WO2017142322A1 - 볼 조인트 및 그 제작방법 - Google Patents

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WO2017142322A1
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이윤건
이재형
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주식회사 일진
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Definitions

  • the present invention relates to a ball joint and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a ball joint and a manufacturing method for improving the assembly stability of the bearing.
  • the suspension system of a vehicle is a device that connects the vehicle body and the wheel, a spring that absorbs vibration or shock transmitted from the road surface to the vehicle body, a shock absorber that controls the operation of the spring, and a suspension arm or link that controls the operation of the wheel. And the like.
  • Suspension arms or links of such suspension devices can be made relative to the vehicle body or wheels by ball joints or ball joints.
  • the conventional ball joint is a structure in which the ball of the ball stud is made rotatable by inserting the ball into the housing. It includes a bearing to free movement, and a dust cover to prevent foreign matter from entering the interior of the housing.
  • the above conventional ball joint is typically manufactured through a series of processes as follows.
  • the case is seated on the bottom plate of the mold, the bearing is mounted on the ball and then inserted into the bottom plate of the mold to penetrate the upper case.
  • the top plate of the mold is closed, and the insert resin is injected between the respective molds to perform insert injection.
  • the mold is opened to assemble the dust cover to the ball studs.
  • the bearing position is maintained in the correct position as the bearing is simply assembled to the ball and subjected to the injection pressure of the insert resin. You won't be able to. That is, the bearing may slide and twist from the surface of the ball by the above injection pressure.
  • the approximate position is to be adjusted depending on the manual work, such that the problem of the molding defects continue to occur.
  • the present invention has been made in view of the above and circumstances, the bearing pre-assembled to the ball of the ball stud can be maintained in place without distortion even under the injection pressure of the insert resin to improve the formability and productivity of the ball joint It provides a ball joint and a method of manufacturing the same.
  • Ball joint according to an embodiment of the present invention is a ball stud including a ball and a stud; A bearing coupled to surround the outer circumferential surface of the ball; A ball casing for accommodating the balls and bearings therein; An insert filling the inside of the ball casing and engaged with the ball casing and the bearing; And an anti-rotation wing extending radially outward from the outer surface of the bearing and contacting the inner surface of the ball casing to prevent the bearing from rotating when the bearing is subjected to external pressure.
  • the inner side of the ball casing is formed with a support jaw protruding radially inward, the support jaw may be fixed to the anti-rotation wings.
  • the ball casing is formed in a cylindrical shape with both sides facing each other in the axial direction opening, the support jaw may be formed at the upper edge of the ball casing.
  • the anti-rotation wings may be spaced apart from each other in a circumferential direction with a plurality of constant angles.
  • the bearing comprises a hemispherical cup-shaped bearing body each having a radially outer side and an inner side;
  • the boss of a curved shape may be formed on the outer surface of the bearing body so that the insert resin can smoothly flow on the outer surface of the bearing body.
  • the anti-rotation wing has a gentle inclination from the boss and the upper side extending radially outward; And a side edge extending in the axial direction from an end of the upper side, wherein one side of the support jaw is formed with a support surface extending in the axial direction, and the support surface can be in surface contact with the side edge.
  • a plurality of ribs are formed on the outer surface of the bearing body, the plurality of ribs may be disposed between the circumferential direction of the anti-rotation blade.
  • the bearing mounted to the ball stud may be arranged concentrically with the center of the ball.
  • the inner surface of the ball casing may be formed with grooves and protrusions in the axial direction continuous.
  • a recessed groove may be formed in the axial upper end surface of the ball casing so that the insert resin is filled to increase the bond between the insert and the ball casing.
  • the anti-rotation wings may be formed to protrude radially outward in a "+" shape on the outer surface of the bearing body.
  • the inner surface of the bearing body may be formed with a lubricating oil holding groove of the shape that is dug to hold the lubricating oil therein.
  • Method of manufacturing a ball joint comprises the steps of manufacturing the ball casing and ball studs, bearings, dust cover and ring clip respectively; Mounting the ball casing to the lower mold; Assembling the bearing to the ball stud; Assembling a ball stud bearing assembled with the ball casing; closing the upper mold and injecting the insert resin; Assembling the dust cover to the ball stud; Assembling a ring clip on the ball studs to secure the dust cover to the ball stud; including, but the inner side of the ball casing is formed with a support projection protruding radially inward, the bearing is prevented from rotating to be seated on the support jaw Wings may be formed.
  • the ball casing is formed in a cylindrical shape with both sides facing each other in the axial direction opening, the support jaw may be formed at the upper edge of the ball casing.
  • the anti-rotation wings may be spaced apart from each other in a circumferential direction with a plurality of constant angles.
  • the bearing comprises a hemispherical cup-shaped bearing body each having a radially outer side and an inner side;
  • the boss of a curved shape may be formed on the outer surface of the bearing body so that the insert resin can smoothly flow on the outer surface of the bearing body.
  • the anti-rotation wing has a gentle inclination from the boss and the upper side extending radially outward; And a side edge extending in the axial direction from an end of the upper side; Including, but one surface of the support jaw is formed in the support surface extending in the axial direction, the support surface may be in surface contact with the side edge.
  • At least one anti-rotation wing is formed on a bearing surrounding the outer circumferential surface of the ball of the ball stud, and the anti-rotation wing is formed on the ball casing.
  • the insert resin is injected while the bearing is seated on the ball of the ball stud in the correct position, so that the formability of the ball joint can be improved, and the bearing is properly wrapped around the ball of the ball stud, so that the smooth rotational motion of the ball is achieved. It is ensured that the operability and durability of the ball joint can be ensured.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a ball joint according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of a bearing according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a front view of a bearing according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a top view of a bearing according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a first explanatory diagram of a method of manufacturing a ball joint according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a second explanatory diagram of a method of manufacturing a ball joint according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a ball joint according to an embodiment of the present invention.
  • a ball joint according to an embodiment of the present invention includes a ball stud 10 made of a rigid body, a bearing 20 and a ball stud 10 for freely supporting the movement of the ball stud 10.
  • the insert 40 which is injected into the ball casing 30 and engages with the ball casing 30 and the bearing 20, and the ball casing 30.
  • the dust cover 50 covers the lower part to prevent intrusion of foreign matter.
  • the ball stud 10 includes a ball 12 provided thereon and a stud 14 formed integrally with the ball 12 and having a generally cylindrical shape.
  • the ball stud 10 is pressed into the bearing 20, and the center O of the ball 12 is disposed concentrically with the center of the bearing 20.
  • the stud 14 may be assembled to a vehicle body frame or a knuckle or link of a wheel.
  • the ball casing 30 is formed in the cylindrical shape opened in the axial direction. On the radially inner side surface 32 of the ball casing 30, grooves and protrusions are formed with concave-convex portions 34 in the axial direction.
  • the bondability of the ball casing 30 and the insert 40 may be increased. That is, not only the contact area between the ball casing 30 and the insert 40 is increased by the uneven portion 34, but also the shaft of the ball casing 30 and the insert 40 due to the shape characteristic of the uneven portion 34.
  • the directional coupling is increased so that there is no fear of the ball casing 30 and the insert 40 being separated in the axial direction.
  • Concave groove 38 is formed continuously in the circumferential direction on the axial upper end surface of the ball casing 30, the insert resin is filled in the concave groove 38 at the time of injection of the insert 40, the insert 40 and the ball The bonding of the casing 30 can be increased.
  • a support jaw 36 protruding radially inward from the inner edge 32 of the inner side 32 of the ball casing 30 may be continuously formed along the circumferential direction.
  • the supporting jaw 36 serves to prevent distortion or rotation of the bearing 20 during injection of the insert resin.
  • the supporting jaw 36 has a supporting surface 37 formed in the radially inner side thereof, and the upper supporting surface 37 comes into contact with a part of the bearing 20 during the injection of the insert resin. Accordingly, when injecting the insert resin into the mold, even if the injection pressure acts on the bearing 20, the bearing 20 can remain in place without rotating.
  • the lower opening of the ball casing 30 may be covered with a dust cover 50 to be fixed by a ring clip 52.
  • the dust cover 50 may serve to prevent foreign matter from entering into the ball casing 30.
  • FIG 2 is a perspective view of a bearing according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 is a front view of a bearing according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a top view of a bearing according to an embodiment of the present invention.
  • the bearing 20 has a hemispherical cup-shaped bearing body 22 having a radially outer side and an inner side, respectively, and is formed on the outer side of the bearing body 22.
  • the outer surface of the bearing body 22 is smoothly inserted into the plurality of ribs 24 and the outer surface of the bearing body 22 to increase the rigidity and the bondability according to the increase in the engagement area with the insert 40. It includes a boss 26 formed in a curved shape to flow along the side.
  • the upper ribs 24 extend radially outward about the boss 26, and each rib 24 is disposed at regular intervals in the circumferential direction.
  • the upper rib 24 may be formed in the bearing 20 in the shape of a scallops around the boss 26.
  • the ribs 24 may be formed in a triangular shape including a curvature edge along an outer surface curvature of the bearing body 22 and two sides extending at predetermined angles from both corners of the curvature edge.
  • some of the ribs 24 extend radially outward than other ribs 24 to contact the support jaw 36 of the ball casing 30.
  • the ribs 24 in contact with the ball casing 30 will be referred to as anti-rotation wings 100.
  • the anti-rotation wing 100 may be formed in plural on the outer side of the bearing body 22 and is in contact with a part of the inner side 32 of the ball casing 30.
  • the plurality of anti-rotation wings 100 are arranged to be spaced apart from each other, a plurality of other ribs 24 may be disposed between the circumferential direction.
  • the anti-rotation blade 100 is composed of four can be arranged to have an angle of 90 degrees to each other along the circumferential direction (see Fig. 4), a portion of the anti-rotation blade 100 is a ball casing ( It is possible to fix the position of the bearing 20 in contact with the support jaw 36 formed on the upper axial edge of 30.
  • the anti-rotation wing 100 has a gentle inclination from the boss 26 of the bearing 20 and extends downward from the end of the upper upper side 105 and extends downward from the end of the upper upper side 105.
  • the side edge 110 which contacts the support surface 37 of 36 is formed.
  • the support jaw 36 is formed along the circumferential direction at the inner surface of the ball casing 30, and the side edge 110 of the anti-rotation blade 100 is the surface and the support surface 37 of the support jaw 36 By contact, the friction force acting to prevent the circumferential movement of the bearing 20 between the anti-rotation blade 100 and the support jaw 36 acts. Therefore, even if an external pressure is applied to the bearing 20, it can be prevented from rotating in the circumferential direction.
  • the bearing 20 is one side or the other in the axial direction. Rotation to the side is completely blocked.
  • the anti-rotation blade 100 extends outward more radially than its neighboring ribs 24, the coupling rigidity between the bearing body 22 and the insert 40 can be further increased.
  • the boss 26 is formed in a shape protruding upward from the center of the upper surface of the bearing body 22, and is formed into a curved surface so that the insert resin falling on the upper boss 26 flows naturally on the outer surface of the bearing body 22. do.
  • the inner surface of the bearing body 22 may be formed with a lubricant holding groove 222 (see Fig. 2) in the form of a hole toward the outer surface, the lubricant holding grooves 222 are arranged in a plurality at intervals in the circumferential direction Can be.
  • the lubricant holding groove 222 serves to improve the lubricity of the bearing 20 by retaining the lubricant therein, and may be formed to extend along the inner surface from the upper side to the lower side in the axial direction.
  • FIG. 5 is a first explanatory diagram of a method of manufacturing a ball joint according to an embodiment of the present invention
  • Figure 6 is a second explanatory diagram of a manufacturing method of a ball joint according to an embodiment of the present invention.
  • the anti-rotation blade 100 of the bearing 20 is fixed in contact with the support jaw 36 of the ball casing 30, In the state, the upper mold 70 is closed and the insert resin is injected.
  • the insert resin is injected through the injection passage 75 of the upper mold 70, and the injection passage 75 is disposed concentrically with the center O of the ball 12.
  • the insert resin injected from the upper injection passage 75 falls on the boss 26 formed on the upper portion of the bearing 20, and flows in the circumferential direction on the outer curved surface of the boss 26. Inflow between the ball casing 30, the inner space between the ball casing 30 and the bearing 20 and the ball 12 is filled.
  • the bearing 20 is subjected to the injection pressure during the injection process of the insert resin as described above, the side edge 110 of the anti-rotation blade 100 of the bearing 20 is the support surface 37 of the support jaw 36 Since it is supported by the surface contact, the bearing 20 can be maintained in place without being twisted or rotated. Accordingly, it is possible to block the cause of poor molding of the ball joint, and to improve the durability of the bearing 20.
  • the ball stud 10 from which the insert 40 is injected is demolded from the upper and lower molds 60 and 70, and then the dust cover 50 is fitted to the lower part of the ball stud 10, and then the ring is joined.
  • the dust cover 50 is fastened and fixed to the ball stud 10 through the clip 52, the production of the ball joint is completed.
  • the present invention is not limited to the above embodiments, and easily changed and equalized by those skilled in the art from the embodiments of the present invention. It includes all changes to the extent deemed acceptable.

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Abstract

볼 조인트가 개시된다. 볼 조인트는, 볼과 스터드를 포함하는 볼 스터드; 볼의 외주면을 감싸도록 결합되는 베어링; 볼과 베어링을 내부에 수용하는 볼 케이싱; 그리고 볼 케이싱의 내부에 충진되며, 볼 케이싱 및 베어링과 결합되는 인서트;를 포함하되, 베어링의 외측면에서 반경 외측으로 연장되며, 베어링이 외부 압력을 받을 때에 회전하지 못하도록 볼 케이싱의 내측면에 접촉하는 회전방지날개;를 포함한다.

Description

볼 조인트 및 그 제작방법
본 발명은 볼 조인트 및 그 제작방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 베어링의 조립 안정성을 향상시킨 볼 조인트 및 이에 대한 제작방법에 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 하우징 또는 케이스, 하우징과 볼 스터드의 볼 사이에 개재되어 볼 스터드의 운동을 자유롭게 하는 베어링, 그리고 하우징의 내부로 이물질의 침입을 방지하는 더스트 커버를 포함한다.
위 종래의 볼 조인트는 통상적으로 다음과 같은 일련의 공정을 통해 제작된다.
먼저, 케이스를 금형의 하판에 안착시키고, 베어링을 볼에 장착한 다음에 위 케이스를 관통하도록 금형의 하판에 삽입한다. 이 후에, 금형의 상판을 닫고 인서트 수지를 각각의 금형 사이에 주입하여 인서트 사출하게 된다. 그리고, 금형을 개방하여 더스트 커버를 볼 스터드에 조립한다.
그런데 상기와 같은 종래의 볼 조인트 제작 공정 중에서 인서트 수지를 각각의 금형 사이에 주입하는 과정에서, 베어링이 단순히 볼에 가조립된 상태로 인서트 수지의 사출 압력을 받음에 따라 베어링의 자세가 정위치를 유지하지 못하게 된다. 즉, 위 사출 압력에 의하여 베어링이 볼의 표면으로부터 미끄러져 뒤틀릴 수 있다.
이와 같이 베어링이 뒤틀린 상태로 인서트 수지가 사출되면, 볼 조인트의 성형 불량이 발생되어 베어링의 조기 마모, 볼 조인트의 내구성 저하 등이 발생될 수 있다.
특히, 베어링이 볼에 조립될 때, 수작업에 의존하여 그 대략적인 위치를 조정하게 되어 있어, 위와 같은 성형 불량의 문제는 지속적으로 발생하게 된다.
본 발명은 상기와 사정을 감안하여 안출된 것으로, 볼 스터드의 볼에 가조립되는 베어링이 인서트 수지의 사출 압력을 받아도 뒤틀리지 않고 정위치를 유지할 수 있도록 하여 볼 조인트의 성형성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 볼 조인트 및 그 제작방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 볼 조인트는 볼과 스터드를 포함하는 볼 스터드; 볼의 외주면을 감싸도록 결합되는 베어링; 볼과 베어링을 내부에 수용하는 볼 케이싱; 볼 케이싱의 내부에 충진되며, 볼 케이싱 및 베어링과 결합되는 인서트; 그리고 베어링의 외측면에서 반경 외측으로 연장되며, 베어링이 외부 압력을 받을 때에 회전하지 못하도록 볼 케이싱의 내측면에 접촉하는 회전방지날개;를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 볼 케이싱의 내측면에는 반경 내측으로 돌출된 지지턱이 형성되고, 지지턱은 회전방지날개를 고정할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 볼 케이싱은 축방향으로 서로 대향하는 양측면이 개구된 원통형상으로 형성되며, 지지턱은 볼 케이싱의 상단 가장자리에 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 회전방지날개는 원주 방향을 따라 복수 개가 서로 일정한 사이각을 가지면서 이격되어 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 베어링은 반경방향 외측면과 내측면을 각각 구비한 반구형 컵 형상의 베어링 바디를 포함하고; 베어링 바디의 외측면 상부에는 인서트 수지가 원활하게 베어링 바디의 외측면을 타고 흐를 수 있도록 만곡한 형상의 보스가 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 회전방지날개는 보스로부터 완만한 경사를 가지며 반경 외측으로 연장된 상부변; 및 상부변의 단부로부터 축방향으로 연장되는 측부변;을 포함하되, 지지턱의 일면에는 축방향으로 연장된 지지면이 형성되고, 지지면은 측부변과 면접촉할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 베어링 바디의 외측면 상부에는 복수 개의 리브가 형성되고, 복수 개의 리브는 회전방지날개의 원주방향 사이에 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 볼 스터드에 장착된 베어링은 볼의 중심과 동심으로 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 볼 케이싱의 내측면에는 홈과 돌기가 축방향으로 연속된 요철부가 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 볼 케이싱의 축방향 상단면에는 인서트 수지가 충진되어 인서트와 볼 케이싱 사이의 결합성을 증대시키도록 오목홈이 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 회전방지날개는 베어링 바디의 외측면에서 "+"자 형상으로 반경 외측으로 돌출 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 베어링 바디의 내측면에는 윤활유를 내부에 보유하도록 파여진 형상의 윤활유 보유홈이 형성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 볼 조인트 제작방법은 볼 케이싱과 볼 스터드, 베어링, 더스트 커버 및 링 클립을 각각 제작하는 단계; 볼 케이싱을 하부 금형에 장착하는 단계; 베어링을 볼 스터드에 조립하는 단계; 베어링이 조립된 볼 스터드를 볼 케이싱에 조립하는 단계;상부 금형을 닫고, 인서트 수지를 사출하는 단계; 볼 스터드에 더스트 커버를 조립하는 단계; 볼 스터드에 링 클립을 조립해서 더스트 커버를 볼 스터드에 고정시키는 단계;를 포함하되, 볼 케이싱의 내측면에는 반경 내측으로 돌출된 지지턱이 형성되고, 베어링에는 지지턱에 안착되어 지지되도록 회전방지날개가 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 볼 케이싱은 축방향으로 서로 대향하는 양측면이 개구된 원통형상으로 형성되며, 지지턱은 볼 케이싱의 상단 가장자리에 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 회전방지날개는 원주 방향을 따라 복수 개가 서로 일정한 사이각을 가지면서 이격되어 배치될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 베어링은 반경방향 외측면과 내측면을 각각 구비한 반구형 컵 형상의 베어링 바디를 포함하고; 베어링 바디의 외측면 상부에는 인서트 수지가 원활하게 베어링 바디의 외측면을 타고 흐를 수 있도록 만곡한 형상의 보스가 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 회전방지날개는 보스로부터 완만한 경사를 가지며 반경 외측으로 연장된 상부변; 및 상부변의 단부로부터 축방향으로 연장되는 측부변; 을 포함하되, 지지턱의 일면에는 축방향으로 연장된 지지면이 형성되고, 지지면은 측부변과 면접촉할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 볼 조인트 및 이에 대한 제작방법에 의하면, 볼 스터드의 볼의 외주면을 감싸는 베어링에는 적어도 하나 이상의 회전방지날개가 형성되고, 위 회전방지날개가 볼 케이싱에 형성된 지지턱에 접촉한 상태로 금형에 장착됨에 따라, 금형에 인서트 수지가 주입되면서 사출 압력이 베어링에 작용하더라도 회전방지날개와 지지턱 사이의 상호 작용에 의해 베어링이 뒤틀리거나 회전하지 않고, 정위치를 유지하게 된다.
따라서, 베어링이 볼 스터드의 볼에 정위치에 안착된 상태로 인서트 수지가 사출되어, 볼 조인트의 성형성이 향상될 수 있고, 볼 스터드의 볼을 베어링이 적절히 감싸주게 되므로 볼의 원활한 회전 운동이 보장되어, 볼 조인트의 작동성 및 내구성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 볼 조인트의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 베어링의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 베어링의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 베어링의 상면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 볼 조인트의 제작방법의 제1설명도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 볼 조인트의 제작방법의 제2설명도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
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.
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일 또는 유사한 구성요소들을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 볼 조인트의 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 볼 조인트는, 강체로 제작되는 볼 스터드(10)와, 볼 스터드(10)의 운동을 자유롭게 지지하는 베어링(20), 볼 스터드(10)의 일부와 베어링(20)을 수용하는 볼 케이싱(30), 볼 케이싱(30)의 내부로 사출되어 볼 케이싱(30) 및 베어링(20)과 결합하는 인서트(40), 및 볼 케이싱(30)의 하부를 덮어서 이물질의 침입을 방지하는 더스트 커버(50)를 포함한다.
볼 스터드(10)는 그 상부에 구비된 볼(12)과, 이 볼(12)과 일체로 형성되고 대체로 원기둥 형상을 한 스터드(14)를 각각 포함한다.
볼 스터드(10)는 베어링(20)에 압입되며, 볼(12)의 중심(O)은 베어링(20)의 중심과 동심으로 배치된다. 스터드(14)는 차체 프레임이나 차륜의 너클 혹은 링크 등에 조립될 수 있다.
볼 케이싱(30)은 축방향으로 개구된 원통 형상으로 형성된다. 볼 케이싱(30)의 반경 방향 내측면(32)에는 홈과 돌기가 축방향으로 연속된 요철부(34)가 형성되어 있다.
인서트 수지가 볼 케이싱(30)의 내부로 삽입되어 요철부(34)와 형합하는 형태로 채워진 다음에 경화되면, 볼 케이싱(30)과 인서트(40)의 결합성이 증대될 수 있다. 즉, 요철부(34)에 의해 볼 케이싱(30)과 인서트(40)의 접촉 면적이 증대될 뿐만 아니라 요철부(34)의 형상적 특성으로 인해 볼 케이싱(30)과 인서트(40)의 축방향 결합성이 증대되어, 볼 케이싱(30)과 인서트(40)가 축방향으로 분리될 염려가 없게 된다.
볼 케이싱(30)의 축방향 상단면에는 오목홈(38)이 원주 방향으로 연속되게 형성되어, 인서트(40)의 사출시에 인서트 수지가 오목홈(38)에 충진되어 인서트(40)와 볼 케이싱(30)의 결합성이 증대될 수 있다.
볼 케이싱(30)의 내측면(32)에서 축방향 상단 가장자리에는 반경방향 내측으로 돌출한 지지턱(36)이 원주 방향을 따라 연속되게 형성될 수 있다. 지지턱(36)은 인서트 수지의 사출시 베어링(20)의 뒤틀림 혹은 회전을 방지하는 역할을 한다. 부연하면, 지지턱(36)에는 그 반경 내측으로 지지면(37)이 형성되어 있고, 위 지지면(37)은 인서트 수지의 사출시 베어링(20)의 일부와 접촉하게 된다. 이에 따라, 금형에 인서트 수지를 주입할 때, 사출 압력이 베어링(20)에 작용하더라도, 베어링(20)은 회전하지 않고 정위치를 유지할 수 있다.
볼 케이싱(30)의 하부 개구부에는 더스트 커버(50)가 씌워져서 링 클립(52)으로 고정될 수 있다. 더스트 커버(50)는 볼 케이싱(30)의 내부로 이물질의 침입을 방지하는 역할을 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 베어링의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 베어링의 정면도이며, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 베어링의 상면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 베어링(20)은 반경방향 외측면과 내측면을 각각 구비한 반구형 컵 형상의 베어링 바디(22)와, 이 베어링 바디(22)의 외측면 상부에 형성되어 구조적인 강성 증대 및 인서트(40)와의 결합 면적의 증대에 따른 결합성을 증대시키는 다수개의 리브(24), 및 베어링 바디(22)의 외측면 상부에서 인서트 수지가 원활하게 베어링 바디(22)의 외측면을 타고 흐를 수 있도록 만곡한 형상으로 형성된 보스(26)를 포함한다.
위 리브(24)들은 보스(26)를 중심으로 반경 외측으로 연장되고, 각각의 리브(24)들은 원주 방향으로 일정 간격을 두고 배치된다. 예를 들어, 위 리브(24)는 보스(26)를 중심으로 부채살 형상으로 베어링(20)에 형성될 수 있다.
리브(24)들은 베어링 바디(22)의 외측면 곡률을 따르는 곡률변과, 이 곡률변의 양 모서리로부터 각각 소정의 각도로 연장되는 2개의 변을 포함하는 삼각 형상으로 형성될 수 있다.
한편, 도 1을 참조하면, 위 리브(24)들 중의 일부는 다른 리브(24)들보다 반경 외측으로 더 연장되어 볼 케이싱(30)의 지지턱(36)에 접촉하도록 되어 있다. 이하에서는, 이렇게 볼 케이싱(30)과 접촉하는 리브(24)들을 회전방지날개(100)라 지칭하기로 한다.
회전방지날개(100)는 베어링 바디(22)의 외측면에서 복수 개로 형성될 수 있으며, 볼 케이싱(30)의 내측면(32)의 일부에 접촉하게 되어 있다. 또한, 이 복수 개의 회전방지날개(100)는 서로 이격되게 배치되며, 그 원주방향 사이에는 다른 복수 개의 리브(24)들이 배치될 수 있다. 예를 들어, 회전방지날개(100)는 4개로 구성되어 원주 방향을 따라 서로 90도의 사이각을 가지도록 배치될 수 있으며(도 4참조), 위 회전방지날개(100)의 일부는 볼 케이싱(30)의 축방향 상단 가장자리에 형성된 지지턱(36)과 접촉하여 베어링(20)의 위치를 고정시킬 수 있다.
회전방지날개(100)에는 베어링(20)의 보스(26)로부터 완만한 경사를 가지며 반경 외측으로 연장된 상부변(105)과, 위 상부변(105)의 단부로부터 하측으로 연장되며 지지턱(36)의 지지면(37)과 접촉하는 측부변(110)이 형성되어 있다. 이처럼, 지지턱(36)이 볼 케이싱(30)의 내측면에서 원주 방향을 따라 형성되고, 회전방지날개(100)의 측부변(110)이 지지턱(36)의 지지면(37)과 면접촉됨으로써, 회전방지날개(100)와 지지턱(36) 사이에는 베어링(20)의 원주 방향 이동을 저지하는 마찰력이 작용하게 된다. 따라서, 베어링(20)에 외부 압력이 작용하더라도 원주방향으로 회전하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 회전방지날개(100)의 측부변(110)과 지지턱(36)의 지지면(37)은 서로 형합하는 형상으로 형성되어 있기 때문에, 베어링(20)이 축방향을 기준으로 일측 또는 타측으로 회전하는 것이 완전히 봉쇄된다.
나아가, 위 회전방지날개(100)는 그 이웃하는 다른 리브(24)들보다 더 반경 외측으로 연장되어 있기 때문에, 베어링 바디(22)와 인서트(40) 사이의 결합 강성을 더욱 증대시킬 수 있다.
보스(26)는 베어링 바디(22)의 상면 중앙부에서 상측으로 돌출된 형상으로 형성되며, 위 보스(26)에 떨어지는 인서트 수지가 베어링 바디(22)의 외측면을 타고 자연스럽게 흐를 수 있도록 곡면으로 형성된다.
베어링 바디(22)의 내측면에는 외측면을 향해 파여진 형태의 윤활유 보유홈(222; 도2 참조)이 형성될 수 있고, 윤활유 보유홈(222)은 원주 방향으로 소정 간격을 두고 다수 개로 배치될 수 있다. 윤활유 보유홈(222)은 윤활유를 그 내부에 보유하여 베어링(20)의 윤활성을 향상시키는 역할을 하며, 축방향 상부로부터 하부로까지 내측면을 따라 연장되게 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 볼 조인트의 제작방법의 제1설명도이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 볼 조인트의 제작방법의 제2설명도이다.
도 5, 6을 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 볼 조인트의 제작과정을 설명하면, 하부 금형(60)에 미리 제작된 볼 케이싱(30)을 장착하여 고정시키고, 이어서 볼 스터드(10)의 볼(12)을 베어링(20)에 압입한 상태에서 위 볼 케이싱(30)의 내측에 삽입하게 된다. 볼(12)과 베어링(20) 사이에는 그리스와 같은 윤활유를 주입할 수 있다.
이렇게, 베어링(20)이 볼 케이싱(30)의 내측에 삽입하게 될 때, 베어링(20)의 회전방지날개(100)는 볼 케이싱(30)의 지지턱(36)에 접촉하여 고정되고, 이 상태에서 상부 금형(70)을 닫고 인서트 수지를 주입하게 된다.
인서트 수지는 상부 금형(70)의 주입 통로(75)를 통하여 주입되며, 주입 통로(75)는 볼(12)의 중심(O)과 동심으로 배치된다. 위 주입통로(75)에서 주입된 인서트 수지는 베어링(20)의 상부에 형성된 보스(26)에 떨어지게 되며, 보스(26)의 외측 곡면을 타고 원주방향으로 흘러 위 복 수개의 회전방지날개(100)의 사이로 유입되어, 볼 케이싱(30)과 베어링(20) 및 볼(12) 사이의 내부 공간을 충진하게 된다.
한편, 위와 같은 인서트 수지의 주입 과정에 베어링(20)은 사출 압력을 받게 되는데, 베어링(20)의 회전방지날개(100)의 측부변(110)이 지지턱(36)의 지지면(37)에 면접촉하여 지지되므로, 위 베어링(20)이 뒤틀리거나 회전되지 않고 정위치를 유지할 수 있다. 이에 따라 볼 조인트의 성형 불량 요인을 차단하고, 베어링(20)의 내구성을 향상시킬 수 있다.
이 후, 인서트(40)가 사출된 볼 스터드(10)를 상, 하부 금형(60, 70)으로부터 탈형한 다음에 더스트 커버(50)를 볼 스터드(10)의 하부에 끼워 결합하고, 이어서 링 클립(52)을 매개로 더스트 커버(50)를 볼 스터드(10)에 체결하여 고정시키면, 볼 조인트의 제작이 완료되게 된다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

Claims (17)

  1. 볼과 스터드를 포함하는 볼 스터드;
    상기 볼의 외주면을 감싸도록 결합되는 베어링;
    상기 볼과 베어링을 내부에 수용하는 볼 케이싱;
    상기 볼 케이싱의 내부에 충진되며, 상기 볼 케이싱 및 상기 베어링과 결합되는 인서트; 그리고
    상기 베어링의 외측면에서 반경 외측으로 연장되며, 상기 베어링이 외부 압력을 받을 때에 회전하지 못하도록 상기 볼 케이싱의 내측면에 접촉하는 회전방지날개;
    를 포함하는 볼 조인트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 볼 케이싱의 내측면에는 반경 내측으로 돌출된 지지턱이 형성되고, 상기 지지턱은 상기 회전방지날개를 고정하는, 볼 조인트.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 볼 케이싱은 축방향으로 서로 대향하는 양측면이 개구된 원통형상으로 형성되며, 상기 지지턱은 상기 볼 케이싱의 상단 가장자리에 형성되는, 볼 조인트.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 회전방지날개는 원주 방향을 따라 복수 개가 서로 일정한 사이각을 가지면서 이격되어 배치되는, 볼 조인트.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 베어링은 반경방향 외측면과 내측면을 각각 구비한 반구형 컵 형상의 베어링 바디를 포함하고;
    상기 베어링 바디의 외측면 상부에는 인서트 수지가 원활하게 상기 베어링 바디의 외측면을 타고 흐를 수 있도록 만곡한 형상의 보스가 형성되는, 볼 조인트.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 회전방지날개는
    상기 보스로부터 완만한 경사를 가지며 반경 외측으로 연장된 상부변; 및
    상기 상부변의 단부로부터 축방향으로 연장되는 측부변;
    을 포함하되,
    상기 지지턱의 일면에는 축방향으로 연장된 지지면이 형성되고, 상기 지지면은 상기 측부변과 면접촉하는, 볼 조인트.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 베어링 바디의 외측면 상부에는 복수 개의 리브가 형성되고,
    상기 복수 개의 리브는 상기 회전방지날개의 원주방향 사이에 배치되는, 볼 조인트.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 볼 스터드에 장착된 상기 베어링은 상기 볼의 중심과 동심으로 배치되는, 볼 조인트.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 볼 케이싱의 내측면에는 홈과 돌기가 축방향으로 연속된 요철부가 형성되는, 볼 조인트.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 볼 케이싱의 축방향 상단면에는 인서트 수지가 충진되어 상기 인서트와 상기 볼 케이싱 사이의 결합성을 증대시키도록 오목홈이 형성되는, 볼 조인트.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 회전방지날개는 상기 베어링 바디의 외측면에서 "+"자 형상으로 반경 외측으로 돌출 형성되는, 볼 조인트.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 베어링 바디의 내측면에는 윤활유를 내부에 보유하도록 파여진 형상의 윤활유 보유홈이 형성되어 있는, 볼 조인트.
  13. 볼 케이싱과 볼 스터드, 베어링, 더스트 커버 및 링 클립을 각각 제작하는 단계;
    상기 볼 케이싱을 하부 금형에 장착하는 단계;
    상기 베어링을 상기 볼 스터드에 조립하는 단계;
    상기 베어링이 조립된 볼 스터드를 상기 볼 케이싱에 조립하는 단계;
    상부 금형을 닫고, 인서트 수지를 사출하는 단계;
    상기 볼 스터드에 상기 더스트 커버를 조립하는 단계; 그리고
    상기 볼 스터드에 상기 링 클립을 조립해서 상기 더스트 커버를 상기 볼 스터드에 고정시키는 단계;
    를 포함하되,
    상기 볼 케이싱의 내측면에는 반경 내측으로 돌출된 지지턱이 형성되고, 상기 베어링에는 상기 지지턱에 안착되어 지지되도록 회전방지날개가 형성되는, 볼 조인트 제작방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 볼 케이싱은 축방향으로 서로 대향하는 양측면이 개구된 원통형상으로 형성되며, 상기 지지턱은 상기 볼 케이싱의 상단 가장자리에 형성되는, 볼 조인트 제작방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 회전방지날개는 원주 방향을 따라 복수 개가 서로 일정한 사이각을 가지면서 이격되어 배치되는, 볼 조인트 제작방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 베어링은 반경방향 외측면과 내측면을 각각 구비한 반구형 컵 형상의 베어링 바디를 포함하고;
    상기 베어링 바디의 외측면 상부에는 인서트 수지가 원활하게 상기 베어링 바디의 외측면을 타고 흐를 수 있도록 만곡한 형상의 보스가 형성되는, 볼 조인트 제작방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 회전방지날개는
    상기 보스로부터 완만한 경사를 가지며 반경 외측으로 연장된 상부변; 및
    상기 상부변의 단부로부터 축방향으로 연장되는 측부변;
    을 포함하되,
    상기 지지턱의 일면에는 축방향으로 연장된 지지면이 형성되고, 상기 지지면은 상기 측부변과 면접촉하는, 볼 조인트 제작방법.
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