KR101002512B1 - 센서를 가진 볼 슬리브 조인트 - Google Patents

Abstract

하우징(1), 및 하우징(1)으로부터 외부로 뻗고 통공(8) 그리고 베어링 영역(4)을 가진 볼 슬리브(5)를 구비하고 있으며, 그 볼 슬리브는, 볼 슬리브(5)와 하우징(1)에 의해 서로 상대적으로 회전 가능 및 피벗 가능한 두 조인트 부재들이 형성되도록 베어링 영역(4)과 함께 하우징(1) 내에 수장되어 있는, 자동차 용 볼 슬리브 조인트가 개시되어 있다. 조인트 부재들 중 한 부재에는, 다른 조인트 부재에 배치된 신호 발생기(2)와 상호 작용 하에 있는 센서(13)가 배치되어 있고, 센서(13)도 신호 발생기(2)도 통공(8)과 하우징(1) 사이에 배치되어 있다.

Description

센서를 가진 볼 슬리브 조인트{SPHERICAL SLEEVE JOINT COMPRISING A SENSOR}

본 발명은 하우징, 및 하우징으로부터 외부로 뻗고 통공 그리고 베어링 영역을 가진 볼 슬리브를 구비하고 있으며, 그 볼 슬리브는, 볼 슬리브와 하우징에 의해 서로 상대적으로 회전 가능 및 피벗 가능한 두 조인트 부재들이 형성되도록 베어링 영역과 함께 하우징 내에 수장되어 있는, 자동차 용 볼 슬리브 조인트에 관한 것이다.

상기와 같은 볼 슬리브 조인트는 종래 기술에서 알려져 있다. 예를 들면 독일 특허 DE 100 23 602 C2는, 조인트 하우징, 구형으로 형성된 베어링 면이 있는 볼 슬리브 및 베어링 면을 둘러싸고 조인트 하우징의 요부 내에 수용되어 있는 베어링 쉘을 구비하며, 베어링 슬리브는 통공을 갖고 하우징 밖 양쪽으로 뻗고 있는 볼 슬리브 조인트를 개시하고 있다.

현재적 차량, 예컨대 가스 방전등(예로서 크세논-탐조등)을 구비한 차량 및 수평 조정기가 구비된 차량에서는, 고가센서로도 지칭되는 센서의 탄성각도를 통해 차량의 탄성이 규칙적으로 검출된다. 이 센서는 별도의 부품군으로서 차륜 상자 내에 설치되고 봉을 통해 조향기와 연결되어 있다. 이런 처리 방식에서는, 첫째 많은 설 치 공간을 필요로 하고 둘째로 돌멩이 충돌에 의한 손상 우려가 큰 추가의 부재들이 요구된다는 결점이 있다. 세 번째로는 장착 비용이 대단히 높고 조정 단계가 필요하다.

이런 이유로, 규칙적으로 차량의 새시에 사용되는 볼 조인트 내에 일체 통합되는 센서에 의해 공지형의 상기 고가 센서를 대체하려는 경향이 최근에 발생하고 있다.

유럽 공개 특허 EP 0 617 260 A1로부터, 하우징에 연결된 볼 팬 및 저널에 연결되어 있고 하우징 내에 회전 가능하게 수장된 볼 헤드를 갖춘 볼 조인트가 알려져 있다. 볼 헤드 내에는 영구자석이 배치되고 그 자석에는 하우징 내에 배치된 자기 감지기가 대향 위치한다. 영구자석의 자기 쌍극자가 볼 저널의 종축에 수직으로 배향되어 있고, 절첩 벨로스가 환경 영향으로부터 볼 조인트를 보호하기 위해 제공된다. 볼 헤드가 볼 팬 내에서 비틀어짐에 의해 영구자석이 함께 비틀어지고 그럼으로써 자계가 자계 민감 감지기에 대해 변하고 위치 신호가 발생된다. 추가로 발생하는 공간 동작들이 해당 평가 시에 조정 목적을 위해 이용될 수 있다.

독일 특허 DE 101 10 738 C1로부터 하우징 섹션 및 볼트 섹션과 볼 섹션을 가진 볼 볼트를 구비한 볼 저널이 알려져 있고, 그 볼 볼트는 그의 볼 섹션에 의해 하우징 섹션에 있는 수용실 내에 회전 가능 및 피벗 가능하게 수장된다. 볼 섹션 내에서는 영구자석이 볼 섹션의 중심을 향해 반경 방향으로 배향하게 배치되고 자계 민감 센서 소자는 수용실 내에 통합된다. 볼 섹션이 회전 운동을 할 때 영구자석은 센서 소자에 상대하여 움직이고, 그리하여 볼 섹션의 수용실 내 상대적 회전 위치가 검출될 수 있다.

그러나 볼 조인트에 통합된 센서/자석-배치는 볼 슬리브 조인트 상에 전달 적용될 수 없는데, 그 이유는 볼 슬리브 조인트의 하우징이 센서가 거기에 고정될 수 있는 조인트 저널 반대쪽 바닥면 또는 하우징 커버를 갖고 있지 못하기 때문이다. 그 외에도 조인트 볼 내에서 자석이 고정될 지점에 볼 슬리브의 경우에는 통공을 가진 플랜지 영역이 이어지기 때문에 거기에 고정되는 자석이 통공을 봉쇄할 것이다.

그러나 볼 슬리브 조인트는 승용 자동차의 새시에 증가적으로 사용되고 있고, 그렇기 때문에 통상 기술로부터 출발하여 본 발명은, 하우징에 대해 볼 슬리브의 피벗(요동) 및/또는 비틀림이 검출될 수 있게 하는 볼 슬리브 조인트를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

이 목적은 본 발명에 따라 청구항 1의 특징을 가진 볼 슬리브 조인트에 의해 달성된다. 바람직한 응용형들은 청구범위의 종속항들에 기재되어 있다.

본 발명에 따른 자동차 용 볼 슬리브 조인트는 하우징, 및 하우징으로부터 외부로 뻗고 통공 그리고 베어링 영역을 가진 볼 슬리브를 구비하고 있으며, 그 볼 슬리브는, 볼 슬리브와 하우징에 의해 서로 상대적으로 회전 가능 및 피벗 가능한 두 조인트 부재들이 형성되도록 베어링 영역과 함께 하우징 내에 수장되어 있다. 그리고 조인트 부재들 중 한 부재에는, 다른 조인트 부재에 배치된 신호 발생기와 상호 작용 하에 있는 센서가 배치되어 있고, 센서 및 신호 발생기는 통공과 하우징 사이에 배치되어 있다.

센서와 신호 발생기는 함께 각도 측정 장치를 구성하고, 그 장치에 의해 하우징에 대한 볼 슬리브의 피벗 및/또는 비틀림이 결정될 수 있다. 따라서 제어 및 조절 목적을 위해 자동차에 사용될 수 있는 각도 측정 장치가 그 안에 통합되는 볼 슬리브 조인트가 성공적으로 제공된다. 각도 측정 장치를 볼 슬리브 조인트 내에 일체화 통합시키는 것은, 특히 센서와 신호 발생기를 조인트 또는 선회되지 않은 볼 슬리브의 종축에 대해 반경 방향으로 배치함에 의해 가능해 진다.

센서는 하우징에 그리고 신호 발생기는 볼 슬리브에 고정될 수 있다. 그러나 바람직하게는 센서는 볼 슬리브 특히 베어링 영역에 배치되고 반면 신호 발생기는 하우징에 고정된다. 이렇게 하면, 센서보다 보통 더 큰 치수의 신호 발생기가 통공 때문에 비교적 얇은 볼 슬리브 내에 통합될 필요가 없다는 이점이 얻어진다.

센서의 경우 특히 교란 비 예민성으로 인해 자계 센서가 적당한 것으로 밝혀졌고, 한편 신호 발생기는 전자석 또는 영구자석일 수 있는 자석으로 구성된다. 그리고 상기 전자석은 한번이 아닌 전기적 공급 또는 전류 공급을 필요로 하고 따라서 간단히 장착될 필요가 있다. 더욱이 자석은 링형으로 또는 원통형으로 형성될 수 있고 볼 슬리브를 특히 베어링 영역에서는 볼 슬리브를 둘러쌀 수 있다. 그런 자석은 예컨대 자기 자극 바퀴에 의해 구성될 수 있는데, 그 바퀴의 경우 자석들의 외면들에 반경 방향으로 반대로 배향된 자극을 갖는 영역들이 원통 축의 전체 주위로 교대로 배치된다. 자계 센서의 경우 특히 자석과 센서 사이의 각도 변화를 검출하기에 적합한 자기 저항형 센서가 사용될 수 있다.

볼 슬리브는 직접 하우징 내에 수장될 수 있다. 그러나 바람직하게는, 조인트의 마찰 물성이 베어링 쉘에 대한 적당한 재료 선택에 의해 개선될 수 있도록, 볼 슬리브의 조인트 영역이 그 안에 수장되는 베어링 쉘이 하우징 내에 배치된다. 베어링 쉘은 자석과 볼 슬리브 사이에 배치될 수 있는데 베어링 쉘은 특히 비 자성 재료로 만들어지고, 그리하여 자석에 의해 야기된 자계는 베어링 쉘에 의해 약화되지 않고 볼 슬리브 내에 배치된 센서를 충분한 정도로 범람시킬 수 있다.

자석과 센서 사이의 상호 교환 작용은, 예컨대 상자성 재료로 구성된 하우징의 내벽에 직접 접촉 배치되게 함에 의해 상승될 수 있다.

볼 슬리브는 단일 부재로 구성될 수도 있다. 그러나 바람직하게는 볼 슬리브는 내부 슬리브 및 이것에 동심적으로 배치된 외부 슬리브로 구성된다. 이 경우 외부 슬리브는 조인트의 소망하는 마찰 물성에 적합될 수 있는 한편 내부 슬리브는 축 방향 힘을 수용하기 위해 설계된다. 외부 슬리브의 벽두께는 작을 수 있다. 그 위에 슬리브는 절삭 칩 비 제거 성형 가공법에 의해, 특히 유압 가공 부재로 제조될 수 있고, 그렇기 때문에 조인트 영역의 표면의 칩 제거 처리가 생략될 수 있다.

내부 슬리브와 외부 슬리브는 힘 쇄정적으로(마찰 결합적으로) 서로 연결될 수 있다. 그러나 바람직하게는 외부 슬리브는 축 방향으로는 형 쇄정적으로(요부 내 철부 결합 등)내부 슬리브에 고정되고, 그럼으로써 외부 슬리브와 내부 슬리브가 상이한 열 팽창 거동을 보일 때 외부 슬리브가 내부 슬리브에 대해 확실히 축 방향 이동이 억제될 수 있게 된다. 그러나 간단한 장착을 위해 내부 슬리브는 바람직하게는 두 부재로 설계되어, 제 1 내부 슬리브 부재는 한쪽으로부터 그리고 다른 내부 슬리브 부재는 다른 쪽으로부터 외부 슬리브 내로 삽입되게 할 수 있다.

볼 슬리브의 베어링 영역에는 내부 슬리브와 외부 슬리브 사이에 센서가 배치되는 중공 공간이 형성된다. 이 경우 센서는 양호하게 외부 영향에 대해 보호된다. 센서로서 자계 센서가 사용될 경우에는, 외부 슬리브는, 자석에 의해 야기된 자계가 가급적 적게 약화되게 하는 바람직하게는 비 자성 재료로 된다.

센서의 접점화를 위한 전기 도체들은 내부 슬리브와 외부 슬리브 사이에 배치 연장될 수 있고 용이한 도체 안내를 위해 축 홈이 내부 슬리브 내에 형성될 수 있다. 특히 볼 슬리브의 한 단부에서 내부 슬리브와 외부 슬리브 사이 영역 밖으로 빠져 나오는 도체들은 도체판 내 또는 위에 배치되는 도체 선로로서도 설계될 수 있는데 그때 도체판은 축 홈 내에 삽입되어 있다. 그리고 배치물 또는 제 2 하우징이 센서의 접점화를 위해 도체들이 내부 슬리브와 외부 슬리브 사이의 영역으로부터 밖으로 빠져 나오는 볼 슬리브의 단부에 배치될 수 있다.

본 발명에 따른 볼 조인트가 예컨대 자동차의 새시에 설치되면, 각도 측정 장치는 특히 수평 조정 또는 탐조등 후 관리에 이용될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 볼 슬리브 조인트의 일 실시형의 단면도이고,

도 2는 도 1의 A-A'선에 따른 실시형의 자석의 단면도이고,

도 3은 도 1의 A-A'선에 따른 실시형의 도체판의 단면도이다.

[부재 번호] 1 하우징, 2 신호발생기(자석), 3 베어링 쉘, 4 베어링 영역, 4a 중공 공간, 5 볼 슬리브, 5a, 5b 볼 슬리브의 단부 영역 또는 플랜지 영역, 6 내부 슬리브, 6a, 6b 내부 슬리브의 부재, 7 외부 슬리브, 8 통공, 9 내부 슬리브 내 융기부, 10 내부 슬리브 내 요부, 11 외부 슬리브 내 융기부, 12 외부 슬리브 내 요부, 13 센서, 14 전기 도체, 15 도체판, 16 축 홈, 17 볼 슬리브의 종축, 18 플러그 하우징, 18a 플러그 하우징에 통합된 도체판, 19 접점면, 20 폐쇄 링, 21 하우징 내 홈, 22 밀폐 벨로스, 23,24 텐션 링, 25 자석의 반경방향 자화 영역, 26 영역의 자화를 나타내는 화살표.

본 발명을 이하 도면을 참고로 바람직한 실시형에 따라 설명하겠다.

도 1로부터 하우징(1) 내에 신호발생기(2)로서의 자석과 베어링 쉘(3)이 배치되어 있는 본 발명에 따른 볼 슬리브 조인트를 볼 수 있는데, 베어링 쉘(3) 내에는 하우징(1) 외부로 양측으로 뻗어 나가고 베어링 영역(4)을 가진 볼 슬리브(5)가 그의 베어링 영역(4)과 함께 회전 가능하고 피벗 가능하게 수장되어 있다. 그리고 볼 슬리브(5)는 두 부분으로 된 내부 슬리브(6)와 외부 슬리브(7)로 구성되어 있고 그 외부 슬리브는 구형의 베어링 영역(4)을 갖고 있고, 한편 통공(8)이 있는 내부 슬리브(6)의 양 부분(6a와 6b)은 볼 슬리브(5)의 양 단부 영역 또는 플랜지 영역(5a 및 5b)을 갖고 있다.

내부 슬리브(6)의 양 부분(6a와 6b)은 외측에 각각 융기부(9)와 요부(10)를 갖고 있는데, 그 요부 내로는 외부 슬리브(7)의 내측에 있는 융기부(11)가 맞물려 있고 융기부(9)는 슬리브(7)의 내측에 있는 요부(12) 내에 맞물려 있고, 그렇기 때문에 외부 슬리브(7)는 축 방향의 관점에서 형 쇄정적으로 내부 슬리브(6)에 고정되어 있다.

특히 유압 가공형 부재로 형성된 외부 슬리브(7)와 내부 슬리브(6) 사이 베어링 영역(4)에는 중공 공간(4a)이 있는데, 그 공간 내에는 특히 자기 저항 센서로 형성되어 있는 자계 센서(13)가 배치되어 있고 그 센서는 신호 발생기(2)(본 실시예에서는 구체적으로 자석)에 의해 야기된 자계와 상호 작용을 한다. 센서(13)는 도체판(15) 내에서 뻗고 있는 전기 도체들(14)(도 3을 보라)과 연결되어 있고, 그 도체판은 내부 슬리브(6)의 외면 내로 형성된 축 홈(16) 내에 배치되어 있다. 축 홈(16)은 볼 슬리브(5)의 종축(17)에 평행하게 뻗고 중공 공간(4a) 외부로 단부 영역(5a)에까지 뻗으며, 그 단부 영역에는 접점면들(박판들)(19)과 함께 플러그 하우징(18)이 고정되어 있고, 그 접점면들은 플러그 하우징(18) 내에 일체 통합된 도체판(18a)을 통해 전기 도체들(14)과 연결되어 있고, 그리하여 센서(13)는 접점면들(19)을 통해 플러그 하우징(18) 내로 전기 접촉될 수 있다.

하우징(1)은 링 모양으로 형성되어 있고 특히 상자성 강으로 구성되어 있고 원통형으로 형성된 신호발생기(2)로서의 자석은 그의 외벽으로 하우징(1)의 내벽에 접한다. 신호발생기(2)로서의 자석 내에는 링 형 베어링 쉘(3)이 배치되어 있고, 신호발생기(2)와 베어링 쉘(3)은 두 폐쇄 링들(20) 사이에서 하우징(1) 내에 지지되어 있고, 그 폐쇄 링들은 각각 하우징(1)의 내벽에 배치된 홈(21) 내에 맞물려 있으며, 그 홈은 각 하우징 연부를 절곡함에 의해 형성될 수 있다. 폐쇄 링들(20)과 외부 링(7)의 단부 영역들 사이에는 각각 하나의 밀폐 벨로스(22)가 배치되어 있고, 그 벨로스는 텐션 링들(23 및 24)을 통해 외부 링(7) 및 폐쇄 링(20)에 지지되어 있다.

도 2로부터 자극 바퀴로 형성되어 있는 원통형 자석으로된 신호발생기(2)의 도 1의 A-A' 선 단면을 볼 수 있다. 자극 바퀴는 다수의 반경 방향 자기 영역들(25)을 갖고 있는데, 각각 화살표(26)로 표시된 두 인접 영역들의 자화는 반경 방향으로 서로 반대로 배향되어 있다.

도 3으로부터 도 1의 A-A'선에 따른 도체판(15)의 단면도를 볼 수 있는데, 전기 도체들(14)은 도체판(15) 내에서 뻗고 있고 표면 쪽은 절연되어 있다.

베어링 쉘(3)은 바람직하게는 비자성 플라스틱으로 그리고 외부 슬리브(7)는 바람직하게는 비자성 금속으로 형성되어 있고, 그렇기 때문에 신호발생기(2)로서의 자석에 의해 야기된 자계는 센서(13)의 영역에서 가능한 한 적게 베어링 쉘(3) 및 외부 슬리브(7)에 의해 약화된다.

Claims (19)

1. 하우징(1), 및 하우징(1)으로부터 외부로 뻗고 통공(8) 그리고 베어링 영역(4)을 가진 볼 슬리브(5)를 구비하고 있으며, 그 볼 슬리브는, 볼 슬리브(5)와 하우징(1)에 의해 서로 상대적으로 회전 가능 및 피벗 가능한 두 조인트 부재들이 형성되도록 베어링 영역(4)과 함께 하우징(1) 내에 수장되어 있는, 자동차 용 볼 슬리브 조인트에 있어서,

   조인트 부재들 중 한 부재에는, 다른 조인트 부재에 배치된 신호 발생기(2)와 상호 작용 하에 있는 센서(13)가 배치되어 있고, 센서(13) 및 신호 발생기(2)는 통공(8)과 하우징(1) 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 볼 슬리브 조인트.
2. 제 1 항에 있어서, 센서(13)는 볼 슬리브(5) 내에 그리고 신호 발생기(2)는 하우징(1) 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 볼 슬리브 조인트.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 센서(13)는 볼 슬리브(5)의 베어링 영역(4)에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 볼 슬리브 조인트.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 신호 발생기(2)는 자석이고 센서(13)는 자계 민감 센서인 것을 특징으로 하는 볼 슬리브 조인트.
5. 제 4 항에 있어서, 센서(13)는 자기 저항형 센서인 것을 특징으로 하는 볼 슬리브 조인트.
6. 제 5 항에 있어서, 신호 발생기(2)는 링 형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 볼 슬리브 조인트.
7. 제 6 항에 있어서, 신호 발생기(2)와 볼 슬리브(5)의 베어링 영역(4) 사이에 비자기 재료로 된 베어링 쉘(3)이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 볼 슬리브 조인트.
8. 제 7 항에 있어서, 신호 발생기(2)는, 자기 재료로 구성된 하우징(1)의 내벽에 접하여 있는 것을 특징으로 하는 볼 슬리브 조인트.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 볼 슬리브(5)는 내부 슬리브(6) 및 이것에 동심 배치된 외부 슬리브(7)를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 볼 슬리브 조인트.
10. 제 9 항에 있어서, 외부 슬리브(7)는 축 방향으로 형 쇄정적으로 내부 슬리 브(6)에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 볼 슬리브 조인트.
11. 제 10 항에 있어서, 내부 슬리브(6)는 두 부재로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 볼 슬리브 조인트.
12. 제 11 항에 있어서, 볼 슬리브(5)의 베어링 영역(4)에는 내부 슬리브(6)와 외부 슬리브(7) 사이에 중공 공간(4a)이 형성되어 있고, 거기에 센서(13)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 볼 슬리브 조인트.
13. 제 12 항에 있어서, 센서(13)와 연결된 전기 도체들(14)이 내부 슬리브(6)와 외부 슬리브(7) 사이에서 뻗고 있는 것을 특징으로 하는 볼 슬리브 조인트.
14. 제 13 항에 있어서, 내부 슬리브(6)의 표면 내에는 축 홈(16)이 배치되어 있고, 그 축 홈 내에서는 센서(13)와 연결된 도체들(14)이 뻗고 있는 것을 특징으로 하는 볼 슬리브 조인트.
15. 제 14 항에 있어서, 전기 도체들(14)은 축 홈(16) 내에 배치된 도체판(15)의 도선들로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 볼 슬리브 조인트.
16. 제 15 항에 있어서, 전기 도체들(14)은 볼 슬리브(5)의 단부 영역(5a)에서는 내부 슬리브(6)와 외부 슬리브(7) 사이의 영역 밖으로 빠져 나오는 것을 특징으로 하는 볼 슬리브 조인트.
17. 제 16 항에 있어서, 전기 도체들(14)이 내부 슬리브(6)와 외부 슬리브(7) 사이의 영역 밖으로 빠져 나오는 볼 슬리브(5)의 단부 영역(5a)에는, 제 2 하우징(18)이 센서(13)의 접점화를 위해 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 볼 슬리브 조인트.
18. 제 17 항에 있어서, 외부 슬리브는 비(非) 칩 제거적으로 성형 공정에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 볼 슬리브 조인트.
19. 제 18 항에 있어서, 외부 슬리브는 유압 가공형 부재인 것을 특징으로 하는 볼 슬리브 조인트.

Images