KR100914367B1 - 밀봉장치 - Google Patents

Abstract

밀봉부 성형시의 불량을 저감시킴과 더불어, 밀봉부의 내구성을 향상시킨 고품질의 밀봉장치이다. 피스톤부재(11)에서 외주 스커트부(13)의 일부에 단차를 지어, 외주 스커트부(13)의 축방향 다판 클러치(4)측 단부를 구성하는 부분보다 작은 직경(두께가 얇은)의 부분을 형성시켜, 이 단차부에 밀봉 립(71)을 구성하는 고무상 탄성체(7)의 단부를 고착시킨다.

Description

밀봉장치{Sealing Device}

본 발명은 예컨대 자동차용 자동변속기 등의 유압피스톤에 적용되는 밀봉장치에 관한 것이다.

자동차 등에 사용되는 자동변속기로는, 회전상태에서 유압이 걸려 이동하는 유압피스톤의 압압력에 의해 다판 클러치의 제어를 실행하여 변속제어를 실행하게 되는 CVT(Continuously Variable Transmission)가 널리 알려져 있다.

도 3은 CVT의 변속전환부의 개략적인 구성을 설명하기 위한 개략적인 구성의 반단면도(半斷面圖)이다.

도 3에 도시된 것과 같이, 도시되지 않은 축에 장착된 슬리이브(101)가 삽입되어 있는 하우징(100)의 내주면과 슬리이브(101)의 외주면에 환상의 피스톤 삽입구멍(102)이 형성되어 있다.

하우징(100)의 안쪽에는 다판(多板) 클러치(103)가 설치되어 있음과 더불어, 피스톤 삽입구멍(102)에는 환상의 피스톤부재(104)가 축방향으로 이동할 수 있게 배치되어 있다.

또, 슬리이브(101)의 외주에는 축방향의 이동을 규제하는 환상의 캔슬 플레이트(cancel plate:105)가 부착되어 있다. 이 캔슬 플레이트는(105)는 슬리이 브(101)에 설치된 스토퍼(106)에 의해 이동이 규제되도록 되어 있다.

그리고, 슬리이브(101)의 외주면에 형성된 환상홈에는 피스톤부재(104)의 내주면과 슬리이브(101)의 외주면 사이의 환상간극을 밀봉하기 위한 O링(111)이 설치되고, 피스톤부재(104)의 외주면에는 하우징(100)의 내주면을 밀봉하기 위해 이 내주면에 밀봉접촉하는 밀봉 립(sealing lip:112)이 설치되어 있다.

이와 같이 해서, 하우징(100) 내에 압력실(X')과 오일실(Y',Z')이 구분되도록 형성되어 있다.

상기 구성에서, 압력실(X')에 유압(화살표 P)이 작용해서 압력이 상승하면, 피스톤부재(104)가 스프링(108)의 밀어붙이는 힘에 대항해서 캔슬 플레이트(105)측(도면 중 아래쪽 방향)으로 스트로크 해서 피스톤부재(104)의 외주측 원통부(104a)의 단부(端部)에서 다판 클러치(103)를 압압하게 된다. 이에 따라, 하우징(100)측에 설치된 클러치판이 출력축(도시되지 않음)측의 클러치판에 마찰접촉하게 되어 하우징(100)의 회전구동력이 출력축으로 전달되게 된다.

또, 다판 클러치(103)에 의한 동력의 전달을 해제하려면, 압력실(X')의 압력을 낮게 함과 더불어 오일실(Y')에 오일을 공급함으로써, 스프링(108)의 밀어붙이는 힘으로 피스톤부재(104)를 하우징(100)의 단면(100a)으로 스트로크시킨다.

이와 같이, 피스톤부재(104)는 유압을 받아 축방향으로 이동하고, 밀봉 립(112) 등이 모재(母材)에 일체로 성형된 이른바 본디드 피스톤 씰(bonded piston seal:밀봉장치)로서 기능하도록 되어 있다.

그런데, 압력실(X')에 유압(화살표 P)이 작용한 경우, 압력실(X')에서는 2MPa 정도의 압력이 피스톤부재(104)에 걸리게 된다. 이 때문에, 피스톤부재(104)에 갖춰진 밀봉 립(112)에서는, 고무상 탄성체(110)를 피스톤부재(104)의 외주부 하단까지 설치함으로써 피스톤부재(104)와의 접촉면적을 증가시켜, 내압 내구성의 향상을 꾀하고 있다.

그러나, 피스톤부재(104)와 이 피스톤부재(104)에 상대하는 하우징(100) 사이의 간극이 좁기 때문에, 피스톤부재(104)에 압력이 걸리는 경우, 밀봉 립(112)이 변형되어, 하우징(100)의 내주면에 엉겨붙음에 따른 밀봉 립(112)의 이상마모나, 피스톤부재(104)의 외주부에 설치된 고무상 탄성체(110)가 벗겨지는 등의 문제가 생길 염려가 있다.

또, 고무상 탄성체(110)를 피스톤부재(104)의 외주부 하단까지 설치한 경우에는, 필요 이상으로 고무상 탄성체의 량이 많아져 버려 고비용으로 될 염려가 있다.

또, 피스톤부재(104)의 외주부에 설치된 고무상 탄성체(110)와 하우징(100) 사이에 충분한 간극을 확보하려는 경우에는, 고무상 탄성체(110)의 두께만큼 피스톤부재(104)의 내경을 작게 해야만 해서, 피스톤부재(104)를 몰드성형하는 경우에 몰드의 부하가 커지게 될 염려가 있게 된다.

그리하여, 도 4에 도시된 것과 같이, 몰드성형(예컨대 프레스성형)으로 형성한 피스톤부재(104)의 각부(角部:104b)를 밀어넣어(재차 프레스 해서) 테이퍼부(104c)를 형성시켜, 이 테이퍼부(104c)에 고무상 탄성체의 고무를 고정시키는 것이 알려져 있다(예컨대 일본국 특개 평9-189336호 공보 참조).

그러나, 테이퍼부(104c)에 고무를 고정하는 경우, 피스톤부재(104)의 판 두께가 균일하지 못하면 몰드 내에서 테이퍼부(104c)의 위치가 잘 정해지지 않아, 피스톤부재(104)와 몰드 사이에 간극이 생기게 되고, 이 부분에 고무상 탄성체가 흐르는 고무누설 등의 불량이 발생할 염려가 있게 된다. 그 때문에, 고무 고정부의 직경을 제어할 필요가 생기게 된다.

그리고, 고무상 탄성체(110)와 피스톤부재(104)의 접촉면적이 작기 때문에, 높은 압력을 받았을 때 밀봉 립(112)의 요동변형이 안정되지 않아 내압 내구성이 떨어질 염려가 있게 된다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 밀봉부 성형시의 불량을 저감시킴과 더불어 밀봉부의 내구성을 향상시킨 고품질의 밀봉장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는, 축방향부에서 밀봉 립이 설치되는 부분을 두께가 얇게 한 계단식(단차) 형상으로 해서, 이 계단부에 밀봉부재 본체의 단부를 고착하도록 한 것을 요지로 한다.

즉, 본 발명은, 환상구멍 내에 축방향으로 자유로이 이동할 수 있게 설치되어, 직경방향부와, 이 직경방향부의 내경 단부 및 외경 단부 중 적어도 어느 한쪽에서부터 축방향으로 뻗은 축방향부를 가진 환상부재와,
상기 환상부재의 상기 직경방향부와 상기 축방향부에 걸쳐 설치되어, 상기 환상구멍의 주면에 밀봉접촉하는 밀봉 립을 가진 밀봉부재 본체를 갖추어,
상기 환상부재의 축방향 한쪽 편과 다른 쪽 편을 밀봉하는 밀봉장치에 있어서,
상기 축방향부는, 상기 직경방향부와는 반대쪽의 제1축방향과, 이 제1축방향부보다 두께가 얇고 상기 직경방향부에 이어지는 제2축방향부를 구비하고,
상기 밀봉 립은, 상기 직경방향과 제2축방향과의 각부 부근에 설치되어 있고,
상기 밀봉부재 본체는, 상기 밀봉 립의 근본으로부터, 제1축방향부와 제2축방향부 사이의 계단부에 이르는 위치까지 제2축방향부를 피복하는 부분을 가진 것을 특징으로 한다.

여기서, 밀봉 립의 근본은, 환상부재의 직경방향부와 축방향부 사이를 구성하는 각부의 근방에 위치하는 것으로, 즉 단차부가 각부의 근방에 형성된다고 할 수도 있다. 또, 계단부는 환상부재의 축방향부에서부터 각부로 이행해 가는 영역 또는 그 근방에 위치한다고 할 수도 있다.

이와 같이, 본 발명에서는 계단부에 밀봉부재 본체의 단부를 고착하도록 하기 때문에, 환상부재의 판 두께가 일정치 않다고 하여도, 종래의 테이퍼부에 고무로 고정시키는 경우보다 양호하게 몰드 내의 소정 위치에 환상부재를 배치할 수가 있게 된다. 따라서, 고무누설 등의 불량이 발생하는 것을 줄일 수가 있게 되고, 고무 고정부의 직경의 제어도 용이해진다.

또, 종래의 테이퍼부에 고무를 고정시키는 경우에 비해, 밀봉부재 본체와 환상부재의 접촉면적을 증가시킬 수가 있어, 밀봉부재 본체의 내압 내구성의 향상을 꾀할 수가 있게 된다.

또, 축방향부의 단부(각부와는 반대측)까지 밀봉부재 본체를 설치할 필요도 없기 때문에, 낭비로 되는 밀봉부재 본체(를 구성하는 재료)의 량을 감소시킬 수가 있다.

또, 축방향부의 단부(각부와는 반대측)까지 밀봉부재 본체를 설치할 필요가 없기 때문에, 종래와 같이 밀봉부재 본체의 두께만큼 환상부재의 내경을 작게 할 필요가 없어, 환상부재를 몰드성형하는 경우에도 몰드의 부하가 커지는 일이 없게 된다.

또, 상기의 구성에서, 환상부재는 환상구멍 내의 환상영역을 밀봉분할하면서 축방향으로 자유로이 미끄럼이동하게 되는 피스톤부재로 되어도 바람직하다.

본 발명에 의하면, 밀봉부 성형시의 불량을 저감시킴과 더불어, 밀봉부의 내구성을 향상시킨 고품질의 밀봉장치를 제공할 수가 있다.

도 1의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 밀봉장치의 개략구성도이고, (b)는 (a)에 나타낸 A부의 확대도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 밀봉장치를 적용한 변속전환부의 개략구성도이다.

도 3은 종래의 기술에 따른 밀봉장치를 적용한 변속전환부의 개략구성도이다.

도 4는 도 3의 요부에 상당하는 부분의 확대도이다.

이하 도면을 참조해서 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태를 예시적으로 상세히 설명한다. 단, 이 실시예에 기재되어 있는 구성부품의 치수, 재질, 형상, 상대적 배치는 발명이 적용되는 장치의 구성이나 각종 조건에 따라 적의 변경되어야 할 것이므로, 본 발명의 범위를 이하의 실시예로 한정된다는 취지는 아니다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 밀봉장치로서의 본디드 피스톤 씰(1)을 나 타낸 개략적인 구성의 반단면도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 밀봉장치로서의 본디드 피스톤 씰(1)을 적용한 변속전환부의 개략적인 구성을 설명하기 위한 개략적인 구성의 반단면도이다. 본디드 피스톤 씰(1)은 예컨대 CVT 등의 자동차용 자동변속기에 쓰이고 있는 유압피스톤에 작용하는 원심 유압의 영향을 줄이기 위해 쓰이는 것이다.

이하로, 본 발명의 실시예에 따른 본디드 피스톤 씰(1) 및 이 본디드 피스톤 씰(1)을 적용한 변속전환부의 구성에 대해 설명한다.

도 2에 도시된 것과 같이, 변속전환부에는 도시되지 않은 회전축에 장착되는 슬리이브(2)와, 이 슬리이브(2)의 외주측에 설치되어 내부형상의 단면이 대략 L자 형상인 하우징(3)이 설치되어 있다.

하우징(3)은 직경방향부(31)와 제1원형부(32) 및 제2원형부(33)를 갖고 있다. 제1원형부(32) 보다도 내경이 큰 제2원형부(33)의 내주 측에는 다판 클러치(4)를 수납되어 있다. 한편, 브레이크판으로서 본 실시예에 따른 밀봉장치를 브레이크의 온-오프(ON-OFF)장치에 이용하여도 좋다.

그리고, 제1원형부(32)의 내주면과 슬리이브(2)의 외주면 사이에 환상의 피스톤 삽입구멍(환상구멍:5)이 형성되어 있고, 이 피스톤 삽입구멍(5) 내에 환상부재로서의 피스톤부재(11)가 축방향으로 자유로이 이동하게 삽입되어 있다.

피스톤부재(11)는 박강판(예컨대 SPCC)의 금속환으로서, 하우징(3)의 직경방향부(31) 단면에 접하는 와셔(washer)형상의 단벽(端壁:12)과, 이 단벽(12)의 외경 단부로부터 축방향으로 다판 클러치(4)측을 향해 뻗은 외주 스커트부(13), 단 벽(12)의 내경 단부로부터 내경 방향인 축방향 다판 클러치(4)측으로 경사지게 연장된 경사부(14), 이 경사부(14)의 내경 단부로부터 내경방향으로 뻗은 직경방향부(15) 및, 이 직경방향부(15)의 내경 단부로부터 축방향으로 다판 클러치(4)측을 향해 뻗은 내주 스커트부(16)로 구성되어 있다. 여기서, 상기 외주 스커트부(13)는 본 발명의 축방향부를 구성하고, 단벽(12)과 경사부(14) 및 직경방향부(15)는 본 발명의 직경방향부를 구성하고 있다. 또, 피스톤부재(11)는 몰드성형(예컨대 프레스성형)으로 형성된다.

그리고, 내주 스커트부(16)의 내주측으로서, 슬리이브(2)의 외주면에 형성된 환상홈(21)에는, 내주 스커트부(16)의 내주면에 자유로이 미끄럼이동해서 밀접하는 O링(6)이 수용되어 있다.

또, 외주 스커트부(13)와 단벽(12)의 각부(17)에는, 밀봉 립(71)을 구성하고 있는 밀봉부재 본체로서의 고무상 탄성체(7)가 일체로 소부(燒付)되어 고정되어 있다.

이 밀봉 립(71)은 축방향 하우징(3)의 직경방향부(31)측으로 뻗고서 직경방향 바깥쪽을 향해 열리도록 경사져 있는바, 립 선단이 하우징(3)의 제1원형부(32)의 내주면에 자유로이 미끄럼이동해서 밀봉접촉하도록 되어 있다.

이와 같이 해서, 밀봉 립(71) 및 O링(6)을 매개로 피스톤부재(11)와 하우징(3) 사이에 압력실(X)을 형성하도록 되어 있다.

또, 피스톤부재(11)에 대향해서 슬리이브(2)의 외주측에는, 축방향 이동을 규제하는 환상의 규제부재로서의 캔슬 플레이트(8)가 설치되어 있다. 이 캔슬 플레 이트(8)는 박강판(예컨대 SPCC)의 금속환으로, 슬리이브(2)에 대해 자유로이 착탈가능한 내경으로 설정되어 있고, 스토퍼(9)에 의해 축방향, 구체적으로는 피스톤부재(11)로부터 떨어지는 방향의 이동을 규제하도록 되어 있다.

그리고, 캔슬 플레이트(8)의 외경은 피스톤부재(11)의 외주 스커트부(13)의 내경보다 작게 되어 있다.

즉, 이 캔슬 플레이트(8)는 직경방향에서 슬리이브(2)로부터 피스톤부재(11)의 외주 스커트부(13)까지 뻗은 금속환으로서, 그 외경 단부에 피스톤부재(11)의 외주 스커트부(13)의 내주면에 자유로이 미끄럼이동해서 밀봉접촉하는 밀봉부재로서의 밀봉 립(81)이 설치되어 있다.

이와 같이 해서, 캔슬 플레이트(8)와 피스톤부재(11) 사이에 오일실(Y)을 형성함과 더불어, 다판 클러치(4)측의 오일실(Z)과 구분되도록 되어 있다.

한편, 슬리이브(2)에는 압력실(X)에 연통하는 통로(22)와 오일실(Y)에 연통하는 통로(23)가 설치되어 있다.

그리고, 캔슬 플레이트(8)와 피스톤부재(11) 사이에는, 피스톤부재(11)를 캔슬 플레이트(8)로부터 떨어지는 방향으로 밀어붙이는 수단으로서의 스프링(10)이 원주방향으로 복수로 설치되어 있다.

상기 구성에서, 오일실(Y)에 슬리이브(2)의 통로(23)를 매개로 오일이 공급되어 압력실(X)이 저압으로 될 때는, 스프링(10)의 밀어붙이는 힘이 피스톤부재(11)에 가해져, 밀봉 립(71)이 하우징(3)의 직경방향부(31)에 접촉함으로써 피스톤부재(11)는 정지상태로 있게 된다.

또, 압력실(X)에 슬리이브(2)의 통로(22)를 매개로 유압(P)이 작용하여 압력이 상승하면, 피스톤부재(11)가 스프링(10)의 밀어붙이는 힘에 대항해서 축방향 다판 클러치(4)측으로 이동해서, 피스톤부재(11)의 외주 스커트부(13)의 단부에서 다판 클러치(4)를 눌러 동력을 전달시킨다.

그리고, 동력의 전달을 해제하려면, 오일실(Y)에 오일을 공급하여 압력실(X)의 압력을 낮춰줌으로써, 스프링(10)의 밀어붙이는 힘으로 피스톤부재(11)를 축방향 하우징(3)의 직경방향부(31)측으로 이동시킨다. 이에 따라, 피스톤부재(11)는 원래의 위치로 복귀하게 된다.

다음에는, 본 실시예의 특징적인 구성에 대해 설명한다.

본 실시예에서, 피스톤부재(11)에는 외주 스커트부(13)의 일부를 단차를 지어 외주 스커트부(13)의 축방향 다판 클러치(4)측 단부를 이루는 부분보다 작은 직경(두께가 얇은)의 부분을 형성시켜, 이 계단부에 밀봉 립(71)을 이루는 고무상 탄성체(7)의 단부를 고착시킨다.

즉, 외주 스커트부(13)에는 다판 클러치(4)측의 제1축방향부(13a)와, 이 제1 축방향부(13a)와 각부(17) 사이에 형성되어 제1축방향부(13a)보다 작은 직경(두께가 얇은)의 제2축방향부(13b) 및, 제1축방향부(13a)와 제2축방향부(13b) 사이의 단차부(13c)가 형성된 것으로, 고무상 탄성체(7)는 제2축방향부(13b)를 피복해서 단차부(13c)에 고무를 고정시킨 것이다. 여기서, 제2축방향부(13b)와 단차부(13c)는 계단부를 구성하고 있다.

여기서, 제1축방향부(13a)와 제2축방향부(13b) 사이의 단차부(13c)가 형성되는 위치는, 밀봉 립(71)의 근본(72) 근방(또는 각부(17)의 근방)이라면 특히 한정되지는 않으나, 밀봉 립(71)의 근본(72:고무상 탄성체(7)로부터 뻗은 밀봉 립(71)이 부착되는 뿌리)에서부터 축방향 다판 클러치(4)측으로 1mm 정도의 위치이면 바람직하다. 또, 단차부(13c)에서는 직경방향에 대한 기울기가 작은 편이 좋다.

이와 같이, 본 실시예에서는 제2축방향부(13b)와 단차부(13c)로 구성되는 계단부가 형성됨으로써, 이 계단부에 고무상 탄성체(7)의 단부가 고착되도록 하였기 때문에, 몰드성형(예컨대 프레스가공)으로 형성되는 피스톤부재(11)의 판 두께가 고르지 않아도, 종래와 같이 각부(17)를 테이퍼형상으로 해서 이 테이퍼부에 고무를 고정시키는 경우보다 양호하게 몰드 내의 소정 위치에 피스톤부재(11)를 배치할 수 있게 된다. 따라서, 고무누설 등의 불량의 발생을 줄일 수가 있게 되고, 고무 고정부의 직경의 제어도 용이해진다.

또, 도 4에 도시된 종래의 기술과 같이 각부(17)를 테이퍼형상으로 한 경우보다도 밀봉 립(71)을 구성하는 고무상 탄성체(7)와 피스톤부재(11)의 접촉면적을 보다 더 증가시킬 수 있어, 피스톤부재(11)에 일체로 형성되어 있는 고무상 탄성체(7)의 내압 내구성의 향상을 도모할 수 있게 된다.

또, 도 3에 나타난 종래의 기술과 같이, 제1축방향부(13a)의 단부까지 고무상 탄성체(7)를 설치할 필요도 없기 때문에, 낭비로 되는 고무상 탄성체(7)의 량을 감소시킬 수가 있다.

또, 제1축방향부(13a)에 대해 단차형상으로 이루어진 제2축방향부(13b)와 단차부(13c)를 형성함으로써, 고무상 탄성체(7)를 설치하기 위한 두께만큼 피스톤부재(11)의 내경을 작게 할 필요도 없기 때문에, 예컨대 프레스가공으로 피스톤부재(11)를 성형하는 경우에는 몰드에 부담이 갈 염려가 없게 된다.

한편, 본 실시예에서는 외주 스커트부(13)와 단벽(12)과의 각부(17)에 밀봉 립(71)을 이루고 있는 고무상 탄성체(7)가 일체로 소부되어 고정된 경우에 대해 설명하였으나, 내주 스커트부(16)와 직경방향부(15) 사이의 각부에 밀봉 립이 설치되는 경우에도 본 발명을 적절히 적용할 수가 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 밀봉장치는 환상부재의 축방향 한쪽 편과 다른쪽 편 사이를 밀봉하는 데에 유용하고, 특히 자동차용 자동변속기 등의 유압피스톤에 적용하기에 적합하다.

Claims (1)

1. 환상구멍 내에 축방향으로 자유로이 이동할 수 있게 설치되어, 직경방향부와, 이 직경방향부의 내경 단부 및 외경 단부 중 적어도 어느 한쪽에서부터 축방향으로 뻗은 축방향부를 가진 환상부재와,

   상기 환상부재의 상기 직경방향부와 상기 축방향부에 걸쳐 설치되어, 상기 환상구멍의 주면에 밀봉접촉하는 밀봉 립을 가진 밀봉부재 본체를 갖추어,

   상기 환상부재의 축방향 한쪽 편과 다른쪽 편을 밀봉하는 밀봉장치에 있어서,

   상기 축방향부는, 상기 직경방향부와는 반대쪽의 제1축방향부와, 이 제1축방향부보다 두께가 얇고 상기 직경방향부에 이어지는 제2축방향부를 구비하고,

   상기 밀봉 립은, 상기 직경방향부와 제2축방향부와의 각부 부근에 설치되어 있고,

   상기 밀봉부재 본체는, 상기 밀봉 립의 근본으로부터, 제1축방향부와 제2축방향부 사이의 단차부에 이르는 위치까지 제2축방향부를 피복하는 부분을 가진 것을 특징으로 하는 밀봉장치.

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