JP2016525199A - ボールジョイントおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は非球面が形成された球頭部を有するボールスタッドにボールシートを射出成形することによって、製造工程を簡単にし、生産性を向上させることができるボールジョイントおよびその製造方法を提供することにその目的がある。これを実現するための本発明のボールジョイントは、球頭部１１０が備えられたボールスタッド１００、前記球頭部１１０の外周面を囲み、前記ボールスタッド１００が作動角の範囲内で流動できるようにするボールシート２００、前記球頭部１１０の外周面との間に密閉空間を形成するように前記球頭部１１０を覆うキャップ３００、前記球頭部１１０とボールシート２００およびキャップ３００が内部空間に挿入されるソケット４００を含む。【選択図】図３

Description

本発明はボールジョイントおよびその製造方法に関するもので、より詳細にはボールシートを射出成形により成形することによって、製造工程が簡単なボールジョイントおよびその製造方法に関するものである。

ボールジョイントは球関節の機能を有する継手手段として広く利用されている。

図１は従来のボールジョイントの構成を示す断面図である。

図１に図示された通り、一般にボールジョイントは球関節の役割をするボールスタッド（ｂａｌｌ ｓｔｕｄ）１０、ボールスタッド１０を取り囲んでボールスタッド１０を保護し、ボールスタッド１０とソケット４０との間に作用する摩擦力を調節するボールシート（ｂａｌｌ ｓｅａｔ）２０、ボールスタッド１０とボールシート２０を安着させるソケット（ｓｏｃｋｅｔ）４０、ボールスタッド１０が圧縮荷重によってソケット４０下へ抜けないようにボールスタッド１０を密封するプラグ（ｐｌｕｇ）３０およびボールスタッド１０にホコリが入らないようにソケットの上部を覆うダストカバー（ｄｕｓｔ ｃｏｖｅｒ）６０を含み、ソケット４０の下端はコーキング（Ｃａｕｌｋｉｎｇ）され、このようなボールジョイントはナックル（ｋｎｕｃｋｌｅ）または、アーム（ａｒｍ）に圧入されて組み立てられる。

このようなボールジョイントはソケット４０の中に安着したボールスタッド１０の周辺に異物が入らないように、ダストカバー６０だけでなくソケット４０の下端にもプラグ３０を採用して密閉している。

このような従来のボールジョイントを製造するためには、別途加工したボールスタッド１０をボールシート２０に組立て、このように組み立てられたボールスタッド１０とボールシート２０とをソケット４０に挿入した後、プラグ３０でソケット４０の下側開口部を塞いでからソケット４０の下端をコーキング（Ｃａｕｌｋｉｎｇ）することによって、ボールスタッド１０とボールシート２０およびプラグ３０をソケット４０の内部に挿入して結合する。

しかし、このような製造方法によれば、前記ボールシート２０を別途製造した後、これをコーキングなどの複雑な組立て工程を通じてソケット４０の内部に組み立てることになるので生産性が劣る問題点がある。

一方、射出成形方法によってボールシートを製造するためには、非球面のない、球面のみで形成されたボールスタッド１０を適用しないとボールジョイント製造後にボールスタッド１０の回転が円滑になされなくなる。

このように非球面のない、球面のみで形成されたボールスタッドを製造する従来の方法を図２を参照して説明する。

図２（ａ）は機械加工によって加工されたボールスタッドを示す図面、図２（ｂ）は溶接によって製造されたボールスタッドを示す図面である。

図２（ａ）を参照する。ボールスタッド１０はスタッド部１２と球頭部１３からなり、前記球頭部１３はボールシートと接触する部位が球面のみからなっている。この場合、前記球頭部１３は機械加工によって球面に形成されるが、前記機械加工の結果、球頭部１３の下端中央には頂点１３ａをなすように突出部が形成されるため、射出成形によって形成されたボールシートの内側面と干渉が発生して製品の品質に影響を及ぼし、このような頂点１３ａを除去するための別途の加工工程を追加しなければならない問題点がある。

図２（ｂ）を参照する。スタッド部１２の溶接部１２ａと球面に加工された球頭部１３の溶接部１３ｂとを互いに溶接することによって結合がなされる。このように、スタッド部１２と球頭部１３を溶接して結合すると、剪断荷重が溶接部位に作用する場合、剪断作用によって溶接部位にクラックが発生する問題点があるので、溶接型ボールスタッドは低い荷重が作用する一部の製品にしか使うことができない。

このように、非球面のないボールスタッドを製造するためには前記のような問題点があり、非球面のないボールスタッドを製造してもボールシートを射出成形すると球頭部の球面全体にかけてボールシートと接触することになり、ボールジョイントの回転時に過度のトルクが作用する問題点がある。

また、ソケット４０の上側端部にはダストカバー６０が結合されるが、前記ダストカバー６０を結合するためにソケット４０に溝状のダストカバー結合部を別途加工によって形成しなければならないため、ソケット４０の加工に多くの工程が必要となる問題点がある。

大韓民国登録特許１０−９０６４１３号

本発明は、前述した問題点を解決するために案出されたもので、球頭部を有するボールスタッドにボールシートを射出成形することによって、製造工程を簡単にして生産性を向上させることができるボールジョイントおよびその製造方法を提供することにその目的がある。

前記目的を達成するための本発明のボールジョイントは、球頭部１１０が備えられたボールスタッド１００、前記球頭部１１０の外周面を囲み、前記ボールスタッド１００が作動角の範囲内で流動できるようにするボールシート２００、前記球頭部１１０の外周面との間に密閉空間を形成するように前記球頭部１１０を覆うキャップ３００、前記球頭部１１０とボールシート２００およびキャップ３００が内部空間に挿入されるソケット４００を含む。

前記球頭部１１０には非球面１１１が形成され、前記キャップ３００は前記非球面１１１を覆うように形成されたものであり得る。

前記密閉空間は前記キャップ３００の上面に形成された上部溝と前記非球面１１１とによって形成されるものであり得る。

前記球頭部１１０は球面からなり、前記密閉空間は前記キャップ３００の上面に前記球頭部１１０より大きい曲率を有する上部溝との間の空間でなるものであり得る。

前記上部溝は前記球頭部１１０と同じ曲率を有する第１上部溝３００ａと前記球頭部１１０より大きい曲率を有する第２上部溝３００ｂとからなるものであり得る。

前記ソケット４００には前記ボールシート２００を射出成形するための流入口４１０が形成されたものであり得る。

前記流入口４１０が形成されたソケット４００の内周面には前記キャップ３００が安着できるようにキャップ安着部４２０が形成されたものであり得る。

前記キャップ３００の外周面３０１には前記流入口４１０と連通するように形成され、前記ボールシート２００の射出成形時に溶液が流動する流動流路３１０が形成されたものであり得る。

前記流動流路３１０は、前記流入口４１０に隣接するように前記キャップ３００の底面３０４に形成された流入溝３１１と、前記流入溝３１１を中心に形成され、前記ボールシート２００の射出成形時に前記球頭部１１０の外周面と前記ソケット４００の内周面との間の空間である空洞部に連通するように形成された拡散流路３１２とからなるものであり得る。

前記拡散流路３１２の間を連結する連結流路３１３が形成されたものであり得る。

前記ボールシート２００は、前記球頭部１１０を囲むシート部２１０と、前記シート部２１０に連結形成されてダストカバーが結合されるカバー結合部２２０とからなるものであり得る。

前記カバー結合部２２０は前記ソケット４００の終端部外周面を囲むように形成されるものの、前記ダストカバーが結合される結合溝２２１が形成されたものであり得る。

本発明によるボールジョイント製造方法は、一端に球頭部１１０が備えられたボールスタッド１００と前記球頭部１１０の外周面を囲み、前記ボールスタッド１００が作動角の範囲内で流動できるようにするボールシート２００および前記球頭部１１０とボールシート２００が内部空間に挿入されるソケット４００が備えられたボールジョイントを製造する方法において、ａ）前記球頭部１１０との間に密閉空間を形成するように前記球頭部１１０をキャップ３００が覆うように位置させるものの、前記球頭部１１０の外周面と前記ソケット４００の内周面との間に形成された空洞部が前記ボールシート２００の形状となるように前記ボールスタッド１００を位置させる段階、ｂ）前記ボールシート２００の形状が成形されるように前記空洞部を覆う金型を位置させる段階、ｃ）前記空洞部に合成樹脂溶液を流入させてボールシート２００を成形する段階を含む。

本発明によれば、ボールスタッドの球頭部に蓋用のキャップをかぶせた後、ボールシートを射出成形することによって、ボールジョイントの製造工程を単純化させ、原価を節減し、生産性を向上させることができる効果がある。

従来のボールジョイントの構成を示す断面図 機械加工により加工されたボールスタッドを示す図面 溶接により製造されたボールスタッドを示す図面 本発明のボールジョイントを示している断面図 本発明のソケットを示している断面図 本発明のキャップを示している図面 本発明のボールジョイントを製造する過程を示している図面 本発明によって製造されたボールシートの外観を示している斜視図 本発明の他の実施例によるキャップを示している図面 本発明の他の実施例によるボールジョイントにおいて、球面の球頭部にキャップが覆われた状態を示している図面

以下、添付された図面を参照して本発明に係る好ましい実施例を詳細に説明する。図面において、同一符号は同じ要素を指し示す。

図３は本発明のボールジョイントを示している断面図、図４は本発明のソケットを示している断面図である。

本発明によるボールジョイントは、一端に非球面１１１が形成された球頭部１１０が備えられたボールスタッド１００、前記球頭部１１０の外周面を囲み、前記ボールスタッド１００が作動角の範囲内で流動できるようにするボールシート２００、前記球頭部１１０の非球面１１１との間に密閉空間を形成するように前記非球面１１１の上面を覆うキャップ３００、前記球頭部１１０とボールシート２００およびキャップ３００が内部空間に挿入されるソケット４００を含む。

前記ボールスタッド１００は、非球面１１１が一側端に形成された球頭部１１０とスタッド部１２０とからなり、前記非球面１１１は平面状に加工された部分であって、前記非球面１１１の大きさに応じてボールシート２００との接触面積が変わってくるので前記非球面１１１の大きさを適切に設定することによって前記ボールシート２００との接触によるトルクを調節することが可能である。

前記ボールシート２００は射出成形によって成形されるものであって、ボールスタッド１００とキャップ３００およびソケット４００を一定の位置に固定させてボールシート２００が成形される空洞部を形成し、前記空洞部に溶融した合成樹脂を流入させて射出成形すると、簡単な製造工程によりボールジョイントが製造できる。

前記ボールシート２００は、前記球頭部１１０を囲むシート部２１０と、前記シート部２１０に連結形成されてダストカバー６０が結合されるカバー結合部２２０とからなる。
前記シート部２１０はその内周面で前記球頭部１１０が回転流動できるように球面に形成される。前記カバー結合部２２０は前記ソケット４００の上側終端部４３０の外周面を囲むように形成されるものの、前記ダストカバーが結合される結合溝２２１が形成されている。このようにカバー結合部２２０が射出成形によって一体にボールシート２００に形成されるので、従来のようにソケットにカバー結合部を別途加工する必要がなくなり、製造工程が単純になる。

また、前記ボールシート２００には、射出成形時に合成樹脂溶液が流入されるソケット４００の流入口４１０が形成された空間に満たされて形成される突出部２３０と、前記合成樹脂溶液が前記キャップ３００の流動流路３１０に満たされて形成される連結部２４０が形成されている。
前記連結部２４０は拡散流路３１２の傾斜部に形成される第１連結部２４１と前記第１連結部２４１の端部から上向きに形成された第２連結部２４２とからなる。前記突出部２３０と連結部２４０とは、ボールスタッド１００の球頭部１１０とは接触しない部分であって、ボールシート２００の射出成形時に合成樹脂溶液が流動する経路によって形成される部分である。

前記キャップ３００は射出成形時にボールスタッド１００の球頭部１１０の非球面１１１を覆って密閉空間Ａを形成するためのもので、一例として合成樹脂材質が使用され得るが、合成樹脂以外の材質の使用も可能である。この場合、前記非球面１１１の大きさを調節すれば、球頭部１１０の外周面とシート部２１０の内周面とが接触する面積を調節することができ、適切なトルクの設定が可能である。

前記ソケット４００は、ボールシート２００と球頭部１１０とが位置する内部空間を囲む本体４００ａと、前記本体４００ａの下端に形成されてボールシート２００の射出成形時に溶融した合成樹脂が流入される流入口４１０と、前記流入口４１０の上側に形成されて前記キャップ３００が安着するキャップ安着部４２０とから形成されている。

図５は本発明のキャップを示している図面であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図、（ｄ）は底面図である。

本発明のキャップ３００は、ボールスタッド１００の球頭部１１０の非球面１１１との間に密閉空間Ａを形成して、射出成形時に合成樹脂溶液が前記密閉空間Ａに流入するのを遮断するためのものである。

このために前記キャップ３００は、前記非球面１１１と対向する上面３０１に凹んで形成されて前記密閉空間Ａを形成するようにする上部溝３００ａ、３００ｂが形成されており、外側面３０２と傾斜面３０３および底面３０４には射出成形時に合成樹脂溶液が流動する流路である流動流路３１０が形成されている。

前記上部溝３００ａ、３００ｂは球頭部１１０の球面と同じ曲率を有する第１上部溝３００ａと、前記球頭部１１０の球面より大きい曲率を有する第２上部溝３００ｂとから構成することができ、この場合、前記密閉空間Ａは前記非球面１１１と第２上部溝３００ｂとの間の空間で形成される。

前記流動流路３１０は、底面３０４が掘られた形状でソケット４００の流入口４１０と連通するように形成され、合成樹脂溶液が流入する流入溝３１１と、前記流入溝３１１を中心に流路が形成され、前記ボールシート２００の射出成形時に前記球頭部１１０の外周面と前記ソケット４００の内周面との間の空間である空洞部に連通するように形成された拡散流路３１２とからなる。

したがって、射出成形時にソケット４００の流入口４１０に流入した合成樹脂溶液は前記流入溝３１１に流入した後、前記拡散流路３１２に沿って均一に溶液が流動することによって、前記空洞部に均一に合成樹脂溶液が満たされる。

前記キャップ３００を前記ソケット４００のキャップ安着部４２０に安着させると、前記外側面３０２と傾斜面３０３および底面３０４はソケット４００のキャップ安着部４２０の内側面に接触し、前記流動流路３１０を通じてソケット４００の流入口４１０と空洞部とが連通する。

以下、本発明のボールジョイント製造方法について説明する。

図６は本発明のボールジョイントを製造する過程を示している図面、図７は本発明によって製造されたボールシートの外観を示している斜視図である。

先ず、一端に非球面１１１が形成された球頭部１１０が備えられたボールスタッド１００が用意され、前記非球面１１１との間に密閉空間Ａを形成するように前記非球面１１１をキャップ３００が覆うように位置させ、前記球頭部１１０の外周面との間にボールシート２００の形状となる空洞部Ｂが形成されるようにソケット４００を位置させる。この場合、前記キャップ３００はソケット４００のキャップ安着部４２０に位置させる。

このように、ボールスタッド１００とキャップ３００およびソケット４００が設定された位置に固定されると、ボールシート２００の形状が成形されるように前記空洞部Ｂを覆う金型５００を位置させる。

この状態で前記ソケット４００に形成された流入口４１０を通じて合成樹脂溶液を流入させると。前記合成樹脂溶液は流動流路３１０を経て空洞部Ｂに満たされた後、冷却過程を経た後で金型を分離するとボールシート２００が成形されたボールジョイントが完成される。図７ではボールシート２００が完成された状態の状を示している。

図８は本発明の他の実施例によるキャップを示している図面である。

図８に図示された実施例においては、隣り合う拡散流路３１２の間を互いに連結する連結流路３１３が備えられた場合を示している。

射出成形時に合成樹脂溶液が流入溝３１１から拡散流路３１２に流動し、前記拡散流路３１２を流動する溶液の一部は前記連結流路３１３に流入してボールシート２００の本体の一部を形成する。

前記連結流路３１３によって射出成形時に合成樹脂溶液が均等に空洞部（Ａ）に流入することができる。

図９は本発明の他の実施例によるボールジョイントにおいて、球面の球頭部にキャップが覆われた状態を示している図面である。

図３〜図８においては非球面が形成されたボールジョイントに対する実施例を挙げて説明したが、本実施例においては球頭部が球面のみで形成された場合を挙げている。

前記キャップ３００の上面に形成された上部溝は、球頭部１１０と同じ曲率を有する第１上部溝３００ａと、球頭部１１０より大きい曲率を有する第２上部溝３００ｂとからなり、前記第２上部溝３００ｂと球頭部１１０の外周面との間に密閉空間を形成させる。

この場合、球面で形成された球頭部１１０の加工時に発生した頂点１１２が突出形成されていても第２上部溝３００ｂが形成されたキャップ３００とは干渉が発生しないので、製品の品質が低下することを防止することができる。

以上で説明した通り、本発明は前述した実施例に限定されず、特許請求の範囲で請求する本発明の技術的思想を逸脱せず、当該発明が属する技術分野で通常の知識を有した者によって自明である変形実施が可能であり、このような変形実施は本発明の範囲に属する。

本発明はボールシートを含むボールジョイントおよびその製造方法に関するもので、球頭部を有するボールスタッドにボールシートを射出成形することにより、製造工程を簡単にし、生産性を向上させることができるので、産業上利用可能性がある。

Claims (13)

1. 球頭部（１１０）が備えられたボールスタッド（１００）と、
   前記球頭部（１１０）の外周面を囲み、前記ボールスタッド（１００）が作動角の範囲内で流動できるようにするボールシート（２００）と、
   前記球頭部（１１０）の外周面との間に密閉空間を形成するように前記球頭部（１１０）を覆うキャップ（３００）と、
   前記球頭部（１１０）とボールシート（２００）およびキャップ（３００）が内部空間に挿入されるソケット（４００）と、を含む、
   ボールジョイント。
2. 前記球頭部（１１０）には非球面（１１１）が形成され、前記キャップ（３００）は前記非球面（１１１）を覆うように形成されたことを特徴とする、請求項１に記載のボールジョイント。
3. 前記密閉空間は、前記キャップ（３００）の上面に形成された上部溝と前記非球面（１１１）とにより形成されることを特徴とする、請求項２に記載のボールジョイント。
4. 前記球頭部（１１０）は球面からなり、前記密閉空間は前記キャップ（３００）の上面に前記球頭部（１１０）より大きい曲率を有する上部溝との間の空間で形成されることを特徴とする、請求項１に記載のボールジョイント。
5. 前記上部溝は前記球頭部（１１０）と同じ曲率を有する第１上部溝（３００ａ）と前記球頭部（１１０）より大きい曲率を有する第２上部溝（３００ｂ）とからなること特徴とする、請求項４に記載のボールジョイント。
6. 前記ソケット（４００）には前記ボールシート（２００）を射出成形するための流入口（４１０）が形成されたことを特徴とする、請求項１に記載のボールジョイント。
7. 前記流入口（４１０）が形成されたソケット（４００）の内周面には前記キャップ（３００）が安着できるようにキャップ安着部（４２０）が形成されたことを特徴とする、請求項６に記載のボールジョイント。
8. 前記キャップ（３００）の外周面（３０１）には前記流入口（４１０）と連通するように形成されて、前記ボールシート（２００）の射出成形時に溶液が流動する流動流路（３１０）が形成されたことを特徴とする、請求項６に記載のボールジョイント。
9. 前記流動流路（３１０）は、前記流入口（４１０）に隣接するように前記キャップ（３００）の底面（３０４）に形成された流入溝（３１１）と、前記流入溝（３１１）を中心に形成され、前記ボールシート（２００）の射出成形時に前記球頭部（１１０）の外周面と前記ソケット（４００）の内周面との間の空間である空洞部に連通するように形成された拡散流路（３１２）とからなることを特徴とする、請求項８に記載のボールジョイント。
10. 前記拡散流路（３１２）の間を連結する連結流路（３１３）が形成されたことを特徴とする、請求項９に記載のボールジョイント。
11. 前記ボールシート（２００）は、前記球頭部（１１０）を囲むシート部（２１０）と、前記シート部（２１０）に連結形成されてダストカバーが結合されるカバー結合部（２２０）とからなることを特徴とする、請求項１に記載のボールジョイント
12. 前記カバー結合部（２２０）は前記ソケット（４００）の終端部外周面を囲むように形成され、前記ダストカバーが結合される結合溝（２２１）が形成されたことを特徴とする、請求項１１に記載のボールジョイント。
13. 一端に球頭部（１１０）が備えられたボールスタッド（１００）と前記球頭部（１１０）の外周面を囲み、前記ボールスタッド（１００）が作動角の範囲内で流動できるようにするボールシート（２００）および前記球頭部（１１０）とボールシート（２００）が内部空間に挿入されるソケット（４００）が備えられたボールジョイントを製造する方法において、
    ａ）前記球頭部（１１０）との間に密閉空間を形成するように前記球頭部（１１０）をキャップ（３００）が覆うように位置させ、前記球頭部（１１０）の外周面と前記ソケット（４００）の内周面との間に形成された空洞部が前記ボールシート（２００）の形状となるように前記ボールスタッド（１００）を位置させる段階と、
    ｂ）前記ボールシート（２００）の形状が成形されるように前記空洞部を覆う金型を位置させる段階と、
    ｃ）前記空洞部に合成樹脂溶液を流入させてボールシート（２００）を成形する段階と、を含む、
    ボールジョイント製造方法。

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