KR102348130B1 - 자동 변속기용 씰 링 - Google Patents

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Abstract

자동 변속기의 하우징과 자동 변속기의 샤프트 사이에 개재되는, 고무 재질의 자동 변속기용 씰 링이 개시된다. 자동 변속기의 하우징에는 샤프트가 삽입되는 샤프트 삽입 홀과, 샤프트 삽입 홀의 내주면에 링 형상으로 파여지고, 샤프트 삽입 홀의 내주면과 단차지고 평행한 홈 바닥면, 샤프트 삽입 홀의 내주면과 홈 바닥면을 연결하는 한 쌍의 홈 내측면을 구비한 링 설치 홈이 형성된다. 자동 변속기용 씰 링의 내주면의 종단면 형상은 샤프트의 외주면에 밀착되도록 내측으로 볼록하게 돌출된 곡선 형상이고, 자동 변속기용 씰 링의 외주면의 종단면 형상은 홈 바닥면에 밀착되도록 외측으로 볼록하게 돌출된 곡선 형상이다. 샤프트가 샤프트 삽입 홀 내에서 샤프트의 길이 방향으로 이동할 때 내주면과 외주면을 이어주는 자동 변속기용 씰 링의 상측면과 하측면은 굽어지지 않고 기울어진다.

Description

자동 변속기용 씰 링{Seal ring for automatic transmission}
본 발명은 자동 변속기용 씰 링에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동 변속기 내부에 디링(D-ring)을 대체하여 적용되는 자동 변속기용 씰 링에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 자동 변속기는 하우징(housing), 상기 하우징 내부에 배치된 클러치판(clutch plate) 및 브레이크판(brake plate), 상기 하우징에 형성된 원형 홀(hole)에 삽입되는 샤프트(shaft), 및 상기 하우징의 내주면에 형성된 환형 홈(groove)에 끼워져서 상기 샤프트 외주면과 상기 하우징 내주면 사이의 오일 누유를 차단하는 디링(D-ring)을 구비한다. 도 1은 종래의 자동 변속기 하우징 내부의 단면도로서, 디링이 설치된 부분을 확대 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 자동 변속기 하우징(2)에는 샤프트 삽입 홀(hole)(3)과 링 설치 홈(groove)(5)이 형성된다. 샤프트 삽입 홀(3)에는 샤프트(10)가 삽입된다. 링 설치 홈(5)은 샤프트 삽입 홀(3)의 내주면에 링(ring) 형상으로 파여지도록 형성되고, 여기에 환형의 디링(20)이 설치된다. 디링(20)은 종단면이 알파벳 대문자 'D' 형상이며, 종단면이 직선형인 외주면(21)과 종단면이 곡선형이 내주면(23)을 구비한다.
디링(20)을 상기 링 설치 홈(5)에 끼워 설치하고 상기 샤프트(10)를 샤프트 삽입 홀(3)에 끼우면, 디링(20)의 내주면(23)은 샤프트(10)의 외주면(11)에 밀착되고 디링(20)의 외주면(21)은 상기 링 설치 홈(5)의 바닥면(6)에 밀착되면서, 디링(20)이 상기 샤프트 삽입 홀(3)을 따라 오일(oil)이 누유되지 않도록 밀봉한다.
자동 변속기의 변속시에 샤프트(10)는 화살표 방향, 즉 Z축과 평행한 방향으로 대략 5mm 정도의 스트로크(stroke)로 승강한다. 디링(20)의 외주면(21)이 링 설치 홈(5)의 바닥면(6)에 안정적으로 밀착되어 있으므로, 상기 샤프트(10)가 아래로 하강하면 디링(20)의 내주면(23)이 샤프트(10)와 마찰되어 하강하면서 상기 디링(20)은 실선으로 도시된 것과 같이 외주면(21)와 내주면(23)의 중간 부분(BE)이 굽어지게 된다. 상기 샤프트(10)가 위로 상승하여 원래 위치로 복귀하면 상기 중간 부분(BE)은 펴지고, 디링(20)은 이점 쇄선으로 도시된 것과 같이 Z축과 직교하는 방향으로 압축된 상태가 된다.
결과적으로, 종래의 디링(20)이 적용된 자동 변속기는 샤프트(10)가 승강할 때 상기 샤프트 외주면(11)과 디링(20) 사이의 마찰력이 커서, 이로 인해 차량의 운행자 및 승객이 큰 변속 충격과 나쁜 승차감을 느끼게 된다.
대한민국 공개특허공보 제10-2008-0061885호
본 발명은 자동 변속기의 샤프트 삽입 홀을 따라 유압이 새지 않도록 밀봉하는 자동 변속기용 씰 링으로서, 승강 운동하는 샤프트와의 마찰력이 저감되어 변속 충격이 저감되고 승차감이 개선되는 자동 변속기용 씰 링을 제공한다.
본 발명은, 자동 변속기의 하우징과 상기 자동 변속기의 샤프트 사이에 개재되는, 고무(rubber) 재질의 자동 변속기용 씰 링(seal ring)으로서, 상기 자동 변속기의 하우징에는 상기 샤프트가 삽입되는 샤프트 삽입 홀(hole)과, 상기 샤프트 삽입 홀의 내주면에 링(ring) 형상으로 파여지고, 상기 샤프트 삽입 홀의 내주면과 단차지고 평행한 홈 바닥면, 상기 샤프트 삽입 홀의 내주면과 상기 홈 바닥면을 연결하는 한 쌍의 홈 내측면을 구비한 링 설치 홈(groove)이 형성되고, 상기 자동 변속기용 씰 링의 내주면의 종단면 형상은 상기 샤프트의 외주면에 밀착되도록 내측으로 볼록하게 돌출된 곡선 형상이고, 상기 자동 변속기용 씰 링의 외주면의 종단면 형상은 상기 홈 바닥면에 밀착되도록 외측으로 볼록하게 돌출된 곡선 형상이며, 상기 샤프트가 상기 샤프트 삽입 홀 내에서 상기 샤프트의 길이 방향으로 이동할 때 상기 내주면과 외주면을 이어주는 상기 자동 변속기용 씰 링의 상측면과 하측면은 굽어지지 않고 기울어지는 자동 변속기용 씰 링을 제공한다.
상기 자동 변속기용 씰 링의 상측면과 하측면은 서로 평행하고, 상기 상측면의 방사 방향 폭(radial direction width) 및 상기 하측면의 방사 방향 폭 중 작은 것의 크기는, 상기 자동 변속기용 씰 링의 내주면의 두께 및 상기 자동 변속기용 씰 링의 외주면의 두께 중 작은 것의 크기보다 클 수 있다.
상기 자동 변속기용 씰 링의 종단면 형상은, 상기 샤프트의 길이 방향과 평행한 종단면의 수직 중심선에 대해 대칭 형상일 수 있다.
본 발명의 자동 변속기용 씰 링은 링 설치 홈의 홈 바닥면에 밀착되는 외주면의 종단면 형상이 외측으로 볼록하게 돌출된 곡선 형상이어서, 자동 변속기의 샤프트가 그 길이 방향으로 이동할 때 상기 씰 링은 상기 내주면보다 외주면에 더 가까운 내부 지점을 중심으로 회전한다. 이에 따라 상기 씰 링의 상측면과 하측면은 굽어지지 않고 기울어지게 된다. 따라서, 상기 샤프트의 외주면과 상기 씰 링의 내주면 사이의 마찰력이 작아져서 자동 변속기의 변속 충격이 저감되고, 자동 변속기를 포함하는 차량에 승차한 승차자의 승차감이 개선된다.
도 1은 종래의 자동 변속기 하우징 내부의 단면도로서, 디링이 설치된 부분을 확대 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자동 변속기용 씰 링의 단면도이다.
도 3은 도 2의 자동 변속기용 씰 링이 설치된 자동 변속기 하우징 내부의 단면도로서, 상기 자동 변속기용 씰 링이 설치된 부분을 확대 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 자동 변속기용 씰 링을 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자동 변속기용 씰 링의 단면도이고, 도 3은 도 2의 자동 변속기용 씰 링이 설치된 자동 변속기 하우징 내부의 단면도로서, 상기 자동 변속기용 씰 링이 설치된 부분을 확대 도시한 도면이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 자동 변속기용 씰 링(30)은, 자동 변속기의 하우징(2)과 상기 자동 변속기의 샤프트(10) 사이에 개재되는 고무(rubber) 재질의 링(ring) 형상 부재이다. 상기 고무는 예컨대, 아크릴 고무(ACM: alkyl acrylate copolymer)일 수 있다.
상기 하우징(2)에는 샤프트 삽입 홀(hole)(3)과 링 설치 홈(groove)(5)이 형성된다. 샤프트 삽입 홀(3)에는 샤프트(10)가 삽입된다. 링 설치 홈(5)은 샤프트 삽입 홀(3)의 내주면에 링(ring) 형상으로 파여지도록 형성되고, 여기에 환형의 자동 변속기용 씰 링(30)이 설치된다. 상기 링 설치 홈(5)은 상기 샤프트 삽입 홀(3)의 내주면(4)과 단차지고 평행한 홈 바닥면(6), 상기 샤프트 삽입 홀 내주면(4)과 홈 바닥면(6)을 연결하는 제1 및 제2 홈 내측면(7, 8)을 구비한다. 상기 홈 바닥면(6)과 샤프트 삽입 홀(3)의 내주면(4)의 횡단면 형상은 상기 샤프트(10)의 길이 방향 축선(미도시)을 중심으로 하는 동심원 형상이다.
상기 씰 링(30)은 중심부에 통공(40)이 형성된다. 상기 씰 링이 링 설치 홈(5)에 끼워져 설치된 상태에서 상기 샤프트 삽입 홀(3)로 삽입된 샤프트(10)가 상기 씰 링(30)의 통공(40)을 관통하며, 이때 상기 씰 링(40)의 중심 축선(CX)과 상기 샤프트(10)의 길이 방향 축선이 일치하게 된다.
상기 씰 링(30)은 상기 링 설치 홈(5)에 설치된 상태에서 상기 샤프트(10)의 외주면(11)에 밀착되는 내주면(31), 상기 홈 바닥면(6)에 밀착되는 외주면(33), 상기 내주면(31)과 외주면(33)을 이어주는 상측면(35) 및 하측면(37)을 구비한다. 상기 상측면(35)과 하측면(37)은 서로 평행하다. 부연하면, 도 2에 도시된 바와 같이 씰 링(30)이 링 설치 홈(5)에 설치되지 않은 상태에서 상기 상측면(35)과 하측면(37)은 상기 중심 축선(CX)에 대해 직교하는 평면, 즉 XY 평면과 평행하다.
상기 내주면(31)의 종단면 형상은 샤프트(10)의 외주면(11)에 밀착되도록 내측으로, 즉 상기 중심 축선(CX)을 향해 볼록하게 돌출된 곡선 형상이고, 상기 외주면(33)의 종단면 형상은 상기 홈 바닥면(6)에 밀착되도록 외측으로, 즉 방사 방향(radial direction)으로 볼록하게 돌출된 곡선 형상이다. 상기 씰 링(30)이 압축되지 않았을 때 상기 씰 링(30)의 종단면 형상은, 샤프트(10)의 길이 방향과 평행한, 즉 Z축과 평행한 종단면의 수직 중심선(VL)에 대해 대칭되는 형상이다. 또한, 상기 상측면(35) 및 하측면(37)과 평행하고 상기 상측면(35) 및 하측면(37)에서 같은 거리로 이격된 종단면의 수평 중심선(PL1)에 대해서도 대칭되는 형상이다. 이에 따라, 상기 내주면(31)의 종단면 형상에서 내측으로 가장 돌출된 피크 지점(peak point)(32H), 및 상기 외주면(33)의 종단면 형상에서 외측으로 가장 돌출된 피크 지점(34H)은 상기 종단면 수평 중심선(PL1) 상에 위치한다.
그러므로, 상기 상측면(35)의 방사 방향 폭(radial direction width)(WU)과 상기 하측면(37)의 방사 방향 폭(WL)의 크기는 서로 같다. 또한, 상기 내주면(31)의 두께(TI)와 상기 외주면(33)의 두께(TO)의 크기는 서로 같다. 상기 씰 링(30)에서 상기 상측면(35) 및 하측면(37)의 방사 방향 폭(WU, WL)의 크기는, 상기 내주면(31) 및 외주면(33)의 두께(TI, TO)의 크기보다 크다.
만약, 상기 상측면(35) 및 하측면(37)의 폭(WU, WL)이 상기 내주면(31) 및 외주면(33)의 두께(TI, TO)보다 작거나 같으면, 자동 변속기용 씰 링의 종단면 형상이 원형이나 원형에 가까운 폐곡선 형상이 되고, 이에 맞춰 링 설치 홈의 홈 바닥면까지의 깊이도 얕아진다. 따라서, 자동 변속기용 씰 링을 상기 링 설치 홈에 설치하고, 샤프트(10)를 샤프트 삽입 홀(3)에 삽입 설치할 때 자동 변속기용 씰 링이 상기 링 설치 홈에서 이탈될 수 있다. 또한, 상기 샤프트(10)가 그 길이 방향으로 운동할 때 샤프트(10)와의 마찰로 인해 자동 변속기용 씰 링이 상기 링 설치 홈에서 이탈될 수 있다.
한편, 도 2 및 도 3에 도시된 자동 변속기용 씰 링(30)은 상술한 바와 같이 종단면 형상이 좌우 상하 대칭적인 형상이지만 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 자동 변속기용 씰 링의 상측면의 방사 방향 폭과 하측면의 방사 방향 폭의 크기가 서로 다를 수 있다. 또한, 자동 변속기용 씰 링의 내주면의 두께와 외주면의 두께의 크기가 서로 다를 수 있다. 이 경우에, 상기 상측면의 방사 방향 폭과 하측면의 방사 방향 폭 중 작은 것의 크기가, 상기 내주면의 두께와 외주면의 두께 중 작은 것의 크기보다 크게 설계된다.
자동 변속기용 씰 링(30)을 상기 링 설치 홈(5)에 끼워 설치하고 상기 샤프트(10)를 샤프트 삽입 홀(3)에 끼우면, 상기 씰 링(30)의 내주면(31)은 샤프트(10)의 외주면(11)에 밀착되고 상기 씰 링(30)의 외주면(33)은 상기 링 설치 홈(5)의 홈 바닥면(6)에 밀착된다. 이에 따라 상기 씰 링(30)이 상기 샤프트 삽입 홀(3)을 통해 유압이 새지 않도록 밀봉한다. 즉, 상기 샤프트 외주면(11)과 샤프트 삽입 홀(3)의 내주면(4) 사이의 틈새로 오일이 누유되지 않게 된다. 여기서, 상기 오일은 자동 변속기의 작동유일 수 있다.
상기 샤프트(10)가 샤프트 삽입 홀(3) 내에서 상기 샤프트(10)의 길이 방향으로, 즉 Z축과 평행하게 이동할 때 상기 씰 링(30)의 상측면(35)과 하측면(37)은 굽어지지 않고 기울어진다. 부연하면, 도 3에서 이점 쇄선으로 도시된 종단면 형상이 샤프트(10)가 자신의 길이 방향으로 움직이지 않은 때, 즉 원위치일 때 자동 변속기용 씰 링(30)의 종단면 형상이고, 실선으로 도시된 종단면 형상이 상기 샤프트(10)가 Z축 음(-)의 방향과 평행한 방향으로 하강한 때 자동 변속기용 씰 링(30)의 종단면 형상이다. 상기 샤프트(10)가 원위치일 때 상기 씰 링(30)의 종단면 수평 중심선(PL1)은 Z축에 직교하는 방향으로 연장된다.
그런데, 상기 샤프트(10)가 하강한 때 상기 씰 링(30)의 종단면 수평 중심선(PL2)은 상기 원위치일 때의 종단면 수평 중심선(PL1)에 대해 아래로 기울어져 있다. 상기 샤프트(10)가 하강하면서 상기 샤프트 외주면(11)에 밀착된 씰 링(30)의 내주면(31)이 마찰에 의해 끌려 내려가고 상기 홈 바닥면(6)에 밀착된 씰 링(30)의 외주면(33)은 끌려 내려가진 않지만, 상기 외주면(33)의 종단면 형상이 볼록한 곡선 형상이어서 상기 내주면(31)보다 외주면(33)에 더 가까운 씰 링(30)의 내부 지점(RC)을 중심으로 상기 씰 링(30)이 회전하기 때문이다. 이에 따라, 상기 씰 링(30)의 상측면(35)과 하측면(37)은 굴곡지게 굽어지지 않고 상기 기울어진 종단면 수평 중심선(PL2)과 평행하게 기울어진다. 상기 씰 링(30)은 상기 내주면(31)과 하측면(37) 사이의 경계 부분이 제2 홈 내측면(8)에 부딪쳐 멈출 때까지 기울어진다.
상기 자동 변속기용 씰 링(30)은 상기 상측면(35)과 하측면(37)이 구부러지는 경우보다 샤프트(10)의 외주면(11)과 씰 링(30)의 내주면(31) 사이의 마찰력이 작아져서 자동 변속기의 변속 충격이 저감되고, 자동 변속기를 포함하는 차량에 승차한 승차자의 승차감이 개선된다. 한편, 상기 샤프트(10)가 하강한 위치에서 상승하여 원위치로 복귀하면, 상기 씰 링(30)은 도 3에서 이점 쇄선으로 도시된 것처럼 원래의 형태로 회복된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
2: 자동 변속기 하우징 3: 샤프트 삽입 홀
5: 링 설치 홈 30: 자동 변속기용 씰 링
31: 내주면 33: 외주면
35: 상측면 37: 하측면

Claims (3)

  1. 자동 변속기의 하우징과, 상기 자동 변속기의 하우징에 형성된 샤프트 삽입 홀에 삽입되어 상기 하우징에 대해 자신의 길이 방향으로 운동하는 자동 변속기의 샤프트 사이에 개재되는, 고무(rubber) 재질의 자동 변속기용 씰 링(seal ring)으로서,
    상기 자동 변속기의 하우징에는, 상기 샤프트 삽입 홀의 내주면에 링(ring) 형상으로 파여지고, 상기 샤프트 삽입 홀의 내주면과 단차지고 평행한 홈 바닥면, 상기 샤프트 삽입 홀의 내주면과 상기 홈 바닥면을 연결하는 한 쌍의 홈 내측면을 구비한 링 설치 홈(groove)이 형성되고,
    상기 자동 변속기용 씰 링의 내주면의 종단면 형상은 상기 샤프트의 외주면에 밀착되도록 내측으로 볼록하게 돌출된 곡선 형상이고, 상기 자동 변속기용 씰 링의 외주면의 종단면 형상은 상기 홈 바닥면에 밀착되도록 외측으로 볼록하게 돌출된 곡선 형상이며,
    상기 자동 변속기용 씰 링의 상측면과 하측면은 서로 평행하고,
    상기 상측면의 방사 방향 폭(radial direction width) 및 상기 하측면의 방사 방향 폭 중 작은 것의 크기는, 상기 자동 변속기용 씰 링의 내주면의 두께 및 상기 자동 변속기용 씰 링의 외주면의 두께 중 작은 것의 크기보다 크며,
    상기 샤프트가 상기 샤프트 삽입 홀 내에서 상기 샤프트의 길이 방향으로 이동할 때 상기 내주면과 외주면을 이어주는 상기 자동 변속기용 씰 링의 상측면과 하측면은 굽어지지 않고 기울어지는 것을 특징으로 하는 자동 변속기용 씰 링.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 자동 변속기용 씰 링의 종단면 형상은, 상기 샤프트의 길이 방향과 평행한 종단면의 수직 중심선에 대해 대칭 형상인 것을 특징으로 하는 자동 변속기용 씰 링.
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