KR20200072188A - 서스펜션 스러스트 베어링 장치 및 상기 장치가 장착된 서스펜션 스트럿 - Google Patents

서스펜션 스러스트 베어링 장치 및 상기 장치가 장착된 서스펜션 스트럿 Download PDF

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KR20200072188A
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Abstract

서스펜션 스러스트 베어링 장치 및 상기 장치가 장착된 서스펜션 스트럿
본 발명은 차량의 자동 서스펜션 스트럿에 서스펜션 스프링(3)과 함께 사용되는 서스펜션 스러스트 베어링 장치(10)에 관한 것이다. 상기 장치는 상대 회전하는 상부(20, 42) 및 하부(30, 41) 환형 베어링 부재를 갖는 베어링(20, 30, 40)과, 탄성 재료로 만들어지고 하부 환형(30, 41) 및 서스펜션 스프링(3) 사이에 개재된 댐핑 요소를 포함한다. 댐핑 요소(70)는 상부 및 하부 환형 베어링 부재들 사이의 물 및 다른 오염물의 침입을 감소시키기 위한 적어도 하나의 편향 플랜지(73)를 포함한다. 댐핑 요소에는 서스펜션 스프링을 향해 축 방향으로 개방된 환형 그루브(74)가 제공되고, 상기 환형 그루브(74)는 내부 측면에 스프링 지지 표면(75), 및 외부 측면에 편향 플랜지(73)가 형성된다.

Description

서스펜션 스러스트 베어링 장치 및 상기 장치가 장착된 서스펜션 스트럿{SUSPENSION THRUST BEARING DEVICE AND SUSPENSION STRUT EQUIPED WITH SUCH A DEVICE}
본 발명은 서스펜션 스러스트 베어링 장치, 특히 맥퍼슨 타입("맥퍼슨 서스펜션 베어링 유닛" 또는 MSBU)의 서스펜션 스러스트 베어링 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 댐퍼 및 이러한 서스펜션 스러스트 베어링 장치를 포함하는 자동차 용 스트럿에 관한 것이다. 본 발명의 분야는 서스펜션 시스템, 특히 자동차 서스펜션 시스템 분야이다.
공지된 방식으로, 자동차 서스펜션 시스템은 차축 및 차량 휠을 지지하는 서스펜션 스트럿을 포함한다. 서스펜션 스러스트 베어링 장치는 휠과 지면에 대향하는 상기 서스펜션 스트럿의 상부, 상기 휠과 지면의 대향 및 차량 섀시에 부착된 서스펜션 스프링과 상부 지지 블록 사이에 배치된다.
서스펜션 스러스트 베어링 장치는 주축을 중심으로 상대 회전하는 상부 및 하부 환형 베어링 부재를 포함하는 적어도 하나의 베어링, 예를 들어 롤링 베어링을 포함한다.
서스펜션 스러스트 베어링 장치는 스프링과 차량 몸체 사이의 축 방향 힘의 전달을 가능하게 하고, 그 동안 회전시 이동 가능한 스프링과 몸체에 부착된 고정 지지 블록 사이의 상대 각 운동을 허용한다.
서스펜션 스러스트 베어링 장치의 댐핑 기능은 탄성 재료로 만들어지고 하부 컵과 서스펜션 스프링 사이에 장착된 댐핑 요소를 사용하여 하여 향상될 수 있다.
이러한 서스펜션 스러스트 베어링 장치, 특히 MSBU 타입은 공격적인 환경에서 사용되어야 한다. 차량은 예를 들어 범람되거나 먼지가 많거나 진흙투성이인 도로에서 운행한 다음 고압 캐터 젯으로 세척될 수 있다. 이러한 조건에서, 물 또는 기타 오염 입자의 침투가 스트럿, 특히 베어링에서 발생하여 서비스 수명 및 각각의 성능에 해로운 결과를 초래할 수 있다.
이와 관련하여, US 2008/0031562 A1에는 댐핑 요소로부터 실질적으로 반경 방향으로 연장되는 편향 플랜지가 제공되며, 상기 플랜지는 서스펜션 스러스트 베어링 내부의 물 및 다른 오염물의 진입을 감소시키기 위한 유동 디플렉터를 형성하도록 설계된다.
그러나, 댐핑 요소 상으로의 서스펜션 스프링의 축 방향 하중은 상기 요소의 축 방향 및 반경 방향 변형을 유도할 수 있다. 특히, 편향 플랜지가 상부 컵을 향해 상향 이동하는 것이 관찰된 바 있다. 이러한 원하지 않는 플랜지 변위는 상부 컵과의 접촉을 초래하고, 서스펜션 스러스트 베어링 장치 토크의 증가 및 장치 성능에 부정적인 영향을 미친다. 편향 플랜지 및 상부 컵이 마모되어 서비스 수명이 단축될 수 있다. 또한 금지되어야 하는 여분의 소음이 발생한다.
본 발명의 목적은 향상된 서스펜션 스러스트 베어링 장치를 제안함으로써 이러한 결점을 극복하는 것이다. 비교적 저렴하고, 양호한 작동 신뢰성을 가지며, 수명이 연장된 서스펜션 스러스트 베어링 장치를 제공하는 것이 바람직하다.
이를 위해, 본 발명은 차량의 자동 서스펜션 스트럿에서 서스펜션 스프링과 함께 사용하기 위한 서스펜션 스러스트 베어링 장치에 관련된다. 서스펜션 스러스트 베어링 장치는 상대 회전하는 상부 및 하부 환형 베어링 부재를 갖는 베어링을 포함한다. 서스펜션 스러스트 베어링 장치는 탄성 재료로 제조되고 하부 환형 베어링 부재와 서스펜션 스프링 사이에 개재된 댐핑 요소를 더 포함한다. 댐핑 요소는 상부 및 하부 환형 받침 부재 사이의 물 및 다른 오염물의 진입을 감소시키기 위해 외부 및 실질적으로 반경 방향으로 연장되는 적어도 하나의 편향 플랜지를 포함한다.
본 발명에 따르면, 댐핑 요소에는 서스펜션 스프링을 향해 축 방향으로 개방된 환형 그루브가 제공된다. 상기 환형 그루브는 내부에 스프링 지지 표면을, 외부에 상기 편향 플랜지를 반경 방향으로 한정한다.
바람직하지만 강제적이지는 않은 본 발명의 다른 양태에 따르면, 이러한 서스펜션 스러스트 베어링 장치는 다음 특징 중 하나 또는 몇 가지를 포함할 수 있다:
- 서스펜션 스러스트 베어링 장치는 상부 스러스트 베어링의 상부 환형 베어링 부재를 형성하도록 상부 캡에 고정된 제 1 링과 서스펜션 스러스트 베어링의 하부 환형 베어링 부재를 형성하도록 하부 캡에 고정된 제 2 링을 갖는 베어링을 포함한다.
- 제 1 및 제 2 링은 스탬프 처리된 금속 시트로 만들어진다.
- 상부 및 하부 캡은 단단한 플라스틱 재질로 만들어진다.
- 상부 및/또는 하부 캡은 보강 삽입물을 포함할 수 있다.
- 베어링은 롤링 베어링이며, 제 1 및 제 2 링은 이들 사이에 환형 롤링 챔버를 형성하고 롤링 요소의 적어도 하나의 열이 롤링 챔버 내에 배치된다.
- 롤링 요소는 볼(balls)이다.
- 상부 환상 베어링 부재는 상부 베어링 표면을 갖는 반경 방향 연장 플랜지와, 보어를 갖는 축 방향 연장 허브를 포함한다.
- 댐핑 요소는 하부 환형 베어링 부재에 직접 성형된다.
- 댐핑 요소는 고무 열가소성 엘라스토머(TPE), 특히 열가소성 폴리우레탄(TPU), 용융 가공 탄성 엘라스토머(MPE) 또는 엘라스토머 셀 폼을 포함한다.
- 환형 그루브는 원뿔형이다.
- 환형 그루브는 둥근 형상이다.
- 환형 그루브는 복수의 보강 리브를 포함한다.
- 리브는 상기 그루브 내에서 원주 방향으로 균등하게 이격되어 있다.
본 발명은 또한 상술 한 바와 같이 댐퍼 로드, 서스펜션 스프링 및 서스펜션 스러스트 베어링 장치를 포함하는 자동차 서스펜션 스트럿에 관한 것이다.
본 발명은 이제 본 발명의 목적을 제한하지 않고 예시로서 첨부된 도면과 관련하여 설명된다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 서스펜션 스러스트 베어링 유닛과 댐퍼로드 및 서스펜션 스프링을 포함하는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 서스펜션 스트럿의 단면도;
도 2는 도 1의 서스펜션 스러스트 베어링 장치의 상세 단면도;
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 서스펜션 스러스트 베어링 장치의 상세 단면도; 및
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 서스펜션 스러스트 베어링 장치의 상세 저면도.
도 1에 부분적으로 도시된 서스펜션 스트럿(1)은 모터-차량 서스펜션 시스템에 통합된다. 상기 서스펜션 스트럿(1)은 단순화를 위해 도시되지 않은 차량 액슬 및 휠을 지지한다. 서스펜션 스트럿(1)은 주축(X1)을 따라 연장되고, 차량의 휠이 편평한 지면에 놓일 때 실질적으로 수직 방향으로 배치된다. 서스펜션 스트럿(1)은 피스톤 몸체 및 축 X2의 댐퍼로드(2)를 포함하는 댐퍼 피스톤, 코일 서스펜션 스프링(3) 및 서스펜션 스러스트 베어링 장치(10)를 포함한다. 로드(2) 및 스프링(3)은 도 1에 부분적으로 도시되고, 피스톤 몸체는 단순화를 위해 도시되지 않았다.
주축(X10)을 갖는 서스펜션 스러스트 베어링 장치(10)는 스프링(3)과 자동차 섀시에 연결된 지지 블록(도시되지 않음) 사이에 장착된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 차량의 서스펜션 시스템이 정지하고 있을 때 축(X2, X10)은 주축(X1)과 일치한다.
하기에서, "축 방향" 및 "반경 방향"이라는 형용사는 환형 스러스트 베어링 장치(10)의 주축(X10)에 대해 정의된다.
서스펜션 스러스트 베어링 장치(10)는 상부 캡(20), 하부 캡(30) 및 단일 롤링 베어링(40)을 포함한다. 이 실시예에서, 이들 3 개의 구성 요소(20, 30 및 40)는 차량의 서스펜션 시스템이 정지 상태 일 때 주축(X10)과 일치하는 주축(X40)에 대해 구형 형상이다. 상부 캡(20)은 플라스틱 합성 재료, 예를 들어 유리 섬유로 강화된 폴리아미드로부터 제조된 단일 부분으로 이루어진다. 상부 캡(20)은 반경 방향으로 연장하는 플랜지(21), 상대적으로 작은 직경으로 서스펜션 트러스트 베어링 장치(10)의 하부 측을 향해 연장하는 내부 축방향 연장 허브(22) 및 비교적 큰 직경으로 서스펜션 스러스트 베어링 장치(10)의 하부 측을 향해 연장하는 외부 축 방향 연장 스커트(23)를 가진다. 상기 내부 허브(22)는 댐퍼로드(2)가 장착되는 서스펜션 스러스트 베어링 장치(10)의 내부 보어(24)를 형성한다.
상부 캡(20)은 자동차 섀시의 지지 블록에 고정된다.
롤링 베어링(40)은 프레스된 판금 내부 레이스(41), 프레스된 판금 외부 레이스(42), 여기서 볼들(balls)인 롤링 요소(43)의 열(row) 및 롤링 요소(43)들 사이의 일정한 원주 간격을 유지하기 위한 케이지(44)를 포함한다. 상기 롤링 요소(43)는 내부 레이스(41)와 외부 레이스(42)의 토로이드 부에 의해 형성된 레이스웨이 사이에 형성된 롤링 챔버에 배치된다.
도시되지 않은 대안으로, 어떠한 롤링 요소도 사용될 필요가 없지만, 내부 및 외부 레이스는 적절한 저 마찰 재료, 코팅 또는 윤활제와 서로 직접 접촉할 수 있다.
롤링 베어링(40)은 내부 허브(22)와 상부 캡(20)의 외부 스커트(23) 사이에 일체 적으로 반경 방향으로 위치된다. 내부 레이스(41)는 하부 캡(30)의 토로이드 형 내부에 끼워 맞춰진다. 내부 레이스(41)와 하부 캡(30)은 하부 환상 베어링 부재를 형성한다. 외부 레이스(42)는 상부 캡(20)의 플랜지(21)의 하부 측에 제공된 토로이드형 외부에 끼워진다. 외부 레이스(42) 및 상부 캡(20)은 상부 환상 베어링 부재를 형성한다. 상부 및 하부 환형 베어링 부재는 축(X40)에 대해 상대 회전한다.
하부 캡(30)은 로드(2)가 축방향으로 연장되는 내부 보어(33)를 한정하는 축 방향 연장 허브(31)를 포함한다. 상기 하부 캡(30)은 상기 허브(31)로부터 반경 방향 외부으로 연장되는 반경 방향 플랜지(32)를 더 포함한다. 상기 반경 방향 플랜지(32)의 상부 표면 상에는 롤링 베어링(40)의 내부 레이스(41)를 지지하는 토로이드형 외부가 제공된다.
하부 캡(30)은 스프링(3)에 의해 가해지는 하중 및 충격을 지지하도록 허브(31) 및 플랜지(32)를 따라 연장되는 보강 인서트(34)를 포함한다. 보강 인서트는 금속 또는 경질 플라스틱일 수 있다. 도시되지 않은 대안으로서, 상부 캡(20)은 보강 삽입물을 포함할 수도 있다.
하부 캡(30)의 반경 방향 플랜지(32)의 내주와 상부 캡(20)의 내부 허브(22) 사이에는 내부 밀봉 수단(50)이 제공된다. 외부 밀봉 수단(60)은 하부 캡의 반경 방향 플랜지(32)의 외주와 상부 캡(20)의 외부 스커트(23)사이에 제공된다.
하부 캡(30)에는 진동을 필터링 할 수 있도록 탄성 재료로 제조된 댐핑 요소(70)가 더 제공된다.
댐핑 요소(70)는 반경 방향 부분(71) 및 관형 축 방향 부분(72)을 포함한다. 반경 방향 부분(71)은 하부 캡(30)의 반경 방향 플랜지(32)의 하부 측면에 단단히 고정된다. 반경 방향 부분(71)은 베어링 접촉시의 서스펜션 스프링(3)의 종단 회전ㅇ을 수용하는 하부 반경 방향 측면을 포함한다. 댐핑 요소(70)의 상기 반경 방향 부분(71)은 서스펜션 스프링(3)으로부터의 축 방향 하중 및 충격을 지지한다.
관형 축 방향 부분(72)은 반경 방향 부분(71)에서 서스펜션 스러스트 베어링 장치(10)의 하부 측면을 향하여 축 방향으로 연장된다. 상기 관형 축 방향 부분(72)은 하부 캡(30)의 허브(31)의 외부 원통형 표면에 단단히 고정된다. 댐핑 요소(70)의 상기 관형 축방향 부분(72)은 서스펜션 스프링(2)으로부터의 반경 방향 하중 및 충격을 지지한다.
댐핑 요소(70)의 관형 축 방향 부분(72)과 반경 방향 부분(71)은 축 방향 허브(31)의 외부 표면과 하부 캡(30)의 반경 방향 플랜지(32)를 덮도록 함께 연결된다.
댐핑 요소(70)는 고무 열가소성 엘라스토머(TPE), 특히 열가소성 폴리우레탄(TPU), 용융 처리 엘라스토머(MPE) 또는 엘라스토머 셀 폼과 같은 탄성 재료로 제조된다.
댐핑 요소(70)는 바람직하게는 하부 캡(30) 위에 오버 몰딩된다. 선택적으로 댐핑 요소(70)는 접착제와 같은 임의의 적합한 고정 수단에 의해 하부 캡(30)에 고정된다.
댐핑 요소(70)는 장치(10), 보다 구체적으로 베어링(40) 내부의 물 및 오염물의 침입을 방지하는 편향 플랜지(73)를 더 포함한다. 편향 플랜지(73)는 대 직경 에지로부터 시작하여 반경 방향 부분(71)의 반경 방향 외부로 연장된다. 편향 플랜지(73)는 하부 캡(30)의 반경 방향 플랜지(32)의 대 직경 에지를 지나 반경 방향 외부로 연장된다. 바람직하게는, 편향 플랜지(73)는 적어도 외부 캡(20)의 외부 스커트(23)와 동일한 직경으로 반경 방향 외부로 연장된다.
본 발명에 따라 상기 댐핑 요소(70)에는 서스펜션 스프링(3)을 향해 축방향으로 개방된 환형 그루브(74)가 더 제공된다. 보다 상세하게는, 편향 플랜지(73)에 의해 연장된 반경 방향 부분(71)의 하부 측면에는 상기 환형 그루브(74)가 제공된다.
상기 환형 그루브(74)는 내부의 스프링 지지 표면(75) 및 외측의 편향 플랜지(73)을 반경 방향으로 한정한다. 즉, 상기 환형 그루브(74)는 서스펜션 스프링(3)이 축방향 하중을 가하는 표면(75)으로부터 편향 플랜지(73)를 반경 방향으로 연결 해제한다. 댐핑 요소(70)에 의해 보장되는 상기 두 기능은 서로 분리된다.
본 발명의 덕택으로, 댐핑 요소(70) 상으로의 서스펜션 스프링(3)의 축 방향 하중은 상기 요소(70), 더욱 특히 상기 스프링(3)을 직접 지지하는 반경 방향 부분(71)의 축 방향 및 반경 방향 변형을 유도한다. 편향 플랜지(73)는 반경 방향 부분(71)의 변형에 의해 영향을 받지 않고, 플랜지(73) 및 부분(71)은 환상 그루브(74)에 의해 반경 방향 및 원주 방향으로 분리되어 상기 장치(10)의 토크가 제어된다. 편향 플랜지(74) 및 상부 컵(20)은 원하지 않는 접촉으로 인해 마모되지 않고 사용 수명이 연장된다. 여분의 소음도 역시 방지된다.
도 1 및 도 2에 도시된 실시예에서, 환형 그루브는 원추형이다. 선택적으로, 환형 그루브(74)은 도 3에 도시된 바와 같이 둥근 형상일 수 있거나 임의의 다른 적합한 형상일 수 있다.
바람직하게는, 환상 그루브(74)는 복수의 보강 리브(76)를 포함한다. 편향 플랜지(74)는 반경 방향 부분(71)으로부터 분리된 다음 여전히 반경 방향 부분 변형에 의해 영향을 받지 않지만, 댐핑 요소 디자인은 상기 리브에 의해 강화된다. 바람직하게는, 리브(76)는 상기 그루브(74) 내에 원주 방향으로 동일하게 이격된다.
본 발명의 대표적인 비 제한적인 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 상술되었다. 상기 상세한 설명은 본 발명의 바람직한 양태을 실시하기 위한 상세한 설명을 당업자에게 교시하기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 또한, 전술한 각각의 부가적인 특징 및 교시는 개선된 캠 종동부 롤러 장치를 제공하기 위해 별도로 또는 다른 특징 및 교시와 함께 이용될 수 있다.
또한, 전술한 대표적인 실시예의 다양한 특징 및 하기 다양한 독립항 및 종속 청구항은 본 발명의 교시의 추가적인 유용한 실시예를 제공하기 위해 구체적으로 및 명시적으로 열거되지 않은 방식으로 결합될 수 있다.

Claims (8)

  1. 상대 회전하는 상부(20, 42) 및 하부(30, 40) 환형 베어링 부재 및, 하부 환형 베어링 부재(30, 41)와 서스펜션 스프링(3)사이에 개재되고 탄성 재료로 만들어진 댐핑 요소(70)를 포함하는 차량의 서스펜션 스트럿에서 서스펜션 스프링과 함께 사용하기 위한 서스펜션 스러스트 베어링 장치(10)에 있어서,
    상기 댐핑 요소(70)는 상부 및 하부 환형 베어링 부재 사이의 물 및 다른 오염물의 침입을 감소시키기 위해 외부 및 실질적으로 반경 방향으로 연장되는 적어도 하나의 편향 플랜지(73)를 포함하고,
    상기 댐핑 요소는 상기 서스펜션 스프링을 향하여 축 방향으로 개방된 환형 그루브(74)를 구비하고, 상기 환형 그루브(74)는 내부에 스프링 지지 표면 및 외부에 편향 플랜지(73)를 형성하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 서스펜션 스러스트 베어링 장치(10)는, 서스펜션 스러스트 베어링(10)의 상부 스러스트 베어링 부재를 형성하도록 상부 캡(20)에 고정된 제 1 링(42), 및 서스펜션 스러스트 베어링(10)의 하부 환형 베어링 부재를 형성하도록 하부 캡(30)에 고정된 제 2 링(41)을 갖는 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 베어링(40)은 롤링 베어링이고, 상기 제 1 및 제 2 링(42, 41)은 이들 사이에 환형 롤링 챔버를 형성하고, 적어도 하나의 롤링 요소의열(43)이 상기 롤링 챔버 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 전항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 환형 그루브(74)는 원추형인 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 환형 그루브(74)는 둥근 형상인 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 전항중 어느 한 항에 있어서, 상기 환형 그루브(74)는 복수의 보강 리브(76)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 리브(76)는 상기 그루브(74) 내에 원주 방향으로 균등하게 이격되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 전항중 어느 한 항에 따른 댐퍼 로드(2), 서스펜션 스프링(3) 및 서스펜션 스러스트 베어링 장치(10)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량 서스펜션 스트럿(11).
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