JP2003522910A - ボールジョイント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、ボールジョイントであって、当該ボールジョイントが、ケーシング切欠き２を備えたジョイントケーシング１と、当該ボールジョイントの、表面保護部を備えたジョイントボール３によってケーシング切欠き２内に支承された、ケーシング開口１８から突出するピン区分を備えたジョイントピン４と、ジョイントケーシング１とジョイントボール３との間に配置された支承シェル５と、ジョイントケーシング１のケーシング切欠き２を閉鎖する、該ケーシング切欠き２内に配置された支承シェル５をジョイントケーシング１内で緊締する閉鎖リング７とから成っている形式のものに関する。閉鎖リング７の内側輪郭は、斜め面取り部によってまたは形成された曲率によって支承シェル５の外側輪郭にほぼ追従している。ジョイントケーシング１内に挿入したい閉鎖リング７はジョイントケーシング１内で位置固定されていて、ジョイントピン４のピン区分がジョイントケーシング１から突出するケーシング開口１８の側に、弾性的なプレロード下でジョイントボール３に接触するシールリップ１７を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 ボールジョイントは、種々異なる分野、特に車両構造内のホイールサスペンシ
ョンのための構造群で使用される。

【０００２】 このような形式のボールジョイントは、ケーシング切欠きを備えた、少なくと
も片側で開放するジョイントケーシングと、ボールジョイントの、表面保護部を
備えたジョイントボールによってケーシング切欠き内に支承された、ケーシング
開口から突出するピン区分を備えたジョイントピンとから成っている。ジョイン
トケーシングとジョイントボールとの間には支承シェルが配置されている。この
支承シェルは、自動車におけるこのような形式のジョイントの高い負荷のために
必要となる。

【０００３】 この場合、持続潤滑をジョイントグリースによって可能にする構造上の手段を
講じることが、ボールジョイントの持続的な機能（長時間耐用年数）のために極
めて重要となる。これによって、互いに相対的に運動可能な構成部分の間の摩擦
が著しく低減される。慣用のジョイントでは、グリースリザーバとしてシールベ
ローズが使用される。

【０００４】 しかし、シールベローズは、不純物および環境影響に対する、自動車に用いら
れるボールジョイントのジョイント構成部分のシールのためにも必要不可欠であ
る。この理由に基づき、たとえば機械的なまたは熱的な過負荷に基づきまたは高
められたオゾン負荷に基づき、シールベローズが損傷されて非シール性となるか
もしくは早期に老化され、これによって、シールベローズがもはやシール機能を
果たさないと、ボールジョイントの耐用年数は著しく低減され得る。

【０００５】 別の問題は、自動車が頻繁に高圧洗浄装置によって浄化されるという事実に基
づき生ぜしめられる。この装置が、シールベローズを少なくとも短時間の間に僅
かにジョイント構成部分から持ち上げることができる圧力を形成することが分か
った。これによって生ぜしめられる非シール性によって、ジョイント内部への望
ましくない媒体の侵入が可能となる。

【０００６】 本発明の技術的な問題は、支承シェルとジョイントボールとの間への不純物ま
たは湿分の侵入に対するボールジョイントの、改善されたシールと、運動可能な
ジョイント構成部分の、最適化された潤滑機能とを同時に達成することである。

【０００７】 この技術的な問題は、本発明によれば、請求項１の特徴部に記載の特徴を備え
たボールジョイントによって解決される。

【０００８】 本発明によれば、ジョイントケーシング内に挿入したい位置固定される閉鎖リ
ングが、ジョイントピンのピン区分がジョイントケーシングから突出するケーシ
ング開口の側に、弾性的な予荷重もしくはプレロードをかけられてジョイントボ
ールに接触するシールリップを装備していることが提案される。

【０００９】 本発明の組換え可能性のためには、ジョイントボールに表面保護部が設けられ
ており、これによって、ジョイントボールが、この処理に基づき極めて僅かな粗
さならびに防食性を有していることが重要となる。なぜならば、これによってし
か、ジョイントボールに滑り接触するシールリップの長い耐用年数を保証するこ
とができないからである。この場合、最大の粗さ深さ（Ｒｙ）が約１〜５μｍの
間に設定されていることが望ましい。

【００１０】 本発明によって複数の利点が得られる。したがって、ボールジョイントの内部
で、混合を懸念することなしに、２種類のグリース品質が使用されてもよい。こ
の場合、最適な潤滑特性と滑り特性とを備えた第１の潤滑グリース品質がジョイ
ントボールと支承シェルとの間に提供されている。この場合、シールリップはグ
リースリザーバをシールしかつこのジョイント領域に保持している。第２のグリ
ース品質はシールベローズ内に収容され、主として、シール機能を果たしている
。

【００１１】 したがって、ボールジョイントの内部に設けられた付加的なシールリップは、
最適なジョイント潤滑だけでなく、同時に最適なシール機能も保証している。こ
のことは、特に高圧洗浄装置の使用時に、従来公知の構成に比べて著しく有利で
ある。場合によっては、本発明によるボールジョイントは全くシールベローズな
しでさえ十分となり得る。しかし、いずれにせよ、シールベローズの位置固定を
達成するための手間を削減することができるので、締付けリングの使用を省略す
ることも可能となるはずである。これによって、既存の構成部分の数だけでなく
、本発明によるボールジョイントの組付け時の手間ひいては費用を削減すること
もできる。

【００１２】 本発明の有利な改良形は従属請求項に記載されている。

【００１３】 したがって、ジョイントピンのピン区分に向かい合って位置する側にフランジ
状に形成された閉鎖リングがその外側輪郭に、少なくとも１つの加工成形部を有
することができ、この加工成形部によって、ジョイントケーシング内に圧入した
い閉鎖リングが、ジョイントケーシングの内面の少なくとも１つの切欠きに位置
固定されて係合されている。

【００１４】 さらに、本発明によるボールジョイントの改良形によれば、シールリップをゴ
ムから製造しかつ加硫によって閉鎖リングに一体成形する、すなわち、閉鎖リン
グとの一体の構成部分を製造するかまたは閉鎖リングに形成された溝内にシール
リップを挿入することが提案されている。

【００１５】 本発明の有利な構成によれば、加工成形部が、閉鎖リングの外側輪郭に、閉鎖
リングの外側輪郭の、隣接する領域に比べて有利には０．２〜０．３ｍｍの間の
高さを有することができる。このことは、ジョイントケーシングの、誤差を考慮
して加工成形部の高さに相応する深さを備えた対応する切欠き内へのこの加工成
形部の係合によって引抜き強度の著しい増大を達成するためにすでに十分である
。

【００１６】 同時に、製造プロセス、特に閉鎖リングのフランジ状の区分をジョイントケー
シング内で位置固定しかつジョイントケーシングの端部領域の縁曲げによっても
行うことができる少なくとも部分的な材料変形加工時には、ジョイントケーシン
グ内での支承シェルの移動もしくはずれが阻止される。本発明による有利な解決
手段によれば、ジョイントの、使用に関する負荷時には、ジョイントピンの許容
可能な揺動運動に基づきさらに生ぜしめられ得るずれ滑りに対する支承シェルの
確実な位置固定が保証されている。

【００１７】 本発明の有利な改良形は、主として、加工成形部が、閉鎖リングの外側輪郭に
環状のリングの形状を有しており、このリングが、ジョイントケーシングの内面
に設けられた環状の溝内に係合するようになっている点にある。当然ながら、た
とえば鋸歯状の輪郭を有する環状に延びる複数の加工成形部が存在していてもよ
い。

【００１８】 鋸歯状の輪郭を備えた環状に延びる複数の加工成形部が使用される場合には、
鋸歯状の輪郭の第１のフランクが、他方の各フランクに比べて長く形成されてお
り、ケーシング開口の方向で傾けられて延びる加工成形部が、同じ傾斜を有する
、ジョイントケーシングの内面に設けられた環状の溝に噛み合うように係合する
ようになっていると有利である。これによって、ジョイントケーシング内での閉
鎖リングの位置固定が著しく改善される。

【００１９】 さらに、重量を削減しかつ互いに接触し合う構成部分の弾性を改善するために
は、閉鎖リングの外側輪郭に形成された環状に延びる少なくとも１つの加工成形
部を部分的に中断するかまたは支承シェルが、閉鎖リングの内側輪郭に接触する
領域に少なくとも部分的に、支承シェルのその他の壁厚さに比べて減じられた壁
厚さを有していることが可能となる。

【００２０】 さらに、支承シェルとジョイントボールとの間の領域への不純物の侵入を回避
するために、ジョイントボールからジョイントピンのピン区分への緩やかな移行
部が設けられている、すなわち、ジョイントボールとジョイントピンのピン区分
との間の移行曲率Ｒが最小限に保たれていると有利である。本発明の有利な構成
によれば、この領域に溝が存在していないことが望ましい。

【００２１】 以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。

【００２２】 図１、図１ａおよび図１ｂには、本発明によるボールジョイントの断面図が示
してある。図１は、具体的に説明しやすくするために、２つの部分に分割されて
いる。対称軸線６の左側には、閉鎖リング７を圧入しかつ引き続きジョイントケ
ーシング１を部分的に縁曲げする前の支承部が図示してある。対称軸線６の右側
の部分には、完全に組み付けられた状態の支承部、すなわち、圧入された閉鎖リ
ング７を備えた支承部が示してある。図面から分かるように、ジョイントスタッ
ドとも呼ばれるジョイントピン４のジョイントボール３は、このジョイントボー
ル３を取り囲む支承シェル５と共にジョイントケーシング１のケーシング切欠き
２内に収容されている。支承シェル５は、ジョイントケーシング１のポット状の
ケーシング切欠き２によって形成された内面１３の複数の位置に支持されている
。閉鎖リング７はそのフランジ状の構成に基づき、ジョイントケーシング１の端
部１１の縁曲げによって形成された環状に延びる面１２に支持されている。閉鎖
リング７はケーシング開口１８の側にシールリップ１７を有している。このシー
ルリップ１７は射出成形によって閉鎖リング７に一体に成形されている。支承シ
ェル５はプラスチックから製造されており、閉鎖リング７は金属製の材料から製
造されている。ボールジョイントを外部に対してシールするためにはシールベロ
ーズ１９が使用される。このシールベローズ１９の内室はグリースリザーバを成
している。

【００２３】 図１ａ示したボールジョイントの閉鎖リング７は、前述した構成のように歯列
を有しておらず、ケーシング縁部の端部領域１１の縁曲げによって簡単に位置固
定されている。閉鎖リング７はほぼ方形の横断面形状を有している。この場合、
ジョイントボール３に向かい合って位置する側の相にシールリップ１７が一体成
形されている。

【００２４】 これに対して、図１ｂに示したボールジョイントは、互いに反対の側に位置す
る２つの開口を備えたジョイントケーシング１を有している。ケーシング開口１
８は、前述した形式でジョイントピン４によって貫通されるのに対して、上側の
第２の開口はカバー１４の載置によって閉鎖されている。このカバー１４自体は
上側のケーシング縁部の材料変形加工によって位置固定されている。閉鎖リング
７は同様に歯列を有していない。閉鎖リング７は軸方向でケーシング切欠き２内
に押し込まれている。

【００２５】 図１の個別部分Ｘ，Ｙを拡大して示す図２および図３には、一体成形されたシ
ールリップ１７を備えた閉鎖リング７の構成がさらに詳しく示してある。図面か
ら分かるように、閉鎖リング７の内側輪郭は支承シェル５の外側輪郭の経過にほ
ぼ追従している。閉鎖リング７の外側輪郭には加工成形部８が形成されている。
図３では、シールリップ１７がジョイントピン４のジョイントボール３に滑り接
触している。ジョイントボール３とジョイントピン４のピン区分との間の移行曲
率Ｒは極めて小さく保たれている。すなわち、移行部は極めて平らに形成されて
いる。移行領域に設けられる溝を回避するこのような形式の構成によって、ジョ
イントピン４の旋回時にシールリップ１７が常に密に接触しており、かつ移行領
域に溝を備えた慣用のボールジョイントにおいて、この溝に堆積し得る不純物が
ジョイント内部に搬送されないことを達成することができる。

【００２６】 本発明の有利な構成によれば、図示の例では、加工成形部８が閉鎖リング７の
外側輪郭に環状に形成されていて、鋸歯状の横断面を有している。図２から特に
分かるように、この鋸歯状の横断面の一方のフランク９は他方のフランク１０に
比べて長く寸法設定されているので、環状に延びる加工成形部８はケーシング切
欠き２の開口の方向で傾けられて延びている。これによって、加工成形部８は、
ケーシング１の内面１３に環状に延びる、対応する傾斜を有する溝（図示せず）
に掛かり（Ｗｉｄｅｒｈａｋｅｎ）の形式で係合する。閉鎖リング７の外側輪郭
に形成された加工成形部８が残りの外面に比べて０．２〜０．３ｍｍの高さを有
している閉鎖リング７の構成によって、たとえばアルミニウムケーシングを備え
たボールジョイントにおいて、閉鎖リングの相応の加工成形部なしに形成された
慣用のボールジョイントの引抜き力のほぼ２倍の高さに設定されている引抜き強
度が得られることが分かった。ジョイントケーシング１からのジョイントピン４
の持上げに対する抵抗力の測定時に類似の比率を確認することができた。

【００２７】 さらに、図２には、閉鎖リング７を圧入する前のボールジョイントの詳細が示
してある。この製造段階では、ジョイントケーシング１の外側の端部１１はまだ
縁曲げされていない。閉鎖リング７の加工成形部８は切欠き２内のジョイントケ
ーシング１と支承シェル５との間に挿入され、そこで力Ｆによって圧入される。
この場合、環状の加工成形部８は、ジョイントケーシング１の内面１３に設けら
れた切欠きもしくは溝（共に図示せず）に係合する。したがって、閉鎖リング７
はジョイントケーシング１の内部で確実に位置固定されているので、引き続き行
われるジョイントケーシング１の端部領域１１の縁曲げ時には、転がり縁部に加
えられる力によってさらに頻繁に生ぜしめられる、ジョイントケーシング１の内
部での閉鎖リング７と支承シェル５との移動は引き起こされない。これによって
、閉鎖リング７の中心軸線とジョイントケーシング１の中心軸線６との間に、望
ましくないずれが生ぜしめられないことが保証されている。ジョイントケーシン
グ１を縁曲げした後、すでに加工成形部８によってジョイントケーシング１内で
位置固定された閉鎖リング７は、縁曲げ時に形成された、面１２を備えたケーシ
ングつばによって支持される。閉鎖リング７の掛かり状の係合によって、軸方向
で加えられる引張り力は、従来のように、専ら面１２によって吸収されないので
、加えられる持上げ力に対するボールジョイントの引抜き強度と抵抗力とは著し
く増大する。

【００２８】 さらに、図２から分かるように、支承シェル５は領域１５で閉鎖リング７に、
図３から明らかであるように、圧入後に接触していて、減じられた壁厚さを有し
ている。これによって、有利には、軸方向弾性が低下させられる。確かに、この
有利な作用は、支承シェル５の壁厚さが前記領域１５で支承シェル５の全周にわ
たって部分的にしか減じられていない場合にもすでに提供されているが、しかし
、減じられた壁厚さの前記領域１５が支承シェル５の全周にわたって形成されて
いると有利である。

【００２９】 図４には、公知のボールジョイントの構成が部分的に示してある。この構成は
、特にジョイントボール３とジョイントピン４のピン区分との間の移行領域に溝
２０が存在しているという欠点を有している。矢印Ａの方向で旋回可能なジョイ
ントピン４はその運動時に、前記溝２０内に存在する不純物を支承シェル５とジ
ョイントボール３との間の支承面に直接搬送する。このことは、図４から明らか
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるボールジョイントの全体の断面図である。

【図１ａ】 本発明による別のボールジョイントの断面図である。

【図１ｂ】 本発明による第３のボールジョイントの断面図である。

【図２】 図１の部分Ｘを示す図である。

【図３】 図１の部分Ｙを示す図である。

【図４】 公知先行技術によるボールジョイントを示す図である。

【符号の説明】

１ ジョイントケーシング、 ２ ケーシング切欠き、 ３ ジョイントボー
ル、 ４ ジョイントピン、 ５ 支承シェル、 ６ 対称軸線、 ７ 閉鎖リ
ング、 ８ 加工成形部、 ９ フランク、 １０ フランク、 １１ 端部、 １２ 面、 １３ 内面、 １４ カバー、 １５ 領域、 １７ シールリ
ップ、 １８ ケーシング開口、 １９ シールベローズ、 ２０ 溝、 Ａ 矢印、 Ｆ 力、 Ｒ 移行曲率

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴォルフガング クライナー ドイツ連邦共和国 ヴァーゲンフェルト ハインリヒヴェーク ９ (72)発明者 マーティン レヒティエン ドイツ連邦共和国 ノイエンキルヒェン− フェルデン シュトリートヴェーク ３ Ｆターム(参考） 3J105 AA23 AA25 AB33 AC04 BC58 BC64 BC77 CB12 CC32 CC67

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボールジョイントであって、当該ボールジョイントが、ケー
   シング切欠きを備えた、少なくとも片側で開放するジョイントケーシングと、当
   該ボールジョイントの、表面保護部を備えたジョイントボールによってケーシン
   グ切欠き内に支承された、ケーシング開口から突出するピン区分を備えたジョイ
   ントピンと、ジョイントケーシングとジョイントボールとの間に配置された支承
   シェルと、ジョイントケーシングのケーシング切欠きを閉鎖する、該ケーシング
   切欠き内に配置された支承シェルをジョイントケーシング内で緊締する閉鎖リン
   グとから成っており、該閉鎖リングの内側輪郭が、斜め面取り部によってまたは
   形成された曲率によって支承シェルの外側輪郭にほぼ追従している形式のものに
   おいて、ジョイントケーシング（１）内に挿入したい閉鎖リング（７）が、ジョ
   イントケーシング（１）内で位置固定されており、ケーシング開口（１８）を通
   ってジョイントピン（４）のピン区分が、ジョイントケーシング（１）から突出
   しており、閉鎖リング（７）が、ケーシング開口（１８）の側に、弾性的なプレ
   ロード下でジョイントボール（３）に接触するシールリップ（１７）を有してい
   ることを特徴とする、ボールジョイント。
2. 【請求項２】 ジョイントピン（４）のピン区分に向かい合って位置する側
   にフランジ状に形成された閉鎖リング（７）がその外側輪郭に、少なくとも１つ
   の加工成形部（８）を有しており、該加工成形部（８）によって、ジョイントケ
   ーシング（１）内に圧入したい閉鎖リング（７）が、ジョイントケーシング（１
   ）の内面（１３）の少なくとも１つの切欠きに位置固定されて係合されている、
   請求項１記載のボールジョイント。
3. 【請求項３】 閉鎖リング（７）のフランジ状の区分が、少なくとも部分的
   な材料変形によってジョイントケーシング（１）内で位置固定されている、請求
   項２記載のボールジョイント。
4. 【請求項４】 シールリップ（１７）が、ゴムから成っていて、加硫によっ
   て閉鎖リング（７）に一体成形されている、請求項１から３までのいずれか１項
   記載のボールジョイント。
5. 【請求項５】 シールリップ（１７）が、閉鎖リング（７）に形成された溝
   内に挿入されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のボールジョイン
   ト。
6. 【請求項６】 加工成形部（８）が、閉鎖リング（７）の外側輪郭に、閉鎖
   リング（７）の外側輪郭の、隣接する領域に比べて０．２〜０．３ｍｍの間の高
   さを有している、請求項１から５までのいずれか１項記載のボールジョイント。
7. 【請求項７】 加工成形部（８）が、閉鎖リング（７）の外側輪郭に環状の
   リングの形状を有しており、該リングが、ジョイントケーシング（１）の内面（
   １３）に設けられた環状の溝内に係合するようになっている、請求項１から６ま
   でのいずれか１項記載のボールジョイント。
8. 【請求項８】 閉鎖リング（７）の外側輪郭に環状に延びる複数の加工成形
   部（８）が、鋸歯状の輪郭を形成している、請求項２から７までのいずれか１項
   記載のボールジョイント。
9. 【請求項９】 閉鎖リング（７）の外側輪郭に環状に延びる加工成形部（８
   ）が、鋸歯状の輪郭を有しており、該鋸歯状の輪郭の第１のフランク（９）が、
   他方の各フランク（１０）に比べて長く寸法設定されており、ケーシング開口（
   １８）の方向で傾けられて延びるフランク（９，１０）が、同じ傾斜を有する、
   ジョイントケーシング（１）の内面（１３）に設けられた環状の溝に噛み合うよ
   うに係合されている、請求項２から７までのいずれか１項記載のボールジョイン
   ト。
10. 【請求項１０】 閉鎖リング（７）の外側輪郭に形成された環状に延びる少
    なくとも１つの加工成形部（８）が、部分的に中断されている、請求項２から９
    までのいずれか１項記載のボールジョイント。
11. 【請求項１１】 支承シェル（５）が、閉鎖リング（７）の内側輪郭に接触
    する領域（１５）に、支承シェル（５）のその他の壁厚さに比べて減じられた壁
    厚さを有している、請求項１から１０までのいずれか１項記載のボールジョイン
    ト。
12. 【請求項１２】 支承シェル（５）の、閉鎖リング（７）の内側輪郭に接触
    する領域（１５）が、支承シェル（５）の全周にわたって部分的に、減じられた
    壁厚さを有している、請求項１１記載のボールジョイント。
13. 【請求項１３】 ジョイントボール（３）の外径が、ジョイントピン（４）
    のピン区分に緩やかに移行している、すなわち、ジョイントボール（３）とジョ
    イントピン（４）のピン区分との間の移行曲率Ｒが、最小限に保たれているかま
    たは全く存在しておらず、ジョイントボール（３）の最大の表面粗さ（Ｒｙ）が
    、１〜５μｍの間に設定されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載
    のボールジョイント。