KR0141596B1

KR0141596B1 - Steerable axle assembly with preloaded kingpin drawkeys

Info

Publication number: KR0141596B1
Application number: KR1019890016405A
Authority: KR
Inventors: 에이 쉴리 노우어
Original assignee: 수우 에이 그리핀; 데이나 코오포레이션
Priority date: 1989-03-21
Filing date: 1989-11-10
Publication date: 1998-07-01
Also published as: MX173053B; FR2644734A1; GB2229409A; GB8924817D0; AU5201790A; GB2229409B; BR8906743A; IT1239436B; DE4008879A1; FR2644734B1; KR900014202A; AU628945B2; IT9047777A0; IT9047777A1; JPH02283575A; CA2012547A1

Abstract

내용 없음No content

Description

Steerable Axle Assembly with Preload Kingpin Tension Key

제1도는 본 발명의 바람직한 실시예를 포함하는 조향 가능한 차축 조립체의 한쪽 끝부분의 부분도,1 is a partial view of one end of a steerable axle assembly comprising a preferred embodiment of the present invention,

제2도는 제1도의 선 2-2 를 따라 취해진 킹핀 및 조향 차축 보스의 단면도,2 is a cross-sectional view of a kingpin and steering axle boss taken along line 2-2 of FIG. 1,

제3도는 와셔들이 인장키이 너트의 토오크가 작용하기 전의 응력을 받지 않는 형상을 나타낸, 본 발명의 바람직한 실시예에 사용된 한쌍의 원판 스프링 와셔들의 측면도이다.3 is a side view of a pair of disc spring washers used in a preferred embodiment of the present invention in which the washers are shaped to be unstressed before the torque of the tension key nut is applied.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

12: 앞 차축 보14: 보스12: front axle show 14: boss

16: 조향 너클18: 스핀들16: Steering Knuckle 18: Spindle

20: 조향 아암22, 24: 상하 아암들20: steering arm 22, 24: upper and lower arms

26: 보어28, 30: 구멍26: bore 28, 30: hole

32: 킹핀34, 36: 횡방향 구멍32: king pin 34, 36: transverse hole

38: 머리부40: 킹핀의 편평한 부분38: head 40: flat portion of the kingpin

42: 인장키이44, 48: 원판 스프링 와셔42: tension key 44, 48: disc spring washer

46: 나사산없는 축부분50: 축 끝46: shaft portion without thread 50: shaft end

52: 너트54: 인장키이의 편평한 부분52: nut 54: flat part of the tension key

56: 내주부분58: 외주부분56: inner peripheral portion 58: outer peripheral portion

60: 횡방향 구멍 말단지역60: transverse hole end region

본 발명은 조향 너클을 조향 차축 보스에 고정시키는 킹핀을 사용하는 방식의 조향 가능한 추축 조립체에 관한 것이며, 특히 킹핀의 유효 수명중에 마모에도 불구하고 킹핀을 차축 보스 안에서 회전운동하지 못하게 보유하도록 설계된 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a steerable axial assembly using a kingpin that secures a steering knuckle to a steering axle boss, and in particular to a device designed to retain the kingpin in rotation within the axle boss despite wear during the useful life of the kingpin. It is about.

트럭과 같은 고속도로용 차량들에 대한 종래의 전방 현가 장치들에서, 바퀴 스핀들은 조향 너클 및 킹핀 부재들을 통해서 앞 추축에 연결된다. 통상, 너클에는 고정 차축 보스에 너클을 결합시키는 두갈래진 요우크가 있으며, 킹핀이 이 요우크에 있는 정렬된 구멍들과 차축 보스에 있는 보어를 통해서 연장하여서 부재들을 함께 유지시킨다. 조향 너클을 지지하도록 설계된, 평상시 수직으로 향한 차축 보스는 앞차축의 일체로된 부분이다. 너클은, 수직 조향축상에서 킹핀을 중심으로 피붓가능하기에 적합하다.In conventional front suspensions for highway vehicles such as trucks, the wheel spindle is connected to the front axle via steering knuckles and kingpin members. Typically, knuckles have a two-piece yoke that couples the knuckle to a fixed axle boss, and the kingpin extends through the aligned holes in the yoke and the bore in the axle boss to hold the members together. The normally vertically directed axle boss, designed to support the steering knuckle, is an integral part of the front axle. The knuckle is suitable for being pourable about a kingpin on a vertical steering axis.

그리하여, 너클 지지 보스라고도 부르는 차축 보스는 킹핀을 회전하지 못하게 유지시키지만 너클의 회전을 허용한다. 너클 지지부와 두 갈래진 요오크의 하부아암 사이에 설치된 로울러 베어링은, 조향축을 중심으로 한 너클의 낮은 마찰 운동을 허용한다. 대체로 상부 아암은 더 낮은 부하를 수용하는 부쉬를 지지한다.Thus, an axle boss, also called knuckle support boss, keeps the kingpin from rotating but allows the knuckle to rotate. A roller bearing installed between the knuckle support and the lower arm of the two forked yoke allows for low frictional movement of the knuckle about the steering axis. Usually the upper arm supports a bush that accepts lower loads.

제조상의 공차로 인해서, 킹핀 로울러 베어링과 부쉬는 종종 너클 요오크의 상하 아암들 사이에 정밀하게 끼워 맞춰지지 못한다. 결과적인 틈새 또는 간극은, 특허 부품들의 유효수명중에 마모로 인한 틈새 또는 간극은, 부재들이 서로에 대해서 밀리는 것을 허용한다. 고성능 트럭 현가 장치들에서, 킹핀들은 평상시, 킹핀들의 측면으로 박히는 경사면들을 가지는 인장 키이에 의해서 회전하지 못하게 고정된다. 그러나, 마모로 인해서 더 큰 틈새들이 생기면, 킹핀은 부품들의 유효수명중에 이 킹핀과 관련된 너클 보어들 안에서 밀리고 진동하게 된다. 그러한 운동은 마모 문제를 악화시킨다.Due to manufacturing tolerances, kingpin roller bearings and bushes often do not fit precisely between the upper and lower arms of the knuckle yoke. The resulting gap or gap permits the members to be pushed against each other, while the gap or gap due to wear during the useful life of the patented parts. In high performance truck suspensions, the kingpins are usually fixed against rotation by a tensioning key having inclined surfaces that are driven to the sides of the kingpins. However, if larger gaps are created due to wear, the kingpin will be pushed and vibrated in the knuckle bores associated with the kingpin during the useful life of the parts. Such exercise exacerbates the wear problem.

본 발명에 따르면, 조향 가능한 차축 조립체는, 킹핀 및 조향 차축 보스 접촉면에서의 마모에 의해서 생긴 틈새를 밀폐시키는, 예비 하중이 부과되는 킹핀 인장키이 시스템을 제공한다. 바람직한 형태에서, 이 조립체는, 그 양단에 한쌍의 수직으로 향한 너클 지지 보스들을 가지는 횡방향 차축 보를 포함한다. 각각의 보스들은 수직으로 떨어진 단부들 및 이 단부들 사이로 완전히 연장하는 보어를 가진다. 조향 너클은, 정렬된 구멍들을 가지는 상하 아암들에 의해서 각각의 보스에 피봇가능하게 고정된다. 원통형 킹핀이 보스 및 아암들의 구멍들을 통해서 연장하여서 조향 너클을 보스에 보유한다.According to the present invention, the steerable axle assembly provides a preloaded kingpin tensioning key system that seals gaps caused by wear at the kingpin and steering axle boss contact surfaces. In a preferred form, the assembly includes a transverse axle beam having a pair of vertically facing knuckle support bosses at both ends thereof. Each boss has vertically spaced ends and a bore extending completely between these ends. The steering knuckle is pivotally fixed to each boss by upper and lower arms with aligned holes. A cylindrical kingpin extends through the holes of the boss and arms to hold the steering knuckle to the boss.

각각의 보스들은 보어에 부분적으로 교차하면서 횡으로 연장하는 횡방향 구멍을 포함하여, 인장키이가 각각의 횡방향 구멍안에서 지지된다. 각각의 인장 키이는, 킹핀과 결합하기에 적합한 경사진 편평한 면을 가지는 기다란 머리부를 포함한다. 인장 키이는, 그 끝이 횡방향 구멍 바깥쪽으로 연장하는, 머리부 반대쪽 나사산있는 축부분을 가진다. 인장 키이 너트는, 킹핀에 반하여 인장 키이 머리부를 고정시키기 위해서 나사산 있는 축부분의 끝에 나사결합된다. 원판 스프링 와셔는, 그 위치가 보스와 너트 사이에 있어서 킹핀에 반하여 인장 키이에 예비하중을 부과시키도록 사용된다. 바람직한 형태에서, 원판 스프링 와서는, 1/30*10³인치 (1/11.81*10³cm)cm까지의 휨하에서 비교적 일정한 인장하중을 인장 키이에 제공하는 접시 스프링이다.Each boss includes a transverse hole that extends laterally, partially crossing the bore, so that the tension key is supported in each transverse hole. Each tension key includes an elongated head having an inclined flat surface suitable for engaging the kingpin. The tension key has a threaded shaft portion opposite the head, the end of which extends outward of the transverse hole. The tension key nut is screwed at the end of the threaded shaft portion to secure the tension key head against the kingpin. Disc spring washers are used to place a preload on the tensioning key against the kingpin, whose position is between the boss and the nut. In a preferred form, the disc spring is a disc spring that provides the tension key with a relatively constant tensile load under bending up to 1/30 * 10 ³ inches (1 / 11.81 * 10 ³ cm) cm.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저 제1도를 참조하면, 조향 가능한 차축 조립체의 부분도는 횡방향 앞 차축 보(12)의 한쪽 끝(운전자쪽만)을 도시한다. 이 보는, 조향 너클(16)을 피붓가능하게 지지하는 수직으로 향한 차축 보스(14)를 포함한다.Referring first to FIG. 1, a partial view of the steerable axle assembly shows one end (only driver side) of the transverse front axle beam 12. This beam includes a vertically oriented axle boss 14 that pivotally supports the steering knuckle 16.

너클(16)은, 종래의 바퀴 스핀들(18)을 포함하며, 이 스핀들(18)의 반대쪽으로 연장하는 조향 아암(20)을 가진다.The knuckle 16 comprises a conventional wheel spindle 18 and has a steering arm 20 extending opposite to the spindle 18.

조향 아암(20)은 통상적으로 링크 기구(도시 안됨)에 연결되며, 이 링크 기구는 차량 운전자에 의해서 조종되는 수동 조향 핸들에 연결된 피트먼 아암을 포함한다. 조향 너클(16)은 상하 아암들(22, 24)을 포함하며, 이 아암들은 함께, 원통형 킹핀(32)에 의해서 너클을 보스(14)에 결합시키는 두 갈래진 요오크를 형성한다.Steering arm 20 is typically connected to a link mechanism (not shown), which includes a Pitman arm connected to a manual steering handle that is steered by the vehicle driver. The steering knuckle 16 includes upper and lower arms 22, 24, which together form a two-pronged yoke that couples the knuckle to the boss 14 by a cylindrical kingpin 32.

보스(14)는 내부의 수직으로 향한 보어(26)를 포함하며, 상하 아암들(22 및 24)은 구멍들(28 및 30)을 포함하여서, 각각 원통형 킹핀(32)에 연결된다. 당 업자들에게 공지된 바와같이, 종래의 수단에 의해서 보어 및 구멍들안에 고정된 킹핀은, 조향 너클(16)을 보스(14)에 대해서 피붓 운동 하도록 지지하여서, 스핀들(18)에 의해서 이동되는 바퀴들(도시 안됨)은 보어(26)의 중심선에 의해서 형성된 비교적 수직한 조향 축 a-a 를 중심으로 회전될 수 있다.The boss 14 includes an interior vertically facing bore 26, and the upper and lower arms 22 and 24 comprise holes 28 and 30, respectively, connected to the cylindrical kingpin 32. As is known to those skilled in the art, the kingpin secured in the bores and holes by conventional means is supported by the spindle 18 to support the steering knuckle 16 to be pivoted relative to the boss 14. The wheels (not shown) may be rotated about a relatively vertical steering axis aa formed by the centerline of the bore 26.

이제 제2도를 참조하면, 킹핀(32) 및 조향 너클 지지 보스(14)의 단면도가 나타나있다. 좌우측의 횡 방향 구멍들(34 및 36)은 각각, 도시된 바와같이 킹핀(32)의 양측에 배치된 한 쌍의 인장키이(42)를 지지한다. 각각의 인장키이(42)는, 경사진 편평한 부분(54)을 갖는 머리부(38)를 포함한다. 각각의 편평한 부분(54)은 킹핀의 양측에 있는 짝을 이루는 편평한 부분(40)에 결합하여서 킹핀은 보어(26)안에서 회전하지 못하게 효과적으로 구속될 것이다.Referring now to FIG. 2, a cross-sectional view of a kingpin 32 and steering knuckle support boss 14 is shown. The left and right lateral holes 34 and 36 respectively support a pair of tension keys 42 disposed on both sides of the king pin 32 as shown. Each tension key 42 includes a head 38 having an inclined flat portion 54. Each flat portion 54 engages a mating flat portion 40 on either side of the kingpin so that the kingpin will be effectively constrained from rotating in the bore 26.

각각의 인장키이는 또한, 머리부(38)에 일체인 나사산 없는 축 부분(46)을 가진다. 나사산이 있는 축끝(50)이 나사산 없는 축부분으로 부터 돌출하여서 횡방향 구멍(34, 36)바깥쪽으로 뻗는다. 각각의 인장키이는, 약 40*10³내지 50*10³파운드/(인치)²(2808.61 내지 3510.76 kgf/cm²)의 인장하중으로 비틀리는 인장키이 너트(52)에 의해서 제자리에 고정된다.Each tension key also has a threadless shaft portion 46 integral to the head 38. The threaded shaft end 50 protrudes from the threadless shaft portion and extends outward of the lateral holes 34 and 36. Each tensile key which, about 40 * 10 ³ to 50 * 10 ³ pounds / (inch) ² by a tensile key nut 52 is twisted by a tensile load of (2808.61 to 3510.76 kgf / cm ²⁾ and is fixed in place.

한 쌍의 원판 스프링 와셔들(44, 48)이, 너트(52)와 차축 보스(14)의 구멍 말단 지역(60)의 사이에서 도시된 바와같이 끼워져 있다. 바람직한 형상에서, 원판 스프링 와셔들은, 제2도에 도시된 바와같이 너트들(52)이 비틀려질 때 편평해지는 접시 스프링으로 구성된다. 접시 스프링이 바람직하지만, 유사한 하중-휨 능력을 갖는 다른 스프링들이 될 수도 있다.A pair of disc spring washers 44, 48 is fitted as shown between the nut 52 and the hole distal region 60 of the axle boss 14. In a preferred configuration, the disc spring washers consist of a disc spring which flattens when the nuts 52 are twisted, as shown in FIG. Dish springs are preferred, but other springs with similar load-bending capabilities may be used.

이제 제3도를 참조하면, 한 쌍의 접시 스프링들(44, 48)이 하중을 받지 않은 또는 압축되지않은 형상으로 도시되어 있다. 제3도는, 접시 스프링들의 내주 부분들(56)은 서로 접촉해있는 반면에 외주 부분들(58)은 각각 너트(52) 및 바깥쪽 구멍 말단 지역(60)과의 접촉을 지탱하기에 적합하게 된, 접시 스프링의 바람직한 겹쳐진 방법을 도시한다. 접시 스프링들(44, 48)은, 킹핀의 마모를 보정하도록 인장키이에 예비하중을 부과하기에 적합하며, 광범위한 휨 범위에 걸쳐서 비교적 편평한 특성 하중 곡선을 가질 것이다. 그러므로 1/30*10³인치 (1/11.81*10³cm)의 휨 범위에 걸쳐서, 접시 스프링들(44, 48)의 쌍은 킹핀 마모에 의한 처짐 또는 틈새를 피하기에 효과적인, 비교적 일정한 힘을 제공할 것이며, 킹핀에 대한 인장키이의 1/30*10³인치의 운동이 허용된다. 바람직한 형태에서, 접시 스프링들은 45 내지 50의 로크웰 경도를 가지며 고탄소강 재료로 제조된다. 킹핀, 보스등의 재료들은 당업자들에 의해서 종래 시행되던 것과 같다.Referring now to FIG. 3, a pair of disc springs 44, 48 is shown in an unloaded or uncompressed shape. 3 shows that the inner circumferential portions 56 of the disc springs are in contact with each other while the outer circumferential portions 58 are adapted to bear contact with the nut 52 and the outer hole end region 60, respectively. The preferred overlapping method of the dish spring is shown. The disc springs 44, 48 are suitable for preloading the tension key to compensate for wear of the kingpin and will have a relatively flat characteristic load curve over a wide range of deflections. Therefore, over a bending range of 1/30 * 10 ³ inches (1 / 11.81 * 10 ³ cm), the pair of disc springs 44, 48 has a relatively constant force, which is effective to avoid sagging or crevice due to kingpin wear. Motion of 1/30 * 10 ³ inches of the tension key relative to the kingpin is allowed. In a preferred form, the disc springs have a Rockwell hardness of 45 to 50 and are made of high carbon steel material. Materials such as kingpins and bosses are the same as those conventionally practiced by those skilled in the art.

끝으로, 동일한 바람직한 형태에서, 인장 키이들은 킹핀(32)을 따라서 평행하지만 축선상으로 경사지게(제1도 참조)배열되며, 테이퍼는 인장키이의 축들 b-b 및 c-c 에 대해서 측정했을 때 5내지 15도 이내로 기울어진다. 또한 바람직한 실시예에서, 각각의 인장키이 머리부는 인장 키이의 나사산 있는 축 끝과 나사산 없는 중간 축 부분의 합한길이 보다도 그 길이가 길도록 연장한다. 더우기, 인장키이들은 서로 정반대로 향해있다.Finally, in the same preferred form, the tensioning keys are arranged parallel along the kingpin 32 but axially inclined (see FIG. 1), and the taper is 5 to 15 degrees when measured for the axes bb and cc of the tensioning key. Inclined within. Also in a preferred embodiment, each tension key head extends longer than the combined length of the threaded shaft end of the tension key and the threadless intermediate shaft portion. Moreover, the tension keys are opposite each other.

Claims

A transverse axle beam forming at one end an elongate vertically facing boss having a bore extending completely between the ends and forming a pair of vertically separated ends; A steerable steering knuckle forming a bifurcated yoke having upper and lower arms each including aligned holes suitable for engaging both ends of the bore; And a cylindrical king pin supported in the bore and extending through the holes. A steerable axle assembly comprising: a transverse hole extending laterally while the boss partially intersects the bore, the tension key being supported in the transverse hole, the tension key being coupled to the kingpin An elongated head having an inclined flat surface suitable for securing the tension key against the king pin as an end extending outwardly of the transverse hole to secure the tension key against the king pin; 10. A steerable axle assembly having a threaded shaft portion with an end having a nut that is screwed to the end thereof, the steerable axle assembly sandwiched between the boss and the nut such that a preload is applied to the tension key against the kingpin. A steerable axle assembly comprising a losing spring.

2. The steerable axle assembly of claim 1, wherein the kingpin has an inclined flat surface that engages the inclined flat surface in the head of the tension key.

3. The steerable axle assembly of claim 2, wherein said spring is comprised of at least one disc spring washer positioned about said threaded shaft portion.

4. The steerable axle assembly of claim 3, wherein the assembling force on the tension keys during assembly is sufficient to deflect the disc spring washers to a completely flat state.

The method of claim 3, wherein the tensile load of 40 * 10 ³ to 50 * 10 ³ pounds / (inch) ² (2808.61 to 3510.76 kgf / cm ²⁾ the range of steerable axle assembly of the tension in the key.