KR101452521B1 - 차량용 조인트 어셈블리 - Google Patents

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디르크 마알만
벤자민 지바르트
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젯트에프 프리드리히스하펜 아게
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Abstract

차량용 조인트 어셈블리는 조인트 하우징(8) 및 상기 조인트 하우징에 대해 상대 운동 가능하게 지지된 핀(9)을 갖는 조인트(7), 중공부(6)를 가지며 상기 조인트(7)와 연결된 로드(4), 상기 조인트와 상기 로드 사이에 배치된 링 부재, 내부 공간(11)을 한정하며 상기 조인트(7)를 적어도 부분적으로 수용하는 밀봉 벨로우즈(10), 및 상기 로드(4)의 상기 중공부(6)를 상기 밀봉 벨로우즈(10)의 상기 내부 공간(11)에 연결하는 가스 투과성 연결부(13)를 포함하며, 상기 가스 투과성 연결부(13)의 적어도 일부는 상기 링 부재에 형성된 하나 이상의 홈으로 형성되고, 상기 홈은 상기 밀봉 벨로우즈(10)의 내부 공간(11) 내로 통한다.
조인트 하우징, 핀, 조인트, 중공부, 로드, 링 부재, 내부 공간, 밀봉 벨로우즈, 연결부, 홈.

Description

차량용 조인트 어셈블리{JOINT ASSEMBLY FOR A VEHICLE}
본 발명은 차량용 조인트 어셈블리로서, 조인트 하우징 및 상기 조인트 하우징에 대해 상대 운동 가능하게 지지된 핀을 갖는 조인트, 중공부를 가지며 상기 조인트와 연결된 로드, 상기 조인트와 상기 로드 사이에 배치된 링 부재, 내부 공간을 한정하며 상기 조인트를 적어도 부분적으로 수용하는 밀봉 벨로우즈, 및 상기 로드의 상기 중공부를 상기 밀봉 벨로우즈의 상기 내부 공간에 연결하는 가스 투과성 연결부를 포함하는 차량용 조인트 어셈블리에 관한 것이다.
이러한 조인트 어셈블리는 선행기술에 공지되어 있으며, 예컨대 래크 스티어링을 위해 사용된다. 밀봉 벨로우즈는 조인트 어셈블리의 적어도 일부를 환경 영향 및 오염으로부터 보호한다. 래크의 운동시, 밀봉 벨로우즈 내에서 압력 변동이 일어날 수 있고, 이 압력 변동은 가스 투과성 연결부를 통해 보상될 수 있다.
JP 5-37644에는 중공 로드와 하우징 사이의 연결부가 공지되어 있고, 로드의 벽 내에서 단부면에 홈이 형성된다. 또한, 로드의 내벽에는 2개의 서로 마주 놓인 홈이 나사의 영역에 형성된다.
DE 43 31 291 C1호에는 축 방향 연결 핀과 일체형으로 결합된 조인트 하우징을 갖는 조인트 연결부가 공지되어 있다. 상기 연결 핀은 수나사를 가지며, 대응 하는 암 나사를 가진 중공 래크 내로 나사 결합된다. 래크는 조립 후에 방사방향 플랜지에 놓이며, 상기 연결 핀이 조인트 하우징 측에서 상기 플랜지 내로 이행한다. 상기 연결 핀 내에 환기 홈이 형성되고, 상기 홈은 방사방향 플랜지 내로 이행된다.
이러한 해결책의 단점은 환기 홈의 방사방향 영역이 조인트 프레스 시에 지지면으로도 사용되는, 방사방향 플랜지의 단부면에서 연장한다는 것이다. 상기 환기 홈에 의해 상기 면이 감소하고, 이는 설계시 제약을 야기한다.
JP 3-8066에는 볼-앤드-소켓 조인트가 공지되어 있으며, 상기 조인트의 하우징 바닥은 축 방향으로 돌출한 핀을 가진 축 방향으로 변위된 플랜지를 갖고, 상기 핀은 중공 로드 내로 삽입된다. 렌치 면을 가진 플랜지 내에 방사방향 홈이 형성되고, 상기 방사방향 홈은 핀의 외주면에 형성된 축방향 홈으로 이행한다.
JP 63-10473 에는, 핀에 의해 나사 결합을 통해 중공 로드와 결합된 조인트를 갖는 조인트 어셈블리가 공지되어 있다. 핀 내에는 나사 내에 연장된 축방향 홈이 형성되고, 상기 홈은 핀의 방사방향 플랜지 내에 형성된 방사방향 홈 내로 이행하고, 렌치 면을 가진 방사방향 플랜지와 로드 사이에 링 부재가 배치된다.
마지막 2개의 해결책의 단점은 렌치 면과 조합한 홈에 의해 복잡한 윤곽이 생기며, 상기 윤곽에서 릿지가 형성되거나 또는 공구 마모가 증가한다는 것이다. 또한, JP 63-104173 에 따른 밀봉 벨로우즈는 링 부재에 현수되기 때문에 손상될 수 있다.
상기 선행 기술을 기초로, 본 발명의 목적은 설계시 제약들이 감소할 수 있고, 렌치 면 내에 홈이 없어도 되는 조인트 어셈블리를 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구항 1에 따른 조인트 어셈블리에 의해 달성된다. 바람직한 실시예는 종속 청구항에 제시된다.
본 발명에 따른 차량용, 특히 자동차용 조인트 어셈블리는 조인트 하우징 및 상기 조인트 하우징에 대해 상대 운동 가능하게 지지된 핀을 갖는 조인트, 중공부를 가지며 상기 조인트와 연결된 로드, 상기 조인트와 상기 로드 사이에 배치된 링 부재, 내부 공간을 한정하며 상기 조인트를 적어도 부분적으로 수용하는 밀봉 벨로우즈, 및 상기 로드의 상기 중공부를 상기 밀봉 벨로우즈의 상기 내부 공간과 연결하는 가스 투과성 연결부를 포함하며, 상기 가스 투과성 연결부의 적어도 일부는 상기 링 부재 상에 또는 내에 형성된 하나 이상의 홈으로 형성되고, 상기 홈은 상기 밀봉 벨로우즈의 내부 공간 내로 통한다.
본 발명에 따라 가스 투과성 연결부는 링 부재 내에 형성된 홈을 통해 밀봉 벨로우즈의 내부 공간 내로 통하기 때문에, 조인트와 로드 사이의 연결 영역에서 공기 안내 홈이 로드를 향한 조인트의 단부면에 형성되지 않아도 된다. 또한, 링 부재가 조인트와 로드 사이에 배치된 별도의 부재를 형성하기 때문에, 가스 투과성 연결부가 렌치 면을 지나는 것이 방지될 수 있다. 특히 링 부재는 밀봉 벨로우즈에 의해 한정된 내부 공간 내에 배치된다.
링 부재는 링 부재를 지나 연장된 리세스를 둘러싸는 가장자리를 갖는다. 링 부재는 링으로서 또는 링보다 긴 길이를 갖는 슬리브로서 형성될 수 있다. 바람직하게 링 부재는 링 디스크로서 형성된다. 또한, 링 부재는 둥근 또는 원형의 외주 윤곽을 가질 수 있다. 링 부재를 지나 연장된 리세스도 둥글게 또는 원형으로 형성될 수 있다.
홈은 링 부재를 지나 연장된 리세스 내로 통할 수 있다. 특히, 홈은 링 부재의 단부면 내에 형성되고, 바람직하게는 내부의 연속하는 링 리세스로부터 링의 외주면까지 연장된다. 홈이 로드를 향한 링 부재의 단부면 내에 형성될 수 있어서, 가스 투과성 연결부가 가급적 짧아진다. 또한, 다수의 홈들이 링 부재에 형성될 수 있다.
로드는 핀과 연결될 수 있으므로, 링 부재는 로드와 핀 사이에 배치되고, 예컨대 이것 상에 놓인다. 그러나, 바람직하게는 로드가 조인트 하우징과 연결되고, 링 부재는 조인트 하우징과 로드 사이에 배치되며, 특히 조인트 하우징 및/또는 로드와 접촉한다. 조인트 하우징을 향한 링 부재의 단부면은 로드를 향한 조인트 하우징의 단부면에 놓인다. 또한, 로드를 향한 링 부재의 단부면은 조인트 하우징을 향한 로드의 단부면에 놓인다.
링 부재는 조인트 하우징의 외경보다 작거나 같은 외경을 가질 수 있다. 특히, 링 부재는 로드와 동일한 외경을 갖는다. 따라서, 밀봉 벨로우즈가 링에 현수됨으로써 손상될 위험이 줄어들 수 있다.
로드를 향한 조인트 하우징의 단부면은 하우징 바닥에 제공될 수 있고, 상기 하우징 바닥은 특히 조인트 하우징과 일체로 형성된다. 또한, 조인트 하우징은 하우징 벽에 의해 한정된 하우징 리세스를 가지며, 상기 리세스 내에 핀이 놓인다. 바닥은 하우징 개구로부터 떨어져 있거나 또는 마주 놓일 수 있고, 상기 하우징 개구를 통해 조인트 하우징 내에 지지된 핀은 조인트 하우징으로부터 연장된다.
조인트 하우징은 특히 일체형으로 형성된 축 방향 핀을 가지며, 상기 핀은 로드의 중공부 내로 삽입된다. 이 경우, 링 부재는 축 방향 핀 상으로 밀려질 수 있거나, 또는 이것 상에 배치되므로, 축 방향 핀은 링 부재 내에 형성된, 연속 리세스를 지나 연장된다. 바람직하게 핀은 수나사를 가지며, 상기 수나사와 맞물리는 암나사를 가진 로드 내로 나사 결합된다. 핀은 바닥에 결합되거나 또는 바닥과 일체로 형성될 수 있다.
가스 투과성 연결부는 바람직하게 상기 홈에 적어도 간접적으로 연결된 하나 이상의 제 2 홈을 갖는다. 상기 제 2 홈은 로드 내부에 적어도 부분적으로 또는 완전히 연장되고 로드의 중공부 내로 통한다. 상기 2개의 홈들은 특히 링 부재 내에 형성된, 연속 리세스 내부에서 또는 그 영역에서 서로 가스 투과되도록 연결된다. 상기 리세스 또는 그 일부는 사이에 접속될 수 있다.
제 2 홈은 로드의 내벽에 형성될 수 있다. 조인트 하우징이 바람직하게 중공부 내로 삽입된 핀을 갖기 때문에, 제 2 홈은 그 외주면 내에도 형성될 수 있다. 제 2 홈은 예컨대 조인트 하우징으로부터 먼, 핀의 자유 단부로부터 링 부재까지 또는 그것을 지나 연장된다. 조인트와 로드가 서로 나사 결합되면, 제 2 홈은 바람직하게 핀의 수나사 또는 로드의 암나사 내에 또는 그 영역에 연장된다. 또한, 다수의 홈들이 핀에 및/또는 로드의 내벽에 형성될 수 있다.
링 부재 내에 형성된 (제 1) 홈 및 제 2 홈은 특히 서로 평행하지 않게 연장한다. 바람직하게는 제 2 홈은 로드의 종 방향(축 방향)으로 또는 이 방향에 대해 평행하게 연장하는 한편, 제 1 홈은 상기 종 방향에 대해 횡으로, 특히 수직으로 연장할 수 있다(방사 방향). 또한, 제 1 및/또는 제 2 홈의 나선형 연장이 가능하다.
로드는 스티어링 기어와 연결될 수 있고, 스티어링 기어에 의해 움직일 수 있고, 특히 로드의 종 방향으로 이동될 수 있다. 로드는 바람직하게 래크로서 형성되고, 상기 래크는 스티어링 기어와 함께 래크 스티어링 또는 래크 스티어링 기어를 형성한다. 밀봉 벨로우즈는 한편으로는 스티어링 기어에 또는 스티어링 기어의 하우징에 그리고 다른 한편으로는 핀에 또는 상기 핀에 연결된 결합 부재에 밀봉 방식으로 놓인다.
조인트가 바람직하게 볼-앤드-소켓 조인트이므로, 핀은 볼 핀으로 형성되고, 상기 볼 핀의 볼은 조인트 하우징 내에 회전 가능하고 선회 가능하게 지지된다.
로드 내부에 형성된 중공부는 특히 그 종방향으로 연장하고, 바람직하게는 조인트를 향한 로드의 단부면까지 연장된다. 로드의 내부에 중공부가 축 방향으로 한정되거나 또는 팩 홀로서 형성될 수 있다. 대안으로서, 중공부는 로드를 지나 연장될 수 있다. 또한, 다수의 중공부가 로드 내에 제공될 수 있다.
또한, 로드가 제 2 조인트와 연결되고, 상기 2개의 조인트 사이에 연장된다. 조인트와 로드 사이에는 내부 공간 내로 통하는 홈을 가진 링 부재가 각각 배치될 수 있다. 2개의 조인트는 특히 동일한 형태로 구성된다.
여기서 설명된 홈들이 가스 투과성 연결부의 부분이거나 또는 이것을 형성하기 때문에, 상기 홈은 바람직하게 자유 홈이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고로 설명한다.
도 1은 래크 스티어링의 부분 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 래크 스티어링용 볼-앤드-소켓 조인트의 단면도.
도 3은 다수의 홈 프로파일을 나타낸 도면.
도 4는 다수의 홈 연장을 나타낸 도면.
도 5는 상이한 수의 홈을 나타낸 도면.
도 1에는 래크 스티어링(1)의 부분 단면도가 도시되며, 스티어링 기어(3)의 하우징(2) 내에 래크(4)가 지지되며, 상기 래크(4)는 스티어링 기어(3)에 의해 화살표(5) 방향 및 그 반대 방향으로 이동 가능하다. 래크(4)는 리세스(6)를 가지며, 하나의 단부가 볼-앤드-소켓 조인트(7)와 연결된다. 볼-앤드-소켓 조인트(7)는 조인트 하우징(8) 및 상기 조인트 하우징 내에 회전 가능하고 선회 가능하게 지지된 핀(9)을 포함하며, 상기 핀(9)의 볼(18)(도 2 참고)은 하우징 리세스(16)(도 2 참고) 내에 놓인다. 상기 하우징 리세스(16)는 조인트 하우징(8) 내에 형성되고 조인트 하우징(8)의 벽(17)에 의해 한정된다. 핀(9)은 조인트 하우징(8) 내에 제공된 개구(19)(도 2 참고)를 통해 상기 조인트 하우징(8)으로부터 연장되고, 조인트 하우징(8)의 외부에서 밀봉 벨로우즈(10)의 한 단부는 핀(9)에 밀봉 방식으로 놓인다. 밀봉 벨로우즈(10)의 다른 단부는 스티어링 기어(3)의 하우징(2)에 밀봉방식으로 놓임으로써, 밀봉 벨로우즈(10)의 양 단부 사이에는 이것에 의해 한정된 내부 공간(1)이 형성된다. 상기 내부 공간 내에는 조인트 하우징(8), 래크(4)의 단부 영역 및 핀(9)의 일부가 배치된다. 래크(4)의 종축선은 도면 부호 12로 표시되고, 화살표(5)는 상기 종축선(12)에 대해 평행하게 또는 상기 종축선(12)의 방향으로 연장한다.
래크(4)가 스티어링 기어(3)에 의해 화살표(5)와 반대 방향으로 이동되면, 밀봉 벨로우즈(10)는 압축되고, 이는 밀봉 벨로우즈(10)의 내부 공간(1) 내에 있는 공기의 압력 상승을 야기할 수 있다. 이와 반대로, 래크(4)가 스티어링 기어(3)에 의해 화살표(5)의 방향으로 이동되면, 벨로우즈로서 형성된 밀봉 벨로우즈(10)가 신장되고, 이는 밀봉 벨로우즈(10)의 내부 공간(11) 내에 있는 공기의 압력 강하를 야기할 수 있다. 이러한 압력 변동을 보상하기 위해, 래크 스티어링(1)은 가스 투과성 연결부(13)(도 2 참고)를 가지며, 상기 연결부는 래크(4)의 중공부(6)를 밀봉 벨로우즈(10)의 내부 공간(11)과 공기 투과되도록 연결한다. 따라서, 중공부(6)를 통해 공기가 내부 공간(1)으로부터 방출되거나 또는 공기가 내부 공간(11)에 공급될 수 있다. 중공부(6)가 래크(4)를 지나 연장되지 않으면, 공기는 예컨대 스티어링 기어(3)의 하우징(2)을 통해 우회될 수 있다.
도 2에는 본 발명의 실시예에 따른 래크 스티어링(1)의 볼-앤드-소켓 조인트(7)가 단면도로 도시된다. 중공부(6)는 가스 투과성 연결부(13)를 통해 조인트 하우징(8) 외부에 배치된, 여기에 도시되지 않은 밀봉 벨로우즈(10)의 내부 공 간(11)과 공기 투과되도록 연결된다.
조인트 하우징(8)은 특히 상기 조인트 하우징과 일체로 형성된 축 방향 핀(20)을 포함하고, 상기 핀(20)은 수나사를 가지며, 래크(4)의 중공부(6) 내로 삽입된다. 볼-앤드-소켓 조인트(7)를 향한 래크(4)의 단부 영역에는 그 내벽에 암나사가 형성되고, 상기 암나사는 핀(20)의 수나사 내로 맞물린다. 따라서, 조인트 하우징(8) 및 래크(4)는 나사 결합에 의해 서로 결합된다.
조인트 하우징(8)과 래크(4) 사이에는 특히 링 디스크로서 형성된 링(21)이 배치되고, 상기 링(21)은 핀(20) 상으로 밀려지거나 또는 상기 핀(20) 상에 놓인다. 조인트 하우징(8)을 향한 상기 링(21)의 단부면은 조인트 하우징(8)에 놓인다. 또한, 래크(4)를 향한 상기 링(21)의 단부면은 래크(4)에 놓인다.
가스 투과성 연결부(13)는 핀(20)의 외주면에 형성된 하나 이상의 홈(14), 및 링(21)에 형성된 하나 이상의 홈(15)을 갖는다. 상기 홈(15)은 링(21)에 형성된 연속 리세스(22)의 영역에서 또는 상기 리세스(22)(도 4 참고)에서 홈(14)과 공기 투과되도록 연결된다. 특히 축 방향으로 연장하는 홈(14)은 바람직하게는 래크를 향한 조인트 하우징(8)의 단부면으로부터 조인트 하우징(8)으로부터 먼, 핀(20)의 단부면까지 연장되고, 리세스(6) 내로 통한다. 또한, 홈(14)은 적어도 부분적으로 핀(20)의 수나사 내에 또는 그 영역에 연장된다. 하나 이상의 홈(15)은 특히 링 리세스(22)로부터 링(21)의 외주면까지 연장되고, 한편으로는 링 리세스(22) 내로 통하며, 다른 한편으로는 여기에 도시되지 않은 밀봉 벨로우즈(10)의 내부 공간(11) 내로 통한다.
대안으로서, 하나 이상의 홈(15)은 링 리세스(22)로부터 링(21)의 외주 윤곽 또는 외주면에 대해 방사방향 간격을 두고 끝난다. 이 경우, 홈(15)은 제한된 홈으로서 형성되고, 상기 홈은 방사방향으로, 로드(4)가 링(21)에 놓이는 지지면의 외주 윤곽을 지나 연장될 수 있다. 따라서, 상기 제한된 홈은 바람직하게 상기 지지면의 외주 윤곽과 링의 외주 윤곽 사이에서 끝난다.
하나 이상의 홈(15)은 특히 방사방향으로 연장하며, 도 3에 도시된 홈 프로파일 형상(23, 24, 25 또는 26) 및/또는 도 4에 나타난 홈 연장을 가질 수 있다. 특히, 도 4에는 홈(15)이 변형예에 따라 나선형으로 연장하는 것이 도시된다. 또한, 도 5는 상이한 수의 홈(15)이 링 부재(21) 내에 형성되는 것을 도시한다. 하나 이상의 홈(4)에는 도 3, 도 4 및 도 5에 도시된 홈 프로파일 형상, 홈 연장 및/또는 홈의 수가 가능하다.
도시되지는 않지만, 볼(18)과 하우징 벽(17) 사이의 리세스(6) 내에 베어링 셸이 배치되며, 상기 베어링 셸 내에 볼(18)이 지지된다.

Claims (10)

  1. 차량용 조인트 어셈블리로서, 조인트 하우징(8) 및 상기 조인트 하우징에 대해 상대 운동 가능하게 지지된 핀(9)을 갖는 조인트(7), 중공부(6)를 가지며 상기 조인트(7)와 연결된 로드(4), 상기 조인트(7)와 상기 로드(4) 사이에 배치된 링 부재(21), 내부 공간(11)을 한정하며 상기 조인트(7)를 적어도 부분적으로 수용하는 밀봉 벨로우즈(10), 및 상기 로드(4)의 상기 중공부(6)를 상기 밀봉 벨로우즈(10)의 상기 내부 공간(11)에 연결하는 가스 투과성 연결부(13)를 포함하는, 차량용 조인트 어셈블리에 있어서,
    상기 가스 투과성 연결부(13)의 적어도 일부는 상기 링 부재(21)에 형성된 하나 이상의 방사방향 홈(15)으로 형성되고, 상기 홈(15)은 상기 밀봉 벨로우즈(10)의 내부 공간(11) 내로 통하는 것을 특징으로 하는 차량용 조인트 어셈블리.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 홈(15)은 상기 로드(4)를 향한 상기 링 부재(21)의 단부면 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 조인트 어셈블리.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 가스 투과성 연결부(13)는 상기 홈(15)에 적어도 간접적으로 연결된 하나 이상의 제 2 홈(14)을 가지며, 상기 제 2 홈(14)은 적어도 부분적으로 상기 로드(4)의 내부에 연장되고 상기 로드(4)의 상기 중공부(6) 내로 통하는 것을 특징으로 하는 차량용 조인트 어셈블리.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 조인트 하우징(8)은 상기 링 부재(21)를 지나 연장되며, 상기 로드(4)의 상기 중공부(6) 내로 삽입된 핀(20)을 포함하고, 상기 핀(20)의 외주면 내에 상기 제 2 홈(14)이 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 조인트 어셈블리.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 핀(20)은 상기 로드(4)에 형성된 암나사와 맞물리는 수나사를 가지며, 상기 제 2 홈(14)은 상기 수나사 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 차량용 조인트 어셈블리.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 링 부재(21) 내에 형성된 상기 홈(15)은 상기 로드(4)의 종축선(12)에 대해 횡으로 연장되고, 상기 제 2 홈(14)은 상기 로드(4)의 종축선(12)에 대해 평행하게 연장되는 것을 특징으로 하는 차량용 조인트 어셈블리.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 로드(4)는 스티어링 기어(3)와 연결되고, 상기 스티어링 기어(3)에 의해 움직일 수 있는 것을 특징으로 하는 차량용 조인트 어셈블리.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 밀봉 벨로우즈(10)는 한편으로는 상기 스티어링 기 어(3)에 또는 상기 스티어링 기어(3)의 하우징(2)에 그리고 다른 한편으로는 상기 핀(9)에 또는 상기 핀과 연결된 결합 부재에 밀봉 방식으로 놓이는 것을 특징으로 하는 차량용 조인트 어셈블리.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 로드(4)는 래크인 것을 특징으로 하는 차량용 조인트 어셈블리.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 조인트(7)는 볼-앤드-소켓 조인트이고, 상기 핀(9)은 볼 핀이며, 상기 볼 핀의 볼(18)은 상기 조인트 하우징(8) 내에 회전 가능하고 선회 가능하게 지지되는 것을 특징으로 하는 차량용 조인트 어셈블리.
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