KR101789821B1 - 볼 조인트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 볼 조인트가 최대 각도로 틸팅된 상태에서도 부품 간의 간섭에 의한 손상을 방지할 수 있고 작동 신뢰성이 보장되는 구조를 갖는 볼 조인트에 관한 것으로, 구 형상의 볼 스터드, 상기 볼 스터드의 일측에 결합하는 샤프트, 상기 볼 스터드의 외주면을 감싸는 안착부를 포함하는 홀더 및 상기 홀더의 상측으로 돌출되고, 내주측에 상기 샤프트의 상기 볼 스터드와 인접하는 부위의 틸팅 각도를 제한하는 경사면부가 형성되며, 상기 샤프트의 최대 각도 틸팅시 탄성변형하는 탄성부를 포함하는 볼 조인트를 제공한다. 따라서, 상기 탄성부가 볼 조인트의 최대 회동시 완충하는 역할을 하므로 부품 간의 손상이나 이탈을 방지할 수 있다.

Description

볼 조인트{BALL JOINT}

본 발명은 볼 조인트에 관한 것으로 더욱 구체적으로는, 볼 조인트가 최대 각도로 틸팅된 상태에서도 접촉된 부품 간 간섭에 의한 손상을 방지할 수 있고 작동 신뢰성이 보장되는 구조를 갖는 볼 조인트에 관한 것이다.

볼 조인트(Ball Joint)는 구관절 기능을 갖는 이음 수단으로 널리 사용되는 장치이다.

상기 볼 조인트는 고급 차량에는 차체의 자세변화에 따라 헤드램프의 조사각도를 조절해주는 헤드램프 레벨링 디바이스(Headlamp Leveling Device)나 스티어링(steering)의 조향축을 연결하는 데 많이 사용되며, 이 외에도 다양한 장비에 부재들간의 연결수단으로서 사용된다.

도 1은 종래기술의 볼 조인트를 나타내는 측단면도이다.

볼 조인트는 대략 구 형상의 볼 스터드(1)와 상기 볼 스터드(1)를 내부의 공간에 안착하며 회동을 지지하는 홀더(2)로 구성된다.

상기 볼 스터드(1)는 일측으로 긴 막대 형상의 샤프트(3)와 결합되는 것이 일반적이고, 상기 홀더(2)는 별도의 장비나 링크(linkage)에 결합하게 되어, 상호간에 볼 스터드(1)의 중심을 기준으로 원하는 각도도 틸팅이 가능하다.

상기 홀더(2)의 상측은 샤프트(3)의 유동을 허용하기 위하여 경사면이 형성되고, 상기 샤프트(3)의 볼 스터드(1)와 인접한 부위에는 너트 형상의 스토퍼(4)가 구비되는 것이 일반적이다.

상기한 경사면과 스토퍼(4)는 샤프트(3)의 홀더(2)에 대한 회동 각도를 제한하는 역할을 하게 된다.

그런데, 볼 조인트의 샤프트(3)가 최대 각도로 회동한 상태에서, 상기 샤프트의 외면은 홀더(2)의 경사면에 접촉한 상태로 부하를 받게 되고, 상기와 같이 스토퍼(4)가 구비된 경우에는 스토퍼(4)의 일부분이 홀더의 상면에 접촉한 상태를 유지하게 된다.

상기와 같이 샤프트(3)가 접촉부위를 중심으로 하여 소정 토크를 받는 경우에는 부품들 간의 손상이 발생할 소지가 있으며, 심각한 경우 볼 스터드(1)가 홀더(2)로 부터 이탈할 가능성이 있었다.

이러한 현상은, 샤프트(3)가 최대 각도로 틸팅되어 부하를 받는 상태에서 회전 동작을 하는 경우 더욱 심화된다.

이러한 작동상의 볼 조인트의 손상은 장비 전체의 작동 오차나 심각한 경우 작동 불능상태로 이어질 수 있다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 볼 조인트가 최대 각도로 회동한 상태에서도 볼 조인트의 부품의 손상을 방지할 수 있고, 작동 신뢰성이 향상되는 구조를 갖는 볼 조인트를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 볼 조인트는, 구 형상의 볼 스터드, 상기 볼 스터드의 일측에 결합하는 샤프트, 상기 볼 스터드의 외주면을 감싸는 안착부를 포함하는 홀더 및 상기 홀더의 상측으로 돌출되고, 내주측에 상기 샤프트의 상기 볼 스터드와 인접하는 부위의 틸팅 각도를 제한하는 경사면부가 형성되며, 상기 샤프트의 최대 각도 틸팅시 탄성변형하는 탄성부를 포함하는 볼 조인트를 제공한다. 따라서, 상기 탄성부가 볼 조인트의 최대 회동시 완충하는 역할을 하므로 부품 간의 손상이나 이탈을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 볼 조인트는, 상기 탄성부는 상기 홀더의 상측에서 링 형상으로 돌출된 볼 조인트를 제공한다. 따라서, 탄성부가 샤프트의 모든 각도의 회동에 대해 지지 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 볼 조인트는, 상기 샤프트의 상기 볼 스터드와 인접한 외주면에 링 형상으로 돌출되어 형성되는 스토퍼를 더 포함하는 볼 조인트를 제공한다. 따라서, 볼 조인트의 회동각도의 제한이 더욱 확실하다.

또한, 본 발명에 따른 볼 조인트는, 상기 탄성부의 외주측에 형성되고 상기 샤프트의 최대 각도 틸팅시 상기 스토퍼의 일부분이 내부에 수용되는 수용공간을 더 포함하는 볼 조인트를 제공한다. 따라서, 스토퍼에 의한 부품의 손상이나 이탈을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 볼 조인트는, 상기 수용공간은 상기 탄성부의 외주측에 링 형상으로 형성된 공간인 볼 조인트를 제공한다. 따라서, 수용공간이 샤프트의 모든 각도의 회동에 대해 대응 가능하다.

전술한 내용과 같이 구성된 본 발명에 따른 볼 조인트는, 볼 조인트의 홀더에 샤프트의 외주측을 지지하면서 탄성변형하여 완충하는 역할을 하는 탄성부와 상기 탄성부의 외주측에서 탄성변형을 허용하고 스토퍼를 수용하는 수용공간을 형성함으로써, 부품 간의 간섭 가능성이 최소화되고, 볼 스터드의 이탈 가능성이 현저하게 줄어들게 되므로, 볼 조인트의 내구성 및 작동 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 종래기술의 볼 조인트를 나타내는 측단면도.
도 2는 본 발명에 따른 볼 조인트를 나타내는 측단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼 조인트를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 볼 조인트를 나타내는 측단면도이다.

볼 조인트는 구 형상의 볼 스터드(11)의 일측으로 샤프트(13)가 연장된다. 상기 샤프트(13)는 긴 원기둥 형상으로 이루어지며 볼 스터드(11)의 회전에 따라 틸팅 및 회전이 가능하다.

홀더(20)는 내부의 공간에서 상기 볼 스터드(11)의 외주면을 감싸는 형상의 안착부(21)를 형성하며, 상기 볼 스터드(11)의 구 중심의 위치를 유지한 상태에서 회전이 가능하도록 안내하는 역할을 하면서 볼 스터드(11)의 이탈을 방지한다.

따라서, 상기 안착부(21)는 볼 스터드(11)의 전체 외주면을 감싸지 않고, 상측에 회동이 가능한 소정 공간인 개구부를 형성하게 된다.

상기 샤프트(13)와 홀더(20)는 상대적으로 틸팅이나 회동이 요구되는 부재들을 각각 연결하면서 이음 부재로서의 역할을 하게 된다.

상기 홀더(20)는 내부에 안착부(21)가 구비된다면 다양한 형상으로 이루어질 수 있고, 안착부를 구비하는 시트와 상기 시트를 외주에서 고정하는 소켓 및 상기 볼 스터드(11)의 결합 이후에 하측에서 결합을 완료하는 캡과 같은 다수의 부재로 이루어질 수도 있음은 물론이다.

상기한 바와 같이, 상기 개구부에서 볼 스터드(11)와 연결된 부위의 샤프트(13)가 틸팅 동작을 할 때, 최대 각도의 틸팅시에는 개구부의 홀더 부분과 접촉함으로써 간섭이 일어나게 된다.

따라서, 홀더(20)의 개구부측은 틸팅 각도를 제한하는 역할을 하지만, 접촉부위를 중심으로 샤프트에 토크가 가해지면 지렛대의 원리에 의해 상기 볼 스터드(11)는 이탈하는 방향으로 강한 토크를 받게 된다.

이러한 바람직하지 않은 부하는 홀더(20), 샤프트(13) 및 볼 스터드(11)의 손상을 초래할 수 있고, 경우에 따라 볼 스터드(11)가 안착부(21)로부터 분리될 가능성이 있음은 상기한 바와 같다.

따라서, 본 발명의 개념에서는 상기 샤프트(13)의 볼 스터드(11)와 결합한 부위의 외주측에 홀더(20)의 상측으로 돌출된 탄성부(22)를 형성한다.

상기 탄성부(22)는 내주측으로 하향 경사진 경사면부(24)를 형성하는데, 상기 경사면부(24)는 샤프트(13)가 최대 틸팅한 상태에서 샤프트(13)의 외주측을 지지하는 일종의 시트로서 역할한다.

상기 탄성부(22)는 바람직하게는 상기 샤프트(13) 또는 상기 볼 스터드(11) 또는 상기 샤프트(13)와 볼 스터드(11)의 연결 부위의 외주측으로 소정 간격 이격되어 상측으로 돌출된 링 형상을 이루게 된다.

따라서, 샤프트(13)가 어느 방향으로 틸팅하더라도 경사면부(24)를 통해 안정적으로 지지할 수 있다.

상기 탄성부(22)는 샤프트(13)가 최대 틸팅각도에서 부하를 받는 경우 탄성변형 및 복원이 가능한 재질로 이루어지게 된다.

이때, 상기 탄성부(22)는 홀더(20)와 일체로서 이루어질 수 있고, 사출물로 함께 사출되어 형성되는 것이 바람직하다.

상기와 같이 샤프트(13)의 일측을 지지하도록 탄성부(22)가 형성되는 경우, 샤프트(13)가 최대 각도로 틸팅되는 경우 상기 탄성부(22)는 외주측으로 변형되면서 완충하는 역할을 한다.

따라서, 볼 스터드(11)가 홀더(20) 내부에서 이탈하는 방향으로 가해지는 힘을 경감할 수 있으며 이는 부품 손상의 방지 및 볼 스터드(11)의 이탈 방지의 효과로 이어지는 이점이 있음에 유의하여야 한다.

한편, 상기 샤프트(13)의 상기 볼 스터드(11)와의 결합부위에 인접한 외주면에는 스토퍼(14)가 구비된다.

상기 스토퍼(14)는 샤프트(13)의 외주측으로 돌출되는 링 형상 또는 너트 형상으로 이루어진다.

상기한 바와 같이 스토퍼(14)는 경사면부(24)와 함께 샤프트(13)의 최대 틸팅 각도를 제한하는 역할을 할 수 있으나, 볼 조인트의 손상의 원인이 될 수 있음은 상기한 바와 같다.

따라서, 홀더(20)의 상측에는 상기 스토퍼(14)의 회동에 따른 간섭을 방지할 수 있는 공간이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 공간은 탄성부(22)의 외주측에 형성된 링 형상의 수용공간(23)으로서, 샤프트(13)의 최대 각도 틸팅시 스토퍼(14)의 일부를 수용하는 역할을 하게 된다.

더욱 정확하게는, 샤프트(13)의 의 틸팅시 틸팅하는 방향으로 스토퍼(14)의 단부측은 하향배치되므로 상기 수용공간(23)은 상기 스토퍼(14)의 상기 샤프트(13)가 최대 각도 틸팅시 하향 배치되는 높이를 고려하여 형성된다.

또한, 상기 수용공간(23)은 탄성부(22)의 외주방향으로 탄성변형시 변형 공간을 제공하는 역할을 하게 된다.

상기한 바와 같이 본 발명의 개념에 따라, 볼 조인트의 홀더에 샤프트(13)의 외주측을 지지하면서 탄성변형하여 완충하는 역할을 하는 탄성부(22)와 상기 탄성부(22)의 외주측에서 탄성변형을 허용하고 스토퍼(14)를 수용하는 수용공간을 형성함으로써, 부품 간의 간섭 가능성이 최소화되고, 볼 스터드(11)의 이탈 가능성이 현저하게 줄어드는 이점이 있다.

이상에서, 본 발명은 실시예 및 첨부도면에 기초하여 상세히 설명되었다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.

11...볼 스터드 13...샤프트
14...스토퍼 20...홀더
21...안착부 22...탄성부
23...수용공간 24...경사면부

Claims (5)

1. 구 형상의 볼 스터드;
   상기 볼 스터드의 일측에 결합하는 샤프트;
   상기 샤프트의 상기 볼 스터드와 인접한 외주면에 링 형상으로 돌출되어 형성되는 스토퍼;
   상기 볼 스터드의 외주면을 감싸는 안착부를 포함하는 홀더;
   상기 홀더의 상측으로 돌출되고, 내주측에 상기 샤프트의 상기 볼 스터드와 인접하는 부위의 틸팅 각도를 제한하도록 내주측으로 하향 경사진 경사면부가 형성되며, 상기 샤프트의 틸팅시 탄성변형되는 탄성부; 및
   상기 탄성부의 외주측에 형성되고, 상기 샤프트의 틸팅 시 상기 스토퍼의 일부가 내부에 수용되는 수용공간을 포함하며,
   상기 수용공간의 내주면에는, 하방으로 갈수록 외측을 향해 경사면이 형성되는 볼 조인트.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 탄성부는 상기 홀더의 상측에서 링 형상으로 돌출된 볼 조인트.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 탄성부와 상기 홀더는 일체로 형성되는 볼 조인트.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 수용공간은 상기 샤프트의 최대 각도 틸팅 시 비접촉 상태로 상기 스토퍼의 일부를 수용하는 볼 조인트.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 수용공간은 상기 탄성부의 외주측에 링 형상으로 형성되어, 상기 스토퍼의 단부를 수용하는 볼 조인트.

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