KR20070106967A - 조인트 및/또는 베어링 장치 - Google Patents

조인트 및/또는 베어링 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 저널(2) 및 상기 저널 상에 유지 가능하며 상기 저널(2)을 부분적으로 둘러싸는 분리된 조인트 헤드(4)를 포함하는 조인트 및/또는 베어링 장치에 관한 것이다. 하나 이상의 보상 채널(15)은 상기 조인트 헤드(4)와 이것을 둘러싸는 조인트 셸(5) 사이에 배치된 챔버(13)를 상기 저널(2)의 축방향 연장부와 관련해서 상기 조인트 헤드(4)를 지나 배치된 챔버(14)에 연결시킨다.
저널, 조인트 헤드, 보상 채널, 조인트 셸, 챔버.

Description

조인트 및/또는 베어링 장치{ARTICULATION AND/OR BEARING SYSTEM}
본 발명은 청구항 1 또는 청구항 12의 전제부에 따른 조인트 및/또는 베어링 장치 및 하나 또는 다수의 상기 조인트 및/또는 베어링 장치를 특히 섀시 부품 및/또는 스티어링 부품에 포함하는 자동차에 관한 것이다.
DE 44 03 584는 예컨대 자동차의 스티어링 영역 또는 섀시 영역에 사용하기 위한 볼 조인트를 개시하며, 상기 볼 조인트의 경우 조인트 볼은 관통 홀을 가지며, 상기 홀에 의해 저널 스터브 상에 장착되고, 저널 단부의 비이드된(beaded) 에지에 의해 이동되지 않는다. 부품들 간의 비틀림 방지는 저널 외부면 및 볼 내부면의 종방향 프로파일링에 의해 달성된다. 비틀림 방지 및 비이딩은 많은 제조 비용을 야기한다. 특히, 엄격해지는 폐기물 요구 조건을 고려해서 크롬 없는 부식 방지제를 사용할 경우, 이 때 필요한 조인트 볼의 열처리 및 낮은 유동성의 알맞는 윤활제 사용으로 인해 조인트 조립시 조인트 볼과 조인트 셸 사이의 영역에 초과 압력이 발생하며, 상기 초과 압력은 흔히 플라스틱으로 이루어지는 조인트 셸의 변형 또는 파열을 야기할 수 있다.
본 발명의 목적은 간단하고 확실한 조립과 더불어 친환경적이며 양호한 부식 방지가 이루어지는 조인트를 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라, 개별적으로 또는 특히 바람직하게 서로 조합해서 구현될 수 있는 청구항 1의 특징들을 가진 조인트 장치 및 청구항 12의 특징들을 가진 조인트 장치 그리고 청구항 14의 특징들을 가진 자동차에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시예는 종속 청구항 2 내지 11 및 13에 제시된다.
청구항 1에 따른 실시예에서는, 저널 및 조인트 헤드의 축방향 연장부를 지나 배치된 챔버 내에서 초과 압력이 생기지 않거나 또는 발생한 초과 압력이 사라지기 때문에, 특히 조립 동안, 또한 나중 작동 동안에도 발생할 수 있는, 조인트 셸 또는 조인트 헤드를 둘러싸는 다른 부품들의 손상이 확실하게 방지된다.
저널 및 조인트 헤드의 축방향 연장부를 지나 배치된 그리고 도면 상부에 도시된, 상기 부품들 외부의 챔버가 조인트 셸에 의해서만 한정되면, 조인트 셸이 저렴한 완전 부품으로서, 예컨대 균일한 내부 반경을 가진 일체형 사출 성형 부품으로서 제조될 수 있다. 대안으로서, 챔버를 한정하는 지지부 내에 수용되는 링형 조인트 셸도 가능할 것이다.
보상 채널(들)은 바람직하게는 공기 관 및 윤활제 관으로서 사용될 수 있다. 따라서, 장기간 작동 시에도 보상 채널을 완전히 통과하지 않기 때문에 조인트 헤드와 조인트 셸 사이의 기계적 부하를 받는 챔버에도 이용될 수 있는, 매우 낮은 유동성의 윤활제 사용도 가능해진다.
조인트 헤드가 표면 열처리된 강으로 이루어지면, 특히 질화 방법으로 처리되면, 양호한 부식 방지가 보장된다. 이때, 조인트 헤드의 추가 표면 경도가 생김에도 불구하고, 경질의 조인트 헤드에 의해 변형되는 비틀림 방지부가 제공되지 않고, 조인트 헤드가 다른 고정 수단 없이 압입 끼워맞춤에 의해 저널의 구조화되지 않은, 둥근 실린더형 표면 섹션에 지지되면, 간단한 조립이 가능하다. 표면 섹션들은 예컨대 1 mm 미만의 반경을 가진, 하나 또는 특히 다수의, 예컨대 4개의, 매우 얇은 보상 채널들에 의해 중단될 수 있다.
저널이 조인트 헤드와는 달리 처리된 재료, 예컨대 추가 표면 처리 없이 열처리 가능한 강으로 이루어지면, 기계적 요구 조건에 대한 최적의 매칭 및 저렴한 제조 공정이 가능해진다.
보상 채널(들)을 저널에 할당 배치함으로써, 작동 중에 조인트 셸에 대해 마찰하기 때문에 기계적으로 부하를 받는 조인트 헤드가 약화되지 않는다.
특히, 다수의 보상 채널들이 홈으로서 저널의 원주면으로부터 형성될 수 있다. 홈의 축방향 형성은 저널의 제조 중에 압출 방법에 의해 절삭 후처리 없이 가능하다. 대안으로서 또는 추가적으로 요구 조건에 따라 채널들이 조인트 헤드에 또는 조인트 셸에 있을 수 있다. 그러나, 이는 플라스틱 셸의 사용 시에 실제 조인트 면의 약화를 의미한다.
이러한 조인트는 베어링 방식으로 저널 축선을 중심으로 하는 회전 부하 및 휨 부하를 견딜 수 있기 때문에, 다양하게 그리고 공차 보상 방식으로 사용될 수 있으며, 에컨대 자동차의 섀시 및/또는 스티어링 부품 내에, 예컨대 소위 Mc-Pherson 축선에 필요한, 각각의 스트러트를 차량에 대해 횡으로 놓인 비틀림 로드에 연결하는 풀 및 푸시 로드의 지지를 위해 사용된다.
본 발명의 다른 장점 및 특징은 도면에 도시되며 하기에 설명된 본 발명의 실시예에 제시된다.
도 1은 본 발명에 따른 조인트의 단면도.
도 2는 부분적으로 절단된 저널을 가진 도 1과 유사한 도면.
도 3은 도 1에 도시된 저널과 그것에 압착된 조인트 헤드.
도 4는 부분적으로 절단된 저널을 가진 도 3과 유사한 도면.
도 5는 도 4의 선 Ⅵ-Ⅵ를 따른 단면도.
도 1 및 도 2에 완전히 도시된 조인트(1)는 저널(2)을 포함하며, 상기 저널 상에서 실질적으로 둥근 실린더형 넥크부(3)에는 조인트 헤드(4), 여기서는 조인트 볼이 압착된다.
저널(2)은 절삭 가공 없이 압출 방법으로 제조될 수 있으며, 별도의 표면 열 처리 없이 예컨대 열처리 가능한 강, 여기서는 32CrB4-강으로 이루어질 수 있다. 마찬가지로 조립 전 별도의 조인트 헤드(4)도 절삭 가공 없이 간단하고 저렴하게 제조 가능하며, 여기서는 서로 마주 놓인 2개의 면이 편평해진 구 형상을 갖는다. 상기 구 형상은 편평부에 대해 횡으로 연장하는 관통 홀을 갖는다. 상기 조인트 헤드는 조립된 상태에서 상기 관통 홀로 저널(2)을 둘러싼다. 상응하는 요구 조건에서, 조인트 헤드의 다른 외형, 예컨대 둥근 실린더 형상 또는 절두원추 형상도 가능하다. 조인트 헤드(4)는, 연속 작동시 둘러싸는 조인트 셸(5)과의 마찰 접촉 동안 부하를 보다 양호하게 견딜 수 있으며 특히 양호한 부식 강도를 갖게 하게 위해, 표면 처리될 수 있다. 상기 조인트 헤드는 예컨대 38MnB5-강으로 이루어지고 여기서는 추가로 염욕(salt bath) 질화된다. 다른 질화- 또는 그 밖의 표면 열처리 방법도 가능하다. 질화에 의해 얻어진, 조인트 헤드(4)의 표면의 매우 양호한 부식 방지에 의해 조인트 헤드의 표면 경도가 증가함으로써, 저널이 경화되지 않는다면, 조인트 헤드와 저널의 조립시에 선행 기술에서와 같은 비틀림 방지부가 변형될 것이며, 이는 추가의 비용을 야기할 것이다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 경질의 조인트 헤드(4)가 압입 끼워맞춤으로 저널(2)의 둥근 실린더형 표면 섹션(16)에 유지되며, 압착력이 충분히 커서, 추가의 고정, 예컨대 저널 단부의 비이딩이 완전히 생략된다.
실시예의 저널(2)은 자동차의 섀시 및 스티어링 부분에서의 전형적인 용도에 있어 조인트 헤드(4)를 유지시키는 그 넥크부(3)에서 9 내지 약 15 mm의 직경을 가지며, 조인트 헤드(4)로부터 먼, 그 숄더 영역(6)은 안정성 증가를 위해 예컨대 원추형으로 확대될 수 있다.
부품들이 조립된 상태에서, 조인트 헤드(4)는 압입 끼워맞춤으로 저널(2)의 넥크부(3) 상에 흔들림 없이 지지되고, 중량과 비용 최소화를 위해 플라스틱으로 제조될 수 있는 조인트 셸(5)에 대해 운동 가능하다. 상기 운동은 화살표 7 또는 8의 방향으로의 변위 및 저널(2)의 축선(9)을 중심으로 하는 회전일 수 있다. 따라서, 이러한 조인트 장치는 베어링으로도 작용할 수 있기 때문에, 일반적으로 조인트 및/또는 베어링 장치라고 한다. 조인트 셸(5)은 안정화를 위해 그리고 다른 부품, 예컨대 커넥팅 로드, 풀- 및/또는 푸시 로드 등과의 연결을 위해 강 링(10)에 의해 둘러싸인다. 조인트(1)는 전체적으로 시일(11)에 의해 둘러싸이므로, 접근 가능한 고정 단부(12), 예컨대 스크루 헤드의 외부에 있는 저널(2)도 외부로부터 접근될 수 없고 윤활제가 배출될 수 없다. 폐쇄된 조인트 셸(5)에 대한 대안으로서, 예컨대 링형 지지부(강 링 10) 내에 뿐만 아니라 저널(2) 및 조인트 헤드(4)의 축방향 연장부 외부에 있는 챔버(13)를 완전히 한정하는 지지부 내에도 수용되는 링형 조인트 셸도 가능하다.
조인트 헤드(4)와 조인트 셸(5) 사이의 챔버(13)는 적어도 부분적으로 윤활제로 채워지며, 상기 윤활제는 조인트 헤드(4)와 조인트 셸(5)의 접촉면들 사이의 마찰을 감소시키기 위해 사용된다. 윤활은 특히 조인트(1)의 설계된 전체 수명을 위해 제공될 수 있다. 점성을 가지며 낮은 유동성을 갖는 윤활제가 사용된다.
조인트 헤드(4)와 상기 조인트 헤드를 둘러싸는 조인트 셸(5) 사이의 챔버(13)는 본 발명에 따라 하나 또는 여기에 도시된 바와 같이 다수의 보상 채널(15)을 통해, 저널(2)의 축방향 연장부와 관련해서 조인트 헤드(4)를 지나 배치된 챔버(14)와 연결된다. 도시된 실시예에서, 챔버들(13, 14)의 연결을 위해 넥크부(3)의 외주에 걸쳐 균일하게 분포된 4개의 동일한 형태의 보상 채널들(15)이 제공된다. 이들은 홈으로서 저널(2)의 넥크부(3)에서 상기 저널의 원주면으로부터 형성되고, 넥크부(3)가 약 9 밀리미터의 총 직경을 가질 때 1 mm 미만의 반경으로 축방향으로 직선으로 연장한다. 물론, 달리, 즉 나선형 또는 파형으로 연장하는 것도 가능하다. 마찬가지로 채널들(15)의 수도 윤활제의 점성에 따라 그리고 각각 의 채널(15)의 횡단면에 따라 변할 수 있다. 채널(15)은 초과량의 윤활제를 수용할 수 있고 및/또는 조립시 셸(5)과 조인트 헤드(4) 사이에 생기는 초과 압력을 챔버(14) 내로 유도한다. 윤활제의 낮은 유동성에 의해, 윤활제가 채널(15)를 완전히 통과하여 챔버(14) 내로 유입되지 않은 것이 보장된다.
원주에 걸쳐 분포된 채널들(15) 대신, 예컨대 횡방향 외부에 챔버(14) 내로 연장하는 채널들을 가진, 저널(2) 내의 하나의 축방향 중앙 홀도 가능하다. 또한, 대안으로서 또는 추가해서 예컨대 하나 또는 다수의 채널들이 조인트 헤드(4)에 할당 배치될 수 있다. 그러나, 일반적으로 이것은 작은 챔버에 큰 부하를 주기 때문에, 저널(2)에서의 재료 약화가 조인트 헤드(4)에서보다 바람직하다. 어떤 경우에도, 조립시 또는 나중 작동 동안, 예컨대 온도 상승시, 하나 이상의 보상 채널(15)을 통해 흐르는 윤활제 또는 공기의 초과 압력에 의한 얇은 벽의 조인트 셸(5)의 손상이 방지된다.
홈(15)의 외부에서 넥크부(3)는 완전히 둥근 실린더형 외주(16)를 가지며, 이는 예컨대 도 5에 따른 횡단면도에 나타난다. 조인트 헤드(4)는 전술한 바와 같이, 프로파일링을 필요로 하지 않으면서 홈들(15) 사이의 구조화되지 않은 표면 섹션(16) 상에 압입 끼워맞춤으로 지지될 수 있다. 따라서, 저널(2)보다 훨씬 더 경질의 조인트 헤드(4)도 조립될 수 있다.
홈(15)이 여기에 도시된 바와 같이 축방향으로 연장하여, 평행한 벽을 가진 넥크부(3)로부터 여기서 원추형으로 확대되는 숄더 영역(6)으로의 이행부까지, 저널(2)을 관통하면, 저널(2)은 그 축선(9)을 중심으로 휨 하중이 가해질 때, FEM 계 산에 의해 검증되는 바와 같이, 홈(15) 없이 제조되며 그 밖의 것은 동일한 형태의 저널에 비해 높은 안정성을 갖는다. 이러한 개선은 여기에 제시된 재료 및 치수의 경우 약 10 % 이다.

Claims (14)

  1. 저널(2) 및 상기 저널 상에 유지 가능하며 상기 저널(2)을 적어도 그 축방향 단부 근처에서 부분적으로 둘러싸는 분리된 조인트 헤드(4)를 포함하는 조인트 및/또는 베어링 장치(1)에 있어서,
    하나 이상의 보상 채널(15)이 제공되며, 상기 보상 채널은 적어도 상기 저널(2)과 상기 조인트 헤드(4)의 축방향 연장부 외부에 놓인 챔버(13)를 상기 저널(2)의 축방향 연장부와 관련해서 상기 조인트 헤드(4)를 지나 배치된 챔버(14)에 연결하는 것을 특징으로 하는 조인트 및/또는 베어링 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 적어도 상기 저널(2)과 상기 조인트 헤드(4)의 축방향 연장부 외부에 놓인 상기 챔버(13)는 상기 조인트 헤드(4)와 상기 저널(2) 외에, 조인트 셸(5)에 의해 완전히 한정되는 것을 특징으로 하는 조인트 및/또는 베어링 장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 조인트 헤드(4)는 표면 열처리된 강으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 조인트 및/또는 베어링 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 조인트 헤드(4)는 질화 방법에 의해 처리되는 것을 특징으로 하는 조인트 및/또는 베어링 장치.
  5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서, 상기 저널(2)은 상기 조인트 헤드(4)와는 달리 처리된 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 조인트 및/또는 베어링 장치.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 보상 채널(15)은 압력 보상을 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 조인트 및/또는 베어링 장치.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 보상 채널(15)은 윤활제의 안내를 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 조인트 및/또는 베어링 장치.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 보상 채널(15)은 상기 저널(2)에 할당 배치되는 것을 특징으로 하는 조인트 및/또는 베어링 장치.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 보상 채널들(15) 중 다수가 홈으로서 상기 저널(2)의 넥크부(3) 내의 원주면(16)으로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 조인트 및/또는 베어링 장치.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 홈들(15)이 축방향으로 연장하는 것을 특징으로 하는 조인트 및/또는 베어링 장치.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조인트 및/또는 베어링 장치가 저널 축선을 중심으로 하는 회전 부하 및 휨 부하를 견딜 수 있는 것을 특징으로 하는 조인트 및/또는 베어링 장치.
  12. 저널(2) 및 상기 저널 상에 유지 가능하며 상기 저널(2)을 부분적으로 둘러싸는 분리된 조인트 헤드(4)를 포함하는, 특히 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 따른 조인트 및/또는 베어링 장치에 있어서,
    적어도 상기 조인트 헤드(4)의 표면이 상기 저널 표면 보다 경질의 재료로 이루어지고, 상기 조인트 헤드(4)는 추가의 고정 수단 없이 압입 끼워맞춤으로 상기 저널(2)의 구조화되지 않은, 둥근 실린더형 표면 섹션(16)에 지지되는 것을 특징으로 하는 조인트 및/또는 베어링 장치.
  13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조인트 및/또는 베어링 장치는 하나 이상의 보상 채널(15)을 통해 연결된 2개의 챔버들(13; 14)을 둘러싸는 시일(11)에 의해 밀봉되고 계산된 수명을 위해 윤활되는 것을 특징으로 하는 조인트 및/또는 베어링 장치.
  14. 특히 섀시 및/또는 스티어링 부품 내에 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 조인트 및/또는 베어링 장치(1)를 포함하는 자동차.
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