JP2007536476A - 軸受シェル - Google Patents

Abstract

本発明は、ボールジョイントのための、プラスチック材料から成る軸受シェルであって、軸受シェルが、回転可能かつ旋回可能に軸受シェル内に収容されるボールジョイントスタッドを支承するために役立つ形式のものに関する。中空球状に成形された内側の軸受面を形成する少なくとも２つのシェル部分（１ａ，１ｂ）が設けられており、シェル部分が全体的に軸受リング（１）の形状を、軸受リングの、対向して位置する端面に配置されたそれぞれ１つの開口（２，３）を伴って形成し、一方の開口横断面上を横切るように、シェル部分（１ａ，１ｂ）を結合する少なくとも１つのウェブ（４）が配置されているようにした。

Description

本発明は、ボールジョイントのための、プラスチック材料から成る軸受シェルであって、軸受シェルが、回転可能かつ旋回可能に軸受シェル内に収容されるボールジョイントスタッドを支承するために役立つ形式のものに関する。

ボールジョイントは、機械工学の多くの分野で使用され、特に自動車技術においては、走行機構構成群および操舵機構構成群のコンポーネントとして使用される。ボールジョイント内に存在する軸受シェルはその際、ボールジョイントスタッドの構成部分としてのいわゆるボールヘッドを包囲し、さらにボールジョイントハウジング内に収容されている。ボールジョイントスタッドおよびボールジョイントハウジングはその際、一方が走行機構側または操舵機構側に配置され、他方がボデーに固定されている。その結果、ある規定された自由度で、両コンポーネント相互の運動が可能になる。ボールジョイントの組み立て時の一般的な問題はその際、軸受シェルがボールスタッドの確実な保持のために、ボールスタッドに存在するボールヘッドの半分以上を、軸受シェルとボールスタッドとの間の意図しない分離を回避するために包囲しなければならない点にある。ボールスタッドの半分以上を軸受シェルにより包囲しなければならないことに基づいて、両構成部分を問題なく差し合わせることは不可能である。むしろ、軸受シェルは特別な構造的かつ／または材料技術的な構造形式により、組み立てプロセス中ボールヘッドに被せ嵌められることができ、かつその弾性的な特性またはその他の構造的な設定に基づいて、ボールジョイントハウジング内への軸受シェルの後続の組み込みとの関連で固定されることができるように構成されなければならない。

この問題を解決するために、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９５８１４９号明細書から、２つの異なる構造バリエーションが公知である。

１つには軸受シェルに複数の縦スリットが設けられることができる。軸受シェル自体はその際、実質的に、ボールジョイントスタッドのボールヘッドを収容するための、中空球状に成形された空所を有しているように構成されている。ボールヘッドは存在する導入開口を通してこの空所内に押し込まれる。その際、軸受シェルの、スリットが設けられた形状により、開口を備えた領域は、ボールスタッドが導入され得るようになるまで外方に延伸する。

組み立てのもう１つのバリエーションは、上に引用した明細書に応じて、軸受シェルが２つのシェル部分から成っており、２つのシェル部分が相俟って、中空球状に成形された内側の軸受面を形成することにより生じる。２つのシェル部分は、いわゆるシートヒンジ（Ｆｉｌｍｓｃｈａｒｎｉｅｒ）により互いに結合されており、それにより、ボールジョイントスタッドへの装着工程のために開放方向で旋回させられることができる。載着後、両シェル部分は閉鎖され、やはり、ボールジョイントハウジング内に装入される。

両構造バリエーションは特定の使用目的のためには完全に実証されている。ただし、軸受シェルが長手方向スリットを有する最初に挙げた実施形態では、使用されるボールジョイントが、組み込まれた状態で、一般に主負荷方向に曝されているという問題が生じる。主負荷方向で発生する力は軸受シェル内に高い面圧を生ぜしめる。その際、軸受シェルに設けられた、組み立てのために必要なスリットは不都合に作用する。それというのも、プラスチック材料が弱化され、残された軸受面部分が相応に高く負荷されてしまうからである。このことは、不利な運転条件下で、軸受シェルのプラスチック材料がクリープ運動もしくは流れ運動に曝されることに至り得る。このことは、スリットが不可逆に縮小することを意味している。このことは、ボールジョイント内の遊び自由度のために必要な予圧の低下もしくは欠落に至る。

この種の欠点を回避するために、特定の使用目的のために、シートジョイントが２つのシェル部分を互いに結合して、組み立て目的のための軸受シェルの旋回を可能とする、上で述べた第２の構造バリエーションが使用される。

ただしこの場合、この種の軸受シェルのために、伸び率の高いプラスチック材料だけが使用され得ることは欠点である。それというのも、シートジョイントの機能性のために、５０％までの材料の伸び率が必要であるからである。それゆえ一般に、この種の軸受シェルのために、ポリプロピレンまたはポリエチレンのようなプラスチックが使用される。これらの材料はやはりボールジョイントの特定の使用時に負荷に十分に耐えられない。その結果、場合によっては、ボールジョイントのサイズは発生する力を受容するために拡大されなければならない。

本発明の課題は、上記問題と、これに指向した、これまで背景技術から公知の解決可能性とから出発して、ボールジョイントのための軸受シェルを改良して、一方では、負荷方向での高い力が問題なく受容されることができ、他方では、軸受シェルが構造および組み立て技術に関して簡単に製作可能であり、かつ簡単に取り扱い可能であるようにすることである。

この課題は本発明により、請求項１の特徴部により規定された技術的な思想により解決される。

本発明にとって重要なことはその際、ボールジョイントのための、プラスチック材料から成る軸受シェルが、回転可能かつ旋回可能に軸受シェル内に収容されるボールジョイントスタッドを支承するために役立ち、少なくとも２つのシェル部分から成っていることである。シェル部分は相俟って、すなわち軸受シェルがボールジョイントハウジング内に装入されているとき、閉鎖され中空球状に成形された内側の軸受面を形成する。その際、シェル部分が全体的に軸受リングの形状を、軸受リングの、対向して位置する端面に配置されたそれぞれ１つの開口を伴って形成し、一方の開口横断面上を横切るように、シェル部分を結合する少なくとも１つのウェブが配置されているようになっている。

この種の新しい構成により、両シェル部分を、両者を結合するウェブにより、使用されるプラスチック材料の特別な伸び率が提供されていなくても、規定通りに離間方向で曲げることが可能である。不要な伸び率はその際、高強度の、それにより相対的に脆いプラスチックの使用も可能にする。その結果、最高の負荷も小さなボールジョイントバリエーションにより受容され、伝達されることができる。シェル部分を結合するウェブはその際、有利には弾性的なプラスチック材料から成っており、その結果、シェル部分はその装着後ジョイントハウジング内にまたはジョイントボールに当て付けられて所定の位置に後続の組み立てステップのために位置するようになる。

本発明による思想の特別な構成は付加的に従属請求項の特徴から得られる。

特別な構成はその際、シェル部分を結合するウェブが、実質的に半円弧状に湾曲した形状を、軸受リングの開口横断面上に有していることにある。

軸受シェルの全体的な寸法は、特別な構成に応じて、ウェブが実質的に長方形の横断面を有しており、横断面の長辺が軸受リングの開口横断面に面して配置されていることにより限定されることができる。ウェブ横断面の短辺はその際、実質的に軸受リングの厚さに相当することができる。この手段により、一方では、シェル半部の十分な拡開が保証されており、他方では、ウェブの均等な厚さが折れ目形成、すなわちプラスチック材料の、それにより惹起される過剰な伸びを伴う折れ目形成を阻止する。折れ目形成は例えばシートジョイントで発生する。

上記特徴に対して付加的に、軸受シェルにはさらに、軸受リングの外縁に少なくとも１つの突出部が相対回動防止部材として配置されていることができる。この突出部は、軸受シェルを収容する所属のボールジョイントハウジングの、対応する切欠き内に係入し、ボールジョイントハウジングと軸受シェルとの間の相対運動を阻止する。

さらに、本発明の対象の有利な構成は、軸受リングおよびウェブが、それぞれ異なる伸び率のプラスチック材料から成ることにある。つまり、例えば必要な力を受容するための機能部材としての軸受リングは、ウェブのプラスチック材料よりもかなり低い伸び率を有していることができる。ウェブの構造的な構成と関連した相応の材料選択により、半シェル相互の運動可能性は、シートヒンジの場合のような過剰な伸びが発生し得ることなく拡大される。軸受リングおよびウェブのそれぞれ異なる材料組成はその際、例えばコインジェクション法または二成分法により実現される。

さらに、軸受リングおよび場合によってはウェブを、炭素繊維を含むＰＥＥＫ材料から形成することは有利であることが判っている。この特別な材料は約２％の伸び率を有しているにすぎず、それにより、大きな面圧を受容するために最も適している。付加的に、プラスチック材料内には、繊維強化材、例えば炭素繊維またはガラス繊維から成る繊維強化材が埋設される。このことは軸受シェルの耐荷量、ひいてはボールジョイントの耐荷量を高める。

本発明の対象の別の有利な構成はさらに、軸受シェルの組み立てられた状態で、軸受リングのシェル部分の間に、狭小な中間ギャップが配置されていることにある。この狭小な中間ギャップは、高められた熱負荷の結果として軸受シェルのシェル部分に発生し得る熱膨張を受容するために役立つ。

以下に本発明の対象の２つの実施例について、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１および図２にはここでは、本発明による軸受シェルの斜視図が示されている。

そこに見て取れることは、軸受シェルが実質的に軸受リング１から成っていることである。軸受リング１は中空球状の内側のセグメント領域を有している。軸受リングの上側および下側にはそれぞれ１つの開口２，３が存在している。図示の実施例では開口３にウェブ４が張り渡されている。

図面からさらに見て取れることは、全体的に符号１を付した、軸受シェルを形成する軸受リングが、２つのシェル部分１ａ，１ｂから成っていることである。両者は相俟ってその内面に、中空球状に成形された１つの軸受面を形成し、ボールジョイントスタッドの、その中に収容したいボールヘッドのために役立つ。ボールジョイントスタッドは本発明の対象ではないので、その説明は省略する。

ウェブ４はシェル部分１ａ，１ｂを互いに結合し、シェル部分１ａ，１ｂ相互の簡単な相対運動を可能にする。その結果、軸受シェルはボールジョイントスタッドのボールヘッドに被せ嵌められるもしくはスナップ式に被せられることができる。

図面からさらに見て取れるのは、軸受リング１の外側輪郭に、直径方向で対向して位置する２つの突出部５，６が存在していることである。突出部５，６は、軸受シェルを包囲するボールジョイントハウジングの相応の切欠き内に係入し、それにより、軸受シェルとボールジョイントハウジングとの間の相対運動を確実に阻止する。択一的には、相対回動の防止が、ウェブ４を、所属のキャップを備えた、軸受シェルを収容するジョイントハウジングの、対応する切欠き内に埋め込むことにより行われてもよい。

ウェブ４は、図面に示されているように、長方形の横断面を有している。その際、横断面の比較的大きな辺サイズ（長辺）は、軸受リング１の開口３の開口横断面に対して平行に配置されている。ウェブ横断面の比較的小さな辺サイズ（短辺）は、シェル部分１ａ，１ｂの押し広げの結果としてのウェブの撓曲を容易にする。

ウェブ４および軸受リング１は、例えばコインジェクションまたは多成分射出成形の特別な方法により、それぞれ異なる材料から形成されていることができる。その結果、ウェブのプラスチック材料のために、力の受容および伝達を意図される軸受リング１のためよりも大きな伸び率が実現される。付加的に、使用されるプラスチック材料は繊維強化によりその使用特性の点で改良される。

図面から付加的に見て取れるのは、軸受シェルの図示の組み込み状態で、シェル部分１ａ，１ｂの間に狭小な中間ギャップ７が残されることである。このギャップは、シェル部分１ａ，１ｂにおいて高い熱負荷の結果として生じ得る熱膨張を受容するために役立つ。

本発明による軸受シェルの上記の構造上の改変により、特に、最小の伸び率を有する高負荷可能なプラスチック材料を使用する可能性の結果としての、軸受シェルの高い耐荷量が、軸受シェルの簡単な装着性と並立するという利点が得られる。その際、シェル部分１ａ，１ｂは簡単に押し広げられ、軸受シェルはその後軸受リング１の開口２でもってボールジョイントスタッドのボールヘッド上に被せられる。

図２には、本発明による軸受シェルの別の構成バリエーションが示されている。この軸受シェルは特にその外側輪郭の点で、図１に示した実施例とは区別される。本発明の主要な部材、例えばウェブ４、シェル部分１ａ，１ｂを備えた軸受リング１ならびに軸受リング１に接続する開口２，３は、その特徴の点で、図１を参照しながら詳細に説明した第１の実施例に相当する。相違点は軸受リング１の外側輪郭にある。外側輪郭は、図２に示した実施例では、開口２寄りの下側の領域で、球状に形成されており、それに対して、球状の領域に接続する上側の領域は、図１に示した例からも判るように、やはり円筒状に構成されている。開口３の領域に、図２に示した構成バリエーションは、半径方向で張り出した複数の歯領域を備えた鍔領域を有している。本発明にとって重要なウェブ４は、軸受リング１の鍔状の領域を起点として、開口３の中心を経由して、図１に示した実施例と同様に延在している。

シェル部分１ａ，１ｂの間には、やはり中間ギャップ７が存在している。中間ギャップ７は、図１に示した実施例と同様に、公差補償のために役立つ。

本発明による軸受シェルの斜視図である。 本発明による軸受シェルの斜視図である。

符号の説明

１ 軸受リング
２ 開口
３ 開口
４ ウェブ
１ａ シェル部分
１ｂ シェル部分
５ 突出部
６ 突出部
７ 中間ギャップ

Claims (12)

1. ボールジョイントのための、プラスチック材料から成る軸受シェルであって、軸受シェルが、回転可能かつ旋回可能に軸受シェル内に収容されるボールジョイントスタッドを支承するために役立つ形式のものにおいて、中空球状に成形された内側の軸受面を形成する少なくとも２つのシェル部分（１ａ，１ｂ）が設けられており、シェル部分が全体的に軸受リング（１）の形状を、軸受リングの、対向して位置する端面に配置されたそれぞれ１つの開口（２，３）を伴って形成し、一方の開口横断面上を横切るように、シェル部分（１ａ，１ｂ）を結合する少なくとも１つのウェブ（４）が配置されていることを特徴とする軸受シェル。
2. ウェブ（４）が、実質的に半円弧状に湾曲した形状を、軸受リングの開口横断面（３）上に有している、請求項１記載の軸受シェル。
3. ウェブ（４）が実質的に長方形の横断面を有しており、長辺が軸受リング（１）の開口横断面（３）に面して配置されている、請求項１または２記載の軸受シェル。
4. ウェブ横断面の短辺が実質的に軸受リング（１）の厚さに相当する、請求項１から３までのいずれか１項記載の軸受シェル。
5. 軸受リング（１）の外縁に少なくとも１つの突出部（５，６）が相対回動防止部材として配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の軸受シェル。
6. ウェブ（４）が、弾性的なプラスチック材料から成る、請求項１から５までのいずれか１項記載の軸受シェル。
7. 軸受リング（１）およびウェブ（４）が、それぞれ異なる伸び率のプラスチック材料から成る、請求項１から６までのいずれか１項記載の軸受シェル。
8. ウェブ（４）のプラスチック材料の伸び率が、軸受リング（１）のプラスチック材料の伸び率よりもかなり大きい、請求項７記載の軸受シェル。
9. 軸受リング（１）がＰＥＥＫ材料から成る、請求項１から８までのいずれか１項記載の軸受シェル。
10. プラスチック材料内に繊維強化材が埋設されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の軸受シェル。
11. 軸受リングのシェル部分（１ａ，１ｂ）の間に、狭小な中間ギャップ（７）が配置されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の軸受シェル。
12. シェル部分の間に設けられたウェブ（４）が、対応するジョイントハウジング内での軸受シェルのための相対回動防止手段として形成されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の軸受シェル。

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