KR101312229B1 - 볼 조인트 - Google Patents

Abstract

부트 시일(4)과 볼 섕크(1)와의 사이에 있어서의 시일 성능을 높이고, 이러한 시일 성능을 홀더(2)에 대한 볼 섕크(1)의 요동 운동시에 있어서도 유지할 수 있어, 홀더(2)의 볼 받침부(20)에 대한 먼지나 오수의 침입을 완전하게 방지하는 것이 가능한 볼 조인트를 제공한다. 볼 섕크(1)에는 플랜지부(13)를 설치하는 동시에, 이 플랜지부(13)에는 볼 섕크(1)의 축 방향에 대해 경사진 테이퍼면(16)을 형성한다. 부트 시일(4)은 홀더(2)에 대해 고정되는 둥근 고리 형상의 고정부와, 볼 섕크(1)의 축부(10)를 단단히 죄는 동시에 플랜지부(13)에 압접하는 둥근 고리 형상의 시일부(42)를 구비하고, 상기 시일부(42)에는 플랜지부(13)의 테이퍼면(16)에 대응하는 사이드 립부(48)가 비스듬히 확대 개방되도록 돌출 형성되고, 시일부(42)를 볼 섕크(1)의 축부(10)에 장착하였을 때에 사이드 립부(48)가 테이퍼면(16)에 압접된다.

부트 시일, 홀더, 사이드 립부, 볼 섕크, 플랜지부

Description

볼 조인트{BALL JOINT}

본 발명은, 예를 들어 자동차의 서스펜션 아암부나 미션 컨트롤부 등에 사용되어 링크 기구를 구성하는 볼 조인트에 관한 것으로, 상세하게는 요동 및 회전 운동 가능하게 결합한 홀더와 볼 섕크와의 사이에 외부로부터 분진 등이 침입하는 것을 방지하기 위한 개량에 관한 것이다.

종래, 이러한 종류의 볼 조인트는 선단에 볼부가 형성된 볼 섕크와, 상기 볼부를 감싸 지지하는 볼 받침부가 형성된 홀더로 구성되고, 이들 볼부와 볼 받침부가 매우 작은 간극을 통해 미끄럼 접촉함으로써, 볼 섕크가 홀더에 대해 일정한 각도 이내에서 자유롭게 요동할 수 있는 것 외에, 이러한 볼 섕크의 축을 중심으로 하여 자유롭게 회전 운동을 할 수 있도록 되어 있다.

또한, 이와 같이 구성되는 볼 조인트에 있어서는, 볼 섕크의 볼부와 홀더의 볼 받침부와의 사이에 먼지가 침입하면, 이들 양자의 미끄럼 접촉면에 흠집이 생겨, 조기 마모의 원인이 되는 것 외에, 홀더에 대한 볼 섕크의 원활한 운동이 저해되므로, 종래부터 볼 섕크와 홀더와의 사이에는 부트 시일이 부착되어, 볼부와 볼 받침부와의 사이에 외부로부터 먼지가 침입하는 것을 방지하고 있다. 또한, 이 부트 시일은 그리스 등의 윤활제의 보유 공간도 제공하고 있고, 부트 시일 내에 윤활 제를 보유함으로써 볼부와 볼 받침부와의 미끄럼 접촉면에 상시 그리스가 공급되어, 볼 섕크의 원활한 운동을 장기간에 걸쳐 유지할 수 있도록 되어 있다.

종래, 이 부트 시일로서는, 일본 실용신안 등록 제2574530호에 개시되는 것이 알려져 있다. 도4에 도시하는 바와 같이, 이 부트 시일(100)은 고무상 탄성체에 의해 형성되어 있고, 홀더(101)에 고정되는 둥근 고리 형상의 고정부(102)와, 볼 섕크(103)의 축부에 장착되는 둥근 고리 형상의 리브(104)와, 이들 고정부(102)와 리브(104)를 연결하여 윤활제의 보유 공간을 형성하는 시일 본체부(105)가 일체적으로 설치되어 있다. 상기 볼 섕크(103)의 축부에는 고리 형상의 부착 홈(106)이 형성되어 있고, 상기 리브(104)는 이 부착 홈(106)에 빠져 들어감으로써, 볼 섕크(103)의 요동시에 부트 시일(100) 자체가 상기 볼 섕크(103)의 축부에 대해 흘러내리는 것을 방지하고 있다. 또한, 상기 리브(104)의 상부에는 원통 형상의 더스트 립(107)이 기립 설치되어 있고, 이 더스트 립(107)은 볼 섕크(103)의 축부의 외주면에 덮이는 동시에, 그 선단이 상기 축부에 압접되어 있다. 즉, 상기 더스트 립(1O7)은 직경 방향의 수축력에 의해 볼 섕크(103)의 축부를 단단히 죄고 있고, 더스트 립(107)의 선단부와 축부의 외주면이 긴밀하게 접촉함으로써 시일면이 형성되어, 부트 시일(100)의 보유 공간 내에 충전되어 있는 윤활제의 누출이나, 홀더(101)의 볼 받침부에 대한 먼지의 침입의 방지가 도모되어 있다.

특허 문헌 1 : 일본 실용신안 등록 제2574530호

그러나, 이 종래의 부트 시일에서는, 볼 섕크의 부착 홈에 빠져 들어가는 리브에는 시일면을 형성하기 위한 립이 전혀 설치되어 있지 않으며, 이러한 리브는 부트 시일의 흘러내림 방지만을 목적으로 하고, 부트 시일과 볼 섕크와의 사이에 있어서의 시일면의 형성을 오로지 상기 더스트 립에만 의존하고 있다. 이로 인해, 볼 섕크가 요동하여, 상기 더스트 립에 대해 시일 본체부측으로부터 인장력이 작용하면, 더스트 립의 선단과 볼 섕크와의 접촉면압이 저하하여, 이러한 더스트 립의 시일 성능이 저해되기 쉬운 것과 같은 문제점이 있었다. 특히, 자동차의 서스펜션 구조 등과 같이, 오수 환경에 노출되기 쉽고, 게다가 볼 섕크의 반복 운동 주파수가 높은 부위에 볼 조인트를 이용하는 경우에는, 부트 시일에 매우 높은 시일 성능이 필요하게 되어, 전술한 종래의 부트 시일로는 그 요구를 충분히 충족시킬 수 없었다.

또한, 더스트 립은 볼 섕크를 직경 방향으로만 단단히 죄고 있으므로, 볼 섕크가 요동하여, 더스트 립에 대해 시일 본체부측으로부터 인장력이 작용하면, 이러한 더스트 립이 볼 섕크의 축 방향으로 변위하기 쉬워, 이것도 더스트 립의 시일 성능을 저해하는 요인이 되고 있었다.

본 발명은 이러한 문제점에 비추어 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는 부트 시일과 볼 섕크와의 사이에 있어서의 시일 성능을 높이고, 이러한 시일 성능을 홀더에 대한 볼 섕크의 요동 운동시에 있어서도 유지할 수 있어, 홀더의 볼 받침부에 대한 먼지나 오수의 침입을 완전히 방지하여, 장기간에 걸쳐 양호한 운동 성능을 발휘하는 것이 가능한 볼 조인트를 제공하는 데 있다.

본 발명의 볼 조인트는, 볼 섕크와 홀더가 요동 및 회전 운동 가능하게 연결되는 동시에, 이들 홀더와 볼 섕크와의 사이에 장착되는 부트 시일을 구비하고 있다. 볼 섕크에는 부트 시일의 충돌면을 구비한 플랜지부가 설치되는 동시에, 상기 충돌면의 외주부에는 볼 섕크의 축 방향에 대해 경사진 테이퍼면이 형성되어 있다. 한편, 상기 부트 시일은 상기 홀더에 대해 고정되는 둥근 고리 형상의 고정부와, 상기 볼 섕크의 축부를 단단히 죄는 동시에 상기 플랜지부에 압접하는 둥근 고리 형상의 시일부와, 이들 고정부와 시일부를 연결하여 윤활제의 보유 공간을 형성하는 시일 본체부로 구성되어 있다.

부트 시일의 시일부에는 사이드 립부가 형성되어 있고, 이 사이드 립부는 상기 플랜지부의 테이퍼면에 대응하여 비스듬히 확대 개방되도록 돌출 형성되어 있다. 상기 시일부는 볼 섕크의 축부를 단단히 죄는 수축력을 발휘하는 한편, 이러한 시일부에는 이것을 볼 섕크의 플랜지부에 압접시키는 축 방향력이 작용하고 있으므로, 상기 시일부를 볼 섕크의 축부에 장착하면, 이들의 힘에 의해 상기 사이드 립부가 플랜지부의 테이퍼면에 대해 대략 정면으로부터 압접되게 된다. 이에 의해, 볼 섕크의 경동(傾動)을 원인으로 하여 시일부를 홀더측으로 인장하는 힘이 작용하였다고 해도, 사이드 립부가 테이퍼면 상에서 변위하는 것을 확실하게 방지하여, 부트 시일의 시일부와 볼 섕크의 플랜지부와의 사이의 밀봉 상태를 확실하게 유지할 수 있다.

도1은 본 발명을 적용한 볼 조인트의 실시 형태를 도시하는 것이다.

도2는 실시 형태에 관한 부트 시일을 도시하는 단면도이다.

도3은 부트 시일의 시일부와 볼 섕크와의 접촉 상태를 도시하는 확대도이다.

도4는 종래의 볼 조인트에 있어서의 부트 시일의 예를 도시하는 단면도이다.

[부호의 설명]

1 : 볼 섕크

2 : 홀더

4 : 부트 시일

10 : 축부

13 : 플랜지부

14 : 충돌면

15 : 걸림 홈

16 : 테이퍼면

30 : 보유 공간

34 : 내주 립부

41 : 고정부

42 : 시일부

43 : 시일 본체부

47 : 단부면 립부

48 : 사이드 립부

이하, 첨부 도면을 따라 본 발명의 볼 조인트를 상세하게 설명한다.

도1은 본 발명을 적용한 볼 조인트의 실시 형태를 도시하는 것이다. 상기 도면에 있어서, 부호 1은 볼 섕크, 부호 2는 이 볼 섕크(1)와 서로 요동 및 회전 운동 가능하게 연결된 홀더, 부호 4는 상기 볼 섕크(1)와 홀더(2)와의 연결 부분을 덮도록 부착된 부트 시일이다.

상기 볼 섕크(1)는 대략 원기둥 형상의 축부(10)의 선단에 볼부(11)를 형성한 것이다. 이러한 볼부(11)는 홀더(2)와의 원활한 미끄럼 접촉을 실현하기 위해, 진구도(眞球度)가 높은 베어링용 강구(鋼球)를 축부(10)에 용접함으로써 형성되어 있다. 또한, 볼부(11)와 반대측에 있어서의 축부(10)의 단부에는 수형 나사부(12)가 형성되는 동시에, 이러한 수형 나사부(12)와 인접하여 플랜지부(13)가 설치되어 있고, 이러한 플랜지부(13)를 시트면으로 하여, 예를 들어 링크 기구를 구성하는 커넥팅 로드 등을 볼 섕크(10)에 나사 고정할 수 있도록 구성되어 있다.

한편, 상기 홀더(2)는 볼 섕크(1)의 볼부(11)를 감싸 지지하는 볼 받침부(20)를 구비하는 동시에, 역시 커넥팅 로드 등을 나사 고정할 수 있는 연결부를 구비하고 있다. 도1에 있어서, 상기 연결부는 볼 받침부(20)에 가려져 있어, 상기 도면에는 도시되어 있지 않다. 상기 볼 받침부(20)의 상부에는 볼 섕크(1)의 축부(10)가 돌출되는 개구부(20a)가 형성되고, 이러한 볼 섕크(1)는 이 개구부(20a)의 범위 내에서 홀더(2)에 대해 자유롭게 요동할 수 있도록 되어 있다. 또한, 볼 받침부(20)의 하부에는 볼부(11)의 구면이 노출되는 윤활 창(24)이 형성되고, 이 윤활 창(24)에는 윤활제의 수용부(25)를 형성하기 위한 캡 부재(26)가 끼워 맞추어져 있다. 볼 섕크(1)의 볼부(11)와 홀더(2)의 볼 받침부(20)와의 사이에는 수지 라이너(22)가 개재되어 있어, 볼부(11)는 볼 받침부(20)에 대해 직접 접촉하는 일 없이 상기 수지 라이너(22)에 미끄럼 접촉하고 있다.

그리고, 상기 부트 시일(4)은 홀더(2)의 볼 받침부(20)의 주연과 볼 섕크(1)의 축부(10)와의 사이에 부착되어, 볼부(11)와 볼 받침부(20)의 미끄럼 접촉면에 대해 개구부(20a)로부터 먼지가 침입하는 것을 방지하는 동시에, 이러한 개구부(20a)에 노출된 볼부(11)의 구면에 대해 윤활제를 공급하는 보유 공간(30)을 형성하고 있다. 이 부트 시일(4)은 고무 등의 탄성 재료로 성형되어 있고, 볼 섕크(1)의 자유로운 요동 운동을 저해하지 않도록, 이러한 볼 섕크(1)에 추종하여 자유롭게 변형할 수 있도록 되어 있다.

도2는 볼 조인트에 장착하기 전의 부트 시일(4)을 도시하는 것이다. 이러한 부트 시일(4)은 양단부가 개방된 주머니 형상으로 형성되어 있고, 상기 홀더(2)의 볼 받침부(20)의 주연에 대해 고정되는 둥근 고리 형상의 고정부(41)와, 상기 볼 섕크(1)의 축부(10)에 대해 고정되는 둥근 고리 형상의 시일부(42)와, 이들 고정부(41)와 시일부(42)를 연결하는 시일 본체부(43)로 구성되어 있다. 또한, 시일 본체부(43)는 상기 고정부(41)로부터 기립한 외측 주위벽(43a)과, 상기 시일부(42)로부터 외측 주위벽(43a)과 중첩되도록 하여 상기 외측 주위벽(43a)의 내경측으로 수직 하강한 내측 주위벽(43b)과, 상기 외측 주위벽(43a)과 내측 주위벽(43b)을 서로 연결하는 S자 굴곡부(43c)로 구성되어 있다. 볼 섕크(1)를 요동시키면, 시일부(42)에 연속되는 내측 주위벽(43b) 및 S자 굴곡부(43c)는 축부(10)의 요동에 추종하여 탄성 변형하고, 볼 섕크(1)가 쓰러진 측에서는 내측 주위벽(43b) 및 S자 굴 곡부(43c)가 외측 주위벽(43a)과 중첩되도록 하여 절첩된다. 또한, 반대측에서는 볼 섕크(1)의 요동을 방해하지 않도록, S자 굴곡부(43c)가 외측 주위벽(43a)과 내측 주위벽(43b)의 사이에서 연신되어, 이러한 볼 섕크(1)의 요동에 대해 부트 시일(4)이 여유를 갖고 추종할 수 있도록 되어 있다.

또한, 도3에 도시하는 바와 같이 상기 고정부(41)에는 홀더(2)의 볼 받침부(20)의 주연과 맞물리는 금속성의 보강 고리(46)가 설치되어 있어, 볼 섕크(1)의 요동에 추종하여 부트 시일(4)이 변형을 발생한 경우라도, 상기 고정부(41)가 볼 받침부(20)로부터 이탈하는 것을 방지하고 있다. 이러한 보강 고리(46)는 고무재로 형성된 고정부(41)의 내부에 매설되어 있고, 볼 받침부(20)와 맞물리는 갈고리부만이 고정부(41)의 내경측에 노출되어 있다. 또한, 보강 고리(46)가 고정되는 볼 받침부(20)의 주연에는 부착부(23)가 둥근 고리 형상으로 절결되어 있고, 보강 고리(36)의 내경은 상기 부착부(23)의 외경보다도 약간 작게 형성되어 있다. 따라서, 부트 시일(4)의 고정부(41)를 볼 받침부(20)에 고정할 때에는, 전용 지그(도시하지 않음)를 이용하여, 이러한 지그를 고정부(31)에 대해 상방으로부터 접촉시키도록 하여, 고정부(41)를 볼 받침부(20)의 둥근 고리 형상 부착부(23)에 대해 강제적으로 밀어 넣는다. 이에 의해, 보강 고리(36)가 볼 받침부(20)에 압입되어, 부트 시일(4)이 볼 섕크(1)의 요동에 추종하여 변형된 경우라도, 고정부(41)의 볼 받침부(20)에 대한 이탈이 방지되도록 되어 있다.

한편, 상기 시일부(42)는 윤활제 포켓(30)으로부터 윤활제가 누출되는 것을 방지하기 위해, 약간의 조임 영역에 의해 볼 섕크(1)의 축부(10)에 끼워 맞추어져 있고, 강제적으로 확대시킴으로써 축부(10)에 장착되어 있다. 이러한 시일부(42)는 볼 섕크(1)의 축부(10)와 플랜지부(13)가 교차된 구석 코너부에 접하고 있고, 상기 시일 본체부(43)의 탄성 변형에 기인하여 생기는 가압력을 이용하여, 상기 플랜지부(13)의 볼부(11)측에 위치하는 충돌면(14)에 압박되어 있다. 또한, 볼 섕크(1)의 축부(10)에는 상기 플랜지부(13)에 인접하여 걸림 홈(15)이 형성되어 있고, 시일부(42)는 이 걸림 홈(15)에 빠져 들어가 있다. 이에 의해, 상기 시일부(42)의 축부(10)에 대한 흘러내림이 방지되어, 볼 섕크(1)의 요동 연동에 대해 부트 시일(4)이 확실하게 추종하는 것이 가능하게 되어 있다.

이러한 시일부(42)의 내주면에는 볼 섕크(1)의 축부(10)에 압접하는 복수의 내주 립부(34)가 형성되어 있다. 구체적으로는, 시일부(42)의 내주면에 주위 방향을 따른 복수의 홈이 형성되고, 이 홈에 의해 구획되도록 하여 복수의 내주 립부(34)가 돌출 형성되어 있어, 윤활제의 누출 방지 및 보유 공간(30)에 대한 먼지 침입의 방지를 담당하고 있다. 또한, 볼 섕크(1)의 플랜지부(13)에 꽉 눌려지는 시일부(42)의 상면에도 단부면 립부(47)가 돌출 형성되어 있고, 이 단부면 립부(47)가 플랜지부(13)의 충돌면(14)에 압접됨으로써 시일부(42)와 플랜지부(13)와의 사이의 밀봉이 이루어져 있다. 즉, 상기 시일부(42)에는 복수의 시일 립(34, 47)이 존재하고, 이들 시일 립(34, 47)을 볼 섕크(1)의 축부(10) 및 플랜지부(13)에 압접시킴으로써, 시일부(42)와 볼 섕크(1)와의 사이의 시일 성능을 높일 수 있어, 보유 공간(30) 내의 윤활제의 누출이나, 외부로부터 보유 공간(30) 내로의 먼지의 침입이 견고하게 방지되어 있다.

또한, 상기 볼 섕크(1)의 플랜지부(13)에는 상기 충돌면(14)의 외주측에 볼 섕크(1)의 축 방향에 대해 경사진 테이퍼면(16)이 형성되어 있고, 상기 시일부(32)에 돌출 설치된 사이드 립부(48)가 이 테이퍼면(16)에 덮여 있다. 이 사이드 립부(48)는 상기 시일부(42)의 외주측의 코너부 부근에 설치되는 동시에, 시일부(42)보다도 반경 방향의 외측에 있어서 비스듬히 확대 개방하도록 돌출 설치되어 있어, 플랜지부(13)의 테이퍼면(16)과 긴밀하게 접촉되어 있다.

전술한 바와 같이, 상기 시일부(42)는 볼 섕크(1)의 축부(10)를 단단히 죄는 수축력을 발휘하는 동시에, 볼 섕크(1)의 축 방향을 따라 상기 플랜지부(13)의 충돌면(14)에 압박되어 있으므로, 상기 사이드 립부(48)는 이들의 힘의 합력에 의해 플랜지부(13)의 테이퍼면(16)에 압박되어 있다. 즉, 사이드 립부(48)는 볼 섕크(1)의 축 방향에 대해 경사 형성된 테이퍼면(16)에 대해 대략 정면으로부터 압접되어 있는 것이다. 이에 의해, 사이드 립부(48)와 플랜지부(13)의 테이퍼면(16)은 긴밀하게 접촉하고, 상기 단부면 립부(47)보다도 외측에 먼지의 침입을 배제하기 위한 시일 립이 형성되어 있는 것이 되어, 시일부(42)와 볼 섕크(1)와의 사이의 시일 성능을 한층 높일 수 있도록 되어 있다.

또한, 사이드 립부(48)를 플랜지부(13)의 테이퍼면(16)에 압접시키는 힘이, 시일부(42)의 직경 방향으로의 수축력과 축 방향으로의 가압력의 합력으로서 발생되어 있으므로, 가령 볼 섕크(1)가 요동하여, 시일 본체부(43)가 굴곡 상태로부터 진전 상태로 이행하였다고 해도, 사이드 립부(48)의 플랜지부(13)에 대한 압접력의 저하를 억제할 수 있어, 사이드 립부(48)와 플랜지부(13)의 테이퍼면(16)과의 사이 의 시일 상태를 유지할 수 있다. 따라서, 볼 섕크(1)의 요동에 수반하여 볼 섕크(1)와 부트 시일(4)과의 사이의 시일 성능이 손상되는 것을 가급적 방지할 수 있는 것이다.

Claims (5)

1. 볼 섕크(1)와 홀더(2)가 요동 및 회전 운동 가능하게 연결되는 동시에, 이들 홀더(2)와 볼 섕크(1)와의 사이에 장착되는 부트 시일(4)을 구비한 볼 조인트에 있어서,

   상기 볼 섕크(1)는 상기 볼 생크(1)의 축부상에 일체로 형성된 플랜지부(13)를 구비하고, 상기 플랜지부(13)는 상기 볼 생크(1)에 목적물을 고정하기 위해서 사용되고,

   상기 플랜지부(13)는 상기 부트 시일(4)의 충돌면(14)과, 상기 충돌면(14)과 상기 플랜지부(13)의 외주면과의 사이에 형성됨과 동시에 상기 충돌면(14)에 대하여 경사지고, 또한, 볼 섕크(1)의 축 방향에 대하여 경사진 테이퍼면(16)을 가지고,

   상기 부트 시일(4)은 상기 홀더(2)에 대해 고정되는 둥근 고리 형상의 고정부(41)와, 상기 볼 섕크(1)의 축부(10)를 단단히 죄는 동시에 상기 플랜지부(13)에 압접하는 둥근 고리 형상의 시일부(42)와, 이들 고정부(41)와 시일부(42)를 연결하여 윤활제의 보유 공간(30)을 형성하는 시일 본체부(43)로 구성되고,

   상기 시일부(42)는 상기 볼 섕크(1)의 축방향에서 상기 플랜지부(13)의 충돌면(14)에 맞닿는 단부면 립부(47)와, 상기 볼 섕크(1)를 직경 방향으로 조이는 내주 립부(34)와, 상기 플랜지부(13)의 테이퍼면(16)에 대응하고, 상기 시일부(42)의 외주측의 코너부 부근에 설치됨과 동시에 비스듬히 확대 개방되도록 돌출형성되고, 상기 시일부(42)를 볼 섕크(1)의 축부(10)에 장착하였을 때에, 상기 플랜지부(13)의 외주면을 덮지 않고, 상기 테이퍼면(13)에 압접하는 사이드 립부(48)를 포함하는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 볼 섕크(1)의 축부(10)에는 상기 부트 시일(4)의 시일부가 빠져 들어가는 걸림 홈(15)이 주위 방향을 따라 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
4. 제1항에 있어서, 상기 부트 시일(4)을 홀더(2)와 볼 섕크(1)와의 사이에 장착한 상태에서, 이러한 부트 시일(4)의 시일 본체부(43)에 탄성 변형이 발생되고, 이 변형에 의해 상기 시일부(42)가 볼 섕크(1)의 플랜지부(13)를 향해 가압되어 있는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
5. 제4항에 있어서, 상기 시일 본체부(43)는 상기 고정부(41)로부터 기립한 외측 주위벽(43a)과, 상기 시일부(42)로부터 외측 주위벽(43a)과 중첩되도록 하여 상기 외측 주위벽(43a)의 내경측으로 수직 하강한 내측 주위벽(43b)과, 상기 외측 주위벽(43a)과 내측 주위벽(43b)을 서로 연결하는 S자 굴곡부(43c)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.

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