KR101002985B1 - 자동차용 필로우 볼 조인트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특히 볼 조인트 하우징에 특징을 가진 필로우 볼 조인트에 관한 것으로, 제조과정에서 복잡한 금속 가공과 코킹 등의 금속 부품의 복잡한 조립 고정이 불필요하여 제조 원가를 절감할 수 있으며, 아울러 주요 부위가 합성수지 재질로 이루어져 자동차의 경량화를 달성할 수 있도록, 외주면 길이방향 중간부에 구면부가 형성된 필로우 볼 스터드와, 상기 필로우 볼 스터드의 구면부가 삽입 결합되어 회전 가능하게 내장되는 볼 조인트 하우징을 포함하여 이루어지는 자동차용 필로우 볼 조인트에 있어서, 상기 볼 조인트 하우징은, 상기 필로우 볼 스터드의 구면부가 삽입 결합되어 회전 가능하게 내장되는 볼시트와, 상기 필로우 볼 스터드에 결합된 상기 볼시트가 인서트 몰딩된 상태에서 사출성형되어 적어도 상기 볼시트의 외주면을 감싸면서 상기 볼시트와 일체화되는 합성수지 재질의 하우징 몸체를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

자동차용 필로우 볼 조인트{PILLOW BALL JOINT FOR VEHICLE}

본 발명은 자동차용 필로우 볼 조인트에 관한 것이다.

일반적으로 필로우 볼 부시(pillow ball bush)란 차량에서 현가장치 또는 스티어링 계통을 구성하고 있는 아암 및 링크류의 끝단이나 일측에 설치되어 차량의 몸체를 상호 연결하는 조인트(joint)로서 사용된다.

도 6을 참조로 종래의 필로우 볼 부시의 구조를 설명한다.

길이방향을 따라 중공(11a)이 형성된 스터드부재(11)와, 이 스터드부재(11)에 형성된 구면부(11b)의 외주면을 감싸도록 설치되는 베어링부재(12)와, 이 베어링부재(12)와 상기 스터드부재(11)를 연결하면서 스터드부재(11)의 양끝단을 감싸 보호하도록 된 더스터커버부재(13)와, 상기 스터드부재(11) 및 베어링부재(12)와 더스트커버부재(13) 사이의 틈으로 충진되는 그리스(14 ; greese)와, 상기 베어링부재(12)의 외주면을 감싸 보호하도록 설치되는 내부케이스부재(15)와, 상기 더스트커버부재(13)와 내부케이스부재(15) 사이의 틈으로 끼워져 결합되는 시이트부재와, 상기 내부케이스부재(15)의 외주면을 감싸면서 마련되는 방진고무(17)와, 상기 방진고무(17)의 외주면을 감싸는 외부파이프부재(18)로 이루어져 있다.

따라서 상기 스터드부재(11)의 중공(11a)으로 아암 및 링크류의 부재들이 삽입되어 서로 결합되게 되며, 이 아암 및 링크부재의 특성에 따라 상기 스터드부재(11)는 도 6에 도시된 화살표 Q1과 같이 축의 원주방향으로 회전됨과 함께 화살표 Q2와 같이 축의 상하방향으로 유동되는 특성을 가지게 된다.

아울러 이와 같은 종래의 기술에서 스터드부재(11), 내부케이스부재(15), 시이트부재(16)는 모두 금속재질이며 금속 가공에 의하여 적절한 형상을 가지게 되며, 이후 시이트부재(16)는 내부케이스부재(15)에 코킹 결합되게 된다.

이와 같은 필로우 볼 부시에서 방진 고무(17)의 내부측은 필로우 볼 조인트라 정의될 수 있으며, 필로우 볼 조인트는 크게 외주면 길이방향 중간부에 구면부가 형성된 필로우 볼 스터드와, 필로우 볼 스터드의 구면부가 삽입 결합되어 회전가능하게 내장되는 볼 조인트 하우징으로 구분될 수 있다.

필로우 볼 조인트는 앞서 설명한 바와 마찬가지로 방진 고무(17) 등이 결합되어 필로우 볼 부시로 이용될 수도 있지만, 경우에 따라서는 방진 고무 없이 단독으로 사용되는 경우도 많다.

한편, 이와 같은 주로 금속 재질을 이용하여 제작되는 필로우 볼 부시에 관하여 국내 등록실용신안 제20-0162029호 "필로우 볼 부시", 국내 공개특허공보 특2002-00400호 "자동차용 필로우 볼 부시", 국내 공개특허공보 제10-2007-0096696호 "필로우 볼 부시" 등이 제안된 바 있다.

상기와 같은 필로우 볼 조인트는 다음과 같은 문제점을 가진다.

(1) 주요 부품인 스터드부재(11), 내부케이스부재(15), 시이트부재(16)는 모두 금속재질이므로, 자동차의 경량화를 방해하는 요인이 된다.

(2) 스터드부재(11), 내부케이스부재(15), 시이트부재(16)를 제작하기 위하여는 단조 가공과 절삭 가공 등을 필요로 하므로 각각의 부품 제작에 상당히 많은 시간이 소요된다.

(3) 필로우 볼 조인트의 각 부품들이 비교적 복잡한 형태로 조립되므로, 그 조립 과정에 상당히 많은 시간이 소요되며 이로 인하여 제조 원가가 상승하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 개선하기 위하여 제안되는 것으로, 제조과정에서 복잡한 금속 가공과 코킹 등의 금속 부품의 복잡한 조립 고정이 불필요하여 제조 원가를 절감할 수 있으며, 아울러 주요 부위가 합성수지 재질로 이루어져 자동차의 경량화를 달성할 수 있는 새로운 구조의 자동차용 필로우 볼 조인트를 제공하고자 한다.

특히 본 발명은 볼 조인트 하우징에 특징을 가진 자동차용 필로우 볼 조인트를 제공하고자 한다.

상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 외주면 길이방향 중간부에 구면부가 형성된 필로우 볼 스터드와, 상기 필로우 볼 스터드의 구면부가 삽입 결합되어 회전 가능하게 내장되는 볼 조인트 하우징을 포함하여 이루어지는 자동차용 필로우 볼 조인트에 있어서 : 상기 볼 조인트 하우징은, 상기 필로우 볼 스터드의 구면부가 삽입 결합되어 회전 가능하게 내장되는 볼시트와, 상기 필로우 볼 스터드에 결합된 상기 볼시트가 인서트 몰딩된 상태에서 사출성형되어 적어도 상기 볼시트의 외주면을 감싸면서 상기 볼시트와 일체화되는 합성수지 재질의 하우징 몸체를 포함하여 이루어지며 ; 상기 볼시트는 길이방향 중앙부가 볼록한 항아리 형태이며, 상기 필로우 볼 스터드의 빠짐을 방지하기 위하여 상기 볼시트의 길이방향 양측에 보강용 링이 각각 마련되며, 상기 보강용 링은 상기 하우징 몸체의 사출 성형시 인서트 몰딩되어 상기 하우징 몸체에 내장되며 ; 상기 볼시트의 외주면 길이방향 양측에 상기 보강용 링의 안착을 위한 링 안착홈이 각각 형성되며, 상기 보강용 링은 상기 링 안착홈에 안착되는 것 ; 을 특징으로 한다.

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상기에 있어서, 상기 하우징 몸체의 외주면 길이방향 중간부에 금속재 파이프가 마련되며, 상기 금속재 파이프는 상기 하우징 몸체의 사출 성형시 인서트 몰딩되어 상기 하우징 몸체에 외장되는 것이 바람직하다.

상기와 같이 본 발명은 제조과정에서 복잡한 금속 가공과 코킹 등의 금속 부품의 복잡한 조립 고정이 불필요하여 제조 원가를 절감할 수 있으며, 아울러 주요 부위가 합성수지 재질로 이루어져 자동차의 경량화를 달성할 수 있는 새로운 구조의 자동차용 필로우 볼 조인트, 특히 볼 조인트 하우징에 특징을 가진 자동차용 필로우 볼 조인트를 제공하고자 한다.

도 1은 본 발명에 의한 일 실시예인 자동차용 필로우 볼 조인트의 사시도,
도 2는 도 1의 사시 단면도,
도 3은 도 1의 단면도,
도 4는 본 실시예에 의거하여 필로우 볼 스터드가 제조되는 과정을 도시한 도면,
도 5는 본 실시예에 의거하여 필오우 볼 조인트가 제조되는 과정을 도시한 도면.
도 6은 종래의 기술에 의한 필로우 볼 부시의 단면도.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명에 의한 일 실시예인 자동차용 필로우 볼 조인트의 사시도이며, 도 2는 도 1의 사시 단면도이며, 도 3은 도 1의 단면도이며, 도 4는 본 실시예에 의거하여 필로우 볼 스터드가 제조되는 과정을 도시한 도면이며, 도 5는 본 실시예에 의거하여 필오우 볼 조인트가 제조되는 과정을 도시한 도면이다.

본 실시예에서 더스트커버, 그리스 등은 별도로 설명하지 않으며, 이러한 설명이 없는 경우에도 당업자는 필로우 볼 조인트가 적절히 작동될 수 있도록 더스트커버, 그리스 등을 채택할 수 있을 것이다.

본 실시예는 크게 필로우 볼 스터드(100)와, 볼 조인트 하우징(200)으로 구분될 수 있다.

필로우 볼 스터드(100)는 합성수지 재질의 볼 스터드 본체(110)와, 한 쌍의 금속 재질의 원형 내부 테(120)로 이루어진다.

필로우 볼 스터드(100)는 볼 스터드 본체용 금형에 한 쌍의 원형 내부 테(120)를 인서트 몰딩한 상태에서 합성수지 재질의 볼 스터드 본체(110)를 사출 성형하여 제작된다(도 4 참조).

볼 스터드 본체(110)는, 그 길이방향을 따라 내부에 중공(111)이 형성되며, 외주면 길이방향 중간부에 구면부(112)가 형성되어 있으며, 아울러 외주면 길이방향 양 단부에 더스트커버 체결부(113)가 형성되어 있다.

이와 같은 볼 스터드 본체(110)의 형태는 사출 성형에 의하여 제작되므로 별도의 가공 공정 없이 한 번의 사출 성형에 의하여 제작이 가능하다.

한 쌍의 원형 내부 테(120)는 볼 스터드 본체(110)의 내주면 길이방향 양단에 각각 마련된다. 아울러 원형 내부 테(120)의 내경은 볼 스터드 본체(110)의 내경과 동일한 직경이다.

한 쌍의 원형 내부 테(120)는 다른 원형 내부 테(120)를 향한 길이방향 단부의 외주면에 이탈방지용 돌기(121)가 링 형태로 돌출 형성되어 있다.

이와 같이 한 쌍의 원형 내부 테(120)는 이탈방지용 돌기(121)에 의하여 볼 스터드 본체(110)로부터 이탈되는 것이 방지된다.

상기와 같은 구조의 필로우 볼 스터드(100)는 볼 스터드 본체(110)가 합성수지 재질로 사출성형된 것이므로, 금속 재질에 비하여 매우 가벼우며, 아울러 구면부(112) 내지 더스트커버 체결부(113) 등을 위한 금속 가공이 불필요하여(사출 성형에 의하여 형성되는 부위이므로) 매우 저렴한 가격으로 제조될 수 있다.

아울러 원형 내부 테(120)는 금속 재질로 이루어져 볼 스터드 본체(110)에 비하여 비교적 큰 내마모성을 가지므로, 볼 스터드 본체(110)의 중공(111)으로 삽입 결합된 아암 또는 링크류가 장기간 무수히 많은 회동을 함에도 불구하고, 아암 또는 링크류에 의하여 마모되는 부위는 볼 스터드 본체(110)의 중공(111)의 양단부에 한정되며, 또한 볼 스터드 본체(110)의 중공(111)의 양단부는 원형 내부 테(120)에 의하여 높은 내마모성을 가지므로, 중공(111)의 양 단부가 마모되어 아암 또는 링크류의 유격 증가가 방지된다.

이와 같은 구조의 필로우 볼 스터드(100)가 제작된 후 이를 이용하여 볼 조인트 하우징을 제조하게 된다.

볼 조인트 하우징의 제조를 위하여 볼 시트(210), 보강용 링(230), 금속재 파이프(240)가 더 필요하다.

볼 조인트 하우징(200)은 하우징용 금형에 필로우 볼 스터드(100), 볼 시트(210), 보강용 링(230), 금속재 파이프(240)를 인서트 몰딩한 상태에서 합성수지 재질의 하우징 몸체(220)를 사출 성형하여 제작된다(도 5 참조).

인서트 몰딩시에 필로우 볼 스터드(100)와 볼 시트(210)는 서로 조립된 상태이며, 아울러 보강용 링(230) 또한 볼 시트(210)에 조립된 상태이다.

먼저 필로우 볼 스터드(100), 특히 그 구면부(112)가 볼 시트(210)에 삽입 결합되어 볼 시트(210)에 내장되도록 한다.

볼 시트(210)는 합성수지 재질로 미리 제조된 것이며, 그 길이방향 중앙부가 볼록한 항아리 형태이다.

이와 같이 볼 시트(210)와 필로우 볼 스터드(100)를 결합한 상태에서 볼 시트(210)의 길이방향 양측 외주면에 보강용 링(230)을 결합시킨다.

보강용 링(230)은 볼 시트(210)의 일측으로 필로우 볼 스터드(100)가 빠지는 것을 방지하기 위하여 마련되는 것으로서, 금속 재질인 것이 바람직하다.

보강용 링(230)은 완전한 링 형태가 아니라 그 외주면에 다수의 돌기부(231)가 형성되어 있다. 이와 같은 돌기부(231)는 보강용 링(230)과 하우징 몸체(220)의 긴밀한 결합을 위하여 형성된 것이다.

보강용 링(230)의 조립을 위하여 볼 시트(210)의 길이방향 양측 외주면 각각에 보강용 링(230)의 안착을 위한 링 형태의 링 안착홈(211)이 형성되어 있다.

이와 같이 필로우 볼 스터드(100)는 볼 시트(210)에 내장된 상태로, 보강용 링(230)은 볼 시트(210)의 링 안착홈(211)에 안착된 상태로 하우징용 금형에 인서트 몰딩된다.

아울러 하우징 몸체(220)의 외주면 길이방향 중간부에 금속재 파이프(240)가 마련되도록 금속재 파이프(240) 또한 하우징용 금형에 인서트 몰딩된다.

금속재 파이프(240)는 본 필로우 볼 조인트가 다른 금속 부품(특히 파이프 형태의 금속 부품)에 압입되기 위하여 필요한 부위이다. 이를 위하여 금속재 파이프(240)의 외경은 하우징 몸체(220)의 외경보다 조금 더 큰 직경을 가진다.

실시예에 따라서 본 필로우 볼 조인트에 방진고무 등이 접합되어 필로우 볼 부시로서 기능할 경우에는 금속재 파이프(240)는 불필요할 수 있다.

이와 같이 하우징 몸체(220)의 사출 성형시 필로우 볼 스터드(100)가 내장된 볼 시트(210), 보강용 링(230), 금속재 파이프(240)가 하우징용 금형에 인서트 몰딩된다.

아울러 이와 같은 상태에서 하우징 몸체(220)가 사출 성형되어, 하우징 몸체(220)는 적어도 볼 시트(210)의 외주면을 감싸고, 아울러 금속재 파이프(240)는 하우징 몸체(220)에 외장되며, 또한 보강용 링(230)은 그 일부가 볼 시트(210)와 접하고 나머지 일부가 하우징 몸체(220)에 접하는 상태가 된다.

이와 같이 볼 조인트 하우징(200)은 한 번의 사출 성형에 의하여 그 제작이 완료되며, 아울러 조립 과정이 거의 불필요하게 된다.

또한 필로우 볼 스터드(100)가 볼 시트(210)로부터 빠질려고 하는 경우에도 보강용 링(230)이 볼 시트(210)의 입구가 벌어지는 것을 확실히 막아주기 때문에 필로우 볼 스터드(100)가 볼 조인트 하우징(200)으로부터 이탈할 위험이 없다.

상기 설명에서 필로우 볼 스터드(100)는 사출 성형에 의하여 제조되는 것으로 설명하였지만 이는 일 실시예에 불과하며, 실시예에 따라서는 필로우 볼 스터드를 종래와 같이 금속 재질로 구성할 수도 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 필로우 볼 스터드 110 : 볼 스터드 본체
111 : 중공 112 : 구면부
113 : 더스트커버 체결부 120 : 원형 내부 테
121 : 이탈방지용 돌기
200 : 볼 조인트 하우징 210 : 볼 시트
211 : 링 안착홈 220 : 하우징 몸체
230 : 보강용 링 240 : 금속재 파이프

Claims (4)

1. 외주면 길이방향 중간부에 구면부가 형성된 필로우 볼 스터드와, 상기 필로우 볼 스터드의 구면부가 삽입 결합되어 회전 가능하게 내장되는 볼 조인트 하우징을 포함하여 이루어지는 자동차용 필로우 볼 조인트에 있어서 :
   상기 볼 조인트 하우징은, 상기 필로우 볼 스터드의 구면부가 삽입 결합되어 회전 가능하게 내장되는 볼시트와, 상기 필로우 볼 스터드에 결합된 상기 볼시트가 인서트 몰딩된 상태에서 사출성형되어 적어도 상기 볼시트의 외주면을 감싸면서 상기 볼시트와 일체화되는 합성수지 재질의 하우징 몸체를 포함하여 이루어지며 ;
   상기 볼시트는 길이방향 중앙부가 볼록한 항아리 형태이며, 상기 필로우 볼 스터드의 빠짐을 방지하기 위하여 상기 볼시트의 길이방향 양측에 보강용 링이 각각 마련되며, 상기 보강용 링은 상기 하우징 몸체의 사출 성형시 인서트 몰딩되어 상기 하우징 몸체에 내장되며 ;
   상기 볼시트의 외주면 길이방향 양측에 상기 보강용 링의 안착을 위한 링 안착홈이 각각 형성되며, 상기 보강용 링은 상기 링 안착홈에 안착되는 것 ;
   을 특징으로 하는 자동차용 필로우 볼 조인트.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 하우징 몸체의 외주면 길이방향 중간부에 금속재 파이프가 마련되며, 상기 금속재 파이프는 상기 하우징 몸체의 사출 성형시 인서트 몰딩되어 상기 하우징 몸체에 외장되는 것을 특징으로 하는 자동차용 필로우 볼 조인트.
   
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