KR20070084589A - 조인트 장치 및/또는 베어링 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 주변 슬리브 바디, 특히 휠 지지체 또는 서스펜션 스트러트의 단부 영역 내에 압입하기 위한 조인트 장치 및/또는 베어링 장치(1; 101; 201; 301)에 관한 것이다. 조인트 및/또는 베어링 장치(1; 101; 201; 301)는 조인트 셸(4; 104; 204; 304)에 대해 가동적인 조인트 바디(2), 및 상기 조인트 셸(4; 104; 204; 304)을 지지하는 조인트 하우징을 포함한다. 본 발명에 따라 하나 이상의 힘 보상 부재(11, 12; 111, 112; 211, 212; 311, 312; 412; 512; 612)가 제공되고, 상기 힘 보상 부재는 압입시 방사방향 부품에 의해 상기 조인트 하우징(9)에 작용하는 힘을 하나 이상의 부분 영역(13, 14; 412a; 514; 614)을 변형하면서 상기 조인트 셸(4, 104; 204; 304)로부터 멀어지게 한다.
슬리브 바디, 조인트 셸, 조인트 바디, 조인트 하우징, 힘 보상 부재, 부분 영역.
Description
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 조인트 및/또는 베어링 장치 및 특히 섀시 부분 및/또는 스티어링 부분에 하나 이상의 상기 조인트- 및/또는 베어링 장치를 구비한 자동차에 관한 것이다.
EP 0 505 719 B1은 부분적으로 구형의 조인트 바디를 가진 조인트 장치를 개시한다. 상기 조인트 바디는 조립된 상태에서 조인트 셸 내에서 움직일 수 있다. 이것은 그 축방향 외측 단부가 압력 링에 의해 이탈되지 않는다. 이러한 조인트 장치들은 수 백분의 1 밀리미터의 방사방향 외부 공차를 가진 높은 요구 조건에 사용될 수 있고, 통상 10 내지 15 킬로뉴톤의 높은 축방향 힘에 의해 외부 슬리브 바디, 예컨대 휠 지지체 또는 서스펜션 스트러트의 단부 영역 내로 압입될 수 있다. 슬리브 바디의 정확한 제조 시에도, 방사방향 내부로 작용하는 힘에 의해 과부하가 생기고, 상기 과부하는 조인트 하우징의 내벽에 대한 조인트 셸의 직접적인 지지를 통해 상기 조인트 하우징으로부터 직접 조인트 셸로 전달된다. 특히, 이를 위해 비교적 경질의 부서지기 쉬운 고성능 플라스틱이 사용되면, 예컨대 높은 압력-열- 요구조건을 충족시키기 때문에 약 80℃ 이상에서 유동하는 경향이 있는 POM 플라스 틱에 비해 바람직한 PEEK 플라스틱이 사용되면, 이것은 예컨대 조인트 바디에 대한 높은 가압력에 의해 조인트 특성에 바람직하지 않은 영향을 주고, 이는 조인트 바디의 운동을 위한 토크 및 그에 따라 자동차에서 주행 쾌적성을 변화시키거나, 또는 조인트 셸의 파손 또는 균열을 일으킨다.
본 발명의 목적은 압입 시에 방사방향 내부로의 힘 작용에 의한 손상 또는 사용 제한을 피하는 것이다.
상기 목적은 청구항 1의 특징을 가진 조인트 장치에 의해 그리고 청구항 15의 특징을 가진 자동차에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시예는 다른 청구항 2 내지 14에 제시된다.
본 발명에 따른 힘 보상 부재에 의해, 압입시 방사방향 힘에 의한 조인트 셸의 부하가 적어도 거의 완전히 피해진다. 방사방향 힘은 힘 보상 부재의 하나 이상의 부분 영역의 변형을 통해 조인트 셸로부터 멀어지므로, 이것은 매우 부서지기 쉬운 그리고 얇은 벽의 디자인에서도 영향을 받지 않을 수 있다.
힘 보상 부재가 슬리브 바디 내로의 조인트 및/또는 베어링 장치의 압입 시에 한번 작용하면, 조인트 장치 내에 외력이 가해지지 않을 때도 작동 중에 너무 큰 거리 공차가 생기는 것이 방지된다. 압입 시에만 작용하는 공차 보상은 특히 방사방향 힘 전달시 소성 변형 가능성에 의해 가능해질 수 있다.
하우징의 내벽에 방사방향 내부로 향한 힘이 제공될 때 변형 가능한 영역이 압입됨으로써, 하우징의 내벽이 변형에 참가할 수 있다. 변형 가능한 영역은 적어도 조인트 셸의 강도와 같은 크기의 강도를 갖기 때문에, 힘 보상 부재에 의해 새로운 약점이 생기지 않는다.
변형 가능한 영역이 외부로 돌출한 하나 이상의 링- 또는 링 세그먼트 돌출부로서 형성됨으로써, 상기 돌출부가 내벽에 대한 지지부로서 사용되고 힘 보상 부재의 나머지가 적어도 하중을 받지 않는 상태에서 내벽에 완전히 면 접촉되지 않고 압입 시에 상기 지지부를 중심으로 약간 선회될 수 있다.
힘 보상 부재는 조인트 하우징과 조인트 셸 사이에 접속되고, 조인트 하우징의 내벽 및 조인트 셸의 외벽과 큰 면으로 접촉될 수 있으며, 이로 인해 방사방향 내부로 작용하는 힘이 조인트 셸로부터 멀어질 수 있다. 특히 힘 보상 부재는 조인트 셸을 슬리브 형태로 조인트 장치의 거의 전체 길이에 걸쳐 둘러쌀 수 있기 때문에, 조인트 셸은 어느 곳에서도 조인트 하우징의 내벽과 직접 접촉하지 않는다. 이것은 외부에서 - 마찬가지로, 완전히 조립된 조인트 장치의 수용을 위해 제공된 슬리브 바디는 내부에서 - 원추도 없이 평행한 벽으로 형성될 수 있다.
대안으로서, 예컨대 2개의 힘 보상 부재들은 축방향으로 서로 이격되어 제공될 수 있고, 이 경우에도 방사방향 힘을 하우징으로부터 조인트 셸로 전달하지 않기 위해, 중간 영역에서 조인트 셸이 조인트 하우징과 접촉하지 않아도 된다. 간격 공간에서 조인트 셸과 하우징의 내벽과의 접촉이 이루어지면, 조인트 셸은 거기서 탄성적으로 형성될 수 있고 예컨대 조인트 바디를 향한 측면에 윤활제 저장기로서 링 채널을 포함할 수 있으며, 상기 링 채널은 동시에 방사방향 내부로 향한 변형 거리를 제공한다.
힘 보상 부재의 소성 및 탄성 변형이 가능하며, 이는 힘 보상 부재 내의 탄성력을 가능하게 한다.
본 발명에 따른 조인트 장치는 베어링 방식으로 핀 축선을 중심으로 회전에 대한 그리고 휨에 대한 부하를 견딜 수 있으므로, 다방면에 사용될 수 있다. 예컨대, 자동차의 섀시 및/또는 스티어링 부분 내부에, 예컨대 서스펜션 스트러트의 연결을 위해 또는 멀티 타이 로드 축선에서 다소 횡방향으로 배치된 타이 로드를 통한 휠의 지지를 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 장점 및 특징은 도면에 도시되며 하기에서 설명되는 본 발명의 실시예에 제시된다.
도 1은 축방향으로 서로 이격된 그리고 조인트 셸을 향해 라운딩된 2개의 힘 보상 부재를 가진 본 발명에 따른 조인트 장치의 제 1실시예의 종단면도.
도 2는 조인트 셸을 향해 직선으로 경사진 2개의 힘 보상 부재를 가진 도 1과 유사한 도면.
도 3은 조인트 셸을 향해 다각형으로 형성된 2개의 힘 보상 부재를 가진 도 2와 유사한 도면.
도 4는 밀폐 링으로부터 분리된 스프링 형태의 2개의 힘 보상 부재를 가진 도 3과 유사한 도면.
도 5는 도 3의 Ⅴ부분의 확대도.
도 6은 도 5의 Ⅵ 부분의 확대도.
도 7은 힘 보상 부재의 완전한 프로파일을 가진 도 6과 유사한 도면.
도 8은 중간 층을 가진 실시예의, 도 7과 유사한 도면.
도 9는 힘 보상 부재의 3개의 돌출한 링 형상부를 가진 실시예의, 도 8과 유사한 도면.
도 10은 힘 보상 부재에 파형 프로파일을 가진 실시예의, 도 8과 유사한 도면.
도 1에 도시된 조인트 장치(1)는 축 방향 중심 영역에 구형 형상부(3)를 가진 축 방향으로 연장된 조인트 바디(2)를 포함한다. 구형 형상부(3)는 종종 슬롯을 가진 조인트 셸(4) 내에 가동적으로 지지되고, 도 1에 따른 조인트 셸(4)의 방사방향 외부면(5)은 단면도로 볼 때 축선(6)을 3차원으로 둘러싸는 라운딩을 형성한다. 조인트 셸(4)의 내부면(7)은 이 실시예에서 단면도로 볼 때 다각형에 근사하며, 굴곡에 링형 윤활제 저장기(8)가 형성되지만, 이는 필수적인 것은 아니다. 조인트 셸(4)은 비용 및 중량 절감을 위해 전체적으로 플라스틱으로 형성될 수 있다. 높은 압력-온도-요구 조건을 충족시키기 위해, 부드럽지만 높은 온도에서 유동하는 경향을 가진 POM 플라스틱에 대신에 비교적 경질의, 부서지기 쉬운 PEEK 플라스틱이 점점 더 많이 사용된다.
조인트 바디(2)와 조인트 셸(4) 사이의 공간은 여기서 적어도 부분적으로 윤활제로 채워지며, 상기 윤활제는 접촉면들 사이의 마찰 감소를 위해 사용된다. 윤활은 특히 조인트 장치(1)의 전체 설계 수명 동안 제공될 수 있다.
조인트 바디(2)의 운동은 화살표 a, b 방향으로의 변위 및 핀(2)의 축선(6)을 중심으로 하는 회전일 수 있다. 따라서, 이러한 조인트 장치(1)는 베어링의 방식으로 작용할 수 있고, 여기서도 일반적으로 조인트- 및/또는 베어링 장치라고 한다.
조인트 셸(4)은 방사방향으로 더 외측에서 슬리브형 조인트 하우징(9)에 의해 둘러싸이고, 상기 조인트 하우징(9)의 축방향 단부(10)는 조인트 장치(1)의 조립 후에 예컨대 롤링 변형에 의해 폐쇄될 수 있다. 따라서, 이러한 조인트 장치(1)는 전체적으로 슬리브 조인트라고도 할 수 있고 그 조립에 후속하는 단계에서 통상 수 내지 수십 킬로뉴톤의 축방향 가압력이 가해질 때 압입 끼워맞춤에 의해 주변 슬리브 바디(도시되지 않음) 내로, 예컨대 휠 지지체의, 관통구를 형헝하는 단부 영역 또는 서스펜션 스트러트 수용부 내로 축방향으로 압입된다. 슬리브 조인트(1)는 수 백분의 1 밀리미터 범위의 직경 공차로 제조될 수 있으며, 수용 슬리브 바디의 내부 치수도 마찬가지이다.
본 발명에 따라 적어도 주변 조인트 하우징(9)과 조인트 셸(4) 사이에 방사방향 하중에 대한 하나 이상의 힘 보상 부재가 방사방향으로 배치되고, 도 1에 따르면 축방향으로 서로 이격된 2개의 힘 보상 부재(11, 12)가 배치된다. 이들은 조인트 하우징(9)의 방사방향 내벽 및 조인트 셸(4)의 외벽과 접촉한다. 힘 보상 부재들(11, 12)은 주변 슬리브 바디와 압입될 조인트 장치(1) 사이에 과부하가 생길 때 작용하며, 방사방향 내부로 작용하는 힘을 조인트 셸(4)로부터 멀어지게 한다. 대안으로서, 축방향으로 연장하는 힘 보상 부재가 조인트 셸(4)을 거의 그 전체 길 이에 걸쳐 슬리브 형태로 둘러싸는 것도 가능하다.
도 5 및 도 6에는 도 3에 따른 동일한 형태의 힘 보상 부재들(211, 212)의 변형될 영역(13, 14)이 상세히 도시된다. 화살표 c의 방향으로 방사방향으로 힘이 작용할 때 재료 선택 및 재료 쌍에 따라 상이한 세기의 2가지 효과가 나타난다: 한편으로는 단면도로 볼 때 노우즈 형태로 돌출하여 링형으로 둘러싸는 영역(14)이 소성 또는 탄성 변형되고, 다른 한편으로는 상기 영역(14)이 주변 조인트 하우징(9)의 내벽 내로 매립됨으로써, 이것이 변형에 참가한다. 모든 경우에 외력은 상당한 거리 변경 없이 더 내측의 조인트 셸(4)로부터 멀어진다. 따라서, 이것은 조인트 장치(1)와 슬리브 바디의 끼워맞춤 정확도가 충분한 경우 변형되지 않는다. 따라서, 토크는 압입 과부하와는 적어도 거의 관계없다. 이로 인해, 예컨대 본 발명에 따른 조인트를 구비한 축의 쾌적성 및 응답 특성이 상승한다. 이로 인해, 플라스틱 조인트 셸(4)을 매우 얇은 벽(예컨대, 0.8 밀리미터)으로 재료 절감 방식으로 형성하는 것이 가능하며, 이는 한편으로는 재료 비용을 절감시키지만, 다른 한편으로는 재료 탄성을 감소시키므로, 조인트 장치(1)의 급경사 힘-거리 곡선을 야기한다. 이로 인해, 힘 전달이 적거나 또는 힘 전달이 일어나지 않을 때, 화살표 a 또는 b 방향으로 조인트 장치(1)의 부분(4, 2)의 가동성이 주어지지 않는다. 조인트 장치(1)는 흔들리지 않으며 연속 동작 동안에도 매우 정확하게 그 파라미터를 유지할 수 있다. 추가로 매립에 의한 부수 효과로서, 볼 인장 강도가 커지고, 또한 물 또는 오일의 침투에 대한 부가 밀봉도 이루어진다. 마찬가지로, 영역(13, 14) 외부에서 힘 보상 부재(11, 12)는 변형되지 않을 수 있다. 방사방향 힘에 의 해 부재들(11, 12)과 조인트 하우징(9) 사이의 갭(15)이 감소될 수 있다. 영역들(13, 14)은 지지부로서 사용되며, 방사방향 힘이 가해질 때 부재들(11, 12)이 상기 지지부 둘레로 약간 선회하고 스프링과 유사하게 작용한다.
이로 인해, 압입 과부하 시에 방사방향 하중이 가해진 후에도 조인트 장치(1)가 조인트 셸(4)의 정확한 공차를 유지하고, 외력이 가해지지 않으면 조인트 장치(1)의 부품들의 거리 변경이 일어나지 않는다. 이것은 특히 힘 보상 부재들(11, 12)이 적어도 조인트 셸(4)의 강도를 가짐으로써 변형 가능한 영역(13, 14)의 외부에서도 압입력에 의해 영향을 받지 않는 조인트 셸(4)의 안정한 지지를 제공하는 경우, 영역들(13, 14)이 소성 변형될 때 보장된다.
도 1에 나타나는 바와 같이, 힘 보상 부재들(11, 12)은 각각 축방향 고정을 야기하는 밀폐 링과 일체형으로 형성될 수 있다. 상기 밀폐 링은 조인트 하우징(9)의 홈(16) 내로 삽입되고 에지 영역(10)의 롤링에 의해 축방향으로 이탈되지 않는다. 상기 일체화는 사용되는 부품의 수를 감소시킨다.
제 2 실시예(도 2)에 따른 조인트(101)에서 베어링 셸(104)은 직선의 외부면을 갖지만 그 내부면(7)은 도 1에 비해 변하지 않는다. 힘 보상 부재들(111, 112)은 조인트 셸(4)의 변화된 외부 윤곽에만 맞춰지면 되고, 그 기능은 변하지 않는다.
도 3에 따른 제 3 실시예에 따른 조인트(201)에도 유사한 것이 적용된다: 여기서 조인트 셸(204)의 외부면(205)은 내부면(7)과 마찬가지로 다각형으로 형성된다. 힘 보상 부재들(211, 212)은 그것에 맞춰진다.
이에 반해, 도 4에 따른 다른 실시예의 조인트(301)는 힘 보상 부재(311, 312)로서 전체적으로 탄성 변형 가능하고 별도의 변형 가능한 영역들(13, 14)을 필요로 하지 않는 2개의 스프링 링을 갖는다. 2개의 스프링 링들은 여기서 축방향 밀폐 링(317, 318)으로부터 분리되어 형성된다. 물론, 여기서도 대안으로서 일체화가 주어질 수 있다. 여기서 힘 보상 부재(311, 312)의 변형은 탄성적으로 이루어지기 때문에, 작동 동안에도 작용할 수 있다.
그렇지 않으면 힘 보상 부재들(11, 12, 111, 112, 211, 212)은 압입 동안에만 방사방향 힘을 흡수하고 후속하는 작동 동안에는 조인트 장치의 힘-거리 곡선을 평편하게 하는 방사방향 거리를 이동하지 않는 것이 바람직하다.
도 8에 따른 다른 실시예에 따르면, 힘 보상 부재들(412)에는 탄성적으로 변형 가능한 중간 층이 조인트 하우징(9)의 벽을 향해 제공된다. 이러한 중간 층은 외력이 가해지지 않을 때도 화살표 a, b 방향으로 부품들(2, 204)의 이동을 가능하게 하고, 그런 점에서 힘 거리 곡선을 매우 편평하게 한다. 다른 한편으로는 상기 곡선이 높은 하중에 대해서도 거의 동일하므로, 조인트 장치의 품질이 변하지 않는다.
도 9 및 도 10에 따른 2개의 마지막 실시예에서, 변형 가능한 영역들은 힘 보상 부재들(512, 612)의 형상부로서 형성되며, 특히 3개의 톱니형 링 형상부(514) 또는 3개의 파형 콤(614)으로서 형성된다. 이들이 모든 경우에 동일한 높이이어야 할 필요는 없다.
모든 경우에 여기에 설명된 바와 같이, 조인트 셸(4, 104, 204, 304)의 전체 축방향 형상은 주변 조인트 하우징(9)의 내벽과 접촉하지 않거나, 또는 경우에 따른 접촉면(도시되지 않음)에서 비드에 의해 조인트 바디(2)를 향한, 맞은편 측면에서 방사방향 내부로 휘어진다. 따라서, 조인트 하우징(9)에 대한 방사방향 내부로의 힘은 조인트 셸(4, 104, 204, 304)의 기능을 위해 어떤 경우에도 제한되지 않는다. 이것의 폭이 작아지지 않기 때문에, 조인트 바디(2)에 증가된 압력이 가해지지 않는다.
Claims (15)
- 주변 슬리브 바디, 특히 휠 지지체 또는 서스펜션 스트러트의 단부 영역 내에 압입하기 위한 조인트- 및/또는 베어링 장치(1; 101; 201; 301)로서, 상기 조인트- 및/또는 베어링 장치(1; 101; 201; 301)는 조인트 셸(4; 104; 204; 304)에 대해 가동적인 조인트 바디(2), 및 상기 조인트 셸(4; 104; 204; 304)을 지지하는 조인트 하우징을 포함하는 조인트- 및/또는 베어링 장치에 있어서,하나 이상의 힘 보상 부재(11, 12; 111, 112; 211, 212; 311, 312; 412; 512; 612)가 제공되고, 상기 힘 보상 부재는 압입시 방사방향 부품에 의해 상기 조인트 하우징(9)에 작용하는 힘을, 하나 이상의 부분 영역(13, 14; 412a; 514; 614)을 변형하면서 상기 조인트 셸(4, 104; 204; 304)로부터 멀어지게 하는 것을 특징으로 하는 조인트- 및/또는 베어링 장치.
- 제 1항에 있어서, 상기 힘 보상 부재(11, 12; 111, 112; 211, 212; 311, 312; 412; 512; 612)는 상기 조인트- 및/또는 베어링 장치가 슬리브 바디 내로 압입될 때 한 번 작용하는 것을 특징으로 하는 조인트- 및/또는 베어링 장치.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 힘 보상 부재(11, 12; 111, 112; 211, 212; 311, 312; 412; 512; 612)는 상기 조인트 하우징(9)의 내벽 및 상기 조인트 셸(4; 104; 204; 304)의 외벽과 접촉하는 것을 특징으로 하는 조인트- 및/또는 베 어링 장치.
- 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 방사방향으로 힘이 가해질 때 변형 가능한 영역(13, 14; 514; 614)이 소성 변형 가능한 것을 특징으로 하는 조인트- 및/또는 베어링 장치.
- 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 방사방향 힘이 가해질 때 상기 변형 가능한 영역(13, 14; 514; 614)이 상기 조인트 하우징(9)의 내벽 내로 압입되는 것을 특징으로 하는 조인트- 및/또는 베어링 장치.
- 제 4항 또는 제 5항에 있어서, 상기 변형 가능한 영역(13, 14; 514; 614)이 외부로 돌출한 링- 또는 링 세그먼트 돌출부로서 형성되는 것을 특징으로 하는 조인트- 및/또는 베어링 장치.
- 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 변형 가능한 영역(311, 312; 412a)이 탄성적으로 변형 가능한 것을 특징으로 하는 조인트- 및/또는 베어링 장치.
- 제 7항에 있어서, 상기 변형 가능한 영역(311, 312; 412a)의 변형이 스프링의 힘에 대항하는 것을 특징으로 하는 조인트- 및/또는 베어링 장치.
- 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 힘 보상 부재는 상기 조인트 셸(4; 104; 204; 304)을 거의 그 전체 둘레에 걸쳐 슬리브 형태로 둘러싸는 것을 특징으로 하는 조인트- 및/또는 베어링 장치.
- 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 2개의 힘 보상 부재들(11, 12; 111, 112; 211, 212; 311, 312; 412; 512; 612)이 제공되고, 상기 힘 보상 부재들은 상기 조인트 셸(4; 104; 204; 304)과 상기 조인트 하우징(9) 사이에 축방향으로 서로 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 조인트- 및/또는 베어링 장치.
- 제 10항에 있어서, 상기 힘 보상 부재(11, 12; 111, 112; 211, 212; 311, 312; 412; 512; 612)가 상기 조인트 셸(4; 104; 204; 304)와 거의 동일한 강성의 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 조인트- 및/또는 베어링 장치.
- 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조인트- 및/또는 조인트 장치는 상기 조인트 바디(2)의 종축(6)을 중심으로 하는 회전에 대한 그리고 휨에 대한 부하를 견딜 수 있는 것을 특징으로 하는 조인트- 및/또는 베어링 장치.
- 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조인트 셸(4; 104; 304)의 내벽과 외벽은 적어도 부분적으로 서로 평행하지 않게 연장되고, 내벽에 윤활제 저장기(8)가 상기 조인트 바디(2)에 대해 형성되는 것을 특징으로 하는 조인트- 및/또는 베어링 장치.
- 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서, 슬리브 바디 내에 완전히 조립된 조인트- 및/또는 베어링 장치(1; 101; 201; 301)의 축방향 압입력은 8 킬로뉴톤 이상인 것을 특징으로 하는 조인트- 및/또는 베어링 장치.
- 특히 섀시 부분 및/또는 스티어링 부분의 내부에 제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 조인트- 및/또는 베어링 장치(1)를 구비한 자동차.
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