KR100684684B1

KR100684684B1 - 환형 시일 링 및 환형 시일 조립체

Info

Publication number: KR100684684B1
Application number: KR1020027002011A
Authority: KR
Inventors: 메쯔제리에이.; 쿠퍼데이비드지.
Original assignee: 캐타필라 인코포레이티드
Priority date: 1999-08-17
Filing date: 2000-07-31
Publication date: 2007-02-22
Anticipated expiration: 2020-07-31
Also published as: US6406029B1; EP1214538B1; DE60022524T2; JP2003507674A; EP1214538A1; DE60022524D1; KR20020036845A; WO2001013016A1

Abstract

환형 본체(28)내에 완전히 캡슐화된 절두원추형 스프링(40)을 갖는 시일 링(40)은 조인트 조립체의 인접되게 배치되는 부재(12, 14)의 대향면과의 확실한 접촉을 보장하도록 환형 본체(28)의 환형 립 시일(38)에 편향력을 제공한다. 시일 링(10)은 시일 링(10)이 장착되는 부재(12, 14)에서의 최소한의 카운터보어 깊이를 요구하며, 스프링(40) 또는 조인트에서 스프링(40)의 보유를 제공하는 카운터보어(22)의 기부(26)에서 어떠한 수정도 요구되지 않는다.

환형 시일 링, 카운터보어, 절두원추형 스프링, 드러스트 하중-저항면, 시일 조립체, 립 시일

Description

환형 시일 링 및 환형 시일 조립체{ANNULAR SEAL RING AND ANNULAR SEAL ASSEMBLY}

본 발명은 전체적으로 시일 링에 관한 것으로서, 특히 시일 링 내에 캡슐화된 원뿔형 스프링을 갖는 시일 링에 관한 것이다.

2개의 상대 회전가능한 부재들 사이의 가변 공간을 시일할 때 사용하도록 다양한 시일들이 개발되었다. 이러한 종류의 움직임이 발생하는 조인트는 트랙터와 같은 트랙형 차량의 트랙 구조에서 발견된다. 예를 들어, 1983년 7월 12일자로 로버트 디. 롤리에게 허여되고 본 발명의 양수인에게 양도된 미국 특허 제4,392,657호(명칭; 접시 스프링 하중 시일)는 구조의 시일 부품을 조인트 조립체의 대향면을 갖춘 시일 결합 내로 가압하는 접시 스프링을 갖는 구조의 시일 부품을 가압하는 접시 스프링을 갖는 시일 구조를 설명한다. 롤리 시일 구조에서, 접시 스프링은 조립체의 실질적인 시일 요소 내에 배치되고 스프링 자체를 통해 연장하는 복수의 환형 배열 개구들로 변경된다. 접시 스프링을 포함하는 시일 요소는 시일 조립체가 위치되는 카운터보어(counterbore)의 반경 방향의 벽에 형성되는 환형 홈 내로 대향 단부를 가압시키는 지지 스프링의 일단부에 부착된다. 롤리에 의해 설명된 시일 조립체는 시일 요소를 지지하도록 상대적으로 깊은 카운터보어를 요구하며, 캔틸레버식 스프링의 고정 단부를 지지하도록 카운터보어의 편평한 반경 방향 면 내로 기계 가공된 깊은 홈을 요구하는 것 외에, 접시 스프링을 지지하도록 캔틸레버식 스프링을 사용한다.

본 발명은 상기 설명한 문제점들을 극복하기 위한 것이다. 시일 링에 수용되는 원뿔 또는 접시 스프링의 결과로서 개선된 시일 성능을 접시 스프링이 양호하게 제공하는 시일 링을 갖는 것은 바람직하다. 원뿔 스프링은 일정 하중을 시일 링의 시일 요소에 인가한다. 상대적으로 얕은 카운터보어를 단지 요구하는 시일 조립체를 갖는 것은 또한 바람직하여, 카운터보어가 형성되는 부재와 부재의 보어내로 가압되는 핀 사이에 더 많은 결합 영역을 허용한다. 카운터보어의 기부에 부수적으로 형성된 홈 내에 유지되어야 하는 환형 캔틸레버식 스프링에 의해 장착할 필요가 없는 이러한 시일 조립체를 갖는 것은 또한 바람직하다.

본 발명은 단일 구조를 갖는 시일 조립체에 관한 것이다.

본 발명의 일태양에 따라, 긴 원통형 부재 상에 동축으로 장착되는 제1 및 제2 부재 사이의 조인트를 시일하기 위한 환형 시일 링은 긴 원통형 부재의 종방향 축 주위에 서로에 대해 회전식으로 이동가능하며, 제1 및 제2 부재의 축방향으로 대향된 반경 방향 면 들사이에 가변 공간을 갖는다. 제1 및 제2 부재들 중 미리 선택된 하나의 반경 방향 면은 원통형 주연 방향 벽 및 원통형 주연 방향 벽으로부터 반경 방향 내향으로 연장하는 리세스된 반경 방향 벽에 의해 한정되는 카운터보어를 갖는다. 본 발명을 구현하는 환형 시일 링은 카운터보어 내에 위치될 수 있으며, 수납되도록 구성되고 카운터보어의 원통형 주연 방향 벽과 강제 인접하여 위치설정된 반경 방향 외측 원통형 벽을 갖는 환형 본체를 포함한다. 환형 본체는 반경 방향 내측 원통형 벽, 축방향으로 이격된 전방면 및 후방면, 환형 본체의 전방면으로부터 외향 돌출하는 환형 립을 또한 갖는다. 환형 시일 링은 본체의 전방면 상에 배치된 환형 립과 축방향 정렬되며, 환형립과 본체의 실질면 사이의 위치에서 환형 본체 내에 완전히 캡슐화된 환형의 절두원추형(frustoconical)을 또한 포함한다.

본 발명을 구현하는 환형 시일 링의 다른 특징은 환형 시일 링이 조인트로 조립될 때 카운터보어의 리세스된 반경 방향 벽을 인접시키기에 충분한 거리만큼 환형 본체의 반경 방향 외측 원통형 벽과 인접한 위치에서 후방면으로부터 외향 연장하는 시트면을 갖는 환형 본체의 후방면을 포함한다.

그러나, 본 발명을 구현하는 환형 시일 링의 다른 특징은 환형 시일 링이 조인트로 조립될 때 카운터보어의 리세스된 반경 방향 벽을 인접하기에 충분한 거리만큼 환형 본체의 내측 원통형 벽과 인접하는 위치에서 환형 본체의 후방면으로부터 축방향 외향 연장하는 드러스트 하중-저항면을 갖는 환형 본체를 포함한다.

본 발명을 구현하는 환형 시일 링의 또 다른 특징들은 중합체 재료로 형성되는 환형 본체, 약 45 내지 약 55의 쇼어 D 경도를 갖는 재료로 형성되는 환형 본체 및 환형 본체에 주형되어 삽입되는 환형 절두원추형 링을 포함한다.
본 발명의 구조 및 작동의 더 나은 이해는 첨부 도면과 관련된 상세한 설명을 참조하여 행하여질 수 있다.

삭제

도1은 본 발명을 구현하는 시일 링을 갖는 트랙핀 조인트의 부분 직경 단면도이다.

도2는 본 발명을 구현하는 시일 링의 제1 실시예의 부분 확대 단면도이다.

도3은 본 발명을 구현하는 시일 링의 제2 실시예의 부분 확대 단면도이다.

본 발명을 구현하는 시일 링의 도시된 실시예는 도면들에서 전체적으로 도면 부호 10으로 표시된다. 시일 조립체(10)는 제1 조인트 부재(12) 및 제2 조인트 부재(14) 사이의 가변 공간을 효과적으로 시일하도록 사용되고, 작동하는 동안 그 사이에 가변 공간을 가지도록 서로 간에 근접 및 이격되는 상대 운동을 갖는다. 도시된 실시예에서, 제1 조인트 부재(14)는 제1 트랙 링크의 일부분을 포함하고, 제2 조인트 부재(14)는 트랙핀(16) 상에서 회전식으로 장착되며 제2 트랙 링크(18)의 일부분에 수납되는 부싱을 포함한다. 트랙핀(16)은 제1 트랙 링크(12)의 보어(22)내로 가압되어서, 트랙 링크(12)과 트랙핀(16) 사이의 상대 운동을 방해한다. 제1 조인트 부재(12)는 원통형 주연 방향 벽(24)에 의해 한정되는 카운터보어 및 원통형 주연 방향 벽(24)으로부터 반경 방향으로 내향 연장하는 리세스된 반경 방향 벽(26)을 갖는다.

시일 링(10)은 원통형 주연 방향 벽(24)과 강제 인접하게 카운터보어(22)의 원통형 주연 방향 벽(24) 내에 수납되도록 구성되는 반경 방향으로 외측 주연 방향 벽(30)을 갖는 환형 본체(28)를 갖는다. 환형 본체(28)의 반경 방향 외측 주연 방향 벽(30)은 각각의 주연 방향 벽(24, 30)들이 각각의 벽들 사이의 억지 끼워맞춤의 결과로서 서로 간에 강제적으로 인접시키도록 카운터보어(22)의 원통형 주연 방향 벽(24)의 직경보다 약간 큰 직경을 갖는다. 전형적인 적절한 억지 끼워맞춤의 도시예에서, 카운터보어의 원통형 주연 방향 벽(24)은 59.4 mm의 직경을 갖고 환형 본체(28)의 외측 주연 방향 벽(24)은 60.9 mm의 직경을 가져서 환형 본체(28)의 외측 주연 방향 벽(24) 및 카운터보어(22)의 원통형 주연 방향 벽(24) 사이에 약 0.75 mm의 반경 방향 끼움을 낳는다. 이는 제1 조인트 부재(12)의 카운터보어(22)내에서 시일 링(10)의 팽팽한 보존을 보장한다.

또한, 환형 시일 링(10)의 환형 본체(28)는 반경 방향 내측 원통형 벽(32), 전방면(34), 전방면(34)으로부터 축방향 이격된 후방면(36) 및 환형 본체(28)의 전방면(34)으로부터 외향 연장하는 환형 립 시일(38)을 갖는다.

환형 본체(28)는 바람직하게는 사출 성형가능한 폴리우레탄과 같은 중합체로 형성된다. 또한, 시일 탄성 및 구조 강도의 적절한 결합을 제공하도록, 바람직하게는 환형 본체(28)가 형성되는 사출 성형가능 재료는 약 45 내지 약 55의 쇼어 D 경도를 갖는다.

본 발명을 구현하는 환형 시일 링(10)은 환형 본체(28)내에 양호하게는 삽입 주형에 의해 캡슐화된 환형의 절두원추형 스프링(40)을 갖는다. 환형의 절두원추형 스프링(40)은 환형 립 시일(38) 및 본체(28)의 후방면(36) 사이의 위치에서 환형 립 시일(38)과 축방향으로 정렬된다. 또한, 원뿔형 스프링, 원뿔형 와셔 또는 접시 스프링으로 통상적으로 불려지는 절두원추형 스프링(40)은 자유롭게 환형 본체(28) 내에 삽입 성형되며 조인트의 조립체에 의해 압축된 상태로 가압된다. 절두원추형 스프링들은 매우 작은 축방향 공간을 차지하며 압축될 때 스프링들이 현저하게 높은 스프링율을 제공하는 방식으로 압력이 가해진다. 절두원추형 스프링(40)은 제2 조인트 부재(14)의 대향면과 편향 접촉한 상태로 립 시일(38)을 유지시키도록 환형 본체(28)를 통해 환형 립 시일(38)로 전파되는 편향력을 제공한다. 시일 조립체(10)의 제1 실시예에서, 환형 본체(28)의 후방면(36)은 환형 본체(28)의 반경 방향 외측 원통형 벽(30)과 인접하는 위치에서 후방면(36)으로부터 외향 연장하는 시트면(42)을 갖는다. 시트면(42)은 환형 시일 링(10)이 조인트로 조립될 때 카운터보어(22)의 리세스된 반경 방향 벽(26)을 인접하기에 충분한 거리로 후방면(36)으로부터 이격된다. 이러한 제1 실시예에서, 조인트는 서로를 향한 2개의 부재(12, 14)들의 운동을 제한하도록 제1 조인트 부재(12) 및 제2 조인트 부재(14) 사이에 배치되는 별도의 드러스트 링(44)을 또한 포함한다.

본 발명의 제2 실시예에서, 환형 시일 링(10)은 본체(38)의 내측 원통형 벽(32)과 인접하는 위치에서 환형 본체(28)의 후방면(36)으로부터 외향 연장하는 일체형으로 형성된 드러스트 하중-저항면(46)을 갖는다. 일체형으로 형성된 드러스트 하중-저항면(46)은 환형 시일 링(10)이 조인트로 조립될 때 카운터보어(22)의 리세스된 반경 방향 벽(26)과 인접하기에 충분한 거리로 후방면(36)으로부터 이격된다. 이러한 실시예에서, 드러스트 하중-저항면(46)은 드러스트 링의 기능을 하여, 조인트 조립체에서의 별도의 드러스트 링에 대한 요구를 제거한다.

본 발명을 구현하는 시일 링(10)은 트랙 조인트들에서 발견되는 것과 같은 가변적으로 이격된 조인트 부재를 위한 개선된 시일을 제공한다. 환형 본체(28) 내에 캡슐화된 절두원추형 스프링(40)은 제1 조인트 부재(12)의 카운터보어로부터 축방향으로 외향 이격하는 환형 립 시일(38)을 가압하여 제2 조인트 부재(14)의 반경 방향면과 편향 접촉시키는 편향력을 제공하여서, 조인트가 움직이는 동안 제2 조인트 부재(14)의 대향면과 탄성 립 시일(38)의 확실하며 연속적으로 편향된 맞닿음을 보장한다.

시일 부재(10)는 절두원추형 스프링(40)에 의해 제공되는 일관된 하중으로 인한 개선된 시일 성능을 제공한다. 또한, 링크 조립체의 핀 보유 능력은 통상적인 장착핀을 회전 불가능하게 수납하는 조인트 부재에서 깊은 카운터보어에 대한 감소된 요구로 인해 개선된다. 따라서, 제1 조인트 부재(12)의 핀 보유 능력은 감소된 카운터보어의 깊이에 대한 요구로 인해 개선된다.

본 발명은 트랙 핀 조인트에 관련된 특정한 실례가 되는 구조들을 갖춘 도시된 실시예에 관하여 설명될 지라도, 이 기술 분야의 숙련자들은 다른 조인트 배열들 및 구조들로 본 발명을 구현하는 환형 시일 링의 적용이 본 발명의 기술 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 행해질 수 있음을 인지할 것이다. 이러한 변화들은 다음의 청구 범위의 범위 내에 포함되도록 의도된다. 본 발명의 다른 태양들, 특징들 및 장점들은 첨부된 청구 범위를 따라 본 개시 내용 및 도면들의 검토로부터 얻어질 수 있다.

Claims

제1 및 제2 부재 사이의 시일을 위한 환형 시일 링이며,

반경방향 외측 원통형 벽과, 반경방향 내측 원통형 벽과, 축방향으로 이격된 전방면 및 후방면과, 상기 반경방향 외측 원통형 벽과 반경방향 내측 원통형 벽 사이의 일반적인 중간에 위치된 전방면으로부터 외향으로 돌출된 환형 립 시일과, 상기 후방면으로부터 돌출된 시트 세그먼트를 갖는 환형 본체와,

상기 환형 본체 내에 전부가 캡슐화되며 립 시일과 환형 본체의 후방면 사이의 위치에 배치되는 환형 스프링을 포함하는 환형 시일 링.
제1항에 있어서, 상기 후방면으로부터 돌출되고 시트 세그먼트로부터 이격된 드러스트 하중 저항 세그먼트를 더 포함하는 환형 시일 링.
제1항에 있어서, 상기 환형 스프링은 절두원추형 스프링인 환형 시일 링.
제1항에 있어서, 상기 환형 스프링은 반경방향 외측 원통형 벽에 근접한 위치로부터 반경방향 내측 원통형 벽에 근접한 위치로 연장되는 환형 시일 링.
제2항에 있어서, 상기 드러스트 하중 저항 세그먼트는 반경방향 내측 원통형 벽에 근접한 위치에서 후방면 상에 배치되는 환형 시일 링.
종방향 축을 갖는 긴 원통형 부재 상의 병렬 배향부에 동축으로 장착되고, 상기 종방향 축 중심으로 서로에 대해 회전식으로 이동가능하며, 그 내부에 형성된 카운터보어를 갖는 제1 및 제2 부재와,

상기 제1 부재와 제2 부재 사이에 개재되며 카운터보어 사이에 배치되는 환형 시일 링과,

상기 환형 립 시일에 축방향으로 정렬되며 환형 본체 내에 전체가 캡슐화되고, 상기 환형 립 시일과 환형 본체의 후방면 사이의 위치에 배치되는 환형 스프링을 포함하며,

상기 환형 시일 링은 반경방향 외측 원통형 벽과, 반경방향 내측 벽과, 축방향으로 이격된 전방면 및 후방면과, 상기 제1 부재와 접촉 시일에서 후방면으로부터 돌출된 시트 세그먼트와, 반경방향 외측 원통형 벽과 반경방향 내측 원통형 벽 사이의 일반적인 중간부의 위치에서 전방면으로부터 외향 돌출되고 제2 부재와 시일 접촉되는 환형 립 시일을 갖는 환형 본체를 포함하는 환형 시일 조립체.
제6항에 있어서, 상기 후방면으로부터 돌출되고 시트 세그먼트로부터 이격된 드러스트 하중 저항 세그먼트를 더 포함하는 환형 시일 조립체.
제7항에 있어서, 상기 환형 스프링은 절두원추형 스프링인 환형 시일 조립체.
제8항에 있어서, 상기 환형 시일 링의 드러스트 하중 저항 세그먼트는 반경방향 내측 원통형 벽에 근접한 위치에 있는 후방면 상에 배치되는 환형 시일 조립체.
제7항에 있어서, 상기 시일 링의 환형 본체는 중합체 재료로 형성된 환형 시일 조립체.
제7항에 있어서, 상기 환형 시일 링의 환형 본체는 대략 45 내지 55의 쇼어 D경도를 갖는 재료로 구성되는 환형 시일 조립체.