KR20030019561A - 볼 조인트 - Google Patents

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KR20030019561A
KR20030019561A KR10-2003-7000303A KR20037000303A KR20030019561A KR 20030019561 A KR20030019561 A KR 20030019561A KR 20037000303 A KR20037000303 A KR 20037000303A KR 20030019561 A KR20030019561 A KR 20030019561A
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KR
South Korea
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ball joint
half housings
sleeve
journal
housing
Prior art date
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KR10-2003-7000303A
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English (en)
Inventor
블랑케아르노르트
Original Assignee
젯에프 렘푀르더 메탈바렌 악티엔게젤샤프트
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Publication date
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Abstract

부분구면이 형성되어 있는 슬리브 또는 저널과, 상기 부분구면과 형상 결합하여 둘러싸고 있는 베어링셀로 구성되어 있는 볼조인트에 관한 것으로서, 상기 베어링셀은 두 부분으로 이루어진 하우징 부분으로서 중공구면 모양으로 형성된 지지면을 가지고 있으며, 상기 하우징의 하프 하우징들에는 서로 맞물리는 맞물림 돌기들과 맞물림 요부들이 형성되어 있으며, 상기 맞물림 돌기들과 요부들은 최종조립상태에서 상기 양쪽의 하프 하우징들을 볼조인트 슬리브 또는 저널의 종축방향으로 서로 맞물려 고정되는 볼조인트에 있어서, 이때 상기 슬리브(2) 또는 저널(3)의 부분구면(4)을 위한 지지면(6)은 상기 양쪽 하프 하우징(9, 10)들의 내측면 내에 통합되어 있고, 상기 하프 하우징(9, 10)들은 외측면(11, 12)이 금속 환상체(8)에 의하여 형상결합으로 둘러싸여 있다.

Description

볼조인트{BALL JOINT}
독일특허 DE 100 23 602 A1에 따른 종래기술의 선행 제안에 있어서는 상기 베어링셀을 독립된 구성부품으로서 형성되어, 양쪽 하프 하우징들 사이에 장착된다. 상기 베어링셀은 최소한 2개 부분으로 형성되고, 꼭 맞는 착설부에 슬리브의 부분구면과 중공구면 모양의 지지면에 의하여 정확하게 꼭 맞아야 하며, 또한 유동 없이 외측면이 양쪽 하프 하우징에 장착되어야 한다. 이것은 로트생산(lot production)에 있어서 비교적 정확하게 꼭 맞는 생산뿐만 아니라, 또한 슬리브 또는 저널의 부분구면에 정확하게 맞추어야 하는 적어도 4개의 부품들, 즉, 2개의 하프 하우징들과 양쪽의 베어링셀들의 제작이 요구된다.
독일특허 DE 19 84 453 U1에 따른 다른 종류의 볼조인트에 있어서는, 2개의 축대칭형 지지멤버들 사이의 볼트 위에 부분구면을 갖는 링이 장착되어 있고, 상기 부분구면 위에 부분중공구면이 형성되어있는 분할형 아우터 레이스(outer race)가 조종간(操縱桿)의 구멍 속에 2개의 리테이너링들 사이에 보지되어 있는 탄력성 부시 안에 장착되어있다. 상기 볼트는 차대의 2개 플랜지 사이에 장치되어있고, 볼트헤드의 반대편 단부에 와셔, 크라운 너트 및 코터핀(cotter pin)에 의하여 고정되어있다. 그러나 정확하게 조정해야할 다수 부품들을 대량 로트생산(lot production) 뿐만 아니라 볼조인트들의 조립을 복잡하게 하는 단점을 가지고 있다.
본 발명은 부분구면(部分球面)이 형성되어 있는 슬리브 또는 저널과, 상기 부분구면과 형상 결합하여 둘러싸고 있는 베어링셀로 구성되어 있는 볼조인트에 관한 것으로서, 상기 베어링셀은 두 부분으로 이루어진 하우징 부분으로서 중공구면(中空球面) 모양으로 형성된 지지면을 가지고 있으며, 상기 하우징의 하프 하우징(half housings)들에는 서로 맞물리는 맞물림 돌기들과 맞물림 요부들이 형성되어 있으며, 상기 맞물림 돌기들과 요부들은 최종조립상태에서 상기 양쪽의 하프 하우징들을 볼조인트 슬리브 또는 저널의 종축 방향으로 서로 맞물려 고정된다.
도 1은 제1실시형태에 따른 슬리브형 볼조인트를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 II-II선을 연하는 단면도이다.
도 3은 도 2의 III부분을 보여주는 확대단면도이다.
도 4는 양쪽 단부의 하프 하우징들과 각각 면하여 착설된 엔트로피 탄성 패킹링에 의하여 밀폐되어있는 슬리브형 볼조인트를 보여주는 제2실시형태의 도면이다.
도 5는 도 4의 V-V선을 연하는 단면도이다.
도 6은 도 5의 VI부분을 보여주는 부분 확대도이다.
도 7은 제3실시형태에 따른 저널형 볼조인트를 보여주는 도면이다.
도 8은 도 7의 VIII-VIII선을 연하는 단면도이다.
도 9는 도 8의 IX부분을 보여주는 부분 확대도이다.
도 10은 슬리브 및 저널 부분을 제외하고 양쪽 하프 하우징들을 환상체와 함께 분해하여 보여주는 분해사시도이다.
전체 도면에서 기능이 동일한 부품들은 동일한 참조번호를 부여하였다.
이러한 선행기술에 대하여 본 발명의 과제는 모두에 언급한 종류의 볼조인트를 제조/조립 기술적으로 간단하게 제조하고, 조립할 때 양쪽 하프 하우징의 압축력 또는 결합 깊이를 조절하여 위치를 설정하므로 써, 마찰저항이 작은 정확한 착설부를 보장하는 것이다.
상기 과제는 모두에 언급된 유개념과 관련하여 상기 슬리브 또는 저널의 부분구면을 위한 지지면은 양쪽 하프 하우징들의 내측면으로 통합되어있다.
그와 같은 실시방법에 의하여 고정멤버들이 서로 삽입/결합되는 맞물림 돌기들과 요부들에 의하여 결합되는 동안 한편으로 상기 슬리브 또는 저널의 부분구면과, 다른 한편으로는 형상결합으로 둘러싸고 있는 베어링셀의 중공구면 모양의 지지면 사이에 정밀 착설이 이루어질 때 까지 상기 양쪽 하프 하우징들을 압축력 및 결합 깊이의 제어를 통하여 상기 고정멤버들을 서로 압축하는 것이 가능하다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따라 상기 하프 하우징들의 외측면은 금속 환상체에 의하여 형상결합으로 둘러싸인다. 이때 양쪽 하프 하우징들을 둘러싸는 바람직한 금속 환상체는 조립하는 동안 양쪽 하프 하우징들을 서로 압축할 때 또한 변위한계장치로서의 역할을 한다. 상기 환상체는 제1구성부품의 일부로서 상기 볼조인트를 거쳐서 상기 슬리브 또는 저널과 연결되는 제2구성부품과 관절결합을 이루고 있다. 상기 환상체는 전술한 금속재료 대신에 예를 들어 플라스틱 또는 금속과 플라스틱으로 된 복합재료와 같은 다른 적절한 재료로도 제조될 수 있다.
본 발명의 특히 유리한 실시태양에 따라 양쪽 하프 하우징들에 있어서 지지면이 형성된 하우징 내측부분들과 상기 환상체의 접촉면이 형성된 하우징 외측부분들 사이에 상기 슬리브 또는 저널의 대칭종축에 대하여 대략 평행을 이루는 간극이 형성되어있다. 이 간격이 형성되므로 써, 양쪽 하프 하우징들을 서로 압축 결합할 때 지지면이 형성된 하우징 내측부분이 바깥쪽의 간극 안으로 탄력적인 후퇴가 가능하다. 이때 지지면이 형성되어 있는 하우징 내측부분들은 맞물려 고정된 조립상태에서 유리하게도 소정의 스프링응력의 작용 하에 상기 슬리브 또는 저널의 부분구면에 면접하게 된다. 환상으로 형성된 판스프링과 같이 후퇴하는 지지면을 통하여 스프링 압축응력을 상기 하프 하우징들의 고정멤버들의 잠금 깊이에 의하여 조정이 가능하다. 그러한 볼조인트는 상기 부분구면에 대하여 양쪽 하프 하우징들을 유동이 없는 볼조인트, 아니면 마찰부하가 가해진 볼조인트가 만들어지도록 서로맞물려 고정시키는 것을 가능케 하며, 이때 상기 볼조인트는 일정한 회수의 조인트 운동을 수행한 다음에 자동적으로 꼭 맞게 끼워진다. 어떤 경우이든지 본 발명에 따른 장치에 의하여 원치 않는 유동과, 그에 따른 바람직하지 못한 요동운동의 경향을 나타내는 볼조인트는 물론 너무 큰 마찰력이 작용하는 볼조인트가 방지된다.
결과적으로 상기 중공구면 모양의 지지면이 양쪽 하프 하우징들 내에 통합되기 때문에 상기 볼조인트는 단지 2개의 부분만을 필요로 한다. 따라서 간단한 제조뿐만 아니라 또한 간단하고 신속하며 확실한 조립이 보장된다.
조립할 때 유리하게도 양쪽 하프 하우징들의 하우징 외측부분들의 원통형 고정멤버들이 서로 삽입/결합되고, 그 중에서 한쪽 하프 하우징의 볼 헤드 쪽으로 향한 원통형 고정멤버는 그의 원통형 외측면에 번갈아 맞물림 돌기들과 맞물림 요부들이 형성되고, 다른 쪽 하프 하우징의 원통형 고정멤버의 원통형 내측면에는 번갈아 대응하는 맞물림 요부들과 맞물림 돌기들이 형성되어, 이들은 작은 갈고리 모양으로 서로 삽입되어 맞물리게 되어있다. 양쪽의 원통형 고정멤버들은 이들의 원통형 외측면들이 상기 금속환상체에 꼭 맞게 면접하여 형상결합으로 둘러싸여 있기 때문에 스냅 잠금의 해체는 파괴하지 않고는 불가능한 것이다.
독일 특허 DE 100 23 602 A1에 따른 선행 제안서의 도 1 및 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 다른 방법으로서 원통형 고정멤버의 원통형 표면들이 스냅 핀들에 의하여 해체될 수도 있다.
결과적으로 상기 하우징 내측부분들의 지지면에 대한 스프링 압축응력은 상기 원통형 고정멤버들의 폐쇄력을 증가시키는 작용을 하며, 이때 원통형 고정멤버들은 압력을 상승하면서 상기 금속 환상체에 압착된다.
상기 볼조인트에 오염물질의 침입과 이를 수반하는 원치 않는 마찰을 방지하기 위하여, 양쪽 하프 하우징들의 단부에 각각 환상융기부를 형성하고, 그 환상융기부를 뒤덮어 착설되는 패킹링에 의하여 상기 슬리브 또는 저널을 밀봉하도록 되어있다.
패킹링들은 탄성 압축응력의 작용 하에 직접 또는 간접으로 하프 하우징들에 고정되어 있거나, 아니면 하프 하우징들과 재료결합식으로 연결될 수 있다. 이때 재료결합식 연결로서는 예를 들어 2성분 사출성형법이 사용될 수 있다. 마찬가지로 본 발명의 기본사상 범위 안에서 패킹링과 하프 하우징의 일체형으로서 실시할 수 있다.
상기 슬리브 또는 저널은 금속합금으로 이루어져 있으나, 반면에 하프 하우징들은 예를 들어 폴리에테르이마이드, 폴리아마이드, 폴리옥시메틸렌, 폴리에테르에테르케톤과 같은 내마모성 및 내열성 플라스틱으로 제조된다.
상술한 볼조인트는 자동차의 회전지주, 스티어링 타이로드, 운전대에 특히 유리하게 사용된다.
본 발명의 몇 가지 실시예를 첨부도면을 이용하여 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 3에 따른 제1실시형태에 있어서, 상기 볼조인트(1)는 부분구면(4)을 가지고 있는 슬리브(2)와, 공동 하우징(7) 속에 장치된 중공구면 모양의 지지면(6)들을 형성하여 상기 부분구면(4)을 형상결합으로 둘러싸는 베어링셀(5)로 구성되어있다. 상기 하우징(7)은 양쪽 하프 하우징(9, 10)들로 구성되어 있으며, 그 하프 하우징(9, 10)들의 외측면(11, 12)들은 금속 환상체(8)와 형상 결합하여 그 환상체(8)로 둘러싸여 있다. 이 환상체(8)는 제1구성부품(도시되지않았음)의 일부분이며, 상기 제1구성부품은 볼조인트(1)를 거쳐서 상기 슬리브(2)와 연결되는 제2구성부품(도시되지 않았음)과 관절결합을 이룬다.
상기 부분구면(4)을 위한 중공구면 모양의 지지면(6)은 양쪽의 하프 하우징(9, 10)들의 내측부분(9a, 10a)들 안에 일체로 형성되어 있다.
도 3을 참조하여 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 하프 하우징(9, 10)들에 있어서 상기 지지면(6)들이 형성되어있는 하우징 내측부분(9a, 10a)들과, 상기 환상체(8)를 위한 외측장착면(11, 12)들을 갖고 있는 하우징 외측부분(9b, 10b)들 사이에 상기 슬리브(2)의 대칭종축에 대하여 대략 평행을 이루는 간극이 형성되어있다. 양쪽의 하우징 외측부분(9b, 10b)에는 원통형 고정멤버(15, 16)들이 서로 마주보고 겹쳐있다. 그중에서 조인트볼(부분구면)(4) 쪽으로 향한 하프 하우징(9)의 원통형 고정멤버(15)는 원통형 외측면(15a)에 맞물림 돌기(17)들과 맞물림 요부(18)들이 번갈아 형성되어 있고, 한편 제2 하프 하우징(10)의 원통형 고정멤버(16)의 원통형 내측면(16a)에는 반대로 대응하는 맞물림 요부(18)들과 맞물림 돌기(17)들이 형성되어, 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이 작은 갈고리들 모양으로 서로 삽입/결합하도록 되어있다.
도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 각 하프 하우징(9, 10)들은 각각 1개씩의 환상 플랜지(9c, 10c)를 가지고 있으며, 이 플랜지(9c, 10c)들은 각각 한쪽 면이 환상체(8)와 면접하고, 상기 환상체(8)의 폭(B)은 양쪽 원통형 고정멤버(15, 16)들의 잠금 깊이(t)를 결정한다. 상기 잠금 깊이(t)는 잠겨서 조립된 상태에서 하우징 내측부분(9a, 10a)들의 지지면(6)들이 일정한 스프링 압축응력의 작용하에슬리브(2) 또는 저널(3)의 부분구면(4)에 접면하도록 환상체(8)의 폭(B)과 연관하여 측정하도록 되어있다(도 7 내지 도 9 참조). 상기 스프링 압축응력의 크기는 상기 원통형 고정멤버(15, 16)들의 잠금 깊이(t)에 의하여 조정이 가능하다. 양쪽의 하프 하우징(9, 10)들을 화살표(19, 20) 방향으로 서로 겹쳐 삽입할 때, 상기 하우징 내측부분(9a, 10a)들이 부분구면(4)과 접촉하여 소정의 스프링 압축응력으로 잠금 깊이(t)에 도달할 때 까지 결합하면 바깥쪽 화살표(21) 방향으로 반발한다.
도 4 내지 도 6에 도시된 제2 실시형태는 단지 상기 양쪽의 하프 하우징(9, 10)들의 단부에 각각 1개씩의 환상융기부(22, 23)가 형성되어 있고, 이들 위에 덮어 씌워지는 엔트로피 탄성 패킹링(24, 25)에 의하여 상기 슬리브(2)를 밀폐하고 있는 점에서 도 1 내지 도 3에 도시된 실시형태와 다른 것이다. 따라서 상기 볼조인트(1)는 침입하는 분진과 습기로부터 보호된다.
양쪽의 하프 하우징(9, 10)들은 유리하게도 폴리에테르이마이드, 폴리아마이드, 폴리옥시메틸렌, 폴리에테르에테르케톤과 같은 내마모성 및 내열성 플라스틱을 사용하여 트랜스퍼 성형법으로 제조된다.
도 7 내지 도 9에 있어서는 볼조인트(1)의 제3 실시형태가 도시되어 있으며, 이 제3 실시형태에 있어서 상기 환상체(8)는 볼조인트(1)가 저널(3)과 연결되는 제2 구성부품(도시되지 않았음)과 결합되어 있는 구성부품(8a)의 일부이라는 점에서 전술한 두 실시형태와 다른 것이다. 상기 저널(3)에는 마찬가지로 부분구면(4)이 형성되어 있으며, 이 부분구면(4)은 상기 하우징 내측부분(9a, 10a)에 일체로 형성된 베어링셀(5)과 꼭 맞게 형성된 중공구면 모양의 지지면(6)들에 의하여 둘러싸여 지지된다. 그 밖에 도면에서 전술한 실시형태의 동일한 기능을 갖는 부품들은 동일한 참조번호를 부여하였다.
도 10은 하우징 외측부분(9b, 10b)들 및 환상 플랜지(9c, 10c)들과 함께 하프 하우징(9)과 하프 하우징(10)을 도시하고 있다. 상기 원통형 고정멤버(15, 16)들은 작은 갈고리 모양의 맞물림 돌기(17)들과 이들 사이에 각각 맞물림 요부(18)들이 형성되어 있는 것을 쉽게 이해할 수 있다. 상기 환상융기부(22, 23)들은 전술한 실시형태와 똑 같다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
볼조인트(1)슬리브(2)
저널(3)부분구면(조인트볼)(4)
베어링셀(5)지지면(6)
하우징(7)환상체(8)
구성부품(8a)하프 하우징(9, 10)
하우징 내측부분(9a, 10a)하우징 외측부분(9b, 10b)
하우징 환상 플랜지(9c, 10c)하우징 외측면(외측장착면)(11, 12)
대칭종축(13)간극(14)
원통형 고정멤버(15, 16)원통형 외측면(15a)
원통형 내측면(16a)맞물림 돌기(17)
맞물림 요부(18)화살표(19, 20, 21)
환상융기부(22, 23)패킹링(24, 25)
환상체 폭(B)원통형 고정멤버 잠금 깊이(t)

Claims (11)

  1. 부분구면이 형성되어 있는 슬리브 또는 저널과, 상기 부분구면과 형상 결합하여 둘러싸고 있는 베어링셀로 구성되어 있는 볼조인트에 관한 것으로서, 상기 베어링셀은 두 부분으로 이루어진 하우징 부분으로서 중공구면 모양으로 형성된 지지면을 가지고 있으며, 상기 하우징의 하프 하우징들에는 서로 맞물리는 맞물림 돌기들과 맞물림 요부들이 형성되어 있으며, 상기 맞물림 돌기들과 요부들은 최종조립상태에서 상기 양쪽의 하프 하우징들을 볼조인트 슬리브 또는 저널의 종축방향으로 서로 맞물려 고정되는 볼조인트에 있어서,
    상기 슬리브(2) 또는 저널(3)의 부분구면(4)을 위한 지지면(6)은 상기 양쪽 하프 하우징(9, 10)들의 내측면 내에 통합되어 있는 것을 특징으로 하는 볼조인트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하프 하우징(9, 10)들의 하프 하우징 외측면(11, 12)이 금속 환상체(8)에 의하여 형상결합으로 둘러싸인 것을 특징으로 하는 볼조인트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 환상체(8)는 볼조인트(1)를 거쳐 슬리브(2) 또는 저널(3)과 연결되어 있는 제2구성부분에 결합되는 제1구성부분에 속하는 것을 특징으로 하는 볼조인트.
  4. 제1 또는 2항에 있어서,
    양쪽 하프 하우징(9, 10)들에 있어서 지지면(6)이 형성된 하우징 내측부분(9a, 10a)과 상기 환상체(8)의 접촉면(11, 12)이 형성된 하우징 외측부분(9b, 10b) 사이에 상기 슬리브(2) 또는 저널(3)의 대칭종축에 대하여 대략 평행을 이루는 간극(14)이 형성되어있는 것을 특징으로 하는 볼조인트.
  5. 제1 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    서로 잠겨 조립된 상태에서 상기 하우징 내측부분(9a, 10a)들의 지지면(6)들이 일정한 스프링 압축응력의 작용 하에 슬리브(2) 또는 저널(3)의 부분구면(4)에 접면하는 것을 특징으로 하는 볼조인트.
  6. 제4항에 있어서,
    스프링 압축응력의 크기는 상기 원통형 고정멤버(15, 16)들의 잠김 깊이(t)에 의하여 조절되거나, 양쪽 하프 하우징(9, 10)들의 상호 압축력에 의하여 조정되는 것을 특징으로 하는 볼조인트.
  7. 제1 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 양쪽 하프 하우징(9, 10)들의 하우징 외측부분(9b, 10b)들의 원통형 고정멤버들이 서로 삽일/결합되고, 그 중에서 한쪽 하프 하우징(9)의 볼 헤드(부분구면)(4) 쪽으로 향한 원통형 고정멤버(15)는 그의 원통형 외측면(15a)에 번갈아 맞물림 돌기들(17)과 맞물림 요부(18)들이 형성되고, 다른 쪽 하프 하우징(10)의 원통형 고정멤버(16)의 원통형 내측면(16a)에는 번갈아 대응하는 맞물림 요부(18)들과 맞물림 돌기(17)들이 형성되어, 이들은 작은 갈고리 모양으로 서로 삽입되어 맞물리게 되어있는 것을 특징으로 하는 볼조인트.
  8. 제1 내지 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 양쪽 하프 하우징(9, 10)들의 단부에 각각 1개씩의 환상융기부(22, 23)가 형성되어 있고, 이들(22, 23) 위에 덮어 씌워지는 엔트로피 탄성 패킹링(24, 25)에 의하여 상기 슬리브(2) 또는 저널(3)을 밀폐하는 것을 특징으로 하는 볼조인트.
  9. 제1 내지 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하프 하우징(9, 10)들은 폴리에테르이마이드, 폴리아마이드, 폴리옥시메틸렌, 폴리에테르에테르케톤과 같은 내마모성 및 내열성 플라스틱을 사용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 볼조인트.
  10. 제1 내지 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    자동차의 회전지주, 스티어링 타이로드, 운전대에 사용하기 위한 볼조인트.
  11. 제8 내지 10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패킹링(24, 25)들은 하프 하우징(9, 10)들과 재료결합으로 결합되는 것을 특징으로 하는 볼조인트.
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