JP2006177422A - ボールジョイント及びそのソケット - Google Patents

Abstract

【課題】ボールシートの共回りを防止できるボールジョイントのソケットを提供する。
【解決手段】外周面が断面円形状のボールシートを収容するソケット３の内室25にて、ボール部の赤道Ｅの位置に対応する位置から軸方向に対して底部26側に離間した位置に平面状の規制面37を設ける。ボールジョイントの回転トルクなどのボールジョイント特性に与える影響を抑制しつつ、ボールシートを内室25にて周方向に回り止めでき、ボール部の回動あるいは揺動に伴うボールシートの共回りを防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、外周面が断面円形状に形成されボールスタッドのボール部を摺動可能に保持する可撓性の略円筒状のベアリングシートが収容される内室を有するボールジョイントのソケット及びこれを備えたボールジョイントに関する。

従来、例えば、自動車の懸架装置、あるいは操舵装置などに用いられるボールジョイントが知られている。そして、このようなボールジョイントは、一般に、開口部を備えた内室を有する略有底円筒状のソケットと、このソケットの内室に固定され開口部に連通する開口を有する可撓性のベアリングシートとしてのボールシートと、このボールシート内の摺動面に摺動可能に保持されるボール部及び開口と開口部とに挿通されるスタッド部を有するボールスタッドとを備えている。そして、このようなボールジョイントのボールシートは、ソケットの開口部の周縁部をかしめ変形することで、ソケットの内室に固定されている。

そして、ボールジョイントの耐荷重性を向上させ耐久性の向上を図るために、ボールシートの軸方向の開口と反対側の端部の外周面に、ソケットの内室の底面部に当接する荷重受部を設ける構成が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
実開平７−１２６２１号公報（第７−９頁、図１）

ボールジョイントでは、ボールスタッドのボール部と摺動面との摺動などによりボールシートに熱が発生すると、この熱の熱履歴によってボールシートが収縮することがある。

この場合に、上述のボールジョイントでは、ソケットの開口部の周縁部のかしめ変形によりボールシートの開口側を中心軸方向に可塑変形させてソケットの内室の開口部側から底面部側へとボールシートを押さえているだけであるため、比較的滑らかな構造の外周面を有するボールシートの周方向への挙動を防止する部分がない。この結果、ボールシートの収縮により締め代が緩和されると、ボールスタッドのボール部の揺動あるいは回動に伴いボールシートが共回りするおそれがあるという問題点を有している。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、ベアリングシートの共回りを防止できるボールジョイントのソケット及びこれを備えたボールジョイントを提供することを目的とする。

請求項１記載のボールジョイントのソケットは、外周面が断面円形状に形成されボールスタッドのボール部を摺動可能に保持したベアリングシートが収容される内室と、この内室に連通し前記ボールスタッドのスタッド部が挿通される開口部とを具備した略筒状のボールジョイントのソケットであって、前記内室は、前記ボール部の赤道位置に対応する位置から軸方向に対して前記開口部と反対側に離間された位置に設けられ、前記ベアリングシートの外周面を保持してこのベアリングシートを周方向に回り止めする規制面を備えているものである。

そして、外周面が断面円形状のベアリングシートが収容される内室にて、ボール部の赤道位置に対応する位置から軸方向に対して開口部と反対側に離間された位置に規制面を設けることにより、回転トルクなどのボールジョイント特性に与える影響を抑制しつつ、ベアリングシートを内室にて周方向に回り止めしてボール部の摺動に伴うベアリングシートの共回りが防止される。

請求項２記載のボールジョイントのソケットは、請求項１記載のボールジョイントのソケットにおいて、規制面は、中心軸側に突出し、ベアリングシートの外周面の接線方向に沿った平面状に形成されているものである。

そして、規制面を、中心軸側に突出させベアリングシートの外周面の接線方向に沿った平面状に形成することで、この規制面がベアリングシートの外周面に食い込み、ベアリングシートが確実に周方向に回り止めされる。

請求項３記載のボールジョイントのソケットは、請求項１または２記載のボールジョイントのソケットにおいて、規制面は、周方向に離間されて複数設けられているものである。

そして、規制面を周方向に離間して複数設けることで、ベアリングシートの共回りがより確実に防止される。

請求項４記載のボールジョイントは、ボール部及びこのボール部から突設されたスタッド部を備えたボールスタッドと、このボールスタッドの前記ボール部を摺動可能に保持する摺動面及び前記スタッド部が挿通される開口を備え外周面が断面円形状に形成されたベアリングシートと、前記ボールスタッドの前記ボール部を保持したベアリングシートを収容する内室及び前記開口に連通する開口部を備えた請求項１ないし３いずれか一記載のソケットとを具備したものである。

そして、請求項１ないし３いずれか一記載のソケットを備えることで、例えば回転トルクなどに影響を与えることなくベアリングシートが内室にて周方向に確実に回り止めされ、ボール部の摺動に伴うベアリングシートの共回りが防止される。

請求項１記載のボールジョイントのソケットによれば、外周面が断面円形状のベアリングシートが収容される内室にて、ボール部の赤道位置に対応する位置から軸方向に対して開口部と反対側に離間された位置に規制面を設けることにより、回転トルクなどのボールジョイント特性に与える影響を抑制しつつ、ベアリングシートを内室にて周方向に回り止めしてボール部の摺動に伴うベアリングシートの共回りを防止できる。

請求項２記載のボールジョイントのソケットによれば、請求項１記載のボールジョイントのソケットの効果に加えて、規制面を、中心軸側に突出させベアリングシートの外周面の接線方向に沿った平面状に形成することで、この規制面がベアリングシートの外周面に食い込み、ベアリングシートを確実に周方向に回り止めできる。

請求項３記載のボールジョイントのソケットによれば、請求項１または２記載のボールジョイントのソケットの効果に加えて、規制面を周方向に離間して複数設けることで、ベアリングシートの共回りをより確実に防止できる。

請求項４記載のボールジョイントによれば、請求項１ないし３いずれか一記載のソケットを備えることで、例えば回転トルクなどに影響を与えることなくベアリングシートを内室にて周方向に確実に回り止めでき、ボール部の摺動に伴うベアリングシートの共回りを防止できる。

以下、本発明の一実施の形態のボールジョイントの構成を図１ないし図４を参照して説明する。

図４において、１はボールジョイントで、このボールジョイント１は、鋼鉄製などのボールスタッド２、金属製などの略有底円筒状のソケット３、ベアリングシートとしての合成樹脂製などのボールシート４、及び、ゴムあるいは軟質合成樹脂などにて略円筒状に形成された図示しないダストカバーなどを備えている。そして、このボールジョイント１は、例えば軸方向を横として自動車の操舵装置のラックエンドなどに用いられるものである。

ボールスタッド２は、ボールシート４に回動可能に保持されたボール部15と、このボール部15から軸状に突設されたスタッド部16とを有している。

ボール部15は、ボールシート４に保持された状態でソケット３内に収容されている。

また、スタッド部16は、ソケット３から突出し、先端部が例えば図示しないタイロッドエンドに接続されている。

さらに、ソケット３は、図１及び図２に示すように、略有底円筒状のソケット本体21と、このソケット本体21の軸方向の一端部からボールスタッド２のスタッド部16と逆方向に突設された接続部22とを有している。

ソケット本体21は、ボールシート４が嵌着される内室25を内部に備え、軸方向の一端部に、接続部22が突設される底部26が形成され、この底部26と反対側である軸方向の他端部に、内室25に連通する開口部27が開口形成されるとともに、外周部に一対の凹部28が互いに対向する位置に設けられている。そして、このソケット本体21は、内室25にボールシート４を嵌着した状態で、図４に示すように開口部27の外周縁部を中心軸方向にかしめ変形してかしめ部29を形成することにより、ボールシート４を内室25に保持するとともに、ソケット３及びボールシート４に対してボールスタッド２を抜け止めする。

内室25は、図１に示すように、開口部27側から底部26側へと、開口部側内周面部31、内周面部32、傾斜面部33及び底面部36が順次連続的に同心状に形成され、底部26側である傾斜面部33及び底面部36が傾斜状に縮径されて底部26の開口部27側の面となっているとともに、内周面部32にボールシート４を周方向に回り止めする規制面37が複数、本実施の形態では１２個、設けられている。

開口部側内周面部31は、ボールシート４の最大外径寸法よりも若干大きい内径寸法を有する円筒内面状に形成されている。また、この開口部側内周面部31は、内周面部32側の端部が、ボール部15の赤道Ｅに対応する位置よりも底部26側に位置している。言い換えると、開口部側内周面部31は、内周面部32側の端部近傍がボール部15の赤道Ｅに対応する位置となっている。

なお、ボール部15の赤道Ｅとは、ボールスタッド２の中心軸に直交する平面上でのボール部15の半径が最大となる位置をいう。

また、内周面部32は、ボールシート４の最大外径寸法と略等しい外径寸法を有する円筒内面状に形成されている。したがって、各内周面部31，32の連続部には、ソケット３の中心軸方向に向けて若干の段部38が形成されている。この段部38は、図４に示すように、ソケット本体21のかしめ変形時に、ボール部15の赤道Ｅの位置に対応して位置した緩衝部となり、トルクを緩和するものである。

なお、各内周面部31，32を一体、すなわち互いに等しい内径寸法に形成して、段部38を内室25に形成しないようにしてもよい。

さらに、傾斜面部33は、図１に示すように、ボールシート４の外周面に沿って内周面部32から底面部36側へと中心軸に向けて傾斜して形成された円筒内面状である。

そして、底面部36は、内室25の底面となる部分であり、傾斜面状に形成されている。

また、各規制面37は、図２に示すように、内周面部32からソケット本体21の中心軸側に若干突出し、ボール部15の赤道Ｅに対応する位置から開口部27と反対側である底部26側に離間された位置、本実施の形態では赤道Ｅに対して底部26側に２〜３ｍｍ程度の位置である段部38の底部26側の端部から、ソケット本体21の軸方向に略平行、かつ、ボールシート４の外周面の接線方向に沿った平面状に設けられ、底部26側の端部が傾斜面部33の内周面部32側の端部から離間されている。なお、図２において、規制面37は便宜的に誇張している。

さらに、各規制面37は、ソケット本体21の周方向に互いに略等間隔に配置され、各規制面37同士は互いに離間されている。

一方、接続部22は、ソケット本体21の底部26にこのソケット本体21と同軸状に設けられ、例えば図示しないラックギヤバーにねじこまれる雄ねじ部41が外周面に設けられている。

そして、ボールシート４は、例えば可撓性を有するポリアセタールなどの合成樹脂により、図３及び図４に示すように、軸方向の一端側が縮径した略円筒状に形成され、ボール部15を回動可能に保持する球面状の摺動面44が内部に設けられ、軸方向の一端側に摺動面44に連通する底部開口45が開口形成され、かつ、軸方向の他端側に摺動面44に連通する開口46が開口形成されている。また、このボールシート４の外周部は、開口46側から底部開口45側へと、ソケット３のかしめ変形時にこのソケット３の各内周面部31，32により保持される開口側外周面部51、ソケット３の傾斜面部33により保持される傾斜外周面部52、及び、底面部36により保持される底部開口側外周面部55が順次連続的に同心状に形成されている。さらに、このボールシート４は、外周面が断面円形状に形成されている。

摺動面44は、開口46側から底部開口45側へと、開口側摺動面57及び底部開口側摺動面58が順次連続的に同心状に形成されている。

開口側摺動面57は、ボールスタッド２のボール部15の外径寸法と略等しい内径寸法を有する円筒内面状に形成され、ソケット３のかしめ変形により変形して潰れ、ボール部15の赤道Ｅよりもスタッド部16側寄りの外周面を保持する部分である。

また、底部開口側摺動面58は、ボールスタッド２のボール部15の外周形状に沿った球面凹状に形成されている。さらに、この底部開口側摺動面58には、本実施の形態では、ボールシート４の軸方向の略中心域に、例えばグリースなどの潤滑剤をボール部15の外周面との間に保持する油溜まり部61が形成されている。このため、底部開口側摺動面58は、この油溜まり部61により、第１摺動面62と第２摺動面63とに分割されている。なお、この油溜まり部61は、必ずしも必要なものではない。

そして、底部開口側摺動面58は、最大内径寸法が開口側摺動面57の内径寸法よりも小さく形成されている。このため、各摺動面57，58の連続部には、ボール部15の外周面との間に潤滑剤を保持する段差部65が形成されている。

一方、開口側外周面部51は、内周面部32の内径寸法と略等しい外径寸法を有する円周面状に形成され、ボールシート４の赤道Ｅよりも底部開口45側に延設されている。そして、この開口側外周面部51の傾斜外周面部52寄りの位置が、ボールシート４をソケット３の内室25に取り付けた状態で規制面37に圧接される部分となっている。

また、傾斜外周面部52は、開口側外周面部51側から底部開口側外周面部55側へと、ボールシート４の中心軸に向けて傾斜された円周面状に形成されている。

また、底部開口側外周面部55は、ボールシート４の外側の底面となる部分であり、ボールシート４の径方向に沿って円環平面状に形成され、ソケット３の底面部36の外周縁部に位置している。

さらに、底部開口45は、ソケット３の底面部36に対向し、この底面部36とボールスタッド２のボール部15の外周面との間に潤滑剤を保持するものである。

そして、開口46は、開口部27に連通し、ボールスタッド２のスタッド部16が挿通される部分である。

次に、上記一実施の形態の組み立て手順を説明する。

まず、ソケット３の内室25にボールシート４を収容する。

このとき、ボールシート４を開口部27側から挿入すると、規制面37がボールシート４の開口側外周面部51の傾斜外周面部52側に食い込んで圧接され、このボールシート４が内室25に保持される。

この後、ボールシート４の摺動面44にボールスタッド２のボール部15を保持するように、これらソケット３、ボールシート４及びボールスタッド３をかしめ加工機の所定の金型に納め、ソケット３に外力を加えて、ソケット３の開口部27の外周縁部を塑性変形させると、かしめ部29によりボールシート４の開口側外周面部51がボールスタッド２のボール部15の外周面に沿って変形して、ボールスタッド２がソケット３及びボールシート４から抜け止めされる。

上述したように、上記一実施の形態によれば、外周面が断面円形状のボールシート４を収容するソケット３の内室25にて、ボール部15の赤道Ｅの位置に対応する位置から軸方向に対して底部26側に離間された位置に平面状の規制面37を設けることにより、ボールジョイント１の回転トルクなどのボールジョイント特性に与える影響を抑制してボールジョイント特性を容易に確保しつつ、ボールシート４を内室25にて周方向に回り止めでき、ボール部15の摺動、すなわち回動あるいは揺動に伴うボールシート４の共回りを防止できる。

また、規制面37を、ソケット３の中心軸側に突出させボールシート４の外周面の接線方向に沿った平面状に形成することで、これら規制面37がボールシート４の外周面に圧接されて食い込み、ボールシート４をより確実に周方向に回り止めできるとともに、例えば規制面を、鋭角を有する多角形状などに形成する場合と比較して、内室25に容易に形成できるとともに、ソケット３の強度の低下を防止できる。

しかも、規制面37をソケット３の周方向に略等間隔に離間することにより、ボールシート４の外周面をバランスよく保持し、ボールシート４の共回りを、より確実に防止できる。

さらに、規制面37を周方向に離間して複数設けることで、ボールシート４の共回りをより確実に防止できる。

そして、このようなソケット３を備えることで、ボールシート４の回り止めを防止してボールジョイント１の性能を維持でき、ボールジョイント１の信頼性を向上できる。

なお、上記一実施の形態において、ボールシート４の形状は、外周面が内室25に沿った断面円形状に形成されていれば、上記構成に限定されるものではない。

また、規制面37の個数は、ボールシート４の大きさ、あるいは材質などに応じて適宜設定する。

本発明の一実施の形態のボールジョイントのソケットを示す断面図である。 同上ボールジョイントのソケットの内室の一部を拡大して示す平面図である。 同上ボールジョイントのソケットの内室にベアリングシートを取り付けた状態を示す断面図である。 同上ボールジョイントのソケットを備えたボールジョイントを示す断面図である。

符号の説明

１ ボールジョイント
２ ボールスタッド
３ ソケット
４ ベアリングシートとしてのボールシート
15 ボール部
16 スタッド部
25 内室
27 開口部
37 規制面
44 摺動面
46 開口
Ｅ 赤道

Claims (4)

1. 外周面が断面円形状に形成されボールスタッドのボール部を摺動可能に保持したベアリングシートが収容される内室と、この内室に連通し前記ボールスタッドのスタッド部が挿通される開口部とを具備した略筒状のボールジョイントのソケットであって、
   前記内室は、前記ボール部の赤道位置に対応する位置から軸方向に対して前記開口部と反対側に離間された位置に設けられ、前記ベアリングシートの外周面を保持してこのベアリングシートを周方向に回り止めする規制面を備えている
   ことを特徴としたボールジョイントのソケット。
2. 規制面は、中心軸側に突出し、ベアリングシートの外周面の接線方向に沿った平面状に形成されている
   ことを特徴とした請求項１記載のボールジョイントのソケット。
3. 規制面は、周方向に離間されて複数設けられている
   ことを特徴とした請求項１または２記載のボールジョイントのソケット。
4. ボール部及びこのボール部から突設されたスタッド部を備えたボールスタッドと、
   このボールスタッドの前記ボール部を摺動可能に保持する摺動面及び前記スタッド部が挿通される開口を備え外周面が断面円形状に形成されたベアリングシートと、
   前記ボールスタッドの前記ボール部を保持したベアリングシートを収容する内室及び前記開口に連通する開口部を備えた請求項１ないし３いずれか一記載のソケットと
   を具備したことを特徴としたボールジョイント。

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