KR100187487B1 - 자동차의 스티어링이나 서스펜션계통 관절부에 사용되는 볼 조인트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 스티어링이나 서스펜션계통의 관절부에 사용되는 볼 조인트에 관한 것이다.

본 발명 볼 조인트는 더스트 커버(6)를 고정하는 제1고정턱(25)과 제2고정턱(26)을 볼 시트(2)의 개구부측에 만들고, 볼 조인트가 작동중에 하우징(3)의 내부에서 볼 시트(2)가 회전하는 것과 하우징(3)에 볼 시트(2)가 파손없이 조립되도록 하기 위하여 하우징(3)의 내측면과 볼 시트(2)의 몸통을 동일상의 다각형으로 만들며, 볼 시트(2)의 폐쇄측에 하우징과 볼 시트에 형성되는 다각형 숫자만큼의 수직플랜지(21)를 절개부(20)를 사이에 두고 만들되, 수직플랜지(21)에는 외측에 돌출모서리(24)가 형성되고 내측에 오목요홈(23)이 형성된 걸림턱(22)을 만들고, 외측면에 돌출요부(27)가 형성된 캡(28)을 만들어 상기한 캡(28)을 수직플랜지(21)의 내부에 끼워 볼 시트가 하우징에 고정되는 볼 조인트인 것이다.

Description

자동차의 스티어링이나 서스펜션계통 관절부에 사용되는 볼 조인트

본 발명은 볼 조인트에 관한 것이며, 특히 자동차의 스티어링계통(STEERING SYSTEM)이나 서스펜션 계통(SUSPENSION SYSTEM)의 관절부에 사용되는 볼 조인트에 관한 것이다.

자동차의 스티어링 계통이나 서스펜션 계통에 사용되는 볼 조인트는 볼 스터드의 구두부가 볼 시트의 내부에 끼워지고, 상기한 볼 시트가 하우징에 고정되며, 더스트 커버가 하우징과 볼 시트의 단부 사이에 고정되는 형태로 이루어진다.

위와 같이 만들어진 제1도 (a), (b), (c)에서 보는 바와 같은 종래의 볼 조인트를 아래에서 살펴보기로 한다.

제1도(a)는 일본국 공개특허 평1-172610호로서, 이를 살펴보면 볼 스터드(1)의 구두부(1a)가 유동 삽입된 볼 시트(2)를 하우징(3)에 끼운 다음, 볼 시트(2) 폐쇄측에 마련된 결합편(4)을 가열하여, 결합편(4)이 외측으로 휘도록 하여 하우징(3)의 하단부에 걸림 결합되도록 하고, 볼 시트(2)의 걸림턱(5)과 하우징(3)의 단부사이에 형성된 자리홈에 더스트커버(6)가 립(7)에 의해 고정되는 것이다.

위와 같은 볼 조인트는 볼 시트(2)의 하단에 마련된 결합편(4)이 가열에 의하여 녹으면서 하우징(3)의 하단 외측으로 휘어져 걸림 결합되도록 하는 것이며, 하우징(3)에 삽입된 볼 시트(2)가 작동중에 회전하는 것을 방지하기 위하여 하우징(3)의 하단 즉, 볼 시트(2)의 결합편(4)이 가열에 의하여 녹으면서 걸림 결합되는 하우징(3)단부에 브이형 고정홈(도시하지 않음)을 만들어 볼 시트(2)의 결합편(4)이 가열에 의하여 고정홈에 녹아들어 하우징(3)에 삽입된 볼 시트(2)가 회전하는 것을 방지하도록 되어있는 것이다.

그러나 위와 같은 볼 조인트는 브이형 고정홈을 별도로 가공해야 하고, 고정편을 가열해야 하는 등의 제작공정상의 번거로움이 따르며, 볼 시트에 형성되는 결합편의 두께가 두꺼워야 볼 시트와 하우징의 결합력이 강해지는 것이나, 결합편을 두껍게 할 경우 가열하여 녹이는 것에 어려움이 따르는 문제점이 있었던 것이다.

제1도(b)에서 보는 바와 같은 미국특허 제5,001,321호는 금속재인 지지대가 용접된 하우징(3)을 만들고, 볼 스터드(1)의 구두부(1a)가 삽입된 플라스틱재인 볼시트(2)를 하우징(3)에 삽입한 다음 볼 시트(2)하단에 플라스틱재인 덮는 캡(8)을 초음파진동기를 사용하여 융착하면 덮는 캡(8)에 형성된 융착돌기(9)가 녹으면서 볼 시트(2)에 융착되고, 이로 인하여 볼 시트(2)가 하우징(3)에 고정되는 것이다.

그러나 위와 같이 덮는 캡(8)을 볼 시트(2)에 융착하여 하우징(3)에 볼 시트(2)를 고정하는 기술은 융착에 따른 별도의 장비가 필요하고, 나아가 융착여부를 확인하는 별도의 장비가 필요한 문제점뿐만 아니라 융착여부를 확인하는 장비를 사용하더라도 덮는 캡(8)이 적정강도를 가지고 볼 시트(2)에 융착되었는지를 확인하는 것이 사실상 불가능한 문제점이 있었던 것이다.

제1도(c)에서 보는 바와 같은 일본국 실용신안공고 평 5-23852호는 볼 스터드(1)의 구두부(1a)가 삽입되는 볼 시트(2)의 폐쇄측에 외측으로 편향진 환상걸림턱(10)을 만들어 환상걸림턱(10)이 하우징(3)의 하단에 걸림 고정되도록 함으로써, 하우징(3)에 볼 시트(2)를 고정하는 구조로 되어 있는 것이며, 볼 시트(2)의 폐쇄측에 만들어진 환상걸림턱(10)의 단부 지름은 볼 시트(2)의 지름보다 크게 만들어지는 것이다.

그러나 위와 같은 볼 조인트는 볼 시트(2)가 하우징(3)에 삽입될 때 환상걸림턱(10)이 파손되는 문제점과 볼 시트(2)의 환상걸림턱(10)이 하우징(3)에 걸림고정되는 체결력이 약한 문제점이 있었던 것이다.

즉 통상적으로 공구(도시하지 않음)를 사용하여 볼 시트(2)를 하우징(3)에 삽입하게 되는 것이나, 위와 같은 볼 조인트는 볼 시트(2)가 하우징(3)에 삽입될때 공구로부터 균일한 힘을 받지 못하면 볼 시트(2)가 비틀려 조립되고, 볼 시트(2)가 비틀려 하우징(3)의 내부에 조립되면 볼 시트(2)의 지름보다 환상걸림턱(10)의 지름이 크게 만들어져 있어 환상걸림턱(10)이 쉽게 파손되는 것이며, 볼 조인트작동중에 볼 스터드(1)의 수직력에 의해 하우징(3)에서 볼 시트(2)가 빠져나가려는 힘을 환상걸림턱(10)이 감당하지 못하고 파손되는 것이다.

그리고 위에시 살펴본 제1도의 (a), (b), (c)와 같은 종래의 볼 조인트들은 공통적으로 더스트 커버(6)가 볼 시트(2) 개구부측에 형성된 걸림턱(5)과 하우징(3)의 상단사이에 형성된 자리홈에 금속재인 립(7)으로 고정됨으로써, 볼 조인트 작동중(요동 및 회전)에 스트레스를 많이 받게 되어 쉽게 찢어지는 문제점이 있었던 것이며, 또한 하우징(3)에 볼 시트(2)를 삽입하여 고정한 다음 더스트 커버(6)를 고정해야만 하는 조립에 따른 공정의 자동화에도 문제점이 있었던 것이다.

즉 더스트 커버(6)가 볼 시트(2)에 형성된 걸림턱(5)과 금속재인 하우징(3)의 상단사이에 고정됨으로써, 볼 조인트 작동중 볼 시트(2)와 하우징(3)중 어느 하나가 요동 및 회전하게 되어 스트레스를 받게 되면 더스트 커버(6)도 스트레스를 받게 되는 문제점이 있는 것이다.

또한 볼 시트(2)를 하우징(3)에 삽입한 다음, 볼 시트(2)와 하우징(3) 사이에 생기는 자리홈에 더스트 커버(6)를 고정해야만 함으로써, 자동화를 통하여 더스트 커버(6)를 고정하는데 걸림돌이 되어 왔던 것이다.

이에 본 발명은 종래 볼 조인트가 가지고 있던 더스트 커버 고정에 따른 문제점을 볼 시트의 개구부쪽에 제1고정턱과 제2고정턱을 만들어, 제1고정턱과 제2고정턱에 의해 형성되는 체결홈에 더스트 커버를 립으로 고정되도록 한 것이다.

그리고 볼 조인트 작동중에 하우징 내부에서 볼 시트가 회전하고, 볼 시트가 하우징에 공구에 의해 삽입될 때 비틀려 파손되던 문제점을 해결하기 위하여 하우징의 내면측과 볼 시트의 몸통 외측면을 동일한 다각형으로 만들며, 볼 시트의 폐쇄측에 상기한 다각형 숫자만큼의 수직플랜지를 만들고, 수직플랜지와 수직플랜지 사이에 절개부를 형성한 것이다.

또한 볼 시트를 하우징에 고정함과 동시에 고정력을 키우기 위하여 볼 시트의 폐쇄측 하단에 형성된 수직플랜지에 캡을 끼운 것이다.

제1도(a), (b), (c)는 종래의 볼 조인트의 종단면도이고, (d)는 (a), (b), (c) 볼 조인트의 횡단면도.

제2도는 본 발명 볼 조인트의 종단면도.

제3도는 본 발명 볼 조인트의 횡단면도.

제4도(a)는 본 발명 볼 시트의 종단면도, (b)는 본 발명 캡의 종단면도.

제5도는 본 발명 볼 조인트의 분해단면도.

제6도(a)는 K-K선 절단면도이고, (b)는 X-X선 절단면도, (c)는 본 발명 플랜지를 발췌한 확대사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 볼 스터드 1a : 구두부

2 : 볼 시트 3 : 하우징

4 : 결합편 5 : 걸림턱

6 : 더스트 커버 7 : 립

8 : 덮는 캡 9 : 융착돌기

10 : 환상걸림턱 20 : 절개부

21 : 수직플랜지 22 : 걸림턱

23 : 오목요홈 24 : 돌출모서리

25 : 제1고정턱 26 : 제2고정턱

27 : 볼록요부 28 : 캡

29 : 모서리 30 : 고정홈

설명의 편의를 위하여 하우징의 내측면과 볼 시트의 몸통을 8각형으로 만드는 경우로 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명은 제2도 내지 제6도를 통하여 그 구조를 살펴본 다음 조립공정을 살펴보기로 한다.

본 발명은 도면에서 보는 바와 같이 하우징(3)의 내측면을 8각형으로 만들고, 볼 시트(2)의 몸통을 8각형으로 만들며 볼 시트(2) 폐쇄측에 절개부(20)를 사이에 두고 8개의 수직플랜지(21)를 만들고, 상기한 수직플랜지(21)의 하단에 오목요홈(23)이 내측에 만들어진 걸림턱(22)을 만들며, 상기한 걸림턱(22)의 외측면 중앙에 돌출모서리(24)를 만들고, 볼 시트(2) 개구부측에 제1고정턱(25)과 제2고정턱(26)을 일정 간격을 두고 만들고, 측면에 볼록요부(27)가 형성된 캡(28)을 합성수지제를 사출하여 별도로 만든 것이다.

볼 시트(2)의 몸통외측면과 하우징(3)에 내측면은 동일상의 8각형으로 만들어지고, 볼 시트(2)의 몸통에 만들어지는 8각형은 제2고정턱(26)과 수직플랜지(21)사이에 형성되는 것이며, 수직플랜지(21)의 걸림턱(22) 외측면 중앙에 만들어지는 돌출모서리(24)는 볼 시트(2)에 형성된 8각형의 모서리(29)의 연장선에 만들어지는 것 이다.

즉 볼 시트(2) 외측면에 형성된 8각형의 모서리(29)와 걸림턱(22)의 외측면에 만들어지는 돌출모서리(24)가 동일한 연장선상에 위치하게 되는 것이다.

볼 시트(2)의 폐쇄측에 만들어지는 수직플랜지(21)의 외측면은 볼 시트(2)의 외측과 동일한 수직연장선에 있게 되는 것이며, 수직플랜지(21)의 내측면은 외측으로 일정각 'a'만큼 경사지게 만들어지는 것으로서, 그 일정각 'a'는 5°내외 즉 3°∼7°가 적당하다.

그리고 수직플랜지(21)와 수직플랜지(21) 사이에 형성되는 절개부(20)의 폭은 각 수직플랜지(21)의 폭과 같거나 작게 만들어지는 것이 좋고, 수직플랜지(21)의 걸림턱(22) 외측면에 형성되는 것이며, 걸림턱(22)의 내측면에 만들어지는 오목요홈(23)은 원주상으로 만들어지는 것이다.

걸림턱(22)의 외측끝단부는 볼 시트(2)의 외측면 지름보다는 크게 만들고, 볼 시트(2) 개구부에 형성된 제1고정턱(25)과 제2고정턱(26) 지름보다는 작게 만드는 것이다.

볼 시트(2) 개구부측에 형성되는 제1고정턱(25)과 제2고정턱(26)은 지름이 동일한 원형으로 만드는 것이고, 이로 인하여 제1고정턱(25)과 제2고정턱(26) 사이에는 고정홈(30)이 형성되는 것이다.

경질의 합성수지제로 만들어지는 캡(28)은 일정 경사각 'b'만큼 경사진 외측경사면에 볼록요부(27)가 만들어지는 것이며, 일정 경사각 'b'는 캡(28)의 외측에서 내측으로 5°의 즉 3°∼7°가 적당한 것이고, 이 경사각 'b'는 플랜지의 경사각 'a'보다 크거나 같게 만들어지는 것이다.

여기서 상기 경사각 'a', 'b'가 너무 작게 되면 캡(28)을 수직플랜지(21)에 삽입하는 것이 불편하게 되고, 경사각이 너무 크게 되면 캡(28)이 수직플랜지(21)에 삽입된 상태를 유지하기가 어렵게 되며, 이로 인하여 경사각을 5°내외 즉 3°∼7°로 하는 것이 바람직한 것이다.

위와 같이 만들어진 본 발명 볼 조인트는 볼 시트(2)에 볼 스터드(1)의 구두부(1a)를 삽입하고, 더스트 커버(6)를 제1고정턱(25)과 제2고정턱(26) 사이에 형성된 고정홈에 립(7)으로 체결한다.

볼 시트의 고정홈에 더스트 커버를 체결한 다음, 하우징(3)의 8각형 모서리(29)와 수직플랜지(21)의 걸림턱(22) 외측에 형성된 돌출모서리(24)가 일치하도록 하여 하우징(3)에 삽입하면 각 모서리(29, 24) 부분이 맞물려 가이드 역할을 하면서 볼 시트(2)가 하우징(3)에 삽입되는 것이며, 걸림턱(22)의 돌출모서리(24)와 하우징(3)의 8각형 모서리(29)가 맞물려 조립되면 볼 시트(2)에 형성된 8각형 모서리(29)도 결국 하우징(3) 내측의 8각형 모서리(29)와 맞물려 조립되는 것이다.

특히 볼 시트(21)가 하우징(3)의 내부를 통과할 때, 수직플랜지(21)는 절개부(20)에 의해 탄력적으로 축소되면서 하우징(3) 내부를 통과하는 것이고, 하우징(3)내부를 통과한 다음, 원상태로 환원하면 수직플랜지(21)의 걸림턱(22)이 하우징(3)의 하단에 헐겁게 걸림되는 가체결상태가 되는 것이다.

위와 같이 하우징(3)에 삽입된 볼 시트(2)의 폐쇄측은 수직플랜지(21)의 걸림턱(22)에 의해 하우징(3)단부에 가체결되고, 볼 시트(2)의 개구부측은 제2고정턱(26)이 하우징(3)의 다른 단부에 걸림되어 볼 시트(2)가 하우징(3)에 조립되는 것이다.

위에서 살펴 본 바와 같이 볼 시트(2)를 하우징(3)에 조립한 다음, 캡(28)을 볼 시트(2)의 폐쇄측에 형성된 수직플랜지(21)에 삽입하면 수직플랜지(21)의 내측지름 'M'보다 외측지름 'N'이 최소한 크게 만들어져 있는 캡(28)이 끼움됨으로써, 수직플랜지(21)가 외측으로 확개되면서 걸림턱(22)이 하우징(3)의 단부에 밀착 걸림되어 고정되는 것이고, 걸림턱(22)의 오목요홈(23)과 캡(28)의 볼록요부(27)가 결합되어 수직플랜지(21)가 이탈되는 것을 방지하는 것이다.

위에서 캡(28)이 수직플랜지(21)에 끼워지는 것을 용이하게 하고, 나아가 볼록요부(27)와 오목요홈(23)의 체결력을 증대하기 위하여 수직플랜지(21)의 내측면을 외측으로 경사각 'a'만큼 경사지게 만들고, 캡(28)의 측면을 경사각 'b'만큼 내측으로 경사지게 만들어 캡(28)이 수직플랜지(21)에 끼워질 때 쉽게 끼워지고, 체결력 또한 증대되는 것이다.

위에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 볼 시트의 개구부측에 더스트 커버가 고정되는 고정홈을 제1고정턱과 제2고정턱에 의해 별도로 형성되도록 함으로써, 볼 조인트 작동중에 더스트 커버가 스트레스를 적게 받을 뿐만 아니라 더스트 커버를 고정하는 공정의 자동화를 용이하게 실시할 수 있게 된 것이다.

그리고 볼 시트가 하우징에 조립될 때, 각 모서리 부분이 맞물려 조립됨으로써, 하우징에 조립되는 볼 시트가 다소 불균형한 힘을 받더라도 비틀리는 현상이 방지되고, 수직플랜지 사이에 절개부를 형성함으로써, 하우징의 내부지름보다 다소 크게 만들어진 수직플랜지의 걸림턱이 탄력적으로 함축되므로 수직플랜지가 파손이 방지되는 것이며, 나아가 볼 시트와 하우징에 형성된 각 모서리가 맞물려 있어 볼 조인트 작동중에 볼 시트가 하우징 내부에서 회전하던 문제점을 일소한 것이다.

또한, 수직플랜지에 캡이 오목요홈과 볼록요부가 맞물려 끼워지면서 볼 시트의 폐쇄부측이 하우징에 고정되므로 볼 시트가 하우징에 견고하게 고정되고, 볼 조인트 작동중에 볼 시트가 하우징에서 빠져나가려는 움직임을 방지하게 된 것이다.

Claims (9)

1. 자동차의 스티어링이나 서스펜션계통의 관절부에 사용되는 볼 조인트에 있어서, 하우징(3)의 내측면을 다각형으로 만들고, 볼 시트(2)의 몸통 외측면을 하우징(3)에 형성된 다각형과 동일상의 다각형으로 만들며, 볼 시트(2)의 폐쇄측에 절개부(20)를 사이에 둔 수직플랜지(21)를 하우징(3)과 볼 시트(2)에 형성된 다각형 숫자만큼 만들고, 볼 시트(2)의 개구부측에 제1고정턱(25)과 제2고정턱(26)을 만들며, 상기한 수직플랜지(21)의 하단에 오목요홈(23)이 내측에 형성된 걸림턱(22)을 만들고, 측면에 볼록요부(27)를 가진 캡(28)을 만들어 캡(28)이 수직플랜지(21)에 끼워져 고정되는 자동차의 스티어링이나 서스펜션계통의 관절부에 사용되는 볼 조인트.
2. 자동차의 스티어링이나 서스펜션계통의 관절부에 사용되는 볼 조인트에 있어서 볼 시트(2)에 볼 스터드(1)의 구두부(1a)가 끼워지고, 더스트 커버(6)가 볼 시트(2)의 제1고징턱(25)과 제2고정턱(26) 사이에 립(7)으로 고정된 다음, 하우징(3)에 조립되며, 하우징(3)에 조립된 볼 시트(2)의 수직플랜지(21)에 캡(28)이 끼워져 하우징(3)에 볼 시트(2)가 고정되는 조립과정을 거쳐 만들어지는 자동차의 스티어링이나 서스펜션계통의 관절부에 사용되는 볼 조인트.
3. 제1항에 있어서, 하우징(3)의 내측면과 볼 시트(2)의 몸통 외측면이 8각형으로 만들어지고, 볼 시트(2)의 폐쇄측에 8개의 수직플랜지(21)가 등간격으로 만들어진 자동차의 스티어링이나 서스펜션계통의 관절부에 사용되는 볼 조인트.
4. 제1항에 있어서, 볼 시트(2)의 폐쇄측에 만들어진 수직플랜지(21)의 걸림턱(22) 외측 중앙에 돌출모서리(24)가 형성된 자동차의 스티어링이나 서스펜션계통의 관절부에 사용되는 볼 조인트.
5. 제1항 또는 제3항에 있어서, 볼 시트(2)의 외측면과 수직플랜지(21)의 외측면은 같은 수직선상에 위치하고, 볼 시트(2)의 모서리(29)와 수직플랜지(21)의 걸림턱(22) 외측에 형성된 돌출모서리(24)가 동일한 수직선상에 위치하는 자동차의 스티어링이나 서스펜션계통의 관절부에 사용되는 볼 조인트.
6. 제1항에 있어서, 볼 시트(2) 폐쇄측에 만들어진 수직플랜지(21)의 내측면이 외측으로 3°∼7°의 경사각을 가지고 경사지게 만들어진 자동차의 스티어링이나 서스펜션계통의 관절부에 사용되는 볼 조인트.
7. 제1항에 있어서, 캡(28)의 볼록요부(27)가 형성된 외측면이 내측으로 3°∼7°의 경사각을 가지고 만들어진 자동차의 스티어링이나 서스펜션계통의 관절부에 사용되는 볼 조인트.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 수직플랜지(21)의 내측면과 캡(28)의 외측면에 형성되는 경사각은 같거나 캡(28)의 경사각이 크게 만들어진 자동차의 스티어링이나 서스펜션계통의 관절부에 사용되는 볼 조인트.
9. 제1항에 있어서, 볼 시트(2)의 폐쇄측에 만들어지는 수직플랜지(21)의 폭과 절개부(20)의 폭이 동일한 자동차의 스티어링이나 서스펜션계통의 관절부에 사용되는 볼 조인트.