KR101703356B1

KR101703356B1 - 볼스터드 파스너

Info

Publication number: KR101703356B1
Application number: KR1020100122435A
Authority: KR
Inventors: 칼-에두알드 루츠; 라이너 뤼흘
Original assignee: 카막스 홀딩 게엠베하 운트 코. 카게
Priority date: 2009-12-18
Filing date: 2010-12-03
Publication date: 2017-02-06
Also published as: EP2336581A3; MX340900B; DE202009014886U1; JP5737493B2; HK1158292A1; US20110150562A1; EP2336581B1; JP2011127760A; EP2336581A2; KR20110070784A; ES2564928T3; BRPI1005550A2; CN102102700B; BRPI1005550B1; MX2010013977A; CN102102700A

Abstract

볼스터드 파스너(1)는 제1자유단부(3), 나선부(4), 취부채널(9), 비드(10), 원통형 부분(11), 원추형 부분(12)과 제2 단부(13)를 포함하는 스터드단축(2)을 포함한다. 나선부(4)는 제1 자유단부(3)의 영역에 배치된다. 취부채널(9)은 벨로우(22)를 스터드단축(2)에 취부할 수 있도록 구성되어 있고, 취부채널(9)은 축방향에서 나선부(4)와 원추형 부분(12) 사이에 배치되며, 취부채널(9)은 원추형 부분(12)을 향하는 제1 축방향 단부를 가지고, 제1 축방향 단부가 비드(10)에 인접하여 배치된다. 원추형 부분(12)은 축방향에서 비드(10)와 제2 단부(13) 사이에 배치된다. 비드(10)는 축방향의 냉간성형으로 형성된다. 원통형 부분(11)이 비드(10)와 원추형 부분(12) 사이에 배치되고, 원통형 부분(11)이 비드(10)의 냉간성형으로부터 얻는다. 볼스터드 파스너(1)는 스터드단축(2)의 제2 단부(13)에 고정적으로 연결되는 볼(15)을 포함한다. 볼(15)은 스터드단축(2)에 일체로 형성되지 않고 별도로 제작되어 스터드단축에 연결됨을 특징으로 한다.

Description

볼스터드 파스너 {BALL STUD FASTENER}

본 발명은 스터드단축과 이에 연결되는 볼을 포함하는 볼스터드 파스너에 관한 것이다. 본 발명은 또한 볼스터드 파스너를 구성하기 위하여 볼에 연결되어야 하는 스터드단축에 관한 것이다.

이러한 볼스터드 파스너는 베어링 셀(bearing shell)과 조합되어 볼-소켓 조인트를 구성한다.

볼스터드 파스너는 미국특허 US 5,611,635와 내용이 동일한 독일특허출원 DE 44 33 762 A1으로부터 알려져 있다. 이와 같이 알려진 볼스터드 파스너는 베어링 셀과 조합되어 볼-소켓 조인트를 구성하는데 사용된다. 볼스터드 파스너는 제1자유단부를 갖는 스터드단축, 나선부, 스터드단축에 벨로우(bellow)를 취부하기 위한 취부채널, 원추형 부분과 제2단부를 포함한다. 나선부는 제1 자유단부의 영역에 위치한다. 취부채널은 축방향으로 보았을 때 나선부와 원추형 부분 사이에 배치되어 있으며, 원추형 부분을 향하는 그 축방향 단부에 비드(bead)가 형성되어 있다. 원추형 부분은 축방향으로 보았을 때 비드와 제2 단부 사이에 배치되어 있다. 볼은 스터드단축의 제2 단부에 배치되며 이러한 볼은 스터드단축과 일체로 구성된다.

단일체 구성의 다른 유사한 볼스터드 파스너가 독일특허 DE 10 2007 023 245 B4로부터 알려져 있다.

다른 볼스터드 파스너가 미국특허 US 6,113,303과 내용이 일치하는 유럽특허출원 EP 0 667 464 A2로부터 알려져 있다. 이와 같이 알려진 볼스터드 파스너는 베어링 셀과 조합되어 볼-소켓 조인트를 구성하는데 사용된다. 볼스터드 파스너는 제1 자유단부, 나선부, 벨로우의 취부를 위한 취부채널과, 제2 단부를 갖는 스터드단축을 포함한다. 나선부는 제1 자유단부의 영역에 위치한다. 취부채널은 축방향으로 보았을 때 나선부와 원추형 부분 사이에 배치되어 있으며, 원추형 부분을 향하는 그 축방향 단부에 비드가 형성되어 있다. 원통형 부분은 축방향에서 보았을 때 비드와 제2 단부 사이에 배치되어 있으며, 이러한 상태에서 제2 단부에 이르도록 연장되어 있다. 볼은 스터드단축의 제2 단부에 배치되며 이러한 볼은 스터드단축과 일체로 구성되어 있지 않고 스터드단축에 연결되어 있다. 이는 볼스터드 파스너가 별도의 두 부분, 즉, 스터드단축과 볼로 구성되고 이들이 차후에 모듈화된 시스템에서 동일구성의 볼과 상이한 구성의 스터드단축을 조합함으로서 서로 연결된다. 이러한 특허문헌의 기술내용에 따라서, 스터드단축은 특히 냉간트랩다이압출(cold trap die extrusion)에 의한 냉간성형으로 제작되었다. 볼을 포함하지 않는 스터드단축도 이러한 특허문헌으로부터 알려져 있다.

다른 형태의 볼스터드 파스너가 PCT 출원 WO 2005/021184 A1, 미국특허출원 US 2009/0038157 A1과 내용이 일치하는 WO 2005/051594 A2, 미국특허출원 US 2007/0211972 A1에 일치하는 WO 2005/106263 A1, 미국특허 US 5,951,195에 일치하는 유럽특허출원 EP 0 898 090 A2, 미국특허 US 7,097,381 B2에 일치하는 유럽특허 EP 1 446 587 B1, 미국특허 US 5,752,780에 일치하는 독일특허출원 DE 195 42 071 A1과 DE 10 2006 017 373 A1, 그리고 독일실용신안 DE 20 2008 006 650 U1, 미국특허출원 US 2004/0105721 A1에 일치하는 DE 202 18 262 U1과, DE 20 2006 001 771 U1으로부터 알려져 있다.

또 다른 형태의 볼스터드 파스너가 독일특허출원 DE 10 2005 014 905 A1 및 독일실용신안 DE 20 2004 005 272 U1으로부터 알려져 있다. 이들 알려진 볼스터드 파스너는 베어링 셀과 조합되어 볼-소켓 조인트를 구성한다. 볼스터드 파스너는 벨로우의 취부를 위한 취부채널을 갖는 스터드단축을 포함한다. 볼스터드 파스너는 일측단부에 스터드단축과 일체로 구성된 볼을 포함한다. 볼에 인접하여, 볼스터드 파스너는 기다란 원통형 부분을 포함하고 이에 이어서 취부채널이 형성되어 있다. 다음으로, 축방향 양측으로 연장된 경사면을 포함하는 비드가 형성되어 있고 이에 이어 다른 원통형 부분이 형성되어 있다. 이러한 비드는 업셋팅(upsetting)공구에서 볼스터드 파스너를 업셋팅하고 냉간트랩다이압출에 의하여 성형된다. 이와 같이 함으로서, 볼의 반대방향으로 향하는 방향으로 취부채널을 한정하는 비드가 냉간성형으로 성형된다.

본 발명의 목적은 적은 비용을 들이고 비교적 간단한 공구를 이용하여 제작될 수 있는 볼스터드 파스너와 스터드단축을 제공하는데 있다.

본 발명에 따라서, 이러한 목적은 각각 독립항인 청구항 제1항 및 제8항의 특징부에 의하여 달성된다. 우선 실시형태는 종속항에서 설명된다.

본 발명은 청구항 제1항에 따른 볼스터드 파스너에 관한 것이다. 본 발명은 또한 볼스터드 파스너를 구성하기 위하여 볼에 연결되는 청구항 제8항에 따른 스터드단축에 관한 것이다.

본 발명의 설명에서 사용된 축방향 성형 또는 축방향으로 성형된다는 용어는 볼스터드 파스너의 변형이 이루어지도록 하는 성형공구의 운동이 실질적으로 축방향으로 이루어짐을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 이와 같이, 본 발명에서 축방향으로 성형된다는 것은 터닝 또는 밀링작업과 같이 칩이 발생되는 방법과는 상이할 뿐만 아니라 축방향의 성형운동에 의하여 실질적으로 정의되는 성형방법과도 상이한 것이다. 이러한 종래의 방사상 성형방법은 주연방향으로 분할된 공구를 이용하며, 이들 공구는 상대측에 대하여 방사상 방향으로 이동된다. 그러나, 축방향으로 성형한다는 것은 스터드단축을 구성하고 있는 물질이 축방향으로만 변형된다는 것을 의미하지 않는다. 성형공구의 축방향 이동은 스터드단축을 구성하고 있는 물질이 축방향과 방사상 방향 모두의 방향으로 변형이 이루어질 수 있도록 한다. 이와 같이 함으로서 새로운 볼스터드 파스너가 적은 비용을 들이고 비교적 간단한 공구로 제작될 수 있는 것이다.

본 발명의 출발점은 볼-소켓 조인트의 해당 볼소켓에서 스터드단축의 요구된 각운동(angular monement)이 이루어질 수 있도록 하는 원추형 부분을 포함하는 볼스터드 파스너에 있다. 이러한 각운동은 원추형 부분의 크기와 원추각에 의하여 한정된다. 이러한 원추형 부분은 스터드단축의 길이의 실질적인 부분에 걸쳐 연장되고 짧은 경사면 또는 베젤(bezel) 부분은 원추형 부분이라 할 수 없다. 원추형 부분의 축방향 길이 l₁ 은 3mm 이상이고 좋기로는 3~7 mm 또는 그 이상일 수 있다. 원통형 부분은 직경 d 를 갖는다. l₁/d 의 비율은 적어도 30%, 좋기로는 40~50% 이며 약 70% 이상 또는 80% 이상일 수도 있다. 원추형 부분과 원통형 부분 사이에 만곡부가 배치된다. 원추형 부분과 만곡부의 축방향길이의 합 l₂ 는 3 mm 이상, 좋기로는 약 3~7 mm 사이 또는 그 이상일 수 있다. 원통형 부분이 직경 d 를 갖는다. l₂/d 의 비율은 적어도 30%, 좋기로는 40~50% 이며 약 70% 이상 또는 80% 이상일 수도 있다.

이러한 원추형 부분을 포함하는 상기 언급된 종래기술의 볼스터드 파스너와는 대조적으로, 본 발명의 새로운 볼스터드 파스너는 별개의 요소로 구성된다. 즉, 이들은 단일체가 아니고 스터드단축과 볼이 별도로 제작된 후에 고정적으로 연결된다. 예를 들어, 이러한 연결은 용접, 융착, 스크류고정, 리벳고정 또는 기타 다른 적당한 연결방법에 의하여 실현될 수 있다.

또한, 본 발명은 추후 볼에 연결되어 볼스터드 파스너를 제작하는데 사용되는 중간제품으로서의 스터드단축에 관한 것이다. 이는 다양한 볼스터드 파스너를 얻을 수 있도록 동일한 구성 또는 상이한 구성의 스터드단축과 동일한 구성 또는 상이한 구성의 볼을 조합할 수 있도록 한다.

스터드단축과 볼은 금속으로 구성되는 것이 좋다. 특히, 금속 또는 플라스틱 물질로 구성되는 볼소켓과 조합하여, 이들은 볼-소켓 조인트를 구성할 수 있도록 사용된다. 특히 이러한 볼-소켓 조인트는 예를 들어 차량용 스테빌라이저 스터드(stabilizer studs) 또는 스티어링 기어(steering gear)에 사용되는 것과 같이 차량에 사용된다. 그러나, 다양한 다른 분야에 사용될 수도 있다.

종래기술에서, 스터드단축의 취부채널을 형성하기 위하여 칩이 발생되는 방법, 특히 터닝, 밀링 또는 커팅방법, 또는 비교적 복잡한 방사상 성형방법을 이용하는 것이 알려져 있다. 독일특허출원 DE 44 33 762 A1에 따른 상기 언급된 종래기술은 취부채널을 형성하는 것에 대한 언급이나 지시가 없다. 이는 독일특허 DE 10 2007 023 245 B4의 경우에도 마찬가지다. 유럽특허출원 EP 0 667 464 A2에 따른 다른 종래기술의 인용문헌은 원추형 부분을 포함하지 않는다. 이 역시 독일특허출원 DE 10 2005 014 905 A1 및 독일실용신안 DE 20 2004 005 272 U1의 경우에도 마찬가지이다. 또한 비드에 연결되는 알려진 원추형 부분은 본 발명에 따른 원추형 부분에 비하여 굽힘강도가 낮다는 결점을 갖는다.

새로운 볼스터드 파스너의 원추형 부분은 볼-소켓 조인트의 볼소켓에서 볼스터드 파스너의 요구된 각운동이 이루어질 수 있도록 하고, 원추형 부분의 크기와 원추각이 이러한 각운동을 결정한다. 유럽특허출원 EP 0 667 464 A2, 독일특허출원 DE 10 2005 014 905 A1 및 독일실용신안 DE 20 2004 005 272 U1에 따른 볼스터드 파스너는 이러한 중요한 기능을 갖지 않는다. 다만 유럽특허출원 EP 0667 464 A2에서 스터드단축이 냉간성형된다는 것을 일반적으로 언급하고 있으나, 이것이 실질적으로 어떻게 실현되는 것인지 언급하고 있지 않다. 종래 스터드단축의 채널과 비드의 구성 때문에, 이러한 기술분야의 전문가는 막연히 채널과 비드가 비교적 복잡하고 비용이 많이 드는 방법에 의하여 형성될 수 있다는 것을 인식하고 있다. 이러한 구조는 트랩다이압출에 의하여 형성될 수 없다. 분리형 공구가 사용되는 것을 예상할 수 있으나 공구의 분할영역에서 불가피하게 버르(burr)가 생성되고 이러한 버르는 채널의 요구된 밀폐효과에 좋지 않은 영향을 주는 문제점을 안고 있다. 그러나, 이러한 채널은 터닝 또는 컷팅방법으로 형성될 수 있다. 독일특허출원 DE 10 2005 014 905 A1 및 독일실용신안 DE 20 2004 005 272 U1은 상기 언급된 결점을 보이는 3개 부분을 포함하는 비교적 복잡한 분할형 공구를 교시하고 있다.

본 발명은 볼스터드 파스너의 스터드단축을 제작함에 있어서 비용효율이 높고 생산의 유연성을 갖는다는 목적을 달성하기 위하여 완전히 다른 개념을 선택하였다. 기본적으로 볼스터드 파스너는 별도로 제작되어 추후 공정단계에서 연결되는 볼과 스터드단축의 두 부분을 포함하도록 설계된다. 스터드단축은 예를 들어 다단계 프레스에서 수행되는 것과 같은 다단계 방법에 의하여 제작된다. 중요한 방법 단계는 비드가 축방향 성형운동에 의하여 형성됨으로서 취부채널이 형성되며, 이러한 취부채널은 벨로우의 조립을 위하여 사용된다. 이를 위하여, 볼을 향하는 스트드단축의 단부영역에 스터드단축을 구성하는 물질이 충분히 공급되며, 이와 같이 스터드단축을 구성하는 물질은 비드의 형성을 위한 간단한 축방향 성형운동에 의하여 탄성변형 및 가소변형이 이루어진다. 예를 들어 이러한 과정은 다단계 프레스에서 간단한 환상의 성형공구에 의하여 실현될 수 있다. 성형공구는 스터드단축의 물질에 대하여 축방향으로 이동하고 그 선단면과 그 내주면이 스터드단축의 물질에 접촉한다. 이와 같이 함으로서, 스터드단축에는 몇 개의 단턱이 형성되고 이러한 단턱의 방사상 부분이 비드의 경계부분을 구성하며 단턱의 축방향 부분은 새롭게 형성되는 원통형 부분이 된다. 또한 성형공구는 이러한 영역에서 상이한 구조와 형상, 특히 경사면과 유사한 구조를 가짐으로서 단턱의 축방향 부분은 정확히 축방향으로 배치되지 않는다.

앞의 단계중에 채널의 기부와 인접한 단부부분은 예를 들어 업셋팅, 리듀싱(reducing) 또는 트랩다이압출과 같은 적당한 성형공정을 통하여 형성된다. 스터드단축의 제2 단부는 추후에 예를 들어 용접, 마찰용접, 융착 또는 코킹(calking) 등으로 볼에 연결되는 것이다.

새로운 성형방법은 종래기술에 사용되었던 특별한 공구를 필요로 하지 않는다. 보다 간단한 환상의 성형공구에 의하여, 환상의 성형공구의 직경 보다 큰 직경을 갖는 스터드단축의 부분이 변형된다. 그리고 이러한 부분은 나선부를 포함하는 제1 자유단부를 향하여 축방향으로 가압된다. 스터드단축의 제1 자유단부에 의하여 나타나는 저항 때문에, 스터드단축을 구성하고 있는 물질이 환상의 성형공구에 의하여 외측방향으로 동시에 변형되어 환상의비드를 형성한다. 이와 같이 함으로서 원통형 부분의 형상을 완성할 수 있다.

나선부는 제1 자유단부에 직접 배치된다. 그러나, 달리 구성할 수도 있으며 본문에 사용된 바와 같이 제1 자유단부의 영역에 광범위하게 포함될 수도 있다. 예를 들어, 제1 자유단부에 중심조절부를 배치할 수 있으며 중심조절부에 인접하여 나선부를 배치할 수도 있다.

나선부를 향하는 비드의 측면의 구조와 형상은 스터드단축을 구성하기 위하여 사용된 물질의 강도와 변형특성에 따라서 달라질 수 있다. 설명을 간명하게 하기 위하여, 공구를 가능한 한 간단하게 유지하기 위하여 비드는 공구에 의하여 지지되지 않도록 하는 것이 좋다. 실제의 테스트와 다수의 FEA 시뮬레이션(FEA=유한요소분석법)에서는 특히 소경의 영역에서 이러한 방법으로 형성된 비드의 측면은 거의 직선으로 제작될 수 있음을 보이고 있다. 스터드단축의 종축선에 대한 각도는 약 45°~ 60°사이가 좋다. 이러한 각도 보다 작을 수는 있으나 이들은 비드에 연결될 벨로우에 대한 비드의 고정능력을 감소시킬 것이다. 성형공구를 달리 설계함으로서 비드의 외측부가 용이하게 다른 각도를 가질 수 있다. 나선부를 향하는 측면의 각도는 비드의 소경부의 각도 보다 충분히 더 가파르게 할 수 있다. 그러나, 이와 같은 경우, 나선부를 향하는 측면과 대경부 사이의 전이영역에 버르가 더 많이 형성되는 위험이 있다. 실제로, 직선형 성형공구로 충분히 가공할 수 있고 실질적으로 직선형의 측면을 얻을 수 있다는 것이 확인되었다.

실질적으로 직선형상의 측면은 취부채널 및 비드에 대한 벨로우의 형상을 용이하게 적응시킬 수 있도록 한다.

또한, 예를 들어 최대값을 초과하지 않는 성형공구의 각 구조가 어떠한 허용공차내에 포함되도록 하고 예를 들어 성형공구를 적당히 설계함으로서 외형에서 예리한 변부가 형성되지 않도록 비드의 외경을 줄이는 것이 가능하다. 마찬가지로 이는 볼을 향하는 비드의 한정된 면을 형성하는데에도 적용한다. 예를 들어, 이러한 위치에 환상채널을 가압형성하는 것이 매우 용이하다.

나선부를 향하는 스터드단축의 단부는 다양한 구성을 갖도록 할 수 있다. 예를 들어 공구에 대한 내부결합면을 갖거나 갖지 않는 나사, 예를 들어 원추형 부분을 지지하기 위한 상이한 원추형 부분, 외부결합면을 갖거나 갖지 않는 도그 포인트(dog point)를 포함하는 나사 등이 형성될 수 있다. 축방향의 중심영역에 컬러가 배치될 수도 있다. 이러한 컬러는 공구결합면, 육각구동결합면, 외부다중구동결합면 또는 기타 다른 공구결합면을 포함하거나 포함하지 않을 수 있다.

본 발명의 다른 특징과 이점들이 도면과 다음의 상세한 설명을 통하여 전문가들에게는 명백하게 될 것이다. 본 발명의 범위내에 포함되는 이러한 모든 특징과 이점이 청구범위에 의하여 한정될 것이다.

본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 도면에서 구성요소들은 축척에 따라 도시된 것은 아니고 본 발명의 원리를 명확히 설명하기 위하여 강조된 부분도 있다. 도면에서는 도일한 부분에 대하여서는 동일한 부호를 붙였다.

도 1은 본 발명에 따른 새로운 볼스터드 파스너의 예시적인 제1 실시형태를 보인 정면도.
도 2a는 도 1에서 보인 본 발명에 따른 새로운 볼스터드 파스너의 예시적인 제1 실시형태의 제1제조단계에 있는 것을 보인 정면도.
도 2b는 도 2a에서 보인 제1 제조단계 이후에 다음의 제조단계가 이루어지는 도 1에서 보인 본 발명에 따른 새로운 볼스터드 파스너의 예시적인 제1 실시형태의 정면도.
도 3은 벨로우가 취부되는 본 발명에 따른 새로운 볼스터드 파스너의 예시적인 제2 실시형태의 정면도.
도 4는 본 발명에 따른 새로운 볼스터드 파스너의 예시적인 제3 실시형태의 정면도.
도 5는 본 발명에 따른 새로운 볼스터드 파스너의 예시적인 제4 실시형태의 정면도.

도면에서, 도 1은 새로운 볼스터드 파스너(1)의 예시적인 제1 실시형태를 보인 것이다. 이러한 볼스터드 파스너(1)는 이에 대응하는 볼소켓(도시하지 않았음)과 조합되어 볼-소켓 조인트(도시하지 않았음)을 구성하는데 사용된다. 볼스터드 파스너(1)는 특히 금속으로 만들어지고 차량의 스티어링 기어에 사용되는 것이다.

볼스터드 파스너(1)는 제1 자유단부(3)와 나사(5)를 포함하는 나선부(4)를 갖는 스터드단축(2)을 포함하고, 나선부(4)는 축방향에서 보았을 때 자유단부(3)에 인접하여 배치된다. 나사(5)는 미터나사 또는 다른 적당한 형태의 나사이다. 예시된 실시형태에서, 나선부(4)는 직접 자유단부(3)에 배치되어 있다. 그러나, 다른 구조를 가질 수도 있다.

작동부(7)는 볼스터드 파스너(1)의 종방향 중심축(6)을 따라 동일한 방향으로 배치된다. 예시된 실시형태에서, 두개의 평면구동부(32)의 형태로 구성되며, 이는 볼스터드 파스너(1)를 회전구동시키기 위한 공구렌치가 결합되는 두개의 결합면(8)을 포함한다. 이러한 결합면(8)은 180°대향되게 배치되어 있다. 도 1에서는 이러한 두개의 결합면(8)중에서 하나만 도시됨을 이해할 수 있을 것이다. 역시 다른 구성이 이용될 수 있을 것이다.

다시 이러한 방향에서, 스터드단축(2)에 벨로우, 더스트 캡 등을 취부하기 위한 취부채널(9)이 형성되어 있다. 동일한 방향에서 보았을 때(작동부 7로부터 멀어지는 방향으로 향하여) 취부채널(9)은 비드(10)에 의하여 경계가 한정된다. 비드(10)에 인접하여 원통형 부분(11)이 배치된다. 이러한 비드(10)는 축방향에서 보았을 때 비대칭으로 구성되고 원통형 부분(11)을 향하는 부분에서 약 90°의 각도로 원통형 부분(11)에 연결된다. 취부채널(9)을 향하는 방향에서 각도는 전이부분이 급경사를 이루거나 턱을 이루지 않도록 충분히 크다. 원통형 부분(11)에 인접하여 원추형 부분(12)이 배치된다. 이러한 원추형 부분(12)은 스터드단축(2)의 길이를 따라 연장된 것으로 짧은 경사면이나 베젤의 형태로 구성된 것으로 이해되어서는 아니 된다.

볼(15)이 스터드단축(2)의 제2 단부(13)의 영역에서 스터드단축(2)에 고정적으로 연결된다. 스터드단축(2)과 볼(15)은 단일체로 구성된 것이 아니며 이들은 별도로 각각 제작된 후, 예를 들어, 용접, 마찰용접, 융착, 코킹, 스크류고정, 리벳고정 등과 같은 적당한 방법으로 서로 연결된다.

비드(10)는 순수축방향냉간성형, 특히 순수축방향금속냉간성형으로 제작되었다. 이는 성형공구의 운동이 실질적으로 순수축방향운동임을 의미한다. 이는 성형중에 스터드단축(2)을 구성하고 있는 물질이 축방향으로만 변형된 것을 의미하지 않는다. 성형운동에 의하여, 이후 도 2a 및 도 2b에서 상세히 설명되는 바와 같이, 비드(10)가 형성되고 원통형 부분(11)이 비드(10)와 원추형 부분(12) 사이에 배치된다.

도 2a 및 도 2b는 도 1에 따른 볼스터드 파스너(1)의 스터드단축(2)을 제작하는 성형방법의 일부를 설명하고 있다. 만곡부(34)가 원추형 부분(12)과 원통형 부분(11) 사이에 배치된다. 원추형 부분(12)과 만곡부(34)의 축방향 길이의 합 l₂ 는 3 mm 이상, 좋기로는 약 3~7 mm 사이 또는 그 이상이다. 원통형 부분(11)은 직경 d 를 갖는다. l₂/d 의 비율은 적어도 30%, 좋기로는 약 40~50% 이며 약 70% 이상 또는 80% 이상일 수도 있다.

도 2a는 취부채널(9)과 비드(10)가 형성되기 전 스터드단축(2)의 상태를 보이고 있다. 이러한 상태에서 스터드단축(2)은 아직 나선부(4)를 포함하지 않고 생크부분(shank portion)(16)이 그대로 남아 있다. 더욱이, 원통형 부분(11)은 성형공정 이후에 그 직경이 더 커졌음을 알 수 있다. 볼(15)이 아직 스터드단축(2)에 연결되지 않았다.

도 2b는 취부채널(9)과 비드(10)를 형성하기 위한 실제의 성형공정을 보인 것이다. 성형운동은 전적으로 축방향으로 이루어진다. 이는 냉간성형, 특히 간단한 업셋팅공정에 의하여 이루진다. 이러한 공정은 특히 환상의 성형공구(17)에 의하여 수행된다. 성형공구(17)는 중앙에 원통형의 통공(18)이 형성되어 있고, 이 통공(18)은 스터드단축(2)의 소경단부가 삽입될 수 있도록 한다. 도 2a의 도면으로부터 시작하여, 성형공구(17)는 스터드단축(2)의 제1자유단부(3)를 향하여 축방향으로 하향이동된다. 예를 들어, 이는 다단계 헤딩머신(multistage heading machine)에 의하여 수행된다. 이러한 운동중에, 성형공구(17)는 스터드단축(2)을 구성하고 있는 물질의 부분에 결합되고 이러한 스터드단축 부분의 외경은 성형공구(17)의 통공(18)의 내경 보다 크다. 스터드단축(2)의 자유단부(3)에 의하여 가하여지는 저항 때문에, 스터드단축을 구성하고 있는 물질은 원통형 부분(11)의 영역에서 변형되어(도 2a 참조) 비드(10)와 이러한 비드에 의하여 경계를 이루는 취부채널(9)이 형성된다. 이러한 변형으로 이와 같이 형성된 취부채널(9)과 비드(10)에 인접하여 원통형 부분(14)이 형성된다. 이러한 원통형 부분(14)은 순수축방향성형운동에 의하여 형성되는 비드(10)에 특징이 있다.

도 3은 예시적인 취부상태에 놓인 볼스터드 파스너(1)의 제2 실시형태를 보인 것이다. 다른 실시형태에 일치하는 구성에 대하여 각 부분의 설명이 참조된다. 도 1에서 보인 볼스터드 파스너(1)와는 대조적으로, 이 경우에 있어서 볼스터드파스너(1)는 제1 자유단부(3)의 영역에 배치되는 중심조절부(19)를 포함한다. 더욱이, 작동부(7)를 대신하여, 볼스터드 파스너(1)는 원추형 부분(20)과 다른 원통형 부분(21)을 포함한다. 취부채널(9)은 원통형 부분(21)에 인접하여 배치된다.

도 3은 볼스터드 파스너(1)를 벨로우(22)에 연결하는 볼스터드 파스너의 취부상태를 보인 것이다. 벨로우(22)는 스터드단축(2)에 형성되어 볼소켓(도시하지 않았음)에 결합되는 볼-소켓 조인트(도시하지 않았음)이 밀폐되는 씰링 벨로우 또는 더스트 캡의 형태로 구성된다. 특히 이러한 벨로우(22)는 탄성변형가능한 플라스틱 물질로 만들어지고 취부채널(9)에 대하여 요구된 밀폐효과를 제공한다. 예시된 실시형태에서, 이는 스프링(23)에 의하여 실현된다. 그러나, 다른 방법으로 벨로우(22)를 볼스터드 파스너(1)에 연결할 수도 있다.

원추형 부분(12)의 축방향 길이 l₁ 은 3mm 이상이고 좋기로는 3~7 mm 또는 그 이상일 수 있다. 원통형 부분(11)은 직경 d 를 갖는다. l₁/d 의 비율은 적어도 30%, 좋기로는 40~50% 이며 약 70% 이상 또는 80% 이상일 수도 있다.

도 4는 본 발명 볼스터드 파스너의 제3 실시형태를 보인 것이다. 다른 실시형태에 일치하는 구조에 대하여서는 각 설명부분이 참조된다. 상기 언급된 실시형태와는 대조적으로, 도 4에 따른 볼스터드 파스너(1)는 스터드단축(2)의 제1 자유단부(3)의 영역에 배치되는 내부육각구동부(24)의 형태로 구성된 작동부(7)를 포함한다. 도 4의 확대부분에서 보인 바와 같이, 비드(10)의 영역에 언더컷트(25)가 형성되어 있다. 더욱이, 스터드단축(2)의 상측부분에는 볼스터드 파스너(1)의 질량과 무게를 줄일 수 있도록 하는 요구(26)가 형성되어 있다.

도 5는 볼스터드 파스너(1)의 다른 실시형태를 보인 것이다. 다른 실시형태에 일치하는 구조에 대하여서는 각 설명부분이 참조된다. 이 경우에서, 작동부(7)는 볼스터드 파스너(1)의 거의 축방향 중앙영역에 배치된 제1 외부육각구동부(27)와 제1 자유단부(3)의 영역에 배치된 제2 외부육각구동부(33)의 형태로 구성된다. 볼취부부분(28)은 반대측의 축방향 단부(13)의 영역에 배치된다. 예시된 실시형태에서,취부부분(28)은 널링가공부(29)를 포함한다. 볼(15)은 개방부(31)를 포함하는 중공형 볼(30)의 형태로 구성된다. 널링가공부(29)는 개방부(31)에 결합되고 중공형 볼(30)을 구성하고 있는 물질이 억지끼워맞춤으로 개방부(31)를 둘러싸고 있어 중공형 볼(30)과 스터드단축(2)의 고정적인 연결이 이루어진다. 이 경우에 있어서, 스터드단축(2)의 제2 단부(13)는 이것이 널링가공부(29)가 형성되는 전체부분에 의하여 구성되고 널링가공부(29)가 중공형 볼(30)의 형태로 구성된 볼(15)에 고정적으로 연결되는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 우수한 개선점은 청구범위, 상세한 설명 및 도면으로부터 나타난다. 본 발명의 서두에 언급된 구성들 또는 이들 구성의 조합의 이점은 단순히 예를 들어 설명한 것으로 이들 이점을 얻기 위하여 본 발명에 따른 실시형태의 필수성 없이 달리 또는 점증적으로 이용될 수 있다. 다른 구성들은 도면으로부터, 특히 상대측에 대한 다수 구성요소의 예시된 구조 및 크기로부터 그리고 이들의 상대적인 배치상태와 작동연결관계로부터 이해될 수 있을 것이다. 본 발명의 여러 실시형태의 구성의 조합 또는 선택된 청구범위에 독립적인 다른 청구범위의 구성의 조합이 가능하며 이로써 동기가 부여될 수 있다. 또한 이는 각 도면에 예시되거나 이들을 설명할 때 언급된 구성에 관한 것이다. 또한 이들 구성은 다른 청구범위의 구성과 조합될 수 있다. 더욱이, 본 발명의 다른 실시형태가 청구범위에 언급된 구성을 가지지 않을 수도 있다.

1: 볼스터드 파스너, 2: 스터드단축, 3: 제1 자유단부, 4: 나선부, 6: 중심축선, 9: 취부채널, 10: 비드, 11: 원통형 부분, 12: 원추형 부분, 13: 제2 단부, 15: 볼, 22: 벨로우, 34: 만곡부.

Claims

볼스터드 파스너(1)에 있어서,
볼스터드 파스너가 제1 자유단부(3), 나선부(4), 취부채널(9), 비드(10), 원통형 부분(11), 원추형 부분(12)과 제2 단부(13)를 포함하는 스터드단축(2)을 포함하고,
나선부(4)는 제1 자유단부(3)의 영역에 배치되며,
취부채널(9)은 벨로우(22)를 스터드단축(2)에 취부할 수 있도록 구성되어 있고, 취부채널(9)은 축방향에서 나선부(4)와 원추형 부분(12) 사이에 배치되며, 취부채널(9)은 원추형 부분(12)을 향하는 제1 축방향 단부를 가지고, 제1 축방향 단부가 비드(10)에 인접하여 배치되며,
원추형 부분(12)은 축방향에서 비드(10)와 제2 단부(13) 사이에 배치되고,
비드(10)는 축방향의 냉간성형으로 형성되며,
원통형 부분(11)이 비드(10)와 원추형 부분(12) 사이에 배치되고, 원통형 부분(11)이 비드(10)의 냉간성형으로부터 얻으며,
볼스터드 파스너가 볼(15)을 포함하고, 볼(15)이 스터드단축(2)의 제2 단부(13)에 고정적으로 연결되며, 볼(15)이 스터드단축(2)에 일체로 형성되지 않고 별도로 제작되어 스터드단축에 연결됨을 특징으로 하는 볼스터드 파스너.
제1항에 있어서, 원추형 부분(12)의 축방향 길이가 원통형 부분(11)의 직경의 30% 이상임을 특징으로 하는 볼스터드 파스너.
제1항에 있어서, 만곡부(34)가 원추형 부분(12)과 원통형 부분(11) 사이에 배치되고, 원추형 부분(12)이 제1 축방향 길이를 가지며 만곡부(34)가 제2 축방향 길이를 가지고, 제1 축방향 길이와 제2 축방향 길이의 합이 원통형 부분(11)의 직경의 30% 이상임을 특징으로 하는 볼스터드 파스너.
제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서, 비드(10)가 축방향에서 보았을 때 비대칭형으로 구성됨을 특징으로 하는 볼스터드 파스너.
제4항에 있어서, 비드(10)가 원추형 부분(12)을 향하는 제1 축방향 부분을 가지며, 제1 축방향 부분이 90°의 각도로 원통형 부분(11)에 연결됨을 특징으로 하는 볼스터드 파스너.
제1항에 있어서, 볼스터드 파스너(1)가 종방향 중심축선(6)을 가지고 비드(10)가 제1 소경부와 제2 대경부를 갖는 측면을 가지며, 제1 소경부의 영역에서 이 측면이 직선형으로 구성되어 30°~ 60°사이의 각도로 종방향 중심축선(6)에 대하여 배치됨을 특징으로 하는 볼스터드 파스너.
제1항에 있어서, 비드(10)가 업셋팅가공으로 형성됨을 특징으로 하는 볼스터드 파스너.
스터드단축(2)에 있어서, 스터드단축이
제1 자유단부(3),
나선부(4),
취부채널(6),
비드(10),
원통형 부분(11),
원추형 부분(12)과,
제2 단부(13)를 포함하고,
나선부(4)는 제1 자유단부(3)의 영역에 배치되며,
취부채널(9)은 벨로우(22)를 스터드단축(2)에 취부할 수 있도록 구성되어 있고, 취부채널(9)은 축방향에서 나선부(4)와 원추형 부분(12) 사이에 배치되며, 취부채널(9)은 원추형 부분(12)을 향하는 제1 축방향 단부를 가지고, 제1 축방향 단부가 비드(10)에 인접하여 배치되며,
원추형 부분(12)은 축방향에서 비드(10)와 제2단부(13) 사이에 배치되고,
비드(10)는 축방향의 냉간성형으로 형성되며,
원통형 부분(11)이 비드(10)와 원추형 부분(12) 사이에 배치되고, 원통형 부분(11)이 비드(10)의 냉간성형으로부터 얻음을 특징으로 하는 스터드단축.
제8항에 있어서, 원추형 부분(12)의 축방향 길이가 원통형 부분(11)의 직경의 30% 이상임을 특징으로 하는 스터드단축.
제8항에 있어서, 만곡부(34)가 원추형 부분(12)과 원통형 부분(11) 사이에 배치되고, 원추형 부분(12)이 제1 축방향 길이를 가지며 만곡부(34)가 제2 축방향 길이를 가지고, 제1 축방향 길이와 제2 축방향 길이의 합이 원통형 부분(11)의 직경의 30% 이상임을 특징으로 하는 스터드단축.
제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 비드(10)가 축방향에서 보았을 때 비대칭형으로 구성됨을 특징으로 하는 스터드단축.
제11항에 있어서, 비드(10)가 원추형 부분(12)을 향하는 제1 축방향 부분을 가지며, 제1 축방향 부분이 90°의 각도로 원통형 부분(11)에 연결됨을 특징으로 하는 스터드단축.
제8항에 있어서, 볼스터드 파스너(1)가 종방향 중심축선(6)을 가지고 비드(10)가 제1 소경부와 제2 대경부를 갖는 측면을 가지며, 제1 소경부의 영역에서 이 측면이 직선형으로 구성되어 30°~ 60°사이의 각도로 종방향 중심축선(6)에 대하여 배치됨을 특징으로 하는 스터드단축.
제8항에 있어서, 비드(10)가 업셋팅가공으로 형성됨을 특징으로 하는 스터드단축.
제8항에 있어서, 제2 단부(13)가 볼스터드 파스너(1)를 얻기 위하여 볼(15)에 연결될 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 스터드단축.
제6항에 있어서, 상기 각도가 45°~ 60°사이 임을 특징으로 하는 볼스터드 파스너.
제13항에 있어서, 상기 각도가 45°~ 60°사이 임을 특징으로 하는 스터드단축.