KR19990013517A

KR19990013517A - 드라이 웨지 볼/소켓 죠인트

Info

Publication number: KR19990013517A
Application number: KR1019980026426A
Authority: KR
Inventors: 모우간가쓰비.; 리챠드에프. 브라운
Original assignee: 슈에이.그리핀; 다나코포레이션
Priority date: 1997-07-02
Filing date: 1998-07-01
Publication date: 1999-02-25
Also published as: DE19829474A1; KR100611439B1; US5904436A; JPH1182474A

Abstract

본원은 볼/소켓 죠인트를 개시한 것이다. 죠인트는 내부 구형상 면이 있는 2개 하드 자기 조정 테이퍼진 측부 반 베어링(hard, self-adjusting, tapered side bearing halves)을 포함하는 것이다. 내부 구형상 면은 강성 보강된 폴리머 기본 접착제, 세라믹 기본 접착제 또는 다른 고온 접착제로 구(球)형상 면에 접합되는 저 마찰 합성 필라멘트 충진 구조물 오버레이(low friction synthetic filament impregnated fabric overlay)가 안에 붙여지는 것이다. 반 베어링은 볼 스터드 구형체를 수용하고 그리고 소켓 내로 압축 선-하중을 받는 것이다. 베어링 테이퍼는 필라멘트 미립자가, 압축 구조물 오버레이에 대한 베어링 내에서의 구형체의 이동 또는 분절동작으로 스터드 구형체의 극히 낮은 장소를 충진한다. 상기 구형체는 상당히 부드럽게 되고 죠인트 내에 마찰을 최소로 하고 그리고 베어링 수명과 죠인트의 성능을 향상시키는 것이다. 또한 구조물은 죠인트 조립에 앞서 반 베어링에 인접하여 배치된 반구형 컵의 내부 면에도 접합될 수 있는 것이다.

Description

드라이 웨지 볼/소켓 죠인트

본 발명은 볼 죠인트 조립체에 관한 것으로, 특히 차량 현수 시스템에 이동성 파트에 접속하는데 사용되는 타입의 볼 죠인트 조립체에 관한 것이다.

볼/소켓 죠인트는 랙과 피니온 내부 타이 로드 소켓 조립체, 스티어링 너클, 드레그 링크 및 접속 로드 조립체를 구비하는 다양한 적용물에 사용되는 것이다. 일반적으로 볼 스터드의 헤드와 함께 하는 압축 베어링을 수용하는데 채택되는 원통형 소켓 부재는 볼/소켓 죠인트에 포함되는 것이다. 압축 베어링은 소켓 과 볼 스터드 헤드와의 사이에 마찰 수준을 감소시키는 것이다. 시간이 오버하면, 마모 보상을 위해서 베어링의 팽창이 발생된다.

반(半) 베어링을 구비하는 볼/소켓 죠인트에는 알려진 결함이 있다. 특히, 반 베어링에 있는 죠인트는 베어링과 스터드 헤드와의 사이에서 여유 있게 설치되어 한정된 마모용으로만 채택될 수 있는 것이다. 시간이 오버되어서, 죠인트가 거의 타이트하지 않게 되면, 죠인트 성능이 감소하여 포텐셜 죠인트의 파손이 초래되어, 스터드 회전 토오크는 감소하고, 그리고 축선 단부 플레이는 증가한다.

종래 기술은 보다 용이한 죠인트 조립과 보다 타이트한 죠인트이게 하는 2개 피스 베어링 세트의 사용을 교시하고 있다. 그런데, 과도한 압축 선(先)-하중을 받게 되면 베어링은 소성 변형되게 된다. 베어링이 소성 변형되면, 탄성 또는 충격 흡수와 압축성 또는 토오크 콘트롤과의 사이에 평형을 필요로 하게 된다.

또한, 최대 죠인트 수명에 적합한 저 마찰 특성을 가진 재료의 필요성은 합성 비-금속성 베어링 재료를 요구하고 있다. 그러나 볼 스터드의 표면은 일반적으로 기계 가공되어 그 위에 극히 미세한 결함이 남아 있게 된다. 볼에 있는 결함은 내부 베어링 면을 악화시키어 볼 죠인트를 윤활 시키는 베어링의 성능을 저하시킨다. 또한 볼 표면에 험준한 또는 날카로운 모서리도 죠인트 마찰을 증가하여 베어링 면에서의 윤할유를 제거하게 한다. 드라이 반부 베어링(윤할 첨가가 없는 반부 베어링)의 내부 베어링 면은 볼 스터드의 불규칙한 면으로 인해서 손상 및/또는 긁힐 수 있는 것이다.

본 발명은 금속성 또는 강 하드 폴리머성 2개 피스 하드 베어링 세트를 구비하는 개량된 볼/소켓 죠인트에 관한 것이다. 베어링 세트는, 오버레이(overlay)와 스터드 구(球)형체와의 사이가 평형하게 될 때까지 볼 스터드 구형체의 극히 미세한 낮은 장소를 미분자 필라멘트로 충진하는 것을 허용하는 PTFE(polytetraflouroethylene)와 같은 저 마찰성 합성 필라멘트가 충만된 구조물 오버레이로 이루어진 내부 베어링 면을 구비하는 것이다.

본 발명은 볼 스터드 구형체를 수용하는 내부 구형 면을 가진 2개 금속성 자기 조정식 테이퍼진 측부 반 베어링으로 구성된 베어링을 포함하는 것이다. 2개 반부는 구형으로 조립되고, 축선 방향으로 연장하는 평행선을 따라서 연결되는 것이다. 다음, 상기 조립체는 소켓 내에서 선-하중을 받아 압축된다. 양호하게, 금속성 반 베어링의 내부 구형상 면은 경성이 보강된 폴리머 기본 접착제, 세라믹 기본 접착제 또는 다른 고온 접착제로 구형상 면에 결합된 PTFE 충진된 구조물 오버레이로 이루어진다.

반 베어링이 하드재로 형성되기 때문에, 압축 선-하중이 볼 스터드 구형체에 대항하는 구조물 오버레이와 소켓 내에 반 베어링의 극히 타이트한 끼움으로 나타나게 된다. 베어링 테이퍼는 합성 필라멘트의 미립자가 압축 구조물 오버레이에 대항하는 베어링 내에 구형체의 이동 또는 관절 이음에 따른 스터드 구형체의 극히 낮은 장소를 충진하도록 콘트롤된다. 극히 낮은 장소가 미립자 필라멘트로 충진되면, 볼 스터드 헤드는 상당히 부드럽게 되고 그리고 죠인트 내에 마찰은 최소로 된다. 또한, 원할한 헤드는 죠인트 내에 내부 베어링 면을 악화시키지 않는다. 그리고 각각의 베어링 성분이 하드제 이기 때문에, 반 베어링의 소성 변형이 압축 선-하중 동안에 그리고 죠인트 사용 동안에 방지되게 된다. 따라서, 죠인트의 수명과 베어링 수명이 크게 증가하게 된다.

도 1 은 본 발명의 볼/소켓 죠인트의 제 1 실시예의 단면도.

도 2 는 다양한 죠인트 성분을 나타내는 제 1 실시예의 분해 단면도.

도 3 은 본 발명의 내부 베어링 면의 절결 단면도.

도 4 는 본 발명의 제 2 실시예의 단면도.

도 5 는 본 발명의 제 3 실시예의 단면도.

도 6 은 본 발명의 제 4 실시예의 단면도.

도 7 은 본 발명의 제 5 실시예의 단면도.

도 8 은 본 발명의 제 5 실시예의 하부 베어링 시트의 평면도.

도 9 는 본 발명을 조립하는 방법을 나타내는 분해 단면도.

도 10 은 조립 방향으로 있는 도 9 의 볼 스터드 헤드를 나타낸 도면.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

10 : 볼/소켓 죠인트 12 : 베어링 세트

14, 16 : 반 베어링 18 : 공동

20 : 소켓 26 : 절두원추형 플로어

36 : 스터드 헤드 38 : 슬롯

44 : 생크 50 : 링

56 : 구조물 오버레이 66 : 부싱

72 : 절두원추형 노오즈

도 1 내지 도 4 는 대칭형으로 테이퍼진 반 베어링(14, 16)을 구비하는 베어링 세트(12)를 포함하는 볼/베어링 소켓 죠인트(10)를 나타낸 도면이다. 금속성 또는 강성 하드 폴리머 반 베어링(14, 16)은 소켓(20)의 공동(18)에 수용되는 것이다. 공동(18)은 절두원추형 플로어(26)와 소켓 측벽(24)의 내부 둘레 면(22)으로 형성된다. 공동(18)은 A-A대칭축에 대하여 축선 방향으로 연장되는 것이다.

반 베어링(14, 16)은 공동(18)의 내부 둘레 면(22)에 합치되는 테이퍼진 외부 둘레 면(28, 30)을 가진다. 반 베어링(14, 16)은 부가로 스터드 헤드(36)가 내부 면(32, 34)과 결합하도록 반 베어링(14, 16)에 형성되는 내부 구형상 면(32, 34)을 갖는 것이다. 반 베어링(14, 16)은 그 사이에 분리부에 의해 형성된 슬롯(38)이 공동(28)의 A-A대칭축에 대해 평행하게 연장되도록 스터드 헤드(36) 주위에 끼워 설치된다. 반 베어링(14, 16)은 부가로 스터드 헤드(36)가 생크(44)와 결합되는 지점에 인접하여 볼 스터드(46)의 생크(44)와 결합하는 이행(移行) 지역(40, 42)을 갖는다.

압축 림(rim)으로서 동작을 하는 상부 축선 면(48)을 갖는 소켓(20)은 환형 보유 링(50)과 결합된다. 보유 링(50)은 일반적으로 강철로 이루어진다. 소켓(20)이 폐쇄되면, 소켓(20) 내의 공동(18) 내부 방향으로 베어링 세트(12)가 힘을 받아서 축선 방향과 반경 방향 모두의 방향으로 선-하중 압축 힘을 받게 된다. 대칭형 반 베어링(14, 16)의 원통형상으로 테이퍼진 외부 둘레 면(28, 30)은, 소켓(20)의 내부 둘레 면(22)의 대응 비-하중 직경부 보다 큰 비-하중 직경부를 갖는다. 반 베어링(14, 16)은 스터드 헤드(36) 주위에 배치되고, 조립체는 소켓(20) 방향으로의 힘을 받는다. 외부 둘레 면(28, 30)이 내부 둘레 면(22) 보다 큰 비-하중 직경부를 갖기 때문에, 반 베어링(14, 16)은 압축력을 받게 되고 그리고 스터드 헤드(36)에 선-하중 압축력이 나타나게 된다. 외부 둘레 면(28, 30)의 테이퍼는 조립체가 소켓(20) 내의 방향으로 압압 될 때 스터드 헤드(36)에 대항하여 발휘되는 힘의 량을 제어하도록 조정될 수 있는 것이다. 또한, 선-하중 압축력은 외부 면(28, 30) 사이에서 소켓(20)의 내부 둘레 면(22)으로 전달된다.

양호한 실시예에서, 베어링 세트(12)는 부가로 절두원추형 노오즈(72)가 있는 웨지형상 하부 시트(52)를 갖는 것이다. 하부 시트(52)는 자기 윤할 폴리머로 양호하게 형성되고, 스터드 헤드(36)를 지지하는 오목형 상부 면(54)을 갖는 것이다. 내부 구형상 시트 면(32, 34)과 상부 면(54)은 모두 공통 직경부를 공유하고 그리고 헤드(36)와 결합하여 공통 중앙점에 대한 회전동작의 자유도를 제한한다. 절두원추형 노오즈(72)는 소켓(20)의 절두원추형 플로어(26)에 대응하고 합치되는 크기의 것이다. 노오즈(72)는 또한 시트(52)의 용이한 성형작업을 허용하는 절두원추 형상체인 것이다. 노오즈(72)는, 향상된 베어링 면 영역, 거의 없는 축선 단부 플레이 및 반경 래시(lash), 그리고 회전 토오크의 값을 증가하지 않는 향상된 죠인트의 타이트성 때문에 더 큰 하중 지지를 제공한다.

양호하게, 대칭성 반 베어링(14)의 내부 구형상 시트 면(32, 34)은 강성 보강 폴리머(58)에 의해 구형상 면(32, 34)에 접합되는 PTFE 충진 구조물 오버레이(56)로 안이 붙여진다. 오버레이(56)는 어느 정도 저 마찰 합성 필라멘트로 충진 될 수 있는 것이다. 또한, 폴리머(58)는 세라믹 기본재 또는 다른 고온 접착제일 수 있는 것이다. 또한, 구조물 오버레이(56)도 폴리머 기본재 일 수 있는 것이다. 죠인트 설계에 따른 하중 타입과 확장에 따라서, 또한 시트(52)의 면(54)도 그에 접합되는 PTFE-충진 구조물을 구비할 수도 있는 것이다. 이러한 옵션은 이하에서 상세히 기술되는 것이다.

도 1 및 도 2 는 죠인트(10)의 단면을 나타낸 도면이다. 대칭형으로 테이퍼진 반 베어링(14, 16)은, 오버레이(56)를 구비하는 내부 구형상 시트 면(32, 34)이 스터드 헤드(36)와 접촉하고 그리고 슬롯(38)이 반 베어링 사이에 형성되도록 스터드 헤드(36) 주위에 배치된다. 다음, 보조 조립체가 소켓(20)의 공동(18) 내로 삽입되어 진다. 죠인트는 일반적으로 단조 또는 주조작업으로 형성되는 폐쇄 소켓(20)으로 밀봉된다. 소켓(20)의 상부 축선 면(48)의 환형 립(86)은 볼 스터드(46)의 생크(44) 쪽으로 클림프 된다. 립(86)은 강 하중 압압(push out)에 대한 적당한 내성을 보장하는 크기의 것이다. 또한, 소켓(20) 폐쇄로, 축선 방향 하중은 볼과 소켓 죠인트(10)의 결합해제 방지를 위해 환형상 립(86)에 전달되는 보유 링(50)에 적용된다. 소켓(20)의 폐쇄동작은 상술된 바와 같이 축선 및 압축 선-하중 모두를 적용하는 것이다.

도 3 은 죠인트(10) 일부를 확대 도시한 것이다. 표면 마무리 후에도, 볼 스터드(36)는 모서리(62)와 골짜기(64)를 가진 다수의 미세한 불완전 면(60)을 갖는다. 종래 볼 및 소켓 죠인트 동작에서는, 모서리(62)가 베어링 면에서 골짜기(64)에 주어지는 어느 정도의 윤활유를 긁어내어, 마찰 접촉부 영역 사이에서의 윤활유를 제거하게 된다. 드라이 베어링에서, 비 윤활된 모서리(62)에는 죠인트 사용 서비스 수명을 단축하고 죠인트 성능을 감소시키는, 내부 면의 퇴화가 있다. 본 발명에 따라서, PTFE 충진 구조물(56)은 반 베어링(14, 16)의 내부 구형상 시트 면(32, 34)을 따라서 강성 보강 폴리머(58)와 접합한다. 스터드 구형체(36)가 압축 PTFE 충진 구조물(56)에 대한 회전 또는 분절 동작으로, PTFE 미립자가 구조물(56)과 스터드 구형체(36)와의 사이에 평형이 이루어 질 때까지 불완전한 골짜기를 채우게 된다.

시트(52)의 절두원추형 노오즈(72)는 볼 구형체(36)용 하부 시트로서 역할을 하고, PTFE 충진 구조물의 모서리에 모서리 하중으로 기술된 효과를 상쇄시키는 역할을 한다. 모서리 하중은 구형상 원호, 예를 들면 표면(32, 34)에서의 길이 방향 모서리(33, 35)와 같은 것보다 작은 원호를 가지는 표면(32, 34)의 일부분에서 발생한다. 구형체(36)가 표면(32, 34)의 길이방향 모서리(33, 35)를 따라서 힘을 발휘함으로, 구조물(56)이 소성 변형되어 구형체(36)와 반 베어링(14, 16) 사이를 흐르게 된다. 소성 변형은 죠인트 내에 스터드 헤드(36)를 조급하게 느슨하게 유도하여 구형체(36) 둘레에 베어링 물질의 유실이 있게 한다. 면(54)을 따라서 구형체(36)를 지지하여, 표면(32, 34) 모서리(33, 35)를 따라 동작하는 모서리 하중이 최소로 된다.

충진 구조물 오버레이(56)는 죠인트에 설계에 따른 하중 타입과 확장에 따라서 시트(52)의 오목 면(54)에 접합될 수 있는 것이다. 볼 스터드(46)의 A-A대칭축에 대한 볼 스터드(46)의 분절 또는 틸트의 증가로, 표면(54)에 따른 하중도 증가된다. 표면(54)을 따른 하중의 증가로, 그곳에 접합된 충진 구조물 오버레이(56)의 마찰이 최소로 된다.

양호하게, 양쪽 반 베어링(14, 16)은 구조물(56)에 적합한 금속 또는 상당한 하드 폴리머성 캐리어이다. 하드 반 베어링(14, 16)의 선-압축은 볼 구형체(36)와 대응 면(32, 34)과의 사이에서 작게 발생하는 마모를 위한 일정한 자기 조정(또는, 흡수)을 허용한다. 마모가 발생하면, 소켓(20)내에 헤드(36)와 반 베어링(14, 16)의 축선 또는 반경방향 플레이가 제로를 유지 할 때까지 일부 반 베어링의 압축 선-하중동작은 해제된다. 또한, 구조물(56)도 압축되어 베어링 마모를 조정한다. 따라서, 죠인트(10)는 확장된 기간 이상의 고 반경방향 및 축선 방향 하중 힘을 처리할 수 있는 것이다.

죠인트(10)는, 다음과 같이 한정하는 것은 아니고 예를 든 경우인 것으로서, 랙/피니온 내부 및 외부 타이 로드 소켓 조립체, 상부 및 하부 현수 볼 죠인트 조립체, 드레그 링크 및 접속 로드 조립체, 그리고 다른 볼/소켓 스티어링 너클을 구비하는 넓은 범위에 적용물에 적용 가능한 것이다.

도 4 는 변경된 죠인트 구조(10')를 나타낸 도면이다. 도 1 내지 도 3 의 실시예에서와 공통인 요소에는 동일 번호를 부여하였다. 도 4 에 볼 스터드(46')는 1/3볼 스터드 헤드(36')를 구비하는 것이다. 생크(44')는, 생크(44')에서 스터드 헤드(36') 내로 볼 스터드(46')가 이행되는 지점에서 부싱(66)으로 둘러싸여 있다. 반 베어링(14, 16)은 볼 스터드 헤드(36')의 상부 부분(70)과 같이 부싱(66)의 외부 면(68)과 접촉하는 내부 구형상 시트 면(32, 34)을 구비한다. 스터드 헤드(36')의 주요부는 소성 하부 베어링 시트(52')의 오목한 상부 면(54')에 놓여진다. 내부 구형상 시트 면(32, 34)은 필라멘트 충진 구조물 오버레이(56)에 안에 붙여진다. 또한, 오버레이(56)는 생크(44')의 면과 접촉하는 부싱(66)의 내부 환형상 면(82)을 따라 접합되고, 그리고 또한 스터드 헤드(36')의 상부 부분(70)과 접촉하는 일부분의 부싱(66)을 따라 접합된다. 전술된 바로서, 죠인트(10')의 하중 요구에 따라서, 시트(52')의 표면(54')도 오버레이(56)를 구비할 수 있다.

도 5 에 도시된 제 3 실시예에서, 죠인트(10)는 하부 베어링 시트(52)를 필요로 하지 않은 스터드 헤드(36)를 둘러싸는 크기로 이루어진 분할 반 베어링(14, 16)을 구비하는 것이다. 도 1 내지 도 3 의 실시예에서와 동일 요소에는 동일 번호를 부여하였다. 테이퍼진 하드 반 베어링(14, 16)은 충진된 구조물 오버레이(56)로 안에 붙여진 내부 구형상 시트 면(32, 34)을 구비하는 것이다. 이러한 구조에서, 유니트 하중은 볼/소켓 죠인트(10)의 압축 하중이 오버레이(56)에서 감소된다. 극히 낮은 장소가 도 5 의 실시예에서의 필라멘트 미립자로 채워지면, 스터드 헤드(36)는 상당히 부드럽게 되고 그리고 죠인트(10)는 최저 마찰상태에 대응하는 평형에 이르게 된다. 따라서, 죠인트(10)는 본 발명을 통하여 최적한 성능의 수준에 이르게 된다.

도 6 은 다른 볼/소켓 구조를 사용하는 본 발명의 제 4 실시예를 도시한 도면이다. 죠인트(110)는, 소켓(120)의 공동(118)에 수용되는 2개 테이퍼진 분할된 하드 강철, 알루미늄, 또는 강성 보강 폴리머성 반 베어링(114, 116)이 있는 베어링 세트(112)를 구비하며, 공동(118)은 측 벽(124)의 내부 둘레 면(122)에 한정되어 형성된다. 베어링 세트(112)는 도 5 의 실시예의 것과 극히 유사한 것이다. PTFE 충진 구조물(156)은 내부 시트 면(132, 134)과 접합하고 스터드 헤드(136)와 결합한다. 반 베어링(114, 116)은, 공동(118)의 내부 둘레 면(122)에 합치되지만, 내부 둘레 면(122) 보다 약간 더 큰 비-하중을 받는 직경부를 갖는 외부 둘레 면(128, 130)을 구비하는 것이다.

반 베어링(114, 116)은 공동(118) 내로 힘을 받아서 압축 선-하중을 받게 된다. 먼저, 스터드 헤드(136)는 볼 스터드 헤드(136)가 면(132, 134)과 접촉하도록 반 베어링(114, 116)내에 배치된다. 보조 조립체는 소켓(120)의 공동(118) 내로 압압 된다. 소켓(120) 내로 베어링 조립체를 압압하여, 반 베어링(114, 116)이 압축 선-하중을 받게 된다. 또한, 구조물(156)은 구형체(136)에 대항하여 압축된다. 반-베어링(114, 116)의 선-압축은 볼 구형체(136)와 대응 면(132, 134) 사이에서 작게 발생하는 마모를 일정하게 자기 조정(또는흡수)하게 한다. 마모의 발생으로, 반 베어링의 일부 압축 선-하중은 소켓(120) 내에 헤드(136)와 반 베어링(114, 116)의 축 방향 또는 반경 방향 플레이가 제로를 유지할 때까지 해제된다. 구조물(156)이 또한 압축되어 베어링의 마모를 조정한다. 따라서, 죠인트(110)는 팽창기간 이상의 고 반경방향 그리고 축선 방향 하중 힘을 처리한다.

소켓(120)은 구멍(172)이 있는 플로어(178)를 구비한다. 볼 스터드(146)의 생크(144)는 스터드 헤드(136)의 상부 부분(174)이 구멍(172)의 내 표면(176)과 결합하도록 소켓(120) 내에 형성된 구멍(172)을 통하여 지나간다. 생크(144)는 구멍(172)을 통하여 지나가고, 반 베어링(114, 116)의 상부 면(180, 182)은 플로어(178)와 결합한다. 보조 조립체가 교정 위치되면, 솔리드 유지 링(184)이 공동(118) 내로 삽입되어 반 베어링(114, 116)의 면(186)과 결합한다. 링(184)이 삽입되면 반 베어링(114, 116)에 길이방향 하중을 제공한다. 링(184)은 공동(118)의 직경과 대응하는 직경을 갖는다. 소켓(120)의 상부 축선 면(148)에는 크림프(149)가 설치되어 죠인트(110) 내에 링(184)을 보유하고 선-하중을 받는 상태에서 죠인트를 유지시킨다. 하부 축선 면(186, 188) 사이에 부가적인 접촉 면 영역을 제공하기 위해서, 반 베어링(114, 116)은 원추절두형 노오즈를 필요로 한다. 소켓(120)이 폐쇄되면, 부가적인 압축 선-하중이 베어링 세트에 적용되도록 베어링 세트(112)를 통해서 플로어(178)에 전달되는 보유 링(184)에 축 방향 하중이 적용된다.

도 7 및 도 8 에 도시된 본 발명의 제 5 실시예는 도 6 에 도시된 것과 유사한 구조의 것이다. 도 7 에 볼 스터드(146')는 1/3볼 스터드 헤드(136')를 구비한다. 생크(144')는 볼 스터드(146')가 생크(144')로부터 스터드 헤드(136')로 이행되는 지점에서 부싱(166)에 의해 둘러싸인다. 강철, 알루미늄, 또는 강성 보강 폴리머 반 베어링(114, 116)은 볼 스터드 헤드(136')의 상부 부분과 마찬가지인 금속성 부싱(166)의 외부 면(168)과 접촉하는 내부 구형상 시트 면(132)을 구비한다. 스터드 헤드(136')의 주요부는 압축 끼움 소성 하부 베어링 시트(152)의 오목한 상부 면(154')에 놓인다. PTFE-충진 구조물(156)은 내부 구형상 시트 면(132, 134)을 따라 접합된다. 또한, PTFE-충진 구조물은 생크(144')의 면과 접촉하는 부싱(166)의 내부 환형상 면(182)을 따라서, 그리고 스터드 헤드(136')의 상부 부분(170)과 접촉하는 부싱(166) 부분을 따라서 접합된다.

하부 베어링 시트(152')는 하부 축선 면(192)과 외부 둘레 면(194) 사이에 형성된 다수의 원주둘레 이격진 웨지 형상 슬롯(190)을 구비한다. 각각의 슬롯(190)은 플로어(196)에 대해 수직하는 대향 평행 측벽(198, 200)과 플로어(196)를 구비하는 것이다. 플로어(196)는 면(192, 194) 사이에 각이 대체로 일정한 각도로 연장하는 것이다. 각각의 슬롯(190)의 최내측 반경 확장부는 트인 구멍(202)으로부터 반경 외방향으로 이격진다. 양호하게, 각각의 슬롯(190)은 측벽(198, 200) 사이에 일정한 폭을 가지거나 또는 압축 선-하중을 받기 전에, 반경방향 최내측 점과 반경방향 최외측 점과의 사이에 동일 각도로 연결된다. 시트와 스터드 헤드와의 사이의 접촉 영역을 최대로 하고 그리고 우발적 분리를 최소로 하며, 슬롯(190)이 베어링 시트(152')가 소켓(120) 내에 링(184)을 삽입할 시에 소성 변형이 되도록 하여서 스터드 헤드(136')의 외면과 상부 면(154')과의 사이에 타이트한 끼움 설치가 이루어지게 한다. 시트(152')는 동종 자기 윤활재(homogenously self-lubricating material)로 제조된다. 따라서, 표면(154')은 PTFE 충진 구조물을 구비할 필요성이 없다.

본 발명을 실행하는데 소요되는 비용을 최소로 하기 위한, 볼 스터드 헤드에 인접한 구조물을 삽입하는 방법을 도 9 에 나타내었다. 금속성 반구형(半球形) 컵(200)은 2개 반부(202, 204)로 분할된다. 저 마찰 합성 필라멘트 충진 클로스(cloth)(156)가 볼 죠인트 조립에 앞서 반부 컵(202, 204)의 내면에 접합된다. 반부 컵(202, 204)은 죠인트 조립시에 반 베어링(206, 208)의 인접한 내부 시트 면(210, 212)이 끼워 설치되는 크기이다. 내부 시트 면(210, 212)은 죠인트 조립 중에 반부 컵(202, 204)이 이동하는 것을 방지하는 립(214, 216)을 구비한다. 도 10 에 도시된 바와 같이, 죠인트 조립에서, 반부 컵(202, 204)은 인접한 내부 면(210, 212)에 배치되고 그리고 다음에 볼 스터드 헤드(136)가 반부 컵 내에 배치된다. 따라서 스터드 헤드(136)의 외부 면은 합성 필라멘트 충진 클로스(156)와 접촉하게 된다. 다음, 조립체는 소켓(218) 내로 삽입되며, 상술된 바와 같이 압축 선-하중을 수용한다.

본 발명의 각각의 실시예에서, 콘트롤 어프로치가 제공되어, PTFE 미립자는 2개 반 하드 베어링 내에서의 스터드의 분절이동 또는 운동 시에 볼 스터드에 불완전 면 내에 축적되게 하는 것이다. 불완전 면이 PTFE 미립자로 채워지면, 죠인트 내에 마찰이 최소가 되고, 그 서비스 수명 이상에 죠인트 성능이 최적하게 된다. 또한, 본 발명에 의해 달성되는 저 마찰 상태 때문에, 각 베어링 성분이 강성 하드재 일 수 있으며, 따라서 조립 중에 반 베어링의 소성 변형이 방지된다. 반 베어링의 내부 면이 쉽게 악화되지 않는다. 결국, 압축 선-하중의 적용은 볼 스터드 구형체에 대한 구조물 오버레이의 그리고 소켓 내에 반 베어링의 상당히 타이트한 끼움설치가 되게 하여서, 볼 스터드와 PTFE 미립자 사이에 필요한 상호 작용을 증진시킨다. 따라서, 죠인트 수명이 크게 증가된다.

개시된 실시예와 예들은 본 발명을 설명하기 위하여 기재한 것이지, 이들이 본 발명의 정신 및 범위를 한정하는 것은 아닌 것이며, 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위로부터 판단하여야 할 것이다.

Claims

볼 스터드 헤드를 가진 볼 스터드와;

제 1 직경을 한정하는 내부 둘레 면을 가진 소켓과;

소켓 폐쇄시에 스터드 헤드에 대항하여 베어링 세트가 압축되도록 제 1 직경보다 큰 비하중 제 2 직경부를 갖는 외부 벽부로서, 볼 스터드 헤드를 수용하는 오목 내부 면과 내부 둘레 면과 대응하는 외부 벽부를 갖는 멀티 피스 베어링 세트와;

소켓 폐쇄 시에 압축 선 하중을 적용하는 클로우저(closure)와;

오버레이에 대항하는 스터드 헤드의 회전 또는 분절동작으로서 필라멘트 미립자가 구조물 오버레이와 스터드 헤드와의 사이에 평형이 있을 때까지 상기 스터드 헤드의 극히 낮은 장소를 충진 하도록, 압축 선-하중을 받고 스터드 헤드와 접촉하는 내 표면에 접합되는, 저 마찰 합성 필라멘트가 충진되는 구조물 오버레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 볼/소켓 죠인트
제 1 항에 있어서, 상기 베어링 세트의 외부 벽 부분과 상기 소켓의 내부 둘레 면 모두가 테이퍼지어 상기 압축 선-하중의 정도를 제어하는 것을 특징으로 하는 볼/소켓 죠인트.
제 1 항에 있어서, 상기 멀티-피스 베어링 세트는 2개 대칭형 반 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 볼/소켓 죠인트.
제 3 항에 있어서, 상기 반 베어링의 오목 내부 면과 상기 스터드 헤드 모두는 구형상인 것을 특징으로 하는 볼/소켓 죠인트.
제 4 항에 있어서, 상기 필라멘트는 폴리테트플로에틸렌 (polytetraflouroethylene)인 것을 특징으로 하는 볼/소켓 죠인트.
제 1 항에 있어서, 상기 오버레이는 강성 보강 폴리머를 사용하는 내부 벽에 접합되는 것을 특징으로 하는 볼/소켓 죠인트.
제 1 항에 있어서, 상기 오버레이는 세라믹 기본재 또는 다른 고온 접착제를 사용하는 내부 벽에 접합되는 것을 특징으로 하는 볼/소켓 죠인트.
제 1 항에 있어서, 상기 구조물 오버레이는 폴리머 기본재인 것을 특징으로 하는 볼/소켓 죠인트.
제 1 항에 있어서, 상기 죠인트는 상기 구조물 오버레이의 길이방향 모서리에 모서리 하중을 상쇄하는데 사용되는 폴리머 지지성 하부 시트(polymeric supportive lower seat)를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 볼/소켓 죠인트.
제 9 항에 있어서, 상기 하부 시트는 하부 면에 시트 둘레로 연장하는 다수 웨지형상 슬롯을 가진 하부 면을 부가로 포함하고, 상기 슬롯의 각각은 하부 면으로부터 일정한 각도로 연장하고 상기 측벽에 대해 수직하며 그 사이에 형성된 플로어와 대향된 평행한 측벽을 구비하는 것을 특징으로 하는 볼/소켓 죠인트.
제 4 항에 있어서, 상기 죠인트는 부가로 상기 구조물 오버레이의 종방향 모서리에 모서리 하중을 상쇄하는데 사용되는 폴리머 지지성 하부 시트를 구비하는 것을 특징으로 하는 볼/소켓 죠인트.
제 11 항에 있어서, 상기 하부 시트는 볼 스터드 헤드를 수용하는 오목한 시트 면을 구비하고, 상기 면은 그 곳에 접합된 오버레이를 갖는 것을 특징으로 하는 볼/소켓 죠인트.
제 1 항에 있어서, 상기 오버레이는 반구형(hemispherical) 컵의 내부 면을 따라 접합되고, 상기 컵은 선-하중이 적용되기 전에 조립 중에 내부 면에 인접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 볼/소켓 죠인트.
제 1 직경을 형성하는 제 1 내부 벽을 가진 하우징과;

상기 하우징에 끼워 설치되는 하드 멀티-피스 베어링 세트와;

저 마찰 합성 필라멘트가 충진된 구조물 오버레이를 포함하며;

상기 베어링은 베어링 세트를 축선 방향으로 따라서 연장되는 슬롯으로 분할되고, 상기 베어링 세트는 제 1 내부 벽 부분과 대응하는 외부 벽 부분을 가지고 제 1 직경 보다 약간 더 큰 비하중 제 2 직경을 가지며, 상기 베어링은 부가로 볼 스터드를 수용하는 오목한 내부 벽 부분을 구비하며;

상기 오버레이는 오목한 내부 벽에 접합되고, 상기 베어링 세트는 볼 스터드에 조립되고 그리고 하우징 내로 압압되어, 오버레이와 볼 스터드 사이가 평형일 때까지 필라멘트 미립자가 볼 스터드의 어느 정도 극히 낮은 장소를 충진하도록 볼 스터드에 힘을 발휘하고, 베어링 세트와 오버레이를 압축시키는 것을 특징으로 하는 볼 죠인트.
제 14 항에 있어서, 상기 세트는 금속인 것을 특징으로 하는 볼 죠인트.
제 15 항에 있어서, 상기 금속은 알루미늄인 것을 특징으로 하는 볼 죠인트.
제 14 항에 있어서, 상기 베어링 세트의 외부 벽 부분과 상기 하우징의 내부 둘레 면 모두는 압축 선-하중의 정도를 제어하도록 테이퍼지는 것을 특징으로 하는 볼 죠인트.
제 17 항에 있어서, 죠인트는 부가로 클로우저를 구비하고, 상기 클로우저는 하우징 폐쇄 시에 오버레이와 베어링 세트에 압축 선-하중을 적용하는 것을 특징으로 하는 볼 죠인트.
제 14 항에 있어서, 상기 멀티 피스 베어링 세트는 2개 대칭형 반 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 볼 죠인트.
제 18 항에 있어서, 상기 죠인트는 상기 오버레이의 종방향 모서리에 모서리 하중을 상쇄하는데 사용되는 폴리머 지지성 하부 시트를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 볼 죠인트.
제 20 항에 있어서, 상기 하부 시트는 부가로 하부 면에 상기 시트 주위로 연장되는 다수의 웨지형상 슬롯을 가진 하부 면을 구비하고, 상기 슬롯의 각각은 상기 하부 면으로부터 일정 각도로 연장하고 상기 측벽에 대해 수직하고 그 사이에 형성되는 플로어와 대향 평행 측벽을 구비하는 것을 특징으로 하는 볼 죠인트.
제 20 항에 있어서, 상기 하부 시트는 부가로 상기 스터드를 수용하는 오목한 시트 면을 구비하고, 상기 면은 그 곳에 접합된 오버레이를 가지는 것을 특징으로 하는 볼 죠인트.
베어링 세트는 내부 벽 부분과 대응하는 외부 벽 부분을 가지고 그 위에 축선 방향으로 연장되는 슬롯으로 분할되고, 외부 벽 부분은 내부 벽 부분 보다 큰 직경을 가지고, 베어링 세트는 볼 스터드 헤드를 수용하는 오목한 내부 벽 부분을 부가로 구비하는, 하우징에 끼워 설치되는 하드 베어링 세트와 내부 벽 부분이 있는 하우징을 가진 극히 낮은 마찰 볼/소켓 죠인트:

저 마찰 합성 필라멘트가 충진된 구조물을 오목한 내부 벽 베어링 면에 접합하고;

오목한 내부 벽 베어링 면 내에 볼 스터드 헤드를 팩킹시키어 조립체를 형성하고;

하드 베어링 세트가 압축 선-하중을 받고 그리고 구조물이 스터드 헤드에 대항하여 압축되도록 하우징 내에 상기 조립체를 압압하고;

필라멘트 미립자가 구조물에 대항하는 스터드 회전 또는 분절동작으로 스터드 헤드에 극히 낮은 장소를 충진하도록 볼 죠인트를 동작시키는 프로세스로 이루어진 것을 특징으로 하는 볼/소켓 죠인트.