KR20150094638A - 자동차용 조인트 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 축 방향으로 연장되는 조인트 저널(3), 특히 이른바 클로와, 이 조인트 저널을 완전히 또는 부분적으로 반경 방향으로 에워싸는 탄성 변형 가능한 층(5)을 포함하는 조인트 장치(1)에 관한 것이며, 탄성 변형 가능한 층은 자신의 반경 방향 외부면(6) 상에서 적어도 일부 영역에서 하우징(2)과 접촉하고 하나 이상의 축 방향 단부 상에서는 환형체(7)와 결합되며, 특히 이 환형체 상에서 가황되며, 조인트 저널(3)은 탄성 변형 가능한 층(5) 및 하나 이상의 환형체(7)와 함께 하우징(2)에 상대적으로 이동 가능한 조인트 몸체(8)를 형성하고, 조인트 장치는, 자신의 종축(9)을 중심으로 하는 조인트 몸체(8)의 회전성이 하우징 상에 탄성 변형 가능한 층의 외부면(6)의 안착을 위해 추가로 제공되는 회전 방지 수단(10)을 통해 억제되도록 형성된다.

Description

자동차용 조인트 장치{JOINT DEVICE FOR A MOTOR VEHICLE}

본 발명은, 청구항 제1항의 전제부에 따른, 축 방향으로 연장되는 조인트 저널, 특히 이른바 클로(claw)와, 이 조인트 저널을 완전히 또는 부분적으로 반경 방향으로 에워싸는 탄성 변형 가능한 층을 포함하는 조인트 장치에 관한 것이며, 상기 탄성 변형 가능한 층은 자신의 반경 방향 외부면 상에서 적어도 일부 영역에서 외부 하우징과 접촉하고 하나 이상의 축 방향 단부 상에서 환형체와 결합되며, 특히 이 환형체 상에 가황되며, 조인트 저널은 탄성 변형 가능한 층 및 하나 이상의 환형체와 함께 하우징에 상대적으로 이동 가능한 조인트 몸체를 형성한다.

상기 유형의 조인트 장치들은 보통 분자형 조인트(molecular joint)로서도 지칭된다. 이 경우, 조인트 저널은 예컨대 구형으로 확장된다.

높은 쾌적성을 보장하기 위해, 하우징의 내벽부를 원통형으로 통과하는 것이 아니라, 상기 내벽부에 예컨대 100밀리미터의 반경을 갖는 여유부(relief)를 구비함으로써 조립 동안 축 방향 예압 하에 탄성 변형 가능한 층이 그 내벽부 내로 압입될 수 있는 오목하게 만곡된 내벽부를 형성하는 것이 공지되어 있다. 그에 따라, 하중이 적을 경우, 조인트 장치의 더 높은 편향이 발생하며, 그럼으로써 우수한 쾌적성 및 음향 특성이 달성된다. 그러나 언급한 쾌적성 설계로 인한 조인트 장치의 낮은 예압에 의해, 비틀림이 있을 경우 하우징에 상대적으로 변형 가능한 층 또는 이 층과 연결된 쉘부(shell)가 조기에 미끄러져 관통될 수 있게 된다. 이 경우, 특히 조인트 몸체를 예압하는 록킹 링(locking ring)에 대해 쉘부가 미끄러져 관통되는 것은 삐걱거림의 유형에 따른 높은 소음 발생과 결부된다. 또한, 작동 중에 탄성 중합체 층과 하우징 벽부 사이에 상대 이동이 있을 경우 조인트 예압의 감소와 더불어 증가된 마모가 발생할 수 있다.

본 발명의 과제는 특히 상기 유형의 컴포트 조인트들(comfort joint)에 대해, 그러나 탄성 변형 가능한 층을 포함한 또 다른 조인트들에 대해서도 개선을 달성하는 것에 있다.

상기 과제는, 본 발명에 따라서, 청구항 제1항의 특징들을 갖는 조인트 장치를 통해, 그리고 청구항 제16항의 특징들을 갖는 자동차를 통해 해결된다. 본 발명의 바람직한 구현예들 및 개선예들은 추가 청구항 제2항 내지 제15항이 참조된다.

본 발명에 의해, 청구항 제1항에 따른 형성에서, 자신의 종축을 중심으로 하는 조인트 몸체의 회전성은 하우징 상에서 탄성 변형 가능한 층의 외부면의 안착을 위해 추가로 제공되는 회전 방지 수단에 의해 억제되는 것을 통해, 축 방향 예압이 상대적으로 적을 경우 비틀림이 있는 경우에도 항상 조인트의 높은 고장 안전성 및 높은 쾌적성이 제공되는 것이 보장된다.

회전 방지 수단이 조인트 몸체와 하우징 사이에서 힘 결합 방식(forced-fitting fashion)으로 작용하는 경우, 회전 방향에서 한계 하중을 상회하여 조인트 몸체와 하우징 사이의 상대 이동이 가능할 수 있다. 그러나 특히 회전 각도가 더 작은 경우, 조인트 몸체와 하우징 사이의 회전이 완전히 배제될 수 있다. 또한, 부재들 상호 간에 힘 결합 방식의 지지는 하중 하에서도 래틀링 자유도(rattling freedom)를 보장한다.

회전 방지 수단이 조인트 몸체와 하우징 사이에서 형태 결합 방식(shape-locked fashion)으로 작용한다면, 회전 각도가 더 클 때에도, 조인트 몸체와 하우징 사이에서 회전 운동이 발생하게 되는 것이 방지될 수 있다.

회전 방지 수단은 조인트 몸체의 반경 방향 외부면 상에 그리고/또는 하우징의 반경 방향 내면 상에 배치된 조치들을 통해 형성될 수 있다. 그에 따라 각각의 조인트 장치의 각각의 기하구조 및 크기에 따라서 다양한 실현 가능성이 제공된다.

바람직하게는, 회전 방지 수단의 형성을 위해, 탄성 층과 연결되는 하나 이상의 쉘부가 압입 끼워 맞춤으로 하우징 내에 파지되며, 그럼으로써 쉘부는 자신의 장착 위치에서 더 이상 유격을 갖지 않고, 하우징에 대해 매우 강한 힘을 가할 때에만 회전될 수 있다.

이 경우, 압입 끼워 맞춤을 보조하기 위해, 탄성 층과 연결되는 하나 이상의 쉘부 상에, 반경 방향에서 바깥쪽으로 향하는 치형부(tooth profile)가 널링부(knurling part)의 유형에 따라 배치될 수 있다. 그 결과, 각각의 형성에 따라서, 예컨대 45°의 매우 큰 한계 각도에 이르기까지 미끄러짐 관통이 저지될 수 있다. 상기 한계 각도의 통상적인 요건은 대개 단지 약 10° 내지 20°의 범위이다.

이 경우, 바람직하게 쉘부는 치형부를 통해 하우징 상에 힘 결합 방식으로 지지된다. 이 경우, 치형부는 하우징에 상대적으로 더 높은 강도의 재료로 제조될 수 있으며, 그럼으로써 연속 작동 중에도 치형부는 마모되지 않게 된다.

힘 결합에 대해 추가로 또는 그 대안으로, 치형부는 반경 방향에서 안쪽으로 향하는 하우징의 벽부 내로 형태 결합 방식으로 맞물릴 수 있다. 특히 맨 먼저 순수한 힘 결합이 존재하고, 이런 힘 결합은 약간의 작동 기간 후에 형태 결합식 결합을 통해 보완될 수 있다.

반경 방향 외부면 상의 치형부 대신, 반경 방향에서 안쪽으로 향하는 하우징의 면 상에도 치형부가 배치될 수 있다.

또한, 반경 방향에서 바깥쪽으로 향하는 탄성 층의 표면 중 적어도 일부분은 회전 방지 수단으로서 하우징과 접착될 수 있다. 여기서 큰 접촉면이 존재하며, 그럼으로써 표면 방식의 접착은 점형태로 적은 힘만을 흡수하기만 하면 될 수도 있다.

특히, 강제적인 것은 아닐지라도, 본 발명에 따른 조인트 어셈블리는 앞서 기술한 컴포트 조인트를 형성한다. 이 경우, 조인트 몸체는 장착 위치에서 축 방향으로 예압되고 이 축 방향 예압을 통해 탄성 층은 장착 위치에서 하우징의 반경 방향 여유부 내로 압입된다. 이 경우, 여유부를 통해, 반경 방향에서 안쪽으로 향하는 하우징의 벽부의 오목한 벽 라인이 형성되며, 그럼으로써 그곳에서는 탄성 변형 가능한 층을 위한 안착 공간이 형성된다.

대안적으로, 조인트 몸체와 하우징의 수용 공간은, 회전 방지 수단으로서, 회전 대칭에서 벗어난 윤곽 형상, 특히 타원형 윤곽 형상을 형성할 수 있다. 이런 경우, 한계 각도를 상회한 상태에서도 조인트 저널 축을 중심으로 한 부재들 상호 간의 회전은 방지된다.

추가되거나 대체되는, 회전 방지 수단의 다른 가능성은, 회전 방지 수단으로서 축 방향 컴포넌트로 조인트 몸체의 쉘부 및 록킹 링 내로 맞물리는 블로킹 수단들, 특히 핀들(pin)을 제공하는 것에 있다. 이런 경우, 상기 블로킹 수단들은 마찬가지로 모든 임의의 각도에서도 회전 운동의 차단을 실현할 수 있다.

청구항 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 조인트 장치를 구비한 자동차는 별도로 특허 청구된다.

특히 상기 자동차는 상용 차량(NKW)일 수 있으며, 상기 조인트 장치는 차량 프레임과 섀시 부품들의 연결을 위해 이용될 수 있다.

본 발명의 추가의 장점들 및 특징들은 도면에 도시되고 하기에서 기술되는 본 발명의 대상의 실시예들에서 제시된다.

도 1은 탄성 변형 가능한 층과 연결된 쉘부 상에 반경 방향에서 바깥쪽으로 향하는 널링부를 포함하는 가능한 조인트 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1에 따른 조인트 장치의 중앙 영역의 종단면도이다.
도 3은 바깥쪽으로 향하는 널링부를 포함하여 탄성 변형 가능한 층 상에서 가황된 쉘부의 상세도이다.
도 4는 쉘부를 고정하는 록킹 링의 하부에 널링부를 포함한 쉘부의 상세도이다.
도 5는 도 4와 유사하지만, 조인트 몸체를 파지하면서 축 방향으로 예압하는 록킹 링의 2개의 단부와 함께 "상부"에서 비스듬하게 바라보고 도시된 도면이다.

하나 또는 복수의 본 발명에 따른 조인트 장치(1)를 장착한 자동차는 보통 상용 차량(NKW)을 형성하고 차량 프레임을 포함한다. 상기 차량 프레임은 전형적으로 측면 사이드 멤버들과 복수의 크로스 멤버를 포함할 수 있다. 차량 프레임 상에는 컨트롤 암 및 대응하는 조인트 장치들(1)을 통해 예컨대 섀시 부재들이 파지될 수 있다. 이 경우, 컨트롤 암은 각각의 조인트 장치(1)의 하우징(2)의 통합 부품일 수 있다. 또한, 예컨대 건설 차량 또는 오프로드 차량도 본 발명에 따른 조인트 장치들(1)을 구비할 수 있다.

상기 조인트 장치(1)는 축 방향으로 연장되는 조인트 저널(3), 특히 이른바 클로를 포함하며, 이런 조인트 저널은 여기서 자신의 중앙 영역에서 구형으로 확장된다. 조인트 저널(3)은 축 방향에서 바깥쪽에 위치하는 자신들의 테두리들(4) 상에 파지 수단들을 수용하고 다른 부품 상에 자신을 고정하기 위한 보어들(4a)을 구비할 수 있다. 여기서 도시된 것처럼 축 방향 중심에서 개시되는 대칭은 강제적인 것은 아니다.

그 밖에, 조인트 장치(1)는 조인트 저널(3)을 완전히 또는 부분적으로 반경 방향으로 에워싸고 탄성 변형 가능하면서 중실형인 고무 유형의 층(5)도 포함하며, 이 층은 축 방향 예압 없이 자신의 반경 방향 외부면(6)으로 예컨대 원통형인 형태를 형성한다. 그러므로 층(5)의 두께는 축 방향 연장부에 걸쳐서 가변한다. 전체적으로 상기 층은 여기서는 특히 구형으로 확장된 조인트 저널(3)의 영역의 둘레에 칼라(collar) 형태로 형성된다.

축 방향 예압을 통해, 외부면은 예컨대 바깥쪽으로 향해 만곡될 수 있고 그에 따라 하우징(2)의 내면 상의 여유부(2a)를 채울 수 있다. 반경 방향 외부면(6)은 적어도 일부 영역에서 하우징(2)과 접촉한다. 탄성 변형 가능한 층(5)은 하나 이상의 축 방향 단부 상에 쉘부의 유형에 따라 작용하는 환형체(7)와 여기서는 단단히 결합되며, 특히 상기 환형체 상에 가황된다. 그 위쪽에서, 예컨대 록킹 링(11)은 그루브 내에 파지될 수 있고 축 방향 예압 하에 환형체(7) 및 탄성 변형 가능한 층(5)을 고정할 수 있다. 록킹 링(11)은 예컨대 다층형 다판 링(multi-plate ring)일 수도 있다.

조인트 저널(3)은 탄성 변형 가능한 층(5) 및 하나 이상의 쉘 유형의 환형체(7)와 함께 전체적으로 하우징(3)에 상대적으로 이동 가능한 조인트 몸체(8)를 형성한다. 이미 축(9)을 중심으로 하는 너무 작은 회전 각도에서도 하우징(2)에 대해 상기 조인트 몸체(8)의 미끄러짐 관통을 방지하기 위해, 여기서는 자신의 종축(9)을 중심으로 하는 조인트 몸체(8)의 회전성이 하우징(2) 상에서 탄성 변형 가능한 층(5)의 외부면(6)의 안착을 위해 추가로 제공되는 회전 방지 수단(10)을 통해 억제된다. 여기서 억제는, 회전이 방해되거나, 한계 힘 미만에서 방해되거나 방지되는 것으로 말할 수 있거나, 회전은 완전하게 차단되는 반면, 압력 및 인장 하중이 탄성 층(5)을 통해 지탱될 수 있는 것으로 말할 수 있다.

탄성 변형 가능한 층(5)은 축 방향으로 대향하는 단부 상에서 마찬가지로, 록킹 링의 안쪽에서 고정되는 추가 환형체(7a) 상에 단단히 가황될 수 있다. 대안적으로, 하우징(2)도 여기서 컵 모양으로 형성될 수 있으며, 그럼으로써 추가적인 록킹 링은 필요하지 않게 된다. 또한, 제2 링(7a)은 탄성 변형 가능한 층(5)과 단단히 결합되지 않아도 된다. 전체적으로 본 발명은, 적어도 조인트 저널(3)과; 탄성 층(5) 및 링(7)을 포함한 조인트 몸체(8)와; 이 조인트 몸체와 하우징(2) 사이에 회전 방지 수단(10)의 형성을; 실현하는 다양한 가능성을 허용한다.

여기에 도시되는 실시예에서, 탄성 층(5)과 연결되는 하나 이상의 쉘부(7) 상에 회전 방지 수단(10)의 형성을 위해, 반경 방향에서 바깥쪽으로 향하는 치형부(12)가 널링부의 유형에 따라 형성된다. 상기 치형부는 여기서 쉘부(7) 상에 일체형으로 형성되며, 이는 추가의 가능한 오류 원천들 및 취약부들을 배제시킨다. 치형부(12)는 쉘부(7)의 전체 축 방향 높이에 걸쳐 형성되고 그렇게 수 밀리미터에서 센티미터 범위에 이르는 축 방향 연장부를 나타낸다. 상기 치형부(12)를 통해서는 쉘부(7)[그리고 이 쉘부와 함께 전체 조인트 몸체(8)]는 압입 끼워 맞춤으로 하우징(2) 내에 파지되며, 그 결과 하우징(2) 상에서 적어도 힘 결합 방식으로 지지된다. 추가로, 치형부(12)는 반경 방향에서 안쪽으로 향하는 하우징(2)의 벽부 내로 약간 더 형태 결합 방식으로 맞물릴 수 있다. 형태 결합성의 비율은 각각의 재료 쌍 및 압입 압력에 따라서 가변할 수 있다. 또한, 형태 결합 비율은 작동 기간이 지남에 따라 증가될 수 있다.

이 경우, 원칙상, 회전 방지 수단(10)은, 예컨대 반경 방향으로 확장되는 조인트 몸체(8)의 러그들이면서 하우징(2)의 상보적인 리세스들 내로 맞물리는 상기 러그들을 통해, 조인트 몸체(8)와 하우징(2) 사이에서 완전히 형태 결합 방식으로 작용할 수도 있다.

여기에서 기술되는 실시예에서, 회전 방지 수단(10)은 조인트 몸체(8)의 반경 방향 외부면 상에 제공되는 조치들, 요컨대 여기서는 링(7) 상의 널링부(11)을 통해, 그리고 하우징(2) 내로 부품(7)의 압입을 통해 형성된다. 추가로, 또는 대안적으로, 하우징(2)의 반경 방향 내면 상에도, 널링부, 또는 회전 방지 수단의 고정을 위한 또 다른 적합한 조치들이 배치될 수도 있다.

마찬가지로, 반경 방향으로 바깥쪽으로 향하는 탄성 층(5)의 표면 중 적어도 일부분이 회전 방지 수단으로서 하우징(2)과 접착될 수 있다. 이런 접착 표면(13)은 도 1에 함께 도시되어 있다. 또한, 이런 조치는 널링부들 또는 다른 조치들에 추가로도 제공될 수 있다. 또한, 접착은, 작은 회전 각도에서만 작용하고 한계 하중부터는 분리되도록 수행될 수 있다.

또한, 전체적으로, 조인트 몸체와 하우징의 수용 공간은, 회전 방지 수단으로서, 회전 대칭에서 벗어난 윤곽 형상, 특히 타원형 윤곽 형상을 형성할 수 있다.

회전 방지 수단은 널링부(12)와 같이 반경 방향으로 작용하는 조치들을 통해 형성되지 않아도 될뿐더러, 축 방향으로 맞물리는 블로킹 수단들, 예컨대 핀들 또는 이와 유사한 수단등도 제공될 수 있으며, 이 블로킹 수단들은 축 방향 컴포넌트로 조인트 몸체(8)의 쉘부(7) 및 록킹 링(11) 내로 맞물린다.

자명한 사실로서, 상기 유형의 조인트 장치(1)는 차량 내 다양한 위치에서 이용될 수 있으며, 특히 스티어링 장치들 및 섀시 조인트들의 내부에서도 이용될 수 있다.

1 조인트 장치
2 하우징
2a 여유부
3 조인트 저널
4 조인트 저널의 축 방향 단부
4a 보어
5 탄성 변형 가능한 층
6 상기 층의 반경 방향 외부면
7 쉘 유형의 환형체
7a 축 방향으로 대향하여 위치하는 환형체
8 조인트 몸체
9 종축
10 회전 방지 수단
11 록킹 링
12 치형부
13 접착 표면

Claims (16)

1. 축 방향으로 연장되는 조인트 저널(3), 특히 이른바 클로와, 이 조인트 저널을 완전히 또는 부분적으로 반경 방향으로 에워싸는 탄성 변형 가능한 층(5)을 포함하는 조인트 장치(1)로서, 탄성 변형 가능한 층은 자신의 반경 방향 외부면(6) 상에서 적어도 일부 영역에서 하우징(2)과 접촉하고 하나 이상의 축 방향 단부 상에서는 환형체(7)와 결합되며, 특히 상기 환형체 상에서 가황되며, 조인트 저널(3)은 탄성 변형 가능한 층(5) 및 하나 이상의 환형체(7)와 함께 하우징(2)에 상대적으로 이동 가능한 조인트 몸체(8)를 형성하는, 조인트 장치에 있어서,
   자신의 종축(9)을 중심으로 하는 조인트 몸체(8)의 회전성은 하우징 상에서 탄성 변형 가능한 층의 외부면(6)의 안착을 위해 추가로 제공되는 회전 방지 수단(10)을 통해 억제되는 것을 특징으로 하는, 조인트 장치(1).
2. 제1항에 있어서, 회전 방지 수단(10)은 조인트 몸체(8)와 하우징(2) 사이에서 힘 결합 방식으로 작용하는 것을 특징으로 하는, 조인트 장치(1).
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 회전 방지 수단(10)은 조인트 몸체(8)와 하우징(2) 사이에서 형태 결합 방식으로 작용하는 것을 특징으로 하는, 조인트 장치(1).
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 회전 방지 수단(10)은 조인트 몸체(8)의 반경 방향 외부면 상에 그리고/또는 하우징(2)의 반경 방향 내면 상에 배치된 조치들을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는, 조인트 장치(1).
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 회전 방지 수단(10)의 형성을 위해, 탄성 층(5)과 연결되는 하나 이상의 쉘부(7)가 압입 끼워 맞춤을 통해 하우징(2) 내에 파지되는 것을 특징으로 하는, 조인트 장치(1).
6. 제5항에 있어서, 탄성 층(5)과 연결되는 하나 이상의 쉘부(7) 상에는 반경 방향에서 바깥쪽으로 향하는 치형부(12)가 널링부(knurling part)의 유형에 따라 배치되는 것을 특징으로 하는, 조인트 장치(1).
7. 제6항에 있어서, 쉘부(7)는 치형부(12)를 통해 하우징(2) 상에서 힘 결합 방식으로 지지되는 것을 특징으로 하는, 조인트 장치(1).
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 치형부(12)는 반경 방향에서 안쪽으로 향하는 하우징(2)의 벽부 내로 형태 결합 방식으로 맞물리는 것을 특징으로 하는, 조인트 장치(1).
9. 제5항에 있어서, 반경 방향에서 안쪽으로 향하는 하우징(2)의 면 상에 치형부가 배치되는 것을 특징으로 하는, 조인트 장치(1).
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 반경 방향에서 바깥쪽으로 향하는 탄성 층(5)의 표면 중 적어도 일부분은 회전 방지 수단으로서 하우징(2)과 접착되는(13) 것을 특징으로 하는, 조인트 장치(1).
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 조인트 몸체(8)는 장착 위치에서 축 방향으로 예압되는 것을 특징으로 하는, 조인트 장치(1).
12. 제11항에 있어서, 축 방향 예압을 통해 탄성 층(5)은 장착 위치에서 하우징(2)의 반경 방향 여유부(2a) 내로 압입되는 것을 특징으로 하는, 조인트 장치(1).
13. 제12항에 있어서, 여유부(2a)를 통해, 반경 방향에서 안쪽으로 향하는 하우징(2)의 벽부의 오목한 벽 라인이 형성되는 것을 특징으로 하는, 조인트 장치(1).
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 조인트 몸체(8) 및 하우징(2)의 수용 공간은, 회전 방지 수단으로서, 회전 대칭에서 벗어난 윤곽 형상, 특히 타원형 윤곽 형상을 형성하는 것을 특징으로 하는, 조인트 장치(1).
15. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 회전 방지 수단(10)으로서, 축 방향 컴포넌트로 조인트 몸체의 쉘부(7) 및 록킹 링(11) 내로 맞물리는 블로킹 수단들, 특히 핀들이 제공되는 것을 특징으로 하는, 조인트 장치(1).
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따르는 하나 이상의 조인트 장치(1)를 구비한 자동차.

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