KR20180079444A - 볼 조인트의 제조 방법 및 스태빌라이저 링크의 제조 방법 - Google Patents

볼 조인트의 제조 방법 및 스태빌라이저 링크의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 볼 조인트(J)의 제조 방법은, 스터드부(10s)의 일단부에 볼부(10b)가 미리 일체로 마련된 볼 스터드(10)의 볼부(10b)를 코어로 하고, 볼부(10b)의 적어도 스터드부(10s)와는 반대측에 있는 부분을 덮도록, 수지제의 볼 시트(12)를 인서트 성형함으로써 볼 시트 조립체(12A)를 형성하는 볼 시트 성형 공정과, 볼 시트 조립체(12A)의 볼 시트(12)에 의해 일부가 덮인 볼부(10b)를 코어로 하고, 수지제의 하우징(11)을 인서트 성형하는 하우징 성형 공정을 포함하고 있다.

Description

볼 조인트의 제조 방법 및 스태빌라이저 링크의 제조 방법
본 발명은 차량의 서스펜션과 스태빌라이저를 연결하는 스태빌라이저 링크 등을 구성하는 볼 조인트의 제조 방법 및 스태빌라이저 링크의 제조 방법에 관한 것이다.
도 16은 종래의 볼 조인트 주위를 나타내는 일부 단면도이다(특허문헌 1 참조).
스태빌라이저 링크(101)는, 봉 형상의 서포트 바(101a)의 양단에 볼 조인트(100J)를 구비하여 구성된다.
볼 조인트(100J)는, 컵 형상의 하우징(111)의 내부에, 수지제의 볼 시트(112)를 통해, 볼 스터드(110) 단부의 볼부(110b)가 요동 및 회전 가능하게 수용되어 있다.
차량에 있어서는, 스태빌라이저 링크(101)의 일단부의 볼 조인트(100J)가, 볼 스터드(110)를 통해, 서스펜션이나 아암(arm)류 등(미도시)에 연결되어 있다. 볼 스터드(110)는 스터드부(110s)와 볼부(110b)를 갖는다.
스태빌라이저 링크(101)의 타단부의 볼 조인트(100J)는, 볼 스터드(110)를 통해 스태빌라이저(미도시)에 연결되어 있다.
차량의 주행에 의해, 서스펜션이 스트로크함에 수반하여 스태빌라이저 링크(101)의 서포트 바(101a)는 볼 조인트(100J)에 대하여 요동 및 회전한다.
볼 조인트(100J)에는, 먼지, 수분 등의 내부로의 침입을 방지하기 위해, 고무제의 더스트 커버(113)가 마련된다. 더스트 커버(113)는, 볼 스터드(110)와, 볼 시트(112)와의 사이를 막도록 마련된다.
그래서, 볼 시트(112)의 상부에는, 더스트 커버(113)의 하단부(113s)를 고정하기 위한 링 형상의 오목부(112o)가 형성된다. 또한, 볼 스터드(110)에는, 턱부(110a1)와 소턱부(110a2)가 형성된다. 턱부(110a1)와 소턱부(110a2)의 사이에는 더스트 커버(113)의 상단부(113u)가 고정된다.
한편, 볼 스터드(110)는, 스태빌라이저나 서스펜션의 움직임에 따라 요동 및 회전한다. 그래서, 볼 스터드(110)의 볼부(110b)를 덮는 볼 시트(112)의 상부에는 상측(스터드부(110s)의 볼부(110b)의 반대측)을 향할수록 직경이 확대되는 오목 형상의 원뿔면의 테이퍼면(112f1)이 형성되어 있다. 테이퍼면(112f1)은 볼 스터드(110)의 요동 진폭에 따른 테이퍼면에 형성된다.
이상과 같이, 볼 시트(112)의 상부에는, 상술한 테이퍼면(112f1)과 오목부(112o)를 갖는 플랜지부(112f)가 형성된다.
일본공개특허공보 2003-336623호 일본공개특허공보 2004-316771호
그러나, 볼 조인트(100J)를 조립할 때는, 볼 스터드(110)의 볼부(110b)를 미리 형성한 볼 시트(112) 내에 수용한다.
여기에서, 볼 시트(112)의 개구부(112k)의 직경이 너무 작으면, 볼부(110b)를 볼 시트(112)의 내부에 넣을 때에 개구부(112k)가 손상될 우려가 있다. 그래서, 볼 스터드(110)의 볼부(110b)가 볼 시트(112) 내에 용이하게 압입되도록, 개구부(112k)의 직경을 크게 하면, 볼부(110b)가 볼 시트(112) 내로부터 빠질 때의 빠짐 하중이 낮아진다.
빠짐 하중이 낮아지면, 볼부(110b)가 볼 시트(112) 내로부터 빠지기 쉬워진다.
한편, 특허문헌 2에는, 볼 시트가 장착된 볼부만을 코어로 하여 아우터 하우징을 인서트 인젝션하는 구성이 기재되어 있다.
특허문헌 2의 구성은, 특허문헌 1의 개구부의 문제나 빠짐 하중 저하의 문제는 없지만, 아우터 하우징을 인서트 인젝션으로 성형 후에, 볼부에 스터드부를 저항 용접으로 접합한다. 때문에, 볼부에 전극을 배치하기 위한 구멍이 아우터 하우징에 필요해진다. 그리고, 저항 용접 후, 구멍을 덮개 부재에 의해 폐색할 필요가 있다.
이와 같이, 특허문헌 2의 구성에서는, 아우터 하우징에 불필요한 구멍이 필요해진다는 문제가 있다.
상술한 특허문헌 1, 2의 문제를 해결하여, 도 16에 나타내는 스터드부(110s)와 볼부(110b)가 미리 일체로 된 볼 스터드(110)를 코어로 하여, 볼 조인트(100J)를 인서트 인젝션으로 제작하려고 하는 요망이 있다.
그러나, 볼 스터드(110)의 스트레이트부(110s1)의 길이(s101)(도 16 참조)가 짧다는 제약이 있다. 그 이유는 다음과 같다.
예를 들면, 도 16에 나타내는 볼 스터드(110)의 볼부(110b)에 화살표(α10)의 외력이 인가된 경우, 스터드부(110s)에는 굽힘 모멘트가 가해진다. 볼 스터드(110)의 스트레이트부(110s1)는, 이 굽힘 모멘트의 아암의 일부를 형성하기 때문에, 굽힘 모멘트를 줄이기 위해서는 짧은 편이 좋다.
또한, 볼 스터드(110)의 스트레이트부(110s1)가 긴 경우, 스트레이트부(110s1)를 덮는 더스트 커버(113)가 필연적으로 길어져 가동 범위가 크고, 내구성이 저하된다.
또한, 볼 스터드(110)의 스트레이트부(110s1)가 긴 경우, 볼 조인트(100J)가 운동했을 때, 볼 스터드(110)가 다른 부품에 맞닿지 않도록 하는 점유 공간이 커진다.
때문에, 볼 스터드(110)의 스트레이트부(110s1)는 최대한 짧은 편이 바람직하다.
이상과 같이, 볼 스터드(110)의 스트레이트부(110s1)가 짧게 형성되기 때문에, 볼부(110b) 근처에는, 소턱부(110a2)(도 16 참조)가 형성된다.
때문에, 볼부(110b)와 스터드부(110s)가 미리 일체로 된 볼 스터드(110)를 코어로 하는 인서트 성형은, 성형 후, 플랜지부(112f)를 형성하는 틀(型)이 소턱부(110a2)에 간섭하여 빠지기 어렵다는 문제가 있다.
본 발명은, 상기 실상을 감안하여 창안된 것으로, 제조가 용이하고 동작성이 양호한 볼 조인트의 제조 방법 및 스태빌라이저 링크의 제조 방법에 관한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 제1 본 발명의 볼 조인트의 제조 방법은, 스터드부의 일단부에 볼부가 미리 일체로 마련된 볼 스터드의 해당 볼부를 코어로 하고, 상기 볼부의 적어도 상기 스터드부와는 반대측에 있는 부분을 덮도록 수지제의 볼 시트를 인서트 성형함으로써 볼 시트 조립체를 형성하는 볼 시트 성형 공정과, 상기 볼 시트 조립체의 상기 볼 시트에 의해 일부가 덮인 상기 볼부를 코어로 하고, 수지제의 하우징을 인서트 성형하는 하우징 성형 공정을 포함하고 있다.
제2 본 발명의 볼 조인트의 제조 방법은, 스터드부의 일단부에 볼부가 미리 일체로 마련된 볼 스터드의 해당 볼부를 코어로 하고, 상기 볼부의 적어도 상기 스터드부와는 반대측에 있는 부분을 덮도록, 수지제의 하우징을 인서트 성형하는 하우징 성형 공정을 포함하고 있다.
제3 본 발명의 스태빌라이저 링크의 제조 방법은, 봉 형상의 서포트 바와, 해당 서포트 바의 단부에 마련되는 제1 또는 제2 본 발명의 상기 볼 조인트를 갖고, 차량의 서스펜션과 스태빌라이저를 연결하는 스태빌라이저 링크의 제조 방법으로서, 제1 또는 제2 본 발명의 상기 볼 조인트의 제조 과정에서의 상기 하우징 성형 공정에 있어서, 상기 서포트 바의 길이 방향의 적어도 어느 하나의 단부를 코어로 하여, 상기 하우징을 인서트 성형하고 있다.
본 발명에 따르면, 제조가 용이하고 동작성이 양호한 볼 조인트의 제조 방법 및 스태빌라이저 링크의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 실시형태 1의 스태빌라이저 링크의 볼 조인트의 종단면도이다.
도 2는 실시형태 1의 볼 조인트를 구비하는 스태빌라이저 링크에 서스펜션과 스태빌라이저를 연결한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 3은 일체로 제작한 볼 스터드를 나타내는 외관도이다.
도 4는 볼 스터드에 볼 시트를 장착한 상태를 나타내는 외관도이다.
도 5A는 볼 시트 조립체와 서포트 바의 선단부를 코어로 하여 아우터 하우징을 인서트 성형한 직후의 상태를 나타내는 일부 단면도이다.
도 5B는 도 5A의 I부 확대도이다.
도 6은 분할 중간피스(中駒)를 나타내는 사시도이다.
도 7A는 분할 중간피스를 구성하는 제1 분할 중간피스를 내측 상방으로부터 본 도면이다.
도 7B는 분할 중간피스를 구성하는 제1 분할 중간피스를 외측 하방으로부터 본 도면이다.
도 8A는 분할 중간피스를 구성하는 제2 분할 중간피스를 내측 상방으로부터 본 도면이다.
도 8B는 분할 중간피스를 구성하는 제2 분할 중간피스를 외측 하방으로부터 본 도면이다.
도 9A는 아우터 하우징의 인서트 성형 후에 제1 분할 중간피스와 제2 분할 중간피스를 분리하는 과정의 일 예를 나타내는 일부 단면 측면도이다.
도 9B는 아우터 하우징의 인서트 성형 후에 제1 분할 중간피스와 제2 분할 중간피스를 분리하는 과정의 일 예를 나타내는 일부 단면 측면도이다.
도 9C는 아우터 하우징의 인서트 성형 후에 제1 분할 중간피스와 제2 분할 중간피스를 분리하는 과정의 일 예를 나타내는 일부 단면 측면도이다.
도 9D는 아우터 하우징의 인서트 성형 후에 제1 분할 중간피스와 제2 분할 중간피스를 분리하는 과정의 일 예를 나타내는 일부 단면 측면도이다.
도 10은 스트레이트부가 비교적 긴 볼 스터드를 나타내는 외관도이다.
도 11A는 아우터 하우징의 인서트 성형 후에 제1 분할 중간피스와 제2 분할 중간피스를 분리하는 과정의 다른 예를 나타내는 일부 단면 측면도이다.
도 11B는 아우터 하우징의 인서트 성형 후에 제1 분할 중간피스와 제2 분할 중간피스를 분리하는 과정의 다른 예를 나타내는 일부 단면 측면도이다.
도 12는 실시형태 1의 스태빌라이저 링크를 나타내는 일부 단면 외관도이다.
도 13은 본 발명에 따른 실시형태 2의 스태빌라이저 링크의 볼 조인트의 종단면도이다.
도 14A는 실시형태 2의 볼 조인트의 아우터 하우징을 볼 스터드의 볼부와 서포트 바의 선단부를 코어로 하여 인서트 성형한 직후의 상태를 나타내는 일부 단면도이다.
도 14B는 도 14A의 Ⅱ부 확대도이다.
도 15는 실시형태 2의 변형예 1의 볼 조인트의 아우터 하우징을 볼 스터드의 볼부와 서포트 바의 선단부를 코어로 하여 인서트 성형한 직후의 상태를 나타내는 일부 단면도이다.
도 16은 종래의 볼 조인트 주위를 나타내는 일부 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 적절한 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
<<실시형태 1>>
도 1은, 본 발명에 따른 실시형태 1의 스태빌라이저 링크의 볼 조인트의 종단면도이다.
실시형태 1의 볼 조인트(J)는, 수지제의 볼 시트(12)가, 볼 스터드(10)의 단부의 볼부(10b)에 인서트 성형된다. 그리고, 수지제의 아우터 하우징(11)이, 볼 시트(12)에 덮인 볼부(10b)와 서포트 바(1a)의 선단부(1a1)에 인서트 성형되는 점에 특징이 있다.
구체적으로는, 수지제의 볼 시트(12)를 볼 스터드(10)의 볼부(10b)를 코어로 하여 인서트 인젝션 성형에 의해 형성하고, 볼 시트 조립체(12A)(도 4 참조)를 제작한다. 그 후, 아우터 하우징(11)(도 1 참조)을, 볼 시트 조립체(12A)의 볼 시트(12)가 형성된 볼부(10b)와, 서포트 바(1a)의 선단부(1a1)를 코어로 하여, 인서트 인젝션 성형에 의해 형성한다.
상술한 바와 같이, 볼 스터드(10)의 볼부(10b)와 볼 시트(12) 사이, 및, 볼 시트(12)와 아우터 하우징(11) 사이에 간극이 없는 결합 구조를 실현할 수 있다. 이에 따라, 볼 스터드(10)의 볼부(10b)가 볼 시트(12)에 대해 원활하게 요동 및 회전할 수 있다.
다음으로, 실시형태 1의 볼 조인트(J)를, 차량에 사용되는 스태빌라이저 링크(1)에 적용한 경우에 대해서 설명한다.
도 2는, 실시형태 1의 볼 조인트를 구비하는 스태빌라이저 링크에, 서스펜션과 스태빌라이저를 연결한 상태를 나타내는 사시도이다.
차량(미도시)의 주행을 담당하는 바퀴(W)는, 서스펜션(3)을 통해 차체(미도시)에 부착되어 있다. 서스펜션(3)과 스태빌라이저(2)는, 스태빌라이저 링크(1)의 단부의 볼 조인트(J)를 통해 연결되어 있다.
<볼 스터드(10)>
도 1에 나타내는 볼 스터드(10)는, 봉 형상의 스터드부(10s)와 구 형상의 볼부(10b)를 갖는다.
볼 스터드(10)의 일단부에는 구 형상의 볼부(10b)가 형성되고, 그의 타단부에는 스터드부(10s)가 형성되어 있다.
볼 스터드(10)의 스터드부(10s)에는, 주회(周回) 형상으로 확대되는 턱부(10a1)와 소턱부(10a2)가 이격하여 형성되어 있다. 턱부(10a1)보다 스터드부(10s)측에는 수나사(10n)가 나각(螺刻)되어 있다.
아우터 하우징(11)의 상부의 볼록형 플랜지부(11f)와 턱부(10a1) 사이에는 더스트 커버(13)가 설치되어 있다. 더스트 커버(13)는, 빗물, 먼지 등의 볼 조인트(J)로의 침입을 저지하는 부재이다.
더스트 커버(13)의 상단 주회부가, 턱부(10a1)와 소턱부(10a2) 사이의 주회 오목부(10e)에 끼워넣어져 있다. 한편, 더스트 커버(13)의 하단 주회부에 매립된 철 링크(13a) 근방의 개소가, 아우터 하우징(11)의 볼록형 플랜지부(11f) 주위의 오목부(11o)에 끼워맞춰져 고정되어 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 서포트 바(1a)의 한쪽의 볼 조인트(J)로부터 돌출되는 볼 스터드(10)는, 댐퍼(3b)의 브래킷(3c)에 체결 고정된다. 또한, 다른 한쪽의 볼 조인트(J)로부터 돌출되는 볼 스터드(10)는, 스태빌라이저(2)의 아암부(2b)에 체결 고정된다.
스태빌라이저 링크(1)는, 양단부의 볼 조인트(J)에 요동(도 1의 화살표 α 1) 및 회전(도 1의 화살표 α2)가능하게 지지되고, 댐퍼(3b) 및 아암부(2b)(도 2 참조)에 대하여 가동한 구성으로 되어 있다. 환언하면, 스태빌라이저 링크(1)는, 서스펜션(3) 및 스태빌라이저(2)의 움직임에 따라서 움직일 수 있다.
<볼 조인트(J)>
다음으로, 볼 조인트(J)의 구성에 대해서 상세하게 설명한다.
도 1에 나타내는 볼 조인트(J)는, 상기한 바와 같이, 수지제의 볼 시트(12)가 볼 스터드(10)의 볼부(10b) 주위에 인서트 성형으로 형성된다. 그리고, 볼 시트(12)가 주위에 형성된 볼부(10b)와 서포트 바(1a)의 선단부(1a1)를 코어로 하여, 수지제의 아우터 하우징(11)이 인서트 성형되어 있다.
볼 스터드(10)의 일단부의 볼부(10b)는 강(鋼) 등의 금속제이므로, 외력을 가하여, 수지제의 아우터 하우징(11)에 일체로 성형되는 수지제의 볼 시트(12)로부터 박리시킨다. 이에 따라, 볼 스터드(10)의 볼부(10b)가 볼 시트(12)에 요동(도 1의 화살표 α1) 및 회전(도 1의 화살표 α2)가능하게 지지된다.
이렇게 하여, 볼 조인트(J)는, 볼 스터드(10)의 일단부의 볼부(10b)가 볼 시트(12)로 덮이고, 추가로 서포트 바(1a)의 선단부(1a1)와 함께 수지제의 아우터 하우징(11)에 덮여 구성되어 있다.
볼 스터드(10)의 스터드부(10s)에 주회 형상으로 형성되는 소턱부(10a2)의 볼부(10b)측에는, 원기둥 형상의 스트레이트부(10s1)가 형성되어 있다.
혹은, 소턱부(10a2) 하방의 R부(10a3)의 하방을 1㎜ 이상의 길이로 스트레이트로 연장되는 원기둥 형상의 스트레이트부(10s2)로 하고, 스트레이트부(10s2)의 아래로부터 볼부(10b) 근처까지를, 볼부(10b)에 가까워짐에 따라 가늘어지는 원뿔면의 테이퍼 형상으로 해도 좋다.
아우터 하우징(11)은 PA66-GF30(PA66에 중량비 30％의 유리섬유를 넣은 것)이 사용된다. 또한, 아우터 하우징(11)의 재료는 강도 요건이 충족되는 것이면 좋다. 예를 들면, PEEK(polyetheretherketone), PA66(Polyamide 66), PPS(Poly Phenylene Sulfide Resin), POM(polyoxymethylene) 등의 엔지니어링 플라스틱, 수퍼 엔지니어링 플라스틱, FRP(Fiber Reinforced Plastics: 섬유 강화 플라스틱), GRP(glass reinforced plastic: 유리섬유 강화 플라스틱), CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics: 탄소섬유 강화 플라스틱) 등이 사용된다.
아우터 하우징(11)의 상부에는, 볼록 형상의 볼록형 플랜지(11f)가 원환 형상으로 형성되어 있다. 볼록형 플랜지(11f)에는, 볼부(10b)의 스터드부(10s)의 근방부가 삽통하는 개구부(11f3)가 형성된다.
볼록형 플랜지(11f)는, 볼 시트(12)의 상단(12u)으로부터 바깥쪽으로 확장되어 원뿔면 형상의 테이퍼부(11f1)를 개구부(11f3)에 갖고 형성된다.
환언하면, 아우터 하우징(11)의 상부에 있어서, 볼록형 플랜지(11f)의 개구부(11f3)에는, 스터드부(10s)의 볼부(10b)의 반대측을 향할수록 넓어지는 오목한 형상의 원뿔면 형상인 테이퍼부(11f1)가 형성되어 있다.
테이퍼부(11f1)의 개시점은, 볼 시트(12) 상단(12u)의 외측 코너(12u1)이다.
볼록형 플랜지(11f)의 내주면인 테이퍼부(11f1)의 볼 스터드(10)의 축선(C)에 대한 경사각과 볼 스터드(10)의 스트레이트부(10s1)의 외주면의 축선(C)에 대한 경사 각도로, 볼 스터드(10)가 요동(도 1의 화살표 α1)할 때의 최대 요동각이 설정된다.
볼 시트(12)는, 볼 스터드(10)의 구 형상의 볼부(10b)를 덮는 구 형상의 내면을 갖고 형성되어 있다.
볼 시트(12)는, 재료로서는 POM이 사용되고 있다. 볼 시트(12)는, POM 외에, 동일하게 열가소성 수지로서, 마모 요건 등이 충족되면, 다른 재료라도 상관 없다. 상술한 바와 같이, 볼 시트(12)의 내면은 볼 스터드(10)의 볼부(10b)가 요동 및 회전하기 때문에, 소정의 마모 내구성이 요구된다.
볼 시트(12)는, 예를 들면, PEEK(polyetheretherketone), PA66(Polyamide 66), PA6(Polyamide 6), PPS(Poly Phenylene Sulfide Resin) 등의 엔지니어링 플라스틱, 수퍼 엔지니어링 플라스틱이 사용된다. 볼 시트(12)는 인서트 성형으로 형성되기 때문에, 열가소성 수지가 좋다.
볼 시트(12)의 두께는, 0.4㎜ 이상 2.0㎜ 이하로 설정된다. 볼 시트(12)의 두께가 0.4㎜ 미만이면, 성형 시의 수지의 유동성이 나빠진다. 한편, 볼 시트(12)의 두께가 2.0㎜보다 두꺼우면 볼 시트(12)는 탄성재이므로, 탄성 변형량이 커져, 탄성 리프트량이 증가한다.
때문에, 볼 시트(12)의 두께는 0.4㎜ 이상 2.0㎜ 이하가 적합하다.
아우터 하우징(11)은 두께가 두껍기 때문에, 성형 후의 수축이 크다. 때문에, 아우터 하우징(11)의 성형 후, 볼부(10b)는 아우터 하우징(11), 볼 시트(12)에 의해 안쪽을 향해 조여진다. 때문에, 볼 스터드(10)의 요동 슬라이딩 토크의 목표 토크값 범위에 따라서는, 토크 튜닝이 행해진다. 또한, 요동 슬라이딩 토크란, 볼 스터드(10)가 요동할 때의 요동 토크(도 1의 화살표 α1)와, 볼 스터드(10)가 회전할 때의 회전 토크(도 1의 화살표 α2)를 총칭한 것이다.
서포트 바(1a)는, 예를 들면 강관이 사용되고 있고, 선단부(1a1)는 볼 스터드(10)가 연재하는 방향으로 프레스되어 평판 형상으로 소성 변형되어 있다.
<볼 조인트(J)의 제조법>
다음으로, 볼 조인트(J)의 제조법에 대해서 설명한다.
도 3은, 일체로 제작한 볼 스터드를 나타내는 외관도이다.
볼 스터드(10)는, 스터드부(10s)와 볼부(10b)를 일체로 형성해도 좋고, 인서트 형성 전이면 볼부(10b)를 용접에 의해 스터드부(10s)에 접합하여 일체화해도 좋다.
실시형태 1에서는, 볼 스터드(10)를, 스터드부(10s)와 볼부(10b)를 일체로 제작한 경우를 예로 들어 설명한다.
도 4는 볼 스터드에 볼 시트를 장착한 상태를 나타내는 외관도이다.
볼 스터드(10)의 제작 후, 볼 스터드(10)의 볼부(10b)를 코어로 하여, 예를 들면 제1 성형틀(K1), 제2 성형틀(K2)을 사용하여, 볼 시트(12)를 인서트 성형하고, 볼 시트 조립체(12A)를 제작한다.
이 때, 볼부(10b)의 스터드부(10s)와는 반대측에 마련된 제1 성형틀(K1)의 게이트(k1g)로부터 볼 시트(12)를 성형하는 수지를 토출한다.
그리고, 해당 수지의 토출 압력에 의해 스터드부(10s) 측에 배치된 제2 성형틀(K2)의 구면(k21)에 볼부(10b)의 상구면부(10b1)를 압착하여(도 4의 하얀 화살표 α2 참조) 밀착시킨다. 이에 따라, 볼 시트(12)를 성형하는 수지가, 볼부(10b)의 상구면부(10b1)에 누출되는 일 없이, 볼 시트(12)를 성형할 수 있다.
이어서, 볼 시트 조립체(12A)의 볼 시트(12)가 주위에 형성된 볼부(10b)와, 서포트 바(1a)의 선단부(1a1)를 코어로 하여 아우터 하우징(11)(도 1 참조)을 하기와 같이 인서트 성형한다.
도 5A는, 볼 시트 조립체와 서포트 바의 선단부를 코어로 하여 아우터 하우징을 인서트 성형한 직후의 상태를 나타내는 일부 단면이고, 도 5B는, 도 5A의 I부 확대도이다.
아우터 하우징(11)을, 볼 시트 조립체(12A)의 볼 시트(12)가 형성된 볼부(10b)와 서포트 바(1a)의 선단부(1a1)를 코어로 하여 인서트 성형할 때, 아우터 하우징(11)을 성형하는 수지가, 스터드부(10s) 측의 볼부(10b) 및 스트레이트부(10s1)에 누출되지 않도록 해야 할 필요가 있다.
그래서, 밀착용 고정 나사(n3)의 선단에서, 볼 스터드(10)의 R부(10a3)를 누름(도 5B의 힘 Fa)으로써, 상방향의 힘(Fb)(도 5B 참조)을 발생시킨다. 이에 따라, 볼 스터드(10)를 상방향으로 이동시키고, 스터드부(10s) 측의 볼부(10b)의 상구면부(10b1)를 틀의 분할 중간피스(13)(13A, 13B)에 밀착시키고 있다.
또한, 볼 스터드(10)의 요동각을 설정하기 위해, 및, 더스트 커버(13)의 하단 주회부의 철 링크(13a) 근방 개소(도 1 참조)를 고정하는 오목부(11o)를 형성하기 위해, 아우터 하우징(11)의 상부에 볼록형 플랜지부(11f)를 형성할 필요가 있다.
그래서, 볼록형 플랜지부(11f)의 내주면의 테이퍼부(11f1)를 형성하기 위해, 볼 시트 조립체(12A; 도 4 참조)의 주위에 볼 시트(12)가 형성된 볼부(10b)와 서포트 바(1a)의 선단부(1a1)를 코어로 한 아우터 하우징(11)의 인서트 성형에 있어서, 중구가 필요해진다.
그러나, 상기한 바와 같이, 볼 스터드(10)의 스트레이트부(10s1)의 길이(s1)(도 1 참조)는, 아우터 하우징(11) 등에 가해지는 굽힘 모멘트를 억제하는 점, 더스트 커버(13)의 내구성 유지, 스태빌라이저 링크(1)의 점유 공간의 협소화의 관점 등으로부터 짧은 편이 바람직하다.
볼록형 플랜지부(11f)를 성형한 후, 테이퍼부(11f1)를 형성한 중구를 빼낼 필요가 있지만, 볼 스터드(10)의 스터드부(10s)에는, 주회 형상으로 확장되는 턱부(10a1)와 소턱부(10a2)가 형성되어 있기 때문에, 스트레이트부(10s1)의 길이(s1)가 짧은 경우, 중구를 소턱부(10a2), 턱부(10a1)에 간섭하지 않도록 빼낼 필요가 있다. 즉, 볼 스터드(10)의 스트레이트부(10s1)가 짧은 경우, 상술한 중구를 성형 후에 빼낼 때 소턱부(10a2)에 맞닿아 빠지지 않게 된다는 현상이 발생한다.
그래서, 테이퍼부(11f1)를 형성한 틀의 중구를 빼내는 방식이 문제가 된다.
상기 문제를 해결하기 위해, 아우터 하우징(11)의 인서트 성형에 있어서, 하기의 도 6에 나타내는 분할틀인 분할 중간피스(13)(13A, 13B)를 사용하고 있다. 도 6은 분할 중간피스를 나타내는 사시도이다.
아우터 하우징(11)의 인서트 성형 시에는, 분할 중간피스(13)가 볼 스터드(10)의 볼 시트(12)의 상방의 상구면부(10b1)에 밀착한 상태(도 5A 참조)에서 수행된다. 그 외의 아우터 하우징(11)의 성형은, 다른 주(主)금형(미도시)이, 볼 시트(12)가 형성된 볼부(10b)와 서포트 바(1a)의 선단부(1a1)을 둘러싸고 행해진다. 또한, 도 5A에서는, 분할 중간피스(13)를 나타내고, 다른 주금형은 생략하여 나타내고 있다. 또한, 도 5A, 후기의 도 9A∼도 9D, 도 11A, 도 11B 등에 도시한 서포트 바(1a)는 분할 중간피스(13)를 사용한 성형 공정의 장해가 되지 않는 위치에 배치된다.
분할 중간피스(13)는, 볼 스터드(10)의 볼 시트(12)가 형성된 볼부(10b), 서포트 바(1a)의 선단부(1a1)에 대하여, 아우터 하우징(11)이 성형된 후에, 즉 아우터 하우징(11)의 볼록형 플랜지(11f)가 성형된 후에, 분리된다.
<분할 중간피스(13)>
분할 중간피스(13; 도 6 참조)는, 반으로 분할된 구성이며, 제1 분할 중간피스(13A)(도 7A, 도 7B 참조)와 제2 분할 중간피스(13B)(도 8A, 도 8B 참조)로 구성되어 있다.
도 7A는, 분할 중간피스를 구성하는 제1 분할 중간피스를 내측 상방으로부터 본 도면이고, 도 7B는, 분할 중간피스를 구성하는 제1 분할 중간피스를 외측 하방으로부터 본 도면이다. 도 8A는, 분할 중간피스를 구성하는 제2 분할 중간피스를 내측 상방으로부터 본 도면이고, 도 8B는, 분할 중간피스를 구성하는 제2 분할 중간피스를 외측 하방으로부터 본 도면이다.
도 7A, 도 7B에 나타내는 제1 분할 중간피스(13A)는, 분할 중간피스(13)의 반으로 분할된 형상의 한쪽 형상을 나타내고 있으며, 제2 분할 중간피스(13B)와의 맞닿음면의 평면부(13a0)와 볼록 형상의 플랜지 삽입부(13a7)를 갖는 반원환상의 형상을 갖고 있다.
제1 분할 중간피스(13A)는, 제1 내구면(13a1), 제1 원기둥면(13a2), 제1 플랜지 맞닿음면(13a3), 제1 볼 시트 맞닿음면(13a4), 제1 릴리프부(13a5)가 각각 반으로 분할된 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 제1 분할 중간피스(13A)에는, 고정용 나사 삽통공(13a6), 밀착용 암나사부(13a8)가 형성되어 있다.
제1 내구면(13a1)은, 볼 스터드(10)의 볼부(10b)에 밀착시킴으로써, 볼부(10b)를 따른 구면 형상을 갖고 있다. 제1 원기둥면(13a2)은, 볼 스터드(10)의 스트레이트부(10s1)(도 5A 참조)를 따라 슬라이드시킴으로써, 스트레이트부(10s1)를 따른 반원기둥 형상을 갖고 있다. 제1 플랜지 맞닿음면(13a3)은, 볼록형 플랜지(11f)의 상면(11f2) 및 테이퍼부(11f1)를 형성한다(도 5A 참조). 때문에, 제1 플랜지 맞닿음면(13a3)은, 볼록형 플랜지(11f)의 상면을 형성하는 평면과, 테이퍼부(11f1)를 형성하는 반원뿔면을 갖고 있다.
제1 볼 시트 맞닿음면(13a4)은, 볼 시트(12)의 상단(12u)(도 5A 참조)을 형성하는 반원환상의 평면을 갖고 있다.
제1 릴리프부(13a5)는, 제1 분할 중간피스(13A)를 볼 스터드(10)의 볼부(10b)와 소턱부(10a2) 사이로부터 분리할 때(도 9A∼도 9C 참조)의 릴리프부이며, 반원뿔면 형상을 갖고 있다. 나사 삽통공(13a6)은, 제1 분할 중간피스(13A)와 제2 분할 중간피스(13B)를 고정하는 나사가 수납되는 구멍이다. 때문에, 나사 삽통공(13a6)은, 단차가 있는 구멍이며, 수나사가 삽통되는 작은 직경의 구멍과, 나사 머리가 수납되는 큰 직경의 구멍으로 이루어진다.
밀착용 암나사부(13a8)는, 제1 내구면(13a1)이 볼 스터드(10)의 상구면부(10b1)(도 5A 참조)에 밀착하도록 작용하는 밀착용 고정 나사(n3)가 나사결합되는 암나사이다.
도 8A, 도 8B에 나타내는 제2 분할 중간피스(13B)는, 분할 중간피스(13)의 반으로 분할된 형상의 다른 한쪽 형상을 나타내고 있으며, 제1 분할 중간피스(13A)와의 맞닿음면의 평면부(13b0)와 볼록 형상의 플랜지 삽입부(13b7)를 갖는 반원환상의 형상을 갖고 있다.
제2 분할 중간피스(13B)는 제2 내구면(13b1), 제2 원기둥면(13b2), 제2 플랜지 맞닿음면(13b3), 제2 볼 시트 맞닿음면(13b4), 제2 릴리프부(13b5)가 각각 반으로 분할된 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 고정용의 암나사부(13b6), 밀착용의 암나사부(13b8)가 형성되어 있다.
제2 분할 중간피스(13B)는 제1 분할 중간피스(13A)와 대칭인 형상이므로, 제1 분할 중간피스(13A)의 구성 요소의 부호 a를 부호 b로 바꾸어 나타내고, 상세한 설명은 생략한다.
<아우터 하우징(11)의 인서트 성형>
볼 시트 조립체(12A)의 볼 시트(12)가 형성된 볼부(10b)와 서포트 바(1a)의 선단부(1a1)를 코어로 하는 아우터 하우징(11)의 인서트 성형은 다음과 같이 수행된다.
도 5A에 나타내는 바와 같이, 볼 스터드(10)의 볼부(10b) 주위의 볼 시트(12)와 서포트 바(1a)의 선단부(1a1) 주위는, 아우터 하우징(11)이 형성되는 공간을 두고, 도시하지 않은 주금형, 분할 중간피스(13)로 덮인다.
이 때, 도 5A에 나타내는 바와 같이, 분할 중간피스(13)의 암나사부(13a8, 13b8)에 각각 나사결합되는 밀착용 고정 나사(n3)의 선단부가, 볼 스터드(10)의 R부(10a3)를 수평방향으로 누른다(도 5B의 힘 Fa). 이에 따라, 볼 스터드(10)의 R부(10a3)가 경사면에 의한 삼각분력에서 상방으로의 힘(도 5B의 힘 Fb)을 받아, 볼 스터드(10)가 상방으로 이동한다. 힘(Fb)에 의해, 볼 스터드(10)의 볼부(10b)의 상구면부(10b1)가, 제1 분할 중간피스(13A) 및 제2 분할 중간피스(13B)의 제1 내구면(13a1) 및 제2 내구면(13b1)에 각각 확실하게 밀착한다.
이 상태에서, 도시하지 않은 주금형과, 제1 분할 중간피스(13A)와 제2 분할 중간피스(13B)로 덮이는 공간에 아우터 하우징(11)을 형성하는 수지가 충진되고, 볼 스터드(10)의 볼부(10b) 주위의 볼 시트(12)와 서포트 바(1a)의 선단부(1a1)를 덮는 아우터 하우징(11)이 형성된다.
이와 같이, 볼 시트 조립체(12A)의 볼부(10b)와 서포트 바(1a)의 선단부(1a1)를 코어로 하여 아우터 하우징(11)을 인서트 성형할 때, 볼 시트(12) 상방의 볼부(10b)의 상구면부(10b1)에는, 제1 분할 중간피스(13A)의 제1 내구면(13a1) 및 제2 분할 중간피스(13B)의 제2 내구면(13b1)이 밀착하므로, 볼 시트(12)보다 상방의 볼부(10b)에 아우터 하우징(11)의 수지가 누출되는 일이 없다(도 5A 참조). 또한, 볼부(10b)를 특수한 지그를 사용하지 않고 소정 위치에 위치결정할 수 있다.
또한, 제1 분할 중간피스(13A) 및 제2 분할 중간피스(13B)의 각 제1 내구면(13a1) 및 제2 내구면(13b1)을 각각 볼부(10b)의 상구면부(10b1)에 밀착시키는 밀착 수단의 고정 나사(n3)를 캠, 에어 실린더 등의 다른 밀착 수단으로 대체해도 좋다.
<인서트 성형 후의 제1 분할 중간피스(13A)와 제2 분할 중간피스(13B)의 분리>
성형 후, 수지가 냉각되어 경화한 후, 제1 분할 중간피스(13A)와 제2 분할 중간피스(13B)가 도시하지 않은 주금형과 함께, 이하와 같이 하여, 분리된다.
상기한 바와 같이, 볼 스터드(10)의 스트레이트부(10s1)는 짧은 편이 바람직하다. 또한, 아우터 하우징(11)의 상부에는, 볼록형 플랜지(11f)가 상방으로 돌출하여 형성되어 있다. 더불어, 볼 스터드(10)의 스터드부(10s)에는, 턱부(10a1)와 소턱부(10a2)가 형성되어 있다.
또한, 제1 분할 중간피스(13A)와 제2 분할 중간피스(13B)는, 반원환상으로 형성되어 있다. 때문에, 제1 분할 중간피스(13A)와 제2 분할 중간피스(13B)가 소턱부(10a2)에 간섭하고, 직선 이동의 수평방향 이동과 수직방향 이동으로, 도 5A에 나타내는 아우터 하우징(11)의 성형 후의 상태에서 분리하는 것이 불가능하다.
그래서, 아우터 하우징(11)의 인서트 성형 후, 제1 분할 중간피스(13A)와 제2 분할 중간피스(13B)는 이하와 같이 하여, 분리된다.
도 9A∼도 9D는 아우터 하우징(11)의 인서트 성형 후에 제1 분할 중간피스와 제2 분할 중간피스를 분리하는 과정의 일 예를 나타내는 일부 단면 측면도이다.
우선, 제1 분할 중간피스(13A)와 제2 분할 중간피스(13B)의 고정용 나사(미도시)를 풀어서 뺀다. 또, 암나사부(13a8, 13b8)에 나사결합되는 고정 나사(n3)를 풀어서, 제1 분할 중간피스(13A) 및 제2 분할 중간피스(13B) 내로 후퇴시킨다.
이어서, 도 9A의 화살표(α3), 도 9B의 화살표(α4)에 나타내는 바와 같이, 제1 분할 중간피스(13A)와 제2 분할 중간피스(13B)를 서서히 스터드부(10s) 측 방향으로 들어올리면서, 상부의 스터드부(10s) 선단 근처에 위치하는 부분을 바깥쪽을 향해 회전시켜, 제1 분할 중간피스(13A)의 볼록 형상의 플랜지 삽입부(13a7)와 제2 분할 중간피스(13B)의 볼록 형상의 플랜지 삽입부(13b7)를, 아우터 하우징(11)의 볼록형 플랜지(11f)의 안쪽으로부터 빼낸다.
또한, 도 9C의 화살표(α5)에 나타내는 바와 같이, 제1 분할 중간피스(13A)와 제2 분할 중간피스(13B)를 서서히 스터드부(10s) 측 방향으로 들어올리면서 상부의 스터드부(10s) 선단 근처에 위치하는 부분을 바깥쪽을 향해 회전시키도록 하여, 제1 분할 중간피스(13A)의 볼록 형상의 플랜지 삽입부(13a7)와 제2 분할 중간피스(13B)의 볼록 형상의 플랜지 삽입부(13b7)를 아우터 하우징(11)의 볼록형 플랜지(11f)의 안쪽으로부터 서서히 빼낸다.
그리고, 도 9D의 화살표(α6)에 나타내는 바와 같이, 제1 분할 중간피스(13A)와 제2 분할 중간피스(13B)를 상방으로 들어올리면서 상부를 바깥쪽을 향해 회전시켜, 제1 분할 중간피스(13A) 및 제2 분할 중간피스(13B)를 아우터 하우징(11)의 볼록형 플랜지(11f) 내로부터 완전히 꺼내어 뺀다.
이에 따라, 볼 스터드(10)의 스터드부(10s)가 짧은 경우도, 개구부(11f3)에 오목한 형상의 테이퍼부(11f1)를 갖는 아우터 하우징(11)을 성형할 수 있다.
도 10은 스트레이트부가 비교적 긴 볼 스터드를 나타내는 외관도이다.
도 11A, 도 11B는 아우터 하우징의 인서트 성형 후에 제1 분할 중간피스와 제2 분할 중간피스를 분리하는 과정의 다른 예를 나타내는 일부 단면 측면도이다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 볼 스터드(10)의 스트레이트부(10s1)의 길이(s1)를 비교적 길게 형성할 수 있는 경우에는, 아우터 하우징(11)의 인서트 성형 후에, 제1 분할 중간피스(13A)와 제2 분할 중간피스(13B)를, 도 9A∼도 9D에 나타내는 바와 같이 회전 동작시키지 않고, 수직방향 이동과 수평방향 이동에 의해 분리할 수 있다(도 11A의 화살표 α7, 도 11B의 화살표 α8 참조).
구체적으로는, 우선, 제1 분할 중간피스(13A)와 제2 분할 중간피스(13B)의 고정용 나사(미도시)를 풀어서 뺀다. 또한, 암나사부(13a8, 13b8)에 나사결합되는 고정 나사(n3)를 풀어서, 제1 분할 중간피스(13A) 및 제2 분할 중간피스(13B) 내로 후퇴시킨다.
이어서, 도 11A의 화살표(α7)에 나타내는 바와 같이, 제1 분할 중간피스(13A)와 제2 분할 중간피스(13B)를 볼 스터드(10)의 스트레이트부(10s1)를 따라 스터드부(10s)측 방향으로 아우터 하우징(11)과의 접촉 상태에서 이탈시킨다.
상세하게는, 제1 분할 중간피스(13A)와 제2 분할 중간피스(13B)를 각각 플랜지 삽입부(13a7, 13b7)가 아우터 하우징(11)의 볼록형 플랜지(11f)의 안쪽으로부터 빠져나오고, 또한, 제1 분할 중간피스(13A) 및 제2 분할 중간피스(13B)가 소턱부(10a2)에 맞닿지 않는 위치까지, 스트레이트부(10s1)를 따라 상방으로 이동시킨다.
그 후, 도 11B의 화살표(α8)에 나타내는 바와 같이, 제1 분할 중간피스(13A)와 제2 분할 중간피스(13B)를, 볼 스터드(10)의 축선(C)으로부터 이격하는 방향으로 이동시켜 분리한다. 즉, 제1 분할 중간피스(13A)와 제2 분할 중간피스(13B)를 스터드부(10s)의 반(反)볼부(10b)측의 타단부 방향으로의 이동과 스터드부(10s)의 축선(C)으로부터의 이격을 조합하여, 분리한다.
이상의 공정에 의해, 볼 스터드(10)의 볼부(10b)에 연속하는 스트레이트부(10s1)가 긴 경우, 개구부(11f3)에 오목한 형상의 테이퍼부(11f1)를 갖는 아우터 하우징(11)을 성형할 수 있다.
또한, 분할 중간피스(13)는 2개의 경우를 예시하여 설명했지만 3개 이상의 분할 구성으로 해도 좋다. 3개 이상의 분할 구성인 경우, 분할 중간피스(13)의 환형상의 분할수가 증가하기 때문에 분할틀의 둘레 길이가 단축된다. 때문에, 도 9A∼도 9D의 화살표(α3∼α6)와 같이 분할 중간피스(13)를 회전시켜 분리할 때의 회전각을 저하시킬 수 있다. 따라서, 아우터 하우징(11) 성형 후의 분할 중간피스(13)의 분리가 용이해진다.
한편, 분할 중간피스(13)의 분할수가 증가하면, 많은 분할틀을 다루게 되기 때문에, 분할 중간피스(13)의 취급이 곤란해진다. 그러한 의미에서는, 분할 중간피스(13)의 분할수는, 2∼4가 적합하다. 또한, 분할수는 취급성 등을 종합적으로 감안하면, 2개가 가장 유리하다.
<더스트 커버(13)의 부착>
그 후, 도 1에 나타내는 바와 같이, 더스트 커버(13)의 하단 주회부의 철 링크(13a) 근방의 개소가 아우터 하우징(11) 상부의 볼록형 플랜지부(11f) 주위의 오목부(11o)에 압입되어 고정된다. 한편, 더스트 커버(13)의 상단 주회부가 볼 스터드(10)의 턱부(10a1)와 소턱부(10a2) 사이의 주회 오목부(10e)에 끼워넣어진다. 이에 따라, 더스트 커버(13)가 아우터 하우징(11)의 볼록형 플랜지부(11f)와 볼 스터드(10)에 고정된다.
이상에 따라, 도 1에 나타내는 볼 조인트(J)가 완성되어, 스태빌라이저 링크(1)(도 12 참조)가 조립된다. 도 12는 실시형태 1의 스태빌라이저 링크를 나타내는 일부 단면 외관도이다.
상기 구성에 따르면, 하기의 효과를 얻는다.
1. 볼 시트(12)를 볼 스터드(10)의 볼부(10b)를 코어로 하여 인서트 성형으로 성형한다. 그리고, 볼 시트(12)가 주위에 형성된 볼부(10b)와, 서포트 바(1a)의 선단부(1a1)를 코어로 하여, 분할 중간피스(13)(13A, 13B) 등을 사용하여, 아우터 하우징(11)을 인서트 성형으로 성형한다.
상세하게는, 아우터 하우징(11)의 형성 후, 분할 구조의 제1 분할 중간피스(13A)와 제2 분할 중간피스(13B)를 볼 스터드(10)의 스트레이트부(10s1)를 따라, 볼부(10b)로부터 떼어냄과 함께 스터드(10s) 선단 근처에 위치하는 부분을 바깥쪽을 향해 회전시켜 분리한다(도 9A∼도 9D 참조).
이에 따라, 스트레이트부(10s1)의 길이(s1)가 짧은 경우에도, 미리 스터드부(10s)가 일체로 마련된 볼 스터드(10)의 볼 시트(12)가 형성된 볼부(10b)와, 서포트 바(1a)의 선단부(1a1)를 코어로 하여, 상방으로 볼록형 플랜지부(11f)가 돌출 설치되는 아우터 하우징(11)을 인서트 성형으로 제작하는 것이 가능해진다.
2. 따라서, 종래의 특허문헌 2에 기재된 볼부와 스터드부를 저항 용접으로 접합하는 공정이 불필요해진다. 때문에, 아우터 하우징의 저부(底部)에 구멍을 마련할 필요가 없다. 즉, 아우터 하우징(11)에 스터드부(11s)가 삽통하는 이외의 개구부(11f3)가 없는 성형이 가능하다.
또한, 저항 용접 후에 아우터 하우징의 저부에 있는 구멍을 덮개 부재에 의해 폐색할 필요가 없다.
때문에, 볼 조인트(J)의 제작 공정수를 삭감할 수 있다.
3. 또한, 볼부(10b)에 대하여, 볼 시트(12)와 아우터 하우징(11)을 연속하여 수지 성형할 수 있으므로, 볼부(10b)와 볼 시트(12)가 밀착하여 구면이 일치한다. 때문에, 흔들림 없는 안정한 거동이 얻어지는 볼 조인트(J)를 실현할 수 있다. 따라서, 종래의 도 16에 나타내는 볼 조인트(100J)에서 행하고 있던 하우징(111), 볼 시트(112) 등의 틀 조정이 불필요해진다.
4. 종래의 볼 조인트(100J)를 제작하는 일련의 공정이 인서트 성형을 반복함으로써 실현될 수 있어, 볼 조인트(J)의 조립 공정수의 감소를 도모할 수 있다. 때문에, 볼 조인트(J)의 생산성이 향상된다.
또한, 볼 조인트(J)를 구비하는 스태빌라이저 링크(1)의 조립 공정수의 감소를 도모할 수 있어, 스태빌라이저 링크(1)의 생산성이 향상된다.
5. 볼 스터드(10)의 볼부(10b)와 볼 시트(12) 사이, 및, 볼 시트(12)와 아우터 하우징(11) 사이에 간극이 없는 결합 구조가 얻어진다. 때문에, 볼 스터드(10)의 볼부(10b)가 볼 시트(12)에 대하여 흔들림 없이 원활하게 요동 및 회전할 수 있는 볼 조인트(J)가 얻어진다.
6. 이상의 관점에서, 제조가 용이하고 고정밀도의 볼 조인트(J) 및 이를 구비하는 스태빌라이저 링크(1)를 실현할 수 있다. 또한, 생산성이 높고, 흔들림 없이 안정한 거동이 얻어지는 스태빌라이저 링크(1)를 실현할 수 있다.
<<실시형태 2>>
도 13은 본 발명에 따른 실시형태 2의 스태빌라이저 링크의 볼 조인트의 종단면도이다.
실시형태 2의 스태빌라이저 링크의 볼 조인트(2J)는, 볼 스터드(10)의 볼부(10b)를 직접 아우터 하우징(21)으로 덮는 구성으로 한 것이다.
그 외의 구성은, 실시형태 1과 동일한 구성이기 때문에, 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙여 나타내고, 아우터 하우징에는 20번대의 부호를 붙여 나타내고, 상세한 설명은 생략한다.
실시형태 2의 볼 조인트(2J)는, 실시형태 1의 볼 시트(12)의 개소에 아우터 하우징(21)이 형성되고, 볼 스터드(10)의 볼부(10b)에 인접하여 아우터 하우징(21)이 수지 성형된다.
이에 따라, 아우터 하우징(21)은 볼록형 플랜지(21f)의 원뿔 형상의 테이퍼부(21f1)에 안쪽으로 연속하여 원환상의 수평부(21f4)가 형성된다.
상세하게는, 아우터 하우징(21)에는 볼부(10b)의 스터드부(10s)의 근방부가 삽통하는 개구부(21f3)가 형성된다. 아우터 하우징(21)에는 볼부(10b)에 접속되는 스터드부(10s) 근처에, 스터드부(10s)에 가까워질수록 넓어지는 오목한 형상의 원뿔 형상의 테이퍼부(21f1)가 개구부(21f3)에 형성된다. 그리고, 테이퍼부(21f1)에 연속하여 원환상의 수평부(21f4)가 형성된다.
다음으로, 볼 조인트(2J)의 제조법에 대해서 설명한다.
실시형태 1과 동일하게 하여 볼 스터드(10)의 제작 후, 볼 스터드(10)의 볼부(10b)와 서포트 바(1a)의 선단부(1a1)를 코어로 하여 아우터 하우징(21)을 하기와 같이 인서트 성형한다.
도 14A는 실시형태 2의 볼 조인트의 아우터 하우징을 볼 스터드의 볼부와 서포트 바의 선단부를 코어로 하여 인서트 성형한 직후의 상태를 나타내는 일부 단면도이고, 도 14B는 도 14A의 Ⅱ부 확대도이다.
아우터 하우징(21)을 성형함에 있어서, 아우터 하우징(21)을 형성하는 수지가 볼 스터드(10)의 스트레이트부(10s1) 및 볼부(10b)의 상구면부(10b1)에 누출되지 않도록 할 필요가 있다.
상기한 바와 같이, 볼 스터드(10)의 스트레이트부(10s1)의 길이(s1)(도 1 참조)는 짧은 편이 바람직하다.
이상의 이유로부터, 아우터 하우징(21)을 인서트 성형함에 있어서는, 실시형태 1에서 설명한 반으로 분할된 형상의 분할 중간피스(13; 도 6 참조)를 사용할 수 있다.
도 14A에 나타내는 바와 같이, 제1 분할 중간피스(13A)와 제2 분할 중간피스(13B)는 볼 스터드(10)의 스트레이트부(10s1)와, 스트레이트부(10s1) 근방의 볼부(10b)의 상구면부(10b1)에 밀착된다.
제1 분할 중간피스(13A; 도 7A 참조)의 제1 플랜지 맞닿음면(13a3), 제1 볼 시트 맞닿음면(13a4)은 각각 아우터 하우징(21)의 볼록형 플랜지(21f)의 테이퍼부(21f1) 및 상면부(21f2), 수평부(21f4)를 형성한다. 또한, 제2 분할 중간피스(13B; 도 8A 참조)의 제2 플랜지 맞닿음면(13b3), 제2 볼 시트 맞닿음면(13b4)은 각각 아우터 하우징(21)의 볼록형 플랜지(21f)의 테이퍼부(21f1) 및 상면부(21f2), 수평부(21f4)를 형성한다.
그 외의 아우터 하우징(21)의 개소는, 실시형태 1과 동일하게 하여 형성된다.
아우터 하우징(21)의 인서트 성형에 있어서, 실시형태 1과 마찬가지로, 도 14A에 나타내는 제1 분할 중간피스(13A)의 제1 내구면(13a1)(도 7A 참조) 및 제2 분할 중간피스(13B)의 제2 내구면(13b1)(도 8A 참조)을, 볼부(10b)의 상구면부(10b1)에 밀착한 상태로 한다.
구체적으로는, 도 14B에 나타내는 바와 같이, 제1 분할 중간피스(13A) 및 제2 분할 중간피스(13B)의 암나사부(13a8, 13b8)에 나사결합되는 고정 나사(n3)를 체결하고, 고정 나사(n3)의 선단부에서 볼 스터드(10)의 R부(10a3)를 수평방향으로 누른다(도 14B의 힘 Fc). 이에 따라, 볼 스터드(10)의 R부(10a3)가 삼각분력에서 상방으로의 힘(도 14B의 힘 Fd)을 받아 볼 스터드(10)가 상방으로 이동하고, 볼부(10b)의 상구면부(10b1)가 제1 분할 중간피스(13A)의 제1 내구면(13a1)과 제2 분할 중간피스(13B)의 제2 내구면(13b1)에 밀착한 상태로 된다.
이에 따라, 제1 분할 중간피스(13A)의 제1 내구면(13a1) 및 제2 분할 중간피스(13B)의 제2 내구면(13b1)이 각각 볼부(10b)의 상구면부(10b1)에 밀착한다. 때문에, 아우터 하우징(21)을 형성하는 수지가 볼부(10b)의 상구면부(10b1)에 누출되는 것이 억제된다.
또한, 실시형태 1에서 설명한 바와 마찬가지로, 제1 분할 중간피스(13A)의 제1 내구면(13a1)과 제2 분할 중간피스(13B)의 제2 내구면(13b1)을 볼부(10b)에 밀착시키는 밀착 수단을, 고정 나사(n3)를 대신하여, 캠, 에어 실린더 등의 다른 밀착 수단으로 대체해도 좋다.
이와 같이 하여, 실시형태 1과 마찬가지로, 도 14A에 나타내는 바와 같이, 아우터 하우징(21)이 볼 스터드(10)의 볼부(10b)와 서포트 바(1a)의 선단부(1a1)를 코어로 하여, 도시하지 않은 주금형과 제1 분할 중간피스(13A) 및 제2 분할 중간피스(13B)를 사용하여 인서트 성형된다.
성형 후, 고정용 나사가 빠지고, 고정 나사(n3)가 제1 분할 중간피스(13A) 및 제2 분할 중간피스(13B) 내로 후퇴된다.
그리고, 제1 분할 중간피스(13A)와 제2 분할 중간피스(13B)는, 볼 스터드(10)의 스트레이트부(10s1)의 길이(s1)(도 1 참조)가 짧은 경우, 도 14A에 나타내는 상태에서, 도 9A∼도 9D와 동일하게 하여, 제1 분할 중간피스(13A)와 제2 분할 중간피스(13B)가 서서히 스터드부(10s)측 방향으로 들어올려지면서, 상부의 스터드부(10s) 선단 근처에 위치하는 부분을 바깥쪽을 향해 회전시킴으로써, 분리된다. 이에 따라, 볼 스터드(10)의 스터드부(10s)가 짧은 경우도, 개구부(21f3)에 오목한 형상의 테이퍼부(21f1)를 갖는 아우터 하우징(21)을 성형할 수 있다.
한편, 볼 스터드(10)의 스트레이트부(10s1)의 길이(s1)가 긴 경우(도 10 참조)에는, 도 14A에 나타내는 상태에서, 도 11A, 도 11B와 동일하게 하여, 제1 분할 중간피스(13A) 및 제2 분할 중간피스(13B)가 볼 스터드(10)의 스트레이트부(10s1)를 따라 스터드부(10s)측 방향(도 1 참조)으로 이동된 후, 볼 스터드(10)의 축선(C)으로부터 이격하는 방향을 향해 이동되어 분리된다. 즉, 제1 분할 중간피스(13A) 및 제2 분할 중간피스(13B)를 스터드부(10s)의 반볼부(10b)측 타단부 방향으로의 이동과 스터드부(10s)의 축선(C)으로부터의 이격을 조합하여, 분리한다. 이에 따라, 볼 스터드(10)의 볼부(10b)에 연속하는 스트레이트부(10s1)가 긴 경우, 개구부(21f3)에 오목한 형상의 테이퍼부(21f1)를 갖는 아우터 하우징(21)을 성형할 수 있다.
상기 구성에 따르면, 하기의 효과를 얻는다.
1. 미리 스터드부(10s)가 마련된 볼 스터드(10)의 볼부(10b)와 서포트 바(1a)의 선단부(1a1)를 코어로 하여 아우터 하우징(21)이 인서트 성형된다.
즉, 미리 볼부(10b)가 형성된 볼 스터드(10)를 사용하여 아우터 하우징(21)을 볼 스터드(10)의 볼부(10b) 주변에 수지 성형할 수 있다. 따라서, 아우터 하우징(21)에 스터드부(10s)가 삽통하는 이외의 개구부(21f3)가 없는 성형이 가능하다. 또한, 흔들림 없는 안정한 거동이 얻어지는 볼 조인트(2J)를 실현할 수 있다.
2. 실시형태 1의 볼 시트(12)가 없기 때문에, 볼 시트(12)의 제작 공정이 없어진다.
3. 때문에, 볼 조인트(2J)와 이를 구비하는 스태빌라이저 링크(1)의 제작 공정수가 감소한다. 따라서, 볼 조인트(2J), 스태빌라이저 링크(1)의 생산성이 향상된다.
4. 볼 스터드(10)의 스트레이트부(10s1)의 길이(s1)(도 1 참조)가 짧은 경우에도, 제1 분할 중간피스(13A) 및 제2 분할 중간피스(13B)를 사용함으로써, 바깥쪽으로 돌출하는 형상의 볼록형 플랜지(21f)를 갖는 아우터 하우징(21)을 볼 스터드(10)의 볼부(10b)를 코어로 하여, 인서트 성형할 수 있다.
<변형예 1>
도 15는, 실시형태 2의 변형예 1의 볼 조인트의 아우터 하우징을 볼 스터드의 볼부와 서포트 바의 선단부를 코어로 하여 인서트 성형한 직후의 상태를 나타내는 일부 단면도이다.
변형예 1의 볼 조인트(3J)는, 아우터 하우징(31)의 볼록형 플랜지(31f)의 테이퍼부(31f1)를 연장하여 형성하고, 수평부(21f4)(도 13 참조)를 형성하지 않는 구성으로 한 것이다.
그 외의 구성은, 실시형태 1과 동일하므로, 동일한 구성에는, 동일한 부호를 붙여 나타내고, 아우터 하우징에는 30번대의 부호를 붙여 나타내며, 상세한 설명은 생략한다.
변형예 1의 볼 조인트(3J)는, 아우터 하우징(31)의 볼록형 플랜지(31f)의 원뿔 형상의 테이퍼부(31f1)가 아우터 하우징(31)의 구면부(31k)까지 연속하여 형성된 것이다. 아우터 하우징(31)에는 볼부(10b)의 스터드부(10s)의 근방부가 삽통하는 개구부(31f3)가 형성된다.
볼부(10b)에 접속되는 스터드부(10s) 근처에, 스터드부(10s)에 가까워질수록 넓어지는 오목한 형상의 원뿔 형상의 테이퍼부(31f1)가 개구부(31f3)에 형성된다.
때문에, 볼 조인트(3J)에서는, 도 15에 나타내는 제1 분할 중간피스(23A) 및 제2 분할 중간피스(23B)를 사용한다.
제1 분할 중간피스(23A)는, 실시형태 1의 제1 분할 중간피스(13A)의 제1 볼 시트 맞닿음면(13a4)(도 7A 참조)이 없고, 제1 테이퍼 맞닿음면(23a3)이 제1 내구면(23a1)에 연속하여 형성된다. 그 외에는, 실시형태 1의 제1 분할 중간피스(13A)와 동일한 구성이다.
제2 분할 중간피스(23B)는, 실시형태 1의 제1 분할 중간피스(13B)의 제2 볼 시트 맞닿음면(13b4; 도 8A 참조)이 없고, 제2 테이퍼 맞닿음면(23b3)이 제2 내구면(23b1)에 연속하여 형성된다. 그 외에는, 실시형태 1의 제2 분할 중간피스(13B)와 동일한 구성이다.
변형예 1의 아우터 하우징(31)을, 볼 스터드(10)의 볼부(10b)와 서포트 바(1a)의 선단부(1a1)를 코어로 하여 인서트 성형함에 있어서도, 제1 분할 중간피스(23A)와 제2 분할 중간피스(23B)가, 각각 볼 스터드(10)의 볼부(10b)에, 실시형태 2와 동일하게 하여, 고정 나사(n3) 등을 사용하여 밀착하여 행해진다.
변형예 1에 따르면, 테이퍼부(31f1)가 아우터 하우징(31)의 구면부(31k)까지 연속하여 형성되는 볼록형 플랜지(31f)를 갖는 아우터 하우징(31)을 형성할 수 있다.
그 외에, 실시형태 1, 2와 동일한 작용 효과를 얻는다.
<<그 외의 실시형태>>
1. 상기 실시형태 1, 2, 변형예 1 등에서는, 스태빌라이저 링크(1)의 양측에 볼 조인트(J∼3J)를 갖는 경우를 설명했지만, 스태빌라이저 링크(1)의 어느 한쪽에 볼 조인트(J∼3J)를 갖는 구성으로 해도 좋다. 혹은, 스태빌라이저 링크(1)의 어느 한쪽에 볼 조인트(J∼3J) 중 어느 하나를 갖고, 다른 한쪽에 볼 조인트(J∼3J) 중 어느 하나를 갖는 구성으로 해도 좋다.
2. 상기 실시형태 1,2, 변형예 1 등에서는 다양한 구성을 설명했지만, 적절히 조합하여 구성해도 좋다.
3. 상기 실시형태 1, 2 등에서 설명한 구성은, 본 발명의 일 예를 나타낸 것이며, 특허청구의 범위에 기재한 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 변형 형태, 구체적 형태가 가능하다.
또한, 본 발명의 볼 조인트는, 제조 자동화, FA(Factory Automation) 등에 사용되는 산업용 로봇이나, 의료, 원자력 발전소 등에 적용되는 인간형 로봇 등의 로봇 아암의 관절 부분이나, 포크레인이나 크레인 차 등의 산업용 차량의 아암이 관절 부분에서 회전하는 장치, 그 외의 기계 요소 간, 예를 들면 링크나 아암 간의 관절 부분의 구조에 폭넓게 적용될 수 있다.
1: 스태빌라이저 링크
1a: 서포트 바
2: 스태빌라이저
3: 서스펜션
10: 볼 스터드
10b: 볼부
10s: 스터드부
11, 21, 31: 아우터 하우징(하우징)
11f1, 21f1, 31f1: 테이퍼부
11f3, 21f3, 31f3: 개구부
12: 볼 시트
12A: 볼 시트 조립체
13A, 23A: 제1 분할 중간피스(분할 중간피스)
13B, 23B: 제2 분할 중간피스(분할 중간피스)
21f4: 수평부(오목한 형상)
C: 축선(중심선)
J, 2J, 3J: 볼 조인트
K1: 제1 성형틀
k1g: 게이트
K2: 제2 성형틀

Claims (10)

  1. 스터드부의 일단부에 볼부가 미리 일체로 마련된 볼 스터드의 해당 볼부를 코어로 하고, 상기 볼부의 적어도 상기 스터드부와는 반대측에 있는 부분을 덮도록 수지제의 볼 시트를 인서트 성형함으로써 볼 시트 조립체를 형성하는 볼 시트 성형 공정과,
    상기 볼 시트 조립체의 상기 볼 시트에 의해 일부가 덮인 상기 볼부를 코어로 하고, 수지제의 하우징을 인서트 성형하는 하우징 성형 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 볼 조인트의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 볼 시트 성형 공정은,
    상기 볼부에 있어서의 상기 스터드부와는 반대측에 마련된 제1 성형틀의 게이트로부터 상기 볼 시트를 성형하는 수지를 토출하고,
    상기 수지의 토출 압력에 의해 상기 스터드부 측에 배치된 제2 성형틀에 상기 볼부를 압착하여 밀착시키는 것을 특징으로 하는 볼 조인트의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징은, 개구부에, 상기 스터드부의 타단부를 향할 수록 넓어지는 오목한 형상의 테이퍼부를 가지고,
    상기 하우징 성형 공정은,
    상기 스터드부의 일단부 측에 있는 상기 볼부의 상기 볼 시트로부터 노출된 부위에 맞닿도록, 상기 테이퍼부를 형성하는 분할 중간피스(中駒)를 배치하는 중간피스 배치 단계와,
    상기 하우징을 인서트 성형하는 단계와,
    상기 분할 중간피스를, 상기 스터드부의 타단부 방향으로 이동시키면서, 상기 분할 중간피스의 상기 스터드부의 타단부 측에 위치하는 부분을 상기 스터드부로부터 이격하도록 회전시켜, 분리하는 중간피스 분리 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 볼 조인트의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징은, 개구부에, 상기 스터드부의 타단부를 향할 수록 넓어지는 오목한 형상의 테이퍼부를 가지고,
    상기 하우징 성형 공정은,
    상기 스터드부의 일단부 측에 있는 상기 볼부의 상기 볼 시트로부터 노출된 부위에 맞닿도록, 상기 테이퍼부를 형성하는 분할 중간피스를 배치하는 중간피스 배치 단계와,
    상기 하우징을 인서트 성형하는 단계와,
    상기 분할 중간피스를 상기 스터드부의 타단부 방향으로의 이동과 상기 스터드부의 축선으로부터의 이격을 조합하여, 분리하는 중간피스 분리 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 볼 조인트의 제조 방법.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 중간피스 배치 단계에 있어서,
    상기 분할 중간피스는 상기 볼 시트로부터 노출된 부위에 압착되는 것을 특징으로 하는 볼 조인트의 제조 방법.
  6. 스터드부의 일단부에 볼부가 미리 일체로 마련된 볼 스터드의 해당 볼부를 코어로 하고, 상기 볼부의 적어도 상기 스터드부와는 반대측에 있는 부분을 덮도록, 수지제의 하우징을 인서트 성형하는 하우징 성형 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 볼 조인트의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 하우징은, 개구부에, 상기 스터드부의 타단부를 향할 수록 넓어지는 오목한 형상의 테이퍼부를 가지고,
    상기 하우징 성형 공정은,
    상기 스터드부의 일단부 근처의 상기 볼부의 일부가 맞닿도록, 상기 테이퍼부를 형성하는 분할 중간피스를 배치하는 중간피스 배치 단계와,
    상기 하우징을 인서트 성형하는 단계와,
    상기 분할 중간피스를, 상기 스터드부의 타단부 방향으로 이동시키면서, 상기 분할 중간피스의 상기 스터드부의 타단부 측에 위치하는 부분을 상기 스터드부로부터 이격하도록 회전시켜, 분리하는 중간피스 분리 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 볼 조인트의 제조 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 하우징은, 개구부에, 상기 스터드부의 타단부를 향할 수록 넓어지는 오목한 형상의 테이퍼부를 가지고,
    상기 하우징 성형 공정은,
    상기 스터드부의 일단부 근처의 상기 볼부의 일부가 맞닿도록, 상기 테이퍼부를 형성하는 분할 중간피스를 배치하는 중간피스 배치 단계와,
    상기 하우징을 인서트 성형하는 단계와,
    상기 분할 중간피스를 상기 스터드부의 타단부 방향으로의 이동과 상기 스터드부의 축선으로부터의 이격을 조합하여, 분리하는 중간피스 분리 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 볼 조인트의 제조 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 중간피스 배치 단계에 있어서,
    상기 분할 중간피스는 상기 볼부의 일부에 압착되는 것을 특징으로 하는 볼 조인트의 제조 방법.
  10. 봉 형상의 서포트 바와, 해당 서포트 바의 단부에 마련되는 제 1 항 내지 제 4 항 또는 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 상기 볼 조인트를 가지고, 차량의 서스펜션과 스태빌라이저를 연결하는 스태빌라이저 링크의 제조 방법으로서,
    제 1 항 내지 제 4 항 또는 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 상기 볼 조인트의 제조 방법에 있어서의 상기 하우징 성형 공정에 있어서,
    상기 서포트 바의 길이 방향의 적어도 어느 하나의 단부를 코어로 하여, 상기 하우징을 인서트 성형하는 것을 특징으로 하는 스태빌라이저 링크의 제조 방법.
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