KR101719282B1 - 시일 링, 시일 링의 제조 방법, 및 시일 링을 포함하는 유압장치 - Google Patents

시일 링, 시일 링의 제조 방법, 및 시일 링을 포함하는 유압장치 Download PDF

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Abstract

[과제] 시일 링이, 밀봉해야 할 기계 요소사이에 양호하게 가이드되는 한편 밀봉해야 할 공간을 마주하는 동적 부하를 받는 시일 립이 외부로부터의 이물질에 대하여 양호하게 보호될 수 있게 한다.
[해결 수단] 시일 링은 강인하고 경화된 재료로 이루어진 가이드 링(2)과 동적 부하를 받는 시일 립(3, 4)과 정적 부하를 받는 시일 립(5)을 가지는 일체 성형품(1)으로 형성되어 있다. 고무 모양 탄성 재료로 구성되는 제 1 시일 립(3) 및 제 2 시일 립(4)은 가이드 링에 결합되고, 제 1 시일 립(3)은 밀봉해야 할 공간으로부터 밀봉해야 할 매체를 차단하며, 제 2 시일 립(4)은 외부(9)로부터의 이물질(8)을 차단하도록 형성되어 있다. 외부(9)로부터 밀봉해야 할 공간의 방향으로 보고 있는 제 1 시일 립(3)은 기술적 기능에 기초하여 제 2 시일 립(4)에 대해 일직선의 아래쪽에 배치되어 있다.

Description

시일 링, 시일 링의 제조 방법, 및 시일 링을 포함하는 유압장치{SEAL RING, MANUFACTURING METHOD THEREOF AND FLUID-PRESSURE DEVICE INCLUDING THEREOF}
본 발명은, 동적 부하를 받는 2개의 시일 립(seal lip)과, 정적 부하를 받는 적어도 1개의 시일 립을 구비하는 시일 링(seal ring)에 관한 것이다. 동적 부하를 받는 시일 립 및 정적 부하를 받는 시일 립은 고무 모양 탄성 재료로 형성되고, 동적 부하를 받는 제 1 시일 립은, 밀봉해야 할 공간에서 밀봉해야 할 매체를 차단하도록 형성되어 있다.
이러한 시일 링은, 특허 문헌 1에 공지 되어 있다. 이 시일 링은, 사출 성형에 적절한 재료로 이루어진 적어도 1개의 지지 부분을 구비하고, 시일 립은 재료에 의한 결합으로 지지 부분에 결합되어 있다. 공지의 시일 링은 로드(rod) 또는 축(shaft)에 대하여 가이드 기능을 담당하지 않는다. 시일 립 및 지지 부분은, 서로 다른 재료로 형성되어, 시일 립 및 지지 부분의 재료의 접합면은, 적어도 부분적으로 서로 스며들어 만나고 있다.
이러한 공지의 시일 링은, 제 1 방법의 단계에 있어서 시일 립의 제 1 재료를 사출 성형에 의해 성형 다이(forming die)에 공급 함으로써 제조되고 제 2 방법의 단계에 있어서 지지 링의 제 2 재료를 사출 성형에 의해 성형 다이에 공급한다. 제 1 재료는, 제 2 재료보다 낮은 녹는점을 가진다.
특허 문헌 1 : 유럽 특허 출원 공개 제 1703181호 명세서
본 발명의 해결하려고 하는 과제는, 상기에서 언급한 형태의 시일 링을 추가적으로 개량하여, 시일 링이 밀봉해야 할 기계 요소간에 있어서 의도대로 사용되는 경우에, 보다 양호하게 가이드되는 한편, 밀봉해야 할 공간에 접하는 동적 부하를 받는 시일 립이, 주위로부터의 이물질에 노출되는 것에 대해 보다 양호하게 보호되도록 하는 것이다. 그리고, 시일 링은 간단하게 저렴한 가격으로 제조 가능하고, 또한 다양하게 사용 가능한 것이 바람직하다.
본 발명에 의해, 상기 과제는, 청구항 1, 7 및 8의 특징에 의해 해결된다. 청구항 1, 7 및 8을 인용하는 종속 청구항은, 유리한 구성에 관한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 시일 링은, 강인하고 경화된 재료로 이루어진 가이드 링과 동적 부하를 받는 적어도 1개의 시일 립과, 정적 부하를 받는 적어도 1개의 시일 립을 가지는, 일체 성형품으로 형성되어 있고 이 구성에 있어서, 동적 부하를 받는 시일 립 및 정적 부하를 받는 시일 립은 고무모양 탄성 재료로 형성되는 한편, 가이드 링에 결합되어 있고 적어도 1개의 시일 립으로서 동적 부하를 받는 제 1 시일 립 및 동적 부하를 받는 제 2 시일 립은 가이드 링에 결합되어 동적 부하를 받는 제 1 시일 립은 밀봉해야 할 공간에서의 밀봉해야 할 매체를 차단하도록 형성되어 있고 동적 부하를 받는 제 2 시일 립은 외부로부터의 이물질을 차단하도록 형성되어 있고 제 1 시일 립은 기술적 기능에 기초하여 제 2 시일 립에 대하여, 외부로부터 밀봉해야 할 공간의 방향으로 보고 있는 일직선(in-line)의 배치에서 아래쪽에 배치되어 있다.
시일 링이 의도한 대로 사용되는 경우, 가이드 링은, 시일 립으로의 기계적 부하가 제한되도록 작용하고, 시일 링이 전체적으로 장기 사용 기간 중에 일정한 양호한 사용 특성을 가지게 된다.
시일 링은, 피스톤 시일 또는 로드 시일로서 사용할 수 있고, 이 경우, 실질적으로 서로 동심으로 배치 및 설치되어 있는 기계 요소를 서로 밀봉한다.
　시일 링이 의도한 대로 사용되는 경우, 사이에 시일 링이 배치되어 있는 서로 밀봉된 기계 요소는, 피스톤 또는 로드의 방사 방향(radial direction)으로 서로 편심되어 이동하는 경우가 있다. 이러한 경우에 있어서 가이드 링(guide ring)이 없는 경우, 시일 립은 바람직하지 않게 크게 변형하는 경우가 있다. 이 결과로서 시일 립의 손상/파손이 생긴다. 이에 대해, 본 발명에 있어서, 가이드 링에 의해, 시일 립에 대한 기계적인 부하가 문제가 되지 않는 정도로 제한되고 있다. 밀봉해야 할 기계요소가 서로 상대적으로 편심하여 이동하는 경우, 시일 립이 먼저 탄성 변형 되는 일이 있지만, 이 변형은, 시일 립의 사용 특성 및 내구성에 대해서 문제가 되지 않는 정도에 대한 것이다. 이에 대해서, 밀봉해야 할 기계 요소의 편심 이동이 큰 경우, 시일 립이 배치 및 설치되어 있는 가이드 링에 의해, 서로 밀봉해야 할 기계요소끼리 서로 지지하게 된다. 새로운 기계적 부하는 추가적으로 가이드 링에 의해 받아들여지고, 시일 립에 의해서만 받아들여지는 것은 아니다.
게다가 동적 부하를 받는 제 2 시일 립이, 예를 들면 먼지 또는 액체와 같은 외부의 이물질로부터, 동적 부하를 받는 제 1 시일 립을 보호하는 것이 바람직하다. 제 1 시일 립은 제 2 시일 립에 대하여, 기술적 기능에 기초하여, 외부로부터 밀봉해야 할 공간의 방향으로 보고 있는, 일직선의 배치에 있어 아래쪽에 배치되어 있다.
상기 시일 링의 구성에 의해, 시일 링은 장기 사용 기간에 있어 일정한 양호한 사용 특성을 구비한다.
부하를 받는 시일 링이라고 하는 사상에 대한 일체 성형품이란, 가능한 한 시일 기능 및 가이드 기능의 전부를 1개의 부품에 일체화한 시일 링을 의미한다.
유리한 구성에 의하면, 가이드 링은 단면에 있어서, 실질적으로 정사각형으로 형성되어 있어도 좋다. 이러한 컴팩트한 가이드 링은, 모든 운전 조건하에 있어 양호한 강도와 형상 안정성을 구비하므로, 가이드 링에 결합된 시일 립은, 기계적인 과부하 및 과부하에 기인하는 마모로부터 양호하게 보호된다.
가이드 링은 폴리머 재료에 의해 구성할 수 있다. 여기서 사용되는 재료는, 예를 들면 열가소성 플라스틱에 의해 구성되어 있을 수 있고, 또는 열경화성 플라스틱에 의해 구성되어 있어도 좋다. 한편, 상기의 재료로 이루어진 이러한 가이드 링은, 시일 립을 형성하는 엘라스토머 (elastomer) 재료에 양호하게 결합할 수 있는 한편, 상기의 재료로 이루어진 가이드 링이 밀봉해야 할 기계요소의 일방에서 지지를 받고 있는 경우에 마찰은 작고, 가이드 링은, 예를 들면 일방의 기계 요소에 대해서 병진적으로 움직인다.
동적 부하를 받는 시일 립은, 가이드 링의 방사 방향의 내주 측에 배치되고 있거나 또는 방사 방향의 외주 측에 배치되어 있고 정적 부하를 받는 시일 립은, 방사 방향의 외주 측에 배치되고 있거나 또는 방사 방향의 내주 측에 배치된다. 가이드 링에 있어서의 시일 립의 배치는, 시일 링이 로드 시일 또는 피스톤 시일로서 사용될지 아닌지에 의존한다.
바람직하게는, 동적 부하 및 정적 부하를 받는 모든 시일 립은 서로 융합되어 일체로 형성되어 있는 한편 동일 재료로 형성되어 있다. 이것에 의해 시일 링의 제조가 실질적으로 간략화되고 한편 염가가 된다. 이러한 구성에 있어서, 모든 시일 립은 1개의 작업 공정으로 가이드 링에 결합되고, 예를 들면 사출 성형에 의해 가이드 링에 일체로 성형된다.
복수의 시일 립은 가이드 링에 있어서의 적어도 1개의 홈 모양의 공간을 통해 서로 융합시켜 일체로 형성할 수 있는 한편 동일 재료로 형성할 수 있다.
간단하게 제조할 가능성을 고려하여, 복수의 홈 모양의 공간을 사용하도록 되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 공간은, 방사 방향으로 균등하게 분배 배치되어 있는 것이 더욱 바람직하다. 홈 모양의 공간을 통한 모든 시일 립의 결합에 의해, 시일 립은 특별히 내구성을 가지고 가이드 링에 고정되어 있다. 공간에 의해 시일 립과 가이드 링은 재료에 의한 결합뿐만이 아니라, 형상에 의한 접합에 의해 서로 결합되어 있다. 방사 방향으로 균등하게 분배 배치되어 있는 복수의 공간에 대해, 시일 립을 구성하는 엘라스토머 재료를, 시일 링의 제조 중에 특히 균일하게 가이드 링에 결합시키는 것이 유리하다. 이것에 의해, 시일 링의 제조 시에, 특히 불량품이 적게 된다.
또한 상술한 것처럼, 본 발명은, 시일 링의 제조 방법에 관한 것이다. 본 제조 방법은 다성분 사출 성형법 또는 프레스법이다. 제 1 방법의 단계에 있어서, 가이드 링을 구성하는 제 1 재료가, 이상적으로는 사출 성형에 의해 성형 다이내에 공급된다. 제 2 방법의 단계에 있어서, 시일 립을 구성하는 제 2 재료가, 이상적으로는 사출 성형에 의해 성형 다이에 공급된다. 이 경우, 제 2 재료는 가이드 링을 구성하는 제 1 재료에, 재료에 의한 결합으로 결합된다. 이 경우, 제 2 방법의 단계에 있어서, 엘라스토머 재료는 가이드 링에 있어서의 홈 모양의 공간을 지나 진행되어, 모든 시일 립은 서로 융합되어 일체로 형성되어 한편 동일 재료로 형성된다.
프레스법에 있어서의 프로세스는 이하와 같다.
일체 성형품은 2 성분법에 대해서도 1 성분법에 대해서도 제조할 수 있다. 2 성분법에 대해서는, 우선, 플라스틱 지지 부분을 사출 성형 기술로 제조하고, 그 다음에, 제 2 사출 장치를 이용해 엘라스토머 재료를 공급해, 시일의 기하학 형상을 얻는다. 1 성분법에 대해서는, 우선, 플라스틱 부분을 통상의 사출 성형법 또는 프레스법에 따라 제조한다. 그 다음에, 플라스틱 부분을 틀 내에 삽입해, 엘라스토머 처리를 해, 적절한 시일의 기하학 형상을 엘라스토머 재료에 의해 작성한다. 재료의 조합에 따라서는, 재료 사이에 접합층을 형성할 필요성이 생길 때도 있다.
또한 본 발명은 상술한 것처럼, 유압장치에 있어서의 시일 링의 사용에 관한 것이다.
상술한 시일 링은, 바람직하게는 차량용 쇽업소버(shock absorber)에 대해 사용할 수 있다. 이 구성에서, 자동차용 쇽업소버의 피스톤 로드는, 본 발명과 관련되는 시일 링에 의해 쇽업소버 하우징에 대해 밀봉되고, 피스톤은 하우징 내부에서 병진적으로 왕복 운동을 실시한다. 동적 부하를 받는 시일 립은, 방사 방향에서 사전에 탄성 부착력에 걸려 피스톤 로드를 밀봉하며 둘러싼다. 정적 부하를 받는 시일 립은, 쇽업소버 하우징에 대한 밀봉을 실시한다.
도 1은 본 발명의 실시의 형태와 관련되는 시일 링을 나타내는 개략도이다.
이하, 본 발명의 실시의 형태와 관련되는 시일 링에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명을 더욱 잘 이해하기 위해서, 또한 시일 링의 내부를 더욱 잘 알 수 있도록, 시일 링으로부터 일부 세그먼트(segment)를 절단 분리하여 시일 링을 나타낸다.
본 출원에 나타낸 시일 링은, 폴리머 재료로 이루어진 가이드 링(2)를 가지는 일체 성형품(1)이다. 방사 방향 내주 측에 동적 부하를 받는 2개의 시일 립(3), (4)를 구비하고, 방사 방향 외주 측에 정적 부하를 받는 시일 립(5)를 구비한다. 본 출원에서 시일 립(3), (4), (5)는 서로 융합해 일체로 형성되어 있는 한편 고무모양 탄성 재료로 구성되어 있다.
본 출원에 나타난 일체 성형품(1)은, 차량용 쇽업소버(shock absorber)로 구성되는 유압장치(fluid-pressure device)에서 사용된다.
동적 부하를 받는 2개의 시일 립(3), (4)는 기술적 기능에 기초하여 일직선으로 배치되어 있고 외부(9)로부터 축선 방향에서 밀봉해야 할 공간(7)의 방향으로 보고 있는 제 1 시일 립(3)은 기술적 기능에 기초하여, 제 2 시일 립(4)에 대하여 일직선(in-line) 배치에서 뒤쪽, 즉 일직선/의 아래쪽에 배치되어 있다.
제 1 시일 립(3)은 가이드 링(2)의 일방의 단면 측에 배치되어 있고, 제 2 시일 립(4)는 가이드 링(2)의 타방의 단면 측에 배치되어 있다. 동적 부하를 받는 제 1 시일 립(3)은 밀봉해야 할 공간(7)으로부터의 밀봉해야 할 매체(6)를 차단하고, 동적 부하를 받는 제 2 시일 립(4)은, 예를 들면 먼지 및/또는 습기와 같은 이물질(8)이 외부(9)로부터 축선 방향으로, 동적 부하를 받는 제 1 시일 립(3)쪽으로 침입하여, 동적 부하를 받는 제 1 시일 립(3)의 손상/파손을 초래하는 것을 막는다.
가이드 링(2)에는, 방사 방향으로 균등하게 분배 배치되어 있는 복수의 홈 모양의 공간(10)이 설치되어 있고 이 공간(10) 가운데 하나가, 절단 분리된 시일 링의 좌측 단면에 도시되어 있다. 홈 모양의 공간(10)은 모든 시일 립(3), (4), (5)를 서로 결합시킨다.
상술한 것처럼, 시일 링은 다성분 사출 성형법 또는 프레스법에 따라 제조되어 있다.
시일 립(3), (4), (5)를 구성하는 엘라스토머(elastomer) 재료는, 재료에 의한 결합으로 가이드 링(2)에 결합되어 있다.
1　일체 성형품
2　가이드 링
3　동적 부하를 받는 제 1 시일 립
4　동적 부하를 받는 제 2 시일 립
5　정적 부하를 받는 시일 립
6　밀봉해야 할 매체
7　밀봉해야 할 공간
8　이물질
9　외부
10　홈 모양의 공간

Claims (9)

  1. 강인하고 경화된(hard) 재료로 이루어진 가이드 링(guide ring)(2)과 동적 부하를 받는 적어도 1개의 시일 립(3, 4)과, 정적 부하를 받는 적어도 1개의 시일 립(5)을 가지는, 일체 성형품(1)으로서 형성되어 있는 시일 링(seal ring)에 있어서,
    동적 부하를 받는 상기 시일 립(seal lip)(3, 4), 및 정적 부하를 받는 상기 시일 립(5)은, 고무모양 탄성 재료에 의해 형성되는 한편 상기 가이드 링(2)에 결합되어 있고, 상기 적어도 1개의 시일 립으로서 동적 부하를 받는 제 1 시일 립(3) 및 동적 부하를 받는 제 2 시일 립(4)은, 상기 가이드 링(2)에 결합되어 있고, 동적 부하를 받는 상기 제 1 시일 립(3)은, 밀봉해야 할 공간(7)으로부터의 밀봉해야 할 매체(6)를 차단하도록 형성되어 있고, 동적 부하를 받는 상기 제 2 시일 립(4)은, 외부(9)로부터의 이물질(8)을 차단하도록 형성되어 있으며, 상기 외부(9)에서 상기 밀봉해야 할 공간(7)의 방향으로 보고 있는, 상기 제 1 시일 립(3)은, 상기 제 2 시일 립(4)에 대하여 일직선(in-line)의 아래쪽에 배치되어 있는 시일 링.
  2. 　청구항 1에 있어서, 상기 가이드 링(2)은 단면에서 실질적으로 정사각형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 시일 링.
  3. 　청구항 1에 있어서, 상기 가이드 링(2)은 폴리머 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 시일 링.
  4. 　 청구항 1에 있어서, 동적 부하를 받는 상기 시일 립(3, 4)은, 상기 가이드 링(2)의 방사 방향(radial direction) 내주측 또는 방사 방향 외주 측에 배치되어 있고, 정적 부하를 받는 상기 시일 립(5)은, 상기 가이드 링(2)의 방사 방향 외주측 또는 방사 방향 내주 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 시일 링.
  5. 　 청구항 1에 있어서, 동적 부하를 받는 상기 시일 립(3, 4) 및 정적 부하를 받는 상기 시일 립(5) 모두는, 서로 융합되어 일체로 형성되는 한편, 동일 재료에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 시일 링.
  6. 　 청구항 1에 있어서, 상기 시일 립(3, 4, 5)은, 상기 가이드 링(2)에 있어서의 적어도 1개의 홈 모양의 공간(10)을 통해 서로 융합되어 일체로 형성되는 한편, 동일 재료에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 시일 링.
  7. 　 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 있어서, 다성분 사출 성형법 또는 프레스 성형법에 의한, 시일 링의 제조 방법.
  8. 　유압장치에 있어서, 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항의 시일 링을 구비하는유압장치.
  9. 　청구항 8에 있어서, 상기 유압장치는 자동차용 쇽업소버인 것을 특징으로 하는 유압장치.
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