KR20210042803A - 서스펜션 추력 베어링 장치 및 그러한 장치가 장착된 서스펜션 스트럿 - Google Patents

서스펜션 추력 베어링 장치 및 그러한 장치가 장착된 서스펜션 스트럿 Download PDF

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KR20210042803A
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suspension thrust
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자비에 블랑샤르
토마스 라펭
부르노 몽붸프
조르당 르노동
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아크티에볼라게트 에스케이에프
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Abstract

본 발명은 차량의 자동차 서스펜션 스트럿에 서스펜션 스프링(3)과 함께 사용하기 위한 서스펜션 추력 베어링 장치(10)와 관한 것이다. 상기 장치는 탄성재료로 제조되고 상대 회전시 상부(20, 42) 및 하부(30, 41) 원형 베어링 부재를 가지는 베어링(20, 30, 40)과 하부 원형 베어링 부재(30, 41) 및 서스펜션 스프링(3) 사이에 개재된 댐핑 요소(70)를 포함한다. 댐핑 요소(70)는 상부 및 하부 원형 베어링 부재 사이의 수분 및 기타 오염물질 유입을 줄이기 위해 하나 이상의 편향 플랜지(73)를 포함한다. 상기 댐핑 요소(70)에는 서스펜션 스프링(3)을 향해 축방향으로 개방되는 원형 그루브(74)가 제공되고, 상기 원형 그루브(74)는 내부 측면에 스프링 지지 표면(75), 외부 측면에 해당 편향 플랜지(73)가 방사상으로 형성된다. 상기 편향 플랜지(73)는 서스펜션 스프링을 향해 축방향으로 절두 형상을 가진다.

Description

서스펜션 추력 베어링 장치 및 그러한 장치가 장착된 서스펜션 스트럿{SUSPENSION THRUST BEARING DEVICE AND SUSPENSION STRUT EQUIPED WITH SUCH A DEVICE}
본 발명은 특히 맥퍼슨형("MacPherson Suspension Bearing Unit" 또는 MSBU)의 서스펜션 추력 베어링 장치와 관한 것이다. 또한 본 발명은 댐퍼와 그러한 서스펜션 추력 베어링 장치로 구성된 자동차용 스트럿과도 관한 것이다. 본 발명의 분야는 서스펜션 시스템, 특히 자동차 서스펜션 시스템이다.
알려진 방식으로, 자동차 서스펜션 시스템은 차축과 차량 휠을 지지하는 서스펜션 스트럿을 포함한다. 서스펜션 추력 베어링 장치는 휠과 지면 반대쪽, 및 서스펜션 스프링과 차량 섀시에 부착된 상부 지지 블록 사이에 해당 서스펜션 스트럿의 상부에 배치된다.
서스펜션 추력 베어링 장치는 주축을 중심으로 상대 회전하는 상부 및 하부 원형 베어링 부재로 구성된 롤링 베어링과 같은 적어도 하나의 베어링을 포함한다.
서스펜션 추력 베어링 장치는 스프링과 차체 사이의 축력 전달이 가능하게 하는 한편, 회전 이동성이 있는 스프링과 차체에 부착된 고정 지지 블록 사이에서 상대적인 각도 이동이 가능하도록 한다.
서스펜션 추력 베어링 장치의 댐핑 기능은 탄성 재료로 제작되고 하부 컵과 서스펜션 스프링 사이에 장착되는 댐핑 요소를 사용하여 개선할 수 있다.
이러한 서스펜션 추력 베어링 장치, 특히 MSBU 타입은 공격적인 환경에서 사용해야 한다. 예를 들어 차량이 침수되거나 먼지가 많거나 진흙투성이인 도로에서 주행한 후 고압 캐터 제트기로 청소할 가능성이 있다. 이러한 조건에서 스트럿(특히 베어링)에서 수분 침투 또는 기타 오염 입자가 발생할 수 있으며, 이로 인해 사용 수명 및 각 성능에 해로운 결과가 발생할 수 있다.
이러한 측면에서, 서스펜션 추력 베어링 장치 내부의 수분 및 기타 오염물질의 유입을 줄이기 위해 흐름 디플렉터를 형성하도록 설계된 플랜지는 댐핑 요소에서 실질적으로 방사상으로 연장되는 편향 플랜지를 제공하는 것으로 US 2008/0031562 A1에 공지된다.
단, 댐핑 요소에 대한 서스펜션 스프링의 축방향 하중은 해당 요소의 축 및 방사상 변형을 유발할 수 있다. 특히 디플렉팅 플랜지가 상부 컵을 향해 상부로 이동하는 것이 관찰됐다. 이러한 원치 않는 플랜지 변위는 상부 컵과의 접촉으로 이어지며 서스펜션 추력 베어링 장치 토크가 증가하고 장치 성능에 부정적인 영향을 미친다. 디플렉팅 플랜지와 상부 컵을 착용하고 사용 수명이 단축될 수 있으며, 또한 금지되어야 하는 추가적인 소음으로 이어진다. 또한 디플렉팅 플랜지는 서스펜션 스트럿의 하부 쪽으로 아래로 이동하여 씰링 성능 상실을 유발할 수 있다.
본 발명의 목적은 향상된 서스펜션 추력 베어링 장치를 제안함으로써 이러한 단점을 극복하는 것이다. 상대적으로 저렴하고, 작동 신뢰성이 우수하며, 사용 수명이 늘어난 서스펜션 추력 베어링 소자를 제공하는 것이 바람직하다.
이를 위해, 본 발명은 차량의 자동차 서스펜션 스트럿에서 서스펜션 스프링과 함께 사용하기 위한 서스펜션 추력 베어링 장치와 관련된다.
서스펜션 추력 베어링 장치는 상대 회전 시 상부 및 하부 원형 베어링 부재를 가지는 베어링을 포함한다.
서스펜션 추력 베어링 장치는 또한 탄성 재질로 제조되고 하부 원형 베어링 부재와 서스펜션 스프링 사이에 삽입된 방사상 부분을 가지는 댐핑 요소를 포함한다. 또한 댐핑 요소는 상부 및 하부 원형 베어링 부재 사이의 수분 및 기타 오염물질 유입을 줄이기 위해 방사상 부분으로부터 외부로 그리고 실질적으로 방사상으로 연장되는 적어도 하나의 편향 플랜지를 포함한다.
본 발명에 따르면, 댐핑 요소의 방사상 부분은 재료 축 두께 L1을 가지며, 댐핑 요소의 반경 플랜지 상부에는 상부 원형 그루브가 제공되고, 원형 그루브는 하부 원형 베어링 부재에서 축 방향으로 연장되는 돌출 부분을 수용하고, 댐핑 요소는 해당 원형 그루브 레벨에서 재료 축 두께 L2를 가지고; 및 상기 댐핑 요소의 하단에는 서스펜션 스프링 쪽으로 축방향으로 개방되는 하부 원형 그루브가 제공되고, 상기 원형 그루브는 내부 측면의 스프링 지지면, 및 외부 측면의 해당 편향 플랜지를 방사상으로 형성하고, 댐핑 요소는 하부 원형 그루브와 하부 원형 베어링 부재 사이에 정의된 재료 축 두께 L3 및 하부 원형 그루브와 상부 원형 그루브 사이에 정의된 재료 방사상 두께 L4를 가진다.
댐핑 요소는 L2와 L1의 비율이 1 미만이며, L3와 L1의 비율은 1 미만이고, L4와 L1의 비율은 1 이하이다.
바람직하지만 강제적이지 않은 발명의 추가 양태에 따라, 상기 서스펜션 추력 베어링 장치는 다음 특징 중 하나 또는 여러 가지를 포함할 수 있다.
- 서스펜션 추력 베어링 장치는 서스펜션 추력 베어링의 상부 원형 베어링 부재 및 서스펜션 추력 베어링의 하부 원형 베어링 부재를 형성하도록 상부 캡에 고정된 제 1 링과 하부 캡에 고정된 제 2 링을 포함한다.
- 제 1 및 제 2 링은 스탬프드 금속 시트로 제조된다.
- 상부 및 하부 캡은 강성 플라스틱 재료로 제조된다.
- 상부 및/또는 하부 캡은 보강 인서트를 포함할 수 있다.
- 상부 및/또는 하부 캡을 보강 인서트에 오버몰딩된다.
- 베어링은 롤링 베어링이고, 제 1 및 제 2 링은 이들 사이의 원형 롤링 챔버와 상기 롤링 챔버 내에 배치되는 적어도 한 열의 롤링 요소를 형성한다.
- 롤링 요소는 볼이다.
- 편향 플랜지는 서스펜션 스프링을 향해 축방향으로 향한 절두 형태를 가진다.
- 편향 플랜지에는 하부 원형 베어링 부재의 전면 표면에 대한 반경방향 입접부의 숄더가 제공된다.
- 숄더는 원형이다.
- L4와 L2의 비율은 1이하이다.
- 댐핑 요소는 하부 원형 베어링 부재에 직접 성형된다.
- 댐핑 요소는 고무 열가소성 탄성체(TPE), 특히 열가소성 폴리우레탄(TPU), 용해성 탄성체(MPE) 또는 탄성체 셀룰러 폼을 포함한다.
또한 본 발명은 상술한 바와 같이 댐퍼 로드, 서스펜션 스프링 및 서스펜션 추력 베어링 장치를 포함하는 자동차 서스펜션 스트럿과도 관련된다.
본 발명은 이제 발명의 대상을 제한하지 않고, 예시로서 첨부된 도면으로 설명된다.
- 도 1은 발명의 제 1 실시예에 따른 서스펜션 추력 베어링 유닛과 댐퍼 로드 및 서스펜션 스프링을 포함하는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 서스펜션 스트럿의 단면도; 및
- 도 2는 도 1의 서스펜션 추력 베어링 장치에 대한 상세 단면도.
서스펜션 스트럿(1)은 도 1에 부분적으로 도시되며, 자동차 서스펜션 시스템에 통합된다. 서스펜션 스트럿(1)은 단순화 목적으로 표시되지 않은 차축 및 휠을 지지한다. 서스펜션 스트럿(1)은 차량의 휠이 평평한 지면에 놓일 때 실질적으로 수직 방향으로 배치된 주 축(X1)을 따라 연장된다. 서스펜션 스트럿(1)은 피스톤 몸체와 축(X2)의 댐퍼 로드(2)를 포함하는 댐퍼 피스톤, 코일 서스펜션 스프링(3) 및 서스펜션 추력 베어링 장치(10)를 포함한다. 상기 로드(2)와 스프링(3)은 도 1에 부분적으로 표시되는 반면 피스톤 몸체는 단순화를 위해 표시되지 않는다.
주 축(X10)이 있는 서스펜션 추력 베어링 장치(10)은 스프링(3)과 자동차의 섀시에 연결된 지지 블록(표시되지 않음) 사이에 장착된다. 축(X2 및 X10)은 도 1과 같이 차량의 서스펜션 시스템이 정지해 있을 때 주축(X1)과 일치한다.
여기서 형용사 "축"과 "방사"는 환상 추력 베어링 장치(10)의 주축(X10)에 대해 정의된다.
서스펜션 추력 베어링 장치(10)는 상부 캡(20), 하부 캡(30) 및 단일 롤링 베어링(40)을 포함한다. 이 실시예에서 이 세 구성 요소(20, 30 및 40)는 차량의 서스펜션 시스템이 정지해 있을 때 주축(X10)과 일치하는 주축(X40)을 중심으로 구형을 이루고 있다.
상부 캡(20)은 유리 섬유로 선택적으로 보강된 플라스틱 합성 물질로 예를 들어 폴리아미드(polyamide)로 만들어진 일체형 부분을 포함한다. 상부 캡(20)은 방사상 연장 플랜지(21), 비교적 작은 직경으로 서스펜션 추력 베어링 장치(10)의 하부 쪽으로 연장되는 내부 축 연장 허브(22), 및 상대적으로 큰 직경으로 서스펜션 추력 베어링 장치(10)의 하부 쪽으로 연장되는 외부 축 연장 스커트(23)를 가진다. 내부 허브(22)는 댐퍼 로드(2)가 장착된 서스펜션 추력 베어링 장치(10)를 n이한 내부 보어(24)를 형성한다.
상부 캡(20)은 차량 섀시의 지지 블록에 고정되는 전용 캡이다.
롤링 베어링(40)은 압착 판금 내부 레이스(41), 압착 판금의 외부 레이스(42), 롤링 요소(43)의 열, 볼, 및 롤링 요소들(43) 사이의 일정한 원주 간격을 유지하기 위한 케이지(44)로 구성된다. 롤링 요소(43)은 내부 레이스(41)와 외부 레이스(42)의 토로이드 부분에 의해 형성된 레이스웨이 사이에 형성된 롤링 챔버에 배치된다.
도시되지 않은 대안으로, 롤링 요소를 사용할 필요는 없고 오히려 내부 및 외부 레이스가 적절한 저마찰 재료, 코팅 또는 윤활유를 사용하여 서로 직접 접촉할 수 있다.
롤링 베어링(40)은 내부 허브(22)와 상부 캡(20)의 외측 스커트(23) 사이에 통합적으로 방사상으로 위치한다. 내부 레이스(41)는 하부 캡(30)의 토로이드 내부 부분에 장착된다. 내부 레이스(41)와 하부 캡(30)은 하부 원형 베어링 부재를 형성한다. 외부 레이스(42)는 상부 캡(20)의 플랜지(21) 하단에 제공된 토로이드 외측에 장착된다. 외측 레이스(42)와 상부 캡(20)은 상부 원형 베어링 부재를 형성한다. 상부 및 하부 원형 베어링 부재는 축(X40)에 대해 상대 회전한다.
하부 캡(30)은 내부 보어(33)을 정의하는 축방향 연장 허브(31)로 구성되며, 로드(2)는 축방향으로 연장된다. 하부 캡(30)은 상기 허브(31)에서 방사상 외부로 연장되는 방사상 플랜지(32)를 더 포함한다. 롤링 베어링(40)의 내부 레이스(41)를 지지하는 토로이드 외부 부분은 해당 방사상 플랜지(32)의 상부 표면에 제공된다.
하부 캡(30)은 스프링(3)에 의해 가해지는 하중과 충격을 지지하도록 허브(31)와 플랜지(32)를 따라 연장되는 보강 인서트(34)를 포함한다. 보강 인서트는 금속 또는 단단한 플라스틱 안에 있을 수 있다. 도시되지 않은 대안으로 상부 캡(20)은 보강 인서트를 포함할 수도 있다.
내부 밀봉 수단(50)은 하부 캡(30)의 방사상 플랜지(32)의 내부 주변부 및 상부 캡(20)의 내부 허브(22) 사이에 제공된다. 외부 밀봉수단(60)은 하부 캡(30)의 방사상 플랜지(32)의 외부 주변부와 상부 캡(20)의 외부 스커트(23) 사이에 제공된다.
하부 캡(30)에는 진동을 여과할 수 있도록 탄성 물질로 만든 댐핑 요소(70)가 추가로 제공된다.
댐핑 요소(70)는 방사상 부분(71)과 관형 축방향 부분(72)을 포함한다. 방사상 부분(71)은 하부 캡(30)의 방사상 플랜지(32)의 하단에 단단히 고정된다. 방사상 부분(71)은 베어링 접촉시 서스펜션 스프링(3)의 엔드 턴을 수용하기 위한 하부 방사상 측면을 포함한다. 댐핑 요소(70)의 방사상 부분(71)은 서스펜션 스프링(3)으로부터의 축방향 하중 및 충격을 지지한다.
관형 축방향 부분(72)는 방사상 부분(71)에서 서스펜션 추력 베어링 장치(10)의 하단까지 축 방향으로 연장된다. 상기 관형 축방향 부분(72)은 하부 캡(30)의 허브(31)의 외부 원통형 표면에 단단히 고정된다. 댐핑 요소(70)의 관형 축방향 부분(72)은 서스펜션 스프링(2)으로부터의 방사상 부하 및 충격을 지지한다.
댐핑 요소(70)의 관형 축방향 부분(72)과 방사상 부분(71)은 축방향 허브(31)의 외부 표면과 하부 캡(30)의 방사상 플랜지(32)를 덮도록 서로 연결된다.
댐핑 요소(70)은 고무 열가소성 탄소 엘라스토머(TPE), 특히 열가소성 폴리우레탄(TPU), 용해성 엘라스토머(MPE) 또는 엘라스토머 셀룰러 폼과 같은 탄성 재료로 만들어진다.
댐핑 요소(70)는 하부 캡(30)에 바람직하게 오버몰딩된다. 선택적으로, 댐핑 요소(70)은 접착제와 같은 적절한 고정 수단으로 하부 캡(30)에 고정된다.
댐핑 요소(70)는 장치(10) 내부에 수분과 오염물질이 침투하지 않도록 편향 플랜지(73), 특히 베어링(40)을 포함한다. 편향 플랜지(73)는 큰 직경의 가장자리부터 시작하여 방사상으로 외부로 방사상 부분(71)을 연장한다. 편향 플랜지(73)는 하부 캡(30)의 레이디얼 플랜지(32)의 큰 직경 변부를 넘어 방사상으로 연장된다. 바람직하게는 편향 플랜지(73)는 외부 캡(20)의 외부 스커트(23)과 같은 직경에서 방사상 외부로 연장된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 편향 플랜지(73)는 장치(10)의 하부 측면을 향해 축방향으로 향하는 절두 형상을 가진다.
댐핑 요소(70)과 편향 플랜지(73)는 일체형으로 구성되며 디플렉팅 플랜지는 바람직하게는 성형(mold)된다.
댐핑 요소(70)의 하단에는 서스펜션 스프링(3)을 향해 축방향으로 개방되는 하부 원형 그루브(74)가 추가로 제공된다. 더 정확히 말하면, 편향 플랜지(73)에 의해 연장된 방사상 부분(71)의 하단에 상기 원형 그루브(74)가 제공된다.
상기 하부 원형 그루브(74)는 내부 측면에 스프링 지지 표면(75)과 외부 측면에 상기 편향 플랜지(73)를 방사상으로 형성한다. 즉, 원형 그루브(74)는 서스펜션 스프링(3)이 축방향 하중을 가하는 표면(75)에서 편향 플랜지(73)를 방사상으로 분리한다. 댐핑 요소(70)에 의해 보장된 상기 두 기능은 서로 구별된다. 원형 그루브는 원뿔형, 둥근 모양 또는 다른 적절한 모양일 수 있다.
하부 캡(30)의 방사상 플랜지(32)의 하부 표면에는 장치(10)의 하부 측면을 향하는 축방향으로 돌출된 부분(35)이 제공된다. 댐핑 요소(70)의 방사상 부분(71)의 상부 표면에는 장치(10)의 상부 측면으로 개방되고 상기 축방향으로 돌출된 부분(35)을 수용하는 상부 원형 그루브(76)가 제공된다.
바람직하게는 부분(35) 및 그루브(76)은 상응하는 형상이다. 유리하게, 그루브(76)은 하부 캡(30)의 부분(35)에 대한 방사상 부분(71)의 성형(molding) 작업 중에 형성된다.
댐핑 요소(90)의 방사상 부분(71)은 재료 축 두께(L1)를 가진다. 댐핑 요소(70)는 상부 원형 그루브(76)의 레벨에서 재료 축 두께(L2)를 가진다. 댐핑 요소는 하부 원형 그루브(74)와 하부 원형 베어링 부재(32) 사이에 정의된 재료 축 두께(L3)와 하부 원형 그루브(74)와 상부 원형 그루브(76) 사이에 정의된 재료 방사상 두께(L4)를 가진다.
댐핑 요소는 L2와 L1의 비율이 1미만이며, L3와 L1의 비율은 1미만이고, L4와 L1의 비율은 1이하이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 L4와 L2의 비율은 1이하이다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 편향 플랜지(73)에는 하부 캡(30)의 방사상 플랜지(32)의 전면 표면에 대해 방사상 인접시 숄더(77)가 제공된다.
첨부된 도면을 참조하여 현재 발명의 대표적이고 제한되지 않는 예를 위에서 상세히 기술하였다. 상기 상세한 설명은 단지 본 발명의 바람직한 양태를 실천하기 위해 당업자에게 제시되는 것일 뿐 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다. 또한 위에서 공개된 각각의 추가 특징과 사상은 개선된 캠 팔로워 롤러 장치를 제공하기 위해 별도로 또는 다른 특징과 사상과 함께 사용될 수 있다.
더욱이, 현재 가르침의 추가적인 유용한 구현을 제공하기 위해 구체적이고 명시적으로 열거되지 않은 방법으로, 상술한 대표 사례의 다양한 특징뿐만 아니라, 아래에 기술된 다양한 독립적 및 의존적 주장을 결합할 수 있다.

Claims (7)

  1. 상대 회전하는 상부(20, 42) 및 하부(30, 41) 원형 베어링 부재를 갖는 베어링(20, 30, 40), 및 탄성 재료로 만들어지고 하부 원형 베어링 부재(30, 41)와 서스펜션 스프링(3) 사이에 개재된 방사상 부분(71)을 갖는 댐핑 요소(70)를 포함하는 자동차 서스펜션 스트럿에서 서스펜션 스프링(3)과 함께 사용하기 위한 서스펜션 추력 베어링 장치(10)에 있어서,
    상기 댐핑 요소(70)는 상부 및 하부 원형 베어링 부재 사이의 물 및 기타 오염물의 침입을 감소시키기 위해 방사상 부분(71)으로부터 외부으로 실질적으로 방사상으로 연장되는 적어도 하나의 편향 플랜지(73)를 더 포함하고, 상기 댐핑 요소(70)의 방사상 부분(71)은 재료 축 방향 두께 L1을 갖고; 상기 댐핑 요소(70)의 방사상 플랜지(71)의 상부에는 상부 원형 그루브(76)가 제공되며, 상기 원형 그루브(76)는 하부 원형 베어링 부재(30)로부터 축 방향 하부로 연장되는 돌출부(35)를 수용하고, 댐핑 요소(70)는 원형 그루브(76)의 레벨에서 재료 축 두께(L2)를 가지고; 및 댐핑 요소(70)의 하부에는 서스펜션 스프링을 향해 축 방향으로 개방된 하부 원형 그루브(74)가 제공되며, 상기 원형 그루브(74)는 내부 측면에 스프링 지지 표면(75)을 방사상으로 형성하고, 외부 측면에 상기 편향 플랜지(73)를 형성하며, 댐핑 요소(70)는 하부 원형 그루브(74)와 하부 원형 베어링 부재(30) 사이에 형성된 재료 축 두께(L3)를 가지고, 및 하부 원형 그루브(74)와 상부 원형 그루브(76) 사이에는 재료 방사상 두께(L4)가 형성되며; 댐핑 요소는 L2와 L1의 비율이 1미만이고, L3와 L1의 비율은 1미만이며, L4와 L1의 비율은 1이하인 것을 특징으로 하는 서스펜션 추력 베어링 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 서스펜션 추력 베어링 장치(10)는 서스펜션 추력 베어링(10)의 상부 원형 베어링 부재를 형성하기 위해 상부 캡(20)에 고정된 제 1 링(42) 및 서스펜션 추력 베어링(10)의 하부 원형 베어링 부재를 형성하기 위해 하부 캡(30)에 고정된 제 2 링(41)을 갖는 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 서스펜션 추력 베어링 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 베어링(40)은 롤링 베어링이며, 제 1 및 제 2 링(42, 41)은 이들 사이에 원형 롤링 챔버를 형성하고 하나 이상의 롤링 요소(43)가 상기 롤링 요소(43)들에 배치되는 것을 특징으로 하는 서스펜션 추력 베어링 장치.
  4. 전항중 어느 한 항에 있어서, 상기 편향 플랜지(73)는 서스펜션 스프링 쪽으로 축방향으로 절두 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 서스펜션 추력 베어링 장치.
  5. 전항중 어느 한 항에 있어서, L4와 L2의 비율이 1이하인 것을 특징으로 하는 서스펜션 추력 베어링 장치.
  6. 전항중 어느 한 항에 있어서,상기 편향 플랜지(73)에는 하부 원형 베어링 부재의 전면 표면에 대해 방사상으로 인접하는 숄더(77)가 제공되는 것을 특징으로 하는 서스펜션 추력 베어링 장치.
  7. 전항중 어느 한 항에 따른 댐퍼 로드(2), 서스펜션 스프링(3), 서스펜션 추력 베어링 장치(10)를 포함하는 자동차 서스펜션 스트럿(1).
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