KR0163370B1 - 볼 조인트 및 그 제조방법 - Google Patents

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히로노부 스기우라
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마에다 쓰구히로
닛폰 하쓰죠 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명의 주된 목적은 서로 상대변위하는 두개의 부분을 회전가능하게 또한 요동 가능하게 접속하기 위해서 사용되는 볼 조인트(10)를 저렴한 비용으로 제조할 수 있게 하는것이다. 볼 조인트(10)는 일단부측에 수나사부(21)를 갖고 동시에 타단부측에 폭넓은 부분(25)을 갖는 금속제의 스터드 볼트(11)와 폭넓은 부분(25)을 덮어서 성형된 구형부(35)를 갖는 합성 수지제의 수지 볼 부재(12)와 구형부(35)가 회전가능하고 또한 요동가능하게 끼워 맞추는 구면형의 오목한 부분(40)을 갖는 합성수지제의 볼 시트(13)를 구비하고 있다. 수나사부(21)에 너트(22)가 나사식으로 맞춰진다. 폭넓은 부분(25)의 외주면에는 세레이션등의 비원형의 회전방지부분분(28)이 형성되어 있다. 스터드 볼트(11)의 축선방향 중간부분에 플랜지부(30)가 축부(20)와 일체로 성형되어 있다. 수지 볼 부재(12)는 원통형부(36)를 일체로 갖추고 있고, 원통형부(36)에는 먼지 방지 커버 고정용의 볼록한 부분(37)이 일체로 성형되어 있다. 볼록한 부분(37)과 플랜지부(30) 사이에 먼지 방지 커버(14)의 단부(50)가 끼워진다.

Description

볼 조인트 및 그 제조방법
제1도는 본 발명의 한 실시예를 도시하는 볼 조인트의 종단면도.
제2도는 제 1도에 도시된 볼 조인트의 볼 스터드의 측면도.
제3도는 제 2도에 도시된 볼 스터드에 사용되는 스터드 볼트의 측면도.
제4도는 제 3도에 도시된 스터드 볼트의 저면도.
제5도는 폭 넓은 부분 가공용의 펀치와 가공전의 스터드 볼트를 도시하는 측면도.
제6도는 수지 볼 부재의 일부와 성형용 형(molds)의 일부를 도시하는 단면도.
제7도는 스터드 볼트의 변형예의 도시하는 측면도.
제8도는 제7도에 도시된 스터드 볼트의 저면도.
제9도는 종래의 볼 조인트를 도시하는 단면도.
제10도는 종래의 볼 스터드를 가공하기 위한 금형(dies)을 도시하는 사시도.
제11도는 종래의 볼 스터드에 생긴 분할선(parting line)을 도시하는 단면도.
제12도는 종래의 플랜지부 가공용의 금형(dies)을 도시하는 사시도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 볼 조인트 11 : 스터드 볼트
12 : 수지 볼 부재 13 : 볼 시트
14 : 먼지 방지 커버 17 : 볼 스터드
20 : 축부 21 : 수나사부
22 : 너트 25 : 폭넓은 부분
28 : 회전 방지 부분 30 : 플랜지부
35 : 구형부 37 : 볼록한 부분
40 : 오목한 부분 60 : 펀치
70 : 회전방지 부분
본 발명은 서로 상대변위하는 두개의 부분을 회전가능하게 동시에 요동가능하게 접속하기 위해서 사용되는 볼 조인트 및 그 제조방법에 관한 것이다.
예를들면 차량의 서스펜션 장치(suspension system)에 사용되고 있는 스태빌라이저(stabilizer)와 쇼크 업소버의 접속부나, 스태빌라이저와 서스펜션 암(suspension arm)의 접속부 등과 같이, 서로 상대변위하는 두개의 부분을 회전가능하게 또한 요동가능하게 접속하기 위해서 예를들면 특개평 5-346114 호 공보에 기재되어 있는 것과 같은 볼 조인트가 사용되어지고 있다.
제9도에 도시한 종래의 볼 조인트(100)는 금속제의 볼 스터드(101 : ball stud) 및 볼 시트(102 : ball seat)등을 구비하고 있다. 볼스터드(101)는 축부(104)의 일 단부에 구형부(105 : spherical portion)를 갖고, 축부(104)의 타단부에 수나사부(106 : male screw)가 설치되어 있다. 수나사부(106)에 너트(107)가 나사식으로 맞춰진다. 또, 볼 스터드(101)의 축선방향 중간부분에 칼날모양의 플랜지부(110)가 설치되어있고, 이 플랜지부(110)와 너트(107) 사이에 결합 상대부재(111)를 끼어 넣은 상태에서 너트(107)를 조여 붙이도록 하고 있다. 구형부(105)는 볼 시트(102)의 구면형의 오목한 부분(115)에 끼워맞춤과 동시에 원둘레 방향으로 자유롭게 미끄러져 움직일 수 있고, 볼 시트(102)에 대한 볼스터드(101)의 목흔들림 운동(요동)과, 볼 스터드(101)의 축선을 중심으로 한 회전운동이 동시에 가능하도록 설계되어 있다.
플랜지부(110)는 제9도에 도시된 것과 같이 볼 스터드(101)의 축부(104)와 일체로 형성되는 경우도 있고, 또는 너트 등과 같이 축부(104)와는 별개의 부품을 수나사부(106)에 나사식으로 맞추게 하던가, 링모양의 부품을 볼 스터드(101)에 압입하는 등의 고정수단에 의해서 축부(104)에 고정되는 것도 있다.
종래부터, 축부(104)와 구형부(105)는 단조(forging) 또는 절삭작업(cutting work)에 의해서 서로 일체로 형성되어 있다. 그리고 이 구형부(105)는 볼 스터드(101)의 원활한 회전운동과 목흔들림 운동을 행하게 하기 위해서, 일반적으로 높은 정도의 진구도(sphericity) 및 표면거침도(surface roughness)가 요구되고 있다.
볼 시트(102)와 구형부(105)와의 활주면(117 ; sliding surface)에는 통상, 그리스(grease) 등의 윤활제가 도포되어 있다. 그리고 이 윤활제가 상기 활주면(117)에서 유출되는 것을 방지하고, 먼지(dust)등의 이물이 상기 활주면(117)에 침입하여 활주면(117)이 마모되는 것을 방지하기 위해서 먼지 방지 커버(120)가 설치되어 있다. 먼지 방지 커버(120)는 유연성이 있는 고무 등의 재료로 되어 볼 스터드(101)의 회전운동과 목흔들림 운동을 유연하게 허용할 수 있도록 하고 있다.
먼지 방지 커버(120)를 볼 스터드(101)에 장착하기 위해서, 먼지 방지 커버(120)의 단부(121)에는 축부(104)의 외경보다 작은 원형의 구멍(122)이 설치되어 있고, 이 구멍(122)에 축부(104)를 끼우고 통하게 하고 있다. 이 경우, 구멍(122)의 내주면이 축부(104)에 밀접함에 따라 단부(121)의 고정과 시일(seal) 효과를 얻도록 하고있다. 먼지 방지 커버(120)의 다른 단부(124)는 볼 시트(102)의 외주부에 설치된 환형의 홈(125)에 끼워 맞춰지고, 먼지 방지 커버(120) 자체의 고무 탄성력에 의해서 볼 시트(102)에 유지시키든가, 또는 스냅링(snap ring)등의 고정용 보조부품(126)에 의해서 단부(124)의 고정과 시일효과를 얻도록 되어 있다. 또한, 상술한 먼지 방지 커버(120)의 구멍(122)의 근방의 외측에도 고무링 등을 장착해서 보조적으로 조여붙여서 소망의 시일성능을 확보하는 경우가 있다.
이러한 먼지 방지 커버(120)를 구비한 종래의 볼 조인트(100)에 있어서, 볼 스터드(101)가 구형부(105)를 중심으로 해서 크게 기울어지면, 먼지 방지 커버(120)의 탄성에 의해 먼지 방지 커버(120)의 일부가 한방향으로 강하게 잡아 당겨진다. 그 결과, 먼지 방지 커버(120)의 고무의 탄성한계(elastic limit)에 의해 먼지 방지 커버(120)의 단부(121)의 위치가 벗어나서, 먼지 등의 이물이 들어가는 원인이 되는 수가 있다.
상술한 바와 같이, 볼 스터드(101)에는 기본적인 축부(104)의 3개 위치에 볼록한 부분[구형부(105)와, 플랜지부(110)와, 먼지 방지 커버 고정용 볼록한 부분(130)이 필요하다. 볼 스터드(101)는 기계요소로써의 요구강도 때문에 통상 강철과 같은 금속으로 만들어져 있다. 전술한 바와 같이, 볼 스터드(101)는 구형부(105)에 높은 정밀도가 요구되는 것에서 플랜지부(110)에서 구형부(105)까지의 부분은 종래에 절삭 등의 기계 가공에 의해서 가공되고, 더우기 구형부(105)의 표면을 높은 정밀도로 마무리하기 위해서 버니싱 가공(burnishing)이 행하여 지고 있다. 이 때문에 가공에 필요로 하는 노동력이 많이 필요하고, 제조비용이 많이 든다는 문제가 있었다.
또, 최근에 볼 스터드(101)를 싼값에 제조하는 방법으로써, 냉간단조법(cold forging)이 적용되고 있다. 냉간단조법에 의해서 볼 스터드(101)를 제조하기에는 예를들면 제10도에 도시한 것과 같이 적어도 두개의 분할된 업셋팅형(140, 141 ; upsetting dies)이 사용되고 있다. 이 형(140, 141)에 의해서 볼 스터드(101)의 재료를 다듬는 것에 따라 구형부(105)를 성하도록 되어 있다. 이 경우, 단조후의 볼 스터드(101)에는 형(140, 141)의 접합면(mating face)을 따라서, 구형부(105)의 원둘레 방향에 연속하는 미소한 돌기, 즉 분할선(145; parting line)이 생겨 버린다. 제11도에 분할선(145)을 확대해서 도시한 것이다.
또, 플랜지부(110)를 성형하기 위해서는 제12도에 도시한 것과 같은 분할형(150, 151; split dies) 사이에 구형부(105)을 보유한 상태에서 윗쪽에서 형(152)에 의해서 볼 스터드(101)의 축선 방향으로 압력을 가해서 단조가 행해진다. 이 단조시에도 좌우의 분할형(150, 151)의 접합면을 따라 미세한 돌기(155 ; 분할선)가 구형부(105)의 표면에 생긴다. 또 반대로, 플랜지부(110)를 먼저 성형하고, 구형부(105)를 나중에 성형하는 방법도 있지만, 상기와 같이 분할형이 필요해지기 때문에 분할선이 발생한다.
상기와 같은 분할선(145, 155)은 구형부(105)에 있어서의 진구도의 악화를 가져오고, 상술한 먼지 방지 커버(120)의 양단부(121, 124)에 있어서의 시일 성능 악화의 원인이 된다. 그 결과, 구형부(105)와 볼 시트(102)와의 활주면(117)에 이물이 침입하여 활주면(117)이 이상하게 마모하고, 볼 조인트로써의 기능이 손상된다.
분할선(145, 155)의 제거하는 분할선(145, 155)의 돌출 높이의 정도에 따라 절삭가공 또는 버니싱 가공(burnishing) 등을 실시함으로서 가능하지만, 이들 가공은 비용상승의 원인이 된다. 또, 제12도에 도시된 것과 같은 좌우방향의 분할형(150, 151)은 통상의 다단 부품 성형기계에 장착할 수가 없다. 이 때문에, 플랜지부(110)를 단조하기에는 제10도에 도시된 형(140, 141)을 이용한 구형부(105)의 성형과는 다른공정으로 행하지 않을 수 없고, 비용이 높아진다.
또, 먼지 방지 커버 고정용의 블록한 부분(130)과 같이 돌출높이가 낮은 볼록한 부분은 볼록한 부분(130)의 성형에 필요한 단조압력과 피가공물(볼 스터드 ; 101)의 크기 및 형성과 관련해서 일반적으로 단조가공은 불가능하다. 따라서, 이러한 작은 볼록한 부분(130)은 종래의 절삭 가공에 의해 깍아내기로 제거해야 하며, 비용이 상승되는 원인이된다.
따라서, 본 발명의 목적은 제조가 용이하고 저렴한 비용으로 제조가능한 볼 조인트 및 그 제조방법을 제공하는 것에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해서 개발된 본 발명의 볼 조인트는 청구범위 제 1 항에 기재된 바와 같이, 일단부측에 수나사부를 갖고 동시에 타단부측에 소경부와 이 소경부 보다도 폭이 큰 폭넓은 부분을 갖는 금속제의 스터드 볼트와, 상기 스터드 볼트의 상기 폭넓은 부분을 덮어서 성형된 구형부를 갖고 동시에 이 구형부의 중심을 상기 스터드 볼트의 축선상에 위치시킨 합성수지제의 수지 볼 부재와, 상기 수지 볼 부재의 구형부와 상대 회전가능하고 요동가능하게 끼워 맞추는 구면형의 오목한 부분을 갖는 볼 시트를 구비한다.
수지 볼 부재는 열경화성 수지재료 또는 열가소성 수지재료로 이루어진다. 열경화성 수지재료로써는 페놀 수지, 에폭시 수지, 멜라민 수지 등을 들 수 있다. 열가소성 수지재료로써는 폴리페닐렌설페이드(PPS 수지), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT 수지), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET 수지), 아크릴로니트릴스티렌(AS 수지), 아크릴로니트릴브타디엔스티렌(ABS 수지), 아크릴로니트릴스티렌아크리리크(ASA 수지), 폴리에틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 나일론, 폴리아세탈, 폴리카보네트, 폴리살폰, 폴리이미드, 폴리아미드이미드 등을 들 수 있다.
본 발명의 볼 조인트는 상기 스터드 볼트의 축부의 축선방향 중간부분에 칼날모양의 플랜지부를 일체로 성형하고 상기 수나사부에 나사식으로 맞춰지는 너트와 상기 플랜지부 사이에 결합 상대 부재를 끼워 붙이도록 하면 좋다. 또, 상기 수지 볼 부재에 스터드 볼트의 축부의 축선방향 중간부분을 덮는 원통형부를 설치하고, 이 원통형부에 먼지 방지 커버 고정용의 볼록한 부분을 일체로 성형할 수도 있다. 이 경우, 먼지 방지 커버 고정용의 볼록한 부분과 상기 플랜지부 사이에 먼지 방지 커버의 단부를 끼어 넣음으로서 먼지 방지 커버를 고정할 수가 있다. 또, 스터드 볼트의 폭넓은 부분의 외주에 세레이션(serration) 또는 다각형단면 등의 비원형의 회전방지 부분을 설치하면, 스터드 볼트와 수지 볼 부재의 상대회전을 방지하는 것이 효과적이다.
본 발명의 볼 조인트용 볼 스터드는 일 단부측에 수나사부를 갖고 동시에 타단부측의 외주에 세레이션 또는 다각형단면 등의 비원형의 회전방지 부분이 설치된 금속제의 스터드 볼트를 제작하는 공정과, 전단면이 뾰족한 펀치로 상기 스터드 볼트의 단면을 가압함으로서 상기 스터드 볼트의 단부를 넓혀서 폭넓은 부분을 형성하는 공정과, 상기 스터드 볼트의 폭넓은 부분을 포함하는 영역을 사출성형용의 형에 세트하고 동시에 이 형은 내부에 합성수지 재료를 사출함으로서 구형부를 갖는 수지 볼 부재를 성형하는 공정을 거쳐서 제조된다.
볼 조인트가 사용될 때에 구형부의 표면부근에는 기본적으로 압축하중이 더해질 뿐이니까 수지제의 구형부이라도 강도적으로 문제는 없다. 또, 먼지 방지 커버 고정용의 볼록한 부분에는 볼 시트에 대해서 스터드 볼트가 기울어졌을 때에 먼지 방지 커버의 고무 탄성에 의한 반력이 더해지는 정도이므로 수지제의 먼지 방지 커버 고정용의 볼록한 부분이라도 강도적으로 문제는 생기지 않는다.
수지 볼 부재에는 스터드 볼트의 폭넓은 부분이 매설되어 있기 때문에 볼 스터드의 축선 방향에 하중이 가해져도 스터드 볼트가 수지 볼 부재에서 빠져버리는 일은 없다. 또, 상기 폭 넓은 부분에 세레이션 등의 회전방지 부분을 설치해 두면, 볼 스터드에 가해지는 축회전의 회전력에 대해서 스터드 볼트와 수지 볼 부재가 상대회전을 일으키는 것이 회피된다.
수지 볼 부재는 사출성형에 의해서 제조된다. 즉, 스터드 볼트의 폭넓은 부분을 포함하는 영역을 형의 내부에 삽입한 상태에서 합성수지 재료를 사출성형하면 좋다. 사출성형시에 생기는 압력은 단조의 압력에 비해서 훨씬 작으니까 상기 수지 볼 부재는 단조에 의한 종래의 금속제 구형부와 비교하면 제조가 현저하게 용이하다. 그리고 수지 볼 부재에 먼지 방지 커버 고정용의 볼록한 부분을 일체로 설치한 경우에는 수지 볼 부재의 사출성형시에 이 볼록한 부분을 동시에 성형 할 수 있다. 이를 위해, 종래와 같이 절삭 가공에 의해서 먼지 방지 커버 고정용의 볼록한 부분을 성형하고 있던 경우에 비교해서, 극히 용이하게 먼지 방지 커버 고정용의 볼록한 부분을 얻을 수 있다.
이하에 본 발명의 한 실시예에 대해서, 제1도 내지 제5도를 참조해서 설명한다.
제1도에 도시된 볼 조인트(10)는 강철 등의 금속으로 된 스터드 볼트(11)와, 합성수지제의 수지 볼 부재(12)와, 합성수지제의 볼 시트(13)와, 고무제 먼지 방지 커버(14) 등을 갖추고 있다. 볼 시트(13)는 금속제의 하우징(15)의 내부에 수용되어 있다. 스터드 볼트(11)와 수지 볼 부재(12)는 제2도에 도시된 바와 같은 볼 스터드(17)를 구성하고 있다. 먼지 방지 커버(14)는 스터드 볼트(11)와 볼 시트(13)에 걸쳐서 설치되어 있다.
스터드 볼트(11)의 축부(20)의 한 단부측의 외주면에 수나사부(21)가 설치되어 있다. 이 수나사부(21)에 너트(22)가 나사식으로 맞춰진다. 스터드 볼트(11)의 타단부측에 폭넓은 부분(25)이 설치되어 있다. 이 폭넓은 부분(25)은 소경부(26)에서 선단부(27)를 향해서 폭이 넓어진 끝이 넓은 형상으로 되어 있다.
제3도에 도시된 바와 같이, 폭넓은 부분(25)의 외주면에 세레이션 또는 스플라인과 같이 둘레 방향에 오목 볼록이 있는 비원형의 회전방지부분(28)이 설치되어져 있다. 이 회전방지부분(28)은 세레이션 이외에 예를들면 다각형과 같은 비원형의 단면형상을 채용하여도 좋다. 다만 이 회전방지부분(28)은 볼트(11)의 지름 방향의 단면이 원형에 가까운 세레이션 등이 유리하다. 왜냐하면, 회전방지부분(28)의 주위에서 수지 볼 부재(12)의 두께가 두껍고 극단에서 상이한 부분이 생기면, 수지가 연화상태에서 고화할 때에 생기는 수축량이 불균일하게 되기 쉬워져 볼 부재(12)의 형상 정밀도가 나빠지기 때문이다.
스터드 볼트(11)의 축선방향 중간부분에 축부(20)와 일체로 형성된 칼날모양의 플랜지부(30)가 설치되어져 있다. 이 플랜지부(30)와 너트(22) 사이에 결합 상대부재(31)가 끼워진 상태에서 너트(22)를 조여 붙임으로서 스터드 볼트(11)가 결합 상대부재(31)에 고정된다.
수지 볼 부재(12)는 상술한 열경화성 합성수지 또는 열가소성 합성수지로 된 구형부(35)와, 이 구형부(35)와 일체로 형성된 원통형의 원통형부(36)를 갖고 있다. 구형부(35)는 폭넓은 부분(25)과 소경부(26)를 덮고 있다. 구형부(35)의 구중심(C)은 스터드 볼트(11)의 축선(O; 중심선)위에 위치하고 있다. 상기 원통형부(36)는 축부(20)의 일부분을 전체 둘레에 걸쳐서 싸는 형상으로 성형되어 있고, 이 원통형부(36)의 전단부에 먼지 방지 커버 고정용의 볼록한 부분(37)이 일체로 성형되어 있다.
볼 시트(13)에는 구형부(35)를 회전가능하고 요동가능하게 끼워 맞추는 구면형의 오목한 부분(40)이 설치되어져 있다. 볼 시트(13)를 수용하는 하우징(15)은 볼 시트(13)와의 사이에서 상대회전을 일으키지 않도록 그리고 하우징(15)에서 볼 시트(13)가 빠지지 않도록 볼 시트(13)를 단단히 고정하고 있다. 하우징(15)에 대한 볼 시트(13)의 고정은 예를들면 볼 시트(13)를 하우징(15)에 압입하던가 접착제를 사용한 고정이라도 좋다. 또는 볼 시트(13)에 설치한 볼록한 부분을 볼 시트(13)에 형성된 관통 구멍에 통과시킨 상태에서 상기 볼록한 부분을 변형시키는 등의 적절한 고정수단에 따라 볼 시트(13)를 하우징(15)에 고정해도 좋다. 하우징(15)에는 로드 모양의 프레임(42; frame)(일부만 도시한다)이 설치되어 있다.
볼 시트(13)의 가장자리 부분에는 원주 방향에 연속하는 환형의 홈(45)이 설치되어 있고, 이 홈(45)에 먼지 방지 커버(14)의 한 단부(46)가 끼워 맞춰지도록 되어 있다. 그리고 이 단부(46)의 바깥측에서 원형 클립등의 보조 고정 부재(47)를 끼워 맞추게 함에 따라, 볼 시트(13)에 대한 먼지 방지 커버(14)의 단부(46)의 고정이 이루워짐과 함께 단부(46)의 시일성능이 확보되어 있다.
먼지 방지 커버(14)의 타단부(50)에 원형의 구멍(51)이 설치되어 있고, 이 구멍(51)에 스터드 볼트(11)의 축부(20)가 끼우고 통해져 있다. 그리고 플랜지부(30)와 볼록한 부분(37) 사이에서 먼지 방지 커버(14)의 단부(50)을 끼워 맞춤으로서 단부(50)가 고정됨과 동시에 단부(50)의 시일성능이 확보되어 있다. 이러한 볼록한 부분(37)을 설치함으로서, 볼 시트(13)에 대해서 스터드 볼트(11)가 요동할 때에 먼지 방지 커버(14)의 단부(50)의 위치 어긋남이 방지된다.
플랜지부(30)는 볼 조인트(10)의 사용시에 부재(31)와 프레임(42) 사이에서 작용하는 하중에 따라서 휨 모멘트를 받으므로 상당한 강도가 필요하다. 이 실시예의 플랜지부(30)는 축부(20)와 일체로 금속으로 성형되어 있기 때문에 휨 모멘트에 대해서도 충분한 강도를 발휘할 수 있다.
이에 비해서 구형부(35)의 표면은 기본적으로 압축하중을 받을 뿐이다. 또, 먼지 방지 커버 고정용의 볼록한 부분(37)은 통상 볼 스터드(17)가 요동할 때에 먼지 방지 커버(14)의 고무의 반력을 받을 뿐이다. 따라서 구형부(35)와 먼지 방지 커버 고정용의 볼록한 부분(37)은 축부(20)나 플랜지부(30)에 비하면 강도가 비교적 낮은 부분이다. 이 점을 감안해서 구형부(35), 원통형부(36) 및 볼록한 부분(37)을 합성수지로 일체 성형한 것이 수지 볼 부재(12)이다.
이하에, 상기 실시예의 볼 스터드(17)의 제조방법에 대해서 설명한다. 이 제조방법은 개략적으로 말해 금속재료에서 스터드 볼트(11)를 제작하는 공정(단조 공정)과, 스터드 볼트(11)에 열처리를 행하는 공정(열처리공정)과, 수나사부(21)를 형성하는 나사전조 공정과, 수지 볼 부재(12)를 사출성형하는 공정(수지성형 공정)의 4공정으로 이루어진다.
단조공정에 있어서, 스터드 볼트(11)의 다단 냉간단조가 행해진다. 이 경우, 봉형의 금속재료를 단조금형에 세트한 상태에서 금속재료를 축선방향으로 가압함으로서 축부(20)의 기본적인 형상과 플랜지부(30)가 형성된다. 또, 세레이션 등의 회전방지부분분(28)이 형성된다. 그리고 제5도에 도시한 것과 같이, 앞이 뾰족한 원추형 또는 각추형 등의 앞이 뾰족한 펀치(60)에 의해서 스터드 볼트(11)의 단면(61)을 가압해 스터드 볼트(11)의 선단부(27)측을 넓힌다. 이렇게 함으로서 작은 펀치력으로 폭넓은 부분(25)이 형성된다. 이 폭넓은 부분(25)은 최종적으로 수지에 덮여지는 부분이고 정밀한 형상은 필요없고, 따라서 폭넓은 부분(25)의 측면을 분할형을 사용해서 구속할 필요도 없기 때문에 상기 단조공정을 부품 성형 기계 내에서 행할 수가 있다.
그후, 열처리 공정에 있어서 스터드 볼트(11)에 담금질 및 불림 등의 열처리가 실시되고, 스터드 볼트(11)가 소정의 단단함으로 정련된다. 또, 나사 전조 공정에 있어서, 수나사부(21)가 전조되고, 스터드 볼트(11)가 완성된다.
수지 성형 공정에 있어서는, 스터드 볼트(11; 인서트 쇠장식)의 폭넓은 부분925)을 포함하는 영역을 사출성형용의 형(mold)에 세트해 이 형의 내부에 합성수지 재료를 사출함으로서 수지 볼 부재(12)가 성형된다. 이것이 소위 인서트 성형이다. 그리고 이 수지 볼 부재(12)의 성형시에 먼지 방지 커버 고정용의 볼록한 부분(37)이 일체로 성형된다.
본 실시예에 의하면, 스터드 볼트(11)의 기본적인 형상 제작을 부품 성형 기계에 의해서 실질적으로 1 공정으로 행할 수가 있다. 그리고 단조 공정에서 수지성형공정까지의 일련의 볼 스터드 제조 프로세스가 4공정으로 끝나게 된다. 이 때문에 싼 값으로 제조할 수 있다. 이에 비해 종래의 금속제 볼 스터드(101; 제 9 도 등에 도시함)를 제조하기에는 구형부(105), 플랜지부(110) 및 수나사부(106)등을 성형함으로서 6 공정이 필요했다.
또한, 상기 수지성형공정에 있어서, 수지 볼 부재(12)를 사출성형하기 위해서 좌우 방향 또는 상하 방향의 분할형이 필요하다. 그 경우, 분할선이 문제가 된다. 그러나 수지의 사출성형시에 필요한 압력은 단조의 압력과 비교해서 월등히 작다. 이 때문에, 본 실시예에서와 같이 수지에 의해서 구형부(35)를 성형하는 경우, 형의 정밀도를 높게하면, 성형시에 생기는 분할선은 실용상 문제없을 정도로 작게 하는 것이 가능하다.
수지의 종류에 따라서 분할선의 돌기가 생겨 버리는 경우에는 제6도에 확대 도시한 것과 같이 분할선(65)의 주위에 약간의 오목한부분(66)을 성형하는 것과 같은 언더커트(undercut) 형상의 금형(67 ; 일부만 도시한다)을 이용함으로써 분할선(65)이 돌기 선단이 구면의 원호연장선(68)의 안쪽에 수용하도록 하면 좋다. 수지제의 구형부(35)는 금속에 비해서 탄성계수가 현격하게 작으니까 오목한 부분(66; 언더커트부분)이 설치되어 있어도 금형(67)을 구형부(35)에서 뺄 수가 있다.
또한, 제7도 및 제8도에 도시한 것과 같이 예로 육각형 또는 팔각형 등의 다각형 단면의 회전방지부분(70)을 갖는 폭 넓은 부분(25)을 채용함으로서 스터드 볼트(11)와 수지 볼 부재(12)의 회전 방지 효과를 얻을 수 있도록 해도 좋다. 그 외의 구성과 작용 및 효과는 상기 실시예(제1도 내지 제5도)와같다. 제7도의 스터드 볼트(11)도 상기 실시예에서 설명한 원추형의 펀치(60 ; 제5도에 도시함)에 의해서 선단부(27)를 넓히는 것에 따라 폭넓은 부분(25)이 형성된다.
본 발명에 의하면 볼 스터드의 구형부를 수지의 사출 성형에 의해서 형성하기 때문에 종래의 전체 금속제 볼 스터드에 비교해서 극히 단 시간에 성형이 종료되고, 분할선의 문제도 회피할 수 있고, 마무리 가공도 실질적으로 불필요하고 적은 공정으로 볼 스터드를 제조할 수 있어 성형용의 형(dies and molds)도 비교적 간단하며 그에 따라 제조비용이 저렴해진다. 더우기 볼 스터드의 구형부가 수지제이니까 경량이다. 그리고 먼지 방지 커버 고정용의 볼록한 부분과 같이 강도를 그다지 필요로 하지 않는 볼록한 부분을 구형부와 일체로 수지에 의해서 성형할 수 있기 때문에 종래의 금속제 볼 스터드에서 필요하던 절삭 등의 기계가공이 불필요하다.

Claims (8)

  1. 일단부측에 수나사부(21)를 갖고 동시에 타단부측에 소경부(26)와 이 소경부(26)보다도 폭이 큰 폭넓은 부분(25)을 갖는 금속제의 스터드 볼트(11)와, 상기 스터드 볼트(11)의 상기 폭넓은 부분(25)을 덮어서 성형된 구형부(35)를 갖고 동시에 이 구형부(35)의 중심(C)을 상기 스터드 볼트(11)의 축선(O)위에 위치시킨 합성수지제의 수지 볼 부재(12)와, 상기 수지 볼 부재(12)의 구형부(35)와 상대 회전 가능하고 요동 가능하게 끼워서 맞추는 구면형의 오목한 부분(40)을 갖는 볼 시트(13)를 구비한 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스터드 볼트(11)의 상기 수나사부(21)에 나사식으로 결합하는 너트(22)와, 상기 스터드 볼트(11)의 축부(20)의 축선방향 중간 부분에 일체로 설치되고 그리고 상기 너트(22)와의 사이에서 결합 상대부재(31)를 끼우는 칼날모양의 플랜지부(30)를 구비한 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
  3. 제2항에 있어서, 상기 수지 볼 부재(12)에는 상기 스터드 볼트(11)의 축부(20)의 축선방향 중간부분을 덮는 원통형부(36)가 일체로 설치되어 있고, 이 원통형부(36)에는 상기 플랜지부(30)와의 사이에서 먼지 방지 커버 고정용의 볼록한 부분(37)이 일체로 성형되어 있는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
  4. 제1항에 있어서, 상기 스터드 볼트(11)의 폭넓은 부분(25)의 외주에는 세레이션 또는 다각형 단면 등의 비원형의 회전방지부분(28)이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
  5. 제1항에 있어서, 상기 볼 시트(13)가 합성수지로 되고, 동시에 이 볼 시트(13)가 금속제의 하우징(15)에 수용되어 있는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
  6. 일단부측에 수나사부(21)를 갖고 또한 타단부측에 소경부(26)와 이 소경부(26)보다도 폭이 큰 폭넓은 부분(25)을 갖는 금속제의 스터드 볼트(11)와, 상기 스터드 볼트(11)의 상기 수나사부(21)에 나사식으로 결합하는 너트(22)와, 상기 폭넓은 부분(25)의 외주에 형성된 세레이션 또는 다각형 단면 등의 비원형의 회전 방지부분(28)과, 상기 스터드 볼트(11)의 축선방향 중간부분에 볼트(11)와 일체로 성형되고 또한 상기 너트(22)와의 사이에 결합 상대부재(31)를 끼우는 플랜지부(30)와, 상기 스터드 볼트(11)의 상기 폭넓은 부분(25)을 덮어서 성형된 구형부(35)를 갖고 동시에 이 구형부(35)의 중심(C)을 상기 스터드 볼트(11)의 축선(O)위에 위치시킨 합성수지제의 수지 볼 부재(12)와, 상기 수지 볼 부재(12)의 구형부(35)와 상대 회전가능하고 요동가능하게 끼워맞추는 구면형의 오목한 부분(40)을 갖는 합성수지제의 볼 시트(13)와, 상기 스터드 볼트(11)와 상기 볼 시트(13)에 걸쳐서 설치된 먼지 방지 커버(14)와, 상기 스터드 볼트(11)의 축선방향 중간부분을 덮고 상기 수지 볼 부재(12)의 구형부(35)와 일체로 성형된 원통형부(36)와, 상기 원통형부(36)의 단부에 이 원통형부(36)와 일체로 성형되어 있고 상기 플랜지부(30)와의 사이에서 먼지 방지 커버(14)의 단부(50)을 끼우는 먼지 방지 커버 고정용의 볼록한 부분(37)과, 상기 볼 시트(13)를 수용하는 금속제의 하우징(15)을 구비한 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
  7. 일단부측에 수나사부(21)를 형성하고 동시에 타단부측 외주에 세레이션 또는 다각형 단면 등의 비원형의 회전 방지 부분(28)을 형성하는 것에 의해 금속제 스터드 볼트(11)를 제작하는 공정과, 전단면이 뾰족한 펀치(60)에 의해서 상기 스터드 볼트(11)의 단면(61)을 가압함으로서 상기 스터드 볼트(11)의 단부(27)를 넓혀서 폭넓은 부분(25)을 형성하는 공정과, 상기 스터드 볼트(11)의 폭넓은 부분(25)을 포함하는 영역을 사출성형용의 형에 세트하고 동시에 이 형의 내부에 합성수지 재료를 사출함으로서 구형부(35)를 갖는 수지 볼 부재(12)를 성형하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 볼 조인트의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 수지 볼 부재(12)를 사출성형할 때에 상기 스터드 볼트(11)의 원둘레 방향으로 연속하는 환형의 먼지 방지 커버 고정용의 볼록한 부분(37)을 상기 구형부(35)와 일체로 성형하는 것을 특징으로 하는 볼 조인트의 제조방법.
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