JP2000055033A - ハイブリッド・ボ―ルスタッド - Google Patents
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Abstract
互に接続するために使用するボールジョイント用のハイ
ブリッド・ボールスタッドであって、手間のかかる二次
機械加工や仕上げ作業を最小にするボールスタッドを提
供する。 【解決手段】 ボールジョイントはソケットとハイブリ
ッド・ボールスタッドを含む。ボールスタッドはボルト
と、ボルトの頭に装着されたインサートとを含み、イン
サートはボールソケットに保持される。ボルトはねじ付
き軸部と、インサートに成形された頭部とを有する大量
に市販されている要素であり、そのため安価なハイブリ
ッド・ボールスタッドがボールジョイントで使用するた
めに提供される。
Description
関し、特にボルトと該ボルトの頭に固定された球形の高
分子材料の要素とから構成されボールスタッドのボール
部を画成するためのボールジョイント用ハイブリッド・
ボールスタッドに関する。
荷やその他の振動を吸収し、一方車両の乗員に対して滑
らかで快適な乗り心地を提供するサスペンション装置が
装備されている。実際には、全ての車両のサスペンショ
ン装置には、サスペンション要素間の角度変化を吸収す
るように該サスペンション要素を相互に接続するために
ボールジョイントが使用されている。一般に、最も伝統
的なボールジョイントはボールスタッドと、ボールソケ
ットと、ハウジングとを含む。典型的には、ボールスタ
ッドは細長い軸部とボール部とを有する鍛造された金属
要素である。ボールスタッドの軸部は一方のサスペンシ
ョン要素に接続され、ハウジングは他方のサスペンショ
ン要素に固定されている。ボールスタッドのボール部は
ボールソケットに形成された球形のくぼみに保持され、
ボールソケットの方はハウジングに装着されている。ハ
ウジングに対するボールスタッドの角度運動を促進する
ために、ボール部の球形度および表面外形は高度に精密
でなければならない。これらの要素の特徴により従来ま
では高価で時間のかかる二次機械加工や仕上げ作業を必
要としていた。
ル部上に成形された高分子材料の層を有するボールスタ
ッドを具備したボールジョイントを提供することが知ら
れている。例えば、米国特許第2,862,740号および同第
3,091,486号を参照されたい。別の代案として、あるボ
ールスタッドは高分子材料のボールをねじ付きスタッド
の一端に装着している。例えば、米国特許第2,999,709
号、同第3,023,038号、同第5,697,142号および同第5,69
7,142号を参照されたい。最後に、ねじ付きスタッドの
一部を、部分的球形の高分子材料のインサートであって
スタッドから延びている半径方向のフランジと係合する
インサートで囲むことも知られている。例えば、米国特
許第2,823,055号、同第2,846,252号、同第2,937,895
号、同第2,953,401号、同第3,091,486号、同第4,334,79
5号、および同第4,629,352号を参照されたい。各々の場
合において、、従来の鍛造ボールスタッドに関わる二次
表面仕上げ作業を制限するか、あるいは排除するために
成形された要素がボール部として使用される。
処理の必要性を排除するボールスタッドを構成するため
に各種の複合組立体が提案されてきたが、いずれも生産
コストを顕著に低減する上で成功しなかった。
コストが最小で済む複合ボールスタッドを有するボール
ジョイントを提供することが望ましい。
相対角度運動を許容するように一対の要素を相互に接続
するために使用するボールジョイントを提供する。ボー
ルジョイントはソケット組立体とハイブリッド・ボール
スタッドとを含む。ソケット組立体は、その中にくぼみ
を画成しているカップ状ハウジングと、該ハウジングの
くぼみ内に配置され、球形のボールソケットを画成して
いるインサートとを含む。ハイブリッド・ボールスタッ
ドは標準的なボルトと、球形ボールあるいは部分的に球
形のボールを画成するために前記ボルトの頭に装着され
るか、あるいは包囲している高分子材料のインサートと
を含む。高分子材料のインサートはボールソケットに保
持されるように形成さられている。ボルトはねじ付き軸
部と、高分子材料のインサートの上に成形されるか、あ
るいは装嵌された頭部とを有する大量に市販されている
要素である。そのため、ボールジョイントで使用するの
に安価なハイブリッド・ボールスタッドが提供される。
高分子材料の部材は、該高分子材料の部材とボルトの球
形の頭部とが組み合わされてボールスタッドのボール部
として作用するようにボルトの軸部に成形されるか、あ
るいは取り付けることが出来る。
材料の部材がボルトの頭に成形、あるいは取り付けられ
てボールスタッドのボール部として作用する。
態様を認識するために、本発明の特定の説明を添付図面
に示す特定の実施例を参照して以下行なう。これらの図
面は本発明の好適実施例のみを示しており、従って本発
明の範囲を限定するものでないことを理解した上で、本
発明を添付図面を使用して更に別の特徴を詳細に説明す
るものとする。
ションにおけるスタビライザバーおよびコントロールア
ームのような一対のサスペンション要素の間の相対角度
運動を許容するボールジョイントを指向する。本発明に
よるボールとソケットの組立体は、殆どの伝統的なボー
ルスタッドと代替するようにされ、ボールジョイントと
協働して車両のサスペンションの性能を阻害することな
くコストを低減するように作用するハイブリッド・ボー
ルスタッドを含む。このように、本発明によるボールジ
ョイントは広範囲の装置に対して使用可能であり、その
ため本明細書で説明する特定の適用に限定されるもので
はない。
イント10として言及するボールとソケットの組立体は
一対のサスペンション部材を相互に接続し、それらの間
の相対角度運動を許容するようにされた型式のものとし
て示されている。一般に、ボールジョイント10はハイ
ブリッド・ボールスタッド12とソケット組立体14と
を含む。ソケット組立体14はハウジング16と、該ハ
ウジング16の一端を密閉している端キャップ18と、
ハウジング16の端が開放したくぼみ22に保持された
高分子材料のライナー20とを含むものとして示されて
いる。ライナー20は球形ソケット24を含むように形
成されている。
ねじ30が形成されている軸部28と頭部32とを有す
るボルト26を含む。以下詳述するように、ボルト26
は丸頭ボルトと一般に称される標準的な「在庫品」である
要素である。そのため、ボルト26の頭部32は半球形
であり、ライナー20のソケット24の内壁面と係合す
るようにされた外面34を画成する。ハイブリッド・ボ
ールスタット12は、更に半球形要素を含むものとして
示されている。以下高分子材料のインサート36と称す
る前記半球形要素は、平坦な頂面38が頭部32の平坦
な下面40の近傍に並置されるように頭部32の近傍で
軸部28の近位端部分を囲む内面37を画成する開口を
有する。高分子材料のインサート36の外面42はライ
ナー20のソケット24の内面と係合するようにされて
いる。高分子材料のインサート36の半径はハウジング
16およびライナー20とに対して角度運動するよう
に、ソケット24に保持された球形ボール44を協働し
て形成するべく頭部32のそれと同一である。
ト10は2個の相対運動可能な要素を相互に接続したも
のとして示されている。特に、スタビライザバー48の
アーム部46は、そこに形成された孔50を通して延び
ているボルト26の軸部46を有するものとして示され
ている。ナット52が軸部28にねじ込まれ、アーム部
46の平坦な面54に対して位置決めされた停止フラン
ジとして作用する。ねじ付き軸部28を孔50を通して
延在させることにより、ロックナット56がねじ30上
で緊締され、アーム部46の反対側の平坦な面58と係
合する。従って、ボールジョイント10のボルト26は
スタビライザバー48に固定される。更に、ハウジング
16は別のサスペンション要素すなわち自動車のフレー
ム要素に適当に固定されたロッドあるいはリンク60に
固定されている。ボールジョイント10が端リンクの一
部である場合、第2のボールジョイントがリンク60の
反対側の端に装着され、そのボルトの方はコントロール
アームに固定される。当該技術分野の専門家はこの特定
の配置はボールジョイント10を採用しうる多数の用途
の単なる一例であることを認識する。
の軸部28の近位端を囲むようにして成形しうる。代案
として、インサート36は前もって形成し、軸部28の
遠位端上を摺動する貫通孔を含み、次に面37を軸部2
8の近位端に接着し、および(または)面38を頭部3
2の下側面40に接着させることが出来る。いずれの場
合においても、ハイブリッド・ボールスタッド12は標
準的な丸頭ボルト26を使用して製作あるいは組み立て
が可能である。
ルトジョイント10で使用するようにされ、丸頭のボル
ト26に装着された、分割された高分子材料のインサー
ト36aを有するボールスタッド12aを示している。
特に、分割された高分子材料のインサート36aは部分
に切断されていることを除いてインサート36と同一で
ある。この適用において、前記部分62は前もって形成
され、次に該部分の線64に沿って相互に接着され、お
よび(または)半径方向の相合する面38aおよび40
並びに軸部28の近位部分に沿ってボルト26に接着さ
れている。前記インサートの部分62の外面42aはイ
ンサート36aと頭部32とが球形ボール44aを画成
するように球形にされている。インサート36aは2個
の4分円部分から構成されることが好ましいが、前記部
分の数はいくらでも考えられる。
ジョイント10において使用するボールスタッド12b
が高分子材料のボールインサート36bが丸頭で首部が
四角のボルト26bに固定されたものとして示されてい
る。ボルト26bは軸部28が丸頭部32の下面40の
近傍で四辺形首フランジ70を含む以外はボルト26と
類似である。前述したボールスタッドと類似のボールス
タッド12bの要素あるいは特徴は共通の参照番号で識
別している。首フランジ70は軸部28に対するボール
インサート36bの回転を阻止するようにする抗回転性
の形成物として作用する。前述のように、インサート3
6bは元来、あるいは代替的に、一体要素として、ある
いは球形のボール44bを画成するよう頭部と協働する
ようにボルト26bに接着された一連の部分として前も
って形成することが可能である。ここでも、ボールスタ
ッド12bを作る、あるいは組み立てるために標準的な
丸頭の四角首ボルト26bが使用される。別のオプショ
ンとして、非四角の首フランジ(すなわち六角)を有す
るその他のいずれかのボルト形態をボルト26bに代替
させることが可能である。
に使用するボールスタッド12cが、頭部32の近傍で
軸部28の近位端に形成されたリブすなわちセレーショ
ン72を有する丸頭ボルト26cに固定された高分子材
料のインサート36cを含むものとして部分的に示され
ている。前記セレーション72はボルト26cの頭部3
2に対するインサート36cの回転を阻止し易くする。
インサート36cは元来成形するか、あるいは一体の要
素として前もって形成されるか、あるいはボルト26c
の相合面に接着された一連の前もって形成した部分とし
て前もって形成することが可能である。
用するボールスタッドであって、頭部74に固定された
高分子材料のインサート36dとTボルト78の軸部7
6とを含むボールスタッド12dを部分的に示す。頭部
74は長方形のハブ82と一体とされた弧状部分80を
有する。インサート36dはその外面42の半径が頭部
74の外面84と適合し、かつ連続するように形成され
ている。
ルジョイント10で使用するボールスタッド12eは標
準的な六角ボルト88の端部分に成形された高分子材料
のインサート86を有するものとして示されている。特
に、ボルト88は軸部90と六角頭部92とを有する。
頭部92と軸部90の一部とはインサート86によって
囲まれている。典型的であるが、軸部90は外ねじ94
を有する。代替的に、インサート86は例えば任意に接
合線96(点線)で示すようなはっきりとした部分に分割
し、ボルト88に接着することが出来る。六角頭部92
はボルト88に対するインサート86の回転を阻止する
ように機能する。高分子材料のインサート86は球形と
して示されているが、インサート86はその間で角度運
動を促進するようにボールジョイントソケットの少なく
とも一部と係合するようにされた外形を備えたいずれか
の形状としうる。
86fが部分98aと98bとに分割され、接合線10
0に沿ってスナップロックタイプの接続がなされている
以外はボールジョイント12eに類似であるボールスタ
ッド12fを示している。特に、一組の突起102が前
記部分98aに形成され、前記部分98bに形成された
ソケット104に受け入れられ、球形のボール86fを
形成するようにされている。更に、円形の溝106がボ
ルト88の軸部90に対して横方向に、あるいは平行に
ボール86fの外面108に形成され潤滑用グリースを
その中に詰めうるようにしている。
110が開口114と周方向の片持ちばねフランジ11
6とを形成するくぼみ部分112を含むことを除いて図
9と図10とに示すボールスタッド12eと全体的に類
似であるハイブリッド・ボールスタッド12gを示して
いる。この弾性のばねフランジ装置はボールスタッド1
2gをボールジョイント10のソケット24においてば
ね負荷するように機能する。
いは、固定されたインサート120を有する別のハイブ
リッド・ボールスタッド12hを示している。インサー
ト120は本体部分122と半球形のノビン(nobb
in)部分124とを含む。ノビンはボールソケットに
形成された部分的に球形のばね座に保持されるようにさ
れており、一方本体部分122の外面126はライナ2
0の修正されたソケット24に保持されるようにされて
いる。
されるか、あるいは固定されたトロイド状の高分子材料
インサート130を有する別のハイブリッド・ボールス
タッド12iを示している。インサート130はドーナ
ツ状であって、外面132がボールジョイント10のラ
イナ20におけるソケット24の内面と係合するように
されている。
本発明の広義の教示は各種の形態で実行可能なことを認
識することができる。従って、本発明は特定の実施例に
関して説明されてきたが、当該技術分野の専門家には添
付図面、明細書および特許請求の範囲を検討すればその
他の修正も明らかとなるので、本発明の真正な範囲は前
記特定実施例に限定すべきではない。
リッド・ボールスタッドを備えたボールおよびソケット
の組立体の断面図。
面図。
ッド・ボールスタッドの側面図。
面図。
ブリッド・ボールスタッドの側面図。
面図。
別の代替実施例の側面図。
別の代替実施例の側面図。
断面図。
に別の代替実施例を示す図。
に別の代替実施例を示す図。
に別の代替実施例を示す図。
に別の代替実施例を示す図。
Claims (33)
- 【請求項1】 球形ボールソケットを画成するソケット
組立体と、 頭部と軸部とを有するボルトと、前記頭部と協働して前
記ボールソケットに保持される球形ボールを形成する高
分子材料のインサートとを含むハイブリッド・ボールス
タッドとを含むことを特徴とするボールジョイント。 - 【請求項2】 前記ボルトの前記頭部が部分的に球形で
あって、前記ボールソケットの相補内面と係合するよう
にされた外面を画成することを特徴とする請求項1に記
載のボールジョイント。 - 【請求項3】 前記高分子材料のインサートが部分的に
球形であり、前記ボールソケットの前記内面と係合する
ように前記ボルトの前記部分的に球形の頭部の前記外面
と協働するようにされた外面を画成することを特徴とす
る請求項2に記載のボールジョイント。 - 【請求項4】 前記高分子材料のインサートが前記頭部
の近傍で前記軸部の近位部分を囲む内面を画成する開口
を有することを特徴とする請求項3に記載のボールジョ
イント。 - 【請求項5】 前記高分子材料のインサートが前記頭部
の下側面の近傍で並置された頂面を有することを特徴と
する請求項4に記載のボールジョイント。 - 【請求項6】 前記高分子材料のインサートが前記球形
ボールを形成するように前記ボルトに接着されているこ
とを特徴とする請求項3に記載のボールジョイント。 - 【請求項7】 前記ボールが丸頭ボルトであり、前記高
分子材料のインサートが前記ボルトの前記頭部の下に接
着されていることを特徴とする請求項2に記載のボール
ジョイント。 - 【請求項8】 前記高分子材料のインサートが球形の外
面を協働して画成するように前記ボルトの前記軸部の一
部を囲む複数のインサート部を含むことを特徴とする請
求項7に記載のボールジョイント。 - 【請求項9】 前記軸部が前記頭部の下側面の近傍で多
数の側部を有する首フランジを含み、前記高分子材料の
インサートが前記首フランジを囲むことを特徴とする請
求項2に記載のボールジョイント。 - 【請求項10】 前記軸部が前記頭部の近傍でセレーシ
ョン、すなわちリブを含み、前記高分子材料のインサー
トが前記セレーションすなわちリブを囲むことを特徴と
する請求項2に記載のボールジョイント。 - 【請求項11】 前記ボルトがT字形ボルトであり、前
記頭部が前記軸部に取り付けられたハブ部分と前記ボー
ルソケットと係合する弧状部分とを含むことを特徴とす
る請求項1に記載のボールジョイント。 - 【請求項12】 前記高分子材料のインサートがボール
であり、前記ボールが該ボールに囲まれた六角頭部を有
することを特徴とする請求項1に記載のボールジョイン
ト。 - 【請求項13】 前記高分子材料のインサートが相互に
接続され前記ボールを画成する一対の半球部分を含むこ
とを特徴とする請求項12に記載のボールジョイント。 - 【請求項14】 前記頭部と軸部の一方が突起を含み、
前記頭部と軸部の他方が前記突起を受入れる大きさにさ
れスナップロック装置を画成するソケットを含むことを
特徴とする請求項13に記載のボールジョイント。 - 【請求項15】 くぼみを画成するハウジングと、 前記くぼみに保持され、球形ボールソケットを画成する
ライナーと、 頭部と軸部とを有するボルトを含むハイブリッド・ボー
ルスタッドとを含み、前記頭部が前記ボールソケットの
内面と係合する外面を形成するように部分的に球形であ
り、前記高分子材料のインサートが前記ボールソケット
の前記内面と係合する外面を画成するように部分的に球
形であることを特徴とするボールジョイント。 - 【請求項16】 前記高分子材料のインサートが前記軸
部の近位部分を囲む内面を画成する開口と前記頭部の下
面の近傍で並置された頂面とを有することを特徴とする
請求項15に記載のボールジョイント。 - 【請求項17】 前記高分子材料のインサートが前記ボ
ルトに接着されて前記頭部と関連して球状ボールを画成
することを特徴とする請求項15に記載のボールジョイ
ント。 - 【請求項18】 前記高分子材料のインサートが前記ボ
ルトの前記軸部の一部を囲み協働して球形の外面を画成
する複数のインサート部であることを特徴とする請求項
15に記載のボールジョイント。 - 【請求項19】 前記軸部が前記頭部の下面の近傍で多
辺首フランジを含み、前記高分子材料のインサートが前
記首フランジを囲んでいることを特徴とする請求項15
に記載のボールジョイント。 - 【請求項20】 軸部と頭部とを有するボルトと、前記
ボルトの前記頭部と協働してボール部を画成する少なく
とも部分的に球形の高分子材料のインサートとからなる
ことを特徴とするボールジョイントに使用するハイブリ
ッド・ボールスタッド。 - 【請求項21】 前記ボルトが部分的に球形の頭部を有
する丸頭ボルトであり、前記インサートが、前記頭部の
外面と前記インサートの外面とが組み合わされて前記ボ
ール部の球形の外面を形成するように前記頭部の近傍に
配置されていることを特徴とする請求項20に記載のボ
ールスタッド。 - 【請求項22】 前記インサートが協働して前記ボール
部を画成する複数の補完のインサート部であることを特
徴とする請求項20に記載のボールスタッド。 - 【請求項23】 前記インサート部が相互にスナップ装
嵌して前記ボルトの前記軸部を囲むことを特徴とする請
求項22に記載のボールスタッド。 - 【請求項24】 前記インサートが前記ボルトの前記頭
部上に成形されていることを特徴とする請求項20に記
載のボールスタッド。 - 【請求項25】 前記高分子材のインサートが更にくぼ
み部分と、前記くぼみ部分の上を延び弾性のばね部材を
形成しているフランジとを含むことを特徴とする請求項
20に記載のボールスタッド。 - 【請求項26】 第1のサスペンション部材と、 第2のサスペンション部材と、 前記第1と第2のサスペンション部材を相互に接続する
ボールジョイントであって、前記第1のサスペンション
部材に固定され、球形のボールソケットを画成するソケ
ット組立体を含み、更に、頭部と前記第2のサスペンシ
ョン部材に固定された軸部とを有するボルトと、前記頭
部と協働し、前記ボールソケット内に保持された少なく
とも部分的に球形のボール部を画成する高分子材料のイ
ンサートとからなるハイブリッド・ボールスタッドを含
むボールジョイントとからなることを特徴とする自動車
用のサスペンション装置。 - 【請求項27】 前記ボルトの前記頭部が部分的に球形
であって前記ボールソケットの対応する内面と係合する
ようにされた外面を画成することを特徴とする請求項2
6に記載のサスペンション装置。 - 【請求項28】 前記ボルトが丸頭ボルトであり、前記
高分子材料のインサートが前記ボルトの前記頭部の下で
接着されていることを特徴とする請求項26に記載のサ
スペンション装置。 - 【請求項29】 前記高分子材料のインサートが前記ボ
ルトの前記軸部の一部を囲み球形の外面を画成する複数
のインサート部を含むことを特徴とする 請求項26に
記載のサスペンション装置。 - 【請求項30】 前記高分子材料のインサートが相互に
接続され前記ボールを画成する一対の半球形部分を含む
ことを特徴とする請求項26項に記載のサスペンション
装置。 - 【請求項31】 前記頭部と軸部の一方が突起を含み、
前記頭部と軸部の他方が前記突起を受入れスナップロッ
ク装置を画成する大きさにされたソケットを含むことを
特徴とする請求項30に記載のサスペンション装置。 - 【請求項32】 前記高分子材料のインサートがくぼみ
部分と、前記くぼみ部分の上を延び弾性のばね部材を画
成するフランジとを更に含むことを特徴とする請求項2
6に記載のサスペンション装置。 - 【請求項33】 ソケットを画成するソケット組立体
と、 頭部と軸部とを有するボルトと、前記頭部に固定され、
前記ソケットに保持される環状の高分子材料のインサー
トとを含むハイブリッド・ボールスタッドとからなるこ
とを特徴とするボールジョイント。
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