JP2004521291A - ジョイント、特に自動車における走行機構部材に用いられるボールジョイント - Google Patents

Abstract

本発明は、ジョイント（１）であって、ジョイントハウジング（２）と、該ジョイントハウジング（２）内に配置されたジョイントシェル（３）およびボール（４）とが設けられており、該ボール（４）のスタッド（５）が、ジョイントハウジング（２）を越えて突出していて、ゴムベローズ（６）と防護キャップ（７）とによって取り囲まれており、ゴムベローズ（６）の、スタッド（５）を同心的に取り囲む縁部領域（６ａ）に、防護キャップ（７）を保持するためのリング（８）が結合されている形式のものに関する。この場合、リング（８）が、そのリング外面（８ａ）に、全周にわたって延びるエンボス加工部（８ｂ，８ｃ）を有していて、ゴムベローズ（６）の縁部領域（６ａ）内に加硫固定されており、防護キャップ（７）が、その内側（７ａ）に複数の突出部（９）を備えており、該突出部（９）が、防護キャップ（７）に設けられた開口（１０）によって外部から摩擦接続的にかつ形状接続的にリング（８）のエンボス加工部（８ｂ，８ｃ）に向かって曲げられるようになっている。

Description

【０００１】
本発明は、ジョイント、特に自動車における走行機構部材に用いられるボールジョイントであって、ジョイントハウジングと、該ジョイントハウジング内に配置されたジョイントシェルおよびボールとが設けられており、該ボールのスタッドが、ジョイントハウジングを越えて突出していて、ゴムベローズと防護キャップとによって取り囲まれており、ゴムベローズの、スタッドを同心的に取り囲む縁部領域に、防護キャップを保持するためのリングが結合されている形式のものに関する。
【０００２】
このような形式のジョイントは、アメリカ合衆国特許第５１００２５４号明細書に基づき公知であり、特にゴムベローズを有している。このゴムベローズには、横断面で見てＵ字形の金属リングが結合されている。この金属リングのＵ字形の切欠き内には、プラスチックから成る防護キャップのリップがクリップ係止される。このリップをゴムベローズのリング内にクリップ係止するためには、防護キャップが長手方向軸線の方向で下向きにゴムベローズに向かって押圧されなければならないので、このゴムベローズは必然的に望ましくない変形にさらされている。なぜならば、対応押圧エレメントによる対応押圧力が欠落しているからである。したがって、クリップ係止後、防護キャップが、プレスされたゴムベローズと共に強制的に逆方向に引っ張られなければならない。さらに、これによって、防護キャップがリングからクリップ係止解除する恐れがある。いずれにせよ、この刊行物の種々異なる構成には、常に防護キャップがリングとの結合のために長手方向軸線の方向でボールに向かってゴムベローズに対してプレスされなければならないという欠点がある。この軸方向の力に基づき、ゴムベローズの望ましくない変形が不可避となる。
【０００３】
ヨーロッパ特許出願公開第０５７０７３６号明細書に基づき、冒頭で述べた形式のものとは異なるジョイントが公知である。このジョイントは、ボールジョイントのジョイントハウジングに固定された防護キャップによって取り囲まれている。この防護キャップは、ジョイントハウジングに全周にわたって延びる切欠き内の保持リングによって保持される。この構造は、確かに有利にはゴムベローズを側方の熱作用に対して熱シールドのように遮蔽しているが、しかし、スタッド側からゴムベローズへのパーティクルの侵入を阻止することができない。なぜならば、ボールスタッドの、必要となる角度偏向が、ボールスタッドと、防護キャップの内面との間の、遮蔽されていない中間室の大きさを強制的に規定するからである。さらに、この構成には、二種類の固定手段、一方ではゴムベローズのための固定手段、他方では傘状防護手段のための固定手段が必要となる。
【０００４】
このような形式の熱防護装置は、冷却による十分な保護が存在することなしにまたは別の断熱措置を講じることができることなしに、ボールジョイントが熱源、たとえばディスクブレーキの近くに取り付けられる場合に常に必要となる。これに相俟って、金属薄板から成る防護キャップが知られている。この防護キャップは、ステアリングナックル、ボールスタッドのジョイントハウジングまたはコントロールアームに配置されている。防護キャップはアクスル組付けの途中でまたは個別構成要素の組付けの途中で取り付けられる。これら全ての解決手段の欠点は、特に外乱に対して敏感な手間のかかる組付けに起因しているかまたはジョイントハウジングに設けられた解決手段の事例では、シールベローズを取り囲む金属薄板の、可能な取囲み角度に対するジョイント運動の激しい影響に起因している。したがって、大きな角度偏向を伴ったジョイントは、ヨーロッパ特許出願公開第０５７０７３６号明細書による解決手段によって不十分にしか防護することができない。
【０００５】
この場合、プラスチックまたはゴム材料から成る防護キャップは金属よりも著しく低いピーク温度にしか耐えることができないかまたはゴム材料の事例では、車両の走行風によって変形すらさせられかつ／またはフラッタ運動にさらされ得る。
【０００６】
これに対して、金属またはプラスチックから成る、スタッドにプレス嵌めされたキャップは組付け時に車両に方向付けられなければならず、キャップの僅かなプレス嵌め長さに基づき再び解離する危険に結びつけられている。
【０００７】
この問題の具体的な説明については、Ｐｒｏｆ． Ｄｉｐｌ．−Ｉｎｇ． Ｊｏｅｒｎｓｅｎ Ｒｅｉｍｐｅｌｌ著の作品「ファールベルクテヒニーク：ラートアウフヘングンゲン（Ｆａｈｒｗｅｒｋｔｅｃｈｉｎｉｋ：Ｒａｄａｕｆｈａｅｎｇｕｎｇｅｎ）」、第２巻、１９８８年、第１３２頁および第３０４頁を参照されたい。この作品には、自動車のフロントアクスル側に設けられた、防護キャップを備えたジョイントが図示されている。
【０００８】
この公知先行技術から出発して、本発明の課題は、冒頭で述べた形式のジョイントを改良して、ゴムベローズをさほどの軸方向力にさらすことなしに、ゴムベローズが可能な限り大きな面にわたって防護されているジョイントを簡単に製作することができると共に組み付けることができるようにすることである。
【０００９】
この課題は、冒頭で述べた形式の上位概念部に相俟って、第１の構成によれば、リングが、そのリング外面に少なくとも１つのエンボス加工部を有していて、ゴムベローズの縁部領域内に加硫固定されており、防護キャップが、その内側に複数の突出部を備えており、該突出部が、防護キャップに設けられた開口によって外部から摩擦接続的にかつ形状接続的にリングのエンボス加工部に向かって曲げ加工可能であることによって解決される。したがって、上述した変形加工は、たとえば工具を用いてスタッドに対して半径方向にまたは求心的に行うことができる。この目的のためには、たとえばねじ回しが、防護キャップに設けられた開口を通って差し込まれ、突出部が半径方向でリングのエンボス加工部に向かって曲げられる必要がある。これによって、ゴムベローズ内に加硫固定されたリングに対する防護キャップの確実なかつ不動の座りが保証される。したがって、突出部と、加硫固定されたリングとの食付き（Ｖｅｒｋｒａｌｌｕｎｇ）が生ぜしめられる。
【００１０】
この場合、リングが、横断面で見て、たとえば完全に全周にわたって延びる複数のエンボス加工部を有しており、これによって、リングが、波形を形成しており、これに対して、ゴムベローズを完全に取り囲む防護キャップが、Ｔ字形の切欠きを備えており、該切欠きのうちの少なくとも１つのウェブが、防護キャップの内側に向かって折り曲げられていて、１つの突出部を形成していると有利である。これによって、突出部を曲げ加工によってゴムベローズのリングに食い付かせるためには、切欠きが同時に工具、たとえばねじ回しの貫通のための開口を成している。
【００１１】
本発明の課題は、冒頭で述べた形式の上位概念部に相俟って、第２の構成によれば、リングが、ゴムベローズの縁部領域内に加硫固定されていて、ボールジョイントとは反対の側に複数の突出部を有しており、該突出部が、防護キャップに設けられた同じ横断面構造の、前製造された開口を貫通するようになっていて、貫通後、機械的なまたは熱的な変形加工によってリングを防護キャップに結合するようになっていることによって解決される。この構成では、防護キャップがその開口で、ゴムベローズの、加硫固定されたリングの突出部にわたって被せられており、その後、この突出部が適切な工具によって半径方向に曲げ返されるかまたは突出部がプラスチックから成っている限り、短期間の適度な加熱、たとえば熱的な溶融によって、より広幅なヘッドが設けられ、したがって、防護キャップがゴムベローズに解離不能に結合される。この解決手段では、防護キャップがゴムベローズを中断なしに取り囲んでいる。なぜならば、工具を貫通させるための第１の解決手段の開口が不要となるからである。
【００１２】
本発明の有利な改良形によれば、リングの突出部が、同じ大きさのかつ均一に間隔を置いて配置された複数の歯によって形成されるようになっており、該歯が、防護キャップの載置時に該防護キャップの相応の孔パターンを貫通するようになっている。ここでも、さほどの軸方向力を排除することができ、たとえばプラスチックから成る突出部の溶融時には半径方向力も不要となる。
【００１３】
リングが、金属またはプラスチック、たとえばＰＡ６６から成っていると有利である。エンボス加工部を備えたリングが、硬化された炭素鋼から成っていると有利である。
【００１４】
ゴムベローズに設けられた、突出部を備えたリングは、金属または耐熱性のプラスチック、たとえばＰＡ６６、ＰＴＦＥまたはＰＥＥＫから製作される。防護キャップが、熱的な作用だけでなく機械的な作用もゴムベローズから遠ざけることが望ましく、したがって、特殊鋼、溶融亜鉛めっき鋼板またはガラス繊維強化プラスチックから製作されることが望ましい。
【００１５】
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００１６】
図１〜図６では、合致する部材に常に同じ符号が付してある。図１に示した、自動車における走行機構部材の間に取り付けるためのボールジョイント１は、ジョイントハウジング２と、このジョイントハウジング２内に配置されたジョイントシェル３とを備えている。このジョイントシェル３はボール４を大きな面にわたって取り囲んでいる。このボール４のスタッド５はジョイントハウジング２を越えて突出している。
【００１７】
図２によれば、スタッド５はゴムベローズ６と防護キャップ７とによって取り囲まれる。この場合、ゴムベローズ６の、スタッド５を同心的に取り囲む縁部領域６ａ内には、防護キャップ７を保持するためのリング８が加硫固定されている。このリング８はそのリング外面８ａに、全周にわたって延びる少なくとも１つのエンボス加工部８ｂ，８ｃを有している（図６参照）。
【００１８】
防護キャップ７はその内側７ａに複数の突出部９を備えている。これらの突出部９のうち、図２には、ただ１つの突出部しか示されていない。
【００１９】
図３によれば、この突出部９は工具１１、図示の事例では、たとえばねじ回し（ドライバ）によって半径方向で矢印１２の方向にスタッド５に向かって、ひいては摩擦接続的にかつ形状接続的（ｆｏｒｍｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ）にリング８のエンボス加工部８ｂ；８ｃに向かって曲げることができる。これによって、突出部９は、リング８が加硫固定されたゴムベローズ６の、エンボス加工部８ｂ，８ｃを取り囲む材料に食い付く。これによって、ゴムベローズ６に二重矢印１３の方向で軸方向の力が加えられる必要なしに、ゴムベローズ６に対する防護キャップ７の、位置ずれのあり得ない座りが得られる。いま、防護キャップ７は、一方でゴムベローズ６に位置決めされていて、他方でスタッド５に対して規定されているので、防護キャップ７はゴムベローズ６と一緒に、ボールジョイント１に何らかの力が加えられることなしに、その都度所望されかつ／または必要となる角度偏向に追従することができる。
【００２０】
図示の事例では、リング８が横断面で見て波形を有している。これによって、複数のエンボス加工部８ｂ，８ｃがリング８の外面に形成されるので、突出部９を選択的に１つまたはそれ以上のエンボス加工部８ｂ；８ｃに係合させることができ、ゴムベローズ６の、エンボス加工部８ｂ；８ｃの前方に位置するゴム材料に食い付かせることができる。
【００２１】
突出部９は任意のｘ字形を有していてよく、図示の事例では、Ｔ字形の切欠き１０により残されたウェブによって形成される。このウェブは防護キャップ７の内側７ａに向かって折り曲げられていて、したがって、突出部９を形成している。
【００２２】
図４および図５から、ゴムベローズ６内に加硫固定されたリング８の位置を明瞭に認識することができる。ゴムベローズ６は、リング１４と、このリング１４の環状の内側突出部とによってスタッド５の外周面５ａに摩擦接続的に装着される（図５参照）。ゴムベローズ６は反対の側の端部に外側リング１５（図４参照）を備えている。この外側リング１５は取囲みリング１６に形状接続的に保持されている。この取囲みリング１６自体は、図２から知ることができるように、ジョイントハウジング２に位置固定されている。
【００２３】
図１〜図３から明瞭であるように、この解決手段は、防護キャップ７へのゴムベローズ６の、車両に方向付けられた結合だけを保証しているわけではない。防護キャップ７はゴムベローズ６を熱作用に対してだけでなく、風の動きおよび石の衝突に対しても完全に防護している。この目的のためには、図２の左側半分を参照されたい。なぜならば、防護キャップ７の取囲みリング１６を露出させるために、図２の右側半分は下側の領域で破断して図示してあるからである。これによって、防護キャップ７をその下側の縁部領域７ｂでボールジョイント１の子午線レベル１７を越えるまで案内することができる。スタッド５の長手方向対称軸線は符号１８で示してある。
【００２４】
本発明の第２の構成は図７ａ〜図９に示してある。この場合、図１〜図６と合致する部材には同じ符号が付してある。この構成では、ゴムベローズ６の縁部領域６ａ内に加硫固定されたリング１９が、ボールジョイント１とは反対の側に複数の突出部２０を有している。これらの突出部２０は、防護キャップ７に設けられた同じ横断面構造の、前製造された開口２１を貫通し、貫通後、機械的なまたは熱的な変形加工によってリング１９ひいてはゴムベローズ６を防護キャップ７に結合する。特に図８および図９から知ることができるように、リング１９の突出部２０は、同じ大きさのかつ均一に間隔を置いて配置された複数の歯によって形成される。これらの歯は防護キャップ７の載置時にこの防護キャップ７の相応の孔パターン２２に係合する。この場合、二種類の構成が可能である：
第１の構成によれば、リング１９は金属から成っていてよいが、しかし、防護キャップ７の開口２１をある程度の長さで貫通するほんの幾つかの突出部２０を備えることができる。これらの突出部２０は、ゴムベローズ６への防護キャップ７の載置後、たとえばトングによって、可能な両変形加工方向のうちの一方に曲げ返すことができ、これによって、防護キャップ７をゴムベローズ６に形状接続的に結合する。
【００２５】
第２の構成によれば、図示のように、リング１９をプラスチック射出成形部材から前製造することができ、ゴムベローズ６内に加硫固定することができる。突出する歯２０のパターンに相当する孔パターン２２を備えた防護キャップ７の載置後、歯２０の、防護キャップ７の表面７ｃを越えて突出した端部が、孔パターン２２に上方から係合する材料ヘッドの形成のために、たとえば短時間のかつ局所的に制限された、たとえば抵抗線材または誘導線材による加熱によって溶融され、これによって、防護キャップ７がゴムベローズ６に固く結合される。この解決手段は、完全な貫通部１０（図３参照）を有していない防護キャップ７の利点に結びつけられている。さらに、ここでも、防護キャップ７は、車両に方向付けられてゴムベローズ６に結合されているので、この解決手段は、図１〜図６に示した第１の構成と同じ利点を有している。
【００２６】
リング８，１９は鋼またはプラスチック、たとえばＰＡ６６（ポリアミド６６）から製作することができる。しかし、硬化させられた炭素鋼から成る、エンボス加工部８ｂ，８ｃを備えたリング８を製作することも可能である。
【００２７】
図７ａ〜図９の第２の構成による、突出部２０を備えたリング１９は、たとえば突出部２０の機械的な変形加工のために金属から成っているかまたは防護キャップ７を孔パターン２２で貫通する歯２０を短時間の加熱によって溶融して、リベットヘッドを形成するために、耐熱性のプラスチック、たとえばＰＡ６６、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）またはＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）から成っている。
【００２８】
防護キャップ７が、ゴムベローズ６を熱的な影響だけでなく機械的な力に対しても防護するために、特殊鋼、溶融亜鉛めっき鋼板またはガラス繊維強化プラスチックから成っていると有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】
防護キャップをゴムベローズに結合するための第１の解決手段の第１の段階を示す図であり、しかも、ゴムベローズと防護キャップとを備えていないボールジョイントの斜視図である。
【図１ｂ】
防護キャップをゴムベローズに結合するための第１の解決手段の第２の段階を示す図であり、しかも、加硫固定されたリングを備えた、ジョイントスタッドに被せ嵌められたゴムベローズを有する図１ａの図である。
【図１ｃ】
防護キャップをゴムベローズに結合するための第１の解決手段の第３の段階を示す図であり、しかも、ゴムベローズに結合された防護キャップを備えた図１ｂの図である。
【図２】
図１ｃの矢印ＩＩ−ＩＩの方向での斜視的な断面図であり、図１ｃに比べて拡大して示してある。
【図３】
図２のＩＩＩの部分拡大図である。
【図４】
加硫固定されたリングを備えたゴムベローズの直径方向の断面図である。
【図５】
図４のＶの部分拡大図である。
【図６】
ゴムベローズ内に加硫固定したいリングの直径方向の断面図である。
【図７ａ】
ゴムベローズを防護キャップに結合するための第２の構成の第１の段階を示す図であり、しかも、ゴムベローズと防護キャップとを備えていないボールジョイントの斜視図である。
【図７ｂ】
ゴムベローズを防護キャップに結合するための第２の構成の第２の段階を示す図であり、しかも、軸方向に突出した複数の歯が設けられた加硫固定されたリングを備えた、載置されたゴムベローズを有する図７ａの図である。
【図７ｃ】
ゴムベローズを防護キャップに結合するための第２の構成の第３の段階を示す図であり、しかも、防護キャップを載置しかつすでに突出した歯を熱可塑的に変形加工した後の図７ｂの図である。
【図８】
図７ｂのリングの平面図である。
【図９】
図８の矢印ＩＸの方向でのリングの側面図である。
【符号の説明】
１ ボールジョイント、 ２ ジョイントハウジング、 ３ ジョイントシェル、 ４ ボール、 ５ スタッド、 ５ａ 外周面、 ６ ゴムベローズ、 ６ａ 縁部領域、 ７ 防護キャップ、 ７ａ 内側、 ７ｂ 縁部領域、 ７ｃ 表面、 ８ リング、 ８ａ リング外面、 ８ｂ エンボス加工部、 ８ｃ エンボス加工部、 ９ 突出部、 １０ 切欠き、 １１ 工具、 １２ 矢印、 １３ 二重矢印、 １４ リング、 １５ 外側リング、 １６ 取囲みリング、 １７ 子午線レベル、 １８ 長手方向対称軸線、 １９ リング、 ２０ 突出部、 ２１ 開口、 ２２ 孔パターン

Claims (10)

1. ジョイント、特に自動車における走行機構部材に用いられるボールジョイントであって、ジョイントハウジングと、該ジョイントハウジング内に配置されたジョイントシェルおよびボールとが設けられており、該ボールのスタッドが、ジョイントハウジングを越えて突出していて、ゴムベローズと防護キャップとによって取り囲まれており、ゴムベローズの、スタッドを同心的に取り囲む縁部領域に、防護キャップを保持するためのリングが結合されている形式のものにおいて、
   リング（８）が、そのリング外面（８ａ）に少なくとも１つのエンボス加工部（８ｂ，８ｃ）を有していて、ゴムベローズ（６）の縁部領域（６ａ）内に加硫固定されており、防護キャップ（７）が、その内側（７ａ）に複数の突出部（９）を備えており、該突出部（９）が、防護キャップ（７）に設けられた開口（１０）によって外部から摩擦接続的にかつ形状接続的にリング（８）のエンボス加工部（８ｂ，８ｃ）に向かって曲げ加工可能であることを特徴とする、ジョイント。
2. 突出部（９）が、防護キャップ（７）に設けられた開口（１０）によって外部から、工具（１１）を用いてスタッド（５）に対して求心的にまたは半径方向に曲げ加工可能である、請求項１記載のジョイント。
3. リング（８）が、横断面で見て波形を有している、請求項１または２記載のジョイント。
4. ゴムベローズ（６）を完全に取り囲む防護キャップ（７）が、Ｔ字形の切欠き（１０）を備えており、該切欠き（１０）のうちの少なくとも１つのウェブ（９）が、防護キャップ（７）の内側（７ａ）に向かって折り曲げられていて、１つの突出部（９）を形成している、請求項１または２記載のジョイント。
5. ジョイント、特に自動車における走行機構部材に用いられるボールジョイントであって、ジョイントハウジングと、該ジョイントハウジング内に配置されたジョイントシェルおよびボールとが設けられており、該ボールのスタッドが、ジョイントハウジングを越えて突出していて、ゴムベローズと防護キャップとによって取り囲まれており、ゴムベローズの、スタッドを同心的に取り囲む縁部領域に、防護キャップを保持するためのリングが結合されている形式のものにおいて、
   リング（１９）が、ゴムベローズ（６）の縁部領域（６ａ）内に加硫固定されていて、ボールジョイント（１）とは反対の側に複数の突出部（２０）を有しており、該突出部（２０）が、防護キャップ（７）に設けられた同じ横断面構造の、前製造された開口（２１）を貫通するようになっていて、貫通後、機械的なまたは熱的な変形加工によってリング（１９）を防護キャップ（７）に結合するようになっていることを特徴とする、ジョイント。
6. リング（１９）の突出部（２０）が、同じ大きさのかつ均一に間隔を置いて配置された歯によって形成されるようになっており、該歯が、防護キャップ（７）の載置時に該防護キャップ（７）の相応の孔パターン（２２）に係合するようになっている、請求項５記載のジョイント。
7. リング（８，１９）が、鋼またはプラスチック、たとえばＰＡ６６から成っている、請求項１から６までのいずれか１項記載のジョイント。
8. エンボス加工部（８ｂ，８ｃ）を備えたリング（８）が、硬化させられた炭素鋼から成っている、請求項１から７までのいずれか１項記載のジョイント。
9. ゴムベローズ（６）に設けられた、突出部（２０）を備えたリング（１９）が、金属または耐熱性のプラスチック、たとえばＰＡ６６，ＰＴＦＥまたはＰＥＥＫから製作されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のジョイント。
10. 防護キャップ（７）が、特殊鋼、溶融亜鉛めっき鋼板またはガラス繊維強化プラスチックから成っている、請求項１から９までのいずれか１項記載のジョイント。