KR20170140958A - 볼 조인트 - Google Patents

Abstract

볼 조인트가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 볼 조인트는 볼과 스터드를 포함하는 볼 스터드; 상기 볼의 외주면을 감싸도록 결합되는 베어링; 상기 볼과 베어링을 그 내부에 수용하는 볼 케이싱; 및 상기 볼과 상기 베어링의 접촉 면적이 증대되도록 상기 베어링에 형성되는 장착홈에 장착되어 상기 베어링에 탄성력을 제공하며, 상기 볼과 상기 볼 케이싱 양측에 상기 베어링을 밀착시키는 탄성부재를 포함한다.

Description

볼 조인트{BALL JOINT}

본 발명은 볼 조인트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 볼 스터드의 볼에 베어링의 고른 접촉을 유도하여 베어링의 집중 마모로 인한 내구성 저하를 방지하도록 하는 볼 조인트에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 현가장치는 차체와 차륜을 연결하는 장치로서, 노면으로부터 차체로 전달되는 진동이나 충격을 흡수하는 스프링, 이 스프링의 작동을 조절하는 쇽 업소버, 차륜의 작동을 제어하는 현가암이나 링크 등으로 구성된다.

이러한 현가장치의 현가암이나 링크 등은 볼 자재이음 또는 볼 조인트에 의하여 차체 혹은 차륜에 대해 상대적인 운동을 할 수 있다.

종래의 볼 조인트는 볼 스터드의 볼을 하우징에 넣어서 회전 가능하게 만든 구조로서, 강체로 만들어진 볼 및 볼 스터드와, 볼 스터드를 감싸는 케이스 혹은 하우징, 케이스와 볼 스터드의 볼 사이에 개재되어 볼 스터드의 운동을 자유롭게 하는 베어링, 및 하우징의 내부로 이물질의 침입을 방지하는 더스트 커버 등을 포함하여 구성된다.

상기와 같은 종래의 볼 조인트는 통상적으로 다음과 같은 일련의 공정을 통해 제작된다. 즉 케이스에 베어링을 삽입하고, 볼 스터드를 조립한 상태에서, 베어링이 고정되도록 케이스의 상단을 스웨이징 하여 볼 조인트의 제작을 완료한다.

그러나 상기와 같은 종래의 볼 조인트는 볼 스터드의 볼과 하우징의 사이에 개재되는 베어링이 탄성력이 없는 플라스틱 소재로 제작되는 바, 볼, 베어링, 및 하우징의 제작 공차와 조립공차 등의 원인으로 국부적으로 높은 압력 접촉의 발생 시에 접촉 압력을 완화시킬 수 없고, 이로 인해, 접촉 위치에서 집중적인 마모 현상이 발생되어 베어링의 내구성 및 수명이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 플라스틱 소재로 제작된 베어링의 낮은 강성으로 인해 볼 조인트의 축방향 강성을 향상시키는 것에 한계가 발생하는 등의 문제점도 내포하고 있다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래 기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 볼 스터드의 볼에 베어링의 고른 접촉을 유지하도록 탄성부재를 적용함으로써, 베어링의 국부적인 접촉에 의한 집중 마모 발생을 방지하고, 베어링의 탄성력을 증대시키는 동시에, 축 방향 강성을 증대시키도록 하는 볼 조인트를 제공하고자 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 볼 조인트는 이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 볼 조인트는 볼과 스터드를 포함하는 볼 스터드; 상기 볼의 외주면을 감싸도록 결합되고, 장착홈이 형성되는 베어링; 상기 볼과 상기 베어링을 그 내부에 수용하는 볼 케이싱; 및 상기 베어링의 장착홈에 장착되며, 상기 베어링에 탄성력을 제공하여 상기 볼과 상기 볼 케이싱 양측에 상기 베어링을 밀착시키는 탄성부재를 포함한다.

상기 장착홈은 상기 스터드의 반대측에서 상기 베어링의 둘레를 따라 형성될 수 있다.

상기 장착홈은 상기 볼 케이싱의 내면에 근접한 위치로부터 상기 볼을 향하여 갈수록 폭 길이가 점진적으로 좁아질 수 있다.

상기 장착홈은 상기 베어링에서 상기 볼의 외주면에 내주면이 접촉되는 볼 접촉부와, 상기 볼 케이싱의 내주면에 외주면이 접촉되는 케이싱 접촉부를 형성할 수 있다.

상기 탄성부재는 폭 방향 중앙을 기준으로 양측이 절곡 형성되며, 일측은 상기 볼 접촉부에 지지되고, 타측은 상기 케이싱 접촉부에 지지될 수 있다.

상기 탄성부재는 단면이 “∧”자 형상으로 형성될 수 있다.

상기 탄성부재는 상기 볼을 향하여 위치되는 일단의 지름이 상기 볼 케이싱을 향하여 위치되는 타측의 지름 보다 크게 형성되며, 전체적인 형상이 원추형 링 형상으로 형성될 수 있다.

상기 탄성부재는 탄성력을 가진 플레이트의 폭 방향 중앙을 기준으로 양측을 절곡 성형하고, 길이방향으로 양단을 원형으로 라운드지게 성형하여 제작할 수 있다.

상기 플레이트는 하나 또는 다수개의 조각으로 구성될 수 있다.

상기 탄성부재는 폭 방향으로 양측에 둘레를 따라 적어도 하나의 개구홀이 형성될 수 있다.

상기 개구홀은 상기 탄성부재의 길이방향 양단을 원형으로 라운드지게 절곡 성형 시에 굴곡 발생을 방지하도록 상기 탄성부재의 폭 방향으로는 수평하고, 길이방향으로는 수직하게 형성될 수 있다.

상기 개구홀은 상기 탄성부재의 원주방향을 따라 상기 볼과 상기 볼 케이싱을 향하여 상호 엇갈리게 교대로 형성될 수 있다.

상기 탄성부재는 그 재질이 금속 소재로 형성될 수 있다.

상기 볼 케이싱에는 더스트 커버가 씌워져서 링 클립으로 고정될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 볼 조인트에 의하면, 볼 스터드의 볼에 베어링의 고른 접촉을 유지하도록 탄성부재를 적용함으로써, 베어링의 국부적인 접촉에 의한 집중 마모 발생을 방지하고, 베어링의 탄성력을 증대시키는 동시에, 축 방향 강성을 증대시킬 수 있다.

또한, 베어링의 국부적인 접촉 완화를 통해 베어링의 내구성을 향상시켜 볼 조인트의 수명 증대를 도모할 수 있고, 탄성부재의 강성 조절을 통해 토크 치를 조절이 가능함에 따라 전체적인 상품성을 향상시킬 수 있다.

또한, 볼과 베어링 사이의 고른 접촉 유지로 인해 면압 분포가 우수해지고, 볼 조인트의 토크성능을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 볼 조인트의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 볼 조인트에서 탄성부재가 장착된 베어링의 부분 단면 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 볼 조인트에서 탄성부재의 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

이에 앞서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도면에 도시된 바에 한정되지 않으며, 여러 부분 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다.

그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

또한, 명세서에 기재된 “...유닛”, “...수단”, “...부”, “...부재” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 하는 포괄적인 구성의 단위를 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 볼 조인트의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 볼 조인트에서 탄성부재가 장착된 베어링의 부분 단면 사시도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 볼 조인트에서 탄성부재의 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 볼 조인트(1)는 볼 스터드(10), 베어링(20), 볼 케이싱(30), 및 탄성부재(40)를 포함한다.

상기 볼 스터드(10)는 강체로 제작되며, 하부에 구비된 볼(12)과, 이 볼(12)로부터 일체로 연장되게 형성되고 전체적으로 원기둥 형상을 한 스터드(14)를 포함할 수 있다.

상기 스터드(14)는 차체 프레임이나 차륜의 너클 혹은 링크 등에 조립될 수 있다.

본 실시예에서, 상기 베어링(20)은 상기 볼 스터드(10)의 운동을 자유롭게 지지하도록 상기 볼(12)의 외주면을 감싸도록 결합된다. 상기 볼 케이싱(30)은 상기 볼 스터드(10)의 볼(12)과 상기 베어링(20)을 수용한다.

여기서, 상기 베어링(20)에는 상기 볼(12)과 상기 볼 케이싱(30)의 내면 사이에 형성되는 장착홈(22)을 포함할 수 있다.

본 실시예에서, 상기 장착홈(22)은, 도 1과 도 2에서 도시한 바와 같이, 상기 스터드(14)의 반대측에서 상기 베어링(20)의 외측 둘레를 따라 형성될 수 있다.

이러한 장착홈(22)은 상기 볼 케이싱(30)의 내면에 근접한 위치로부터 상기 볼(12)을 향하여 갈수록 폭 길이(W)가 점진적으로 좁아질 수 있다. 즉, 상기 장착홈(22)은 상기 볼 케이싱(30)의 내면에 근접한 위치의 폭 길이(W)이가 가장 길고, 상기 볼(12)로부터 상기 스터드(14) 측을 향하여 위치되는 폭 길이(W)가 가장 짧게 형성될 수 있다.

또한, 상기 장착홈(22)은 상기 베어링(20)에서 상기 볼(12)의 외주면에 내주면이 접촉되는 볼 접촉부(24)와, 상기 볼 케이싱(30)의 내주면에 외주면이 접촉되는 케이싱 접촉부(26)를 형성할 수 있다.

여기서, 상기 탄성부재(40)는 상기 볼(12)과 상기 베어링(20)의 접촉 면적이 증대되도록 상기 장착홈(22)에 장착되어 상기 베어링(20)에 탄성력을 제공할 수 있다. 이에 따라, 상기 탄성부재(40)는 상기 베어링(20)의 장착홈(22)이 형성하는 상기 볼 접촉부(24)의 내주면을 상기 볼(12)의 외주면에 밀착시키고, 상기 케이싱 접촉부(26)의 외주면을 상기 볼 케이싱(30)의 내면에 밀착시킬 수 있다.

즉, 상기 베어링(20)은 상기 탄성부재(40)의 탄성력에 의해 상기 볼 스터드(10)의 볼(12)과 국부적인 접촉이 완화되며, 상기 볼(12)과 상기 베어링(20) 간의 고른 접촉을 유도함으로써, 면압 분포가 우수해 질 수 있다.

한편, 본 실시예에서, 상기 탄성부재(40)는, 도 2와 도 3에서 도시한 바와 같이, 폭 방향 중앙을 기준으로 양측이 절곡 형성되며, 일측은 상기 볼 접촉부(24)에 지지되고, 타측은 상기 케이싱 접촉부(26)에 지지될 수 있다.

또한, 상기 탄성부재(40)는 그 재질이 금속소재로 이루어질 수 있으며, 상기 탄성부재는 단면이 “∧”자 형상으로 형성된다. 이러한 탄성부재(40)는 상기 볼(12)을 향하여 위치되는 일단의 지름이 상기 볼 케이싱(30)을 향하여 위치되는 타측의 지름 보다 크게 형성되며, 전체적인 형상이 원추형 링 형상으로 형성될 수 있다.

이러한 탄성부재(40)는 탄성력을 가진 하나의 플레이트를 그 폭 방향 중앙을 기준으로 양측을 절곡 성형하고, 길이방향으로 양단을 원형으로 라운드지게 성형하여 제작할 수 있다.

여기서, 상기 탄성부재(40)는 폭 방향으로 양측에 둘레를 따라 적어도 하나의 개구홀(42)이 형성될 수 있으며, 본 실시예에서는 둘레를 따라 등 간격으로 이격되어 복수개가 형성된다.

상기 개구홀(42)은 상기 탄성부재(40)의 길이방향 양단을 원형으로 라운드지게 절곡 성형 시에 전체적으로 굴곡 발생을 방지하도록 상기 탄성부재(40)의 폭 방향으로는 수평하고, 길이방향으로는 수직하게 형성될 수 있다.

이에 따라, 상기 탄성부재(40)는 상기 개구홀(42)들에 의해 원추형 링 형상으로의 제작이 원활해질 수 있으며, 그 강성 조절 및 폭 방향으로 배치되는 양측의 폭 길이 가변을 통해 탄성력의 강도를 조절할 수 있어 상기 볼 조인트(1)의 토크 치 조절을 가능케 할 수 있다.

또한, 상기 개구홀(42)은 상기 탄성부재(40)의 원주방향을 따라 상기 볼(12)과 상기 볼 케이싱(30)을 향하여 상호 엇갈리게 교대로 형성될 수 있다. 따라서, 상기 탄성부재(40)는 상기 개구홀(42)들에 의해 지그재그로 연결된 형상을 갖는다.

한편, 본 실시예에서는 상기 탄성부재(40)가 하나의 플레이트를 폭 방향 양측으로 절곡 성형하고, 길이방향으로 양단을 원형으로 라운드지게 성형하여 원추형 링으로 형성된 것을 일 실시예로 하여 설명하고 있으나, 이에 한정된 것은 아니며, 상기 탄성부재는 전체적인 형상이 원추형 링을 이루도록 “∧” 형상을 갖는 다수개의 부분으로 분리 제작한 후, 상호 조립을 통해 형성할 수도 있다.

본 실시예에서, 상기 볼 조인트(1)는 상기 볼 케이싱(30)에 씌워진 상태로 장착되는 더스트 커버(50)를 더 포함할 수 있다.

상기 더스트 커버(50)는 상기 볼 스터드(10), 상기 베어링(20), 및 상기 볼 케이싱(30)의 내부로 이물질의 침입을 방지하는 기능을 수행할 수 있다.

이를 위해, 상기 더스트 커버(50)는 그 하단이 상기 볼 케이싱(30)의 개구된 상부에 씌워진 상태로 링 클립(52)을 통해 고정되고, 상단은 상기 더스트 커버(50)의 내부에 구비된 내부 링 클립(54)을 통해 상기 볼 스터드(10)에 고정될 수 있다.

여기서, 상기 볼 스터드(10)에는 상기 더스트 커버(50)의 상단에 대응하는 일측에 원주방향을 따라 고정홈(16)이 형성될 수 있다.

또한, 상기 볼 케이싱(30)에는 상기 더스트 커버(50)의 하단에 대응하여 상단 외주면에 원주방향을 따라 고정단(32)이 외측을 향하여 일체로 돌출 형성될 수 있다.

이에 따라, 상기 더스트 커버(50)는 그 하단부가 상기 링 클립(52)을 통해 상기 고정단(32)에 걸린 상태로 고정되고, 그 상단부 내주면이 상기 고정홈(16)에 일정부분 삽입된 상태로 상기 내부 링 클립(54)을 통해 고정됨으로써, 이탈이 방지된 상태로 상기 볼 스터드(10)와 상기 볼 케이싱(30)에 안정적으로 결합될 수 있다.

따라서, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 볼 조인트(100)를 적용하면, 상기 볼 스터드(10)의 볼(12)에 상기 베어링(20)의 고른 접촉을 유지하도록 상기 탄성부재(40)를 적용함으로써, 상기 볼(12)과 상기 베어링(20)의 국부적인 접촉에 의한 집중 마모 발생을 방지하고, 상기 베어링(20)의 탄성력을 증대시키는 동시에, 축 방향 강성을 증대시킬 수 있다.

또한, 상기 베어링(20)의 국부적인 접촉 완화를 통해 베어링(20)의 내구성을 향상시켜 상기 볼 조인트(1)의 수명 증대를 도모할 수 있고, 상기 탄성부재(40)의 강성 조절을 통해 토크 치를 조절이 가능함에 따라 전체적인 상품성을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 볼 조인트(1)를 설명함에 있어 본 실시예에서는 하부가 폐쇄되고 상부가 개구된 베어링(20)에서 폐쇄된 하부에 형성된 장착홈(22)에 탄성부재(40)가 장착되는 것을 일 실시예로 하여 설명하고 있으나, 이에 한정된 것은 아니며, 볼을 중심으로 서로 대향하는 양측에 스터드가 형성된 볼 스터드의 경우에는 상, 하부가 모두 개구된 베어링이 적용됨에 따라, 이 베어링의 상, 하부에 각각 장착홈을 형성하고, 각각의 장착홈에 모두 탄성부재를 장착하여 볼 스터드와 베어링의 접촉 면적을 고르게 유도할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

1 : 볼 조인트
10 : 볼 스터드
12 : 볼
14 : 스터드
16 : 고정홈
20 : 베어링
22 : 장착홈
24 : 볼 접촉부
26 : 케이싱 접촉부
30 : 볼 케이싱
32 : 고정단
40 : 탄성부재
42 : 개구홀

Claims (14)

1. 볼과 스터드를 포함하는 볼 스터드;
   상기 볼의 외주면을 감싸도록 결합되고, 장착홈이 형성되는 베어링;
   상기 볼과 상기 베어링을 그 내부에 수용하는 볼 케이싱; 및
   상기 베어링의 장착홈에 장착되며, 상기 베어링에 탄성력을 제공하여 상기 볼과 상기 볼 케이싱 양측에 상기 베어링을 밀착시키는 탄성부재;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
2. 제1항에 있어서,
   상기 장착홈은
   상기 스터드의 반대측에서 상기 베어링의 둘레를 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
3. 제1항에 있어서,
   상기 장착홈은
   상기 볼 케이싱의 내면에 근접한 위치로부터 상기 볼을 향하여 갈수록 폭 길이가 점진적으로 좁아지는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
4. 제1항에 있어서,
   상기 장착홈은
   상기 베어링에서 상기 볼의 외주면에 내주면이 접촉되는 볼 접촉부와, 상기 볼 케이싱의 내주면에 외주면이 접촉되는 케이싱 접촉부를 형성하는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
5. 제4항에 있어서,
   상기 탄성부재는
   폭 방향 중앙을 기준으로 양측이 절곡 형성되며, 일측은 상기 볼 접촉부에 지지되고, 타측은 상기 케이싱 접촉부에 지지되는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
6. 제1항에 있어서,
   상기 탄성부재는
   단면이 “∧”자 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
7. 제1항에 있어서,
   상기 탄성부재는
   상기 볼을 향하여 위치되는 일단의 지름이 상기 볼 케이싱을 향하여 위치되는 타측의 지름 보다 크게 형성되며, 전체적인 형상이 원추형 링 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
8. 제1항에 있어서,
   상기 탄성부재는
   탄성력을 가진 플레이트의 폭 방향 중앙을 기준으로 양측을 절곡 성형하고, 길이방향으로 양단을 원형으로 라운드지게 성형하여 제작하는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
9. 제8항에 있어서,
   상기 플레이트는
   하나 또는 다수개의 조각으로 구성되는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
10. 제1항에 있어서,
    상기 탄성부재는
    폭 방향으로 양측에 둘레를 따라 적어도 하나의 개구홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
11. 제10항에 있어서,
    상기 개구홀은
    상기 탄성부재의 길이방향 양단을 원형으로 라운드지게 절곡 성형 시에 굴곡 발생을 방지하도록 상기 탄성부재의 폭 방향으로는 수평하고, 길이방향으로는 수직하게 형성되는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
12. 제10항에 있어서,
    상기 개구홀은
    상기 탄성부재의 원주방향을 따라 상기 볼과 상기 볼 케이싱을 향하여 상호 엇갈리게 교대로 형성되는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
13. 제1항에 있어서,
    상기 탄성부재는
    그 재질이 금속 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
14. 제1항에 있어서,
    상기 볼 케이싱에는
    더스트 커버가 씌워져서 링 클립으로 고정되는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.

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