KR20080018909A

KR20080018909A - 립타입 시일

Info

Publication number: KR20080018909A
Application number: KR1020077030291A
Authority: KR
Inventors: 요스케 콘도; 야스히로 스즈키
Original assignee: 엔오케이 가부시키가이샤
Priority date: 2005-05-27
Filing date: 2006-05-19
Publication date: 2008-02-28
Also published as: JPWO2006126451A1; CN101184940A; US20090230630A1; CN101184940B; EP1884691A1; WO2006126451A1

Abstract

본 발명은, 하우징(12)과 왕복운동하는 축(13)과의 사이의 환형 틈새에 설치되는 수지제 립타입 시일(1)에 있어서, 상대부재(12 또는 13)와 밀접하는 립(3, 4, 6)의 선단부(31, 41, 61)의 형상이 시간이 지남에 따라 변화되는 것을 방지하고, 립(3, 4, 6)의 선단부(31, 41, 61)의 형상을 뾰족한 형상의 특징인 낮은 리크를 확보하는 기능과, 라운드 형상의 특징인 오일막 두께를 확보하는 기능의 양쪽 특성을 균형적으로 겸비한 것으로 하는 것이다. 그 해결수단으로서, 각 립(3, 4, 6)의 선단부(31, 41, 61)에 엣지부(22)를 갖는 축방향 폭(W)을 가진 플랫면(21)을 형성하였다. 또한, 플랫면(21)의 축방향 폭(W)을 각 립(3, 4, 6)의 축방향 총 폭(A)의 5 내지 30%가 되도록 하였다.

Description

립타입 시일{LIP TYPE SEAL}

본 발명은, 고압 연료 펌프의 시일로서 가솔린 직접분사 엔진용 분사 펌프에 이용되며, 기타 유압·공압·수압기기 전반에 이용되는 왕복운동용으로서 PTFE 등의 수지제 립타입 시일에 관한 것이다.

립타입 시일은, 립의 선단부의 형상에 따라 시일성능이 크게 좌우되며, 수지인 PTFE 등의 크리프(creep)가 진행되기 쉬운 재료로 성형되면, 립의 선단부의 형상이 단면의 압축력이나 축과의 슬라이딩 이동에 의해 시간이 지남에 따라 변화하여 시일성능이 변화되므로, 안정된 시일성능을 얻을 수 없다는 결점이 있었다.

즉, 종래, 도 5에 나타낸 바와 같이 PTFE 등의 수지재료를 사용한 립타입 시일(101)을 하우징(110)과 축(111)과의 사이에 설치할 때, 립(102)의 선단부(103)의 형상을 파선으로 이루어진 원호로 둘러싼 부분을 확대한 단면도인 도 6에 나타낸 바와 같이, (1)과 같은 라운드 형상(104)으로 가공하거나, (2)와 같은 뾰족한 형상(105)으로 가공하는 것이 이루어져 있다. 그러나, 립(102)의 선단부(103)를 라운드 형상(104) 및 뾰족한 형상(105)으로 하면, 상대부재인 하우징(110) 또는 축(111)과 밀접하는 선단부(103)의 형상이, 사용후에는 크리프에 의해 도 6의 (3)에 나타낸 바와 같이 플랫상태(106)가 되어 시일성능이 변화된다는 결점이 있었다.

특히 축(111)이 왕복운동하는 왕복운동 시일일 경우, 회전시일과 달리, 왕로(往路)와 복로(復路)에서 다른 응력이 축(111)과 접촉하는 립의 선단부(103)에 생기게 되어, 크리프에 의해 형상이 균일해지기 어렵고, 더욱이, 회전시일의 경우보다 사용후의 라운드 형상(104) 및 뾰족한 형상(105)이 변형되기 쉬워 시일성능이 변화된다는 결점이 있었다.

또한, 립(102)의 선단부(103)의 형상을 라운드 형상(104)으로 하는 목적은, 슬라이딩 이동면의 오일막 확보에 의한 마모 방지성(wear resistance)을 중시하는 것이지만, 시일성이 약간 떨어진다는 결점이 있어, 선단부(103)의 형상을 리크(leak)량의 저감을 위해 뾰족한 형상(105)으로 하면, 시일성은 확보되는데 반해 마모 방지성이 약간 떨어진다는 결점이 있었다.

또한, 하기 특허문헌에는 오일 시일의 시일립의 선단부에 소정의 축방향 폭을 가지고 상대부재에 슬라이딩 이동 가능하게 밀접되는 환형의 플랫면을 형성하는 것이 기재되어 있는데, 수지제 립타입 시일에 대해서는 아무런 개시가 없다.

특허문헌 1 : 일본특허공개공보 H11(1999)-311338호

특허문헌 2 : 일본특허공개공보 제2002-022027호

본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 고정부재와 왕복운동하는 작동부재와의 사이의 환형 틈새에 설치되는 수지제 립타입 시일에 있어서, 상대부재와 밀접하는 립의 선단부의 형상이 시간이 지남에 따라 변화하는 것을 방지하는 데 있다.

또 다른 목적은, 립의 선단부의 형상이 뾰족한 형상의 특징인 낮은 리크를 확보하는 기능과, 라운드 형상의 특징인 오일막 두께를 확보하는 기능의 양쪽 특성을 균형적으로 겸비하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 관한 립타입 시일은, 고정부재와 왕복운동하는 작동부재와의 사이의 환형 틈새에 설치되는 일단이 개구되어 있는 구멍부를 갖는 수지제 립타입 시일에 있어서, 립의 선단부에 엣지부를 갖는 축방향 폭을 가진 플랫면을 형성하고, 상기 플랫면이 상대부재에 밀접하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 립타입 시일은, 상기 구멍부에 판스프링, 코일 스프링 또는 O링을 내장해도 된다. 또한, 상기 플랫면의 축방향 폭은 상기 립부의 축방향 총 폭의 5 내지 30%의 범위내에 설정되어 있는 것이 적합하다.

(발명의 효과)

본 발명은, 다음과 같은 효과를 나타낸다.

즉, 이러한 구성을 구비한 본 발명에 관한 립타입 시일에 있어서는, 립의 선단부에 엣지부를 갖는 축방향 폭을 가진 플랫면이 형성되어 있으므로, 시일 본체가 수지인 PTFE 등의 크리프가 진행되기 쉬운 재료를 이용하여 성형되어 있어도, 단면의 압축력이나 축과의 슬라이딩 이동에 의해 립의 선단부의 형상이 시간이 지남에 따라 변화되지 않고, 따라서 설계대로 안정된 시일성능을 길게 유지할 수 있다.

또한, 립의 선단부가 플랫면에 형성되어 있음으로써 라운드 형상이나 뾰족한 형상에 비해 접촉면적이 커져 면압이 낮아지므로, 특히 축이 왕복운동하는 왕복운동 시일일 경우에도, 립의 선단부의 형상이 시간이 지남에 따라 변화되지 않고, 따라서 설계대로 안정된 시일성능을 길게 유지할 수 있다.

더욱이, 립의 선단부에 형성된 플랫면은 엣지부를 가지고 있으므로, 종래의 립의 선단부가 뾰족한 형상인 경우의 특징적 기능인 저누출성의 기능을 엣지부가 발휘하고, 라운드 형상인 경우의 특징적 기능인 오일막 두께를 확보하는 기능을 플랫면이 발휘하여, 양쪽의 특성을 균형적으로 확보한 선단부의 형상으로 할 수 있다.

또한, 구멍부에 판스프링 등을 내장해도 선단부의 시간이 지남에 따른 변화를 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 직경방향으로의 가압력이 증가하므로 시일성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 플랫면의 축방향 폭이 립의 축방향 총 폭의 5 내지 30%의 범위내에 설정되어 있으면, 상기와 같은 효과를 나타내는데 더욱 적합하다.

이상과 같이, 본 발명에 관한 립타입 시일은, 엣지나 선접촉이 아닌 플랫면이 형성되어 있는 것에 의한 면접촉이므로 시일성이 향상되고, 그리스(grease) 등의 고점도의 액체뿐만 아니라, 가솔린 등의 저점도의 액체에 대하여 이용하는 경우에도 적합하다.

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 관한 립타입 시일의 단면도이다.

도 2는 도 1의 부분 확대 단면도이다.

도 3은 본 발명의 실시형태 1에 관한 립타입 시일의 장착 단면도이다.

도 4는 본 발명의 실시형태 2에 관한 립타입 시일의 단면도이다.

도 5는 종래예에 관한 립타입 시일의 단면도이다.

도 6은 도 5의 부분 확대 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 립타입 시일 2 : 시일 본체

3 : 외부직경측 립 31, 41, 61 : 선단부

4 : 내부직경측 립 5 : 구멍부

6 : 오일 립 11 : 판 스프링

12 : 하우징(고정부재) 13 : 축(작동부재)

21 : 플랫면 22 : 엣지부

A : 축방향 총 폭 W : 축방향 폭

G : 가솔린측 G’: 가솔린 반대측

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 예시하여 설명한다. 단, 본 발명의 범위는 특별히 한정적인 기재가 없는 한, 본 실시형태에 기재되어 있는 내용에 한정되는 취지의 것은 아니다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시형태 1에 관한 립타입 시일(1)은, 도시되어 있지 않은 하우징과 그 내주측에 삽입통과되어 왕복운동하는 축과의 사이의 환형 공간에 설치되어, 시일 본체(2)와 판스프링(11)을 구비하고 있다.

시일 본체(2)는, 수지인 PTFE에 의해 일체로 성형되어 있고, 하우징과 밀접 하여 도면의 우측에 존재하는 시일 대상인 가솔린을 주로 시일하는 외부직경측 립(3)과 축과 슬라이딩 이동 가능하게 밀접하여 마찬가지로 가솔린을 주로 시일하는 내부직경측 립(4)과, 가솔린측(G)에 개구되어 있는 구멍부(5)를 구비하고 있다.

도 2는 도 1의 파선으로 둘러싸인 내부직경측 립(4)의 선단부(41)을 확대한 상태를 나타낸 도면이다. 선단부(41)는 축방향으로 평탄한 소정의 폭을 가진 플랫면(21)에 의해 형성되어 있고, 플랫면(21)은 폭방향 단부에 엣지부(22)를 갖는다.

선단부(41)에 형성되어 있는 플랫면(21)의 축방향 폭(W)은, 도 1에 나타낸 내부직경측 립(4)의 축방향 총 폭(A)에 대하여 5 내지 30%의 범위내에서 설정되어 있다.

또한, 외부직경측 립(3)의 선단부(31)도 내부직경측 립(4)과 마찬가지로, 도 1에 나타낸 바와 같이, 폭방향 단부에 엣지부(22)를 갖는 플랫면(21)에 의해 형성되어 있고, 플랫면(21)의 축방향 폭(W)은, 외부직경측 립(3)의 축방향 총 폭(A)에 대하여 5 내지 30%의 범위내에서 설정되어 있다.

시일 본체(2)에 형성되어 있는 일단이 개구되어 있는 구멍부(5)에는, 가솔린측(G)으로 개구된 단면이 대략 U자형상인 판스프링(11)이 내장되어 있고, 외부직경측 립(3) 및 내부직경측 립(4)에 대하여 직경방향의 가압력을 부여하고 있다.

도 3은, 이러한 구성의 립타입 시일(1)을 하우징(12)과 그 내주측에 삽입통과되어 왕복운동하는 축(13)과의 사이의 환형공간에 설치된 상태를 나타낸 도면이다. 외부직경측 립(3)은 상대부재인 하우징(12)에 대하여 선단부(31)에 형성되어 있는 플랫면(21)이 밀접되고, 내부직경측 립(4)은 상대부재인 축(13)에 대하여 선 단부(41)에 형성되어 있는 플랫면(21)이 슬라이딩 이동 가능하게 밀접된다.

따라서, 외부직경 립(3) 및 내부직경 립(4)의 선단부(31, 41)의 플랫면(21)이 상대부재에 밀접하게 되므로, 시간이 지남에 따른 변화를 방지하여, 설계대로 사용개시시의 시일성능을 유지할 수 있게 된다.

또한, 외부직경 립(3) 및 내부직경 립(4)의 선단부(31, 41)에 형성된 플랫면(21)은 축방향 단부에 엣지부(22)를 가지고 있으므로, 종래의 립의 선단부가 뾰족한 형상인 경우의 특징적 기능인 저리크성의 기능을 엣지부(22)가 발휘하고, 또한 종래의 립의 선단부가 라운드 형상인 경우의 특징적 기능인 오일막 두께를 확보하는 기능을 플랫면(21)이 발휘하여, 저리크성의 기능과 오일막 두께를 확보하는 기능을 균형적으로 확보한 립의 선단부를 설계할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 관한 립타입 시일(1)은, 엣지나 선접촉이 아닌 플랫면(21)이 형성되어 있는 것에 의한 면접촉이므로, 그리스 등의 고점도의 액체뿐만 아니라, 가솔린 등의 저점도의 액체에 대해서도 시일성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 실시형태에서는 구멍부(5)에 판스프링(11)을 내장한 경우에 대하여 설명하였는데, 판스프링(11)의 교체에 동일한 작용효과를 나타내는 코일 스프링이나 O링 등의 탄성체를 이용해도 된다. 또한, 립타입 시일(1)은 압력의 인가에 의해 셀프 시일 기능을 발휘하는 것이며, 구멍부(5)에 판스프링 등의 탄성체를 장착하지 않는 경우여도 된다.

도 4는 본 발명의 다른 실시형태 2에 관한 립타입 시일(1)의 단면도이다. 상기 실시형태 1의 구성 이외에, 더욱 가솔린 반대측(G')으로 왕복운동하는 축에 슬라이딩 이동 가능하게 밀접하는 단면이 대략 직사각형인 오일 립(6)이 일체로 형성되어 있다.

오일 립(6)의 선단부(61)는, 외부직경측 립(3) 및 내부직경측 립(4)의 선단부(31, 41)와 마찬가지로, 축방향 단부에 엣지부(22)를 갖는 플랫면(21)에 의해 형성되어 있고, 플랫면(21)의 축방향 폭(W)은, 오일 립(6)의 축방향 총 폭(A)에 대하여 5 내지 30%의 범위내에서 설정되어 있다.

Claims

고정부재(12)와 왕복운동하는 작동부재(13)와의 사이의 환형 틈새에 설치되는 일단이 개구되어 있는 구멍부(5)를 갖는 수지제 립타입 시일(1)로서,

립(3, 4, 6)의 선단부(31, 41, 61)에 엣지부(22)를 갖는 축방향 폭(W)을 가진 플랫면(21)을 형성하고, 상기 플랫면(21)이 상대부재(12 또는 13)에 밀접하는 것을 특징으로 하는 립타입 시일.
제 1항에 있어서,

상기 구멍부(5)에 판스프링(11), 코일스프링 또는 O링을 내장한 것을 특징으로 하는 립타입 시일.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 플랫면(21)의 축방향 폭(W)이 상기 립(3, 4, 6)의 축방향 총 폭(A)의 5 내지 30%인 것을 특징으로 하는 립타입 시일.