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KR-20260060855-A - Piston Seal and Its Manufacturing Method

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Abstract

본 개시는 피스톤씰 및 그 제조공법에 관한 것으로, 피막처리된 보강테의 내측 일면과 피스톤의 외측 타면을 블라스팅 가공하여 상대 씰링인 D링과 밸런스씰 씰링립과 슬라이딩되는 피스톤의 표면조도를 안정화하여 조립력과 마찰력이 향상될 수 있도록 하는 피스톤씰 및 그 제조공법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

Inventors

  • 한승우
  • 김정호
  • 강한우리

Assignees

  • (주)진양오일씰

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20241025

Claims (10)

  1. 피스톤을 감싸는 보강테를 기설정된 형상으로 성형하는 성형단계; 성형된 보강테를 피막처리하는 피막처리단계; 피막처리된 보강테에 접착제를 도포하는 접착제 도포단계; 상기 접착제가 도포된 상기 보강테의 외측 일면에 고무씰링부를 형성하는 고무씰링부 형성단계; 및 상기 보강테에 블라스팅 가공을 하는 블라스팅 가공단계; 를 포함하는, 피스톤씰의 제조 공법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 블라스팅 가공단계는, 상기 블라스팅 가공에 의해 상기 보강테의 내측 일면을 가공하는 제1블라스팅 가공단계 및 상기 보강테의 외측 타면을 가공하는 제2블라스팅 가공단계를 포함하는, 피스톤씰의 제조 공법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 블라스팅 가공단계는, 상기 블라스팅 가공에 사용되는 입자는 세라믹, 유리 및 금속 중 어느 하나로 선택되는, 안정화된 표면 조도를 가지는, 피스톤씰의 제조 공법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 입자의 크기가 20㎛ 내지 500㎛인, 안정화된 표면 조도를 가지는, 피스톤씰의 제조 공법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 블라스팅 가공단계는, 상기 블라스팅 가공 처리 시간이 10초 내지 50초인, 안정화된 표면 조도를 가지는, 피스톤씰의 제조 공법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 블라스팅 가공단계는, 상기 블라스팅 가공 처리 압력이 1bar 내지 4bar인, 안정화된 표면 조도를 가지는, 피스톤씰의 제조 공법.
  7. 피스톤을 감싸는 보강테; 상기 보강테의 외측 일면에 형성되는 고무씰링부; 상기 보강테의 내측 일면이 블라스팅 가공에 의해 형성된 제1블라스팅 가공부; 및 상기 보강테의 외측 타면이 블라스팅 가공에 의해 형성된 제2블라스팅 가공부; 를 포함하는, 피스톤씰.
  8. 제7항에 있어서, 상기 보강테는, 알루미늄 합금, 스틸, 구리 합금, 강철 및 주철 중 어느 하나로 선택되는, 피스톤씰.
  9. 제7항에 있어서, 상기 고무씰링부는, 고무, 폴리우레탄 (PU, Polyurethane) 폴리아마이드 (PA, Polyamide) 및 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE, Polytetrafluoroethylene) 중 어느 하나로 선택되는, 피스톤씰.
  10. 제7항에 있어서, 상기 제1블라스팅 가공부와 제2블라스팅 가공부의 표면 조도는 0.1㎛ 내지 3㎛인, 피스톤씰.

Description

피스톤씰 및 그 제조공법 {Piston Seal and Its Manufacturing Method} 본 개시는 피스톤씰 및 그 제조공법에 관한 것으로, 피막처리된 피스톤을 감싸는 보강테의 내측 일면과 피스톤을 감싸는 보강테의 외측 타면을 블라스팅 가공하여 피스톤을 감싸는 보강테의 표면조도를 안정화하여 조립력과 마찰력이 향상될 수 있도록 하는 피스톤씰 및 그 제조공법에 관한 것이다. 클러치는 자동차와 같은 기계 장치에서 엔진의 회전력을 변속기와 연결하거나 분리하는 장치로, 주로 수동 변속기 차량에서 사용되며, 운전자가 차량을 멈추거나 변속할 때 엔진과 변속기의 연결을 끊을 수 있도록 한다. 클러치 페달을 밟으면 유압 챔버가 작동하여 클러치 디스크를 해제하고, 변속이 이루어지고, 클러치 페달을 놓으면 리턴 스프링이 작동하여 클러치 디스크를 다시 결합한다. 결합된 클러치 디스크를 통해 인풋 샤프트로 동력이 전달되며, 이러한 순서로 클러치 시스템은 엔진의 동력을 제어하고, 차량의 변속을 가능하게 한다. 한국공개특허 제10-2014-0071166호(2014.06.11.)에는 차량용 밸런스씰 베어링의 외륜과 내륜 사이를 씰링시키고 엔코더를 이용해 차축의 회전속도를 검출하는 차량용 밸런스씰 베어링의 엔코더씰에 대해 개시되어 있었다, 그러나 종래 엔코더씰은 엔코더씰과 상대 씰링부가 접촉하여 마찰하는 마찰부에 대한 표면조도를 안정화하는 구성은 개시되어 있지 않다. 클러치에 구비되는 씰링부의 조도가 제대로 안정화되지 않으면 여러 가지 문제가 발생할 수 있다. 도 1은 종래 자동차 클러치 모식도이다. 도 1을 참조하면, 종래 자동차 클러치(10)는 유압챔버(20), 보강테(30), 밸런스씰(40), 하우징(50), D링(51), 리턴스프링(60), 허브(70), 클러치디스크(80)로 구성된다. 클러치 페달을 밟으면 유압 챔버가 작동하여 클러치디스크(80)를 해제한다. 이때, 변속이 이루어지고, 클러치 페달을 놓으면 리턴스프링(60)이 작동하여 클러치 디스크를 다시 결합한다. 결합된 클러치 디스크를 통해 인풋 샤프트로 동력이 전달된다. 이러한 순서로 클러치 시스템은 엔진의 동력을 제어하고, 차량의 변속을 가능하게 한다.. 도 2는 종래의 자동차 클러치의 제1실시예에 따른 조립불량 모식도이며, 도 3은 종래의 자동차 클러치의 제2실시예에 따른 조립불량 모식도이다. 도1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 종래의 자동차 클러치는 하우징에 결합되는 D링(51)이 피스톤을 감싸는 보강테(30)의 외측 타면과 슬라이딩하도록 구성되며, 유압챔버(20) 내부에 구비되는 밸런스씰(40)의 일측에 구비되는 밸런스씰 씰링립(41)이 보강테(30)의 내측 일면과 슬라이딩 하도록 구성된다. 또한, 보강테(30)는 피막처리공정을 거치는데, 피막처리공정에 의해 미세요철이 생기며, 이에 따라 상대 씰링인 D링(51)과 밸런스씰 씰링립(41)과의 마찰이 증가하게된다. 이에 따라 클러치 조립 시 D링(51) 및 밸런스씰 씰링립(41)의 파손불량이 발생하며, 작동압력에 따른 피스톤씰의 이동력이 저하되어 클러치의 응답성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 도 1은 종래의 자동차 클러치 모식도 도 2는 종래의 자동차 클러치의 제1실시예에 따른 조립불량 모식도 도 3은 종래의 자동차 클러치의 제2실시예에 따른 조립불량 모식도 도 4는 본 개시의 피스톤씰의 마찰력 향상을 위한 제조 공법 순서도 도 5은 본 개시의 피스톤씰 모식도 도 6은 본 개시의 피스톤씰의 제1블라스팅 가공부와 제2블라스팅 가공부 모식도 도 7은 본 개시의 제1블라스팅 가공부와 제2블라스팅 가공부가 형성된 피스톤씰의 조도 측정 그래프 도 8은 본 개시의 제1블라스팅 가공부와 제2블라스팅 가공부가 형성된 피스톤씰의 조립력 측정 그래프 도 9는 본 개시의 제1블라스팅 가공부와 제2블라스팅 가공부가 형성된 피스톤씰의 마찰력 측정 그래프 이하에서는 첨부된 도면을 참조로 본 개시에 대해 상세히 설명하도록 한다. 그러나, 이는 예시적인 것에 불과하고 본 개시가 예시적으로 설명된 구체적인 실시 형태로 제한되는 것은 아니다. 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본 발명에서 설명을 위해 사용되는 용어는 단지 특정 구체예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 또한, 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 도 4는 본 개시의 피스톤씰의 제조 공법 순서도를 도시한 것이다. 도 4를 참조하면, 피스톤씰의 제조 공법은 성형단계(S100), 피막처리단계(S200), 접착제도포단계(S300), 고무씰링부형성단계(S500), 블라스팅 가공단계(S600)를 포함한다. 성형단계(S100)는 피스톤을 감싸는 보강테(100)를 기설정된 형상으로 성형하는 단계이다. 보강테(100)는 알루미늄 합금, 스틸, 구리 합금, 강철, 주철 중 어느 하나로 선택된다. 보강테(100)를 성형하는 공정은 주조, 사출 성형 등이 있으며, 기설정된 형상으로 제조된 보강테(100)는 CNC 밀링, 선반가공 드릴링 등의 기계 가공 과정을 통해 정밀하게 연마되며, 열처리 과정을 통해 강도와 내구성이 향상될 수 있다. 피막처리단계(S200)는 성형된 보강테(100)를 피막처리하는 단계이다. 피막처리는 금속 표면에 화학적 반응으로 결정질 염을 형성시켜 금속 고유의 표면 특성을 변경하는 공정이다. 피막처리의 목적은 철과 접착제의 결합 강도를 높이기 위한 것으로, 오염물질 제거 및 접착제 젖음성 향상과 접착제와 피착물 계면의 mechanical interlocking 유도를 통한 계면 접착력의 증대가 가능한 효과가 있다. 접착제도포단계(S300)는 피막처리된 보강테(100)에 접착제를 도포하는 단계이다. 접착제는 브러시, 롤러, 스프레이를 이용하여 도포할 수 있으며, 접착제의 도포량을 정확히 조절하여 과도하거나 부족하지 않게 도포해야한다. 또한, 피막의 종류와 접착될 부품의 재질에 적합한 접착제를 선택하는데, 일반적으로 에폭시, 우레탄, 실리콘 계열의 접착제가 사용될 수 있다. 고무씰링부형성단계(S400)는 접착제가 도포된 보강테(100)의 외측 일면에 고무씰링부(110)를 형성하는 단계이다. 이때, 고무씰링부(110)는 고무, 폴리우레탄 (PU, Polyurethane), 폴리아마이드 (PA, Polyamide), 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE, Polytetrafluoroethylene) 중 어느 하나로 선택될 수 있다. 또한, 고무씰링부(110)에 사용되는 상기 고무씰링재 중 어느 하나는 원하는 씰링부의 성형에 맞게 성형될 수 있다. 또한, 보강테(100) 외측에 접착제를 도포하여 고무씰링재와 접착될 수 있으며, 이때, 접착제와 고무씰링재가 더욱 견고하게 결합되도록 경화 공정을 거칠 수 있다. 블라스팅 가공단계(S500)는 보강테(100)에 블라스팅 가공을 하는 단계이다. 상세하게, 블라스팅 가공은 고압의 공기나 물을 이용해 모래, 세라믹, 금속, 유리 등과 같은 연마재를 표면에 분사하여 표면을 가공하는 공정이다. 이때, 블라스팅 가공에 사용되는 입자는 세라믹, 유리, 금속 중 어느 하나로 선택된다. 세라믹 연마재는 알루미나 (Alumina, Al₂O₃), 지르코니아 (Zirconia, ZrO₂), 규산염 (Silicate)으로 구분되며, 경도가 매우 높고, 내마모성이 뛰어나며, 다양한 크기와 형태로 제공될 수 있다. 이러한 세라믹 연마재는 강한 표면 가공이 가능하다. 유리 연마재는 유리 구슬 (Glass Beads), 파쇄 유리 (Crushed Glass)로 구분되며, 비교적 부드러워 표면에 큰 손상을 주지 않고 마감 처리가 가능하다. 금속 연마재는 강철 샷 (Steel Shot), 강철 그릿 (Steel Grit), 스테인리스 스틸 샷 (Stainless Steel Shot), 구리 슬래그 (Copper Slag)로 구분된다. 이러한 금속 연마재는 강력한 표면 가공이 가능하며, 강도와 내구성이 높아 반복 사용이 가능하고, 빠르고 효과적인 가공이 가능하다. 이때, 입자의 크기가 20㎛ 내지 500㎛로 선택될 수 있다. 입자의 크기가 20 내지 500㎛로 형성됨에 따라 보강테(100)의 표면에 더 부드럽고 세밀한 미세 요철 형성이 가능하다. 입자의 크기가 20㎛ 이하이면 표면 가공 시 충격력이 약해지므로 블라스팅 시간이 길어지고, 가공 효율이 저하될 수 있는 문제가 있다. 또한, 표면 거칠기가 예상보다 낮아져 코팅이나 페인트의 부착력이 떨어질 수 있는 문제가 있다. 또한, 입자의 크기가500㎛ 이상이면 표면에 강한 충격을 가해, 표면에 과도한 손상이나 흠집을 남길 수 있는 문제가 있다 또한, 입자의 크기가500㎛ 이상이면 표면에 고르게 분포되지 않아 일정한 표면 거칠기의 형성이 어렵다는 문제가 있다. 또한, 블라스팅 가공 처리 시 가공 압력은 1bar 내지 4bar이다. 가공 압력이 1bar 내지 4bar로 가해짐에 따라, 금속으로 형성되는 보강테(100)의 표면을 처리할 때 연마재가 표면에 부드럽게 작용할 수 있어, 이에 따라 표면에 균일한 미세 요철의 형성이 가능하다. 가공 압력이 1bar 이하인 경우 연마재의 충격력이 약해져, 표면의 거칠기가 충분하게 형성되지 못하는 문제가 있다. 또한, 가공 압력이 4bar 이상인 경우 면에 지나친 충격을 가해, 재료 표면에 심각한 손상을 줄 수 있는 문제가 있다. 예를 들어, 표면이 과도하게 거칠어지거나 흠집, 균열 등이 생길 수 있다. 또한, 가공 압력이 4bar 이상일 경우표면의 원래 형상을 왜곡시키거나 지나치게 얇아지게 만들 수 있어 보강테 표면이 손상될 수 있는 문제가 있다. 또한, 블라스팅 가공 처리 시간은 10초 내지 50초이다. 블라스팅 가공 처리 시간이 10초 내지 50초로 가해짐에 따라, 표면에 가해지는 연마재의 노출이 짧아, 가공 표면의 변화