KR20180073643A - 토크 튜닝 방법 및 볼 조인트 - Google Patents

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Abstract

아우터 하우징(11)에 이격하여 배치된 코일(24)에 교류의 전류(i)를 흐르게 하여 코일(24)에서 자장을 발생시키는 고주파 유도 가열 장치(20)를 구비한다. 고주파 유도 가열 장치(20)로부터 코일(24)에 소정의 주파수의 전류(i)를 흐르게 하고, 전류(i)가 흐르는 코일(24)에서 발생하는 자장에 의해 볼부(10b)를 유도 가열하고, 볼부(10b)가 유도 가열에 의해 볼 시트(12)를 변형 가능한 온도로 된 후, 전류(i)를 정지하여 볼부(10b)를 냉각하도록 했다.

Description

토크 튜닝 방법 및 볼 조인트
본 발명은 차량의 노면으로부터의 충격 경감 등의 역할을 하는 볼 조인트에 있어서, 하우징 내에 볼 시트를 통해 삽입되는 볼 스터드의 볼과, 그 볼 시트와의 마찰력을 조절하여 요동 토크 및 회전 토크 등을 조절하는 토크 튜닝 방법 및 볼 조인트에 관한 것이다.
차량의 서스펜션은 노면으로부터 차체에 전달되는 충격을 경감하고, 스태빌라이저는 차체의 롤 강성(뒤틀림에 대한 강성)을 높인다. 이 서스펜션과 스태빌라이저는 스태빌라이저 링크를 통해 연결되어 있다. 스태빌라이저 링크는, 막대 모양의 서포트 바의 양단에 볼 조인트를 구비하여 구성되어 있다. 각 볼 조인트는 컵 형상의 하우징 내에 수지에 의한 볼 시트를 통해 볼 스터드의 구체 형상의 볼부가 회전 가능하게 수용되어 있다.
그 볼부의 회전 시의 마찰력에 따라 요동 토크 및 회전 토크, 및 탄성 리프트량이 변화한다. 또한, 볼 조인트에서는, 차량의 서스펜션이 스트로크함에 따라, 볼부와 볼 시트가 요동하면서 슬라이딩하지만, 이 요동 슬라이딩할 때의 특성이 요동 토크 및 회전 토크로 정의된다. 볼부의 회전 시의 마찰력이 증가하여 요동 토크 및 회전 토크가 높아지면 승차감이 악화된다.
상술한 탄성 리프트량이란, 볼 시트에 대한 볼부의 이동량이다. 상기의 마찰력이 저하하면 탄성 리프트량이 커져, 볼부가 볼 시트를 통해 하우징 내에서 크게 이동한다. 때문에, 볼 조인트에 느슨함이 발생하고, 차량 주행 중의 이음(異音)의 발생으로 연결된다. 즉, 마찰력이 저하하면, 요동 토크 및 회전 토크는 저하하지만, 탄성 리프트량은 커지는 상반 관계가 있다.
그리하여, 예를 들면 볼 시트와 하우징의 조임값을 조절함으로써, 요동 토크 및 회전 토크를 차량의 승차감이 향상하도록 저하시키고, 탄성 리프트량을 볼 조인트에 느슨함이 발생하지 않도록 작게 하는 것이 행해지고 있다. 이 종류의 종래 기술로서 특허문헌 1에 기재의 스태빌라이저 링크가 있다.
특허문헌 1에 기재의 스태빌라이저 링크에 있어서의 볼 조인트는, 볼 스터드의 볼부를 볼 시트 내에 삽입한 후, 볼부를 볼 시트와 함께 하우징에 끼워넣는 구성으로 되어 있다. 이 구성의 제작 시에, 스터드 볼과 볼 시트로 이루어지는 서브 조립체를 코어로서 틀 내에 삽입하여 캐비티를 형성하고, 그 캐비티에 수지를 주입하는 인서트 성형을 실시한다. 이때, 볼부와 볼 시트 사이의 클리어런스를 소정의 값으로 설정하고, 수지의 사출 조건을 적절하게 제어하여 인서트 성형을 실시함으로써, 사출 성형 후에 볼 시트의 조임값을 최적의 값으로 설정하고 있다. 이 설정에 의해, 요동 토크 및 회전 토크, 및 탄성 리프트량을 적절하게 조절하고 있다.
일본특허공개 2011－247338호 공보
그러나, 특허문헌 1에서는, 볼부와 볼 시트와의 사이의 클리어런스의 정밀도가 나쁜 경우, 볼 시트의 조임값을 최적의 값으로 설정할 수 없기 때문에, 요동 토크 및 회전 토크, 및 탄성 리프트량을 적절하게 조절할 수 없는 문제가 있다.
본 발명은, 이러한 배경을 감안하여 이루어진 것으로, 볼 시트로 덮인 상태의 볼 스터드의 볼부를 수지제의 하우징으로 포함하는 구성에 있어서, 볼부와 볼 시트와의 마찰력을 적절하게 조절할 수 있는 토크 튜닝 방법 및 볼 조인트를 제공하는 것을 과제로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 토크 튜닝 방법은, 구조체에 일단부가 연결되는 스터드부의 타단부에 금속제의 구체부가 일체로 접합되어 이루어지는 볼 스터드와, 해당 볼 스터드의 구체부를 요동 및 회전 가능하게 지지하고, 일측이 개구한 공간을 가지는 수지제의 하우징과, 해당 하우징과 상기 구체부의 사이에 개재되는 수지제의 지지 부재를 가지고, 상기 지지 부재로 덮인 상기 구체부가 상기 하우징으로 포함된 볼 조인트의, 상기 구체부와 상기 지지 부재와의 마찰력을 조절하는 토크 튜닝 방법으로서, 상기 구체부를 상기 지지 부재가 변형 가능한 온도가 되는 상태로 유도 가열하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 볼 조인트는, 구조체에 일단부가 연결되는 스터드부의 타단부에 금속제의 구체부가 일체로 접합되어 이루어지는 볼 스터드와, 해당 볼 스터드의 구체부를 요동 및 회전 가능하게 지지하고, 일측이 개구한 공간을 가지는 수지제의 하우징과, 해당 하우징과 상기 구체부의 사이에 개재되는 수지제의 지지 부재를 가지고, 상기 지지 부재로 덮인 상기 구체부가 상기 하우징으로 포함된 볼 조인트로서, 상기 지지 부재와 상기 구체부 사이의 조임값이 상기 볼 스터드의 축심 방향으로 상기 구체부의 중심에서 직교하는 해당 구체부의 직경 부분에서 가장 크고, 해당 직경 부분으로부터 상기 축심 방향으로 멀어질수록 작은 구조를 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 볼 시트로 덮인 상태의 볼 스터드의 볼부를 수지제의 하우징에서 포함하는 구성에 있어서, 볼부와 볼 시트와의 마찰력을 적절하게 조절할 수 있는 토크 튜닝 방법 및 볼 조인트를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 실시형태의 스태빌라이저 링크의 볼 조인트의 종단면도이다.
도 2는 고주파 유도 가열에 의한 토크 튜닝을 실시하기 위한 고주파 유도 가열 장치 및 볼 조인트의 구성을 나타내는 도이다.
도 3은 도 2에 나타내는 볼 조인트 및 코일의 평면도이다.
도 4는 피가열물의 직경과 피가열물에 유도 가열을 일으키는 와전류의 밀도 분포(와전류 밀도 분포)의 관계를 나타내는 도이다.
도 5는 기타 예 1의 고주파 유도 가열에 의한 토크 튜닝을 실시하기 위한 고주파 유도 가열 장치 및 볼 조인트의 구성을 나타내는 도이다.
도 6은 도 5에 나타내는 볼 조인트 및 2개의 코일의 평면도이다.
도 7은 기타 예 2의 고주파 유도 가열용 코일을 아우터 하우징의 주위에 배치한 구성을 나타내는 도이다.
도 8A은 도 7에 나타내는 코일로서 적용되는 코일의 구성을 나타내고, 도선을 평면의 직사각형으로 주회시켜 형성한 코일의 구성도이다.
도 8B는 도 7에 나타내는 코일로서 적용되는 코일의 구성을 나타내고, 도선을 평면의 직사각형으로 사행시켜 형성한 코일의 구성도이다.
도 9는 히터 가열에 의해 토크 튜닝을 실시하기 위한 히터 가열 장치 및 볼 조인트의 구성을 나타내는 도이다.
도 10은 볼 스터드를 고속 회전시키고 있는 상태를 나타내는 일부 단면 외관도이다.
도 11은 볼 스터드를 요동시키고 있는 상태를 나타내는 일부 단면 외관도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.
＜실시형태＞
도 1은 본 발명에 따른 실시형태의 스태빌라이저 링크의 볼 조인트의 종단면도이다.
도 1에 나타내는 볼 조인트(J)는, 수지제의 볼 시트(12)를 볼 스터드(10)의 일단부의 볼부(10b)를 덮도록 인서트 성형하고, 더욱이, 수지제의 하우징(11)에 의해, 볼 시트(12)로 덮인 금속제의 볼부(10b)와, 볼 조인트 연결용 서포트 바(1a)의 선단부(1a1)가 일체로 결합하도록 인서트 성형되고 있다.
볼부(10b)와 볼 시트(12)의 사이 및 볼 시트(12)와 아우터 하우징(11)의 사이에 틈새가 없는 결합 구조에 있어서, 볼부(10b)와 볼 시트(12)의 마찰력을 후술하는 토크 튜닝에 의해 조절함으로써, 요동 토크 및 회전 토크(값) 및 탄성 리프트량을 적정 범위로 설정할 수 있는 저토크 스태빌라이저 링크를 실현한다.
여기서, 차량의 서스펜션은 노면으로부터 차체에 전달되는 충격을 경감하고, 스태빌라이저는 차체의 롤 강성을 높이는 것이며, 서스펜션과 스태빌라이저는 스태빌라이저 링크(1)를 통해 연결되고 있다. 스태빌라이저 링크(1)는, 막대 모양의 서포트 바의 양단에 상술한 볼 조인트(J)를 구비하여 구성되어 있다.
볼 조인트(J)의 스터드부(10s)는, 부호 2로 나타내는 서스펜션의 일단부 또는 스태빌라이저의 일단부가 관통공을 통해 턱부(10a1)의 위치까지 삽통(揷通)되어 너트(N1)로 조여져 고정된다. 또한, 서스펜션(2) 또는 스태빌라이저(2)는 청구항 기재의 구조체를 구성한다.
볼 스터드(10)는, 막대 모양의 스터드부(10s)의 일단에 구상(球狀)의 볼부(10b)가 일체로 연결된 구조를 가지고 있다. 스터드부(10s)에는 수나사(10n)가 나각(螺刻)되어 있고, 이 수나사(10n)보다 선단측(볼부(10b)측)에는 주회(周回) 형상으로에 펼쳐지는 턱부(10a1)와 소턱부(10a2)가 이격하여 형성되어 있다. 아우터 하우징(11)의 상단부와 턱부(10a1)의 사이에는 더스트 커버(13)가 배설되고 있다.
볼 조인트(J)는, 볼 스터드(10)의 일단부의 볼부(10b)가 볼 시트(12)로 덮여지고, 이 덮인 볼부(10b)와, 금속제의 서포트 바(1a)가 수지제의 아우터 하우징(11)에 의해 일체로 포함되어 고정되어 있다. 서포트 바(1a)는, 금속재료로서 예를 들어, 강관이 사용되고 있고, 선단부(1a1)는 볼 스터드(10)가 연재하는 방향으로 가압되어 평판 형상으로 변형되어 있다. 또한, 서포트 바(1a)는 금속제 이외에, 수지제나 이 외의 재료여도 좋다. 더욱이, 서포트 바(1a)가 수지제인 경우, 후술하는 아우터 하우징(11)과 일체로 구성해도 좋다.
스터드부(10s)의 주회 형상으로 형성되는 소턱부(10a2)의 하부측(볼부(10b)측)에는 원주 형상의 스트레이트부(10s1)가 형성되어 있다. 혹은, 소턱부(10a2) 하부의 R부(10a3)의 하부를 소정 이상의 길이(예를 들면 1 mm)만큼 스트레이트의 원주 형상의 스트레이트부(10s2)로 하고, 스트레이트부(10s2)의 아래로부터 볼부(10b)의 근접 위치까지를 볼부(10b)에 가까워짐에 따라 가늘어지는 테이퍼 형상(원뿔 형상)으로 해도 좋다.
아우터 하우징(11)은 PA66－GF30(PA66에 중량비 30%의 유리 섬유를 넣은 재료)가 이용된다. 또한, 하우징(11)의 재료는 강도 요건이 만족되는 것이면 된다. 예를 들면, PEEK(polyetheretherketone), PA66(Polyamide 66), PPS(Poly Phenylene Sulfide Resin), POM(polyoxymethylene) 등의 엔지니어링 플라스틱, 슈퍼 엔지니어링 플라스틱, FRP(Fiber Reinforced Plastics：섬유 강화 플라스틱), GRP(glass reinforced plastic：유리섬유 강화 플라스틱), CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics：탄소섬유 강화 플라스틱) 등이 사용된다.
아우터 하우징(11)에는, 볼 시트(12)의 상단(12u)으로부터 바깥쪽으로 퍼지는 테이퍼 형상(원뿔 형상)의 테이퍼부(11f1)를 가지는 돌출 형상의 돌출형 플랜지(11f)가 둥근 고리 모양으로 형성되어 있다. 테이퍼부(11f1)의 시작점은 볼 시트(12)의 상단(12u)의 외측 코너(12u1)로 되어 있다.
돌출형 플랜지(11f)의 내주면인 테이퍼부(11f1)의 경사각은, 볼 스터드(10)가 요동(화살표α1)했을 때, 볼 스터드(10)의 요동각을 만족하도록 설계되어 있다. 돌출형 플랜지(11f)의 외주면에는, 상술한 바와 같이, 더스트 커버(13)의 철 링크(13a)의 매설 개소가 압입 고정되어 있다.
볼 시트(12)는, 볼 스터드(10)의 구(球)형상의 볼부(10b)를 덮는 구형상의 내면을 가지고 형성되어 있다. 이 볼 시트(12)는, 재료로서는 POM가 사용되고 있다. 볼 시트(12)는, POM 외에, 마찬가지로 열가소성 수지로서, 마모 요건 등이 만족되면 다른 재료여도 상관없다. 상술한 바와 같이, 볼 시트(12)의 내면은, 볼 스터드(10)의 볼부(10b)가 요동하면서 슬라이딩하기 때문에 소정의 마모 내구성이 요구된다.
볼 시트(12)는, 예를 들면, PEEK(polyetheretherketone), PA66(Polyamide 66), PA6(Polyamide 6), PPS(Poly Phenylene Sulfide Resin) 등의 엔지니어링 플라스틱, 슈퍼 엔지니어링 플라스틱이 사용된다. 볼 시트(12)는 인서트 성형으로 형성되기 때문에, 열가소성 수지가 좋다.
아우터 하우징(11)은, 볼 시트(12)에 비해 두께가 대폭 두껍기 때문에, 성형 후의 수축이 크다. 때문에, 아우터 하우징(11)의 성형 후, 볼부(10b)는, 아우터 하우징(11) 및 볼 시트(12)의 쌍방에 의해 안쪽을 향해 조여진다. 이 조임에 의해, 볼부(10b)와, 아우터 하우징(11)으로 덮이는 볼 시트(12)와의 마찰력이 커져, 볼 스터드(10)의 요동 토크 및 회전 토크, 및 탄성 리프트량의 조절이 필요해진다. 이것을 해소하기 위해 후술하는 토크 튜닝을 실시한다.
＜토크 튜닝 방법＞
토크 튜닝이란, 볼부(10b)와 볼 시트(12)와의 마찰력을 조절함으써, 볼 스터드(10)의 요동 토크 및 회전 토크, 및 탄성 리프트량을 적절하게 조절하는 공정이다. 이 토크 튜닝을 실시하기 위해, 볼부(10b)를 유도 가열하여 행하는 토크 튜닝 방법에 대해 설명한다. 또한, 요동 토크 및 회전 토크를 각 토크, 탄성 리프트량을 리프트량과 생략한다.
도 2는 고주파 유도 가열에 의한 토크 튜닝을 실시하기 위한 고주파 유도 가열 장치 및 볼 조인트의 구성을 나타내는 도이다. 단, 도 2에 나타내는 볼 조인트(J)는, 도 1에 나타내는 볼 조인트(J)를 화살표(Y1) 방향에 보았을 때의 일부 단면도이다. 또, 도 3에 도 2에 나타내는 볼 조인트(J) 및 코일(24)의 평면도를 나타낸다.
도 2에 나타내는 고주파 유도 가열 장치(20)는, 코일(24)에 고주파 전류를 흐르게 함으로써, 금속제의 볼부(10b)를 유도 가열하는 것이며, 상용 전원 등 교류 전원(21)이 접속된 고주파 전원(22), 공진 회로(23), 코일(24), 온도계(25), 피드백 제어 회로(26)를 구비하여 구성되어 있다. 단, 볼부(10b)는 유도 가열이 가능한, 스테인리스, 강철 등의 금속재료에 의해 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 볼부(10b)는 강철로 제조된 것이다.
코일(24)은, 볼 조인트(J) 및 서포트 바(1a)의 부분에 맞닿지 않도록, 볼 조인트(J) 측면의 근방 위치에 배치되어 있다. 이 코일(24)은, 본례에서는, 도 2에 나타내는 상태의 볼부(10b)의 중심을 수평 방향으로 통과하는 수평선(H)의 연장 상에 상하로 걸쳐 배치되어 있다. 그러나, 코일(24)은, 열에 의한 손상 방지를 위해, 도시하지 않는 냉각수 순환 유니트에 의해 냉각된다. 또한, 볼부(10b)의 중심을 수평선(H)에 대해서 수직으로 통과하는 축선(V)은 볼 스터드(10)의 축심이다. 또, 수평선(H) 위의 볼부(10b)의 직경을 적도(S)라고도 한다.
고주파 전원(22)은, 교류 전원(21)에서 공급되는 상용 주파수 등 소정 주파수의 전류를 원하는 주파수의 전류로 변환하고, 공진 회로(23)을 통해 고주파 전류 등의 교류 전류(i)로서 코일(24)에 공급한다.
공진 회로(23)는, 해당 회로(23)의 구성 요소인 콘덴서(C)(도시하지 않음)와 코일(L)(코일(24))에 의한 LC병렬 공진 회로 등이다. 이 공진 회로(23)는, 주지대로, 전기 에네르기와 자기 에네르기를 공진 주파수로 교환하면서 에네르기(전력)를 콘덴서(C)에 저장함으로써 코일(24)에 고주파의 전류(i)를 흐르게 한다. 이 전류(i)에 의해 코일(24)에서 강한 자장(B)이 발생하고, 금속제의 볼부(10b)에 와전류가 유도되어, 볼부(10b)가 유도 가열된다.
즉, 고주파 전원(22)은 공진 회로(23)를 통해, 교류 전원(21)으로부터의 전류 주파수보다 대폭 높은 주파수(예를 들면 KHz 오더 이상)의 고주파의 전류(i)로 변환하고, 이것을 코일(24)로 공급하여, 코일(24)로부터 강한 자장(B)을 발생시킨다. 즉, 그 자장(B)에 의해 코일(24)로부터 이격한 금속제의 볼부(10b)에 밀도가 높은 와전류를 유도하여, 이 와전류에 의해 볼부(10b)를 직접 발열시킨다. 다시 말하면 볼부(10b)를 유도 가열함으로써, 고응답에서의 가열을 실현하고 있다. 이 유도 가열에 의해 볼부(10b)는, 볼 시트(12)의 수지의 융점보다 낮고, 해당 볼 시트(12)를 변형 가능한 온도(시트 변형 가능 온도：예를 들면 150℃)까지 가열된다.
일반적으로, 도 4에 나타내는 바와 같이, 유도 가열을 일으키는 와전류(와전류 밀도 분포)는, 피가열물(볼부(10b))의 표면 「0」에 가까울수록 강하고, 내부 중심부로 향함에 따라 지수 함수적으로 약해진다. 와전류가 표면에서의 강도 「1」의 0.368배로 감소한 점까지의 깊이를 전류 침투 깊이(δ)라고 부르고, 하기 식(1)으로 나타낸다.
δ=5.03√(ρ／μf)［cm］…(1)
단,ρ：비가열재의 저항율［μΩ·cm］, μ：비가열재의 비투자율(자성재에서는 μ＞1, 비자성재에서는 μ=1), f：전류의 주파수［Hz］이다.
위 식(1)으로부터, 비가열물(볼부(10b))을 유도 가열하면 (ρ/μ=일정할 때), 전류의 주파수(f)가 높을수록, 전류 침투 깊이(δ)는 작아지고, 비가열물의 발열 부분이 표면 근처에 집중된다. 반대로, 주파수(f)가 낮을수록, 전류 침투 깊이(δ)는 커지고, 비가열물의 발열 부분이 중심부로 향한다. 이 경우, 그 중심부의 발열 부분에서 표면까지가 대략 일정한 발열 온도(가열 온도)가 된다.
도 2로 돌아가, 온도계(25)는, 볼부(10b)의 온도를 측정하는 것이며, 예를 들면 방사 온도계가 사용된다. 이 온도계(25)는, 볼부(10b)로부터 방사되는 화살표(Y2)로 가리키는 적외선의 강도를 측정하여 볼부(10b)의 온도를 측정한다.
피드백 제어 회로(26)는, 온도계(25)로 측정된 온도가 소정 온도로 일정해지도록 고주파 전원(22)에 있어서의 전류량이나 전원 온 및 오프를 제어한다. 이 제어에 의해, 볼부(10b)의 온도가 시트 변형 가능 온도로 유지된다.
볼부(10b)가 시트 변형 가능 온도로 유도 가열되면, 볼부(10b)가 열팽창하여 볼부(10b)의 지름(볼 지름)이 확대하고, 이 확대에 따라 볼 시트(12)도 이 내구면이 확대하도록 변형한다. 그 후, 유도 가열의 정지에 의해 볼부(10b)가 냉각되면, 볼 지름은 수축하여 가열 전의 원래의 사이즈로 돌아오지만, 볼 시트(12)의 내구면의 확대 변형은 열변형으로서 잔류된다. 때문에, 볼 시트(12)와 볼부(10b)의 쌍방의 사이에 약간의 틈새가 생겨 이 틈새에 의해 쌍방의 마찰력이 저감하고, 볼 스터드(10)의 각 토크 및 리프트량이 조절 가능해진다.
구체적으로는, 예를 들면 볼 시트(12)의 소재가 POM이라고 하면, POM의 융점은 160℃ 정도이므로, 강제의 볼부(10b)를 140℃-150℃ 정도로 가열한다. 강제의 볼부(10b)의 열팽창 계수는 미소하지만, 140℃-150℃ 정도의 가열에 의해 볼 지름이 약간 확대한다. POM제의 볼 시트(12)는 140℃-150℃ 정도의 열로 부드러워져 변형하고, 이 변형 후에 냉각되면 그 변형을 유지한다.
즉, 볼부(10b)의 유도 가열에 의한 온도는, 볼부(10b) 및 볼 시트(12)의 쌍방의 소재에 따라, 미리 다음과 같이 설정된다. 즉, 상술한 바와 같이, 볼부(10b)의 유도 가열 후의 냉각에 의해, 쌍방의 마찰력이, 볼 스터드(10)의 각 토크 및 리프트량을 적정 값으로 하는 마찰력이 되도록, 볼부(10b)의 유도 가열 온도가 설정된다.
이 유도 가열 온도는, 코일(24)이 볼부(10b)의 적도(S)에 가장 가까운 위치에 배치되어 있기 때문에, 볼부(10b)의 적도(S)의 부근이 가장 고온이 되고, 적도(S)에서 멀어질수록 그 고온보다 저온으로 내려 간다. 이러한 온도 분포에 따라, 볼부(10b)의 열팽창은 적도(S)의 부근이 가장 크고, 적도(S)에서 멀어질수록 작아지고, 이 열팽창에 따라 볼 시트(12) 내구면도 확대 변형한다.
따라서, 볼부(10b)의 냉각 후에 변형한 볼 시트(12) 내구면과 유도 가열 전의 원래의 사이즈로 돌아온 볼부(10b)의 외구면과의 치수차이는, 적도(S)의 부근이 가장 크고, 적도(S)에서 멀어질수록 작아진다. 때문에, 볼부(10b)는, 적도(S)에 가까워질수록 느슨하고, 스터드부(10s)와의 경계에 가까워질수록 단단히 조여지므로, 적도(S)의 위치가 가장 마찰력이 작고, 적도(S)에서 멀어질수록 마찰력이 커진다. 이 마찰력 분포에 의해, 볼 스터드(10)의 요동 및 회전 시에 각 토크 및 리프트량을 적정하게 하는 것이 가능해진다. 또, 볼부(10b)를 아우터 하우징(11)으로부터 빠지기 어렵게 하는 것이 가능해진다.
또한, 볼부(10b)의 적도(S)나, 적도(S)에서 멀어지는 위치의 외경 치수 및 볼 시트(12)의 상기 적도(S)에 대향하는 위치나, 해당 위치에서 멀어지는 위치의 내구면의 지름 치수는, 각각 3차원 측정기, 레이저 빛을 사용하는 측정기 등으로 측정할 수 있다. 이 측정 결과를 토크 튜닝에 피드백시켜, 스펙에 적합한 각 토크 및 리프트량을 얻는 것이 가능해진다.
또, 상술한 마찰력의 증감을 조절하려면 , 코일(24)에 흘리는 전류(i)(도 2)의 주파수(f), 유도 가열 시간, 코일(24)의 볼부(10b)에 대한 대향 면적 등을 바꾸는 등 여러 가지의 방법이 있다.
예를 들면, 상술(도 4 참조)한 바와 같이, 전류(i)의 주파수(f)가 높은 경우는, 볼부(10b)의 표면에 가까운 쪽으로부터 가열되고, 낮은 경우는, 볼부(10b)의 중심에 가까운 쪽으로부터 가열된다. 그리하여, 주파수(f)를 낮게 한 경우는, 볼부(10b)의 중심에 가까운 쪽으로부터 가열되므로, 볼부(10b)의 표면 온도를 시트 변형 가능 온도로 하기 위해서는, 주파수(f)가 높은 경우보다 시간이 걸린다. 그러나, 저주파수(f)의 경우는, 보다 내부측으로부터 가열되기 때문에, 시간이 걸려도 열팽창량이 커지고, 이것에 따라 볼 시트(12)의 변형량도 커진다. 이 상태에서 볼부(10b)가 냉각되면, 볼 시트(12)의 내구면의 변형이 커져 유지되기 때문에, 볼 시트(12)와 볼부(10b)와의 쌍방의 틈새가 커져, 쌍방의 중첩 정도가 감소하고, 마찰력이 저감한다. 이 경우, 각 토크가 낮게, 리프트량이 크게 조절된다.
한편, 전류(i)의 주파수(f)를 높게 하여, 단시간에 볼부(10b)의 표면 온도를 시트 변형 가능 온도로 하고, 그 후, 단시간에 유도 가열을 정지시킨 경우, 즉 유도 가열 시간이 짧은 경우는, 볼부(10b)의 열팽창량이 적고, 이것에 따라 볼 시트(12)의 변형량도 적어진다. 이 경우, 볼부(10b)가 냉각되면, 볼 시트(12)의 내구면의 변형이 작아져 유지되기 때문에, 쌍방의 틈새가 작아져, 쌍방의 중첩 정도가 증가하고, 마찰력이 상기 저감 시보다 증가한다. 예를 들면, 마찰력이 유도 가열 전보다 약간 낮은 상태로 된다. 이 경우, 각 토크가 높게, 리프트량이 낮게 조절된다.
또, 전류(i)의 주파수(f)가 높은 상태에서 볼부(10b)의 표면 온도를 시트 변형 가능 온도로 일정하게 제어하면서 장시간 가열한 경우, 즉, 유도 가열 시간이 긴 경우, 볼부(10b)가 표면측으로부터 중심부측까지 가열되어 열팽창량이 커진다. 이것에 따라 볼 시트(12)의 변형량도 커진다. 이 경우, 상술한 바와 같이, 쌍방의 틈새가 커져 마찰력이 저감한다.
다음에, 코일(24)의 볼부(10b)에 대한 대향 면적을 크게 할수록, 볼부(10b)의 유도 가열 면적이 커져 외구면 전체에서 가열량이 상승하므로, 볼부(10b)가 보다 단시간에 유도 가열된다. 이 유도 가열을 단시간 또는 장시간 정지시킴으로써, 상술한 바와 같이, 볼 시트(12)의 변형량을 적게 또는 크게 하여, 볼 시트(12)와 볼부(10b)의 쌍방의 마찰력을 임의의 양으로 저감할 수 있다.
＜토크 튜닝 방법의 효과＞
이러한 본 실시형태의 토크 튜닝 방법의 효과에 대해 설명한다.
(1)고주파 유도 가열 장치(20)에 의해, 볼부(10b)를, 볼 시트(12)가 변형 가능한 온도가 되는 상태로 유도 가열하도록 했다.
이 방법에 의하면, 금속제의 볼부(10b)가, 수지제의 볼 시트(12)를 이 융점 미만에서 변형 가능한 온도로 유도 가열될 때, 볼부(10b)가 열팽창에 의해 확대하고, 이 확대에 따라 수지제의 볼 시트(12)의 내구면도 확대 변형한다. 그 후, 유도 가열을 정지하여 볼부(10b)를 냉각하면, 볼부(10b)는 수축하여 가열 전의 원래의 사이즈로 돌아오지만, 볼 시트(12)의 내구면의 확대 변형은 변형으로서 유지된다. 때문에, 볼 시트(12)와 볼부(10b)의 쌍방의 사이에 약간의 틈새가 생기고, 이 틈새에 의해 쌍방의 마찰력이 저감한다. 이 마찰력의 저감 정도를, 유도 가열 온도나 유도 가열 시간으로 조절하면, 쌍방의 마찰력을 적절하게 조절할 수 있다. 이것에 의해, 차량 등에 탑재된 볼 스터드(10)의 요동 및 회전 시에, 요동 토크 및 회전 토크 및 탄성 리프트량을 적절하게 조절할 수 있다.
(2)유도 가열용 코일(24)을 스터드부(10s)의 축심 방향으로 볼부(10b)의 중심에서 직교하는 볼부(10b)의 직경(적도(S)) 방향의 아우터 하우징(11)의 표면 위치에 이격하여 배치하도록 했다.
이 방법에 의하면, 코일(24)이 스터드부(10s)의 축심 방향으로 직교하는 볼부(10b)의 적도(S) 방향의 아우터 하우징(11)의 표면 위치에 이격하여 배치되므로, 볼부(10b)의 적도(S) 부근이 유도 가열에 의해 가장 고온이 되고, 적도(S)로부터 멀어질수록 그 고온보다 저온으로 내려간다. 이러한 온도 분포에 따라, 볼부(10b)의 열팽창은 적도(S)의 부근이 가장 크고, 적도(S)로부터 멀어질수록 작아지며, 이 열팽창의 분포에 따라 볼 시트(12)의 내구면도 확대 변형한다.
때문에, 볼부(10b)의 냉각 후에 변형한 볼 시트(12)와, 유도 가열 전의 원래의 사이즈로 돌아온 볼부(10b)와의 사이의 치수차이는 적도의 부근이 가장 크고, 적도로부터 멀어질수록 작아진다. 이것에 의해, 볼부(10b)는 적도에 가까워질수록 느슨하게 조여지고, 적도로부터 멀어지는 스터드부(10s)와의 경계에 가까워질수록 단단하게 조여지므로, 적도의 위치가 가장 마찰력이 작고, 적도로부터 멀어질수록 마찰력이 커진다. 이 마찰력 분포에 의해, 볼 스터드(10)의 각 토크 및 리프트량을 적정으로 할 수 있다. 또, 볼부(10b)를 아우터 하우징(11)으로부터 빠지기 어렵게 할 수 있다.
(3)코일(24)에 흐르는 전류(i)의 주파수를 가변 설정하고, 설정된 주파수가 소정 주파수보다 높을 만큼 전류(i)를 흐르게 하는 시간을 짧게 하고, 설정된 주파수가 소정 주파수보다 낮을 수록 전류(i)를 흐르게 하는 시간을 길게 하도록 했다.
이 방법에 의하면, 전류(i)의 주파수가 높은 경우는, 볼부(10b)의 표면에 가까운 쪽으로부터 가열되고, 낮은 경우는, 볼부(10b)의 중심에 가까운 쪽으로부터 가열된다. 때문에, 주파수가 낮을 수록 볼부(10b)의 표면 온도를 볼 시트(12)의 변형 가능 온도로 하기 위해서는 시간이 걸린다. 이와 반대로 주파수가 높을수록 변형 가능 온도로 할 시간이 걸리지 않는다.
이것으로부터, 주파수가 낮을수록 시간은 걸리지만, 볼부(10b)의 것보다 내부측으로부터 가열되기 때문에 열팽창량이 커지고, 이에 따라 볼 시트(12)의 변형량도 커진다. 따라서, 볼부(10b)의 냉각 후에, 볼 시트(12)의 내구면의 변형이 커지기 때문에, 볼 시트(12)와 볼부(10b) 사이의 틈새가 커져 마찰력이 저감한다. 이 경우, 각 토크가 낮게, 리프트량이 높게 조절된다. 이와 반대로, 주파수가 높을 수록 시간은 걸리지 않지만, 볼부(10b)의 것보다 표면측으로부터 가열되기 때문에 열팽창량이 작아지고, 이에 따라 볼 시트(12)의 변형량도 작아진다. 따라서, 볼부(10b)의 냉각 후에, 볼 시트(12)의 내구면의 변형이 작아지기 때문에, 볼 시트(12)와 볼부(10b) 사이의 틈새가 작아져 마찰력이 증가한다. 이 경우, 각 토크가 높게, 리프트량이 낮게 조절된다. 이와 같이 전류의 주파수를 가변 설정하고, 이 설정된 전류를 흐르게 하는 시간을 가변함으로써 마찰력을 임의로 조절할 수 있다.
＜고주파 유도 가열의 기타 예 1＞
도 5는 기타 예 1의 고주파 유도 가열에 의한 토크 튜닝을 실시하기 위한 고주파 유도 가열 장치 및 볼 조인트의 구성을 나타내는 도이다. 도 6은 도 5에 나타내는 볼 조인트 및 2개의 코일의 평면도이다.
도 5 및 도 6에 나타내는 구성은, 볼 조인트(J)를 사이에 둔 양측에 동일한 2개의 코일(24a, 24b)를 대향하는 상태로 배치한 것이다. 각 코일(24a, 24b)은 수평선(H)의 연장 상에 상하에 걸쳐 배치되어 있다. 코일(24a, 24b)은 도 2에 나타내는 것과 같은 고주파 유도 가열 장치(20a, 20b)의 공진 회로(23)(도 2)에 접속되어 있다. 단, 1개의 고주파 유도 가열 장치(20)의 공진 회로(23)에 2개의 코일(24a, 24b)이 접속된 구성으로 해도 좋다.
이와 같이 2개의 코일(24a, 24b)을 볼 조인트(J)의 양측에 배치한 경우, 볼부(10b)의 유도 가열량을 코일(24)이 하나인 경우보다 상승시킬 수 있다. 때문에, 볼부(10b)를 유도 가열에 의해 보다 빨리 가열하여 열팽창시킬 수 있으므로, 볼 시트(12)를 보다 빨리 확대 변형시킬 수 있다.
또, 도 5에 나타내는 바와 같이, 2개의 코일(24a, 24b)을 액츄에이터를 이용한 이동 제어부(30)에 의해, 수평 방향의 쌍방향 화살표(Y10)로 가리키도록, 아우터 하우징(11)에 근접 또는 멀어지는 위치로 이동시켜 설정해도 좋다. 이 경우, 전술한 바와 같이, 코일(24)과 볼부(10b)의 간격 거리가 바뀌므로, 볼부(10b)의 열팽창량 및 볼 시트(12)의 변형량을 임의로 가변시켜, 볼부(10b) 및 볼 시트(12)의 쌍방을 원하는 마찰력으로 할 수 있다. 이 이동 설정은, 도 2에 나타낸 구성에서도 똑같이 적용 가능하다.
이동 제어부(30)에서 코일(24)과 볼부(10b)의 간격을 좁힌 경우, 코일(24)에서 발생하는 자장(B)에 있어서의 자속이 볼부(10b)에 의해 강하게 걸리므로, 볼부(10b)에 유도되는 와전류가 커지고, 볼부(10b)가 보다 단시간에 유도 가열된다. 이 유도 가열을 단시간에 정지시킨 경우, 볼부(10b)의 열팽창량이 적고, 이에 따라 볼 시트(12)의 변형량도 적어진다. 이 경우, 상술한 바와 같이, 쌍방의 틈새가 작아져 마찰력이 유도 가열 전보다 약간 낮은 상태가 된다. 이와 반대로, 그 유도 가열을 장시간 정지시킨 경우, 볼부(10b)의 열팽창량이 커지고, 볼 시트(12)의 변형량도 커져, 쌍방의 틈새가 커져 마찰력이 저감한다.
더욱이, 도 5에 나타내는 바와 같이, 이동 제어부(30)에 의해, 2개의 코일(24a, 24b)을 상하 방향의 쌍방향 화살표(Y11)로 가리키도록, 아우터 하우징(11)에 대해서 위 또는 아래에 이동시켜도 좋다. 이 경우, 볼부(10b)의 유도 가열 영역의 위치를 바꿀 수 있으므로, 볼 시트(12)의 변형 상태를 바꿀 수 있고, 볼부(10b)와의 마찰력 분포를 바꾸어, 각종 차량 등에 따라 변화하는 각 토크 및 리프트량을 적절하게 조절하는 것이 가능해진다. 또, 이동 제어부(30)에 의해, 아우터 하우징(11)을 각 코일(24a, 24b)에 대해 상하로 이동하도록 해도 좋다. 이때의 아우터 하우징(11)과 각 코일(24a, 24b)과의 상대적인 이동은, 도 2에 나타낸 구성에서도 동일하게 적용 가능하다.
또, 이동 제어부(30)에 의해, 볼부(10b)의 유도 가열 중에 각 코일(24a, 24b)을 아우터 하우징(11)에 대해서 상하 이동 시켜도 좋다. 이 경우, 볼부(10b)의 전체의 유도 가열 면적을 증가할 수 있으므로, 유도 가열 시간을 앞당길 수 있다.
더욱이, 도 6에 나타내는 바와 같이, 각 코일(24a, 24b)을 이동 제어부(30)에 의해, 아우터 하우징(11)의 주위를 수평 상태로 서포트 바(1a)에 접촉하지 않도록 시계방향(화살표(Y12)) 또는 시계반대방향(화살표(Y13))으로 회전이동시키면서 유도 가열을 실시해도 좋다. 이 경우, 볼부(10b)를 시트 변형 가능 온도로 하는 유도 가열을 보다 단시간에 실시할 수 있다. 또, 아우터 하우징(11)을 이 축심을 중심으로 회전시키고, 서포트 바(1a)에 접촉하지 않도록 반전시켜도 좋다. 이때의 아우터 하우징(11)과 각 코일(24a, 24b)의 상대적인 이동은 도 2에 나타낸 구성에서도 동일하게 적용 가능하다.
＜고주파 유도 가열의 기타 예 2＞
도 7은 기타 예 2의 고주파 유도 가열용 코일(24c)을 아우터 하우징(11)의 주위에 배치한 구성을 나타내는 도이다.
도 7에 나타내는 코일(24c)은 도 8A에 나타내는 코일(24c1) 또는 도 8B에 나타내는 코일(24c2)을 적용한 것이다. 코일(24c1)은 절연체로 피복된 도선을 평면의 직사각형으로 주회시켜 형성되어 있다. 코일(24c2)은 절연체로 피복된 도선을 평면의 직사각형으로 사행시켜 형성되어 있다. 또한, 일점쇄선(CL1)은 코일(24c1) 또는 코일(24c2)의 직사각형의 길이 방향의 중심선이다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 코일(24c)을 아우터 하우징(11)의 서포트 바(1a) 부분 이외의 외주를 이격 상태에 둘러싸고 배치되어 있다. 더욱이, 코일(24c)은, 이 중심선(CL1)(도 8)이 볼부(10b)의 중심의 수평인 동심원과 대략 일치한 상태로 배치되어 있다. 이 코일(24c)은 하나의 고주파 유도 가열 장치(20)에 접속되어 있다.
이와 같이, 볼부(10b)의 서포트 바(1a) 이외의 외주를 둘러싸고 코일(24c)을 배치하고 있으므로, 볼부(10b)의 유도 가열에 의해 시트 변형 가능 온도로 단시간에 도달시킬 수 있다. 때문에, 볼부(10b)를 유도 가열에 의해, 보다 빨리 가열하여 열팽창시킬 수 있으므로, 볼 시트(12)를 보다 빨리 확대 변형시킬 수 있다.
＜토크 튜닝 방법의 기타 예 1＞
상술한 토크 튜닝 방법에서는, 볼부(10b)를 유도 가열에 의해 가열하고 있지만, 유도 가열 외에 볼부(10b)를 가열하는 방법에 대해, 도 9를 참조해 설명한다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 교류(또는 직류)의 전원(41)에 접속된 히터(40)와, 단열재(43)를 볼 스터드(10)의 스터드부(10s)에 조립하여 볼부(10b)를 가열한다.
히터(40)는, 환형을 이루고, 중앙의 개구가 스터드부(10s)에 끼워 결합되도록 되어 있고, 양단의 히터선이 전원(41)에 접속되어 있다. 단열재(43)는, 단열용 유리솜 등을 판 형상 등으로 성형한 것이며, 중앙에, 스터드부(10s)에 끼워 결합하기 위한 관통공이 형성되어 있다. 이 단열재(43) 및 히터(40)를 스터드부(10s)에 조립하여 볼부(10b)를 가열하는 경우, 도 9에 나타내는 바와 같이 더스트 커버(13)를 장착하지 않은 상태로 실시한다.
우선, 스터드부(10s)에 단열재(43)을 조립한 후, 히터(40)를 단열재로부터 소정 간격 상측으로 이격하여 스터드부(10s)에 조립한다. 그 다음, 전원(41)을 투입하여 히터(40)로 스터드부(10s)를 가열한다. 이 가열 온도는, 상술한 바와 같이, 볼 시트(12)의 소재가 POM이라고 하면, POM의 융점은 160℃ 정도이므로, 강제의 볼부(10b)를 140℃-150℃ 정도로 가열하기 위한 온도로 한다. 스터드부(10s)는, 히터(40)의 접촉 부분으로부터 가열되고, 이 열이 열전도에 의해 하측의 볼부(10b)로 전달된다. 이때, 히터(40)의 하부측에는 단열재(43)가 배치되어 있으므로, 히터(40)로부터 공간으로 방사되는 열은 단열재(43)로 차단된다. 때문에, 공간을 전해지는 열은 하측의 하우징(11)에는 전도되지 않는다.
스터드부(10s)를 전도하는 열이 볼부(10b)에 전달되고, 볼부(10b)가 140℃-150℃ 정도로 가열되면 볼 지름이 약간 확대한다. 이때, POM제의 볼 시트(12)는, 140℃-150℃ 정도의 열로 부드러워져 변형한다. 이 변형 후, 전원(41)의 차단에 의해 히터(40)를 오프로 하면, 스터드부(10s) 및 볼부(10b)가 소정 시간 후에 냉각되어, 볼부(10b)는 가열 전의 크기로 돌아오지만, 볼 시트(12)는 상기의 변형을 유지한다. 이것에 의해, 볼 시트(12)와 볼부(10b)의 쌍방의 틈새가 커져, 쌍방의 중첩 정도가 감소하고, 마찰력이 저감하고, 스펙에 적합한 각 토크 및 리프트량을 얻는 것이 가능해진다.
단, 스터드부(10s)를 가열하는 가열 수단은, 전원(41)이 접속된 히터(40)에 한정되지 않고, 가스 버너나 오일을 이용한 가열 장치 등의 가열 수단이어도 좋다. 또, 그 가열로 하우징(11)이 변형할 정도로 가열되지 않으면, 단열재(43)은 불필요하다.
＜토크 튜닝 방법의 기타 예 2＞
상기의 토크 튜닝 방법의 기타 예 1과 같이, 스터드부(10s)를 통해 볼부(10b)를 가열한 상태에 있어서, 후술하는 바와 같이, 볼 스터드(10)를 고속 회전, 또는, 고속 회전 및 요동의 쌍방을 동시에 실시해도 좋다.
도 10은 볼 스터드를 고속 회전시키고 있는 상태를 나타내는 일부 단면 외관도이다. 도 11은 볼 스터드를 요동 시키고 있는 상태를 나타내는 일부 단면 외관도이다.
우선, 상술한 바와 같이, 스터드부(10s)를 통해 볼부(10b)를 가열한 다음, 이 볼 스터드(10)의 축선(V)을 중심으로, 도 10의 화살표(α7)로 가리키는 방향으로 고속 회전시키고, 이 볼부(10b)의 외구면에서 볼 시트(12)의 내구면을 마모시킨다. 이 마모에 의해, 볼부(10b)와 볼 시트(12)의 쌍방의 마찰력을 저감시킨다. 이 마찰력의 저감에 의해, 볼 스터드(10)의 각 토크 및 리프트량을 적절하게 조절할 수 있다.
더욱이, 구체적으로 설명하면, 볼부(10b)의 적도(S) 부근은 주속(周速)이 빠르고, 적도(S)로부터 멀어짐에 따라 주속이 늦어진다. 때문에, 고속 회전하는 볼부(10b)의 적도(S)를 포함하는 적도 개소가 가장 마모가 심하고, 적도(S)로부터 멀어질 수록 마모가 적어진다. 따라서, 쌍방의 마찰력은 그 마모의 분포에 따른 것이 된다. 즉, 볼부(10b)의 적도(S)를 포함하는 적도 개소가 가장 마찰력이 작고, 적도(S)로부터 멀어질 수록 마찰력이 커진다. 이와 같이 마찰력이 조절된다.
＜토크 튜닝 방법의 기타 예 2의 효과＞
이러한 토크 튜닝 방법의 기타 예 2의 효과에 대해 설명한다.
상술한 마찰력의 분포에 의하면, 상술한 고주파 유도 가열에 의한 토크 튜닝과 마찬가지로, 볼 시트(12)의 내구면과 볼부(10b)의 외구면의 치수차이는, 적도(S) 부근이 가장 크고, 적도(S)로부터 멀어질수록 작아진다. 때문에, 볼부(10b)는 적도(S)에 가까워질수록 느슨하게 조여지고, 스터드부(10s)와의 경계에 가까워질수록 단단하게 조여지므로, 적도(S)의 위치가 가장 마찰력이 작고, 적도(S)로부터 멀어질수록 마찰력이 커진다. 때문에, 볼 스터드(10)의 요동 및 회전 시에, 각 토크 및 리프트량을 적절하게 조절하는 것이 가능해진다. 또, 볼부(10b)를 아우터 하우징(11)으로부터 빠지기 어렵게 하는 것이 가능해진다.
이러한 각 토크 및 리프트량의 조절 후의 볼부(10b)의 외경 치수, 볼 시트(12)의 내경 치수는, 각각 3차원 측정기, 레이저 빛을 이용하는 측정기 등으로 측정할 수 있다. 이 측정 결과를 상술한 기타 예 2의 토크 튜닝에 피드백시켜, 스펙에 적합한 각 토크 및 리프트량을 얻을 수 있다.
이 외에, 도 10에 화살표(α7)로 가리키는 방향의 볼 스터드(10)의 회전에, 도 11에 화살표(α8)로 가리키는 것 같은 요동을 가하면, 토크 튜닝의 효과를 더욱 높일 수 있다. 화살표(α8)로 가리키는 요동 동작은, 실제의 요동 동작에 대응시키는 것이 바람직하다. 이와 같이 요동 동작을 실시함으로써, 차량 등 실제 요동 토크를 저감시키기 위한 마찰력이 되도록 볼 시트(12)를 마모시킬 수 있다.
＜볼 조인트(J)의 특징 구조＞
이상 설명한 토크 튜닝 방법에 의해 볼 조인트(J)의 토크 튜닝을 실시하면, 볼 시트(12)와 볼부(10b) 사이에 형성된 틈새의 치수차이가, 볼부(10b)의 중심을 통과하는 볼 스터드(10)의 축심에 대해 직교하는 볼부(10b)의 직경 부분(적도(S)부분)의 조임값이 가장 크고, 직경 부분으로부터 멀어질 수록 작아지는 구조로 된다.
이 구조에 의하면, 상술한 바와 같이, 볼부(10b)의 직경 부분의 위치가 가장 마찰력이 작고, 직경 부분으로부터 멀어질수록 마찰력이 커지므로, 볼 스터드(10)의 요동 토크 및 회전 토크, 및 탄성 리프트량을 적절하게 조절하는 것이 가능해진다. 또, 볼부(10b)를 아우터 하우징(11)으로부터 빠지기 어렵게 할 수 있다.
그 외, 구체적인 구성에 대해, 본 발명의 주지를 이탈하지 않는 범위에서 적당히 변경이 가능하다.
본 발명의 토크 튜닝이 이루어진 볼 조인트(J)는 산업용 로봇이나 인간형 로봇 등의 로봇 암의 관절 부분이나, 셔블 카나 크레인 등의 암이 관절 부분에서 회전하는 장치에 적용 가능하다.
1 스태빌라이저 링크
1a 서포트 바
10 볼 스터드
10b 볼부(구체부)
10s 스터드부
11 아우터 하우징(하우징)
12 볼 시트(지지 부재)
20, 20a, 20b 고주파 유도 가열 장치(유도 가열 장치)
21 교류 전원
22 고주파 전원
23 공진 회로
24, 24 a, 24 b, 24 c, 24 c1, 24c2 코일
25 온도계
26 피드백 제어 회로
30 이동 제어부
i 교류 전류
B 자장
J 볼 조인트

Claims (13)

  1. 구조체에 일단부가 연결되는 스터드부의 타단부에 금속제의 구체부가 일체로 접합되어 이루어지는 볼 스터드와, 해당 볼 스터드의 구체부를 요동 및 회전 가능하게 지지하고, 일측이 개구한 공간을 가지는 수지제의 하우징과, 해당 하우징과 상기 구체부의 사이에 개재되는 수지제의 지지 부재를 가지고, 상기 지지 부재로 덮인 상기 구체부가 상기 하우징으로 포함된 볼 조인트의, 상기 구체부와 상기 지지 부재의 마찰력을 조절하는 토크 튜닝 방법으로서,
    상기 구체부를 상기 지지 부재가 변형 가능한 온도가 되는 상태로 유도 가열하는 것을 특징으로 하는 토크 튜닝 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유도 가열용 코일을 상기 스터드부의 축심 방향으로 상기 구체부의 중심에서 직교하는 해당 구체부의 직경 연장선 상의 상기 하우징의 표면 위치에 이격하여 배치하는 것을 특징으로 하는 토크 튜닝 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 코일에 흐르는 교류 전류의 주파수를 가변 설정하고, 이 설정된 주파수가 소정 주파수보다 높은 정도로 상기 교류 전류를 흐르게 하는 시간을 짧게 하고, 이 설정된 주파수가 소정 주파수보다 낮은 정도로 상기 교류 전류를 흐르게 하는 시간을 길게 하는 것을 특징으로 하는 토크 튜닝 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 코일을 상기 하우징의 주위에 이격하여 복수개 독립적으로 배치하는 것을 특징으로 하는 토크 튜닝 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 코일 및 상기 하우징의 쌍방의 어느 한쪽을 상기 구체부를 유도 가열 가능한 거리 내에서 이동함으로써, 상기 코일과 상기 구체부와의 간격을 변경하는 것을 특징으로 하는 토크 튜닝 방법.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 코일을 상기 스터드부의 축심에 따른 상기 구체부의 상하 간의 임의의 대향 위치에 배치하는 것을 특징으로 하는 토크 튜닝 방법.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 구체부의 유도 가열 중에, 상기 코일과 상기 하우징을 상대적으로 상하 이동시키는 것을 특징으로 하는 토크 튜닝 방법.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 구체부의 유도 가열 중에, 해당 하우징과 상기 코일을 상대적으로 회전 이동시키는 것을 특징으로 하는 토크 튜닝 방법.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 코일을 도선을 주회 또는 사행시켜 직사각 형상으로 성형하고, 이 성형된 직사각 형상의 코일을 상기 하우징의 외주면의 바깥쪽에 배치하는 것을 특징으로 하는 토크 튜닝 방법.
  10. 구조체에 일단부가 연결되는 스터드부의 타단부에 금속제의 구체부가 일체로 접합되어 이루어지는 볼 스터드와, 해당 볼 스터드의 구체부를 요동 및 회전 가능하게 지지하고, 일측이 개구한 공간을 가지는 수지제의 하우징과, 해당 하우징과 상기 구체부의 사이에 개재되는 수지제의 지지 부재를 가지고, 상기 지지 부재로 덮인 상기 구체부가 상기 하우징으로 포함된 볼 조인트의, 상기 구체부와 상기 지지 부재의 마찰력을 조절하는 토크 튜닝 방법으로서,
    상기 구체부를 상기 지지 부재가 변형 가능한 온도가 되는 상태로 가열하는 것을 특징으로 하는 토크 튜닝 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 볼 스터드를 해당 볼 스터드의 축심를 중심으로 상기 지지 부재의 상기 구체부를 덮는 내구면이 마모하도록 소정 속도 이상으로 고속 회전시키는 것을 특징으로 하는 토크 튜닝 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 볼 스터드의 고속 회전 외에 해당 볼 스터드의 축심을 요동시키는 것을 특징으로 하는 토크 튜닝 방법.
  13. 구조체에 일단부가 연결되는 스터드부의 타단부에 금속제의 구체부가 일체로 접합되어 이루어지는 볼 스터드와, 해당 볼 스터드의 구체부를 요동 및 회전 가능하게 지지하고, 일측이 개구한 공간을 가지는 수지제의 하우징과, 해당 하우징과 상기 구체부의 사이에 개재되는 수지제의 지지 부재를 가지고, 상기 지지 부재로 덮인 상기 구체부가 상기 하우징으로 포함된 볼 조인트로서,
    상기 지지 부재와 상기 구체부 사이의 조임값이 상기 볼 스터드의 축심 방향으로 상기 구체부의 중심에서 직교하는 해당 구체부의 직경 부분에서 가장 크고, 해당 직경 부분으로부터 상기 축심 방향으로 멀어질수록 작은 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
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