JP2002031124A5 - - Google Patents

Description

【書類名】 明細書
【発明の名称】 ボールジョイント
【特許請求の範囲】
【請求項１】 球状の球頭部（４）と該球頭部（４）から延出する柄部（３）とを有するボールスタッド（２）と、該ボールスタッド（２）の球頭部（４）を包持するベアリング（６）と、該ベアリング（６）を保持するハウジング（１１）とを備えるボールジョイントにおいて、前記ハウジング（１１）は、軟質軽量金属材よりなる外カップ（３１）と、該外カップ（３１）の内周側に配置され硬質金属材よりなる内カップ（４１）とから構成され、前記ハウジング（１１）は、前記内カップ（４１）の開口側端部（４８）が前記外カップ（３１）の開口側端部（３８）に圧入され、前記内カップ（４１）の開口側端部（４８）に隣接し、欠肉部（４６）が凹設されるとともに、該欠肉部（４６）の径方向側に薄肉の連結部（４７）が形成されることを特徴とするボールジョイント。
【請求項２】 前記ハウジング（１１）は、外カップ（３１）内周に軸線に対し略垂直に形成される内周突当て面（３３）を有し、内カップ（４１）外周に該内周突当て面（３３）に当接する外周突当て面（４３）を有することを特徴とする請求項１記載のボールジョイント。
【請求項３】 前記ハウジング（１１）は、外カップ（３１）の内周側に内カップ（４１）が圧入され、前記外カップ（３１）の閉じた外底部（３２）と前記内カップ（４１）の閉じた内底部（４２）との間に間隙（Ｓ１）が形成されることを特徴とする請求項１及び２記載のボールジョイント。
【請求項４】 前記ハウジング（１１）は、内カップ（４１）の両端端部が外カップ（３１）の両端端部に圧入され、該両端端部間に空間を形成する逃げ部（Ｓ２）を設けることを特徴とする請求項１乃至３記載のボールジョイント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば自動車の懸架装置及び操舵装置等に使用されるボールジョイントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車の懸架装置及び操舵装置の連結部にはボールジョイントが頻繁に使用されてきた。このようなボールジョイントは、図２に示す如く、球状の球頭部１０４と球頭部１０４から延出する柄部１０３とを有するボールスタッド１０２と、そのボールスタッド１０２の球頭部１０４を揺動回動自在に包持し、一端にベアリング開口部１０７を有する合成樹脂製のベアリング１０６と、そのベアリング１０６を内包し、一端にハウジング開口部１１４内周側からボールスタッド１０２の柄部１０３を突出させる略カップ状のハウジング１１１と、ハウジング１１１のハウジング開口部１１４内周に配置される環状の抜け止めリング１２２と、ブーツ小開口部１１８がボールスタッド１０２の柄部１０３外周に、ブーツ大開口部１１７がリング外周に装着されるゴム状弾性体からなるブーツ１１６とを備えていた。
【０００３】
ここで、近年自動車の環境への悪影響が問題となり、自動車の燃費向上への取り組みが盛んに行われるようになってきた。そのため、自動車部品の軽量化の要求が高まり、上記ボールジョイント１０１においても、ハウジング１１１に軟質軽量の金属材、例えばアルミニウム材を使用することが増えてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようにアルミニウム材よりなるハウジング１１１を備えたボールジョイント１０１を使用することにより、確かに軽量化につながる。しかし、アルミニウム材は鉄鋼材に比べ強度が低いため、ボールジョイント１０１のハウジング１１１に使用すると、ボールスタッド１０２から受ける荷重によりハウジング１１１が歪み、ボールスタッド１０２にガタツキが発生してしまうということがある。そこでボールスタッド１０２のガタツキを抑制するため、ハウジング１１１の肉厚を厚くすることも考えられる。しかし、ハウジング１１１の肉厚を厚くして強度を高めると、ハウジングの体積が増加し、結局、ボールジョイントの軽量化が充分に達成できないということがある。
【０００５】
従って本発明は上述の如き課題を解決し、軽量かつ強度が高く、更にガタツキの発生を抑えるボールジョイントを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は以下の如き構成である。
【０００７】
１ 球状の球頭部と球頭部から延出する柄部とを有するボールスタッドと、ボールスタッドの球頭部を包持するベアリングと、ベアリングを保持するハウジングとを備えるボールジョイントにおいて、ハウジングは、軟質軽量金属材よりなる外カップと、カップの内周側に配置され硬質金属材よりなる内カップとから構成され、ハウジングは、内カップの開口側端部が外カップの開口側端部に圧入され、内カップの開口側端部に隣接し、欠肉部が凹設されるとともに、欠肉部の径方向に薄肉の連結部が形成される。
【０００８】
２ ハウジングは、外カップ内周に軸線に対し略垂直に形成される内周突当て面を有し、内カップ外周に内周突当て面に当接する外周突当て面を有するボールジョイントにおいて、ベアリングの内周溝及び外周欠部は、ベアリングの中心点を中心に周方向に重なるラップ代を有している。
【０００９】
３ ハウジングは、外カップの内周側に内カップが圧入され、外カップの閉じた外底部と内カップの閉じた内底部との間に間隙が形成される。
【００１０】
４ ハウジングは、内カップの両端端部が外カップの両端端部に圧入され、その両端端部間に空間を形成する逃げ部を設ける。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図１に基づいて説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施例によるボールジョイント１を表す。このボールジョイント１は、球状の球頭部４と、球頭部４から延出し反球頭部側端部に雌ねじ５を有する柄部３からなるボールスタッド２と、ボールスタッド２の球頭部４を揺動回動自在に包持し、一端端部が開口するベアリング開口部７、他端が円弧状に閉じる曲底部９を有するベアリング６と、ベアリング６を内包し、一端にベアリング開口部７側端部が開口するハウジング開口部１４を有するハウジング１１とを備える。
【００１３】
ハウジング１１は、軟質軽量金属材、例えば、アルミニウム材よりなる外カップ３１と、強度を高めるために外カップ３１内周側に配置される硬質金属材、例えば鉄鋼材よりなる内カップ４１より構成される。外カップ３１は、一端開口側端部３８に軸心側に曲成されるカシメ部１５、他端端部に閉口する外底部３２を有し、外底部３２の内周側には凹状のエア溜り３６が形成される。このエア溜り３６に連続し、軸線に対し略垂直方向に延びる内周突当て面３３がエア溜り３６に隣接して形成される。また内カップ４１は、一端開口側端部４８に受端部３４、他端端部に閉口する内底部４２を有し、この内底部４２の外周側に、軸線に対し略垂直方向に延び外カップ３１の内周突当て面３３に当接する外周突当て面４３が形成される。内カップ４１には開口する開口側端部４８に隣接し、その外周に周状の欠肉部４６が凹設される。この欠肉部４６が凹設されることにより、その径方向内周側に薄肉の連結部４７が形成される。そして外カップ３１の内周側に内カップ４１が配置された状態で、外カップ３１の内周突当て面３３が内カップ４１の外周突当て面４３に当接するとともに、外カップ３１のエア溜り３６と内カップ４１の内底部４２との間に間隙Ｓ１、外カップ３１及び内カップ４１の両端端部間に空間を形成する逃げ部Ｓ２が設けられる。更に内カップ４１の受端部４４側内周付近に段状の段部４５が形成され、段部３５には、ベアリング６の外周に形成したフランジ８が着座し、受端部４４には、ハウジング開口部１４内周に配置される環状の抜け止めリング２２の外周に形成した鍔部２３が着座する。
【００１４】
抜け止めリング２２の内周は、所望するベアリング６のベアリング開口部７外周曲率と同一曲率の曲内面２５を有し、その外周には鍔部２３に連続し軸線方向に延びる立壁部２４が形成される。そしてゴム状弾性体からなるブーツ１６の、補強環１９が内部に埋設されるブーツ大開口部１７が抜け止めリング２２の立壁部２４に固定され、補強環２０が内部に埋設され断面コの字状のフェルール２１が装着されるブーツ小開口部１８がボールスタッド２の柄部３外周に固定される。
【００１５】
次に上記ボールジョイント１の組付方法について説明する。
【００１６】
まず、外カップ３１の内周側に内カップ４１を圧入する。このとき、圧入前の外カップ３１の両端端部内径は内カップ４１の対向する両端端部外径より若干小径に形成されており、圧入時、内カップ４１の両端端部を外カップ３１の両端端部に圧入し、両端端部間に空間を形成する逃げ部Ｓ２を設ける。続いて、ハウジング１１のハウジング開口部１４側から、予めベアリング開口部７付近を軸線に沿って平行に形成したベアリング６を挿入し、ベアリング６の曲底部９をハウジング１１の内周面に、ベアリング６のフランジ８をハウジング１１の段部３５に着座させる。
【００１７】
次に、ベアリング６のベアリング開口部７側からボールスタッド２の球頭部４を挿入後、ハウジング１１のハウジング開口部１４内周側に抜け止めリング２２を挿入後し、ベアリング６のベアリング開口部７を抜け止めリング２２の曲内面２５に倣って内周側に折曲させるとともに、抜け止めリング２２の鍔部２３をハウジング１１の受端部４４に着座させる。この状態でハウジング１１のカシメ部１５をかしめ加工し、組付ける。
【００１８】
そして最後に、ブーツ１６のブーツ大開口部１７が抜け止めリング２２の立壁部２４に、ブーツ小開口部１８がボールスタッド２の柄部３外周に圧入されて、図１に示す如く、ボールジョイント１の組付が完了する。
【００１９】
よって上述の如きボールジョイントは、ハウジング１１が、軟質軽量金属材よりなる外カップ３１と、外カップ３１の内周側に配置され硬質金属材よりなる内カップ４１とから構成され、ハウジング１１は、内カップ４１の開口側端部４８が外カップ３１の開口側端部３８に圧入され、内カップ４１の開口側端部４８に隣接し、欠肉部４６が凹設されるとともに、欠肉部４６の径方向側に薄肉の連結部４７が形成されるため、このボールジョイントが自動車の懸架装置及び操舵装置の連結部に使用されたとき、ボールスタッド２からかかる主荷重は硬質金属製の内カップ４１が受け、軟質軽量金属材製の外カップ３１が受ける荷重を低減できる。また、内カップ４１は、その開口側端部４８が外カップ３１の開口側端部３８に圧入され、外カップ３１の内周側に内カップ４１が配置される。このとき、内カップ４１の開口側端部４８は、圧入に伴う軸心側への変形（歪）が発生する。しかし、内カップ４１には開口側端部４８に隣接し、その外周に周状の欠肉部４６が凹設されるとともに、その欠肉部４６の径方向内周側に薄肉の連結部４７が形成されるため、圧入に伴う変形を薄肉の連結部４７を支点に開口側端部４８のみの変形に抑えることができるので、変形がボールスタッド２の球頭部４を保持する内カップ４１全体に影響することはない。
【００２０】
尚、ハウジング１１が、外カップ３１内周に軸線に対し略垂直に形成される内周突当て面３３を有し、内カップ４１外周に内周突当て面３３に当接する外周突当て面４３を有する構造とすると、軸線方向の荷重に対しても内周突当て面３３及び外周突当て面４３で受けることができる。
【００２１】
また、ハウジング１１が、外カップ３１の内周側に内カップ４１が圧入され、外カップ３１の閉じた外底部３２と内カップ４１の閉じた内底部４２との間に間隙Ｓ１が形成される構造とすると、外カップ３１と内カップ４１との間に発生する密閉空間が広がり、最終的にエアを間隙Ｓ１に封入することがてきるので、内カップ４１圧入に伴うエアの反発力を低減できる。
【００２２】
また、ハウジング１１が、外カップ３１の両端端部が内カップ４１の両端端部に圧入され、その両端端部間に空間を形成する逃げ部Ｓ２を設ける構造とすると、圧入に伴う内カップ４１の軸線垂直方向の寸法変化が、開口部側端部４８では抜け止めリング２２によりボールスタッド２の球頭部４への影響が緩和され、内底部４２側端部ではボールスタッド２の球頭部４に対しほとんど影響しない。
【００２３】
尚、上記実施例では、周状の欠肉部４６を内カップ４１の開口側端部４８の外周側に凹設し、連結部４７を径方向内周側に形成したが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、欠肉部４６を開口側端部４８の内周側に凹設し、連結部４７を径方向外周側に形成しても良い。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように本発明のボールジョイントによれば、球状の球頭部と球頭部から延出する柄部とを有するボールスタッドと、ボールスタッドの球頭部を包持するベアリングと、ベアリングを保持するハウジングとを備えるボールジョイントにおいて、ハウジングは、軟質軽量金属材よりなる外カップと、外カップの内周側に配置され硬質金属材よりなる内カップとから構成され、ハウジングは、内カップの開口側端部が外カップの開口側端部に圧入され、内カップの開口側端部に隣接し、欠肉部が凹設されるとともに、欠肉部の径方向に薄肉の連結部が形成されるため、ボールスタッドからかかる主荷重は硬質金属製の内カップが受け、軟質軽量金属材製の外カップが受ける荷重を低減できるので、軽量かつ強度が高く、ハウジングの歪みにともなうガタツキの発生を抑制できる。またハウジングは、圧入に伴う変形を薄肉の連結部を支点に開口側端部のみの変形に抑えることができるので、変形がボールスタッドの球頭部を保持する内カップ全体に影響することはなく、揺動・回動のトルクの変化を抑えることができる。
【００２５】
尚、ハウジングが、外カップ内周に軸線に対し略垂直に形成される内周突当て面を有し、内カップ外周に内周突当て面に当接する外周突当て面を有する構造とすると、軸線方向の荷重に対しても内周突当て面及び外周突当て面で受けることができるため、軸線方向の耐荷重を高く設定できる。
【００２６】
また、ハウジングが、外カップの内周側に内カップが圧入され、外カップの閉じた外底部と内カップの閉じた内底部との間に間隙が形成される構造とすると、外カップと内カップとの間に発生する密閉空間が広がり、最終的にエアを間隙に封入することがてきるので、内カップ圧入に伴うエアの反発力を低減でき、内カップをより確実に所定位置に配置できる。
【００２７】
更に、ハウジングが、内カップの両端端部が外カップの両端端部に圧入され、その両端端部間に空間を形成する逃げ部を設ける構造とすると、圧入に伴う内カップの軸線垂直方向寸法変化が、開口側端部では抜け止めリングによりボールスタッドの球頭部への影響が緩和され、内底部側端部ではボールスタッドの球頭部に対しほとんど影響しないため、所定の揺動・回動のトルクを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の実施例によるボールジョイントを表す部分断面正面図である。
【図２】
従来のボールジョイントを表す部分断面正面図である。
【符号の説明】
２ ボールスタッド
３ 柄部
４ 球頭部
６ ベアリング
１１ ハウジング
３１ 外カップ
３２ 外底部
３３ 内周突当て面
３８ （内カップの）開口側端部
４１ 内カップ
４２ 内底部
４３ 外周突当て面
４６ 欠肉部
４７ 連結部
４８ （外カップの）開口側端部
Ｓ１ 間隙
Ｓ２ 逃げ部

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