KR20010107452A - 볼 조인트 내부일체형 볼시트의 그리스 2중홈 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 스티어링계통이나 서스펜션계통등의 관절부의 볼스터드에 결합되는 볼 조인트 내부 일체형 볼시트의 그리스 2중홈 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 상기 볼시트의 내경 구면 횡방향의 원주상으로 소정 폭으로 연계형성되며 소정량의 그리스를 충진하도록 된 가로그리스홈과, 상기 가로그리스홈에서 상,하부를 향하여 소정 길이 연계형성되며 내경 구면 횡방향의 원주상으로 적어도 하나 이상 반복형성되어 가로그리스홈의 그리스가 볼스터드의 움직임에 따라 유동될 수 있도록 하는 세로그리스홈을 포함한다.

따라서,상기 볼시트의 내경 구면의 가로,세로그리스홈에 소정량 충진된 그리스가 볼스터드의 구의 회동 및 회전에 따라 인접한 세로그리스홈으로 유동되도록 함으로써 볼스터드로 인한 응력을 최소화하여 정적 토오크, 동적토오크, 온도별 토오크를 만족시키며,볼시트와 볼스터드간의 유격특성을 우수하게 하도록 하는 볼 조인트 내부 일체형 볼시트의 그리스 2중홈 구조를 제공한다.

Description

볼 조인트 내부일체형 볼시트의 그리스 2중홈 구조{STRUETURE OF DOUBLE GROOVE OF BALL-SHEET HAVING A UNITY TYPE INTERNAL BALL-JOINT}

본 발명은 자동차의 스티어링계통이나 서스펜션계통등의 관절부의 볼스터드에 결합되는 볼 조인트 내부일체형 볼시트의 그리스 2중홈 구조에 관한 것으로, 특히, 상기 볼시트의 내경 구면 횡방향의 원주상으로 소정 폭으로 연계형성되며 소정량의 그리스를 충진하도록 된 가로그리스홈과, 상기 가로그리스홈에서 상,하부를 향하여 소정 길이 연계형성되며 내경 구면 횡방향의 원주상으로 적어도 하나 이상 반복형성되어 가로그리스홈의 그리스가 볼스터드의 움직임에 따라 유동될 수 있도록 하는 세로그리스홈을 포함함으로써,상기 볼시트의 내경 구면의 가로,세로그리스홈에 소정량 충진된 그리스가 볼스터드의 구의 회동 및 회전에 따라 인접한 세로그리스홈으로 유동되도록 함으로써 볼스터드로 인한 응력을 최소화하여 정적 토오크, 동적토오크, 온도별 토오크를 만족시키며,볼시트와 볼스터드간의 유격특성을 우수하게 하도록 하는 볼 조인트 내부 일체형 볼시트의 그리스 2중홈 구조에 관한 것이다.

종래 볼시트의 구성은 도1에 도시한 바와 같이 볼조인트 바디(2)의 내측에 볼시트(3)가 배치되고, 상기 볼시트(3)의 내경 구면(4)으로는 볼스터드(1)의 볼스터드 구(5)가 결합되며, 상기 볼시트(3)의 하부와 볼조인트 바디(2)의 내측 하부에는 플러그(6)를 결합한다.

그리고, 상기 볼시트(3)의 내경 구면(4)에 횡방향으로 형성된 그리스홈(7)과 볼스터드 구(5)의 외경면사이에는 그리스가 충진되어 이루어지는 구성이다.

상기한 구성으로 이루어진 종래 볼시트(3)의 기능 중 토오크 성능에 대하여 간략하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상온에서(20°C) 토오크는 정적인 토오크와 동적인 토오크로 나누어 지는데 정적인 토오크는 다시 회전 토오크와 요동 토오크로 나누어 진다.

그리고, 상기한 동적인 토오크는 동토오크(요동속도별 0.1~16Hz)로 분류되어지며, 온도별 토오크의 특성은 저온토오크(-30°C), 상온토오크(20°C),고온토오크(180°C)사이의 토오크이다.

여기서, 정적인 토오크는 두가지 종류로 측정하는 방법이 있는 데, 첫번째는 도1에 도시된 축방향을 중심으로 볼스터드(1)를 회전시켜 토오크 성능을 측정하는 회전토오크가 있고, 두번째는 볼스터드(1)를 횡방향으로 밀고 당겨 요동 토오크를 측정하는 방법이있다.

그리고, 상기 동적인 토오크의 측정방법은 볼스터드(1)를 중심으로 좌우 방향으로 약 25°씩 회전시키고 회전속도를 0.1Hz∼16Hz까지의 토오크를 측정하는 방법이 있다.

또한, 상기 온도별 토오크의 측정방법은 정적인 토오크의 측정방법과 동일하나, -30°C에서 80°C까지의 토오크를 측정한다.

상기한 측정방법들은 실제 테스트 이전 볼조인트(10)의 모든 토오크 성능을 파악하기 위한 방법으로 사용되어지고 있다.

따라서, 상기 볼조인트(10)의 설계에 있어 토오크의 성능을 고려 할 때에는 적절한 볼조인트 바디(2)와 볼스터드 구와의 유격과 함께 토오크 성능을 어떻게 낼 것인가가 중요한 데, 상기한 볼조인트 바디(2)와 볼스터드 구와의 유격을 최소화시키면 토오크가 높아지게 되고, 반대로 토오크를 낮추면 유격이 커져 유격특성이 나빠지는 현상이 발생함으로 토오크와 유격을 적절하게 조절하여 설계하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기한 유격의 측정방법은 상기 볼조인트 바디(2)와 블스터드 구(5)사이의 유격을 측정하는 것으로, 볼시트(3)의 형상에 따라 내부움직임이 달라지게 됨으로 볼조인트 바디(2)를 고정시키고 볼스터드(1)의 축방향의 상,하로 ±kg의 힘을 가하여 유격을 측정하고, 횡방향으로 ±kg의 힘을 가하여 유격을 측정한다.

그리고, 상기 볼조인트 바디(2), 볼스터드의 구(5), 볼시트(3), 플러그(6)를 조립하고 그 이후 볼조인트 바디(2)의 볼조인트 접힘부(8)를 소성가공하여 부품들을 밀착시켜 도1과 같이 조립을 완성하는 데, 이때, 상기 볼조인트 바디(2)의 내경이나 볼스터드(1)의 외경, 볼시트(3)의 형상과 볼스터드 구(5)에 가해지는 응력에 따라 토오크의 특성이 달라진다.

따라서, 일체형 볼시트(11)는 볼조인트 바디(2)의 고탄소강과 볼스터드의 합금강사이에서 완충작용을 하지만 볼시트(3)와 블스터드 구(5)사이의 재질은 나일론 계열이거나 아세탈계열이어서 응력을 해소할 곳이 거의 없어지게 되고, 이에 따라, 국부적인 응력이 볼스터드 구(5)에 가해지게 되며, 결국, 토오크의 성능을 만족시키는 것이 어렵게 된다.

또한, 상기 볼스터드(1)가 좌우로 회전함에 따라 볼시트(3)와 볼스터드 구(5)에 있던 그리스가 구(5)의 위방향(시트상부)과 구의 아래방향(시트하부)으로 이동량이 많아짐에 따라 상대적으로 구 중심의 그리스 밀도가 작아짐으로서 모든 토오크 성능 즉, 동적 토오크, 정적 토오크, 온도별 토오크가 나빠지게되는 것이다.

그리고, 도3에 도시된 상하 분리형 볼시트(12)를 상기한 일체형 볼시트(11)와 같은 방법으로 조립한다고 할 때, 상부 볼시트(13)에 비해 하부 볼시트(14)의경도가 약한 재질로 이루어지기 때문에 하부 볼시트(14)에서 그 응력을 흡수하며, 상부 볼시트(13)와 하부 볼시트(14) 사이의 틈새(15)에서 완충작용을 함으로써, 좌우 회전 시 국부적으로 받는 응력이 최소화 되고 그리스홈(7)에 그리스가 계속 남아있기 유리한 구조로서 토오크의 성능이 좋아지는 반면에 유격이 크고 유격의 특성 중 히스테리시스가 발생하는 문제점이 생긴다.

상기한 바와 같이 볼조인트(10)에서 모든 토오크와 유격을 만족하고 볼조인트(10)에 요구되어지는 기능에 맞는 설계를 하기 위해서는 일체형 볼시트(11)나 상하 분리형 볼시트(12)로 구성하여야 하나, 일체형 볼시트(11)를 사용하면 토오크의 특성이 나빠지는 단점이 있고, 상하 분리형 볼시트(12)를 사용하면 유격의 특성이 나빠지는 단점을 가질 수 밖에 없게 된다.

즉, 상기 일체형 볼시트(11)는 조립시 볼조인트 바디(2)와 볼스터드(1) 사이에 볼시트(3)가 볼스터드(1)에 국부적 응력을 가하고, 그 응력은 볼스터드 구(5)에 가해져 모든 토오크의 특성이 나빠지게 하는 단점이 있지만 유격의 특성이 좋아지게 되는 것이며, 또한, 상하 분리형 볼시트(12)는 조립시 볼 조인트 바디(2)와 볼스터드(1) 사이의 응력이 상하 분리형 볼시트(12)의 틈새(15)와 하부 볼시트(14)에 흡수되어 토오크의 특성을 좋아지지게 하는 장점은 있지만 유격이 나빠지는 단점을 가지게 된다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은 볼스터드로 인한 응력을 최소화하여 정적 토오크 성능, 동적토오크 성능, 온도별 토오크성능을만족시킴과 동시에 볼조인트 바디와 블스터드 구사이의 유격특성을 우수하게 하도록 하는 목적을 제공한다.

상기한 목적은, 본 발명에 따라, 볼시트의 내경 구면 횡방향의 원주상으로 소정 폭으로 연계형성되며 소정량의 그리스를 충진하도록 된 가로그리스홈과, 상기 가로그리스홈에서 상,하부를 향하여 소정 길이 연계형성되며 내경 구면 횡방향의 원주상으로 적어도 하나 이상 반복형성되어 가로그리스홈의 그리스가 볼스터드의 움직임에 따라 유동될 수 있도록 하는 세로그리스홈으로 달성된다.

도1은 종래 일체형 볼시트와 볼스터드의 결합상태를 도시한 단면도.

도2는 종래 일체형 볼시트의 구조를 도시한 단면도.

도3은 종래 분리형 볼시트의 구조를 도시한 단면도.

도4는 본 발명 일체형 볼시트의 구조를 도시한 단면도.

도5는 본 발명 일체형 볼시트와 볼스터드의 결합상태를 도시한 단면도.

-도면부호의 설명-

101-볼시트 102-볼시트의 내경 구면 103-볼스터드

104-세로그리스홈 105-가로그리스홈 106-볼조인트 바디

107-볼스터드 구 108-플러그 109-볼조인트의 접힘부

이하, 본 발명의 구성을 도4내지 도5에서 설명하면 다음과 같다.

볼 조인트 내부 일체형 볼시트의 그리스 2중홈 구조에 있어서, 상기 볼시트(101)의 내경 구면(102) 횡방향의 원주상으로 소정 폭으로 연계형성되며 소정량의 그리스를 충진하도록 된 가로그리스홈(105)과, 상기 가로그리스홈(105)에서 상,하부를 향하여 소정 길이 연계형성되며 내경 구면(102) 횡방향의 원주상으로 적어도 하나 이상 반복형성되어 가로그리스홈(105)의 그리스가 볼스터드(103)의 움직임에 따라 유동될 수 있도록 하는 세로그리스홈(104)을 포함한다.

그리고, 상기 세로그리스홈(104)으로 부터 내경 구면(102)의 축을 중심으로 일측 원주방향의 25°내의 위치에 다른 하나의 세로그리스홈(104)을 형성하여 한 쌍을 한 개조로 내경 구면(102) 횡방향 원주상으로 적어도 한 번 이상 반복 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 세로그리스홈(105)은 볼시트(101)의 내경 구면(102)의 축선방향에서 소정 각도의 기울기로 가로그리스홈(105)의 상,하부로 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 가로그리스홈(105)의 상부 세로그리스홈(104c)과 하부 세로그리스홈(104d)이 볼시트(103) 내경 구면(102)의 원주방향으로 소정거리 이격되어 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

아울러, 본 발명의 실시예로서는 상기 볼시트(101)의 내경 구면(102)의 축선에서 소정 각도의 기울기와 폭을 가지고 원주상에 연계형성되며 소정량의 그리스를 충진하도록 된 가로그리스홈(105)과, 상기 가로그리스홈(105)의 수직 상,하부를 향하여 소정 길이 연계형성되며 가로그리스홈(105)의 원주방향으로 적어도 하나 이상 반복형성되어 가로그리스홈(105)의 그리스가 볼스터드(103)의 움직임에 따라 유동될 수 있도록 하는 세로그리스홈(104)을 포함하도록 한다.

그리고, 상기 세로그리스홈(105) 기울기의 축선을 중심으로 내경 구면(102) 의 일측 원주방향의 25°내의 위치에 다른 하나의 세로그리스홈(104)을 형성하여 한 쌍을 한 개조로 가로그리스홈(105)의 기울기에 따른 원주방향으로 적어도 한 번 이상 반복 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 가로그리스홈(105)의 상부 세로그리스홈(104c)과 하부 세로그리스홈(104d)이 볼시트(103) 내경 구면(102)의 원주방향으로 소정거리 이격되어 형성되도록 한다.

상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 기술 및 작용을 도5에서 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 볼조인트 바디(106)와 볼스터드 구(107) 및 볼시트(101),플러그(108)를 종래와 같이 조립하고, 상기 볼조인트 바디(106)의 볼조인트 접힘부(109)를 소성가공하여 부품들을 밀착시켜 조립을 완성한다.

상기와 같이 조립된 본발명의 볼시트(101)를 적용하여 볼스터드(103)의 축방향으로 좌우 25°씩 회전시키면 도5에 도시된 세로그리스홈(104)에 있던 일측 세로그리스홈(104a)의 그리스가 타측 세로그리스홈(104b)으로 이동하고 다시 반대방향으로 회전할 때는 타측 세로그리스홈(104b)에 있던 그리스가 일측 세로그리스홈(104a)으로 이동한다.

즉, 상기 한 쌍이 한 조를 이루는 일측과 타측 세로그리스홈(104)은 가로그리스홈(105)를 중심으로 상부와 하부를 향하여 소정길이로 형성되어 그 양단이 볼시트(101)의 내경 구면(102)과 볼스터드 구(107)의 외경면에 의해 막힌 상태이기 때문에, 상기 일측과 타측의 세로그리스홈(104)을 가로지르는 형태, 즉, 내경 구면(102)의 중심으로부터 횡방향 원주상으로 형성되는 가로그리스홈(105)을 유동경로로 하여 그리스가 이동됨으로써 볼스터드(103)가 회전을 하여도 계속해서 볼시트(101)와 볼스터드 구(107)사이에 그리스가 머물 수 있게 되는 것이며, 세로그리스홈(104)과 가로그리스홈(105)의 면적으로 볼시트(101)와 볼스터드 구(107)사이의 접촉면적을 최소화 함으로써 볼시트(101)와 볼스터드(103) 사이의 토오크를 안정시킬 수 있게 된다.

그리고, 도6에 도시된 바와 같이 내경 구면(102)의 수평 원주방향으로 형성된 가로그리스홈(105)의 상하부에 형성되는 세로그리스홈(104)이 소정의 기울기로형성되도록 하여 볼스터드(103)의 회전에 따라 그리스가 가로,세로그리스홈(105)(104)에 자연스럽게 유동되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 도7에 도시된 바와 같이 내경 구면(102)의 수평 원주방향으로 형성된 가로그리스홈(105)의 상부에 형성되는 상부 세로그리스홈(104c)이 하부 세로그리스홈(104d)과 볼스터드(103)의 축선 방향에서 일직선상에 위치하지 않고 일측 원주방향으로 소정거리 이격되도록 형성함으로써 세로그리스홈(104)이 원주방향으로 소정간격으로 배열된것과 같은 효과를 이루어 그리스의 원활한 유동을 유도하는 것도 바람직한 실시예라 하겠다.

그리고, 본 발명의 실시예로는 도8에 도시된 바와 같이 상기 볼시트(101)의 내경 구면(102)에 형성되는 가로그리스홈(105)을 수평상태에서 소정의 각도로 기울기를 주고, 상기 가로그리스홈(105)의 기울기로부터 수직된 세로그리스홈(104)을 형성함으로써 볼스터드(103)의 움직임에 따른 그리스의 유동이 가로그리스홈(105)으로부터 원활히 이루어지도록 한다.

또한, 도9에 도시된 바와 같이 상기 가로그리스홈(105)의 상부에 형성된 상부 세로그리스홈(104c)과 하부 세로그리스홈(104d)은 내경 구면(102)의 일측 원주방향으로 소정거리 이격형성한다.

상기한 바와 같이 본 발명은 일체형 볼시트의 내경 구면에 횡방향의 원주상으로 소정량의 그리스가 충진되는 가로그리스홈을 형성하고, 상기 세로그리스홈으로부터 내경 구면의 축을 중심으로 25°내의 위치에 다른 하나의 세로그리스홈을형성하여 내경 구면 횡방향의 원주상으로 다수개의 세로그리스홈을 형성하여 상기 가로,세로그리스홈에 그리스를 충진시킴으로써, 상기 볼스터드의 구에 가해지는 응력을 최소화 시켜 정적 토오크 성능, 동적토오크 성능, 온도별 토오크 성능을 만족시키고 볼조인트 바디와 볼스터드 구사이의 유격특성이 우수한 제품을 생산할 수 있도록 함과 동시에 제조원가를 절감할 수 있게 하는 효과를 가진다.

Claims (7)

1. 볼 조인트 내부 일체형 볼시트의 그리스 2중홈 구조에 있어서,

   상기 볼시트의 내경 구면 횡방향의 원주상으로 소정 폭으로 연계형성되며 소정량의 그리스를 충진하도록 된 가로그리스홈과,

   상기 가로그리스홈에서 상,하부를 향하여 소정 길이 연계형성되며 내경 구면 횡방향의 원주상으로 적어도 하나 이상 반복형성되어 가로그리스홈의 그리스가 볼스터드의 움직임에 따라 유동될 수 있도록 하는 세로그리스홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 볼 조인트 내부 일체형 볼시트 2중 그리스홈 구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 세로그리스홈으로부터 내경 구면의 축을 중심으로 일측 원주방향의 25°내의 위치에 다른 하나의 세로그리스홈을 형성하여 한 쌍을 한 개조로 내경 구면 횡방향 원주상으로 적어도 한 번 이상 반복 형성하는 것을 특징으로 하는 볼 조인트 내부 일체형 볼시트 2중 그리스홈 구조.
3. 제1항에 있어서,

   상기 세로그리스홈은 볼시트의 내경 구면의 축선방향에서 소정 각도의 기울기로 가로그리스홈의 상,하부로 형성됨을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 볼 조인트 내부 일체형 볼시트 2중 그리스홈 구조.
4. 제1항에 있어서,

   상기 가로그리스홈의 상부 세로그리스홈과 하부 세로그리스홈은 볼시트 내경구면의 일측 원주방향으로 소정거리 이격되어 형성됨을 특징으로 하는 볼 조인트 내부 일체형 볼시트 2중 그리스홈 구조.
5. 볼 조인트 내부 일체형 볼시트의 그리스 2중홈 구조에 있어서,

   상기 볼시트의 내경 구면의 축선에서 소정 각도의 기울기와 폭을 가지고 원주상에 연계형성되며 소정량의 그리스를 충진하도록 된 가로그리스홈과,

   상기 가로그리스홈의 수직 상,하부를 향하여 소정 길이 연계형성되며 가로그리스홈의 원주방향으로 적어도 하나 이상 반복형성되어 가로그리스홈의 그리스가 볼스터드의 움직임에 따라 유동될 수 있도록 하는 세로그리스홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 볼 조인트 내부 일체형 볼시트 2중 그리스홈 구조.
6. 제5항에 있어서,

   상기 가로그리스홈 기울기의 축선을 중심으로 내경 구면 25°내의 위치에 다른 하나의 세로그리스홈을 형성하여 한 쌍을 한 개조로 세로그리스홈의 기울기에 따른 원주방향으로 적어도 한 번 이상 반복 형성하는 것을 특징으로 하는 볼 조인트 내부 일체형 볼시트 2중 그리스홈 구조.
7. 제5항에 있어서,

   상기 가로그리스홈의 상부 세로그리스홈과 하부 세로그리스홈이 볼시트 내경구면의 원주방향으로 소정거리 이격되어 형성됨을 특징으로 하는 볼 조인트 내부 일체형 볼시트 2중 그리스홈 구조.