KR20050028905A

KR20050028905A - 고성능 저모멘트 볼조인트

Info

Publication number: KR20050028905A
Application number: KR1020047008881A
Authority: KR
Inventors: 부데프랑크; 묄아킴; 그래베르위르겐; 리흐터토마스
Original assignee: 젯에프 렘푀르더 메탈바렌 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2002-07-25
Filing date: 2003-07-16
Publication date: 2005-03-23
Also published as: CN1623044A; DE10233798A1; JP2005533989A; US7325289B2; US20050005440A1; WO2004016959A1; EP1525403A1; DE10233798B4; CN100360817C

Abstract

본 발명은 본질적으로 구(球) 형태로 접합되거나 또는 형성된 조인트볼(4)이 달린 피벗핀(3)으로 이루어진 하나의 볼피벗(2)과, 하나의 베어링 소켓(5)과, 박막 볼소켓(7)으로서 미리 성형되어 적어도 부분적으로 조인트볼(4)을 둘러싸는 조인트 표면(8)을 형성한 하나의 플라스틱 필름 기성 성형부품(6)과, 상기 조인트볼(4)의 표면과 박막 볼소켓(7)의 조인트 표면(8) 사이에 주입된 윤활물질(9)로 구성되는 볼조인트의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법에 따라, 먼저 상기 박막 볼소켓(7)을 윤활물질(9)로 충전한다. 그다음 볼피벗(2)의 조인트볼(4)을 상기 윤활물질(9)로 충전된 박막 볼소켓(7) 속으로 삽입한 후에 이어서 상기 박막 볼소켓(7)이 결합된 조인트볼(4)을 케이싱(10) 속에 결합한다. 마지막으로 상기 박막 볼소켓(7)과 케이싱(10) 사이의 빈 공간을 베어링 소켓(5)을 형성하기 위한 재료로 충전한다. 본 발명의 볼조인트(1)는 플라스틱 필름 기성 성형부품을 박막 볼소켓(7)으로서 사용하는 것을 특징으로 하고 있다.

Description

고성능 저모멘트 볼조인트{HIGH-PERFORMANCE BALL-AND-SOCKET JOINT WITH LOW MOMENTS}

본 발명은 볼조인트, 특히 고압 베어링 부하용 볼조인트에 관한 것이다.

통상적으로 표준 볼조인트는 1개의 케이싱, 1개의 플라스틱 볼 소켓, 유지와 같은 윤활물질, 1개의 볼 피벗과, 통상 밀봉 벨로스 형태의 밀봉장치로 이루어져 있다.

베어링에 대한 강력한 압축응력 또는 고온동작온도와 같은 고부하 상태에서 플라스틱 볼 피벗은 플라스틱 재료의 크리핑(creeping)으로 인한 변형이 일어나기 쉽다. 상기 크리핑 작용은 볼 소켓의 동작온도 및 기계적 부하에 달려있을 뿐만 아니라, 볼 소켓의 벽 두께에 의해서도 영향을 받는다. 볼 소켓이 두꺼우면 두꺼울수록 고부하 하에서 플라스틱 재료의 크리핑에 의하여 볼 소켓의 변형 가능성이 더욱더 커진다는 것이 일반적으로 인정되고 있다. 상기 볼 소켓의 재료가 극심하게 크리핑을 일으키게 되면, 조인트 표면의 재료마모가 커져서 볼조인트에 유격이 생기게 된다. 따라서 완전 플라스틱 소켓으로 이루어지는 표준 볼조인트는 오직 비교적 작은 압축부하 하에서 조인트 표면 부위에, 즉, 소위 표면압력 하에서, 그리고 보통의 온도 하에서만 사용될 수 있다.

따라서 높은 표면압력과 높은 동작온도 하에서 사용하기 위해서는 매우 얇은 플라스틱 볼 소켓으로 이루어진 볼조인트 장치가 선호된다.

따라서 독일 특허명세서(증서) 제DE 41 08 219 D2호에서는 볼조인트의 조인트볼을 양호한 슬라이딩 특성을 갖는 플라스틱으로 피복하고, 피복된 볼 표면을 다시 망상섬유 편조물로 둘러싸주는 볼조인트 제조방법이 제시 되었다. 그다음, 이와 같이 피복되고 둘러싸인 조인트볼을 케이싱 형틀 속에 위치시킨 다음, 덮어씌운 망상섬유 편조물과 케이싱 형틀 사이의 빈 공간을 2성분-플라스틱으로 충전함으로써, 상기 피복된 조인트볼의 표면에 덮여있는 망상섬유편조물이 상기 조인트볼 자체 내에 파묻히도록 되어있다. 상기 망상섬유 편조물의 섬유들은 이때 볼조인트의 주부하 방향과 일치하게 정렬시켜야 하며, 이는 섬유피복의 제조가 다소간의 비용과 관련이 있다는 것을 의미한다.

독일공개공부 제DE 31 27 710 A1호에서 공개된 볼조인트 제조방법은 그와는 반대로 조인트볼을 윤활물질로 도포한 다음, 피복된 조인트볼 위에 합성재료로 된 일회용 외피를 입히도록 되어있다. 그다음, 그와 같이 준비된 조인트볼을 조인트 케이싱의 형틀 속에 위치시키고, 마지막으로 준비된 조인트볼과 형틀 사이의 빈 공간을 조인트 케이싱을 성형하기 위한 합성재료로 충전하도록 되어있다. 이때 상기 윤활물질로 피복될 일회용 외피는 얇은 박피로 응고되는 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 상기 방법에 따르면, 플라스틱의 가공온도를 도포할 윤활물질의 적점(dripping point) 이하로 유지해야하며, 그렇지 않으면 볼 소켓의 내측면이 구면 형태의 조인트볼에 생기는 오목한 편차 부위들과 부합하는 현상이 일어날 수 있기 때문이다. 그 결과, 조인트의 조기 마모로 인하여 높은 운동량이 발생한다.

제1a도는 본 발명에 따른 볼조인트의 제1실시형태를 보여주는 도면이다.

제1b도는 플라스틱 필름 기성 성형부품의 본 발명에 따른 실시형태의 2개의 변형을 보여주는 도면이다.

제2a도는 본 발명에 따른 제2실시형태를 보여주는 도면이다.

제2b도는 본 발명에 따른 제3실시형태를 보여주는 도면이다.

제3a도는 본 발명에 따라 설정된 조인트 모멘트의 조정을 위한 볼조인트의 실시형태를 보여주는 도면이다.

제3b도는 본 발명에 따라 설정된 조인트 모멘트의 조정을 위한 다른 형태의 볼조인트 실시예를 보여주는 도면이다.

따라서 본 발명의 과제는 조인트 모멘트(joint moment)가 작은 볼조인트의 제조를 위한 간단한 방법을 제공하는 것으로서, 고도의 기계적 부하 내지 표면압력 및 높은 작용온도를 위한 볼조인트를 설계된다.

상기 과제는 독립된 특허청구범위에서 주장하는 특징들에 따라 해결된다. 본 발명의 유리한 추가적인 발명사항들은 각각의 종속항들에 의하여 정의되어 있다.

상기 본 발명에 따른 과제는 한쪽 단부에 착설 또는 형성하여 본질적으로 구형으로 형성된 조인트볼(4)을 갖는 피벗 핀(3)으로 이루어진 1개의 볼피벗(ball pivot)(2)과, 1개의 베어링 소켓(bearing shell)(5)과, 상기 조인트볼(4)을 최소한 부분적으로 둘러싸는 조인트 표면(8)을 가지고 있고, 상기 조인트볼(4)의 표면과 박막 볼소켓(7, 7a, 7b)의 조인트 표면(8) 사이에 주입된 윤활물질(9)를 포함하는 박막 볼소켓(7, 7a, 7b)로서 미리 형성된 플라스틱 필름(6, 6a)으로 구성되는 볼조인트의 제조를 위하여, 아래와 같이,

a) 상기 박막 볼소켓(7, 7a, 7b)을 윤활유(9)로 충전하는 단계와,

b) 상기 볼피벗(2)의 조인트볼(4)을 윤활물질로 충전된 상기 박막 볼소켓(7, 7a, 7b) 속으로 삽입하는 단계와,

c) 박막 볼소켓(7, 7a, 7b)이 착설된 조인트볼(4)을 상기 케이싱(10) 속으로 삽입하는 단계와,

d) 상기 박막 볼소켓(7, 7a, 7b)과 케이싱(10) 사이의 빈 공간의 최소한 일부분을 베어링소켓(5)을 형성시키기 위한 재료로 충전하는 단계들에 의하여 해결된다.

플라스틱 박막을 사용할 경우에는 플라스틱 재료의 크리핑 현상과 그에 따른 조인트 표면의 기하학적 구조의 변형이 배제되기 때문에, 박막 볼소켓으로서 미리 성형된 플라스틱 필름의 사용은 고압 표면압축 부하를 위한 볼조인트의 구조를 가능케 한다. 상기 박막 볼소켓은 미리 성형된 플라스틱 박막으로 이루어지기 때문에, 윤활물질의 적점을 플라스틱 필름의 가공온도에 맞출 필요가 없다. 따라서 플라스틱 필름 가공재료와 같은 윤활물질은 볼조인트에 요구되는 부하조건에 일치하게 자유로이 선택될 수 있다.

박막 볼소켓으로서 사용하기 위하여 미리 성형되는 플라스틱 필름 성형부품은 디프드로잉(deep drawing) 기법을 사용하여 한쪽 또는 양쪽이 열린 플라스틱 튜브로 저렴하게 성형할 수 있다. 상기 플라스틱 필름 기성(旣成) 성형부품은 조립을 간단히 하기 위하여 한쪽이 열린 캡(cap) 모양으로 형성되어 있고, 이때 상기 캡의 바닥은 본질적으로 볼록한 구형으로 형성됨으로써, 조인트볼의 기하학적 구면형상에 일치시킨 미끄럼면을 형성하여 모멘트가 작은 조인트의 운동을 보장하여 준다.

상기 미끄럼면 부위에 윤활물질 저장부를 형성함으로써 볼조인트의 수명이 장기간 유지될 수 있다. 따라서 상기 플라스틱 필름 성형부품의 조인트 표면 부위에 최소 1개 이상의 윤활물질 저장 포켓(pocket)을 형성하는 것이 바람직하다. 특히 상기 플라스틱 필름 성형부품을 제조하기 위하여 양쪽이 열린 플라스틱 튜브를 사용할 때는 박막 플라스틱 튜브의 한쪽 단부를 묶거나 용접하여 윤활물질의 저장 포켓을 경제적인 방법으로 형성시킨다. 상기 박막 플라스틱 튜브를 묶는 공정은 예를 들어 직경이 작은 고무링(rubber band)으로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 볼조인트의 여러 가지 사용방법에 있어서, 조인트의 적도부위에서 조인트 표면에 대한 극심한 기계적 부하와 그로 인한 극도의 표면압축이 일어난다. 따라서 본 발명의 바람직한 일 실시형태에 있어서, 상기 플라스틱 필름 기성 성형부품에다가 조인트 표면의 적도부위에 윤활물질 저장 포켓을 형성시킨다.

장기간 사용하지 않거나 또는 극심한 기계적 부하가 가해질 때는 조인트볼의 표면에 윤활물질이 도포되어 있는 상태가 항상 보장되는 것은 아니다. 따라서 사용할 때 상기 조인트볼과 박막 볼소켓 사이의 고체간 접촉은 배제될 수 없는 것이다. 따라서 상기 플라스틱 베어링 소켓 재료는 사용된 윤활물질에 비하여 화학적 내구성 외에도 고체간 접촉에 있어서도 볼조인트의 마모가 극소화 되도록 양호한 마찰특성을 갖도록 하여야 한다. 따라서 박막 볼소켓을 위한 플라스틱 필름 기성 성형부품은 유리하게도 열가소성 플라스틱, 탄성중합체, 열가소성 엘라스토머 또는 최소 2개 이상의 조합 재료로 제조된다.

볼조인트의 수명은 박막 볼소켓과 조인트볼 사이의 공간 속으로 오염입자들이 침입함으로써 현저히 저하될 수 있다. 따라서 본 발명의 바람직한 실시형태에 있어서, 기성 플라스틱 필름 성형부품의 개구부는 밀봉 벨로스로서 형성된다.

볼조인트의 베어링 소켓은 조인트 표면의 변형을 일으키지 않고 모든 힘을 수용할 수 있어야한다. 따라서 베어링 소켓의 형성을 위해서는 고부하 하에서도 흐름을 일으키지 않을 열경화성 재료를 사용하는 것이 바람직하다.

특정한 조인트 모멘트를 조정하기 위하여 볼조인트의 케이싱을 베어링 소켓에 대하여 변형시키거나 장력을 가함으로써 유리하게 실시할 수 있다.

본 발명에 따른 볼조인트는 예를 들어 자동차의 차륜현가장치 또는 조향장치에 사용될 수 있다.

첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시형태들을 상세히 설명하면 다음과 같다.

서로 상이하지만 등가요소들의 참조기호들은 동일한 숫자에다가 실시형태의 특징을 나타내는 문자를 붙여서 표시하였다.

제1도에는 본 발명에 따른 볼조인트(1)의 제1실시형태를 도시되어 있다. 상기 볼조인트(1)는 박막 볼소켓(7) 속에 지지되어 있는 1개의 볼피벗(2)과, 베어링 지지력을 받는 상기 박막 볼소켓(7)의 적어도 일부분을 받쳐주는 베어링 소켓(5)으로 이루어져 있다. 상기 볼피벗(2)은 일체형으로 또는 2부분으로 형성될 수 있다. 상기 볼피벗(2)은 1개의 피벗핀(3)과, 그 피벗핀(3)의 한쪽 단부에 본질적으로 구형으로 형성된 조인트볼(4)로 이루어져 있다. 일체형 볼피벗(2)에 있어서는 조인트볼(4)이 피벗핀(3)에 형성되며, 2부분으로 형성된 볼피벗(2)에 있어서는 피벗핀(3)과 조인트볼(4)을 별도의 제조공정에서 따로따로 형성한 다음 볼피벗(2)에 연결된다.

본 발명의 볼조인트(1)에 있어서는 상기 볼피벗(2)의 조인트볼(4)은 윤활물질(9)로 둘러싸여 있다. 상기 윤활물질(9)은 상기 조인트볼(4)의 표면을 상기 박막 볼소켓(7)의 내측면으로부터 이격시켜준다. 상기 박막 볼소켓(7)의 내측면의 형태는 본질적으로 구면으로서, 이때 오직 구면으로부터의 철형편위(convex deviation)만이 허용되며, 특히 다시 말해서 구면의 중심 방향으로 요형편차(concave deviation)는 허용되지 않는다. 상기 박막 볼소켓(7)의 본질적으로 구면형태의 조건은 단지 상기 박막 볼소켓(7) 내측면의 조인트 표면(8)으로서 사용되는 부위에만 적용된다. 상기 조인트볼(4)과 박막 볼소켓(7) 사이의 조인트 지지력을 전달하는 박막 볼소켓(7) 부위는 조인트 표면(8)인 것이다.

상기 베어링 소켓(5)은 케이싱(10)으로 둘러싸여 있다. 상기 케이싱(10)에는 밀봉 밸로스(15)를 고정하는 역할을 하는 홈을 형성할 수 있다. 상기 밀봉 벨로스(15)는 조인트볼(4) 위쪽의 조인트 공간을 상기 피벗핀(3) 부위에서 밀폐한다. 상기 밀봉 벨로스(15)는 분진을 포함하는 이물질의 입자들 또는 습기가 볼조인트(1) 내부로 침입하는 것을 방지한다.

본 발명에 따라 예를 들어 제1b도에 도시된 플라스틱 필름 기성 성형품(6)은 박막 볼소켓(7)으로서 사용된다. 상기 플라스틱 필름 기성 성형품(6)은 공지된 제조방법중 하나를 사용하여 제작할 수 있다. 상기 플라스틱 필름 기성 성형품(6)은 바람직하게도 한쪽 또는 양쪽이 열린 플라스틱 튜브를 사용하여 디프드로잉 기법으로 제조된다. 이때 플라스틱 필름 기성 성형품(6)의 두께가 제작 후에 조인트 표면(8) 부위가 충분히 얇게 되도록 함으로써 완성된 볼조인트(1)의 부하조건 하에서 플라스틱 재료의 크리핑 현상이 일어나지 않도록 주의하여야 한다.

한쪽 또는 양쪽이 개방된 플라스틱 튜브로 플라스틱 필름 기성 성형품(6)을 제조하기 위한 다른 방법으로서, 또한 평판 플라스틱 필름을 디프드로잉 공법으로 실시할 수도 있다.

제1b도에서, 플라스틱 필름 기성 성형품(6)에 대한 2개의 예를 도시하고 있다. 제1 예(i)의 플라스틱 필름 기성 성형품(6)은 예를 들어 한쪽이 열린 플라스틱 튜브 또는 평판 플라스틱 필름을 사용하여 디프드로잉 기법에 의하여 제조된다. 제2 예(ii)의 플라스틱 필름 기성 성형품(6)은 양쪽이 개방된 플라스틱 튜브로 성형된다. 상기 플라스틱 튜브의 하단부를 고무링(20)으로, 또는 용접하여 폐쇄시킨다. 상기 플라스틱 필름 기성 성형품(6)은 조인트볼(4)을 삽입할 개구부(11)와, 상기 조인트볼(4)의 직경에 일치하는 구형만곡부가 형성된 저부(12)를 가지고 있다.

상기 볼조인트(1)의 최대 기계적 부하가 예상되는 부위 내에 또는 근처에 윤활물질의 저장부(14 또는 14a)를 형성하는 것이 유리하다. 이러한 목적을 위하여, 상기 플라스틱 필름 기성 성형품(6) 안에 윤활제 포켓(13 또는 13a 내지 13b)을 형성시킨다. 볼조인트(1)의 축선방향 부하는 극부면(極部面) 부위에서, 즉, 볼피벗(2)의 조인트볼 단부에서 최대 면압(面壓)을 받게 된다. 따라서 바람직하게는 상기 플라스틱 필름 기성 성형부품(6)의 하부바닥 중앙에 윤활물질 저장부가 들어가기 위한 볼록한 포켓(13)을 형성시킨다.

제1b도의 제2 예(ii)에 따라 플라스틱 필름 기성 성형부품(6a)의 형성을 위하여 양끝이 개방된 플라스틱 튜브를 사용할 때, 바닥끝을 용접하거나, 또는 상기 바닥끝을 폐쇄 고무링으로 묶어서 극부(極部)에 윤활물질 저장부(14)를 형성시키기 위한 적절한 윤활물질 포켓(13b)이 자동적으로 생긴다.

볼조인트(1)의 많은 응용사례에 있어서 조인트 표면에 대한 최대 기계적 부하를 받게 되고, 그에 따라 조인트 표면의 적도부위에 최대의 면압이 가해진다. 따라서 이 부위에서도 상기 플라스틱 필름 기성 성형부품(6a) 내에 윤활물질 포켓(13a)들을 형성시킨다. 상기 조인트 표면의 전체 적도부위에 윤활물질 저장부(14a)를 형성시키기 위하여 적도 포켓(13a)을 도넛 모양으로 형성될 수 있다. 그러나 또한 조인트 표면의 적도 부위를 연하여 플라스틱 필름의 볼록한 팽출부(膨出部)들을 형성시킬 수도 있다.

박막 볼소켓(7)으로서 사용될 상기 플라스틱 필름 기성 성형부품의 벽두께는 일반적으로 0.1 mm 또는 그 이하로 사용한다. 그러나 크리핑 현상이 작은 재료를 사용할 경우에는 벽두께가 보다 두꺼운 필름을 사용할 수도 있다. 일반적으로 상기 플라스틱 필름 기성 성형부품(6 또는 6a)의 벽두께는 그러나 볼조인트(1)의 상부의 피벗핀(3) 쪽으로 향한 부분 및 상기 피벗핀(3) 자체에 주름을 짓지 않고 접촉하도록 충분히 얇게 만든다.

제1b도에 도시된 플라스틱 필름 기성 성형부품(6 및 6a)의 실시예에 있어서, 상기 조인트 표면의 적도부위 위쪽의 필름 성형부품의 직경은 일정하고, 조인트볼(4) 자체의 직경과 대략 동일하다. 이를 위한 다른 방법으로서 적도평면 위쪽 부위에서 상기 플라스틱 필름 기성 성형부품(6) 내의 조인트볼의 구형틀은 그 개구부가 조인트볼(4)과 피벗핀(3) 사이의 이행부위의 직경이 피벗핀(3) 자체의 직경과 일치하거나, 또는 보다 작게 되도록 형성시킨다. 만약 상기 개구부(11)가 조인트볼(4)의 직경보다 좁을 경우에는 상기 조인트볼(4)이 플라스틱 필름 기성 성형부품(6) 속으로 삽입될 때, 상기 개구부(11)가 약간 늘어났다가, 삽입후 조인트볼 위쪽은 다시 원래의 크기로 복원되어 피벗핀(3)에 밀착하게 된다.

본 발명의 볼조인트의 제조를 위한 본 발명에 따른 방법의 요강을 설명하면 다음과 같다. 제1단계에서 플라스틱 필름 기성 성형부품(6 또는 6a)을 예를 들어 제1b도의 실시예 (i) 또는 (ii)에 따른 플라스틱 필름 기성 성형부품 또는 전술한 플라스틱 필름 기성 성형부품 종류들 중 하나를 윤활물질로 충전한다. 상기 윤활물질의 충전량은 조인트볼의 외측면과, 상기 플라스틱 필름 기성 성형부품(6 또는 6a)으로 제작된 박막 볼소켓(7)의 내측면에서 적어도 조인트 표면(8)으로서 이용되는 부분 사이의 공간을 윤활물질로 충전할 수 있는 양으로 정한다. 특히 윤활물질(9)의 충전량은 상기 볼소켓(7) 내부에 포켓(13 또는 13a) 및 경우에 따라서는 포켓(13b)에 의하여 형성된 윤활물질 저장부(14 및 14a)의 충전을 보장하는 양으로 정한다. 윤활물질로서는 칼슘비누 베이스 또는 리튬비누 베이스, 몰리브덴 이황화물, 실리콘 베이스 윤활제 또는 윤활유가 사용될 수 있다.

상기 플라스틱 필름 기성 성형부품(6 또는 6a)을 윤활물질로 충전한 다음에 상기 볼피벗(2)을 조인트볼(4)과 함께 먼저 상기 플라스틱 필름 기성 성형부품(6 또는 6a) 속으로 압입한다. 이때 플라스틱 필름 기성 성형부품 속에 들어있는 윤활물질은 조인트볼(4)의 외측면과 플라스틱 필름 기성 성형부품(6 내지 6a)의 내측면 사이의 접촉부위에 퍼져 분포된다. 만약 볼피벗(2)을 압입할 때 플라스틱 필름 기성 성형부품(6 또는 6a)이 상기 조인트볼(4) 주위에, 즉, 조인트볼(4)에 연접된 피벗핀(3)의 하단부분 주위를 감싸서 폐쇄하도록 미리 형성되어 있지 않았다면, 제1a도에 도시한 바와 같이, 제1고무링(16)을 이용하여 플라스틱 필름 기성 성형부품(6 또는 6a)을 상기 볼피벗(2)에 형성시킨다. 상기 공정단계에 따라 플라스틱 필름 기성 성형부품(6)으로부터 제조되어 상기 조인트볼(4)의 외측면에 대향하는 박막 볼소켓(7)의 내측면(8)은 조인트 표면을 이루어 본 발명에 따른 볼조인트(1)의 조인트볼(4)과 베어링소켓(5) 사이의 지지 및 마찰면으로서 작용한다.

다음 단계에서는 상기 볼피벗(2)을 상기 윤활물질오 충전된 박막 볼소켓(7)과 함께 케이싱(10) 속에 위치시키는 것이다. 이어서 상기 볼피벗(2)의 설정된 운동성을 부여하고, 기계적 부하를 받는 부위의 조인트 표면(8)을 지지할 수 있도록, 상기 박막 볼소켓(7)의 외측면과 상기 케이싱(10)의 내측면 사이의 빈 공간을 베어링 소켓(5)을 형성하기 위한 재료로 충전시킨다.

상기 베어링 소켓(5)에 의하여 지지되는 부분과 상기 볼소켓(7)의 자유로운 노출부분 사이의 경계면에 제2고무링을 장치하거나, 일체로 주조하여, 볼소켓(7)이 베어링 소켓(5) 안에서 변위되는 것을 방지할 수 있다.

상기 베어링 소켓(5)을 형성하기 위한 재료로서는 예를 들어 열경화성 재료, 예로서 수지가 사용될 수 있다. 상기 수지는 볼소켓(7)과 케이싱(10) 사이의 공간 속으로 주입하여, 그 속에서 경화하여 베어링 소켓(5)으로 형성된다. 고도의 강도와 낮은 열팽창계수를 부여하기 위하여 상기 수지에 섬유를 혼합할 수 있다. 상기 케이싱(10)은 상기 충전공정 다음에는 분리하여 제거하거나, 또는 베어링 소켓의 외벽을 형성시키기 위하여 그대로 놔둘 수 있다.

상기 베어링 소켓을 제조하기 위해서는 통상 고도의 기계적 부하 하에서도 치수가 안정된 재료가 적합하다. 특히 이러한 재료를 위하여는 예를 들어 에폭시-폴리에스터 수지와 같은 열경화성 플라스틱, 또한 유리섬유강화 성형재료 또는 저융점을 갖는 금속이 적합하다.

전술한 바와 같이, 볼조인트의 극심부하 또는 오랫동안의 무부하 이후에는 조인트볼(4)과, 박막 볼소켓(7)의 조인트 표면(8) 사이에는 고체간접촉이 일어날 수 있다. 이 경우, 상기 볼소켓의 재료는 탁월한 마찰특성을 보장해야 한다. 우수한 마찰특성이란 특히 작은 마찰계수 및 고체간 접촉시 적은 재료의 마모를 뜻한다. 상기 볼소켓(7)의 크리핑 저항성은 이미 본 발명에 따라 볼소켓(7)의 벽두께를 작게하여 볼조인트를 설계함으로써 달성되었다. 볼조인트의 기계적 부하에 대하여 볼소켓을 지지하여 주는 것은 베어링 소켓(5)에 의하여 이루어진다. 상기 볼조인트(1)가 각종 사용분야에서 직면하게되는 볼소켓(7)의 재료에 대한 요구조건들은 윤활물질(9)과 재료에 대한 화학적 내성뿐만 아니라 사용할 때 나타나는 온도에 대한 내성인 것이다.

상기 박막 볼소켓(7)의 제조 및 상기 플라스틱 필름 기성 성형부품(6 또는 6a)의 제조를 위한 재료로서는 따라서 특히 열가소성 플라스틱, 탄성중합체, 열가소성 탄성중합체, 또는 이들 2개 이상의 조합물재료가 적합하다. 특히 폴리옥시메틸렌(POM), 열가소성 폴리우레탄(TPU), 폴리아마이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리염화비닐-초산비닐-공중합체 또는 폴리에틸렌과 같은 재료들이 볼소켓(7)의 제조를 위한 가공재료로서 사용될 수 있다.

제1a도에 도시된 바와 같이, 유해한 환경영향으로부터 볼조인트를 밀폐하기 위한 분리형 밀봉 벨로스(15)를 사용하는 대신, 볼소켓(7a 및 7b)을 일체로 연장하여 밀봉 벨로스를 형성할 수 있다. 이와 같은 변형 실시예를 제2a 및 2b도에 도시하였다.

제2a도의 실시형태 1a에서, 상기 밀봉 벨로스(15a)를 볼소켓(7a)에 일체로 형성시켜, 볼소켓을 피벗핀(3)과 조인트볼(4) 사이의 목 부분 위쪽에 피벗핀(3)에 기밀하게 부착하도록 하였다. 유리하게는 이때 볼소켓(7a)을 열가소성 엘라스토머로 제작한다. 밀봉력을 증가시키기 위하여 상기 볼소켓(7a)의 개구부(11)의 직경을 피벗핀(3)의 직경보다 작게 만들고, 상기 개구부(11)의 단부 가장자리 두껍게 형성하였다. 상기 융기부는 개구단부의 가장자리를 적절하게 가공하거나, 또는 플라스틱 필름 속에 고무링을 결합시켜 융기부를 형성한다. 볼소켓(7)을 베어링 소켓(5) 속에 고정시키기 위하여 별도로 형성된 제2고무링(17)을 사용하는 대신에, 해당 장소에 또한 벽두께를 융기부 형태로 형성하여 슬립(slip) 방지효과를 달성할 수 있다. 제2a도에 도시된 밀볼 벨로스(15a)의 실시예는 조인트 표면(8)을 분진입자 또는 습기의 침입을 방지하고, 따라서 볼조인트의 조기마모를 예방하여 준다.

볼조인트(1b)의 상부에 대한 접근을 방지해야할 경우에는, 볼소켓(7b)과 일체로 형성된 밀봉 벨로스(15b)의 양파 모양의 실시형태가 선호된다. 이때 상기 밀봉 벨로스의 벽두께는 여러 가지로 형성시킬 수 있는 바, 즉, 고도의 신축성이 요구되는 부위에는 얇은 벽두께를 사용하고, 고도의 기계적 안정성이 요구되는 부위에는 보다 두꺼운 벽두께를 사용한다. 상기 밀봉 벨로스의 밀폐는 전술한 바와 같이 실시하거나, 또는 제2b도에 도시한 바와 같이 또한 별도의 고무링(21)으로 실시할 수도 있다.

지금까지 제시된 본 발명의 볼조인트(1, 1a 및 1b)는 저(低)모멘트의 고성능-볼조인트에 관한 것이다. 그러나 몇몇 응용은 특별히 설정된 모멘트를 갖는 볼조인트를 필요로 하는 경우가 있다. 다음은 조인트볼(4)의 중심을 경사시키기 위하여 특정한 모멘트가 사용되어야 하는 볼조인트 이다. 상기 모멘트의 조정은 조인트 표면(8)에 대한 특정한 표면압력을 조정함으로써 이루어진다.

제3a도에 도시된 본 발명에 따른 볼조인트(1c)의 실시예는 케이싱의 상부 모서리(19)를 안쪽으로 말아 넣어서 베어링 소켓(5)의 재료로 충전된 공간을 좁혀주고, 베어링 소켓(5)에 대하여 압축하도록 되어있는 케이싱을 도시하고 있다. 상기 베어링 소켓(5)의 저면에는 링(18)의 압박에 의하여 적절한 압력이 가해진다. 따라서 베어링 소켓(5)에 가해지는 장력이 조인트 표면(8) 부위에 대한 압력을 증가함으로써 볼조인트(1c)의 모멘트를 증가시킨다.

다른 방법으로서, 특정한 모멘트의 조정은 예를 들어 1-3 Nm (newton meter), 5 Nm 등등의 사전 설정치에 따라 상기 케이싱(10)의 상부 모서리(19)를 구부려 주므로 써 조정이 이루어질 수 있다. 이와 같은 실시형태(1d)는 특히 볼조인트 하부에 주로 케이싱(10)의 하부구멍에 조립나사가 형성되어 있는 볼조인트에 적합하다. 이때 케이싱(10)의 내벽은 볼소켓의 기하학적 구조에 대략적인 근사치로 따라가기 때문에 베어링 소켓(5)의 벽두께는 오직 최소한으로 변한다. 상기 케이싱(10)의 상부 모서리(19)를 압착(壓着)함으로써, 이때 압력이 베어링 소켓(5)에 작용하여, 베어링 소켓(5)의 비교적 균일한 벽두께 때문에 압력이 조인트 표면(8)에 대하여 균일하게 전달될 수 있다.

제3a 및 3b도의 도면을 참고하여 설명한 바와 같이 볼조인트(1c 또는 1d)의 설정 모멘트를 달성하기 위한 상기 베어링 소켓(5)의 장력조절은 베어링 소켓(5)을 형성하기 위하여 케이싱(10) 속으로 주입된 재료가 경화하기 전에, 또는 경화하는 동안에, 또는 경화 후에 조절이 이루어질 수 있다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

볼조인트(1, 1a, 1b, 1c, 1d) 볼피벗(2)

피벗핀(3) 조인트볼(4)

베어링 소켓(5) 플라스틱 필름(6, 6a)

박막 볼소켓(7, 7a, 7b) 조인트 표면(8)

윤활물질(9) 케이싱(10)

박막 볼소켓 개구부(11) 박막 볼소켓 저부(12)

윤활제 포켓(13, 13a, 13b) 윤활물질 저장부(14, 14a)

밀봉 벨로스(15, 15a, 15b) 제1고무링(16)

제2고무링(17) 링(18)

케이싱 상부 모서리(19) 고무링(20)

독립 고무링(21)

Claims

- 한쪽 단부에 착설 또는 형성하여 본질적으로 구형으로 형성된 조인트볼(4)을 갖는 피벗핀(3)으로 이루어진 1개의 볼피벗(2)과,

- 1개의 베어링 소켓(5)과,

- 상기 조인트볼(4)을 최소한 부분적으로 둘러싸는 조인트 표면(8)을 가지고 있고, 상기 조인트볼(4)의 표면과 박막 볼소켓(7, 7a, 7b)의 조인트 표면(8) 사이에 주입된 윤활물질(9)를 포함하는 박막 볼소켓(7, 7a, 7b)로서 미리 형성된 플라스틱 필름 성형부품(6, 6a)으로

구성되는 볼조인트의 제조를 위하여, 아래와 같이,

a) 상기 박막 볼소켓(7, 7a, 7b)을 윤활유(9)로 충전하는 단계와,

b) 상기 볼피벗(2)의 조인트볼(4)을 윤활물질로 충전된 상기 박막 볼소켓(7, 7a, 7b) 속으로 삽입하는 단계와,

c) 박막 볼소켓(7, 7a, 7b)이 착설된 조인트볼(4)을 상기 케이싱(10) 속으로 삽입하는 단계와,

d) 상기 박막 볼소켓(7, 7a, 7b)과 케이싱(10) 사이의 빈 공간의 최소한 일부분을 베어링소켓(5)을 형성시키기 위한 재료로 충전하는 단계들로 이루어지는

볼조인트 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 박막 볼소켓(7, 7a, 7b)으로서 사용되는 플라스틱 필름 기성 성형부품(6, 6a)은 한쪽 또는 양쪽이 열려있는 플라스틱 튜브로 디프드로잉 공법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 볼조인트 제조방법.
제1 또는 2항에 있어서,

상기 플라스틱 필름 기성 성형부품(6, 6a)은 한쪽이 열린 개구부(11)와 본질적으로 볼록한 공 모양의 저부(12)를 갖는 캡 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 볼조인트 제조방법.
제1, 2 또는 3에 있어서,

상기 플라스틱 필름 기성 성형부품(6 및 6a)의 조인트 표면(8) 부위에는 윤활물질 저장부(14, 14a)가 될 최소 1개 이상의 포켓(13, 13a, 13b)이 형성되는 것을 특징으로 하는 볼조인트 제조방법.
제4항에 있어서,

상기 플라스틱 필름 기성 성형부품(6 및 6a)에는 조인트 표면(8) 부위에 윤활물질 저장부(14)가 들어갈 포켓(13b)을 상기 박막 플라스틱 튜브의 단부를 동여매거나 또는 용접하여 형성시키는 것을 특징으로 하는 볼조인트 제조방법.
제4 또는 5항에 있어서,

플라스틱 필름 기성 성형부품(6 및 6a)에는 상기 조인트 표면(8)의 정점부위에 윤활물질 저장부(14)가 들어갈 포켓(13, 13b)이 형성되는 것을 특징으로 하는 볼조인트 제조방법.
제4 내지 6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 플라스틱 필름 기성 성형부품(6, 6a)에는 상기 조인트 표면(8)의 적도부위에 윤활물질 저장부(14)가 들어갈 포켓(13a)이 형성되는 것을 특징으로 하는 볼조인트 제조방법.
제1 내지 7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 플라스틱 필름 기성 성형부품은 열가소성 플라스틱, 엘라스토머, 열가소성 엘라스토며 또는 이들 중 2개 이상의 조합재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 볼조인트 제조방법.
제1 내지 8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 플라스틱 필름 기성 성형부품(6 및 6a)의 개구부(11)를 밀봉 벨로스(15)로서 형성하는 것을 특징으로 하는 볼조인트 제조방법.
제1 내지 9항 중 어느 한 항에 있어서,

열경화성 재료를 베어링 소켓(5)을 형성하기 위하여 사용하는 것을 특징으로 하는 볼조인트 제조방법.
제1 내지 10항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 볼조인트(1c, 1d)의 설정된 모멘트는 케이싱(10)을 변형시키거나 장력을 가함으로써 조정되는 것을 특징으로 하는 볼조인트 제조방법.
한쪽 단부에 본질적으로 구(球) 형태로 접합되거나 또는 형성된 조인트볼(4)이 달린 피벗핀(3)으로 이루어진 하나의 볼피벗(2)과,

하나의 베어링 소켓(5)과,

상기 조인트볼(4)의 최소한 일부분을 둘러싸는 조인트 표면(8)이 형성되어 있는 하나의 박막 볼소켓(7, 7a, 7b)과,

상기 조인트볼(4)과, 상기 박막 볼소켓(7, 7a, 7b)의 조인트 표면(8) 사이에 주입된 윤활물질(9)로

구성된 볼조인트에 있어서,

상기 박막 볼소켓(7, 7a, 7b)은 플라스틱 필름(6, 6a)으로 이루지는 것을 특징으로 하는 볼조인트.
제12항에 있어서,

상기 플라스틱 필름(6, 6a)은 플라스틱 필름 기성 성형부품인 것을 특징으로 하는 볼조인트.
제12항 또는 제13항에 있어서,

제2항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의하여 제조된 박막 볼소켓(7, 7a, 7b)을 특징으로 하는 볼조인트.
제12항, 제13항 및 제14항 중 어느 한 항에 있어서,

열경화성 재료로 이루어지는 베어링 소켓(5)을 특징으로 하는 볼조인트.
제12항, 제13항, 제14항 및 제15항 중 어느 한 항에 있어서,

조립 후에 설정된 모멘트를 조정하기 위하여 케이싱(10)을 베어링 소켓(5)에 대하여 변형시키거나 또는 장력을 가하는 것을 특징으로 하는 볼조인트.