KR100809163B1 - 볼 조인트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하우징(1)과, 상기 하우징(1) 속에 장착된 베어링소켓(2)과, 상기 베어링소켓(2) 속에 지지되어 전방향으로 움직일 수 있는 조인트볼(3.1)을 갖고 있는 하나의 볼 피봇(3) 및 상기 하우징(1)과 볼 피봇(3) 사이에 착설되는 밀봉 벨로오즈(4)로 이루어지는 볼조인트에 관한 것이다.

상기 밀봉 벨로오즈벨로오즈저널 쪽 연부(4.1)가 결합되는 슬라이딩 링(6)이 상기 조인트볼(3) 상에 고정된 볼 레이스(5) 속에 슬라이딩 삽입/결합된다.

Description

볼조인트{BALL JOINT}

본 발명은 특허청구범위 제1항의 대개념에 따른 볼조인트에 관한 것이다.

이와 같은 볼조인트는 예를들어 자동차의 바퀴의 현가장치를 위하여 사용된다. 이 경우 기본적 구조는 거의 모두 동일하다. 따라서 공지의 볼조인트는 하우징과 그 속에 장입(裝入)된 베어링소켓으로 구성되어 있다. 상기 베어링소켓 내측의 구면에 볼 피봇이 장착되어 전체방향으로 움직일 수 있도록 되어있다. 서로 접촉되어 움직이는 상기 볼조인트의 구성부품들을 주위로부터 밀봉하기 위하여, 상기 하우징과 볼 피봇 사이에 밀봉 벨로우즈를 장착한다.

예를들어 동종의 볼조인트가 독일특허출원 DE 36 32 265 C1에서 공개되어 있다. 상기 하우징과 볼 피봇 사이에 장치한 밀봉 벨로오즈가 저널(journal/굴대) 쪽의 가장자리 부분이 단지 일부분만 L-형 단면을 갖는 하나의 지지환(支持環) 속에 결합되어 상기 볼 피봇에 부착/고정되어 있다. 그러나 상기 DE 36 32 265 C1에 따른 실시에 있어서는, 고정되어 있는 밀봉벨로오즈의 외측면이 자동차구조부분과 직접 연접되어 있으므로 볼조인트가 움직일 때, 밀봉벨로오즈와 자동차구조부품 사이에 상대적 운동 때문에 마찰이 일어나므로 써, 밀봉벨로오즈의 외측면에 손상을 일 으키며, 장시간 반복을 통하여 벨로오즈의 기능을 저하시킬 뿐만 아니라 벨로오즈 자체를 함께 파괴시키게 되는 단점을 가지고 있다. 따라서, 상기 밀봉벨로오즈는 조기에 노화되고, 마모되며, 따라서 조인트가 함께 파괴될 수도 있는 위험을 내포하고 있다.

그밖에 SUI-PS 465 971로부터 볼 피봇 위에 견고히 장치되어 밀봉 벨로오즈의 가장자리에 슬라이딩 결합되는 지지환이 공지되어 있다.

본 발명은 밀봉벨로오즈가 마모되거나 파괴되지 않고 가능한 한 마찰이 없이 볼조인트에서 일어나는 운동의 중립화를 가능케 하는 방법으로 "볼 피봇 - 밀봉벨로오즈" 구성부품의 결합을 실시하는 기술적 문제에 기초를 두고 있다.

본 발명은 특허청구항 제1항의 특징에 의하여 상기 기술적 문제를 해결한다.

따라서, 본 발명은 볼 피봇 위에 고정된 볼 레이스(ball race)를 착설한다. 상기 밀봉 벨로오즈의 저널 쪽의 가장자리 부분에 결합되는 슬라이딩 링이 상기 볼 레이스 속에 장착된다.

본 발명에 따른 해결방법에 의하여, 볼 레이스와 슬라이딩 링 사이에 마찰을 최소화하면서 상기 밀봉 벨로오즈의 가장자리 부분과 결합을 이루므로 써, 밀봉 벨로오즈의 손상 및 파괴함이 없이 전체 볼조인트의 운동을 중립화시켜 불리한 작용을 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 또 다른 볼조인트의 실시방법에 있어서는, 상기 밀봉 벨로오 즈의 가장자리와 상호 면접하여 작용하는 슬라이딩 링의 내측면에 칼라(collar)를 형성시키도록 되어 있다. 바람직하게는 이 칼라를 슬라이딩 링의 내측면에 형성시키므로 써, 하나의 부품으로서 제작할 수 있도록 되어있다. 상기 칼라 자체는 밀봉 벨로오즈의 가장자리 부위에 형성된 윤곽선 속으로 결합된다. 그렇게 하므로 써, 간단하고 유리한 방법으로 체결작용이 이루어진다. 상기 체결작용에 의하여 상기 밀봉 벨로오즈의 가장자리 부분을 상기 볼 레이스에 대고 일정한 장력으로 압축하므로 써, 밀봉 벨로오즈의 가장자리 부위의 슬라이딩 작용뿐만 아니라, 동시에 충분한 밀폐작용을 보장한다. 이때, 상기 슬라이딩 링은 단면이 대략 L-형, T-형, 또는 F-형으로 형성되어 있다.

그밖에 본 발명에 따라, 상기 슬라이딩 링과 볼 레이스 사이의 슬라이딩 마찰을 감소시키기 위하여, 단면이 대략 L형으로 형성되어, 하나의 축방향 웨브와 하나의 반경방향 웨브로 이루어지는 슬라이딩 링을 사용함에 있어서, 상기 슬라이딩 링의 반경방향 웨브와 상기 볼 레이스의 내측면 사이에 단순히 슬라이딩 결합을 이루게 하는 것이 제안되었다. 상기 축방향 웨브와 그에 대향하는 상기 볼 레이스의 내측면 사이에는 간극이 형성된다. 그와 같은 해결방법을 통하여 매우 작은 양쪽의 표면만이 서로 접촉하기 때문에 목적하는바 마찰변수의 달성이 가능하다. 상기 볼 레이스 자체는 단면이 U형 또는 똑같이 L형으로 형성할 수 있다. 그 뿐만 아니라, 상기 슬라이딩 마찰 대상물과 전체 시스템의 밀폐에 대한 요구에 따라서, 상기 밀봉 벨로오즈 연부(緣部)의 최소한 한쪽 표면이 상기 볼 레이스의 내측면과 직접 슬라이딩 면접하도록 하는 것이 가능하다. 위에서 제안된 해결방법에 따라, 상기 접 촉결합은 상기 밀봉 벨로오즈 연부의 패킹와셔로 이루어지거나, 또는 상기 볼 레이스의 내측면에 형성된 래버린스 실링(labyrinth sealing)으로 이루어질 수 있다.

상기 볼 레이스의 내측면과 상기 밀봉 벨로오즈의 연부 및 패킹와셔 사이의 래버린스 실링은 해결방법의 대안으로서, 또한 함께 사용될 수 있는 것은 물론이다. 이것은, 예를들어 밀봉 벨로오즈의 연부의 한쪽 표면에 패킹와셔를 형성하므로 써, 이때 패킹와셔가 상기 볼 레이스의 내측면과 작용하고, 상기 밀봉 벨로오즈 연부의 다른 쪽의 제2표면이 상기 볼 레이스의 내측면과 함께 하나의 래버린스 실링을 형성하는 것을 의미한다. 이때, 상기 볼 레이스는 상기 밀봉 벨로오즈 연부를 축방향으로 또는 반경방향으로 밀폐시키고자 하는 표면에 갖다대고 압축하여 주는 기능을 수행한다. 이때, 밀봉 벨로오즈의 감소된 직경으로서 보조적으로 작용하게 된다. 상기 슬라이딩 링은 철판 성형부품 또는 플라스틱 성형부품으로서 간단히 저렴한 비용으로 제조될 수 있다. 상기 볼 레이스도 마찬가지로 간단하고 저렴하게 제조될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시에 따라 상기 슬라이딩 링에 길게 갈라진 틈새를 형성시킨다. 그렇게 하므로 써, 조립할 때 갈라진 틈새가 일시적으로 오므려지면서 상기 볼 레이스 속으로 스냅핑 결합된다.

본 발명의 또 다른 실시예는 상기 슬라이딩 링을 위한 고정판들을 상기 볼 레이스에 서로 간격을 띄우고 형성시키는 것이다. 이와 같은 실시태양에 있어서, 상기 슬라이딩 링을 상기 볼 레이스 속으로 밀어 넣은 다음에 상기 볼 레이스의 고정판들을 반경방향으로 절곡하여 변형시킴으로써, 상기 슬라이딩 링을 밀봉 벨로오 즈 연부와 함께 상기 볼 레이스 속에 결합한다.

본 발명의 볼조인트에 의하여 명백한 방법으로 "조인트볼" - "밀봉 벨로오즈"의 구성부품 대우(對偶) 사이의 밀폐를 축방향, 반경방향 및 축방향과 반경방향으로 실현할 수 있다. 이때, 만약 상기 밀봉 벨로오즈의 저널 쪽 연부가 강화재료의 융기부를 형성하여, 그 융기부가 탄력성 장력 하에 상기 볼 레이스 및/또는 슬라이딩 링에 압축작용을 하게되면 안정성 면에서 유리하다. 본 발명에 따른 볼조인트에 의하여 상기 밀봉 벨로오즈와 조인트볼 사이의 마찰을 감소시킬 수 있다. 따라서, 종래기술에서 공지된 구조에서 일어나는 바와 같이, 상기 밀봉 벨로오즈는 더 이상 뒤틀리지 않으며, 비틀림으로 생기는 파괴적인 인장력 때문에 마모되고 파괴되지 않는다. 상기 슬라이딩 링과 볼 레이스 사이의 장력측정은 매우 간단히 정확하게 할 수 있기 때문에, 마찰 파라미터와 마찰 대상물의 상태를 정확하게 미리 결정할 수 있다.

상기 슬라이딩 링은 상기 밀봉 벨로오즈의 연부와 착탈식으로 결합될 수 있을 뿐만 아니라, 밀봉 벨로오즈의 연부에 직접 몰딩 하거나, 또는 다른 공지된 방법으로 밀봉 벨로오즈의 연부에 고정하거나 또는 밀봉 벨로오즈의 연부 속에 일체로 형성시킬 수도 있다.

본 발명에 따른 볼조인트를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1, 2, 5 - 7도는 본 발명에 따른 볼 피봇-밀봉 벨로오즈 가장자리의

결합을 보여주는 상이한 실시예를 예시한 도면이다.

제3도는 제1도의 III-III 단면선을 연하는 단면도이다.

제4도는 제2도의 IV-IV 단면선을 연하는 단면도이다.

제8도는 제7도의 VIII-VIII 단면선을 연하는 단면도이다.

상기 단면도에서는 간단히 하기 위하여 볼조인트의 하우징과 베어링소켓을 도시하지 않았다. 상기 볼 피봇(3) 위에 U-자형 단면을 갖는 볼 레이스(5)가 부착되어 있다. 상기 볼 피봇(3) 위에 볼 레이스(5)를 고정하는 것은 압축결합에 의하여 이루어진다. U-형 단면을 갖는 상기 볼 레이스(5) 속에 L-형 단면을 갖는 슬라이딩 링(6)이 장착된다. 상기 슬라이딩 링(6)은 축방향 웨브(web)(6.3)와 반경방향 웨브(6.4)를 가지고 있다. 상기 양쪽 웨브들 사이에는 상기 밀봉 벨로오즈(4)의 연부(緣部)(4.1)가 결합된다. 이때, 상기 밀봉 벨로오즈(4)의 연부(4.1)의 한쪽 표면이 상기 볼 레이스(5)의 내측면에 직접 슬라이딩 접촉을 이루고 있다. 상기 결합은 동시에 래버린스 실링(labyrinth sealing)(4.3, 5.1)을 형성한다. 상기 볼 레이스(5)는 슬라이딩 링(6)의 반경방향 웨브(6.4)의 지지면에 고정판(5.2)을 형성한다. 상기 볼 레이스(5)를 조립하기 전에 축선방향으로 형성된 고정판들은 슬라이딩 링(6)을 볼 레이스(5) 속으로 결합한 다음에 구부려 변형시키므로 써, 상기 볼 레이스(5)와 슬라이딩 링(6) 사이의 슬라이딩 결합이 이루어진다.

제2도에서, 상기 볼 피봇(3)과 밀봉 벨로오즈 연부(4.1) 사이에 제1도에 도시된 실시예에 대하여 근본적으로 구조가 동일한 구성부품의 결합을 다시 한번 도시하고 있다. 제2도에 따른 본 발명의 실시예에 있어서는, 상기 슬라이딩 링(6)의 축방향 웨브(6.3)가 볼 레이스(5)의 내측면에 슬라이딩 접촉을 하지 않고 있다. 그 대신, 상기 슬라이딩 링(6)의 축방향 웨브(6.3)와 상기 볼 레이스(5)의 내측면 사이에 간극(7)을 이루고 있다. 따라서, 상기 슬라이딩 링(6)의 반경방향 웨브(6.4)는 상기 고정판(5.2) 위에 단지 부분적으로 지지되어 있다. 그와 같은 실시예에 있어서는 상기 볼 레이스(5)와 슬라이딩 링(6) 사이의 상호 접촉면은 매우 작기 때문에, 따라서 마찰을 크게 감소시킬 수 있는 것이다.

제5 및 6도에 도시된 본 발명의 볼조인트의 실시형태들은 몇 가지의 특징을 가지고 있다. 즉, 상기 볼 레이스(5)는 또한 U자형 단면을 가지며, 한편, 상기 슬라이딩 링(6)은 원판형으로 실시된다. 상기 밀봉 벨로오즈(4)의 연부(4.1)와 면접된 슬라이딩 링(6) 표면의 대략 중간 부분에 환상 칼라(collar)(6.1)가 형성되어 있다. 상기 환상 칼라(6.1)는 밀봉 벨로오즈(4)의 연부(4.1) 속으로 밀고 들어가서, 상기 연부(4.1)를 일정한 압력으로 볼 레이스(5)의 내측면에 대고 압축한다. 상기 밀봉 벨로오즈(4)의 연부(4.1)에는 또한 패킹와셔(4.2)가 형성되어 있으며, 밀봉 벨로오즈(4)가 움직일 때 상기 패킹와셔(4.2)는 상기 볼 레이스(5)의 제1내측면에 면접하여 와이핑 작용을 하기 때문에 밀봉기능을 수행한다. 그밖에 상기 밀봉 벨로오즈(4)의 연부(4.1)의 다른 쪽 표면에는 파형윤곽(波形輪郭)(4.3)이 형성되어 있다. 상기 파형윤곽(4.3)은 상보대칭형(相補對稱形)으로 형성된 상기 볼 레이스(5)의 내측면(5.1)과 함께 작용하여, 하나의 래버린스 실링(4.3, 5.1)을 형성한다.

제6도에 따른 실시예에 있어서, 상기 슬라이딩 링(6)에는 또한 길게 쪼개진 틈새(6.2)가 형성된다. 이것은 슬라이딩 링(6)을 상기 볼 레이스(5) 위에 조립할 때 스냅핑(snapping) 결합할 수 있다는 것을 의미한다. 제2도의 IV-IV 단면선을 연하여 도시한 제4도의 단면도에 상기 틈새(6.2)가 표시되어 있다. 제3도는 제1도의 III-III 단면선을 연하여 도시한 단면도이다. 이때, 상기 고정판(5.2)이 제3도에 표시되어 있다.

제1, 2, 5 및 6도에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 볼 레이스(5) 뿐만 아니라, 슬라이딩 링(6)도 마찬가지로 선택적으로 금속 또는 플라스틱 또는 금속-플라스틱-고용체(固溶體)로 제조될 수 있다.

제7도에 도시한 바와 같이, 제5 및 6도에 도시된 본 발명의 볼조인트의 실시예와 근본적으로 동일한 구조의 변형 실시예들은 상기 슬라이딩 링(6)이 성형 또는 스탬핑 공법으로 제조된 철판부분으로 이루어진다는 차이를 가지고 있다. 제7도의 VIII-VIII 단면선을 연하는 단면도를 도시한 제8도에서 상기 슬라이딩 링(6)을 볼 레이스(5)와 결합하는 것을 도시하고 있다. 이때, 또한 앞에서 이미 기술한 방법에 있어서, 상기 볼 레이스(5)의 고정판(5.2)들은 상기 밀봉 벨로오즈(4)의 연부(4.1) 및 슬라이딩 링(6)을 고정하여 주는 역할을 한다. 상기 환상 칼라(6.1)는 재료의 절곡에 의하여 형성된다.

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※

하우징(1) 베어링소켓(2)

볼 피봇(3) 조인트볼(3.1)

밀봉 벨로오즈(4) 연부(4.1)

패킹와셔(4.2) 래버린스 실링(4.3)

볼 레이스(5) 래버린스 실링(5.1)

고정판(5.2) 슬라이딩 링(6)

환상 칼라(6.1) 쪼개진 틈새(6.2)

축방향 웨브(6.3) 반경방향 웨브(6.4)

간극(7)

Claims (12)

1. 하우징(1)과,

   상기 하우징(1) 속에 장착된 베어링소켓(2)과,

   상기 베어링소켓(2) 속에 지지되어 전방향으로 움직일 수 있는 조인트볼(3.1)을 갖고 있는 볼 피봇(3) 및

   상기 하우징(1)과 볼 피봇(3) 사이에 착설되는 하나의 밀봉 벨로오즈(4)로 이루어지는 볼조인트에 있어서,

   상기 밀봉 벨로오즈(4)의 저널 쪽 연부(4.1)가 결합되는 슬라이딩 링(6)이 상기 볼 피봇(3) 상에 고정된 볼 레이스(5) 속으로 슬라이딩 삽입 결합되는 것을 특징으로 하는 볼조인트.
2. 제1항에 있어서,

   상기 밀봉 벨로오즈(4)의 연부(4.1)와 협동작용을 하는 상기 슬라이딩 링(6)의 내측면 상에 부분적으로 1개 이상의 환상 칼라(6.1)가 형성되어 있으며, 상기 환상 칼라(6.1)는 상기 밀봉 벨로오즈(4)의 연부(4.1) 속으로 결합되는 것을 특징으로 하는 볼조인트.
3. 제1 또는 2항에 있어서,

   상기 슬라이딩 링(6)은 단면이 L형, T형 또는 F형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 볼조인트.
4. 제1 또는 2항에 있어서, 상기 슬라이딩 링(6)은 단면이 L형으로 형성되어, 이에 상응하게 하나의 축방향 웨브(6.3)와 하나의 반경방향 웨브(6.4)로 이루어져 있으며, 이때 상기 반경방향 웨브(6.4)는 볼 레이스(5)의 내측면과 슬라이딩 면접되어 있으며, 상기 축방향 웨브(6.3)와 이와 대향하는 볼 레이스(5)의 내측면 사이에 간극(7)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 볼조인트.
5. 제4항에 있어서,

   상기 볼 레이스(5)는 단면이 U형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 볼조인트.
6. 제2항에 있어서,

   밀봉 벨로오즈(4)의 연부(4.1)의 1개 이상의 표면이 상기 볼 레이스(5)의 내측면과 슬라이딩 면접되어 있는 것을 특징으로 하는 볼조인트.
7. 제6항에 있어서,

   상기 볼 레이스(5)의 내측면에 면접하는 상기 밀봉 벨로오즈(4)의 연부(4.1)의 표면에는 하나의 패킹와셔(4.2)가 형성되거나, 또는 상기 내측면과 함께 래버린스 실링(4.3, 5.1)을 형성하는 것을 특징으로 하는 볼조인트.
8. 제6항에 있어서,

   상기 볼 레이스(5)의 내측면에 면접하는 상기 밀봉 벨로오즈(4)의 연부(4.1)의 한쪽 표면에는 패킹와셔(4.2)가 형성되어 있으며, 상기 밀봉 벨로오즈(4)의 연부(4.1)의 다른 쪽 표면은 상기 내측면과 함께 래버린스 실링(4.3, 5.1)을 형성하는 것을 특징으로 하는 볼조인트.
9. 제3항에 있어서,

   상기 슬라이딩 링(6)은 철판성형부품 또는 플라스틱 성형부품인 것을 특징으로 하는 볼조인트.
10. 제9항에 있어서,

    상기 슬라이딩 링(6)과 접촉하는 상기 볼 레이스(5)의 웨브는 서로 간격을 띄우고 형성된 고정판(5.2)들로 이루어지는 것을 특징으로 하는 볼조인트.
11. 제10항에 있어서,

    상기 슬라이딩 링(6)에는 반경방향으로 쪼개진 1개 이상의 틈새(6.2)가 형성되는 것을 특징으로 하는 볼조인트.
12. 제6항에 있어서,

    상기 밀봉 벨로오즈(4)의 저널 쪽의 연부(4.1)에는 보강된 융기부가 형성되어, 탄력성 압축력으로 상기 볼 레이스(5) 또는 슬라이딩 링(6)에 대하여 압축하는 것을 특징으로 하는 볼조인트.

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