WO2015008879A1 - 볼 조인트 및 그 제조방법 - Google Patents

볼 조인트 및 그 제조방법 Download PDF

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김영기
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    • F16C11/0685—Manufacture of ball-joints and parts thereof, e.g. assembly of ball-joints
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C11/0619—Ball-joints; Other joints having more than one degree of angular freedom, i.e. universal joints the female part comprising a blind socket receiving the male part
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    • F16C11/0642—Special features of the plug or cover on the blind end of the socket
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    • F16C2220/00—Shaping
    • F16C2220/02—Shaping by casting
    • F16C2220/06—Shaping by casting in situ casting or moulding

Definitions

  • the present invention relates to a ball joint and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a ball joint and a method of manufacturing the same by a simple manufacturing process by molding the ball sheet by injection molding.
  • Ball joints are widely used as joint means having the function of spherical joints.
  • 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a conventional ball joint.
  • a ball joint generally surrounds a ball stud 10 serving as a joint, protects the ball stud 10, and protects the ball stud 10 and the ball stud 10.
  • the ball joint is sealed by employing the plug 30 at the bottom of the socket 40 as well as the dust cover 60 so that foreign matter does not enter around the ball stud 10 seated in the socket 40.
  • the separately processed ball stud 10 is assembled to the ball seat 20, and the ball stud 10 and the ball seat 20 assembled as described above are inserted into the socket 40. Plug the lower opening of the socket 40 with a plug 30 and then caulking the lower end of the socket 40 so that the ball stud 10 and the ball seat 20 and the plug 30 are inside the socket 40. Insert into and join.
  • the ball stud 10 having only the spherical surface should be applied without the aspheric surface to smoothly rotate the ball stud 10 after manufacturing the ball joint.
  • Fig. 2 (a) shows a ball stud processed by machining
  • Fig. 2 (b) shows a ball stud manufactured by welding.
  • the ball stud 10 is composed of a stud portion 12 and the shoe portion 13, the shoe portion 13 is made of only a spherical surface (sphere) in contact with the ball seat have.
  • the shoe 13 is formed into a spherical surface by machining.
  • a protrusion is formed at the center of the lower end of the shoe 13 to form a vertex 13a.
  • the welding is performed by welding the welded portion 12a of the stud portion 12 and the welded portion 13b of the shoe portion 13 processed into a spherical surface to each other.
  • the stud portion 12 and the shoe portion 13 are welded and joined as described above, when the shear load acts on the welded portion, there is a problem that a crack occurs in the welded portion due to the shearing action. Only available for some products with low loads.
  • the dust cover 60 is coupled to the upper end of the socket 40.
  • the socket 40 has to be formed by a separate process to form a grooved dust cover coupling part in the socket 40. There is a problem in that a large number of processes are required for the processing.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and to provide a ball joint and a method of manufacturing the same by improving the productivity by simplifying the manufacturing process by injection molding the ball sheet to the ball stud having a shoe. There is a purpose.
  • the ball stud 100 is provided with a shoe (110); A ball seat 200 surrounding the outer circumferential surface of the shoe part 110 to allow the ball stud 100 to flow within an operating angle range; A cap 300 covering the shoe part 110 to form a closed space between the shoe part 110 and an outer circumferential surface thereof;
  • the shoe part 110, the ball seat 200, and the cap 300 may include a socket 400 inserted into an internal space.
  • An aspherical surface 111 may be formed in the shoe part 110, and the cap 300 may be formed to cover the aspherical surface 111.
  • the closed space may be formed by an upper groove formed on the top surface of the cap 300 and the aspherical surface 111.
  • the shoe portion 110 is made of a spherical surface, the hermetic space may be made of a space between the upper groove having a curvature greater than the shoe portion 110 on the upper surface of the cap (300).
  • the upper groove may include a first upper groove 300a having the same curvature as the shoe part 110 and a second upper groove 300b having a curvature greater than that of the shoe part 110.
  • the socket 400 may be formed with an inlet 410 for injection molding the ball sheet 200.
  • a cap seating portion 420 may be formed on the inner circumferential surface of the socket 400 in which the inlet 410 is formed so that the cap 300 is seated.
  • the outer circumferential surface 301 of the cap 300 may be formed to communicate with the inlet 410 to form a flow passage 310 in which a solution flows during injection molding of the ball sheet 200.
  • the flow passage 310 is formed around the inlet groove 311 and the inlet groove 311 formed in the bottom surface 304 of the cap 300 to be adjacent to the inlet 410 and the ball seat ( In the injection molding of 200, the diffusion passage 312 may be formed to communicate with the cavity, which is a space between the outer circumferential surface of the shoe part 110 and the inner circumferential surface of the socket 400.
  • Connection passages 313 connecting between the diffusion passages 312 may be formed.
  • the ball seat 200 may be composed of a seat portion 210 surrounding the shoe portion 110 and a cover coupling portion 220 connected to the seat portion 210 to which the dust cover is coupled.
  • the cover coupling portion 220 is formed to surround the outer peripheral surface of the end of the socket 400, the coupling groove 221 to which the dust cover is coupled may be formed.
  • one end of the ball stud 100 having the shoe part 110 and the outer circumferential surface of the shoe part 110 may be wrapped and the ball stud 100 may flow within an operating angle range.
  • a) the shoe unit 110 The cap part 300 is positioned to cover the cap 300 so as to form a closed space therebetween, and the cavity portion formed between the outer circumferential surface of the shoe part 110 and the inner circumferential surface of the socket 400 is located in the ball seat.
  • the manufacturing process of the ball joint can be simplified, the cost can be reduced, and the productivity can be improved.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a conventional ball joint
  • FIG. 2 (a) is a view showing a ball stud processed by machining
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a ball joint of the present invention
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a socket of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing a cap of the present invention
  • FIG. 6 is a view showing a process of manufacturing a ball joint of the present invention
  • Figure 7 is a perspective view showing the appearance of the ball sheet manufactured by the present invention.
  • FIG. 8 is a view showing a cap according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view showing a state in which the cap is covered with the shoe portion of the spherical surface in the ball joint according to another embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a cross-sectional view showing a ball joint of the present invention
  • Figure 4 is a cross-sectional view showing a socket of the present invention.
  • the ball stud 100 is provided with a shoe part 110, the aspherical surface 111 is formed at one end, the ball stud 100 is wrapped around the outer circumferential surface of the shoe part 110 operating range Cap 300 to cover the upper surface of the aspherical surface 111 to form a closed space between the ball seat 200 and the aspherical surface 111 of the shoe portion 110 to flow in the inside, the shoe portion ( 110 and the ball seat 200 and the cap 300 is made to include a socket 400 is inserted into the interior space.
  • the ball stud 100 is composed of an oral portion 110 and a stud portion 120 formed at one end of the aspherical surface, and the aspherical surface 111 is a portion processed into a planar shape of the aspherical surface 111 Since the contact area with the ball seat 200 varies according to the size, it is possible to adjust the torque according to the contact with the ball seat 200 by appropriately setting the size of the aspherical surface 111.
  • the ball sheet 200 is formed by injection molding, and fixes the ball stud 100, the cap 300, and the socket 400 at a predetermined position, and a cavity in which the ball sheet 200 is to be molded. Forming and injection molding by melting the synthetic resin melted in the cavity, it is possible to manufacture a ball joint by a simple manufacturing process.
  • the ball seat 200 includes a seat portion 210 surrounding the shoe portion 110 and a cover coupling portion 220 connected to the seat portion 210 to which the dust cover 60 is coupled.
  • the seat portion 210 is made of a spherical surface so that the shoe portion 110 can rotate in its inner peripheral surface.
  • the cover coupling portion 220 is formed to surround the outer peripheral surface of the upper end portion 430 of the socket 400, the coupling groove 221 is formed is coupled to the dust cover. In this way, since the cover coupling portion 220 is integrally formed on the ball seat 200 by injection molding, there is no need to separately process the cover coupling portion in the socket, thereby simplifying the manufacturing process.
  • connection part 240 is formed to fill the flow path 310 is formed.
  • the connection part 240 includes a first connection part 241 formed at an inclined portion of the diffusion passage 312 and a second connection part 242 formed upward from an end of the first connection part 241.
  • the protruding portion 230 and the connecting portion 240 are portions that are not in contact with the shoe portion 110 of the ball stud 100, and are formed by a path through which a synthetic resin solution flows during injection molding of the ball sheet 200. .
  • the cap 300 is to form a closed space (A) by covering the aspherical surface 111 of the shoe part 110 of the ball stud 100 during the injection molding, for example, a synthetic resin material may be used but other materials than the synthetic resin It is also possible to use. In this case, if the size of the aspherical surface 111 is adjusted, an area in which the outer circumferential surface of the shoe 110 is in contact with the inner circumferential surface of the seat 210 may be adjusted to set an appropriate torque.
  • the socket 400 has a body 400a surrounding an inner space in which the ball seat 200 and the shoe part 110 are located, and is formed at the lower end of the body 400a to injection molding the ball seat 200.
  • the molten synthetic resin is introduced into the inlet 410, and formed on the upper side of the inlet 410 consists of a cap seating portion 420, the cap 300 is seated.
  • Figure 5 is a view showing a cap of the present invention
  • Figure 5 (a) is a perspective view
  • Figure 5 (b) is a front view
  • Figure 5 (c) is a top view
  • Figure 5 (d) is a bottom view.
  • the cap 300 of the present invention forms a sealed space A between the aspherical surface 111 of the shoe part 110 of the ball stud 100 so that the synthetic resin solution is injected into the sealed space A during injection molding. It is to prevent inflow.
  • the cap 300, the upper groove (300a, 300b) is formed to be concave in the upper surface 301 facing the aspherical surface 111 to form the closed space (A), the outer surface
  • the flow path 310 which is a flow path through which the synthetic resin solution flows during injection molding, is formed at the 302, the inclined surface 303, and the bottom surface 304.
  • the upper grooves 300a and 300b have a first upper groove 300a having the same curvature as the spherical portion of the shoe 110 and a second upper groove 300b having a curvature greater than that of the shoe portion 110.
  • the closed space (A) consists of a space between the aspherical surface 111 and the second upper groove (300b).
  • the flow passage 310 is formed to communicate with the inlet 410 of the socket 400 in the shape of the bottom 304 is fine, the inlet grooves 311 and the inlet grooves 311 into which the synthetic resin solution is introduced.
  • a flow path is formed to include a diffusion flow path 312 formed to communicate with the cavity which is a space between the outer peripheral surface of the shoe portion 110 and the inner peripheral surface of the socket 400 during the injection molding of the ball seat 200.
  • the synthetic resin solution introduced into the inlet 410 of the socket 400 during the injection molding flows into the inlet groove 311 and then uniformly flows along the diffusion passage 312 so that the synthetic resin uniformly in the cavity.
  • the solution is filled.
  • the outer surface 302, the inclined surface 303, and the bottom surface 304 are in the cap seating portion 420 of the socket 400.
  • the inlet 410 and the cavity of the socket 400 communicates with the flow passage 310.
  • Figure 6 is a view showing a process of manufacturing the ball joint of the present invention
  • Figure 7 is a perspective view showing the appearance of the ball sheet manufactured by the present invention.
  • a ball stud 100 having a shoe part 110 having an aspherical surface 111 formed thereon is prepared, and the aspherical surface 111 is formed to form a closed space A between the aspherical surface 111.
  • the cap 300 is positioned to cover, and the socket 400 is positioned so that the cavity B forming the ball seat 200 is formed between the shoe 110 and the outer circumferential surface thereof. In this case, the cap 300 is positioned on the cap seating portion 420 of the socket 400.
  • the mold 500 covering the cavity B is positioned to shape the ball sheet 200.
  • FIG. 8 is a view showing a cap according to another embodiment of the present invention.
  • connection passages 313 which connect neighboring diffusion passages 312 to each other are provided.
  • the synthetic resin solution flows from the inflow groove 311 into the diffusion passage 312, and a part of the solution flowing through the diffusion passage 312 flows into the connection passage 313 to allow the body of the ball seat 200 to flow. To form part.
  • the synthetic resin solution may be introduced into the cavity A evenly during injection molding.
  • FIG. 9 is a view showing a state in which the cap is covered in the shoe of the spherical surface in the ball joint according to another embodiment of the present invention.
  • 3 to 8 illustrate an embodiment of a ball joint in which an aspherical surface is formed, but in the present embodiment, the shoe is made of only a spherical surface.
  • the upper groove formed on the upper surface of the cap 300 is a first upper groove 300a having the same curvature as the shoe portion 110 and a second upper groove 300b having a curvature greater than that of the shoe portion 110. It is made, and forms a closed space between the second upper groove (300b) and the outer peripheral surface of the shoe (110).
  • the present invention relates to a ball joint including a ball sheet and a method for manufacturing the same.
  • Industrial application of the present invention is to simplify the manufacturing process and improve productivity by injection molding the ball sheet to a ball stud having a shoe.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

본 발명은 비구면이 형성된 구두부를 갖는 볼 스터드에 볼 시트를 사출 성형함으로써 제조 공정을 간단하게 하여 생산성을 향상시킬 수 있는 볼 조인트 및 그 제조방법을 제공하고자 함에 그 목적이 있다. 이를 구현하기 위한 본 발명의 볼 조인트는, 구두부(110)가 구비된 볼 스터드(100); 상기 구두부(110)의 외주면을 감싸며 상기 볼 스터드(100)가 작동각 범위 내에서 유동할 수 있도록 하는 볼 시트(200); 상기 구두부(110)의 외주면과의 사이에 밀폐공간을 형성하도록 상기 구두부(110)를 덮는 캡(300); 상기 구두부(110)와 볼 시트(200) 및 캡(300)이 내부 공간에 삽입되는 소켓(400)을 포함하여 이루어진다.

Description

볼 조인트 및 그 제조방법
본 발명은 볼 조인트 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 볼 시트를 사출 성형에 의해 성형함으로써 제조 공정이 간단한 볼 조인트 및 그 제조방법에 관한 것이다.
볼 조인트는 구관절(球關節)의 기능을 갖는 이음 수단으로 널리 이용되고 있다.
도 1은 종래의 볼 조인트의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 볼 조인트는 구관절의 역할을 하는 볼 스터드(ball stud)(10), 볼 스터드(10)를 감싸 볼 스터드(10)를 보호하고 볼 스터드(10)와 소켓(40) 사이에 작용하는 마찰력을 조절하는 볼 시트(ball seat)(20), 볼 스터드(10)와 볼 시트(20)를 안착(安着)시키는 소켓(socket)(40), 볼 스터드(10)가 압축하중에 의해 소켓(40) 아래로 빠지지 않도록 볼 스터드(10)를 밀봉하는 플러그(plug)(30) 및 볼 스터드(10)에 먼지가 들어가지 않도록 소켓의 상부를 덮는 더스트 커버(dust cover)(60)를 포함하며 소켓(40)의 하단부는 코킹(Caulking)되고, 이러한 볼 조인트는 너클(knuckle) 또는 암(arm)에 압입되어 조립된다.
이러한 볼 조인트는 소켓(40) 안에 안착된 볼 스터드(10) 주변에 이물질이 들어가지 않도록 더스트 커버(60) 뿐만 아니라 소켓(40) 하단에도 플러그(30)를 채용하여 밀폐하고 있다.
이러한 종래의 볼 조인트를 제조하기 위해서는 별도로 가공한 볼 스터드(10)를 볼 시트(20)에 조립하고, 이렇게 조립된 볼 스터드(10)와 볼 시트(20)를 소켓(40)에 삽입한 후 플러그(30)로 소켓(40)의 하측 개구부를 막은 다음 소켓(40)의 하단부를 코킹(Caulking)함으로써 볼 스터드(10)와 볼 시트(20) 및 플러그(30)를 소켓(40)의 내부에 삽입하여 결합하게 된다.
그러나 이와 같은 제조 방법에 의하면, 상기 볼 시트(20)를 별도로 제조한 후 이를 코킹 등의 복잡한 조립 공정을 통해 소켓(40) 내부에 조립하게 되므로 생산성이 떨어지는 문제점이 있다.
한편 사출 성형 방법에 의해 볼 시트를 제조하기 위해서는 비구면(非球面)이 없이 구면(球面)만으로 이루어진 볼 스터드(10)를 적용하여야 볼 조인트 제조 후 볼 스터드(10)의 회전이 원활히 이루어지게 된다.
이와 같이 비구면이 없는 구면만으로 이루어진 볼 스터드를 제조하는 종래의 방법을 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2(a)는 기계 가공에 의해 가공된 볼 스터드를 나타내는 도면, 도 2(b)는 용접에 의해 제조된 볼 스터드를 나타내는 도면이다.
도 2(a)를 참조하면, 볼 스터드(10)는 스터드부(12)와 구두부(13)로 이루어지고, 상기 구두부(13)는 볼 시트와 접촉하는 부위가 구면(球面)만으로 이루어져 있다. 이 경우 상기 구두부(13)는 기계 가공에 의해 구면으로 형성되는데, 상기 기계 가공 결과 구두부(13)의 하단부 중앙에는 꼭지점(13a)을 이루도록 돌출부가 형성되므로 사출 성형에 의해 형성된 볼 시트의 내측면과 간섭이 발생하게 되어 제품 품질에 영향을 미치고, 이러한 꼭지점(13a)을 제거하기 위한 별도의 가공 공정을 추가해야 하는 문제점이 있다.
도 2(b)를 참조하면, 스터드부(12)의 용접부(12a)와 구면(球面)으로 가공된 구두부(13)의 용접부(13b)를 서로 용접함으로써 결합이 이루어진다. 이와 같이 스터드부(12)와 구두부(13)를 용접하여 결합하게 되면 전단하중이 용접부위에 작용하는 경우 전단(剪斷) 작용에 의해 용접부위에 크랙이 발생하는 문제점이 있으므로, 용접형 볼 스터드는 낮은 하중이 작용하는 일부 제품에만 사용할 수 있다.
이와 같이 비구면이 없는 볼 스터드를 제조하기 위해서는 상기한 바와 같은 문제점이 있고, 비구면이 없는 볼 스터드를 제조하더라도 볼 시트를 사출 성형하게 되면 구두부의 구면 전체에 걸쳐 볼 시트와 접촉하게 되므로 볼 조인트의 회전시 과도한 토오크가 작용하는 문제점이 있다.
또한 소켓(40)의 상측 단부에는 더스트 커버(60)가 결합되는데, 상기 더스트 커버(60)를 결합하기 위해 소켓(40)에 홈 형상의 더스트 커버 결합부를 별도 가공에 의해 형성해야 하므로 소켓(40)의 가공에 많은 공정이 필요한 문제점이 있다.
선행기술문헌 : 대한민국 등록특허 10-906413호
본 발명은 상술한 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 구두부를 갖는 볼 스터드에 볼 시트를 사출 성형함으로써 제조 공정을 간단하게 하여 생산성을 향상시킬 수 있는 볼 조인트 및 그 제조방법을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 볼 조인트는, 구두부(110)가 구비된 볼 스터드(100); 상기 구두부(110)의 외주면을 감싸며 상기 볼 스터드(100)가 작동각 범위 내에서 유동할 수 있도록 하는 볼 시트(200); 상기 구두부(110)의 외주면과의 사이에 밀폐공간을 형성하도록 상기 구두부(110)를 덮는 캡(300); 상기 구두부(110)와 볼 시트(200) 및 캡(300)이 내부 공간에 삽입되는 소켓(400)을 포함하여 이루어진다.
상기 구두부(110)에는 비구면(111)이 형성되고, 상기 캡(300)은 상기 비구면(111)을 덮도록 형성된 것일 수 있다.
상기 밀폐공간은 상기 캡(300)의 상면에 형성된 상부홈과 상기 비구면(111)에 의해 형성되는 것일 수 있다.
상기 구두부(110)는 구면으로 이루어지고, 상기 밀페공간은 상기 캡(300)의 상면에 상기 구두부(110)보다 큰 곡률을 갖는 상부홈과의 사이 공간으로 이루어진 것일 수 있다.
상기 상부홈은 상기 구두부(110)와 동일한 곡률을 갖는 제1상부홈(300a)과 상기 구두부(110)보다 큰 곡률을 갖는 제2상부홈(300b)으로 이루어진 것일 수 있다.
상기 소켓(400)에는 상기 볼 시트(200)를 사출 성형하기 위한 유입구(410)가 형성된 것일 수 있다.
상기 유입구(410)가 형성된 소켓(400)의 내주면에는 상기 캡(300)이 안착되도록 캡안착부(420)가 형성된 것일 수 있다.
상기 캡(300)의 외주면(301)에는 상기 유입구(410)와 연통하도록 형성되어 상기 볼 시트(200) 사출 성형시 용액이 유동하는 유동유로(310)가 형성된 것일 수 있다.
상기 유동유로(310)는, 상기 유입구(410)에 인접하도록 상기 캡(300)의 저면(304)에 형성된 유입홈(311)과, 상기 유입홈(311)을 중심으로 형성되어 상기 볼 시트(200)의 사출 성형시 상기 구두부(110)의 외주면과 상기 소켓(400)의 내주면과의 사이 공간인 공동부에 연통하도록 형성된 확산유로(312)로 이루어진 것일 수 있다.
상기 확산유로(312) 사이를 연결하는 연결유로(313)가 형성된 것일 수 있다.
상기 볼 시트(200)는, 상기 구두부(110)를 감싸는 시트부(210)와, 상기 시트부(210)에 연결형성되어 더스트커버가 결합되는 커버결합부(220)로 이루어진 것일 수 있다.
상기 커버결합부(220)는 상기 소켓(400)의 끝단부 외주면을 둘러싸도록 형성되되, 상기 더스트커버가 결합되는 결합홈(221)이 형성된 것일 수 있다.
본 발명에 의한 볼 조인트 제조방법은, 일단에 구두부(110)가 구비된 볼 스터드(100)와 상기 구두부(110)의 외주면을 감싸며 상기 볼 스터드(100)가 작동각 범위 내에서 유동할 수 있도록 하는 볼 시트(200) 및 상기 구두부(110)와 볼 시트(200)가 내부 공간에 삽입되는 소켓(400)이 구비된 볼 조인트를 제조하는 방법에 있어서, a) 상기 구두부(110)와의 사이에 밀폐공간을 형성하도록 상기 구두부(110)를 캡(300)이 덮도록 위치시키되, 상기 구두부(110) 외주면과 상기 소켓(400) 내주면과의 사이에 형성된 공동부가 상기 볼 시트(200)의 형상이 되도록 상기 볼 스터드(100)를 위치시키는 단계; b) 상기 볼 시트(200)의 형상이 성형되도록 상기 공동부를 덮는 금형을 위치시키는 단계; c) 상기 공동부에 합성수지 용액을 유입시켜 볼 시트(200)를 성형하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 볼 스터드의 구두부에 덮개용 캡을 씌운 다음 볼 시트를 사출 성형함으로써 볼 조인트의 제조 공정을 단순화시킬 수 있고 원가를 절감할 수 있으며 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 볼 조인트의 구성을 나타내는 단면도,
도 2(a)는 기계 가공에 의해 가공된 볼 스터드를 나타내는 도면,
도 2(b)는 용접에 의해 제조된 볼 스터드를 나타내는 도면,
도 3은 본 발명의 볼 조인트를 보여주는 단면도,
도 4는 본 발명의 소켓을 보여주는 단면도,
도 5는 본 발명의 캡을 보여주는 도면,
도 6은 본 발명의 볼 조인트를 제조하는 과정을 보여주는 도면,
도 7은 본 발명에 의해 제조된 볼 시트의 외관을 보여주는 사시도,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 캡을 보여주는 도면,
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 볼 조인트에서 구면의 구두부에 캡이 덮인 상태를 보여주는 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 3은 본 발명의 볼 조인트를 보여주는 단면도, 도 4는 본 발명의 소켓을 보여주는 단면도이다.
본 발명에 의한 볼 조인트는, 일단에 비구면(111)이 형성된 구두부(110)가 구비된 볼 스터드(100), 상기 구두부(110)의 외주면을 감싸며 상기 볼 스터드(100)가 작동각 범위 내에서 유동할 수 있도록 하는 볼 시트(200), 상기 구두부(110)의 비구면(111)과의 사이에 밀폐공간을 형성하도록 상기 비구면(111) 상면을 덮는 캡(300), 상기 구두부(110)와 볼 시트(200) 및 캡(300)이 내부 공간에 삽입되는 소켓(400)을 포함하여 이루어진다.
상기 볼 스터드(100)는 비구면(111)이 일측 단부에 형성된 구두부(110)와 스터드부(120)로 이루어지고, 상기 비구면(111)은 평면 형상으로 가공된 부분으로서 상기 비구면(111)의 크기에 따라 볼 시트(200)와의 접촉 면적이 달라지게 되므로 상기 비구면(111)의 크기를 적절하게 설정함으로써 상기 볼 시트(200)와의 접촉에 따른 토오크를 조절하는 것이 가능하다.
상기 볼 시트(200)는 사출성형에 의해 성형되는 것으로서, 볼 스터드(100)와 캡(300) 및 소켓(400)을 일정한 위치에 고정시켜 볼 시트(200)가 성형될 공동부(空洞部)를 형성하고, 상기 공동부에 용융된 합성수지를 유입시켜 사출 성형하게 되면, 간단한 제조공정에 의해 볼 조인트를 제조할 수 있게 된다.
상기 볼 시트(200)는, 상기 구두부(110)를 감싸는 시트부(210)와, 상기 시트부(210)에 연결형성되어 더스트커버(60)가 결합되는 커버결합부(220)로 이루어진다. 상기 시트부(210)는 그 내주면에서 상기 구두부(110)가 회전 유동할 수 있도록 구면으로 이루어진다. 상기 커버결합부(220)는 상기 소켓(400)의 상측 끝단부(430) 외주면을 둘러싸도록 형성되되, 상기 더스트커버가 결합되는 결합홈(221)이 형성되어 있다. 이와 같이 커버 결합부(220)가 사출 성형에 의해 일체로 볼 시트(200)에 형성되므로 종래와 같이 소켓에 커버 결합부를 별도로 가공할 필요가 없어져 제조 공정이 단순해 진다.
또한 상기 볼 시트(200)에는, 사출 성형시 합성수지 용액이 유입되는 소켓(400)의 유입구(410)가 형성된 공간에 채워져 형성되는 돌출부(230)와, 상기 합성수지 용액이 상기 캡(300)의 유동유로(310)에 채워져 형성되는 연결부(240)가 형성되어 있다. 상기 연결부(240)는 확산유로(312)의 경사부에 형성되는 제1연결부(241)와 상기 제1연결부(241)의 단부에서 상방향으로 형성된 제2연결부(242)로 이루어진다. 상기 돌출부(230)와 연결부(240)는 볼 스터드(100)의 구두부(110)와는 접촉되지 않는 부분으로서, 볼 시트(200)의 사출 성형시 합성수지 용액이 유동하는 경로에 의해 형성되는 부분이다.
상기 캡(300)은 사출 성형시 볼 스터드(100)의 구두부(110)의 비구면(111)을 덮어 밀폐공간(A)을 형성하기 위한 것으로, 일례로 합성수지 재질이 사용될 수 있으나 합성수지 이외에 다른 재질의 사용도 가능하다. 이 경우 상기 비구면(111)의 크기를 조절하면 구두부(110)의 외주면과 시트부(210)의 내주면이 접촉하는 면적을 조절할 수 있어 적절한 토오크의 설정이 가능하다.
상기 소켓(400)은, 볼 시트(200)와 구두부(110)가 위치하는 내부공간을 둘러싸는 몸체(400a)와, 상기 몸체(400a)의 하단부에 형성되어 볼 시트(200)의 사출 성형시 용융된 합성수지가 유입되는 유입구(410)와, 상기 유입구(410)의 상측에 형성되어 상기 캡(300)이 안착되는 캡 안착부(420)로 이루어져 있다.
도 5는 본 발명의 캡을 보여주는 도면으로서, 도 5(a)는 사시도, 도 5(b)는 정면도, 도 5(c)는 평면도, 도 5(d)는 저면도이다.
본 발명의 캡(300)은, 볼 스터드(100)의 구두부(110)의 비구면(111)과의 사이에 밀폐공간(A)을 형성하여 사출 성형시 합성수지 용액이 상기 밀폐공간(A)으로 유입되는 것을 차단하기 위한 것이다.
이를 위해 상기 캡(300)은, 상기 비구면(111)과 대향하는 상면(301)에 오목하게 형성되어 상기 밀폐공간(A)을 형성하도록 하는 상부홈(300a, 300b)이 형성되어 있고, 외측면(302)과 경사면(303) 및 저면(304)에는 사출 성형시 합성수지 용액이 유동하는 유로인 유동유로(310)가 형성되어 있다.
상기 상부홈(300a, 300b)은 구두부(110)의 구면과 동일한 곡률을 갖는 제1상부홈(300a)과, 상기 구두부(110)의 구면보다 큰 곡률을 갖는 제2상부홈(300b)으로 구성될 수 있고, 이 경우 상기 밀폐공간(A)은 상기 비구면(111)과 제2상부홈(300b) 사이의 공간으로 이루어진다.
상기 유동유로(310)는 저면(304)이 파인 형상으로 소켓(400)의 유입구(410)와 연통하도록 형성되어 합성수지 용액이 유입되는 유입홈(311)과, 상기 유입홈(311)을 중심으로 유로가 형성되어 상기 볼 시트(200)의 사출 성형시 상기 구두부(110)의 외주면과 상기 소켓(400)의 내주면과의 사이 공간인 공동부에 연통하도록 형성된 확산유로(312)로 이루어진다.
따라서 사출 성형시 소켓(400)의 유입구(410)로 유입된 합성수지 용액은 상기 유입홈(311)에 유입된 후 상기 확산유로(312)를 따라 균일하게 용액이 유동함으로써 상기 공동부에 균일하게 합성수지 용액이 채워진다.
상기 캡(300)을 상기 소켓(400)의 캡안착부(420)에 안착시키면 상기 외측면(302)과 경사면(303) 및 저면(304)은 소켓(400)의 캡안착부(420) 내측면에 접촉하게 되고, 상기 유동유로(310)를 통해 소켓(400)의 유입구(410)와 공동부가 연통하게 된다.
이하 본 발명의 볼 조인트 제조방법에 대해 설명한다.
도 6은 본 발명의 볼 조인트를 제조하는 과정을 보여주는 도면, 도 7은 본 발명에 의해 제조된 볼 시트의 외관을 보여주는 사시도이다.
먼저, 일단에 비구면(111)이 형성된 구두부(110)가 구비된 볼 스터드(100)가 준비되고, 상기 비구면(111)과의 사이에 밀폐공간(A)을 형성하도록 상기 비구면(111)을 캡(300)이 덮도록 위치시키며, 상기 구두부(110) 외주면과의 사이에 볼 시트(200)의 형상이 되는 공동부(B)가 형성되도록 소켓(400)을 위치시킨다. 이 경우 상기 캡(300)은 소켓(400)의 캡 안착부(420)에 위치시킨다.
이와 같이 볼 스터드(100)와 캡(300) 및 소켓(400)이 설정된 위치에 고정되면, 볼 시트(200)의 형상이 성형되도록 상기 공동부(B)를 덮는 금형(500)을 위치시킨다.
이 상태에서 상기 소켓(400)에 형성된 유입구(410)를 통해 합성수지 용액을 유입시키면 상기 합성수지 용액은 유동유로(310)를 거쳐 공동부(B)에 채워진 후, 냉각 과정을 거친 후 금형을 분리하게 되면 볼 시트(200)가 성형된 볼 조인트가 완성된다. 도 7에서는 볼 시트(200)가 완성된 상태의 형상을 보여주고 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의한 캡을 보여주는 도면이다.
도 8에 도시된 실시예에서는 이웃하는 확산유로(312)들 사이를 서로 연결하는 연결유로(313)가 구비된 경우를 보여주고 있다.
사출 성형 시 합성수지 용액이 유입홈(311)에서 확산유로(312)로 유동하고, 상기 확산유로(312)를 유동하는 용액의 일부는 상기 연결유로(313)로 유입되어 볼 시트(200)의 몸체 일부를 형성한다.
상기 연결유로(313)로 인해 사출 성형 시 합성수지 용액이 균등하게 공동부(A)로 유입될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 볼 조인트에서 구면의 구두부에 캡이 덮인 상태를 보여주는 도면이다.
도 3 내지 도 8에서는 비구면(非球面)이 형성된 볼 조인트에 대한 실시예를 들어 설명하였으나, 본 실시예에서는 구두부가 구면(球面)만으로 이루어진 경우에 대한 것이다.
상기 캡(300)의 상면에 형성된 상부홈은, 구두부(110)와 동일한 곡률을 갖는 제1상부홈(300a)과, 구두부(110)보다 큰 곡률을 갖는 제2상부홈(300b)으로 이루어지고, 상기 제2상부홈(300b)과 구두부(110) 외주면과의 사이에 밀폐공간을 형성시킨다.
이 경우 구면으로 이루어진 구두부(110)의 가공시 발생된 꼭지점(112)이 돌출형성되어 있더라도 제2상부홈(300b)이 형성된 캡(300)과는 간섭이 발생하지 않으므로 제품 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구되는 본 발명의 기술적 사상에 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 자명한 변형실시가 가능하며, 이러한 변형실시는 본 발명의 범위에 속한다.
본 발명은 볼 시트를 포함하는 볼 조인트 및 그 제조방법에 관한 것으로, 구두부를 갖는 볼 스터드에 볼 시트를 사출 성형함으로써 제조 공정을 간단하게 하여 생산성을 향상시킬 수 있는 것으로 산업상 이용 가능성이 있다.

Claims (13)

  1. 구두부(110)가 구비된 볼 스터드(100);
    상기 구두부(110)의 외주면을 감싸며 상기 볼 스터드(100)가 작동각 범위 내에서 유동할 수 있도록 하는 볼 시트(200);
    상기 구두부(110)의 외주면과의 사이에 밀폐공간을 형성하도록 상기 구두부(110)를 덮는 캡(300);
    상기 구두부(110)와 볼 시트(200) 및 캡(300)이 내부 공간에 삽입되는 소켓(400)을 포함하여 이루어진 볼 조인트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구두부(110)에는 비구면(111)이 형성되고, 상기 캡(300)은 상기 비구면(111)을 덮도록 형성된 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 밀폐공간은 상기 캡(300)의 상면에 형성된 상부홈과 상기 비구면(111)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 구두부(110)는 구면으로 이루어지고, 상기 밀페공간은 상기 캡(300)의 상면에 상기 구두부(110)보다 큰 곡률을 갖는 상부홈과의 사이 공간으로 이루어진 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 상부홈은 상기 구두부(110)와 동일한 곡률을 갖는 제1상부홈(300a)과 상기 구두부(110)보다 큰 곡률을 갖는 제2상부홈(300b)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 소켓(400)에는 상기 볼 시트(200)를 사출 성형하기 위한 유입구(410)가 형성된 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 유입구(410)가 형성된 소켓(400)의 내주면에는 상기 캡(300)이 안착되도록 캡안착부(420)가 형성된 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 캡(300)의 외주면(301)에는 상기 유입구(410)와 연통하도록 형성되어 상기 볼 시트(200) 사출 성형시 용액이 유동하는 유동유로(310)가 형성된 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 유동유로(310)는, 상기 유입구(410)에 인접하도록 상기 캡(300)의 저면(304)에 형성된 유입홈(311)과, 상기 유입홈(311)을 중심으로 형성되어 상기 볼 시트(200)의 사출 성형시 상기 구두부(110)의 외주면과 상기 소켓(400)의 내주면과의 사이 공간인 공동부에 연통하도록 형성된 확산유로(312)로 이루어진 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 확산유로(312) 사이를 연결하는 연결유로(313)가 형성된 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 볼 시트(200)는, 상기 구두부(110)를 감싸는 시트부(210)와, 상기 시트부(210)에 연결형성되어 더스트커버가 결합되는 커버결합부(220)로 이루어진 것을 특징으로 하는 볼 조인트
  12. 제11항에 있어서,
    상기 커버결합부(220)는 상기 소켓(400)의 끝단부 외주면을 둘러싸도록 형성되되, 상기 더스트커버가 결합되는 결합홈(221)이 형성된 것을 특징으로 하는 볼 조인트.
  13. 일단에 구두부(110)가 구비된 볼 스터드(100)와 상기 구두부(110)의 외주면을 감싸며 상기 볼 스터드(100)가 작동각 범위 내에서 유동할 수 있도록 하는 볼 시트(200) 및 상기 구두부(110)와 볼 시트(200)가 내부 공간에 삽입되는 소켓(400)이 구비된 볼 조인트를 제조하는 방법에 있어서,
    a) 상기 구두부(110)와의 사이에 밀폐공간을 형성하도록 상기 구두부(110)를 캡(300)이 덮도록 위치시키되, 상기 구두부(110) 외주면과 상기 소켓(400) 내주면과의 사이에 형성된 공동부가 상기 볼 시트(200)의 형상이 되도록 상기 볼 스터드(100)를 위치시키는 단계;
    b) 상기 볼 시트(200)의 형상이 성형되도록 상기 공동부를 덮는 금형을 위치시키는 단계;
    c) 상기 공동부에 합성수지 용액을 유입시켜 볼 시트(200)를 성형하는 단계;
    를 포함하는 볼 조인트 제조방법.
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