KR100951776B1 - 볼 조인트용 볼 시트와 그 조립시스템 및 조립방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 볼 조인트를 구성하는 볼 스터드의 구면부가 하우징에 안착되도록 하는 볼 시트와 이 볼 시트를 소켓에 조립하는 조립시스템 및 조립방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 볼 시트의 기술적 구성은, 소켓의 내부에 설치되어 볼 스터드의 구면부를 감싸며 상기 볼 스터드의 요동각에 부합되는 구면부 포용면을 구비하되, 상기 구면부 포용면은, 상기 볼 스터드의 제1요동각에 부합되는 높이의 제1포용면과, 상기 제1요동각 보다 광역인 제2요동각에 부합되도록 상기 제1포용면보다 낮은 높이로 형성된 제2포용면으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 본 발명의 볼 시트는 높이 차가 있는 제1포용면과 제2포용면의 간단한 구조에 의해 볼 스터드의 구면부를 수용함으로써, 편측으로 광역의 요동각을 갖는 볼 조인트를 용이하게 구성할 수 있게 된다.

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Description

볼 조인트용 볼 시트와 그 조립시스템 및 조립방법{Ball seat for ball joint, assembly system and method thereof}

본 발명은 볼 조인트에 관한 것으로서, 특히 볼 조인트를 구성하는 볼 스터드의 구면부가 하우징에 안착되도록 하는 볼 시트와 이 볼 시트를 소켓에 조립하는 조립시스템 및 조립방법에 관한 것이다.

볼 조인트는 이음부에서의 회전이나 굴절이 가능한 이음수단으로서, 각종 기계장치를 구성할 때 다양하게 적용되고 있는데, 특히 자동차의 조향장치나 현가장치 등에 널리 사용되고 있다.

첨부도면 도 1은 볼 조인트의 한 가지 예를 나타낸 것으로서, 그 대체적인 구성을 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 볼 형태의 구면부(1a)와 이 구면부(1a)로부터 연장 형성된 축부(1b)로 이루어진 볼 스터드(1)가 마련되어 있다. 그리고, 볼 스터드(1)와 결합되는 소켓(2)이 구비되어 있는데, 이 소켓(2)의 내부에는 합성수지제의 볼 시트(3)가 설치되어 있으며, 볼 스터드(1)의 구면부(1a)가 소켓(2)에 삽입되 었을 때 볼 시트(3)가 구면부(1a)의 표면을 감싸게 된다. 또, 도면상에서 볼 시트(3)가 안착된 소켓(2)의 저면부는 개구되어 있는데, 소켓(2)의 이 개구된 저면부와 볼 시트(3) 사이에는 소켓(2)의 개구된 저면부를 밀폐하는 플러그(4)가 설치되어 있다.

한편, 볼 조인트를 설계함에 있어서 편측으로 광역의 요동각을 갖는 구조가 필요한 경우가 있는데, 이때 볼 스터드(1)가 설치되는 볼 시트(3)의 상단부에는 볼 스터드(1)의 요동각을 확보할 수 있는 수단이 요구된다. 또한, 이러한 요동각 확보 수단이 구비된 볼 시트는 볼 스터드(1)의 구면부(1a)를 감싸는 포용면이 광역의 요동각을 이루는 부분과 협역의 요동각을 이루는 부분으로 방향성을 갖게 되는데, 볼 시트를 소켓과 조립함에 있어서 이러한 방향성에 맞는 조립이 이루어져야 한다. 그런데, 단순히 수동조립에 의할 경우에는 조립공정비용의 상승이 초래되므로, 이를 해소할 수 있는 공정설계 또한 요구된다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 기술을 감안하여 안출된 것으로서, 그 목적은, 편측으로 광역의 요동각을 갖는 볼 조인트의 구성에 적합한 볼 조인트용 볼 시트를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 편측으로 광역의 요동각을 갖는 볼 조인트용 볼 시트를 소켓과 조립함에 있어서 조립공정비용을 절감할 수 있는 볼 조인트용 볼 시트의 조립시스템과 조립방법을 제공하는 데에 있다.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 볼 조인트용 볼 시트의 기술적 구성은, 소켓의 내부에 설치되어 볼 스터드의 구면부를 감싸며 상기 볼 스터드의 요동각에 부합되는 구면부 포용면을 구비한 볼 조인트용 볼 시트에 있어서, 상기 구면부 포용면은, 상기 볼 스터드의 제1요동각에 부합되는 높이의 제1포용면과, 상기 제1요동각 보다 광역인 제2요동각에 부합되도록 상기 제1포용면보다 낮은 높이로 형성된 제2포용면으로 이루어진 것을 특징으로 한다. 위의 구성에 부가하여, 상기 구면부 포용면의 하단부에 플랜지가 형성되고, 이 플랜지에 상기 소켓과의 조립시 조립방향을 구분하기 위한 홈이 좌우 대칭으로 형성된 구조가 적용될 수 있다.

또, 본 발명에 따른 볼 조인트용 볼 시트의 조립시스템은, 소켓을 공정 라인 으로 이송하는 소켓 로딩부와, 상기 소켓과 조립될 볼 시트를 소켓 상으로 로딩하는 볼 시트 로딩부와, 상기 볼 시트의 플랜지 외주면과 접하면서 회전하다가 상기 소켓에 대한 조립방향만큼의 각도로 볼 시트를 회전시키도록 상기 플랜지의 홈에 물리게 되는 한 쌍의 암을 구비한 지그와, 상기 지그를 회전작동시키는 액튜에이터와, 상기 지그의 암이 상기 홈에 물리는 작동을 감지하는 암 작동 감지부와, 상기 액튜에이터와 상기 암 작동 감지부를 제어하는 제어부를 포함하여 이루어진다.

또한, 본 발명에 따른 볼 조인트용 볼 시트의 조립방법은, 상기와 같이 구성된 조립시스템을 이용하여, 소켓과 조립될 상기 볼 시트를 볼 시트 로딩부에 의해 상기 소켓 상으로 로딩하고, 상기 로딩된 볼 시트의 플랜지 외주면과 접하면서 회전하다가 상기 암이 상기 홈에 물리는 순간 상기 소켓에 대한 조립방향만큼의 각도로 상기 볼 시트를 회전시키는 지그가 액튜에이터에 의해 회전 작동하여 상기 볼 시트를 상기 소켓에 위치시킨 뒤, 상기 볼 시트를 상기 소켓 내부로 결합하는 과정을 포함하여 이루어진다.

전술한 바와 같이 구성된 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명의 볼 시트는 높이 차가 있는 제1포용면과 제2포용면의 간단한 구조에 의해 볼 스터드의 구면부를 수용함으로써, 편측으로 광역의 요동각을 갖는 볼 조인트를 용이하게 구성할 수 있게 된다.

둘째, 본 발명의 볼 시트를 소켓에 조립함에 있어서, 소켓에 대한 볼 시트의 조립방향을 용이하게 설정할 수 있고, 조립시스템에 의해 자동 조립이 가능하므로 조립공정비용을 절감할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

첨부도면 도 2∼도 5는 본 발명에 따른 볼 시트에 대한 사시도, 정면부 종단면도, 측면부 종단면도 및 저면도이다.

상기 도면들에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 볼 시트(10)는 소켓(도시되지 않음)의 내부에 설치되며, 이 상태에서 볼 스터드(20)의 구면부(21)가 볼 시트(10)에 안착이 됨으로써 볼 시트(10)가 구면부(21)를 감싸게 된다. 볼 시트(10)는 볼 스터드(20)의 구면부(21)를 감싸는 포용면(11,11',12,12')들을 구비하고 있는데, 이 포용면(11,11',12,12')들에는 볼 스터드(20)의 구면부(21)가 볼 시트(10) 안에서 요동할 때 포용면(11,11',12,12')들이 탄력적으로 움직여 충격을 완화할 수 있도록 절개부(10a)가 형성되어 있다.

특히, 상기 포용면(11,11',12,12')들은 볼 스터드(20)의 요동각에 부합되는 높이로 이루어져 있다. 즉, 본 발명의 볼 시트(10)가 적용되는 볼 조인트에서 볼 스터드(20)는 좁은 각도 범위(협역)로 요동되는 제1요동각(α1)과 이보다 넓은 각도 범위(광역)로 요동되는 제2요동각(α2)으로 작동이 된다. 이에 따라서, 본 발명의 볼 시트(10)는, 상기 제1요동각(α1)에 부합되는 높이로 형성된 제1포용면(11,11')과, 상기 제2요동각(α2)에 부합되도록 제1포용면(11,11') 보다 낮은 높이로 형성된 제2포용면(12,12')으로 이루어져 있다.

도 2에는 볼 스터드(20)가 볼 시트(10) 내에서 협역의 요동각인 제1요동각(α1) 범위로 작동하는 모습이 가상선으로 나타나 있는데, 볼 스터드(20)의 축부(22)가 볼 시트(10)의 좌우 대칭된 위치에 있는 제1포용면(11,11')들 사이에서 좁은 각도 범위로 좌우 요동되는 것을 알 수 있다.

또, 도 3에는 볼 스터드(20)가 볼 시트(10) 내에서 광역의 요동각인 제2요동각(α2) 범위로 작동하는 모습이 가상선으로 표현되어 있다. 즉, 볼 스터드(20)의 축부(22)가 볼 시트(10)의 좌우 대칭 위치에서 제1포용면(11,11')들 보다 낮은 높이로 형성된 제2포용면(12,12')들로 인해 제2포용면(12,12')들 사이에서 넓은 각도 범위로 좌우 요동되는 것을 알 수 있다.

한편, 본 발명의 볼 시트(10)는 상기 제1포용면(11,11')과 제2포용면(12,12')의 하단부에 형성된 플랜지(13)를 구비하고 있다. 특히 도 5에 나타난 바와 같이, 플랜지(13)에는 볼 시트(10)가 소켓과 조립될 때 볼 시트(10)의 조립방향을 구분하기 위한 홈(13a,13a')이 좌우 대칭으로 형성되어 있다. 즉, 볼 시트(10)가 소켓과 조립될 때, 볼 스터드(20)의 요동각 크기를 결정하는 제1포용면(11,11')과 제2포용면(12,12')의 위치에 부합하여 볼 시트(10)가 소켓에 조 립되도록 하기 위해 상기 홈(13a,13a')이 볼 시트(10)의 플랜지(13)에 구비되는 것이다.

전술한 바와 같이 본 발명의 볼 시트(10)는 제1요동각(α1)과 제2요동각(α2)의 형성을 위해 서로 다른 높이의 치수로 이루어진 제1포용면(11,11')과 제2포용면(12,12')을 구비함으로써 소켓(30)에 대해 방향성을 갖게 된다. 따라서, 본 발명의 볼 시트(10)는 편측으로 광역의 요동각을 갖는 볼 스터드(20)의 요동 방향을 고려한 조립방향으로 소켓에 조립이 되어야 한다.

이에, 본 발명의 볼 시트를 소켓과 조립하기 위해서는 다음의 실시예에 따를 수 있다. 도 6은 본 발명에 따른 볼 시트를 소켓에 조립하는 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 실시예의 도면이다.

도 6에 나타난 바와 같이 본 발명의 조립공정을 수행하기 위한 수단으로서, 소켓을 공정 라인으로 이송하는 소켓 로딩부(100), 소켓(30)과 조립될 볼 시트(10)를 소켓(30) 상으로 로딩하는 볼 시트 로딩부(200), 볼 시트(10)의 플랜지(13) 외주면과 접하면서 회전하다가 소켓(30)에 대한 조립방향만큼의 각도로 볼 시트(10)를 회전시키도록 상기 플랜지(13)의 홈(13a,13a')에 물리게 되는 한 쌍의 암(310,320)을 구비한 지그(300), 이 지그(300)를 회전시키는 스텝 모터와 같은 액튜에이터(400), 지그(300)에 구비된 암(310,320)의 작동을 감지하는 암 작동 감지부(500), 그리고 상기 액튜에이터(400)와 암 작동 감지부(500)를 제어하는 제어부(600)가 구비되어 있다.

이러한 조립시스템을 이용한 볼 시트와 소켓의 조립은 다음과 같이 이루어진다.

먼저, 상기 소켓 로딩부(100)에 의해 공정 라인으로 소켓(30)이 이송되고, 이 소켓(30)과 조립될 볼 시트(10)가 볼 시트 로딩부(200)를 통해 소켓(30) 상으로 로딩된다.

로딩된 볼 시트(10)의 상측에 상기 지그(300)가 위치하는데, 이 지그(300)에는 볼 시트(10)의 플랜지(13) 외주면과 접하며 플랜지(13)에 형성되어 있는 한 쌍의 홈(13a,13a')에 대응하는 한 쌍의 암(310,320)이 구비되어 있다. 그리고, 이들 암(310,320)은 볼 시트(10)의 플랜지(13) 외주면과 접하면서 좌우방향으로 회전하다가 플랜지(13)의 홈(13a,13a')을 감지하는 순간 소켓(30)에 대한 조립방향만큼의 각도로 볼 시트(10)를 좌우방향으로 회전시킨다. 즉, 지그(300)의 암(310,320)은 지그(300)의 본체에 힌지로 결합되어 있어서, 암(310,320)이 플랜지(13)의 외주면과 접한 상태로 회전하다가 플랜지(13)의 홈(13a,13a')과 만나면 이 홈(13a,13a')에 물리게 되고, 이러한 암(310,320)의 움직임이 암 작동 감지부(500)에 의해 감지된다. 그리고, 감지된 신호에 의거하여 제어부(600)가 액튜에이터(400)를 제어함으로써, 액튜에이터(400)의 회전축(410)에 연결되어 있는 지그(300)가 소켓(30)에의 조립방향만큼의 각도로 좌우방향 회전한다. 그러면, 지그(300)의 암(310,320)이 물려 있는 볼 시트(10)가 동일하게 회전하여 소켓(30)에 대해 정확한 조립방향 위치에 놓이게 된다.

이어서, 도면에는 도시되어 있지 않지만, 암(310,320)을 상하방향으로 회전시키는 암 작동수단(통상적인 회전작동수단임)의 작동에 의해 볼 시트(10)의 플랜지(13)의 홈(13a,13a')에 물려있는 암(310,320)을 홈(13a,13a')으로부터 이탈시키면 볼 시트(10)가 소켓(30) 내부로 삽입됨으로써 이들의 결합이 이루어진다.

이상에서는 본 발명을 바람직한 실시예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

도 1은 종래의 볼 시트가 적용된 일반적인 볼 조인트의 일례를 나타낸 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 볼 시트에 대한 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 볼 시트에 대한 정면부 종단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 볼 시트에 대한 측면부 종단면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 볼 시트에 대한 저면도이다.

도 6은 본 발명에 따른 볼 시트를 소켓에 조립하는 공정의 구성을 개략적으로 나타낸 실시예의 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 볼 시트 11,11' : 제1포용면

12,12' : 제2포용면 13 : 플랜지

13a,13a' : 홈 20 : 볼 스터드

21 : 구면부 22 : 축부

30 : 소켓 100 : 소켓 로딩부

200 : 볼 시트 로딩부 300 : 지그

310,320 : 암 400 : 액튜에이터

500 : 암 작동 감지부 600 : 제어부

Claims (4)

1. 삭제
2. 삭제
3. 소켓을 공정 라인으로 이송하는 소켓 로딩부;

   상기 소켓의 내부에 설치되어 볼 스터드의 구면부를 감싸며 상기 볼 스터드의 요동각에 부합되는 구면부 포용면을 구비하되, 상기 볼 스터드의 제1요동각에 부합되는 높이의 제1포용면과, 상기 제1요동각 보다 광역인 제2요동각에 부합되도록 상기 제1포용면보다 낮은 높이로 형성된 제2포용면을 포함하고, 상기 구면부 포용면의 하부에 플랜지가 형성되고, 그 플래지에 상기 소켓과의 조립시 조립방향을 구분하기 위한 홈이 좌우 대칭으로 형성된 볼 시트를 상기 소켓의 상부로 로딩하는 볼 시트 로딩부;

   상기 볼 시트의 플랜지 외주면과 접하면서 회전하다가 상기 소켓에 대한 조립방향만큼의 각도로 상기 볼 시트를 회전시키도록 상기 플랜지의 홈에 물리게 되는 한 쌍의 암을 구비한 지그;

   상기 지그를 회전작동시키는 액튜에이터;

   상기 지그의 암이 상기 홈에 물리는 작동을 감지하는 암 작동 감지부; 및

   상기 액튜에이터와 상기 암 작동 감지부를 제어하는 제어부를 포함하여 이루어진 볼 조인트용 볼 시트의 조립시스템.
4. 소켓과 조립될 볼 스터드의 구면부를 감싸며 상기 볼 스터드의 요동각에 부합되는 구면부 포용면을 구비하되, 상기 볼 스터드의 제1요동각에 부합되는 높이의 제1포용면과, 상기 제1요동각 보다 광역인 제2요동각에 부합되도록 상기 제1포용면보다 낮은 높이로 형성된 제2포용면을 포함하고, 상기 구면부 포용면의 하부에 플랜지가 형성되고, 그 플랜지에 상기 소켓과의 조립시 조립방향을 구분하기 위한 홈이 좌우 대칭으로 형성된 볼 시트를 상기 소켓의 상부로 로딩하고,

   상기 볼 시트의 플랜지 외주면과 접하며 상기 플랜지에 형성되어 있는 상기 홈에 대응하는 암을 상기 로딩된 볼 시트의 플랜지 외주면과 접한 상태로 회전시키다가, 상기 암이 상기 홈에 물리는 순간 상기 소켓에 대한 조립방향만큼의 각도로 상기 볼 시트를 회전시키고,

   상기 볼 시트를 상기 소켓 내부로 결합하는 과정을 포함하여 이루어진 볼 조인트용 볼 시트의 조립방법.

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