KR101242158B1 - 볼 조인트 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 볼 조인트 구조에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 볼 형태의 구상부와 상기 구상부와 일체로 연결되는 축부를 구비한 볼 스터드와, 상기 볼 스터드의 구성부를 수용하는 조인트부재로 이루어지는 볼 조인트 구조에 있어서,
상기 조인트부재는, 상기 구상부의 외경보다 작은 내경을 가지는 제1상태와, 상기 구상부의 외경보다는 큰 내경을 가지는 제2상태 사이에서 탄성변형되는 탄성체; 상하방향으로 관통되며 상기 구상부의 외경 이상의 내경을 가지는 관통공이 마련되고, 상기 관통공에는, 그 하단이 상기 제1상태에서의 상기 탄성체의 외경보다는 작은 내경을 가지며, 그 상단이 제2상태에서의 탄성체의 외경보다는 큰 내경을 가지도록 하단으로부터 상단까지 내경이 증가되는 제1내주면이 형성되는 하부하우징; 및 상기 하부하우징과 착탈가능하게 결합되며 상기 안착부재와 함께 상기 탄성체를 내부에 수용하는 수용공간이 마련되는 상부하우징을 포함하는 볼 조인트 구조에 대한 것이다.

Description

볼 조인트 구조{Ball joint structure}

본 발명은 볼 조인트 구조에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 조인트부재에 용이하게 삽입되어 결합될 수 있으며 그 조인트부재로부터의 탈락이 용이한 볼 조인트 구조에 대한 것이다.

트렁크 룸의 상부에는 화물을 보호함과 동시에 실내로의 방수, 방진 및 방음의 역할을 하는 트렁크 리드가 설치되어 있다.

한편, 트렁크 리드에는 트렁크 리드의 개폐를 용이하게 하는 리프터가 설치되며 그 리프터와 차량의 몸체는 볼 조인트 구조에 의하여 연결된다.

상기 볼 조인트 구조는 차량의 몸체에 고정되며 볼 형태의 구상부와 상기 구상부와 일체로 연결되는 축부를 가지는 볼 스터트와, 리프터에 고정되며 상기 볼 스터드의 구상부를 수용하는 조인트부재로 이루어진다.

종래기술에 따른 볼 조인트 구조는 공개특허 10-2009-0070781호에 개시된 바와 같이, 볼 스터드를 회전가능하게 결합하도록 하기 위한 조인트 부재로서, 볼의 외측 둘레를 감싸듯이 결합하는 한 쌍의 볼 시트(31)와, 볼 시트(31)의 내측으로 결합된 볼이 이탈되는 것을 방지하는 한 쌍의 이탈방지부(32)와, 한 쌍의 볼 시트(31)와 이탈 방지부(32) 전체를 감싸면서 서로 결합되는 제1,2하우징(11, 21)으로 구성되어 있다.

이러한 종래기술에 따른 볼 조인트 구조는 다음과 같은 문제점이 있다.

일반적으로 완성차의 공장에서는 차량부품의 모듈화 경향에 따라서 부품업체로부터 일정부분 제품의 결합이 완성된 상태로 부품들을 제공받고 최종생산 라인에서는 각 부품들을 서로 결합하는 과정만을 수행하게 된다.

특히 볼 스터드는 차량의 몸체에 고정하고, 조인트부재는 미리 리프터에 고정된 상태에서 납품을 받아야 하는데, 도 1 및 2의 경우에는 최종 조립라인에서 조립해야 할 부분이 많아지게 될 뿐만 아니라 부품도 많아서 조립이 복잡하다는 단점이 있다.

또한, 볼 스터드를 조인트부재로부터 탈락도 용이하지 않고 탈락과정에서 볼 시트 및 이탈방지부 등의 분실우려도 있다는 단점이 있다.

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 더욱 상세하게는 볼 스터드를 조인트부재로 결합하는 것이 용이하여 전체적인 제조비용을 절약하고 볼 스터드를 조인트 부재로부터 탈락하는 것이 용이한 볼 조인트 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 볼 조인트 구조는, 볼 형태의 구상부와 상기 구상부와 일체로 연결되는 축부를 구비한 볼 스터드와, 상기 볼 스터드의 구성부를 수용하는 조인트부재로 이루어지는 볼 조인트 구조에 있어서,

상기 조인트부재는,

상기 구상부의 외경보다 작은 내경을 가지는 제1상태와, 상기 구상부의 외경보다는 큰 내경을 가지는 제2상태 사이에서 탄성변형되는 탄성체;

상하방향으로 관통되며 상기 구상부의 외경 이상의 내경을 가지는 관통공이 마련되고,

상기 관통공에는, 그 하단이 상기 제1상태에서의 상기 탄성체의 외경보다는 작은 내경을 가지며, 그 상단이 제2상태에서의 탄성체의 외경보다는 큰 내경을 가지도록 하단으로부터 상단까지 내경이 증가되는 제1내주면이 형성되는 하부하우징; 및

상기 하부하우징과 착탈가능하게 결합되며 상기 안착부재와 함께 상기 탄성체를 내부에 수용하는 수용공간이 마련되는 상부하우징을 포함한다.

상기 볼 조인트 구조에서,

상기 탄성체는 "C"형상을 가지며 금속소재로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 볼 조인트 구조에서,

상기 제1내주면으로부터 하측으로 연장되며 직경이 일정하게 유지되는 제2내주면을 포함하되,

상기 제2내주면의 내경을 d1라 하고, 상기 구상부의 외경을 d2라 하며, 상기 탄성체의 소선직경을 d3라 하였을 때,

d2 ≤ d1 < d2 + d3 인 것이 바람직하다.

상기 볼 조인트 구조에서,

상기 상부하우징의 수용공간에는 구상부의 진입에 의하여 내경이 최대로 확장된 제2상태에서의 탄성체가 더 이상 상측으로 상승되는 것을 방지하기 위한 막음부가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 볼 조인트 구조는, 조인트부재에 볼 스터드를 삽입하는 작업만으로서 상기 조인트부재와 볼 스터드를 용이하게 결합할 수 있어 조립공정이 단순화되고 조립시간을 전체적으로 절약할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 볼 조인트 구조는, 조인트부재에 결합한 볼 스터드를 간단한 나사결합해제 만으로도 용이하게 그 조인트부재로부터 이탈시킬 수 있어 탈락이 용이하다는 장점이 있다. 또한, 탈락의 과정에서 부품이 분실등의 우려가 적다는 장점이 있다.

도 1 및 도 2는 종래기술에 따른 볼 조인트 구조를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼 조인트 구조가 장착된 모습을 나타내는 사시도.
도 4는 도 3의 볼 조인트 구조의 분리사시도.
도 5는 도 3의 볼 조인트 구조의 장착전 모습을 나타내는 단면도.
도 6은 도 5의 볼 조인트 구조의 장착되는 모습을 나타내는 단면도.
도 7은 장착된 도 5의 볼 조인트 구조의 탈락을 나타내는 단면도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼 조인트 구조(100)는, 볼 스터드(200)와 조인트 부재(300)로 이루어진다. 상기 볼 스터드(200)는 차량의 몸체에 고정되는 브라켓(800)에 고정설치되고, 상기 조인트 부재(300)는 트렁크 리드에 부착되는 리프터(900)에 고정설치된다. 한편, 상기 볼 스터드(200)와 상기 조인트 부재(300)는 서로 상대회전가능하게 결합될 수 있다.

상기 볼 스터드(200)는 상술한 바와 같이 차량의 몸체에 고정되는 브라켓에 고정설치될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며 리프터 측에 설치되는 것도 가능함은 물론이며, 기타 볼 조인트 구조(100)가 필요한 다른 부품에 고정설치되는 것도 고려할 수 있다.

이러한 볼 스터드(200)는, 볼 형태의 구상부(210)와, 상기 구상부(210)와 일체로 연결되는 축부(220)로 이루어진다. 상기 구상부(210)는 상단이 평편한 형태로 구성될 수 있다.

상기 축부(220)는 상기 구상부(210)로부터 일측으로 연장되며 하단측에는 나사산이 형성될 수 있다. 이러한 축부(220)에는 그 중앙부분에 축부(220)로부터 돌출되는 원판형태의 플랜지부(221)가 형성될 수 있다.

상기 축부(220)는 상술한 바와 같이 차량의 몸체에 고정되는 브라켓에 나사결합되어 고정될 수 있다.

상기 조인트 부재(300)는, 탄성체(400), 하부하우징(500) 및 상부하우징(600)으로 이루어진다.

상기 탄성체(400)는, "C"자 형태의 고리형상으로 이루어지면 외력에 의하여 탄성변형이 이루어지지 않은 제1상태에서는 그 내경이 구상부(210)의 외경보다 작은 내경을 가지고 있다.

한편, 상기 탄성체(400)는 구상부(210)가 그 탄성체(400)의 내부공간을 삽입하여 관통할 수 있도록 탄성변형이 가능하다. 구체적으로는 상기 탄성체(400)는 그 내경이 상기 구상부(210)가 통과할 수 있도록 적어도 그 내경이 상기 구상부(210)의 외경과 동등한 정도로 확경될 수 있다. 이와 같이 구상부(210)의 외경과 동등한 상태로 확경된 상태를 제2상태라고 한다. 즉, 상기 탄성체(400)는 외력이 가해지지 않은 상태인 제1상태와 구상부(210)가 그 내부로 삽입되어 내경이 확대된 제2상태의 사이에서 탄성변형될 수 있다.

이러한 탄성체(400)는 하부하우징(500)의 제1내주면(511)에 삽입된 상태로 안착되고, 그 제1내주면(511)을 따라서 상하로 이동하면서 상기 구상부(210)의 진입을 허용허거나 진입된 구상부(210)의 이탈을 방지할 수 있다.

상기 하우하우징은, 전체적으로 너트형상으로 이루어지되 그 중앙에는 상하방향으로 관통하는 관통공(510)이 형성된다. 이러한 하부하우징(500)의 하단 외측에는 외부로 돌출되는 체결부(520)가 형성된다. 이러한 체결부(520)는 대략 육각의 단면형상을 가지며 이에 따라서 렌치등이 결합될 수 있다.

상기 관통공(510)은 구상부(210)의 외경 이상의 내경을 가지는 것이 바람직하다. 이에 따라서 그 구상부(210)가 상기 관통공(510)을 통하여 상기 하부하우징(500)을 관통할 수 있게 된다.

이러한 관통공(510)에는 제1내주면(511)과 제2내주면(512)이 형성되어 있다. 상기 제1내주면(511)은 관통공(510)의 상부를 이루는 것이며 제2내주면(512)은 상기 제1내주면(511)으로부터 하측으로 연장되며 상기 제1내주면(511)과 연결되어 있게 된다.

상기 제1내주면(511)은 하단으로부터 상단을 향하여 점차적으로 내경이 증가하는 테이터 형상을 가지며 대략 매끄러운 곡면형태로 이루어지는 것이 바람직하다.

이러한 제1내주면(511)의 하단은 제1상태에서의 상기 탄성체(400)의 외경보다는 작은 내경을 가지고 있어 상기 제1상태의 탄성체(400)가 제1내주면(511)의 하단에 안착되어 있을 수 있게 한다. 상기 제1내주면(511)의 상단은 제2상태에서의 탄성체(400)의 외경보다는 큰 내경을 가지도록 형성된다. 이와 같이 제1내주면(511)의 상단의 내경이 최대로 확장된 탄성체(400)의 외경보다 큼에 따라서 제1내주면(511)의 상단까지 이동한 탄성체(400)가 그 내부의 구상부(210)를 탄성체(400)를 통과하여 이동하는 것을 허용하게 된다.

이러한 제1내주면(511)은 탄성체(400)를 안착함과 동시에, 구상부(210)에 의하여 확장되는 탄성체(400)가 미끄러지면서 상측으로 이동함과 동시에 그 탄성체(400)의 내경이 확장되어 구상부(210)의 통과를 허용하는 안내면을 기능을 수행하게 된다.

상기 제2내주면(512)은 상기 제1내주면(511)으로부터 하측으로 연장되어 있는 것으로서, 내경이 동일하게 유지되는 것이 바람직하다. 이러한 제2내주면(512)은 다음과 같은 조건을 만족하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 제2내주면(512)의 내경을 d1라 하고, 상기 구상부(210)의 외경을 d2라 하며, 상기 탄성체(400)의 소선직경을 d3라 하였을 때, d2 ≤ d1 < d2 + d3 인 것이 바람직하다. 이때 d1 < d2 인 경우에는 구상부(210)가 상기 관통공(510)을 통과하여 제1내주면(511)을 향하여 진입하는 것이 어려워서 바람직하지 못하고, d1 > d2 + d3 인 경우에는 구상부(210)가 탄성체(400)를 통과한 후에 그 탄성체(400)가 하강하는 과정에서 상기 탄성체(400)가 구상부(210)와 제2내주면(512) 사이의 틈새를 통하여 하측으로 빠져나갈 염려가 있어서 바람직하지 못하다.

상기 상부하우징(600)은, 하부하우징(500)과 착탈가능하게 결합되며 상기 안착부재와 함께 상기 탄성체(400)를 내부에 수용하는 수용공간(S)이 마련되는 것이다. 이러한 수용공간(S)은 하단으로부터 상측을 향하여 연장되는 홈의 형태를 가지되, 홈의 내주면에는 하단으로부터 상측으로 연장되는 나선부(610)와, 상기 나선부(610)로부터 내측을 향하여 수평하게 연장되는 단턱형상의 막음부(620)와 상기 막음부(620)로부터 상측을 향하여 패어진 수용부(630)로 이루어진다.

상기 상부하우징(600)의 나선부(610)는 상기 조인트 부재(300)의 외주면에 형성된 체결부(520)와 대응되는 형상을 가지는 나사산이 형성되어 있어 그 나선부(610)가 체결부(520)와 나사결합될 수 있다.

상기 막음부(620)는, 상기 상부하우징(600)의 수용공간(S)에는 구상부(210)의 진입에 의하여 내경이 최대로 확장된 제2상태에서의 탄성체(400)가 더 이상 상측으로 상승되는 것을 방지하기 위한 것으로서, 구체적으로는 상기 막음부(620)는 탄성체(400)가 걸릴 수 있는 형상을 가지는 것이 바람직하다.

상기 수용부(630)는 대략 상기 구상부(210)의 형상과 대응되는 형상을 가지고 있으며 이에 따라서 상기 수용부(630)에 안착된 상태에서 상기 구상부(210)가 상측으로 이동하지 못하게 한다.

이러한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 볼 조인트 구조(100)는 다음과 같은 작용효과를 가진다.

먼저, 탄성체(400)를 제1내주면(511)의 하단에 안착시킨 상태에서 하부하우징(500)을 상기 상부하우징(600)에 나사결합한 상태에서, 도 5에 도시된 바와 같이 볼 스터드(200)를 그 하부하우징(500)의 관통공(510)과 동축상에 위치시킨다.

이 상태에서 상기 볼 스터드(200)를 상측으로 이동시켜 상기 관통공(510)의 내부로 진입한다. 구체적으로는 볼 스터드(200)의 구상부(210)를 제2내주면(512)을 통과하여 제1내주면(511)을 향하여 상승시킨다. 이 과정에서는 도 6에 도시된 바와 같이 제1내주면(511)의 하단에 안착된 탄성체(400)는 A 방향으로 상승하게 된다. 구체적으로는 탄성체(400)는 제1내주면(511)을 따라서 상승하면서 점차적으로 내경이 확장되고 그 탄성체(400)의 내경이 상기 구상부(210)의 외경과 동일한 상태까지 탄성변형된 최대확장상태에서 그 탄성체(400)는 막음부(620)에 의하여 더 이상 상승되지 않고 위치고정된다. 즉, 구상부(210)는 상승하면서 상기 탄성체(400)를 그 제1내주면(511)을 따라서 밀어올려 상승시키게 되고 이 과정에서 탄성체(400)를 통과하여 상부하우징(600)의 수용부(630)에 안착되게 된다. 한편, 구상부(210)가 탄성체(400)를 통과하여 상승된 후에는 상기 구상부(210)는 탄성복원력에 의하여 하강하면서 원래 상태인 제1상태로 복귀하게 된다. 즉, B 방향으로 이동하면서 제1상태로 복귀하게 되는 것이다. 이와 같이 제1상태로 복귀되는 구상부(210)는 제1내주면(511)의 하단측에 위치하면서 상기 구상부(210)의 하단측에 위치하게 된다. 한편, 이와 같이 위치되는 탄성체(400)는 상기 구상부(210)의 누름압력에 의하여 그 위치가 고정되게 되어 상기 구상부(210)가 탄성체(400)의 하측으로 빠져나가는 것을 방지한다.

한편, 상기 제2내주면(512)의 내경은 그 직경이 탄성체(400)의 소선직경과 구상부(210)의 외경보다 작으므로 상기 구상부(210)가 제2내주면(512)에 의하여 형성된 관통공(510)을 통하여 하측으로 빠져나가는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

이와 같이 조인트 부재(300)에 결합된 볼 스터드(200)는 도 7과 같이 탈락될 수 있다. 구체적으로 볼 스터드(200)를 탈락시키기 위해서는 하부하우징(500)의 외주면을 렌치등에 의하여 회전시켜 그 하부하우징(500)이 상부하우징(600)으로부터 이탈시킴에 의하여 쉽게 빼낼 수 있다.

이상에서는 본원발명의 바람직한 실시예에 따른 볼 조인트 구조를 상세하게 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 청구범위에 의하여 해석될 수 있는 범위라면 그 청구범위가 확장되어 해석될 수 있음은 물론이다.

100...볼 조인트 구조 200..볼 스터드
210...구상부 220...축부
221...플랜지부 300...조인트 부재
400...탄성부 500...하부하우징
510...관통공 511...제1내주면
512...제2내주면 520...체결부
600...상부하우징 610...나선부
620...막음부 630...수용부
S...수용공간

Claims (4)

1. 볼 형태의 구상부와 상기 구상부와 일체로 연결되는 축부를 구비한 볼 스터드와, 상기 볼 스터드의 구성부를 수용하는 조인트부재로 이루어지는 볼 조인트 구조에 있어서,
   상기 조인트부재는,
   상기 구상부의 외경보다 작은 내경을 가지는 제1상태와, 상기 구상부의 외경보다는 큰 내경을 가지는 제2상태 사이에서 탄성변형되는 탄성체;
   상하방향으로 관통되며 상기 구상부의 외경 이상의 내경을 가지는 관통공이 마련되고,
   상기 관통공에는, 그 하단이 상기 제1상태에서의 상기 탄성체의 외경보다는 작은 내경을 가지며, 그 상단이 제2상태에서의 탄성체의 외경보다는 큰 내경을 가지도록 하단으로부터 상단까지 내경이 증가되며 외측으로 볼록한 형상을 가지는 제1내주면이 형성되는 하부하우징; 및
   상기 하부하우징과 착탈가능하게 결합되며 상기 안착부재와 함께 상기 탄성체를 내부에 수용하는 수용공간이 마련되는 상부하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 볼 조인트 구조.
2. 제1항에 있어서,
   상기 탄성체는 "C"형상을 가지며 금속소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 볼 조인트 구조.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1내주면으로부터 하측으로 연장되며 직경이 일정하게 유지되는 제2내주면을 포함하되,
   상기 제2내주면의 내경을 d1라 하고, 상기 구상부의 외경을 d2라 하며, 상기 탄성체의 소선직경을 d3라 하였을 때,
   d2 ≤ d1 < d2 + d3 인 것을 특징으로 하는 볼 조인트 구조.
4. 제1항에 있어서,
   상기 상부하우징의 수용공간에는 구상부의 진입에 의하여 내경이 최대로 확장된 제2상태에서의 탄성체가 더 이상 상측으로 상승되는 것을 방지하기 위한 막음부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 볼 조인트 구조.

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