WO2020004944A1 - 볼 조인트, 이를 포함하는 현가 암 및 이의 제조 방법 - Google Patents

볼 조인트, 이를 포함하는 현가 암 및 이의 제조 방법 Download PDF

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suspension arm
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박성국
황효상
박민국
권순찬
남승현
김세환
강무창
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주식회사 일진
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Definitions

  • the present disclosure relates to a ball joint, a suspension arm comprising the same, and a method of manufacturing the same.
  • the suspension of the vehicle is a device that connects the vehicle body and the wheels.
  • the suspension includes a spring to absorb vibrations or shocks transmitted from the road surface to the vehicle body, a shock absorber to adjust the operation of the spring, and a suspension arm or suspension link to control the operation of the wheel.
  • Suspensions are classified into swing arm type, wishbone type and Macpherson strut type according to the method of controlling wheel operation.
  • the wishbone suspension device has a suspension arm that connects the knuckle engaged with the wheel to the vehicle body. That is, one end of the suspension arm is connected to the cross member or subframe constituting the vehicle body, and the other end of the suspension arm is connected to the knuckle through the ball joint.
  • the suspension arm supports the wheel to the vehicle body and appropriately controls the toe-in of the wheel according to the driving condition of the vehicle, thereby improving the straight running and steering stability of the vehicle.
  • the present disclosure provides a suspension arm that is advantageous for weight saving of the housing while securing a matching surface with the mold.
  • Embodiments according to one aspect of the present disclosure relate to a vehicle suspension arm.
  • a ball stud including a spherical ball; A bearing in which the ball is accommodated; A housing having an inner circumference and an outer circumference and in which bearings are accommodated in the inner circumference; An arm body coupled to the outer circumference of the housing; And an insert molding part injected into the lower part of the bearing and the outer circumference of the housing and coupled to the bearing, the housing, and the arm body, wherein the housing includes a matching surface configured to project radially outwardly from the upper side of the outer circumference and to contact the mold. Matching units may be formed.
  • the matching portion may include an inclined surface that is inclined radially outward from the lower side of the housing toward the upper side.
  • the angle of the inclined surface with the central axis of the housing may be 20 ° or more and 65 ° or less.
  • the matching portion may include a curved surface that is bent radially outward from the lower side to the upper side of the housing.
  • the matching unit may include a lower surface parallel to the matching surface.
  • the radial linear distance between the radial leading surface of the upper end of the housing and the radial leading surface of the matching portion may be 1.5 mm or more and 4 mm or less.
  • the outer circumferential surface of the housing may include one or more welding surfaces to which the arm body and the outer circumferential surface of the housing are welded.
  • the welding surface may be provided in plurality so as to be evenly distributed along the outer circumferential surface of the housing.
  • the matching portion and the arm body may be arranged to be spaced apart in the axial direction, it may be formed so that the axial force is not applied between the matching portion and the arm body by the welding coupling of the housing and the arm body.
  • the welding between the housing and the arm body may be arc welding, which supplies the heat required for welding through an electric arc generated between the electrode and the portion to be welded.
  • the radial thickness of the housing at the bottom of the matching portion may be 2mm or more and 4mm or less.
  • the inner circumferential surface of the lower end of the housing may be formed in the groove radially outwardly in the circumferential direction of the inner circumferential surface.
  • Suspension arm manufacturing method welding the arm body to the outer peripheral portion of the housing; Receiving a ball of a ball stud comprising a spherical ball in a bearing; Disposing a combination of the housing and the arm body in the mold; Receiving a bearing with a ball stud in the housing; Injecting the plastic molding material in the lower portion of the bearing and the outer peripheral portion of the housing to be coupled to the bearing, the housing and the arm body; may include a matching portion protruding radially outward from the outer peripheral surface of the upper side of the housing; In addition, a matching surface may be formed on an upper surface of the matching unit, and in the disposing a combination of the housing and the arm body in the mold, a part of the mold may contact the matching surface of the matching unit.
  • the matching portion may include an inclined surface that is inclined radially outward from the lower side of the housing toward the upper side.
  • the welding in the step of welding the arm body to the outer circumference of the housing, the welding may be arc welding supplying heat required for welding through an electric arc generated between the electrode and the portion to be welded.
  • the step of welding the arm body to the outer circumference of the housing may be made in one or more welded surfaces formed in a length of 10 mm to 15 mm along the circumferential direction on the outer circumferential surface of the housing.
  • the plastic molding material may be filled only in an area below the upper surface of the matching part based on the axial direction.
  • the suspension arm manufacturing method further includes the step of forming an arm body in a burring process, the burring process drilling a hole in a flat steel plate and pressing the hole edges in a cylindrical shape to widen the holes. Forming a first extension that is widened with a punch and engaged with a weld surface formed on the outer circumferential surface of the housing.
  • a ball joint according to an embodiment of the present disclosure includes a housing having an inner circumferential portion and an outer circumferential portion, the bearing being accommodated in the inner circumferential portion, the housing including a matching surface configured to project radially outwardly from the upper side of the outer circumferential portion and contact the mold Matching unit may be formed.
  • the arm body coupled to the ball joint can secure a matching surface in which the housing of the ball joint contacts the mold without supporting the housing of the ball joint in the axial direction.
  • 1 is a partial cross-sectional view showing a conventional ball joint.
  • FIG. 2 is a perspective view of a suspension arm for a vehicle according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG 3 is a perspective view of a vehicle suspension arm according to an embodiment of the present disclosure viewed from another direction.
  • FIG. 4 is an assembly diagram illustrating a process of assembling a suspension arm for a vehicle according to an exemplary embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 5 is an enlarged view illustrating region A of FIG. 2.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV shown in FIG. 2.
  • FIG. 7 is an enlarged view of the configuration of the suspension arm body and the ball joint except for the housing in FIG. 5;
  • FIG. 8 is a partial cross-sectional view of a ball joint portion of a vehicle suspension arm in accordance with one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9 is a partial cross-sectional view of a ball joint portion of a vehicle suspension arm in accordance with one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a partial cross-sectional view of a ball joint portion of a vehicle suspension arm according to one embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a manufacturing process of a suspension arm for a vehicle according to an embodiment of the present disclosure.
  • Embodiments of the present disclosure are illustrated for the purpose of describing the technical spirit of the present disclosure.
  • the scope of the present disclosure is not limited to the embodiments set forth below or the detailed description of these embodiments.
  • connection when a component is referred to as being "connected” or “connected” to another component, that component can be directly connected to or connected to another component, or a new other component. It is to be understood that the connection can be made via or via a connection.
  • Directional instructions such as “up” and “up” used in the present disclosure are based on the direction in which the rod stud rod is positioned with respect to the ball in the accompanying drawings, and the direction indicators such as “down” and “down” It means the opposite direction.
  • Rods and balls shown in the accompanying drawings may be oriented differently, and these direction indicators may be interpreted accordingly.
  • 1 is a partial cross-sectional view showing a conventional ball joint.
  • a conventional ball joint 30 ′ has a ball stud 31 ′ having a ball 31 a ′ and a rod 31 b ′, a bearing 32 ′ housing the ball 31 a ′, a ball. And a housing 100 'for receiving 31a' and a bearing 32 '.
  • the insert molding portion 36 ' is formed to couple the bearing 32' and the housing 100 '.
  • the insert molding part 36 ′ also serves to couple the ball joint 30 ′ and the arm body 33 ′ in a state where the ball joint 30 ′ is mounted on the arm body 33 ′.
  • FIG. 2 is a perspective view of a vehicle suspension arm 1 according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 3 is a perspective view of the vehicle suspension arm 1 according to an embodiment of the present disclosure viewed from another direction.
  • the suspension arm 1 according to an embodiment of the present disclosure may be used as an upper control arm.
  • the suspension arm 1 according to the present disclosure may be applied to the lower control arm in the same manner as the upper control arm.
  • the suspension arm 1 may be composed of two or more kinds of materials as the composite suspension arm.
  • the composite suspension arm may be defined as a hybrid suspension arm that can reduce weight and maintain the same or similar rigidity as the suspension arm made of metal, compared to the suspension arm made of metal.
  • the suspension arm 1 refers to a suspension arm or a suspension arm in which a molding part 20 made of plastic is formed on the suspension arm body 10 made of steel so as to reduce the weight of the vehicle.
  • the suspension arm 1 is further provided with a steel reinforcement (not shown) inside the suspension arm body 10 to improve mechanical strength, thereby strengthening the strength of the suspension arm 1 and the suspension arm body 10 ) And the bonding portion 20 may be strengthened.
  • the vehicle suspension arm 1 may include a suspension arm body 10, a molding part 20, a ball joint 30, and a bush 40.
  • the suspension arm body 10 may be manufactured by applying a general press method to a high tension steel plate for a vehicle.
  • the suspension arm body 10 may be formed of a metal material, and a coating treatment for preventing corrosion on the surface thereof may be performed.
  • the suspension arm body 10 forms a skeleton of the suspension arm 1 and may be manufactured by pressing a metal plate (for example, high tensile steel sheet made of steel).
  • the suspension arm body 10 may have a Y-shaped plane shape, but is not necessarily limited thereto.
  • the suspension arm body 10 may include two leg portions 12 and a joint portion 11 which integrally connects the two leg portions 12.
  • a bush pipe 13 may be coupled to the front end of each of the two leg portions 12, and a ball joint pipe 14 may be coupled to the front end of the joint 11.
  • the bushes 40 may be inserted into and coupled to the two bush pipes 13, respectively.
  • the bush pipe 13 and the ball joint pipe 14 may be welded to each of the leading end of the leg 12 and the leading end of the joint 11.
  • the welding method may be, for example, a method of electric welding, CO 2 welding, oxygen welding, argon welding, or spot welding, and the like, but is not limited thereto.
  • the bush pipe 13 and the ball joint pipe 14 are connected to the tip of the leg portion 12 and the tip of the joint portion 11 in a manner other than welding, for example, by laser welding, ultra sonic, or the like. Can be combined, and the binding method is not limited to these methods.
  • FIG 4 is an assembly view showing an assembly structure of the suspension arm 1 according to an embodiment of the present disclosure.
  • the molding part 20 is coupled to one surface of the suspension arm body 10, and the bushes 40 are respectively inserted into the bush pipe 13 positioned at the front end of both leg parts 12.
  • the ball joint 30 is inserted into the ball joint pipe 14 located at the tip of the joint portion 11 of the suspension arm body 10.
  • the molding 20 is formed of a fiber reinforced plastic material. Specifically, it may be formed of a polyamide resin such as nylon 6 (PA6), nylon 66 (PA66) or the like, or may be formed of a polyamide resin including glass fiber (nylon 6, nylon 66, etc.).
  • the molding part 20 may generally have a shape similar to the suspension arm body 10. That is, the two legs 22 and the joint 21 may be included. The molding part 20 may be inserted into the mold 500 and coupled to the suspension arm body 10.
  • the molding portion 20 may be formed by integrally protruding rib-shaped reinforcement ribs.
  • the shape of the reinforcing ribs may be manufactured using a computer optimum design program to minimize the weight of the molding part 20.
  • the housing 100 is inserted into the ball joint pipe 14, the combination of the bearing 32 and the ball stud 31 is inserted into the housing 100, and the dust cover 34 is covered on the upper side of the housing 100.
  • a molding material is injected to form an insert molding part 36.
  • FIG. 5 is an enlarged view of an area A of FIG. 2, and FIG. 6 is a cross-sectional view of a portion of the ball joint 30 of the vehicle suspension arm 1 according to the embodiment of the present disclosure.
  • the ball joint 30 accommodates a rod stud 31 extending in the vertical direction and a ball stud 31 including a spherical ball 31a and a spherical ball 31a of the ball stud 31.
  • a bearing (32) rotatably supported, a housing (100) having an inner circumference and an outer circumference, in which the bearing 32 is received, an arm body (33) coupled to an outer circumferential surface of the housing (100), and a ball stud (31);
  • a dust cover 34 which covers a part of the rod 31b of the rod 31b to prevent the ingress of foreign matter, and opposes the ring clip 35 and the bearing 32 for assembling the dust cover 34 to the ball stud 31. It may include a protector covered by the ball stud 31 in the direction.
  • the upper end of the rod 31b is coupled to the knuckle of the vehicle. As the vehicle runs, the rod 31b is configured to be pivotable about the bearing 32 about the ball 31a.
  • the housing 100 may have a hollow cylindrical shape.
  • the housing 100 may be manufactured by press molding a pipe material, for example, and may be manufactured through a forging process.
  • the bearing 32 may be manufactured by injection molding an acetal-based plastic material.
  • the acetal-based plastic material may be made of POM (Polyacetal, Polyoxymethylene) material. Therefore, the bearing 32 can ensure excellent friction resistance and wear resistance, and can maintain the initial performance even when used for a long time.
  • the bearing 32 may be understood as a ball seat on which the ball 31a of the ball stud 31 is seated.
  • the cross section of the arm body 33 may be formed in a 'u' shape, and may include a first extension portion 33a and a radially outer side (ie, a bottom surface) of the first extension portion 33a that engage with the outer circumference of the housing 100.
  • OR may include a second extension portion 33b that is bent and extends, and a third extension portion 33c that is bent and extends above the axial direction AD from the second extension portion 33b.
  • the arm body 33 may be formed of a steel material.
  • FIG. 7 is a partial rear view of the suspension arm body 10 and the ball joint 30 except for the housing 100 of FIG. 5.
  • the arm body 33 which is not shown in FIG. 7, may be welded to the welding surface 130 formed on the outer circumferential surface of the housing 100.
  • the welding method may be, for example, arc welding, which supplies heat required for welding through an electric arc generated between the electrode and the part to be welded.
  • it may be a method such as electric welding, CO 2 welding, oxygen welding, argon welding or spot welding, but is not limited to this welding method.
  • the outer circumferential surface of the housing 100 and the arm body 33 may be joined in other ways, such as laser welding, ultra sonic, and the like, and the joining method is not limited to these methods.
  • the welding surface 130 to which the arm body 33 and the housing 100 are welded may be formed in plural on the outer circumferential surface of the housing 100, for example, on the outer circumferential surface of the housing 100 as shown in FIG. 7. have. That is, the first welding surface 130a, the second welding surface 130b, and the third welding surface 130c may be formed on the outer circumferential surface of the housing 100.
  • the first to third welding surfaces 130a, 130b, and 130c may be disposed at equal intervals along the circumferential direction CD on the outer circumferential surface of the housing 100.
  • the first to third welding surfaces 130a, 130b, and 130c may be arranged at 120 ° intervals along the circumferential direction CD.
  • each of the first to third welding surfaces 130a, 130b, and 130c may have a length of about 10 mm to 15 mm along the circumferential direction CD.
  • the coupling force of the housing 100 and the arm body 33 can be further increased by welding.
  • the number of welding surfaces 130 may be appropriately selected.
  • FIG. 8 is a partial cross-sectional view of a portion of the ball joint 30 of a suspension arm 1 for a vehicle according to an embodiment of the present disclosure.
  • the housing 100 includes a matching surface 111 configured to project radially outward from the upper side of the outer circumference of the housing 100 and to contact the lower surface 510 of the mold 500.
  • Matching unit 110 may be included.
  • the matching surface 111 may extend in the radial direction.
  • the matching unit 110 including the matching surface 111 may include an inclined surface 112 that is inclined radially outward from the lower side of the housing 100 toward the upper side.
  • the angle ⁇ that the inclined surface 112 makes with the central axis of the housing 100 may be, for example, 20 ° or more and 65 ° or less.
  • an angle ⁇ between the inclined surface 112 and the central axis of the housing 100 may be 35 °.
  • the radial straight line distance d between the radial front end face 102 of the upper end 101 of the housing 100 and the radial front end face 113 of the matching part 110 is, for example, 1.5 mm or more and 3 mm. It may be:
  • the radial linear distance d between the radial leading surface 102 of the upper end 101 of the housing 100 and the radial leading surface 113 of the matching unit 110 may be 2.3 mm.
  • the radial thickness t of the housing 100 at the lower portion of the matching unit 110 may be, for example, 2 mm or more and 4 mm or less.
  • the radial thickness t of the housing 100 at the bottom of the matching unit 110 may be 3.15 mm.
  • the inner circumferential surface of the lower end of the housing 100 may be formed with a groove 120 that is radially outward (OR) along the circumferential direction (CD) of the inner circumferential surface.
  • the groove 120 may be formed through turning of the lower end of the housing 100.
  • the coupling force along the axial direction AD between the insert molding part 36 and the housing 100 may be increased. Can be.
  • the groove 120 may have a depth of 1 mm to 3 mm in the outer radial direction OR and a width of 1 mm to 3 mm in the axial direction AD from the inner circumferential surface of the housing 100. If the depth and / or width of the groove 120 is less than 1 mm, the internal space of the groove 120 is too narrow. As a result, sufficient coupling force in the axial direction AD between the insert molding portion 36 and the housing 100 may not be ensured. If the depth and / or width of the groove 120 exceeds 3 mm, the mechanical strength of the housing 100 may be lowered.
  • the dust cover coupling part 103 may be formed at an upper portion of the housing 100.
  • the dust cover coupling part 103 may be formed between the matching surface 111 and the upper end 101 of the housing 100.
  • the dust cover coupling portion 103 may be formed concave in the radially inward direction of the housing 100.
  • a part of the dust cover 34 may be coupled to the dust cover coupling part 103.
  • the insert molding part 36 may be injected into the lower part of the bearing 32 and the outer circumference of the housing 100 to be coupled to the bearing 32, the housing 100, and the arm body 33.
  • the insert molding part 36 may cover the lower part of the bearing 32 and the outer circumferential part of the housing 100, fill the inside of the groove 120 formed in the housing 100, and the first extension part of the arm body 33 ( 33a), a space enclosed by the second extension part 33b and the third extension part 33c may be filled.
  • the insert molding part 36 may couple the bearing 32, the housing 100, and the arm body 33 to each other.
  • the arm body 33 Since the arm body 33 is directly coupled to the outer circumferential surface of the housing 100, the arm body 33 is supported through the engaging surface with the outer circumferential surface of the housing 100, and the force acting in the axial direction is matched to the matching unit 110. Is not delivered to.
  • the matching part 110 includes the inclined surface 112, the force acting in the axial direction AD may be applied to the inclined surface (A) even in a special case such that the welding coupling between the housing 100 and the arm body 33 is broken. Since it is transmitted obliquely along 112, the housing 100 is not supported in the axial direction AD by the arm body 33 through the matching portion 110.
  • the radial thickness of the housing 100 in the lower portion of the matching unit 110 the suspension suspension The weight of the arm 1 can be reduced.
  • the mold 500 prevents the following. Joining process of the dust cover 34 and the dust cover coupling portion 103 can be made smoothly.
  • FIG. 9 is a partial cross-sectional view of a portion of the ball joint 30 of the vehicle suspension arm 1 according to one embodiment of the present disclosure.
  • the housing 200 includes a matching part 210 protruding radially outward from an upper side of an outer circumference of the housing 200, and the matching part 210 is lower than the housing 200. It may include a curved surface 212 which is bent radially outward from the upper side.
  • the radius R of the curved surface 212 may be, for example, 2 mm to 4 mm. The description of the configuration overlapping with other above-described embodiments will be omitted.
  • the arm body 33 since the arm body 33 is directly coupled with the outer circumferential surface of the housing 200, the arm body 33 is supported through the engaging surface with the outer circumferential surface of the housing 200 and acted in the axial direction. Force is not transmitted to the matching unit 210.
  • the matching part 210 includes the curved surface 212, the force acting in the axial direction AD is the curved surface 212 even in a special case in which the welding coupling between the housing 200 and the arm body 33 is broken. Since it is transmitted obliquely along the housing 200 is not supported in the axial direction (AD) by the arm body 33 through the matching portion 210.
  • FIG. 10 is a partial cross-sectional view of a portion of the ball joint 30 of the vehicle suspension arm 1 according to one embodiment of the present disclosure.
  • the housing 300 includes a matching part 310 protruding radially outward from an upper side of an outer circumference of the housing 300, and the matching part 310 includes a lower part of the mold 500. It may include a matching surface 311 matching with the side surface 510 and a lower surface 312 parallel to the matching surface 311.
  • the distance h between the matching surface 311 and the lower surface 312 may be, for example, 1 mm to 2 mm. The description of the configuration overlapping with other above-described embodiments will be omitted.
  • the volume of the housing 300 is minimized by making the volume of the matching unit 310 as small as possible. It is possible to do Therefore, the weight of the housing 300 can be reduced as much as possible while securing the matching surface 311.
  • the arm body 33 is directly coupled to the outer circumferential surface of the housing 300, the arm body 33 is supported through the engaging surface with the outer circumferential surface of the housing 300, and the force acting in the axial direction is matched with the matching portion ( 310 is not delivered.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a manufacturing process of a vehicle suspension arm 1 according to an embodiment of the present disclosure.
  • the suspension arm 1 manufacturing process includes a step (S100) of welding the arm body 33 to the outer circumference of the housing (100; 200; 300), and a spherical ball (31a).
  • Receiving the ball 31a of the ball stud 31 in the bearing 32 to fix the rotatable (S200), the combination of the housing (100; 200; 300) and the arm body 33, the mold 500 (S400), the bearing 32, the bearing 32, the housing (100; 200; 300) and the bearing 32, the ball stud 31 is accommodated in the housing (100; 200; 300)
  • the housing (100; 200; 300) may be formed with a matching portion (110; 210; 310) protruding radially outward (OR) from the upper outer peripheral surface of the housing (100; 200; 300), the housing (100; 200; 300) and the lower surface 510 of the mold 500 is a matching surface 111 of the matching unit 110 (210; 310) in the step of placing the combination of the arm body 33 in the mold 500 211; 311).
  • the arm body 33 may be manufactured using a burring process. Specifically, curved portions that are connecting portions between the first to third extension portions 33a, 33b, and 33c of the arm body 33 may be formed through a burring process.
  • the burring process involves the steps of drilling a hole in a flat steel plate and widening the hole edge with a press punch in the shape of a cylinder to widen the hole, and a weld surface 130; 230; 330 formed on the outer periphery of the housing 100; 200; It may comprise the step of forming a first extension portion 33a to be coupled.
  • the welding surfaces 130 (230; 330) and the inner circumferential surface 33 d of the first extension part 33a may be combined.
  • the welding method in the step of welding the arm body 33 to the outer circumferential surface of the housing (100; 200; 300) may be arc welding for supplying heat required for welding through an electric arc generated between the electrode and the part to be welded.
  • the step of welding the arm body 33 to the outer circumferential surface of the housing (100; 200; 300) is one or more welds formed in a length of 10mm to 15mm along the circumferential direction on the outer circumferential surface of the housing (100; 200; 300) It may be made in the plane (130; 230; 330).
  • the plastic insert molding material injected upward from the bottom of the ball stud 31 is matched with the matching surfaces 111 and 211; 311 and the mold 500 may be prevented from invading into an upper region, and thus, the insert molding part 36 may be prevented from being formed in the upper region than the matching surfaces 111; 211 and 311.
  • the molding material is dust cover coupling part 103 during the molding injection process; 203; 303 may be prevented by the mold 500.
  • the suspension arm 1 may be manufactured with a light weight by reducing the radial thickness t of the housing 100; 200; 300 except for the matching parts 110; 210; 310.

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Abstract

본 개시는 차량용 현가 암에 관한 것이다. 현가 암은, 구형의 볼을 포함하는 볼 스터드, 볼이 수용되는 베어링, 내주부 및 외주부을 갖고 내주부 내에 베어링이 수용되는 하우징, 하우징의 외주부에 결합되는 암 바디, 베어링의 하부 및 하우징의 외주부에 사출되어 베어링, 하우징 및 암 바디와 결합되는 인서트 몰딩부를 포함할 수 있다. 하우징에는 외주부의 상측에서 반경방향 외측으로 돌출되고 금형과 접촉하도록 구성된 매칭면을 포함하는 매칭부가 형성될 수 있다. 매칭부가 형성됨으로 인하여, 금형과의 매칭면을 확보하는 동시에 하우징의 부피를 줄이고 현가 암의 중량을 저감할 수 있다.

Description

볼 조인트, 이를 포함하는 현가 암 및 이의 제조 방법
본 개시는 볼 조인트와 이를 포함하는 현가 암 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
차량의 현가장치는 차체와 차륜을 연결하는 장치이다. 현가장치는 노면으로부터 차체로 전달되는 진동이나 충격을 흡수하는 스프링, 스프링의 작동을 조절하는 쇽 업소버(shock absorber), 차륜의 작동을 제어하는 현가 암 또는 현가링크를 포함한다.
현가장치는 차륜의 작동을 제어하는 방식에 따라 스윙 암식(swing arm type), 위시본식(wishbone type) 및 맥퍼슨 스트럿식(Macpherson strut type)으로 분류된다. 위시본식 현가장치는 차륜과 체결된 너클을 차체에 연결하는 현가 암을 가진다. 즉, 현가 암의 일단은 차체를 구성하는 크로스 멤버나 서브 프레임에 연결되고, 현가 암의 타단은 볼 조인트를 통해 너클에 연결된다. 현가 암은 차륜을 차체에 지지시키고, 차량의 주행 상황에 따라 차륜의 토우 인(toe-in)을 적절히 제어하여, 차량의 직진 주행성과 조향 안정성을 향상시킨다.
본 개시는, 금형과의 매칭면을 확보하면서도 하우징의 중량 절감에 유리한 현가 암을 제공한다.
또한, 이와 같은 현가 암을 제조하는 제조 방법을 제공한다.
본 개시의 일 측면에 따른 실시예들은 차량용 현가 암에 관련된다.
본 개시의 일 실시예에 따른 현가 암은, 구형의 볼을 포함하는 볼 스터드; 볼이 수용되는 베어링; 내주부 및 외주부을 갖고 내주부 내에 베어링이 수용되는 하우징; 하우징의 외주부에 결합되는 암 바디; 및 베어링의 하부 및 하우징의 외주부에 사출되어 베어링, 하우징 및 암 바디와 결합되는 인서트 몰딩부를 포함할 수 있고, 하우징에는 외주부의 상측에서 반경방향 외측으로 돌출되고 금형과 접촉하도록 구성된 매칭면을 포함하는 매칭부가 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 매칭부는 하우징의 하측으로부터 상측을 향하여 반경방향 외측으로 경사지는 경사면을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 경사면이 하우징의 중심축과 이루는 각도는 20°이상 65° 이하일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 매칭부는 하우징의 하측으로부터 상측을 향하여 반경방향 외측으로 구부러지는 곡면을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 매칭부는 매칭면과 평행한 하부면을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 하우징의 상단부의 반경방향 선단면과 매칭부의 반경방향 선단면 사이의 반경방향 직선거리는 1.5mm 이상 4mm 이하일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 하우징의 외주면은 암 바디와 하우징의 외주면이 용접 결합되는 하나 이상의 용접면을 포함될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 용접면은 하우징의 외주면을 따라 균일한 간격으로 분포되도록 복수로 제공될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 매칭부와 암 바디는 축 방향으로 이격되도록 배치되고, 하우징과 암 바디의 용접 결합에 의하여 매칭부와 암 바디 사이에는 축 방향 힘이 작용하지 않도록 형성될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 하우징과 암 바디 사이의 용접은 용접봉과 용접할 부분 사이에 생기는 전기 아크를 통해 용접에 필요한 열을 공급하는 아크 용접일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 매칭부의 하부에서 하우징의 반경방향 두께는 2mm 이상 4mm 이하일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 하우징의 하측 단부의 내주면에는 내주면의 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 파인 홈이 형성될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 현가 암 제조 방법은, 하우징의 외주부에 암 바디를 용접 결합하는 단계; 구형의 볼을 포함하는 볼 스터드의 볼을 베어링 내에 수용시키는 단계; 하우징과 암 바디의 결합체를 금형 내에 배치하는 단계; 볼 스터드가 수용된 베어링을 하우징 내에 수용시키는 단계; 베어링, 하우징 및 암 바디와 결합되도록 베어링의 하부 및 하우징의 외주부에 플라스틱 몰딩재를 사출하는 단계;를 포함할 수 있으며, 하우징에는 하우징의 상부측 외주면에서 반경방향 외측으로 돌출되는 매칭부가 형성될 수 있고, 매칭부의 상면에는 매칭면이 형성될 수 있으며, 하우징 및 암 바디의 결합체를 금형 내에 배치하는 단계에서는 금형의 일부가 매칭부의 매칭면과 접촉할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 매칭부는 하우징의 하측으로부터 상측을 향하여 반경방향 외측으로 경사지는 경사면을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 하우징의 외주부에 암 바디를 용접 결합하는 단계에서 용접은 용접봉과 용접할 부분 사이에 생기는 전기 아크를 통해 용접에 필요한 열을 공급하는 아크 용접 수 있다.
일 실시예에 있어서, 하우징의 외주부에 암 바디를 용접 결합하는 단계는 하우징의 외주면에 원주방향을 따라 10mm 내지 15mm의 길이로 형성된 하나 이상의 용접면에서 이루어질 수 있다.
일 실시예에 있어서, 플라스틱 몰딩재는 축 방향을 기준으로 매칭부의 상면보다 하방의 영역에만 충진될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 현가 암 제조 방법은 버링 공정으로 암 바디를 형성하는 단계를 더 포함하고, 버링 공정은 평평한 형태의 스틸 플레이트에 구멍을 뚫는 단계 및 구멍을 넓히기 위해 구멍 가장자리를 원통 모양으로 프레스 펀치로 넓히고 하우징의 외주면에 형성된 용접면과 결합되는 제1 연장부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 볼 조인트는, 내주부 및 외주부을 갖고 내주부 내에 베어링이 수용되는 하우징을 포함하고, 하우징에는 외주부의 상측에서 반경방향 외측으로 돌출되고 금형과 접촉하도록 구성된 매칭면을 포함하는 매칭부가 형성될 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예들에 따르면, 현가 암의 제조 과정에서 요구되는 금형과의 매칭면을 확보하면서도 동시에 볼 조인트 하우징의 중량을 절감하여 이를 구비하는 현가 암의 중량을 절감할 수 있다.
또한, 볼 조인트에 결합되는 암 바디가 볼 조인트의 하우징을 축 방향으로 지지하지 않으면서 볼 조인트의 하우징과 금형이 접촉하는 매칭면을 확보할 수 있다.
도 1은 종래의 볼 조인트를 보인 부분 단면도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 현가 암의 사시도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 현가 암을 다른 방향에서 바라본 사시도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 현가 암의 조립 과정을 나타낸 조립도이다.
도 5는 도 2의 A 영역을 확대한 확대도이다.
도 6은 도 2에 도시된 Ⅳ-Ⅳ선을 따라 절단한 단면도이다.
도 7은 도 5에서 현가 암 바디와 볼 조인트의 하우징을 제외한 나머지 구성을 생략 도시한 확대도이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 현가 암의 볼 조인트 부분의 부분 단면도이다.
도 9은 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 현가 암의 볼 조인트 부분의 부분 단면도이다.
도 10는 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 현가 암의 볼 조인트 부분의 부분 단면도이다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 현가 암의 제조 공정을 나타낸 순서도이다.
<부호의 설명>
1: 현가 암
10: 현가 암 바디
20: 몰딩부
30: 볼 조인트
31: 볼 스터드
32: 베어링
33: 암 바디
36: 인서트 몰딩부
40: 부시
100, 200, 300: 하우징
110, 210, 310: 매칭부
111, 211, 311: 매칭면
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 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 경우, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수 있거나 접속될 수 있는 것으로, 또는 새로운 다른 구성요소를 매개로 하여 연결될 수 있거나 접속될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
본 개시에서 기재되는 치수와 수치는 기재된 치수와 수치 만으로 한정되는 것은 아니다. 달리 특정되지 않는 한, 이러한 치수와 수치는 기재된 값 및 이것을 포함하는 동등한 범위를 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 예를 들어, 본 개시에 기재된 '2 mm'라는 치수는 '약 2 mm'를 포함하는 것으로 이해될 수 있다.
본 개시에서 사용되는 "상방", "상" 등의 방향지시어는 첨부된 도면에서 볼 스터드의 로드가 볼에 대해 위치하는 방향을 기준으로 하고, "하방", "하" 등의 방향지시어는 그 반대 방향을 의미한다. 첨부된 도면에서 도시하는 로드와 볼은 달리 배향될 수도 있으며, 이 방향지시어들은 그에 맞추어 해석될 수 있다.
도 1은 종래의 볼 조인트를 보인 부분 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 볼 조인트(30')는 볼(31a')과 로드(31b')를 가지는 볼 스터드(31'), 볼(31a')을 수용하는 베어링(32'), 볼(31a')과 베어링(32')을 수용하는 하우징(100')을 포함한다. 베어링(32')과 하우징(100')을 결합시키도록 인서트 몰딩부(36')가 형성된다. 인서트 몰딩부(36')는 볼 조인트(30')가 암 바디(33')에 장착된 상태에서 볼 조인트(30')와 암 바디(33')을 결합시키는 역할도 한다.
이러한 종래 방식에서는, 현가 암 제조 과정에서 하우징(100')과 금형(500)과의 매칭면을 확보하기 어려웠던 문제점이 있었고, 매칭면을 확보하기 위해서는 하우징(100')의 반경방향 두께를 두껍게 했어야 하므로 중량 절감에 불리한 문제점이 있었다.
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. 도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 현가 암(1)의 사시도이고, 도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 현가 암(1)을 다른 방향에서 바라본 사시도이다.
본 개시의 일 실시예에 따른 현가 암(1)은, 어퍼 콘트롤 암(upper control arm)으로 이용될 수 있다. 또한, 본 개시의 도면에 도시되지는 않았지만, 본 개시에 따른 현가 암(1)은 로워 콘트롤 암(lower control arm)에도 어퍼 콘트롤 암과 동일한 방식으로 적용될 수 있다.
일 실시예에 따른 현가 암(1)은 복합재 현가 암으로서 2 종류 이상의 재료로 구성될 수 있다. 복합재 현가 암은 금속 재질로 구성된 현가 암에 비하여 중량을 감소시키고 금속 재질로 구성된 현가 암과 동일 또는 유사한 강성을 유지할 수 있는 하이브리드 현가 암으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 현가 암(1)은 차량의 경량화를 달성하기 위해 스틸 재질의 현가 암 바디(10)에 플라스틱 재질의 몰딩부(20)를 형성한 현가 암 또는 서스펜션 암(suspension arm)을 의미한다. 또한, 현가 암(1)은 기계적 강도를 향상시키기 위해 현가 암 바디(10)의 내부에 스틸 재질의 보강재(미도시)를 더 설치하여 현가 암(1)의 강도를 강화하고 현가 암 바디(10)와 몰딩부(20)의 결합성을 강화할 수 있다.
차량용 현가 암(1)은 현가 암 바디(10), 몰딩부(20), 볼 조인트(30), 부시(40)를 포함할 수 있다.
현가 암 바디(10)는 차량용 고장력 강판에 일반적인 프레스 공법을 적용해 제작될 수 있다. 현가 암 바디(10)는 금속 재질로 형성될 수 있으며, 그 표면에 부식을 방지하기 위한 도장처리가 수행될 수 있다. 현가 암 바디(10)는 현가 암(1)의 골격을 이루는 것으로 금속 재질의 판재(예를 들어, 스틸 재질의 고장력 강판)를 프레스 가공하여 제작될 수 있다. 현가 암(1)이 어퍼 콘트롤 암으로 이용되는 경우에, 현가 암 바디(10)는 Y자 평면 형상을 가질 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
현가 암 바디(10)는 두 개의 레그부(12)와, 이 두 개의 레그부(12)를 일체로 연결하는 조인트부(11)를 포함할 수 있다. 두 개의 각 레그부(12)의 선단부에는 부시 파이프(13)가 결합될 수 있고, 조인트부(11)의 선단부에는 볼 조인트 파이프(14)가 결합될 수 있다. 두 개의 부시 파이프(13)에는 각각 부시(40)가 삽입되어 결합될 수 있다.
일 실시예에서, 레그부(12)의 선단부와 조인트부(11)의 선단부 각각에는 부시 파이프(13)와 볼 조인트 파이프(14)가 용접으로 결합될 수 있다. 용접 방법은, 예컨데 전기 용접, CO2용접, 산소 용접, 아르곤 용접 또는 스포트 용접 등의 방법일 수 있으며, 이러한 용접 방법으로만 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예에서, 레그부(12)의 선단부와 조인트부(11)의 선단부 각각에는 부시 파이프(13)와 볼 조인트 파이프(14)가 용접 외의 다른 방법, 예컨데 레이저 웰딩, 울트라 소닉 등의 방법으로 결합될 수 있으며, 결합 방법이 이러한 방법들로만 한정되는 것은 아니다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 현가 암(1)의 조립 구조를 도시한 조립도이다.
도 4를 참조하면, 현가 암 바디(10)의 일면에 몰딩부(20)가 결합되고, 양 레그부(12)의 선단에 위치한 부시 파이프(13) 내로 부시(40)가 각각 삽입 결합되며, 현가 암 바디(10)의 조인트부(11)의 선단에 위치한 볼 조인트 파이프(14) 내로 볼 조인트(30)가 삽입 결합된다.
일 실시예에서, 몰딩부(20)는 섬유강화플라스틱 재료로 형성된다. 구체적으로, 나일론6(PA6), 나일론66(PA66) 등과 같은 폴리아미드 수지로 형성되거나, 나일론6, 나일론66 등에 글래스파이버(glass fiber)가 포함된 폴리아미드 수지로 형성될 수 있다. 몰딩부(20)는 대체로 현가 암 바디(10)와 유사한 형상을 가질 수 있다. 즉, 두 개의 레그부(22) 및 조인트부(21)를 포함할 수 있다. 몰딩부(20)는 금형(500) 내로 인서트 사출되어 현가 암 바디(10)에 결합될 수 있다.
일 실시예에서, 몰딩부(20)에는 대체로 격자 무늬 모양의 보강 리브가 일체로 돌출되어 형성될 수 있다. 보강 리브의 형상은 몰딩부(20)의 중량을 최소화 할 수 있도록, 컴퓨터 최적설계 프로그램을 이용하여 제조될 수 있다.
볼 조인트 파이프(14) 내로 하우징(100)이 삽입되며, 하우징(100) 내로 베어링(32)과 볼 스터드(31)의 결합체가 삽입되며, 하우징(100)의 상측에 더스트 커버(34)가 씌워지고, 하우징(100)의 하측에서는 몰딩재가 사출되어 인서트 몰딩부(36)가 형성된다.
도 5는 도 2의 A 영역을 확대한 확대도이고, 도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 현가 암 (1)의 볼 조인트(30) 부분의 단면도이다.
볼 조인트(30)는 수직 방향으로 연장하는 로드(rod, 31b)와 구형의 볼(ball, 31a)을 포함하는 볼 스터드(31), 볼 스터드(31)의 구형의 볼(31a)을 수용하고 회전 가능하게 지지하는 베어링(32), 내주부 및 외주부을 갖고 내주부 내에 베어링(32)이 수용되는 하우징(100), 하우징(100)의 외주면에 결합되는 암 바디(33), 볼 스터드(31)의 로드(31b)의 일부를 감싸서 외부 이물질의 침입을 방지하는 더스트 커버(34), 더스트 커버(34)를 볼 스터드(31)에 조립하기 위한 링 클립(35) 및 베어링(32)에 대향하는 방향에서 볼 스터드(31)로 씌워지는 프로텍터를 포함할 수 있다.
로드(31b)의 상단부는 차량의 너클에 결합된다. 차량이 주행함에 따라, 로드(31b)는 볼(31a)을 중심으로 베어링(32)에 대하여 피봇(pivot)가능하도록 구성된다.
하우징(100)은 중공의 원통형상을 가질 수 있다. 하우징(100)은, 예를 들어 파이프 소재를 프레스 성형하여 제작될 수 있고, 단조 공정을 통해 제작될 수 있다.
베어링(32)은 아세탈 계열의 플라스틱 재료를 사출 성형하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 아세탈 계열의 플라스틱 재료는 POM(Polyacetal, Polyoxymethylene) 재질로 이루어질 수 있다. 따라서, 베어링(32)은 우수한 내마찰성 및 내마모성을 확보할 수 있고, 장시간 사용시에도 초기의 성능을 유지할 수 있다. 베어링(32)은 볼 스터드(31)의 볼(31a)이 안착되는 볼 시트(ball seat)로 이해될 수도 있다.
암 바디(33)의 단면은 'u'자 형으로 형성될 수 있으며, 하우징(100)의 외주부와 결합하는 제1 연장부(33a), 제1 연장부(33a)의 하단으로부터 반경방향 외측(OR)으로 구부러져 연장하는 제2 연장부(33b), 제2 연장부(33b)로부터 축 방향(AD) 상방으로 구부러져 연장하는 제3 연장부(33c)를 포함할 수 있다. 암 바디(33)는 스틸 재질로 형성될 수 있다.
도 7은 도 5에서 현가 암 바디(10)와 볼 조인트(30)의 하우징(100)을 제외한 나머지 구성을 생략 도시한 부분 후면도이다.
도 7에 도시되지 않은 암 바디(33)는 하우징(100)의 외주면에 형성된 용접면(130)에서 용접 결합될 수 있다. 용접 방법은, 예컨데 용접봉과 용접할 부분 사이에 생기는 전기 아크를 통해 용접에 필요한 열을 공급하는 아크 용접일 수 있다. 또한, 전기 용접, CO2용접, 산소 용접, 아르곤 용접 또는 스포트 용접 등의 방법일 수 있으며, 이러한 용접 방법으로만 한정되는 것은 아니다.
다른 실시예에서, 하우징(100)의 외주면과 암 바디(33)는 다른 방법, 예컨데 레이저 웰딩, 울트라 소닉 등의 방법으로 결합될 수 있으며, 결합 방법이 이러한 방법들로만 한정되는 것은 아니다.
암 바디(33)와 하우징(100)이 용접되는 용접면(130)은 하우징(100)의 외주면에 복수로, 예컨대 도 7에 도시된 바와 같이 하우징(100)의 외주면에 총 3군데 형성될 수 있다. 즉, 하우징(100)의 외주면에 제1 용접면(130a), 제2 용접면(130b), 제3 용접면(130c)이 형성될 수 있다.
제1 용접면 내지 제3 용접면(130a, 130b, 130c)은 하우징(100)의 외주면에 원주방향(CD)을 따라 등 간격으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 용접면 내지 제3 용접면(130a, 130b, 130c)이 원주방향(CD)을 따라 서로 120°간격으로 배열될 수 있다. 또한, 제1 내지 제3 용접면(130a, 130b, 130c)은 각각 원주방향(CD)을 따라 약 10mm 내지 15mm의 길이를 가질 수 있다.
하우징(100)과 암 바디(33)의 결합력은 용접에 의해 더욱 증대될 수 있다. 하우징(100)과 암 바디(33) 사이의 결합력 및/또는 현가 암 바디(10)의 제조 비용을 고려하여, 용접면(130)의 개수는 적절하게 선택될 수 있다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 현가 암(1)의 볼 조인트(30) 부분의 부분 단면도이다.
도 8에서는 하우징(100)의 상부에 결합되는 더스트 커버(34) 및 더스트 커버(34)를 볼 스터드(31)에 조립하기 위한 링 클립(35)은 생략되었다.
도 8을 참조하면, 하우징(100)은 하우징(100)의 외주부의 상측에서 반경방향 외측(OR)으로 돌출되고 금형(500)의 하측면(510)과 접촉하도록 구성된 매칭면(111)을 포함하는 매칭부(110)를 포함할 수 있다. 매칭면은(111)은 반경 방향으로 연장할 수 있다. 매칭면(111)을 포함하는 매칭부(110)는 하우징(100)의 하측으로부터 상측을 향하여 반경방향 외측(OR)으로 경사지는 경사면(112)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 경사면(112)이 하우징(100)의 중심축과 이루는 각도(α)는 예를 들어 20°이상 65°이하일 수 있다. 일 예로, 경사면(112)이 하우징(100)의 중심축과 이루는 각도(α)는 35°일 수 있다. 또한, 하우징(100)의 상단부(101)의 반경방향 선단면(102)과 매칭부(110)의 반경방향 선단면(113) 사이의 반경방향 직선거리(d)는 예를 들어 1.5mm 이상 3mm 이하일 수 있다. 일 예로, 하우징(100)의 상단부(101)의 반경방향 선단면(102)과 매칭부(110)의 반경방향 선단면(113) 사이의 반경방향 직선거리(d)는 2.3mm일 수 있다. 또한, 매칭부(110)의 하부에서 하우징(100)의 반경방향 두께(t)는 예를 들어 2mm 이상 4mm 이하일 수 있다. 일 예로, 매칭부(110)의 하부에서 하우징(100)의 반경방향 두께(t)는 3.15mm일 수 있다.
하우징(100)의 하측 단부의 내주면에는 내주면의 원주방향(CD)을 따라 반경방향 외측(OR)으로 파인 홈(120)이 형성될 수 있다. 홈(120)은 하우징(100)의 하단부의 선삭 가공을 통해 형성될 수 있다.
하우징(100)의 하측 단부에 형성된 홈(120) 내의 공간에는 인서트 몰딩부(36)가 충진되므로, 인서트 몰딩부(36)와 하우징(100) 사이의 축 방향(AD)을 따른 결합력이 증대될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 홈(120)은 하우징(100)의 내주면으로부터 외측 반경방향(OR)으로 1mm 내지 3mm의 깊이 및 축 방향(AD)으로 1mm 내지 3mm의 폭을 가질 수 있다. 홈(120)의 깊이 및/또는 폭이 1mm 미만인 경우에는, 홈(120)의 내부 공간이 너무 좁다. 그 결과, 인서트 몰딩부(36)와 하우징(100) 사이의 축 방향(AD)으로의 충분한 결합력이 확보되지 않을 수 있다. 홈(120)의 깊이 및/또는 폭이 3mm를 초과하는 경우에는, 하우징(100)의 기계적 강도가 낮아질 수 있다.
하우징(100)의 상부에는 더스트 커버 결합부(103)가 형성될 수 있다. 더스트 커버 결합부(103)는 매칭면(111)과 하우징(100)의 상단부(101) 사이에 형성될 수 있다. 더스트 커버 결합부(103)는 하우징(100)의 반경방향 내측으로 오목하게 형성될 수 있다. 더스트 커버 결합부(103)에는 더스트 커버(34)의 일부가 결합될 수 있다.
인서트 몰딩부(36)는 베어링(32)의 하부 및 하우징(100)의 외주부에 사출되어 베어링(32), 하우징(100) 및 암 바디(33)와 결합될 수 있다. 인서트 몰딩부(36)는 베어링(32)의 하부 및 하우징(100)의 외주부를 덮을 수 있고, 하우징(100)에 형성된 홈(120) 내부를 채우고, 암 바디(33)의 제1 연장부(33a), 제2 연장부(33b) 및 제3 연장부(33c)로 둘러 쌓인 공간을 채울 수 있다.
이로 인해, 인서트 몰딩부(36)는 베어링(32), 하우징(100) 및 암 바디(33)를 결합시킬 수 있다.
암 바디(33)가 하우징(100)의 외주면과 직접적으로 결합되므로 암 바디(33)는 하우징(100)의 외주면과의 결합면을 통해서 지지되고, 축 방향으로 작용되는 힘은 매칭부(110)에 전달되지 않는다.
또한, 매칭부(110)가 경사면(112)을 포함하고 있으므로, 하우징(100)과 암 바디(33)의 용접 결합이 파손되는 등의 특수한 경우에도 축 방향(AD)으로 작용하는 힘은 경사면(112)을 따라 비스듬히 전달되므로, 하우징(100)이 매칭부(110)를 통하여 암 바디(33)에 의해 축 방향(AD)으로 지지되지 않는다.
또한, 매칭부(110)를 통해 금형(500)의 하측면(510)과 매칭되는 매칭면(111)을 확보하면서도, 매칭부(110) 하부에서 하우징(100)의 반경방향 두께를 얇게 하여 현가 암(1)의 중량을 저감할 수 있다.
또한, 매칭부(110)와 금형(500)의 하측면(510)이 매칭되면, 몰딩의 사출 공정 중에 몰딩재가 더스트 커버 결합부(103)로 유입되는 것이 금형(500)에 의해 방지되므로, 이후 더스트 커버(34)와 더스트 커버 결합부(103)의 결합 공정이 원활하게 이루어질 수 있다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 현가 암(1)의 볼 조인트(30) 부분의 부분 단면도이다.
도 9에서는 하우징(200)의 상부에 결합되는 더스트 커버(34) 및 더스트 커버(34)를 볼 스터드(31)에 조립하기 위한 링 클립(35)은 생략되었다.
도 9를 참조하면, 하우징(200)은 하우징(200)의 외주부의 상측에서 반경방향 외측(OR)으로 돌출되는 매칭부(210)를 포함하고, 매칭부(210)는 하우징(200)의 하측으로부터 상측을 향하여 반경방향 외측으로 구부러지는 곡면(212)을 포함할 수 있다. 곡면(212)의 반경(R)은 예를 들어 2mm 내지 4mm일 수 있다. 그 외의 상술한 실시예와 중복되는 구성에 대한 설명은 생략한다.
도 9의 실시예에서, 암 바디(33)가 하우징(200)의 외주면과 직접적으로 결합되므로 암 바디(33)는 하우징(200)의 외주면과의 결합면을 통해서 지지되고, 축 방향으로 작용되는 힘은 매칭부(210)에 전달되지 않는다.
또한, 매칭부(210)가 곡면(212)를 포함하고 있으므로, 하우징(200)과 암 바디(33)의 용접 결합이 파손되는 특수한 경우에도 축 방향(AD)으로 작용하는 힘은 곡면(212)을 따라 비스듬히 전달되므로, 하우징(200)이 매칭부(210)를 통하여 암 바디(33)에 의해 축 방향(AD)으로 지지되지 않는다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 현가 암(1)의 볼 조인트(30) 부분의 부분 단면도이다.
도 10에서는 하우징(300)의 상부에 결합되는 더스트 커버(34) 및 더스트 커버(34)를 볼 스터드(31)에 조립하기 위한 링 클립(35)은 생략되었다.
도 10을 참조하면, 하우징(300)은 하우징(300)의 외주부의 상측에서 반경방향 외측(OR)으로 돌출되는 매칭부(310)를 포함하고, 매칭부(310)는 금형(500)의 하측면(510)과 매칭되는 매칭면(311) 및 매칭면(311)과 평행한 하부면(312)을 포함할 수 있다. 매칭면(311)과 하부면(312) 사이의 거리(h)는 예를 들어 1mm 내지 2mm일 수 있다. 그 외의 상술한 실시예와 중복되는 구성에 대한 설명은 생략한다.
도 10의 실시예에서는, 매칭부(310)의 하부에 경사면(112) 또는 곡면(212)이 형성되지 않으므로, 매칭부(310)의 부피를 가능한 작게 하여 하우징(300)의 부피를 최소한으로 형성하는 것이 가능하다. 따라서, 매칭면(311)을 확보하면서도 하우징(300)의 중량을 최대한 감소시킬 수 있다.
또한, 암 바디(33)가 하우징(300)의 외주면과 직접적으로 결합되므로 암 바디(33)는 하우징(300)의 외주면과의 결합면을 통해서 지지되고, 축 방향으로 작용되는 힘은 매칭부(310)에 전달되지 않는다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른 차량용 현가 암(1)의 제조 공정을 나타낸 순서도이다.
본 개시의 일 실시예에 따른 현가 암(1) 제조 공정은, 하우징(100; 200; 300)의 외주부에 암 바디(33)를 용접 결합하는 단계(S100), 구형의 볼(31a)을 포함하는 볼 스터드(31)의 볼(31a)을 베어링(32) 내에 수용시켜 회전 가능하도록 고정하는 단계(S200), 하우징(100; 200; 300)과 암 바디(33)의 결합체를 금형(500) 내에 배치하는 단계(S300), 볼 스터드(31)가 수용된 베어링(32)을 하우징(100; 200; 300) 내에 수용시키는 단계(S400), 베어링(32), 하우징(100; 200; 300) 및 암 바디(33)와 결합되도록 베어링(32)의 하부 및 하우징(100; 200; 300)의 외주부에 플라스틱 몰딩재를 사출하는 단계(S500)를 포함할 수 있다.
이 때, 하우징(100; 200; 300)에는 하우징(100; 200; 300)의 상부측 외주면에서 반경방향 외측(OR)으로 돌출되는 매칭부(110; 210; 310)가 형성될 수 있고, 하우징(100; 200; 300) 및 암 바디(33)의 결합체를 금형(500) 내에 배치하는 단계에서 금형(500)의 하측면(510)이 매칭부(110; 210; 310)의 매칭면(111; 211; 311)과 접촉할 수 있다.
또한, 암 바디(33)는 버링(burring) 공정을 이용하여 제조될 수 있다. 구체적으로, 버링 공정을 통하여 암 바디(33)의 제1 내지 제3 연장부(33a, 33b, 33c)간 연결부인 곡부들이 형성될 수 있다.
버링 공정은 평평한 형태의 스틸 플레이트에 구멍을 뚫는 단계 및 구멍을 넓히기 위해 구멍 가장자리를 원통 모양으로 프레스 펀치로 넓히고 하우징(100; 200; 300)의 외주에 형성된 용접면(130; 230; 330)과 결합되는 제1 연장부(33a)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 용접면(130; 230; 330)과 제1 연장부(33a)의 내주면(33d)이 결합될 수 있다.
또한, 하우징(100; 200; 300)의 외주면에 암 바디(33)를 용접 결합하는 단계에서 용접 방법은 용접봉과 용접할 부분 사이에 생기는 전기 아크를 통해 용접에 필요한 열을 공급하는 아크 용접일 수 있다. 또한, 하우징(100; 200; 300)의 외주면에 암 바디(33)를 용접 결합하는 단계는 하우징(100; 200; 300)의 외주면에서 원주방향을 따라 10mm 내지 15mm의 길이로 형성되는 하나 이상의 용접면(130; 230; 330)에서 이루어질 수 있다.
본 실시예에서, 금형(500)의 하측면(510)이 매칭면(111; 211; 311)과 접촉하므로, 하우징(100; 200; 300), 볼 스터드(31) 등이 금형(500) 내에서 안정적으로 고정될 수 있다. 또한, 금형(500)의 하측면(510)과 매칭면(111; 211; 311)이 접촉하고 있으므로, 볼 스터드(31)의 하부로부터 상방으로 사출되는 플라스틱 인서트 몰딩재가 매칭면(111; 211; 311) 및 금형(500)보다 상부의 영역으로 침범하는 것을 막을 수 있고, 따라서 인서트 몰딩부(36)가 매칭면(111; 211; 311)보다 상부 영역에 형성되는 것을 막을 수 있다. 또한, 매칭부(110; 210; 310)의 매칭면(111; 211; 311)과 금형(500)의 하측면(510)이 매칭되면, 몰딩의 사출 공정 중에 몰딩재가 더스트 커버 결합부(103; 203; 303)로 유입되는 것이 금형(500)에 의해 방지될 수 있다. 또한, 매칭부(110; 210; 310)를 제외한 하우징(100; 200; 300)의 반경방향 두께(t)를 작게 하여 현가 암(1)을 가벼운 중량으로 제조할 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 (19)

  1. 구형의 볼을 포함하는 볼 스터드;
    상기 볼이 수용되는 베어링;
    내주부 및 외주부을 갖고 상기 내주부 내에 상기 베어링이 수용되는 하우징;
    상기 하우징의 외주부에 결합되는 암 바디; 및
    상기 베어링의 하부 및 상기 하우징의 외주부에 사출되어 상기 베어링, 상기 하우징 및 상기 암 바디와 결합되는 인서트 몰딩부;
    를 포함하고,
    상기 하우징에는 상기 외주부의 상측에서 반경방향 외측으로 돌출되고 금형과 접촉하도록 구성된 매칭면을 포함하는 매칭부가 형성되는, 현가 암.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 매칭부는 상기 하우징의 하측으로부터 상측을 향하여 반경방향 외측으로 경사지는 경사면을 포함하는, 현가 암.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 경사면이 상기 하우징의 중심축과 이루는 각도는 20° 이상 65° 이하인, 현가 암.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 매칭부는 상기 하우징의 하측으로부터 상측을 향하여 반경방향 외측으로 구부러지는 곡면을 포함하는, 현가 암.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 매칭부는 상기 매칭면과 평행한 하부면을 포함하는, 현가 암.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하우징의 상단부의 반경방향 선단면과 상기 매칭부의 반경방향 선단면 사이의 반경방향 직선거리는 1.5mm 이상 4mm 이하인, 현가 암.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 하우징의 외주면은 상기 암 바디의 내주면과 용접되는 하나 이상의 용접면을 포함하는, 현가 암.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 용접면은 상기 하우징의 외주면을 따라 균일한 간격으로 분포되도록 복수로 제공되는, 현가 암.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 매칭부와 상기 암 바디는 축 방향으로 이격되도록 배치되고,
    상기 하우징과 상기 암 바디의 용접 결합에 의하여 상기 매칭부와 상기 암 바디 사이에는 축 방향 힘이 작용하지 않는, 현가 암.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 용접은 용접봉과 용접할 부분 사이에 생기는 전기 아크를 통해 용접에 필요한 열을 공급하는 아크 용접인, 현가 암.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 매칭부의 하부에서 상기 하우징의 반경방향 두께는 2mm 이상 4mm 이하인, 현가 암.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 하우징의 하측 단부의 내주면에는 상기 내주면의 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 파인 홈이 형성된, 현가 암.
  13. 매칭면을 갖는 매칭부를 포함하고 매칭부는 하우징의 상부측 외주면에서 반경방향 외측으로 돌출되고 매칭부의 상면에는 매칭면이 형성되는 하우징의 외주부에 암 바디를 용접 결합하는 단계;
    구형의 볼을 포함하는 볼 스터드의 볼을 베어링 내에 수용시키는 단계;
    금형의 일부가 상기 매칭부의 매칭면과 접촉하도록 상기 하우징과 암 바디의 결합체를 금형 내에 배치하는 단계;
    상기 볼 스터드가 수용된 베어링을 상기 하우징 내에 삽입하는 단계;
    상기 베어링, 상기 하우징 및 상기 암 바디와 결합되도록 상기 베어링의 하부 및 상기 하우징의 외주부에 플라스틱 몰딩재를 사출하는 단계;
    를 포함하는, 현가 암 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 매칭부는 상기 하우징의 하측으로부터 상측을 향하여 반경방향 외측으로 경사지는 경사면을 포함하는, 현가 암 제조 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 하우징의 외주부에 암 바디를 용접 결합하는 단계에서 용접은 용접봉과 용접할 부분 사이에 생기는 전기 아크를 통해 용접에 필요한 열을 공급하는 아크 용접인, 현가 암 제조 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 하우징의 외주부에 암 바디를 용접 결합하는 단계는, 하우징의 외주면에 원주방향을 따라 10mm 내지 15mm의 길이로 형성된 하나 이상의 용접면에서 이루어지는, 현가 암 제조 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 플라스틱 몰딩재는 축 방향을 기준으로 상기 매칭부의 상면보다 하방의 영역에만 충진되는, 현가 암 제조 방법.
  18. 제13항에 있어서,
    버링 공정으로 암 바디를 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 버링 공정은 평평한 형태의 스틸 플레이트에 구멍을 뚫는 단계 및 구멍을 넓히기 위해 구멍 가장자리를 원통 모양으로 프레스 펀치로 넓히고 하우징의 외주면에 형성된 용접면과 결합되는 제1 연장부를 형성하는 단계를 포함하는, 현가 암 제조 방법.
  19. 내주부 및 외주부을 갖고 상기 내주부 내에 베어링이 수용되는 하우징을 포함하고,
    상기 하우징에는 상기 외주부의 상측에서 반경방향 외측으로 돌출되고 금형과 접촉하도록 구성된 매칭면을 포함하는 매칭부가 형성되는, 볼 조인트.
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