JP2008520918A - ジョイント装置及び／又は軸受け装置 - Google Patents

Abstract

周囲を取り囲むスリーブ体、特にホイール支持体又はスプリングストラットの端部域にプレス嵌めするためのジョイント装置及び／又は軸受け装置（１；１０１；２０１；３０１）であって、該ジョイント装置及び／又は軸受け装置（１；１０１；２０１；３０１）が、ジョイントシェル（４；１０４；２０４；３０４）に対して可動のジョイント体（２）と、前記ジョイントシェル（４；１０４；２０４；３０４）を保持するジョイントケーシングとを有している形式のものにおいて、少なくとも１つの力補償エレメント（１１，１２；１１１，１１２；２１１，２１２；３１１，３１２；４１２；５１２；６１２）が設けられており、該力補償エレメントが、プレス嵌め時に半径方向成分でジョイントケーシング（９）に作用する力を、少なくとも１部分領域（１３，１４；４１２ａ；５１４；６１４）の変形により、ジョイントシェル（４；１０４；２０４；３０４）から遮断することを特徴とする。

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の、周囲を取り囲むスリーブ体、特にホイール支持体又はスプリングストラットの端部域にプレス嵌めするためのジョイント装置及び／又は軸受け装置であって、該ジョイント装置及び／又は軸受け装置が、ジョイントシェルに対して可動のジョイント体と、前記ジョイントシェルを保持するジョイントケーシングとを有している形式のジョイント装置及び／又は軸受け装置、並びに特に車体部分及び／又はステアリング部分に設けられた１つ又は複数の前記形式のジョイント装置及び／又は軸受け装置を備えた自動車に関する。

ヨーロッパ特許第０５０５７１９号明細書に示されたジョイント装置は、部分的に球形のジョイント体を有しており、このジョイント体は、組み立てられた状態でジョイントシェル内で可動である。このジョイントシェルの軸方向外側の端部は押圧リングを介して、解離しないように位置固定されている。このようなジョイント装置は、高度な要求に関して数百分の一ミリメートルの半径方向外側の製作誤差で用いられ且つ典型的には１０〜１５キロニュートンの高い軸方向力で外部スリーブ体、例えばホイール支持体又はスプリングストラット等の端部域にプレス嵌め可能である。この場合、前記スリーブ体を正確に製作した場合にもやはり、ジョイントケーシングの内壁におけるジョイントシェルの直接的な接触を介して、ジョイントケーシングから直接にジョイントシェルに送られる、半径方向内側に作用する力によるオーバラップが生じる恐れがある。特に、ジョイントシェルのために比較的硬質で脆性の高性能プラスチック、例えば高度な圧力・熱要求を満たすことから、約８０℃以上で流動化する傾向のあるＰＯＭプラスチックに対してしばしば優先されるＰＥＥＫプラスチックが使用された場合は、例えばジョイント体に対する比較的大きなプレス力により、ジョイント特性に不都合な影響が及ぼされ、このことはジョイント体を運動させるためのトルク延いては車両における走行快適性を変化させるか、又はジョイントシェルに破断又は亀裂を生ぜしめる。

本発明の課題は、プレス嵌めに際して半径方向内向きの力が作用することによる損傷又は使用制限を回避することにある。

この課題は本発明に基づき、請求項１の特徴部に記載の、少なくとも１つの力補償エレメントが設けられており、該力補償エレメントが、プレス嵌め時に半径方向成分でジョイントケーシングに作用する力を、少なくとも１部分領域の変形により、ジョイントシェルから遮断するジョイント装置、並びに請求項１５に記載の、特に車体部分及び／又はステアリング部分に設けられた、請求項１から１４までのいずれか１項記載の少なくとも１つのジョイント装置及び／又は軸受け装置を備えている自動車により解決される。本発明の有利な改良は従属請求項２〜１４に記載されている。

本発明による力補償エレメントにより、プレス嵌め時の半径方向力によるジョイントシェルの負荷が、少なくともほぼ完全に回避される。半径方向力は、力補償エレメントの少なくとも部分領域の変形を介してジョイントシェルから遮断されるので、ジョイントシェルは、極めて脆性で薄肉な構成においてさえも影響を及ぼされることがないままである。

力補償エレメントが一度だけ、ジョイント装置及び／又は軸受け装置のスリーブ体へのプレス嵌め時に働くと、連続運転中に極端に大きなストローク誤差がジョイント装置に生じるということが、外的な力負荷無しでも回避されている。プレス嵌めに際してのみ作用する誤差補償は、特に半径方向の力導入時の塑性変形性によって可能にすることができる。

この場合、ケーシングの半径方向内向きの力負荷に際して変形可能な領域が、当該ケーシングの内壁に押し込まれることに基づき、ケーシングの内壁が変形に関与していてよい。この場合、変形可能な領域自体が、特に少なくともジョイントシェルの強度と同等の高い強度を有していてよく、これにより、力補償エレメントにより新たな弱化箇所が生じることはない。

この場合、特に有利には、変形可能な領域が少なくとも外側に向かって突出したリング突出部又はリングセグメント突出部として形成されていてよく、これにより、この突出部は内壁における支持部として役立ち、力補償エレメントの残りの部分は少なくとも無負荷状態では全面的に内壁に接触はせず、プレス嵌め時に前記支持部を中心として僅かに旋回可能である。

力補償エレメントは、ジョイントケーシングとジョイントシェルとの間に介在しており且つジョイントケーシングの内壁とも、ジョイントシェルの外壁とも大面積で接触しているので、これにより、半径方向内向きに作用する力をジョイントシェルから遮断することができる。特に、力補償エレメントは、ジョイントシェルをスリーブ状に、ジョイント装置のほぼ全長にわたって取り囲んでいてよいので、ジョイントシェルのどこも、ジョイントケーシングの内壁と直接には接触していない。ジョイントケーシングの外側は−組立ての完了したジョイント装置を収容するために設けられたスリーブ体の内側と同様に−平行壁式で円錐度無しで形成されていてよい。

択一的に、例えば２つの力補償エレメントが軸方向で相互間隔をあけられて設けられていてもよく、この場合も、ケーシングからジョイントシェルへ半径方向力が伝達されるのを防止するためには、中間領域においてジョイントシェルはジョイントケーシングと接触してはならない。隔離空間内でケーシングの内壁に対するジョイントシェルの接触が生じる限り、ジョイントシェルはその箇所においてばね弾性的に形成されており、例えばジョイント体に面した側に、潤滑剤リザーバとしての環状通路を有していてよい。この環状通路は、同時に半径方向内向きの変形経路を供与する。

力補償エレメントの塑性変形の他に、当該の力補償エレメントにおいてばね力も可能にする弾性変形も可能である。

本発明によるジョイント装置は、軸受けの形式のジャーナル軸線を中心とした回転負荷可能にも、曲げ負荷可能にも、延いては多面的に、例えば自動車の車体部分及び／又はステアリング部分内に、例えばスプリングストラットを結合するため又はホイールを多少なりともクロス配置されたコントロールアームを介してマルチステアリングシャフト（Ｍｕｌｔｉｌｅｎｋｅｒａｃｈｓｅｎ）に支持するために使用可能である。

以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。

図１に示したジョイント装置１は、軸方向で見て中央の領域がほぼ球形の加工成形部３を備えた、軸方向に延在するジョイント体２を有している。前記加工成形部３は、複数のスリットが設けられたジョイントシェル４内で可動に保持されており、この場合、このジョイントシェル４の半径方向の外面５は、図１に示した断面図において３次元的に軸線６を取り囲む湾曲部を形成している。ジョイントシェル４の内面７は、この実施例では断面が多角形輪郭に近似しており、この場合、屈曲箇所に環状で周方向に延びる複数の潤滑剤リザーバ８が形成されているが、このことは必然ではない。ジョイントシェル４は、コスト削減及び重量削減のために全体がプラスチックから形成されていてよく、この場合は、高い圧力・温度要求を一段と満たすために、高温において流動傾向のある比較的軟質のＰＯＭプラスチックの代わりに、比較的硬質で脆性のＰＥＥＫプラスチックが使用される。

本実施例では、ジョイント体２とジョイントシェル４との間の空間は少なくとも部分的に、接触面間の摩擦を低下させるために役立つ潤滑剤で満たされている。潤滑は、特にジョイント１の全計画耐用年数について規定されていてよい。

ジョイント体２の運動は、矢印ａ，ｂ方向の変位であっても、ジャーナル２の軸線６を中心とした回転であってもよい。従って、このようなジョイント装置１は軸受けの形式でも働き、この場合は一般にジョイント装置及び／又は軸受け装置とも云う。

ジョイントシェル４は、半径方向で隔たった外側をスリーブ状のジョイントケーシング９によって取り囲まれており、このジョイントケーシング９の軸方向端部１０は、ジョイント１の組立て後に例えばロール変形加工により閉じることができる。従って、このようなジョイント１は、全体をスリーブジョイントと呼ぶこともでき且つ組立ての次の段階で、典型的には数キロニュートン〜数十キロニュートンの軸方向のプレス力でのプレス嵌めにより、周囲を取り囲むスリーブ体（図示せず）、例えば貫通孔を形成するホイール支持体の端部域又はスプリングストラットホルダに軸方向でプレス嵌め可能である。スリーブジョイント１は、数百分の一ミリメータの範囲の直径誤差で以て製作することができ、収容するスリーブ体の内法寸法も同様に製作可能である。

本発明では半径方向で見て、包囲するジョイントケーシング９とジョイントシェル４との間に、半径方向負荷に対する少なくとも１つの力補償エレメント（図１では軸方向で相互間隔をおかれた２つの力補償エレメント１１，１２）が配置されている。これらの力補償エレメント１１，１２は、半径方向内側に位置するジョイントケーシング９の壁にも、ジョイントシェル４の外壁にも接触している。力補償エレメント１１，１２は、包囲するスリーブ体とプレス嵌めしようとするジョイント１とがオーバラップした場合に働き、この場合、半径方向内向きに作用する力からジョイントシェル４を遮断する。択一的に、軸方向で連続する１つの力補償エレメントが、ジョイントシェル４をほぼ全長にわたってスリーブ状に取り囲むことも可能である。

図５及び図６には、図３に示した原則的には同一の力補償エレメント２１１，２１２の変形されるべき領域１３，１４が詳細に示されている。矢印ｃの方向で半径方向に作用する力の場合、材料選択及び材料組合わせに応じて、２つの作用がそれぞれ異なる強さで行われる。即ち、一方では断面図で見てノーズ状に突出する環状の周方向の領域１４が塑性変形又は弾性変形する作用、及び他方では前記領域１４が、包囲するジョイントケーシング９の内壁に埋没し、これにより、ジョイントケーシング９が変形に関与する作用である。いずれの場合も、外力は大したストローク変化無しで、更に内側に位置するジョイントシェル４から遮断される。従って、ジョイント１とスリーブ体との嵌合精度が十分な場合は、ジョイントシェル４は変形しないままである。その結果、トルクはプレス嵌めのオーバラップとは少なくともほぼ無関係に保持される。これにより、例えば本発明によるジョイントの装備された軸の快適性及び応答特性が高められている。これにより、プラスチックのジョイントシェル４を極めて薄肉（例えば０．８ｍｍ）に、材料を節約して構成することが可能になり、このことは、一方では材料コストを節約し且つ他方では材料の弾性低下延いてはジョイント１の比較的急峻な力・ストローク曲線をも生ぜしめる。これにより、僅かな力が導入される場合又は力が全く導入されない場合は、矢印ａ又はｂ方向でのジョイント１の構成部材４，２の運動も生じない。ジョイント１はぐらつかずに、極めて精密に長期運転にわたってもそのパラメータを維持することができる。付加的に、前記埋没による二次効果として球解離力も増大されており、更に、水又はオイルの侵入に対する別のシールが行われる。力補償エレメント１１，１２もやはり、前記領域１３，１４以外は変形しないままであってよく、この場合、力補償エレメント１１，１２とジョイントケーシング９との間のギャップ１５は半径方向力により減少され得る。この場合、前記領域１３，１４は、これらの領域１３，１４を中心として力補償エレメント１１，１２が半径方向力導入時にやや内側に旋回して、ばねに似た働きをするために、支持部として働く。

これにより、プレス嵌めのオーバラップ時の半径方向負荷後でも、ジョイント１がジョイントシェル４の正確な製作誤差を保持し且つ外的な力導入無しではジョイント１の構成部材のストローク変化が行われない、ということが保証される。このことは、前記領域１３，１４の塑性変形に際して、特に力補償エレメント１１，１２が少なくともジョイントシェル４の強度を有しており延いては変形可能な領域１３，１４以外でさえも、プレス嵌め力によって影響を及ぼされない安定したジョイントシェル４の保持を提供する場合に保証されている。

図１に見られるように、力補償エレメント１１，１２は、それぞれ軸方向の位置固定を生ぜしめる終端リングと一体に形成されていてよく、これらの終端リングは、ジョイントケーシング９の溝１６に係合して、縁部域１０の転動による軸方向での解離に抗して位置固定されている。当該の一体性は、使用構成部材の数を減少させる。

第２実施例に基づくジョイント１０１（図２）では、軸受けシェル１０４が直線的に延びる外面を有しているが、当該軸受けシェル１０４の内面は図１と比べて変更されていない。力補償エレメント１１１，１１２も、その機能が変えられること無く、ジョイントシェル４の変更された外側輪郭に適合されている。

類似のことは、図３に示した第３実施例に基づくジョイント２０１についても云える。この場合、ジョイントシェル２０４の外面２０５は、内面７と同様に多角形に形成されている。力補償エレメント２１１，２１２は前記外面２０５に適合されている。

これに対して、図４に示した更に別の実施例に基づくジョイント３０１は、力補償エレメント３１１，３１２として２つのばねリングを有しており、これらのばねリングは全体的に弾性変形可能であり、変形可能な別個の領域１３，１４は不要である。当該の力補償エレメント３１１，３１２は、軸方向の終端リング３１７，３１８とは別個に形成されている。但しこの実施例でも、択一的には一体で設けられていてよい。本実施例では、力補償エレメント３１１，３１２の変形は弾性的に行われるので、連続運転においても有効である。

更に、力補償エレメント１１，１２，１１１，１１２，２１１，２１２が、プレス嵌めの間だけしか半径方向力を吸収せず、続く運転中は、ジョイントのストロークにわたる力曲線をよりフラットにする恐れのある半径方向ストロークを行わないと有利である。

図８に示した更に別の構成では、力補償エレメント４１２に弾性変形可能な中間層が、ジョイントケーシング９の壁に面して設けられている。このような中間層は、外的な力導入無しでも、構成部材２，２０４のストロークが矢印ａ，ｂ方向で可能であり、この限りにおいて力・ストローク曲線を極めてフラットにするために役立つ。他面では、当該曲線は高負荷にわたってもほぼ変わらないので、ジョイントの品質は変化しない。

図９及び図１０に示した最後の２つの実施例でも、変形可能な領域はやはり力補償エレメント５１２，６１２の加工成形部として、即ち３つの鋸歯状の環状加工成形部５１４若しくは３つの環状の波櫛部６１４として形成されている。これらの鋸歯状の環状加工成形部５１４及び波櫛部６１４は、いずれの場合もそれぞれ同じ高さである必要はない。

図示したように、いずれにしてもジョイントシェル４，１０４，２０４，３０４はその軸方向延在部全体にわたって、包囲するジョイントケーシング９の内壁には接触していないか、又は場合によっては所定の接触面（図示せず）において、例えばジョイント体２に面した反対の側に設けられたエンボス加工部に基づき、半径方向内側へ可撓である。従って、ジョイントケーシング９に対する半径方向内向きの力は、いずれにしろジョイントシェル４，１０４，２０４，３０４の機能を制限するものではない。ジョイントシェルの幅は減少されないので、ジョイント体２に対して高められた圧力が加えられることはない。

軸方向で相互に間隔をおかれ且つジョイントシェルに対して湾曲された２つの力補償エレメントを備えた、本発明によるジョイントの第１実施例の縦断面図である。 ジョイントシェルに対して直線的に斜めに延在する２つの力補償エレメントを備えた本発明によるジョイントを、図１と同様に縦断して示した図である。 ジョイントシェルに面して多角形輪郭として加工成形された２つの力補償エレメントを備えた本発明によるジョイントを、図２と同様に縦断して示した図である。 閉鎖リングによって分離された２つのばね状の力補償エレメントを備えた本発明によるジョイントを、図３と同様に縦断して示した図である。 図３に示したＶ部分の詳細図である。 図５に示したＶＩ部分の詳細図である。 力補償エレメントの完全な延在部を図６と同様に示した図である。 中間層を備えた構成を図７と同様に示した図である。 力補償エレメントの３つの突出したリング加工成形部を備えた構成を図８と同様に示した図である。 力補償エレメントに設けられた波形成形部を備えた構成を図８と同様に示した図である。

Claims (15)

1. 周囲を取り囲むスリーブ体、特にホイール支持体又はスプリングストラットの端部域にプレス嵌めするためのジョイント装置及び／又は軸受け装置（１；１０１；２０１；３０１）であって、該ジョイント装置及び／又は軸受け装置（１；１０１；２０１；３０１）が、ジョイントシェル（４；１０４；２０４；３０４）に対して可動のジョイント体（２）と、前記ジョイントシェル（４；１０４；２０４；３０４）を保持するジョイントケーシングとを有している形式のものにおいて、
   少なくとも１つの力補償エレメント（１１，１２；１１１，１１２；２１１，２１２；３１１，３１２；４１２；５１２；６１２）が設けられており、該力補償エレメントが、プレス嵌め時に半径方向成分でジョイントケーシング（９）に作用する力を、少なくとも１部分領域（１３，１４；４１２ａ；５１４；６１４）の変形により、ジョイントシェル（４；１０４；２０４；３０４）から遮断することを特徴とする、ジョイント装置及び／又は軸受け装置。
2. 力補償エレメント（１１，１２；１１１，１１２；２１１，２１２；３１１，３１２；４１２；５１２；６１２）が、ジョイント装置及び／又は軸受け装置のスリーブ体へのプレス嵌めに際して一度だけ働く、請求項１記載のジョイント装置及び／又は軸受け装置。
3. 力補償エレメント（１１，１２；１１１，１１２；２１１，２１２；３１１，３１２；４１２；５１２；６１２）が、ジョイントケーシング（９）の内壁にも、ジョイントシェル（４；１０４；２０４；３０４）の外壁にも接触している、請求項１又は２記載のジョイント装置及び／又は軸受け装置。
4. 半径方向の力導入に際して変形可能な領域（１３，１４；５１４；６１４）が塑性変形可能である、請求項１から３までのいずれか１項記載のジョイント装置及び／又は軸受け装置。
5. 半径方向の力導入時に変形可能な領域（１３，１４；５１４；６１４）が、ジョイントケーシング（９）の内壁に押し込まれる、請求項１から４までのいずれか１項記載のジョイント装置及び／又は軸受け装置。
6. 変形可能な領域（１３，１４；５１４；６１４）が、外側に向かって突出したリング突出部又はリングセグメント突出部として形成されている、請求項４又は５記載のジョイント装置及び／又は軸受け装置。
7. 変形可能な領域（３１１，３１２；４１２ａ）が弾性変形可能である、請求項１から３までのいずれか１項記載のジョイント装置及び／又は軸受け装置。
8. 変形可能な領域（３１１，３１２；４１２ａ）が、その変形に抗してばね力を作用させる、請求項７記載のジョイント装置及び／又は軸受け装置。
9. 力補償エレメントが、ジョイントシェル（４；１０４；２０４；３０４）をほぼ全長にわたってスリーブ状に取り囲む、請求項１から８までのいずれか１項記載のジョイント装置及び／又は軸受け装置。
10. 軸方向で相互間隔をあけてジョイントシェル（４；１０４；２０４；３０４）とジョイントケーシング（９）との間に配置された２つの力補償エレメント（１１，１２；１１１，１１２；２１１，２１２；３１１，３１２；４１２；５１２；６１２）が設けられている、請求項１から８までのいずれか１項記載のジョイント装置及び／又は軸受け装置。
11. 力補償エレメント（１１，１２；１１１，１１２；２１１，２１２；３１１，３１２；４１２；５１２；６１２）が、少なくともジョイントシェル（４；１０４；２０４；３０４）と同じ強度の材料から成っている、請求項１０記載のジョイント装置及び／又は軸受け装置。
12. ジョイント体（２）の長手方向軸線（６）を中心とした回転負荷可能でもあり、曲げ負荷可能でもある、請求項１から１１までのいずれか１項記載のジョイント装置及び／又は軸受け装置。
13. ジョイントシェル（４；１０４；２０４；３０４）の内壁及び外壁が、少なくとも部分的に互いに平行に延びておらず、ジョイント体（２）に面した内壁に潤滑剤リザーバ（８）が形成されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載のジョイント装置及び／又は軸受け装置。
14. 完全に組み立てられたジョイント装置及び／又は軸受け装置（１；１０１；２０１；３０１）の、スリーブ体への軸方向プレス嵌め力が、８キロニュートンより大である、請求項１から１３までのいずれか１項記載のジョイント装置及び／又は軸受け装置。
15. 特に車体部分及び／又はステアリング部分に設けられた、請求項１から１４までのいずれか１項記載の少なくとも１つのジョイント装置及び／又は軸受け装置を備えていることを特徴とする、自動車。

Images