KR20200096540A - 스트럿 베어링 - Google Patents

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KR20200096540A
KR20200096540A KR1020207017218A KR20207017218A KR20200096540A KR 20200096540 A KR20200096540 A KR 20200096540A KR 1020207017218 A KR1020207017218 A KR 1020207017218A KR 20207017218 A KR20207017218 A KR 20207017218A KR 20200096540 A KR20200096540 A KR 20200096540A
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섀플러 테크놀로지스 아게 운트 코. 카게
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Abstract

본 발명은 캡, 가이드 링, 및 캡과 가이드 링 사이에 배치되는 베어링 기구를 구비하는 맥퍼슨 스트럿 서스펜션용 스트럿 베어링을 제공한다. 캡은 스트럿 베어링의 반경방향 내측의 제1 후크 및 반경방향 외측의 제3 후크를 포함하고, 가이드 링은 상기 제1 후크와 결합되는 내측의 제2 후크 및 상기 제3 후크와 결합되는 외측의 제4 후크를 포함하며; 제1 및 제2 후크는 원주 방향으로 연장되는 내측 스냅 연결부를 형성하고, 제3 및 제4 후크는 원주 방향으로 연장되는 외측 스냅 연결부를 형성한다.

Description

스트럿 베어링
본 발명은 맥퍼슨(MacPherson) 스트럿 서스펜션용 스트럿 베어링에 관한 것이다.
맥퍼슨 스트럿 서스펜션용 스트럿 베어링으로서, 캡, 가이드 링, 케이지, 상부 와셔, 하부 와셔 및 볼 세트로 구성되는 통상적인 스러스트 볼 베어링이 알려져 있다. 스러스트 볼 베어링은 일반적으로, 사실상 본 명세서에 참조로 원용되는 CN105705822A호(또는 WO2015/067251A1호) 및 DE102012215912A1호에 개시된 바와 같이, 반경방향으로 외측에 시일을 가지며 내측에는 캡과 가이드 링 사이의 스냅 연결부를 갖는다.
지난 몇 년 동안, 견인 분리(pull apart)력의 요건은 단계적으로 증가되었다. 이 때문에 견인 분리 테스트를 수행하는데 실패할 위험과 큰 작업 부하 하에서 연결이 느슨해질 위험이 증가한다. 단일 스냅 연결부의 구조는 기능적으로 제한된다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 변위가 없는 공칭 위치에서는, 캡(100)의 축선(X1)과 가이드 링(200)의 축선(X2)이 서로 일치하고, 축선(X1)의 일측에서의 캡(100)의 제1 후크(101)와 일측에서의 가이드 링(200)의 제2 후크(201)가 양호하게 연결되며, 축선(X1)의 타측에서의 캡(100)의 제1 후크(101')와 타측에서의 가이드 링(200)의 제2 후크(201')도 양호하게 연결된다.
도 1a는 일종의 외측 스냅 연결부이다. 제1 후크(101, 101')는 캡(100)의 하나의 원주 방향 하부 후크이고, 참조 번호 101 및 101'은 캡(100)의 동일한 원주 방향 후크의 상이한 부분을 구별하기 위해서만 사용되며, 제2 후크(201, 201')는 가이드 링(200)의 하나의 원주 방향 상부 후크이고, 참조 번호 201 및 201'은 가이드 링(200)의 동일한 원주 방향 후크의 상이한 부분을 구별하기 위해서만 사용됨을 알아야 한다.
도 1b는 캡(100)과 가이드 링(200) 사이에 반경방향(R)으로 변위가 있음을 나타내며, 구체적으로 가이드 링(200)은 캡(100)에 대해 R1 방향으로 이동했다. 이러한 경우에, 캡(100)의 제1 후크(101')와 가이드 링(200)의 제2 후크(201')는 양호하게 연결되지만, 캡(100)의 제1 후크(101)와 가이드 링(200)의 제2 후크(201) 사이의 연결은 취약하며, 스러스트 볼 베어링의 작동 중에 연결이 느슨해질 위험이 있다. 느슨한 연결은 캡(100) 및/또는 가이드 링(200)이 축방향(A)에 대해 경사질 때 발생할 수도 있다.
또한, 느슨한 연결이 발생할 때 볼이 케이지 및 궤도에서 빠져나가면 예기치 않은 균열 및 고장이 발생할 수 있다.
상기 상황을 감안하여, 본 발명은 맥퍼슨 스트럿 서스펜션용 스트럿 베어링을 제공한다.
본 발명은 캡, 가이드 링, 및 캡과 가이드 링 사이에 배치되는 베어링 기구를 구비하는 맥퍼슨 스트럿 서스펜션용 스트럿 베어링을 제공한다. 캡은 스트럿 베어링의 반경방향 내측의 내측 하부 후크 및 반경방향 외측의 외측 하부 후크를 포함할 수 있으며, 가이드 링은 내측 하부 후크와 결합되는 내측의 내측 상부 후크 및 외측 하부 후크와 결합되는 외측의 외측 상부 후크를 포함할 수 있다. 내측 하부 후크와 내측 상부 후크는 원주 방향으로 연장되는 내측 스냅 연결부를 형성할 수 있으며, 외측 하부 후크와 외측 상부 후크는 원주 방향으로 연장되는 외측 스냅 연결부를 형성할 수 있다.
본 발명의 추가 특징은 첨부 도면을 참조한 하기 예시적 실시예의 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1a는 종래 기술의 공칭 위치에 있는 스러스트 볼 베어링을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 1b는 캡과 가이드 링 사이에 반경방향 변위가 발생할 때의 도 1a의 스러스트 볼 베어링을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에서 스트럿 베어링의 축방향으로의 단면을 부분적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에서 스트럿 베어링의 축방향으로의 단면을 부분적으로 도시한 도면이다.
도 4a는 공칭 위치에 있는 본 발명에 따른 스트럿 베어링을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 4b는 캡과 가이드 링 사이에 반경방향 변위가 발생할 때의 본 발명에 따른 스트럿 베어링을 개념적으로 도시한 도면이다.
부호의 설명
100: 캡
101, 101': 캡의 제1 후크
200: 가이드 링
201, 201': 가이드 링의 제2 후크
X1: 캡의 축선
X2: 가이드 링의 축선
A: 축방향
R: 반경방향
1: 스러스트 볼 베어링
10: 캡
10A: 경질 부분
10A1: 경질 부분의 제1 레그
10A2: 경질 부분의 제2 레그
10A3: 경질 부분의 저부
10B: 연질 부분
10B1: 연질 부분의 제1 레그
10B2: 연질 부분의 제2 레그
10B3: 연질 부분의 저부
11: 끼워맞춤 리브
12: 와셔 시트
13: 끼워맞춤 리브
14, 14': (제1) 내측 하부 후크
16: 내측 밀봉 립
17: 외측 밀봉 립
18: 제2 밀봉 핑거
19, 19': (제3) 외측 하부 후크
20: 상부 와셔
30: 볼
40: 케이지
50: 하부 와셔
60: 가이드 링
61: 와셔 시트
62: 끼워맞춤 리브
63, 63': (제2) 내측 상부 후크
64: 밀봉 베벨
65: 스플래시 가드
66, 66': (제4) 외측 상부 후크
67: 제1 아암
68: 제2 아암
691: 제1 밀봉 핑거
692: 제3 밀봉 핑거
이하에서는 본 발명의 바람직한 예시적 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
제1 실시예
도 2에 도시된 바와 같이, 제1 실시예는 스러스트 볼 베어링(1)을 제공한다. 스러스트 볼 베어링(1)은 실질적으로 회전 대칭적인 구조를 갖는 것이 명백하며, 도 2는 스러스트 볼 베어링(1)의 축방향(A)을 따라서 그 단면의 일부만 도시하고 있다. 스러스트 볼 베어링(1)은 캡(10), 가이드 링(60) 및 베어링 기구를 포함한다. 베어링 기구는 상부 와셔(20), 볼 세트(30), 케이지(40) 및 하부 와셔(50)를 포함할 수 있다.
캡(10)은 캡(10) 상의 끼워맞춤 리브(fit rib)(11)에 의해 상부 마운트(도시되지 않음) 상에 장착될 수 있다. 캡(10)은 두 개의 재료, 즉 경질 폴리머로 제조된 경질 부분(10A)과 연질 폴리머로 제조된 연질 부분(10B)의 조합으로 제조될 수 있다. 상부 와셔(20)와 하부 와셔(50)는 둘 다 스틸로 제조될 수 있으며 볼(30)과 각도적으로 접촉할 수 있다. 상부 와셔(20)는 경질 부분(10A) 상의 와셔 끼워맞춤 리브(13)와의 억지 끼워맞춤에 의해 와셔 시트(12)에 안착된다. 스틸로 제조될 수 있는 볼(30)은 케이지(40)의 포켓에 안착된다. 경질 폴리머로 제조될 수 있는 케이지(40)는 상부 와셔(20)와 하부 와셔(50) 사이에 매달려 있다. 하부 와셔(50)는 경질 폴리머로 제조될 수 있는 가이드 링(60) 상의 와셔 끼워맞춤 리브(62)와의 억지 끼워맞춤에 의해 와셔 시트(61)에 안착된다.
스러스트 볼 베어링(1)의 반경방향(R)으로의 내측 스냅 연결부는 캡(10)의 연질 부분(10B)에 형성된 내측 하부 후크(14) 및 가이드 링(60)에 형성된 내측 상부 후크(63)에 의해 구성된다. 반경방향(R)으로의 외측 스냅 연결부는 캡(10)의 경질 부분(10A)에 형성된 외측 하부 후크(19) 및 가이드 링(60)에 형성된 외측 상부 후크(66)에 의해 구성된다. 내측 하부 후크(14)와 외측 하부 후크(19) 각각은 축방향(A)으로 일측(도 2에서 상측)을 향하는 결합면을 가지며, 내측 상부 후크(63)와 외측 상부 후크(66) 각각은 축방향(A)으로 타측(도 2에서 하측)을 향하는 결합면을 갖는다.
도 2의 단면도에서 연질 부분(10B)은 제1 레그(10B1), 제2 레그(10B2) 및 저부(10B3)를 갖는 대략 역U자 형상을 가질 수 있다. 스러스트 볼 베어링(1)의 원주 방향을 따라서 연질 부분(10B)에 개구가 형성될 수 있으며 연질 부분(10B)과 경질 부분(10A) 사이의 접착성을 향상시키기 위해 경질 부분(10A)이 이러한 개구를 점유할 수 있음을 알아야 한다. 내측 하부 후크(14)는 제1 레그(10B1)의 원위 단부에 형성될 수 있다. 하나 이상의 밀봉 립(16, 17)이 제2 레그(10B2) 상에 형성될 수 있다. 반경방향(R)으로 내측 밀봉 립(16)은 가이드 링(60) 상의 밀봉 베벨(64)과 접촉한다. 반경방향(R)으로 외측 밀봉 립(17)은 가이드 링(60) 상의 스플래시 가드(65)와 접촉하지 않지만 이것에 매우 가깝다. 밀봉 립(16, 17), 밀봉 베벨(64), 스플래시 가드(65), 외측 하부 후크(19) 및 외측 상부 후크(66)는 미로형 시일을 형성할 수 있다.
도 2의 단면도에서 경질 부분(10A) 또한 제1 레그(10A1), 제2 레그(10A2) 및 저부(10A3)를 갖는 대략 역U자 형상을 가질 수 있다. 제1 레그(10A1), 저부(10A3) 및 제2 레그(10A2)의 베이스 부분은 연질 부분(10B)의 제1 레그(10B1)의 베이스 부분, 저부(10B3) 및 제2 레그(10B2)의 베이스 부분에 각각 결합된다. 외측 하부 후크(19)는 제2 레그(10A2)의 원위 단부에 형성될 수 있다.
도 2의 단면도에서 가이드 링(60)은 실질적으로 축방향(A)으로 연장되는 제1 아암(67) 및 실질적으로 반경방향(R)으로 연장되는 제2 아암(68)을 갖는 대략 역L자 형상을 가질 수 있다. 내측 상부 후크(63) 및 외측 상부 후크(66)는 제2 아암(68)의 베이스 및 원위 단부에 각각 형성된다.
와셔 시트(12)는 제1 레그(10A1)와 저부(10A3) 사이의 코너에 형성되고, 와셔 시트(61)는 제2 아암(68)의 중간 부분의 코너에 형성된다. 와셔 시트(12, 61)는 반경방향(R) 및 축방향(A)에 대해 경사진 방향으로 대각선 상으로 서로 마주한다. 따라서 볼(30)은 반경방향(R) 및 축방향(A)에 대해 경사진 방향으로 상부 와셔(20) 및 하부 와셔(50)에 의해 지지된다.
밀봉 베벨(64) 및 스플래시 가드(65)는 제2 아암(68)의 외측 상부 후크(66)에 가까운 부분에 형성될 수 있다.
경질 폴리머는 폴리아미드와 같은 플라스틱일 수 있으며, 유리 섬유와 같은 섬유에 의해 강화될 수 있다. 예로서, PA66-GF25 및 PA66-GF35가 경질 폴리머로서 사용될 수 있다. 연질 폴리머는 열가소성 폴리우레탄(TPU) 또는 니트릴 부타디엔 고무(NRB)와 같은 열가소성 엘라스토머 또는 고무일 수 있다.
제2 실시예
본 실시예는 제1 실시예와 유사한 개념을 가지며 이하에서는 그 차이점에 대해서만 설명할 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서, 캡(10)은 경질 폴리머로 제조되며 내측 하부 후크(14)와 외측 하부 후크(19)는 둘 다 경질 폴리머로 제조된다.
이 실시예에서는, 캡(10) 또는 가이드 링(60)에 연질 부분이 전혀 포함되지 않는다. 제2 밀봉 핑거(18)는 외측 하부 후크(19)에 근접하여 캡(10) 상에 형성되며 가이드 링(60)을 향해서 돌출한다. 제1 밀봉 핑거(691) 및 제3 밀봉 핑거(692)는 외측 상부 후크(66)에 근접하여 가이드 링(60) 상에 형성되며 캡(10)을 향해서 돌출한다. 바람직하게, 제2 밀봉 핑거(18)는 제1 밀봉 핑거(691)와 제3 밀봉 핑거(692) 사이의 골짜기로 향하며, 따라서 외측 스냅 연결부 근처에 미로형 시일이 형성된다.
작동
이하에서는 스냅 연결부에 관한 스러스트 볼 베어링(1)의 작동이 설명될 것이다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 일체의 변위가 없는 공칭 위치에서, 캡(10)의 축선(X1)과 가이드 링(60)의 축선(X2)은 서로 일치하고, 캡(10)의 내측 하부 후크(14, 14')와 가이드 링(60)의 내측 상부 후크(63, 63')는 양호하게 연결되며, 캡(10)의 외측 하부 후크(19, 19')와 가이드 링(60)의 외측 상부 후크(66, 66') 또한 양호하게 연결된다.
도 4a 및 도 4b에는 캡(10) 및 가이드 링(60)만 개념적으로 도시되어 있으며 베어링 기구는 생략되어 있음을 알아야 한다.
내측 하부 후크(14, 14')는 캡(10)의 하나의 원주 방향 후크이고, 참조 번호 14 및 14'는 캡(10)의 동일한 원주 방향 후크의 상이한 부분을 구별하기 위해서만 사용되며, 내측 상부 후크(63, 63')는 가이드 링(60)의 하나의 원주 방향 후크이고, 참조 번호 63 및 63'은 가이드 링(60)의 동일한 원주 방향 후크의 상이한 부분을 구별하기 위해서만 사용됨을 알아야 한다. 참조 번호 19 및 19'와 참조 번호 66 및 66'은 동일하다.
도 4b는 캡(10)과 가이드 링(60) 사이에 반경방향(R)으로의 변위가 있음을 나타내며, 구체적으로 가이드 링(60)은 캡(10)에 대해 R1 방향으로 이동했다. 이러한 경우에, 축선(X1)의 일측에서의 캡(10)의 외측 하부 후크(19')와 가이드 링(60)의 외측 상부 후크(66') 사이의 외측 스냅 연결뿐 아니라, 축선(X1)의 타측에서의 캡(10)의 내측 하부 후크(14)와 가이드 링(60)의 내측 상부 후크(63) 사이의 내측 스냅 연결도 취약하다. 그러나, 일측에서의 캡(10)의 내측 하부 후크(14')와 가이드 링(60)의 내측 상부 후크(63') 사이의 내측 스냅 연결뿐 아니라, 타측에서의 캡(10)의 외측 하부 후크(19)와 가이드 링(60)의 외측 상부 후크(66) 사이의 외측 스냅 연결도 양호한 상태에 있다. 다시 말해서, 축선(X1, X2)의 양측에서 양호한 스냅 연결부가 얻어지며, 따라서 캡(10)과 가이드 링(60)은 축방향(A)으로 상호 분리될 수 없다.
효과
이하에서, 본 발명의 효과에 대하여 설명한다.
1. 스러스트 볼 베어링(1)은 맥퍼슨 스트럿 서스펜션에 스트럿 베어링으로서 사용될 수 있다. 이중 스냅 연결부는 더 많은 중첩 영역에 의해 견인 분리력을 증가시키며, 따라서 베어링이 전통적인 스트럿 베어링보다 더 안정적이게 그리고 고장 위험이 줄어들게 만든다.
2. 내측과 외측 양쪽에 배치되는 이중 스냅 연결부는 작동 중의 반경방향 변위 또는 경사 하에 연결이 느슨해질 위험을 감소시키며, 따라서 베어링이 전통적인 스트럿 베어링보다 더 안정적이게 그리고 수명이 길어지게 만든다.
3. 외측 스냅 연결부는 미로형 밀봉 기능을 강화하며, 물 또는 먼지가 밀봉 립에 덜 부착될 것이므로 밀봉 립을 보호한다.
본 발명은 예시적 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 예시적 실시예에 한정되지 않는다는 것을 알아야 한다. 하기 청구범위의 범위는 이하와 같은 모든 수정과 등가의 구조 및 기능을 포함하도록 가장 넓게 해석되어야 한다.
(1) 예를 들어, 이중 스냅 연결부는 다른 구조를 갖는 스트럿 베어링에도 사용될 수 있다. 예를 들어, 사실상 본 명세서에 참조로 원용되는 KR20170086371A호 및 KR20170103570A호는 다른 구조를 갖는 스트럿 베어링을 개시하고 있다.
(2) 본 발명의 스트럿 베어링은 스러스트 볼 베어링에 한정되지 않으며, 예를 들어 스러스트 니들 롤러 베어링, 슬라이딩 베어링 또는 롤링 베어링일 수도 있다. 따라서 볼(30) 대신에 다른 형태의 롤링 요소 또는 슬라이딩 베어링 피스가 사용될 수도 있다. 예를 들어 CN103314224A호(또는 US2013270790 A1호) 및 CN104936806A호(또는 US2015367698 A1호)는 슬라이딩 베어링을 개시하고 있고, 예를 들어 CN103423312A호(또는 US2013313766 A1호)는 롤링 베어링을 개시하고 있으며, 이들은 사실상 본 명세서에 참조로 원용된다.
(3) 제1 실시예에서, 밀봉 립(16, 17)과 내측 하부 후크(14)는 연질 폴리머로 제조되며, 이 경우 양호한 밀봉 효과가 얻어질 수 있다. 제2 실시예에서, 두 개의 스냅 연결부는 모두 경질 폴리머로 제조되며 따라서 더 큰 견인 분리력을 견딜 수 있다.
그러나, 본 발명은 이러한 조건에 한정되지 않는다. 스냅 연결부 모두가 경질 폴리머로 제조될 수 있고 밀봉 립은 고무와 같은 연질 폴리머로 제조된다.
밀봉 립은 가이드 링(60) 상에 형성되거나 제공될 수도 있다.

Claims (10)

  1. 캡, 가이드 링, 및 캡과 가이드 링 사이에 배치되는 베어링 기구를 포함하는 맥퍼슨 스트럿 서스펜션용 스트럿 베어링이며,
    캡은 스트럿 베어링의 반경방향 내측의 제1 후크 및 반경방향 외측의 제3 후크를 포함하고, 가이드 링은 상기 제1 후크와 결합되는 내측의 제2 후크 및 상기 제3 후크와 결합되는 외측의 제4 후크를 포함하며; 제1 후크 및 제2 후크는 원주 방향으로 연장되는 내측 스냅 연결부를 형성하고, 제3 후크 및 제4 후크는 원주 방향으로 연장되는 외측 스냅 연결부를 형성하는, 스트럿 베어링.
  2. 제1항에 있어서, 반경방향을 따르는 단면의 절반에서, 상기 캡은 실질적으로 역U자 형상을 가지며, 제1 후크와 제3 후크는 U자 형상의 두 개의 레그의 원위 단부에 각각 형성되는, 스트럿 베어링.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 캡은 상호 결합되는 연질 부분 및 경질 부분을 포함하며, 제1 후크 및 적어도 하나의 밀봉 립은 연질 부분에 형성되고 제3 후크는 경질 부분에 형성되는, 스트럿 베어링.
  4. 제3항에 있어서, 상기 연질 부분은 연질 폴리머로 제조되고 상기 경질 부분은 경질 폴리머로 제조되는, 스트럿 베어링.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 경질 부분과 상기 연질 부분은 적어도 U자 형상의 저부에서 상호 결합되는, 스트럿 베어링.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 반경방향을 따르는 단면의 절반에서, 가이드 링은 실질적으로 역L자 형상을 가지며, 제2 및 제4 후크는 L자 형상의 하나의 아암의 베이스 및 원위 단부에 각각 형성되는, 스트럿 베어링.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 제3 및 제4 후크와 하나 이상의 밀봉 립에 의해 미로형 시일이 형성되고, 또는
    캡 및/또는 가이드 링에 형성된 제3 및 제4 후크와 하나 이상의 밀봉 핑거에 의해 미로형 시일이 형성되는, 스트럿 베어링.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 및 제3 후크는 스트럿 베어링의 축방향으로 일측을 향하고, 제2 및 제4 후크는 축방향으로 타측을 향하는, 스트럿 베어링.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 및 제3 후크는 상호 이격되어 그 사이에 갭을 형성하며, 제2 및 제4 후크는 상기 갭 안에 적어도 부분적으로 진입하고 따라서 제1 및 제3 후크와 결합하는, 스트럿 베어링.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 베어링 기구는 억지 끼워맞춤에 의해 캡 상에 장착되는 상부 와셔, 억지 끼워맞춤에 의해 가이드 링 상에 장착되는 하부 와셔, 및 상부 와셔와 하부 와셔에 의해 지지되는 볼 세트를 포함하는, 스트럿 베어링.
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