KR20030019557A - 자동차용 볼 소켓 조인트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 베어링 하우징의 베어링 외피 속에 회전 및/또는 선회 가능하게 결합된 적어도 1개 이상의 조인트볼과 추축부분(journal portion)으로 이루어진 볼 피벗(ball pivot)을 가지고 있는 자동차용 볼조인트에 관한 것이다. 상기 밀봉 벨로스(6)의 제1가장자리(7)는 베어링 하우징(3)에 고정되어 있고, 제2가장자리(8)는 상기 추축부분(5) 위에 견고하게 착설된 레이스(9)를 갖는 하나의 슬라이딩 결합부를 형성하여 상기 조인트 부품들을 밀폐하는 기능을 발휘한다. 상기 레이스(9)의 한쪽 표면과 그 표면에 대향하는 차대부(10)의 표면 사이에 보호 커버(11)가 장치되며, 이 보호 커버(11)는 레이스 부위의 밀폐하고, 또한 유해한 열복사와 비말수의 작용 및 침해성 매질을 차폐시키는 역할을 하도록 되어있다.

Description

자동차용 볼 소켓 조인트{BALL AND SOCKET JOINT FOR MOTOR VEHICLES}

동일한 종류의 볼 소켓 조인트의 밀봉 벨로스는 상기 하우징에 고정되어 있는 제1가장자리가 형성되어 있다. 상기 밀봉 벨로스의 제2가장자리는 활주연결부를 통하여 볼 소켓 조인트의 추축부분 위에 고정된 레이스(race)와 결합된다. 그와 같은 자동차용 볼 소켓 조인트가 예를 들어 스위스 특허 제465971호에서 공개되어 있다. 상기 밀봉 벨로스의 제1가장자리는 적어도 1개 이상의 클램핑 링(clamping ring)에 의하여 볼 소켓 조인트 하우징에 고정되는 반면에, 제2가장자리는 활주연결부를 가지고 있다. 상기 활주연결부는 공지된 실시태양에 있어서는, 볼 피벗이 종축을 중심으로 회전할 때 상기 밀봉 벨로스와 볼 피벗 사이의 상대운동을 가능케 하기 위하여 필요로 하는 것이다. 인장부하가 고무를 손상시키는 작용을 할 수 있기 때문에, 그와 같은 상대운동이 없으면, 대부분 고무로 이루어지는 밀봉 벨로스는 과도하게 부하를 받아 조기에 마모되게 된다. 그와 같은 볼조인트의 수명은 결과적으로 단축될 것이다.

자동차에 있어서 지지 조인트 또는 안내 조인트의 경유와 같이 볼 소켓 조인트들을 빈번히 차륜 근처에 차륜현가장치를 위하여 장치하기 때문에, 이 볼 소켓 조인트들은 예를 들어 기름, 그리스, 오물, 비말수(飛沫水) 및 소금물 등과 같은 침해성 매질에 의하여 극심하게 손상을 받는다.

그뿐만 아니라 브레이크 디스크 근처에 장치할 경우에는 고온부하를 고려해야 한다. 주행기간 중 브레이크 디스크가 가열되어 고열을 복사하므로 조인트 부품에 대하여 극심한 부하를 가한다. 이러한 이유 때문에 인접한 자동차부품들의 열방사로부터 민감한 볼 소켓 조인트 구성부품들을 보호하는 단열재로서 보호 커버를 장치하는 것이 일반적으로 알려져 있다. 상기 보호 커버는 동시에 적어도 제한된 범위에서 볼 소켓 조인트로부터 비말수를 보호할 수 있다. 모두에 설명한 바와 같이, 밀봉 벨로스의 가장자리를 위한 상기 레이스의 형성은 볼 피벗의 회전운동을 보상하기 위하여 필요한 것이다. 그러나 상기 레이스를 형성하여 사용하는 것은 습기 내지 침해성매질에 의하여, 예들 들어 잠입으로 인하여, 특히 상기 볼 소켓 조인트의 레이스 부위에 부식현상을 일으키는 결과를 초래할 수 있기 때문에 조인트 구성부품들에 대한 또 다른 손상 가능성이 존재하며, 이것은 접촉부위에서 부식이 일어나서 기대 이상으로 조기에 조인트 구성부품들을 마모시킴으로써, 볼조인트 내부의 민감한 조인트 구성부품들 속으로 습기와 오염물질의 침투를 방지할 수 없기때문에 결국 볼 소켓 조인트의 수명을 단축시키는 결과를 초래하게 된다. 또한 상기 레이스와 볼 피벗의 접촉부위에 있어서 추가적인 밀폐방법도 상기 위험성을 완전히 제거하지는 못한다. 특히, 고압세정장치에 의한 세척은 상기 구성부품들의 밀폐부분에 대하여 무리를 가하게 된다.

본 발명은 베어링 하우징의 베어링 외피 속에 회전 및/또는 선회 가능하게 결합된 적어도 1개 이상의 조인트 볼과 추축부분(樞軸部分/journal portion)으로 이루어진 볼 피벗(ball pivot)을 가지고 있는 자동차용 볼 소켓 조인트에 관한 것으로서, 여기서 볼 소켓 조인트 내부의 조인트 구성부품들은 밀봉 벨로스에 의하여 오염물질과 습기의 침입이 방지되는 구조를 가지고 있다.

제1도는 본 발명에 따른 볼 소켓 조인트의 부분 종단면도이다.

본 발명은 민감한 조인트 구성부품들을 열복사 뿐만 아니라, 비말수 및 부식작용에 대해서도 효과적으로 보호할 수 있는 볼 소켓 조인트를 개발하는 기술적 문제를 해소하는데 목적을 두고 있다.

이러한 목적은 특허청구범위 제1항의 특징으로 실현된다. 본 발명의 또 다른 실시태양들은 종속청구항들의 대상이다.

따라서 본 발명의 볼 소켓 조인트는 상기 레이스의 표면과 그 표면에 대향하는 자동차 구성부품의 표면 사이에 보호 커버가 장치되는 것을 특징으로 한다.

이때 상기 보호 커버는 공지된 방법으로 민감한 볼 소켓 조인트 부품들을 열방사 및 비말수 유입에 대하여 차폐 역할을 한다. 상기 레이스와 자동차 구성부품 사이에 보호 커버를 설치하므로 써, 또한 레이스 부위의 밀폐도 이루어지므로 이 부분에서 습기 내지 오염물질이 침투할 수 없게 된다. 무엇보다도 레이스의 설치 내지 보호 커버의 지지를 위한 역할을 하는 자동차 구성부품은 예를 들어 차륜현가장치의 레버홀더(lever holder)로 할 수 있다.

본 발명에 따른 볼 소켓 조인트의 실시예에 의하여, 볼조인트를 효과적인 방법으로 보호하여 수명을 전체적으로 향상시키는 매우 간단하며, 그에 따라 저렴한 변형들이 제공된다. 결정적으로 중요한 레이스 부분에 대하여 추가비용을 필요로 하는 밀폐방법을 회피할 수 있기 때문에 예를 들어 레이스에 대한 별도의 피복을 제외할 수 있다. 본 발명에 따른 볼조인트는 탁월한 내열성, 방수성, 내부식성을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라 상기 자동차 구성부품의 표면과, 상기 레이스의 대응표면 사이에 압축고정장치에 의하여 적어도 상기 보호 커버의 일부분을 형성시키는 것이 제안되었다.

그러나 본 발명의 또 다른 실시태양에 따라 또한 형상결합식 또는 재료결합식 결합장치를 장치할 수도 있다. 이 경우에 있어서는 예를 들어 접착결합 또는 가류처리(加硫處理)가 고려된다.

그뿐만 아니라 상기 가동 볼 소켓 조인트의 최대한 밀폐를 위해서 상기 볼조인트의 원주방향으로 적어도 볼 소켓 조인트의 일부분을 둘러싸고, 상기 밀봉 벨로스를 볼조인트의 길이 방향으로 밀폐하는 컵 모량의 보호 커버를 장치하는 것이 제안된다. 이때 보호 커버와 자동차 구성부품 사이의 바로 인접한 설치부위가 전체 볼조인트 시스템의 밀폐효과를 위하여 결정적으로 중요한 것이다. 물론 상기 보호 커버는 원주방향으로 전체 볼조인트를 둘러싸게 할 수 있다.

레이스와 보호 커버 사이의 연결방법 내지 서로 관련된 구성부품들 사이의 보호 커버 밀폐장치를 향상시키기 위하여, 상기 보호 커버를 내고열성(耐高熱性) 플라스틱, 고부 또는 생고부로 제조하는 것이 바람직하다. EPDM 고무 또는 실리콘고무와 같은 재료가 적합할 것이다. 보다 유연한 또는 탄성재료를 사용함으로써, 상기 보호 커버의 가장자리에 최소한 부분적인 레이스의 형조각을 이루어서, 동시에 이 형조각을 대응하는 자동차 구성부품의 표면에 최적하게 착설되기 때문에 최대한의 밀폐결합을 달성할 수 있다. 바람직하게는 상기 레이스를 녹슬지 않는 또는 표면방청처리된 금속 내지 플라스틱 또는 금속과 플라스틱으로 이루어진 복합재료로 제조될 수도 있다. 따라서, 상기 레이스 및 보호 커버를 위한 재료선택에 따라 이들 구성부품들을 일체로 실시할 수도 있다. 전술한 바와 같이 일체로 실시할 때에는 볼 소켓 조인트를 제조하여 자동차 구성부품에 사용하기 위하여 필요로 하는 조립비용이 덜 든다는 것이 장점이라고 할 수 있다.

상기 레이스를 한편으로는 상기 볼 피벗에 대한 강제삽입결합(强制揷入結合)과, 다른 한편으로는 상기 레이스를 자동차 구성부품에 적절한 지지를 보장하기 위하여, 본 발명의 또 다른 실시태양에 따라 상기 레이스를 서로 접하여 둘러싸고 있는 최소 2개의 플랜지와 함께 형성시키는 것을 제안하고 있다. 이 플랜지들은 서로 대략 직각으로 벌어져 형성되는 것이 선호된다. 이때 제1플랜지는 상기 추축부분 위에 고정하여 착설되고, 제2플랜지는 차동차 구성부분 쪽으로 향하는 표면으로 상기 자동차 구성부분의 대응표면에 대하여 탄력적으로 지지되어 있다.

전술한 바와 같이 상기 레이스와 보호 커버는 일체로 또는 여러 부분으로 형성될 수 있다. 만약 상기 구성부품들을 조합하여 2개의 독립된 부품들을 사용하는 경우, 본 발명의 또 다른 제안에 따라 상기 레이스의 제2플랜지에 자동차 구성부분 쪽으로 향하는 표면 위에 경사부를 형성시키는 것은 장점이 될 수 있다. 상기 경사부는 보호 커버의 한쪽 가장자리와 결합하는 역할을 한다. 그와 같이 레이스와 보호 커버를 결합할 때, 상기 레이스와 자동차 구성부품의 대응 표면 사이의 클램핑 결합을 유리한 방법으로 제공한다. 전술한 클램핑 결합에 의하여 상기 보호 커버가 레이스의 경사부 속에 보지된다. 이러한 시스템의 조립은 비교적 간단하고, 게다가 예를 들어 상기 패킹 링을 언제든지 교체할 수 있는 장점을 가지고 있다.

볼 소켓 조인트의 밀봉 시스템을 본 발명의 제안에 따라 전체적으로 최적화하기 위하여 또한 다른 조치들을 취할 수 있다. 따라서 본 발명의 목적에 따라 상기 밀봉 벨로스의 제2가장자리에 상기 레이스와 접촉하는 최소 1개소 이상의 접촉면에 래버린스 실(labyrinth seal)을 형성시키는 것이 가능하다. 상기 레이스 안에 밀봉 벨로스의 가장자리를 착설하기 위한 방법은 또한 선행기술에서 공지된 클램핑링을 이용하여 향상될 수 있으며, 이때 상기 클램핑링의 초기응력에 의하여 상기 밀봉 벨로스의 가장자리를 레이스에 압착시킨다.

상기 밀봉 벨로스의 가장자리 부위가 볼 피벗의 조인트볼 방향으로 미끄러져 밀려서 저절로 레이스로부터 떨어지는 것을 방지하기 위하여, 상기 레이스와 조인트볼의 가장자리 홈 테두리 사이에 고정환을 착설하는 것을 제안한다. 상기 조인트볼의 테두리 홈은 상기 추축부분과, 이 추축부분에 형성 내지 착설된 조인트 볼 사이의 이행부분에 위치한다.

본 발명의 또 다른 실시태양에 따라, 상기 고정환은 레이스와 일체로 실시될 수 있다. 따라서 가령 상기 밀봉 벨로스의 가장자리 부위에 레이스의 장착부위는 단면이 거의 U자 형상으로 형성함으로써, 밀봉 벨로스의 가장자리 부위가 레이스속으로 슬라이딩 결합하여 자동적인 축방향 슬립핑을 방지할 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 자동차용 볼 소켓 조인트의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부도면에는 볼 피벗(1)을 갖고 있는 자동차용 볼 소켓 조인트가 도시되어 있다. 상기 볼 피벗(1)은 원통형 내지 완만한 원추형 종단면을 갖는 추축부분(5)으로부터 조인트 목(19)을 거쳐 조인트 볼(4)로 이행한다. 상기 조인트 목(19)과 조인트 볼(4) 사이에는 테두리 홈(17)이 위치한다.

상기 조인트볼(4)은 상기 베어링 외피(2) 속에서 여러 방향으로 슬라이딩하도록 지지되어 있다. 한편 상기 베어링 외피(2) 자체는 볼조인트의 베어링 하우징(3) 속에 결합되어 있다. 상기 볼 피벗(1)의 원추형 추축부분(5)은 구멍으로서 형성된 차대부(車臺部)(10)의 결합부(20) 속에 삽입된다. 상기 조인트볼(4) 반대편의 볼 피벗(1) 쪽에 형성된 나사부분(도면에 도시되지 않았음)에 의하여 상기 볼 소켓 조인트 전체가 상기 차대부(10)에 고정될 수 있다. 조립 공정에서 상기 추축부분(5)의 원추형 부분이 볼 피벗(1) 방향으로 상기 차대부(10)의 결합부(20) 속으로 충분히 결합/고정이 이루어질 때 까지 삽입된다.

볼 피벗(1)의 원추형 추축부분(5)의 단부에, 즉, 조인트 목(19) 부분으로 이행하기 직전에 볼 피벗(1) 위에 레이스(9)가 견고하게 착설되어 있다. 상기 레이스(9)는 볼 피벗(1) 위에 직접 착설되어 있는 제1플랜지(12)와, 제1도의 단면도에서 보는 바와 같이, 그 제1플랜지(12)로부터 대략 직각으로 형성된 제2플랜지(13)로 구성되어 있다. 상기 레이스(9)의 제2플랜지(13)는 대향하는 차대부(10)의 표면에 탄력적으로 지지된다.

전술한 조립공정, 즉, 볼 소켓 조인트를 차대부(10)에 조립하는 동안에 상기 레이스(9)의 제2플랜지(13)는 상기 차대부(10)에 탄력적으로 착설된다. 상기 레이스(9)의 제2플랜지(13)의 앞쪽에, 즉, 볼 피벗(1)의 반대쪽에 경사부(14)가 형성되어 있다. 상기 경사부(14) 속으로 보호 커버(11)의 환상부분이 삽입된다. 상기 레이스(9)의 제2플랜지(13)가 상기 차대부(10)에 탄력적으로 지지되므로 써, 상기 제2플랜지(13)와 차대부(10) 사이의 클램핑 결합이 이루어지며, 그러한 클램핑 결합에 의하여 보호 커버(11)의 가장자리 부분이 파지된다.

상기 실시예에 있어서, 보호 커버(11)는 내열성 고무로 제작되기 때문에 클램핑 결합에 의하여 상기 장치를 위한 고도의 밀폐성과 견고한 고정이 보장된다. 상기 보호 커버(11)는 전체적으로 컵 모양의 구조로 되어있으며, 볼조인트의 대부분을 원주방향으로 둘러싼다. 상기 보호 커버(11)는 볼 피벗(1)의 길이 방향으로 최소한 밀봉 벨로스(6)의 부분을 커버한다.

볼 소켓 조인트의 내부 구성부품들을 밀폐하여주는 밀봉 벨로스(6)는 클램핑 결합을 이용하여 베어링 하우징(3)의 홈 속에 견고하게 고정되는 제1가장자리(7)와, 레이스(9)와 슬라이딩 결합부를 형성하는 제2가장자리(8)로 구성된다. 상기 밀봉 벨로스(6)의 제2가장자리(8)와 레이스(9)의 내부표면 사이의 접촉부는 래버린스 실(15)의 형태로 실시한다. 상기 볼 소켓 조인트의 실시예에 있어서는 밀봉 벨로스(6)의 제2가장자리(8)에 위치하는 래버린스 실(15)을 오직 한쪽 면에만 형성시킨다. 상기 밀봉 벨로스(6)의 제2가장자리(8)를 레이스(9)에 착설방법을 개선하여 밀폐기능을 향상시키기 위하여 클램핑 링(16)을 사용한다. 이 클램핑 링(16)은 밀봉 벨로스(6)의 제2가장자리(8)를 상기 레이스표면에 압착시켜준다. 제1도에 단면도로 도시한 실시예에 있어서, 상기 레이스(9)는 서로 직각으로 벌려 형성된 2개의 플랜지들로 이루어져 있으며, 이때 상기 밀봉 벨로스(6)의 제2가장자리(8)는 레이스(9)로부터 축방향으로, 즉, 조인트볼(4) 방향으로 미끄러져 나올 가능성이 있다. 이것을 효과적으로 방지하기 위하여, 상기 볼 피벗(1)의 조인트 목(19)과 조인트볼(4) 사이의 이행 부위 내에 레이스(9)와 테두리 홈(17) 사이에 고정환(18)을 설치한다. 여기서 상기 레이스(9)와 고정환(18)은 독립된 부품들로서 실시된다. 물론 상기 레이스(9)는 또한 단면이 U자형으로 형성되거나, 또는 상기 고정환(18)을 레이스(9)와 일체로 형성시킬 수도 있다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

볼 피벗(1)베어링 외피(2)

베어링 하우징(3)조인트 볼(4)

추축부분(5)밀봉 벨로스(6)

제1가장자리(7)제2가장자리(8)

레이스(9)차대부(10)

보호 커버(11)제1플랜지(12)

제2플랜지(13)경사부(14)

래버린스 실(15)클램핑 링(16)

테두리 홈(17)고정환(18)

조인트 목(19)결합부(20)

Claims (12)

1. 베어링 하우징(3)의 베어링 외피(2) 속에 회전 또는 선회 가능하게 결합된 1개 이상의 조인트볼(4)과 추축부분(5)을 갖는 볼 피벗(1)과 밀봉 벨로스(6)로 구성되어 있고, 이때 상기 밀봉 벨로스(6)의 제1가장자리(7)는 베어링 하우징(3)에 고정되어 있고, 제2가장자리(8)는 상기 추축부분(5) 위에 견고하게 착설된 레이스(9)를 갖는 슬라이딩 결합부를 형성하는 볼 소켓 조인트에 있어서,

   상기 레이스(9)의 한쪽 표면과, 그 표면에 대항하는 차대부(10)의 표면 사이에 보호 커버(11)를 설치하는 것을 특징으로 하는 자동차용 볼 소켓 조인트.
2. 제1항에 있어서,

   상기 차대부(10)의 표면과 상기 레이스(9) 사이에 상기 보호 커버(11)의 최소 일부분이 클램핑 결합되는 것을 특징으로 하는 자동차용 볼 소켓 조인트.
3. 제1항에 있어서,

   상기 보호 커버(11)의 최소 일부분은 상기 레이스(9)와 형상결합 또는 재료결합을 이루는 것을 특징으로 하는 자동차용 볼 소켓 조인트.
4. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 컵 모양의 보호 커버(11)는 볼 소켓 조인트의 원주방향으로 볼 소켓 조인트의 최소 일부분을 둘러싸고 있으며, 볼 소켓 조인트의 길이 방향으로 상기 밀봉 벨로스(6)를 대부분 커버하는 것을 특징으로 하는 자동차용 볼 소켓 조인트.
5. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 보호 커버(11)는 내열성 플라스틱, 고무 또는 생고무로 이루어지며, 상기 레이스(9)는 불변성 또는 표면피복 금속, 플라스틱 또는 금속과 플라스티의 복합재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차용 볼 소켓 조인트.
6. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 레이스(9)는 서로 각을 이루고 접합된 최소 2개의 플랜지(12, 13)들로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 볼 소켓 조인트.
7. 제6항에 있어서,

   상기 레이스(9)는 단면으로 보아 서로 대략 직각으로 벌려 형성된 2개의 플랜지(12, 13)들을 가지고 있으며, 상기 제1플랜지(12)는 추축부분(5) 위에 견고하게 착설되어 있고, 제2플랜지(13)는 차대부(10)의 표면에 탄력적으로 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 볼 소켓 조인트.
8. 제7항에 있어서,

   상기 제2플랜지(13)에는 보호 커버(11)의 가장자리 부분이 결합될경사부(14)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 볼 소켓 조인트.
9. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 밀봉 벨로스(6)의 제2가장자리(8)에는 상기 레이스(9)에 면접하고 있는 최소 1개 접촉면에 래버린스 실(15)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 볼 소켓 조인트.
10. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 밀봉 벨로스(6)의 제2가장자리(8)는 클램핑 링(16)에 의하여 레이스(9)에 압착되는 것을 특징으로 하는 자동차용 볼 소켓 조인트.
11. 선행 청구항들 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 볼조인트는 상기 레이스(9)와 테두리 홈(17) 사이에 장치된 고정환(18)으로 이루어지는 상기 레이스(9)의 축방향 잠금장치를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 볼 소켓 조인트.
12. 제11항에 있어서,

    상기 고정환(18)은 레이스(9)와 함께 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차용 볼 소켓 조인트.