KR0165874B1 - 탄성 조인트 - Google Patents

Abstract

고도의 필터링능력이 있고, 합체된 멈추개(stop)에 의하여 조정되는 간극이 제공되어 있으며, 동축의 견고한 구성요소(2, 3) 사이에 탄성링(1)이 포함되어 있는 탄성 조인트로서, 두꺼운 층(7)이 커플링 외측링(3)의 해머링된 가장자리(8)에 축방향으로 맞대어지도록 내측프레임 케이싱(2)의 축방향숄더(4)를 덮고 있으며, 멈추개(stop)의 기능이 축방향으로 방사상 강도보다 2 내지 5배 더 낮은 필터링 강도를 제공하고, 축방향 강도가 필터링영역을 초과하는 때에는 축방향 강도가 점진적으로 방사상 강도의 값보다 커지는 것을 특징으로 하는 탄성 조인트에 관한 것이다. 상기 탄성 조인트를 차량의 서스펜션 암 또는 고정설비의 진동방지에 응용하는 기술에 관한 것이다.

Description

탄성 조인트

제1도는 본 발명에 의한 회전하는 탄성 조인트를 도시한 축방향 단면도.

제2도는 축방향 강도(rigidity)를 도시한 그래프들로서, 제2a도 및 제2b도는 그 개략적인 구성을 도시한 그래프이고, 제2c도는 동적인 관찰을 도시한 그래프.

제3도는 마지막 손질 전에 주형에서 떼어내는 탄성 조인트를 도시한 축방향 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 탄성링 2 : 내측 프레임 케이싱

3 : 커플링 외측링 4 : 숄더

5 : 원주간극 6 : 고무층

7 : 두꺼운 층 8 : 해머링(hammering)된 가장자리

10 : 종단부분

본원 발명은 제작이 용이한 조인트를 통하여 필터링(filtering) 강도를 제어할 수 있으면서, 상당한 방사상 하중 및 축방향 힘이 인가될 수 있는 축 주위로 두 개의 견고한 요소가 마찰 없이 상대적 회전할 수 있도록 두 개의 견고한 동축 요소 사이에 있는 탄성 링크를 이용하는 탄성 커플링 또는 조인트에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 민감한 운동체 또는 고정 설비의 진동방지 서스펜션뿐 아니라 차량 서스펜션 암의 연결부에 상기 탄성 조인트를 응용하는 기술에 관한 것이다.

차량의 섀시에 고정되어 있는 플랜지상에 있는 연결부(articulation)는 예를 들면, 서스펜션 암과 같은 아암의 회전에 의하여 탄성블록을 기초로 하는 탄성체의 변형을 이용한다.

실렌트블록에게 허여된 제637, 901호 영국특허나, 메탈라스틱에게 허여된 제957, 174호 및 제1, 415, 871호 프랑스 특허에 개시되어 있는 개량된 종래의 탄성 커플링은 현행 산업요구, 특히 자동차 산업상의 요구조건에는 적합하지 않게 되었다. 그것들은 어떠한 마찰 한계 이상에서 미끄러질 수 있는 능력을 도입함으로써, 중단 없는 각운동의 능력을 향상시키는 데에 가장 주된 주의를 기울였다. 회전이음쇠 베어링에 관하여 사가(SAGA)에게 허여된 제2, 430, 538호 프랑스 특허 및 보그와 TRW-에브렌라이에게 허여된 준원통형 슬리브에 관한 제0, 163, 980호 유럽특허(제4, 671, 694호 대응 미국 특허)는 외부 관상링의 한쪽 단부의 원추형 변형에 의하여 슬리브의 탄성부분이 축방향으로 사전 압축(prestress)되는 것을 이용하며, 그 한쪽 단부는 링의 내부쪽으로 접혀져 있다. 이러한 사전 압축의 결과로, 각이동을 유발하기 위해서는 조인트의 기능적 미끄러짐을 이용할 수 있는 한계치를 초과하여야 한다. 뒤의 두 문서는 중단 가능성없이 큰 축방향 힘을 인가할 수 있으나, 항상 고강도의 연결부를 나타냄으로써, 우수한 진동 여과기능은 제공할 수 없다.

한편, 메탈라스틱의 제827, 020호 프랑스 특허는 외부 보강재(armature)의 외부에 위치하는 고무층의 사용을 통하여 우수한 필터링을 가지는 축방향 활동범위의 가능성을 개시하고 있다. 이러한 고무 층은 간극의 밀폐후에 축방향 힘에 대한 반동을 보장함으로써, 필터링과 축방향 힘에 대한 저항을 동시에 가능하게 하지 못하는 멈추개(stop)으로 작용한다.

방사상 필터링을 위하여, 다른 방향으로의 개선책에서는, 멈추개의 작동에 의하여 제한되는 짧은 왕복운동에 걸친 방사상 강도를 기능성 위치에 가능한 한 가까운 위치로 감소시킴으로써 필터링을 향상시킨다. 허치의 제0, 162, 745호 유럽특허에서는 탄성재의 노출된 횡표면 내부에서 작용하는 그루브의 이용을 개시하고 있다. 이들 그루브는 그들 벽 사이의 기계적인 접촉에 의한 멈춤 기능을 보장하고, 짧은 스트로크에 의하여 만들어지는 필터링 영역을 넘어서는 큰 방사상 힘이 인가될 수 있도록 하기 위하여 폐쇄된다. 이러한 형태의 부분에는 축방향 힘이 인가될 수 없으며, 또한, 원추형 방향, 즉, 동축 요소 사이의 각도차이가 어떠한 각도 너머에서는 기능적 활동범위가 없어지는 지점으로 활동범위(play)를 제한함으로써 기능적 활동 범위의 값을 변경시킨다.

카오초우 매뉴팩쳐 엣 플라스틱쿠스(Caoutchouc Manufacture et Plastique)의 제2, 650, 040호에는 이러한 장치의 개량이 개시되어 있다. 여기에서는 방사상 필터링 작용을 하고, 원통형 하우징 내에 제공된 공동의 넓은 표면과 접촉함으로써 왕복운동을 점진적으로 제한하며, 접착되어 있는 원추형 와셔(washer)들 사이의 축방향 사전압축(prestress)을 유지하는 탄성 조인트를 기술하고 있다. 링의 접착으로 인하여 유발되는 높은 형상 요인에 의하여 다량의 탄성에너지 물질을 첨가할 수 있고, 따라서 필터링을 양호하게 하면서도, 축방의 큰 응력을 수용할 수 있는 능력을 유지한다.

이러한 구성은 부품들의 축 사이에 이른 바, 원추형의 각굽힘 능력을 가진다. 그러나, 서로 크게 다른 이러한 2가지 응용은 우연히 생기지만 상당히 큰 축방향 응력 수용과 양립할 수 있는 양호한 축방향 필터링을 1차 목적으로 하지는 아니한다. 종래의 기술에 의한 공지된 장치에 있어서는, 큰 축방향 응력을 지탱하는 능력을 지니면서, 동시에 축방향으로 필터링작용을 행하는 기능을 달성하기 위해서는 설치자에 의하여 효율적인 필터링을 따로 조절하고, 적당한 추가적인 멈추개(stop)에 의하여 왕복운동을 제한하는 조치를 따로 수행함으로써만 충족된다는 것이 명백한 것으로 보인다.

본 발명의 목적은 이용자들이 요구하는 성능을 저해하지 않고, 탄성고무 전환공업에서 통상적으로 이용하는 수단에 의하여 제조되는 단일 탄성 조인트 내에, 전술한 기능(큰 축방향 응력을 지탱하는 능력을 지니면서, 동시에 축방향으로 필터링작용)들을 통합시킴으로써 종래의 공지된 장치들의 단점을 간단히 경제적으로 제거하는 것이다.

따라서, 본 발명은 서스펜션 암이 고정축 둘레를 마찰없이 회전할 수 있게 보장하기 위하여 2개의 동축의 견고한 구성요소들에 긴밀히 연결된 합성고무성분의 탄성연결부재를 이용하며, 이러한 본 발명의 목적은, 멈추개(stop)를 포함함으로써 고도의 여과기능 및 제어된 간극 또는 유격을 가지는 커플링에 의하여 달성될 수 있다.

본 발명은, 두 개의 강성부재 사이의 진동을 필터링하기 위한 탄성 조인트로서, 상기 두 개의 강성요소 중 하나에 부착되고, 제1단부, 제2단부, 상기 제1단부에서 제2단부로 연장하는 종축 및 주위에 배치되는 외부표면을 가지는 견고한 내측 프레임 케이싱; 상기 두 개의 강성요소 중 나머지 하나에 부착되고, 상기 내측 프레임 케이싱의 적어도 일부분 주위에 배치되며, 상기 내측 프레임 케이싱의 외부표면과 떨어져서 배치되는 내부표면을 가지는 견고한 커플링 외측링; 상기 내측 프레임 케이싱으로부터 방사상 바깥으로 상기 내측 프레임 케이싱과 커플링 외측링 사이 거리의 일부분만큼 뻗어있고, 서로 떨어져 있는 두 개의 숄더; 내측 프레임 케이싱의 외부표면 및 커플링 외측링의 내부표면과 접하면서 내측 프레임 케이싱 및 커플링 외측링 사이에 배치되고, 상기 두 개의 숄더 사이에 배치되는 탄성링; 상기 각각의 숄더는 상기 탄성링에 인접하는 제1측면과, 내측 프레임 케이싱의 단부에 인접하는 제2측면을 가지고, 상기 커플링 외측링의 양 단부는 내측 프레임 케이싱 쪽으로 방사상 안쪽으로, 내측 프레임 케이싱 및 커플링 외측링 사이 거리의 일부분만큼 뻗어 있는 해머링된 가장자리를 가지며, 상기 각 숄더 및 그에 인접하는 해머링된 가장자리 사이에 배치되는 탄성체로 이루어진 두꺼운 층을 구비하며, 상기 탄성링 및 두꺼운 층은 정지상태에서는 축방향 강도가 방사상 강도보다 2배 내지 5배 작으며, 상기 내측 프레임 케이싱과 커플링 외측링이 서로에 대하여 축방향으로 이동하는 때에는, 축방향 강도가 방사상 강도에 비하여 크도록 증가하는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명은 내측 프레임 케이싱의 각 단부에서 축방향으로 숄더들을 피복하는 합성고무 성분으로 된 상당히 두꺼운 층이 사방으로 탄성링의 변형에 의하여 내측 프레임 케이싱상에서 선회하는 커플링 외측링의 해머링된 가장자리에 축방향에 따라 기대어지게 되고, 축방향의 영구응력이 없는 동적운동을 하는 동안에는, 축방향의 필터링 강도를 방사상 응력에 대항하는 강도보다 2 내지 5배 이상 낮도록 최적화하고, 필터링영역을 넘어서는 축방향 응력에 대해서는 축방향 강도가 방사상 강도 이상으로 점증되어가는 것을 특징으로 한다.

본 발명을 첨부도면에 의하여 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 발명의 대상이 되는 엄격히 말하면 회전하는 탄성 조인트를 도시한 축방향 단면도이다. 이러한 탄성 조인트는 외측에서 내측으로, 단부들이 해머링된 가장자리(8)을 형성할 수 있도록 접혀져 있는 커플링 외측링(3), 합성고무성분으로 구성된 탄성링(1) 및 양단부 가까이에서 각각 축방향으로 작용하는 숄더(4)가 달려있는 내측 프레임 케이싱(2)으로 구성되어 있다. 탄성링(1)은 한편으로는 내측 프레임 케이싱의 외표면 전체에, 다른 한편으로는 커플링 외측링(3)의 내표면에 접하여 연결된 합성고무성분으로 만들어져 있다. 견고한 구성요소의 양측에 연결되어 있는 표면적과 합성고무성분의 자유표면의 면적 사이의 비율이 높기 때문에, 탄성링(1)의 부피가 종래의 기술에서 통상적으로 실시하는 부피보다 큰데도 불구하고, 큰 방사상 변형력을 가할 수 있다.

탄성링(1)의 변형가능성과 변형계수를 매우 낮게 선택할 수 있음으로써 양호한 진동방지 필터링의 질을 만족하게 한다. 자동차의 후부서스펜션 암의 연접작용에 대한 예를 숫자로 들어보면, 응력의 방사상 방향으로 처음 몇 ㎜의 중심변위에 있어서 300daN/㎜의 방사상 강도를 제공한다.

탄성링(1)을 종래의 기술에 의하여 간단히 전단함으로써 축방향 경직성만을 이용하는 유사한 조인트는 예를 들면, 30daN/㎜ 이하의 축방향 강도를 나타낸다. 이때 일반적으로 강도 사이의 비율이 10을 초과하도록 강도를 변환시키기 위하여 멈추개(sotp)의 외향진전특성을 조절할 필요와 함께, 수백 daN의 힘을 수용할 수 있는 장치를 제공하기 위하여 외측 숄더가 일반적으로 외부의 방사상 외측링에 끼워 맞추어진다.

반대로, 본 발명에 있어서는 탄성링(1)의 유폐성은 금속 또는 열가소성/열경화성 중합재와 같은 단단한 재료로 만들어진 내측 프레임 케이싱(2)상에 가로방향으로, 양단부 가까이에서 서로 대칭적으로 배치되는 숄더(4)에 의하여 더 증대된다. 그럼에도 불구하고, 숄더(4)의 높이는 커플링 외측링(3)의 내측 프레임 케이싱(2)에 대하여 어느 정도 굴절될 수 있을 정도로 정하여 진다. 이러한 원추형 운동은 축방향 숄더(4)와 커플링 외측링(3) 사이에서 숄더(4)를 둘러싸는 원주 간극(5)에 의하여 가능해진다. 축방향 숄더(4)는 대부분이 금속으로 이루어져 있는 숄더(4)의 재료를 부식으로부터 보호하기 위하여 얇은 고무층(6)으로 덮혀있는 것이 바람직하다. 이러한 고무층(5)은 숄더가 커플링 외측링(3)과 접촉하는 제한 작용동안의 소음방지 기능을 수행한다. 이러한 소음방지 기능으로 인하여 축방향 숄더(4)의 외부표면이 방사상으로 해머링된 가장자리(8)의 내부표면과 우연하게 접촉하는 동안 진동의 발생을 제거한다.

각 축방향 숄더(4)는 내측 프레임 케이싱(2)의 양단부 쪽에서 탄성링(1)의 구성과 거의 동일한 구성의 합성고무성분으로된 상당히 두꺼운 층(7)으로 피복되어 있다. 이러한 두꺼운 층(7)은 숄더(4)에 접합되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 두꺼운 층(7)이 숄더(4) 대신에 커플링 외측링(3)의 해머링 연단(8)과 접촉되어 있을 수도 있다. 본 발명의 주요특징 중 하나는 내측 프레임 케이싱(2)과 커플링 외측링(3)의 서로 대향하는 표면들이 마모없이 상대회전을 할 수 있도록 이러한 접촉을 거의 자유로이 선택할 수 있다는데 있다.

방사상 이동이 축에 수직하는 힘을 인가할 수 있다. 이러한 힘은 수백 daN의 영구 힘이거나, 일시적 또는 가변힘일 수 있으며, 대응하는 방사상 이동은 약 1㎜를 초과할 수 있다. 원추형 이동은 해머링된 가장자리(8)과 두꺼운 층(7) 사이의 차동편심(differential offseting)에 의하여 이루어지며, 이때 내측 프레임 케이싱(2)의 축과 커플링 외측링(3)의 축은 더 이상 평형으로 되지 아니한다.

이러한 운동을 할 수 있도록, 또 다른 원주 간극(9)이 해머링된 가장자리(8)의 내경을 내측 프레임 케이싱으로부터 분리시키기 위하여 제공된다. 헤머링된 가장자리(8)는 내측 프레임 케이싱(2)의 단부(10)에서 내측 프레임 케이싱(2)에 접근한다.

2개의 평면 사이의 연결부를 형성하는 탄성 조인트를 사용하기 때문에, 축방향 간극(11)이 내측 프레임 케이싱(2)의 각 단부에서 해머링된 가장자리(8)의 내경과 이러한 평면들 사이에서 자유로운 상태에 있어야 한다.

이와 같은 축방향 간극(11)의 방향에서는 탄성링(1)의 축방향 강도가 평형위치 즉, 응력이 없는 위치 근처가 되며, 축방향으로의 이동이 있을 때에는, 양단부 중 하나에서는 두꺼운 층(7)과 해머링된 가장자리(8) 사이의 접촉이 해제되고, 다른 단부에서는 다른 두꺼운 층(7)에 대한 압착이 수반된다.

본 발명자의 대상인 탄성 조인트의 기능강도를 이용자들의 필요에 적합시키려면, 두꺼운 층(7)의 고유 축방향 강도를 결정하여야 한다. 이러한 축방향 강도는 멈추개(stop)의 강한 반작용이 가하여지기 전에, 반드시 짧은 왕복운동에서의 동적 측정 수단에 의하여 정하여야 한다. 이와 같은 특성을 제2도에 의하여 설명하면 다음과 같다.

제2도는 일실시예에 있어서, 본 발명에 의한 탄성 조인트의 축방향 강도를 정의하고, 이러한 측정에 의하여 필요한 조건을 충족시킬 수 있는 대량제조의 변수들을 정할 수 있는 그래프들로 구성되어 있다. 횡축은 밀리미터로 표시된 이동을 나타낸다. 종축은 강도를 측정할 때 가하여는 축방향 힘을 나타내며, 이러한 힘은 때로는 300daN을 초과할 수 있다.

제2a도는 그래프의 개략적인 구성을 도시한 것으로서, 여기에서는 두꺼운 층의 하나를 압착하는 동안의 일정 강도(k)를 가정하였을 때, 여기에서 곡선(c)의 경사는 점(A, B)으로 표시된 위치를 넘어서는 탄성 조인트의 강도를 나타낸다. 점 A 또는 점 B 지점에서는 두꺼운 층(7)이 탄성 조인트의 한 쪽 단부에 있는 해머링된 가장자리와 접하게 된다. 선분 (AB)의 경사는 탄성링의 매우 낮은 예를 들면, 30daN/㎜의 축방향 강도(r)를 나타낸다. 점(B)을 넘어서는 경사는 두꺼운 층의 하나가 최초로 찌그러지는 강도를 나타내며, 이 강도는 높은 멈추개(stop) 값에 도달할 수 있도록 점(D, E)으로 표시된 금속접촉, 즉 탄성 조인트의 축방향 굽힘을 중단시키는 접촉이 있기 직전까지 접선값(k)을 넘어서 점진적으로 증대된다.

곡선(c)의 경사는 그래프 상의 점(D)으로 표시된 위치에 도달하기 전에, 이러한 충돌을 피하려면 10k 정도의 높은 값에 도달하는 것이 바람직하다. 이유의 여하를 불문하고, 곡선 (C)의 종단부분에서의 강도는 탄성 조인트의 방사상 강도보다 더 높아야 한다.

제2b도는 멈추개(stop)의 2개의 접점이 그래프 상에 점(O)으로 표시된 대칭평형점 둘레에서 이미 동시에 발생하였다는 가정하에, 제2a도와 동일한 이론적 구성을 도시한 것이다. 이러한 중앙구역에서의 강도는 2k로서, 이는 탄성 조인트의 양단부 중 하나에 있는 접점 중 하나가 분리될 때까지 두꺼운 층의 하나가 압착되는 강도를 나타내는 경사의 2배로 된다.

그래프 상에서, 2개의 접점위치를 나타내는 점(A', B') 너머에서는 경사(k)는 두꺼운 층 중 하나가 찌그러지는 강도를 나타낸다. 사실상 이 강도에서는 탄성링의 매우 낮은 자유축방향 강도(r)가 추가된다. 따라서, 2개의 점(A', B') 사이에서는 2개의 지지물 사이에 영구프리스레스가 존재하기 때문에 강도는 (2k+r)로 된다.

제2c도는 관찰자가 본 발명에 의한 탄성 조인트 부재상에서 동적측정으로 측정할 수 있는 그래프이다. 힘-이동 그래프는 마찰 또는 히스테리시스 값에 대한 정적 측정에 의한 것과 동적 측정에 의한 유사한 크기의 점탄성(viscoelasticity)의 효과를 나타내는 서로 분리된 2개의 곡선(C1, C2)으로 나누어져 있다.

이러한 동적 크기의 측정은 진폭이 감소될 때의 동적 경직화에 의하여 대칭평형점 가까이에서, 이러한 강도곡선(C1, C2)상에서 측정되는 최저경사(k)를 증대시키는 문제에 직면하게 된다.

한편, 진동방지 필터링 작용에 대한 개선은, 효율적인 수동적 진동방지를 얻기 위하여 이용되는 진폭에 걸쳐 탐지할 수 있는 최소한의 약한 최소경사(K)를 얻음으로써 달성된다.

도시된 실시예에 있어서, 이러한 진폭은 점 (O) 둘레에서 ±0.25㎜ 내외에서 선택할 수 있다. 이때 (K)의 값은 3㎜ 정도의 왕복운동 (ED)로 표시된 멈추개(stop) 사이의 최대간극에 있어서 100daN/㎜이다.

반대로, 축방향 충격 흡수능력을 가진 탄성 조인트에 의하여 수행되는 기능, 즉, 축방향 강도와 동일한 방향으로 측정하는 기능은 이러한 필터링의 1차적 필요와 모순된다. 이는 감쇠능력이 부분적 진동 내에서 흡수되는 에너지에 의하여 정하여지고, 곡선과 수평축 사이의 연속되는 면적으로 표시된다. 제2a도의 이론적 그래프에서, 선 (OBD)에 따라 보면, 강도의 연속적인 값은 (r) 및 그다음의 (k)가 되고, 그 후의 값은 약 10K에 이르기까지 매우 급격하게 증가된다. 제2b도에 대해서는, 강도가 선 (OB'D)에 따라 2k에서 k, 그 다음으로는 10k까지 연속적인 경사값을 가진다. 제2c도에 표시된 실선 상에서는 강도가 점 (D)으로 표시된 금속접속에 이를 때까지 다시 증대되기 전에, 해머링된 가장자리에 의하여 응력을 받는 두꺼운 층의 하나가 찌그러지는 것에 대응하여 2k에서 접선값(k)으로 일시적으로 감소되기 때문에, 부재가 효과적으로 기능하더라도, 왕복운동 (A', B')의 실제간극/자유로운 축방향 강도 (r) 또는 사전압축(prestress)에 대응하는 정체부 (AB)가 물리적으로 존재하는지의 여부를 식별할 수 없다.

따라서, 강도곡선은 값 (2k)을 가진 2개의 점을 다시 지나게 된다. 평균곡선은 (k)와 (2k) 사이의 값 (K)을 가진 중간강도를 나타낸다.

제2a도에서 평균곡선은 (r)과 (k) 사이에 포함되는 값으로 (k)보다 적은 중간정도 (K)를 나타낸다.

두꺼운 층의 합성고무표면과 해머링된 가장자리의 금속내표면과의 접촉이 점 (A), (B)(간극과 함께) 또는 (A'), (B')(사전 압축과 함께)으로 표시되는 이론적 접촉에 어떤 진행특성을 부여함으로써, 간극과 프리스트레스의 현상들은 본 발명의 특징으로서 제어된 간극이라는 용어를 선택한 이유도 여기에 있듯이, 동시에 발생되는 것이 사실이다.

축방향 운동의 진동방지 필터링을 위하여 기능적으로 이용되는 구역 내에서는 제2c도에 도시된 그래프에서 탐지되는 최소경사(K)로 표시되는 강도는 실제로 점 (B)에서뿐 아니라, 강도 (k)를 나타내는 접선값에 의하여 점 (B')에서도 제공된다.

이러한 강도 (k)는 탄성링의 단순한 전단으로 인한 자유로운 축방향 강도(r)와 전혀 다르며, 그 값은 인용된 실시예에서는 30daN/㎜이고, 두꺼운 층 중 어느 하나가 변형된 결과라고 정의할 수 있고, 따라서 이 값은 사실상 값 (K)과 동일하다.

필터링을 위하여 특히 유효한 강도 (K)는 방사상 강도보다 약 2배 및 5배 더 적은 2개의 값 사이에 포함되어야 한다. 이러한 강도는 인용된 숫자적 예에서 60 내지 150daN/㎜, 바람직하기로는 100daN/㎜의 값으로 고정시킬 수 있으며, 이에 따라 두꺼운 층에 몇 ㎜의 두께를 제공할 필요가 있다.

합성고무가 충격 속에서 흡수할 수 있는 에너지에 근거하여 전술한 두께를 정하려면, 흡수되는 에너지가 합성고무 1㎏당 300줄을 초과하지 아니하는 경우에는, 이제까지의 경험으로 합성고무성분을 파괴시킴이 없이 회복될 수 있는 에너지의 성능(performance)을 달성할 수 있다.

견고한 접촉으로 인하여 간극이 심하게 제한되기 전에, 750daN을 초과하지 아니하는 반작용을 위한 1.5㎜ 내외의 자유왕복운동은 곡선(OBD) 또는 (OB'D)의 부분과 횡축좌표의 축 사이에 한정되는 면적으로 표시된 에너지가 1/2사이클당 1.2줄에 근접하게 된다는 것을 의미한다.

이 실시예에 있어서는, 약 4g 정도의 질량을 가지는 두꺼운 층이 압착에 관련되도록 탄성 조인트를 구성한다는 것을 의미한다. 전술한 실시예에 있어서, 평균직경이 25㎜인 때, 멈추개(stop) 기능의 최적화에 의하여 특별한 충격을 정확히 흡수할 뿐 아니라, 필터링도 양호하게 하려면, 두꺼운 층의 두께가 4 내지 5㎜ 로 되어야 한다.

이에 의하여 두꺼운 층의 4g 정도의 질량이 압착에 관련되도록 탄성 조인트를 구성하게 되고, 전술한 실시예에 있어서, 평균직경이 25㎜ 이상인 때, 멈추개(stop) 기능의 최적화에 의하여 특별한 충격을 정확히 흡수할 뿐 아니라, 필터링도 양호하게 하려면, 두꺼운 층의 두께가 4 내지 5㎜로 되어야 한다.

제3도는 전술한 탄성 조인트를 해머링에 의한 마무리작업을 실시하기 전의 상태로 도시한 축방향 단면도이다. 바람직한 실시방법을 제3도에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

원통형의 외측링( 3')은 예를 들면, 용접없이 전체가 철로 이루어진 얇은 격벽튜브를 종방향으로 절단하여 얻는다. 내측프레임 케이싱(2)의 축방향 숄더(4) 둘레에 제공되어 있는 원주간극(5')은 원통형 외측링(3')을 사후에 해머링할 수 있을 만큼 충분한 값을 가져야 한다.

원주간극(5')에 의하여 개방되어 있는 영역을 한정하는 홈의 바닥(12)에 의하여, 방사 방향 해머링 가공을 통하여 체적의 압축가능성이 거의 없는 합성고무물질을 압착할 수 있게 된다.

사실상 종래의 기술에 의한 탄성 조인트의 두께보다 더 두껍기 때문에, 탄성링(1) 위로 두께의 10%에 해당될 수 있는 해머링은 1.4㎜의 직경에 이를 수 있다.

이 때, 합성고무성분은 탄성링(1)의 일부분인 링의 양면 뒤로 밀어넣어진다. 이러한 링에는 탄성링(1)이 축방향 숄더(4)에 의하여 차단되어 있기 때문에, 탄성링(1)에 의하여 제공되는 단면의 일부분에 지나지 아니하는 자유표면이 제공된다.

해머링 작업에 의하여 이와 같이 밀어넣어진 합성고무성분의 부피는 양면에 있어서 3㎤를 초과할 수 있다. 이에 의하여 홈의 바닥(12)은 축방향 숄더(4)와 커플링 외측링(3') 사이에 탄성재료가 끼이게 되는 위험을 피하기 위하여 숄더(4)보다 3 내지 4㎜ 정도 뒤로 쑥 들어가야 한다는 것을 알 수 있다.

탄성링(1)에 제한된 노출표면만을 제공함으로써, 큰 방사상 응력을 받아들이면서, 중심축에 대한 변위(offseting)를 하는 동안 적다한 방사성 강도에 의하여 매우 효율적인 필터링을 행할 수 있다. 또한, 탄성링(1)은 단독으로는 큰 축방향 응력을 지지하지 못하며, 축방향 숄더(4)를 덮고 있는 두꺼운 층의 큰 표면과 두께로 인하여, 우연하게 가하여지는 축방향 응력에 대한 저항성 및 강도(K)에 의하여 효율적인 필터링을 보장하게 된다.

탄성링(1) 자체의 두께로 인하여, 어떠한 추가적인 조치없이도, 슬라이딩 링의 비틀림에 상당하는 비틀림없이 회전 기능을 수행할 수 있게 한다.

본 발명의 특징인 조정된 간극(gap)으로 멈춤(stop) 기능을 보장하기 위하여, 미리 적당한 기계에 의하여 방사상으로 해머링되어 있는 원통형 외측링(3')의 단부가, 해머링된 가장자리(8)를 형성하도록 약간 원추형이 되게 하는 동시에, 내측으로의 변형을 한정하는 공구의 원통형 부분이 개입되어 종단부분(10) 둘레에 또 다른 원주간극(9)(제1도 참조)을 제공하는 적당한 공구 내부에 위치하게 된다. 두꺼운 층(7)과 해머링된 가장자리(8)의 내표면 사이의 표면접촉이 적당히 조정됨으로써, 축방향 간극(11)을 유지하면서, 원하는 강도 (K)를 충족시킬 수 있다.

고도의 필터링 능력 및 합체된 멈추개(stop)에 의하여 조정되는 간극을 가지는 본 발명에 의한 탄성 조인트의 제조방법은 종래의 기술에 의한 선회조인트(swivel joint)의 제조방법과 크게 다르지 아니하다.

원통형 외측링(3')과 내측 프레임 케이싱(2)의 서로 대항하는 면에는, 폐쇄된 주형 내에서 사출 또는 이동(transfer)에 의하여 성형되는 동안, 탄성링(1)의 재료와 긴밀하게 연결되게 하기 위하여, 공지된 기술에 의하여 필요한 접착제를 바른다.

탄성링(1)의 형성은, 동일하거나 다른 합성고무성분을 가지고 축방향 숄더상에 위치하는 두꺼운 층(7)과 동시에 실현된다.

그다음 단계에서는, 후에 부재를 장착시키는 데 사용되는 원통형 외측링(3')이 직경방향으로 해머링 가공됨으로써 최종 직경을 가지게 된다.

제3단계는 단부(extremities)들을 형성하는 것이다. 최종단계는 표면을 부식으로 부터 방지하기 위한 공정으로서, 이러한 공정은 사용되는 합성고무성분과 양립할 수 있는 온도에서의 화학적 처리에 의하여 달성된다.

이로써, 고도의 필터링 능력 및 합체된 멈추개(stop)에 의하여 조정되는 간극을 가지는 본 발명에 의한 탄성 조인트가 서스펜션 암의 회전축에 설치될 준비가 된다. 예를 들면, 차량의 서스펜션 내에 있는 3각 암의 굽힘점들 중 하나 또는 차량 또는 선박에 탑재되거나 진동원 가까이 배치된 민감한 설비의 충격방지 및 진동방지용 고정수단으로서 상기 탄성 조인트가 사용된다.

본 발명의 특징인 강도 변화는 소용없게 된 외측 멈추개(stop)의 사후 눈금조절과는 관계 없이 부재(part)의 함수이기 때문에, 대칭 평형점(O)에서 구멍에 보강재(armature)를 간단하게 삽입함으로써 최종 조립체가 설치될 수 있다.

고도의 필터링능력과 합체된 멈추개(stop)에 의하여 조정되는 간극을 구비하는 본 발명에 의한 탄성 조인트를 이용하는 장점은 다음과 같다.

-독립된 멈추개(stop)에 의하여 간극을 조절할 필요없이 진동 방지 필터링을 더 양호하게 할 수 있다.

-마찰면을 일체화하지 않고서도, 두꺼운 탄성링을 사용함으로써 방사상 강도와 각굽힘이 양호하다.

-심하게 가파른 원추형 변형없이, 양호한 필터링 작용하에서 원만한 원추형으로 변형된다.

-부재의 외형을 변경하지 않고서도, 필터링 강도와 축방향 응력에 대한 저항 사이를 최적화시킴으로써, 제조과정 중의 눈금조정 및 적합성이 매우 용이하다.

-불안정한 구역과 외측 멈추개(stop)가 없기 때문에, 차량의 서스펜션에 응용하는 경우, 운전의 쾌적함과 도로에 지지되는 능력이 향상된다.

Claims (3)

1. 두 개의 강성요소 사이의 진동을 필터링하기 위한 탄성 조인트로서, 상기 두 개의 강성요소 중 하나에 부착되고, 제1단부, 제2단부, 상기 제1단부에서 제2단부로 연장하는 종축 및 주위에 배치되는 외부표면을 가지는 견고한 내측 프레임 케이싱(2); 상기 두 개의 강성요소 중 나머지 하나에 부착되고, 상기 내측 프레임 케이싱의 적어도 일부분 주위에 배치되며, 상기 내측 프레임 케이싱의 외부표면과 떨어져서 배치되는 내부표면을 가지는 견고한 커플링 외측링(3); 각각이 상기 내측 프레임 케이싱으로부터 방사상 바깥으로 상기 내측 프레임 케이싱과 커플링 외측링 사이 거리의 일부분만큼 뻗어있고, 서로 떨어져 있는 두 개의 숄더(4); 내측 프레임 케이싱의 외부표면 및 커플링 외측링의 내부표면과 접하면서 내측 프레임 케이싱 및 커플링 외측링 사이에 배치되고, 상기 두 개의 숄더 사이에 배치되는 탄성링(1); 상기 각각의 숄더는 상기 탄성링에 인접하는 제1측면과, 내측 프레임 케이싱의 단부에 인접하는 제2측면을 가지고, 상기 커플링 외측링의 양 단부는 내측 프레임 케이싱 쪽으로 방사상 안쪽으로, 내측 프레임 케이싱 및 커플링 외측링 사이 거리의 일부분만큼 뻗어 있는 해머링된 가장자리(8)를 가지며, 상기 각 숄더 및 그에 인접하는 해머링된 가장자리 사이에 배치되는 탄성체로 이루어진 두꺼운 층(7);을 구비하며, 상기 탄성링 및 두꺼운 층에 의한 축방향 및 방사상 강도는 정지상태에서는 축방향 강도(rigidity)가 방사상 강도보다 2배 내지 5배 작으며, 상기 내측 프레임 케이싱과 커플링 외측링이 서로에 대하여 축방향으로 이동하는 때에는, 축방향 강도가 방사상 강도에 비하여 크도록 증가하는 것을 특징으로 하는 탄성 조인트.
2. 섀시에 대하여 고정축 둘레를 굴절하는 3각형 암을 이용하는 차량의 서스펜션으로서, 상기 3각형 암의 하나 이상의 굽힘점(articulation point)에, 고도의 진동 필터링 능력 및 합체된 멈추개(stop)에 의하여 조정되는 축방향 간극을 구비하는 제1항에 의한 탄성 조인트가 장착되어 있는 것을 특징으로하는 차량의 서스펜션.
3. 차량 또는 선박에 탑재된 설비에 진동방지 서스펜션을 사용할 수 있게 고정시키는 고정부재로서, 고도의 필터링능력과 합체된 멈추개(stop)에 의하여 조정되는 축방향 간극이 있는 제1항에 의한 탄성 조인트가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 고정부재.