KR20180055567A - 볼조인트 어셈블리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 볼안착홈을 구비하는 한쌍의 볼시트와, 상기 볼시트 사이에 내장되고 볼샤프트를 구비하는 볼부재로 이루어지는 볼조인트에 있어서, 상기 볼부재는 나사결합공을 구비하는 한쌍의 반구형 볼부재로 이루어지되 상기 반구형 볼부재의 내측에 스프링을 내장하고 나사결합공에는 간극조절나사가 나사결합되도록 하여 한쌍의 반구형 볼부재 사이에 형성되는 이격 간격을 조절할 수 있도록 구성되는 볼조인트 어셈블리를 제공하기 위한 것으로, 본 발명의 효과로는 간극조절나사를 이용하여 반구형 볼부재의 이격간격을 조절하게 되면 결과적으로 구형상의 볼부재의 직경이 달라지게 된다. 따라서 한쌍의 반구형 볼부재가 구형상으로 볼시트 사이에 내장되어 피고정물체(A)의 각도를 조절할 수 있게 되는데, 오랜 사용으로 볼부재와 볼시트의 접촉면이 마찰로 인해 헐거워지게 되면 사용자는 간극조절나사를 풀어서 스프링에 의한 탄발력에 의해 볼부재의 직경이 늘어나게 하여 다시 볼부재와 볼시트의 접촉력을 높임으로써 헐거워짐을 방지할 수 있게 된다. 이는 반복적으로 사용가능하게 되어 볼조인트의 내구성을 높일 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

Description

볼조인트 어셈블리{Ball joint assy}

본 발명은 볼조인트 어셈블리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 조인트부와 소켓의 결합력이 약화될 때 이를 강화시켜 헐거워지는 것을 방지할 수 있는 볼조인트 어셈블리에 관한 것이다.

일반적으로, 피고정물체를 자유자재로 회동 및 회전될 수 있도록 하기 위한 연결용 기계요소로써 볼조인트(Ball and Socket Joint, Povot Joint, Swivel Joint)가 널리 사용되며, 이러한 볼조인트는 구형 또는 반구형의 조인트부와, 상기 조인트부를 마찰력이 작용하도록 접촉되게 감싸지는 구조의 소켓으로 이루어져 회전운동을 하는 구성품 간의 연결용 부재로 각종 용도로 널리 사용되고 있다.

따라서, 상기 볼조인트는 조인트부나 소켓 중 어느 하나를 피고정물체를 지지하는 지지물체 등에 고정시키고 나머지 하나에 피고정물체를 고정시켜서 이 피고정물체를 전방위로 회동될 수 있도록 하거나 회전될 수 있도록 하는 구조여서 장기간 사용하다 보면 조인트부와 소켓의 결합부가 지속적인 마찰에 의해 마모되면서 헐거워지는 단점을 갖는다.

통상의 볼조인트는 이처럼 헐거워지는 것을 방지하기 위해 도 1에 도시한 바와 같이, 고정판(11)에 볼(12)을 구비한 볼플레이트(1)와 상기 볼플레이트의 볼(12)을 수용하는 구형의 볼자리(21)가 형성된 소켓(2)으로 구성된다. 볼플레이트(1)에는 소켓이 상대적으로 회전할 수 있는 공간을 부여하기 위하여 고정판(11)과 볼(12)이 목(13)에 의하여 일정간격 이격되어 있다.

상기 소켓(2)은 조립을 용이하게 하기 위하여 볼 자리 부분에서 분할되는 두 부분의 소켓불록(22, 23)으로 나누어 제작되고, 두 소켓블록은 볼(12)을 감싸고 스크루, 접착제 또는 기타 기계적 방법으로 결합된다.

상기와 같은 통상의 볼조인트는 볼(12)과 볼자리(21)간에 일정 유격이 있어서 볼플레이트(1)와 소켓(2)이 모든 방향으로 일정 범위 내에서 자유롭게 회전을 할 수 있다. 만약 임의의 회전 각도에서 볼플레이트(1)와 소켓(2) 간의 상대적인 회전위치(이하 이 회전위치를 "위치"라 칭한다.)를 고정하려면, 소켓불록(22 또는 23)에 구비된 고정볼트를 돌려 고정볼트의 끝이 볼(12)에 밀착되게 하여 회전운동을 구속한다.

상기와 같은 통상의 위치고정수단을 가진 볼조인트는 강한 힘으로 회전운동을 구속하기 위하여 고정볼트를 단단히 조여야 하는데, 이 경우 볼(12)의 표면에 흠집이 생겨서 회전 작동이 원활하지 못하고, 볼조인트로서의 기능을 상실하는 경우가 많다. 또한 사용중에 고정볼트가 조금이라도 풀려버리면 볼플레이트(1)와 소켓(2)의 상대위치가 고정되지 못하고 틀려져 버리는 단점을 갖는다.

또 볼조인트의 헐거워지는 것을 방지하기 위한 다른 기술로는 도 2에 도시한 바와 같은 타이로드(1)의 하단에 형성된 볼부재(2)를 감싸도록 볼시트(10)를 결합하고, 볼시트(10)의 저면부에 테이퍼지게 경사진 제1경사부(12)가 형성되며, 상기 볼시트(10)가 결합 된 볼부재(2)를 볼하우징(20)의 내부에 결합한 것을 포함하는 볼 조인트 어셈블리의 유격 보상 장치에 있어서, 제1경사부(12)에 대응하는 제2경사부(32)가 상부에 경사지게 형성되어 있는 'C'자 모양으로 형성된 2개의 와셔(30)를 개구단(31)을 사이에 두고 서로 마주보도록 볼하우징(20)의 바닥면(21')에 설치하고, 상기 와셔(30)가 오므라드는 방향으로 탄성을 가하여 볼시트(10)의 마모에 의한 유격 발생시 와셔(30)가 오므라들면서 볼시트(10)를 상측으로 밀어올려 유격이 보상되도록 하는 가압부재(40)를 설치한 것을 특징으로 하는 볼조인트 어셈블리의 유격 보상장치가 공개되어 있다.

그런데 상기한 도 1과 도 2에 도시한 종래의 볼조인트는 볼부재를 감싸고 있는 볼시트를 조여 볼부재가 헐거워짐을 방지하는 구조이다.

[선행기술문헌]

1. 국내공개실용신안 20-2010-0008080호

2. 국내특허 공개번호 10-2013-0112445호

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 종래의 볼조인트가 볼시트로 볼부재를 조여 헐거워지는 것을 방지하는 것과는 반대로 본 발명은 볼부재를 팽창시켜 볼시트에 밀착시켜 마찰력을 높이기 위한 볼조인트 어셈블리를 제공하는 데에 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 성취하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 해결수단을 살펴보면, 볼안착홈을 구비하는 한쌍의 볼시트와, 상기 볼시트 사이에 내장되고 볼샤프트를 구비하는 볼부재로 이루어지는 볼조인트에 있어서, 상기 볼부재는 나사결합공을 구비하는 한쌍의 반구형 볼부재로 이루어지되 상기 반구형 볼부재의 내측에 스프링을 내장하고 나사결합공에는 간극조절나사가 나사결합되도록 하여 한쌍의 반구형 볼부재 사이에 형성되는 이격 간격을 조절할 수 있도록 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 반구형 볼부재 내측면에 스프링 삽입홈이 형성되어 스프링이 안착되도록 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 볼샤프트는 양분되되 분리된 어느 하나의 샤프트에 반구형 볼부재 중 어느 하나의 볼부재가 일체로 형성되도록 구성됨을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 효과로는 간극조절나사를 이용하여 반구형 볼부재의 이격간격을 조절하게 되면 결과적으로 구형상의 볼부재의 직경이 달라지게 된다. 따라서 한쌍의 반구형 볼부재가 구형상으로 볼시트 사이에 내장되어 피고정물체(A)의 각도를 조절할 수 있게 되는데, 오랜 사용으로 볼부재와 볼시트의 접촉면이 마찰로 인해 헐거워지게 되면 사용자는 간극조절나사를 풀어서 스프링에 의한 탄발력에 의해 볼부재의 직경이 늘어나게 하여 다시 볼부재와 볼시트의 접촉력을 높임으로써 헐거워짐을 방지할 수 있게 된다. 이는 반복적으로 사용가능하게 되어 볼조인트의 내구성을 높일 수 있는 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1은 종래의 볼조인트의 개략적인 구성도.
도 2는 종래의 다른 볼조인트의 개략적인 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 볼조인트의 분리사시도.
도 4는 도 3의 결합된 상태의 사시도.
도 5는 도 4의 단면도.
도 6은 본 발명에 있어서 볼시트에 내장된 볼부재의 간극을 조절상태를 보이기 위한 참고도로써, (가)도는 한쌍의 반구형 볼부재의 간극을 벌리기 전 상태.
(나)도는 간극조절나사를 회전시켜 한쌍의 반구형 볼부재 간극이 스프링의 탄성에 의해 벌어져 볼시트와 밀착력이 강화된 상태를 보이기 위한 상태

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 또 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다. 다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

사시도를 참조하여 설명된 본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형, 예를 들면 제조 방법 또는 사양의 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다. 예를 들면, 편평하다고 도시되거나 설명된 영역은 일반적으로 거칠고 비선형인 특성을 가질 수 있다. 또한, 날카로운 각도를 가지는 것으로 도시된 부분은 라운드질 수 있다. 따라서 도면에 도시된 영역은 원래 대략적인 것에 불과하며, 이들의 형태는 영역의 정확한 형태를 도시하도록 의도된 것이 아니고, 본 발명의 범위를 좁히려고 의도된 것이 아니다.

이하, 본 발명에 따른 볼조인트 어셈블리에 대한 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면들을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 볼조인트의 분리사시도이고, 도 4는 도 3의 결합된 상태의 사시도이며, 도 5는 도 4의 단면도이고, 도 6은 본 발명에 있어서 볼시트에 내장된 볼부재의 간극을 조절상태를 보이기 위한 참고도로써, (가)도는 한쌍의 반구형 볼부재의 간극을 벌리기 전 상태이며, (나)도는 간극조절나사를 회전시켜 한쌍의 반구형 볼부재 간극이 스프링의 탄성에 의해 벌어져 볼시트와 밀착력이 강화된 상태를 보이기 위한 상태이다.

우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략하기로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 볼조인트 어셈블리는, 볼안착홈(210)을 구비하는 한쌍의 볼시트(200)와, 상기 볼시트(200) 사이에 내장되고 볼샤프트(110)를 구비하는 볼부재(100)로 이루어지는 볼조인트에 있어서, 상기 볼부재(100)는 나사결합공(103)을 구비하는 한쌍의 반구형(半球形) 볼부재(100)로 이루어지되 상기 반구형 볼부재(100)의 내측에 스프링(101)을 내장하고 나사결합공(103)에는 간극조절나사(130)가 나사결합되도록 하여 한쌍의 반구형 볼부재(100) 사이에 형성되는 이격 간격, 즉 간극을 조절할 수 있도록 구성된다.

이때 상기 한쌍의 볼시트(200) 중 어느 하나는 피고정물체(A)의 일측에 결합된다. 이로인해 피고정물체(A)는 자유자재로 회동 및 회전이 가능하게 된다.

이때 본 발명 볼부재는 한쌍으로 이루어지는 반구형 볼부재(100)에 의해 구성되어지는데, 상기 반구형 볼부재(100) 내측면에는 스프링(101)이 내장되어 바깥쪽으로 반구형 볼부재(100)를 밀어내는 탄력이 작용하도록 한다. 이때 스프링(101)을 안착시키기 위해서는 상기 반구형 볼부재(100)의 내측면에는 스프링(101)이 삽입되어 이탈을 방지하기 위한 스프링 삽입홈(102)이 형성되도록 구성됨이 바람직하다.

이때 스프링(101)은 하나만으로도 가능하나, 안정적 지지와 탄성을 위해 두개이상 형성함이 바람직하다. 물론 스프링 삽입홈은 스프링(101)의 갯수와 동일하게 형성됨이 바람직하다.

또 본 발명은 한쌍의 반구형 볼부재(100)에 각각 나사결합공(103)을 형성하여 상기 한쌍의 반구형 볼부재(100)가 간극조절나사(130)에 의해 나사결합되도록 한다. 이는 한쌍의 반구형 볼부재(100) 사이의 간극을 간극조절나사(130)에 의해 조절하기 위해 필요한 구성으로, 상기 간극조절나사(130)를 조이게 되면 반구형 볼부재(100) 사이의 간극이 좁아져 볼부재(100)의 직경이 좁아지게 되고, 반대로 간극조절나사(130)를 풀어주게 되면 반구형 볼부재(100) 사이의 간극이 넓어져 볼부재(100)의 직경이 커지게 되는 것이다.

상기 나사결합공(103)과 간극조절나사(130)는 하나만으로도 기능은 가능하나 보다 안정적인 지지를 두개이상 형성됨이 바람직하다.

이처럼 볼시트(200)의 한정된 공간 내에서 볼부재(100)의 직경이 커지게 되면 당연히 볼부재(100)의 외측면이 볼시트(200)의 볼안착홈(210)에 밀착되면서 헐거워지지 않게 되는 구조이다. 물론 상기 볼시트(200)도 한쌍으로 이루어져 나사(220)에 의해 결합되어짐은 당연하다.

상기 볼부재(100)를 지지하는 볼샤프트(110)는 일체로 이루어지거나 또는 양분되어 구성될 수도 있는데, 이때 볼샤프트(110)가 양분된 경우에는 적어도 어느 하나의 볼샤프트(110)에는 반구형 볼부재(100)가 일체로 형성된 구조를 가져야 한다. 이때 상기 볼시트(200)가 양분된 경우는 나사(111)에 의해 서로 결합되도록 구성됨은 당연하다.

상술 한 바와 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예들에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다 할 것이다.

100: 볼부재
101: 스프링
102: 스프링삽입홈
103: 나사결합공
110: 볼샤프트
200: 볼시트
210: 볼안착홈

Claims (3)

1. 볼안착홈을 구비하는 한쌍의 볼시트와, 상기 볼시트 사이에 내장되고 볼샤프트를 구비하는 볼부재로 이루어지는 볼조인트에 있어서,
   상기 볼부재는 나사결합공을 구비하는 한쌍의 반구형 볼부재로 이루어지되 상기 반구형 볼부재의 내측에 스프링을 내장하고 나사결합공에는 간극조절나사가 나사결합되도록 하여 한쌍의 반구형 볼부재 사이에 형성되는 이격 간격을 조절할 수 있도록 구성됨을 특징으로 하는 볼조인트 어셈블리.
   
2. 청구항 1에 있어서, 상기 반구형 볼부재 내측면에 스프링 삽입홈이 형성되어 스프링이 안착되도록 구성됨을 특징으로 하는 볼조인트 어셈블리.
   
3. 청구항 1에 있어서, 상기 볼샤프트는 양분되되 분리된 어느 하나의 샤프트에는 반구형 볼부재 중 어느 하나의 볼부재가 일체로 형성됨을 특징으로 하는 볼조인트 어셈블리.

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