KR20110084807A - 크로스 액시스 볼조인트 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 크로스 액시스 볼조인트 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 크로스 액시스 볼조인트는, 중앙부에 구상부를 가지며, 그 구상부의 상부와 하부측 각각으로 돌출되는 상부 축부와 하부 축부를 포함하는 볼 스터드와, 상기 볼 스터드의 중앙부에서 상기 구상부를 감싸도록 위치하며, 상기 상부축부와 상기 구상부의 사이측에 마련된 제1주입구와 상기 하부축부와 상기 구상부의 사이측에 마련된 제2주입구를 구비하는 소켓 일체형 수지재 볼 시트와, 상기 볼 시트와 상기 볼 스터드의 사이로 이물이 침투하는 것을 방지하는 더스트커버를 포함한다. 이와 같은 구성의 본 발명은 크로스 액시스 볼조인트는 소켓과 볼 시트를 일체로 형성하되, 그 볼 시트와 구상부의 사이에 그리스를 주입할 수 있는 주입공간을 마련하여, 그 주입공간을 통해 그리스를 주입함으로써, 볼 스터드와 볼 시트 사이의 습동성을 개선하여 소음을 줄이고, 마찰열의 발생 및 마모를 줄여 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

크로스 액시스 볼조인트 및 그 제조방법{Cross axis ball joint and manufacturing method thereof}

본 발명은 크로스 액시스 볼조인트 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 자동차의 현가장치 및 조향장치의 부품으로 사용되는 크로스 액시스 볼조인트 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차의 현가장치 및 조향장치에는 차체 또는 차륜에 전달되는 충격을 완화시키는 부품인 러버 부시(rubber bush)가 사용되고 있다. 이러한 러버 부시는 특히 쇽업쇼버의 아이 내부에 결합되고, 탭볼트에 의해 차체 또는 차륜에 고정되는 것이나, 이음의 개선 및 소음의 감소가 요구되고 있는 부품이다.

이러한 러버 부시의 문제점 때문에 소음의 발생을 최대한 억제할 필요가 있는 고급 자동차에서는 러버 부시 대신 크로스 액시스 볼조인트를 사용하고 있다.

그러나 크로스 액시스 볼조인트는 러버 부시에 비하여 상당히 고가인 부품으로 원가의 절감이 요구되고 있는 부품 중 하나이다.

도 1은 종래 크로스 액시스 볼조인트의 단면 구성도이다.

도 1을 참조하면 종래 크로스 액시스 볼조인트는, 볼 스터드(1)와 볼 시트(2), 소켓(3), 플러그(4) 및 부트(5,5')를 포함하며, 상기 볼 스터드(1)는 중앙의 구상부(球狀部 : 1a)를 중심으로 이 구상부(1a)를 일직선상으로 지나는 축부(1b)를 구비한 구조로 되어 있으며, 볼 시트(2)에 안착된 상태로 소켓(3)에 수용되어 있다. 그리고, 소켓(3)으로부터 볼 스터드(1)가 이탈되지 않도록 소켓(3) 내부에 플러그(4)가 설치되고, 소켓(3) 내에 이물질의 유입을 방지하기 위한 부트(5,5')가 소켓(3)으로부터 볼 스터드(1)의 축부(1b)에 걸쳐 설치되어 있다.

이와 같은 종래 크로스 액시스 볼 조인트는, 그 볼 시트(2)의 내에 위치하는 구상부(1a)를 중심으로 축부(1b)가 소정 각도로 회동하게 구성된 것이나, 그 구상부(1a)와 볼 시트(2)의 사이에 그리스 등 윤활제를 주입할 공간이 마련되어 있지 않아 토오크의 증가에 의하여 소음이 발생될 수 있고, 마찰에 의한 열의 발생이 많으며, 마모에 의해 수명이 단축될 수 있는 문제점이 있었다.

또한 종래의 크로스 액시스 볼 조인트는 소켓(3)에 대한 부트(5,5')의 밀봉성 향상을 위해 볼 스터드(1)의 축부(1b)에 부트(5,5')가 밀착되도록 축부(1b)에 그루브(1c)를 형성하고 이 그루브(1c)에 부트(5,5')를 압입 시키고 있는데, 그루브(1c)에 대한 부트(5,5')의 압입 작업이 양산라인에서 쉽고 신속하게 이루어지지 못하여 조립성이 저하되는 문제가 있으며, 그 제조비용 또한 증가하게 되는 문제점이 있었다.

그리고 그 구조가 상대적으로 복잡하며, 부품의 수 또한 많아 상기 언급한 러버 부시에 비하여 고가이며, 따라서 그 원가의 절감이 요구되고 있는 실정이다.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 그리스 등의 윤활제의 주입이 용이한 크로스 액시스 볼조인트 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

또한 본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 구성을 보다 단순화하고, 보다 용이한 조립 공정으로 조립할 수 있는 크로스 액시스 볼조인트를 제공함에 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명 크로스 액시스 볼조인트는, 중앙부에 구상부를 가지며, 그 구상부의 상부와 하부측 각각으로 돌출되는 상부 축부와 하부 축부를 포함하는 볼 스터드와, 상기 볼 스터드의 중앙부에서 상기 구상부를 감싸도록 위치하며, 상기 상부축부와 상기 구상부의 사이측에 마련된 제1주입구와 상기 하부축부와 상기 구상부의 사이측에 마련된 제2주입구를 구비하는 소켓 일체형 수지재 볼 시트와, 상기 볼 시트와 상기 볼 스터드의 사이로 이물이 침투하는 것을 방지하는 더스트커버를 포함한다.

또한 본 발명 크로스 액시스 볼조인트 제조방법은, a) 구상부를 중심으로 상향과 하향으로 각각 돌출되는 상부축부와 하부축부를 가지는 볼 스터드들 제조하는 단계와, b) 상기 볼 스터드의 상부축부와 하부축부를 각각 삽입고정하는 상형과 하형을 포함하며, 상기 상형과 하형의 일부에서 돌출되어 상기 상부축부와 상기 하부축부와 인접하는 구상부의 일부에 접하는 돌기부를 가지는 금형에 삽입하는 단계와, c) 상기 금형에 수지재를 주입하고 사출 성형하여 별도의 소켓이 요구되지 않으며, 상기 볼 스터드와 일체 성형된 수지재 볼 시트를 제조하는 단계를 포함한다.

본 발명 크로스 액시스 볼조인트 및 그 제조방법은 소켓과 볼 시트를 일체로 형성하여 구조를 단순화함으로써, 제조 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명 크로스 액시스 볼조인트는 소켓과 볼 시트를 일체로 형성하되, 그 볼 시트와 구상부의 사이에 그리스를 주입할 수 있는 주입공간을 마련하여, 그 주입공간을 통해 그리스를 주입함으로써, 볼 스터드와 볼 시트 사이의 습동성을 개선하여 소음을 줄이고, 마찰열의 발생 및 마모를 줄여 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 크로스 액시스 볼조인트의 단면 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 크로스 액시스 볼조인트의 단면 구성도이다.
도 3은 본 발명에 적용되는 볼 시트를 사출성형하기 위한 금형에서 상형의 사시도이다.
도 4는 본 발명에 적용되는 볼 시트를 사출성형하기 위한 금형의 단면 구성도이다.

이하, 상기와 같은 본 발명 크로스 액시스 볼조인트의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 크로스 액시스 볼조인트의 단면 구성도이다.

도 2를 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 크로스 액시스 볼조인트는, 중앙에 구상부(11)를 가지는 볼 스터드(10)와, 상기 볼 스터드(10)를 사출금형에 삽입한 상태로 사출성형하여 그 볼 스터드(10)의 외측에 일체로 성형되며, 상기 구상부(11)의 상하측 각각에 접하는 하나 또는 다수로 마련된 주입구(21a, 21b)를 구비하는 수지재 볼 시트(20)와, 상기 볼 시트(20)의 외면에 압입되는 케이스(30)와, 상기 케이스(30)의 양측 및 상기 케이스(30)의 양측으로 돌출되는 상기 볼 스터드(10)의 양단측에 압입되어 이물의 침투를 방지하는 더스트커버(40)를 포함하여 구성된다.

상기 상부측의 주입구(21a)와 하부측의 주입구(21b)는 상호 교차하는 위치에 위치하도록 한다. 즉, 주입구(21a,21b)가 상하로 평행하게 배치되지 않도록 하여 그 주입구(21a,21b)를 통해 주입된 그리스가 보다 넓은 범위에 균일하게 주입되도록 한다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 크로스 액시스 볼조인트의 구성과 작용을 보다 상세히 설명한다.

먼저, 볼 스터드(10)는 종래의 볼 스터드와 같이 금속재질이며, 중앙부에 구상부(11)가 마련되어 상기 구상부(11)의 상부와 하부에 일체로 마련된 축부(13,14)가 그 구상부(11)를 중심으로 회동이 가능한 구조를 갖는다.

상기 볼 스터드(10)의 양단측에는 더스트커버(40)의 일측단이 압입되어 고정될 수 있는 체결단(12)이 각각 마련되어 있으며, 그 볼 스터드(10)는 중공된 것을 사용할 수 있다.

상기와 같은 구조의 볼 스터드(10)를 사출 금형에 삽입한 상태로 수지 사출에 의해 상기 볼 스터드(10)의 구상부(11)를 감싸는 수지재 볼 시트(20)를 형성한다.

상기 볼 시트(20)는 수지재로서 상기 볼 스터드(10)의 유동성을 보장하며, 종래의 볼 시트 및 소켓의 역할을 함께 할 수 있도록 충분한 두께와 강성을 가지는 것으로 한다.

도 3은 상기 볼 시트(20)를 제조하는 사출금형 중 상형의 사시도이고, 도 4는 그 사출금형의 A-A 단면의 구성도이다.

도 3과 도 4를 각각 참조하면 상기 볼 시트(20)의 제조를 위한 사출금형은, 상기 볼 스터드(10)의 구상부(11)의 중앙을 기준으로 상부측 축부(13)가 삽입고정되며, 상기 구상부(11)의 중앙에서 상측으로 상기 볼 시트(20)의 상부측을 사출성형하기 위한 공간(51)이 마련되어 있으며, 그 공간(51)내에서 상기 축부(13)와 인접하는 구상부(11)의 일부에 접하는 돌기부(52)가 마련된 상형(50)과, 상기 볼 스터드(10)의 구상부(11)의 중앙을 기준으로 하부측 축부(14)가 삽입고정되며, 상기 구상부(11)의 중앙에서 하부측으로 상기 볼 시트(20)의 하부측을 사출성형하기 위한 공간(61)이 마련되어 있으며, 그 공간(61) 내에서 상기 축부(14)와 인접하는 구상부(11)의 일부에 접하는 돌기부(62)가 마련된 하형(60)을 포함하여 구성된다.

이와 같이 구성되는 사출금형에 상기 볼 스터드(10)를 삽입한 후, 상형(50)과 하형(60)을 그 경계가 상기 구상부(11)의 중앙에 위치하도록 합형한다.

이때 상기 상형(50)의 돌기부(52)와 하형(60)의 돌기부(62)는 상기 구상부(11)의 상부와 하부에 각각 접하게 되어, 수지재를 금형에 주입하고 그 볼 시트(20)를 사출 성형하는 과정에서 수지재가 유입되지 않는 부분을 이루게 된다.

따라서 상기 돌기부(52)에 의해 그 볼 시트(20)의 상부측에는 상기 돌기부(52)가 접하는 부분에 그리스를 주입할 수 있는 주입구(21a)가 형성되며, 그 그리스 주입구(21a)의 수는 돌기부(52)의 수와 동일하게 된다.

또한 상기 하형(60)의 돌기부(62)에 의해 상기 볼 시트(20)의 하부측에는 상기 돌기부(62)가 접하는 부분에 그리스를 주입할 수 있는 주입구(21b)가 형성되며, 그 주입구(21b) 또한 상기 돌기부(62)의 수와 동일하게 된다.

그리고 상기 상형(50)의 돌기부(52)와 하형의 돌기부(62)는 상호 교차하는 위치에서 돌출됨이 바람직하다.

상기 돌기부(52,62)들이 상호 교차하도록 각각 상형(50)과 하형(60)에서 돌출되어 위치하여, 그 돌기부(52,62)에 의해 형성되는 주입구(21a,21b) 역시 교차하여 위치하게 되며, 그 주입구(21a,21b)를 통해 볼 시트(20)와 볼 스터드(10)의 사이에 주입되는 그리스가 보다 넓은 영역에 고르게 주입될 수 있다.

이와 같은 주입구(21a,21b)의 배치는 볼 시트(20)와 구상부(11)가 마찰하며 회동할 때, 부분적으로 마찰정도 및 토오크에 차이가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

상기와 같은 금형에 의해 볼 스터드(10)와 일체로 사출 성형된 볼 시트(20)에는 상부와 하부 각각에 그리스를 주입할 수 있는 주입구(21a, 21b)가 마련되어 있으며, 그 주입구(21a, 21b)를 통해 그리스를 주입하여 그 볼 스터드(10)와 일체로 사출 성형된 볼 시트(20)의 습동성을 향상시킬 수 있게 된다.

이와 같은 습동성의 향상은 소음의 발생과 열의 발생을 줄일 수 있으며, 그 볼 스터드(10)와 볼 시트(20)의 마찰을 줄여 마모에 의한 수명단축을 줄일 수 있게 된다.

또한 볼 스터드(10)와 함께 일체 사출로 형성되는 볼 시트(20)의 사용에 의하여 크로스 액시스 볼조인트의 구조를 단순화하며 별도의 조립 공정을 생략할 수 있게 된다.

상기 볼 시트(20)의 외주면에는 돌출된 체결단턱(22)이 마련되어 있어, 이후에 케이스(30)의 체결이 용이하도록 한다.

그 다음, 상기 형성된 볼 시트(20)를 환형의 케이스(30)에 압입한 후, 그 환형의 케이스(30)의 상단과 하단을 코킹하여 상기 볼 시트(20)의 체결단턱(22)에 접하도록 함으로써 견고하게 결합한다.

상기 케이스(30)는 필요에 따라 생략될 수 있는 구성품으로, 예를 들어 크로스 액시스 볼조인트가 결합되는 상대품인 아암이나 너클에 그 볼 시트(20)를 압입하는 경우 케이스(30)는 불필요하게 된다.

그 다음, 상기 볼 시트(20)의 양단에 더스트커버(40)의 일단이 위치하고, 그 더스트커버(40)의 타단이 상기 볼 시트(20)의 양단측에서 돌출되어 있는 볼 스터드(10)의 체결단(12)에 위치하도록 압입한다.

이와 같이 본 발명에 따른 크로스 액시스 볼조인트는 볼 시트와 소켓을 일체로 함으로써, 크로스 액시스 볼조인트의 구성을 단순화하여 제조비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 볼 시트와 볼 스터드의 체결 및 그 볼 시트와 소켓의 체결공정을 생략할 수 있어 공정의 단순화에 의한 비용을 절감할 수 있게 된다.

10:볼 스터드 11:구상부
13,14:축부 20:볼 시트
21a,21b:주입구 22:체결단턱
30:케이스 40:더스트커버

Claims (6)

1. 중앙부에 구상부를 가지며, 그 구상부의 상부와 하부측 각각으로 돌출되는 상부 축부와 하부 축부를 포함하는 볼 스터드;
   상기 볼 스터드의 중앙부에서 상기 구상부를 감싸도록 위치하며, 상기 상부축부와 상기 구상부의 사이측에 마련된 제1주입구와 상기 하부축부와 상기 구상부의 사이측에 마련된 제2주입구를 구비하는 소켓 일체형 수지재 볼 시트; 및
   상기 볼 시트와 상기 볼 스터드의 사이로 이물이 침투하는 것을 방지하는 더스트커버를 포함하는 크로스 액시스 볼조인트.
2. 제1항에 있어서,
   상기 소켓 일체형 수지재 볼 시트는,
   상기 볼 스터드가 상기 제1주입구 및 제2주입구의 형성을 위하여 상기 구상부의 상부측과 하부측 각각의 일부에 접하는 돌기부를 가지는 금형에 삽입된 상태에서 일체 사출된 것을 특징으로 하는 크로스 액시스 볼조인트.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제1주입구와 상기 제2주입구는,
   상하로 상호 교차되게 배치되는 것을 특징으로 하는 크로스 액시스 볼조인트.
4. a) 구상부를 중심으로 상향과 하향으로 각각 돌출되는 상부축부와 하부축부를 가지는 볼 스터드들 제조하는 단계;
   b) 상기 볼 스터드의 상부축부와 하부축부를 각각 삽입고정하는 상형과 하형을 포함하며, 상기 상형과 하형의 일부에서 돌출되어 상기 상부축부와 상기 하부축부와 인접하는 구상부의 일부에 접하는 돌기부를 가지는 금형에 삽입하는 단계; 및
   c) 상기 금형에 수지재를 주입하고 사출 성형하여 별도의 소켓이 요구되지 않으며, 상기 볼 스터드와 일체 성형된 수지재 볼 시트를 제조하는 단계를 포함하는 크로스 액시스 볼조인트 제조방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 c) 단계 후에,
   d) 상기 돌기부에 의해 상기 수지재 볼 시트와 상기 볼 스터드의 사이에 마련된 주입구에 그리스를 주입하는 단계를 더 포함하는 크로스 액시스 볼조인트 제조방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 d) 단계 후에,
   e) 상기 볼 스터드와 볼 시트 사이에 이물이 침투하는 것을 방지하는 한 쌍의 더스트커버를 상기 볼 스터드의 두 축부와 상기 볼 시트의 양단에 각각 체결하는 단계를 더 포함하는 크로스 액시스 볼조인트 제조방법.

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