KR20120061389A - 자동차 조향장치의 아우터 볼 조인트 - Google Patents

자동차 조향장치의 아우터 볼 조인트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차 조향장치의 아우터 볼 조인트에 관한 것으로, 본 발명에 의하면 자동차 조향장치의 아우터 볼 조인트에 있어서, 외부로부터의 이물질 및 수분 등의 유입을 방지함과 동시에 자동차 조립 및 납품 공정에서 더스트 커버의 초기 변형을 방지하고, 내구가 진행된 후에도 더스트 커버의 영구 변형을 최소화할 수 있는 효과가 있게 된다.

Description

자동차 조향장치의 아우터 볼 조인트{Outer Ball Joint of Steering Apparatus for Vehicle}
본 발명은 자동차 조향장치의 아우터 볼 조인트에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 자동차 조향장치의 아우터 볼 조인트에 있어서, 외부로부터의 이물질 및 수분 등의 유입을 방지함과 동시에 자동차 조립 및 납품 공정에서 더스트 커버의 초기 변형을 방지하고, 내구가 진행된 후에도 더스트 커버의 영구 변형을 최소화할 수 있는 자동차 조향장치의 아우터 볼 조인트에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 조향장치는 차량의 진행 방향을 운전자의 의지대로 변경할 수 있도록 하기 위한 장치로서 차량의 전방 휠이 선회하는 회전 중심을 임의로 변경하여 운전자가 원하는 방향으로 차량을 진행시킬 수 있도록 보조하는 장치이다.
이러한 차량의 조향장치에는 운전석에 배치되는 조향휠과 이에 연결된 조향축, 그리고 조향축과 유니버셜 조인트(Universal Joint)를 통해 연결되는 기어박스 및 조향축을 차체에 고정시킬 수 있도록 그 외부에 장착되는 조향컬럼 등이 구비된다.
도 1은 종래 자동차 조향장치의 일부 사시도이고, 도 2는 종래 자동차 조향장치의 일부 단면도이다.
도 1과 도 2에서 도시된 바와 같이 종래의 조향장치(100)는 조향축(105)으로부터 입력받은 회전력을 직선 운동으로 변환하는 랙-피니언 기구부(130), 랙 기어(미도시)가 형성되어 있고 양단부에 이너 볼 조인트(Inner Ball Joint, 210)를 구비한 랙바(230), 이너 볼 조인트(210)의 볼과 일체로 형성된 타이로드(110), 타이로드(110)와 연결되어 있는 타이로드 엔드(120), 타이로드 엔드의 끝단에 구비된 아우터 볼 조인트(Outer Ball Joint, 125) 및 이너 볼 조인트(210)를 감싸는 벨로우즈(140)를 포함하여 구성된다.
이와 같은 구성의 랙과 피니언 기어(Rack and Pinion Gear) 방식의 조향장치는 랙 기어가 형성된 랙바(230)의 좌우측 단부에 이너 볼 조인트(210)가 구비되는데, 이너 볼 조인트(210)는 타이로드(110)와 연결되고 타이로드(110)는 타이로드 엔드(120)와 연결되며 타이로드 엔드(120)는 아우터 볼 조인트(125)에 의해 휠의 너클(미도시)과 연결된다.
그리고, 랙과 피니언 기어 방식의 조향장치는 랙바(230)에 형성된 랙 기어부와 접하여 동력을 전달하는 피니언 기어를 포함하고 있어, 운전자가 조향휠을 회전시키면 회전력이 조향축(105)과 유니버셜 조인트(미도시)를 통하여 피니언 기어로 전달되며, 전달된 회전력은 랙과 피니언 기구부(130)에 의해 직선 방향의 힘으로 변화하여 랙바(230)를 직선운동시킨다.
그리고 이러한 랙바(230)의 직선운동은 이에 연결된 타이로드(110)와 타이로드 엔드(120)에 전달되어 궁극적으로 휠을 회전시키게 되고, 타이로드(110) 끝단에 나사결합되어 있는 타이로드 엔드(120)의 타이로드 삽입구(220)로 타이로드(110)를 인입 또는 인출시켜 휠 얼라인먼트를 조정한 후 록 너트(Lock Nut, 150)를 조임으로써 타이로드(110)의 위치를 고정시킨다.
타이로드 엔드(120)의 끝단부에는 휠의 너클과 연결되는 스터드(260)가 조립 연결되는데, 볼시트(240)가 스터드(260)의 볼부위(265)를 감싸며 타이로드 엔드의 볼 하우징의 장착홈(280)에 삽입되고 타이로드 엔드의 하단에 형성되어 있는 걸림부(285)에 캡(250)을 삽입하여 볼시트(240)와 스터드(260)를 지지하게 하고 타이로드 엔드(120)의 플렌지부를 롤콕킹(290)하여 고정된다.
스터드(260)의 상측은 노면으로부터 발생되는 먼지의 유입을 방지하기 위하여 더스트 커버(270)가 스터드의 상부에 삽입되어 타이로드 엔드(120)에 압입 고정되어 있다.
이러한 종래의 아우터 볼 조인트는 자동차의 조립시 또는 납품시 주변 물품과의 접촉 등에 의해 원래의 형상이 변형되어 복원되지 않음으로써 외부로부터 이물질 및 수분 등이 유입되는 문제점이 있었다.
또한, 초기 변형이 없더라도 어느 정도 내구가 진행된 후에는 더스트 커버의 영구 변형이 발생되어 역시 외부로부터의 이물질 유입 등으로 아우터 볼 조인트 부품의 내구성에 문제점이 많이 발생되었다.
본 발명은 전술한 배경에서 안출된 것으로, 자동차 조향장치의 아우터 볼 조인트에 있어서, 외부로부터의 이물질 및 수분 등의 유입을 방지함과 동시에 자동차 조립 및 납품 공정에서 더스트 커버의 초기 변형을 방지하고, 내구가 진행된 후에도 더스트 커버의 영구 변형을 최소화하는 데에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예는 자동차 휠의 너클과 타이로드 엔드를 연결하는 것으로, 상기 타이로드 엔드의 단부에 구비되어 상기 너클과 결합되는 스터드의 볼부위와 결합되는 볼 하우징과, 내부에 공간을 형성하면서 상기 볼 하우징의 상측과 스터드의 외주측에 결합되는 더스트 커버, 및 상기 더스트 커버의 내부 공간에 결합되며 다수의 기공을 갖는 발포형상으로 형성되는 형상 복원체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 아우터 볼 조인트를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 일실시예는 자동차 휠의 너클과 타이로드 엔드를 연결하는 것으로, 상기 타이로드 엔드의 단부에 구비되어 상기 너클과 결합되는 스터드의 볼부위와 결합되는 볼 하우징, 및 상기 볼 하우징의 상측과 스터드의 외주측에 결합되되, 다수의 기공을 갖는 발포형상으로 형성되는 내측부와 상기 내측부를 둘러싸는 외측부로 형성되는 더스트 커버를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 아우터 볼 조인트를 제공한다.
이와 같은 본 발명에 의하면 자동차 조향장치의 아우터 볼 조인트에 있어서, 외부로부터의 이물질 및 수분 등의 유입을 방지함과 동시에 자동차 조립 및 납품 공정에서 더스트 커버의 초기 변형을 방지하고, 내구가 진행된 후에도 더스트 커버의 영구 변형을 최소화할 수 있는 효과가 있게 된다.
도 1은 종래 자동차 조향장치의 일부 사시도;
도 2는 종래 자동차 조향장치의 일부 단면도;
도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 아우터 볼 조인트를 나타내는 단면도;
도 4는 본 발명의 제2실시예에 의한 아우터 볼 조인트를 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 아우터 볼 조인트를 나타내는 단면도이고, 도 4는 본 발명의 제2실시예에 의한 아우터 볼 조인트를 나타내는 단면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 제1실시예에 의한 자동차 조향장치의 아우터 볼 조인트는, 상기 타이로드 엔드(120)의 단부에 구비되어 상기 너클(미도시)과 결합되는 스터드(260)의 볼부위(265)와 결합되는 볼 하우징(305)과, 내부에 공간을 형성하면서 상기 볼 하우징(305)의 상측과 스터드(260)의 외주측에 결합되는 더스트 커버(310), 및 상기 더스트 커버(310)의 내부 공간에 결합되며 다수의 기공을 갖는 발포형상으로 형성되는 형상 복원체(320)를 포함하여 구성된다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 제2실시예에 의한 자동차 조향장치의 아우터 볼 조인트는 상기 타이로드 엔드(120)의 단부에 구비되어 상기 너클과 결합되는 스터드(260)의 볼부위(265)와 결합되는 볼 하우징(305), 및 상기 볼 하우징(305)의 상측과 스터드(260)의 외주측에 결합되되, 다수의 기공을 갖는 발포형상으로 형성되는 내측부(410b)와 상기 내측부(410b)를 둘러싸는 외측부(410a)로 형성되는 더스트 커버(410)를 포함하여 구성된다.
본 발명의 실시예들에 있어서 자동차 조향장치의 아우터 볼 조인트는 자동차 휠의 너클과 타이로드 엔드(120)를 연결하는 것으로, 제1실시예에서는 더스트 커버(310)의 내부 공간에 형상 복원체(320)가 결합되어 더스트 커버(310)의 탄성 변형과 복원을 하게 되고, 제2실시예에서는 더스트 커버(410) 자체가 탄성 변형과 복원하는 구조를 구비하고 있다.
자동차 조향장치의 메카니즘은 랙바의 직선운동이 이에 연결된 타이로드와 타이로드 엔드(120)에 전달되어 궁극적으로 휠을 회전시키게 된다.
여기서, 타이로드 엔드(120)의 끝단부에는 자동차 휠의 너클과 연결되는 스터드(260)가 결합되는데, 볼시트(240)가 스터드(260)의 볼부위(265)를 감싸며 타이로드 엔드(120)의 볼 하우징(305)에 삽입되고 타이로드 엔드(120)의 하단에 형성되어 있는 걸림부(285)에 캡(250)을 삽입하여 볼시트(240)와 스터드(260)를 지지하게 하고 타이로드 엔드(120)의 플렌지부를 롤콕킹(290)하여 고정된다.
스터드(260)의 상측은 노면으로부터 발생되는 먼지의 유입을 방지하기 위하여 더스트 커버(310, 410)가 볼 하우징(305)의 상측과 스터드(260)의 외주측에 결합되어 고정된다.
도 3에 도시된 바와 같은 본 발명의 제1실시예에서 더스트 커버(310)는 내부에 빈 공간이 형성되어 있고, 이 빈공간에 형상 복원체(320)가 삽입 결합되어 너클에 의해 변형되는 더스트 커버(310)의 탄성 복원을 이루게 된다.
형상 복원체(320)는 다수의 기공을 갖는 발포형상으로 마치 스폰지와 같은 형상으로 형성되는데, 외부의 하중이 작용되어 수축되면 스터드(260)의 외주면에 밀착되어 이물질이나 수분 등의 유입을 방지한다.
형상 복원체(320)의 기공의 크기와 간격은 자동차의 차종에 따라서 다양한 변형이 가능하며, 내부 쪽에는 기공을 크게 하고 기공들의 간격도 조밀하게 하고, 외부 쪽으로 갈수록 기공을 작게 하고 기공들 사이의 간격도 상대적으로 멀게 형성하거나, 이와 반대로 형성할 수도 있다.
이와 같은 형상 복원체(320)는 탄성과 더불어 내유성 등을 필요로 하므로 실리콘 고무(SR, Silicon Rubber), 폴리우레탄 고무(PR, Polyurethane Rubber), 니트릴 부타디엔 고무(NBR, Nitrile Butadiene Rubber), 클로로설폰화 폴리에틸렌 고무(CSM, Chlorosulphonated Polyethylene Rubber), 염화 폴리에틸렌 고무(CM, Chlorinated Polyethylene Rubber), 아크릴 고무(ACM, Acrylic Elastomer), 클로로프렌 고무(CR, Chloroprene Rubber), 수소첨가 니트릴 부타디엔 고무(HNBR, Hydrogenated Nitrile Butadiene Rubber), 에틸렌 프로필렌 고무(Ethylene Propylene Terpolymer Rubber) 중 적어도 어느 하나 이상의 재질로 형성된다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같은 본 발명의 제2실시예에서 더스트 커버(410)는 내측부(410b)와 외측부(410a)가 일체로 형성되는데, 내측부(410b)는 다수의 기공을 갖는 발포형상으로 형성된다.
따라서, 외측부(410a)는 더스트 커버(410)의 원형을 유지하면서 탄성 변형되고, 내측부(410b)는 외력에 의해 수축된 상태에서 스터드(260)의 외주면에 밀착되면서 외부로부터의 이물질이나 수분 등의 유입을 막고 더스트 커버(410)를 원상태로 형상을 복원시키게 된다.
이러한 더스트 커버(410)는 탄성과 더불어 내유성 등을 필요로 하므로, 본 발명의 제1실시예에서의 형상 복원체(320)와 동일한 재질로 형성된다.
이러한 구조와 형상을 갖는 본 발명에 의하면, 자동차 조향장치의 아우터 볼 조인트에 있어서, 외부로부터의 이물질 및 수분 등의 유입을 방지함과 동시에 자동차 조립 및 납품 공정에서 더스트 커버의 초기 변형을 방지하고, 내구가 진행된 후에도 더스트 커버의 영구 변형을 최소화할 수 있는 효과가 있게 된다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
120: 타이로드 엔드 260: 스터드
265: 볼부위 305: 볼 하우징
310: 제1실시예의 더스트 커버
320: 형상 복원체
410: 제2실시예의 더스트 커버
410a: 외측부 410b: 내측부

Claims (4)

  1. 자동차 휠의 너클과 타이로드 엔드를 연결하는 것으로,
    상기 타이로드 엔드의 단부에 구비되어 상기 너클과 결합되는 스터드의 볼부위와 결합되는 볼 하우징;
    내부에 공간을 형성하면서 상기 볼 하우징의 상측과 스터드의 외주측에 결합되는 더스트 커버;
    상기 더스트 커버의 내부 공간에 결합되며 다수의 기공을 갖는 발포형상으로 형성되는 형상 복원체;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 아우터 볼 조인트.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 형상 복원체는 실리콘 고무, 폴리우레탄 고무, 니트릴 부타디엔 고무, 클로로설폰화 폴리에틸렌 고무, 염화 폴리에틸렌 고무, 아크릴 고무, 클로로프렌 고무, 수소첨가 니트릴 부타디엔 고무, 에틸렌 프로필렌 고무 중 적어도 어느 하나 이상의 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 아우터 볼 조인트.
  3. 자동차 휠의 너클과 타이로드 엔드를 연결하는 것으로,
    상기 타이로드 엔드의 단부에 구비되어 상기 너클과 결합되는 스터드의 볼부위와 결합되는 볼 하우징;
    상기 볼 하우징의 상측과 스터드의 외주측에 결합되되, 다수의 기공을 갖는 발포형상으로 형성되는 내측부와 상기 내측부를 둘러싸는 외측부로 형성되는 더스트 커버;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 아우터 볼 조인트.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 더스트 커버는 실리콘 고무, 폴리우레탄 고무, 니트릴 부타디엔 고무, 클로로설폰화 폴리에틸렌 고무, 염화 폴리에틸렌 고무, 아크릴 고무, 클로로프렌 고무, 수소첨가 니트릴 부타디엔 고무, 에틸렌 프로필렌 고무 중 적어도 어느 하나 이상의 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치의 아우터 볼 조인트.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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