JP2008512612A - ジョイント及び／又は軸受装置 - Google Patents

Abstract

スタッド（２）と、該スタッドに保持可能で該スタッド（２）を部分的に取り囲んでいる別体のジョイントヘッド（４）とが設けられているジョイント及び／又は軸受装置（１）において、少なくとも１つの補償通路（１５）が設けられており、該補償通路（１５）が、ジョイントヘッド（４）と該ジョイントヘッドを取り囲むジョイントシェル（５）との間に位置する室（１３）を、スタッド（２）の軸方向で見てジョイントヘッド（４）とは反対の側に位置する室（１４）と接続している。

Description

本発明は、請求項１もしくは請求項１２の上位概念部に記載された形式のジョイント及び／又は軸受装置、並びに、単数又は複数のこのようなジョイント及び／又は軸受装置を、特にシャーシ及び／又はステアリング部分に備えた自動車に関する。

ＤＥ４４０３５８４Ｃ２に開示された、例えば自動車のステアリング領域又はシャーシ領域において使用するためのボールジョイントでは、ジョイントボールが貫通孔を有していて、この貫通孔でスタッド端部領域に装着されていて、スタッド端部の縁曲げされた縁部によって引き抜けを防止されている。この場合部材相互における回動防止が、スタッド外面及びボール内面の長手方向成形部によって達成される。回動防止部を設けることや縁曲げ加工を行うことによって、製作コストは著しく高くなる。特に、益々厳しくなる廃棄物処理に関する要求に関連して必要な、クロムなしの防錆処理を使用する場合、その際に必要になるジョイントボールの熱調質や、流動性の低い適宜な潤滑剤の使用において、ジョイント組立て時において次のような問題が、すなわちジョイントボールとジョイントシェルとの間の領域において過圧が発生し、この過圧によって、しばしばプラスチック製のジョイントシェルの変形又は破損が生じ得る、という問題が発生する。

ゆえに本発明の課題は、特に、環境に対して優しい良好な防錆処理を施されたジョイントをも、簡単かつ確実な組立てにおいて準備できるようにすることである。

この課題を本発明は、請求項１の特徴部に記載されたジョイント装置によって解決し、かつ請求項１２の特徴部に記載されたジョイント装置によって解決し、これらの請求項の対象は個々に、又は特に有利には互いに組み合わせて実現されることができ、さらに請求項１４記載のように構成された自動車によって解決した。本発明の別の有利な構成は、従属的な請求項２〜１１及び１３に記載されている。

請求項１の構成では、スタッド及びジョイントヘッドの軸方向長さの向こう側における室内において過圧が発生することを確実に防止し、又は発生した過圧は確実に消滅させることができ、その結果特に組立て中や後の運転時においても生じるおそれのある、ジョイントシェルにおける損傷、又はジョイントヘッドを取り囲むその他の部材における損傷が、確実に回避される。

スタッド及びジョイントヘッドの軸方向長さの向こう側に位置する、図面で上に示された室が、スタッド及びジョイントヘッドの外側において単にジョイントシェルだけによって画成されていると、ジョイントシェルは安価な一揃いの構成部材として製造することができ、例えば均一な内径を有する一体的な射出成形品として製造することができる。

択一的に、ほぼリング状のジョイントシェルも可能であり、この場合ジョイントシェルは、室を画成する保持体に受容されている。

単数又は複数の補償通路は、有利には空気を貫通させるため及び潤滑剤を導くために働くことができる。従って、極めて流動性の低いグリスを使用することも可能であり、このようなグリスは長時間運転においても補償通路を完全には貫流せず、ひいては、ジョイントヘッドとジョイントシェルとの間における機械的に負荷される室のためにも利用可能である。

ジョイントヘッドが、表面熱調質された鋼から成っている場合、特に窒化法によって処理されている場合には、良好な防錆処理が保証されている。この際に生じるジョイントヘッドの付加的な表面硬度にもかかわらず、より硬いジョイントヘッドによって変形されてしまう回動防止部が設けられておらず、ジョイントヘッドが、スタッドの構造化されていない円筒形の面区分に、別の固定装置なしに、プレス嵌めで保持されていると、組立てが簡単に可能である。この場合面区分は、単数又は特に複数の、例えば４つの、例えばそれぞれ１ｍｍよりも小さな半径を有する極めて細い補償通路によって、中断されることができる。

スタッドが、ジョイントヘッドとは異なる処理を施された材料、例えば別の表面処理を施されていない熱調質鋼から成っていると、機械的な必要性に対する最適な適合と安価な製造過程が可能になる。

単数又は複数の補償通路がスタッドに配属もしくは配置されていることによって、運転時にジョイントシェルに対して摩擦する、ゆえに機械的に負荷されるジョイントヘッドが、弱化することは、確実に阻止されている。

特に、複数の補償通路が溝としてスタッドの周面から切り欠かれていると有利である。溝の軸方向の加工は、冷間プレス法によるスタッド製造時においても、切削による後加工なしに可能である。択一的に又は付加的に、必要に応じて、ジョイントヘッド又はジョイントシェルに通路を設けることも可能であるが、しかしながらこのことは、プラスチックシェルが使用されている場合には、本来のジョイント面の弱化を意味する。

このようなジョイントは、軸受の形式でスタッド軸線を中心にした回転負荷並びに曲げ負荷を受けることができ、ひいては多方面にわたって製作誤差を補償しながら使用可能であり、例えば、自動車のシャーシ及び／又はステアリング部分の内部において、例えば、いわゆるマックファーソン軸において必要な、各スプリングストラットを車両に対して横方向に位置するトーションロッドに結合するプル及びプッシュロッドを支持するために、使用可能である。

本発明の別の利点及び特徴は、以下において図面を参照しながら述べる実施例の記載に開示されている。

図１は、本発明によるジョイントを示す断面図であり、
図２は、部分的に断面されたスタッドと共に示す、図１に似た図であり、
図３は、図１に示されたスタッドに、ジョイントヘッドがプレス嵌めされた状態を示す断面図であり、
図４は、部分的に断面されたスタッドと共にジョイントヘッドを示す、図３に似た図であり、
図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。

図１及び図２に全体を示されたジョイント１は、スタッド２を有しており、このスタッド２には、ほぼ円筒形の頚部領域３に、ジョイントヘッド４、ここではジョイントボールがプレス嵌めされている。

スタッド２は冷間プレス法で切削加工なしに製造可能であり、別体の表面熱調質なしに、例えば熱調質鋼から、ここでは３２ＣｒＢ４-スチールから成っている。同様に、組立て前には別体のジョイントヘッド４もまた、切削加工なしに、簡単かつ安価に製造可能であり、互いに反対側に位置する２つの面において平らに面取りされた球形をしていて、両面取り部に対して直角に延びる貫通孔を有しており、ジョイントヘッド４のこの貫通孔は組立て位置においてスタッド２を取り囲んでいる。相応な要求の下では、ジョイントヘッドの別の外形も、例えば円筒形の外形又は円錐台形状もまた可能である。ジョイントヘッド４は表面処理されていてもよく、適宜に表面処理されていると、ジョイントヘッド４を取り囲むジョイントシェル５に対する摩擦接触における負荷に、持続運転時にも良好に耐えることができ、特に、良好な耐食性を有することができる。ジョイントヘッド４は例えば３８ＭｎＢ５-スチールから成っており、ここでは付加的に窒化塩浴（Salzbadnitrieren）にさらされている。またその他の窒化又は表面熱調質法もまた可能である。窒化によって得られた、ジョイントヘッド４の表面の極めて良好な防錆処理によって、ジョイントヘッド４の表面硬度もまた増大し、その結果、スタッドもまた硬化されていないと、従来技術におけるような回動防止装置は、ジョイントヘッドとスタッドとの間における組立て時に変形してしまい、これは付加的なコスト増加の原因になる。従って本発明の構成では、より硬いジョイントヘッド４がプレス嵌めで、スタッド２の円筒形の面区分１６に保持されており、この場合圧着圧は、付加的な固定装置、例えばスタッド端部の縁曲げを完全に省くことができるほど、十分に大きい。

実施例のスタッド２は、自動車のシャーシ及びステアリング領域における典型的な使用のために、ジョイントヘッド４を保持する頚部領域３に、９〜１５ｍｍの直径を有していて、ジョイントヘッド４とは反対側の肩部領域６において、安定性を高めるために例えば円錐形に拡大されている。

部材の組み立てられた状態において、ジョイントヘッド４はプレス嵌めで、スタッド２の頚部領域３に不動に保持されていて、重量及びコストを最小化するために例えばプラスチックから成っている周りのジョイントシェル５に対しては、可動に保持されており、この場合の運動は、矢印７又は８の方向における変位と、スタッド２の軸線９を中心にした回転である。従ってこのようなジョイント装置は、軸受の形式で働くこともでき、本明細書においても一般的にジョイント及び／又は軸受装置と呼ばれる。ジョイントシェル５は安定化のため、及び例えばステアリング、プル及び／又はプッシュロッド又はこれに類したもののような別の部材との結合のために、鋼リング１０によって取り囲まれている。ジョイント１は全体的にシール部材１１によって取り囲まれており、その結果スタッド２もまた接近可能な固定端部１２、例えばねじ頭の外側において、外から接近不能であり、潤滑剤が侵入不能である。閉鎖されたジョイントシェル５に対して択一的に、ほぼリング状のジョイントシェルも可能であり、このようなジョイントシェルはこの場合例えば、単にリング状の保持体（鋼リング１０）のみならず、スタッド２及びジョイントヘッド４の軸方向長さの外側における室１３を完全に画成する保持体内において受容されている。

ジョイントヘッド４とジョイントシェル５との間における室１３は少なくとも部分的に潤滑剤によって満たされており、この潤滑剤はジョイントヘッド４とジョイントシェル５との接触面の間における摩擦を減じるために働く。潤滑は、特にジョイント１の全予定耐用寿命にわたって行うことができる。この場合強粘性で流動性の低い潤滑剤が使用される。

ジョイントヘッド４と、このジョイントヘッド４を取り囲むジョイントシェル５との間における室１３は、本発明によれば、スタッド２の軸方向で見てジョイントヘッド４の反対側に位置する室１４と、単数又は図示のように複数の補償通路１５を介して接続されている。図示の実施例では両方の室１３，１４を接続するために、頚部領域３の全周にわたって均一に分配された同様な４つの補償通路１５が設けられている。これらの補償通路１５は、スタッド２の頚部領域３における外周面から溝として切り欠かれていて、それぞれ軸方向に直線的に、例えば頚部領域３の全直径がほぼ９ｍｍの場合、１ｍｍよりも幾分僅かな半径で延びている。直線的ではない他の形状、例えば螺旋形状又は波形形状も可能である。同様に、潤滑剤の粘性や各通路１５の横断面に応じて、通路１５の数も可変である。通路１５は過剰な潤滑剤を受容すること及び／又は、組立て時にシェル５とジョイントヘッド４との間において生じる室１４における過圧を誘導するもしくは逃がすことができる。グリスの低い流動性によって、グリスが簡単に通路１５を完全に通り抜けて、すべて室１４内に移動しないことが、保証されている。

周囲に分配された通路１５に対して択一的に、例えばスタッド２に軸方向に延びる１つの中心孔が設けられていて、そこから外に横方向に室１４内に通じる複数の通路が設けられているような構成も可能である。さらにまた択一的に又は付加的に、単数又は複数の通路がジョイントヘッド４に配属もしくは配置されていてもよい。通常、ジョイントヘッド４は小さな空間において高負荷されているので、スタッド２における材料弱化はジョイントヘッド４における材料弱化よりも有利である。いずれにせよ、組立て時に又は後の運転時に、例えば温度上昇時や、少なくとも１つの補償通路１５を通る潤滑剤又は空気の過圧によって、薄壁のジョイントシェル５が損傷することは回避される。

溝１５の外側において頚部領域３は、例えば図５の横断面から分かるように、完全に円筒形の外周部１６を有している。従ってジョイントヘッド４は、上に述べたように、溝１５の間における構造化されていない面区分１６においてプレス嵌めされて保持されることができ、そこに成形部（Profilierung）を設ける必要はない。これによって、スタッド２に比べて著しく硬いジョイントヘッド４をも取り付けることが可能である。

図示のように溝１５が軸方向に延在して、スタッド２を、平行壁の頚部領域３から円錐形に拡大する肩部領域６への移行領域まで、スタッド２を貫いて延びていると、有限要素法による計算によって証明できるように、溝１５なしに製造されたその他の点では同様なスタッドに比べて、軸線９を中心にした曲げ負荷時におけるスタッド２の安定性が高められる。上に述べた材料及び寸法では、改善はほぼ１０％の値である。

本発明によるジョイントを示す断面図である。 部分的に断面されたスタッドと共に示す、図１に似た図である。 図１に示されたスタッドに、ジョイントヘッドがプレス嵌めされた状態を示す断面図である。 部分的に断面されたスタッドと共にジョイントヘッドを示す、図３に似た図である。 図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。

符号の説明

１． ジョイント
２． スタッド
３． 頚部領域
４． ジョイントヘッド
５． ジョイントシェル
６． 肩部領域
７． 旋回方向
８． 旋回方向
９． 軸線
１０． 鋼リング
１１． シール部材
１２． 固定端部
１３． 室
１４． 室
１５． 補償通路
１６． 面区分

Claims (14)

1. ジョイント及び／又は軸受装置（１）であって、スタッド（２）と、該スタッドに保持可能で該スタッド（２）を少なくともその軸方向端部の近傍で部分的に取り囲んでいる別体のジョイントヘッド（４）とが設けられている形式のものにおいて、
   少なくとも１つの補償通路（１５）が設けられており、該補償通路（１５）が、少なくともほぼスタッド（２）及びジョイントヘッド（４）の軸方向長さの外側に位置する室（１３）を、スタッド（２）の軸方向で見てジョイントヘッド（４）とは反対の側に位置する室（１４）と接続していることを特徴とするジョイント及び／又は軸受装置。
2. 少なくともほぼ、スタッド（２）及びジョイントヘッド（４）の軸方向長さの外側に位置する室（１３）が、ジョイントヘッド（４）及びスタッド（２）の外側で、該ジョイントヘッド（４）及びスタッド（２）を取り囲むジョイントシェル（５）によって完全に画成されている、請求項１記載のジョイント及び／又は軸受装置。
3. ジョイントヘッド（４）が、表面熱調質された鋼から成っている、請求項１又は２記載のジョイント及び／又は軸受装置。
4. ジョイントヘッド（４）が窒化法によって処理されている、請求項３記載のジョイント及び／又は軸受装置。
5. スタッド（２）が、ジョイントヘッド（４）とは異なった処理を施された材料から成っている、請求項３又は４記載のジョイント及び／又は軸受装置。
6. 少なくとも１つの補償通路（１５）が圧力バランスのために働く、請求項１から５までのいずれか１項記載のジョイント及び／又は軸受装置。
7. 少なくとも１つの補償通路（１５）が潤滑剤を導くために働く、請求項１から６までのいずれか１項記載のジョイント及び／又は軸受装置。
8. 少なくとも１つの補償通路（１５）がスタッド（２）に配属もしくは配置されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のジョイント及び／又は軸受装置。
9. 複数の補償通路（１５）が、スタッド（２）の頚部領域（３）における周面から溝として切り欠かれている、請求項１から８までのいずれか１項記載のジョイント及び／又は軸受装置。
10. 溝（１５）が軸方向に延びている、請求項９記載のジョイント及び／又は軸受装置。
11. ジョイント及び／又は軸受装置が、スタッド軸線を中心にした回転負荷可能及び曲げ負荷可能である、請求項１から１０までのいずれか１項記載のジョイント及び／又は軸受装置。
12. スタッド（２）と、該スタッドに保持可能で該スタッド（２）を部分的に取り囲んでいる別体のジョイントヘッド（４）とを備えたジョイント及び／又は軸受装置（１）、特に請求項１から１１までのいずれか１項記載のジョイント及び／又は軸受装置（１）であって、少なくともジョイントヘッド（４）の表面が、スタッド表面に対して硬い材料から成っていて、ジョイントヘッド（４）が、スタッド（２）の構造化されていない円筒形の面区分（１６）に、別の固定装置なしに、プレス嵌めで保持されていることを特徴とするジョイント及び／又は軸受装置。
13. ジョイント及び／又は軸受装置が、少なくとも１つの補償通路（１５）によって接続された２つの室（１３，１４）を取り囲むシール部材（１１）によってシールされていて、計算された耐用寿命のために潤滑されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載のジョイント及び／又は軸受装置。
14. 請求項１から１２までのいずれか１項記載のジョイント及び／又は軸受装置（１）を少なくとも１つ、特にシャーシ及び／又はステアリング部分の内部に備えている自動車。

Images