KR101514228B1 - 변형가능한 전기 전도 상태를 구비하는 부싱 - Google Patents

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생-고뱅 퍼포먼스 플라스틱스 코포레이션
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Abstract

부싱은, 원통 형상을 구비하는 몸체로서, 축, 축에 대해 방사 방향으로 연장되도록 몸체에 형성되는 다수의 딤플을 구비하는 몸체를 구비한다. 몸체는 전기적으로 전도성이다. 전기적으로 비전도성인 미끄럼층이 몸체의 적어도 일부분 위에 형성된다. 전기적으로 비전도성인 코팅이 몸체의 적어도 일부분 위에 형성된다. 부싱은, 부싱이 전기적으로 비전도성인, 설치되지 않은 배열형태, 및 부싱이 전기적으로 전도성인, 설치된 배열형태를 구비한다.

Description

변형가능한 전기 전도 상태를 구비하는 부싱{BUSHING WITH TRANSFIGURABLE ELECTRICAL CONDUCTION STATE}
본 개시는 대략 부싱에 관한 것으로, 특히 변화될 수 있는 전기적 특성들을 갖는 부싱에 관한 것이다.
부하 지지 기판(load bearing substrate) 및 덮어씌운 미끄럼층(sliding layer overlay)으로 구성되는 미끄럼 베어링 복합 재료들은 일반적으로 알려져 있다. 부하 지지 기판 및 미끄럼층은 통상 적당한 접착제를 사용하는 적층에 의해 연결된다. 미끄럼 베어링 복합 재료들은, 예를 들어 자동차 산업에 사용되는 유지보수 불요 부싱(maintenance free bushing)을 형성할 수 있다. 이러한 유지보수 불요 부싱들은 문짝(door), 덮개(hood), 및 엔진 수납부 힌지, 시트(seats), 조향 컬럼, 플라이휠, 균형유지 샤프트 베어링(balancer shaft bearings) 등으로 사용될 수 있다. 부가적으로, 미끄럼 베어링 복합 재료들로 형성되는 유지보수 불요 부싱들은 또한 자동차 이외의 적용들에 사용될 수 있다.
더 긴 유지보수 불요 수명 및 개선된 부식 저항성을 갖는 개선된 유지보수 불요 부싱들에 대한 필요성이 계속되고 있다.
부싱을 위한 시스템, 방법 및 장치에 대한 실시예들은 원통 형상을 갖는 몸체, 축, 상기 몸체에 형성되고 상기 축에 대해 방사 방향으로 연장하는 다수의 딤플을 포함하고, 몸체는 전기적으로 전도성이다. 전기적으로 비전도성인 미끄럼층이 몸체의 적어도 일부분 위에 형성된다. 전기적으로 비전도성인 코팅이 몸체의 적어도 일부분 위에 형성된다. 부싱은 전기적으로 비전도성인 부싱이 설치되지 않는 배열형태(uninstalled configuration), 및 전기적으로 전도성인 부싱이 설치된 배열형태(installed configuration)를 구비한다.
다른 실시예에서, 조립체는 내측 부재, 외측 부재, 및 내측 부재와 외측 부재 사이에 위치하는 부싱을 포함한다. 부싱은 본 명세서에 설명되는 바와 같이 구성될 것이다.
또 다른 실시예에서, 부싱을 형성하고 설치하는 방법은 전기적으로 비전도성인 부싱, 내측 부재, 및 외측 부재를 제공하는 단계; 반조립체를 형성하도록 내측 부재와 외측 부재 중 하나에 부싱을 결합하는 단계; 및 부싱이 전기적으로 전도성이 되도록 반조립체에 내측 부재와 외측 부재 중 다른 하나를 결합하여 조립체를 형성하는 단계, 및 내측 부재, 부싱 및 외측 부재 사이에 전기 전도성 회로를 형성하는 단계를 포함한다.
이러한 실시예들의 상기한 및 다른 목적과 장점들은 첨부되는 청구범위 및 첨부되는 도면들과 함께 이하의 상세한 설명의 관점에서 당업자에게 명백할 것이다.
첨부되는 도면들을 참조하는 것에 의해 본 개시가 더욱 잘 이해될 것이고, 그 수많은 특징들 및 장점들이 당업자에게 명백해질 것이다.
도 1 및 도 2는 부싱의 실시예를 도시한 사시도 및 저면도이고;
도 3a 및 도 3b는 각각 설치되지 않은 배열형태 및 설치된 배열형태를 도시하는, 도 2의 3-3선을 따라 취한 부싱의 층 구조의 실시예를 도시한 확대 단면도들이며;
도 4 및 도 5는 부싱들에 대한 대안적인 층 구조들의 개략적인 단면도들이고;
도 6a 내지 도 6e는 부싱의 다양한 실시예들을 예시한 도면들이며;
도 7 내지 도 9는 부싱들을 갖는 힌지들의 실시예를 예시한 도면들이고;
도 10은 부싱들을 구비하는 자전거 헤드셋의 실시예를 도시한 도면이다.
다른 도면에서 동일한 참조 부호의 사용은 유사한 또는 동일한 구성요소를 지시한다.
도 1 및 도 2는 부싱(11)의 실시예의 사시도 및 저면도를 도시한다. 부싱(11)은 원통 형상을 갖는 몸체(13), 축(15), 및 상기 몸체(13)에 형성되고 상기 축(15)에 대해 방사 방향으로 연장하는 다수의 딤플(dimples)(17, 19)을 포함한다. 딤플들은 일부 실시예에서는 반구형(semi-spherical 또는 hemi-spherical)을 갖는다. 몸체(13)는 전기적으로 전도성(electrically conductive)이다.
미끄럼층(sliding layer)(10)이 몸체(13)의 적어도 일부분 위에 형성될 것이다. 미끄럼층(10)은 전기적으로 비전도성(electrically non-conductive)이다. 코팅(coating)(14)이 또한 몸체(13)의 적어도 일부분 위에 형성될 것이다. 마찬가지로, 코팅(14)은 전기적으로 비전도성이다. 미끄럼층(10)은 몸체(13)의 내측 표면 위에 형성될 것이고, 코팅은 몸체(13)의 외측 표면 위에 형성될 것이다. 대안적으로, 미끄럼층이 외측 표면 위에 형성될 있고, 코팅이 내측 표면 위에 형성될 수도 있다.
일부 실시예들에서, 몸체(13)는 대략 5 내지 25mm의 직경 및 대략 5 내지 25mm의 축방향 길이를 가질 수 있다. 다른 예들에서, 몸체는 대략 0.25 내지 0.50mm의 방사방향 두께를 구비하고, 미끄럼층(10)은 대략 0.25 내지 0.50mm의 두께를 가지며, 코팅(14)은 대략 0.08mm 미만의 두께를 가질 수 있다. 도 3에서, 미끄럼층(10)은 다른 실시예들을 위해 본 명세서에 설명된 바와 같은 물질들을 포함할 것이다. 코팅(14)은 비전도성 페인트와 같은 전기적으로 비전도성의 물질을 포함할 것이다. 코팅(14)은 또한 다른 실시예들을 위해 본 명세서에 설명된 바와 같은 물질들을 포함할 것이다.
부싱(11)은 부싱이 전기적으로 비전도성인 설치되지 않은 배열형태(uninstalled configuration)(예를 들어, 도 3a 참조), 및 부싱이 전기적으로 전도성인 설치된 배열형태(installed configuration)(예를 들어, 도 3b 참조)를 갖는다. 예를 들어, 설치되지 않은 배열형태는 40 ΜΩ 초과의 전기 저항을 갖고, 설치된 배열형태는 1Ω 미만의 전기 저항(예를 들어, 대략 0 내지 0.5Ω)을 갖는다.
설치된 배열형태는 적어도 부분적으로 미끄럼층(10) 및 코팅(14)이 제거된 딤플들(17, 19)을 포함할 것이며, 이에 의해 부싱(11)을 전기적으로 전도성이 되게 한다. 예를 들어, 도 3b에 도시된 바와 같이, 미끄럼층(10) 및 코팅(14)의 일부는 부싱(11)이 이들 사이에 설치될 때, 내측 부재와 외측 부재의 각각에 의해 제거되거나 벗겨질 것이다(도 7 내지 도 10 참조). 이러한 물질들의 제거를 용이하게 하기 위한 기하학적 구조들(geometries)은 부싱과 딤플들의 직경, 및 내측 부재와 외측 부재에 대한 갈라진 틈(slot)(25)의 매개변수 및 적용을 구성하는 것을 포함한다. 예를 들어, 외측 딤플들의 외경은 외측 부재의 내경보다 약간 클 것이다. 유사하게, 내측 딤플들의 내경은 내측 부재의 외경보다 약간 작을 것이다.
일부 실시예들에서, 부싱(11)은 전체적으로 적어도 2개 또는 3개 이상의 딤플(17, 19)을 구비할 것이다. 딤플들(17, 19)은 서로에 대해 축 방향으로 정렬될 것이다. 몸체(13)는 축방향 단부들(21, 23)을 구비하고, 딤플들(17, 19)은 다른 축방향 단부보다 하나의 축방향 단부에 더 가깝게 놓일 것이다. 예를 들어, 하나의 축방향 단부(23)는 도시된 바와 같이 몸체(13)로부터 방사방향으로 연장하는 플랜지를 구비하고, 다른 축방향 단부는 원통형 몸체(13)와 같은 모양일 것이다.
예시된 예들에서, 딤플들(17, 19)은 몸체에 대해 방사방향 내측 및 방사방향 외측의 양 방향으로 연장한다. 설치된 배열형태는 부싱(11)이 딤플들(17, 19)을 통해 전기적으로 전도성이 되도록, 미끄럼층(10) 및 코팅(14)이 적어도 부분적으로 제거된 방사방향 내측 및 외측의 딤플들(17, 19)(예를 들어, 도 3b 참조)의 양자 모두를 포함한다. 일부 실시예들에서, 다른 전기 통로는 제공되지 않는다. 그러나, 대안적인 실시예에서, 갈라진 틈(25)에는 몸체에서 갈라진 틈(25)으로부터 방사방향 내측 및/또는 외측으로 연장하는 버르(burrs)와 같은 하나 이상의 돌기부들(protubearances)이 제공될 수 있다. 딤플들과 마찬가지로, 버르에는 미끄럼층 및/또는 코팅이 제공될 것이다. 부싱을 전기적 비전도성에서 전기적 전도성으로 변형시키기 위해, 부싱이 설치될 때 미끄럼층 및 코팅 물질들의 일부가 버르로부터 제거된다. 일부 실시예들에서, 버르와 딤플 양자의 조합은 전기회로를 완성하기 위해 사용될 수도 있을 것이다.
일부 실시예들에서, 3개의 딤플(17)이 방사방향 내측으로 연장하고, 2개의 딤플(19)이 방사방향 외측으로 연장한다. 방사방향 내측 딤플들(17)은 서로에 대해 몸체 둘레에 대칭적으로 배열될 수 있다(예들 들어, 120°의 피치로). 방사방향 외측 딤플들은 서로에 대해 몸체 둘레에 대칭적으로 배열될 수 있다(예들 들어, 180°의 피치로). 그러나, 방사방향 내측 딤플들(17)은 방사방향 외측 딤플들(19)에 대해 대칭적으로 배열되지 않을 수 있다. 예를 들어 도 2를 참조.
몸체(13)는 몸체가 원주방향으로 불연속이 되도록 몸체의 전체 축방향 길이를 따라 연장하는 갈라진 틈(25)을 구비하는 분할 링(split ring)을 포함한다. 방사방향 외측으로 연장하는 딤플들(19) 각각은 갈라진 틈(25)과 축(15)에 대해 대략 90°로 위치된다. 다른 실시예들에서, 딤플들(19)은 갈라진 틈(25)에 대해 대략 135°로 위치된다. 방사방향 내측으로 연장하는 딤플들(17) 중 2개는 도시된 바와 같이, 갈라진 틈(25)과 축(15)에 대해 대략 60°로 위치하게 될 수 있다.
다른 실시예들에서, 조립체는 내측 부재, 외측 부재, 및 내측 부재와 외측 부재 사이에 위치되는 부싱을 포함할 것이다. 부싱은 본 명세서의 다른 부분에서 설명되는 실시예들을 포함할 것이다.
또 다른 실시예에서, 부싱을 형성하고 설치하는 방법은 전기적으로 비전도성인 부싱, 내측 부재, 및 외측 부재를 제공하는 단계; 반조립체를 형성하도록 내측 부재와 외측 부재 중 하나에 부싱을 결합하는 단계; 및 부싱이 전기적으로 전도성이 되도록 반조립체에 내측 부재와 외측 부재 중 다른 하나를 결합하여 조립체를 형성하는 단계, 및 내측 부재, 부싱 및 외측 부재 사이에 전기 전도성 회로를 형성하는 단계를 포함한다.
이 방법은 부싱으로부터 내부층과 외부층의 적어도 일부분을 제거하는 것에 의해 전기적 전도성의 회로를 형성하는 단계를 포함한다. 부싱은 딤플들을 구비하고, 상기 내부층과 외부층의 적어도 일부분이 딤플들로부터 제거될 것이다. 전기적 전도성의 회로를 형성하는 단계는 부싱으로부터, 즉 딤플들로부터 내부층과 외부층의 적어도 일부분을 제거하는 단계를 포함한다. 미끄럼층과 코팅 양쪽의 일부분들이 부싱을 전기적 전도성으로 만들기 위해 제거될 것이다. 부싱은 초기에 40ΜΩ 보다 큰 전기 저항을 갖고, 조립체를 형성한 후에 부싱은 1Ω 보다 작은 전기 저항을 갖는다.
이제 도 4를 참조하면, 부싱(100)의 다양한 층들의 실시예를 예시하는 개략 단면도를 도시한다. 부싱(100)은 부하 지지 기판(102)을 포함할 수 있다. 부하 지지 기판(102)은 금속성 지지층일 수 있다. 금속성 지지층은 탄소강, 스프링강 등을 포함하는 강, 철, 알루미늄, 아연, 구리, 마그네슘, 또는 이들의 임의의 조합과 같은 금속 또는 금속 합금을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 부하 지지 기판(102)은 철 합금과 같은 금속(금속 합금을 포함)일 수 있다. 부하 지지 기판(102)은 처리 이전에 부하 지지 기판의 부식을 방지하기 위해, 부식 방호층들(104, 106)과 같은 임시적인 코팅들로 코팅될 수 있다.
부가적으로, 임시적인 부식 방호층(108)은 부식 방호층(104)의 상부에 적용될 수 있다. 부식 방호층들(104, 106, 108) 각각은 대략 7㎛ 내지 15㎛ 사이와 같은 대략 1㎛ 내지 50㎛ 사이의 두께를 가질 수 있다. 부식 방호층들(104, 106)은 인산 아연, 철, 망간 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 부가적으로, 부식 방호층들은 나노-세라믹층일 수 있다. 나아가, 부식 방호층들(104, 106)은 기능성 실란들(functional silanes), 나노-규모 실란 기반 프라이머들, 가수분해 실란들, 유기 실란 접착 촉진제들, 용제/물 기반 실란 프라이머들, 염소화 폴리올레핀들, 부동태화된 표면들(passivated surfaces), 상업적으로 입수가능한 아연(기계적/갈바닉(galvanic)), 또는 아연-니켈, 아연-철, 아연-마그네슘, 주석, 또는 이들의 임의의 조합의 코팅들을 포함할 수 있다. 부식 방호층(108)은 기능성 실란들, 나노-규모 실란 기반 프라이머들, 가수분해 실란들, 유기 실란 접착 촉진제들, 용제/물 기반 실란 프라이머들을 포함할 수 있다. 임시적인 부식 방호층들(104, 106, 108)은 처리 도중에 제거되거나 유지될 수 있다.
미끄럼층(110)이 부하 지지 기판(102)에 적용될 수 있다. 미끄럼층(110)은 접착층을 사용할 수도 있다. 미끄럼층(110)은 고분자를 포함할 수 있다. 미끄럼층(110)으로 사용될 수 있는 고분자의 예들은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 불화 에틸렌-프로필렌(FEP), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 에틸렌 클로로트리플루오로에틸렌(ECTFE), 과불화 알콕시 폴리머(perfluoroalkoxypolymer), 폴리아세탈, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리에텔에텔케톤(PEEK), 폴리에틸렌, 폴리설폰, 폴리아미드, 산화 폴리페닐렌, 황화 폴리페닐렌(PPS), 폴리우레탄, 폴리에스테르, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 부가적으로, 미끄럼층(110)은 마찰 감소 충전제와 같은 충전제들을 포함할 수 있다. 미끄럼층(110)에 사용될 수 있는 충전제들의 예들은 유리섬유들, 탄소섬유들, 실리콘, 흑연, PEEK, 이황화 몰리브덴, 방향족 폴리에스테르, 탄소 입자들, 청동, 불소 폴리머, 열가소성 충전제들, 탄화 실리콘, 산화 알루미늄, 폴리아미드이미드(PAI), PPS, 황화 폴리페닐렌(PPSO2), 액정 폴리머(LCP), 방향족 폴리에스테르들(Econol), 및 규회석 및 황화 바륨과 같은 광물 입자들, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 충전제들은 구슬들(beads), 섬유들, 분말, 망(mesh) 또는 이들의 임의의 조합의 형태일 수 있다.
일 실시예에서, 미끄럼층은 직조된 망 또는 확장된 금속 격자(grid)를 포함할 수 있다. 직조된 망 또는 확장된 금속 격자는, 알루미늄, 강, 스테인리스 강, 청동 등과 같은 금속 또는 금속 합금을 포함할 수 있다. 선택적으로, 직조된 망은 직조된 고분자 망일 수 있다. 대안적인 실시예에서, 미끄럼층은 망 또는 격자를 포함하지 않을 수도 있다. 도 5의 대안적인 실시예에서, 직조된 망 또는 확장된 금속 격자(120)는 접착층들(112A, 112B) 사이에 내장될 수 있다. 다른 실시예들은 적어도 하나의 접착층(112A, 112B)을 포함할 것이다.
도 4로 돌아가서, 접착층(112)은 핫멜트(hot melt) 접착제일 수 있다. 접착층(112)으로 사용될 수 있는 접착제의 예들은 플루오로폴리머들, 에폭시 수지들, 폴리이미드 수지들, 폴리에테르/폴리아미드 공중합체, 에틸렌 비닐 아세테이트, 에틸렌 테트라플루오로에틸렌(ETFE), ETFE 공중합체, 과불화 알콕시(PFA), 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 부가적으로, 접착제(112)는 -C=0, -C-O-R, -COH, -COOH, -COOR, -CF2=CF-OR, 또는 이들의 임의의 조합으로부터 선택되는 적어도 하나의 작용기(functional group)를 포함할 수 있으며, 여기서 R은 1 내지 20개 사이의 탄소 원자를 포함하는 순환형 또는 선형 유기 결합기(organic group)이다. 부가적으로, 접착층(112)은 공중합체를 포함할 수 있다.
충전제 입자들(기능성 및/또는 비기능성)은 청동, 알루미늄, 다른 금속들 및 그들의 합금들과 같은 금속성 충전제들, 탄소 충전제들, 탄소 섬유들, 탄소 입자들, 흑연, 금속 산화물 충전제들, 금속 코팅된 탄소 충전제들, 금속 코팅된 고분자 충전제들 또는 이들의 임의의 조합과 같은 접착층에 부가될 수 있다.
일 실시예에서, 핫멜트 접착제는 대략 220℃ 이하와 같은 대략 250℃ 이하의 용융 온도를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 접착층(112)은 대략 220℃ 이상과 같은 대략 200℃ 이상에서 부서질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 핫멜트 접착제의 용융 온도는 250℃ 보다 높은, 심지어 300℃ 보다 높을 수 있다.
미끄럼층(110)으로부터 부하 지지 기판(102)의 반대편 표면 위에, 부식 저항 코팅(114)과 같은 코팅이 적용될 수 있다. 부식 저항 코팅(114)은 대략 7 내지 15㎛ 사이와 같은, 대략 5 내지 20㎛와 같은, 대략 1 내지 50㎛ 사이의 두께를 가질 수 있다. 부식 저항 코팅은 접착 촉진제층(116) 및 에폭시층(118)을 포함할 수 있다. 접착 촉진제층(116)은 인산 아연, 철, 망간, 주석, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 부가적으로, 접착 촉진제층(116)은 나노-세라믹층일 수 있다. 나아가, 접착 촉진제층(116)은 기능성 실란들, 나노-규모 실란 기반 층들, 가수분해 실란들, 유기 실란 접착 촉진제들, 용제/물 기반 실란 프라이머들, 염소화 폴리올레핀들, 부동태화된 표면들, 상업적으로 입수가능한 아연(기계적/갈바닉), 또는 아연-니켈, 아연-철, 아연-마그네슘, 주석의 코팅들, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
에폭시층(118)은 열경화성 에폭시, 자외선(UV) 경화성 에폭시, 적외선(IR) 경화성 에폭시, 전자빔 경화성 에폭시, 방사선 경화성 에폭시, 또는 공기 경화성 에폭시일 수 있다. 나아가, 에폭시 수지는 폴리글리시딜에테르, 디글리시딜에테르, 비스페놀 A, 비스페놀 F, 옥시란, 옥사시클로프로판, 산화에틸렌, 1,2-에폭시프로판, 2-메틸옥시란, 9,10-에폭시-9, 10-디하이드로안트라센, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 에폭시 수지는 페놀 수지들, 요소 수지들, 멜라민 수지들, 포름알데히드를 갖는 벤조구아나민, 또는 이들의 임의의 조합에 기반을 둔 합성 수지 변성 에폭시들을 포함할 수 있다. 예로서, 에폭시는
단일 에폭시드
Figure 112013094238723-pct00001
,
이중 에폭시드
Figure 112013094238723-pct00002
,
선형 삼중 에폭시드
Figure 112013094238723-pct00003
,
분기된 삼중 에폭시드
Figure 112013094238723-pct00004
,
또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있으며, 여기서 CxHyXzAu 는 선택적으로 할로겐 원자들 Xz가 수소 원자들로 치환되는 선형 또는 분기된 포화된 또는 불포화된 탄소 사슬(carbon chain)이며, 선택적으로 질소, 인, 붕소 등과 같은 원자들이 존재하며, B는 탄소, 질소, 산소, 인, 붕소, 황 등과 같은 것들 중 하나이다.
에폭시 수지는 경화제를 더 포함할 수 있다. 경화제는 아민들, 산 무수물들(acid anhydrides), 페놀 노볼락 폴리[N-(4-하이드록시페닐)말레이미드](PHPMI)와 같은 페놀 노볼락 경화제들, 레졸 페놀 포름알데히드들, 패티 아민 화합물들, 폴리카보닉 무수물들, 폴리아크릴레이트, 이소시아네이트들, 밀봉된 폴리이소시아네이트들, 붕소 트리플루오로 아민 복합체들, 크롬계 경화제들, 폴리아미드들, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 일반적으로, 산 무수물들은 화학식 R-C=0-0-C=0-R'에 일치할 수 있고, 여기서 R은 상술한 바와 같은 CxHyXzAu 일 수 있다. 아민들은 모노에틸아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라아민 등과 같은 지방족 아민들, 지방족 고리 아민들, 사이클릭 지방족 아민들, 사이클로 지방족 아민들, 아미도아민들, 폴리아미드들, 디시안디아미드들, 이미다졸 유도체들 등과 같은 방향족 아민들, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 일반적으로, 아민들은, 화학식 R1R2R3N 에 일치하고, 여기서 R은 상술한 바와 같은 CxHyXzAu 일 수 있는, 1차 아민들, 2차 아민들, 또는 3차 아민들일 수 있다.
일 실시예에서, 에폭시층(118)은 청동, 알루미늄, 다른 금속들 및 그들의 합금들과 같은 금속성 충전제들, 탄소 충전제들, 탄소 섬유들, 탄소 입자들, 흑연, 금속 산화물 충전제들, 금속 코팅된 탄소 충전제들, 금속 코팅된 고분자 충전제들 또는 이들의 임의의 조합과 같은 전도성을 개선하기 위한 충전제를 포함할 수 있다. 전도성 충전제들은 전류가 에폭시층을 통과하는 것을 허용할 수 있고, 전도성 충전제 없이 코팅된 부싱과 비교했을 때 코팅된 부싱의 전도성을 증가시킬 수 있다.
일 실시예에서, 에폭시층은 부싱의 부식 저항성을 증가시킨다. 예를 들어, 에폭시층(118)과 같은 에폭시층은 물, 소금 등과 같은 부식 요소들이 부하 지지 기판과 접촉하는 것을 실질적으로 방지하며, 그로 인해 부하 지지 기판의 화학적 부식을 억제한다. 부가적으로, 에폭시층은 유사하지 않은 금속들 사이의 접촉을 방지함에 의해, 하우징 또는 부하 지지 기판의 갈바닉 부식(galvanic corrosion)을 억제한다. 예를 들어, 에폭시층이 없는 알루미늄 부싱을 마그네슘 하우징 내부에 배치하는 것은 마그네슘을 산화시키는 원인이 될 수 있다. 그러나, 에폭시층(118)과 같은 에폭시층은 알루미늄 기판이 마그네슘 하우징과 접촉하는 것을 방지할 수 있고 갈바닉 반응(galvanic reaction)에 의한 부식을 억제할 수 있다.
부싱을 형성하는 방법으로 돌아가서, 미끄럼층은 적층 시트를 형성하기 위해 용융 접착제를 사용하여 부하 지지 기판에 부착될 수 있다. 적층 시트는, 부싱으로 형성될 수 있는 스트립들(strips) 또는 블랭크들(blanks)로 절단될 수 있다. 적층 시트의 절단은 부하 지지 기판의 노출된 부분을 포함하는 절단된 가장자리들을 생성시킬 수 있다. 블랭크들은 적층체를 요구되는 형상의 절반 완성된 부싱을 형성하도록 압연(rolling) 가공 및 플랜지 가공에 의해 부싱으로 형성될 수 있다.
도 6a 내지 도 6e는 블랭크들로부터 형성될 수 있는 다수의 부싱 형상을 예시한다. 도 6a는 압연 가공에 의해 형성될 수 있는 원통형 부싱을 예시한다. 도 6b는 압연 가공 및 플랜지 가공에 의해 형성될 수 있는 플랜지형 부싱을 예시한다. 도 6c는 플랜지형 부싱을 관통하여 장착되는 샤프트 핀을 갖는 하우징 내에 장착되는 플랜지형 부싱을 예시한다. 도 6d는 양단 플랜지형 부싱을 관통하여 장착되는 샤프트 핀을 갖는 하우징 내에 장착되는 양단 플랜지형 부싱을 예시한다. 도 6e는 압연 가공 및 플랜지 가공 대신에, 스탬핑(stamping) 가공 및 냉간 딥 디로잉(cold deep drawing) 가공을 사용하여 형성될 수 있는 L-자형 부싱을 예시한다.
절반 완성된 부싱을 성형한 후에, 절반 완성된 부싱은 형성 및 성형 과정에 사용되는 임의의 윤활제들 및 오일들을 제거하기 위해 세척될 것이다. 부가적으로, 세척 과정은 코팅의 적용을 위한 부하 지지 기판의 노출된 표면을 준비할 수 있다. 세척 과정은 용제들과 함께하는 화학적 세척 및/또는 초음파 세척과 같은 기계적 세척을 포함할 것이다.
일 실시예에서, 접착 촉진제층(116)과 같은 접착 촉진제층이 부하 지지 기판의 노출된 표면들에 적용될 수 있다. 접착 촉진제층은 인산 아연, 철, 망간, 주석, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 부가적으로, 접착 촉진제층은 나노-세라믹층으로서 적용될 수도 있다. 접착 촉진제층(116)은 기능성 실란들, 나노-규모 실란 기반 층들, 가수분해 실란들, 유기 실란 접착 촉진제들, 용제/물 기반 실란 프라이머들, 염소화 폴리올레핀들, 부동태화된 표면들, 상업적으로 입수가능한 아연(기계적/갈바닉), 또는 아연-니켈, 아연-철, 아연-마그네슘, 주석의 코팅들, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 접착 촉진제층은 스프레이 코팅, 이-코팅(e-coating), 딥 스핀 코팅(dip spin coating), 정전기적 코팅, 유동 코팅, 롤 코팅, 나이프 코팅, 코일 코팅 등에 의해 적용될 수 있다.
더불어, 부식 저항층의 적용은 에폭시 코팅을 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 에폭시는 2-성분 에폭시 또는 단일 성분 에폭시일 수 있다. 유익하게, 단일 성분 에폭시는 더 긴 작용 수명(working life)을 가질 수 있다. 작용 수명은 에폭시가 더 이상 코팅으로서 작용할 수 없을 때까지, 에폭시를 준비하는 단계로부터의 시간의 양일 수 있다. 예를 들어, 단일 성분 에폭시는 몇 시간의 2-성분 에폭시의 작용 시간과 비교하여 수개월의 작용 시간을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 에폭시층은 스프레이 코팅, 이-코팅, 딥 스핀 코팅, 정전기적 코팅, 유동 코팅, 롤 코팅, 나이프 코팅, 코일 코팅 등에 의해 적용될 수 있다. 부가적으로, 에폭시층은 열 경화, 자외선 경화, 적외선 경화, 전자빔 경화, 방사선 경화, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 경화될 수 있다. 바람직하게, 경화는 미끄럼층, 접착제층, 직조된 망 또는 접착 촉진제층 중 임의의 파손 온도 위로 물질의 온도를 증가시키지 않고 달성될 수 있다. 따라서, 에폭시는 대략 250℃ 아래에서, 심지어 대략 200℃ 아래에서 경화될 것이다.
코팅 및 특히 에폭시층은, 미끄럼층에 의해 덮이지 않는 주된 표면 뿐만 아니라 부하 지지 기판의 노출된 가장자리들을 덮도록 적용될 수 있다. 이-코팅 및 정전기적 코팅은 비전도성 미끄럼층으로 코팅되지 않은 모든 노출된 금속 표면들에 코팅을 적용하는데 특히 유용할 수 있다. 나아가, 코팅은 균열들 또는 빈틈들(voids) 없이 부하 지지 기판의 노출된 표면들을 연속적으로 덮기 위한 코팅을 위해 바람직하다. 부하 지지 기판을 연속적이고 모양이 일치하도록 덮는 것은 소금들 및 물과 같은 부식 요소들이 부하 지지 기판과 접촉하는 것을 실질적으로 방지할 수 있다. 일 실시예에서, 그러한 코팅을 구비하는 부싱은 상당히 증가된 수명을 가질 수 있다.
대안적인 실시예에서, 코팅은 미끄럼층을 적용하기 이전, 블랭크를 형성하기 이전이지만 미끄럼층을 적용한 이후, 또는 블랭크 형성과 부싱 성형 사이를 포함하는, 부싱의 처리 과정 도중의 임의의 지점에서 적용될 수 있다.
도 7 및 도 8은 자동차 도어 힌지, 덮개 힌지, 엔진 수납부 힌지 등과 같은 힌지(400)의 실시예를 예시한다. 힌지(400)는 내측 힌지 부분(402) 및 외측 힌지 부분(404)을 포함할 수 있다. 힌지 부분들(402, 404)은 리벳들(406, 408) 및 부싱들(410, 412)에 의해 결합될 수 있다. 부싱들(410, 412)은 본 명세서의 다른 부분에서 설명된 바와 같이 구성될 것이다. 도 8은 리벳(408)과 부싱(412)을 더욱 상세하게 보여주는 힌지(400)의 단면도를 예시한다.
도 9는 자동차 도어 힌지, 덮개 힌지, 엔진 수납부 힌지 등과 같은 힌지(600)의 다른 실시예를 예시한다. 힌지(600)는 핀(606) 및 부싱(608)에 의해 결합되는 제1 힌지 부분(602) 및 제2 힌지 부분(604)을 포함한다. 부싱(608)은 본 명세서의 다른 부분에서 설명된 바와 같이 구성될 것이다.
도 10은 자전거와 같은 2개의 바퀴를 가진 차량을 위한 헤드셋(700)의 실시예를 예시한다. 조향 튜브(702)가 헤드 튜브(704)를 관통하여 삽입될 수 있다. 부싱들(706, 708)이 조향 튜브(702)와 헤드 튜브(704) 사이의 정렬을 유지하고 접촉을 방지하기 위해 조향 튜브(702)와 헤드 튜브(704) 사이에 위치될 수 있다. 부싱들(706, 708)은 본 명세서의 다른 부분에서 설명된 바와 같이 구성될 것이다. 부가적으로 시일들(710, 712)이 먼지 또는 다른 입자 물질에 의한 부싱의 미끄럼 표면의 오염을 방지할 수 있다.
이러한 기술된 설명은 최상의 모드를 포함하는 실시예를 개시하기 위한 그리고 또한 당업자가 본 발명을 만들고 사용하는 것을 가능하게 하기 위한, 예들을 사용한다. 특허가능한 범위는 특허청구범위에 의해 한정되며, 당업자에 의해 일어나는 다른 예들을 포함할 것이다. 그러한 다른 예들은 특허청구범위의 문자 그대로의 언어로부터 다르지 않는 구조적 요소들을 구비한다면, 또는 특허청구범위의 문자 그대로의 언어로부터의 비실질적인 차이점들을 갖는 균등한 구조적 요소를 포함한다면, 특허청구범위의 범위 이내에 있는 것으로 의도된다.
일반적인 설명 또는 예들로 이상에서 설명된 행위들 모두가 필요한 것은 아니며, 구체적인 행위의 일부는 필요하지 않을 수 있고, 하나 이상의 추가적인 행위가 설명된 것에 부가되어 실행될 수도 있다는 것을 알아야 한다. 행위들이 열거된 순서가, 반드시 이들이 실행되는 순서는 아니다.
상기한 명세서에서, 개념들은 구체적인 실시예에 관해 설명되었다. 그러나, 당업자들은 다양한 수정들 및 변경들이 이하의 특허청구범위에 제시된 바와 같은 본 발명의 범위로부터 벗어남 없이 이루어질 수 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 본 명세서 및 도면들은 제한적인 의미보다는 예시적인 의미로 평가되어야 하며, 모든 그러한 수정들은 본 발명의 범위 이내에 포함되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용된 바와 같은, "포함한다(comprises)", "포함하는(comprising)", "구비한다(incldues)", "구비하는(inclding)", "(갖는다(has)", "갖는(having)" 또는 이들의 임의의 다른 변형과 같은 용어들은 비-배제적인 포함을 커버하도록 의도된다. 예를 들어, 특징들의 목록을 포함하는 과정, 방법, 물품 또는 장치는 반드시 단지 그러한 특징들에 제한되는 것이 아니라, 과정, 방법, 물품 또는 장치에 대한 고유의 또는 표현적으로 열거되지 않은 다른 특징들을 포함할 수도 있다. 나아가, 표현적으로 반대로 진술되지 않는 한, "또는"은 포함적인 또는으로 언급되며 배제적인 또는으로 언급되지 않는다. 예를 들어, 조건 A 또는 B는 다음 중 임의의 하나에 의해 만족된다: A는 진실이고(또는, 존재하며) B는 거짓이다(또는, 존재하지 않는다), A는 거짓이고(또는, 존재하지 않고) B는 진실이다(또는, 존재한다), A 및 B 둘 모두 진실이다(또는 존재한다).
또한, "하나(a)" 또는 "하나(an)"의 사용이 여기서 설명되는 요소들 및 구성요소들을 설명하기 위해 채택된다. 이는 단지 편의를 위한 것이며, 본 발명의 범위에 대한 일반적인 의미를 제공하기 위한 것이다. 이러한 설명은 하나 또는 적어도 하나를 포함하도록 읽혀야 하며, 단수형은 또한, 그 밖의 다른 것을 의미하는 것으로 명백해지지 않는 이상, 다수를 포함한다.
이익들, 다른 장점들, 및 문제들에 대한 해결책들은 구체적인 실시예들에 관해 이상에서 설명되었다. 그러나, 임의의 이익, 장점 또는 해결책이 더욱 명백하게 일어나거나 더욱 명백하게 되도록 하는 원인이 될 수 있는, 이익들, 다른 장점들, 문제들에 대한 해결책 및 임의의 특징(들)은, 임의의 또는 모든 특허청구범위에 대한 중대한, 요구되는 또는 본질적인 특징으로 해석되어서는 안된다.
본 명세서들 읽은 후에, 숙련된 장인들은, 명확함을 위해 분리된 실시예들의 맥락에서 여기서 설명되며 특정의 특징들은 또한 단일 실시예의 조합으로 제공될 수도 있다는 것을 인식할 것이다. 역으로, 간결함을 위해 단일 실시예의 맥락에서 설명되는 다양한 특징들, 또한 분리되어 제공되거나 임의의 부수적인 조합으로 제공될 수 있을 것이다. 나아가 범위에 관해 진술된 값들에 대한 참조는 그 범위 이내의 각각의 및 모든 값을 포함한다.

Claims (39)

  1. 부싱으로서,
    원통 형상을 가지며 전기적으로 전도성(electrically conductive)인 몸체, 축, 및 상기 몸체에 형성되고 상기 축에 대해 방사 방향으로 연장하는 다수의 딤플(dimples);
    전기적으로 비전도성(electrically non-conductive)이고 상기 몸체의 적어도 일부분 위에 있는 미끄럼층(sliding layer); 및
    전기적으로 비전도성이고 상기 몸체의 적어도 일부분 위에 있는 코팅(coating)을 포함하며,
    상기 다수의 딤플의 각 딤플은 반구형(semi-spherical)이고,
    상기 부싱은 전기적으로 비전도성인 상기 부싱이 설치되지 않은 배열형태(uninstalled configuration), 및 전기적으로 전도성인 상기 부싱이 설치된 배열형태(installed configuration)를 갖는 부싱.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 설치되지 않은 배열형태는 40ΜΩ 초과의 전기 저항을 갖고, 상기 설치된 배열형태는 1Ω 미만의 전기 저항을 갖는 부싱.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 설치된 배열형태는 적어도 부분적으로 상기 미끄럼층이 제거된 딤플들을 포함하는 부싱.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 딤플들은 서로 축방향으로 정렬되는 부싱.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 몸체는 축방향 단부들을 갖고, 상기 딤플들은 다른 하나의 축방향 단부보다 하나의 축방향 단부에 인접한 부싱.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 딤플들은 상기 몸체에 대해 방사방향 내측 및 방사방향 외측의 양방향으로 연장하는 부싱.
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 미끄럼층은 상기 몸체의 내측 표면 위에 있고, 상기 코팅은 상기 몸체의 외측 표면 위에 있는 부싱.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 미끄럼층은 상기 몸체의 외측 표면 위에 있고, 상기 코팅은 상기 몸체의 내측 표면 위에 있는 부싱.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 몸체는 0.25 내지 0.50mm의 방사방향 두께를 갖고, 상기 미끄럼층은 0.25 내지 0.50mm의 두께를 가지며, 상기 코팅은 0.08mm 미만의 두께를 갖는 부싱.
  11. 내측 부재;
    외측 부재; 및
    상기 내측 부재와 외측 부재 사이에 위치하는 부싱을 포함하는 어셈블리로서:
    상기 부싱은,
    원통 형상을 가지며 전기적으로 전도성인 몸체, 축, 상기 몸체에 형성되고 상기 축에 대해 방사 방향으로 연장하는 다수의 딤플;
    전기적으로 비전도성이고 상기 몸체의 적어도 일부분 위에 있는 미끄럼층; 및
    전기적으로 비전도성이고 상기 몸체의 적어도 일부분 위에 있는 코팅을 포함하며,
    상기 부싱은 상기 부싱이 전기적으로 비전도성이고 상기 내측 부재와 외측 부재 사이에는 설치되어 있지 않은 설치되지 않은 배열형태, 및 상기 부싱이 전기적으로 전도성이고 상기 내측 부재와 상기 외측 부재 사이에는 설치되어 있는 설치된 배열형태를 구비하는 어셈블리.
  12. 부싱을 형성하고 설치하는 방법으로서:
    전기적으로 비전도성인 부싱, 내측 부재, 및 외측 부재를 제공하는 단계;
    반조립체(sub-assembly)를 형성하도록 상기 내측 부재와 외측 부재 중 하나에 상기 부싱을 결합하는 단계; 및
    상기 부싱이 전기적으로 전도성이 되도록 상기 반조립체에 상기 내측 부재와 외측 부재 중 다른 하나를 결합하여 조립체를 형성하는 단계, 및 상기 내측 부재, 상기 부싱 및 상기 외측 부재 사이에 전기 전도성 회로를 형성하는 단계를 포함하는 부싱을 형성하고 설치하는 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 전기 전도성 회로를 형성하는 단계는 부싱으로부터 내부층과 외부층의 적어도 일부분을 제거하는 단계를 포함하는 부싱을 형성하고 설치하는 방법.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 부싱은 전기적으로 비전도성인 상기 몸체의 적어도 일부분 위에 있는 미끄럼층 및 전기적으로 비전도성인 상기 몸체의 적어도 일부분 위에 있는 코팅을 갖고, 상기 부싱이 전기적으로 전도성이 되도록 상기 미끄럼층과 상기 코팅의 양쪽의 일부분들이 제거되는 부싱을 형성하고 설치하는 방법.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 부싱은 초기에 40ΜΩ 보다 큰 전기 저항을 갖고, 상기 조립체를 형성한 후에 상기 부싱은 1Ω 보다 작은 전기 저항을 갖는 부싱을 형성하고 설치하는 방법.
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