KR200154355Y1

KR200154355Y1 - 볼 조인트 장치

Info

Publication number: KR200154355Y1
Application number: KR2019930028852U
Authority: KR
Inventors: 히로노브 스기우리
Original assignee: 마에다 츠구요시; 닛폰 하츠죠 가부시키가이샤
Priority date: 1993-12-21
Filing date: 1993-12-21
Publication date: 1999-08-02
Also published as: KR950019580U

Abstract

본 고안은 하우징과 소켓을 서로 확실하게 고정할 수 있고 또 구조가 간단하여 부품수가 적은 볼 조인트 장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것으로서, 본 고안의 볼 조인트 장치(10)는, 원통형상의 내면과 저부를 갖는 소켓 삽입부(20)와 상기 소켓 삽입부(20)의 저부에 위치하는 저력부(21)를 가지고 있으며, 상기 저벽부(21)에 관통구멍(23)이 형성되어 있는 금속제로 된 하우징(12)과; 소켓(30)의 바닥에 상기 관통구멍(23)과 대응한 위치에 볼록부(32)가 형성되어 있는 열가소성 합성수지로 된 소켓(30)을 구비하고 있다. 상기 볼록부(32)를 상기 관통구멍(23)에 삽입하고, 관통구멍(23)의 외측으로 돌출되는 볼록부(32)의 단부(32a)를 가열등에 의하여 연화시켜 상기 단부(32a)를 적절한 형상으로 변형시킴으로써 소켓(30)이 하우징(12)에 고정되는 구성으로 하고 있다.

Description

볼 조인트 장치

제1도는 본 고안의 일실시예에 관한 볼 조인트 장치의 단면도.

제2도는 제1도에 나타낸 볼 조인트 장치의 저면도.

제3도는 제1도에 나타낸 볼 조인트 장치의 로드부재의 사시도.

제4도는 제1도에 나타낸 볼 조인트 장치의 하우징에 소켓을 삽입하기 전의 상태를 나타내는 단면도.

제5도는 소켓의 변형예를 나타내는 단면도.

제6도는 볼록부의 변형예를 나타내는 볼 조인트 장치의 단면도.

제7도는 로드부재의 변형예를 나타내는 볼 조인트 장치의 단면도.

제8도는 본 고안의 타실시예에 관한 볼 조인트 장치의 단면도.

제9도는 제8도에 나타낸 볼 조인트 장치의 하우징의 저면도.

제10도는 제8도에 나타낸 볼 조인트 장치의 하우징에 소켓을 삽입하기 전의 상태를 나타내는 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

12 : 하우징 21 : 저벽부

23, 61 : 관통구멍 30, 62 : 소켓

32, 63 : 볼록부 32a, 63a : 선단

본 고안은, 각종의 기계에 있어서의 기계요소간의 접속부분 등에 이용되는 볼 조인트 장치에 관한 것으로서, 특히 하우징과 소켓을 가지는 볼 조인트 장치에 있어서, 소켓을 하우징에 고정하기 위한 수단과 하우징 형상의 개량에 관한 것이다.

볼 조인트 장치를 저렴한 비용으로 제작하기 위해서, 종래부터 여러 대책이 강구되어 왔다. 예를들면, 일본국 실용신안공개 소61-176011호 공보(선행기술 1이라 한다)에 게재되어 있는 스태빌라이저용 커넥팅 로드(connecting rod for stabi-lizer of moter vehiche suspention)의 경우, 금속판으로 이루어진 로드본체의 단부에, 버닝가공(burring) 또는 플랜징가공(flanging)에 의하여 하우징으로서의 환상 돌기부가 형성된다. 이 환상 돌기부에 소켓이 삽입된다. 소켓에는 오목구면이 형성되어 있으며, 이 오목구면에 스터드 볼의 구상 머리부가 끼워맞춰진다. 이 선행기술의 경우, 로드본체와 하우징을 1장의 금속판으로 일체로 형성할 수 있다.

상기 소켓을 하우징에서 쉽게 빠지지 않게 하기 위해서는, 하우징의 내경보다도 큰 외경을 가지는소켓을 그 축선방향으로 큰 하중을 가하면서 하우징에 압입할 필요가 있다. 그러나, 너무 큰 힘에 의하여 소켓이 하우징에 압입되면, 소켓의 오목구면에 끼워져 있는 스터드 볼의 구상 머리부가 원활하게 회전할 수 없게 된다. 따라서, 스터드 볼의 원활한 작동과 실용적으로 외부의 힘 등에 견디는 소켓의 빠짐 강도를 양립시키도록 소켓을 하우징에 압입·고정하는 것이 곤란하였다.

소켓의 고정방법으로서 접착재를 사용하는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 소켓의 재질로서 기계적으로 바람직한 성능을 가지는 엔지니어링 플라스틱은, 일반적으로 내약품성이 우수하고 또 용제에 쉽게 녹지 않는 성질이 있기 때문에, 높은 접착강도를 얻는 것이 곤란하였다. 또, 하우징의 원가절감화를 위하여 철이 사용된 경우에는 하우징의 내면에 적절한 도장을 하게 되는데, 도장의 막도 접착강도를 떨어뜨리는 원인이 된다.

또, 일본국 실용신안공개 평2-120209호의 공보(선행기술 2라 한다)에 게재되어 있는 필로 볼 시트(pillow ball seat)에 있어서는, 하우징으로서의 원통 피스(cylindrical piece)에 볼 시트부재(소켓)가 삽입되어 있다. 이 선행기술의 경웅, 볼 시트부재를 원통피스에 삽입한 후, 원통 피스의 외측으로 돌출되즌 볼 시트부재의 단면에 캡이 장착된다. 이 캡에 의하여 볼 시트부재가 원통피스에서 빠지는 것을 방지할 수 있다. 그러나, 이 선행기술에서는 볼 조인트 장치를 구성하는 부품수가 상기 캡의 부품수만큼 증가하게 되므로 원가상승의 원인이 된다. 또, 상기 캡은 볼 시트부재와 원통피스와의 상대회전을 저지하는 것이 가능하지 않다.

상기 선행기술 1, 2 이외의 수단에의하여, 원통형상의 하우징에 소켓을 고정할 수도 있다. 그러나, 이 경우도 실제로 볼 조인트 장치가 사용될 때에, 하우징과 스터드 볼에 작용하는 여러방향에서의 하중에 의하여 소켓이 하우징의 축선방향으로 작용하거나 양자가 상대회전을 일으키는 일이 있다. 이것은, 소켓이 변형되거나 마모되는 원인이 되며, 볼 조인트 장치가 소기의 특성을 유지할 수 없게 되는 일이 있었다.

또, 하우징과 소켓의 상대회전을 방지하기 위해서, 하우징의 내주부와 소켓의 외주부를 원형 이외의 단면부를 가공하여 하우징과 소켓을 서로 씨워맞추는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 이 경우는 하우징에 사용되는 강판이나 강관 등을 원형 이외의 단면으로 가공하지 않으면 안되기 때문에, 제조에 많은 품과 시간이 소요되므로써 생산원가가 증가되는 등의 문제가 있었다.

따라서, 본 고안의 목적은, 하우징과 소켓을 서로 확실하게 고정할 수 있고 또 구조가 간단하여 부품수가 적은 볼 조인트 장치를 제공하는데 있다.

본 고안에 의하면, 하우징과 소켓을 상대회전시키는 방향으로 가해지는 하중이나 소켓의 축선방향으로 가해지는 하중 등에 대하여 높은 강도를 얻을 수 있다. 또한, 하우징이나 소켓의 가공이 용이하고 부품수도 증가하지 않기 때문에, 볼 조인트 장치의 생산원가의 저렴화에 기여할 수 있다.

본 고안은, 구상 머리부를 가지는 스터드 볼과, 상기 구상 머리부가 회전이 자유롭도록 끼워맞춰지는 오목구면을 가지는 소켓과, 상기 소켓을 수용하는 하우징을 구비한 볼 조인트 장치에 있어서, 상기 하우징은 금속재료로 이루어지며, 내면과 저부(底部)를 가지는 소켓 삽입부와 상기 소켓 삽입부의 저부에 위치하는 저벽부를 가지고 있으며, 상기 저벽부에 적어도 1개의 관통구멍이 형성되어 있고; 상기 소켓은 열가소성 합성수지로 이루어지며, 상기 소켓의 바닥에는 상기 관통구멍과 대응한 위치에 볼록부가 형성되어 있고, 상기 볼록부가 상기 관통구멍에 삽입되고 또한 관통구멍의 외측으로 돌출되는 볼록부의 선단에 상기 볼록부가 상기 관통구멍에서 빠지지 않도록 하기 위하여 하우징의 저벽부를 따라서 평편하게 넓혀지는 형상의 가열변형부를 형성하고 있다.

상기 볼 조인트 장치를 조립하기 위해서는, 미리 스터드 볼의 구상 머리부를 끼워맞춘 소켓을 하우징의 소켓 삽입부에 삽입함과 동시에, 소켓의 볼록부를 하우징의 저벽부의 관톡구멍에 삽입한다. 그리고, 관통구멍의 외측으로 돌출되는 상기 볼록부의 선단을 히터 혹은 적외선 가열장치 등에 의하여 연화(軟化) 온도까지 가열한 후, 이 볼록부의 선단을 변형시킨다. 또한, 초음파가공에 의하여 볼록부의 선단을 변형시켜도 된다.

이하, 본 고안의 제1실시예에 대하여 제1도∼제4도를 참조하여 설명한다.

제1도에 나타낸 볼 조인트 장치(10)는 금속제의 로드부재(11)와 이 로드부재(11)의 단부에 형성된 하우징(12)을 구비하고 있다. 제3도에 나타낸 바와 같이, 로드부재(11)와 하우징(12)은 강판등과 같은 1장의 금속판(13)으로 이루어진 프레스 성형품이다. 로드부재(11)의 좌우 양측부에 각각 굽혀진 모서리부(14)가 형성되어 있다.

하우징(12)은 드로잉 가공에 의하여 원통형상으로 형성된 소켓 삽입부(20)와 이 소켓 삽입부(20)의 저부에 위치하는 저벽부(21)를 가지고 있다. 소켓 삽입부(20)의 트인구멍 가장자리부에 플랜지부(22)가 형성되어 있다. 저벽부(21)와 플랜지부(22)를 형성함으로써 하우징(12)이 쉽게 변형되지 않게 되며, 비교적 두께가 얇은 금속판으로 된 하우징(12)이라 하더라도 지름방향의 하중에 대하여 큰 강도를 발휘할 수 있다. 저벽부(21)에 복수의 관통구멍(23)이 형성되어 있다. 또한, 드로잉 가공 대신에 단조에 의하여 금속제 로드의 단부에, 원형 단부의 내면을 가지는 소켓 삽입부와 저벽부를 성형하도록 하여도 된다. 또, 주조 혹은 소결에 의하여 하우징(12)을 성형하여도 된다.

소켓 삽입부(20)에 소켓(30)이 수용된다. 이 소켓(30)의 본체(30A)에 오목구면(31)이 형성되어 있다. 소켓(30)의 재료는, 예를 들면 폴리아세탈이나 폴리부틸렌 테레프타레이트(polybutylene terepht-halate), 폴리카보네이트, 폴리아미드, ABS수지, ASA수지, AS수지, 폴리에틸렌, 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethylmethacrylate), 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프타레이트, 폴리스틸렌, 피리염화비닐(polyvinyl chloride), 폴리페닐렌 술피드, 폴리술폰(polysulfone), 폴리이미드, 폴리아미드이미드 등의 열가소성의 합성수지이다. 이 소켓(30)은 사출성형에 의하여 일체로 성형된 성형품이다. 소켓(30)의 외경은 소켓 삽입부(20)의 내경보다도 약간 크게(예를 들면, 0.3mm정도 크게)하고 있다. 이 소켓(30)은 소켓 삽입부(20)에 압입된다.

제4도에 나타낸 바와 같이, 소켓(30)의 바닥에는 관통구멍(23)과 대응한 위치에 복수의 볼록부(32)가 형성되어 있다. 이 볼록부(32)가 관통구멍(23)에 삽입된 후, 볼록부(32)의 선단부분, 즉 관통구멍(23)의 하측으로 돌출되는 선단(32a)이 도시하지 않은 히터 혹은 적외선 가열장치 또는 고주파유도 가열장치에 의하여 연화된다. 선단(32a)이 연화된 후, 제1도에 나타낸 바와 같이, 선단(32a)이 상기 관통구멍(23)에서 빠질 수 없는 형상, 즉 하우징(12)의 저벽부(21)를 따라서 평편하게 넓혀지는 형상의 가열변형부(32a')로 변형된다. 상기 볼록부(32)는 변형된 후에 냉각함으로써 본래와 같이 단단하게 된다.

소켓(30)의 오목구면(31)에 스터드 볼(40)의 구상 머리부(41)가 회전이 자유롭도록 끼워진다. 이 구상 머리부(41)는 소켓(30)이 하우징(12)에 삽입되기전에 오목구면(31)에 압입된다. 이 압입은 소켓(30)의 재질로서 적절한 탄성을 가지는 합성수지를 선정함으로써 가능하게 된다. 스터드 볼(40)은 나사부(42)와 대경부(43)를 구비하고 있다. 이 대경부(43)와 소켓(30)의 턱부(44) 사이에 고무제 혹은 연질합성 수지제로 이루어진 변형가능한 더스트 커버(45)가 형성되어 있다. 이 더스트 커버(45)는 소켓(30)을 하우징(12)에 삽입할 때에, 소켓(30)의 턱부(44)와 하우징(12)의 플랜지부(22) 사이에 더스트 커버(45)의 가장자리부(45a)를 끼워넣음으로써 하우징(12)에 고정된다.

상기 볼 조인트 장치(10)는, 하우징(12)과 소켓(30)을 상대회전시키는 방향으로의 토크(torque)가 가해졌을 때에, 하우징(12)과 소켓(30)간의 마찰저항과 볼록부(32)의 전단저항에 의하여 하우징(12)과 소켓(30)의 상대회전이 저지된다. 스터드볼(40)의 축선방향으로 가해지는 하중에 대해서는, 하우징(12)과 소켓(30)간의 마찰저항과 볼록부(32)가 저벽부(21)에 고정되어 있기 때문에, 소켓(30)이 하우징(12)에서 빠지는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 하우징(12)에 대하여 소켓(30)이 헐거워지거나, 소켓(30)의 마모 혹은 변형 등의 문제점이 방지된다. 또, 스터드 볼(40)이 소켓(30)에서 빠지는 방향으로 가해지는 하중에 대해서는, 소켓(30)의 트인구멍부 부근이 플랜지부(22)에 의하여 변형이 제어되기 때문에, 높은 빠짐강도가 얻어진다.

관통구멍(23)은, 하우징(12)을 드로잉 가공할 때에 저벽부(21)의 일부를 스탬핑함으로써 용이하게 형성할 수 있다. 볼록부(32)는, 소켓(30)을 사출성형할 때에 소켓 본체(30a)와 일체가 되도록 성형함으로써 용이하게 형성할 수 있다. 따라서, 실질적으로 부품수나 가공수가 증가하지 않는다는 이점이 있다.

또한, 제5도에 나타낸 바와 같이, 소켓(30)의 수지로서 다수의 유리 단섬유(glass fiber : 47)를 혼입한 FRP(fiber reinforced plastic)를 사용하여도 된다. 수지의 일예는 나일론(폴리아미드)이다. 이 경우, 소켓(30)을 지름방향으로 분할된 복수개의 소켓 구성편(30b,30c)으로 구성하여 구상하여 구상 머리부(41)를 오목구면(31)에 끼워맞출수 있게 한다. 이 소켓(30)은 유리 단섬유(47)에 의하여 강화되어 있기 때문에, 볼록부(32)의 강도를 높일 수 있다.

또, 제6도에 나타낸 바와 같이, 저벽부(21)의 하측으로 돌출되는 복수의 볼록부(32)의 선단(32a)의 가열변형부(32a')가 서로 연결되도록 선단(32a)을 변형시켜도 된다. 이와 같이 하면, 하우징(12)에 대한 소켓(30)의 빠짐강도를 더욱 높일 수 있다. 또, 제7도에 나타낸 바와 같이, 각각 별도로 만들어진 금속제의 하우징(12)과 로드부재(50)를 용접등의 적절한 고정수단에 의하여 서로 고정하여도 된다. 또, 로드부재(50)의 일단에 나사부를 형성하고, 타단측에 하우징(12)을 형성하여도 된다. 또, 로드부재(50)의 양단에 각각 하우징(12)을 소망하는 방향을 향하여 형성하여도 된다.

제8도∼제10도는 본 고안의 타실시예를 나타내고 있다. 이 실시예의 볼조인트 장치(60)는, 제9도에 나타낸 바와 같이, 하우징(12)의 저벽부(21)에 비원형(예를 들면, 육각형)의 관통구멍(61)이 형성되어 있다. 제10도에 나타낸 바와 같이, 소켓(62)의 바닥에 관통구멍(61)과 대응한 형상의 볼록부(63)가 형성되어 있다. 소켓(62)이 하우징(12)에 압입되고 또 볼록부(63)가 관통구멍(61)에 삽입된 후, 볼록부(63)의 선단(63a)이 가열등에 의하여 연화된다. 그 후, 제8도에 나타낸 바와 같이, 볼록부(63)의 선단(63a)이 상기 관통구멍(61)에서 빠질 수 없는 형상, 즉 하우징(12)의 저벽부(21)를 따라서 평편하게 넓혀지는 형상의 가열변형부(63a')로 변형된다. 이 경우도, 로드부재(11)와 하우징(12)을 별도로 형성하여도 된다. 또, 관통구멍(61)과 볼록부(63)는 사각형등의 다각형이어도 된다. 또, 관통구멍(61)과 볼록부(63)가 각각 1개이고 또 원형인 경우, 하우징(12)의 중심에서 편심(偏心)된 위치에 관통구멍(61)을 형성함으로써, 소켓(62)과 하우징(12)의 상대회전이 방지된다.

이와같이 이루어 진 본 고안은 볼록부(32,63)의 선단(32a,63a)에 하우징(12)의 저벽부(21)를 따라서 평편하게 넓혀지는 가열변형부(32a',,63a')를 형성하였기 때문에, 볼록부(32,63)의 하우징(12) 외부로의 돌출량이 적어지게 되고, 또한 볼록부(32,63)를 하우징(12)의 저벽부(21)에 확실하게 고정할 수 있다.

또, 하우징(12)의 관통구멍(23,61)에 삽입한 열가소성 합성수지제의 소켓(30,62)의 볼록부(32,63)를 열에 의하여 소성변형시킴으로써 하우징(12)과 소켓(30,62)을 고정하기 때문에, 하우징(12)과 소켓(30,62)간에 헐거움이 없고, 하우징(12)과 소켓(30,62)간의 상대회전을 확실하게 방지할 수 있다.

그리고, 관통구멍(23,61)은 하우징(12)을 프레스에 의하여 드로잉 가공할 때에 동시에 형성할 수 있고, 상기 볼록부(32,63)는 소켓(30,62)을 사출성형할 때에 소켓(30,62)과 일체로 성형되기 때문에, 실질적으로 생산원가를 저하시키는 효과도 있다.

Claims

구상 머리부(41)를 가지는 스터드 볼(40)과, 상기 구상 머리부(41)가 회전이 자유롭도록 끼워맞춰지는 오목구면(31)을 가지는 소켓(30,62)과, 상기 소켓(30,62)을 수용하는 하우징(12)을 구비한 볼 조인트 장치에 있어서, 상기 하우징(12)은 금속재료로 이루어지며, 내면과 저부를 가지는 소켓 삽입부(20)와 상기 소켓 삽입부(20)의 저부에 위치하는 저벽부(21)를 가지고 있으며, 상기 저벽부(21)에 적어도 1개의 관통구멍(23,61)이 형성되어 있고; 상기 소켓(30,62)은 열가소성 합성수지로 이루어지며, 상기 소켓(30,62)의 바닥에는 상기 관통구멍(23,61)과 대응한 위치에 볼록부(32,63)가 형성되어 있고, 상기 볼록부(32,63)가 상기 관통구멍(23,61)에 삽입되고 또한 관통구멍(23,61)의 외측으로 돌출되는 볼록부(32,63)의 선단(32a,63a)에, 상기 볼록부(32,63)가 상기 관통구멍(23,61)에서 빠지지 않도록 하기 위하여 하우징(12)의 저벽부(21)를 따라서 평편하게 넓혀지는 형상의 가열변형부(32a',63a')를 형성한 것을 특징으로 하는 볼 조인트 장치.
제1항에 있어서, 상기 하우징(12)의 소켓 삽입부(20)의 트인구멍부에 플랜지(22)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 볼 조인트 장치.
제1항에 있어서, 상기 소켓(30,62)의 재료로서 합성수지를 유리 단섬유(47)로 강화시킨 FRP가 사용되는 것을 특징으로 하는 볼 조인트 장치.
제3항에 있어서, 상기 소켓(30)이 지름방향으로 분할된 복수의 소켓 구성편(30b,30c)으로 된 것을 특징으로 하는 볼 조인트 장치.
제1항에 있어서, 상기 볼록부(32)가 복수개 형성되어 있고, 관통구멍(23)의 외측으로 돌출되는 상기 복수의 볼록부(32)의 선단(32a)의 가열변형부(32a')가 서로 연결되도록 변형되어 있는 것을 특징으로 하는 볼 조인트 장치.