KR20080022136A

KR20080022136A - 볼 조인트

Info

Publication number: KR20080022136A
Application number: KR1020077030732A
Authority: KR
Inventors: 한스게르트 브룬네케
Original assignee: 젯트에프 프리드리히스하펜 아게
Priority date: 2005-06-29
Filing date: 2006-06-19
Publication date: 2008-03-10
Also published as: KR101312779B1; CN101213379A; EP1896738A1; WO2007000138A1; US7661902B2; DE102005030747A1; DE102005030747B4; CN101213379B; US20080249630A1; JP2008545104A; BRPI0612558A2

Abstract

본 발명은 볼 조인트에 관한 것이고, 특히 이러한 볼 조인트의 베어링 셸(1)의 특별한 실시에 관한 것이다. 본 발명에 따라, 베어링 셸이 2개 이상의 층으로 형성되고, 내부 층(2)은 금속으로 그리고 외부 층(3)은 플라스틱, 예컨대 폴리옥시메틸렌으로 제조됨으로써, 베어링 셸 및 그에 따라 조인트의 높은 내마모성이 얻어지고, 쾌적성 증가의 관점에서 섀시 잡음의 전달이 감소한다.

베어링 셸, 내부 층, 외부 층, 내마모성, 섀시 잡음.

Description

볼 조인트{BALL JOINT}

본 발명은 볼 조인트에 관한 것이다. 본 발명은 특히, 음 전달을 감소시키기 위한 이러한 볼 조인트의 볼 셸 또는 베어링 셸의 특별한 실시에 관한 것이다.

볼 조인트는 힘을 전달하고 여러 방향으로부터의 힘을 흡수한다. 자동차 제조에 있어서, 볼 조인트들은 예컨대 스티어링 또는 타이 로드의 영역에 사용된다. 이러한 볼 조인트는 볼 핀, 즉 축방향 단부에 형성된 볼을 가진 볼트, 볼을 수용하는 베어링 셸, 및 상기 베어링 셸 및 볼 핀의 부분을 수용하는 하우징으로 이루어진다. 볼 핀의 볼은 예비 응력을 받는, 영구 윤활식 베어링 셸 사이로 미끄러지며, 상기 베어링 셸은 하우징에 의해 습기 및 오염 그리고 윤활유 배출로부터 보호된다. 자동차에서 상기 사용의 경우, 특히 볼을 수용하는 베어링 셸의 내부면은 높은 부하에 노출된다. 따라서, 베어링 셸들은 일반적으로 금속으로 제조된다. 물론, 최신 자동차 제조에서는 쾌적성에 대한 요구가 지속적으로 커지고, 이러한 요구들은 금속 베어링 셸을 가진 볼 조인트에 의해 부분적으로 불충분하게만 충족될 수 있다. 이 경우, 단점은 금속 셸을 가진 볼 조인트에 의해 섀시 잡음이 바람직하지 않은 정도로 섀시로부터 승객실로 전달되거나 또는 주변으로 방출된다는 것이다. 플라스틱 셸을 가진 볼 조인트는 섀시 잡음 전달과 관련해서 큰 장점을 갖 는다. 최신 플라스틱을 사용하면 이러한 조인트는 많은 경우 부하 수용 능력과 관련한 요구도 충족시킨다. 그러나, 이들의 단점은 그 비상 작동 특성이 현저히 제한된다는 것이다. 즉, 볼 조인트의 하우징 밀봉의 결함 또는 고장 그리고 그로 인한 조인트 내로의 오염물의 침투 또는 실제 베어링 지점으로부터, 즉 베어링 셸과 볼 핀의 볼의 서로 미끄러지는 면들의 사이 공간으로부터 윤활유 배출의 경우, 단시간 내에 볼 조인트의 전체 고장이 일어난다.

DE 103 29 804 A1 에 의해, 2층으로 형성된 비금속 베어링 셸을 가진 볼 조인트가 공지되어 있다. 상기 간행물에 제시된 해결책에 따라, 셸을 형성하는 2개의 층들은 상이한 탄성률을 가지며, 볼로부터 먼 외부 층은 탄성 재료로 이루어지고 볼에 가까운 내부 층은 내마모성 표면을 가진 재료로 이루어진다. 그러나, 베어링 셸이 비금속 재료로 이루어진다는 사실을 제외하면, 베어링 셸을 형성하는 2개의 층의 재료에 대한 구체적인 정보는 없다. 따라서, 제조 기술적 관점으로부터, 2개의 층들이 플라스틱으로 이루어지지만, 이 플라스틱들은 상이한 탄성률 및 표면 강도를 갖는다는 것이 전제되는데, 그 이유는 상이한 플라스틱으로 이루어진 그러한 층들이 2단 사출 공정으로 바람직하게 제조되고 서로 연결될 수 있기 때문이다. 섀시 잡음 전달의 감소에 대한 요구가 충족된다. 내마모성에 대한 요구도 많은 사용 목적을 위해 내부 층에 적합한 플라스틱을 사용하는 경우 충족될 수 있다. 그러나, 불충분한 비상 작동 특성의 문제는 상기 해결책에서도 나타난다. 금속과는 달리, 플라스틱 및 그와 유사한 재료들은 예컨대 볼 조인트의 누설 시에 작동면의 영역에 생기는 오염이 재료 표면 내로 어느 정도 매립되는 경향을 갖는다. 어떤 경우에도 금속은 플라스틱의 비상 작동 특성에 이르는 비상 작동 특성을 가질 수 없다.

본 발명의 목적은 한편으로는 쾌적성, 특히 섀시 잡음 전달의 감소에 대한 요구 증가에 부합하고, 다른 한편으로는 조인트 내로 도입되는 힘들과 관련한 높은 부하 수용 능력과 더불어, 양호한 비상 작동 특성을 가진 볼 조인트를 형성하는 것이다.

상기 목적은 청구항 1의 특징을 가진 볼 조인트에 의해 달성된다. 바람직한 실시예는 종속 청구항에 제시된다.

상기 목적을 달성하기 위한 볼 조인트는 공지된 방식으로 일 측면이 개방된 하우징, 일 단부에 형성된 볼을 가진 조인트 핀, 마찬가지로 일 측면이 개방된 구면 베어링 셸로 이루어진다. 조인트 핀의 볼은 하우징에 의해 수용되고, 그 내부면이 영구 윤활되는 베어링 셸은 볼과 하우징 사이에 배치됨으로써, 볼에 대한 미끄럼 면이 형성된다. 볼과, 하우징으로부터 돌출한 조인트 핀의 샤프트 사이의 이행 영역에서, 하우징은 폐쇄 링에 의해 폐쇄되고, 밀봉 벨로우즈에 의해 밀봉됨으로써, 오염물의 침투 및 윤활유의 배출이 방지된다. 베어링 셸은 2개 이상의 층으로 형성되고, 본 발명에 따라 베어링 셸의 내부 층은 금속으로 이루어지며, 외부 층은 플라스틱으로 이루어진다. 이러한 실시에 의해, 볼 조인트의 높은 내마모성이 얻어지고, 상기 볼 조인트는 또한 그 베어링 셸의 금속 내부면으로 인해 양호한 비상 작동 특성을 갖는다. 다른 측면에서는 베어링 셸의 외부 플라스틱 층에 의해, 순수한 금속 베어링 셸을 가진 볼 조인트에 비해 섀시 잡음 전달의 현저한 감소가 이루어진다.

본 발명에 따른 볼 조인트의 베어링 셸이 바람직하게 2 층으로 형성되면, 음 분리를 위해 사용되는 외부 댐핑 플라스틱 층은 바람직하게 그 금속 내부 층 상에 분무된다. 물론, 내부 금속 층 및 외부 플라스틱 층은 접착 결합에 의해 서로 결합될 수도 있다.

본 발명의 특히 바람직한 실시예에 따라, 베어링 셸은 2 부분으로 형성된다. 베어링 셸의 2개의 2층 또는 다층 부분은 힌지로서 작용하는 연결부를 통해 서로 연결된다. 이러한 실시 형태에 의해, 볼 조인트의 조립, 즉 그 부품의 결합이 간단해진다. 바람직하며 이 실시예에서 실시되는 바와 같이, 하우징과 볼 사이의 큰 금속 오버랩의 경우에도 볼이 간단히 베어링 셸 내에 삽입될 수 있다. 이를 위해, 베어링 셸은 흡사 젖혀지고 볼의 삽입 후에 폐쇄된다. 금속 오버랩의 증가로부터, 조인트 핀에 대한 높은 인열 강도가 얻어지므로, 조인트의 높은 인장 하중이 가능하다.

바람직하게는 일 측면이 개방된 베어링 셸은 2개의 축 대칭 절반으로 분할된다. 이들은 실시예에 따라 2개의 디프 드로잉된 금속 셸 절반으로 형성되고, 상기 셸 절반들은 그 외주가 플라스틱 층에 의해 커버되며 연결부에 의해 서로 연결된다. 하우징의 내부에서 서로 인접한 셸 절반들의 에지들은 베어링 셸의 개방 측면에서 원형 개구를 폐쇄하는 한편, 베어링 셸을 분할하는 대칭 축선은 상기 원형 개구의 직경을 통해 수직으로 연장한다.

본 발명에 따른 볼 조인트의 바람직한 실시예에서, 베어링 셸의 개구 에지에 대해 평행하게, 그 원주에 형성된 칼라가 배치된다. 폐쇄 링과 하우징 사이로 가압되는 상기 칼라에 의해, 하우징 내에 배치된 베어링 셸은 하우징에 고정되며 비틀림으로부터 보호된다.

베어링 셸의 내부 금속 층은 바람직하게 볼을 향한 그 표면에 하나 이상의 홈을 가지며, 상기 홈은 윤활유용 저장소를 형성한다.

내마모성을 더욱 높이기 위해, 볼을 향한, 베어링 셸의 내부 금속 층의 표면은 크롬 도금되거나 또는 추가로 경화될 수 있다. 베어링 셸의 금속 내부 면의 QP-처리, 즉 질화도 내마모성을 개선한다.

본 발명에 따라 형성된 볼 조인트의 베어링 셸의 외부 층에 대한 플라스틱으로서, 예컨대 폴리옥시메틸렌(POM) 또는 폴리아미드(PA) 또는 폴리에테르에테르케톤(PEEK)이 고려된다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참고로 설명한다.

도 1은 본 발명에 따라 형성된 볼 조인트의 축방향 1/2 단면도.

도 2는 도 1에 따른 볼 조인트의 베어링 셸의 등거리 도면.

도 1은 본 발명에 따라 형성된 볼 조인트의 실시예를 1/2 단면도로 도시한다. 볼 조인트는 조인트 핀(4, 5), 베어링 셸(1, 1'), 하우징(6) 및 밀봉 벨로우즈(7)로 이루어진다. 조인트 핀(4, 5)의 볼(4)은 일 측면이 개방된 하우징(6)에 의해 수용된다. 하우징(6)과 볼(4) 사이에 마찬가지로 일 측면이 개방된, 영구 윤활식 구면 베어링 셸(1, 1')이 배치되며, 상기 베어링 셸의 내부 면은 조인트 핀의 볼용 미끄럼 면을 형성한다. 베어링 셸(1, 1')은 2층으로 형성된다. 본 발명에 따라 내부 층(2)은 금속으로 이루어지는 한편, 외부 층(3)은 플라스틱으로 이루어진다.

베어링 셸(1, 1')의 금속 내부 층(2)에 의해 볼 조인트의 높은 안정성이 보장된다. 비금속 재료, 즉 일반적으로 플라스틱으로만 이루어진 베어링 셸을 가진 볼 조인트에 비해, 본 발명에 따라 형성된 볼 조인트는 그 베어링 셸(1, 1')의 금속 내부면에 의해 개선된 비상 작동 특성을 갖는다. 경우에 따라 발생하는, 밀봉 벨로우즈의 누설 및 그에 따른 조인트 내로 오염물의 침투 또는 베어링 지점으로부터 윤활유의 배출은 플라스틱 베어링 셸을 가진 볼 조인트에서와는 달리, 볼 조인트의 신속한 파괴를 야기하지 않는다. 오염 입자가 베어링 셸(1, 1')의 작동면 내로 침투할 위험은 플라스틱 베어링 셸에 비해 감소한다.

도 1에 도시된 실시예의 경우, 베어링 셸(1, 1')은 2개로 분할되어 형성된다. 이것은 2개의 축 대칭 절반들로 이루어지며, 상기 절반들은 힌지로서 작용하는 연결부(8)를 통해 서로 연결된다. 이로 인해, 볼 조인트의 조립이 간단해진다. 베어링 셸(1, 1')의 하부 영역에는 또한 그 원주에 칼라(11)가 형성되고, 상기 칼라(11)는 폐쇄 링(13)과 하우징(6) 사이로 가압된다. 베어링 셸의 개구 에지(9, 9')에 대해 평행하게 배치된 칼라(11)에 의해 베어링 셸(1, 1')은 조립시 하우징(6) 내에 고정됨으로써, 볼 조인트의 일반적인 사용시 바람직하지 않은 비틀림으 로부터 보호된다.

베어링 셸(1, 1')의 내부 금속 층(2)의 표면은 내마모성의 증가를 위해 예컨대 경화되거나 또는 QP-처리, 즉 질화된다. 외부 층(3)은 예컨대 POM(폴리옥시메틸렌)으로 이루어진다. 이러한 재료의 탄성에 의해, 조인트 핀(4, 5)에 의해 베어링 셸(1, 1')을 통해 하우징(6)으로 전달되는 진동, 특히 섀시 잡음이 바람직하게 댐핑된다. 베어링 셸(1, 1')의 본 발명에 따른 실시로 인해, 볼 조인트는 탁월한 방식으로 그 부하 수용 능력에 대한 요구의 충족을 쾌적성에 대한 기존 요구의 실시와 결합한다. 베어링 셸(1, 1')의 플라스틱 외부 층(3)은 내부 금속 층(2)에 바람직하게는 분무된다. 그러나, 시험 결과, 외부 층(3)을 내부 층과 접착하는 것도 가능한 것으로 나타났다.

도 2는 본 발명에 따라 2 부분으로 형성된 베어링 셸(1, 1')을 도시한다. 2개의 절반 셸들은 나타나는 바와 같이 2 층으로 형성되고, 힌지로서 작용하는 연결부(8)를 통해 서로 연결된다. 또한, 베어링 셸(1, 1')의 원주에 형성된 칼라(11)가 나타난다. 또한, 베어링 셸(1, 1')의 금속 내부면 내에 홈(12)이 형성된다. 상기 홈(12)은 조인트의 영구 윤활을 위한 윤활유 저장소를 형성한다.

Claims

일 측면이 개방된 하우징(6), 상기 하우징(6)에 의해 수용되는 볼(4)을 일 단부에 가진 조인트 핀(4, 5), 상기 하우징(6)과 상기 볼 (4) 사이에 배치되며 마찬가지로 일 측면이 개방되고 영구 윤활식 내벽을 가진 구면 베어링 셸(1, 1'), 폐쇄 링(13) 및 밀봉 벨로우즈(7)를 포함하고, 상기 폐쇄 링 및 상기 밀봉 벨로우즈는 상기 하우징(6)의 개방 측면을 상기 하우징으로부터 돌출한 상기 조인트 핀(4, 5)의 샤프트(5)와 볼(4) 사이의 이행 영역에서 폐쇄 및 밀봉하고, 상기 베어링 셸(1, 1')은 2개 이상의 층으로 형성되는, 볼 조인트에 있어서,

상기 베어링 셸(1, 1')의 내부 층(2, 2')은 금속으로 그리고 그 외부 층(3, 3')은 플라스틱으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
제 1항에 있어서, 상기 베어링 셸(1, 1')은 2 층으로 형성되고, 내부 금속 층(2, 2') 및 외부 플라스틱 층(3, 3')은 접착 결합에 의해 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 베어링 셸(1, 1')은 2개로 분할되어 형성되고, 상기 베어링 셸(1, 1')의 2개의 2층 또는 다층 부분은 힌지로서 작용하는 연결부(8)를 통해 서로 연결되는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
제 3항에 있어서, 상기 일 측면이 개방된 베어링 셸(1, 1')은 2개의 축 대칭 절반으로 분할되고, 상기 절반들은 2개의 디프 드로잉된, 금속 셸 절반으로 형성되며, 상기 셸 절반들은 그 외주가 플라스틱 층에 의해 커버되고 연결부(8)를 통해 서로 연결되고, 상기 하우징(6) 내부에 서로 인접하게 놓인 셸 절반들의 에지들(9, 9')은 상기 베어링 셸(1, 1')의 개방 측면에 원형 개구(10)를 포함하며, 상기 베어링 셸(1, 1')을 분할하는 대칭 축선(y)은 상기 원형 개구(10)의 직경을 통해 수직으로 연장하는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베어링 셸(1, 1')의 상기 개구 에지(9, 9')에 대해 평행하게, 상기 베어링 셸의 원주에 형성된 칼라(11)가 배치되고, 상기 칼라에 의해 상기 하우징(6)에 배치된 상기 베어링 셸(1, 1')의 고정 및 비틀림 방지가 이루어지고, 상기 칼라(11)는 상기 폐쇄 링(13)과 상기 하우징(6) 사이로 가압되는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베어링 셸(1, 1')의 상기 내부 금속 층(2, 2')은 상기 볼을 향한 그 표면에 하나 이상의 홈(12)을 가지며, 상기 홈은 윤활유용 저장소를 형성하는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 볼(4)을 향한, 상기 베어링 셸(1, 1')의 상기 내부 금속 층(2, 2')의 표면은 그 내마모성의 증가를 위해 크 롬 도금되는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 볼(4)을 향한, 상기 베어링 셸(1, 1')의 상기 내부 금속 층(2, 2')의 표면은 그 내마모성의 증가를 위해 경화되는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 볼(4)을 향한, 상기 베어링 셸(1, 1')의 상기 내부 금속 층(2, 2')의 표면은 그 내마모성의 증가를 위해 질화되는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베어링 셸(1, 1')의 상기 외부 층(3, 3')은 폴리옥시메틸렌으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베어링 셸(1, 1')의 상기 외부 층(3, 3')은 폴리아미드로 이루어지는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베어링 셸(1, 1')의 상기 외부 층(3, 3')은 폴리에테르에테르케톤으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.