KR20090101168A - 밀봉 링을 구비한 볼-앤드-소켓 조인트 - Google Patents

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KR20090101168A
KR20090101168A KR1020097011379A KR20097011379A KR20090101168A KR 20090101168 A KR20090101168 A KR 20090101168A KR 1020097011379 A KR1020097011379 A KR 1020097011379A KR 20097011379 A KR20097011379 A KR 20097011379A KR 20090101168 A KR20090101168 A KR 20090101168A
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housing
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KR1020097011379A
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만프레드 보흐네
만프레드 하이데만
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젯트에프 프리드리히스하펜 아게
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Abstract

본 발명은 예컨대 자동차 내에 스프링 댐퍼 시스템을 연결하기 위한 또는 차축 시스템용 볼-앤드-소켓 조인트 또는 부싱 조인트에 관한 것이다. 볼-앤드-소켓 조인트는 실질적으로 링형 또는 포트형 조인트 하우징(10)을 가지며, 상기 하우징의 원통형 내부에는 볼 소켓(11)이 배치된다. 볼 소켓(11)은 밀봉 링(12)에 의해 조인트 하우징(10) 내에 고정되며, 볼 핀(4) 또는 볼 부시(9)의 볼(3)은 미끄럼 방식으로 볼 소켓(11) 내에 수용된다. 볼-앤드-소켓 조인트는 본 발명에 따라 볼 소켓(11)의 외부 면이 밀봉 링(12)에 인접한 단부 영역에서 실질적으로 매끄러운 원통형으로 형성되고, 밀봉 링(12)은 볼 소켓(11)을 향하는 전방 면에 투싱(14)을 갖는다. 본 발명에 따른 볼-앤드-소켓 조인트는 제조 비용의 감소, 설치 공간의 절감 및 중량 감소와 관련해서 장점을 제공한다. 하우징 커버의 영역에서 감소된 공차 체인은 부품들의 생산을 간소화하며 불량률을 감소시킨다.
조인트 하우징, 볼 소켓, 밀봉 링, 볼 핀, 볼 부시, 투싱, 하우징 커버.

Description

밀봉 링을 구비한 볼-앤드-소켓 조인트{BALL-AND-SOCKET JOINT WITH SEALING RING}
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른, 예컨대 자동차의 차축 시스템 또는 휠 서스펜션용 볼-앤드-소켓 조인트에 관한 것이다.
전술한 방식의 볼-앤드-소켓 조인트는 예컨대 자동차의 휠 서스펜션 영역에 또는 부싱 조인트로서 - 예컨대, 롤 안정화기, 충격 댐퍼 또는 스프링-댐퍼 시스템의 연결을 위해- 사용된다.
이러한 볼-앤드-소켓 조인트 또는 부싱 조인트에 주어지는 요구 조건들은 정적 및 동적 부하의 경우 특히 큰 부하 용량 및 적은 베어링 유격, 자동차 또는 볼-앤드-소켓 조인트의 수명에 걸쳐 적은 서비스 필요 또는 서비스 필요 없음, 가능한 적은 질량 및 작은 설치 공간의 필요를 포함한다. 또한, 제조가 가급적 경제적으로 이루어져야 한다.
볼-앤드-소켓 조인트 또는 부싱 조인트는 통상적으로 원통형 또는 포트형 조인트 하우징을 가지며, 상기 조인트 하우징의 내부에는 베어링 셸 또는 볼 셸이 배치된다. 이 경우, 볼 셸이 유격 없이 그리고 조인트 하우징에 대한 비틀림 없이 조인트 하우징 내에 고정되어야 하는데, 그 이유는 조인트 하우징의 내부 표면에 대한 볼 셸의 외부 표면의 운동이 마모를 일으키고, 따라서 조기에 바람직하지 않은 유격을 일으키며 볼-앤드-소켓 조인트의 수명을 단축하기 때문이다.
선행 기술에 공지된 볼-앤드-소켓 조인트 또는 부싱 조인트에서는, 볼 셸이 조인트 하우징의 커버 측 전방 면의 영역에 돌출한 볼 셸 칼라를 가지며, 상기 볼 셸 칼라가 볼 셸과 조인트 하우징의 결합시, 조인트 하우징 커버의 영역에서, 볼 셸 칼라에 대해 형태 상보적인 환형 하우징 스텝 내에 지지됨으로써, 조인트 하우징 내에서 볼 셸의 바람직하지 않은 비틀림이 생기지 않게 한다. 그리고 나서, 조인트 하우징 커버의 조립시, 돌출한 볼 셸 칼라가 조인트 하우징 커버와 환형 하우징 스텝 사이에, 상대 운동, 특히 볼 셸과 조인트 하우징 사이의 비틀림이 방지되도록, 고정된다.
특히, 대량 생산시 볼-앤드-소켓 조인트와 부싱 조인트에 주어지는 엄격한 비용적 요구의 범주에서, 선행 기술에 따라 조인트 하우징에 환형 하우징 스텝의 형성과 마찬가지로 볼 셸 칼라의 제조에 수반되는 공구 비용 및 제조 비용이 임계적으로 고려되어야 한다.
또한, 환형 하우징 스텝 및 볼 셸 칼라와 관련된, 조인트 하우징 축 방향으로 각각의 공차 체인의 증가로 인해, 제조 불량품이 증가하거나, 또는 개별 부품의 제조시 더 높은 정확도가 지켜져야 하고, 이는 이러한 볼-앤드-소켓 조인트 또는 부싱 조인트의 제조 비용을 높인다. 볼 셸 칼라 및 환형 하우징 스텝의 제조시 정확도에 대한 요구가 비교적 높은데, 그 이유는 필요한 고정력이 정확히 재현될 수 있을 때만 소정 비틀림 방지가 보장될 수 있기 때문이다.
본 발명의 목적은 선행 기술의 전술한 단점을 극복하는 볼-앤드-소켓 조인트를 형성하는 것이다. 특히, 본 발명에 의해 볼 셸과 조인트 하우징 사이의 효과적인 비틀림 방지, 하우징 축 방향 공차 체인의 강성 개선, 및 제조 비용의 감소가 이루어져야 한다.
상기 목적은 청구항 1의 특징들을 포함한 볼-앤드-소켓 조인트에 의해 달성된다. 바람직한 실시예는 종속 청구항에 제시된다.
본 발명에 따른 볼-앤드-소켓 조인트는 공지된 방식으로 링형 또는 포트형 조인트 하우징을 포함한다. 조인트 하우징은 원통형 내부를 가지며, 상기 내부에 볼-앤드-소켓 조인트의 볼 셸이 배치된다. 볼 셸은 밀봉 링에 의해 조인트 하우징 내에 고정된다. 볼 셸 내에는 볼 핀의 볼 또는 볼-앤드-소켓 조인트의 볼 부싱이 미끄럼 방식으로 수용된다.
본 발명에 따라 볼-앤드-소켓 조인트는 볼 셸의 외부면이 밀봉 링에 인접한 단부 영역에서 실질적으로 매끄러운 원통형으로 형성되는 것을 특징으로 한다. 조인트 하우징의 밀봉 링은 볼 셸을 향한 그 전방 면에 투싱(toothing)을 갖는다.
밀봉 링에 인접한 볼 셸의 단부 영역을 실질적으로 매끄러운 원통형으로 형성함으로써, 셸 구조의 간소화가 이루어진다. 즉, 볼 셸 칼라가 생략될 수 있으며, 이로 인해 공구 비용 및 제조 비용이 절감된다. 또한, 조인트 하우징에 있는 환형 하우징 스텝이 생략될 수 있어서, 추가로 공구 비용 및 제조 비용이 절감될 수 있다. 또한, 조인트 하우징에 있는 환형 하우징 스텝의 생략에 의해, 조인트 하우징의 추가 직경 감소가 가능하고, 상기 직경 감소는 구조적으로 바람직한 설치 공간 감소 및 중량 감소에 기여한다. 결국, 본 발명에 따른 디자인에 의해, 조인트 하우징 축 방향의 공차 체인이 감소하거나 간단해지고, 이는 추가로 비용 절감 또는 불량품 감소에 기여한다.
조인트 하우징 내에서 볼 셸의 비틀림 방지는 본 발명에 따라, 밀봉 링이 볼 셸을 향한 그 전방 면에 투싱을 가짐으로써 달성된다. 밀봉 링의 투싱은 밀봉 링에 의한 조인트 하우징의 밀봉 순간에 조인트 하우징의 커버 측 전방 면 내로 삽입된다. 이로 인해, 볼 셸과 하우징 커버 사이의, 그에 따라 볼 셸과 조인트 하우징 사이의 확실한 포지티브 결합이 이루어지고, 이러한 포지티브 결합에 의해 비틀림 방지가 이루어진다.
밀봉 링에 있는 투싱의 정확한 구조적 디자인 및 배치는 본 발명에 따라, 하우징 커버의 조립시 투싱이 볼 셸 내로 삽입됨으로써 하우징 커버와 볼 셸 사이의 확실한 포지티브 결합이 보장된다면, 임의적이다. 본 발명의 특히 바람직한 실시예에 따라, 투싱은 밀봉 링의 전방 면의 내부 링형 부분 영역 내에만 배치된다.
이로 인해, 특히 밀봉 링의 외부 링형 부분 영역이 조인트 하우징에 대한 밀봉 링의 밀봉 방식 고정부로서 사용될 수 있고, 밀봉 링과 조인트 하우징 사이의 결합은 바람직하게는 롤링/프레스에 의해 이루어진다.
따라서, 밀봉 링의 외부 링형 부분 영역 내에 투싱이 생략될 수 있어서, 밀봉 링의 제조시 비용이 절감될 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라, 투싱은 널(knurl)로서 형성된다. 널은 바람직하게는 볼 셸 측에 예리한 에지로 형성된, 실질적으로 방사 방향으로 연장된, 실질적으로 프리즘형의 다수의 돌출부로 이루어진다. 이렇게 형성된 널은 밀봉 링에 저렴하게 특히 절삭 없이 형성될 수 있고, 볼 셸 내로의 적은 압입력만을 필요로 하며, -효과적인 비틀림 방지의 의미로- 볼 셸과 밀봉 링 또는 조인트 하우징 사이의 전달 가능한 큰 토크를 야기한다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따라, 밀봉 링은 조인트 하우징 축 방향 종단면도로 볼 때 실질적으로 C-형 횡단면 윤곽을 갖는다. 밀봉 링의 이러한 디자인은 재료 절감 방식 제조를 가능하게 하고, 조인트 하우징 커버 또는 조인트 하우징 밀봉부의 기능, 볼 셸의 고정 및 비틀림 방지, 조인트 밀봉 벨로우즈의 고정뿐만 아니라 경우에 따라 추가로 볼 핀용 또는 볼-앤드-소켓 조인트의 볼 부싱용 각 스토퍼의 기능의 바람직한 기능 통합을 가능하게 한다. 또한 상기 방식으로 구현된 밀봉 링은 간단하며 비용 절감 방식으로 제조 가능하고, 특히 프레스 부품으로 제조 가능하다.
본 발명을 구현하는데 있어서, 조인트 하우징 커버와 조인트 하우징 사이의 결합이 어떤 방식으로 이루어지는지는 중요하지 않다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 밀봉 링의 전방 면이 조인트 하우징 내로 플랜징된다. 이로 인해, 특히 조인트 하우징의 영구적인 밀봉이 다른 부품 없이 이루어진다. 또한, 플랜징에 의한 밀봉이 저렴하고 확실하게 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 조인트 하우징의 내부는 하우징 커버에 대향하는 조인트 하우징의 측면 영역에 볼 셸용 축방향 스토퍼로서 숄더를 갖는다; 또는 조인트 하우징의 내부는 하우징 커버에 대향하는 조인트 하우징의 측면 영역에서 조인트 하우징 축 방향으로 연속해서 감소하는 직경을 갖는다.
볼 셸용 축 방향 스토퍼로서, 조인트 하우징의 내부에 배치된 숄더에 의해, 볼 셸이 커버 측으로부터 간단히 조인트 하우징 내의 숄더까지 삽입된 다음, 조인트 하우징은 하우징 커버에 의해 밀폐될 수 있다. 이로 인해, 간단한 조립 및 조인트 하우징 내에 볼 셸의 규정된 위치 설정이 이루어진다. 조인트 하우징의 내부에 추가로 또는 대안으로 존재하는, 연속해서 작아지는 직경 윤곽도 조인트 하우징 내에 볼 셸의 조립시 축방향 스토퍼로서 사용될 수 있다: 또한, 이로 인해 많은 경우에 바람직한, 볼 셸의 높은 강성이 이 영역에서 더 낮은, 볼 셸의 벽 두께에 의해 얻어질 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예가 첨부한 도면을 참고로 구체적으로 설명된다.
도 1은 선행 기술에 따른 볼-앤드-소켓 조인트용 실시예의 종단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 부싱 조인트의 종단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 부싱 조인트의 밀봉 링의 종단면도.
도 4는 도 3에 따른 밀봉 링의 평면도.
도 5는 선행 기술에 따른 부싱 조인트의 밀봉 링의 확대도.
도 6은 도 2에 따른 부싱 조인트의 밀봉 영역의, 도 5에 상응하는 도면.
도 7은 도 6에 따른 부싱 조인트의 밀봉 링의 널링된 표면 부분의 확대도.
도 1은 선행 기술에 따른 볼-앤드-소켓 조인트를 종단면도로 도시한다. 실질적으로 포트형 조인트 하우징(1)과 그 안에 배치된 베어링 셸 또는 볼 셸(2)이 도시된다. 볼 셸(2)의 내부에는 볼 핀(4)의 볼(3)이 배치된다.
또한, 도 1에는 볼 셸(2)이 개략적으로 도시된 밀봉 링(5)에 의해 조인트 하우징(1)에 고정되는 것이 나타난다. 볼 셸(2)은 볼 셸(2)의 고정, 특히 비틀림 방지를 위해 밀봉 링에 인접하는 그 전방 면의 영역에서 방사방향 외부로 향한, 돌출한 볼 셸 칼라(6)를 갖는다. 볼 셸 칼라(6)는 볼 셸 칼라(6)에 대해 형태 상보적인, 조인트 하우징(1)의 환형 하우징 스텝(7) 내에 수용되고, 거기서 밀봉 링(5)과 조인트 하우징(1) 사이에 고정된다.
선행 기술에 따른 도시된 실시예에서, 조인트 하우징(1)의 볼 셸 칼라(6) 및 하우징 스텝(7)은 전술한 바와 같이 비교적 많은 제조 비용을 필요로 하고, 조인트 하우징 축 방향에서 각각의 공차 체인을 연장시키며, 특히 조인트 하우징의 커버 측 전방 면의 영역에서 방사방향으로 설치 공간을 필요로 한다.
볼 셸(1)의 고정 및 비틀림 방지와 관련해서 도 1과 일치하는, 선행 기술에 따른 다른 실시예가 도 5에 확대도로 도시된다. 도 5에도, 조인트 하우징(1)의 전방면 연장부, 조인트 하우징 커버(5)의 일부 및 볼 셸(2)의 관련 전방면 영역이 도시된다. 또한, 선행 기술에 따른 이 실시예에도 존재하는 환형 볼 셸 칼라(6) 및 조인트 하우징(1) 내에 배치된 관련 하우징 스텝(7)이 나타난다. 볼 셸(2)의 고정, 특히 비틀림 방지를 위해 필요한 상기 하우징 스텝(7)은 특히 제조의 복잡함, 제조 비용, 설치 공간 및 중량과 관련한 전술한 단점을 갖는다.
도 2 내지 도 4 및 도 6 및 도 7에는 선행 기술의 전술한 단점 및 제약을 극복한, 본 발명에 따른 볼-앤드-소켓 조인트 또는 부싱 조인트용 실시예가 도시된다.
도 2는 본 발명에 따른 부싱 조인트의 실시예를 도시한다. 볼 부싱(9), 조인트 하우징(10), 및 볼 부싱(9)과 조인트 하우징(10) 사이에 배치된 볼 셸(11)이 나타난다. 도시된 실시예의 부싱 조인트는 또한 횡단면이 C형으로 형성된 밀봉 커버(12)를 갖는다. 밀봉 커버(12)는 조인트 하우징(10)을 밀폐하고, 볼 셸(11)을 조인트 하우징(10) 내에 고정시키며, 밀봉 벨로우즈(13)의 조인트 측 단부를 수용하고, -바람직한 기능 통합의 의미로- 조인트 하우징(10)에 대한 조인트 부싱(9)의 각 이동 거리를 제한하기 위한 각 스토퍼를 형성한다.
도 2에는 또한, 하우징 커버(12)에 축 방향으로 대향하는 조인트 하우징(10)의 측면의 영역 내의 조인트 하우징(10)의 내부는 조인트 하우징 축 방향으로 연속해서 감소하는 직경을 갖는 것이 나타난다. 이로 인해, 부싱 조인트의 조립시 조인트 하우징(10) 내에서 볼 셸(11)의 규정된 위치 설정이 이루어지고, 상기 디자인에 의해 볼 셸(11)의 벽 두께가 부분적으로 감소하기 때문에, 볼 셸(11)의 높은 강성이 얻어진다.
도 3 및 도 4에는 본 발명에 따른 볼-앤드-소켓 조인트 또는 부싱 조인트의 다른 실시예의 하우징 커버(12)가 도시된다. 도 3 및 도 4에 따른 하우징 커버(12)는 조인트 하우징(10) 내로의 플랜징을 위해 그리고 밀봉 벨로우즈(13)의 수용을 위해 제공된다. 도 3 및 도 4에는 링형으로 부분적으로 제공된 널(knurl)의 형태로 주어지는, 밀봉 링(12)의 투싱(14)이 도시된다. 도 3 및 도 4에 나타나는 바와 같이, 밀봉 링(12)의 투싱(14)은 예리한 에지의, 실질적으로 방사방향으로 연장된, 실질적으로 프리즘형의 다수의 돌출부로 이루어지고, 상기 돌출부는 링형 영역(15)의 내부에 배치된다.
도 6 및 도 7에는 본 발명에 따른 부싱 조인트의 실시예에 따른 밀봉 링(12)의 투싱(14) 또는 널이 확대도로 도시된다. 도 6에는 조인트 하우징 커버(12)가 플랜징(8)에 의해 조인트 하우징(10)과 연결되는 것이 나타난다. 특히 도 5 및 도 6을 함께 고려하면, 도 6에 따른 본 발명의 볼-앤드-소켓 조인트에서 볼 셸(11) 및 조인트 하우징(10)의 구조가 하우징 커버(12)와의 연결 영역에서 도 5에 따른 선행 기술에서 보다 훨씬 더 간단하고, 따라서 더 저렴하며 장소 절감 방식으로 형성될 수 있다는 것이 나타나는데, 그 이유는 본 발명에 의해, 도 5에 따른 선행 기술에 존재하는, 볼 셸(2)의 볼 셸 칼라(6) 및 조인트 하우징(1)의 하우징 스텝이 생략되기 때문이다.
결과적으로, 본 발명에 의해, 선행 기술에 공지된 볼-앤드-소켓 조인트 또는 부싱 조인트에 비해 특히 제조 비용의 최소화, 설치 공간 절감 및 중량 감소와 관련한 장점을 갖는 볼-앤드-소켓 조인트 또는 부싱 조인트가 형성된다. 따라서, 본 발명은 비용 효율을 개선시키고, 특히 자동차에 스프링 댐퍼 시스템을 연결하기 위한 또는 차축 시스템, 휠 서스펜션의 영역에서의 사용과 관련한 볼-앤드-소켓 조인트 또는 부싱 조인트의 가능한 사용 범위를 확대시킨다.

Claims (7)

  1. 볼-앤드-소켓 조인트, 예컨대 자동차의 차축 시스템용 볼-앤드-소켓 조인트로서, 링형 또는 포트형 조인트 하우징(10)을 포함하고, 상기 하우징의 원통형 내부에는 볼 셸(11)이 배치되며 밀봉 링(12)에 의해 상기 조인트 하우징(10) 내에 고정되고, 상기 볼 셸(11) 내에 볼 핀(4) 또는 볼 부싱(9)의 볼(3)이 미끄럼 방식으로 수용되는, 볼-앤드-소켓 조인트에 있어서,
    상기 볼 셸(11)의 외부면은 상기 밀봉 링(12)에 인접하는 단부 영역에서 매끄러운 원통형으로 형성되고, 상기 밀봉 링(12)은 상기 볼 셸(11)을 향한 전방 면에 투싱(14)을 갖는 것을 특징으로 하는 볼-앤드-소켓 조인트.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 투싱(14)은 상기 밀봉 링(12)의 전방 면의 내부 링형 부분 영역(15)에만 배치되는 것을 특징으로 하는 볼-앤드-소켓 조인트.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 투싱(14)은 널로서 형성되고, 상기 널은 볼 셸 측에 예리한 에지로, 실질적으로 방사방향으로 연장된, 실질적으로 프리즘형의 다수의 돌출부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 볼-앤드-소켓 조인트.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀봉 링(12)은 조인트 하우징 축 방향 종단면도로 볼 때 실질적으로 C-형 횡단면을 갖는 것을 특징으로 하 는 볼-앤드-소켓 조인트.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 밀봉 링의 전방 면이 상기 조인트 하우징 내로 플랜징(8)되는 것을 특징으로 하는 볼-앤드-소켓 조인트.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조인트 하우징(10)의 내부는 상기 하우징 커버에 대향하는 상기 조인트 하우징의 측면의 영역에서 상기 볼 셸(11)용 축 방향 스토퍼로서 숄더를 갖는 것을 특징으로 하는 볼-앤드-소켓 조인트.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조인트 하우징(10)의 내부는 상기 하우징 커버에 대향하는 상기 조인트 하우징(10)의 측면의 영역에서 조인트 하우징 축 방향으로 연속해서 감소하는 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 볼-앤드-소켓 조인트.
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