KR20130019742A - 자동차용 볼 조인트 및 그 제작방법 - Google Patents

자동차용 볼 조인트 및 그 제작방법 Download PDF

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박인희
손광락
김지훈
문정영
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Abstract

본 발명은 제조 공정이 간단하고 제조 원가가 절감되며 내구성을 확보할 수 있는 자동차용 볼 조인트에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 자동차용 볼 조인트는 하부에 볼이 형성된 볼 스터드; 상기 볼이 안착되는 공간이 형성되어 있는 베어링; 그리고 원통 형상으로 상기 베어링을 수용하며 하단이 반경 내측으로 굴곡지고 상단이 반경 외측으로 굴곡진 하우징; 을 포함하며, 상기 베어링의 하단부는 열융착에 의하여 반경 외측으로 절곡되어 상기 하우징과 결합되는 열융착부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 볼 조인트 제작방법은 볼 스터드 하단의 볼을 베어링의 공간에 삽입하는 단계; 상기 볼 스터드의 볼이 삽입된 상기 베어링을 하우징 내부에 위치시키는 단계; 그리고 상기 베어링의 하단부를 반경 외측으로 열융착시켜 상기 베어링과 상기 하우징을 고정하는 단계; 를 포함할 수 있다.

Description

자동차용 볼 조인트 및 그 제작방법{BALL JOINT FOR VEHICLE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 자동차용 볼 조인트 및 그 제작방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제조 공정이 간단하고 제조 원가가 절감되며 내구성을 확보할 수 있는 자동차용 볼 조인트 및 그 제작방법에 관한 것이다.
일반적으로, 볼 조인트는 볼 스터드(ball stud)라고 불리는 원형의 돌기와 자유롭게 움직이는 하우징 사이에 스프링 역할을 하는 베어링을 넣은 구조를 말한다. 이 때, 상기 베어링은 상기 하우징과 결속함으로써, 상기 하우징이 헐겁게 움직이지 않도록 한다.
도 5를 참조하여, 종래의 볼 조인트를 설명하기로 한다.
도 5는 종래기술에 따른 볼 조인트의 단면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 볼 조인트는 볼 스터드(100), 더스트커버(200), 하우징(300) 및 베어링(400)을 포함한다. 또한, 종래기술에 따른 볼 조인트는 더스트커버(200)를 고정하기 위한 링클립(500)을 더 포함한다.
볼 스터드(100)는 그 일단에 구형의 볼(120)이 형성되고, 타단에는 원기둥 형상의 로드(140)가 형성된다. 또한 로드(140)에는 나사산이 형성될 수 있다.
더스트커버(200)는 볼 조인트의 내부가 이물질에 노출되는 것을 방지한다. 또한, 더스트커버(200)는 고무 등의 탄력이 있는 재질로 만들어질 수 있으며, 볼 스터드(100)에 끼워져 하우징(300)의 상단부에 장착된다.
하우징(300)은 그 상단과 하단이 개구된 원통형상으로 형성된다. 또한, 하우징(300)은 볼 베어링의 강도를 유지하기 위하여 금속 재질로 형성될 수 있다.
베어링(400)은 상기 하우징(300)의 내부에 장착되며, 그 상단이 개구되고 하단이 폐쇄된 원통 형상으로 형성된다. 즉, 베어링(400)의 내부에는 상기 볼 스터드(100)의 볼(120)이 삽입되도록 공간이 형성된다. 또한, 베어링(400)은 플라스틱 재질로 만들어질 수 있다.
베어링(400) 및 하우징(300)에는 클린칭부(450)가 형성된다.
클린칭부(450)는 베어링(400)이 하우징(300)에 삽입된 상태에서 베어링(400)의 하단부를 하우징(300)의 하단부에 압입하여 클린칭함으로써 베어링(400) 및 하우징(300)이 결속되는 부분이다.
링클립(500)은 더스트커버(200)를 하우징(300)에 고정시키기 위해 사용된다. 즉, 하우징(300) 상단부의 외주면을 감싸는 더스트커버(200) 하단부의 외주면을 링클립(500)이 가압함으로써 더스트커버(200)가 고정된다. 따라서, 링클립(500)의 안정적인 장착을 위해 링클립(500)이 장착되는 홈이 형성되어야 한다.
하지만, 이러한 볼 조인트가 자동차에 장착되어 장시간 사용되면, 클린칭에 의해 결속된 베어링(400) 및 하우징(300)의 결속력이 약해질 수 있다. 따라서, 하우징(300) 안에서 베어링(400)이 따로 회전하여 내부 부품들의 마모가 가속화될 수 있다. 또한, 링클립(500)의 가압에 의해 더스트커버(200)가 손상될 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 하우징 안에서 베어링이 따로 회전되는 것을 방지할 수 있는 자동차용 볼 조인트 및 그 제작방법을 제공하는 것이다.
또한, 베어링과 하우징의 결속에 의해 더스트 커버가 고정되도록 하는 자동차용 볼 조인트 및 그 제작방법을 제공하는 데에 다른 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 볼 조인트는 하부에 볼이 형성된 볼 스터드; 상기 볼이 안착되는 공간이 형성되어 있는 베어링; 그리고 원통 형상으로 상기 베어링을 수용하며 하단이 반경 내측으로 굴곡지고 상단이 반경 외측으로 굴곡진 하우징; 을 포함하며, 상기 베어링의 하단부는 열융착에 의하여 반경 외측으로 절곡되어 상기 하우징과 결합되는 열융착부를 더 포함할 수 있다.
상기 하우징의 하단 내주면은 상기 열융착부와의 결합을 통해 상기 베어링의 회전을 방지하도록 방사상으로 형성된 회전방지 홈을 더 포함할 수 있다.
상기 더스트커버의 하단부에는 더스트커버 걸림턱이 형성되어 있으며, 상기 베어링의 상단부에는 반경 외측으로 절곡되며 상기 더스트커버 걸림턱과 맞물리는 베어링 걸림턱이 형성될 수 있다.
상기 베어링이 상기 하우징에 열융착될 때 상기 더스트커버 걸림턱은 상기 베어링 걸림턱과 상기 하우징의 상단부에 의하여 고정될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 자동차용 볼 조인트 제작방법은 볼 스터드 하단의 볼을 베어링의 공간에 삽입하는 단계; 상기 볼 스터드의 볼이 삽입된 상기 베어링을 하우징 내부에 위치시키는 단계; 그리고 상기 베어링의 하단부를 반경 외측으로 열융착시켜 상기 베어링과 상기 하우징을 고정하는 단계; 를 포함할 수 있다.
상기 하우징의 하단 내주면에는 회전방지 홈이 형성되어 있으며, 상기 베어링의 하단부를 반경 외측으로 열융착시키는 단계에서 열융착되는 일부가 상기 회전방지 홈을 채우면서 융착되어 상기 베어링의 회전이 방지될 수 있다.
상기 방법은 상기 볼 스터드에 더스트커버의 상부를 밀어 넣는 단계를 더 포함하며, 볼 스터드의 볼이 삽입된 베어링을 하우징 내부에 위치시키는 단계에서는 상기 더스트커버의 하부가 상기 베어링의 상단부와 상기 하우징의 상단부 사이에 위치되도록 할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 하우징 안에서 베어링이 따로 회전되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 베어링 및 내부 부품들의 마모를 최소화하는 것이 가능하다.
또한, 베어링 및 내부 부품들의 성능저하를 최소화하여 운전자의 승차감을 향상시킬 수 있다.
나아가, 부품들의 형상 및 부품들 간의 결속구조를 단순화하여 원가절감 및 생산증대가 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 볼 조인트의 내부 결속을 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하우징의 평면도이다.
도 3은 도 2의 A-A 선을 따라 절개한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 볼 조인트 제작방법의 흐름도이다.
도 5는 종래기술에 따른 볼 조인트의 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시예에 따른 볼 조인트는 차축과 차체를 연결하여 주행중에 차축이 노면으로부터 받는 진동이나 충격 및 외력을 차체에 직접적으로 전달되지 않도록 제어하는 스태빌라이저 링크 또는 로워암 등 차륜현가장치 및 차량의 진행 방향을 제어하기 위한 조향장치에 적용된다.
여기서, 차륜현가장치 및 조향장치는 당업자에게 널리 알려진 공지기술이므로 도면에서 구체적으로 도시하고 있지 않으며, 본 명세서에서 그 구성의 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 볼 조인트의 내부 결속을 보여주는 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 볼 조인트는 볼 스터드(10), 하우징(30), 베어링(40) 및 더스트커버(20)를 포함한다.
여기서는 각 구성요소의 결속관계를 다루며, 일반적인 볼 조인트가 포함하는 구성요소들의 기능에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 결속관계에 대한 설명의 편의를 위해 도면상의 구성요소들 간의 상하관계를 그대로 적용하여 설명하기로 한다.
볼 스터드(10)는 그 하단부에 구형의 볼(12)이 형성되며, 그 상단부에는 상측으로 연장된 원기둥 형상의 로드(14)가 형성된다. 또한, 로드(14)의 외주면에는 나사산이 형성될 수 있으며, 상기 나사산은 스태빌라이저 바의 단부 혹은 로어암의 브라켓에 결합하기 위해 통상적으로 수나사부로 형성될 수 있다.
하우징(30)은 베어링(40)의 외주면을 감쌀 수 있도록 그 상단과 하단이 개구된 원통형상으로 형성된다. 상기 하우징(30)은 상단부가 바깥으로 구부러지고 하단부가 안쪽으로 구부러진 형상일 수 있다. 또한, 하우징(30)은 볼 조인트의 강성을 유지하기 위해 금속재질로 가공될 수 있다.
베어링(40)은 그 내부에 볼 스터드(10)의 볼(12)이 삽입될 수 있는 공간이 형성된 컵 형상으로 형성된다. 상기 공간은 볼(12)의 크기와 유사한 구형으로 형성된다. 여기서, 볼(12)의 표면과 베어링(40)의 내면 사이에는 볼(12)과 베어링(40)의 상호 회전이 원활하도록 별도의 윤활유가 채워질 수 있다. 또한, 베어링(40)은 플라스틱 재질로 가공될 수 있다.
더스트커버(20)는 베어링(40)과 볼(12) 사이에 먼지나 수분 등의 이물질이 침입하는 것을 방지한다. 또한, 더스트커버(20)는 고무 등의 탄력성 있는 합성수지 재질로 형성될 수 있다.
이하, 하우징(30) 베어링(40) 및 더스트커버(20)의 결속관계를 자세히 설명한다. 더스트커버(20)는 더스트커버 걸림턱(25)을 포함하고, 베어링(40)은 베어링 걸림턱(45) 및 열융착부(47)를 포함한다.
더스트커버 걸림턱(25)은 더스트커버(20)를 고정하기 위해 더스트커버(20) 하단부에 형성된다. 또한, 더스트커버 걸림턱(25)이 베어링(40)과 하우징(30)에 의해 고정됨으로써 더스트커버(20)가 고정된다. 이러한 목적을 위해, 더스트커버 걸림턱(25)은 내측으로 절곡된 형태를 갖는다.
베어링 걸림턱(45)은 더스트커버(20)를 고정하기 위해 베어링(40)의 상단부에 형성된다. 이러한 목적을 위해, 베어링 걸림턱(45)은 반경 외측으로 절곡된 형태를 갖는다. 또한, 베어링 걸림턱(45)은 더스트커버 걸림턱(25)과 맞물림으로써 베어링(40)으로부터 더스트커버(20)가 이탈되는 것을 방지한다. 나아가, 베어링 걸림턱(45)이 더스트커버 걸림턱(25)의 상면을 누르고 바깥으로 구부러진 하우징(30)의 상단부가 더스트커버 걸림턱(25)의 하면을 받침으로써 더스트커버(20)가 고정된다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 볼 조인트는 도 5에 도시된 종래기술에 따른 볼 조인트가 필요로 하는 링클립(500)과 같은 추가적인 구성요소를 필요로 하지 않는다.
열융착부(47)는 하우징(30)이 볼 조인트에서 이탈되는 것을 방지하고, 베어링(40)의 회전을 방지하기 위해 형성된다. 또한, 열융착부(47)는 볼 스터드(10), 더스트커버(20), 하우징(30) 및 베어링(40)이 조립된 상태에서 안쪽으로 구부러진 하우징(30)의 하단부를 감싸도록 바깥으로 구부려서 열융착시키는 베어링(40)의 하단부이다.
베어링(40)의 하단부는 하우징(30)에 삽입되기 용이하도록 최초에는 거의 직선의 원통형과 같은 형상을 가진다. 하우징(30)에 베어링(40)을 위에서 아래로 넣게 되면 베어링 걸림턱(45)이 더스트커버(20)의 더스트커버 걸림턱(25)을 개재한 상태로 하우징의 상단부에 걸리게 되고, 이러한 상태에서 베어링(40)의 하단부에 열을 가하여 반경 외측으로 절곡시키면 열융착부(47)가 형성되며, 열융착에 의해 베어링(40)과 하우징(30)이 결합한다. 나아가, 열융착부(47)가 하우징(30)의 하단부를 밀어 올리면서 결합되므로 하우징(30)의 상단부가 더스트커버 걸림턱(25)의 하면을 밀어 올려 더스트커버(20)의 하단부가 베어링 걸림턱(45)과 하우징(30)의 상단부 사이에 고정된다. 따라서, 앞에서 설명한 바와 같이, 베어링 걸림턱(45)과 하우징(30)의 상단부가 더스트커버 걸림턱(25)을 잡아줌으로써 더스트커버(20)가 고정되는 것이 가능하다.
열융착부(47)가 베어링(40)의 회전을 방지하는 것은 도 2 및 도 3에서 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하우징의 평면도이고, 도 3은 도 2의 A-A 선을 따라 절개한 단면도이다.
도 2 및 도3에 도시된 바와 같이, 하우징(30)의 하단부 내주면에는 회전방지 홈(35)이 형성된다.
회전방지 홈(35)은 베어링(40)의 회전을 방지하기 위해 형성된다. 또한, 회전방지 홈(35)은 하우징(30)의 하단부 내주면에 방사상으로 복수개가 형성될 수 있다.
회전방지 홈(35)은 베어링(40)의 열융착부(47)와 열융착된다. 이러한 열융착에 의해 베어링(40)의 열융착부(47)가 회전방지 홈(35)의 빈공간을 채우면서 결합됨으로써 하우징(30)과 베어링(40)의 결속력이 강해진다. 따라서, 베어링(40)이 하우징(30)과 따로 회전되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기된 바와 같이 베어링(40)은 상기 열융착이 용이한 플라스틱 재질로 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자동차용 볼 조인트 제작방법의 흐름도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 원통 형상의 하우징(30)을 준비하고 볼 조인트의 조립을 시작한다(S110). 먼저, 볼 스터드(10)에 더스트커버(20)의 상부를 밀어 넣어 더스트커버(20)를 볼 스터드(10)에 장착시킨다(S120). 그 후, 볼 스터드(10) 하단의 볼(12)을 베어링(40) 내부의 공간에 삽입한다(S130).
볼 스터드(10), 더스트커버(20) 및 베어링(40)의 결합이 완료되면, 볼(12)이 삽입된 베어링(40)을 하우징(30) 내부에 위치시킨다(S140). 이 때, 베어링(40)과 하우징(30)의 결합에 의해 더스트커버(20)가 고정되도록 하기 위해 더스트커버(20)의 하부가 베어링(40)의 상단부와 하우징(30)의 상단부 사이에 위치되도록 한다.
하우징(30) 내부에 베어링(40)이 배치되면, 베어링(40)의 하단부를 반경 외측으로 열융착시켜 베어링(40)과 하우징(30)을 고정한다(S150). 여기서, 하우징(30)의 하단 내주면에는 회전방지 홈(35)이 형성되어 있다. 또한, 베어링(40)의 하단부를 열융착시킬 때, 열융착되는 일부가 상기 회전방지 홈(35)을 채우면서 융착된다. 따라서, 상기 열융착에 의해 하우징(30) 안에서 베어링(40)이 따로 회전되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 베어링(40)과 하우징(30)의 결합에 의해 베어링(40)의 상단부와 하우징(30)의 상단부 사이에 위치된 더스트커버(20)의 하부가 고정된다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 하우징(30) 안에서 베어링(40)이 따로 회전되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 베어링(40) 및 자동차용 볼 조인트에 포함된 내부 부품들의 마모를 최소화하는 것이 가능하다.
또한, 베어링 및 내부 부품들의 성능저하를 최소화하여 운전자의 승차감을 향상시킬 수 있다. 나아가, 부품들의 형상 및 부품들 간의 결속구조 및 조립방법을 단순화하여 원가절감 및 생산증대가 가능하다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
10: 볼 스터드 12: 볼
14: 로드 20: 더스트커버
25: 더스트커버 걸림턱 30: 하우징
35: 회전방지 홈 40: 베어링
45: 베어링 걸림턱 47: 열융착부

Claims (7)

  1. 하부에 볼이 형성된 볼 스터드;
    상기 볼이 안착되는 공간이 형성되어 있는 베어링; 그리고
    원통 형상으로 상기 베어링을 수용하며 하단이 반경 내측으로 굴곡지고 상단이 반경 외측으로 굴곡진 하우징;
    을 포함하며,
    상기 베어링의 하단부는 열융착에 의하여 반경 외측으로 절곡되어 상기 하우징과 결합되는 열융착부를 더 포함하는 자동차용 볼 조인트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하우징의 하단 내주면은 상기 열융착부와의 결합을 통해 상기 베어링의 회전을 방지하도록 방사상으로 형성된 회전방지 홈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 볼 조인트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 더스트커버의 하단부에는 더스트커버 걸림턱이 형성되어 있으며, 상기 베어링의 상단부에는 반경 외측으로 절곡되며 상기 더스트커버 걸림턱과 맞물리는 베어링 걸림턱이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 볼 조인트.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 베어링이 상기 하우징에 열융착될 때 상기 더스트커버 걸림턱은 상기 베어링 걸림턱과 상기 하우징의 상단부에 의하여 고정되는 것을 특징으로 하는 자동차용 볼 조인트.
  5. 볼 스터드 하단의 볼을 베어링의 공간에 삽입하는 단계;
    상기 볼 스터드의 볼이 삽입된 상기 베어링을 하우징 내부에 위치시키는 단계; 그리고
    상기 베어링의 하단부를 반경 외측으로 열융착시켜 상기 베어링과 상기 하우징을 고정하는 단계;
    를 포함하는 자동차용 볼 조인트 제작방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 하우징의 하단 내주면에는 회전방지 홈이 형성되어 있으며, 상기 베어링의 하단부를 반경 외측으로 열융착시키는 단계에서 열융착되는 일부가 상기 회전방지 홈을 채우면서 융착되어 상기 베어링의 회전이 방지되는 것을 특징으로 하는 자동차용 볼 조인트 제작방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 방법은 상기 볼 스터드에 더스트커버의 상부를 밀어 넣는 단계를 더 포함하며, 볼 스터드의 볼이 삽입된 베어링을 하우징 내부에 위치시키는 단계에서는 상기 더스트커버의 하부가 상기 베어링의 상단부와 상기 하우징의 상단부 사이에 위치되도록 하는 것을 특징으로 하는 자동차용 볼 조인트 제작방법.
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