KR101218878B1 - 자동차용 볼조인트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 볼스터드와 하우징과 볼시트를 포함하는 자동차용 볼조인트에 관한 것이다.
볼스터드는 목부에서 이어진 볼부를 구비한다. 하우징에는 볼부가 수용되어 결합된다. 볼시트는 볼부와 하우징 사이에서 볼부를 감싸서 볼부를 지지한다. 볼시트의 내면에는 상기 볼부 사이에서 그리스가 유동하는 그리스 유동공간이 형성되는 한편, 그리스의 유동을 더욱 원활하게 하는 한편 볼부와의 마찰저항을 줄이는 요철이 형성된다.
이러한 구성에 의하면, 초기 기동토크를 작게 하여 원활한 작동을 유도하며 작동토크를 일정하게 유지하여 볼시트의 마모 및 볼의 마모를 줄이고 내구성을 향상시킨다. 그리고, 볼부와 볼시트 사이의 그리스 윤활성을 높이고 볼에 작용하는 하중을 충분히 견딜 수 있는 볼시트의 구조로 내구성을 더욱 향상시킨다.

Description

자동차용 볼조인트{Ball joint for vehicle}
본 발명은 자동차용 볼조인트에 관한 것으로서, 초기 기동토크를 작게 하여 원활한 작동을 유도하며 볼시트의 마모 및 볼의 마모를 줄여 내구성을 향상시키는 자동차용 볼조인트에 관한 것이다.
일반적으로 자동차는 노면의 상태에 따라 휠에 많은 충격이 가해질 수 있으므로 이 충격이 차체에 직접적으로 전달되지 않도록 완충할 수 있는 현가장치가 설치된다. 이러한 현가장치는 스프링, 속 업쇼버, 컨트롤 링크 및 스테빌라이저 등과 같은 다수의 부품으로 구성된다.
스프링은 노면의 충격에너지를 흡수하고, 속 업쇼버는 스프링의 충격흡수시 발생하는 스프링의 진동 폭을 감쇠하며, 컨트롤 링크는 차륜의 작동을 제어하는 역활을 한다. 스테빌라이저는 코너링 도중에 보디의 롤링을 제어하는 역활을 하는데 선회 또는 거친 노면의 주행시 자체의 롤링 모션을 제어하기 위한 것으로서, 좌우 휠이 동시에 상하 운동을 할 때에는 작용하지 않으나, 좌우 휠이 서로 다르게 상하 운동을 할 때에는 스테빌라이저 양단의 역위상으로 인하여 비틀림이 생기고 그 비틀림에 의한 복원력으로 차체의 롤링 모션을 억제하여 차량의 안전성이 확보된다.
한편, 컨트롤 링크의 양단에는 볼조인트가 장착되는데, 이 볼조인트는 임의의 평면 내에서 회전되며 기울어질 수 있는 장치로서, 통상 자동차의 스티어링 또는 서스펜션 계통에 사용되며 금속재질의 볼 조인트 또는 플라스틱 재질과 금속재질을 혼용한 볼조인트로 구분된다. 볼조인트는 타이로드, 조향너클, 어퍼링크, 너클암, 트랜스퍼 케이스 등 유동 가능하도록 연결되는 이음으로 사용된다.
도 1에 도시한 바와 같이 종래 자동차용 볼조인트(10)는 스터드부(11a)와 볼부(11b)을 가지는 볼스터드(11)와, 볼스터드(11)의 볼부(11b)가 결합되는 하우징(12)과, 볼부(11b)와 하우징(12) 사이에서 볼부(11b)를 감싸면서 설치되는 볼시트(13)와, 볼스터드(11)와 하우징(12)을 감싸면서 설치되어 볼시트(13) 내로 이물질이 들어가는 것을 방지하는 고무재의 더스트 커버(14)와, 하우징(12)에 결합되어 볼시트(13)를 고정하는 플러그(15)를 포함한다. 더스트 커버(14)의 내부에는 윤활유 역활을 하는 그리스(16)가 투입되며 더스트 커버(14)에 의해 그리스의 누유가 방지된다.
이와 같이 구성된 종래 자동차용 볼조인트(10)는 볼스터드(11)의 볼부(11b)에 볼시트(13)를 조립한 뒤에, 볼시트(13)가 결합된 볼스터드(11)를 하우징(12)의 하측에서 삽입하여 볼부(11b)를 하우징(12)의 내부에 위치시킨 후, 하우징(12)에 플러그(15)를 삽입하고 코킹작업을 하게 된다. 그리고 하우징(12)의 상측에 더스트 커버(14)를 조립하는 한편 더스트 커버(14)의 내부 공간에 그리스(16)를 채운다.
그런데, 이와 같이 구성된 종래 자동차용 볼조인트(10)에 의하면 볼스터드(11)의 볼부(11b)와 볼시트(13)가 밀착되어 있으므로 초기 기동토크가 크게 되어 원활한 작동이 이루어지지 못할 뿐만 아니라 그리스의 윤활이 원활하지 못하므로 볼부(11b)와 볼시트(13)의 마모가 심하다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 초기 기동토크를 작게 하여 원활한 작동을 유도하며 작동토크를 일정하게 유지하여 볼시트의 마모 및 볼의 마모를 줄이고 내구성을 향상시키는 자동차용 볼조인트를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 자동차용 볼조인트는, 목부에서 이어진 볼부를 구비하는 볼스터드와, 볼부가 수용되어 결합되는 하우징과, 볼부와 하우징 사이에서 볼부를 감싸서 볼부를 지지하는 볼시트를 포함하며; 볼시트의 내면에는 볼부 사이에서 그리스가 유동하는 그리스 유동공간이 형성된다.
볼시트의 내면에는 요철이 추가로 형성될 수 있다.
볼시트의 상단부에는 볼부에 작용하는 하중을 지지하도록 볼스터드의 목부가 걸리는 보강 걸림부가 형성된다.
볼시트는 볼부의 단부 측을 지지하는 바닥시트와, 볼부의 목부 측을 지지하는 커버시트로 분리가능하게 형성될 수 있다. 그리스 유동공간은 커버시트의 내면에 형성되는 것이 바람직하다. 다수의 돌기는 바닥시트의 내면에 형성되는 것이 바람직하다. 바닥시트의 내면에는 그리스의 원활한 윤활을 위한 요입띠홈이 추가로 형성될 수 있다.
본 발명에 의한 자동차용 볼조인트에 의하면, 초기 기동토크를 작게 하여 원활한 작동을 유도하며 작동토크를 일정하게 유지하여 볼시트의 마모 및 볼의 마모를 줄이고 내구성을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 볼부와 볼시트 사이의 그리스 윤활성을 높이고 볼에 작용하는 하중을 충분히 견딜 수 있는 볼시트의 구조로 내구성을 더욱 향상시킨다.
도 1는 종래 자동차용 볼조인트를 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 자동차용 볼조인트를 나타내는 구성도(단면)이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 자동차용 볼조인트의 분리 사시도(단면)이다.
도 4는 도 2의 볼시트의 일 예를 나타내는 상세 단면도이다.
도 5는 도 2의 볼시트의 다른 예를 나타내는 상세 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 의한 자동차용 볼조인트를 나타내는 구성도(단면)이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 의한 자동차용 볼조인트의 분리 사시도(단면)이다.
도 8은 도 6의 볼시트의 일 예를 나타내는 상세 단면도이다.
도 9는 도 6의 볼시트의 다른 예를 나타내는 상세 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 자동차용 볼조인트를 나타내는 구성도(단면)이고, 도 3은 도 2의 자동차용 볼조인트의 분리 사시도(단면)이다. 도시한 바와 같이 본 발명의 제1실시예에 의한 자동차용 볼조인트(100)는 볼스터드(110)와 하우징(120)과 볼시트(130)와 더스트 커버(140)와 플러그(150)를 포함한다.
볼스터드(110)는 일단에 스터드부(111)가 형성되고 타단에 볼부(112)가 형성되며, 스터드부(111)에서 자루부(113)을 매개로 목부(114)에서 볼부(112)에 이어진 구조이다. 스터드부(111)는 도시하지 않는 체결부에 체결되어 고정되고, 볼부(112)는 볼시트(130)에 의해 감싸져 회전이 자유롭게 안착되며, 자루부(113)에는 더스트 커버(140)가 밀착하여 그리스의 누유를 방지하며, 목부(114)에는 볼시트(130)의 후술하는 보강 걸림부가 걸린다. 볼부(112)의 두부에는 그리스 윤활이 원활하도록 요입홈(112a)이 형성된다. 볼스터드(110)는 볼부(112)에 볼시트(130)가 결합된 상태로 하우징(120)의 하부에서 삽입된다.
하우징(120)은 볼시트(130)와 볼부(112)가 삽입되어 수용되는 공간이 형성된 몸체(121)와, 몸체(121)에서 외측으로 연장되어 체결구멍이 형성된 플랜지(122)를 구비한다. 몸체(121)의 상측은 더스트 커버(140)에 의해 결합되어 덮여 막히고, 몸체(121)의 하측은 플러그(150)가 고정되어 볼시트(130)가 삽입된 공간이 막힌다.
볼시트(130)는 볼부(112)와 하우징(120) 사이에서 볼부(112)를 감싸서 볼부(112)를 지지하는 부재로 아세탈 등의 합성수지재나 베어링 메탈로 제작된다. 도 4는 볼시트(130)를 일 예를 나타내는 상세 단면도이다. 도시한 바와 같이 볼시트(130)의 내면에는 볼부(112)가 안착하고, 외면이 하우징(120)의 몸체 내부 공간에 삽입되어 밀착되는 용기 형태이다. 볼시트(130)의 내면 상측에는 볼부(112) 사이에서 그리스가 유동하는 그리스 유동공간(132)이 타원곡면의 요입띠홈 형태로 수평방향으로 형성되고, 볼시트(130)의 바닥 중간에는 그리스의 원활한 윤활을 위한 구멍(133)이 형성된다. 볼시트(130)의 상단부에는 볼부(112)에 작용하는 하중을 지지하도록 볼스터드(110)의 목부(114)가 걸리는 보강 걸림부(134)가 형성된다. 상기 구멍(133)에는 볼스터드(110)의 볼부(112)와의 마찰로 인한 볼시트(130)의 마모로 인해 생기는 볼시트(130)와 볼부(112) 사이의 유격을 줄이도록 스프링이 삽입되어 있을 수도 있다.
도 5는 볼시트(130)의 다른 예를 나타내는 상세 단면도이다. 도시한 바와 같이 볼시트(130)의 내면에는 그리스의 유동을 더욱 원활하게 하는 한편 볼부(112)와의 마찰저항을 줄이는 엠보형의 요철(135)이 추가로 형성될 수 있다. 요철(135)은 그리스 유동공간(132)과 구멍(133)의 사이에 형성된다. 도 5의 예에서 볼시트(130)의 그리스 유동공간(132), 구멍(133), 보강 걸림부(134)는 도 4의 볼시트와 동일하므로 동일한 부호를 붙이며 자세한 설명은 생략한다.
더스트 커버(140)는 볼스터드(110)와 하우징(120)을 감싸면서 볼시트(130)내로 먼지나 이물질이 유입되는 것을 방지하는 한편 그리스의 유출을 방지하며, 볼스터드(110)의 회전 및 기울기 작용에 함께 변형될 수 있는 재질, 즉 통상의 고무재질로 이루어진다. 더스트 커버(140)는 상단 및 하단의 각각에서 테두리 아래로 둘레를 따라 홈 또는 턱이 형성되고, 그것에 링 형상의 클램프들이 결합되어 고정된다.
플러그(150)는 하우징(120)에 결합되며 볼시트(130)의 하단에서 볼시트(130)를 고정하며, 하우징(120)의 코킹작업에 의해 고정된다. 플러그(150)는 볼시트(130)가 볼부(112)에 밀착된 상태에서 소정의 압력으로 볼시트(130)를 가압하며 하우징(120)에 고정된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 제1실시예에 의한 자동차용 볼조인트(100)에 의하면, 볼시트(130)와 볼스터드(110)의 볼부(112) 사이에 형성된 그리스 유동공간(132)에 의해 볼스터드(110)의 초기 기동토크를 작게 하여 원활한 작동을 유도하며 작동토크를 일정하게 유지하여 볼시트(130)의 마모 및 볼부(112)의 마모를 줄이고 내구성을 향상시키는 효과가 있다.
볼부(112)와 볼시트(130) 사이에는 그리스 유동공간(132) 뿐만 아니라 볼시트(130)에 형성된 다수의 돌기(135)에 의해 형성되는 공간에 의해 그리스 윤활성을 높일 뿐만 아니라 볼부(112)와의 마찰저항을 줄이므로 볼조인트의 원활한 작동을 유도하며 작동토크를 일정하게 유지하여 볼시트(130)와 볼부(112)의 마모를 줄이며, 볼시트(130)의 상단부에는 볼스터드(110)의 목부(114)가 걸리는 보강 걸림부(134)가 형성되어 볼부(112)에 작용하는 하중을 충분히 견딜 수 있게 하여 내구성을 더욱 향상시킨다.
도 6는 본 발명의 제2실시예에 의한 자동차용 볼조인트를 나타내는 구성도(단면)이고, 도 7은 도 6의 자동차용 볼조인트의 분리 사시도(단면)이다. 도시한 바와 같이 본 발명의 제2실시예에 의한 자동차용 볼조인트(200)는 볼스터드(210)와 하우징(220)과 볼시트(230)와 더스트 커버(240)와 플러그(250)를 포함하며, 볼시트(230)는 볼스터드(210)의 볼부(212)의 단부 측을 지지하는 바닥시트(230A)와, 볼스터드(210)의 볼부(212)의 목부 측을 지지하는 커버시트(230B)로 분리가능하게 형성된다.
볼스터드(210)의 스터드부(211)와 볼부(212)와 자루부(213)와 목부(214)와, 하우징(220)의 몸체(221)와 플랜지(222)와, 더스트 커버(240)와, 플러그(250)는 제1실시예의 세부구성과 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
볼시트(230)는 볼부(212)와 하우징(220) 사이에서 볼부(212)를 감싸서 볼부(212)를 지지하는 부재로 아세탈 등의 합성수지재나 베어링 메탈로 제작된다. 도 8은 볼시트(230)를 일예를 나타내는 상세 단면도이다. 도시한 바와 같이 볼시트(230)는 하부의 바닥시트(230A)와 상부의 커버시트(230B)가 단이 진 상태로 끼워져 맞추어지고 하우징(220)의 하부에서 하우징(220)의 몸체 내부 공간에 삽입되어 걸림턱에 걸리어 조립되는 구조이다.
커버시트(230B)의 내면에는 하우징(220)의 볼부(212) 사이에서 그리스가 유동하는 그리스 유동공간(232)이 타원곡면의 요입띠홈 형태로 수평방향으로 형성되고, 바닥시트(230A)의 바닥 중간에는 그리스의 원활한 윤활을 위한 구멍(233)이 형성된다. 커버시트(230B)의 상단부에는 볼부(212)에 작용하는 하중을 지지하도록 볼스터드(210)의 목부(214)가 걸리는 보강 걸림부(234)가 형성된다. 상기 구멍(233)에는 볼스터드(210)의 볼부(212)와의 마찰로 인한 볼시트(230)의 마모로 인해 생기는 볼시트(230)와 볼부(212) 사이의 유격을 줄이도록 스프링이 삽입되어 있을 수도 있다. 바닥시트(230A)의 내면에는 그리스의 원활한 윤활을 위한 다수의 요입띠홈(235)이 추가로 상하방향으로 형성될 수 있다.
도 9는 볼시트(230)의 다른 예를 나타내는 상세 단면도이다. 도시한 바와 같이 볼시트(230)에서 바닥시트(230B)의 내면에는 그리스의 유동을 더욱 원활하게 하는 한편 볼부(212)와의 마찰저항을 줄이는 엠보형의 요철(236)이 추가로 형성된다. 요철(236)은 바닥시트(230B)의 내면 전체에 형성되거나 내면 일부에 형성될 수 있다. 도 9의 예에서 볼시트(230)의 그리스 유동공간(232), 구멍(233), 보강 걸림부(234)는 도 8의 볼시트와 동일하므로 동일한 부호를 붙이며 자세한 설명은 생략한다.
본 발명의 제2실시예에 의한 자동차용 볼조인트(200)에 의하면 볼시트(230)의 조립작업이 용이하고 바닥시트(230A)와 커버시트(230B) 중에서 마모된 부품만 교체하면 되므로 수리 유지비용이 절감된다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100, 200 : 볼조인트 110, 210 : 볼스터드
111, 211 : 스터드부 112, 212 : 볼부
113, 213 : 자루부 114, 214 : 목부
120, 220 : 하우징 121, 221 : 몸체
122, 222 : 플랜지 130, 230 : 볼시트
230A : 바닥시트 230B : 커버시트
132, 232 : 그리스 유동공간 133, 233 : 구멍
134, 234 : 보강 걸림부 135, 236 : 요철
235 : 요입띠홈 140, 240 : 더스트 커버
150, 250 : 플러그

Claims (6)

  1. 목부에서 이어진 볼부를 구비하는 볼스터드와,
    상기 볼부가 수용되어 결합되는 하우징과,
    상기 볼부와 상기 하우징 사이에서 상기 볼부를 감싸서 상기 볼부를 지지하는 볼시트를 포함하며;
    상기 볼시트는 상기 볼부의 단부 측을 지지하는 바닥시트와, 상기 볼부의 목부 측을 지지하는 커버시트로 분리가능하게 형성되고,
    상기 커버시트의 내면에는 상기 볼부 사이에서 그리스가 유동하는 그리스 유동공간이 형성되며,
    상기 그리스 유동공간은 타원곡면의 요입띠홈으로서 수평방향으로 형성된 것을 특징으로 하는 자동차용 볼조인트.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 볼시트의 내면에는 요철이 추가로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 볼조인트.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 볼시트의 상단부에는 상기 볼부에 작용하는 하중을 지지하도록 상기 볼스터드의 목부가 걸리는 보강 걸림부가 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 볼조인트.
  4. 삭제
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 요철은 상기 바닥시트의 내면에 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 볼조인트.
  6. 청구항 1 또는 청구항 5에 있어서,
    상기 바닥시트의 내면에는 그리스의 원활한 윤활을 위한 다수의 요입띠홈이
    추가로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 볼조인트.
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