WO2019235704A1

WO2019235704A1 - 차량용 볼 조인트 어셈블리, 이를 포함하는 스태빌라이저 링크, 및 차량용 볼 조인트 어셈블리의 제조방법

Info

Publication number: WO2019235704A1
Application number: PCT/KR2018/015846
Authority: WO
Inventors: 정희문; 박현호
Original assignee: 주식회사 일진
Priority date: 2018-06-08
Filing date: 2018-12-13
Publication date: 2019-12-12
Also published as: KR102064273B1; DE112018007586T5; KR20190139641A; US20210086575A1

Abstract

개시된 실시예에 따른 차량용 볼 조인트 어셈블리는, 상하 방향으로 홀을 형성하는 내주부를 포함하는 장착부; 볼과, 상기 볼로부터 연장된 스터드를 포함하는 볼 스터드; 상기 볼을 감싸도록 결합되고, 상기 홀에 배치되는 베어링; 및 상기 내주부와 상기 베어링의 외표면 사이에 형성된 상기 홀의 공간을 채우는 인서트 몰딩부를 포함한다. 상기 내주부는, 상측 영역에서 상기 홀의 중심축을 향하는 방향으로 돌출된 적어도 하나의 어퍼 돌출부와, 하측 영역에서 상기 중심축을 향하는 방향으로 돌출된 적어도 하나의 로어 돌출부를 포함한다.

Description

차량용 볼 조인트 어셈블리, 이를 포함하는 스태빌라이저 링크, 및 차량용 볼 조인트 어셈블리의 제조방법

본 개시는 차량용 볼 조인트 어셈블리에 관한 것이다. 상세하게는, 본 개시는 차량용 볼 조인트 어셈블리의 결합 구조 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 차량의 현가장치는 차체와 차륜을 연결하는 장치이다. 차량의 현가장치는, 노면으로부터 차체로 전달되는 진동이나 충격을 흡수하는 스프링, 이 스프링의 작동을 조절하는 쇽 업소버, 차륜의 작동을 제어하는 현가암이나 현가링크를 포함한다.

한편, 차륜의 작동을 제어하는 방식으로는 차축 현가식과 독립 현가식이 있고, 독립 현가식에는 스윙 암식, 위시본식 및 맥퍼슨 스트럿식 등이 있다. 차륜의 작동을 제어하는 방식에 따라, 현가암에는 로어암, 어퍼암, 트레일링 암, 세미 트레일링 암 등이 있다. 현가암은, 차륜과 결합된 너클을 차체에 연결하되, 너클이 차체에 대해 상하로 운동 가능하게 해준다. 현가암의 일단은 차체에 대해 전후 방향으로 연장된 회전축을 중심으로 소정 범위 내 회전 가능하게 연결되고, 현가암의 타단은 너클에 볼 조인트를 매개로 연결된다.

한편, 현가 장치에는 차체의 롤(차량이 좌측 또는 우측으로 기울어지는 것을 의미함)을 억제하여 승차감을 향상시키기 위한 스태빌라이저 바가 장착된다. 스태빌라이저 바의 양측 단부는 차륜과 함께 상하 거동하는 현가암 또는 쇽 업소버에 연결된다. 일반적으로, 스태빌라이저 바의 중간 부분은 차체에 고정되고, 양측 차륜의 높이 차가 발생하면 중간 부분에서 전후 방향으로 연장되어 형성된 양단부도 높이 차가 발생하여, 중간 부분이 비틀리게 된다. 스태빌라이저 바는 이러한 비틀림에 대한 복원력으로, 양측 차륜의 높이 차를 억제한다.

스태빌라이저 바의 단부는 현가암 또는 쇽 업소버와 스태빌라이저 링크를 통해 연결된다. 스태빌라이저 링크는 금속 재질의 로드를 포함하고, 로드의 일단은 스태빌라이저 바의 단부에 볼 조인트를 매개로 연결되며, 로드의 타단은 현가암 또는 쇽 업소버에 볼 조인트를 매개로 연결된다. 볼 조인트는 볼 스터드의 볼을 베어링이 감싸도록 결합하여, 베어링이 고정된 장착 부재에 대해 상기 볼 스터드가 회전 가능하게 만든 구조이다.

인서트 몰딩에 사용되는 몰딩재가 인서트 사출된 후 냉각하는 과정에서 수축되어 금속 재료와 몰딩재 사이에 간극이 발생할 수 있다. 또한, 이러한 간극에 빗물 등이 침투하여 고이게 되면, 금속 재료에 부식이 발생할 수 있고, 금속 재료와 몰딩재 사이의 연결 구조의 강도 및 내구성이 저하되거나 유격이 발생할 수 있다. 본 개시의 실시예들은 이러한 문제점들을 해결하는 볼 조인트 어셈블리를 제공할 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 볼 조인트 어셈블리는, 상하 방향으로 홀을 형성하는 내주부를 포함하는 장착부; 볼과, 상기 볼로부터 연장된 스터드를 포함하는 볼 스터드; 상기 볼을 감싸도록 결합되고 상기 홀에 배치되는 베어링; 및 상기 내주부와 상기 베어링의 외표면 사이에 형성된 상기 홀의 공간을 채우는 인서트 몰딩부를 포함한다. 상기 내주부는, 상측 영역에서 상기 홀의 중심축을 향하는 방향으로 돌출된 적어도 하나의 어퍼 돌출부와, 하측 영역에서 상기 중심축을 향하는 방향으로 돌출된 적어도 하나의 로어 돌출부를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 어퍼 돌출부와 상기 로어 돌출부는 원주 방향으로 서로 교대로 배치될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 어퍼 돌출부는 복수개로 구성되고, 상기 로어 돌출부는 복수개로 구성될 수 있다. 상기 복수의 어퍼 돌출부는 원주 방향을 따라 서로 이격되어 배치되고, 상기 복수의 로어 돌출부는 원주 방향을 따라 서로 이격되어 배치될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 원주 방향으로 서로 인접한 상기 어퍼 돌출부와 상기 로어 돌출부는, 상측에서 바라볼 때 원주 방향으로 접하거나 이격되게 배치될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상측에서 바라볼 때, 상기 어퍼 돌출부와 상기 로어 돌출부는 서로 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 인서트 몰딩부는, 상기 어퍼 돌출부의 돌출 말단과 상기 베어링의 외표면 사이를 채우고, 상기 로어 돌출부의 돌출 말단과 상기 베어링의 외표면 사이를 채울 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 인서트 몰딩부는, 상기 어퍼 돌출부의 상측면을 덮어주고, 상기 로어 돌출부의 하측면을 덮어줄 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 인서트 몰딩부는 사출되어 형성될 수 있다. 상기 볼의 중심은 상기 홀 내에 배치될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 어퍼 돌출부는 상기 중심보다 상측에 배치될 수 있다. 상기 로어 돌출부는 상기 중심보다 하측에 배치될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 볼의 중심을 상하로 가로지르는 단면 상에서, 상기 베어링의 외표면은, 상기 어퍼 돌출부보다 하측이고 상기 로어 돌출부보다 상측인 위치에서 반경 외측 방향으로 가장 많이 돌출되도록 형성될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 어퍼 돌출부는 원주 방향으로 180˚ 이내의 각도로 연장될 수 있다. 상기 로어 돌출부는 원주 방향으로 180˚ 이내의 각도로 연장될 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따른 스태빌라이저 링크는, 제1 중심축을 따라 제1 상하 방향으로 제1 홀을 형성하는 제1 내주부를 포함하는 제1 장착부; 제1 볼과, 상기 제1 볼로부터 연장된 제1 스터드를 포함하는 제1 볼 스터드; 상기 제1 볼을 감싸도록 결합되고, 상기 제1 홀에 배치되는 제1 베어링; 상기 제1 내주부와 상기 제1 베어링의 외표면 사이에 형성된 상기 제1 홀의 공간을 채우는 제1 인서트 몰딩부; 및 상기 제1 장착부가 일단에 고정되는 로드를 포함한다. 상기 제1 내주부는, 제1 상측 영역에서 상기 제1 중심축을 향하는 방향으로 돌출된 적어도 하나의 제1 어퍼 돌출부와, 제1 하측 영역에서 상기 제1 중심축을 향하는 방향으로 돌출된 적어도 하나의 제1 로어 돌출부를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 제1 어퍼 돌출부와 상기 제1 로어 돌출부는 원주 방향으로 서로 교대로 배치될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 스태빌라이저 링크는, 제2 중심축을 따라 제2 상하 방향으로 제2 홀을 형성하는 제2 내주부를 포함하고, 상기 로드의 타단에 고정되는 제2 장착부; 제2 볼과, 상기 제2 볼로부터 연장된 제2 스터드를 포함하는 제2 볼 스터드; 상기 제2 볼을 감싸도록 결합되고, 상기 제2 홀에 배치되는 제2 베어링; 및 상기 제2 내주부와 상기 제2 베어링의 외표면 사이에 형성된 상기 제2 홀의 공간을 채우는 제2 인서트 몰딩부를 포함할 수 있다. 상기 제2 내주부는, 제2 상측 영역에서 상기 제2 중심축을 향하는 방향으로 돌출된 적어도 하나의 제2 어퍼 돌출부와, 제2 하측 영역에서 상기 제2 중심축을 향하는 방향으로 돌출된 적어도 하나의 제2 로어 돌출부를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 제2 어퍼 돌출부와 상기 제2 로어 돌출부는 원주 방향으로 서로 교대로 배치될 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 제1 중심축과 상기 제2 중심축은 평행하게 배치될 수 있다.

본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 볼 조인트 어셈블리의 제조방법은, 상하 방향으로 홀이 형성되고, 상기 홀의 상측에서 상기 홀의 중심축을 향하여 돌출된 적어도 하나의 어퍼 돌출부 및 상기 홀의 하측에서 상기 중심축을 향하여 돌출된 적어도 하나의 로어 돌출부가 형성된 장착부를 다이캐스팅으로 제조하는 다이캐스팅 단계; 볼 스터드가 결합된 베어링을 상기 홀에 위치시키고 사출 금형을 상기 장착부에 배치시키는 배치 단계; 및 상기 장착부와 상기 베어링의 외표면 사이에 형성된 상기 홀의 공간을 채우도록 상기 사출 금형 내로 인서트 사출하여 상기 베어링을 지지하는 인서트 몰딩부를 형성하는 사출 단계를 포함한다.

일 실시예에 따르면, 상기 다이캐스팅 단계에서, 상기 어퍼 돌출부의 상측면 및 상기 로어 돌출부의 상측면을 구획하는 상부 다이캐스팅 금형과, 상기 어퍼 돌출부의 하측면 및 상기 로어 돌출부의 하측면을 구획하는 하부 다이캐스팅 금형이 서로 맞물린 상태로, 상기 상부 다이캐스팅 금형 및 상기 하부 다이캐스팅 금형이 형성하는 공간 내로 용융 금속을 주입하여 상기 장착부를 제조할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 다이캐스팅 단계에서, 주입된 상기 용융 금속을 응고시킨 후, 상기 상부 다이캐스팅 금형 및 상기 하부 다이캐스팅 금형을 각각 상측 및 하측으로 서로 분리시킬 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 어퍼 돌출부 및 상기 적어도 하나의 로어 돌출부는 원주 방향으로 교대로 형성될 수 있다.

본 개시의 실시예들에 의하면, 상기 장착부가 상기 인서트 몰딩부를 더욱 안정적으로 지지하고, 상기 인서트 몰딩부가 상기 베어링을 더욱 안정적으로 지지할 수 있다.

또한, 상기 장착부의 내주부와 상기 인서트 몰딩부 사이에 발생하는 간극을 현저히 저감시켜, 상기 볼 조인트 어셈블리의 강도 및 내구성을 현저히 상승시킬 수 있다.

도 1은, 본 개시의 일 실시예에 따른 스태빌라이저 링크의 사시도이다.

도 2는, 도 1의 볼 조인트 어셈블리의 분해 사시도로서, 인서트 몰딩부를 제외시킨 도면이다.

도 3은, 도 1의 볼 조인트 어셈블리를 라인 S1-S1'를 따라 상하 방향으로 자른 단면도이다.

도 4는, 도 1의 볼 조인트 어셈블리를 라인 S2-S2'를 따라 상하 방향으로 자른 단면도이다.

도 5는, 도 1의 장착부를 라인 S1-S1'를 따라 상하 방향으로 자른 단면 사시도이다.

도 6은, 도 1의 장착부를 상측 방향에서 바라본 입면도이다.

도 7은, 다른 실시예에 따른 장착부의 사시도이다.

도 8은, 본 개시의 일 실시예에 따른 볼 조인트 어셈블리의 제조방법의 흐름도이다.

도 9는, 도 8의 다이캐스팅 단계에서의 다이캐스팅 금형 장치로 장착부를 제조하는 모습을 보여주는 도면이다.

도 10은, 도 8의 사출 단계에서 사출 금형으로 인서트 몰딩부를 제조하는 모습을 보여주는 단면도이다.

도 11은, 인서트 몰딩부의 반경 방향 두께에 대한 상기 반경 방향 수축률을 0.3%인 것으로 할 때, 내주부의 상하 방향 위치(y축, mm단위)에 따른 인서트 몰딩부와 내주부 사이의 상기 반경 방향 간극(x축, mm단위)을 도시한 그래프이다.

본 개시의 실시예들은 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것이다. 본 개시에 따른 권리범위가 이하에 제시되는 실시예들이나 이들 실시예들에 대한 구체적 설명으로 한정되는 것은 아니다.

본 개시에 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 본 개시에 사용되는 모든 용어들은 본 개시를 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 개시에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.

본 개시에서 사용되는 "포함하는", "구비하는", "갖는" 등과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.

본 개시에서 기술된 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.

본 개시에서 사용되는 "제1", "제2" 등의 표현들은 복수의 구성요소들을 상호 구분하기 위해 사용되며, 해당 구성요소들의 순서 또는 중요도를 한정하는 것은 아니다. 또한, 본 개시에서 별도의 언급이 없는 한, 앞에 "제1"의 표현이 붙는 구성요소는 제1 볼 조인트 어셈블리(100a)의 구성 요소로 이해할 수 있고, 앞에 "제2"의 표현이 붙는 구성요소는 제2 볼 조인트 어셈블리(100b)의 구성 요소로 이해할 수 있다.

본 개시의 차량용 볼 조인트 어셈블리(100)를 설명할 때 사용되는 "상방", "상" 등의 방향지시어는 도면에서 해당하는 볼 조인트 어셈블리(100)의 장착부(110)의 홀(110h)의 연장 방향 중 스터드(143)가 돌출되는 방향을 의미하고, "하방", "하" 등의 방향지시어는 그 반대 방향을 의미한다. 첨부된 도면에 도시하는 볼 조인트 어셈블리(100)는 방향을 달리하여 배치될 수도 있으며, 상기 방향지시어들은 그에 맞추어 해석될 수 있다.

도 1과 같이 제1 볼 조인트 어셈블리(100a)와 제2 볼 조인트 어셈블리(100b)가 동시에 개시된 경우, 제1 볼 조인트 어셈블리(100a)의 상하 방향은 제1 상하 방향으로 지칭될 수 있고, 제2 볼 조인트 어셈블리(100b)의 상하 방향은 제2 상하 방향으로 지칭될 수 있다. 도 1에서는 상기 제1 상하 방향과 상기 제2 상하 방향이 동일한 것으로 개시되나, 각각의 볼 조인트 어셈블리(100a, 100b)의 배치 양상에 따라, 상기 제1 상하 방향 및 상기 제2 상하 방향은 서로 반대 방향이나 서로 수직 방향 등 서로 다를 수 있다.

본 개시의 차량용 볼 조인트 어셈블리(100)를 설명할 때 사용되는 "중심축(X)"은 장착부(110)의 홀(110h)의 연장 방향으로 홀(110h)을 통과하는 축을 의미한다. 여기서, 중심축(X)은, 본 개시를 설명하기 위한 가상의 축으로서 장치의 실제 부품을 지칭하는 것이 아니다. 또한, 본 개시의 볼 조인트 어셈블리(100)를 설명할 때 사용되는 "반경 외측 방향(XO)"은 해당하는 볼 조인트 어셈블리(100)의 중심축(X)에서 멀어지는 방향을 의미하고, "반경 내측 방향(XI)"은 상기 중심축(X)으로 가까워지는 방향(중심축(X)을 향하는 방향)을 의미하며, "원주 방향(XC)"은 상기 중심축(X)을 중심으로 회전하는 방향을 의미한다.

도 1과 같이 제1 볼 조인트 어셈블리(100a)와 제2 볼 조인트 어셈블리(100b)가 동시에 개시된 경우, 제1 볼 조인트 어셈블리(100a)의 중심축(X)은 제1 중심축(Xa)으로 지칭될 수 있고, 제2 볼 조인트 어셈블리(100b)의 중심축(X)은 제2 중심축(Xb)으로 지칭될 수 있다. 제1 중심축(Xa)을 기준으로 제1 볼 조인트 어셈블리(100a)의 반경 외측 방향(XOa), 반경 내측 방향(XIa) 및 원주 방향(XCa)이 정의되고, 제2 중심축(Xb)을 기준으로 제2 볼 조인트 어셈블리(100b)의 반경 외측 방향(XOb), 반경 내측 방향(XIb) 및 원주 방향(XCb)이 정의된다. 도 1에서는 제1 중심축(Xa)과 제2 중심축(Xb)이 서로 평행한 것으로 개시되나, 각각의 볼 조인트 어셈블리(100a, 100b)의 배치 양상에 따라, 상기 중심축(Xa)과 상기 중심축(Xb)은 수직 관계 등 평행이 아닌 다른 관계를 가질 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 개시의 실시예들을 설명한다. 첨부된 도면에서, 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조부호가 부여되어 있다. 또한, 이하의 실시예들의 설명에 있어서, 동일하거나 대응하는 구성요소를 중복하여 기술하는 것이 생략될 수 있다. 그러나, 구성요소에 관한 기술이 생략되어도, 그러한 구성요소가 어떤 실시예에 포함되지 않는 것으로 의도되지는 않는다.

본 개시에 따른 차량용 볼 조인트 어셈블리(100)는, '현가암과 너클의 연결 구조', '스태빌라이저 바와 스태빌라이저 링크(10)의 연결 구조' 또는 '스태빌라이저 링크(10)와 현가암 또는 쇽 업소버의 연결 구조' 등 두 부재 간의 볼 조인트 연결 구조로 이용될 수 있다. 이하, 본 실시예에 따른 볼 조인트 어셈블리(100)는 스태빌라이저 링크(10)와 외부의 다른 부재(예를 들어, 스태빌라이저 바, 현가암 또는 쇽 업소버)를 연결하기 위한 구조인 것으로 개시되나, 본 개시에 따른 차량용 볼 조인트 어셈블리(100)는 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

볼 조인트 어셈블리(100)를 매개로 스태빌라이저 링크(10)와 외부의 다른 부재가 연결될 수 있다. 예를 들어, 볼 조인트 어셈블리(100)를 매개로, 스태빌라이저 링크(10)와 스태빌라이저 바가 연결될 수 있다. 다른 예를 들어, 볼 조인트 어셈블리(100)를 매개로 스태빌라이저 링크(10)와 쇽 업소버 또는 현가암이 연결될 수 있다. 여기서, 상기 현가암은 현가 장치의 방식에 따라 다르게 구성될 수 있고, 볼 조인트 어셈블리(100)를 매개로 스태빌라이저 링크(10)는 로어암, 어퍼암 또는 트레일링 암 등에 연결될 수 있다.

본 실시예에 따른 볼 조인트 어셈블리(100)의 장착부(110)는 스태빌라이저 링크(10)의 로드(11)에 고정되는 것으로 도시되나, 반드시 이에 제한될 필요는 없으며, 상기 장착부는 상기 다른 부재에 고정될 수도 있다. 또한, 본 실시예에서는 스태빌라이저 링크의 양단에 한 쌍의 볼 조인트 어셈블리가 배치된 것으로 도시되나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니고, 상기 스태빌라이저 링크의 양단 중 일단에만 볼 조인트 어셈블리가 배치되거나, 상기 스태빌라이저 링크에 볼 조인트 어셈블리가 배치되지 않고 상기 스태빌라이저 링크의 외부의 다른 부재에 볼 조인트 어셈블리가 배치될 수도 있다.

이하, 도 1을 참고하여, 본 개시의 일 실시예에 따른 스태빌라이저 링크(10)를 설명하면 다음과 같다. 도 1은, 본 개시의 일 실시예에 따른 스태빌라이저 링크(10)의 사시도이다.

스태빌라이저 링크(10)는 일단과 타단을 연결하며 연장된 로드(11)를 포함한다. 스태빌라이저 링크(10)는 로드(11)의 일단에 배치되는 제1 볼 조인트 어셈블리(100a)를 포함한다. 스태빌라이저 링크(10)는 로드(11)의 타단에 배치되는 제2 볼 조인트 어셈블리(100b)를 더 포함할 수 있다. 로드(11)의 일단에 제1 볼 조인트 어셈블리(100a)의 제1 장착부(110)가 고정될 수 있다. 로드(11)의 타단에 제2 볼 조인트 어셈블리(100b)의 제2 장착부(110)가 고정될 수 있다.

스태빌라이저 링크(10)의 일단은 외부의 스태빌라이저 바와 연결되도록 구성되고, 스태빌라이저 링크(10)의 타단은 외부의 현가암 또는 쇽 업소버에 연결되도록 구성된다. 제1 볼 조인트 어셈블리(100a) 및 제2 볼 조인트 어셈블리(100b) 중, 어느 하나는 스태빌라이저 링크(10)와 스태빌라이저 바를 연결시키도록 구성되고, 다른 하나는 스태빌라이저 링크(10)와 상기 현가암 또는 상기 쇽 업소버를 연결시키도록 구성될 수 있다.

상기 제1 장착부(110)는, 제1 중심축(Xa)을 따라 제1 상하 방향으로 제1 홀(110h)을 형성한다. 상기 제2 장착부(110)는, 제2 중심축(Xb)을 따라 제2 상하 방향으로 제2 홀(110h)을 형성한다.

제1 중심축(Xa)과 제2 중심축(Xb)은 평행하게 배치될 수 있다. 이를 통해, 로드(11), 상기 제1 장착부(110) 및 상기 제2 장착부(110)를 일체로 다이캐스팅으로 제조할 때, 상부 다이캐스팅 금형과 하부 다이캐스팅 금형으로 이루어진 2개의 다이캐스팅 금형만으로 편리하고 경제적으로 제조가 가능하다. 만약 제1 중심축(Xa)과 제2 중심축(Xb)이 평행하지 않는다면, 상기 제1 장착부(110)의 외형을 구획하는 제1 상부 다이캐스팅 금형 및 제1 하부 다이캐스팅 금형이 분리되는 방향(제1 상하 방향)과, 상기 제2 장착부(110)의 외형을 구획하는 제2 상부 다이캐스팅 금형 및 제2 하부 다이캐스팅 금형이 분리되는 방향(제2 상하 방향)이 서로 달라져, 적어도 4개의 다이캐스팅 금형이 필요하게 된다.

이하, 볼 조인트 어셈블리(100)의 각 구성에 대한 설명은 제1 및 제2 볼 조인트 어셈블리(100a, 100b) 각각에 대한 설명으로 이해될 수 있다.

도 1을 참고하여, 볼 조인트 어셈블리(100)는, 로드(11)에 고정되는 장착부(110)와, 장착부(110)에 의해 지지되는 베어링(130)과, 베어링(130)과 결합하는 볼 스터드(140)를 포함한다. 볼 스터드(140)는, 볼(141), 및 볼(141)로부터 연장된 스터드(143)를 포함한다. 베어링(130)은 장착부(110)에 형성된 홀(110h)에 배치된다.

볼 조인트 어셈블리(100)는, 이물질의 유입을 방지하는 더스트 커버(150)를 포함할 수 있다. 또한, 볼 조인트 어셈블리(100)는, 더스트 커버(150)를 고정시키는 어퍼 고정 부재(160) 및 로어 고정 부재(170)를 포함할 수 있다.

도 2는, 도 1의 볼 조인트 어셈블리(100)의 분해 사시도로서, 인서트 몰딩부(120)를 제외시킨 도면이다.

도 2를 참고하여, 볼 조인트 어셈블리(100)는, 중심축(X)을 따라 상하 방향으로 홀(110h)을 형성하는 장착부(110)를 포함한다. 장착부(110)는 홀(110h)의 둘레를 따라 테두리를 형성하는 프레임부(111)를 포함한다. 프레임부(111)는 원주 방향(XC)을 따라 연장되어 형성된 링형의 구조일 수 있다. 프레임부(111)는 로드(11)의 일단에 고정될 수 있다.

장착부(110)는 상하 방향으로 홀(110h)을 형성하는 내주부(113)를 포함한다. 프레임부(111)의 반경 내측 방향(XI)에 내주부(113)가 배치된다. 내주부(113)의 상측 영역에는 적어도 하나의 어퍼 돌출부(113a)가 형성되고, 내주부(113)의 하측 영역에는 적어도 하나의 로어 돌출부(113b)가 형성된다.

베어링(130)에는 트임부(135)가 형성된다. 한 쌍의 트임부(135)가 외표면(133)의 양 측에 배치될 수 있다. 트임부(135)는 베어링(130)의 상단에서부터 하측 방향으로 소정 거리만큼 연장되어 형성된다. 베어링(130)과 볼(141)의 결합 과정에서, 트임부(135)가 갈라짐으로써 볼(141)을 베어링(130) 내부로 삽입시킬 수 있고, 볼(141)이 베어링(130)의 내부에 안착되면 트임부(135)가 오므려짐으로써 베어링(130)이 안정적으로 기능을 수행할 수 있다.

도 3은, 도 1의 볼 조인트 어셈블리(100)를 라인 S1-S1'를 따라 상하 방향으로 자른 단면도이다. 도 4는, 도 1의 볼 조인트 어셈블리(100)를 라인 S2-S2'를 따라 상하 방향으로 자른 단면도이다.

도 3 및 도 4를 참고하여, 내주부(113)는 상측에서 하측 방향으로 순차적으로 배치된 상측 영역(113U), 중간 영역(113M) 및 하측 영역(113L)을 포함한다. 어퍼 돌출부(113a)는 상측 영역(113U)에서 반경 내측 방향(XI)으로 돌출된다. 로어 돌출부(113b)는 하측 영역(113L)에서 반경 내측 방향(XI)으로 돌출된다. 중간 영역(113M)은 어퍼 돌출부(113a)의 돌출 말단 및 로어 돌출부(113b)의 돌출 말단보다 중심축(X)으로부터 떨어진 내경면을 형성한다.

한편, 볼 조인트 어셈블리(100)는, 내주부(113)와 베어링(130)의 외표면(133) 사이에 형성된 상기 홀(110h)의 공간을 채우는 인서트 몰딩부(120)를 포함한다. 인서트 몰딩부(120)는 베어링(130)을 지지한다.

인서트 몰딩부(120)는 사출되어 형성될 수 있다. 인서트 몰딩부(120)는 베어링(130)의 재질보다 강도(stiffness)가 더 높은 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 인서트 몰딩부(120)는 GFRP(Glass Fiber Reinforced Plastic) 재질이 사출되어 형성될 수 있다. 본 실시예에서는, 나일론 수지(PA6)에 GF(Glass Fiber) 성분이 50% 함유된 GFRP로 인서트 몰딩부(120)가 형성된다.

인서트 몰딩부(120)는, 어퍼 돌출부(113a)의 돌출 말단과 베어링(130)의 외표면(133) 사이를 채울 수 있다. 인서트 몰딩부(120)는 내주부(113)의 상측 영역(113U)과 베어링(130)의 외표면(133) 사이를 채우는 상측 끼임부(120a)를 포함한다. 상측 끼임부(120a)는 어퍼 돌출부(113a)의 돌출 말단을 덮어준다. 상측 끼임부(120a)는 어퍼 돌출부(113a)의 원주 방향 양 측면을 덮어준다.

인서트 몰딩부(120)는, 로어 돌출부(113b)의 돌출 말단과 베어링(130)의 외표면(133) 사이를 채울 수 있다. 인서트 몰딩부(120)는 내주부(113)의 하측 영역(113L)과 베어링(130)의 외표면(133) 사이를 채우는 하측 끼임부(120b)를 포함한다. 하측 끼임부(120b)는 로어 돌출부(113b)의 돌출 말단을 덮어준다. 하측 끼임부(120b)는 로어 돌출부(113b)의 원주 방향 양 측면을 덮어준다.

인서트 몰딩부(120)는 내주부(113)의 중간 영역(113M)과 베어링(130)의 외표면(133) 사이를 채우는 미들 끼임부(120c)를 포함한다. 미들 끼임부(120c)는 어퍼 돌출부(113a)의 하측면을 덮어준다. 미들 끼임부(120c)는 로어 돌출부(113b)의 상측면을 덮어준다.

인서트 몰딩부(120)는 어퍼 돌출부(113a)의 상측면을 덮어주는 상측 커버부(121)를 포함한다. 상측 커버부(121)는 상측 영역(113U)의 상단을 덮어줄 수 있다. 상측 커버부(121)의 하측면과 상측 끼임부(120a)의 반경 외측 방향(XO)을 바라보는 면은 상측 걸림턱(미도시)을 형성하고, 내주부(113)의 상단 모서리는 상기 상측 걸림턱에 맞물려 배치된다.

인서트 몰딩부(120)는 로어 돌출부(113b)의 하측면을 덮어주는 하측 커버부(122)를 포함한다. 하측 커버부(122)는 하측 영역(113L)의 하단을 덮어줄 수 있다. 하측 커버부(122)의 상측면과 하측 끼임부(120b)의 반경 외측 방향(XO)을 바라보는 면은 하측 걸림턱(미도시)을 형성하고, 내주부(113)의 하단 모서리는 상기 하측 걸림턱에 맞물려 배치된다.

상기 상측 끼임부(120a), 하측 끼임부(120b), 미들 끼임부(120c), 상측 커버부(121) 및 하측 커버부(122)가 내주부(113)의 각종 굴곡진 부분들과 맞물려 형성됨으로써, 상기 인서트 몰딩부가 회전 토크(torque), 상하 방향의 하중 및 횡 방향의 하중 등에 대해서, 인서트 몰딩부(120)와 내주부(113)의 결합 구조의 파괴 강도가 더욱 향상될 수 있다.

한편, 볼 스터드(140)는 하측에 배치되는 볼(141)과, 볼(141)에서 상측으로 연장되는 스터드(143)를 포함한다. 볼(141)은 전체적으로 구형으로 형성된다. 볼 스터드(140)는 베어링(130)에 대해 볼의 중심(BO)을 기준으로 회전 가능하게 구성될 수 있다. 볼의 중심(BO)은 홀(110h) 내에 배치된다.

한편, 볼 조인트 어셈블리(100)는, 상기 볼(141)을 감싸도록 결합되는 베어링(130)을 포함할 수 있다. 베어링(130)은 사출되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 베어링(130)은 아세탈 플라스틱(POM) 재질이 사출되어 형성될 수 있다. 베어링(130)은 사출에 의해 별도 제작된 뒤, 볼 스터드(140)와 결합시킬 수 있다.

베어링(130)은 볼(141)이 슬라이딩 가능하게 접촉하는 내표면(131)을 포함한다. 내표면(131)은 볼(141)의 형상에 따라 전체적으로 구형의 내향 곡면을 형성한다. 또한, 베어링(130)은 인서트 몰딩부(120)에 고정되게 접촉하는 외표면(133)을 포함한다. 외표면(133)은 전체적으로 구형의 외향 곡면을 형성할 수 있다.

한편, 인서트 사출된 부분은 두께가 클수록 더 많은 수축이 발생하여, 인서트 사출된 각 부분의 두께에 따라 수축량의 편차가 발생할 수 있다. 본 개시의 실시예와 다른 비교예에서는, 장착부의 홀 내의 인서트 몰딩부의 각 부분 중, 상측 부분 및 하측 부분은 상대적으로 두껍고 중간 부분은 상대적으로 얇아서, 상기 상측 부분 및 상기 하측 부분이 상기 중간 부분에 비해 반경 방향으로 더 많은 수축이 발생하게 된다. 이에 따라, 상기 비교예에서는, 인서트 몰딩부에 횡하중이 가해질 때 상기 인서트 몰딩부의 상기 중간 부분의 외표면이 상기 홀의 내주면과 먼저 접촉하며 집중하중이 걸릴 수 있다.

본 개시의 상기 어퍼 돌출부(113a) 및 상기 로어 돌출부(113b)를 통해, 상기 인서트 몰딩부의 상기 홀 내에 배치된 부분의 두께 편차를 줄여, 수축량 편차에 따라 상기 인서트 몰딩부의 일 부분이 집중 하중을 받을 수 있는 위험을 현저히 줄일 수 있다.

예를 들어, 어퍼 돌출부(113a)는 상기 중심(BO)보다 상측에 배치되고, 로어 돌출부(113b)는 상기 중심(BO)보다 하측에 배치될 수 있다. 이를 통해, 베어링(130)의 위치에 따른 베어링(130)의 사출 성형 시 수축량 편차를 줄일 수 있다.

예를 들어, 상기 볼의 중심(BO)을 상하로 가로지르는 단면 상에서, 베어링(130)의 외표면(133)은, 어퍼 돌출부(113a)보다 하측이고 로어 돌출부(113b)보다 상측인 위치에서 반경 외측 방향(XO)으로 가장 많이 돌출되도록 형성될 수 있다. 상기 최외곽부(133P)는 베어링(130)의 외표면(133) 중 반경 외측 방향(XO)으로 가장 많이 떨어진 부분이다. 이를 통해, 베어링(130)의 위치에 따른 베어링(130)의 사출 성형 시 수축량 편차를 줄일 수 있다.

베어링(130)이 일정한 두께로 볼(141)을 감싸도록 형성되면, 볼의 중심(BO)을 가로지르는 수평면 상에 베어링(130)의 외표면(133) 중 반경 외측 방향(XO)으로 가장 떨어진 상기 최외곽부(133P)가 배치된다. 어퍼 돌출부(113a)는 최외곽부(133P)보다 상측에 배치되고, 로어 돌출부(113b)는 최외곽부(133P)보다 하측에 배치될 수 있다.

한편, 볼 조인트 어셈블리(100)는, 베어링(130)과 볼(141)의 경계 사이로 이물질의 유입을 방지하는 더스트 커버(150)를 포함할 수 있다. 더스트 커버(150)는 원주 방향으로 연장되어 볼 스터드(140)의 원주 방향 둘레를 감싼다. 더스트 커버(150)는 상측부에 배치되는 커버 어퍼 고정부(150a)와, 하측부에 배치되는 커버 로어 고정부(150b)를 포함한다. 커버 어퍼 고정부(150a)는 볼 스터드(140)의 어퍼 고정부(145)에 접촉한 상태에서, 어퍼 고정 부재(160)에 의해 고정될 수 있다. 커버 로어 고정부(150b)는 인서트 몰딩부(120)의 상측부에 형성된 로어 고정부(125)에 접촉한 상태에서, 로어 고정 부재(170)에 의해 고정될 수 있다.

볼 조인트 어셈블리(100)는, 더스트 커버(150)의 상측부를 고정시키는 어퍼 고정 부재(160)와, 더스트 커버(150)의 하측부를 고정시키는 로어 고정 부재(170)를 포함할 수 있다. 어퍼 고정 부재(160) 및 로어 고정 부재(170)는 각각 링 클립으로 구성될 수 있다.

어퍼 고정부(145)는 상기 커버 어퍼 고정부(150a)가 삽입되는 홈 부(145c)를 형성할 수 있다. 홈 부(145c)는 반경 내측 방향(XI)으로 함몰되어 원주 방향(XC)으로 연장될 수 있다. 홈 부(145c)에 커버 어퍼 고정부(150a)가 배치된다. 어퍼 고정부(145)는 홈 부(145c)의 상측단을 형성하는 제1 어퍼 리브(145a)와, 홈 부(145c)의 하측단을 형성하는 제2 어퍼 리브(145b)를 포함할 수 있다.

로어 고정부(125)는 인서트 몰딩부의 상단부에서 반경 외측 방향(XO)으로 돌출되어 원주 방향으로 연장된다. 커버 로어 고정부(150b)는 로어 고정부(125)에 걸림된다. 로어 고정부(125)의 하측면과 장착부(110)의 상측면에 의해 반경 내측 방향(XI)으로 함몰된 홈이 형성되고, 상기 홈에 커버 로어 고정부(150b)가 배치된다.

이하, 도 5 및 도 6을 참고하여, 어퍼 돌출부(113a) 및 로어 돌출부(113b)를 보다 자세히 설명하면 다음과 같다. 도 5는, 도 1의 장착부(110)를 라인 S1-S1'를 따라 상하 방향으로 자른 단면 사시도이다. 도 6은, 도 1의 장착부(110)를 상측 방향에서 바라본 입면도이다.

도 5를 참고하여, 어퍼 돌출부(113a)는 상측 영역(113U)에서 반경 내측 방향(XI)으로 돌출된다. 어느 한 어퍼 돌출부(113a)는 반경 내측 방향(XI)을 바라보는 돌출 말단(113a1)과, 돌출 말단(113a1)의 상단에 연결된 상측면(113a2)과, 돌출 말단(113a1)의 하단에 연결된 하측면(113a3)을 포함한다. 또한, 상기 어느 한 어퍼 돌출부(113a)는 돌출 말단(113a1)의 원주 방향 양 측에 배치된 한 쌍의 사이드면(113a4)을 포함한다.

로어 돌출부(113b)는 하측 영역(113L)에서 반경 내측 방향(XI)으로 돌출된다. 어느 한 로어 돌출부(113b)는 반경 내측 방향(XI)을 바라보는 돌출 말단(113b1)과, 돌출 말단(113b1)의 상단에 연결된 상측면(113b2)과, 돌출 말단(113b1)의 하단에 연결된 하측면(113b3)을 포함한다. 또한, 상기 어느 한 로어 돌출부(113b)는 돌출 말단(113b1)의 원주 방향 양 측에 배치된 한 쌍의 사이드면(113b4)을 포함한다.

도 6을 참고하여, 상기 어퍼 돌출부(113a)는 복수개로 구성될 수 있다. 또한, 상기 로어 돌출부(113b)는 복수개로 구성될 수 있다. 복수의 어퍼 돌출부(113a)의 개수 및 복수의 로어 돌출부(113b)의 개수는 서로 같을 수 있다.

상기 복수의 어퍼 돌출부(113a)는 원주 방향을 따라 서로 이격되어 배치되고, 상기 복수의 로어 돌출부(113b)는 원주 방향을 따라 서로 이격되어 배치될 수 있다. 복수의 어퍼 돌출부(113a)는 동일한 수평면 상에서 원주 방향을 따라 배열될 수 있다. 복수의 로어 돌출부(113b)는 동일한 수평면 상에서 원주 방향을 따라 배열될 수 있다. 한편, 본 개시의 실시예와 달리 어퍼 돌출부(113a) 및 로어 돌출부(113b)가 원주 방향으로 360˚ 연장된 구조가 되면, 인서트 몰딩부(120)의 회전 토크에 대한 결합 구조의 안정성을 본 실시예와 같은 수준으로 얻을 수 없게 되며, 인서트 몰딩부(120)의 부피가 불필요하게 많은 양이 줄어들어 인서트 몰딩부(120)에 가해지는 상하 방향의 하중에 대한 Pull-Out 성능 및 Push-Out 성능이 떨어질 수 있다. 여기서, Pull-Out 성능 및 Push-Out 성능이란, 인서트 몰딩부(120)에 각각 상측 방향 및 하측 방향으로 하중을 가할 때, 얼마나 큰 힘까지 인서트 몰딩부(120)가 장착부(110)에서 빠지지 않고 견디는 지에 대한 성능을 의미한다.

상기 어퍼 돌출부와 상기 로어 돌출부는 원주 방향으로 서로 교대로 배치될 수 있다. 이를 통해, 인서트 몰딩부(120)에 가해지는 다양한 방향의 횡하중에 대해 안정적으로 대응하는 구조를 구현할 수 있다.

서로 원주 방향으로 인접한 어퍼 돌출부(113a)와 로어 돌출부(113b)는, 상측에서 바라볼 때 원주 방향으로 접하거나 이격되게 배치될 수 있다. 즉, 상측에서 바라볼 때, 상기 어퍼 돌출부(113a)와 상기 로어 돌출부(113b)는 서로 중첩되지 않도록 배치될 수 있다. 본 실시예에서는, 서로 원주 방향으로 인접한 어퍼 돌출부(113a)의 인접 방향 사이드면(113a4)과 로어 돌출부(113b)의 인접 방향 사이드면(113b4) 사이에 상측에서 바라볼 때의 간극(gap)이 형성된다. 이를 통해, 후술할 바와 같이, 장착부(110)를 다이캐스팅으로 제조할 때 편리성 및 경제성이 향상될 수 있다.

어퍼 돌출부(113a)는 원주 방향으로 180˚ 이내의 각도로 연장될 수 있다. 도 6의 예시에 개시된 2개의 어퍼 돌출부(113a)는 각각 원주 방향으로 180˚ 이내의 각도(AU1, AU2)로 연장된다. 또한, 복수의 어퍼 돌출부(113a) 각각의 원주 방향으로 연장된 각도들의 합(AU1+AU2)이 180˚ 이내일 수 있다.

로어 돌출부(113b)는 원주 방향으로 180˚ 이내의 각도로 연장될 수 있다. 도 6의 예시에 개시된 2개의 로어 돌출부(113b)는 각각 원주 방향으로 180˚ 이내의 각도(AL1, AL2)로 연장된다. 더욱 바람직하게는, 복수의 로어 돌출부(113b) 각각의 원주 방향으로 연장된 각도들의 합(AL1+AL2)이 180˚ 이내일 수 있다.

어퍼 돌출부(113a)는 원주 방향으로 약 10 내지 90˚의 각도로 연장될 수 있고, 로어 돌출부(113b)는 원주 방향으로 약 10 내지 90˚의 각도로 연장될 수 있다. 도 6을 참고한 일 실시예에서, 어퍼 돌출부(113a) 및 어퍼 돌출부(113a) 각각은 원주 방향으로 약 75 내지 85˚의 각도로 연장된다. 도 7을 참고한 다른 실시예에서, 어퍼 돌출부(113a) 및 어퍼 돌출부(113a) 각각은 원주 방향으로 약 10 내지 30˚의 각도로 연장될 수 있다.

도 7을 참고하여, 다른 실시예에 따른 장착부(110')를 설명하면 다음과 같다. 다른 실시예에 따른 장착부(110')는, 각각 원주 방향으로 예각만큼 연장된 복수의 어퍼 돌출부(113a)와, 각각 원주 방향으로 예각만큼 연장된 복수의 로어 돌출부(113b)를 포함한다. 복수의 어퍼 돌출부(113a) 및 복수의 로어 돌출부의 각각의 개수와 관련하여, 일 실시예에 따른 장착부(110)는 2개의 어퍼 돌출부(113a)와 2개의 로어 돌출부(113b)를 가지고, 다른 실시예에 따른 장착부(110')는 6개의 어퍼 돌출부(113a)와 6개의 로어 돌출부(113b)를 가지나, 이러한 개수에 대해 반드시 본 실시예들로 제한되는 것은 아니다.

도 8을 참고하여, 상기 볼 조인트 어셈블리의 제조 방법을 설명하면 다음과 같다. 도 8에 도시된 흐름도에서, 병렬적으로 도시된 다이캐스팅 단계(S10)와 결합 단계(S20)는 임의의 적합한 순서로 구성될 수 있다. 예를 들어, 다이캐스팅 단계(S10)와 결합 단계(S20)는, 동시 또는 비동시적으로 수행될 수도 있고, 둘 중 어느 것을 먼저 수행하더라도 무방하다.

상기 제조방법은, 상하 방향으로 홀(110h)이 형성되고, 홀(110h)의 상측에서 홀(110h)의 중심축(X)을 향하여 돌출된 적어도 하나의 어퍼 돌출부(113a) 및 홀(110h)의 하측에서 중심축(X)을 향하여 돌출된 적어도 하나의 로어 돌출부(113b)가 형성된 장착부(110)를 다이캐스팅(die casting)으로 제조하는 다이캐스팅 단계를 포함한다. 장착부(110)에, 어퍼 돌출부(113a)와 로어 돌출부(113b)는 원주 방향으로 교대로 형성될 수 있다.

상기 제조방법은, 베어링(130)과 볼 스터드(140)를 서로 결합시키는 결합 단계(S20)를 포함한다. 결합 단계(S20) 전에, 베어링(130)이 사출 형성되고, 볼 스터드(140)가 제작된다.

상기 제조방법은, 볼 스터드(140)가 결합된 베어링(130)을 장착부(110)의 홀(110h)에 위치시키고 사출 금형(230)을 상기 장착부에 배치시키는 배치 단계(S30)를 포함한다. 배치 단계(S30)는, 다이캐스팅 단계(S10) 및 결합 단계(S20) 후 진행될 수 있다.

상기 제조방법은, 장착부(110)와 베어링(130)의 외표면 사이에 형성된 홀(110h)의 공간을 채우도록 사출 금형(230) 내로 인서트 사출하는 사출 단계(S40)를 포함한다. 사출 단계(S40)에서, 인서트 사출하여 베어링(130)을 지지하는 인서트 몰딩부(120)를 형성할 수 있다. 사출 단계(S40)는 배치 단계(S30) 후 진행될 수 있다.

상기 제조 방법은, 사출 단계(S40) 후, 더스트 커버(150)를 볼 스터드(140) 및 인서트 몰딩부(120)에 조립하는 조립 단계(S50)를 더 포함할 수 있다. 조립 단계(S50)에서, 어퍼 고정 부재(160)와 로어 고정 부재(170)를 이용하여 더스트 커버(150)를 해당 위치에 조립할 수 있다.

도 9를 참고하여, 상기 다이캐스팅 단계(S10)와 다이캐스팅 금형 장치(210)를 자세히 설명하면 다음과 같다. 도 9의 (a)는 다이캐스팅 금형 장치(210) 및 장착부(110)를 도 6의 라인 S3-S3'를 따라 자른 일부 단면도이다. 도 9의 (b)는 다이캐스팅 금형 장치(210) 및 장착부(110)를 도 6의 라인 S4-S4'를 따라 자른 일부 단면도이다.

다이캐스팅 금형 장치(210)는, 장착부(110)의 일부 면을 구획하는 상부 다이캐스팅 금형(211)과, 장착부(110)의 다른 일부 면을 구획하는 하부 다이캐스팅 금형(213)을 포함한다. 상부 다이캐스팅 금형(211)은 장착부(110)의 상측면을 구획하고, 하부 다이캐스팅 금형(213)은 장착부(110)의 하측면을 구획한다. 상부 다이캐스팅 금형(211)은, 어퍼 돌출부(113a)의 상측면 및 로어 돌출부(113b)의 상측면을 구획한다. 하부 다이캐스팅 금형(213)은, 어퍼 돌출부(113a)의 하측면 및 로어 돌출부(113b)의 하측면을 구획한다.

다이캐스팅 단계(S10)에서, 상부 다이캐스팅 금형(211)과 하부 다이캐스팅 금형(213)이 서로 맞물린 상태로, 상부 다이캐스팅 금형(211) 및 하부 다이캐스팅 금형(213)이 형성하는 공간 내로 용융 금속을 주입하여 장착부(110)를 제조할 수 있다.

다이캐스팅 단계(S10)에서, 주입된 상기 용융 금속을 응고시킨 후, 상부 다이캐스팅 금형(211) 및 하부 다이캐스팅 금형(213)을 각각 상측(Du) 및 하측(Dl)으로 서로 분리시킬 수 있다. 이를 위해, 상부 다이캐스팅 금형(211) 및 하부 다이캐스팅 금형(213)은, 어퍼 돌출부(113a)가 배치된 위치에서 경계(B)를 형성하고, 로어 돌출부(113b)가 배치된 위치에서 경계(B)를 형성할 수 있다. 이를 통해, 2개의 다이캐스팅 금형(211, 213)만으로도 어퍼 돌출부(113a) 및 로어 돌출부(113b)를 형성하는 장착부(110)를 제조할 수 있어, 다이캐스팅으로 제조할 때 편리성 및 경제성이 향상될 수 있다.

여기서, 상측에서 바라볼 때, 상기 어퍼 돌출부와 상기 로어 돌출부는 서로 중첩되지 않도록 배치되는 것이 바람직하다. 만약 도 9의 (a)의 어퍼 돌출부(113a)의 하측으로 로어 돌출부(V(113b))가 배치된다면, 본 실시예와 같은 하부 다이캐스팅 금형(213)을 하측으로 분리시킬 수 없어, 보다 많은 개수의 다이캐스팅 금형이 필요하다. 마찬가지로, 만약 도 9의 (b)의 로어 돌출부(113b)의 상측으로 어퍼 돌출부(V(113a))가 배치된다면, 본 실시예와 같은 상부 다이캐스팅 금형(211)을 상측으로 분리시킬 수 없어, 보다 많은 개수의 다이캐스팅 금형이 필요하다.

도 10을 참고하여, 상기 사출 단계(S40)와 사출 금형(230)을 자세히 설명하면 다음과 같다. 도 10은 사출 금형(230) 및 볼 조인트 어셈블리(100)를 도 1의 라인 S1-S1'를 따라 자른 일부 단면도이다.

사출 금형(230)은, 인서트 몰딩부(120)의 상측부를 구획하는 상부 금형(231)과, 인서트 몰딩부(120)의 하측부를 구획하는 하부 금형(233)을 포함한다. 상부 금형(231)은 분리 가능한 2개 이상의 금형 파트(미도시)를 포함할 수 있다. 결합 부재(235)에 의해 상부 금형(231)과 하부 금형(233)이 장착부(110)에 고정될 수 있다.

상부 금형(231)과 하부 금형(233)이 장착부(110)에 배치된 상태에서, 홀(110h) 및 사출 금형(230)이 형성하는 내부 공간에 수지가 사출되어 인서트 몰딩부(120)를 형성할 수 있다. 인서트 몰딩부(120)가 경화되기 전에는, 볼 스터드(140)가 상부 금형(231)에 의해 지지될 수 있다.

한편, 도 11을 참고하여, 장착부(110)의 내주부(113)와 인서트 몰딩부(120) 사이의 간극의 크기에 대해 설명하면 다음과 같다. 도 11은, 인서트 몰딩부(120)의 반경 방향(XO, XI) 두께에 대한 상기 반경 방향(XO, XI) 수축률을 0.3%인 것으로 계산할 때, 내주부(113)의 상하 방향 위치에 따른 인서트 몰딩부(120)와 내주부(113) 사이의 상기 반경 방향 간극의 크기를 도시한 그래프이다. 수직축(y축)은 내주부(113)의 상측 영역(113U), 중간 영역(113M) 및 하측 영역(113L)에 대응하는 상하 방향 위치를 mm단위로 나타내고, 수평축(x축)은 상기 간극의 크기를 mm단위로 나타낸다.

도 11의 (a)는 4가지 종류의 간극(Go, Gu, Gl, Ga)을 병합 도시한 그래프이고, 도 11의 (b), (c), (d) 및 (e)는 상기 4가지 종류의 간극(Go, Gu, Gl, Ga)을 각각 도시한 그래프이다. 도 11의 (b)의 간극(Go)은, 상기 어퍼 돌출부와 상기 로어 돌출부가 없는 비교예에 따른 볼 조인트 어셈블리에서의 간극을 나타낸다. 도 11(c)의 간극(Gu)은, 본 실시예에 따른 볼 조인트 어셈블리(100)의 어퍼 돌출부(113a)가 배치된 위치 및 그 하측 위치에서의 상기 간극을 나타낸다. 도 11(d)의 간극(Gl)은, 본 실시예에 따른 볼 조인트 어셈블리(100)의 로어 돌출부(113b)가 배치된 위치 및 그 상측 위치에서의 상기 간극을 나타낸다. 도 11(e)의 간극(Ga)은, 도 11(c)의 간극(Gu) 및 도 11(d)의 간극(Gl)의 평균값을 나타낸다.

도 11을 참고하면, 어퍼 돌출부(113a) 또는 로어 돌출부(113b)가 형성된 부분에서의 간극(Gu, Gl)은, 비교예에서의 대응 부분에서의 간극(Go)에 비해, 약 50 내지 60% 줄어든 것이 확인된다. 또한, 평균 간극(Ga)은, 비교예의 간극(Go)에 비해 약 25 내지 30% 줄어든 것이 확인된다. 이와 같이, 본 개시에 따른 볼 조인트 어셈블리(100)를 통해, 인서트 몰딩부(120)와 내주부(113) 사이의 간극이 현저히 줄어들어, 볼 조인트 어셈블리(100)를 이용한 기계 작동이 보다 원활하게 수행될 수 있고, 인서트 몰딩부(120)의 내구성이 크게 향상될 수 있다.

한편, 아래의 표 1을 참고하여, 본 개시의 실시예에 따른 볼 조인트 어셈블리(100)에 대한 실험예를 설명하면 다음과 같다.

구분		토크[Nm]	Axial Gap[mm]	Radial Gap[mm]	Pull-out[kN]	Push-out[kN]
비교예	#1	0.24	0.057mm	0.135mm	-	-
	#2	0.24	0.040mm	0.149mm	5.82kN	-
	#3	0.31	0.039mm	0.138mm	-	8.49kN
일 실시예	#1	0.47	0.025mm	0.104mm	-	-
	#2	0.4	0.030mm	0.111mm	5.96kN	-
	#3	0.53	0.030mm	0.106mm	-	9.79kN
다른 실시예	#1	0.5	0.028mm	0.110mm	-	-
	#2	0.59	0.024mm	0.105mm	6.60kN	-
	#3	0.55	0.030mm	0.113mm	-	11.05kN

상기 표 1에서, 상기 어퍼 돌출부와 상기 로어 돌출부가 없는 비교예에 따른 볼 조인트 어셈블리의 실험체 3개(#1, #2, #3), 상술한 도 6의 일 실시예에 따른 장착부(110)를 가진 볼 조인트 어셈블리(100)의 실험체 3개(#1, #2, #3), 및 상술한 도 7의 다른 실시예에 따른 장착부(110')를 가진 볼 조인트 어셈블리(100)의 실험체 3개(#1, #2, #3)에 대한 실험 결과를 나타낸다. 상기 표 1에서, 축 방향 간극(Axial Gap)은 장착부(110)가 고정된 상태에서 볼 스터드(140)에 상하 방향으로 하중을 가할 때 발생하는 유격량을 의미한다. 또한, 반경 방향 간극(Radial Gap)은 장착부(110)가 고정된 상태에서 볼 스터드(140)에 반경 방향(XO, XI)으로 하중을 가할 때 발생하는 유격량을 의미한다.

상기 표 1에서, 토크는, 인서트 몰딩부(120)에 원주 방향으로 토크를 가할 때, 인서트 몰딩부(120)와 내주부(113)의 결합 관계가 파괴되는 시점의 토크 크기를 의미한다. 또한, 풀 아웃(Pull-Out)은 인서트 몰딩부(120)에 상측 방향으로 힘을 가할 때, 인서트 몰딩부(120)와 내주부(113)의 결합 관계가 파괴되는 시점의 힘의 크기를 의미한다. 또한, 푸쉬 아웃(Push-Out)은 인서트 몰딩부(120)에 하측 방향으로 힘을 가할 때, 인서트 몰딩부(120)와 내주부(113)의 결합 관계가 파괴되는 시점의 힘의 크기를 의미한다.

상기 실험 결과에 따르면, 상기 일 실시예 및 상기 다른 실시예에서, 상기 비교예에 비해 반경 방향 간극(Radial Gap) 및 축 방향 간극(Axial Gap)의 크기가 현저히 작아졌음을 확인할 수 있다. 또한, 상기 실험 결과에 따르면, 상기 일 실시예 및 상기 다른 실시예에서, 비교예에 비해 상기 토크, 풀 아웃(Pull-Out) 및 푸쉬 아웃(Push-Out)의 크기가 모두 커졌음을 확인할 수 있다.

이상 일부 실시예들과 첨부된 도면에 도시된 예에 의해 본 개시의 기술적 사상이 설명되었지만, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이해할 수 있는 본 개시의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 이루어질 수 있다는 점을 알아야 할 것이다. 또한, 그러한 치환, 변형 및 변경은 첨부된 청구범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.

Claims

상하 방향으로 홀을 형성하는 내주부를 포함하는 장착부;

볼과, 상기 볼로부터 연장된 스터드를 포함하는 볼 스터드;

상기 볼을 감싸도록 결합되고, 상기 홀에 배치되는 베어링; 및

상기 내주부와 상기 베어링의 외표면 사이에 형성된 상기 홀의 공간을 채우는 인서트 몰딩부를 포함하고,

상기 내주부는,

상측 영역에서 상기 홀의 중심축을 향하는 방향으로 돌출된 적어도 하나의 어퍼 돌출부와, 하측 영역에서 상기 중심축을 향하는 방향으로 돌출된 적어도 하나의 로어 돌출부를 포함하는, 차량용 볼 조인트 어셈블리.
제1항에 있어서,

상기 어퍼 돌출부와 상기 로어 돌출부는 원주 방향으로 서로 교대로 배치되는, 차량용 볼 조인트 어셈블리.
제1항에 있어서,

상기 어퍼 돌출부는 복수개로 구성되고,

상기 로어 돌출부는 복수개로 구성되고,

상기 복수의 어퍼 돌출부는 원주 방향을 따라 서로 이격되어 배치되고,

상기 복수의 로어 돌출부는 원주 방향을 따라 서로 이격되어 배치되는, 차량용 볼 조인트 어셈블리.
제1항에 있어서,

원주 방향으로 서로 인접한 상기 어퍼 돌출부와 상기 로어 돌출부는, 상측에서 바라볼 때 원주 방향으로 접하거나 이격되게 배치되는, 차량용 볼 조인트 어셈블리.
제1항에 있어서,

상측에서 바라볼 때, 상기 어퍼 돌출부와 상기 로어 돌출부는 서로 중첩되지 않도록 배치되는, 차량용 볼 조인트 어셈블리.
제1항에 있어서,

상기 인서트 몰딩부는,

상기 어퍼 돌출부의 돌출 말단과 상기 베어링의 외표면 사이를 채우고, 상기 로어 돌출부의 돌출 말단과 상기 베어링의 외표면 사이를 채우는, 차량용 볼 조인트 어셈블리.
제1항에 있어서,

상기 인서트 몰딩부는,

상기 어퍼 돌출부의 상측면을 덮어주고, 상기 로어 돌출부의 하측면을 덮어주는, 차량용 볼 조인트 어셈블리.
제1항에 있어서,

상기 인서트 몰딩부는 사출되어 형성되고,

상기 볼의 중심은 상기 홀 내에 배치되고,

상기 어퍼 돌출부는 상기 중심보다 상측에 배치되고,

상기 로어 돌출부는 상기 중심보다 하측에 배치되는, 차량용 볼 조인트 어셈블리.
제1항에 있어서,

상기 인서트 몰딩부는 사출되어 형성되고,

상기 볼의 중심은 상기 홀 내에 배치되고,

상기 볼의 중심을 상하로 가로지르는 단면 상에서, 상기 베어링의 외표면은, 상기 어퍼 돌출부보다 하측이고 상기 로어 돌출부보다 상측인 위치에서 반경 외측 방향으로 가장 많이 돌출되도록 형성되는, 차량용 볼 조인트 어셈블리.
제1항에 있어서,

상기 어퍼 돌출부는 원주 방향으로 180˚ 이내의 각도로 연장되고,

상기 로어 돌출부는 원주 방향으로 180˚ 이내의 각도로 연장되는, 차량용 볼 조인트 어셈블리.
제1항에 있어서,

상기 어퍼 돌출부와 상기 로어 돌출부는 각각 복수개로 구성되고,

상기 복수의 어퍼 돌출부 각각의 원주 방향으로 연장된 각도들의 합이 180˚ 이내이고,

상기 복수의 로어 돌출부 각각의 원주 방향으로 연장된 각도들의 합이 180˚ 이내인, 차량용 볼 조인트 어셈블리.
제1항에 있어서,

상기 어퍼 돌출부는 원주 방향으로 10 내지 90˚의 각도로 연장되고,

상기 로어 돌출부는 원주 방향으로 10 내지 90˚의 각도로 연장되는, 차량용 볼 조인트 어셈블리.
제1 중심축을 따라 제1 상하 방향으로 제1 홀을 형성하는 제1 내주부를 포함하는 제1 장착부;

제1 볼과, 상기 제1 볼로부터 연장된 제1 스터드를 포함하는 제1 볼 스터드;

상기 제1 볼을 감싸도록 결합되고, 상기 제1 홀에 배치되는 제1 베어링;

상기 제1 내주부와 상기 제1 베어링의 외표면 사이에 형성된 상기 제1 홀의 공간을 채우는 제1 인서트 몰딩부; 및

상기 제1 장착부가 일단에 고정되는 로드를 포함하고,

상기 제1 내주부는,

제1 상측 영역에서 상기 제1 중심축을 향하는 방향으로 돌출된 적어도 하나의 제1 어퍼 돌출부와, 제1 하측 영역에서 상기 제1 중심축을 향하는 방향으로 돌출된 적어도 하나의 제1 로어 돌출부를 포함하는, 스태빌라이저 링크.
제13항에 있어서,

제2 중심축을 따라 제2 상하 방향으로 제2 홀을 형성하는 제2 내주부를 포함하고, 상기 로드의 타단에 고정되는 제2 장착부;

제2 볼과, 상기 제2 볼로부터 연장된 제2 스터드를 포함하는 제2 볼 스터드;

상기 제2 볼을 감싸도록 결합되고, 상기 제2 홀에 배치되는 제2 베어링; 및

상기 제2 내주부와 상기 제2 베어링의 외표면 사이에 형성된 상기 제2 홀의 공간을 채우는 제2 인서트 몰딩부를 포함하고,

상기 제2 내주부는,

제2 상측 영역에서 상기 제2 중심축을 향하는 방향으로 돌출된 적어도 하나의 제2 어퍼 돌출부와, 제2 하측 영역에서 상기 제2 중심축을 향하는 방향으로 돌출된 적어도 하나의 제2 로어 돌출부를 포함하는, 스태빌라이저 링크.
제14항에 있어서,

상기 제1 어퍼 돌출부와 상기 제1 로어 돌출부는 원주 방향으로 서로 교대로 배치되고,

상기 제2 어퍼 돌출부와 상기 제2 로어 돌출부는 원주 방향으로 서로 교대로 배치되는, 스태빌라이저 링크.
제14항에 있어서,

상기 제1 중심축과 상기 제2 중심축은 평행하게 배치되는, 스태빌라이저 링크.
상하 방향으로 홀이 형성되고, 상기 홀의 상측에서 상기 홀의 중심축을 향하여 돌출된 적어도 하나의 어퍼 돌출부 및 상기 홀의 하측에서 상기 중심축을 향하여 돌출된 적어도 하나의 로어 돌출부가 형성된 장착부를 다이캐스팅으로 제조하는 다이캐스팅 단계;

볼 스터드가 결합된 베어링을 상기 홀에 위치시키고 사출 금형을 상기 장착부에 배치시키는 배치 단계; 및

상기 장착부와 상기 베어링의 외표면 사이에 형성된 상기 홀의 공간을 채우도록 상기 사출 금형 내로 인서트 사출하여 상기 베어링을 지지하는 인서트 몰딩부를 형성하는 사출 단계를 포함하는, 차량용 볼 조인트 어셈블리의 제조방법.
제17항에 있어서,

상기 다이캐스팅 단계에서,

상기 어퍼 돌출부의 상측면 및 상기 로어 돌출부의 상측면을 구획하는 상부 다이캐스팅 금형과, 상기 어퍼 돌출부의 하측면 및 상기 로어 돌출부의 하측면을 구획하는 하부 다이캐스팅 금형이 서로 맞물린 상태로, 상기 상부 다이캐스팅 금형 및 상기 하부 다이캐스팅 금형이 형성하는 공간 내로 용융 금속을 주입하여 상기 장착부를 제조하는, 차량용 볼 조인트 어셈블리의 제조방법.
제18항에 있어서,

상기 다이캐스팅 단계에서,

주입된 상기 용융 금속을 응고시킨 후, 상기 상부 다이캐스팅 금형 및 상기 하부 다이캐스팅 금형을 각각 상측 및 하측으로 서로 분리시키는, 차량용 볼 조인트 어셈블리의 제조방법.
제17항에 있어서,

상기 적어도 하나의 어퍼 돌출부 및 상기 적어도 하나의 로어 돌출부는 원주 방향으로 교대로 형성되는, 차량용 볼 조인트 어셈블리의 제조방법.