KR102652574B1 - 볼 조인트 및 그 제조 방법 - Google Patents

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반경택
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Abstract

본 발명의 볼 조인트의 일 실시예는, 구 형태의 볼과, 상기 볼의 일측으로 연장된 로드로 이루어진 볼 스터드; 상기 볼을 감싸며 회전 가능하도록 지지하는 볼 시트; 상기 볼을 감싼 볼 시트가 안착되는 소켓; 상기 소켓의 개구부를 밀폐하는 플러그; 및 상기 소켓의 끝단부가 프레스 코킹에 의해 절곡되어 형성된 코킹부와 상기 플러그의 외측면을 덮도록 상기 소켓과 상기 플러그에 끼움 결합된 캡을 포함한다.

Description

볼 조인트 및 그 제조 방법{Ball joint and Manufacturing method thereof}
본 발명은 볼 조인트 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 볼 조인트의 소켓과 플러그의 밀봉 효과를 향상시킨 볼 조인트 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 볼 조인트는 자동차의 조향장치나 현가장치에서 구관절의 기능을 갖는 이음 수단으로 널리 사용되고 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 일반적인 볼 조인트(10)는, 구(球) 형태의 볼(11a)과 상기 볼(11a)의 일측으로 연장된 로드(11b)로 이루어진 볼 스터드(11)와, 상기 볼(11a)을 감싸며 회전 가능하도록 지지하는 볼 시트(12)와, 상기 볼(11a)을 감싼 볼 시트(12)가 안착되는 소켓(13), 및 상기 소켓(13)의 개구부를 밀폐하는 플러그(14)를 포함한다.
상기 플러그(14)가 소켓(13)의 개구부를 통하여 소켓(13)의 상부에 안착되면, 소켓(13)의 끝단부(13a)를 플러그(14)의 외측부(14a)의 상면에 밀착되도록 절곡시켜 코킹부(13b)를 형성함으로써, 소켓(13)과 플러그(14) 사이의 틈새를 밀봉한다.
종래에는 코킹부(13b)를 형성함에 있어서, 한 쌍의 롤러(31,32)로 이루어진 롤러 코킹 장치(30)를 이용하여 상기 롤러(31,32)의 외주면(31a,32a)이 소켓(13)의 끝단부(13a)에 접촉된 상태에서 상기 롤러(31,32)를 하방향으로 가압하면서 회전함과 동시에 도 1과 도 2에서 화살표로 나타낸 바와 같이 원주방향으로 이동시켜 코킹부(13b)를 형성하게 된다.
이와 같이 롤러 코킹 장치(30)를 이용하여 코킹부(13b)를 형성하게 되면, 도 3에 도시된 바와 같이 코킹부(13b)와 플러그(14)의 외측부(14a) 간에 틈새 없이 밀착시킬 수 있는 장점은 있다.
그러나, 이와 같은 종래의 롤러 코킹 방식에 의하면, 상기 롤러(31,32)를 회전시키면서 원주방향으로 이동시켜야 하므로 공정 시간이 많이 소요되고, 고가(高價)인 롤러 코킹 장치(30)를 구비해야 하므로 설비 비용이 상승하게 되며, 롤러(31,32)의 외주면(31a,32a)이 회전하면서 원주방향으로 이동하므로 이와 접촉되는 코킹부(13b) 및 플러그 외측부(14a)에 도포된 도금 및 도장이 벗겨지게 되므로, 코킹부(13b)와 플러그(14)의 부식을 방지하기 위해서는 코킹 공정이 완료된 후에 도금 및 도장이 벗겨진 부분에 추가로 도금 및 도장 공정을 수행해야 하므로, 볼 조인트의 제조 시간 및 비용이 상승하게 되는 문제점이 있다.
이와 같은 볼 조인트 및 그 제조방법과 관련된 선행기술은, 대한민국 등록특허 제10-1069910호에 공개되어 있다.
본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 볼 조인트의 소켓과 플러그의 밀봉 효과를 향상시킴과 아울러 코킹부와 플러그의 도장 및 도금 공정을 생략하더라도 부품의 부식을 방지할 수 있는 볼 조인트 및 그 제조 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 볼 조인트는, 구 형태의 볼과, 상기 볼의 일측으로 연장된 로드로 이루어진 볼 스터드; 상기 볼을 감싸며 회전 가능하도록 지지하는 볼 시트; 상기 볼을 감싼 볼 시트가 안착되는 소켓; 상기 소켓의 개구부를 밀폐하는 플러그; 및 상기 소켓의 끝단부가 프레스 코킹에 의해 절곡되어 형성된 코킹부와 상기 플러그의 외측면을 덮도록 상기 소켓과 상기 플러그에 끼움 결합된 캡을 포함한다.
상기 캡은, 상기 코킹부와 상기 플러그의 외측부 사이의 공간에 결합되는 제1고정부와, 상기 소켓의 외측면에 형성된 고정홈에 결합되는 제2고정부를 포함할 수 있다.
상기 제1고정부는 상기 코킹부와 상기 플러그의 외측부 사이의 공간에 끼움 결합되는 제1고정돌기로 이루어지고, 상기 제2고정부는 상기 소켓의 외측면에 형성된 고정홈에 끼움 결합되는 제2고정돌기로 이루어질 수 있다.
상기 제1고정돌기와 상기 제2고정돌기는 서로 마주보는 방향으로 돌출 형성될 수 있다.
상기 플러그는, 평면 형태의 중앙부와, 상기 중앙부의 외측단에서 외측으로 하향 경사지게 연장된 경사부, 및 상기 경사부의 외측단에서 외측으로 수평하게 연장된 외측부로 이루어지고, 상기 캡은, 상기 플러그의 중앙부를 덮는 상면부와, 상기 상면부의 외측단에서 외측으로 하향 경사지게 연장되어 상기 플러그의 경사부를 덮는 제1경사부와, 상기 제1경사부의 외측단에서 외측으로 수평하게 연장되어 상기 플러그의 외측부를 덮으며 상기 제1고정돌기가 형성된 평면부와, 상기 평면부의 외측단에서 외측으로 상향 경사지게 연장되어 상기 코킹부의 끝단을 덮는 제2경사부와, 상기 제2경사부의 외측단에서 외측으로 하향 경사지게 연장되어 상기 코킹부의 상면을 덮는 제3경사부, 및 상기 제3경사부의 외측단에서 외측으로 하향 경사지게 연장되어 상기 코킹부의 외측면을 덮으며 상기 제2고정돌기가 형성된 제4경사부로 이루어질 수 있다.
상기 캡은 폴리우레탄 또는 폴리에틸렌 필름 재질로 이루어질 수 있다.
본 발명의 볼 조인트의 제조 방법은, 볼 스터드의 볼과 볼 시트를 소켓에 삽입하는 단계; 상기 플러그를 상기 소켓에 장착하는 단계; 상기 소켓의 개구부 측에 형성된 소켓의 끝단부를 프레스 코킹하는 단계; 및 상기 캡을 상기 플러그와 상기 코킹부 사이의 공간 및 상기 소켓의 외측면에 끼움 결합하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 볼 조인트 및 그 제조 방법에 의하면, 프레스 코킹에 의해 코킹부를 형성함으로써 볼 조인트의 제조 시간을 단축할 수 있고, 코킹부와 플러그의 표면에 손상이 발생하지 않으므로 코킹부의 형성 후에 코킹부와 플러그에 추가적인 도장 및 도금 공정을 생략할 수 있다.
또한, 플러그의 외측면과 코킹부를 밀봉하는 캡을 구비함으로써 볼 조인트의 소켓과 플러그의 밀봉 효과를 향상시킴과 아울러 코킹부와 플러그에 도장 및 도금 공정을 하지 않더라도 부품의 부식을 원천적으로 방지할 수 있다.
또한, 캡의 제1고정부와 제2고정부가 코킹부와 플러그의 외측부 사이의 공간과 소켓의 외측면에 형성된 고정홈에 끼움 방식으로 결합되므로, 캡의 조립 작업을 간편하고 신속하게 수행할 수 있다.
도 1과 도 2는 종래 볼 조인트를 롤러 코킹에 의해 코킹하는 방식을 설명하기 위한 도면,
도 3은 종래 롤러 코킹에 의해 제조된 볼 조인트의 단면도,
도 4는 본 발명의 볼 조인트의 플러그를 소켓에 장착한 모습을 보여주는 사시도,
도 5는 본 발명의 볼 조인트를 프레스 코킹에 의해 코킹하는 방식을 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명의 볼 조인트가 프레스 코킹에 의해 코킹된 모습을 보여주는 사시도,
도 7은 본 발명의 볼 조인트가 프레스 코킹에 의해 코킹된 모습을 보여주는 단면도,
도 8은 본 발명의 볼 조인트를 구성하는 캡의 모습을 보여주는 (a) 사시도와 (b) 단면 사시도 및 (c) 단면도,
도 9는 본 발명의 볼 조인트의 플러그와 코킹부에 캡을 끼움 결합한 모습을 보여주는 단면도,
도 10은 본 발명의 볼 조인트의 제조 방법의 순서도.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 볼 조인트(100)는, 구(球) 형태의 볼(110a)과, 상기 볼(110a)의 일측으로 연장된 로드(110b)로 이루어진 볼 스터드(110), 상기 볼(110a)을 감싸며 회전 가능하도록 지지하는 볼 시트(120), 상기 볼(110a)을 감싼 볼 시트(120)가 안착되는 소켓(130), 상기 소켓(130)의 개구부를 밀폐하는 플러그(140), 및 상기 소켓(130)의 끝단부(131)가 프레스 코킹(Press Caulking)에 의해 절곡되어 형성된 코킹부(131a)와 상기 플러그(140)의 외측면을 덮도록 상기 소켓(130)과 플러그(140)에 끼움 결합된 캡(150)을 포함한다.
도 4 내지 도 7을 참조하면, 상기 플러그(140)가 소켓(130)의 개구부를 통하여 소켓(130)의 상부에 안착되면, 소켓(130)의 끝단부(131)를 플러그(140)의 외측부(143)의 상면에 밀착되도록 절곡시켜 코킹부(131a)를 형성함으로써, 소켓(130)과 플러그(140) 사이의 틈새를 밀봉한다.
본 발명에서는 프레스 코킹 장치(220)를 이용하여 상기 코킹부(131)를 형성한다. 상기 프레스 코킹 장치(220)의 하단부에는 상기 코킹부(131)의 형상에 대응하는 오목한 형태의 홈(221)이 형성되어 있다.
상기 프레스 코킹 장치(220)를 이용한 프레스 코킹을 설명한다.
먼저, 볼 스터드(110)와 볼 시트(120)가 소켓(130)의 내측에 삽입되어 안착되고, 플러그(140)를 소켓(130)의 개구부를 통하여 소켓(130) 상부 내측에 장착한 상태에서, 소켓(130)의 양측부 하단을 지지대(210) 상에 거치한다.
그리고, 상기 프레스 코킹 장치(220)를 도 5에서 화살표로 나타낸 바와 같이 하강 이동시켜 상기 홈(221)이 소켓(130)의 끝단부(131)를 하방향으로 가압하게 되면, 상기 소켓(130)의 끝단부(131)는 플러그(140)의 외측부(143)의 상면을 향하여 절곡되어 코킹부(131a)가 형성된다.
상기 프레스 코킹 장치(220)를 이용한 프레스 코킹에 의하면, 프레스 코킹 장치(220)의 승강 이동에 의해 코킹부(131a)가 신속하게 형성되므로, 종래 롤러 코킹에 의하는 경우와 비교하여 코킹부(131a)의 형성을 위한 공정 시간을 대폭 단축할 수 있다. 또한, 코킹부(131a)와 플러그(140)의 상면에 도금 또는 도장이 도포되어 있는 경우, 프레스 코킹 장치(220)의 하단부에 형성된 홈(221)과 코킹부(131a) 및 플러그(140)의 상면 간에 회전 마찰이 작용하지 않으므로 도금 또는 도장이 벗겨지거나 코킹부(131a) 및 플러그(140)의 상면에 손상이 발생하지 않는다.
따라서, 종래 롤러 코킹에 의하는 경우와 달리 코킹부(131a)의 형성 후에 별도의 추가적인 도금 또는 도장 공정을 생략할 수 있다.
또한, 상기 프레스 코킹 장치(220)는 종래 롤러 코킹 장치(30)에 비하여 상대적으로 저가(低價)이므로 설비 비용을 낮출 수 있는 이점이 있다.
다만, 이와 같은 프레스 코킹에 의하면, 종래 롤러 코킹에 의하는 경우와 비교하여 코킹부(131a)와 플러그(140)의 외측부(143) 사이가 완전히 밀착되지는 않고 공간(S)이 형성된다. 상기 코킹부(131a)와 플러그(140)의 외측부(143) 사이의 공간(S)을 밀봉하기 위한 구성으로, 상기 소켓(130)과 플러그(140)에는 캡(150)이 끼움 결합된다.
이와 같이 상기 캡(150)에 의해 코킹부(131a)와 플러그(140)의 외측면을 덮어 밀봉하게 되면, 코킹부(131a)와 플러그(140)의 외측면에 도금 또는 도장을 하지 않더라도 부품의 부식을 원천적으로 방지할 수 있는 이점이 있다.
도 5와 도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 캡(150)은, 상기 코킹부(131a)와 상기 플러그(140)의 외측부(143) 사이의 공간(S)에 결합되는 제1고정부(154)와, 상기 소켓(130)의 외측면에 형성된 고정홈(132)에 결합되는 제2고정부(158)를 포함한다.
상기 제1고정부(154)는 상기 코킹부(131a)와 플러그(140)의 외측부(143) 사이의 공간(S)에 끼움 결합되는 제1고정돌기(154)로 이루어지고, 상기 제2고정부(158)는 상기 소켓(130)의 외측면에 형성된 고정홈(132)에 끼움 결합되는 제2고정돌기(158)로 이루어질 수 있다.
상기 캡(150)이 소켓(130)과 플러그(140)에 결합된 상태를 견고하게 유지하고 빠짐에 의한 이탈을 방지하기 위하여 상기 제1고정돌기(154)와 상기 제2고정돌기(158)는 서로 마주보는 방향으로 돌출 형성됨이 바람직하다.
상기 플러그(140)는, 평면 형태의 중앙부(141)와, 상기 중앙부(141)의 외측단에서 외측으로 하향 경사지게 연장된 경사부(142), 및 상기 경사부(142)의 외측단에서 외측으로 수평하게 연장된 외측부(143)로 이루어져 있다.
상기 캡(150)은 플러그(140)의 외측면에 밀착됨과 동시에 소켓(130)의 외측면에도 밀착되어 고정됨으로써 효과적인 밀봉이 가능한 형태로 이루어져 있다.
도 8을 참조하면, 상기 캡(150)은, 상기 플러그(140)의 중앙부(141)를 덮는 상면부(151)와, 상기 상면부(151)의 외측단에서 외측으로 하향 경사지게 연장되어 상기 플러그(140)의 경사부(142)를 덮는 제1경사부(152)와, 상기 제1경사부(152)의 외측단에서 외측으로 수평하게 연장되어 상기 플러그(140)의 외측부(143)를 덮으며 상기 제1고정돌기(154)가 형성된 평면부(153)와, 상기 평면부(153)의 외측단에서 외측으로 상향 경사지게 연장되어 상기 코킹부(131a)의 끝단을 덮는 제2경사부(155)와, 상기 제2경사부(155)의 외측단에서 외측으로 하향 경사지게 연장되어 상기 코킹부(131a)의 상면을 덮는 제3경사부(156), 및 상기 제3경사부(156)의 외측단에서 외측으로 하향 경사지게 연장되어 상기 코킹부(131a)의 외측면을 덮으며 상기 제2고정돌기(158)가 형성된 제4경사부(157)로 이루어져 있다.
상기 캡(150)은 끼움 결합이 용이한 재질로 형성됨이 바람직하며, 일 실시예로 상기 캡(150)은 폴리우레탄 또는 폴리에틸렌 필름 재질로 이루어질 수 있다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 볼 조인트(100)의 제조 방법은, 볼 스터드(110)의 볼(110a)과 볼 시트(120)를 소켓(130)에 삽입하는 단계(S1), 상기 플러그(140)를 상기 소켓(130)에 장착하는 단계(S2), 상기 소켓(130)의 개구부 측에 형성된 소켓(130)의 끝단부(131)를 프레스 코킹하는 단계(S3), 및 상기 캡(150)을 상기 플러그(140)와 상기 코킹부(131a) 사이의 공간(S) 및 상기 소켓(130)의 외측면에 끼움 결합하는 단계(S4)를 포함한다.
상기와 같이 본 발명의 구성에 의하면, 프레스 코킹에 의해 코킹부(131a)를 형성함으로써 볼 조인트(100)의 제조 시간을 단축할 수 있고, 코킹부(131a)와 플러그(140)의 표면에 손상이 발생하지 않으므로 코킹부(131a)의 형성 후에 코킹부(131a)와 플러그(140)에 추가적인 도장 및 도금 공정을 생략할 수 있다.
또한, 플러그(140)의 외측면과 코킹부(131a)를 밀봉하는 캡(150)을 구비함으로써 볼 조인트(100)의 소켓(130)과 플러그(140)의 밀봉 효과를 향상시킴과 아울러 코킹부(131a)와 플러그(140)에 도장 및 도금 공정을 하지 않더라도 부품의 부식을 원천적으로 방지할 수 있다.
또한, 캡(150)의 제1고정부(154)와 제2고정부(158)가 코킹부(131a)와 플러그(140)의 외측부 사이의 공간(S)과 소켓(130)의 외측면에 형성된 고정홈(132)에 끼움 방식으로 결합되므로, 캡(150)의 조립 작업을 간편하고 신속하게 수행할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구되는 본 발명의 기술적 사상에 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 자명한 변형실시가 가능하며, 이러한 변형실시는 본 발명의 범위에 속한다.
10 : 볼 조인트 11 : 볼 스터드
11a : 볼 11b : 로드
12 : 볼 시트 13 : 소켓
13a : 소켓의 끝단부 13b : 코킹부
14 : 플러그 14a : 플러그의 외측부
20 : 지지대 30 : 롤러 코킹 장치
31,32 : 롤러 31a,32a : 롤러의 외주면
100 : 볼 조인트 110 : 볼 스터드
110a : 볼 110b : 로드
120 : 볼 시트 130 : 소켓
131 : 소켓의 끝단부 131a : 코킹부
132 : 고정홈 140 : 플러그
141 : 중앙부 142 : 경사부
143 : 외측부 150 : 캡
151 : 상면부 152 : 제1경사부
153 : 평면부 154 : 제1고정돌기(제1고정부)
155 : 제2경사부 156 : 제3경사부
157 : 제4경사부 158 : 제2고정돌기(제2고정부)
210 : 지지대 220 : 프레스 코킹 장치
211 : 홈 S : 코킹부와 플러그 사이의 공간

Claims (7)

  1. 구 형태의 볼과, 상기 볼의 일측으로 연장된 로드로 이루어진 볼 스터드;
    상기 볼을 감싸며 회전 가능하도록 지지하는 볼 시트;
    상기 볼을 감싼 볼 시트가 안착되는 소켓;
    상기 소켓의 개구부를 밀폐하는 플러그; 및
    상기 소켓의 끝단부가 프레스 코킹에 의해 절곡되어 형성된 코킹부와 상기 플러그의 외측면을 덮도록 상기 소켓과 상기 플러그에 끼움 결합된 캡;
    을 포함하되,
    상기 캡은, 상기 코킹부와 상기 플러그의 외측부 사이의 공간에 결합되는 제1고정부와, 상기 소켓의 외측면에 형성된 고정홈에 결합되는 제2고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1고정부는 상기 코킹부와 상기 플러그의 외측부 사이의 공간에 끼움 결합되는 제1고정돌기로 이루어지고,
    상기 제2고정부는 상기 소켓의 외측면에 형성된 고정홈에 끼움 결합되는 제2고정돌기로 이루어진 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1고정돌기와 상기 제2고정돌기는 서로 마주보는 방향으로 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 플러그는, 평면 형태의 중앙부와, 상기 중앙부의 외측단에서 외측으로 하향 경사지게 연장된 경사부, 및 상기 경사부의 외측단에서 외측으로 수평하게 연장된 외측부로 이루어지고,
    상기 캡은, 상기 플러그의 중앙부를 덮는 상면부와, 상기 상면부의 외측단에서 외측으로 하향 경사지게 연장되어 상기 플러그의 경사부를 덮는 제1경사부와, 상기 제1경사부의 외측단에서 외측으로 수평하게 연장되어 상기 플러그의 외측부를 덮으며 상기 제1고정돌기가 형성된 평면부와, 상기 평면부의 외측단에서 외측으로 상향 경사지게 연장되어 상기 코킹부의 끝단을 덮는 제2경사부와, 상기 제2경사부의 외측단에서 외측으로 하향 경사지게 연장되어 상기 코킹부의 상면을 덮는 제3경사부, 및 상기 제3경사부의 외측단에서 외측으로 하향 경사지게 연장되어 상기 코킹부의 외측면을 덮으며 상기 제2고정돌기가 형성된 제4경사부로 이루어진 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 캡은 폴리우레탄 또는 폴리에틸렌 필름 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
  7. 제1항에 기재된 볼 조인트의 제조 방법으로서,
    볼 스터드의 볼과 볼 시트를 소켓에 삽입하는 단계;
    상기 플러그를 상기 소켓에 장착하는 단계;
    상기 소켓의 개구부 측에 형성된 소켓의 끝단부를 프레스 코킹하는 단계; 및
    상기 캡을 상기 플러그와 상기 코킹부 사이의 공간 및 상기 소켓의 외측면에 끼움 결합하는 단계;
    를 포함하는 볼 조인트의 제조 방법.
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