KR102385324B1 - 밀봉 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시일 플랜지 및 상기 시일 플랜지에 슬라이딩 가능하게 접촉하는 시일 립을 구비하는 밀봉 장치로서, 회전축의 회전이 정지되었을 때에 정지(靜止) 누출이 발생하는 것을 억제하는 것이다. 이 목적을 달성하기 위하여, 하우징과 상기 하우징에 형성된 축 구멍에 관통 삽입되는 회전축의 사이에서 기기 내측의 밀봉 유체가 기기 외측으로 누설되지 않도록 시일하는 밀봉 장치로서, 회전축의 외주에 장착되는 시일 플랜지에 대하여, 하우징의 축 구멍 내주에 장착되는 시일 립이 전체 둘레에 걸쳐 슬라이딩 가능하게 접촉하는 밀봉 장치에 있어서, 회전축의 회전시에 유체 펌핑 작용을 발휘하는 나사 홈을 구비하고, 이 나사 홈을, 시일 플랜지에 대하여 시일 립이 전체 둘레에 걸쳐 슬라이딩 가능하게 접촉하는 접촉 영역과 교차하지 않는 위치에 형성한 것을 특징으로 한다.

Description

밀봉 장치{SEAL DEVICE}
[0001] 본 발명은, 자동차나 일반 기계, 산업 기계 등에 있어서 기기 내의 밀봉 대상 유체(流體)가 기기 밖으로 누출되는 것을 방지하는 밀봉 장치로서, 회전측의 시일 플랜지에 비(非) 회전의 시일 립(seal lip)을 슬라이딩 접촉시키는 구조를 구비하는 것에 관한 것이다. 본 발명의 밀봉 장치는 예컨대, 자동차 관련 분야에 있어서 기기 내부의 오일을 시일하는 회전용 오일 시일로서 이용된다.
[0002] 종래부터 도 13의 (A), (B)에 나타내는 바와 같이, 하우징(51)과 이 하우징(51)에 형성된 축 구멍(52)에 관통 삽입되는 회전축(61)의 사이에서 기기 내측(A)의 밀봉 유체(오일)가 기기 외측(B)으로 누설되지 않도록 시일하는 밀봉 장치(101)로서, 회전축(61)의 외주에 장착되는 슬링거(slinger, 111)와, 하우징(51)의 축 구멍(52) 내주에 장착되는 립 시일 부재(121)의 조합으로 이루어지는 밀봉 장치(101)가 알려져 있다.
[0003] 슬링거(111)는, 금속 등의 강재로 만들어진 것으로서, 회전축(61)의 외주면에 고정되는 슬리브부(sleeve portion, 112)와, 상기 슬리브부(112)의 일단(一端)에 설치된 플랜지부(113)를 일체로 가지며, 플랜지부(113)의 기기 외측 단면(端面)(113a)에, 회전축(61)이 회전할 때에 원심력에 의한 유체 펌핑 작용을 발휘하는 나사 홈(114)이 형성되어 있다.
[0004] 한편, 립 시일 부재(121)는, 하우징(51)의 축 구멍(52) 내주면에 고정되는 부착 링(122)과, 이 부착 링(122)에 피착(被着)된 고무상(狀)(rubber-like)의 탄성체(123)를 가지며, 이 고무상의 탄성체(123)에 의해, 슬링거(111)에 있어서의 플랜지부(113)의 기기 외측 단면(113a)에 슬라이딩 가능하게 밀착 접촉하는 시일 립(단면 립; 124)이 설치되어 있다.
[0005] 그런데 최근, 환경 문제로 인해 자동차 업계에서는 저연비 차량의 개발을 가속화하고 있으며, 엔진용 오일 시일에 대한 요구로서는 회전시의 토크(torque) 저감을 들 수 있는데, 이러한 상황하에서 상기 도 13의 단면 립 구조의 밀봉 장치(101)에 의하면, 일반적인 래디얼 립(radial lip) 구조의 밀봉 장치에 비해, 저(低)토크화를 실현할 수 있게 된다.
[0006] 일본 실용신안공개공보 H03-57563호 일본 특허공개공보 H02-113173호
[0007] 그러나 상기 도 13의 밀봉 장치(101)에 대해서는, 이하의 점에 관하여 한층 더 기능이 향상될 것이 요구되고 있다.
[0008] 즉, 상기 밀봉 장치(101)에 있어서는, 회전축(61)이 회전할 때, 회전축(61)과 함께 회전하는 슬링거(111)가 플랜지부(113)에 의한 유체 셰이크 오프 작용(fluid shake-off action) 및 나사 홈(114)에 의한 유체 펌핑 작용을 발휘하기 때문에, 밀봉 유체의 누설을 억제할 수 있게 되지만, 회전축(61)의 회전이 정지하면 원심력이 소실되기 때문에, 밀봉 유체가 나사 홈(114)을 타고 시일 립(124) 선단을 통과하여, 기기 외측(B)으로 누설될 우려가 있다(이른바 정지(靜止) 누출(static leakage)의 발생의 우려). 또한, 이러한 정지 누출은, 예컨대 자동차가 비탈길 상에서 정차하는 등으로 인해 차체에 기욺이 발생하여, 엔진의 축 구멍(52) 내에 있어서의 유량(오일 면 수위)이 회전축(61)의 하단(下端)을 넘을 경우 등에 특히 발생하기 쉽다.
[0009] 본 발명은 이상의 점을 감안하여, 시일 플랜지 및 시일 플랜지에 슬라이딩 가능하게 접촉하는 시일 립을 구비하는 밀봉 장치에 있어서, 회전축의 회전이 정지되었을 때에 정지 누출이 발생하는 것을 억제할 수 있는 밀봉 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
[0010] 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 이하의 수단을 채용하였다.
본 발명의 밀봉 장치는, 하우징과 상기 하우징에 형성된 축 구멍에 관통 삽입되는 회전축의 사이에서 기기 내측의 밀봉 유체가 기기 외측으로 누설되지 않도록 시일하는 밀봉 장치로서, 상기 회전축의 외주에 장착되는 시일 플랜지에 대하여, 상기 하우징의 축 구멍 내주에 장착되는 시일 립이 전체 둘레에 걸쳐 슬라이딩 가능하게 접촉하는 밀봉 장치에 있어서, 상기 회전축의 회전시에 유체 펌핑 작용을 발휘하는 나사 홈을 구비하고, 상기 나사 홈을, 상기 시일 플랜지에 대하여 상기 시일 립이 전체 둘레에 걸쳐 슬라이딩 가능하게 접촉하는 접촉 영역과 교차하지 않는 위치에 형성한 것을 특징으로 한다.
[0011] 본 발명의 밀봉 장치에 의하면, 회전축의 회전시에 유체 펌핑 작용을 발휘하는 나사 홈이, 시일 플랜지에 대하여 시일 립이 전체 둘레에 걸쳐 슬라이딩 가능하게 접촉하는 접촉 영역과 교차하지 않는 위치에 형성되어 있기 때문에, 나사 홈은, 회전축의 정지시에 있어서의 정지 누출의 누출 유로(流路)가 되지 않는다. 따라서 나사 홈을 타고 정지 누출이 발생하는 것을 억제할 수 있게 된다.
[0012] 본 발명에 있어서, 나사 홈을 형성하는 위치나, 시일 기능을 높이는 그 밖의 구성에 대해서는, 이하의 양태가 고려된다.
[0013] 제 1 양태
나사 홈을 시일 플랜지의 기기 외측 단면의 일부에 형성함으로써 시일 플랜지의 기기 외측 단면에 나사 홈 형성 영역을 설치하는 동시에, 나사 홈을 형성하지 않는 나사 홈 비형성 영역을 나사 홈 형성 영역의 외주 측에 설치하여, 나사 홈 비형성 영역에 대해 시일 립을 슬라이딩 가능하게 접촉시킨다. 또, 시일 립의 내주 측에 링형상의 돌기를 시일 플랜지를 향해 설치하고, 돌기 및 시일 플랜지 사이에 미소(微小) 틈새를 형성한다.
[0014] 상기 양태의 밀봉 장치에 의하면, 시일 플랜지의 기기 외측 단면에 있어서의 나사 홈 형성 영역의 외주 측에 나사 홈 비형성 영역이 설치되어, 시일 립이 나사 홈 형성 영역이 아닌 그 외주 측의 나사 홈 비형성 영역에 대하여 접촉하기 때문에, 시일 립의 립 단부와 나사 홈이 서로 교차하지 않게 된다. 따라서 나사 홈은 정지 누출의 누출 유로가 되지 않으며, 이에 따라 나사 홈을 타고 정지 누출이 발생하는 것을 억제할 수 있게 된다.
[0015] 또, 회전축이 회전하고 있을 때에는, 시일 립이 슬라이딩에 의한 시일 작용을 발휘하는 것 외에, 시일 플랜지가 회전에 수반되는 유체 셰이크 오프 작용을 발휘하고, 나사 홈이 회전에 수반되는 유체 펌핑 작용을 발휘하며, 또한 미소 틈새가 비(非)접촉의 래버린스 시일(labyrinth seal) 작용을 발휘한다. 따라서 이러한 각 작용에 근거하여, 밀봉 유체가 기기 외측으로 누설되는 것을 억제할 수 있게 된다.
[0016] 또, 상기 제 1 양태의 밀봉 장치에 있어서, 돌기는, 시일 플랜지의 기기 외측 단면에 있어서의 나사 홈 형성 영역과의 사이에 미소 틈새를 형성하는 것으로 하여도 무방하다.
[0017] 이러한 구성에 의하면, 돌기가 시일 플랜지의 기기 외측 단면에 있어서의 나사 홈 형성 영역과의 사이에 미소 틈새를 형성하기 때문에, 나사 홈이 상기 미소 틈새의 내부에 있어서 회전에 수반되는 유체 펌핑 작용을 발휘하고, 미소 틈새는 폭이 좁기 때문에 그 전체 폭에 대해 유체 펌핑 작용이 미치게 된다. 따라서, 시일 립 슬라이딩부를 통과해 온 밀봉 유체는 미소 틈새를 통과하지 않으면 기기 외측으로 누설되지 않는 바, 미소 틈새에 들어간 밀봉 유체에 대해서는 반드시 펌핑 작용이 미친다는 관계가 성립하기 때문에, 밀봉 유체는 미소 틈새를 통과하기 어렵고, 따라서 기기 외측으로 누설되기 어렵다. 이러한 작용 때문에 미소 틈새는 그 폭이 좁을수록 좋다.
[0018] 제 2 양태
나사 홈을 시일 플랜지의 기기 외측 단면의 일부에 형성함으로써 시일 플랜지의 기기 외측 단면에 나사 홈 형성 영역을 설치하는 동시에, 나사 홈을 형성하지 않은 나사 홈 비형성 영역을 시일 플랜지의 기기 외측 단면의 다른 부분에 설치하여, 나사 홈 형성 영역에 대해 복수의 시일 립 중 일부의 시일 립을 슬라이딩 가능하게 접촉시키는 동시에, 나사 홈 비형성 영역에 대해 다른 시일 립을 슬라이딩 가능하게 접촉시킨다.
[0019] 상기 양태의 밀봉 장치에 의하면, 회전축이 회전할 때에는, 복수의 시일 립 중 일부의 시일 립과 시일 플랜지 간의 슬라이딩부에, 회전 방향에 대해서 구심 방향으로 연장되는 나사 홈에 의한 나사 펌프 효과에 의해 뛰어난 밀봉성을 발휘하고, 회전축의 정지시에는, 시일 플랜지에 있어서의 나사 홈 비형성 영역에 밀착 접촉된 다른 시일 립에 의해 뛰어난 밀봉성을 유지할 수 있게 된다.
[0020] 또, 상기 제 2 양태의 밀봉 장치에 있어서, 나사 홈 형성 영역에 슬라이딩 가능하게 밀착 접촉되는 일부의 시일 립보다도, 나사 홈 비형성 영역에 슬라이딩 가능하게 밀착 접촉되는 다른 시일 립을 저반발(低反發)로 하여도 무방하다.
[0021] 이러한 구성에 의하면, 회전시의 시일 플랜지와의 슬라이딩에 의한 마찰의 증대를 억제할 수 있게 된다.
[0022] 제 3 양태
본 양태에 있어서, 축 구멍 및 회전축은, 그 중심축선이 수평방향을 향하도록 설정되는 것이 된다. 또, 밀봉 유체는, 회전축의 회전이 정지되었을 때에 축 구멍 내에서 소정의 높이 위치까지 가득 차는(充滿) 것이 된다. 그리고, 시일 플랜지의 기기 외측 단면과 대향되는 시일 립의 대향 면에 나사 홈이 형성되며, 또한 나사 홈은, 시일 립의 대향 면에 있어서, 회전축의 회전이 정지되었을 때에 밀봉 유체가 축 구멍 내에서 가득 차는 소정의 높이 위치보다 상방의 부위에만 형성된다.
[0023] 상기 양태의 밀봉 장치에 의하면, 시일 플랜지의 기기 외측 단면과 대향되는 시일 립의 대향 면에, 회전축이 회전했을 때에 유체 펌핑 작용을 발휘하는 나사 홈이 형성되는 동시에, 이 나사 홈이 시일 립의 대향 면에 있어서 회전축의 회전이 정지되었을 때에 밀봉 유체가 축 구멍 내에서 가득 차는 소정의 높이 위치보다 상방의 부위에만 형성되어 있기 때문에, 그 소정의 높이 위치보다 하방의 부위에는 나사 홈이 형성되어 있지 않다. 따라서 상기 도 13의 종래 기술에 관한 밀봉 장치(101)와 같이, 원주(圓周)상의 일부의 나사 홈(114)이 액면 수위(H)보다 하방에 배치되어 밀봉 유체에 침지(浸漬)되는 상태가 발생하지 않기 때문에, 정지 누출이 발생하는 것을 유효하게 억제할 수 있게 된다.
[0024] 또, 나사 홈이 회전 측이 아닌 정지(靜止) 측(비회전 측)의 시일 립에 형성되어 있음에 따라, 정지 누출이 발생하는 것을 유효하게 억제할 수 있게 된다.
[0025] 이는, 상기 도 13의 종래 기술에 관한 밀봉 장치(101)에서는, 나사 홈(114)이 회전 측의 슬링거(111)의 플랜지부(113)에 형성되어 있기 때문에, 회전이 정지되었을 때에 나사 홈(114)이 원주상의 어느 위치에서 정지할지를 미리 특정할 수 없으므로, 상기 원주상의 일부의 나사 홈(114)이 액면 수위(H)보다 하방에 배치되어 밀봉 유체에 침지되는 상태가 발생할 가능성이 남게 된다. 이에 대하여 상기 양태의 밀봉 장치에서는, 나사 홈을 회전 측이 아닌 정지 측(비회전 측)의 시일 립에 형성하는 것으로 하여, 원주상의 일부의 나사 홈(114)이 액면 수위(H)보다 하방에 배치되어 밀봉 유체에 침지되는 상태가 발생할 가능성을 없앰으로써, 나사 홈의 원주상의 위치를 항상 일정하게 할 수 있게 되었다.
[0026] 또, 상기 제 3 양태의 밀봉 장치에 있어서, 회전축의 회전이 정지되었을 때에 밀봉 유체가 축 구멍 내에서 가득 차는 소정의 높이 위치는, 회전축의 중심축선의 높이 위치와 동등하거나 내지는 대략 동등한 것으로 하여도 무방하다. 이 경우, 나사 홈은 시일 립의 대향 면 중 원주상의 상반부(上半分, upper half)에만 형성되게 된다.
[0027] 이러한 구성에 의하면, 시일 립의 대향 면 중 하반부(下半分, lower half)의 영역에 있어서 나사 홈이 형성되지 않기 때문에, 그 하반부의 영역에서 정지 누출이 발생하는 것을 억제할 수 있게 된다.
[0028] 제 4 양태
시일 립에 있어서의 시일 플랜지와의 대향 면에, 그 외경(外徑) 단부에 있으며 전체 둘레가 시일 플랜지와 밀착 접촉할 수 있는 원주(圓周)형상 밀봉면과, 이 원주형상 밀봉면의 내경(內徑) 측에 있으며 시일 플랜지의 회전과 반대 방향에 대해서 구심 방향으로 연장되는 나사 돌기를 형성하고, 서로 원주 방향으로 이웃하는 나사 돌기 사이에 나사 홈을 형성한다.
[0029] 상기 양태의 밀봉 장치에 의하면, 시일 립에 형성된 나사 돌기는, 원주 방향으로 서로 이웃하는 나사 돌기 간의 나사 홈에 존재하는 유체를, 시일 플랜지의 회전에 의해 외경 측의 원주형상 밀봉면으로 보내는 나사 펌프 작용을 야기(惹起)하기 때문에, 뛰어난 밀봉성을 확보할 수 있으며, 또한 나사 펌프 작용에 의해 생기는 동압(動壓, dynamic pressure)이 시일 립의 상기 원주형상 밀봉면과 시일 플랜지의 사이를 내경 측으로부터 벌리도록 작용하기 때문에, 슬라이딩 면압(面壓)이 저감되어, 이에 따라 슬라이딩부의 슬라이딩 토크가 저감된다. 그리고 시일 플랜지가 정지한 상태에서는, 나사 펌프 작용에 의한 동압이 소실됨에 따라 원주형상 밀봉면이 시일 플랜지에 전체 둘레에 걸쳐 밀착 접촉하므로, 정지시의 누설을 유효하게 방지할 수가 있다.
[0030] 또, 상기 제 4 양태의 밀봉 장치에 있어서, 원주 방향으로 서로 이웃하는 나사 돌기 사이의 상대적인 홈부의 폭이, 외경 측을 향해 좁아지고 있는 것인 것으로 하여도 무방하다.
[0031] 이러한 구성에 의하면, 원주 방향으로 서로 이웃하는 나사 돌기 사이의 상대적인 홈부에 존재하는 유체가, 나사 펌프 작용에 의해 외경 측으로 보내지는 과정에서 상기 홈부의 폭이 좁아짐에 따라, 한층 현저한 동압을 얻을 수 있게 된다.
[0032] 본 발명에 의하면, 시일 플랜지 및 상기 시일 플랜지에 슬라이딩 가능하게 접촉하는 시일 립을 구비하는 밀봉 장치에 있어서, 회전축의 회전이 정지되었을 때에 정지 누출이 발생하는 것을 억제할 수가 있다.
[0033] 도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 관한 밀봉 장치의 주요부 단면도이다.
도 2는 상기 밀봉 장치에 구비되는 나사 홈의 설명도이다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 관한 밀봉 장치의 주요부 단면도이다.
도 4는 상기 밀봉 장치에 구비되는 나사 홈의 설명도이다.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 관한 밀봉 장치의 주요부 단면도이다.
도 6은 상기 밀봉 장치에 구비되는 나사 홈의 설명도이다.
도 7은 비교예에 관한 나사 홈의 설명도이다.
도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 관한 밀봉 장치의 주요부 단면도이다.
도 9는 도 8의 주요부 확대 단면도이다.
도 10은 나사 돌기의 형상예를, 축심과 평행한 방향에서 본 도면이다.
도 11은 나사 돌기의 다른 형상예를, 축심과 평행한 방향에서 본 도면이다.
도 12는 나사 돌기의 다른 형상예를, 축심과 평행한 방향에서 본 도면이다.
도 13은 종래예를 나타내는 도면으로서, (A)는 종래예에 관한 밀봉 장치의 주요부 단면도, (B)는 상기 밀봉 장치에 구비되는 나사 홈의 설명도이다.
[0034] 다음으로 본 발명의 실시예를 도면에 따라 설명한다.
[0035] 제 1 실시예
도 1은, 본 발명의 제 1 실시예에 관한 밀봉 장치(1)의 주요부 단면(斷面)을 나타내고 있다.
해당 실시예에 관한 밀봉 장치(1)는, 하우징(시일 하우징; 51)과 상기 하우징(51)에 형성한 축 구멍(52)에 관통 삽입되는 회전축(61)의 사이에서 기기 내측(오일 측; A)의 밀봉 유체(오일)가 기기 외측(대기 측; B)으로 누설되지 않도록 시일하는 밀봉 장치(엔진용 오일 시일; 1)로서, 회전축(61)의 외주에 장착되는 슬링거(11)와, 하우징(51)의 축 구멍(52) 내주에 장착되는 립 시일 부재(21)의 조합에 의해 구성되어 있다.
[0036] 슬링거(11)는, 금속 등의 강재로 만들어지는 것으로서, 회전축(61)의 외주면에 고정(끼움결합)되는 슬리브부(12)와, 상기 슬리브부(12)의 일단(기기 내측 단부(端部))에 설치된 플랜지부(시일 플랜지; 13)를 일체로 가지며, 플랜지부(13)의 기기 외측 단면(端面)(13a)에 링형상의 나사 홈 형성 영역(14)이 설치되고, 이 나사 홈 형성 영역(14)에 도 2에 나타내는 것과 같은, 회전축(61)이 회전할 때에 원심력에 의한 유체 펌핑 작용을 발휘함으로써 밀봉 유체를 외주 측(기기 내측(A))을 향해 되미는 작용을 발휘하는 나사 홈(15)이 형성되어 있다. 화살표 e는 회전축(61)의 회전 방향을 나타내고 있다. 도 2에 있어서 나사 홈(15)은 4줄(條) 나사(four-threaded screw)로서 나타내어져 있다.
[0037] 또, 마찬가지로 플랜지부(13)의 기기 외측 단면(13a)으로서 나사 홈 형성 영역(14)의 외주 측에, 나사 홈을 형성하지 않은 링형상의 나사 홈 비형성 영역(16)이 설치되어 있다. 이 나사 홈 비형성 영역(16)은 나사 홈을 형성하고 있지 않기 때문에, 축직각의 평탄면으로서 설치되어 있다.
[0038] 도 1에 있어서, 나사 홈 형성 영역(14)은 E1로 나타내는 범위로 설정되며, 나사 홈 비형성 영역(16)은 E2로 나타내는 범위로 설정되어 있다.
[0039] 한편, 립 시일 부재(21)는, 하우징(51)의 축 구멍(52) 내주면에 고정(끼움결합)되는 금속 등의 강재로 이루어지는 부착 링(22)과, 상기 부착 링(22)에 피착(被着)(가교 접착)된 고무상(狀)(rubber-like)의 탄성체(23)를 가지며, 이 고무상의 탄성체(23)에 의해, 슬링거(11)에 있어서의 플랜지부(13)의 기기 외측 단면(13a)의 나사 홈 비형성 영역(16)에 슬라이딩 가능하게 밀착 접촉하는 시일 립(단면 립; 24), 및 링형상의 돌기(25)가 일체로 설치되고, 또 고무상의 탄성체(23)에 대하여, 슬링거(11)에 있어서의 슬리브부(12)의 외주면에 슬라이딩 가능하게 밀착 접촉하는 더스트 립(dust lip, 26)이 조립 부착되어 있다.
[0040] 돌기(25)는, 시일 립(24)의 내주 측에 설치되고, 그 기단(基端)으로부터 선단에 걸쳐 슬링거(11)에 있어서의 플랜지부(13)를 향해 설치되며, 플랜지부(13)와의 사이에 소정의 폭(축 방향 폭; w)을 구비하는 링형상의 미소 틈새(c)를 형성하고 있다.
[0041] 또, 돌기(25)는, 슬링거(11)에 있어서의 플랜지부(13)의 기기 외측 단면(13a)의 나사 홈 형성 영역(14)을 향해 설치되어 있기 때문에, 이 나사 홈 형성 영역(14)과의 사이에 소정의 폭(축방향 폭; w)을 구비하는 링형상의 미소 틈새(c)를 형성하고 있다.
[0042] 또, 돌기(25)는 축직각 평면 형상의 선단면(25a)을 구비하고 있으므로, 미소 틈새(c)는 소정의 폭(축 방향 폭; w)을 구비하는 것 외에, 그 폭(w)보다 큰 사이즈의 길이(축직각 방향(지름 방향) 길이; L)를 구비하고 있다.
[0043] 또, 돌기(25)는 축직각 평면 형상의 선단면(25a)을 구비하는 것 외에, 그 기단으로부터 선단에 걸쳐 점차 지름이 확대(擴徑)되는 방향으로 경사지는 테이퍼(taper) 면 형상의 외주면(25b) 및 내주면(25c)을 구비하고 있기 때문에, 돌기(25)는 전체적으로 단면(斷面)이 평행사변형인 형태로 형성되어 있다.
[0044] 상기한 구성의 밀봉 장치(1)에 있어서는, 슬링거(11)에 있어서의 플랜지부(13)의 기기 외측 단면(13a)의 나사 홈 형성 영역(14)의 외주 측에 나사 홈 비형성 영역(16)이 설치되고, 시일 립(24)이 전자(前者)의 나사 홈 형성 영역(14)이 아닌 후자(後者)의 나사 홈 비형성 영역(16)에 대해 접촉하기 때문에, 시일 립(24)의 립 단부(24a)와 나사 홈(15)은 서로 교차하지 않고 있다. 따라서 나사 홈(15)이 정지 누출의 누출 유로가 되지 않기 때문에, 나사 홈(15)을 타고 정지 누출이 발생하는 것을 억제할 수가 있다.
[0045] 또, 회전축(61)이 회전하고 있을 때는, 시일 립(24)이 나사 홈 비형성 영역(16)에 대하여 슬라이딩함에 따른 시일 작용이 발휘되는 것 외에, 플랜지부(13)가 회전에 수반되는 유체 셰이크 오프 작용을 발휘하고, 나사 홈(15)이 회전에 수반되는 유체 펌핑 작용을 발휘하며, 나아가 미소 틈새(c)가 비접촉식의 래버린스 시일 작용을 발휘한다. 따라서 이들 각 작용에 근거하여, 밀봉 유체가 기기 외측(B)으로 누설되는 것을 억제할 수가 있다.
[0046] 또, 여기에 추가하여 상기한 구성의 밀봉 장치(1)에 있어서는, 돌기(25)가 플랜지부(13)의 기기 외측 단면(13a)에 있어서의 나사 홈 형성 영역(14)과의 사이에 미소 틈새(c)를 형성하기 때문에, 나사 홈(15)이 상기 미소 틈새(c)의 내부에 있어서 회전에 수반되는 유체 펌핑 작용을 발휘하며, 미소 틈새(c)는 그 폭(w)이 좁기 때문에, 그 전체 폭(w)에 대해 유체 펌핑 작용이 미친다. 따라서, 시일 립(24)의 립 단부 슬라이딩부에서 새어 나온 밀봉 유체는 미소 틈새(c)를 통과하지 않으면 기기 외측(B)으로 누설될 수 없는 바, 미소 틈새(c)에 들어간 밀봉 유체에 대해서는 반드시 유체 펌핑 작용이 미치기 때문에, 밀봉 유체는 미소 틈새(c)를 통과하기 어려우며, 통과하는 것은 거의 불가능하다. 따라서, 시일 립(24)에서 새어 나온 밀봉 유체가 미소 틈새(c)를 통과하여 기기 외측(B)으로 누설되는 것을 거의 완전하게 억제할 수가 있다.
[0047] 이상과 같이 해당 실시예에 관한 밀봉 장치(1)에 의하면, 밀봉 유체에 대한 뛰어난 시일성을 발휘할 수가 있다.
[0048] 제 2 실시예
[0049] 도 3에 있어서의 참조 부호 51은 비회전의 하우징, 참조 부호 61은 상기 하우징(51)의 축 구멍에 관통 삽입된 회전축이다. 상기 하우징(51)과 회전축(61)의 사이에 배치되는 밀봉 장치는, 하우징(51)에 장착되는 립 시일 부재(21)와, 회전축(61)에 장착되는 슬링거(11)를 구비하며, 도 3에 있어서의 우측의 기기 내부 공간(A)에 존재하는 밀봉 대상 오일이, 하우징(51)의 내주로부터 도 3에 있어서의 좌측의 기기 외부 공간(B)으로 누설되는 것을 방지하는 것이다.
[0050] 립 시일 부재(21)는, 하우징(51)의 내주면에 압입(壓入)되어 끼움 부착되는 부착 링(22)과, 상기 부착 링(22)에 고무상의 탄성 재료(고무 재료 또는 고무상(狀)(rubber-like)의 탄성을 가지는 합성 수지 재료)에 의해 일체로 성형된 내주 측 시일 립(27), 외주 측 시일 립(28), 개스킷부(29), 더스트 립(30) 및 탄성층(31)으로 이루어진다.
[0051] 립 시일 부재(21)에 있어서의 부착 링(22) 및 슬링거(11)는, 강판(鋼板) 등의 금속판을 프레스 가공함으로써 제작된 것으로서, 이 중 부착 링(22)은, 하우징(51)의 내주면(51a)에 압입되어 끼움 결합되는 외주 끼움부착부(22a)와, 상기 외주 끼움부착부(22a)로부터 기기 내부 공간(A)과 반대되는 쪽을 향해 지름이 작아지는 원추통(圓錐筒)형상으로 형성된 개스킷 지지부(22b)와, 여기에서 내경(內徑) 측으로 연장되는 지름방향부(22c)와, 그 내경 단부로부터 기기 내부 공간(A) 측으로 점차 지름이 작아지도록 연장되는 원추통부(22d)와, 그 단부로부터 내경 측으로 더 연장되는 플랜지부(22e)로 이루어진다. 또 슬링거(11)는, 회전축(61)의 외주면에 밀착되어 끼워지는 슬리브부(12) 및 그 일단으로부터 연장되는 시일 플랜지(13)로 이루어진다.
[0052] 립 시일 부재(21)에 있어서의 내주 측 시일 립(27) 및 외주 측 시일 립(28)은, 부착 링(22)에 있어서의 플랜지부(22e)의 내경 단부(端部)에 위치하는 탄성층(31)의 내경부를 근원으로 하여 각각 선단이 외주 측을 향하는 것과 같은 원추통형상을 이루며 기기 내부 공간(A) 측으로 연장되어 있고, 그 선단부가, 시일 플랜지(13)에 있어서의 기기 내부 공간(A)과 반대측을 향하여 축심(O)과 거의 직교하는 평면을 이루는 단면(端面)에 슬라이딩 가능하게 밀착 접촉되는 것이다. 그리고, 시일 플랜지(13)에 밀어붙여짐에 따른 외주 측 시일 립(28)의 반발력(시일 플랜지(13)에 대한 면압)은, 내주 측 시일 립(27)의 반발력보다 낮은 것으로 되어 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 내주 측 시일 립(27)은 청구항 3에 기재된 「일부의 시일 립」에 상당하는 것이며, 외주 측 시일 립(28)은 「다른 시일 립」에 상당하는 것이다.
[0053] 슬링거(11)의 시일 플랜지(13)의 단면에 있어서의 지름방향 중간부(halfway portion)에는 나사 홈(15)이 형성되어 있으며, 상기 나사 홈(15)은, 도 4에 나타내는 바와 같이 축회전 방향(도 4에 있어서의 반시계방향)에 대하여 구심 방향으로 연장되어 있다. 그리고, 립 시일 부재(21)에 있어서의 내주 측 시일 립(27)의 선단부는 상기 단면에 있어서의 나사 홈(15)의 형성 영역(나사 홈 형성 영역; 14)에 밀착 접촉되어 있고, 외주 측 시일 립(28)의 선단부는 상기 단면에 있어서의 나사 홈 형성 영역(14)보다 외경 측인 나사 홈 비형성 영역(16)에 밀착 접촉되어 있다.
[0054] 립 시일 부재(21)에 있어서의 개스킷부(29)는, 탄성층(31)의 외경 단부(外徑端)에 형성되고, 부착 링(22)에 있어서의 개스킷 지지부(22b)의 외주에 위치하고 있으며, 개스킷 지지부(22b)와 하우징(51)의 내주면(51a)의 사이에 소정의 찌그러짐 여유(collapsing margin)를 가지고 존재함으로써, 하우징(51)과의 사이의 기밀(氣密性)을 유지하는 것이다.
[0055] 립 시일 부재(21)에 있어서의 더스트 립(30)은, 탄성층(31)의 내경 단부(內徑端)로부터 기기 외부 공간(B) 측으로 원추통형상을 이루어 연장되며, 그 선단부가 회전축(61)의 외주면에 근접하여 대향되어 있다.
[0056] 이상과 같이 구성된 밀봉 장치는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 립 시일 부재(21)가, 그 부착 링(22)의 외주 끼움부착부(22a)에 있어서 하우징(51)의 내주면(51a)에 압입되어 끼움부착되는 동시에, 개스킷부(29)에 있어서 적당한 찌그러짐 여유를 가지고 밀착하여 끼워지고, 립 시일 부재(21)의 내주 측 시일 립(27) 및 외주 측 시일 립(28)이, 회전축(61)과 일체로 회전하는 슬링거(11)의 시일 플랜지(13)의 단면(端面)과 밀착 접촉하여 슬라이딩함으로써, 기기 내부 공간(A) 측에 존재하는 밀봉 대상 오일이 기기 외부 공간(B) 측으로 누설되는 것을 저지하는 것이다.
[0057] 특히 회전축(61)의 회전시에는, 슬링거(11)의 시일 플랜지(13)는, 이것에 접촉하는 유체를 원심력에 의해 외경 방향으로 셰이크 오프하는 작용을 가지는 것에 추가하여, 기기 내부 공간(A) 측에 존재하는 밀봉 대상 오일의 일부가 만일 외주 측 시일 립(28)과 시일 플랜지(13) 간의 슬라이딩부로부터 더욱 내주 측 시일 립(27)과 시일 플랜지(13) 간의 슬라이딩부에서 내경 측으로 통과하려고 하여도, 내주 측 시일 립(27)과 시일 플랜지(13) 간의 슬라이딩부에서는 나사 홈(15)이 회전에 의해 유체를 외경 측으로 송출하는 나사 펌프 작용을 야기하기 때문에, 뛰어난 밀봉 기능을 나타낸다. 또, 외주 측 시일 립(28)은 내주 측 시일 립(27)보다 반발이 낮기 때문에, 외주 측 시일 립(28)을 설치함에 따른 마찰의 증대가 억제된다.
[0058] 더욱이 상기 나사 펌프 작용에 의해, 내주 측 시일 립(27)과 외주 측 시일 립(28)의 사이에 구획 형성된 링형상 공간(C)의 내압(內壓)이 상승하기 때문에, 외주 측 시일 립(28)과 시일 플랜지(13) 간의 슬라이딩부에 있어서의 밀봉성도 향상된다.
[0059] 또, 회전축(61)의 회전이 정지되었을 경우, 슬링거(11)의 시일 플랜지(13)에 의한 셰이크 오프 작용이나 나사 홈(15)의 나사 펌프 작용은 없어지지만, 외주 측 시일 립(28)의 선단부가 시일 플랜지(13)의 단면에 있어서의 나사 홈(15)의 형성 영역(14)보다 외경 측인 나사 홈 비형성 영역(16)에 밀착 접촉되어 있기 때문에, 나사 홈(15)에 의한 누출 경로는 형성되지 않으며, 따라서 회전축(61)의 정지시에도 기기 내부 공간(A)에 밀봉 대상 오일이 존재하고 있는 것과 같은 조건이라 하더라도 뛰어난 밀봉성이 유지된다.
[0060] 또한, 상술한 실시형태에서는, 내주 측 시일 립(27)의 선단부가 나사 홈(15)의 형성 영역(14)에 밀착 접촉되어 있고, 외주 측 시일 립(28)의 선단부가 나사 홈 비형성 영역(16)에 밀착 접촉되어 있지만, 이와는 반대로, 외주 측 시일 립(28)의 선단부가 나사 홈 형성 영역에 밀착 접촉되어 있고, 내주 측 시일 립(27)의 선단부가 나사 홈 형성 영역보다 내경 측인 나사 홈 비형성 영역에 밀착 접촉되도록 하여도 무방하다.
[0061] 또 본 발명은, 3개 이상의 시일 립을 가지는 것에 대해서도 적용할 수 있다.
[0062] 제 3 실시예
도 5는, 본 발명의 제 3 실시예에 관한 밀봉 장치(1)의 주요부 단면을 나타내고 있다.
해당 실시예에 관한 밀봉 장치(1)는, 하우징(시일 하우징; 51)과 상기 하우징(51)에 형성된 축 구멍(52)에 관통 삽입되는 회전축(61)의 사이에서 기기 내측(오일 측; A)의 밀봉 유체(오일)가 기기 외측(대기 측; B)으로 누설되지 않도록 시일하는 밀봉 장치(엔진용 오일 시일; 1)이다. 도시하는 바와 같이 축 구멍(52) 및 회전축(61)은 그 중심축선(O)이 수평 방향을 향하도록 설정되어 있다. 또 회전축(61)의 회전 정지시에, 밀봉 유체는 축 구멍(52) 내에서 소정의 높이 위치까지 가득 차며, 구체적으로는, 회전축(61)의 중심축선(O)의 높이 위치와 동등하거나 내지는 대략 동등한 높이 위치까지 가득 차는 것으로 되어 있다. 도면에서는 이때의 액면 수위를 부호 H로 나타내고 있다.
[0063] 밀봉 장치(1)는, 회전축(61)의 외주에 장착되는 슬링거(11)와, 하우징(51)의 축 구멍(52) 내주에 장착되는 립 시일 부재(21)의 조합에 의해 구성되어 있다.
[0064] 슬링거(11)는, 금속 등의 강재로 만들어지며, 회전축(61)의 외주면에 고정(끼움결합)되는 슬리브부(12)와, 상기 슬리브부(12)의 일단(기기 내측 단부)에 설치된 플랜지부(시일 플랜지; 13)를 일체로 가지고 있다. 플랜지부(13)의 기기 외측 단면(13a)에 나사 홈은 형성되어 있지 않으며, 따라서 플랜지부(13)의 기기 외측 단면(13a)은 평활면(平滑面)으로 되어 있다.
[0065] 한편, 립 시일 부재(21)는, 하우징(51)의 축 구멍(52) 내주면에 고정(끼움결합)되는 금속 등의 강재로 이루어지는 부착 링(22)과, 상기 부착 링(22)에 피착(被着)(가교 접착)된 고무상(狀)의 탄성체(23)를 가지며, 이 고무상의 탄성체(23)에 의해, 슬링거(11)에 있어서의 플랜지부(13)의 기기 외측 단면(13a)에 슬라이딩 가능하게 밀착 접촉하는 시일 립(단면 립; 24)과, 슬링거(11)에 대해 비(非)접촉인 오일 회수 립(32)과, 슬링거(11)에 있어서의 슬리브부(12)의 외주면에 슬라이딩 가능하게 밀착 접촉하는 더스트 립(26)이 일체로 설치되어 있다. 오일 회수 립(32)은 시일 립(24)의 기기 외측(B)에 배치되며, 더스트 립(26)은 오일 회수 립(32)의 더욱 기기 외측(B)에 배치되어 있다.
[0066] 또, 플랜지부(13)의 기기 외측 단면(13a)과 대향되는 시일 립(24)의 대향 면(24b)에, 회전축(61)의 회전시에 원심력에 의한 펌핑 작용을 발휘함으로써 밀봉 유체를 외주 측(기기 내측(A))을 향해 되미는 작용을 발휘하는 나사 홈(33)이 형성되어 있다. 시일 립(24)은 그 기단부로부터 선단부에 걸쳐 지름 치수가 서서히 확대되는 테이퍼 형상(깔때기 형상)의 사이드 립으로 되어 있으므로, 나사 홈(33)은 시일 립(24)의 내주면에 형성되어 있다.
[0067] 또, 상기 나사 홈(33)은 도 6에 나타내는 바와 같이, 시일 립(24)의 대향 면(24b)에 있어서, 회전축(61)의 회전 정지시에 밀봉 유체가 축 구멍(52) 내에서 가득 차는 소정의 높이 위치보다 상방의 부위에만 형성되어 있으며, 해당 실시예에서는 상기한 바와 같이 밀봉 유체는 회전축(61)의 중심축선(O)의 높이 위치와 동등하거나 내지는 대략 동등한 높이 위치까지 가득 차기 때문에, 나사 홈(33)은 시일 립(24)의 대향 면(24b) 중 원주상의 상반부의 영역에만 형성되어 있다.
[0068] 즉, 비교예로서 도 7에 나타내는 바와 같이 나사 홈(33)이 만일 전체 둘레 360도에 걸쳐 형성되면, 그 원주상에 있어서 하반부의 영역에서는 나사 홈(33)이 액면 수위(H)보다 하방에 배치되어 밀봉 유체에 침지되는 상태가 되기 때문에, 이러한 원주상의 하반부 영역에 있어서 시일 립(24)의 외주 측으로부터 나사 홈(33)을 경유하여 시일 립(24)의 내주 측으로 밀봉 유체가 침입하기 쉽게 된다. 이에 대하여 해당 실시예에서는 도 6에 나타내는 바와 같이, 나사 홈(33)이 원주상의 상반부 영역에만 형성되고 하반부의 영역에는 형성되어 있지 않기 때문에, 나사 홈(33)이 액면 수위(H)보다 하방에 배치되어 밀봉 유체에 침지되는 상태가 되지 않는 구성으로 되어 있다.
[0069] 도 6 및 도 7에 있어서, 화살표 e는 회전축(61)의 회전 방향을 나타내고 있다. 나사 홈(33)은 도 6에서는 4줄 나사로서 도시되어 있다.
[0070] 상기 구성의 밀봉 장치(1)에 있어서는, 회전축(61)의 회전시, 시일 립(24)이 슬링거(11)의 플랜지부(13)에 슬라이딩 가능하게 밀착 접촉함으로써 기본적인 시일 기능이 발휘되는 것 외에, 회전축(61)과 함께 회전하는 슬링거(11)가 플랜지부(13)에 의한 유체 셰이크 오프 작용을 발휘하고, 나아가 시일 립(24)에 형성된 나사 홈(33)이 플랜지부(13)와의 상대 회전에 수반되는 유체 펌핑 작용을 발휘하기 때문에, 시일 립(24) 및 플랜지부(13) 사이를 통과하는 유체가 있다 하더라도 이것을 외주 측(기기 내측(A))으로 되돌릴 수 있게 되며, 따라서 뛰어난 시일 기능이 발휘된다.
[0071] 또, 회전축(61)의 회전이 정지되면 원심력이 소실되고, 이에 따라 상기 유체 셰이크 오프 작용 및 유체 펌핑 작용이 일시 정지하기 때문에, 일부의 밀봉 유체가 나사 홈(33)을 타고 기기 내측(A)으로부터 시일 립(24) 및 오일 회수 립(32) 사이의 공간(D)으로 유출될 염려가 있는 바, 본 실시예에서는 상기한 바와 같이 나사 홈(33)이 시일 립(24)의 대향 면(24b)에 있어서 회전축(61)의 회전 정지시에 밀봉 유체가 축 구멍(52) 내에서 가득 차는 소정의 높이 위치보다 상방의 부위에만 형성되어 있기 때문에, 원주상의 일부의 나사 홈(33)이 액면 수위(H)보다 하방에 배치되어 밀봉 유체에 침지되는 상태가 발생하지 않는다. 따라서 나사 홈(33)을 타고 밀봉 유체가 시일 립(24)의 외주 측으로부터 내주 측으로 정지 누출되는 것을 억제할 수가 있다.
[0072] 또한, 회전축(61)의 회전 정지시에 밀봉 유체가 축 구멍(52) 내에서 가득 차는 소정의 높이 위치에 대해서는 그 구체적인 예를 상기한 바와 같이, 회전축(61)의 중심축선(0)의 높이 위치와 동등하거나 내지는 대략 동등한 높이 위치인 것으로 하였으나, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니며, 예컨대 다른 예로서, 회전축(61)의 하단부의 높이 위치와 동등하거나 내지는 대략 동등한 높이 위치 등으로 할 수도 있다. 여기에서 회전축(61)의 하단부란, 중심축선(0)이 수평방향을 향하도록 설정된 회전축(61)의 외주면에 있어서의 원주 상하 단부(端部)를 말한다. 그리고 이 경우에는 상기 실시예와 대비하여, 시일 립(24)의 대향 면(24b)에 있어서 나사 홈(33)을 형성하는 영역이 증가하며 나사 홈(33)을 형성하지 않는 영역이 감소하기 때문에, 나사 홈(33)에 의한 유체 펌핑 작용을 증강시킬 수가 있다.
[0073] 제 4 실시예
도 8에 있어서, 참조 부호 51은 비회전의 하우징, 참조 부호 61은 상기 하우징(51)의 축 구멍에 관통 삽입된 회전축이다. 하우징(51)과 회전축(61)의 사이에 배치되는 밀봉 장치는, 단면(端面) 립형의 시일 구조를 가지는 것으로서, 하우징(51)에 장착되는 립 시일 부재(21)와, 회전축(61)에 장착되는 슬링거(11)를 구비하고, 도 8에 있어서의 우측의 기기 내부 공간(A)에 존재하는 밀봉 유체(오일)가, 하우징(51)의 내주로부터 도 8에 있어서의 좌측의 기기 외부 공간(B)으로 누설되는 것을 방지하는 것이다.
[0074] 립 시일 부재(21)는, 하우징(51)의 내주면에 압입되어 끼움부착되는 부착 링(22)과, 상기 부착 링(22)에 고무상의 탄성 재료(고무 재료 또는 고무상(狀)(rubber-like)의 탄성을 가지는 합성 수지 재료)로 일체 성형된 시일 립(24), 개스킷부(29), 더스트 립(30) 및 탄성층(31)으로 이루어진다.
[0075] 립 시일 부재(21)에 있어서의 부착 링(22)과, 슬링거(11)는, 강판 등의 금속판의 프레스 가공에 의해 제작된 것이며, 이 중 부착 링(22)은, 하우징(51)의 내주면(51a)에 압입되어 끼움결합되는 외주 끼움부착부(22a)와, 상기 외주 끼움부착부(22a)로부터 기기 내부 공간(A)과 반대되는 쪽을 향하여 지름이 작아지는 원추 통형상으로 형성된 개스킷 지지부(22b)와, 여기에서 내경 측으로 연장되는 지름방향부(22c)와, 그 내경 단부로부터 기기 내부 공간(A) 측으로 점차 지름이 작아지도록 연장되는 원추통부(22d)와, 더욱 그 단부로부터 내경 측으로 연장되는 플랜지부(22e)로 이루어진다. 또 슬링거(11)는, 회전축(61)의 외주면에 밀착되어 끼워지는 슬리브부(12) 및 그 일단으로부터 연장되는 시일 플랜지(13)로 이루어진다.
[0076] 립 시일 부재(21)에 있어서의 시일 립(24)은, 부착 링(22)에 있어서의 플랜지부(22e)의 내경 단부에 위치하는 탄성층(31)의 내경부를 근원으로 하여 선단이 외경 측을 향하는 것과 같은 원추통 형상을 이루며 기기 내부 공간(A) 측으로 연장되어 있다.
[0077] 시일 립(24)에 있어서의 시일 플랜지(13)와의 대향 면의 외경 단부는, 도 9 및 도 10에도 나타내는 바와 같이, 전체 둘레가 평탄하고 시일 플랜지(13)와 밀착 접촉 가능한 원주형상 밀봉면(24c)으로 되어 있으며, 상기 원주형상 밀봉면(24c)의 내경 측에는 다수의 나사 돌기(34)가 원주방향으로 등간격으로 배치(等配)되는 상태로 형성되어 있다.
[0078] 각 나사 돌기(34)는, 시일 플랜지(13)의 회전과 반대 방향(도 10에 있어서의 반시계방향)에 대하여 구심 방향으로 연장되는 것으로서, 그 외경 단부(34a)가 원주형상 밀봉면(24c)에 도달되어 있으며, 시일 플랜지(13)가 도 10에 있어서의 시계 방향으로 회전했을 때에, 원주 방향으로 서로 이웃하는 나사 돌기(34, 34) 사이의 상대적인 나사 홈(35)에 존재하는 유체를 외경 측의 원주형상 밀봉면(24c)으로 보내는 나사 펌프 작용을 야기하는 것이다. 또, 상기 나사 돌기(34)는, 그 내경 단부(34b) 측에 정상부(34c)가 편재(偏在)하는 것과 같은 융기(隆起) 형상으로 되어 있고, 시일 플랜지(13)에 대한 원주형상 밀봉면(24c)의 밀착 접촉을 방해하지 않는 융기 높이로 형성되어 있다.
[0079] 설명을 도 8로 되돌리면, 립 시일 부재(21)에 있어서의 개스킷부(29)는, 탄성층(31)의 외경 단부에 형성되고, 부착 링(22)에 있어서의 개스킷 지지부(22b)의 외주에 위치하고 있으며, 개스킷 지지부(22b)와 하우징(51)의 내주면(51a)의 사이에 소정의 찌그러짐 여유를 가지고 존재함에 따라, 하우징(51)과의 사이의 기밀성을 유지하는 것이다.
[0080] 립 시일 부재(21)에 있어서의 더스트 립(30)은, 탄성층(31)의 내경 단부로부터 기기 외부 공간(B) 측으로 원추통 형상을 이루며 연장되고, 그 선단부가 회전축(61)의 외주면에 근접하여 대향되어 있다. 또, 더스트 립(30)의 내주면에는, 그 선단부를 회전축(61)의 외주면으로부터 근소하게 부상(浮上)한 상태로 지지하는 복수의 리브(rib, 30a)가 원주 방향의 소정 간격으로 형성되어 있으며, 슬링거(11)의 시일 플랜지(13)의 셰이크 오프 작용, 및 시일 립(24)의 나사 돌기(34)의 나사 펌프 작용에 의해 시일 립(24)의 내주 공간(D)이 부압(負壓)이 되는 것을 방지하고 있다.
[0081] 이상과 같이 구성된 실시형태의 밀봉 장치는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 립 시일 부재(21)가, 그 부착 링(22)의 외주 끼움부착부(22a)에 있어서 하우징(51)의 내주면(51a)에 압입되어 끼움부착되는 동시에, 개스킷부(29)에 있어서 적당한 찌그러짐 여유를 가지고 밀착하여 끼워져, 립 시일 부재(21)의 시일 립(24)의 원주형상 밀봉면(24c)이, 회전축(61)과 일체로 회전하는 슬링거(11)의 시일 플랜지(13)의 단면과 슬라이딩 접촉함으로써, 기기 내부 공간(A) 측에 존재하는 밀봉 유체(오일)가 기기 외부 공간(B) 측으로 누설되는 것을 저지하는 것이다.
[0082] 특히 회전축(61)이 회전하고 있을 때에는, 회전축(61)과 일체로 회전하는 슬링거(11)의 시일 플랜지(13)가, 이것에 접촉하는 유체를 원심력에 의해 외경 방향으로 셰이크 오프하는 작용을 가지는 것에 추가하여, 시일 플랜지(13)에 밀착 접촉되는 시일 립(24)의 원주형상 밀봉면(24c)의 내경 측에서는, 원주 방향으로 서로 이웃하는 나사 돌기(34, 34) 사이의 상대적인 홈부(나사 홈; 35)에 존재하는 유체(공기)가 시일 플랜지(13)로 끌려가도록 도 10에 있어서의 시계 방향으로 유동(流動)하려고 하여, 나사 돌기(34)에 의해 외경 측으로 안내되는 나사 펌프 작용을 일으키고 있으며, 이 때문에 기기 내부 공간(A) 측에 존재하는 밀봉 유체(오일)가 원주형상 밀봉면(24c)의 외경 측으로부터 내경 측으로 쉽게 침입할 수 없어, 뛰어난 밀봉성을 나타낸다.
[0083] 또, 시일 립(24)과 시일 플랜지(13)의 대향 면 간의 축방향 거리는, 외경 측(원주형상 밀봉면(24c) 측)으로 갈수록 좁아지고 있으므로, 원주 방향으로 서로 이웃하는 나사 돌기(34, 34) 사이의 상대적인 홈부(35)에 존재하는 유체(공기)는, 상술한 셰이크 오프 작용 및 나사 펌프 작용에 의해 외경 측으로 보내지는 과정에서 축방향 압축을 받아, 동압(動壓)을 일으킨다. 그리고, 시일 플랜지(13)에 시일 립(24)을 축방향으로 슬라이딩 접촉시키는 이러한 종류의 단면 립형 밀봉 장치는, 회전축의 외주면에 시일 립을 슬라이딩 접촉시키는 타입인 것에 비해 슬라이딩 면압이 낮지만, 여기에 추가하여, 상기 동압이 시일 립(24)의 원주형상 밀봉면(24c)과 시일 플랜지(13)의 사이를 내경 측으로부터 벌리도록 작용하기 때문에, 슬라이딩 면압이 저감되고, 이에 따라 슬라이딩 토크가 저감되어, 저연비화에 공헌할 수가 있다.
[0084] 나아가, 회전축(61)의 정지에 의해 슬링거(11)(시일 플랜지(13))가 정지한 상태에서는, 상술한 셰이크 오프 작용 및 나사 펌프 작용에 의한 동압이 없어짐에 따라 원주형상 밀봉면(24c)이 시일 플랜지(13)에 전체 둘레에 걸쳐 밀착 접촉하여, 그 면압이 증대하므로, 누출 경로가 형성되지 않는다. 따라서, 예컨대 회전축(61)의 축심이 대략 수평이며 정지시에 시일 립(24) 및 시일 플랜지(13)의 하반부가 밀봉 유체(오일)에 잠겨 있는 것과 같은 경우에도, 그 밀봉 대상 유체가 원주형상 밀봉면(24c)의 외경 측으로부터 내경 측으로 침입하여 기기 외부 공간(B) 측으로 누설되는 것을 유효하게 방지할 수가 있다.
[0085] 도 10에 나타내는 예에서는, 나사 돌기(34)의 폭이 외경 단부(34a) 측과 내경 단부(34b) 측에서 거의 동일하며, 이 때문에 원주 방향으로 서로 이웃하는 나사 돌기(34, 34) 사이의 상대적인 홈부(35)는, 내경 단부 측의 폭(wi)보다 외경 단부 측의 폭(wo) 쪽이 크게 되어 있지만, 도 11에 나타내는 예는, 상기 상대적인 홈부(35)의 내경 단부 측의 폭(wi)과 외경 단부 측의 폭(wo)을 거의 동등한 것으로 한 것이며, 도 12에 나타내는 예는 상기 상대적인 홈부(35)의 내경 단부 측의 폭(wi)보다 외경 단부 측의 폭(wo)을 작게 한 것이다. 이 때문에, 도 11에 나타내는 예 및 도 12에 나타내는 예는 모두, 나사 돌기(34)가 그 내경 단부(34b) 측보다 외경 단부(34a) 측에서 폭이 증대되는 형상으로 형성되어 있다.
[0086] 이와 같이 구성하면, 도 10에 나타내는 예와 같이 나사 돌기(34, 34) 사이의 상대적인 홈부(35)의 폭이, 외경 단부 측을 향해 커져 있는 것에 비해, 회전시에 시일 립(24)의 원주형상 밀봉면(24c)과 시일 플랜지(13)의 사이를 내경 측으로부터 벌리도록 작용하는 동압 효과가 향상되며, 특히, 도 12에 나타내는 예와 같이 상대적인 홈부(35)의 폭이 외경 측을 향해 좁아져 있는 것은, 상기 동압 효과가 더욱 향상되므로, 한층 더 슬라이딩 토크의 저감을 도모할 수가 있다.
[0087] 1; 밀봉 장치
11; 슬링거
12; 슬리브부
13; 플랜지부
13a; 기기 외측 단면(端面)
14; 나사 홈 형성 영역
15, 33, 35; 나사 홈
16; 나사 홈 비(非)형성 영역
21; 립 시일 부재
22; 부착 링
23; 고무상의 탄성체
24, 27, 28; 시일 립
24a; 립 단부
24b; 대향 면
24c; 원주형상 밀봉면
25; 돌기
25a; 선단면
25b; 외주면
25c, 51a; 내주면
26, 30; 더스트 립
29; 개스킷부
31; 탄성층
32; 오일 회수 립
34; 나사 돌기
51; 하우징
52; 축 구멍
61; 회전축
c; 미소(微小) 틈새
A; 기기 내측(기기 내부 공간)
B; 기기 외측(기기 외부 공간)

Claims (9)

  1. 하우징과 상기 하우징에 형성된 축 구멍에 관통 삽입되는 회전축의 사이에서 기기 내측의 밀봉 유체가 기기 외측으로 누설되지 않도록 시일(seal)하는 밀봉 장치로서,
    상기 회전축의 외주에 장착되는 시일 플랜지에 대하여, 상기 하우징의 축 구멍 내주에 장착되는 시일 립(seal lip)이 전체 둘레에 걸쳐 슬라이딩 가능하게 접촉하는 밀봉 장치에 있어서,
    상기 회전축의 회전시에 유체 펌핑 작용을 발휘하는 나사 홈을 구비하며,
    상기 나사 홈을, 상기 시일 플랜지에 대하여 상기 시일 립이 전체 둘레에 걸쳐 슬라이딩 가능하게 접촉하는 접촉 영역과 교차하지 않는 위치에 형성하고,
    상기 나사 홈을 상기 시일 플랜지의 기기 외측 단면(端面)의 일부에 형성함으로써 상기 시일 플랜지의 기기 외측 단면에 나사 홈 형성 영역을 설치하는 동시에, 상기 나사 홈을 형성하지 않은 나사 홈 비(非)형성 영역을 상기 나사 홈 형성 영역의 외주 측에 설치하며,
    상기 나사 홈 비형성 영역에 대하여 상기 시일 립을 슬라이딩 가능하게 접촉시키고,
    상기 시일 립의 내주 측에 링형상의 돌기를 상기 시일 플랜지를 향해 설치하여, 상기 돌기 및 상기 시일 플랜지 사이에 미소(微小) 틈새를 형성하며,
    상기 돌기는, 상기 시일 플랜지의 기기 외측 단면에 있어서의 상기 나사 홈 형성 영역과의 사이에 상기 미소 틈새를 형성하는 것을 특징으로 하는,
    밀봉 장치.
  2. 하우징과 상기 하우징에 형성된 축 구멍에 관통 삽입되는 회전축의 사이에서 기기 내측의 밀봉 유체가 기기 외측으로 누설되지 않도록 시일하는 밀봉 장치로서,
    상기 회전축의 외주에 장착되는 시일 플랜지에 대하여, 상기 하우징의 축 구멍 내주에 장착되는 시일 립이 전체 둘레에 걸쳐 슬라이딩 가능하게 접촉하는 밀봉 장치에 있어서,
    상기 회전축의 회전시에 유체 펌핑 작용을 발휘하는 나사 홈을 구비하며,
    상기 나사 홈을 상기 시일 플랜지의 기기 외측 단면의 일부에 형성함으로써 상기 시일 플랜지의 기기 외측 단면에 나사 홈 형성 영역을 설치하는 동시에, 상기 나사 홈을 형성하지 않은 나사 홈 비형성 영역을 상기 시일 플랜지의 기기 외측 단면의 다른 부분에 설치하고,
    상기 나사 홈 형성 영역에 대하여 복수의 시일 립 중 일부의 시일 립을 슬라이딩 가능하게 접촉시키는 동시에, 상기 나사 홈 비형성 영역에 대하여 다른 시일 립을 슬라이딩 가능하게 접촉시키며,
    상기 나사 홈 형성 영역에 슬라이딩 가능하게 밀착 접촉되는 일부의 시일 립보다, 상기 나사 홈 비형성 영역에 슬라이딩 가능하게 밀착 접촉되는 다른 시일 립을 저반발(低反發)로 한 것을 특징으로 하는,
    밀봉 장치.
  3. 하우징과 상기 하우징에 형성된 축 구멍에 관통 삽입되는 회전축의 사이에서 기기 내측의 밀봉 유체가 기기 외측으로 누설되지 않도록 시일하는 밀봉 장치로서,
    상기 회전축의 외주에 장착되는 시일 플랜지에 대하여, 상기 하우징의 축 구멍 내주에 장착되는 시일 립이 전체 둘레에 걸쳐 슬라이딩 가능하게 접촉하는 밀봉 장치에 있어서,
    상기 회전축의 회전시에 유체 펌핑 작용을 발휘하는 나사 홈을 구비하며,
    상기 나사 홈을, 상기 시일 플랜지에 대하여 상기 시일 립이 전체 둘레에 걸쳐 슬라이딩 가능하게 접촉하는 접촉 영역과 교차하지 않는 위치에 형성하고,
    상기 축 구멍 및 상기 회전축은 그 중심축선이 수평방향을 향하도록 설정되는 것이고, 상기 밀봉 유체는 상기 회전축의 회전이 정지되었을 때에 상기 축 구멍 내에서 소정의 높이 위치까지 가득 차는(充滿) 것이며,
    상기 시일 플랜지의 기기 외측 단면과 대향(對向)하는 상기 시일 립의 대향 면에 상기 나사 홈을 형성하고,
    또한 상기 나사 홈은, 상기 시일 립의 대향 면에 있어서, 상기 회전축의 회전이 정지되었을 때에 상기 밀봉 유체가 상기 축 구멍 내에서 가득 차는 소정의 높이 위치보다 상방의 부위에만 형성되어 있는 것을 특징으로 하는,
    밀봉 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 회전축의 회전이 정지되었을 때에 상기 밀봉 유체가 상기 축 구멍 내에서 가득 차는 소정의 높이 위치는, 상기 회전축의 중심축선의 높이 위치와 동등(同等)한 것을 특징으로 하는,
    밀봉 장치.
  5. 하우징과 상기 하우징에 형성된 축 구멍에 관통 삽입되는 회전축의 사이에서 기기 내측의 밀봉 유체가 기기 외측으로 누설되지 않도록 시일하는 밀봉 장치로서,
    상기 회전축의 외주에 장착되는 시일 플랜지에 대하여, 상기 하우징의 축 구멍 내주에 장착되는 시일 립이 전체 둘레에 걸쳐 슬라이딩 가능하게 접촉하는 밀봉 장치에 있어서,
    상기 회전축의 회전시에 유체 펌핑 작용을 발휘하는 나사 홈을 구비하며,
    상기 나사 홈을, 상기 시일 플랜지에 대하여 상기 시일 립이 전체 둘레에 걸쳐 슬라이딩 가능하게 접촉하는 접촉 영역과 교차하지 않는 위치에 형성하고,
    상기 시일 립에 있어서의 상기 시일 플랜지와의 대향 면에, 그 외경(外徑) 단부에 있으며 전체 둘레가 상기 시일 플랜지와 밀착 접촉할 수 있는 상기 접촉 영역이 되는 원주(圓周)형상 밀봉면과, 상기 원주형상 밀봉면의 내경(內徑) 측에 있으며 상기 시일 플랜지의 회전과 반대 방향에 대하여 구심 방향으로 연장되는 나사 돌기를 형성하고, 서로 원주 방향으로 이웃하는 나사 돌기 사이에 상기 나사 홈을 형성한 것을 특징으로 하는,
    밀봉 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    원주 방향으로 서로 이웃하는 나사 돌기 사이의 상대적인 홈부의 폭이, 외경 측을 향해 좁아져 있는 것을 특징으로 하는,
    밀봉 장치.
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