KR101931932B1

KR101931932B1 - 볼 조인트

Info

Publication number: KR101931932B1
Application number: KR1020170078859A
Authority: KR
Inventors: 김용관
Original assignee: 주식회사 티앤지
Priority date: 2017-06-22
Filing date: 2017-06-22
Publication date: 2018-12-24

Abstract

본 발명에 의하면, 스터드부(111)와, 상기 스터드부의 끝단에 형성된 볼부(116)를 구비하는 볼 스터드(110); 기준축선(A)을 중심으로 연장되고 상기 볼부를 수용하는 소켓(120); 상기 볼부와 접촉하는 시트부(135)를 구비하고 상기 소켓의 내부에 설치되는 금속 재질의 판상의 볼 시트(130); 및 상기 볼 시트와 결합되고 상기 소켓의 내부에 상기 볼 시트를 사이에 두고 상기 볼부의 반대편에 설치되는 고무재질의 탄성 지지체(140)를 포함하는 볼 조인트가 제공된다.

Description

볼 조인트 {BALL JOINT}

본 발명은 볼 조인트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내구성 및 밀폐성이 향상된 볼 조인트에 관한 것이다.

본 발명과 관련된 선행기술로서 공개특허공보 공개번호 10-2008-0067754에 기재된 볼 조인트의 구성이 도 1에 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 볼스터드(340)는 베어링(340)에 의해 양쪽으로 감싸지게 되며, 더스트 커버(350)와 플레이트(390)에 의해 볼스터드(300)의 구형부(330)는 밀폐상태가 형성된다.

볼스터드(300)는 하부가 구형(330)으로 형성되고 중앙부는 테이퍼진 원통형으로 형성되며, 상부는 중앙부보다 직경이 작은 원통으로 형성된다. 볼스터드(300) 상부에는 핀홀(310)이 형성되어, 핀에 의해 다른 부품과의 결합이 가능하다. 서포트 커버(320)는 볼스터드(300)의 바깥 양측면에 형성되어 더스트 커버(350)가 일정 높이에서 하강하는 것을 방지한다. 더스트 커버(350)는 베어링(340) 안쪽에 형성된 볼스터드(300)에 먼지 등의 이물질이 들어가지 않도록 한다. 베어링(340)의 상부 양바깥쪽에 끼움홈(360)이 형성되고, 더스트 커버(350)의 하단부에는 베어링(340)의 끼움홈(360)에 결합될 수 있도록 끼움쇠(370)가 돌출 형성된다. 더스트 커버(350)의 끼움쇠(370)가 베어링(340)의 끼움홈(360)에 결합된 후, 고정될 수 있도록 끼움쇠(370)에 클램프링(380)이 결합된다. 또한, 더스트 커버(350)의 상단부가 고정되도록 더스트 커버(350)의 상단부의 고정홈(410)에 고정링(400)이 장착된다. 플레이트(390)는 볼스터드(300) 하부에 러버시트(420)를 지지하고, 베어링(340) 안쪽에서 베어링(340)과 결합된다. 플레이트(390)는 베어링(340)의 안쪽홈에 삽입 고정되어 밀폐구조가 형성됨으로써, 먼지 등이 하방향으로부터 들어오지 못하도록 한다. 러버 시트(420)는 볼스터드(300)의 구형부(330)와 베어링(340)의 사이에 위치하고, 플레이트(390)가 러버 시트(420)의 하부를 지지한다. 러버 시트(420)는 고무재질로로서, 볼스터드(300)를 탄성지지함으로써 절도감이 부여되고 헐겁게 움직이지 않게 된다. 하지만, 도 1에 도시된 바와 같은 구조를 갖는 종래의 볼 스터드(300)는 고무재질인 러버 시트(420)와 금속재질인 볼스터드(300)의 접촉에 의해 마모가 심하고, 플레이트(390)의 고정부의 상태에 따라 누유가 발생할 수 있다는 문제가 있어서, 개선이 요구된다.

본 발명의 목적은 내구성 및 밀폐성이 향상된 볼 조인트를 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면,

스터드부(111)와, 상기 스터드부의 끝단에 형성된 볼부(116)를 구비하는 볼 스터드(110); 기준축선(A)을 중심으로 연장되고 상기 볼부를 수용하는 소켓(120); 상기 볼부와 접촉하는 시트부(135)를 구비하고 상기 소켓의 내부에 설치되는 금속 재질의 판상의 볼 시트(130); 및 상기 볼 시트와 결합되고 상기 소켓의 내부에 상기 볼 시트를 사이에 두고 상기 볼부의 반대편에 설치되는 고무재질의 탄성 지지체(140)를 포함하는 볼 조인트가 제공된다.

상기 볼 시트는 상기 시트부로부터 측면 바깥으로 연장되는 고리 형상의 테두리부(131)를 더 구비하며, 상기 탄성 지지체는 상기 테두리부에 대응하는 고리 형상이며, 상기 테두리부에는 결합용 관통 구멍(132)이 다수 형성되며, 상기 탄성 지지체는 상기 결합용 관통 구멍(132)에 끼워지는 다수의 결합 돌기(141)를 구비할 수 있다.

상기 소켓에는 기준축선(A)을 따라서 연장되는 관통구(121)가 형성되며, 상기 관통구는 상기 볼부가 수용되는 안착 공간(122)과, 상기 안착 공간과 연결되고 상기 스터드부 쪽을 개방하는 제1 개구부(125)와, 상기 안착 공간과 연결되고 상기 탄성 지지체 쪽을 개방하는 제2 개구부(127)를 구비하며, 상기 볼 조인트는 상기 제2 개구부를 폐쇄하는 폐쇄 부재(150)를 더 포함할 수 있다.

상기 시트부는 상기 폐쇄 부재 쪽으로 볼록하게 돌출되며, 상기 폐쇄 부재는 상기 시트부가 안착되는 곡면부(151)를 구비할 수 있다.

상기 탄성 지지체의 재질은 NBR일 수 있다.

본 발명에 의하면 앞서서 기재된 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로는, 스터드부(111)와, 상기 스터드부의 끝단에 형성된 볼부(116)를 구비하는 볼 스터드(110); 기준축선(A)을 중심으로 연장되고 상기 볼부를 수용하는 소켓(120); 상기 볼부와 접촉하는 시트부(135)를 구비하고 상기 소켓의 내부에 설치되는 금속 재질의 판상의 볼 시트(130); 및 상기 볼 시트와 결합되고 상기 소켓의 내부에 상기 볼 시트를 사이에 두고 상기 볼부의 반대편에 설치되는 고무재질의 탄성 지지체(140)를 포함하는 볼 조인트가 제공되므로, 볼부와 금속 재질의 볼 시트가 접촉함으로써 내구성이 향상되고, 탄성 지지체에 의해 밀폐성이 향상되어 그리스 누유가 방지된다.

도 1은 종래의 볼 조인트를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 볼 조인트의 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 볼 시트와 탄성 지지체가 분리되어서 도시된 사시도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.

도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 볼 조인트가 단면도로서 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 볼 조인트(100)는 볼 스터드(Ball stud)(110)와, 소켓(120)과, 볼 시트(130)와, 탄성 지지체(140)와, 폐쇄 부재(150)와, 더스트 커버(160)와, 내부 커버(170)를 포함한다.

볼 스터드(110)는 원형 막대 형태의 스터드부(111)와, 스터드부(111)의 끝단에 형성된 구형의 볼부(116)를 구비한다.

스터드부(111)는 대체로 원형 막대 형태로서, 스터드부(111)의 끝단에는 볼부(116)가 위치한다. 스터드부(111)에서 볼부(116)와 인접하는 부분은 볼부(116) 쪽으로 갈수록 직경이 줄어드는 경사부(112)를 형성한다. 경사부(112)는 내부 커버(170)에 의해 감싸진다.

볼부(116)는 스터드부(111)의 끝단에 위치하는 구형의 형태로서, 소켓(120)의 내부에 수용되어서 소켓(120)에 대하여 회전한다.

소켓(120)은 스터드부(111)와 회전가능하게 결합되는 구조물로서, 소켓(120)에는 직선의 기준축선(A)을 중심으로 하는 원형 단면의 관통구(121)가 형성된다. 관통구(121)는 볼 스터드(110)의 볼부(116)가 안착되는 안착 공간(122)과, 안착 공간(122)의 일단(도면에서 상단)에 이어지고 안착 공간(122)을 소켓(120)의 외부로 개방하는 제1 개구부(125)와, 안착 공간(122)의 타단(도면에서 하단)에 이어지고 안착 공간(122)을 소켓(120)의 외부로 개방하는 제2 개구부(127)를 구비한다.

안착 공간(122)은 제1 개구부(125)와 연결되는 제1 공간부(123)와 제2 개구부(127)와 연결되는 제2 공간부(124)를 구비한다. 제1 공간부(123)와 제2 공간부(124)는 기준축선(A)을 따라서 연속으로 이어진다. 제1 공간부(123)는 기준축선(A) 방향 양단이 각각 제1 개구부(125) 및 제2 공간부(124)와 이어진다. 제1 공간부(123)의 직경은 제1 공간부(123)의 벽면이 볼 스터드(110)의 볼부(116)와 접촉하도록 제1 개구부(125)에서 제2 공간부(124) 쪽으로 가면서 원호형상으로 증가한다. 제2 공간부(124)의 직경은 볼 스터드(110)의 볼부(116)의 직경보다 크다.

제1 개구부(125)는 안착 공간(122)의 일단(도면에서 상단)과 이어지고 안착 공간(122)을 소켓(120)의 외부로 개방한다. 제1 개구부(125)의 직경은 안착 공간(122)으로부터 멀어지면서 증가한다. 그에 따라 제1 개구부(125)의 내주면은 상단으로 갈수록 벌어지도록 경사진다.

제2 개구부(127)는 안착 공간(122)의 타단(도면에서 하단)과 이어지고 안착 공간(122)을 소켓(120)의 외부로 개방한다. 제2 개구부(127)는 안착 공간(122)의 끝단으로부터 바깥으로 확장되는 제1 확장부(128)와, 제1 확장부(128)의 끝단으로부터 바깥으로 확장되는 제2 확장부(129)를 구비한다. 안착 공간(121)과 제1 확장부(128)의 사이에 외부를 향하는 제1 단턱(1281)이 형성되고, 제1 확장부(128)와 제2 확장부(129)의 사이에 외부를 향하는 제2 단턱(1291)이 형성된다. 제2 개구부(127)의 끝단(즉, 제2 확장부(129)의 끝단)은 폐쇄 부재(150)를 고정하도록 도시된 바와 같이 코킹(caulking) 가공된다.

도 3에는 볼 시트(130)가 사시도로서 도시되어 있다. 도 2와 도 3을 참조하면, 볼 시트(130)는 대체로 원형 판상의 부재로서, 금속재질로 이루어진다. 볼 시트(130)는 고리 형태의 테두리부(131)와, 테두리부(131)의 안쪽 영역인 시트부(135)를 구비한다. 테두리부(131)는 볼 시트(130)의 가장자리 외주를 따라 고리 형태로 이루어지는 부분으로서, 편평한 평면 상에 형성된다. 테두리부(131)의 외주 끝단은 안착공간(121)의 제2 공간부(124)의 벽면과 접촉한다. 테두리부(131)에는 원주방향을 따라서 차례대로 배치되는 다수의 결합용 관통 구멍(132)이 형성된다. 본 실시예에서 다수의 결합용 관통 구멍(132)은 네 개가 등간격으로 위치하는 것으로 설명하는데, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 시트부(135)는 테두리부(131)의 내부 영역에 형성되는 부분으로서, 일면이 볼 스터드(110)의 볼부(116)와 면접촉하도록 구면의 일부를 형성하는 곡면을 이룬다. 시트부(135)는 볼부(116)와 접촉하는 측은 오목하게 형성되고, 그 반대면은 볼록하게 형성된다. 시트부(135)에서 도면 상 가장 아래에 위치하는 중심에는 그리스(grease) 유동용 관통 구멍(136)이 형성된다. 시트부(135)의 오목한 면에 볼 스터드(110)의 볼부(116)가 면접촉하면서 안착된다. 시트부(135)의 볼록한 반대면은 폐쇄 부재(150)에 의해 지지된다. 본 실시예에서 볼 시트(130)는 볼 스터드(110)의 볼부(116)와 접촉시 내마모성을 갖도록 표면경화된 스틸재인 것으로 설명한다.

도 3에는 탄성 지지체(140)가 볼 시트(130)와 함께 사시도로서 도시되어 있다. 도 2와 도 3을 참조하면, 탄성 지지체(140)는 전체가 고무재질로 이루어지는 것으로서, 볼 시트(130)의 테두리부(131)와 대응하는 원형의 고리 형태를 갖는다. 탄성 지지체(140)의 일면(도면에서 상면)에는 볼 시트(130)에 형성된 다수의 결합용 관통 구멍(132) 각각에 꼭 맞게 끼워지는 다수의 결합 돌기(141)가 돌출되어서 형성된다. 결합 돌기(141)는 볼 시트(130)에 형성된 다수의 결합용 관통 구멍(132)에 대응하여 4개가 등간격으로 배치된다. 결합 돌기(141)에 볼 시트(130)의 결합용 관통 구멍(132)이 끼워져서 볼 시트(130)의 회전이 방지된다. 탄성 지지체(140)의 개방된 내부 공간부(142)에 볼 시트(130)의 시트부(135)가 위치한다. 탄성 지지체(140)의 내부 공간부(142)를 통해 시트부(135)가 볼록하게 도면상 아래로 돌출된다. 탄성 지지체(140)의 외주에는 도면 상 하단에서 측면 바깥으로 돌출되는 플랜지부(143)가 형성된다. 플랜지부(143)는 제2 개구부(127)의 제1 확장부(128)에 위치하며, 결합 돌기(141)를 포함하는 나머지 부분은 안착 공간(121)의 제2 공간부(123)에 위치한다. 플랜지부(143)의 외경은 제2 개구부(127)의 제1 확장부(128)의 내경과 대체로 일치하여 꼭 맞게 삽입되는 것이 바람직하다. 플랜지부(143)의 두께는 제2 개구부(127)의 제1 확장부(128)의 두께와 동일한 것이 바람직하다. 탄성 지지체(140)는 볼 스터드(110)의 기준축선 방향(도면 상 상하 방향) 하중에 대한 반력을 유지하고, 충격을 흡수한다. 탄성 지지체(140)는 그리스 누설을 막는 씰링 기능도 하게 된다. 본 실시예에서 탄성 지지체(140)의 재질은 NBR(Nitrile-Butadiene Rubber)인 것으로 설명한다.

폐쇄 부재(150)는 대체로 원형의 판상 부재로서, 제2 확장부(129)에 대응하는 직경을 갖는다. 폐쇄 부재(150)의 중앙부에는 볼 시트(130)의 시트부(135)가 안착되도록 상면이 오목하게 형성되는 곡면부(151)가 형성된다. 폐쇄 부재(150)는 제2 개구부(127)를 막도록 제2 확장부(129)에 수용된 후 제2 확장부(129)의 끝단이 코킹되어서 고정된다.

더스트 커버(160)는 고무와 같은 유연한 재질로 이루어지는데, 더스트 커버(140)는 볼 조인트용 더스트 커버에서 통상적으로 사용되는 재질로 이루어진다. 더스트 커버(160)의 상단은 볼 스터드(110)의 스터드부(111)를 감싸며 제1 클램프링(161)에 의해 고정되며, 더스트 커버(160)의 하단은 소켓(120)의 제1 개구부(125)의 외주를 감싸며 제2 클램프링(162)에 의해 고정된다. 더스트 커버(160)에 의해 볼 스터드(110)의 볼부(116)가 위치하는 내부로 이물질이 들어가는 것이 방지된다.

내부 커버(170)는 볼 스터드(110)의 스터드부(111)의 경사부(112)를 감싸도록 형성된다. 내부 커버(170)는 더스트 커버(160)의 상단이 일정 높이에서 하강하는 것을 방지한다.

이상 실시예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예는 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 본 기술분야의 통상의 기술자는 이러한 수정과 변경도 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.

100 : 볼 조인트 110 : 볼 스터드
111 : 스터드부 116 : 볼부
120 : 소켓 121 : 관통구
122 : 안착 공간 123 : 제1 공간부
124 : 제2 공간부 125 : 제1 개구부
127 : 제2 개구부 128 : 제1 확장부
129 : 제2 확장부 130 : 볼 시트
131 : 테두리부 132 : 결합용 관통 구멍
135 : 시트부 136 : 그리스 유동용 관통 구멍
140 : 탄성 지지체 141 : 결합 돌기
143 : 플랜지부 150 : 폐쇄 부재
160 : 더스트 커버 170 : 내부 커버

Claims

스터드부(111)와, 상기 스터드부의 끝단에 형성된 볼부(116)를 구비하는 볼 스터드(110);
기준축선(A)을 중심으로 연장되고 상기 볼부를 수용하며, 상기 볼부가 안착되는 안착 공간(122)이 형성된 소켓(120);
상기 볼부와 접촉하는 시트부(135) 및 상기 시트부로부터 측면 바깥으로 연장되는 고리 형상의 테두리부(131)를 구비하고, 상기 소켓의 내부에 설치되는 금속 재질의 판상의 볼 시트(130);
상기 볼 시트와 결합되고 상기 소켓의 내부에 상기 볼 시트를 사이에 두고 상기 볼부의 반대편에 설치되는 고무재질의 탄성 지지체(140); 및
상기 볼 시트(130)의 시트부(135)가 안착되도록 상면이 오목하게 형성되는 곡면부(151)가 중앙에 형성된 폐쇄 부재(150);를 포함하고,
상기 탄성 지지체는 상기 테두리부에 대응하는 고리 형상이며,
상기 테두리부에는 결합용 관통 구멍(132)이 다수 형성되며, 상기 탄성 지지체는 상기 결합용 관통 구멍(132)에 끼워지는 다수의 결합 돌기(141)를 구비하며,
상기 소켓 상에는 상기 안착 공간의 타단과 이어지고 상기 안착 공간을 상기 소켓의 외부로 개방하는 제2 개구부(127)가 형성되고,
상기 제2 개구부는 상기 안착 공간의 끝단으로부터 바깥으로 확장되는 제1 확장부(128) 및 상기 제1 확장부의 끝단으로부터 바깥으로 확장되는 제2 확장부(129)를 구비하고,
상기 탄성 지지체(140)의 외주 상에서 측면 바깥으로 단차진 상태로 돌출 형성되는 플랜지부(143)는 그 내경이 상기 제1 확장부(128)의 내경에 일치한 상태로 위치하고, 상기 폐쇄 부재(150)는 상기 제1 확장부(128)보다는 큰 직경을 갖는 제2 확장부(129)에 대응하는 직경을 갖고,
상기 플랜지부(143)의 두께는 상기 제2 개구부(127)의 제1 확장부(128)의 두께와 동일하며, 이를 통해 탄성 지지체(140)는 볼 스터드(110)의 기준축선 방향 하중에 대한 반력을 유지하는 동시에 충격을 흡수하는, 볼 조인트.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 소켓에는 기준축선(A)을 따라서 연장되는 관통구(121)가 형성되며,
상기 관통구는 상기 볼부가 수용되는 안착 공간(122)과, 상기 안착 공간과 연결되고 상기 스터드부 쪽을 개방하는 제1 개구부(125)와, 상기 안착 공간과 연결되고 상기 탄성 지지체 쪽을 개방하는 상기 제2 개구부(127)를 구비하며,
상기 제2 개구부를 폐쇄하는 폐쇄 부재(150)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
청구항 3에 있어서,
상기 시트부는 상기 폐쇄 부재 쪽으로 볼록하게 돌출되며,
상기 폐쇄 부재는 상기 시트부가 안착되는 곡면부(151)를 구비하는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
청구항 1에 있어서,
상기 탄성 지지체의 재질은 NBR인 것을 특징으로 하는 볼 조인트.