JP2007024160A - ボールジョイント及びボールシート - Google Patents

Abstract

【課題】ボールスタッドの揺動と摺動の作動抵抗(トルク)のバランスがよく、かつ作動抵抗が低く抑えられ、耐久性にも優れるようにする。
【解決手段】 ボールシート１０の軸方向に対し、内面に、シート開口部と底部をつないでスパイラル状に形成された複数のグリース潤滑溝１４と、ボールシート１０の環状逃げ部の両側円周方向に分散配置されたの複数の潤滑用窪み（ディンプル）１６とを設ける。シート内面１２の底中央部には、ボールシートを型成形した際にイジェクタピンの押圧を受ける離型用凹部１８を設ける。スパイラル状のグリース潤滑溝１４は、ボールシートの軸方向に対し、赤道部にて１０°〜４５°の角度とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、スタッドの球部をソケットに組み込んだボールシートに収納して摺動及び揺動自在に支持するボールジョイント及びボールシートに関する。

従来、車両のリンケージに使用されるボールジョイントとしては例えば図５のものが知られている。図５において、ボールジョイント１００は、スタッド１０２、ボールシート１０４、ソケット１０６、エンドカバー１０８、ダストカバー１１０で構成され、スタッド１０２の球部１０２ａをボールシート１０４を介してソケット１０６に組込み、スタッド１０２を矢印Ａで示す軸回りの動きとなる摺動方向及び矢印Ｂで示す揺動方向に移動自在に支持している。

図６は図５のボールジョイント１００で使用しているボールシート１０４を取出して示している。ボールシート１０４は内面軸方向に沿ってグリース潤滑溝１１２を複数形成し、スタッド１０２の軸回りの動きとなる摺動作動のためのグリース溜まりを形成している。

また図７に拡大して示すように、ボールシート１０４の内面の周方向については、赤道部に環状逃げ部１１４を形成し、スタッド１０２の揺動作動を潤滑するためのグリース溜まり部を形成している。

このようにボールシート１０４の内面に形成したグリース潤滑溝１１２及び環状逃げ部１１４により、スタッドの作動をスムーズにさせると共に、耐久時のグリース潤滑供給機能を果たしている。

更に、図６のボールシート１０４は内型と外型を組合わせた型成形により製造されており、型抜きを容易にするためグリース潤滑溝１１２の開口側半分を切り欠いてスリット１１６を形成している。成形されたボールシート１０４を型から外す場合には、シート底側に配置した複数のイジェクタピンでシート面のイジェクトピン部１１８を押すことで、容易に型抜きできる。
特開２００３−０９７５３９号公報

しかしながら、このような従来のボールジョイントでは、特にスタッドの軸回りの動きに伴うボールシート内面でのスタッド球部１０２ａの摺動作動において、作動方向に対し複数のグリース潤滑溝１１２を直角に横切るため、グリース潤滑溝１１２によって一時的にグリースを掻き落とすこととなり、作動抵抗を増大させている。

加えて、スタッド１０２の揺動作動においては赤道部のグリース溜まりを形成する環状逃げ部１１４は1本であるのに対し、スタッド１０２の軸回りの動きとなる摺動作動においては複数のグリース潤滑溝１１２が設置され、グリース溜まり部の数に差があることで、揺動と摺動の作動抵抗のバランスが悪化しているという課題があった。

この課題を解消するためにはグリース潤滑溝を廃止することが考えられるが、反面、長期的に見た場合、グリース潤滑溝を通してダストカバー内にあるグリースをジョイント部に供給する機能が失われ、耐久性を長期間にわたり持続させていくことが懸念されるため、グリース潤滑溝の廃止はできない。

本発明は、ボールスタッドの揺動と摺動の作動抵抗(トルク)のバランスがよく、かつ作動抵抗が低く抑えられ、耐久性にも優れたボールジョイント及びボールシートを提供することを目的とする。

本発明は少なくとも、球部を一体に備えたスタッド、スタッドの球部を収納して摺動及び揺動自在に支持するボールシート、及びボールシートを組込み固定するソケットからなり、ボールシートの内面の赤道部に環状逃げ部を有するボールジョイントに於いて、ボールシートの軸方向に対し、内面に、シート開口部と底部をつないでスパイラル状に形成された複数のグリース潤滑溝と、ボールシートの環状逃げ部の両側円周方向に分散配置された潤滑用の複数の窪み(ディンプル)と、を備えたことを特徴とする。

ここで、ボールシートを型成形した際にイジェクタピンの押圧を受ける離型用の凹部を、シート内面の底中央部に設ける。

また、スパイラル状のグリース潤滑溝は、ボールシートの軸方向に対し、赤道部にて１０°〜４５°の角度を成すようにする。

更に、潤滑用の複数の窪みは雫形の窪みであり、各雫形の先鋭部の方向を、スパイラル状のグリース潤滑溝に沿ったボールシートの離型方向に合わせて配置する。

本発明は、スタッドの球部を収納して摺動及び揺動自在にソケットに支持するボールジョイントのボールシートを提供する。

本発明のボールシートは、シート軸方向に対し、内面に、シート開口部と底部をつないでスパイラル状に形成された複数のグリース潤滑溝と、シート内面の赤道部に形成された環状逃げ部の両側円周方向に分散配置された潤滑用の複数の窪みと、を備えたことを特徴とする。このボールシートの詳細は、本発明によるボールジョイントの場合と基本的に同じになる。

本発明によれば、グリース潤滑溝をボールシート軸方向に対し、スパイラル状に配置すると共に、赤道部の環状逃げ部両側に円周状に潤滑用の窪み(ディンプル)を複数配置したことによって、スタッド軸回りの動きとなるスタッド球部の摺動作動時、作動方向に対しグリース溝はスパイラル状に配置されているために直角に横切ることがなく、段階的に斜めに横切っていくため、溝を横切る際のグリースを掻き落としが低減され、作動抵抗の増大を抑えることができる。

加えて、ボールスタッド球部とボールシートの接触部となる赤道部に設けた環状逃げ部の両側に円周方向に潤滑用の窪み(ディンプル)を複数分散配置し、分散配置された複数の窪みにグリースを保持させることによって、さらに作動抵抗を下げることができる。

ここで、グリース潤滑溝を廃止してディンプルのみとした場合には、グリース潤滑溝を通してジョイント部に長期的にグリースを供給しにくくなるため、潤滑用の窪みのみでは潤滑効果は充分とはいえず、スパイラル状のグリース潤滑溝と分散配置した複数の潤滑用の窪みとの相乗効果によって、ボールスタッドの揺動と摺動の作動抵抗(トルク)がバランスよくなり、かつ作動抵抗が低く抑えられ、耐久性にも優れたボールジョイントを提供することができる。

また本発明によるスパイラル状のグリース潤滑溝をもったボールシートは型成形で製造されるが、スパイラル状のグリース環状溝の開口側を切り欠いて従来の潤滑溝と同様にスリットを形成した場合には、スパイラル状となるために、ボールシートを型から外すための離型が困難であり、型製作そのものも複雑になってしまう。

この理由は、従来のボールシートの潤滑溝及びスリットが軸方向の直線であるため、シート底側に配置した複数のイジェクタピンでシート面を押すことで、スリットに沿ってシートシートを容易に型抜きできる。しかし、本発明のボールシートはスパイラル状のグリース潤滑溝のために型抜きに対しボールシートが回ろうとし、複数のイジェクタピンの直線運動に対して回転方向の抵抗となり、離型が困難になる。

また、スパイラル状のグリース潤滑溝とこれに続くスパイラル状のスリットを設けるためには、ボールシートの外型と内型にそれぞれ分割してスパイラル状に型を起す必要があり、外型と内型共、スパイラル状に溝型を製作しなければならず、加えてその位置を正確に合わせて作らないと、ばりの発生等につながるため、高度な型製作技術が必要となる。

そこで本発明にあっては、スリットを廃止し、型構造を簡略化するとともに、シート底中央部に離型用の凹部を有し、この部分をイジェクタピンとして押すようにしており、シート底中央部を押すため、スパイラルのグリース潤滑溝に沿ってボールシートが離型しながら回転し、スムーズに型抜きできる。また、外型にスリット用の型を製作しなくて済むため、型製作が簡略化できる。

本発明におけるボールシート内面のスパイラル状のグリース潤滑溝は、ボールシートの軸方向に対して倒しすぎると、離型時に容易に回転しなくなるためスムーズに型抜きができず、ボールシートが変形する懸念が発生する。また、強制的に回転させようとすると型構造が非常に複雑になる。逆に、立てすぎるとスタッドの摺動作動における作動抵抗の増大を招くため、適切な角度を設定する必要がある。本発明においては、スパイラル状のグリース環状溝の角度を赤道部にて、軸方向に対し１０°〜４５°とすることで、作動抵抗の増大を回避するとともに、型構造を簡略化し、離型時の変形を回避することができる。

本発明においてシート内面に分散配置した複数の窪み(ディンプル)は、離型時、金型が窪みを乗り越えるため、ボールシートに負荷がかかり、変形が懸念される。そこで、窪みを雫形とし、窪みの底から表面へ至るスロープが緩やかとなる雫形の先鋭部をスパイラル状のグリース潤滑溝の沿った離型方向に向けて配列することで、離型時に金型が雫型の窪みの先鋭部の方向に沿ってスムーズに移動することができ、ボールシートにかかる負荷を低減し、変形を回避することができる。

図１は本発明のボールジョイントで使用するボールシートの第１実施形態の説明図である。図１（Ａ）はボールシートの平面図であり、図１（Ｂ）に断面図を示す。

図１において、本発明のボールジョイントに使用するボールシート１０は、ボールシート内面１２における軸心線２２となるシート軸方向に対し、シート開口部と底部を繋いでスパイラル状に、この実施形態あっては４本のグリース潤滑溝１４を形成している。グリース潤滑溝１４の断面形状は内面側に開いたほぼ台形形状の溝である。

また図１（Ｂ）に示すように、ボールシート１０における中心を通る水平線２４を含む水平面がシート内面１２と交わる赤道部において、軸心線２２によるボールシートの軸方向に対しグリース潤滑溝１４は所定の角度θをなすように形成されている。このシート軸方向に対する角度θは、外型と内型を使用した型成型により本発明のボールシート１０を製造した際の離型時に、ボールシート１０側をスムーズに回転させて少ない作動抵抗で変形を起こすことなく離型ができるように設定している。

すなわち角度θが大きすぎると離型時にボールシートが容易に回転しなくなるためボールシート１０が変形する恐れがある。反対に角度θを小さくしすぎるとボールジョイントに組み込んだ際のスタッド球部の軸方向の回転による摺動作動に対する作動抵抗が増大することになる。したがって、型抜きがスムーズにでき且つスタッド球部の作動抵抗の増加を招くことなく、最適な角度θを設定する必要があり、本発明の実施形態にあっては角度θとしては１０°〜４５°とすることで作動抵抗の増大を回避するとともに離型をスムーズにして変形を回避することができる。

このようなスパイラル状のグリース潤滑溝１４に加え、本発明のボールシート１０にあっては、更に水平線２４を含む水平面が交差するシート内面１２の赤道部には、図７に拡大して示した従来のボールジョイントにおけるボールシート１０４の環状逃げ部１１４とと同様、グリース溜りを形成する同じ環状逃げ部が形成されており、この環状逃げ部の両側円周方向に複数の潤滑用窪み（ディンプル）１６を分散配置している。

図２は図１の潤滑用窪み１６を取り出して示しおり、シート内面１２に円弧状に窪ませた小さな潤滑用窪み１６が形成されており、潤滑用窪み１６がボールスタッド球部をシート内面１２で支持した際のグリース溜りを形成することになる。潤滑用窪み１６は例えば１〜２ミリ程度の大きさの微小な窪みでよく、ひとつひとつが孤立して分散配置されている。

再び図１を参照するに、ボールシート１０のシート内面１２の底中央部には離型用凹部１８が形成されている。離型用凹部１８はボールシート１０を内型と外型を組み合わせて成型により製造した後に、内型の底部側に設けたイジェクタピンによる押圧を受けてボールシートを型抜きするために使用される。

この離型用凹部１８に対するイジェクタピンの押圧に対する離型の際に、スパイラル状のグリース潤滑溝１４によりボールシート１０が回転しながら型抜きされることになり、このとき底部中央部に離型用凹部１８を形成してイジェクタピンで押していることから、イジェクタピンを中心にボールシート１０がスパイラル状の潤滑溝１４に沿って、内型に対しスムーズに回転しながら離型することになる。

また本発明のボールシート１０にあっては、図６に示した従来のボールシート１０４のように離型を容易するためのスリット１１６は設けられておらず、スリットを設けていなくても底部中央部の離型用凹部１８をイジェクトピンで押してスパイラル状のグリース潤滑溝１４に沿ってボールシート１０を回転させることでスムーズに型抜きが実現できる。

このようにボールシート１０に型抜き用のスリットを形成する必要がないため、外型にスリット形成用のスパイラル状の切起こしが不要となり、また内型のグリース潤滑溝１４をスパイラル状に形成するための切起こしと外型のスリットを形成するための切起しとの位置合わせが不要となり、スリットを廃止したことで内型及び外型を簡単にし、また型加工も容易にすることができる。

図１に示したボールシートは、図５の従来のボールジョイント１００と同様、スタッド１０２のスタッドボール球部１０２ａをシート内面１２に挿入した状態でソケット１０６に組み付け固定され、さらにエンドカバー１０８及びダストカバー１１０が装着され、ソケット１０６に対しスタッド１０２を軸羽の摺動方向Ａや揺動方向Ｂに回転自在に指示する。

このような本発明のボールシート１０を使用したボールジョイントにあっては、スタッド球部をスパイラル状のグリース潤滑溝１４及び複数の潤滑用窪み１６を分散配置したシート内面１２に組み込んでソケットにより支持しており、この状態でスタッド球部をボールシート１０における軸心線２２回りの回転、即ち摺動作動に対してはグリース潤滑溝１４がスパイラル状に形成されているためスタッド球部はグリース潤滑溝１４を直角に横切らずに段階的に斜めに横にいくため、グリース潤滑溝１４を横切る際のグリースの掻き落とし具合が低減され、これによって作動抵抗の増大を抑えることができる。

またスタッド球部がシート内面１２と接触する赤道部に形成した環状逃げ部の上下両側に円周方向に複数の潤滑用窪み１６を分散配置しているため、この潤滑用窪み１６のそれぞれにグリースが保持され、これによってボールシート１０に対するスタッド球部の作動抵抗をさらに下げることができる。

その結果、ボールシート１０に設けたスパイラル状のグリース潤滑溝１４と赤道部の環状逃げ部両側に配置した複数の潤滑用窪み１６との相乗効果によりボールスタッドの摺動と揺動の作動抵抗（トルク）のバランスが良好となり、且つ作動抵抗が低く抑えられ、耐久性にも優れたボールジョイントを実現することができる。

図３は本発明のボールジョイントで使用するボールシートの第２実施形態の説明図である。図３において、ボールシート１０のシート内面１２に形成したスパイラル状のグリース潤滑溝１４及びシート底部中央部に形成した離型用凹部１８は図１の実施形態と同じであるが、第２実施形態にあっては、ボールシート１０のシート内面１２の赤道部の両側に分散配置する潤滑用窪みとして、雫形潤滑用窪み２６を設けたことを特徴とする。

図４は図３の第２実施形態に設けた雫型潤滑用窪み２６を取り出して示している。雫型潤滑用窪み２６は、シート内面１２側から見て水滴が落ちる際の雫形状、すなわち円形部分に先鋭部３２を設けた形状を備えている。この雫形潤滑用窪み２６は図４（Ｂ）の断面から明らかなように、先鋭部３２に対し窪みの底部からの距離が長くなるため、底部から先端部３２に向かってゆるやかな傾きとなるスロープ３４を形成している。

このような雫形潤滑用窪み２６は、図３（Ｂ）のように水平線２４を含む水平面がシート内面と交差する赤道部に設けた図７の従来例と示したのと同じ環状逃げ部１１４の両側に分散配置されており、雫形潤滑用窪み２６における先鋭部３２の方向３０がスパイラル状のグリース潤滑溝１４の方向できまる離型方向２８に合うようにシート内面１２に配置している。

このように雫型潤滑用窪み２６の先鋭部３２の方向３０をスパイラル状のグリース潤滑溝１４の方向できまる離型方向２８に揃えて配置することで、イジェクトピンにより底中央部の離型用凹部１８を押してボールシート１０を回転させながら型抜きする際に、内型表面に形成している雫形潤滑用窪み２６を形成する突起が図４（Ｂ）のスロープ３４に沿って抜かれることとなり、スロープ３４の傾きはゆるやかであることから、型抜きの際のボールシート１０の変形を抑制し、型抜きの際に抵抗を軽減してスムーズに回転しながら離型することを可能としている。

尚、本発明のボールシート内面に分散配置する潤滑用窪みの形状としては図１の第１実施形態に示す球面形、図３の第２実施形態に示した雫形に限定されず、例えば楕円形など適宜のディンプル形状をとることができる。

また上記の実施形態にあっては、シート内面の底部から開口部に向けてスパイラル状に４本のグリース潤滑溝１４を形成した場合を例にとるものであるが、グリース潤滑溝の数は例えば５本であってもよく必要に応じて適宜の数とすることができる。

また本発明は図１の第１実施形態もしくは図３の第２実施形態に示したボールシートそのものを提供するものであり、本発明のボールシートを使用するボールジョイントとしてはスタッド、ソケット及びボールシートで構成されるものであれば適宜のボールジョイントにつき、そのまま適用することができる。

本発明のボールジョイントで使用するボールシートの第１実施形態の説明図 図１のシート内面に配置した潤滑用窪みを取出して示した説明図 本発明のボールジョイントで使用するボールシートの第２実施形態の説明図 図３のシート内面に配置した雫形潤滑用窪みを取出して示した説明図 従来のボールジョイントの断面説明図 従来のボールシートを取出して示した説明図 図５のボールジョインにおけるボールシート部分を拡大して示した説明図

符号の説明

１０：ボールシート
１２：シート内面
１４：グリース潤滑溝
１６：潤滑用窪み
１８：離形用凹部
２０：センター穴
２２：シート軸心線
２４：シート水平線
２６：雫形潤滑用窪み
２８：離型方向
３２：先鋭部
３４：スロープ

Claims (8)

1. 少なくとも、球部を一体に備えたスタッド、前記スタッドの球部を収納して摺動及び揺動自在に支持するボールシート、及び前記ボールシートを組込み固定するソケットからなり、前記ボールシートの内面の赤道部に環状逃げ部を有するボールジョイントに於いて、
   前記ボールシートの軸方向に対し、内面に、シート開口部と底部をつないでスパイラル状に形成された複数のグリース潤滑溝と、
   前記ボールシートの前記環状逃げ部の両側円周方向に分散配置された潤滑用の複数の窪みと、
   を備えたことを特徴とするボールジョイント。
   
2. 請求項１記載のボールジョイントに於いて、前記ボールシートを型成形した際にイジェクタピンの押圧を受ける離型用の凹部を、シート内面の底中央部に設けたことを特徴とするボールジョイント。
   
3. 請求項１又は２記載のボールジョイントに於いて、前記スパイラル状のグリース潤滑溝は、ボールシートの軸方向に対し、赤道部にて１０°〜４５°の角度を成すことを特徴とするボールジョイント。
   
4. 請求項１記載のボールジョイントに於いて、前記潤滑用の複数の窪みは雫形の窪みであり、前記各雫形の先鋭部の方向を、前記スパイラル状のグリース潤滑溝に沿った前記ボールシートの離型方向に合わせて配置したことを特徴とするボールジョイント。
   
5. スタッドの球部を収納して摺動及び揺動自在にソケットに支持するボールジョイントのボールシートに於いて、
   前記ボールシートの軸方向に対し、内面に、シート開口部と底部をつないでスパイラル状に形成された複数のグリース潤滑溝と、
   シート内面の赤道部に形成された環状逃げ部の両側円周方向に分散配置された潤滑用の複数の窪みと、
   を備えたことを特徴とするボールシート。
   
6. 請求項５記載のボールシートに於いて、前記ボールシートを型成形した際にイジェクタピンの押圧を受ける離型用の凹部を、シート内面の底中央部に設けたことを特徴とするボールシート。
   
7. 請求項５又は６記載のボールシートに於いて、前記スパイラル状のグリース潤滑溝は、シート軸方向に対し、赤道部にて１０°〜４５°の角度を成すことを特徴とするボールシート。
   
8. 請求項５記載のボールシートに於いて、前記潤滑用の複数の窪みは雫形の窪みであり、前記各雫形の先鋭部の方向を、前記スパイラル状のグリース潤滑溝に沿った前記ボールシートの離型方向に合わせて配置したことを特徴とするボールシート。

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