KR20200023459A

KR20200023459A - 밀봉장치

Info

Publication number: KR20200023459A
Application number: KR1020207003039A
Authority: KR
Inventors: 히사토 요나이; 유야 사카노
Original assignee: 엔오케이 가부시키가이샤
Priority date: 2017-07-07
Filing date: 2018-06-18
Publication date: 2020-03-04
Also published as: JP7203728B2; CN110892181A; EP3647632A4; WO2019009053A1; EP3647632C0; EP3647632A1; EP3647632B1; JPWO2019009053A1; US20200166138A1; CN110892181B

Abstract

회전축의 회전수가 소정 이상의 고속 회전시에도, 기기 내측의 윤활유가 슬링어의 플랜지부와 메인 립과의 간극으로부터 스며나와 최종적으로 누설되어 버리는 것을 방지한다. 하우징에 대해서 회전하는 회전축의 외주면에 장착되는 원통부, 및, 원통부의 내측의 단부로부터 회전축의 축선과는 수직인 방향으로 연장되는 링 형상의 플랜지부를 가지는 슬링어와, 하우징에 장착되어, 슬링어의 플랜지부의 평탄한 외측면과 슬라이딩 가능하게 접촉하는 것에 의해 윤활유를 하우징의 기기 내측에 씰하는 메인 립을 가지는 씰부를 구비하며, 플랜지부의 외측면에 있어서 메인 립과 접촉하는 부분에는, 회전시에 윤활유를 하우징의 기기 내측으로 되돌리는 배출 작용을 발휘하기 위한 홈이 형성되고, 또한, 플랜지부의 외측면과 메인 립이 접촉할 때의 플랜지부와 메인 립이 이루는 상대적인 접촉각도가 작아지도록 협소화 구조를 갖는다.

Description

밀봉장치

본 발명은, 밀봉장치에 관한 것으로서, 예를 들어, 자동차 관련 분야에 있어서 회전용 씰로서 이용되는 것, 특히, 기기 내에 윤활유가 존재하는 엔진용 씰로서 이용되는 것에 관한 것이다.

종래, 엔진용 씰로서 이용되는 밀봉장치로서는, 기기 내에 밀봉되어 있는 윤활유가 기기 밖으로 누설되는 것을 방지하기 위해서, 예를 들어, 엔진 하우징과 크랭크샤프트와의 사이에 장착되어 있다. 이 밀봉장치로서는, 슬링어의 플랜지부에 설치된 나사부에 의해, 크랭크샤프트의 회전시에 펌핑 작용을 발휘하여, 기기 내의 윤활유를 밀봉하고 있다(예를 들어, 특허문헌 1을 참조.).

도 22에 도시된 바와 같이, 이러한 밀봉장치(100)로서는, 회전축으로서의 크랭크샤프트(201)의 외주면에 장착되어 해당 크랭크샤프트(201)와 함께 회전하는 슬링어(101)와, 하우징(202)의 내주면에 장착되는 씰부(102)를 구비하고 있다.

슬링어(101)는, 크랭크샤프트(201)의 외주면에 장착되는 원통부(105)와, 해당 원통부(105)의 기기 내(A)측의 단부로부터 외주측으로 확장되는 플랜지부(103)를 구비하고 있다. 플랜지부(103)에는, 기기 내(A)측으로 팽창하는 중공 원반형상의 팽출부분(103e)과, 해당 팽출부분(103e)의 외주측 단부로부터 기기 외(B)측으로 절곡된 후에 외주측으로 확장되는 중공 원반형상의 원반부분(103f)을 구비하고 있다.

이 밀봉장치(100)에서는, 플랜지부(103)의 원반부분(103f)의 축방향에 있어서의 기기 외(B)측의 끝면인 외측면(103a)에 대해서, 씰부(102)의 메인 립(111)이 슬라이딩 가능하게 밀접하는 것에 의해, 기기 내(A)에 존재하는 윤활유(오일)가 기기 외(B)로 누설되는 것을 방지하고 있다.

이 밀봉장치(100)에 있어서는, 메인 립(111)이 슬라이딩 가능하게 밀접하는 플랜지부(103)의 원반부분(103f)의 외측면(103a)에 대해서 복수의 나사홈(104)이 설치되어 있다.

나사홈(104)은, 일정한 간격으로 각각 독립하여 배치되고, 크랭크샤프트(201)의 회전 방향으로 대응하여 내경측으로부터 외경측으로 우회전으로 진행되는 4 등배의 나선형 홈이며, 개개의 홈의 시점 및 종점이 각각 차이가 난다. 이 나사홈(104)은, 슬링어(101)에 있어서의 플랜지부(103)의 원반부분(103f)의 외측면(103a)에 형성되어, 씰부(102)의 메인 립(111)의 립 선단(111a)이 4개의 나사홈(104)의 범위 내에서 접촉하고 있다.

따라서, 밀봉장치(100)에서는, 슬링어(101)와 씰부(102)의 씰 부재(110)와의 사이에 둘러싸인 공간(S)에 윤활유가 스며나온 경우에도, 크랭크샤프트(201)와 함께 슬링어(101)가 회전할 때의 플랜지부(103)의 원심력에 의해 윤활유를 공간(S)으로부터 기기 내(A)측으로 되돌리는 떨어냄(振切) 작용과, 해당 플랜지부(103)에 있어서의 원반부분(103f)의 회전시에 있어서의 나사홈(104)의 영향에 의해 윤활유를 공간(S)으로부터 기기 내(A)측으로 되돌리는 작용(이하, 이것을 「나사 작용」이라고도 한다.)을 거둘 수 있다. 또한, 이러한 떨어냄 작용 및 나사 작용의 쌍방에 의해 윤활유를 공간(S)으로부터 기기 내(A)측에 되돌리는 효과를 펌핑 효과라고 한다.

일본 공개특허 특개2014-129837호 공보

전술한 밀봉장치(100)에 있어서, 크랭크샤프트(201)의 회전수가 예를 들어 5000rpm(revolution per minute) 정도 이하의 저속으로 회전하는 디젤 엔진이라면, 슬링어(101)의 플랜지부(103)와 메인 립(111)의 립 선단(111a)과의 간극으로부터 공간(S)에 윤활유가 스며나오지는 않는다.

그렇지만 밀봉장치(100)를, 예를 들어 6000rpm 정도 이상의 고속으로 크랭크샤프트(201)가 회전하는 가솔린 엔진에 적용한 경우, 슬링어(101)의 플랜지부(103)와 메인 립(111)의 립 선단(111a)과의 간극으로부터 공간(S)에 윤활유가 스며나와 버려, 공간(S)에 윤활유가 저류되어 버릴 우려가 있었다.

본 발명은, 상기의 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 회전축의 회전수가 소정 이상의 고속 회전시에도, 기기 내측의 윤활유가 슬링어의 플랜지부와 메인 립과의 간극으로부터 스며나와 최종적으로 누설되어 버리는 것을 방지할 수 있는 밀봉장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 있어서는, 하우징에 대해서 회전하는 회전축의 외주면에 장착되는 원통부, 및, 해당 원통부의 내측의 단부로부터 상기 회전축의 축선과는 수직인 방향으로 연장되는 링 형상의 플랜지부를 가지는 슬링어와, 상기 하우징에 장착되고, 상기 슬링어의 플랜지부의 평탄한 외측면과 슬라이딩 가능하게 접촉하는 것에 의해 윤활유를 상기 하우징의 기기 내측에 밀봉하는 메인 립을 가지는 씰부를 구비하며, 상기 플랜지부의 외측면에 있어서 상기 메인 립과 접촉하는 부분에는, 회전시에 상기 윤활유를 상기 하우징의 기기 내측으로 되돌리는 배출 작용을 발휘하기 위한 홈이 형성되며, 상기 플랜지부와 상기 메인 립과의 사이에는, 상기 플랜지부의 상기 외측면과 상기 메인 립이 접촉할 때의 해당 플랜지부와 해당 메인 립이 이루는 상대적인 접촉각도가 작아지도록 협소화 구조가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 협소화 구조는, 상기 슬링어의 상기 플랜지부가 경사진 경사 플랜지 부분과, 상기 메인 립과의 조합에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 협소화 구조는, 상기 슬링어의 상기 플랜지부가 만곡된 만곡 플랜지부와, 상기 메인 립과의 조합에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 협소화 구조는, 상기 메인 립이 상기 플랜지부의 외측면과 접촉하는 립 선단측에 있어서 메인 립 본체보다 두께가 얇게 형성된 박육(薄肉) 선단부와, 상기 슬링어와의 조합에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 협소화 구조는, 상기 메인 립을 구획형성하는 면에 형성된 절입부에 의해, 해당 절입부보다 립 선단 측에 있어서 상기 플랜지부의 상기 외측면과 접촉하여 굴곡되는 선단 부분과, 상기 메인 립과의 조합에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 협소화 구조는, 상기 플랜지부의 외측면과 접촉하는 립 선단부에 걸쳐 립 기초부로부터 전체적으로 만곡되는 만곡 형상을 가지는 립 만곡부가 설치된 상기 메인 립과, 상기 슬링어와의 조합에 의해 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 회전축의 회전수가 소정 이상의 고속 회전시에도, 기기 내측의 윤활유가 슬링어의 플랜지부와 메인 립과의 간극으로부터 스며나와 최종적으로 누설되어 버리는 것을 방지할 수 있는 밀봉장치를 실현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 오일 씰의 장착 상태를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 오일 씰의 구성을 나타내는 확대 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 슬링어의 구성을 나타내는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 슬링어의 다른 구성예를 나타내는 평면도이다.
도 5는 종래의 메인 립과 슬링어의 플랜지부와의 접촉각도에 따른 윤활유의 저류량을 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 오일 씰에 있어서, 메인 립과 슬링어의 플랜지부와의 접촉각도에 따른 윤활유의 저류량을 설명하기 위한 평면도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 오일 씰과 슬링어와의 접촉각도와 윤활유를 포함한 에어의 에어 흡입량과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 오일 씰의 장착 상태를 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 오일 씰의 구성을 나타내는 확대 단면도이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 오일 씰에 있어서, 메인 립과 슬링어의 플랜지부와의 접촉각도에 따른 윤활유의 저류량을 설명하기 위한 평면도이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 오일 씰의 장착 상태를 나타내는 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제3 실시형태에 따른 오일 씰의 구성을 나타내는 확대 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제3 실시형태에 따른 오일 씰에 있어서, 메인 립과 슬링어의 플랜지부와의 접촉각도에 따른 윤활유의 저류량을 설명하기 위한 평면도이다.
도 14는 본 발명의 제3 실시형태에 따른 오일 씰의 박육(薄肉) 선단부가 절곡되는 만곡면의 중심과 최선단면(最先端面)과의 사이의 굽힘거리(L)를 나타내는 생략선 단면도이다.
도 15는 본 발명의 제3 실시형태에 따른 굽힘거리와 마진과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 16은 본 발명의 제4 실시형태에 따른 오일 씰의 장착 상태를 나타내는 단면도이다.
도 17은 본 발명의 제4 실시형태에 따른 오일 씰의 구성을 나타내는 확대 단면도이다.
도 18은 본 발명의 제4 실시형태에 따른 오일 씰에 있어서, 메인 립과 슬링어의 플랜지부와의 접촉각도에 따른 윤활유의 저류량을 설명하기 위한 평면도이다.
도 19는 본 발명의 제5 실시형태에 따른 오일 씰의 장착 상태를 나타내는 단면도이다.
도 20은 본 발명의 제5 실시형태에 따른 오일 씰의 구성을 나타내는 확대 단면도이다.
도 21은 본 발명의 제5 실시형태에 따른 오일 씰에 있어서, 메인 립과 슬링어의 플랜지부와의 접촉각도에 따른 윤활유의 저류량을 설명하기 위한 평면도이다.
도 22는 종래의 밀봉장치(오일 씰)의 구성을 나타내는 확대 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

< 제1 실시형태 >

도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 밀봉장치의 장착 상태를 나타내는 단면도이다. 도 2는, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 밀봉장치의 구성을 나타내는 확대 단면도이다. 도 3은, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 슬링어의 구성을 나타내는 평면도이다. 도 4는, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 슬링어의 다른 구성예를 나타내는 평면도이다. 도 5는, 종래의 메인 립과 슬링어의 플랜지부와의 접촉각도에 따른 윤활유의 저류량을 설명하기 위한 단면도이다. 도 6은, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 밀봉장치에 있어서, 메인 립과 슬링어의 플랜지부와의 접촉각도에 따른 윤활유의 저류량을 설명하기 위한 평면도이다.

이하, 설명의 편의상, 축선(x)방향에 있어서 화살표 a(도 1 참조) 방향을 외측이라고 하고, 축선(x)방향에 있어서 화살표 b(도 1 참조) 방향을 내측이라고 한다. 보다 구체적으로는, 외측이란, 엔진으로부터 멀어지는 기기 외(B)측이며, 내측이란, 엔진의 내부 방향이며 기기 내(A)측이다. 또, 축선(x)에 수직인 방향(이하, 「직경방향」이라고도 한다.)에 있어서, 축선(x)으로부터 멀어지는 방향(도 1의 화살표 c 방향)을 외주측이라고 하고, 축선(x)에 가까워지는 방향(도 1의 화살표 d 방향)을 내주측이라고 한다.

< 밀봉장치의 구성 >

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 따른 밀봉장치로서의 오일 씰(1)은, 기기 내(A)에 윤활유가 존재하는 자동차용 엔진(특히 가솔린 엔진)의 씰로서 이용되어, 기기 내(A)의 윤활유가 기기 외(B)로 누설되는 것을 방지함과 함께, 기기 외(B)로부터 기기 내(A)에 더스트 등의 이물이 침입하는 것을 방지하는 것이다.

오일 씰(1)은, 엔진 하우징(이하, 이를 단지 「하우징」이라고도 한다.) (202)의 내주측(화살표 d 방향)의 면인 내주면(202a)에 장착되는 씰부(10)와, 하우징(202)에 대해서 회전하는 회전축으로서의 크랭크샤프트(201)의 외주측(화살표 c 방향)의 면인 외주면(201a)에 장착되는 슬링어(30)를 구비하고, 이것들이 조합되어 구성되어 있다.

씰부(10)는, 보강환(20)과, 해당 보강환(20)과 일체로 형성된 탄성체부(21)를 구비하고 있다. 보강환(20)은, 축선(x)을 중심으로 하는 환형상의 금속재로 이루어진다. 보강환(20)의 금속재로서는, 예를 들어, 스테인리스강이나 SPCC(냉간압연강철)가 있다. 한편, 탄성체부(21)의 탄성체로서는, 예를 들어, 각종 고무재가 있다. 각종 고무재로서는, 예를 들어, 니트릴 고무(NBR), 수소 첨가 니트릴 고무(H-NBR), 아크릴 고무(ACM), 불소 고무(FKM) 등의 합성고무이다.

보강환(20)은, 예를 들어 프레스 가공이나 단조에 의해 제조되고, 탄성체부(21)는 성형 틀을 이용하여 가교(가류) 성형에 의해 성형된다. 이 가교 성형 시에, 보강환(20)은 성형 틀 내에 배치되고, 탄성체부(21)가 가교(가류) 접착에 의해 보강환(20)에 접착되어, 탄성체부(21)가 보강환(20)과 일체로 성형된다.

보강환(20)은, 예를 들어, 단면 대략 L자 모양의 형상을 나타내고 있으며, 원통부(20a), 외주측 원반부(20b), 테이퍼부(20c), 및, 내주측 원반부(20d)를 구비하며, 원통부(20a), 외주측 원반부(20b), 테이퍼부(20c), 및, 내주측 원반부(20d)는 모두 일체로 형성되어 있다.

이 경우, 원통부(20a)는, 외주측(화살표 c 방향)을 향해 볼록한 모양으로 팽출한 만곡 형상을 가지고 있다. 또, 외주측 원반부(20b), 테이퍼부(20c), 및, 내주측 원반부(20d)는, 전체적으로 대략 S자 모양의 플랜지부를 형성하고 있다.

원통부(20a)는, 축선(x)을 따라 대략 평행하게 연장되는 원통형상의 부분이며, 하우징(202)의 내주면(202a)에 대해서 안쪽에 끼워진다. 외주측 원반부(20b)는, 축선(x)과 대략 수직인 방향, 즉, 원통부(20a)의 외측(화살표 a 방향)의 단부로부터 내주측(화살표 d 방향)을 향해 확장되는 중공 원반형상의 부분이다. 테이퍼부(20c)는, 외주측 원반부(20b)의 내주측(화살표 d 방향)의 단부로부터 더욱 내주측(화살표 d 방향) 및 내측(화살표 b 방향)을 향해 경사지게 연장되는 중공 원반형상의 부분이다. 내주측 원반부(20d)는, 테이퍼부(20c)의 내주측(화살표 d 방향)의 단부로부터 더욱 내주측(화살표 d 방향)을 향해 확장되는 중공 원반형상의 부분이다.

또한, 보강환(20)의 원통부(20a)는, 이 경우, 외주측(화살표 c 방향)을 향해 볼록한 모양으로 팽출한 만곡 형상을 가지고 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 축선(x)을 따라 곧게 연장되는 원통형상의 부분일 수도 있다. 또, 보강환(20)은, 외주측 원반부(20b), 테이퍼부(20c), 및, 내주측 원반부(20d)에 의해 전체적으로 대략 S자 모양으로 형성되어 있지만, 외주측 원반부(20b), 테이퍼부(20c), 및, 내주측 원반부(20d)가 축선(x)과 대략 수직인 방향으로 곧게 연장되어 있을 수도 있다.

탄성체부(21)는, 보강환(20)에 일체로 부착되어 있고, 해당 보강환(20)을 외측(화살표 a 방향), 외주측(화살표 c 방향)의 일부, 및, 내주측(화살표 d 방향)을 덮도록 해당 보강환(20)과 일체로 성형되어 있다.

탄성체부(21)는, 보강환(20)의 원통부(20a)에 있어서의 외주측(화살표 c 방향)의 일부를 덮는 립 피복부(21a)와, 보강환(20)의 외주측 원반부(20b)를 외측(화살표 a 방향)으로부터 덮는 립 피복부(21b)와, 보강환(20)의 테이퍼부(20c)를 덮는 립 피복부(21c)와, 보강환(20)의 내주측 원반부(20d)를 외측(화살표 a 방향)으로부터 덮는 립 피복부(21d)와, 립 피복부(21d)와 일체화된 립 허리부(21e)와, 해당 립 허리부(21e)와 일체로 형성된 메인 립(22), 더스트 립(23), 중간 립(24)을 구비하고 있다.

탄성체부(21)의 립 허리부(21e)는, 보강환(20)의 내주측 원반부(20d)에 있어서의 내주측(화살표 d 방향)의 단부 부근에 위치하는 부분이며, 메인 립(22), 더스트 립(23), 및, 중간 립(24)의 기초부이다.

탄성체부(21)의 메인 립(22)은, 립 허리부(21e)의 내측(화살표 b 방향)의 단부로부터 더욱 내측(화살표 b 방향) 및 외주측(화살표 c 방향)을 향해 경사지게 연장되는, 축선(x)을 중심으로 한 환형상의 립 부분이며, 내주측(화살표 d 방향)으로부터 외주측(화살표 c 방향)을 향하여 직경이 확대되고 있다.

메인 립(22)은, 립 허리부(21e)의 내측(화살표 b 방향)의 단부로부터 연장되는 뿌리 부분(22r)의 두께가 본체 부분(22b)의 두께보다 얇게 형성되어 있다. 이것은, 탄성체부(21)에 있어서, 뿌리 부분(22r)을 기점으로 하여 메인 립(22)을 뿌리로부터 구부러지기 쉽게 하기 위해서이다. 이러한 타입의 메인 립(22)에 대해서는, 본 명세서 중에 있어서 박육(薄肉) 립이라고 부르는 경우도 있다.

탄성체부(21)의 더스트 립(23)은, 립 허리부(21e)의 내주측(화살표 d 방향)의 단부로부터 외측(화살표 a 방향) 및 내주측(화살표 d 방향)을 향해 경사지게 연장되는, 축선(x)을 중심으로 한 환형상의 립 부분이며, 외주측(화살표 c 방향)으로부터 내주측(화살표 d 방향)을 향하여 직경이 확대되고 있다. 또한, 더스트 립(23)이 연장되는 연장방향은, 메인 립(22)의 연장방향과는 대략 반대 방향이다.

탄성체부(21)의 중간 립(24)은, 립 허리부(21e)에 있어서 메인 립(22)보다 내주측(화살표 d 방향)에 위치하고, 또한, 더스트 립(23)보다 내측(화살표 b 방향)에 위치하며, 립 허리부(21e)의 내주측(화살표 d 방향)의 단부로부터 내측(화살표 b 방향)을 향하여 근소하게 연장되는, 축선(x)을 중심으로 한 환형상의 립 부분이다. 중간 립(24)은, 그 길이가 짧고, 립 선단이 슬링어(30)와 접촉하지는 않는다.

슬링어(30)는, 크랭크샤프트(201)의 외주면(201a)에 장착된 상태로, 해당 크랭크샤프트(201)의 회전과 함께 따라 도는 예를 들어 금속제의 판 형상 부재이며, 원통부(31)와 플랜지부(33)를 구비하고 있다. 슬링어(30)는, 예를 들어 판 형상 부재를 굽힘 가공에 의해 형성하는 것이 가능하다.

슬링어(30)의 원통부(31)는, 축선(x)을 따라 대략 평행하게 연장되는 원통형상의 부분이며, 하우징(202)에 대해서 회전하는 크랭크샤프트(201)의 외주면(201a)에 압입되어 고정되는 것에 의해 장착된다. 슬링어(30)의 원통부(31)는, 외주측(화살표 c 방향)의 면인 외주면(31a)을 가지고 있으며, 그 외주면(31a)에 대해서 탄성체부(21)의 더스트 립(23)의 립 선단이 슬라이딩 가능하게 접촉한다. 이것에 의해, 기기 외(B)로부터 더스트 등의 이물이 기기 내(A)에 침입하는 것을 방지하고 있다.

슬링어(30)의 플랜지부(33)는, 수직 플랜지 부분(34) 및 경사 플랜지 부분(35)을 구비하고 있다. 수직 플랜지 부분(34)은, 원통부(31)의 내측(화살표 b 방향)의 단부로부터 축선(x)과는 수직인 직경방향의 외주측(화살표 c 방향)을 향해 확장되는, 축선(x)을 중심으로 한 중공 원반형상의 부분이다.

수직 플랜지 부분(34)의 외주측(화살표 c 방향)으로의 높이는, 중간 립(24)의 립 선단의 위치보다 높고, 해당 수직 플랜지 부분(34)과 중간 립(24)의 립 선단이 대향하도록 배치되어 있다. 또한, 플랜지부(33)의 수직 플랜지 부분(34)은, 종래의 슬링어(101)에 있어서의 플랜지부(103)의 팽출부분(103e)이 존재하지 않는 만큼, 중간 립(24)과의 간격이 좁아진다.

경사 플랜지 부분(35)은, 수직 플랜지 부분(34)의 외주측(화살표 c 방향)의 단부로부터 내측(화살표 b 방향) 및 외주측(화살표 c 방향)을 향해 소정 각도로 경사진 중공 원반형상의 부분이며, 수직 플랜지 부분(34)과 일체로 형성되어 있다.

이 경사 플랜지 부분(35)은, 외측(화살표 a 방향)의 평탄한 면인 외측면(35a)을 가지고 있다. 외측면(35a)의 외주측(화살표 c 방향)의 단부 영역에는, 공간(S)에 침입한 윤활유(G1)(도 6)를 기기 외(A)로 배출하기 위해서 이용되는 4개의 나선 홈 형상의 나사홈(36)이 설치되어 있다.

이들 4개의 나사홈(36)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 시작점(st)이 서로 90도씩 떨어진 위치에 형성되는 동시에, 각각의 종점(et)에 대해서도 서로 90도씩 떨어진 위치에 형성되어 있다. 나사홈(36)은, 시작점(st)으로부터 종점(et)까지 약 1회전 정도의 나선 모양으로 형성되어 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 반 회전 정도, 3/4회전 정도 등의 1회전 이하이거나 1회전 반 정도, 2회전 정도 등의 1회전 이상의 나선 모양으로 형성되어 있을 수도 있다.

또, 나사홈(36)은, 경사 플랜지 부분(35)의 내경측으로부터 외경측을 향해 우회전 방향(시계방향)으로 점차 반경을 크게 하면서 진행되는 4 등배의 홈으로서 각각 독립하여 형성되어 있다. 다만, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 나사홈(36)은, 2 등배, 3 등배, 6 등배 등의 그 밖의 다양한 개수일 수도 있다. 또한, 이 경우, 슬링어(30)는, 나사홈(36)과는 반대로 도면 중 화살표로 나타낸 바와 같이 좌회전(반시계방향)하는 것으로 한다.

다만, 슬링어(30)의 플랜지부(33)의 경사 플랜지 부분(35)에 형성되는 홈으로서는, 반드시 나사홈(36)일 필요는 없다. 예를 들어, 도 4의 (A)에 도시된 바와 같이, 슬링어(30S)에서는, 플랜지부(33)의 경사 플랜지 부분(35)의 내경측으로부터 외경측을 향해 연장되는 방사상이며, 해당 슬링어(30)의 축선과는 수직인 방향으로 직선 형상으로 연장되는 방사상 홈(37)(37a~37h)일 수도 있다. 이 경우, 메인 립(22)의 립 선단이 경사 플랜지 부분(35)의 외측면(35a)과 슬라이딩하는 것은, 예를 들어 방사상 홈(37)의 대략 중앙 부근의 위치(POS1)가 된다.

마찬가지로, 도 4의 (B)에 도시된 바와 같이, 슬링어(30V)에서는, 플랜지부(33)의 경사 플랜지 부분(35)의 내경측으로부터 외경측을 향해 연장되지만, 내경측으로부터 외경측의 외주 방향을 향해 도면 중 우측으로 경사지도록 직선 형상으로 연장되는 경사형상 홈(38)(38a~38h)일 수도 있다. 이 경우, 메인 립(22)의 립 선단이 경사 플랜지 부분(35)의 외측면(35a)과 슬라이딩하는 것은, 예를 들어 경사형상 홈(38)의 대략 중앙 부근보다 약간 외주 근처의 위치(POS2)가 된다.

이 경우, 방사상 홈(37) 및 경사형상 홈(38)은, 나사홈(36)에 비해 시작점(st)로부터 종점(et)까지의 길이가 매우 짧아져, 방사상 홈(37), 경사형상 홈(38)을 따라 윤활유(G1)를 단시간 내에 뿌리쳐, 기기 내(A)측으로 되돌리는 것이 가능해진다. 또, 방사상 홈(37) 및 경사형상 홈(38)은, 나사홈(36)에 비해 홈 개수를 많이 형성할 수 있으므로, 나사홈(36)보다 단시간 내에 많은 양의 윤활유(G1)를 기기 내(A)측에 되돌리는 것이 가능해진다.

경사 플랜지 부분(35)은, 탄성체부(21)의 메인 립(22)의 립 선단과 외측면(35a)이 접촉할 때의 상대적인 접촉각도(θ1)(도 2, 도 6)를, 종래의 경사 플랜지 부분(35)을 가지지 않는 플랜지부(103)의 접촉각도(θ0)(도 5)에 비교해 작게 하는 것을 목적으로 하여 소정 각도로 경사져 있다.

이 경우, 접촉각도(θ1)가 종래의 접촉각도(θ0)보다 작아지는 만큼, 메인 립(22)의 립 선단과 외측면(35a)과의 접촉 면적이 증대되기 때문에 밀봉성을 유지하기 쉬워진다. 여기서, 접촉각도(θ1)는, 메인 립(22)의 립 선단이 경사 플랜지 부분(35)의 외측면(35a)에 눌리고 있지만, 해당 메인 립(22)의 립 선단측이 절곡되지 않을 정도의 마진으로 경사 플랜지 부분(35)의 외측면(35a)과 접촉한 상태에 있는 것을 전제로 한다. 다만, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 메인 립(22)의 선단측이 절곡되는 정도의 마진으로 경사 플랜지 부분(35)의 외측면(35a)과 립 선단이 접촉한 상태에 있을 수도 있다. 이 경우, 해당 메인 립(22)의 립 선단으로부터 뿌리까지의 길이 중, 립 선단으로부터 약 20%의 길이보다 짧은 선단측의 위치에서 측정된 접촉각도(θ1)인 것으로 한다. 다만, 이것으로 한정되지 않고, 립 선단으로부터 약 17%의 선단측의 위치에서 측정된 접촉각도(θ1)인 것이 바람직하다. 예를 들어, 메인 립(22)의 립 선단으로부터 뿌리까지의 길이가 6mm인 경우, 립 선단으로부터 약 17%의 길이인 약 1mm의 위치에서 측정된 접촉각도(θ1)로 하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 오일 씰(1)은, 슬링어(30)의 플랜지부(33)에 있어서의 경사 플랜지 부분(35)의 외측면(35a)과 접촉하는 탄성체부(21)의 메인 립(22)이 기기 내(A)측에 배치되어 윤활유가 스며나오는 것을 방지함과 함께, 슬링어(30)의 원통부(31)의 외주면(31a)에 접촉하는 탄성체부(21)의 더스트 립(23)이 기기 외(B)측에 배치되어 더스트의 침입 및 기기 외(B)측으로 윤활유가 누설되는 것을 방지하는 구조를 가지고 있다.

그런데, 일반적으로 허브 베어링에 이용되는 허브 씰은, 슬링어의 플랜지부와 접촉하는 탄성체부의 사이드 립(메인 립(22)에 상당)이 기기 외(B)측에 배치되어 더스트의 침입을 방지함과 함께, 슬링어의 원통부와 접촉하는 래디얼 립(더스트 립(23)에 상당)이 기기 내(A)측에 배치되어 윤활유의 누설을 방지하는 구조를 가지고 있다.

즉, 본 발명의 오일 씰(1)은, 허브 베어링에 이용되는 허브 씰과 비교해, 슬링어(30)와 접촉하는 메인 립(22)의 배치가 정반대이고, 또한, 그 역할에 대해서도 반대이기 때문에, 허브 씰과는 근본적으로 다른 씰 구조를 가지는 것이다.

이러한 구성의 오일 씰(1)에 있어서, 탄성체부(21)의 메인 립(22), 더스트 립(23), 및, 슬링어(30)의 원통부(31)의 외주면(31a), 및, 플랜지부(33)의 수직 플랜지 부분(34) 및 경사 플랜지 부분(35)에 의해 축선(x)을 중심으로 한 환형상의 폐쇄된 공간(S)(도 6)이 형성되어 있다.

이 공간(S)은, 슬링어(30)의 플랜지부(33)에 있어서의 경사 플랜지 부분(35)의 외측면(35a)과 메인 립(22)의 립 선단과의 간극을 따라 기기 내(A)측으로부터 해당 공간(S)으로 스며나온 윤활유(G1)(도 6)를 저류시키는 공간이다. 이 공간(S)에 저류된 윤활유(G1)는, 더스트 립(23)의 존재에 의해 기기 외(B)측으로 누설되는 것이 억제되고 있다.

< 작용 및 효과 >

이상의 구성에 있어서, 제1 실시형태에 있어서의 오일 씰(1)은, 씰부(10)가 하우징(202)의 내주면(202a)에 압입되어 고정됨과 함께, 슬링어(30)가 크랭크샤프트(201)의 외주면(201a)에 압입되어 고정되는 것으로 장착된다.

이 때, 씰부(10)에 있어서의 탄성체부(21)의 더스트 립(23)을 슬링어(30)의 원통부(31)의 외주면(31a)에 소정의 마진으로 접촉시킴과 함께, 해당 탄성체부(21)의 메인 립(22)을 슬링어(30)의 플랜지부(33)의 경사 플랜지 부분(35)의 외측면(35a)에 소정의 마진으로 접촉시킨다. 이 경우, 메인 립(22)은, 뿌리 부분(22r)의 두께가 본체 부분(22b)보다 얇기 때문에, 해당 메인 립(22)이 뿌리로부터 구부러지더라도 립 선단이 휘어지지 않는 정도의 마진이다.

이 때, 탄성체부(21)의 메인 립(22)의 립 선단은, 4개의 나사홈(36) 중 어느 하나와 메인 립(22)의 립 선단이 반드시 접촉하도록, 씰부(10)와 슬링어(30)가 조합된다.

전술한 것처럼 조합되어 부착된 씰부(10)와 슬링어(30)로 이루어지는 오일 씰(1)은, 크랭크샤프트(201)의 회전에 수반하여 슬링어(30)가 좌회전(반시계방향) 한다.

이 때, 오일 씰(1)은, 플랜지부(33)의 외주측(화살표 c 방향)의 단부 영역에 형성된 4개의 나사홈(36)의 영향에 의해, 공간(S)으로 스며나온 윤활유(G1)를 내주측(화살표 d 방향)으로부터 외주측(화살표 c 방향)을 향하여 이동시켜, 플랜지부(33)의 경사 플랜지 부분(35)의 외측면(35a)과 메인 립(22)의 립 선단과의 간극으로부터 기기 내(A)측으로 흡입하여 배출(나사 작용)할 수 있다. 즉, 나사홈(36)은, 윤활유(G1)를 공간(S)으로부터 기기 내(A)측으로 흡입하여 배출하는 오일 배출 작용을 기능으로서 가지고 있다. 이와 같이, 경사 플랜지 부분(35)의 외측면(35a)에 있어서 메인 립(22)과 접촉하는 부분에는, 회전시에 윤활유를 하우징(202)의 기기 내측으로 되돌리는 배출 작용을 발휘하기 위한 나사홈(36)이 형성되어 있다.

또한, 오일 씰(1)에서는, 탄성체부(21)의 중간 립(24)의 존재에 의해, 공간(S)으로 스며나온 윤활유(G1)를 받아낼 수 있으므로, 더스트 립(23)에 윤활유(G1)가 직접 도달하는 것을 막으면서 공간(S)에 침입한 윤활유(G1)를 기기 내(A)측으로 배출시킬 수 있다.

또, 오일 씰(1)은, 슬링어(30)의 플랜지부(33)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 공간(S) 내의 윤활유(G1)를 내주측(화살표 d 방향)으로부터 외주측(화살표 c 방향)을 향하여 이동시켜, 플랜지부(33)의 경사 플랜지 부분(35)의 외측면(35a)과 메인 립(22)의 립 선단과의 간극으로부터 기기 내(A)측으로 윤활유(G1)를 뿌리치면서 배출(떨어냄 작용)할 수 있다.

즉, 오일 씰(1)은, 나사홈(36)의 영향에 의한 공간(S)의 윤활유(G1)에 대한 나사 작용과, 플랜지부(33)의 경사 플랜지 부분(35)의 원심력에 의한 공간(S)의 윤활유(G1)에 대한 떨어냄 작용에 의해, 공간(S)에 존재하는 윤활유(G1)를 기기 내(A)에 흡입하여 배출하는 펌핑 효과가 동작하게 할 수 있다.

그런데, 도 5에 도시된 바와 같이, 종래의 밀봉장치(100)(도 22)에서는 메인 립(111)의 내측의 면인 내측면(111u)과 플랜지부(103)의 외측면(103a)과의 상대적인 접촉각도(θ0)를 갖는다. 이것에 비해, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 오일 씰(1)에서는 메인 립(22)의 내측면(22u)과 경사 플랜지 부분(35)의 외측면(35a)과의 상대적인 접촉각도(θ1)가 접촉각도(θ0)보다 작아진다(θ0>θ1). 즉, 경사 플랜지 부분(35)과 메인 립(22) 사이에는, 경사 플랜지 부분(35)의 외측면(35a)과 메인 립(22)이 접촉할 때의 해당 경사 플랜지 부분(35)과 해당 메인 립(22)이 이루는 상대적인 접촉각도(θ1)가 작아지도록 협소화 구조가 형성되어 있다.

종래의 밀봉장치(100)에서는, 메인 립(111)과 플랜지부(103) 접촉각도(θ0)가 크기 때문에, 해당 메인 립(111)의 내측면(111u)과 플랜지부(103)의 외측면(103a)과의 사이에 표면장력에 의해 부착되는 윤활유(G0)의 양이 적다. 그 때문에, 펌핑 효과가 작동하여도, 공간(S)에 침입한 윤활유(G0)가 모두 효율 좋게 기기 내(A)측으로 배출되는 것은 아니므로 일부 잔류되어 버린다.

이것에 비해서, 본 발명의 오일 씰(1)에서는, 메인 립(22)과 플랜지부(33)의 경사 플랜지 부분(35)과의 상대적인 접촉각도(θ1)가 종래의 접촉각도(θ0)보다 작다. 이 때문에, 메인 립(22)의 내측면(22u)과 경사 플랜지 부분(35)의 외측면(35a)과의 사이에 표면장력에 의해 부착되어 저류되는 윤활유(G1)의 양이 종래보다 많아진다.

즉, 메인 립(22)의 내측면(22u)과 경사 플랜지 부분(35)의 외측면(35a)에 부착되는 윤활유(G1)의 부착 면적이 종래보다 커진다. 구체적으로는, 메인 립(22)의 내측면(22u) 및 경사 플랜지 부분(35)의 외측면(35a)에 부착되는 윤활유(G1)의 부착폭(W1)이 종래의 밀봉장치(100)(도 5)보다 크다.

이 때문에, 메인 립(22)의 내측면(22u)과 경사 플랜지 부분(35)의 외측면(35a)과의 사이에 표면장력에 의해 부착된 윤활유(G1)가 그대로 모두 펌핑 작용에 의해 기기 내(A)측으로 효율 좋게 배출되기 때문에, 공간(S)에 윤활유(G1)가 잔류되어 버리는 것을 방지할 수 있다.

그런데, 종래의 플랜지부(103)에서는, 해당 플랜지부(103)의 외측면(103a)에 부착된 윤활유(G0)를 원심력에 의해 뿌리칠 때의 외주측(화살표 c 방향)으로 향하는 속도벡터가 크다.

이것에 비해, 본 발명의 오일 씰(1)에서는, 경사 플랜지 부분(35)이 경사져 있기 때문에, 해당 경사 플랜지 부분(35)의 외측면(35a)에 부착되어 있는 윤활유(G1)를 원심력에 의해 뿌리칠 때의 외주측(화살표 c 방향)으로 향하는 속도벡터가 종래의 플랜지부(103)보다 작아진다.

게다가, 오일 씰(1)에서는, 경사 플랜지 부분(35)이 경사져 있기 때문에, 경사 플랜지 부분(35)의 외측면(35a)에 부착되어 있는 윤활유(G1)가 종래의 플랜지부(103)에 부착되어 있는 윤활유(G0)보다 떨어지기 어려운 상태에 있다. 따라서, 오일 씰(1)에서는, 경사 플랜지 부분(35)이 경사져 있기 때문에, 해당 경사 플랜지 부분(35)에 부착된 윤활유(G1)는, 원심력과 표면장력에 의해 해당 경사 플랜지 부분(35)의 외측면(35a)을 따라 기기 내(A)측으로 효율 좋게 배출된다.

따라서 오일 씰(1)에서는, 엔진의 회전수가 소정 회전수 이상으로 높아질 경우에도, 플랜지부(33)의 원심력에 의한 윤활유(G1)의 떨어냄 작용과 나사홈(36)에 의해 윤활유(G1)를 기기 내(A)측에 되돌리는 나사 작용이 효과적으로 작동하게 된다.

즉 오일 씰(1)에서는, 기기 내(A)측으로부터 공간(S)으로 스며나온 윤활유(G1)를 해당 공간(S)으로부터 기기 내(A)측으로 효율적으로 또한 단시간 내에 되돌리는 펌핑 효과를 충분히 발휘시킬 수 있다. 따라서, 오일 씰(1)은, 기기 내(A)의 윤활유(G1)가 공간(S)으로 스며나오더라도, 공간(S)에 잔류되어, 해당 공간(S)으로부터 기기 외(B)로 윤활유(G1)가 누설되는 것을 대폭적으로 감소시킬 수 있다.

게다가 오일 씰(1)에서는, 슬링어(30)의 수직 플랜지 부분(34)과 중간 립(24)과의 간격이 종래의 밀봉장치(100)(도 22)보다 좁아져 있기 때문에, 래비린스 효과에 의해 기기 외(B)측으로부터 기기 내(A)측으로 더스트가 침입하는 것을 종래보다 효과적으로 방지할 수 있다.

게다가, 오일 씰(1)에서는, 메인 립(22)의 립 선단과 경사 플랜지 부분(35)의 외측면(35a)과의 상대적인 접촉각도(θ1)가 종래보다 작기 때문에, 메인 립(22)의 내측면(22u)과 경사 플랜지 부분(35)의 외측면(35a)과의 밀착도가 종래보다 증가하여, 나사홈(36)을 많이 막게 되기 때문에, 종래에 비해 정지 누출을 억제할 수 있다.

< 실시예 >

본 발명의 오일 씰(1)에 있어서, 엔진의 회전수가 예를 들어 8000rpm인 경우로서, 메인 립(22)과 플랜지부(33)의 경사 플랜지 부분(35)이 접촉할 때의 상대적인 접촉각도(θ1)를 약 30도 정도의 각도 대(大)로부터 약 0도의 각도 소(小)까지 점차 작게 했을 경우, 공간(S)에 존재하는 윤활유(G1)가 포함된 에어의 기기 내(A)측으로의 에어 흡입량의 변화를 계측하였다. 도 7의 (A)는, 그 접촉각도(θ1)와 에어 흡입량과의 관계를 나타낸 그래프이다.

여기서, 오일 씰(1)의 슬링어(30)에 이용되는 메인 립(22)으로서는, 전술한 바와 같은 박육 립뿐만이 아니라, 뿌리 부분(22r)의 두께가 본체 부분(22b)의 두께와 거의 동일하거나 그 이상의 두께를 가지는 후육(厚肉) 립일 수도 있고, 이하의 설명에서는 박육 립(220n) 및 후육 립(220k)으로 구별한다. 또한, 비교 대상으로서, 나사홈(36)이 형성되어 있지 않은 슬링어(본 발명의 슬링어(30)에 상당하는 형상의 슬링어)에 이용되는 박육 립에 대해서는, 박육 립(220x)이라고 구별한다.

이 계측 결과에서는, 접촉각도(θ1)가 큰 경우, 박육 립(220n), 후육 립(220k) 및 박육 립(220x) 중 어느 쪽에 있어서도, 에어 흡입량이 0[ml/min]이지만, 접촉각도(θ1)가 작아짐에 따라 에어 흡입량이 대략 선형으로 증대되는 것이 나타나고 있다. 또한, 나사홈(36)이 형성되어 있지 않은 슬링어에 이용되는 박육 립(220x)에 대해서는, 나사홈(36)이 설치되지 않기 때문에 접촉각도(θ1)가 작아져도 에어 흡입량이 0[ml/min]이며, 공간(S)에 윤활유(G1)가 스며나올 가능성이 높다는 것이 예측된다.

이와 같이 오일 씰(1)에서는, 엔진의 회전수가 8000rpm인 경우로서, 메인 립(22)과 플랜지부(33)의 경사 플랜지 부분(35)과의 상대적인 접촉각도(θ1)가 작아, 윤활유(G1)의 경사 플랜지 부분(35)의 외측면(35a)에 대한 부착폭(W1)이 커지는 경우, 공간(S)에 존재하는 윤활유(G1)가 포함된 에어의 기기 내(A)측으로의 에어 흡입량이 대폭적으로 증대되는 것을 알았다.

즉, 오일 씰(1)은, 종래에 비해, 크랭크샤프트(201)의 회전수가 소정 이상의 고속 회전시에도, 메인 립(22)과 플랜지부(33)의 경사 플랜지 부분(35)과의 상대적인 접촉각도(θ1)가 작아지면, 기기 내(A)측으로부터 공간(S)으로 스며나온 윤활유(G1)를 기기 내(A)측으로 효율적으로 되돌려, 공간(S)에 윤활유(G1)가 저류되는 것을 방지할 수 있다는 것이 판명되었다.

그 후, 동일한 조건으로 도 7의 (B)에 도시된 바와 같이, 메인 립(22)의 립 선단과 슬링어(30)의 플랜지부(33)에 있어서의 경사 플랜지 부분(35)이 마진 2.5mm일 때에 접촉폭(d1)(예를 들어 0.08mm)으로 접촉하고 있는 경우의 접촉 부분의 내주측(화살표 d 방향)의 단부(이하, 「내주측 끝」이라고도 한다.)로부터 메인 립(22)의 내측면(22u)을 따른 1mm의 위치에 있어서의 접촉각도(θ1)를 측정 기준으로 하여 실험을 실시하였다.

이 경우, 메인 립(22)의 립 선단으로부터 뿌리 부분(22r)까지의 길이가 6mm이며, 립 선단에 있어서의 접촉폭(d1)(예를 들어 5mm)의 접촉 부분의 내주측 끝으로부터 약 17%의 길이에 상당하는 약 1mm의 위치에서의 접촉각도(θ1)로 한다.

그 결과, 도 7의 (C)에 도시된 바와 같이, 박육 립(220n)(○)에 있어서 접촉각도(θ1)가 약 17도 이하가 되면, 공간(S)에 존재하는 윤활유(G1)가 포함된 에어의 기기 내(A)측으로의 에어 흡입량이 급격하게 증대하는 것이 판명되었다. 구체적으로는, 접촉각도(θ1)가 약 13도에 있어서 에어 흡입량이 23 ml/min, 약 5도에 있어서 에어 흡입량이 78 ml/min, 약 0도에 있어서 에어 흡입량이 140 ml/min가 되고 있다.

마찬가지로, 후육 립(220k)(△)에 있어서도, 접촉각도(θ1)가 약 17도 이하가 되면, 공간(S)에 존재하는 윤활유(G1)가 포함된 에어의 기기 내(A)측으로의 에어 흡입량이 점차 증대되는 것이 판명되었다.

즉, 나사홈(36)이 형성되어 있는 슬링어(30)에 이용되는 박육 립(220n)(○) 및 후육 립(220k)(△)이라면, 메인 립(22)과 경사 플랜지 부분(35)과의 상대적인 접촉각도(θ1)가 약 17도 이하가 될수록, 에어 흡입량이 증대된다는 것을 알았다. 다만, 박육 립(220x)에 있어서는, 역시, 나사홈(36)이 설치되어 있지 않기 때문에, 접촉각도(θ1)의 값에 관계없이 에어 흡입량이 계속해서 0[ml/min]이었다.

< 제2 실시형태 >

도 8은, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 밀봉장치의 장착 상태를 나타내는 단면도이다. 도 9는, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 밀봉장치의 구성을 나타내는 확대 단면도이다. 도 10은, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 밀봉장치에 있어서, 메인 립과 슬링어의 플랜지부와의 접촉각도에 따른 윤활유의 저류량을 설명하기 위한 평면도이다.

< 밀봉장치의 구성 >

도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 밀봉장치로서의 오일 씰(2000)은, 기기 내(A)에 윤활유가 존재하는 자동차용 엔진(특히 가솔린 엔진)의 씰로서 이용되어, 기기 내(A)의 윤활유가 기기 외(B)로 누설되는 것을 방지함과 함께, 기기 외(B)로부터 기기 내(A)로 더스트 등의 이물이 침입하는 것을 방지하는 것이다.

오일 씰(2000)은, 하우징(202)의 내주측(화살표 d 방향)의 면인 내주면(202a)에 장착되는 씰부(10)와, 하우징(202)에 대해서 회전하는 회전축으로서의 크랭크샤프트(201)의 외주측(화살표 c 방향)의 면인 외주면(201a)에 장착되는 슬링어(130)를 구비하며, 이것들이 조합되어 구성되어 있다.

씰부(10)는, 보강환(20)과, 해당 보강환(20)과 일체로 형성된 탄성체부(21)를 구비하고 있다. 보강환(20) 및 탄성체부(21)의 구성은, 제1 실시형태와 동일하기 때문에, 여기에서는 그 설명을 생략한다.

슬링어(130)는, 크랭크샤프트(201)의 외주면(201a)에 장착된 상태로, 해당 크랭크샤프트(201)의 회전과 함께 따라 도는 예를 들어 금속제의 판 형상 부재이며, 원통부(131), 및, 곡선 형상으로 만곡되는 만곡 플랜지부(133)를 구비하고 있다. 슬링어(130)는, 예를 들어 판 형상 부재를 굽힘가공에 의해 형성하는 것이 가능하다.

슬링어(130)의 원통부(131)는, 축선(x)을 따라 대략 평행하게 연장되는 원통형상의 부분이며, 하우징(202)에 대해서 회전하는 크랭크샤프트(201)의 외주면(201a)에 압입되어 고정되는 것에 의해 장착된다. 원통부(131)는, 종래의 슬링어(101)의 원통부(105)에 비하면 축선(x)방향의 길이가 짧아져 있다. 슬링어(130)의 원통부(131)는, 외주측(화살표 c 방향)의 면인 외주면(131a)을 가지고 있으며, 그 외주면(131a)에 대해서 탄성체부(21)의 더스트 립(23)의 립 선단이 슬라이딩 가능하게 접촉한다. 이것에 의해, 기기 외(B)로부터 더스트 등의 이물이 기기 내(A)로 침입하는 것을 방지하고 있다.

만곡 플랜지부(133)는, 원통부(131)의 내측(화살표 b 방향)의 단부로부터 크랭크샤프트(201)의 축선(x)과 멀어지는 방향으로 곡선 형상으로 만곡되면서 연장되는, 축선(x)을 중심으로 하는 링 형상의 플랜지 부분이며, 탄성체부(21)에 대해서 오목한 형상으로 형성되어 있다. 만곡 플랜지부(133)는, 곡률반경이 작은 소반경 플랜지 부분(133m), 및, 소반경 플랜지 부분(133m)보다 곡률반경이 큰 대반경 플랜지 부분(133s)을 구비하고 있다. 소반경 플랜지 부분(133m) 및 대반경 플랜지 부분(133s)은, 그 외측(화살표 a 방향)의 면인 외측면(133a)이 매끄럽게 연결되도록 일체화되어 있다.

만곡 플랜지부(133)는, 축선(x)방향에 따른 길이가 짧은 원통부(131)의 내측(화살표 b 방향)의 단부로부터 만곡되는 소반경 플랜지 부분(133m)을 가지고 있기 때문에, 탄성체부(21)의 중간 립(24)과 축선(x)방향에 있어서 대향할 때, 해당 중간 립(24)의 립 선단과 만곡 플랜지부(133)(소반경 플랜지 부분(133m))의 외측면(133a)과의 간격이 종래에 비해 좁아지고 있다.

대반경 플랜지 부분(133s)은, 소반경 플랜지 부분(133m)에 비해 곡률반경이 매우 커지고 있으며, 외주측(화살표 c 방향)의 선단을 향함에 따라 메인 립(22)에 접근하지 않도록 만곡부분의 곡선이 완만하게 된, 축선(x)을 중심으로 하는 원반형상 부분이다.

즉, 대반경 플랜지 부분(133s)에 있어서, 기기 외(B)측의 외측(화살표 a 방향)의 단면인 외측면(133a)은, 외주측(화살표 c 방향)의 선단을 향함에 따라 메인 립(22)에 가까워지지 않도록 만곡부분의 곡선이 완만하게 되어 있다. 이 때문에, 메인 립(22)의 립 선단과 대반경 플랜지 부분(133s)의 외측면(133a)과의 상대적인 접촉각도(θ1)(도 9 및 도 10)를, 종래의 슬링어(101)의 원통부(105)와 메인 립(111)과의 상대적인 접촉각도(θ0)(도 5)보다 작게 하고 있다.

또한, 대반경 플랜지 부분(133s)의 외측면(133a)의 외주측(화살표 c 방향)의 단부 영역에는, 공간(S)에 침입한 윤활유(G1)(도 10)를 기기 외(A)로 배출하기 위해서 이용되는 4개의 나선 홈 형상의 나사홈(36)이 설치되어 있다.

이들 4개의 나사홈(36)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 실시형태에 있어서의 나사홈(36)과 동일한 구성을 가지고 있어, 여기에서는 그 설명을 생략한다. 이 경우에도 나사홈(36)은, 4 등배의 홈으로서 각각 독립되어 형성되어 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 2 등배, 3 등배, 6 등배 등의 그 밖의 다양한 개수일 수도 있다.

또, 나사홈(36) 대신에, 도 4의 (A) 및 도 4의 (B)에 나타낸 바와 같은 방사상 홈(37)(37a~37h)이나 경사형상 홈(38)(38a~38h)일 수도 있다.

전술한 것처럼, 만곡 플랜지부(133)의 대반경 플랜지 부분(133s)은, 탄성체부(21)의 메인 립(22)의 립 선단과 외측면(133a)이 접촉할 때의 상대적인 접촉각도(θ1)(도 9, 도 10)를, 종래의 접촉각도(θ0)(도 5)에 비해 작게 하는 것을 목적으로 하여, 큰 곡률반경에 의해 만곡 형상으로 형성되어 있다.

이 경우, 접촉각도(θ1)가 종래의 접촉각도(θ0)보다 작아지는 만큼, 메인 립(22)의 립 선단과 대반경 플랜지 부분(133s)의 외측면(133a)과의 접촉 면적이 증대되기 때문에 밀봉성을 유지하기 쉬워진다. 여기서, 접촉각도(θ1)는, 메인 립(22)의 립 선단이 대반경 플랜지 부분(133s)의 외측면(133a)에 눌려 있지만, 해당 메인 립(22)의 립 선단측이 절곡되지 않을 정도의 마진으로 대반경 플랜지 부분(133s)의 외측면(133a)과 접촉한 상태에 있는 것을 전제로 한다. 다만, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 메인 립(22)의 선단측이 절곡되는 정도의 마진으로 대반경 플랜지 부분(133s)의 외측면(133a)과 립 선단이 접촉한 상태에 있을 수도 있다. 이 경우, 해당 메인 립(22)의 립 선단으로부터 뿌리까지의 길이 중에서, 립 선단으로부터 약 20%의 길이보다 짧은 선단측의 위치에서 측정된 접촉각도(θ1)인 것으로 한다. 다만, 이것으로 한정되지 않고, 립 선단으로부터 약 17%의 길이보다 짧은 선단측의 위치에서 측정된 접촉각도(θ1)인 것이 바람직하다.

이와 같이, 오일 씰(2000)은, 슬링어(130)의 만곡 플랜지부(133)에 있어서의 대반경 플랜지 부분(133s)의 외측면(133a)과 접촉하는 탄성체부(21)의 메인 립(22)이 기기 내(A)측에 배치되어 윤활유가 스며나오는 것을 방지함과 함께, 슬링어(130)의 원통부(131)의 외주면(131a)에 접촉하는 탄성체부(21)의 더스트 립(23)이 기기 외(B)측에 배치되어 더스트의 침입 및 기기 외(B)측으로 윤활유가 누설되는 것을 방지하는 구조를 가지고 있다.

즉, 본 발명의 오일 씰(2000)은, 허브 베어링에 이용되는 허브 씰과 비교하여, 슬링어(130)와 접촉하는 메인 립(22)의 배치가 정반대이며, 또한, 그 역할에 대해서도 반대이기 때문에, 허브 씰과는 근본적으로 다른 씰 구조를 가지는 것이다.

이러한 구성의 오일 씰(2000)에 있어서, 탄성체부(21)의 메인 립(22), 더스트 립(23), 및, 슬링어(130)의 원통부(131)의 외주면(131a), 및, 만곡 플랜지부(133)의 소반경 플랜지 부분(133m) 및 대반경 플랜지 부분(133s)에 의해 축선(x)을 중심으로 하는 환형상의 폐쇄된 공간(S)(도 10)이 형성되어 있다.

이 공간(S)은, 슬링어(130)의 만곡 플랜지부(133)에 있어서의 대반경 플랜지 부분(133s)의 외측면(133a)과 메인 립(22)의 립 선단과의 간극을 따라 기기 내(A)측으로부터 해당 공간(S)으로 스며나온 윤활유(G1)(도 10)를 저류시키는 공간이다. 이 공간(S)에 저류된 윤활유(G1)는, 더스트 립(23)의 존재에 의해 기기 외(B)측으로 누설되는 것이 억제되고 있다.

< 작용 및 효과 >

이상의 구성에 있어서, 제2 실시형태에 있어서의 오일 씰(2000)은, 씰부(10)가 하우징(202)의 내주면(202a)에 압입되어 고정됨과 함께, 슬링어(130)가 크랭크샤프트(201)의 외주면(201a)에 압입되어 고정되는 것으로 장착된다.

이 때, 씰부(10)에 있어서의 탄성체부(21)의 더스트 립(23)을 슬링어(130)의 원통부(131)의 외주면(131a)에 소정의 마진으로 접촉시킴과 함께, 해당 탄성체부(21)의 메인 립(22)을 슬링어(130)의 만곡 플랜지부(133)의 외측면(133a)에 소정의 마진으로 접촉시킨다. 이 경우, 메인 립(22)은, 뿌리 부분(22r)의 두께가 본체 부분(22b)보다 얇기 때문에, 해당 메인 립(22)이 뿌리로부터 구부러진다고 해도 립 선단이 휘지 않을 정도의 마진이다.

이 때, 탄성체부(21)의 메인 립(22)의 립 선단은, 4개의 나사홈(36) 중 어느 하나와 메인 립(22)의 립 선단이 반드시 접촉하도록, 씰부(10)와 슬링어(130)가 조합된다.

전술한 것처럼 조합되어 부착된 씰부(10)와 슬링어(130)로 이루어지는 오일 씰(2000)은, 크랭크샤프트(201)의 회전에 수반하여 슬링어(130)가 좌회전(반시계방향) 한다.

이 때, 오일 씰(2000)은, 만곡 플랜지부(133)의 대반경 플랜지 부분(133s)에 있어서의 외주측(화살표 c 방향)의 단부 영역에 형성된 4개의 나사홈(36)의 영향에 의해, 공간(S)으로 스며나온 윤활유(G1)를 내주측(화살표 d 방향)으로부터 외주측(화살표 c 방향)을 향하여 이동시켜, 대반경 플랜지 부분(133s)의 외측면(133a)과 메인 립(22)의 립 선단과의 간극으로부터 기기 내(A)측으로 흡입하여 배출(나사 작용)할 수 있다. 즉, 나사홈(36)은, 윤활유(G1)를 공간(S)으로부터 기기 내(A)측으로 흡입하여 배출하는 오일 배출 작용을 기능으로서 가지고 있다. 이와 같이, 경사 플랜지 부분(35)의 외측면(35a)에 있어서 메인 립(22)과 접촉하는 부분에는, 회전시에 윤활유를 하우징(202)의 기기 내측으로 되돌리는 배출 작용을 발휘하기 위한 나사홈(36)이 형성되어 있다.

또한, 오일 씰(2000)에서는, 탄성체부(21)의 중간 립(24)의 존재에 의해, 공간(S)으로 스며나온 윤활유(G1)를 받아낼 수 있으므로, 더스트 립(23)에 윤활유(G1)가 직접 도달하는 것을 막으면서 공간(S)에 침입한 윤활유(G1)를 기기 내(A)측으로 배출시킬 수 있다.

또, 오일 씰(2000)은, 슬링어(130)의 만곡 플랜지부(133)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 공간(S) 내의 윤활유(G1)를 내주측(화살표 d 방향)으로부터 외주측(화살표 c 방향)을 향하여 이동시켜, 만곡 플랜지부(133)의 대반경 플랜지 부분(133s)의 외측면(133a)과 메인 립(22)의 립 선단과의 간극으로부터 기기 내(A)측으로 윤활유(G1)를 뿌리치면서 배출(떨어냄 작용)할 수 있다.

즉, 오일 씰(2000)은, 나사홈(36)의 영향에 의한 공간(S)의 윤활유(G1)에 대한 나사 작용과, 만곡 플랜지부(133)의 대반경 플랜지 부분(133s)의 원심력에 의한 공간(S)의 윤활유(G1)에 대한 떨어냄 작용에 의해, 공간(S)에 존재하는 윤활유(G1)를 기기 내(A)로 배출시키는 펌핑 효과를 작동시킬 수 있다.

그런데, 도 5에 도시된 바와 같이, 종래의 밀봉장치(100)(도 22)에서는 메인 립(111)의 내측의 면인 내측면(111u)과 플랜지부(103)의 외측면(103a)과의 상대적인 접촉각도(θ0)를 갖는다. 이것에 비해, 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 오일 씰(2000)에서는 메인 립(22)의 내측면(22u)과 대반경 플랜지 부분(133s)의 외측면(133a)과의 상대적인 접촉각도(θ1)가 접촉각도(θ0)보다 작아진다(θ0>θ1). 즉, 대반경 플랜지 부분(133s)과 메인 립(22) 사이에는, 대반경 플랜지 부분(133s)의 외측면(133a)과 메인 립(22)이 접촉할 때의 해당 대반경 플랜지 부분(133s)과 해당 메인 립(22)이 이루는 상대적인 접촉각도(θ1)가 작아지게 되도록 협소화 구조가 형성되어 있다.

종래의 밀봉장치(100)에서는, 메인 립(111)과 플랜지부(103)와의 접촉각도(θ0)가 크기 때문에, 해당 메인 립(111)의 내측면(111u)과 플랜지부(103)의 외측면(103a)과의 사이에 표면장력에 의해 부착되는 윤활유(G0)의 양이 적다. 그 때문에, 펌핑 효과가 작동하여도, 공간(S)에 침입한 윤활유(G0)가 모두 효율 좋게 기기 내(A)측으로 배출되는 것이 아니므로 일부 잔류되어 버린다.

이것에 비해서, 본 발명의 오일 씰(2000)에서는, 메인 립(22)과 만곡 플랜지부(133)의 대반경 플랜지 부분(133s)과의 상대적인 접촉각도(θ1)가 종래의 접촉각도(θ0)보다 작다. 이 때문에, 메인 립(22)의 내측면(22u)과 대반경 플랜지 부분(133s)의 외측면(133a)과의 사이에 표면장력에 의해 부착되어 저류되는 윤활유(G1)의 양이 종래보다 많아진다.

즉, 메인 립(22)의 내측면(22u)과 대반경 플랜지 부분(133s)의 외측면(133a)에 부착되는 윤활유(G1)의 부착 면적이 종래보다 커진다. 구체적으로는, 메인 립(22)의 내측면(22u) 및 대반경 플랜지 부분(133s)의 외측면(133a)에 부착되는 윤활유(G1)의 부착폭(W1)이 종래의 밀봉장치(100)(도 5)보다 크다.

이 때문에, 메인 립(22)의 내측면(22u)과 대반경 플랜지 부분(133s)의 외측면(133a)과의 사이에 표면장력에 의해 부착된 윤활유(G1)가 그대로 모두 펌핑 작용에 의해 기기 내(A)측으로 효율적으로 배출되기 때문에, 공간(S)에 윤활유(G1)가 잔류되어 버리는 것을 방지할 수 있다.

이것에 비해, 본 발명의 오일 씰(2000)에서는, 대반경 플랜지 부분(133s)이 만곡되어, 외측면(133a)이 종래만큼 수직이 아니라 경사져 있기 때문에, 해당 대반경 플랜지 부분(133s)의 외측면(133a)에 부착되어 있는 윤활유(G1)를 원심력에 의해 뿌리칠 때의 외주측(화살표 c 방향)으로 향하는 속도벡터가 종래의 플랜지부(103)보다 작아진다.

게다가 오일 씰(2000)에서는, 대반경 플랜지 부분(133s)이 만곡되어, 외측면(133a)이 종래만큼 수직은 아니기 때문에, 대반경 플랜지 부분(133s)의 외측면(133a)에 부착되어 있는 윤활유(G1)가 종래의 플랜지부(103)에 부착되어 있는 윤활유(G0)보다 이격되기 어려운 상태에 있다. 따라서, 오일 씰(2000)에서는, 대반경 플랜지 부분(133s)이 만곡하고 있기 때문에, 해당 대반경 플랜지 부분(133s)의 외측면(133a)에 부착한 윤활유(G1)는, 원심력과 표면장력에 의해 해당 대반경 플랜지 부분(133s)의 외측면(133a)을 따라 기기 내(A)측으로 효율 좋게 배출된다.

따라서 오일 씰(2000)에서는, 엔진의 회전수가 소정 회전수 이상으로 높아질 경우에도, 만곡 플랜지부(133)의 원심력에 의한 윤활유(G1)의 떨어냄 작용과 나사홈(36)에 의해 윤활유(G1)를 기기 내(A)측으로 되돌리는 나사 작용이 효과적으로 작동한다.

즉 오일 씰(2000)에서는, 기기 내(A)측으로부터 공간(S)으로 스며나온 윤활유(G1)를 해당 공간(S)으로부터 기기 내(A)측으로 효율적이고 또한 단시간 내에 되돌리는 펌핑 효과를 충분히 발휘시킬 수 있다. 따라서, 오일 씰(2000)은, 기기 내(A)의 윤활유(G1)가 공간(S)으로 스며나오더라도, 공간(S)에 잔류되어 버리고, 해당 공간(S)으로부터 기기 외(B)에 윤활유(G1)가 누설되는 것을 대폭적으로 저감시킬 수 있다.

게다가 오일 씰(2000)에서는, 슬링어(130)의 만곡 플랜지부(133)와 중간 립(24)과의 간격이 종래의 밀봉장치(100)(도 22)보다 좁아져 있기 때문에, 래비린스 효과에 의해 기기 외(B)측으로부터 기기 내(A)측으로 더스트가 침입하는 것을 종래보다 효과적으로 방지할 수 있다.

게다가, 오일 씰(2000)에서는, 메인 립(22)의 립 선단과 대반경 플랜지 부분(133s)의 외측면(133a)과의 상대적인 접촉각도(θ1)가 종래보다 작기 때문에, 메인 립(22)의 내측면(22u)과 대반경 플랜지 부분(133s)의 외측면(133a)과의 밀착도가 종래보다 증가하여, 나사홈(36)을 많이 막게 되기 때문에, 종래에 비해 정지 누출을 억제할 수 있다.

< 실시예 >

본 발명의 오일 씰(2000)에 있어서, 엔진의 회전수가 예를 들어 8000rpm인 경우로서, 메인 립(22)과 만곡 플랜지부(133)의 대반경 플랜지 부분(133s)이 접촉할 때의 상대적인 접촉각도(θ1)를 약 30도 정도의 각도 대(大)로부터 약 0도의 각도 소(小)까지 점차 작게 한 경우, 공간(S)에 존재하는 윤활유(G1)가 포함된 에어의 기기 내(A)측으로의 에어 흡입량의 변화를 계측하였다. 도 7의 (A)는, 그 접촉각도(θ1)와 에어 흡입량과의 관계를 나타낸 그래프이다.

여기서, 오일 씰(2000)의 슬링어(130)에 이용되는 메인 립(22)으로서는, 전술한 것처럼 박육 립뿐만이 아니라, 뿌리 부분(22r)의 두께가 본체 부분(22b)의 두께와 거의 동일하거나 그 이상의 두께를 가지는 후육 립일 수도 있고, 이하의 설명에서는 박육 립(220n) 및 후육 립(220k)으로 구별한다. 또한, 비교 대상으로서, 나사홈(36)이 형성되어 있지 않은 슬링어(본 발명의 슬링어(130)에 상당하는 형상의 슬링어)에 이용되는 박육 립에 대해서는, 박육 립(220x)으로 구별한다.

이 계측 결과에서는, 접촉각도(θ1)가 큰 경우, 박육 립(220n), 후육 립(220k) 및 박육 립(220x) 중 어느 쪽에 있어서도, 에어 흡입량이 0[ml/min]이지만, 접촉각도(θ1)가 작아짐에 따라 에어 흡입량이 대략 선형으로 증대되고 있는 것이 나타나 있다. 또한, 나사홈(36)이 형성되어 있지 않은 박육 립(220x)에 대해서는, 나사홈(36)이 설치되어 있지 않기 때문에 접촉각도(θ1)가 작아져도 에어 흡입량이 0[ml/min]이며, 공간(S)에 윤활유(G1)가 스며나올 가능성이 높다는 것이 예측된다.

이와 같이 오일 씰(2000)에서는, 엔진의 회전수가 8000rpm인 경우로서, 메인 립(22)과 만곡 플랜지부(133)의 대반경 플랜지 부분(133s)과의 상대적인 접촉각도(θ1)가 작아져, 윤활유(G1)의 대반경 플랜지 부분(133s)의 외측면(133a)에 대한 부착폭(W1)이 커지는 경우, 공간(S)에 존재하는 윤활유(G1)가 포함된 에어의 기기 내(A)측으로의 에어 흡입량이 대폭적으로 증대되는 것을 알았다.

즉, 오일 씰(2000)은, 종래에 비해, 크랭크샤프트(201)의 회전수가 소정 이상의 고속 회전시에도, 메인 립(22)과 만곡 플랜지부(133)의 대반경 플랜지 부분(133s)과의 상대적인 접촉각도(θ1)가 작아지면, 기기 내(A)측으로부터 공간(S)으로 스며나온 윤활유(G1)를 기기 내(A)측으로 효율적으로 되돌려, 공간(S)에 윤활유(G1)가 저류되는 것을 방지할 수 있는 것이 판명되었다.

이 경우에도, 메인 립(22)의 립 선단으로부터 뿌리 부분(22r)까지의 길이가 6mm이고, 도 7의 (B)와 같이, 립 선단에 있어서의 접촉 부분의 내주측 끝으로부터 약 17%의 길이에 상당하는 약 1mm의 위치에서의 접촉각도(θ1)로 할 때, 도 7의 (C)에 도시된 바와 같이, 박육 립(220n)(○) 및 후육 립(220k)(△)에 있어서 접촉각도(θ1)가 약 17도 이하가 되면, 공간(S)에 존재하는 윤활유(G1)가 포함된 에어의 기기 내(A)측으로의 에어 흡입량이 급격하게 증대되는 것이 판명되었다.

즉, 나사홈(36)이 형성되어 있는 슬링어(30)에 이용되는 박육 립(220n)(○) 및 후육 립(220k)(△)이라면, 메인 립(22)과 대반경 플랜지 부분(133s)과의 상대적인 접촉각도(θ1)가 약 17도 이하가 될수록, 에어 흡입량이 증대된다는 것을 알았다.

< 제3 실시형태 >

도 11은, 본 발명의 제3 실시형태에 따른 밀봉장치의 장착 상태를 나타내는 단면도이다. 도 12는, 본 발명의 제3 실시형태에 따른 밀봉장치의 구성을 나타내는 확대 단면도이다. 도 13은, 본 발명의 제3 실시형태에 따른 밀봉장치에 있어서, 메인 립과 슬링어의 플랜지부와의 접촉각도에 따른 윤활유의 저류량을 설명하기 위한 평면도이다. 도 14는, 본 발명의 제3 실시형태에 따른 오일 씰의 박육 선단부가 절곡되는 만곡면의 중심과 최선단면(最先端面)과의 사이의 굽힘거리(L)를 나타내는 생략선 단면도이다. 도 15는, 본 발명의 제3 실시형태에 따른 굽힘거리와 마진과의 관계를 나타내는 그래프이다.

< 밀봉장치의 구성 >

도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시형태에 따른 밀봉장치로서의 오일 씰(3000)은, 기기 내(A)에 윤활유가 존재하는 자동차용 엔진(특히 가솔린 엔진)의 씰로서 이용되어, 기기 내(A)의 윤활유가 기기 외(B)로 누설되는 것을 방지함과 함께, 기기 외(B)로부터 기기 내(A)로 더스트 등의 이물이 침입하는 것을 방지하는 것이다.

오일 씰(3000)은, 하우징(202)의 내주측(화살표 d 방향)의 면인 내주면(202a)에 장착되는 씰부(10)와, 하우징(202)에 대해서 회전하는 회전축으로서의 크랭크샤프트(201)의 외주측(화살표 c 방향)의 면인 외주면(201a)에 장착되는 슬링어(30)를 구비하며, 이것들이 조합되어 구성되어 있다.

씰부(10)는, 보강환(20)과, 해당 보강환(20)과 일체로 형성된 탄성체부(21)를 구비하고 있다. 여기서, 보강환(20)의 구성은, 제1 실시형태와 동일하기 때문에, 편의상 그 설명을 생략한다.

탄성체부(21)는, 보강환(20)에 일체로 부착되어 있으며, 해당 보강환(20)을 외측(화살표 a 방향), 외주측(화살표 c 방향)의 일부, 및, 내주측(화살표 d 방향)을 덮도록 해당 보강환(20)과 일체로 성형되어 있다.

탄성체부(21)에 있어서, 립 피복부(21a), 립 피복부(21b), 립 피복부(21c), 립 피복부(21d), 립 허리부(21e), 메인 립(322), 더스트 립(23), 중간 립(24)을 구비하고 있으며, 제1 및 제2 실시형태와는 메인 립(322)의 형상만이 차이가 난다.

탄성체부(21)의 메인 립(322)은, 립 허리부(21e)의 내측(화살표 b 방향)의 단부로부터 더욱 내측(화살표 b 방향) 및 외주측(화살표 c 방향)을 향해 경사지게 연장되는, 축선(x)을 중심으로 한 환형상의 립 부분으로서, 내주측(화살표 d 방향)으로부터 외주측(화살표 c 방향)을 향하여 직경이 확대되고 있다.

메인 립(322)은, 외주측(화살표 c 방향)의 면인 외주면(322g)과, 내주측(화살표 d 방향)의 면인 내주면(322u)과의 사이의 폭, 즉, 두께가 립 허리부(21e)로부터 선단측을 향하여 동일한 굵기로 연장되고 있다. 메인 립(322)의 립 선단 측에는, 후술하는 슬링어(30)의 플랜지부(333)의 외측면(333g)과 접촉하지 않는 외주면(322g)에 있어서 부분적으로 절결되어 절제된 것 같은 형상으로서, 메인 립(322)의 본체보다 두께가 얇은 박육 선단부(322p)를 구비하고 있다.

메인 립(322)의 박육 선단부(322p)는, 만곡면(322w), 박육 외주면(322gt), 최선단면(322e), 및, 박육 내주면(322us)에 의해 구획형성되어 있다.

박육 선단부(322p)의 만곡면(322w)은, 외주면(322g)에 있어서, 최선단면(322e)으로부터 소정의 길이(예를 들어, 1mm 정도)만큼 립 허리부(21e)에 가까워진 절결위치(322c)로부터 원호 형상으로 만곡되는 면으로서, 외주면(322g)으로부터 절결위치(322c)를 통하여 최선단면(322e)으로 이어지는 면이다.

박육 외주면(322gt)은, 만곡면(322w)으로부터 매끄럽게 이어져, 슬링어(30)의 플랜지부(333)의 외측면(333g)과 접촉하는 박육 내주면(322us)과 대략 평행하게 최선단면(322e)까지 직선 형상으로 연장되는 평탄한 면이다. 다만, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 박육 외주면(322gt)은, 박육 내주면(322us)과 대략 평행한 것이 아니라, 최선단면(322e)을 향해 박육 내주면(322us)과의 폭이 점차 좁아지도록 경사진 평탄한 면일 수도 있다. 이 경우, 박육 선단부(322p)는 선단 측을 향함에 따라 두께가 근소하게 얇아지는 테이퍼 형상이 된다.

최선단면(322e)은, 메인 립(322)의 최선단 끝면으로서, 박육 외주면(322gt) 및 박육 내주면(322us)과 거의 수직인 평탄면이다. 다만, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 최선단면(322e)은 둥그스름하게 형성되는 만곡면일 수도 있다.

박육 내주면(322us)은, 메인 립(322)의 내주면(322u) 중에서, 후술하는 슬링어(30)의 플랜지부(333)의 외측(화살표 a 방향)의 면인 외측면(333g)과 접촉하는 립 선단측의 접촉면이다. 또한, 내주면(322u) 중에서, 박육 내주면(322us)과 립 허리부(21e)와의 사이의 면은 후육 내주면(322uk)으로 되어 있다. 이 후육 내주면(322uk)은, 슬링어(30)의 플랜지부(333)의 외측면(333g)과는 접촉하지 않는 기단측의 비접촉면이다.

또한, 탄성체부(21)의 더스트 립(23) 및 중간 립(24)의 구성은, 제1 실시형태와 동일하기 때문에, 여기에서는 그 설명을 생략한다.

슬링어(30)는, 크랭크샤프트(201)의 외주면(201a)에 장착된 상태로, 해당 크랭크샤프트(201)의 회전과 함께 따라 도는 예를 들어 금속제의 판 형상 부재이며, 원통부(31)와 플랜지부(333)를 구비하고 있다. 슬링어(30)는, 예를 들어 판 형상 부재를 굽힘가공에 의해 형성하는 것이 가능하다.

슬링어(30)의 원통부(31)는, 축선(x)을 따라 대략 평행하게 연장되는 원통형상 부분으로서, 하우징(202)에 대해서 회전하는 크랭크샤프트(201)의 외주면(201a)에 압입되어 고정되는 것에 의해 장착된다. 슬링어(30)의 원통부(31)는, 외주측(화살표 c 방향)의 면인 외주면(31a)을 가지고 있으며, 그 외주면(31a)에 대해서 탄성체부(21)의 더스트 립(23)의 립 선단이 슬라이딩 가능하게 접촉한다. 이것에 의해, 기기 외(B)로부터 더스트 등의 이물이 기기 내(A)로 침입하는 것을 방지하고 있다.

슬링어(30)의 플랜지부(333)는, 기기 내(A)측으로 팽창하는 중공 원반형상의 팽출부분(333b)과, 해당 팽출부분(333b)의 외주측 단부로부터 기기 외(B)측으로 절곡된 후에 외주측(화살표 c 방향)으로 확장되는 중공 원반형상의 원반부분(333a)을 구비하고 있다.

플랜지부(333)의 팽출부분(333b)의 외주측(화살표 c 방향)으로의 높이는, 중간 립(24)의 립 선단의 위치보다 높고, 해당 팽출부분(333b)과 중간 립(24)의 립 선단이 대향하도록 배치되어 있다.

이 오일 씰(3000)에서는, 플랜지부(333)의 원반부분(333a)의 축방향에 있어서의 기기 외(B)측의 끝면인 외측면(333g)에 대해서, 탄성체부(21)의 메인 립(322)의 박육 선단부(322p)가 슬라이딩 가능하게 밀접되는 것에 의해, 기기 내(A)에 존재하는 윤활유(오일)가 기기 외(B)로 누설되는 것을 방지하고 있다.

이 오일 씰(3000)에 있어서, 메인 립(322)의 박육 선단부(322p)가 슬라이딩 가능하게 밀접되는 외측면(333g)의 단부 영역에는, 공간(S)에 침입한 윤활유(G1)(도 13)를 기기 외(A)로 배출하기 위해서 이용되는 4개의 나선 홈 형상의 나사홈(334)이 설치되어 있다.

나사홈(334)은, 일정한 간격으로 각각 독립되어 배치되고, 크랭크샤프트(201)의 회전 방향에 대응하여 내경 측으로부터 외경 측으로 우회전으로 진행되는 4 등배의 나선 형상 홈으로서, 개개의 홈의 시작점 및 종점이 각각 차이가 난다. 이 나사홈(334)은, 슬링어(30)에 있어서의 플랜지부(333)의 원반부분(333a)의 외측면(333g)에 형성되어, 탄성체부(21)의 메인 립(322)의 박육 선단부(322p)가 4개의 나사홈(334)의 범위 내에서 접촉하고 있다.

이들 4개의 나사홈(334)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 실시형태에 있어서의 나사홈(36)과 동일한 구성을 가지고 있어, 여기에서는 그 설명을 생략한다. 이 경우에도 나사홈(334)은, 4 등배의 홈으로서 각각 독립되어 형성되어 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 2 등배, 3 등배, 6 등배 등의 그 밖의 다양한 개수일 수도 있다.

또, 나사홈(334) 대신에, 도 4의 (A) 및 도 4의 (B)에 도시된 바와 같은 방사상 홈(37)(37a~37h)이나 경사형상 홈(38)(38a~38h)일 수도 있다.

전술한 것처럼, 메인 립(322)의 박육 선단부(322p)는, 메인 립(322)의 본체 부분보다 얇은 형상이기 때문에, 플랜지부(333)의 외측면(333g)과 접촉할 때의 상대적인 접촉각도(θ1)(도 13)를, 종래의 접촉각도(θ0)(도 5)에 비해 작게 하는 것이 가능하다.

이 경우, 접촉각도(θ1)가 종래의 접촉각도(θ0)보다 작아지는 만큼, 메인 립(322)의 박육 선단부(322p)와 플랜지부(333)의 외측면(333g)과의 접촉 면적이 증대되기 때문에 밀봉성을 유지하기 쉬워진다. 여기서, 접촉각도(θ1)는, 메인 립(322)의 박육 선단부(322p)가 플랜지부(333)의 외측면(333g)에 눌렸을 때, 해당 메인 립(322)의 본체 부분이 절곡되지 않을 정도의 마진으로 플랜지부(333)의 외측면(333g)과 접촉한 상태에 있는 것을 전제로 한다.

이와 같이, 오일 씰(3000)은, 슬링어(30)의 플랜지부(333)에 있어서의 외측면(333g)과 접촉하는 탄성체부(21)의 메인 립(322)이 기기 내(A)측에 배치되어 윤활유가 스며나오는 것을 방지함과 함께, 슬링어(30)의 원통부(31)의 외주면(31a)에 접촉하는 탄성체부(21)의 더스트 립(23)이 기기 외(B)측에 배치되어 더스트의 침입 및 기기 외(B)측으로 윤활유가 누설되는 것을 방지하는 구조를 가지고 있다.

그런데, 일반적으로 허브 베어링에 이용되는 허브 씰은, 슬링어의 플랜지부와 접촉하는 탄성체부의 사이드 립(메인 립(322)에 상당)이 기기 외(B)측에 배치되어 더스트의 침입을 방지함과 함께, 슬링어의 원통부와 접촉하는 래디얼 립(더스트 립(23)에 상당)이 기기 내(A)측에 배치되어 윤활유의 누설을 방지하는 구조를 가지고 있다.

즉, 본 발명의 오일 씰(3000)은, 허브 베어링에 이용되는 허브 씰과 비교해서, 슬링어(30)와 접촉하는 메인 립(322)의 배치가 정반대이며, 또한, 그 역할에 대해서도 반대이기 때문에, 허브 씰과는 근본적으로 다른 씰 구조를 가지는 것이다.

이러한 구성의 오일 씰(3000)에 있어서, 탄성체부(21)의 메인 립(322), 더스트 립(23), 및, 슬링어(30)의 원통부(31)의 외주면(31a), 및, 플랜지부(333)의 외측면(333g)에 의해 축선(x)을 중심으로 한 환형상의 폐쇄된 공간(S)(도 12 및 도 13)이 형성되고 있다.

이 공간(S)은, 슬링어(30)의 플랜지부(333)에 있어서의 외측면(333g)과 메인 립(322)의 박육 선단부(322p)와의 간극을 따라 기기 내(A)측으로부터 해당 공간(S)으로 스며나온 윤활유(G1)(도 13)를 저류시키는 공간이다. 이 공간(S)에 저류된 윤활유(G1)는, 더스트 립(23)의 존재에 의해 기기 외(B)측으로 누설되는 것이 억제되고 있다.

< 작용 및 효과 >

이상의 구성에 있어서, 제3 실시형태에 있어서의 오일 씰(3000)은, 씰부(10)가 하우징(202)의 내주면(202a)에 압입되어 고정됨과 함께, 슬링어(30)가 크랭크샤프트(201)의 외주면(201a)에 압입되어 고정되는 것에 의해 장착된다.

이 때, 씰부(10)에 있어서의 탄성체부(21)의 더스트 립(23)을 슬링어(30)의 원통부(31)의 외주면(31a)에 소정의 마진으로 접촉시킴과 함께, 해당 탄성체부(21)의 메인 립(322)을 슬링어(30)의 플랜지부(333)의 외측면(333g)에 소정의 마진으로 접촉시킨다. 이 경우, 메인 립(322)은, 해당 메인 립(322)의 박육 선단부(322p)가 해당 메인 립(322)의 본체부인 외주면(322g)과 후육 내주면(322uk)과의 사이의 두께보다 얇기 때문에, 플랜지부(333)의 외측면(333g)에 가압되는 박육 선단부(322p)가 만곡면(322w)의 대략 중심을 기점으로 하여 절곡되게 된다.

이 때, 메인 립(322)의 박육 선단부(322p)에 있어서의 박육 내주면(322us)은, 4개의 나사홈(334) 중 어느 하나와 반드시 접촉하도록(듯이), 씰부(10)와 슬링어(30)가 조합된다.

전술한 것처럼 조합되어 부착된 씰부(10)와 슬링어(30)로 이루어지는 오일 씰(3000)은, 크랭크샤프트(201)의 회전에 수반하여 슬링어(30)가 좌회전(반시계방향) 한다.

이 때, 오일 씰(3000)은, 플랜지부(333)의 외주측(화살표 c 방향)의 단부 영역에 형성된 4개의 나사홈(334)의 영향에 의해, 공간(S)으로 스며나온 윤활유(G1)를 내주측(화살표 d 방향)으로부터 외주측(화살표 c 방향)을 향하여 이동시켜, 플랜지부(333)의 외측면(333g)과 메인 립(322)의 박육 선단부(322p)의 박육 내주면(322us)과의 간극으로부터 기기 내(A)측으로 흡입하여 배출(나사 작용)시킬 수 있다. 즉, 나사홈(334)은, 윤활유(G1)를 공간(S)으로부터 기기 내(A)측으로 흡입하여 배출시키는 오일 배출 작용을 기능으로서 가지고 있다. 이와 같이, 플랜지부(333)의 외측면(333a)에 있어서 메인 립(322)과 접촉하는 부분에는, 회전시에 윤활유를 하우징(202)의 기기 내측으로 되돌리는 배출 작용을 발휘하기 위한 나사홈(334)이 형성되어 있다.

또한, 오일 씰(3000)에서는, 탄성체부(21)의 중간 립(24)의 존재에 의해, 공간(S)으로 스며나온 윤활유(G1)를 받아낼 수 있으므로, 더스트 립(23)에 윤활유(G1)가 직접 도달하는 것을 막으면서 공간(S)에 침입한 윤활유(G1)를 기기 내(A)측으로 배출시킬 수 있다.

또, 오일 씰(3000)은, 슬링어(30)의 플랜지부(333)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 공간(S) 내의 윤활유(G1)를 내주측(화살표 d 방향)으로부터 외주측(화살표 c 방향)을 향하여 이동시켜, 플랜지부(333)의 외측면(333g)과 메인 립(322)의 박육 선단부(322p)의 박육 내주면(322us)과의 간극으로부터 기기 내(A)측으로 윤활유(G1)를 뿌리치면서 배출(떨어냄 작용)할 수 있다.

즉, 오일 씰(3000)은, 나사홈(334)의 영향에 의한 공간(S)의 윤활유(G1)에 대한 나사 작용과, 플랜지부(333)의 원심력에 의한 공간(S)의 윤활유(G1)에 대한 떨어냄 작용에 의해, 공간(S)에 존재하는 윤활유(G1)를 기기 내(A)로 흡입하여 배출시키는 펌핑 효과를 작동시킬 수 있다.

그런데, 도 5에 도시된 바와 같이, 종래의 밀봉장치(100)(도 22)에서는 메인 립(111)의 내측의 면인 내측면(111u)과 플랜지부(103)의 외측면(103a)이 상대적인 접촉각도(θ0)를 갖는다. 이것에 비해, 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 오일 씰(3000)에서는 메인 립(322)의 박육 선단부(322p)의 박육 내주면(322us)과 플랜지부(333)의 외측면(333g)과의 상대적인 접촉각도(θ1)가 접촉각도(θ0)보다 작아진다(θ0>θ1). 즉, 플랜지부(333)와 메인 립(322)과의 사이에는, 플랜지부(333)의 외측면(333g)과 메인 립(322)이 접촉할 때의 해당 플랜지부(333)와 해당 메인 립(322)이 이루는 상대적인 접촉각도(θ1)가 작아지도록 협소화 구조가 형성되어 있다.

종래의 밀봉장치(100)에서는, 메인 립(111)과 플랜지부(103)와의 접촉각도(θ0)가 크기 때문에, 해당 메인 립(111)의 내측면(111u)과 플랜지부(103)의 외측면(103a)과의 사이에 표면장력에 의해 부착되는 윤활유(G0)의 양이 적다. 그 때문에, 펌핑 효과가 작동하여도, 공간(S)에 침입한 윤활유(G0)가 모두 효율 좋게 기기 내(A)측으로 배출되는 것은 아니기 때문에 일부 잔류되어 버린다.

이것에 비해서, 본 발명의 오일 씰(3000)에서는, 메인 립(322)의 박육 선단부(322p)의 박육 내주면(322us)과 플랜지부(333)의 외측면(333g)과의 상대적인 접촉각도(θ1)가 종래의 접촉각도(θ0)보다 작다. 이 때문에, 메인 립(322)의 박육 선단부(322p)의 박육 내주면(322us)과 플랜지부(333)의 외측면(333g)과의 사이에 표면장력에 의해 부착되어 저류되는 윤활유(G1)의 양이 종래보다 많아진다.

즉, 메인 립(322)의 박육 선단부(322p)의 박육 내주면(322us)과 플랜지부(333)의 외측면(333g)에 부착되는 윤활유(G1)의 부착 면적이 종래보다 커진다. 구체적으로는, 메인 립(322)의 박육 선단부(322p)의 박육 내주면(322us) 및 플랜지부(333)의 외측면(333g)에 부착되는 윤활유(G1)의 부착폭(W1)이 종래의 밀봉장치(100)(도 5)보다 크다.

이 때문에, 메인 립(322)의 박육 선단부(322p)의 박육 내주면(322us)과 플랜지부(333)의 외측면(333g)과의 사이에 표면장력에 의해 부착된 윤활유(G1)가 그대로 모두 펌핑 작용에 의해 기기 내(A)측으로 효율 좋게 배출되기 때문에, 공간(S)에 윤활유(G1)가 잔류되어 버리는 것을 방지할 수 있다.

따라서 오일 씰(3000)에서는, 엔진의 회전수가 소정 회전수 이상으로 높아질 경우에도, 플랜지부(333)의 원심력에 의한 윤활유(G1)의 떨어냄 작용과 나사홈(334)에 의해 윤활유(G1)를 기기 내(A)측으로 되돌리는 나사 작용이 효과적으로 작동하게 된다.

즉 오일 씰(3000)에서는, 기기 내(A)측으로부터 공간(S)으로 스며나온 윤활유(G1)를 해당 공간(S)으로부터 기기 내(A)측으로 효율적으로 또한 단시간 내에 되돌리는 펌핑 효과를 충분히 발휘시킬 수 있다. 따라서, 오일 씰(3000)은, 기기 내(A)의 윤활유(G1)가 공간(S)으로 스며나오더라도, 공간(S)에 잔류되고, 해당 공간(S)으로부터 기기 외(B)로 윤활유(G1)가 누설되는 것을 대폭적으로 저감시킬 수 있다.

게다가 오일 씰(3000)에서는, 메인 립(322)의 박육 선단부(322p)는, 메인 립(322)의 외주면(322g)으로부터 절결된 것 같이 메인 립(322)의 본체보다 두께가 얇은 형상을 가지고 있기 때문에, 종래에 비해 적은 마진으로 용이하게 절곡된다. 이것에 의해, 박육 선단부(322p)의 박육 내주면(322us)이 플랜지부(333)의 외측면(333g)과 밀착되어, 나사홈(334)을 막기 때문에, 정지 누출을 억제함과 함께, 메인 립(322)의 슬라이딩 저항도 저감시킬 수 있다.

< 실시예 >

본 발명의 오일 씰(3000)에 있어서, 메인 립(322)의 박육 선단부(322p)가 슬링어(30)의 플랜지부(333)에 임의의 마진으로 맞닿을 때에, 도 14에 도시된 바와 같이, 박육 선단부(322p)의 최선단면(322e)으로부터 해당 박육 선단부(322p)가 절곡되는 만곡면(322w)의 예를 들어 중심 위치까지의 거리(이하, 이것을 「굽힘거리」라고도 한다.) (L)로 규정한다. 도 14에 있어서, 실선으로 나타낸 것은 박육 선단부(322p)가 형성되어 있는 메인 립(322)이며, 점선으로 나타낸 것은 박육 선단부(322p)가 형성되어 있지 않은 종래의 메인 립이다. 다만, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 박육 선단부(322p)의 최선단면(322e)으로부터 절결위치(322c)까지의 거리를 굽힘거리(L)로 규정할 수도 있고, 박육 선단부(322p)의 최선단면(322e)으로부터 박육 외주면(322gt)과 만곡면(322w)과의 경계점까지의 거리를 굽힘거리(L)로 규정할 수도 있다.

여기서, 도 15에는, 메인 립(322)의 박육 선단부(322p)의 박육 내주면(322us)이 슬링어(30)의 플랜지부(333)의 외측면(333g)에 맞닿을 때에, 해당 박육 선단부(322p)의 박육 내주면(322us)이 외측면(333g)으로부터 떠오르지 않는 마진의 최대치와 박육 선단부(322p)의 굽힘거리(L)와의 관계를 나타내고 있다.

여기서, 굽힘거리(L)가 「0」이란, 박육 선단부(322p)가 존재하지 않는 종래의 메인 립(점선)의 경우를 의미한다. 또, 굽힘거리(L)[mm]가 「0.5」, 「1」, 「1.5」와 같이 증가하고 있는 것은, 메인 립(322)의 최선단면(322e)으로부터 박육 선단부(322p)의 만곡면(322w)의 중심 위치까지의 거리의 변화이다. 즉, 도 15에 나타내는 그래프에서는, 굽힘거리(L)[mm]가 커질수록, 즉, 박육 선단부(322p)가 길어질수록, 작은 마진으로 박육 선단부(322p)가 용이하게 절곡되는 것을 나타내고 있다.

굽힘거리(L)가 크고 박육 선단부(322p)가 만곡면(322w)의 중심 위치에서 용이하게 절곡된다는 것은, 메인 립(322)의 박육 선단부(322p)의 박육 내주면(322us)과 플랜지부(333)의 외측면(333g)과의 상대적인 접촉각도(θ1)가 종래의 접촉각도(θ0)보다 용이하게 작아진다는 것을 의미한다.

따라서, 메인 립(322)의 박육 선단부(322p)의 박육 내주면(322us)과 플랜지부(333)의 외측면(333g)과의 사이에 표면장력에 의해 부착된 윤활유(G1)(도 13)가 그대로 모두 펌핑 작용에 의해 기기 내(A)측으로 효율적으로 배출되어, 공간(S)에 윤활유(G1)가 잔류되어 버리는 것을 방지할 수 있다.

이와 같이, 오일 씰(3000)은, 종래에 비해, 크랭크샤프트(201)의 회전수가 소정 이상의 고속 회전시에도, 메인 립(322)의 박육 선단부(322p)의 박육 내주면(322us)과 플랜지부(333)의 외측면(333g)과의 상대적인 접촉각도(θ1)를 작은 마진으로 용이하게 작아지게 할 수 있다. 이것에 의해 오일 씰(3000)은, 메인 립(322)의 슬라이딩 저항을 증가시키지 않고도, 기기 내(A)측으로부터 공간(S)으로 스며나온 윤활유(G1)를 기기 내(A)측으로 효율적으로 되돌려, 공간(S)에 윤활유(G1)가 저류되는 것을 방지할 수 있다.

이 경우에도, 메인 립(322)의 립 선단으로부터 뿌리 부분까지의 길이가 6mm이며, 도 7의 (B)와 같이, 립 선단에 있어서의 접촉 부분의 내주측 끝으로부터 약 17%의 길이에 상당하는 약 1mm의 위치에서의 접촉각도(θ1)로 할 때, 도 7의 (C)에 도시된 바와 같이, 메인 립(322)에 있어서 접촉각도(θ1)가 약 17도 이하가 되면, 공간(S)에 존재하는 윤활유(G1)가 포함된 에어의 기기 내(A)측으로의 에어 흡입량이 급격하게 증대되는 것이 판명되었다.

즉, 나사홈(36)이 형성되어 있는 슬링어(30)에 이용되는 메인 립(322)이라면, 메인 립(322)과 플랜지부(333)의 상대적인 접촉각도(θ1)가 약 17도 이하가 될수록, 에어 흡입량이 증대되는 것을 알았다.

< 제4 실시형태 >

도 16은, 본 발명의 제4 실시형태에 따른 밀봉장치의 장착 상태를 나타내는 단면도이다. 도 17은, 본 발명의 제4 실시형태에 따른 밀봉장치의 구성을 나타내는 확대 단면도이다. 도 18은, 본 발명의 제4 실시형태에 따른 밀봉장치에 있어서, 메인 립과 슬링어의 플랜지부와의 접촉각도에 따른 윤활유의 저류량을 설명하기 위한 평면도이다.

< 밀봉장치의 구성 >

도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시형태에 따른 밀봉장치로서의 오일 씰(4000)은, 기기 내(A)에 윤활유가 존재하는 자동차용 엔진(특히 가솔린 엔진)의 씰로서 이용되어, 기기 내(A)의 윤활유가 기기 외(B)로 누설되는 것을 방지함과 함께, 기기 외(B)로부터 기기 내(A)로 더스트 등의 이물이 침입하는 것을 방지하는 것이다.

오일 씰(4000)은, 하우징(202)의 내주측(화살표 d 방향)의 면인 내주면(202a)에 장착되는 씰부(10)와, 하우징(202)에 대해서 회전하는 회전축으로서의 크랭크샤프트(201)의 외주측(화살표 c 방향)의 면인 외주면(201a)에 장착되는 슬링어(30)를 구비하며, 이것들이 조합되어 구성되어 있다.

탄성체부(21)에 있어서, 립 피복부(21a), 립 피복부(21b), 립 피복부(21c), 립 피복부(21d), 립 허리부(21e), 메인 립(422), 더스트 립(23), 중간 립(24)을 구비하고 있으며, 제1 내지 제3 실시형태와는 메인 립(422)의 형상만이 차이가 난다.

탄성체부(21)의 메인 립(422)은, 립 허리부(21e)의 내측(화살표 b 방향)의 단부로부터 더욱 내측(화살표 b 방향) 및 외주측(화살표 c 방향)을 향해 경사지게 연장되는, 축선(x)을 중심으로 한 환형상의 립 부분으로서, 내주측(화살표 d 방향)으로부터 외주측(화살표 c 방향)을 향하여 직경이 확대되고 있다.

메인 립(422)은, 립 허리부(21e)의 내측(화살표 b 방향)의 단부로부터 연장되는 뿌리 부분(22r)의 두께가 메인 립 본체의 두께보다 얇게 형성되어 있다. 이것은, 탄성체부(21)에 있어서, 뿌리 부분(22r)을 기점으로 하여 메인 립(422)을 뿌리로부터 구부러지기 쉽게 하기 위해서이다. 이러한 타입의 메인 립(422)에 대해서는, 본 명세서에 있어서 박육(薄肉) 립이라고 하기도 한다. 다만, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 뿌리 부분(22r)의 두께와 메인 립 본체의 두께가 거의 같거나, 혹은, 뿌리 부분(22r)의 두께가 메인 립 본체의 두께보다 두껍게 형성되어 있을 수도 있다.

메인 립(422)은, 외주측(화살표 c 방향)의 면인 외주면(433), 내주측(화살표 d 방향)의 면인 내주면(434), 최선단면(435), 및, 내주측 기단면(436)에 의해 구획형성되어 있다.

외주면(433)은, 뿌리 부분(22r)으로부터 최선단면(435)까지 연장되는 평탄한 면으로서, 선단측의 임의의 개소에 설치된 환형상의 절입부(433m)를 가지고 있다. 절입부(433m)는, 단면이 대략 V자 모양이다. 다만, 절입부(433m)의 바닥부분은 삼각형의 정점과 같이 예각은 아니고 둥그스름한 원호 형상으로 형성되어 있다. 절입부(433m)의 단면 형상으로서는 V자 모양으로 한정되는 것은 아니고, 단면 U자 모양일 수도 있다. 구체적으로는, 절입부(433m)는, 예를 들어, 최선단면(435)으로부터 소정의 길이(예를 들어, 1mm 정도)만큼 뿌리 부분(22r)에 가까운 위치에 형성되어 있다.

이 경우, 메인 립(422)은, 해당 메인 립(422)을 구획형성하는 외주면(433)에 형성된 절입부(433m)보다 립 선단측에 있어서 플랜지부(333)의 외측면(333g)과 접촉하여 굴곡하는 선단 부분(422a)을 가지게 된다.

내주면(434)은, 외주면(433)과 대략 평행으로 최선단면(435)으로부터 내주측 기단면(436)까지 해당 외주면(433)으로부터 근소하게 떨어지도록 연장되는 평탄한 면으로서, 후술하는 슬링어(30)의 플랜지부(333)의 외측면(333g)과 접촉하는 접촉면이다. 다만, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 내주면(434)은, 외주면(433)과 대략 평행일 수도 있고, 또, 내주측 기단면(436)을 향해 외주면(433)과의 폭이 좁아지도록 경사지는 평탄한 면일 수도 있다.

내주면(434)은, 메인 립(422)이 플랜지부(333)의 외측면(333g)에 소정의 마진으로 눌려 맞닿을 수 있으며, 절입부(433m)를 통하여 선단 부분(422a)이 절곡될 때, 플랜지부(333)의 외측면(333g)과 접촉하는 접촉면(434s)과, 플랜지부(333)의 외측면(333g)과는 접촉하지 않는 비접촉면(434k)을 가지고 있다.

최선단면(435)은, 메인 립(422)의 최선단 끝면으로서, 외주면(433) 및 내주면(434)과 거의 수직인 대략 평탄한 면이다. 다만, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 최선단면(435)은 둥그스름한 만곡면일 수도 있다.

내주측 기단면(436)은, 내주면(434)으로부터 정점(436P)을 통하여 절곡된 상태로 립 허리부(21e)까지 계속되는 평탄한 면이다. 외주면(433)과 내주측 기단면(436)과의 사이의 두께가 립 허리부(21e)에 가까워짐에 따라 점차 얇아져, 뿌리 부분(22r)이 된다.

슬링어(30)는, 크랭크샤프트(201)의 외주면(201a)에 장착된 상태로, 해당 크랭크샤프트(201)의 회전과 함께 따라 도는 예를 들어 금속제의 판 형상 부재이며, 원통부(31)와 플랜지부(333)를 구비하고 있다. 슬링어(30)는, 예를 들어 판 형상 부재를 굽힘가공에 의해 형성하는 것이 가능하다. 이 원통부(31) 및 플랜지부(333)에 있어서도, 전술한 제3 실시형태와 동일하다.

이 오일 씰(4000)에서는, 플랜지부(333)의 원반부분(333a)의 축방향에 있어서의 기기 외(B)측의 끝면인 외측면(333g)에 대해서, 탄성체부(21)의 메인 립(422)의 선단 부분(422a)이 슬라이딩 가능하게 밀접되는 것에 의해, 기기 내(A)에 존재하는 윤활유(오일)가 기기 외(B)로 누설되는 것을 방지하고 있다.

이 오일 씰(4000)에 있어서는, 메인 립(422)의 선단 부분(422a)이 슬라이딩 가능하게 밀접되는 플랜지부(333)의 원반부분(333a)의 외측면(333g)의 단부 영역에는, 공간(S)에 침입한 윤활유(G1)(도 18)를 기기 외(A)로 배출하기 위해서 이용되는 4개의 나선 홈 형상의 나사홈(334)이 설치되어 있다. 이 나사홈(334)에 있어서는, 제3 실시형태와 동일한 구성이다.

전술한 것처럼, 메인 립(422)의 선단 부분(422a)은, 외주면(433)에 환형상의 절입부(433m)가 형성되어 있기 때문에, 해당 절입부(433m)의 중심을 굴곡점으로 하여 외측(화살표 a 방향)으로 절곡되어, 플랜지부(333)의 외측면(333g)과 접촉할 때의 상대적인 접촉각도(θ1)(도 18)가, 종래의 접촉각도(θ0)(도 5)에 비해 작아진다.

이 경우, 접촉각도(θ1)가 종래의 접촉각도(θ0)보다 작아지는 만큼, 메인 립(422)의 선단 부분(422a)과 플랜지부(333)의 외측면(333g)과의 접촉 면적이 증대되기 때문에 밀봉성을 유지하기 쉬워진다.

이와 같이, 오일 씰(4000)은, 슬링어(30)의 플랜지부(333)에 있어서의 외측면(333g)과 접촉하는 탄성체부(21)의 메인 립(422)이 기기 내(A)측에 배치되어 윤활유가 스며나오는 것을 방지함과 함께, 슬링어(30)의 원통부(31)의 외주면(31a)에 접촉하는 탄성체부(21)의 더스트 립(23)이 기기 외(B)측에 배치되어 더스트의 침입 및 기기 외(B)측으로 윤활유가 누설되는 것을 방지하는 구조를 가지고 있다.

그런데, 일반적으로 허브 베어링에 이용되는 허브 씰은, 슬링어의 플랜지부와 접촉하는 탄성체부의 사이드 립(메인 립(422)에 상당)이 기기 외(B)측에 배치되어 더스트의 침입을 방지함과 함께, 슬링어의 원통부와 접촉하는 래디얼 립(더스트 립(23)에 상당)이 기기 내(A)측에 배치되어 윤활유의 누설을 방지하는 구조를 가지고 있다.

즉, 본 발명의 오일 씰(4000)은, 허브 베어링에 이용되는 허브 씰과 비교해, 슬링어(30)와 접촉하는 메인 립(422)의 배치가 정반대이며, 또한, 그 역할에 대해서도 반대이기 때문에, 허브 씰과는 근본적으로 다른 씰 구조를 가지는 것이다.

이러한 구성의 오일 씰(4000)에 있어서, 탄성체부(21)의 메인 립(422), 더스트 립(23), 및, 슬링어(30)의 원통부(31)의 외주면(31a), 및, 플랜지부(333)의 외측면(333g)에 의해 축선(x)을 중심으로 한 환형상의 폐쇄된 공간(S)(도 18)이 형성되어 있다.

이 공간(S)은, 슬링어(30)의 플랜지부(333)에 있어서의 외측면(333g)과 메인 립(422)의 선단 부분(422a)과의 간극을 따라 기기 내(A)측으로부터 해당 공간(S)으로 스며나온 윤활유(G1)(도 18)를 저류시키는 공간이다. 이 공간(S)에 저류된 윤활유(G1)는, 더스트 립(23)의 존재에 의해 기기 외(B)측으로 누설되는 것이 억제되고 있다.

< 작용 및 효과 >

이상의 구성에 있어서, 제4 실시형태에 있어서의 오일 씰(4000)은, 씰부(10)가 하우징(202)의 내주면(202a)에 압입되어 고정됨과 함께, 슬링어(30)가 크랭크샤프트(201)의 외주면(201a)에 압입되어 고정되는 것에 의해 장착된다.

이 때, 씰부(10)에 있어서의 탄성체부(21)의 더스트 립(23)을 슬링어(30)의 원통부(31)의 외주면(31a)에 소정의 마진으로 접촉시킴과 함께, 해당 탄성체부(21)의 메인 립(422)을 슬링어(30)의 플랜지부(333)의 외측면(333g)에 소정의 마진으로 접촉시킨다. 이 때, 메인 립(422)은, 외주면(433)에 절입부(433m)가 설치되어 있기 때문에, 해당 메인 립(422)의 선단 부분(422a)이 절입부(433m)의 중심을 굴곡점으로 하여 외측(화살표 a 방향)으로 근소하게 절곡되게 된다.

또한, 이 경우, 메인 립(422)의 선단 부분(422a)의 접촉면(434s)(도 17)은, 4개의 나사홈(334) 중 어느 하나와는 반드시 접촉하도록, 씰부(10)와 슬링어(30)가 조합된다.

전술한 것처럼 조합되어 부착된 씰부(10)와 슬링어(30)로 이루어지는 오일 씰(4000)은, 크랭크샤프트(201)의 회전에 수반하여 슬링어(30)가 좌회전(반시계방향) 한다.

이 때, 오일 씰(4000)은, 플랜지부(333)의 외주측(화살표 c 방향)의 단부 영역에 형성된 4개의 나사홈(334)의 영향에 의해, 공간(S)으로 스며나온 윤활유(G1)를 내주측(화살표 d 방향)으로부터 외주측(화살표 c 방향)을 향하여 이동시켜, 플랜지부(333)의 외측면(333g)과 메인 립(422)의 선단 부분(422a)의 접촉면(434s)과의 간극으로부터 기기 내(A)측으로 흡입하여 배출(나사 작용)시킬 수 있다. 즉, 나사홈(334)은, 윤활유(G1)를 공간(S)으로부터 기기 내(A)측으로 흡입하여 배출시키는 오일 배출 작용을 기능으로서 가지고 있다. 즉, 플랜지부(333)의 외측면(333a)에 있어서 메인 립(422)과 접촉하는 부분에는, 회전시에 윤활유를 하우징(202)의 기기 내측으로 되돌리는 배출 작용을 발휘하기 위한 나사홈(334)이 형성되어 있다.

또한, 오일 씰(4000)에서는, 탄성체부(21)의 중간 립(24)의 존재에 의해, 공간(S)으로 스며나온 윤활유(G1)를 받아낼 수 있으므로, 더스트 립(23)에 윤활유(G1)가 직접 도달하는 것을 막으면서 공간(S)에 침입한 윤활유(G1)를 기기 내(A)측으로 배출시킬 수 있다.

또, 오일 씰(4000)은, 슬링어(30)의 플랜지부(333)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 공간(S) 내의 윤활유(G1)를 내주측(화살표 d 방향)으로부터 외주측(화살표 c 방향)을 향하여 이동시켜, 플랜지부(333)의 외측면(333g)과 메인 립(422)의 선단 부분(422a)의 접촉면(434s)과의 간극으로부터 기기 내(A)측으로 윤활유(G1)를 뿌리치면서 배출(떨어냄 작용)시킬 수 있다.

즉, 오일 씰(4000)은, 나사홈(334)의 영향에 의한 공간(S)의 윤활유(G1)에 대한 나사 작용과, 플랜지부(333)의 원심력에 의한 공간(S)의 윤활유(G1)에 대한 떨어냄 작용에 의해, 공간(S)에 존재하는 윤활유(G1)를 기기 내(A)로 흡입하여 배출시키는 펌핑 효과를 작동시킬 수 있다.

그런데, 도 5에 도시된 바와 같이, 종래의 밀봉장치(100)(도 22)에서는 메인 립(111)의 내측의 면인 내측면(111u)과 플랜지부(103)의 외측면(103a)과의 사이에 상대적인 접촉각도(θ0)를 갖는다. 이것에 비해, 도 18에 도시된 바와 같이, 본 발명의 오일 씰(4000)에서는 메인 립(422)의 선단 부분(422a)의 접촉면(434s)과 플랜지부(333)의 외측면(333g)과의 상대적인 접촉각도(θ1)가 작아진다(θ0>θ1). 즉, 플랜지부(333)와 메인 립(422)과의 사이에는, 플랜지부(333)의 외측면(333g)과 메인 립(422)이 접촉할 때의 해당 플랜지부(333)와 해당 메인 립(422)이 이루는 상대적인 접촉각도(θ1)가 작아지도록 협소화 구조가 형성되어 있다.

종래의 밀봉장치(100)에서는, 메인 립(111)과 플랜지부(103)와의 접촉각도(θ0)가 크기 때문에, 해당 메인 립(111)의 내측면(111u)과 플랜지부(103)의 외측면(103a)과의 사이에 표면장력에 의해 부착되는 윤활유(G0)의 양이 적다. 그 때문에, 펌핑 효과가 작동하여도, 공간(S)에 침입한 윤활유(G0)가 모두 효율 좋게 기기 내(A) 측으로 배출되는 것은 아니기 때문에 일부 잔류되어 버린다.

이것에 비해서, 본 발명의 오일 씰(4000)에서는, 메인 립(422)의 선단 부분(422a)의 접촉면(434s)과 플랜지부(333)의 외측면(333g)과의 상대적인 접촉각도(θ1)가 종래의 접촉각도(θ0)보다 작다. 이 때문에, 메인 립(422)의 선단 부분(422a)의 접촉면(434s)과 플랜지부(333)의 외측면(333g)과의 사이에 표면장력에 의해 부착되어 저류되는 윤활유(G1)의 양이 종래보다 많아진다.

즉, 메인 립(422)의 선단 부분(422a)의 접촉면(434s)과 플랜지부(333)의 외측면(333g)에 부착되는 윤활유(G1)의 부착 면적이 종래보다 커진다. 구체적으로는, 메인 립(422)의 선단 부분(422a)의 접촉면(434s) 및 플랜지부(333)의 외측면(333g)에 부착되는 윤활유(G1)의 부착폭(W1)이 종래의 밀봉장치(100)(도 5)보다 크다.

이 때문에, 메인 립(422)의 선단 부분(422a)의 접촉면(434s)과 플랜지부(333)의 외측면(333g)과의 사이에 표면장력에 의해 부착된 윤활유(G1)가 그대로 모두 펌핑 작용에 의해 기기 내(A)측으로 효율 좋게 배출되기 때문에, 공간(S)에 윤활유(G1)가 잔류되어 버리는 것을 방지할 수 있다.

따라서 오일 씰(4000)에서는, 엔진의 회전수가 소정 회전수 이상으로 높아질 경우에도, 플랜지부(333)의 원심력에 의한 윤활유(G1)의 떨어냄 작용과 나사홈(334)에 의해 윤활유(G1)를 기기 내(A)측으로 되돌리는 나사 작용이 효과적으로 작동하게 된다.

즉 오일 씰(4000)에서는, 기기 내(A)측으로부터 공간(S)으로 스며나온 윤활유(G1)를 해당 공간(S)으로부터 기기 내(A)측으로 효율적으로 또한 단시간 내에 되돌리는 펌핑 효과를 충분히 발휘시킬 수 있다. 따라서, 오일 씰(4000)은, 기기 내(A)의 윤활유(G1)가 공간(S)으로 스며나오더라도, 공간(S)에 잔류되어, 해당 공간(S)으로부터 기기 외(B)로 윤활유(G1)가 누설되는 것을 대폭적으로 저감시킬 수 있다.

게다가, 오일 씰(4000)에서는, 메인 립(422)의 선단 부분(422a)은, 절입부(433m)의 존재에 의해, 종래에 비교해 적은 마진으로 용이하게 절곡된다. 이것에 의해, 메인 립(422)의 선단 부분(422a)의 접촉면(434s)이 플랜지부(333)의 외측면(333g)과 밀착되어, 나사홈(334)을 막게 되기 때문에, 정지 누출을 억제함과 함께, 메인 립(422)의 슬라이딩 저항도 저감시킬 수 있다.

이 경우에도, 메인 립(422)의 립 선단으로부터 뿌리 부분(22r)까지의 길이가 6mm이며, 도 7의 (B)와 같이, 선단 부분(422a)에 있어서의 접촉폭의 접촉 부분의 내주측 끝으로부터 약 17%의 길이에 상당하는 약 1mm의 위치에서의 접촉각도(θ1)로 할 때, 도 7의 (C)에 도시된 바와 같이, 메인 립(422)에 있어서 접촉각도(θ1)가 약 17도 이하가 되면, 공간(S)에 존재하는 윤활유(G1)가 포함된 에어의 기기 내(A)측으로의 에어 흡입량이 급격하게 증대되는 것이 판명되었다.

즉, 나사홈(36)이 형성되어 있는 슬링어(30)에 이용되는 메인 립(422)이면, 메인 립(422)과 플랜지부(333)와의 상대적인 접촉각도(θ1)가 약 17도 이하가 될수록, 에어 흡입량이 증대되는 것을 알았다.

< 제5 실시형태 >

도 19는, 본 발명의 제5 실시형태에 따른 밀봉장치의 장착 상태를 나타내는 단면도이다. 도 20은, 본 발명의 제5 실시형태에 따른 밀봉장치의 구성을 나타내는 확대 단면도이다. 도 21은, 본 발명의 제5 실시형태에 따른 오일 씰에 있어서, 메인 립과 슬링어의 플랜지부와의 접촉각도에 따른 윤활유의 저류량을 설명하기 위한 평면도이다.

< 오일 씰의 구성 >

도 19 및 도 20에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제5 실시형태에 따른 밀봉장치로서의 오일 씰(5000)은, 기기 내(A)에 윤활유가 존재하는 자동차용 엔진(특히 가솔린 엔진)의 씰로서 이용되어, 기기 내(A)의 윤활유가 기기 외(B)로 누설되는 것을 방지함과 함께, 기기 외(B)로부터 기기 내(A)로 더스트 등의 이물이 침입하는 것을 방지하는 것이다.

오일 씰(5000)은, 하우징(202)의 내주측(화살표 d 방향)의 면인 내주면(202a)에 장착되는 씰부(10)와, 하우징(202)에 대해서 회전하는 회전축으로서의 크랭크샤프트(201)의 외주측(화살표 c 방향)의 면인 외주면(201a)에 장착되는 슬링어(30)를 구비하며, 이러한 조합에 의해 구성되어 있다.

탄성체부(21)는, 보강환(20)에 일체로 부착되어 있어, 해당 보강환(20)을 외측(화살표 a 방향), 외주측(화살표 c 방향)의 일부, 및, 내주측(화살표 d 방향)을 덮도록 해당 보강환(20)과 일체로 성형되어 있다.

탄성체부(21)에 있어서, 립 피복부(21a), 립 피복부(21b), 립 피복부(21c), 립 피복부(21d), 립 허리부(21e), 메인 립(522), 더스트 립(23), 중간 립(24)를 구비하고 있으며, 제1 내지 제4 실시형태와는 메인 립(522)의 형상만이 차이가 난다.

탄성체부(21)의 립 허리부(21e)는, 보강환(20)의 내주측 원반부(20d)에 있어서의 내주측(화살표 d 방향)의 단부의 근방에 위치하는 부분으로서, 메인 립(522), 더스트 립(23), 및, 중간 립(24)의 기초부이다.

탄성체부(21)의 메인 립(522)은, 립 허리부(21e)의 내측(화살표 b 방향)의 단부로부터 더욱 내측(화살표 b 방향) 및 외주측(화살표 c 방향)을 향해 경사지게 연장되는, 축선(x)을 중심으로 한 환형상의 립 부분으로서, 내주측(화살표 d 방향)으로부터 외주측(화살표 c 방향)을 향하여 직경이 확대되고 있다.

메인 립(522)은, 외주측(화살표 c 방향)의 면인 외주면(522g)과, 내주측(화살표 d 방향)의 면인 내주면(522u)과의 사이의 폭, 즉, 두께가 립 허리부(21e)의 기단측으로부터 선단측을 향해 동일한 굵기로 연장되어 있다. 다만, 이것으로 한정되지 않고, 외주면(522g)은, 내주면(522u)과 대략 평행하지 않으며, 해당 외주면(522g)이 최선단면을 향해 내주면(522u)과의 폭이 점차 좁아지도록 경사지는 평탄한 면일 수도 있다. 마찬가지로, 내주면(522u)은, 해당 내주면(522u)이 최선단면을 향해 외주면(522g)과의 폭이 점차 좁아지도록 경사지는 평탄한 면일 수도 있다.

이 경우, 메인 립(522)은, 외주면(522g), 내주면(522u), 및, 최선단면(522e)에 의해 구획형성되어 있다. 메인 립(522)의 최선단면(522e)은, 메인 립(522)의 최선단 끝면으로서, 외주면(522g) 및 내주면(522u)과 대략 수직인 평탄면이다. 다만, 이것으로 한정되는 것은 아니고, 최선단면(522e)은 둥그스름한 만곡면일 수도 있다.

메인 립(522)의 립 기단측에는, 립 허리부(21e)로부터 내측(화살표 b 방향)을 향해 돌출하는 근원 부분에 상당하는 립 기단부(522n)를 구비하며, 메인 립(522)의 립 선단 측에는, 후술하는 슬링어(30)의 플랜지부(333)의 외측면(333g)과 접촉하는 부분인 립 선단부(522p)를 구비하고 있다.

즉, 메인 립(522)은, 립 기단부(522n)와, 립 선단부(522p)와, 해당 립 기단부(522n)와 립 선단부(522p)를 매끄러운 곡선으로 잇는 립 만곡부(522w)를 구비하고 있다. 이 경우, 메인 립(522)은, 립 기단부(522n)로부터 립 선단부(522p)에 걸쳐 내주측(화살표 d 방향)으로 오목하게 되도록 립 만곡부(522w)가 전체적으로 만곡되어 있다. 다만, 메인 립(522)의 립 기단부(522n), 립 선단부(522p), 및, 립 만곡부(522w)에 대해서는, 실제상, 명확한 경계는 존재하고 있지 않다.

메인 립(522)의 내주면(522u)은, 후술하는 슬링어(30)의 플랜지부(333)의 외측(화살표 a 방향)의 면인 외측면(333g)과 접촉하는 접촉면이다. 다만, 내주면(522u) 전부가 플랜지부(333)의 외측면(333g)과 접촉하는 것이 아니라, 내주면(522u) 중 립 선단부(522p)의 선단측 일부가 외측면(333g)과 면접촉 하게 된다.

메인 립(522)의 외주면(522g)은, 후술하는 슬링어(30)의 플랜지부(333)의 외측(화살표 a 방향)의 면인 외측면(333g)과 접촉하지 않는 비접촉면이다. 또한 메인 립(522)의 외주면(522g)은, 플랜지부(333)의 외측면(333g)에 한하지 않고, 어느 부분과도 접촉하지는 않는다.

메인 립(522)의 립 기단부(522n)는, 립 허리부(21e)로부터 내측(화살표 b 방향)을 향하여 돌출하는 해당 메인 립(522)의 근원 부분으로서, 립 기단부(522n)로부터 립 선단부(522p)에 걸쳐 만곡할 때의 기점이 되는 부분이다.

메인 립(522)의 립 선단부(522p)는, 플랜지부(333)의 외측면(333g)에 접촉하는 부분으로서, 립 기단부(522n)로부터 립 선단부(522p)에 걸쳐 만곡할 때의 종점이 되는 부분이다. 또, 립 선단부(522p)는, 메인 립(522)이 플랜지부(333)의 외측면(333g)에 대해서 소정의 마진으로 눌릴 때에 해당 외측면(333g)과 면접촉 하여, 기기 내(A)에 존재하는 윤활유(오일)가 공간(S)으로 스며나오는 것을 방지하는 부분이다.

메인 립(522)의 립 만곡부(522w)는, 립 기단부(522n)와 립 선단부(522p)를 매끄러운 곡선으로 이어서, 해당 메인 립(522)이 전체적으로 만곡 형상을 이루기 위해 가장 크게 구부러진 주된 만곡부분이다. 즉, 메인 립(522)이 플랜지부(333)의 외측면(333g)에 소정의 마진으로 눌릴 때, 이 립 만곡부(522w)를 주로 구부리게 된다.

슬링어(30)는, 크랭크샤프트(201)의 외주면(201a)에 장착된 상태로, 해당 크랭크샤프트(201)의 회전과 함께 따라 도는 예를 들어 금속제의 판 형상 부재로서, 원통부(31)와 플랜지부(333)를 구비하고 있다. 이 플랜지부(333)에 대해서도, 제3 및 제4 실시형태와 동일한 구성이며, 여기에서는 그 설명을 생략한다.

이 오일 씰(5000)에서는, 플랜지부(333)의 원반부분(333a)의 축방향에 있어서의 기기 외(B)측의 끝면인 외측면(333g)에 대해서, 탄성체부(21)의 메인 립(522)의 립 선단부(522p)가 슬라이딩 가능하게 밀접되는 것에 의해, 기기 내(A)에 존재하는 윤활유(오일)가 기기 외(B)로 누설되는 것을 방지하고 있다.

이 오일 씰(5000)에 있어서, 메인 립(522)의 립 선단부(522p)가 슬라이딩 가능하게 밀접하는 외측면(333g)의 단부 영역에는, 공간(S)에 침입한 윤활유(G1)(도 21)를 기기 외(A)로 배출시키기 위해서 이용되는 4개의 나선 홈 형상의 나사홈(334)이 설치되어 있다. 이 나사홈(334)에 대해서도, 그 구성은 제3 및 제4 실시형태와 동일하고, 여기에서는 그 설명을 생략한다.

전술한 것처럼, 메인 립(522)은, 립 선단부(522p)를 향해 립 기단부(522n)로부터 전체적으로 만곡 형상으로 형성되어 있기 때문에, 해당 립 선단부(522p)가 플랜지부(333)의 외측면(333g)에 소정의 마진으로 눌릴 때의 해당 외측면(333g)과의 상대적인 접촉각도(θ1)(도 21)를, 종래의 접촉각도(θ0)(도 5)에 비해 작게 하는 것이 가능하다.

이 경우, 접촉각도(θ1)가 종래의 접촉각도(θ0)보다 작아지는 만큼, 메인 립(522)의 립 선단부(522p)와 플랜지부(333)의 외측면(333g)과의 접촉 면적이 증대되기 때문에 밀봉성을 유지하기 쉬워진다. 이 경우, 메인 립(522)의 립 선단부(522p)는, 플랜지부(333)의 외측면(333g)과 접촉하고 있는 부분이 면접촉 하고 있어, 립 선단부(522p)로부터 립 기단부(522n)에 걸쳐 완만하게 외측면(333g)로부터 이격되고 있다. 여기서, 접촉각도(θ1)는, 메인 립(522)의 립 선단부(522p)가 플랜지부(333)의 외측면(333g)에 눌릴 때, 해당 메인 립(522)의 립 만곡부(522w)가 굴곡되지 않을 정도의 마진으로 플랜지부(333)의 외측면(333g)과 접촉한 상태에 있는 것을 전제로 한다.

이와 같이, 오일 씰(5000)은, 슬링어(30)의 플랜지부(333)에 있어서의 외측면(333g)과 접촉하는 탄성체부(21)의 메인 립(522)이 기기 내(A)측에 배치되어 윤활유가 스며나오는 것을 방지함과 함께, 슬링어(30)의 원통부(31)의 외주면(31a)에 접촉하는 탄성체부(21)의 더스트 립(23)이 기기 외(B)측에 배치되어 더스트의 침입 및 기기 외(B)측으로 윤활유가 누설되는 것을 방지하는 구조를 가지고 있다.

그런데, 일반적으로 허브 베어링에 이용되는 허브 씰은, 슬링어의 플랜지부와 접촉하는 탄성체부의 사이드 립(메인 립(522)에 상당)이 기기 외(B)측에 배치되어 더스트의 침입을 방지함과 함께, 슬링어의 원통부와 접촉하는 래디얼 립(더스트 립(23)에 상당)이 기기 내(A)측에 배치되어 윤활유의 누설을 방지하는 구조를 가지고 있다.

즉, 본 발명의 오일 씰(5000)은, 허브 베어링에 이용되는 허브 씰과 비교해, 슬링어(30)와 접촉하는 메인 립(522)의 배치가 정반대이며, 또한, 그 역할에 대해서도 반대이기 때문에, 허브 씰과는 근본적으로 다른 씰 구조를 가지는 것이다.

이러한 구성의 오일 씰(5000)에 있어서, 탄성체부(21)의 메인 립(522), 더스트 립(23), 및, 슬링어(30)의 원통부(31)의 외주면(31a), 및, 플랜지부(333)의 외측면(333g)에 의해 축선(x)을 중심으로 한 환형상의 폐쇄된 공간(S)(도 20 및 도 21)이 형성되고 있다.

이 공간(S)은, 슬링어(30)의 플랜지부(333)에 있어서의 외측면(333g)과 메인 립(522)의 립 선단부(522p)와의 간극을 따라 기기 내(A)측으로부터 해당 공간(S)으로 스며나온 윤활유(G1)(도 20, 도 21)를 저류시키는 공간이다. 이 공간(S)에 저류된 윤활유(G1)는, 더스트 립(23)의 존재에 의해 기기 외(B)측에 누설되는 것이 억제되고 있다.

< 작용 및 효과 >

이상의 구성에 있어서, 제5 실시형태에 있어서의 오일 씰(5000)은, 씰부(10)가 하우징(202)의 내주면(202a)에 압입되어 고정됨과 함께, 슬링어(30)가 크랭크샤프트(201)의 외주면(201a)에 압입되어 고정되는 것에 의해 장착된다.

이 때, 씰부(10)에 있어서의 탄성체부(21)의 더스트 립(23)을 슬링어(30)의 원통부(31)의 외주면(31a)에 소정의 마진으로 접촉시킴과 함께, 해당 탄성체부(21)의 메인 립(522)에 있어서의 립 선단부(522p)와 슬링어(30)의 플랜지부(333)의 외측면(333g)이 소정의 마진으로 접촉된다.

전술한 것처럼 조합되어 부착된 씰부(10)와 슬링어(30)로 이루어지는 오일 씰(5000)은, 크랭크샤프트(201)의 회전에 수반하여 슬링어(30)가 좌회전(반시계방향) 한다.

이 때, 오일 씰(5000)은, 플랜지부(333)의 외주측(화살표 c 방향)의 단부 영역에 형성된 4개의 나사홈(334)의 영향에 의해, 공간(S)으로 스며나온 윤활유(G1)를 내주측(화살표 d 방향)으로부터 외주측(화살표 c 방향)을 향하여 이동시켜, 플랜지부(333)의 외측면(333g)과 메인 립(522)의 립 선단부(522p)의 내주면(522u)과의 간극으로부터 기기 내(A)측으로 흡입하여 배출(나사 작용)시킬 수 있다. 즉, 나사홈(334)은, 윤활유(G1)를 공간(S)으로부터 기기 내(A)측으로 흡입하여 배출시키는 오일 배출 작용을 기능으로서 가지고 있다. 즉, 플랜지부(333)의 외측면(333a)에 있어서 메인 립(522)과 접촉하는 부분에는, 회전시에 윤활유를 하우징(202)의 기기 내측으로 되돌리는 배출 작용을 발휘하기 위한 나사홈(334)이 형성되어 있다.

또한, 오일 씰(5000)에서는, 탄성체부(21)의 중간 립(24)의 존재에 의해, 공간(S)으로 스며나온 윤활유(G1)를 받아낼 수 있으므로, 더스트 립(23)에 윤활유(G1)가 직접 도달하는 것을 막으면서 공간(S)에 침입한 윤활유(G1)를 기기 내(A)측으로 배출시킬 수 있다.

또, 오일 씰(5000)은, 슬링어(30)의 플랜지부(333)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 공간(S) 내의 윤활유(G1)를 내주측(화살표 d 방향)으로부터 외주측(화살표 c 방향)을 향하여 이동시켜, 플랜지부(333)의 외측면(333g)과 메인 립(522)의 립 선단부(522p)의 내주면(522u)과의 간극으로부터 기기 내(A)측으로 윤활유(G1)를 뿌리치면서 배출(떨어냄 작용)시킬 수 있다.

즉, 오일 씰(5000)은, 나사홈(334)의 영향에 의한 공간(S)의 윤활유(G1)에 대한 나사 작용과 플랜지부(333)의 원심력에 의한 공간(S)의 윤활유(G1)에 대한 떨어냄 작용에 의해, 공간(S)에 존재하는 윤활유(G1)를 기기 내(A)로 흡입하여 배출시키는 펌핑 효과를 작동시킬 수 있다.

그런데, 도 5에 도시된 바와 같이, 종래의 밀봉장치(100)(도 22)에서는 메인 립(111)의 내측의 면인 내측면(111u)과 플랜지부(103)의 외측면(103a)과의 상대적인 접촉각도(θ0)를 갖는다. 이것에 비해, 도 21에 도시된 바와 같이, 본 발명의 오일 씰(5000)에서는 메인 립(522)의 립 선단부(522p)의 내주면(522u)과 플랜지부(333)의 외측면(333g)과의 상대적인 접촉각도(θ1)가 접촉각도(θ0)보다 작아진다(θ0>θ1). 즉, 플랜지부(333)와 메인 립(522)과의 사이에는, 플랜지부(333)의 외측면(333a)과 메인 립(522)이 접촉할 때의 해당 플랜지부(333)와 해당 메인 립(522)이 이루는 상대적인 접촉각도(θ1)가 작아지도록 협소화 구조가 형성되어 있다.

이것에 비해서, 본 발명의 오일 씰(5000)에서는, 립 선단부(522p)로부터 립 기단부(522n)에 걸쳐 플랜지부(333)의 외측면(333g)으로부터 완만하게 이격되고 있기 때문에, 메인 립(522)의 립 선단부(522p)의 내주면(522u)과 플랜지부(333)의 외측면(333g)과의 상대적인 접촉각도(θ1)가 종래의 접촉각도(θ0)보다 작아진다. 이 때문에, 메인 립(522)의 립 선단부(522p)의 내주면(522u)과 플랜지부(333)의 외측면(333g)과의 사이에 표면장력에 의해 부착되어 저류되는 윤활유(G1)의 양이 종래보다 많다.

즉, 메인 립(522)의 립 선단부(522p)의 내주면(522u)과 플랜지부(333)의 외측면(333g)에 부착되는 윤활유(G1)의 부착 면적이 종래보다 커진다. 구체적으로는, 메인 립(522)의 립 선단부(522p)의 내주면(522u) 및 플랜지부(333)의 외측면(333g)에 부착되는 윤활유(G1)의 부착폭(W1)이 종래의 밀봉장치(100)(도 5)보다 크다.

이 때문에, 메인 립(522)의 립 선단부(522p)의 내주면(522u)과 플랜지부(333)의 외측면(333g)과의 사이에 표면장력에 의해 부착된 윤활유(G1)가 그대로 모두 펌핑 작용에 의해 기기 내(A)측으로 효율 좋게 배출되기 때문에, 공간(S)에 윤활유(G1)가 잔류되어 버리는 것을 방지할 수 있다.

따라서 오일 씰(5000)에서는, 엔진의 회전수가 소정 회전수 이상으로 높아질 경우에도, 플랜지부(333)의 원심력에 의한 윤활유(G1)의 떨어냄 작용과 나사홈(334)에 의해 윤활유(G1)를 기기 내(A)측에 되돌리는 나사 작용이 효과적으로 작동하게 된다.

즉 오일 씰(5000)에서는, 기기 내(A)측으로부터 공간(S)으로 스며나온 윤활유(G1)를 해당 공간(S)으로부터 기기 내(A)측으로 효율적으로 또한 단시간 내에 되돌리는 펌핑 효과를 충분히 발휘시킬 수 있다. 따라서, 오일 씰(5000)은, 기기 내(A)의 윤활유(G1)가 공간(S)으로 스며나오더라도, 공간(S)에 잔류되어, 해당 공간(S)으로부터 기기 외(B)로 윤활유(G1)가 누설되는 것을 대폭적으로 저감시킬 수 있다.

게다가, 오일 씰(5000)에서는, 메인 립(522)은, 립 기단부(522n)로부터 립 만곡부(522w)를 통하여 립 선단부(522p)로 전체적으로 만곡 형상으로 형성되어 있기 때문에, 종래에 비해 적은 마진으로 립 선단부(522p)와 플랜지부(333)의 외측면(333g)과의 상대적인 접촉각도(θ1)를 종래의 접촉각도(θ0)보다 작게 할 수 있다. 이것에 의해, 립 선단부(522p)의 내주면(522u)이 플랜지부(333)의 외측면(333g)과 밀착되어, 나사홈(334)을 막게 되기 때문에, 정지 누출을 억제함과 함께, 메인 립(522)의 슬라이딩 저항도 저감시킬 수 있다.

이 경우에도, 메인 립(522)의 립 선단부(522p)로부터 뿌리 부분까지의 길이가 6mm이며, 도 7의 (B)와 같이, 립 선단부(522p)에 있어서의 접촉폭의 접촉 부분의 내주측 끝으로부터 약 17%의 길이에 상당하는 약 1mm의 위치에서의 접촉각도(θ1)로 할 때, 도 7의 (C)에 도시된 바와 같이, 메인 립(522)에 있어서 접촉각도(θ1)가 약 17도 이하가 되면, 공간(S)에 존재하는 윤활유(G1)가 포함된 에어의 기기 내(A)측으로의 에어 흡입량이 급격하게 증대되는 것이 판명되었다.

즉, 나사홈(36)이 형성되어 있는 슬링어(30)에 이용되는 메인 립(522)이라면, 메인 립(522)과 플랜지부(333)와의 상대적인 접촉각도(θ1)가 약 17도 이하가 될수록, 에어 흡입량이 증대되는 것을 알았다.

< 다른 실시형태 >

또한, 전술한 제1, 제2, 제4 실시형태에 있어서는, 메인 립(22, 422)로서 뿌리 부분(22r)의 두께를 본체 부분의 두께보다 얇게 한 박육 립을 이용하도록 한 경우에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않고, 뿌리 부분(22r)의 두께가 본체 부분의 두께와 동등하거나 그보다 두껍게 할 수도 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 상기의 제1 내지 제5 실시형태에 따른 오일 씰(1, 2000, 3000, 4000, 5000)로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 개념 및 청구의 범위에 포함되는 모든 태양을 포함한다. 또, 전술한 과제 및 효과 중 적어도 일부를 거둘 수 있도록, 각 구성을 적절히 선택적으로 조합할 수도 있다. 예를 들어, 상기 실시형태에 있어서의 각 구성요소의 형상, 재료, 배치, 사이즈 등은, 본 발명의 구체적 사용 태양에 따라 적절히 변경될 수 있다. 구체적으로는, 경사 플랜지 부분(35)을 가지는 플랜지부(33)와 박육 선단부(322p)를 가지는 메인 립(322)과의 조합, 플랜지부(33)와 절입부(433m)가 설치된 메인 립(422)과의 조합, 플랜지부(33)와 립 만곡부(522w)를 가지는 메인 립(522)과의 조합, 박육 선단부(322p) 및 절입부(433m) 양쪽 모두가 설치된 메인 립, 만곡 플랜지부(133)와 메인 립(322), 메인 립(422) 또는 메인 립(522)과의 조합 등, 온갖 조합에 의한 태양을 포함한다.

또, 제1 내지 제5 실시형태에 따른 밀봉장치로서의 오일 씰(1, 2000, 3000, 4000, 5000)은, 자동차용 엔진의 씰로서 이용되는 것으로 설명하였지만, 본 발명에 따른 밀봉장치의 적용 대상은 이것에 한정되는 것은 아니고, 다른 범용 기계, 산업 기계 등, 본 발명이 거둘 수 있는 효과를 이용할 수 있는 모든 구성에 대해서, 본 발명은 적용 가능하다.

1, 2000, 3000, 4000, 5000: 오일 씰, 10, 102: 씰부, 20: 보강환, 21: 탄성체부, 22, 111, 322, 422, 522: 메인 립, 23: 더스트 립, 24: 중간 립, 30, 101: 슬링어, 31: 원통부, 31a: 외주면, 33, 103, 333: 플랜지부, 34: 수직 플랜지 부분, 35: 경사 플랜지 부분, 35a: 외측면, 36, 334: 나사홈(홈), 37: 방사상 홈(홈), 38: 경사형상 홈(홈), 201: 크랭크샤프트(회전축), 202: 하우징, S: 공간, A: 기기 내, B: 기기 외

Claims

하우징에 대해서 회전하는 회전축의 외주면에 장착되는 원통부, 및, 상기 원통부의 내측의 단부로부터 상기 회전축의 축선과는 수직인 방향으로 연장되는 링 형상의 플랜지부를 가지는 슬링어와,
상기 하우징에 장착되고, 상기 슬링어의 플랜지부의 평탄한 외측면과 슬라이딩 가능하게 접촉하는 것에 의해 윤활유를 상기 하우징의 기기 내측에 밀봉하는 메인 립을 가지는 씰부
를 포함하며,
상기 플랜지부의 외측면에 있어서 상기 메인 립과 접촉하는 부분에는, 회전시에 상기 윤활유를 상기 하우징의 기기 내측으로 되돌리는 배출 작용을 발휘하기 위한 홈이 형성되며,
상기 플랜지부와 상기 메인 립과의 사이에는, 상기 플랜지부의 상기 외측면과 상기 메인 립이 접촉할 때의 상기 플랜지부와 상기 메인 립이 이루는 상대적인 접촉각도가 작아지도록 협소화 구조가 형성되어 있으며,
상기 접촉각도는 17도 이하인
것을 특징으로 하는 밀봉장치.
청구항 1에 있어서,
상기 협소화 구조는, 상기 슬링어의 상기 플랜지부가 경사진 경사 플랜지 부분과, 상기 메인 립과의 조합에 의해 형성되는
것을 특징으로 하는 밀봉장치.
청구항 1에 있어서,
상기 협소화 구조는, 상기 슬링어의 상기 플랜지부가 만곡된 만곡 플랜지부와, 상기 메인 립과의 조합에 의해 형성되는
것을 특징으로 하는 밀봉장치.
청구항 1에 있어서,
상기 협소화 구조는, 상기 메인 립이 상기 플랜지부의 외측면과 접촉하는 립 선단측에 있어서 메인 립 본체보다 두께가 얇게 형성된 박육(薄肉) 선단부와, 상기 슬링어와의 조합에 의해 형성되는
것을 특징으로 하는 밀봉장치.
청구항 1에 있어서,
상기 협소화 구조는, 상기 메인 립을 구획형성하는 면에 형성된 절입부에 의해, 상기 절입부보다 립 선단 측에 있어서 상기 플랜지부의 상기 외측면과 접촉하여 굴곡되는 선단 부분과, 상기 메인 립과의 조합에 의해 형성되는
것을 특징으로 하는 밀봉장치.
청구항 1에 있어서,
상기 협소화 구조는, 상기 플랜지부의 외측면과 접촉하는 립 선단부에 걸쳐 립 기초부로부터 전체적으로 만곡되는 만곡 형상을 가지는 립 만곡부가 설치된 상기 메인 립과, 상기 슬링어와의 조합에 의해 형성되는
것을 특징으로 하는 밀봉장치.