KR20090098978A - 증가된 축률 및 개선된 내구성을 갖는 엘라스토머 부싱 - Google Patents

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Abstract

엘라스고무의 압축 및 밀봉으로 인해 높은 피로 수명을 갖는 엘라스토머 부싱이 제공된다. 엘라스토머 저널의 제조는 상업적인 차량 응용에서는 통상적이다. 제1 실시예에서, 고무는 접착에 의해 바 핀에 부착되며, 그런 다음 고무 저널은 외부 튜브로 조립된다. 조립 후, 외부 튜브는 고무 저널을 유지하도록 컬링되고, 외부 튜브 직경의 중심은 외부 튜브를 고무로 변형하도록 스웨이지되거나 압축된다. 외부 튜브에서 압축된 홈은 이 부싱 디자인에서 고유한 특징을 포함한다. 이 홈은 축방향 하중이 인가될 때 움직임을 억제하는, 기계적 "푸팅(footing)을 제공한다.

Description

증가된 축률 및 개선된 내구성을 갖는 엘라스토머 부싱{INCREASED AXIAL RATE AND IMPROVED DURABILITY OF AN ELASTOMERIC BUSHING}
본 발명은 부싱을 교합하는 것에 관한 것이다. 더 상세하게 본 발명은 토크 로드, 판 스프링, 독립식 컨트롤 아암 등에 사용되기 위해 증가된 축률 및 개선된 내구성을 갖는 부싱들의 제조에 관한 것이다.
카트리지형 부싱(bushing)에 대한 응용은 토크 로드, 판 스프링, 독립 서스펜션 컨트롤 아암 및 다른 서스펜션 컨트롤 로드를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 이들 및 다른 응용이 트럭, 버스, 국도 차량, 레일 카 및 다른 자동차 응용과 같은 매우 다양한 자동차에 사용될 수 있다.
현재의 부싱 디자인은 고무로의 밀봉을 더하기 위해 접착되거나 접착되지 않은 컬링된(curled) 외부 튜브 또는 와셔를 이용하며, 이는 부싱의 내구성을 개선시킬 뿐 아니라 축률(axial rate)을 증가시킨다. 이러한 일 예는 Cai 등에게 허여된 미국 특허 제6,845,995호에 개시되어 있다. 이 종래 기술의 디자인은 부싱을 갖는 서스펜션 바; 상기 부싱이 상기 서스펜션 바와 마찰 맞물리기하도록 상기 부싱에 대해 방사상으로 그리고 축으로 압축력을 발생하여 상기 부싱 및 상기 서스펜션 바의 상대적 움직임을 방지하는 부싱 리테이너; 및 자동차에 상기 서스펜션 바를 연 결시키도록 형성된 마운팅 브래킷을 포함하는 자동차용 서스펜션-바 어셈블리를 개시한다.
종래에 공지된 바와 같이, 고무는 압축시에 가장 잘 작용하므로, 그에 따라 와셔와 같은 특징을 추가하거나, 외부 튜브를 컬링하거나 내부 밀(meal)의 프로파일을 볼 형상으로 만들거나 함으로써 더 높은 하중 용량이 달성될 뿐만 아니라 부싱의 개선된 예상 수명이 달성될 수 있다.
다른 방법은 외부 튜브의 전체 길이를 따라 부싱의 직경을 스웨이지하거나(swage) 압축하는 것인데, 이는 내구성을 개선하고 방사상으로 하중 지지 능력을 증가시키지만, 이러한 응용에서 종종 요구되는 높은 축률을 제공하지는 못한다. 이러한 일 예가 와타나베(Wantanabe) 등에 허여된 미국 특허 제5,290,018호에 개시되어 있다. 이 특허는 로드-형상의 진동하는 바디를 베이스에 고정하는 원통형 감쇠 부싱을 개시한다. 이 부싱은 진동하는 바디가 삽입되는 내부 구멍을 갖는 원통형 진동-감쇠 고무 바디를 포함한다. 그 상부 측면은 상기 베이스와 접촉하게 되는 반면 그 나머지 외부 측면은 상기 베이스에 고정된 브래킷에 의해 수용된다.
이들 및 다른 기존의 부싱들은 종종 엘라스토머, 볼-형상의 내부 금속, 및 유지 링들에 부착되는 비싼 와셔를 사용한다. 와셔 또는 볼-형상의 내부 금속의 추가는 부싱의 비용을 상승시킬 뿐 아니라 어셈블리가 제조하는 것을 더 복잡하게 만든다. 전체 길이를 따라 스웨이지하는 것은 원하는 추가적인 축률을 제공하지 않는다. 게다가, 컬링 특징은 단독으로 높은 충분한 축률을 제공하지 않으며 또는 독립식 서스펜션과 같은 어떤 응용들을 위해 축방향 하중 지지 능력을 제공하지 않는 다.
종래 기술의 단점들은 스웨이지 특징 없이 동일한 부싱에 대해 대략 130% 까지 부싱의 증가된 축률을 제공하는 본 발명에 의해 극복된다.
그에 따라 본 발명의 목적은 8,100 lbs./in. 로부터 18,600 lbs./in. 까지 높은 축률을 가지며 매우 다양한 응용들에서 사용시 증가된 내구성을 갖는 부싱을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가적인 목적은 종래 기술에 비해 경제적으로 제조하고 덜 복잡하게 조립하는 엘라스토머 부싱을 제공하는 것이다.
이들 및 다른 특징은 고무의 압축 및 밀봉으로 인해 높은 피로 수명을 갖는 엘라스토머 부싱을 기술하는 본 발명에서 명백해진다. 엘라스토머 저널의 제조는 상업적인 차량 응용에서는 통상적이다. 제1 실시예에서, 고무는 접착에 의해 바 핀에 부착되며, 그런 다음 고무 저널은 외부 튜브로 조립된다. 조립 후, 외부 튜브는 고무 저널을 유지하도록 컬링되고, 외부 튜브 직경의 중심은 외부 튜브를 고무로 변형하도록 스웨이지되거나 압축된다. 외부 튜브에서 압축된 홈은 이 부싱 디자인에서 고유한 특징을 포함한다. 이 홈은 축방향 하중이 인가될 때 움직임을 억제하는, 기계적 "푸팅(footing)을 제공한다.
본 발명은 상세한 설명 및 첨부된 도면으로부터 더 완전히 이해될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 부싱 어셈블리의 바람직한 실시예의 단면 및 단부도 이다.
도 2는 외부 튜브에 삽입 전에 본 발명에 따른 부싱 어셈블리의 바람직한 실시예의 단면 및 단부도이다.
도 3은 컬링 또는 스웨이지(swaging) 전의 외부 튜브가 설치된 본 발명에 따른 부싱 어셈블리의 바람직한 실시예의 단면 및 단부도이다.
도 4는 컬링 후의 외부 튜브가 설치된 본 발명에 따른 부싱 어셈블리의 바람직한 실시예의 단면 및 단부도이다.
도 5는 내부 밀에 대해 볼-형상 프로파일을 채용한, 외부 튜브가 설치되고 컬링된 본 발명의 다른 실시예의 단면 및 단부도이다.
도 6은 외부 튜브에서 삽입 이전의 다른 실시예의 단면도이다.
도 6A는 외부 튜브가 설치되어 컬링되고 스웨이지된 후 도 6의 실시예의 단면 및 단부도이다.
도 7은 도 6A에 도시된 실시예의 단면 및 상부-측면도이다.
바람직한 실시예들에 대한 이하 설명은 사실 단지 예시적이며, 본 발명, 그 응용 또는 사용을 제한하도록 의도된 건 아니다.
먼저 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 부싱 어셈블리의 바람직한 실시예(10)가 도시되어 있다. 구멍들(13)을 통한 부착에 의해 판 스프링, 토크 로드 또는 컨트롤 아암과 같은 원하는 응용에 부착하는 내부 금속 엘리먼트(12)를 포함하고, 내부 금속 엘리먼트(12)는 부착 단부들 사이에 위치된 중심의 부싱 부착 직 경(14)을 특징지운다. 고무/엘라스토머 엘리먼트(18)는 중심의 부싱 부착 직경(14) 주위에 위치되며, 접착 수단에 의해 내부 금속 엘리먼트에 선택적으로 부착될 수도 있다.
이어서, 외부 튜브(20)가 고무/엘라스토머 엘리먼트(18) 상에 위치되어 접착에 의해 고무/엘라스토머 엘리먼트(18)에 또한 선택적으로 부착될 수도 있다. 그런 다음, 외부 튜브(20)가 튜브의 말단부들에서 고무/엘라스토머 엘리먼트(18) 둘레에서 안쪽으로 컬링되어 부싱의 내구성을 개선할 뿐 아니라 고무/엘라스토머 엘리먼트(18)의 위치를 유지한다.
이어서, 외부 튜브(20)의 중심은 고무/엘라스토머 엘리먼트(18)로 움푹 들어가도록 외부 직경 둘레로 스웨이지된다(22).
도 2를 참조하면, 외부 금속 튜브 내에 삽입되기 전의 부싱 어셈블리(10)가 도시되어 있다. 도면에 도시된 바와 같이, 엘라스토머 엘리먼트는 외부 튜브 내에 부싱 어셈블리(10)를 용이하게 삽입할 수 있도록 말단부(19)에서 테이퍼링될 수도 있다. 도 3은 말단부(21)가 고무/엘라스토머 엘리먼트(19) 둘레에서 안쪽으로 컬링되기 전에 외부 금속 튜브(20) 내에 삽입된 부싱 어셈블리(10)의 상세 도면을 도시한다. 도 4는 어셈블리 과정에서 외부 금속 튜브(20)의 말단부들이 플랜지들(23)에 방사상으로 안쪽으로 컬링되어 내부 금속 엘리먼트(12)에 대해 고무/엘라스토머 엘리먼트(18)를 유지하는 다음 단계를 나타낸다.
도 5는 내부 금속 엘리먼트(112)가 고무/엘라스토머 엘리먼트(18)가 설치된 위치에 근접하여 볼-형상의 내부 프로파일(14)을 포함하는 부싱 어셈블리(100)의 다른 실시예를 도시한다. 이 실시예는 개선된 내구성 및 증가된 방사상 하중 지지 능력을 위해 제공한다.
도 6, 도 6A 및 도 7을 참조하면, 이들 도면들은 모두 내부 금속 엘리먼트(212)의 볼-형상의 내부 프로파일(214)을 이용하는 도 5와 유사한 실시예를 도시한다. 이 실시예에서, 외부 금속 튜브(220)가 어셈블리에 위치되어 말단부들(223)에서 안쪽으로 컬링되고 중심 위치(221) 둘레에서 스웨이지될 때 고무/엘라스토머 엘리먼트(118)의 말단 에지들은 고무/엘라스토머 엘리먼트(118)로부터 밖으로 밀려나지 않도록 유지 링들(225)과 크림프(crimp)된다.
전술한 바와 같이, 구성요소는 상대적으로 용이하게 제조될 수 있다. 부싱 어셈블리의 외부 금속 튜브의 단부들을 컬링한 후에 부싱의 중심은 동일한 제조 단계에서 스웨이지될 수 있다. 필요한 추가 구성요소는 없으며, 축률이 증가할 뿐 아니라 이들 특징이 없는 부싱 상에서 내구성이 증가한다.
본 발명의 범위 내에서 의도된 추가적인 다른 실시예에서, 외부 튜브의 외부 직경을 스웨이지하는 대신에, 내부 직경이 중앙 리브(rib)를 갖도록 형성되어 외부 튜브의 변형으로서 동일한 효과를 제공할 수 있다. 매우 높은 축률이 요구되고 비용이 성능에 비해 중요하지 않는 일부 경우에, 스웨이지 특성은 와셔들을 및 볼-형 내부 금속 벽을 이용하는 부싱으로 통합될 수 있다. 본 발명은 엘라스토머 표면의 중심에서 홈을 갖는 다른 고무 저널 형상을 추가로 통합하여 축률을 더 증대할 수 있다.
본 발명이 설명은 사실 단순히 예시적인 것이며, 그에 따라 본 발명의 요지 를 벗어나지 않는 변형들이 본 발명의 범위 내에서 의도됨은 매우 중요하다. 이러한 변형들은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어난 것으로 간주되지 않는다.

Claims (9)

  1. 높은 축률 및 개선된 내구성을 갖는 카트리지 엘라스토머 부싱 어셈블리에 있어서,
    내부 금속 엘리먼트의 중심선 부근에서 대체로 구형 직경을 가지며, 상기 내부 금속 엘리먼트의 말단부들에 근접하여 부착 수단을 갖는 내부 금속 엘리먼트;
    상기 내부 금속 엘리먼트의 상기 중심선 부근에서 상기 내부 금속 엘리먼트를 둘러싸는, 관통구멍을 갖는 상보적 엘라스토머 엘리먼트; 및
    상기 엘라스토머 엘리먼트의 바깥쪽 직경에 대해 대체로 상보적인 내부 직경을 가지며, 상기 엘라스토머 엘리먼트 상에 위치하는 외부 금속 튜브 엘리먼트를 포함하고,
    상기 엘라스토머 엘리먼트는 상기 내부 금속 엘리먼트 상에 위치하고, 상기 외부 금속 튜브 엘리먼트는 상기 엘라스토머 엘리먼트 상에 위치하고, 상기 외부 금속 튜브는 안쪽으로 변형되도록 중심 라인 부근에서 그 직경 둘레 안쪽으로 스웨이지되어 상기 엘라스토머 엘리먼트 및 상기 내부 금속 엘리먼트 상에 축방향 힘을 생성하는 카트리지 엘라스토머 부싱 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 엘라스토머 엘리먼트는 상기 내부 금속 엘리먼트에 접착하여 부착되는 카트리지 엘라스토머 부싱 어셈블리.
  3. 제1항에 있어서, 상기 외부 금속 튜브는 상기 엘라스토머 엘리먼트에 접착하여 부착되는 카트리지 엘라스토머 부싱 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서, 상기 외부 금속 튜브는 상기 엘라스토머 엘리먼트 부근의 상기 말단부들에서 안쪽으로 방사상으로 부분적으로 컬링되는 카트리지 엘라스토머 부싱 어셈블리.
  5. 제2항에 있어서 상기 외부 금속 튜브는 상기 엘라스토머 엘리먼트 부근의 상기 말단부들에서 안쪽으로 방사상으로 부분적으로 컬링되는 카트리지 엘라스토머 부싱 어셈블리.
  6. 제3항에 있어서, 상기 외부 금속 튜브는 상기 엘라스토머 엘리먼트 부근의 상기 말단부들에서 안쪽으로 방사상으로 부분적으로 컬링되는 카트리지 엘라스토머 부싱 어셈블리.
  7. 제6항에 있어서, 상기 내부 금속 엘리먼트는 그 중심선 부근에서 증가된 직경을 포함하는 카트리지 엘라스토머 부싱 어셈블리.
  8. 제7항에 있어서, 상기 엘라스토머 엘리먼트의 말단부들은 상기 외부 금속 튜브의 상기 컬링된 단부들 내에 유지되는 한 쌍의 리테이너 링들에 의해 유지되는 카트리지 엘라스토머 부싱 어셈블리.
  9. 엘라스토머 리테이너로 토크 로드의 단계들을 포함하는 높은 축방향 하중률(axial load rate)을 갖는 카트리지 엘라스토머 부싱을 제조하는 방법에 있어서,
    (a) 내부 금속 엘리먼트의 말단부들 부근에서 방사형 외경 및 마운팅 수단을 가지는 내부 금속 엘리먼트를 형성하는 단계;
    (b) 엘라스토머 엘리먼트가 상기 내부 금속 엘리먼트의 상기 외경을 감싸도록 실린더 엘라스토머 엘리먼트의 대체적으로 상보적인 내부 구멍 내에 상기 내부 금속 엘리먼트를 삽입하는 단계;
    (c) 상기 내부 금속 튜브가 상기 엘라스토머 엘리먼트를 감싸도록, 외부 금속 튜브에 상기 내부 금속 엘리먼트 및 상기 엘라스토머 엘리먼트 어셈블리를 삽입하는 단계;
    (d) 상기 엘라스토머 엘리먼트의 상기 말단부들 부근에서 상기 외부 금속 튜브의 말단부들을 안쪽으로 부분적으로 컬링하는 단계; 및
    (e) 상기 엘라스토머 엘리먼트를 방사상으로 안쪽으로 변형하기 위해, 상기 중심선 부근에서 안쪽으로 상기 외부 금속 튜브를 스웨이지하는 단계를 포함하는 카트리지 엘라스토머 부싱을 제조하는 방법.
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