KR101669769B1 - 볼 조인트 하우징 - Google Patents

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원현주
박승빈
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주식회사 프라이맥스
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 볼 조인트 하우징은, 내부공간에 수용된 볼 스터드의 볼 헤드를 피봇 가능하게 지지하고, 더스트 커버가 설치되어 상기 내부공간으로의 이물질의 유입이 방지되는 볼 조인트 하우징으로, 상기 내부공간으로의 상기 볼 헤드의 수용 한계를 제공하는 수용한계제공부; 상기 수용한계제공부와 일체로 연장 형성되며, 상기 더스트 커버가 접촉되는 접촉부; 및 상기 접촉부와 일체로 연장 형성되며, 상기 내부공간에 상기 볼 헤드가 수용되는 경우 내측으로 변형되는 공정에 의해 상기 내부공간에 수용된 상기 볼 헤드의 이탈을 방지하는 변형부;를 포함하며, 상기 변형부는, 상기 접촉부로부터 상측 방향을 향해 순차적으로 위치하는 제1 두께부 및 제2 두께부를 구비하고, 상기 제1 두께부는, 상기 접촉부의 두께와 같거나 크게 형성되되, 상기 공정 완료 후 상기 더스트 커버를 상기 접촉부에 접촉시키는 경우, 상기 더스트 커버가 걸리지 않도록 상기 공정에 의해 외면이 상기 접촉부의 외면의 외측으로 돌출되지 않는 것을 특징으로 할 수 있다.

Description

볼 조인트 하우징{Ball joint housing}
본 발명은 볼 조인트 하우징에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 볼 스터드의 인발 하중을 향상시켜 내구성이 극대화되는 볼 조인트 하우징에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차의 진행방향을 변경하기 위해 구성되는 자동차용 스티어링 장치는 자동차의 운전석에 마련된 스티어링휠과 이에 연결된 스티어링샤프트, 그리고 스티어링샤프트와 교축되도록 배치된 기어박스 등으로 구성된다.
특히, 기어박스의 양측에는 기어박스의 내부에서 슬라이딩 동작되는 랙바의 동작에 따라 축방향으로 이동되는 타이로드가 구비된다.
상기와 같이 구성된 종래의 자동차용 스티어링 장치의 작동과정을 살펴보면, 자동차의 사용자가 스티어링휠을 회전시키게 되면 스티어링휠의 하부에 연결된 스티어링샤프트가 회전되게 되고 스티어링샤프트에 교축되도록 연결된 기어박스를 통해 회전운동이 직선운동으로 전환되어 스티어링 샤프트에 연결된 랙바가 지면과 수평한 방향으로 이동하게 된다.
이때, 랙바가 이동하게 되면 랙바에 연결된 타이로드도 동일한 방향으로 이동하게 되고 볼 조인트 하우징과 볼 조인트 하우징의 내부에 삽입되는 볼 스터드 등으로 구성된 볼 조인트도 타이로드의 이동에 따라 랙바와 동일한 방향으로 이동하게 된다.
도 1에는 랙바(1)의 좌·우양단에 각각 타이로드(2)가 설치되고 타이로드(2)의 양끝단에 볼 조인트(3)가 설치된 모습이 도시되어 있고, 도 2에는 볼 조인트가 개략적으로 도시되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 볼 조인트(3)는 볼 스터드(10)에 형성된 볼 헤드(11)가 볼 시이트(30)에 삽입된 상태로 볼 조인트 하우징(20)의 내부에 삽입되어 안착되며, 이때 볼 스터드(10)는 타이로드의 이동에 따라 전방향으로 요동한다.
한편, 볼 조인트 하우징(20)의 상부에는 더스트 커버(40)가 밀착되어 고정되도록 고정부(21)가 형성되고, 고정부(21)의 상측에는 볼 스터드(10)에 형성된 볼 헤드(11)가 볼 조인트 하우징(20)의 내부로부터 이탈되는 것을 방지하는 코킹부(23)가 형성된다.
또한, 볼 조인트 하우징(20)의 내부로 이물질이 유입되는 것을 방지하는 더스트 커버(40)가 볼 스터드(10)와 코킹부(23)의 외부를 감싸도록 볼 조인트 하우징(20)의 상단에 결합된다.
상기와 같이 구성된 종래의 타이로드 엔드는, 코킹부(23)가 가압성형을 통해 내측으로 절곡되는 과정에서 코킹부(23)의 외측면에 연속적으로 이어지는 위치에 있는 고정부(21)의 일정부분이 코킹부(23)와 함께 가압성형되어 코킹부(23)를 따라 내측으로 절곡됨으로써 더스트 커버(40)가 밀착되는 고정부(21)의 밀착면의 면적이 절곡된 정도 만큼 감소하게 되고, 이로 인해 더스트 커버(40)를 고정부(21)에 밀착시켜 고정시킬 때 더스트 커버(40)와 고정부(21)의 밀착면적이 감소하게 되어 더스트 커버(40)가 고정부(21)에 견고하게 고정되지 못하는 문제점이 있었다.
또한 코킹부(23)의 두께가 얇아 강도가 약하기 때문에 코킹부(23)를 내측으로 절곡시키기 위해 가압성형하게 되면 코킹부(23)가 파손되는 문제점이 있었고, 장시간 사용하게 되면 코킹부(23)가 파손되어 볼 조인트 하우징(20)의 내부에 삽입된 볼 헤드(11)가 외부로 이탈되는 문제점도 있었다.
본 발명의 목적은, 볼 스터드의 볼 헤드를 내부공간에 피봇 가능하게 지지하도록 하는 공정 진행 시, 더스트 커버와의 접촉 면적의 감소를 미연에 방지하는 동시에 상기 공정에 따른 변형되는 부분의 파손을 방지하여 제조 효율을 극대화하고 내구성을 향상시키도록 하는 볼 조인트 하우징을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 볼 조인트 하우징은, 내부공간에 수용된 볼 스터드의 볼 헤드를 피봇 가능하게 지지하고, 더스트 커버가 설치되어 상기 내부공간으로의 이물질의 유입이 방지되는 볼 조인트 하우징으로, 상기 내부공간으로의 상기 볼 헤드의 수용 한계를 제공하는 수용한계제공부; 상기 수용한계제공부와 일체로 연장 형성되며, 상기 더스트 커버가 접촉되는 접촉부; 및 상기 접촉부와 일체로 연장 형성되며, 상기 내부공간에 상기 볼 헤드가 수용되는 경우 내측으로 변형되는 공정에 의해 상기 내부공간에 수용된 상기 볼 헤드의 이탈을 방지하는 변형부;를 포함하며, 상기 변형부는, 상기 접촉부로부터 상측 방향을 향해 순차적으로 위치하는 제1 두께부 및 제2 두께부를 구비하고, 상기 제1 두께부는, 상기 접촉부의 두께와 같거나 크게 형성되되, 상기 공정 완료 후 상기 더스트 커버를 상기 접촉부에 접촉시키는 경우, 상기 더스트 커버가 걸리지 않도록 상기 공정에 의해 외면이 상기 접촉부의 외면의 외측으로 돌출되지 않는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 볼 조인트 하우징의 상기 제1 두께부는, 상기 공정 전 상기 접촉부와 동일한 두께로 형성되되, 상기 공정에 의해 외면 및 내면이 내측 방향으로 벤딩되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 볼 조인트 하우징의 상기 접촉부와 상기 제1 두께부는, 상기 공정 전 상측 방향을 따라 두께가 일정한 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 볼 조인트 하우징의 상기 접촉부는, 상기 공정에 의해 변형되지 않는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 볼 조인트 하우징의 상기 제2 두께부는, 상기 공정 전 상기 제1 두께부보다 작은 두께를 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 볼 조인트 하우징의 상기 제2 두께부는, 상기 공정 전 상측 방향을 따라 선형적 또는 비선형적으로 감소하는 두께를 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 볼 조인트 하우징의 상기 접촉부 및 상기 변형부는, 상기 공정 전 상측 방향을 따라 직경이 동일한 내면을 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따른 볼 조인트 하우징에 의하면, 본 발명의 목적은, 볼 스터드의 볼 헤드를 내부공간에 피봇 가능하게 지지하도록 하는 공정 진행 시, 더스트 커버와의 접촉 면적의 감소를 미연에 방지하여 상기 더스트 커버와의 결합력 감소를 방지할 수 있다.
또한, 상기 공정에 따른 변형되는 부분의 파손을 방지하여 제조 효율을 극대화할 수 있다.
또한, 볼 스터드의 인발 하중을 향상시켜 내구성을 극대화할 수 있다.
도 1은 일반적인 자동차용 스티어링 장치를 도시한 개략도.
도 2는 종래의 볼 조인트를 도시한 개략단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼 조인트 하우징을 포함하는 볼 조인트를 도시한 개략 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 볼 조인트 하우징을 도시한 개략 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 볼 조인트 하우징을 포함하는 볼 조인트 제조 공정을 설명하기 위한 개략도.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼 조인트 하우징을 포함하는 볼 조인트를 도시한 개략 단면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 볼 조인트 하우징을 도시한 개략 단면도이다.
우선, 이하에서 사용되는 방향에 대한 용어를 정의하면, 내측 방향 및 상측방향은 각각 도 3에 도시된 X 화살표 방향 및 Y 화살표 방향일 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 볼 조인트(100)는 본 발명의 일 실시예에 따른 볼 조인트 하우징(200), 볼 헤드(112)를 구비하는 볼 스터드(110), 더스트 커버(120) 및 볼 시트(130)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 볼 조인트(100)는 볼 스터드(110)의 볼 헤드(112)가 상기 볼 시트(130)에 삽입된 상태로 상기 볼 조인트 하우징(200)의 내부공간(S)에 수용된 후, 상기 볼 조인트 하우징(200)의 코킹 등의 벤딩 공정에 의해 구현될 수 있으며, 상기 볼 헤드(112)는 상기 볼 조인트 하우징(200)에 의해 지지된 채 상기 내부공간(S)에서 피봇 가능할 수 있다.
여기서, 상기 볼 헤드(112)는 볼 시트(130)에 삽입된 상태로 상기 내부공간(S)에 수용될 수 있으며, 상기 볼 시트(130)는 상기 볼 헤드(112)와 상기 볼 조인트 하우징(200) 사이의 마찰력을 저감시킬 수 있다.
상기 볼 시트(130)는 합성수지 등으로 제조될 수 있으며, 상기 볼 헤드(112)에 작용하는 면압을 완화시키도록 내면 중 일부가 함입되어 형성될 수도 있다.
한편, 상기 더스트 커버(120)는 볼 조인트 하우징(200)에 설치되어 상기 내부공간(S)으로의 이물질의 유입을 방지할 수 있으며, 상기 볼 조인트 하우징(200) 중 접촉부(220)와 접촉될 수 있다. 이에 대해서는 후술하기로 한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 볼 조인트 하우징(200)은 앞서 설명한 바와 같이 내부공간(S)에 수용된 볼 스터드(110)의 볼 헤드(112)를 피봇 가능하게 지지하고, 더스트 커버(120)가 설치되어 상기 내부공간(S)으로의 이물질의 유입이 방지되도록 하는 일종의 볼 헤드(112) 피벗 지지 구조물일 수 있다.
상기 볼 조인트 하우징(200)은, 수용한계제공부(210), 접촉부(220) 및 변형부(230)를 포함할 수 있으며, 이하에서는 상기 구성요소들에 대해 상세히 설명한다.
상기 볼 조인트 하우징(200)은 볼 스터드(110)의 볼 헤드(112)를 수용할 수 있도록 상측은 개방되고, 하측은 폐쇄된 전체적으로 반구 형상일 수 있으며, 상기 수용한계제공부(210)는 상기 내부공간(S)으로의 상기 볼 헤드(112)의 수용 한계를 제공하는 구성요소일 수 있다.
다시 말하면, 상기 수용한계제공부(210)는 상기 볼 헤드(112)가 상기 내부공간(S)을 향해 진입하는 경우 진입할 수 있는 공간을 규정하는 일종의 하측벽일 수 있다..
상기 접촉부(220)는 상기 수용한계제공부(210)와 일체로 연장 형성되고, 더스트 커버(120)의 내측면과 접촉되어 상기 더스트 커버(120)를 상기 볼 조인트 하우징(200)에 고정되도록 하는 구성요소일 수 있다.
상기 변형부(230)는 상기 접촉부(220)와 일체로 형성되며, 상기 내부공간(S)에 상기 볼 헤드(112)가 볼 시트(130)에 삽입된 채 수용되는 경우 내측으로 변형되는 코킹 등의 벤딩 공정에 의해 상기 내부공간(S)에 수용된 상기 볼 헤드(112)의 이탈을 방지하는 구성요소일 수 있다.
여기서, 상기 변형부(230)는 상기 접촉부(220)로부터 상측 방향을 향해 두께가 일정하지 않을 수 있으며, 구체적으로, 상기 접촉부(220)로부터 상측 방향을 향해 순차적으로 위치하는 제1 두께부(232) 및 제2 두께부(234)를 구비할 수 있다.
상기 제1 두께부(232)의 두께(T1)는 상기 접촉부(220)의 두께(T2)와 같거나 크게 형성될 수 있으며, 상기 제2 두께부(234)의 두께(T2)는 상기 제1 두께부(232)의 두께(T1)보다 작을 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 두께부(232)는 상기 공정 전 상기 접촉부(220)와 동일한 두께(T1=T3)로 형성될 수 있으며, 상기 제2 두께부(234)는 상기 공정 전 상측 방향을 따라 선형적 또는 비선형적으로 감소하는 두께(T2)를 구비할 수 있다.
또한, 상기 접촉부(220)와 상기 제1 두께부(232)는 상기 공정 전 상측 방향을 따라 두께가 일정할 수 있으며, 상기 접촉부(220), 상기 제1 두께부(232) 및 상기 제2 두께부(234)는 상기 공정 전 상측 방향을 따라 직경이 동일한 내면을 구비할 수 있다.
상기 변형부(230)의 상기 제1 두께부(232)는 상기 내부공간(S)에 상기 볼 헤드(112)가 볼 시트(130)에 삽입된 채 수용된 후 내측으로 변형되는 상기 공정이 완료되고, 상기 더스트 커버(120)를 상기 접촉부(220)에 접촉시키는 경우 상기 더스트 커버(120)가 걸리지 않도록 상기 공정에 의해 외면이 상기 접촉부(220)의 외면의 외측으로 돌출되지 않을 수 있다(도 3 참조).
다시 말하면, 상기 제1 두께부(232)는 상기 공정에 의해 외면 및 내면이 내측 방향으로 벤딩될 수 있으며, 외면이 상기 공정 전에 상기 접촉부(220)의 외면보다 외측에 위치하는 경우라 하더라도 상기 공정에 의해 최종적으로 상기 접촉부(220)의 외면의 외측으로 돌출되지 않는 것이다.
물론, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 제1 두께부(232)와 상기 접촉부(220)의 두께 및 외면이 서로 동일한 경우라면, 상기 공정에 의해 상기 제1 두께부(232)의 외면은 상기 접촉부(220)의 외면의 내측 방향에 자연스럽게 위치하게 될 것이다.
상기와 같이, 본 발명은 상기 공정에 의해 제1 두께부(232)의 외면이 상기 접촉부(220)의 외면보다 돌출되지 않으므로, 상기 더스트 커버(120)를 상기 변형부(230) 및 상기 접촉부(220)에 삽입하는 경우, 상기 변형부(230)에 걸리지 않은 채 상기 접촉부(220)에 접촉 고정시킬 수 있으므로, 상기 접촉부(220)에 접촉되기 이전에 상기 변형부(230)에 걸리게 되어 변형됨으로써 발생되는 상기 접촉부(220)와의 결합력 저하를 미연에 방지할 수 있는 현저한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 상기 접촉부(220)의 두께(T3)와 같거나 크게 형성되는 제1 두께부(232)의 두께(T1)로 인해 강도를 강화함으로써 상기 제1 두께부(232) 및 상기 제2 두께부(234)를 내측 방향으로 벤딩시키는 공정, 즉, 가압 성형을 하더라도 상기 변형부(230)의 파손을 미연에 방지할 수 있으며, 장시간 사용하더라도 상기 변형부(230)가 파손되어 발생될 수 있는 볼 헤드(112)의 이탈을 미연에 방지할 수 있다.
나아가, 변형부(230)의 볼 헤드(112)에 대한 지지력이 향상되어 인발 하중을 극대화할 수 있는 현저한 효과가 있다.
한편, 접촉부(220)는 상기 제1 두께부(232) 및 상기 제2 두께부(234)를 내측 방향으로 벤딩시키는 공정에 의해 변형되지 않을 수 있으며, 이는 두께가 동일하거나 더 큰 상기 제1 두께부(232)로 인해 구현될 수 있다.
다시 말하면, 상기 내부공간(S)에 상기 볼 헤드(112)가 볼 시트(130)에 삽입된 채 수용된 후 내측으로 변형되는 상기 공정이 진행되는 경우, 내측으로의 변형은 제1 두께부(232)까지만 진행되기 때문이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 볼 조인트 하우징을 포함하는 볼 조인트 제조 공정을 설명하기 위한 개략도이다.
도 5(a)를 참조하면, 단조 또는 주조 공정 등에 의해 볼 조인트 하우징(200)을 성형한다. 이 경우, 상기 볼 조인트 하우징(200)은 전술한 수용한계제공부(210), 접촉부(220) 및 변형부(230)가 형성된다.
도 5(b)를 참조하면, 볼 스터드(110)의 볼 헤드(112)를 볼 시트(130)에 삽입하고, 상기 볼 시트(130)에 삽입된 상기 볼 헤드(112)를 상기 볼 조인트 하우징(200)의 내부공간(S)에 삽입시킨다.
상기 볼 헤드(112)의 상기 내부공간(S)으로의 삽입이 완료되면, 도 5(c)에 도시된 바와 같이 변형부(230), 즉, 제1 두께부(232) 및 제2 두께부(234)를 내측으로 절곡시키는 코킹 등의 벤딩 공정을 수행한다.
이 경우, 상기 접촉부(220)는 상기 제1 두께부(232)로 인해 변형이 되지 않을 수 있으며, 상기 제1 두께부(232)의 외면은 상기 접촉부(220)의 외면의 외측으로 돌출되지 않을 수 있다.
또한, 상기 제1 두께부(232)로 인해 상기 공정 시 상기 변형부(230)의 파손을 방지할 수 있다.
도 5(d)를 참조하면, 상기 공정이 완료된 후, 상기 내부공간(S)으로의 이물질 유입을 방지하는 더스트 커버(120)를 상기 변형부(230)를 감싸면서 상기 접촉부(220)에 밀착시켜 고정한다.
이 경우, 상기 변형부(230)의 외면은 상기 접촉부(220)의 외면보다 돌출되지 않으므로, 상기 더스트 커버(120)는 상기 변형부(230)에 걸리는 일 없이 상기 접촉부(220)에 안정적으로 접촉 고정될 수 있게 된다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
100: 볼 조인트
110: 볼 스터드
120: 더스트 커버
130: 볼 시트
200: 볼 조인트 하우징
210: 수용한계제공부
220: 접촉부
230: 변형부
232: 제1 두께부
234: 제2 두께부

Claims (7)

  1. 내부공간에 수용된 볼 스터드의 볼 헤드를 피봇 가능하게 지지하고, 더스트 커버가 설치되어 상기 내부공간으로의 이물질의 유입이 방지되는 볼 조인트 하우징에 있어서,
    상기 내부공간으로의 상기 볼 헤드의 수용 한계를 제공하는 수용한계제공부;
    상기 수용한계제공부와 일체로 연장 형성되며, 상기 더스트 커버가 접촉되는 접촉부; 및
    상기 접촉부와 일체로 연장 형성되며, 상기 내부공간에 상기 볼 헤드가 수용되는 경우 내측으로 변형되는 공정에 의해 상기 내부공간에 수용된 상기 볼 헤드의 이탈을 방지하는 변형부;를 포함하며,
    상기 변형부는,
    상기 접촉부로부터 상측 방향을 향해 순차적으로 위치하는 제1 두께부 및 제2 두께부를 구비하고,
    상기 제1 두께부는,
    상기 접촉부의 두께보다 크게 형성되되, 상기 공정 완료 후 상기 더스트 커버를 상기 접촉부에 접촉시키는 경우, 상기 더스트 커버가 걸리지 않도록 상기 공정에 의해 외면이 상기 접촉부의 외면의 외측으로 돌출되지 않는 것을 특징으로 하는 볼 조인트 하우징.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 두께부는,
    상기 공정에 의해 외면 및 내면이 내측 방향으로 벤딩되는 것을 특징으로 하는 볼 조인트 하우징.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 접촉부는,
    상기 공정에 의해 변형되지 않는 것을 특징으로 하는 볼 조인트 하우징.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 두께부는,
    상기 공정 전 상기 제1 두께부보다 작은 두께를 구비하는 것을 특징으로 하는 볼 조인트 하우징.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2 두께부는,
    상기 공정 전 상측 방향을 따라 선형적 또는 비선형적으로 감소하는 두께를 구비하는 것을 특징으로 하는 볼 조인트 하우징.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 접촉부 및 상기 변형부는,
    상기 공정 전 상측 방향을 따라 직경이 동일한 내면을 구비하는 것을 특징으로 하는 볼 조인트 하우징.
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JP2000035031A (ja) * 1998-07-17 2000-02-02 Somic Ishikawa:Kk ボールジョイント、その製造方法およびその装置
JP2010196847A (ja) * 2009-02-26 2010-09-09 Jtekt Corp ボールジョイント

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