KR101857198B1 - 볼 조인트 - Google Patents

Abstract

볼 조인트가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 볼 조인트는 볼과 스터드를 포함하는 볼 스터드; 상기 볼의 외주면을 감싸도록 결합되는 베어링; 상기 볼과 베어링을 그 내부에 수용하는 볼 케이싱; 및 상기 볼과 상기 베어링의 접촉 면적이 증대되도록 상기 베어링에 형성되는 장착홈에 장착되어 상기 베어링에 탄성력을 제공하며, 상기 볼과 상기 볼 케이싱 양측에 상기 베어링을 밀착시키는 탄성부재를 포함한다.

Description

볼 조인트{BALL JOINT}

본 발명은 볼 조인트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 볼 스터드의 볼에 베어링의 고른 접촉을 유도하여 베어링의 집중 마모로 인한 내구성 저하를 방지하도록 하는 볼 조인트에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 현가장치는 차체와 차륜을 연결하는 장치로서, 노면으로부터 차체로 전달되는 진동이나 충격을 흡수하는 스프링, 이 스프링의 작동을 조절하는 쇽 업소버, 차륜의 작동을 제어하는 현가암이나 링크 등으로 구성된다.

이러한 현가장치의 현가암이나 링크 등은 볼 자재이음 또는 볼 조인트에 의하여 차체 혹은 차륜에 대해 상대적인 운동을 할 수 있다.

종래의 볼 조인트는 볼 스터드의 볼을 하우징에 넣어서 회전 가능하게 만든 구조로서, 강체로 만들어진 볼 및 볼 스터드와, 볼 스터드를 감싸는 케이스 혹은 하우징, 케이스와 볼 스터드의 볼 사이에 개재되어 볼 스터드의 운동을 자유롭게 하는 베어링, 및 하우징의 내부로 이물질의 침입을 방지하는 더스트 커버 등을 포함하여 구성된다.

상기와 같은 종래의 볼 조인트는 통상적으로 다음과 같은 일련의 공정을 통해 제작된다. 즉 케이스에 베어링을 삽입하고, 볼 스터드를 조립한 상태에서, 베어링이 고정되도록 케이스의 상단을 스웨이징 하여 볼 조인트의 제작을 완료한다.

그러나 상기와 같은 종래의 볼 조인트는 볼 스터드의 볼과 하우징의 사이에 개재되는 베어링이 탄성력이 없는 플라스틱 소재로 제작되는 바, 볼, 베어링, 및 하우징의 제작 공차와 조립공차 등의 원인으로 국부적으로 높은 압력 접촉의 발생 시에 접촉 압력을 완화시킬 수 없고, 이로 인해, 접촉 위치에서 집중적인 마모 현상이 발생되어 베어링의 내구성 및 수명이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 플라스틱 소재로 제작된 베어링의 낮은 강성으로 인해 볼 조인트의 축방향 강성을 향상시키는 것에 한계가 발생하는 등의 문제점도 내포하고 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 볼 스터드의 볼에 베어링의 고른 접촉을 유지하도록 탄성부재를 적용함으로써, 베어링의 국부적인 접촉에 의한 집중 마모 발생을 방지하고, 베어링의 탄성력을 증대시키는 동시에, 축 방향 강성을 증대시키도록 하는 볼 조인트를 제공하고자 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 볼 조인트는, 볼과 스터드를 포함하는 볼 스터드, 상기 볼의 외주면을 감싸도록 결합되고, 장착홈이 형성되는 베어링, 상기 볼과 상기 베어링을 내부에 수용하는 볼 케이싱, 및 상기 베어링의 장착홈에 장착되며, 상기 베어링에 탄성력을 제공하여 상기 볼과 상기 볼 케이싱 양측에 상기 베어링을 밀착시키는 탄성부재를 포함하고, 상기 베어링은, 상기 장착홈을 사이에 두고 마련되는 접촉부들로서, 상기 볼의 외주면에 내주면이 접촉되는 볼 접촉부와, 상기 볼 케이싱의 내주면에 외주면이 접촉되는 케이싱 접촉부를 포함하고, 상기 탄성부재는, 상기 장착홈에 장착된 상태에서, 상기 볼 접촉부에 접하는 제1 면과, 상기 케이싱 접촉부에 접하는 제2 면을 포함하되, 상기 제1 면과 제2 면은, 일측 말단에선 서로 연결되고 타측 말단에선 서로 이격되어 "∧"자 형상의 단면을 형성하고, 상기 제1 면과 제2 면에는 각각, 상기 일측 말단에서 상기 타측 말단을 향해 연장되되, 상기 일측 말단에서만 외측으로 개구되는 제1 개구홀과, 상기 타측 말단에서 상기 일측 말단을 향해 연장되되, 상기 타측 말단에서만 외측으로 개구되는 제2 개구홀이, 서로 이격되어 교호적으로 배치된다.

상기 장착홈은 상기 스터드의 반대측에서 상기 베어링의 둘레를 따라 형성될 수 있다.

상기 장착홈은 상기 볼 케이싱의 내면에 근접한 위치로부터 상기 볼을 향하여 갈수록 폭 길이가 점진적으로 좁아질 수 있다.

상기 장착홈은 상기 베어링에서 상기 볼의 외주면에 내주면이 접촉되는 볼 접촉부와, 상기 볼 케이싱의 내주면에 외주면이 접촉되는 케이싱 접촉부를 형성할 수 있다.

상기 탄성부재는 폭 방향 중앙을 기준으로 양측이 절곡 형성되며, 일측은 상기 볼 접촉부에 지지되고, 타측은 상기 케이싱 접촉부에 지지될 수 있다.

상기 탄성부재는 단면이 “∧”자 형상으로 형성될 수 있다.

상기 탄성부재는 상기 볼을 향하여 위치되는 일단의 지름이 상기 볼 케이싱을 향하여 위치되는 타측의 지름 보다 크게 형성되며, 전체적인 형상이 원추형 링 형상으로 형성될 수 있다.

상기 탄성부재는 탄성력을 가진 플레이트의 폭 방향 중앙을 기준으로 양측을 절곡 성형하고, 길이방향으로 양단을 원형으로 라운드지게 성형하여 제작할 수 있다.

상기 플레이트는 하나 또는 다수개의 조각으로 구성될 수 있다.

상기 탄성부재는 폭 방향으로 양측에 둘레를 따라 적어도 하나의 개구홀이 형성될 수 있다.

상기 개구홀은 상기 탄성부재의 길이방향 양단을 원형으로 라운드지게 절곡 성형 시에 굴곡 발생을 방지하도록 상기 탄성부재의 폭 방향으로는 수평하고, 길이방향으로는 수직하게 형성될 수 있다.

상기 개구홀은 상기 탄성부재의 원주방향을 따라 상기 볼과 상기 볼 케이싱을 향하여 상호 엇갈리게 교대로 형성될 수 있다.

상기 탄성부재는 그 재질이 금속 소재로 형성될 수 있다.

상기 볼 케이싱에는 더스트 커버가 씌워져서 링 클립으로 고정될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 볼 조인트에 의하면, 볼 스터드의 볼에 베어링의 고른 접촉을 유지하도록 탄성부재를 적용함으로써, 베어링의 국부적인 접촉에 의한 집중 마모 발생을 방지하고, 베어링의 탄성력을 증대시키는 동시에, 축 방향 강성을 증대시킬 수 있다.

또한, 베어링의 국부적인 접촉 완화를 통해 베어링의 내구성을 향상시켜 볼 조인트의 수명 증대를 도모할 수 있고, 탄성부재의 강성 조절을 통해 토크 치를 조절이 가능함에 따라 전체적인 상품성을 향상시킬 수 있다.

또한, 볼과 베어링 사이의 고른 접촉 유지로 인해 면압 분포가 우수해지고, 볼 조인트의 토크성능을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 볼 조인트의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 볼 조인트에서 탄성부재가 장착된 베어링의 부분 단면 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 볼 조인트에서 탄성부재의 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

이에 앞서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 “...유닛”, “...수단”, “...부”, “...부재” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 볼 조인트의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 볼 조인트에서 탄성부재가 장착된 베어링의 부분 단면 사시도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 볼 조인트에서 탄성부재의 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 볼 조인트(1)는 볼 스터드(10), 베어링(20), 볼 케이싱(30), 및 탄성부재(40)를 포함한다.

상기 볼 스터드(10)는 강체로 제작되며, 하부에 구비된 볼(12)과, 이 볼(12)로부터 일체로 연장되게 형성되고 전체적으로 원기둥 형상을 한 스터드(14)를 포함할 수 있다.

상기 스터드(14)는 차체 프레임이나 차륜의 너클 혹은 링크 등에 조립될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 베어링(20)은 상기 볼 스터드(10)의 운동을 자유롭게 지지하도록 상기 볼(12)의 외주면을 감싸도록 결합된다. 상기 볼 케이싱(30)은 상기 볼 스터드(10)의 볼(12)과 상기 베어링(20)을 수용한다.

여기서, 상기 베어링(20)에는 상기 볼(12)과 상기 볼 케이싱(30)의 내면 사이에 형성되는 장착홈(22)을 포함할 수 있다.

본 실시예에서, 상기 장착홈(22)은, 도 1과 도 2에서 도시한 바와 같이, 상기 스터드(14)의 반대측에서 상기 베어링(20)의 외측 둘레를 따라 형성될 수 있다.

이러한 장착홈(22)은 상기 볼 케이싱(30)의 내면에 근접한 위치로부터 상기 볼(12)을 향하여 갈수록 폭 길이(W)가 점진적으로 좁아질 수 있다. 즉, 상기 장착홈(22)은 상기 볼 케이싱(30)의 내면에 근접한 위치의 폭 길이(W)이가 가장 길고, 상기 볼(12)로부터 상기 스터드(14) 측을 향하여 위치되는 폭 길이(W)가 가장 짧게 형성될 수 있다.

또한, 상기 장착홈(22)은 상기 베어링(20)에서 상기 볼(12)의 외주면에 내주면이 접촉되는 볼 접촉부(24)와, 상기 볼 케이싱(30)의 내주면에 외주면이 접촉되는 케이싱 접촉부(26)를 형성할 수 있다.

여기서, 상기 탄성부재(40)는 상기 볼(12)과 상기 베어링(20)의 접촉 면적이 증대되도록 상기 장착홈(22)에 장착되어 상기 베어링(20)에 탄성력을 제공할 수 있다. 이에 따라, 상기 탄성부재(40)는 상기 베어링(20)의 장착홈(22)이 형성하는 상기 볼 접촉부(24)의 내주면을 상기 볼(12)의 외주면에 밀착시키고, 상기 케이싱 접촉부(26)의 외주면을 상기 볼 케이싱(30)의 내면에 밀착시킬 수 있다.

즉, 상기 베어링(20)은 상기 탄성부재(40)의 탄성력에 의해 상기 볼 스터드(10)의 볼(12)과 국부적인 접촉이 완화되며, 상기 볼(12)과 상기 베어링(20) 간의 고른 접촉을 유도함으로써, 면압 분포가 우수해 질 수 있다.

한편, 본 실시예에서, 상기 탄성부재(40)는, 도 2와 도 3에서 도시한 바와 같이, 폭 방향 중앙을 기준으로 양측이 절곡 형성되며, 일측은 상기 볼 접촉부(24)에 지지되고, 타측은 상기 케이싱 접촉부(26)에 지지될 수 있다.

또한, 상기 탄성부재(40)는 그 재질이 금속소재로 이루어질 수 있으며, 상기 탄성부재는 단면이 “∧”자 형상으로 형성된다. 이러한 탄성부재(40)는 상기 볼(12)을 향하여 위치되는 일단의 지름이 상기 볼 케이싱(30)을 향하여 위치되는 타측의 지름 보다 크게 형성되며, 전체적인 형상이 원추형 링 형상으로 형성될 수 있다.

이러한 탄성부재(40)는 탄성력을 가진 하나의 플레이트를 그 폭 방향 중앙을 기준으로 양측을 절곡 성형하고, 길이방향으로 양단을 원형으로 라운드지게 성형하여 제작할 수 있다.

여기서, 상기 탄성부재(40)는 폭 방향으로 양측에 둘레를 따라 적어도 하나의 개구홀(42)이 형성될 수 있으며, 본 실시예에서는 둘레를 따라 등 간격으로 이격되어 복수개가 형성된다.

상기 개구홀(42)은 상기 탄성부재(40)의 길이방향 양단을 원형으로 라운드지게 절곡 성형 시에 전체적으로 굴곡 발생을 방지하도록 상기 탄성부재(40)의 폭 방향으로는 수평하고, 길이방향으로는 수직하게 형성될 수 있다.

이에 따라, 상기 탄성부재(40)는 상기 개구홀(42)들에 의해 원추형 링 형상으로의 제작이 원활해질 수 있으며, 그 강성 조절 및 폭 방향으로 배치되는 양측의 폭 길이 가변을 통해 탄성력의 강도를 조절할 수 있어 상기 볼 조인트(1)의 토크 치 조절을 가능케 할 수 있다.

또한, 상기 개구홀(42)은 상기 탄성부재(40)의 원주방향을 따라 상기 볼(12)과 상기 볼 케이싱(30)을 향하여 상호 엇갈리게 교대로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 탄성부재(40)는 상기 개구홀(42)들에 의해 지그재그로 연결된 형상을 갖는다.

한편, 본 실시예에서는 상기 탄성부재(40)가 하나의 플레이트를 폭 방향 양측으로 절곡 성형하고, 길이방향으로 양단을 원형으로 라운드지게 성형하여 원추형 링으로 형성된 것을 일 실시예로 하여 설명하고 있으나, 이에 한정된 것은 아니며, 상기 탄성부재는 전체적인 형상이 원추형 링을 이루도록 “∧” 형상을 갖는 다수개의 부분으로 분리 제작한 후, 상호 조립을 통해 형성할 수도 있다.

본 실시예에서, 상기 볼 조인트(1)는 상기 볼 케이싱(30)에 씌워진 상태로 장착되는 더스트 커버(50)를 더 포함할 수 있다.

상기 더스트 커버(50)는 상기 볼 스터드(10), 상기 베어링(20), 및 상기 볼 케이싱(30)의 내부로 이물질의 침입을 방지하는 기능을 수행할 수 있다.

이를 위해, 상기 더스트 커버(50)는 그 하단이 상기 볼 케이싱(30)의 개구된 상부에 씌워진 상태로 링 클립(52)을 통해 고정되고, 상단은 상기 더스트 커버(50)의 내부에 구비된 내부 링 클립(54)을 통해 상기 볼 스터드(10)에 고정될 수 있다.

여기서, 상기 볼 스터드(10)에는 상기 더스트 커버(50)의 상단에 대응하는 일측에 원주방향을 따라 고정홈(16)이 형성될 수 있다.

또한, 상기 볼 케이싱(30)에는 상기 더스트 커버(50)의 하단에 대응하여 상단 외주면에 원주방향을 따라 고정단(32)이 외측을 향하여 일체로 돌출 형성될 수 있다.

이에 따라, 상기 더스트 커버(50)는 그 하단부가 상기 링 클립(52)을 통해 상기 고정단(32)에 걸린 상태로 고정되고, 그 상단부 내주면이 상기 고정홈(16)에 일정부분 삽입된 상태로 상기 내부 링 클립(54)을 통해 고정됨으로써, 이탈이 방지된 상태로 상기 볼 스터드(10)와 상기 볼 케이싱(30)에 안정적으로 결합될 수 있다.

따라서, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 볼 조인트(100)를 적용하면, 상기 볼 스터드(10)의 볼(12)에 상기 베어링(20)의 고른 접촉을 유지하도록 상기 탄성부재(40)를 적용함으로써, 상기 볼(12)과 상기 베어링(20)의 국부적인 접촉에 의한 집중 마모 발생을 방지하고, 상기 베어링(20)의 탄성력을 증대시키는 동시에, 축 방향 강성을 증대시킬 수 있다.

또한, 상기 베어링(20)의 국부적인 접촉 완화를 통해 베어링(20)의 내구성을 향상시켜 상기 볼 조인트(1)의 수명 증대를 도모할 수 있고, 상기 탄성부재(40)의 강성 조절을 통해 토크 치를 조절이 가능함에 따라 전체적인 상품성을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 볼 조인트(1)를 설명함에 있어 본 실시예에서는 하부가 폐쇄되고 상부가 개구된 베어링(20)에서 폐쇄된 하부에 형성된 장착홈(22)에 탄성부재(40)가 장착되는 것을 일 실시예로 하여 설명하고 있으나, 이에 한정된 것은 아니며, 볼을 중심으로 서로 대향하는 양측에 스터드가 형성된 볼 스터드의 경우에는 상, 하부가 모두 개구된 베어링이 적용됨에 따라, 이 베어링의 상, 하부에 각각 장착홈을 형성하고, 각각의 장착홈에 모두 탄성부재를 장착하여 볼 스터드와 베어링의 접촉 면적을 고르게 유도할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

1 : 볼 조인트
10 : 볼 스터드
12 : 볼
14 : 스터드
16 : 고정홈
20 : 베어링
22 : 장착홈
24 : 볼 접촉부
26 : 케이싱 접촉부
30 : 볼 케이싱
32 : 고정단
40 : 탄성부재
42 : 개구홀

Claims (14)

1. 볼과 스터드를 포함하는 볼 스터드;
   상기 볼의 외주면을 감싸도록 결합되고, 장착홈이 형성되는 베어링;
   상기 볼과 상기 베어링을 내부에 수용하는 볼 케이싱; 및
   상기 베어링의 장착홈에 장착되며, 상기 베어링에 탄성력을 제공하여 상기 볼과 상기 볼 케이싱 양측에 상기 베어링을 밀착시키는 탄성부재;
   를 포함하고,
   상기 베어링은, 상기 장착홈을 사이에 두고 마련되는 접촉부들로서, 상기 볼의 외주면에 내주면이 접촉되는 볼 접촉부와, 상기 볼 케이싱의 내주면에 외주면이 접촉되는 케이싱 접촉부를 포함하고,
   상기 탄성부재는, 상기 장착홈에 장착된 상태에서, 상기 볼 접촉부에 접하는 제1 면과, 상기 케이싱 접촉부에 접하는 제2 면을 포함하되,
   상기 제1 면과 제2 면은, 일측 말단에선 서로 연결되고 타측 말단에선 서로 이격되어 "∧"자 형상의 단면을 형성하고,
   상기 제1 면과 제2 면에는 각각, 상기 일측 말단에서 상기 타측 말단을 향해 연장되되, 상기 일측 말단에서만 외측으로 개구되는 제1 개구홀과, 상기 타측 말단에서 상기 일측 말단을 향해 연장되되, 상기 타측 말단에서만 외측으로 개구되는 제2 개구홀이, 서로 이격되어 교호적으로 배치되는, 볼 조인트.
2. 제1항에 있어서,
   상기 장착홈은
   상기 스터드의 반대측에서 상기 베어링의 둘레를 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
3. 제1항에 있어서,
   상기 장착홈은
   상기 볼 케이싱의 내면에 근접한 위치로부터 상기 볼을 향하여 갈수록 폭 길이가 점진적으로 좁아지는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 탄성부재는
   상기 볼을 향하여 위치되는 일단의 지름이 상기 볼 케이싱을 향하여 위치되는 타측의 지름 보다 크게 형성되며, 전체적인 형상이 원추형 링 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
8. 제1항에 있어서,
   상기 탄성부재는
   탄성력을 가진 플레이트의 폭 방향 중앙을 기준으로 양측을 절곡 성형하고, 길이방향으로 양단을 원형으로 라운드지게 성형하여 제작하는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
9. 제8항에 있어서,
   상기 플레이트는
   하나 또는 다수개의 조각으로 구성되는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
10. 삭제
11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 개구홀은
    상기 탄성부재의 길이방향 양단을 원형으로 라운드지게 절곡 성형 시에 굴곡 발생을 방지하도록 상기 탄성부재의 폭 방향으로는 수평하고, 길이방향으로는 수직하게 형성되는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
12. 삭제
13. 제1항에 있어서,
    상기 탄성부재는
    그 재질이 금속 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
14. 제1항에 있어서,
    상기 볼 케이싱에는
    더스트 커버가 씌워져서 링 클립으로 고정되는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.

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