JP2008545104A - ボールジョイント - Google Patents

Abstract

本発明は、ボールジョイントに関する。本発明は、特にボールジョイントの支承シェルの特別な構造に関する。一方では支承シェルひいてはジョイントの高い安定性を確保するため、他方では高い快適性を考慮して、伝達される固体伝播音を低減するために、支承シェルは、少なくとも２層式に形成され、この場合内側層は、金属から成っており、外側層は、プラスチック、たとえばポリオキシメチレンから成っている。

Description

本発明は、ボールジョイントに関する。本発明は、特に音の伝播を低減するためのそのようなボールジョイントのボールシェルもしくは支承シェルの特別な構造に関する。

ボールジョイントは、複数の方向から力を伝達して吸収する。車両構造において、ボールジョイントは、たとえばステアリングもしくはタイロッドの領域で使用される。このようなボールジョイントは、ボールピン、つまり軸方向端部に形成されたボールを備えたピンと、ボールを収容する支承シェルと、支承シェルとボールピンの一部分とを収容するケーシングとから成っている。ボールピンのボールは、プレロードの掛けられた、持続的に潤滑される支承シェルの間で滑動し、ボールは、ケーシングによって、湿気および汚れに対して保護され、ならびに潤滑剤の流出に対して保護されている。車両に使用した場合、特にボールを収容する支承シェルの内面は高い負荷にさらされる。したがって支承シェルは、一般的には金属から製作される。もちろん最近の車両構造では、快適性に関して恒常的により高い要求が課せられ、このことは金属の支承シェルを備えたボールジョイントでは一部でしか満足できる程度に達成されない。この場合の欠点によれば、金属シェルを備えたボールジョイントによって、固体伝播音が、不都合な程度、シャシから車室に伝達されるか、または周囲に放出される。固体伝播音の伝達に関して、プラスチックシェルを備えたボールジョイントが極めて有利である。

最近のプラスチックを使用したこのようなジョイントは、多くの場合、負荷に関する要求に適している。しかしその欠点によれば、ジョイントの非常動作特性（フェイルセーフ）が大幅に制限されている。要するに適当なボールジョイントのケーシングシールの故障または破損が生じると、その結果として汚れがジョイントに浸入するか、または潤滑剤が実際の支承箇所、つまりボールピンのボールと支承シェルとの、滑動し合う面の中間スペースから流出し、短時間でボールジョイントが完全に故障するようになる。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０３２９８０４号明細書によって、非金属の支承シェルを備えたボールジョイントが公知であり、ここでは支承シェルは、２層式に形成されている。前掲明細書に記載の構成によれば、シェルを成す両方の層は、異なる弾性率を有しており、この場合ボールから遠い方の外側層は、ばね弾性材料から成っており、ボールに近い方の内側層は、耐摩耗性の表面を有する材料から成っている。支承シェルが非金属材料から成っているという示唆を除くと、支承シェルを形成する両方の層の材料に関する詳しい記載は存在しない。したがって製作技術的な観点から述べると、両方の層は、それぞれ異なる弾性率および表面安定性を有するプラスチックから成っている。なぜならば異なるプラスチックから成るこのような層は、２段階式の射出プロセスで良好に製作され、相互結合することができるからである。この場合伝達される固体伝播音を低減するという要求は、おそらく満たされる。また耐摩耗性に関する要求も、おそらく多くの使用目的に関して内側層に適当なプラスチックを使用すると、満たすことができる。もちろんこのような構成でも、非常作動特性が十分でないという問題が存在する。金属以外では、つまりプラスチックひいてはプラスチックに比肩し得る材料では、場合によっては生じる汚れが、たとえば走行面の領域でボールジョイントに漏れが生じる場合にみられるように、ある程度材料表面に埋め込まれる。いずれにせよ金属は、プラスチックでは達成できないような非常作動特性を有している。

したがって本発明の課題は、ボールジョイントを改良して、一方では快適性に関する、特に固体伝播音伝達の低減に関する高まる要求に適合し、他方ではジョイントに掛かる力に関する高い耐久性以外に、良好な非常作動特性を有するものを提供することである。

この課題は、独立請求項の特徴部に記載した構成を有するボールジョイントによって解決される。有利な実施形態もしくは改良形は、従属請求項に記載した。

この課題を解決するために提案されたボールジョイントは、公知の形式で、主に、片側で開いたジョイントケーシングと、一方の端部にジョイントボールの形成されたジョイントピンと、同様に片側で開いた球状の支承シェルとから成っている。ジョイントピンのジョイントボールは、ジョイントケーシングに収容されており、内面で持続的に潤滑される支承シェルは、ジョイントボールとジョイントケーシングとの間に配置されており、これによってジョイントボールのための滑り面が形成される。ジョイントピンのジョイントボールと、ジョイントケーシングから突出するシャフトとの間の移行領域で、ジョイントケーシングは、閉鎖リングによって閉鎖され、また汚れの浸入を回避するため、かつ潤滑剤の流出を回避するためにシールベローズによってシールされる。支承シェルは、少なくとも２層式に形成されており、この場合本発明によれば、支承シェルの内側層は、金属から成っており、外側層は、プラスチックから成っている。このような構造によって、ボールジョイントの高い耐摩耗性が達成され、ボールジョイントは、さらに支承シェルの金属の内面に基づいて、良好な非常動作特性を有している。他方では、支承シェルの外側のプラスチック層によって、純粋に金属の支承シェルを備えたボールジョイントと比べて固体伝播音の大幅な低減が達成される。

本発明によるボールジョイントの支承シェルが、有利には、２層式に形成されており、この場合、音の分離に役立つ外側の、減衰特性を有するプラスチック層が、有利には金属製の内側層の外面に射出成形される。さらにまた金属の内側層と、プラスチックから成る外側層とを、接着結合によって相互結合することも考えられる。

本発明の特に有利な実施形態によれば、支承シェルは、２部分から形成されている。この場合支承シェルの、それぞれ２層または３層以上の部分は、ヒンジとして作用するウェブを介して相互結合されている。このような実施形態によって、ボールジョイントの取付、要するに構成要素の接合が簡単になる。ジョイントケーシングとジョイントボールとの間が金属で厚く覆われていると、このことは所望され、この実施形態で実現されており、この場合ボールジョイントは、簡単に支承シェルに挿入することができる。このために支承シェルはほぼ開放旋回され、ジョイントボールの導入後に閉鎖される。金属の被覆が高められる結果として、ジョイントピンの比較的高い耐剥離性が得られるので、ジョイントの比較的高い引張負荷が得られる。有利には、片側で開いた支承シェルは、軸対称的な２つの半部に分割されている。実地に基づいた実施形態によれば、半部は、深絞り加工された金属の２つのシェル半部によって形成され、シェル半部は、外面で、プラスチック層によってカバーされていて、かつウェブによって相互結合されている。この場合ジョイントケーシングの内側で隣接して位置するシェル半部の縁部は、支承シェルの開放側で、円形の開口を形成しており、これに対して支承シェルを分割する対称軸線は、円形の開口の直径に対して垂直に該直径を通って延びている。

本発明によるボールジョイントの有利な実施形態によれば、支承シェルの開口縁部に対して平行に、支承シェルの外面に沿って延びるカラーが配置されている。閉鎖リングとジョイントケーシングとの間で緊締されたこのカラーによって、ジョイントケーシング内に配置された支承シェルは、ジョイントケーシング内で固定され、回動防止されている。

有利には、支承シェルにおける金属の内側層が、ジョイントボールに向いた側の表面に、少なくとも１つの溝を備えており、溝が、潤滑剤溜めを形成している。

耐摩耗性を追加的に高めるために、支承シェルにおける金属の内側層の、ジョイントボールに向いた側の表面は、クロムめっきするか、追加的に硬化することができる。支承シェルにおける金属の内面のＱＰ処理、要するに窒化処理によって、有利には、耐摩耗性が改善される。

本発明による形式で形成されたボールジョイントの支承シェルにおける外側層のためのプラスチックとして、たとえばポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）またはポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）が考えられる。

次に本発明を、１実施例につき詳しく説明する。

図１には、本発明によって形成されたボールジョイントの１実施例を半部で断面図で示した。ボールジョイントは、主にジョイントピン４，５と支承シェル１，１’とジョイントケーシング６とシールベローズ７とから成っている。ジョイントピン４，５のジョイントボール４は、片側で開いたジョイントケーシング６に収容されている。ジョイントケーシング６とジョイントボール４との間に、同様に片側で開いた、持続的に潤滑され、かつ球状に成形された支承シェル１，１’が配置されており、支承シェル１，１’の内面は、ジョイントピンのジョイントボールのための滑り面を形成する。支承シェル１，１’は、２層式に形成されている。この場合本発明に従うと、この場合内側の層２は、金属から成っており、これに対して外側の層３は、プラスチックから成っている。

支承シェル１，１’の金属の内側層２によって、ボールジョイントの高い安定性が保証される。支承シェルが、専ら非金属材料、つまり一般的にはプラスチック、から成るボールジョイントに対して、本発明に従って形成されたボールジョイントは、支承シェル１，１’の金属の内面によって、極めて良好な非常動作特性を有している。これによって場合によっては生じるシールベローズの漏れ（その結果汚れがジョイントに浸入するか、潤滑剤が支承箇所から流出する）により、プラスチック支承シェルを備えたボールジョイントとは異なって、ボールジョイントの迅速な破損が生じることはない。支承シェル１，１’の走行面に汚染粒子の埋め込まれるリスクは、プラスチックから成る支承シェルに対して低減されている。

図１に示した実施例では、支承シェル１，１’は、２部分から形成されている。支承シェル１，１’は、軸対称的な２つの半部から成っており、２つの半部は、ヒンジとして作用する結合ウェブ８を介して相互結合されている。これによってボールジョイントの取付が簡単になる。支承シェル１，１’の下位領域に、追加的に周に沿って延びるウェブ状のカラー１１が形成されており、カラー１１は、閉鎖リング１３とジョイントケーシング６との間で緊締されている。支承シェルの開口縁部９，９’に対して平行に配置されたカラー１１によって、支承シェル１，１’は、取付時にジョイントケーシング６に固定され、したがってボールジョイントの特定の使用条件下で、不都合な回動から確保される。

支承シェル１，１’の金属の内側層２の表面は、さらに耐摩耗性を高めるために、たとえば硬化されるか、またはＱＰ処理され、つまり窒化される。外側層３は、たとえばＰＯＭ（ポリオキシメチレン）から成っている。このような材料の弾性率によって、ジョイントピン４，５から支承シェル１，１’を介してジョイントケーシング６に伝達される振動、特に固体伝播音は、有利な形式で、減衰される。したがって本発明による支承シェル１，１’の構成に基づいて、ボールジョイントは、有利な形式で、負荷に関する要求を満たし、快適性に関する要求をも満たす。支承シェル１，１’の、プラスチックから成る外側層３は、金属の内側層２に、有利には射出成形されている。実際に明らかであるが、外側層３は、内側層２に接着することもできる。

図２には、２部分から成る構成をした、本発明に従って形成された支承シェル１，１’を等角投影図で示した。看取されるように、両方のシェルは、２層式に形成されていて、かつヒンジとして作用するウェブ８を介して相互結合されている。さらに図面から、既に述べた支承シェルの外面に沿って延びるカラー１１を看取することができる。さらに支承シェル１，１’の金属の内面に、溝１２が形成されている。溝１２によって、ジョイントの持続的な潤滑のための油溜めが形成されている。

本発明によるボールジョイントを示す軸方向部分断面図である。 図１に示したボールジョイントの支承シェルを示す等角投影図である。

符号の説明

１，１’ 支承シェル、 ２，２’ 金属の内側層、 ３，３’ 外側層（プラスチック）、 ４，５ ジョイントピン、 ４ ジョイントボール、 ５ ジョイントピンのシャフト、 ６ ジョイントケーシング、 ７ シールベローズ、 ８ ウェブ、結合ウェブ、 ９，９’ 縁部、開口縁部、 １０ 開口、 １１ カラー、 １２ 溝、潤滑剤溜め、 １３ 閉鎖リング

Claims (12)

1. ボールジョイントであって、
   当該ボールジョイントが、ジョイントケーシング（６）とジョイントピン（４，５）と支承シェル（１，１’）と閉鎖リング（１３）とシールベローズ（７）とから成っており、
   前記ジョイントケーシング（６）が、片側で開いており、
   前記ジョイントピン（４，５）の一方の端部に形成されたジョイントボール（４）が、前記ジョイントケーシング（６）に収容されており、
   前記支承シェル（１，１’）が、持続的に潤滑される内壁を備えていて、かつ前記ジョイントケーシング（６）と前記ジョイントボール（４）との間に配置されていて、かつ片側で開いていて、ほぼ球状であり、
   前記シールベローズ（７）が、前記ジョイントケーシング（６）の開放側を、前記ジョイントピン（４，５）のジョイントボール（４）と、前記ジョイントケーシングから突出するシャフト（５）との間の移行領域で閉鎖して、シールしており、
   前記支承シェル（１，１’）が、少なくとも２層式に形成されている形式のものにおいて、
   前記支承シェル（１，１’）の内側の層（２，２’）が、金属から成っていて、かつ外側の層（３，３’）が、プラスチックから成っていることを特徴とする、ボールジョイント。
2. 前記支承シェル（１，１’）が、２層式に形成されており、金属の前記内側層（２，２’）と、プラスチックから成る前記外側層（３，３’）とが、接着結合によって相互結合されている、請求項１記載のボールジョイント。
3. 前記支承シェル（１，１’）が、２分割されており、前記支承シェル（１，１’）の、それぞれ２層または３層以上の両部分が、ヒンジとして作用するウェブ（８）を介して相互結合されている、請求項１または２記載のボールジョイント。
4. 片側で開いた前記支承シェル（１，１’）が、軸対称的な２つの半部に分割されており、これらの半部が、深絞り加工された金属の２つのシェル半部によって形成されており、これらのシェル半部が、外面において、プラスチック層によってカバーされていて、かつウェブ（８）によって相互結合されており、前記ジョイントケーシング（６）の内側で隣接して位置する前記シェル半部の縁部（９，９’）が、前記支承シェル（１，１’）の開放側で、円形の開口（１０）を形成しており、前記支承シェル（１，１’）を分割する対称軸線（ｙ）が、前記円形の開口（１０）の直径に対して垂直に該直径を通って延びている、請求項３記載のボールジョイント。
5. 前記支承シェル（１，１’）の前記開口縁部（９，９’）に対して平行に、前記支承シェル（１，１’）の外面に沿って延びるカラー（１１）が配置されており、該カラー（１１）によって、前記ジョイントケーシング（６）に配置された前記支承シェル（１，１’）の固定部および回動止めが形成されており、前記カラー（１１）が、前記閉鎖リング（１３）と前記ジョイントケーシング（６）との間で緊締されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のボールジョイント。
6. 前記支承シェル（１，１’）における金属の前記内側層（２，２’）が、前記ジョイントボールに向いた側の表面で、少なくとも１つの溝（１２）を備えており、該溝（１２）が、潤滑剤溜めを形成している、請求項１から５までのいずれか１項記載のボールジョイント。
7. 前記支承シェル（１，１’）における金属の前記内側層（２，２’）の、前記ジョイントボール（４）に向いた側の表面が、耐摩耗性を高めるためにクロムめっきされている、請求項１から６までのいずれか１項記載のボールジョイント。
8. 前記支承シェル（１，１’）における金属の前記内側層（２，２’）の、ジョイントボール（４）に向いた側の表面が、耐摩耗性を高めるために硬化されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のボールジョイント。
9. 支承シェル（１，１’）における金属の前記内側層（２，２’）の、ジョイントボール（４）に向いた側の表面が、耐摩耗性を高めるために窒化処理されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のボールジョイント。
10. 前記支承シェル（１，１’）の前記外側層（３，３’）が、ポリオキシメチレンから成っている、請求項１から９までのいずれか１項記載のボールジョイント。
11. 前記支承シェル（１，１’）の前記外側層（３，３’）が、ポリアミドから成っている、請求項１から９までのいずれか１項記載のボールジョイント。
12. 前記支承シェル（１，１’）の前記外側層（３，３’）が、ポリエーテルエーテルケトンから成っている、請求項１から９までのいずれか１項記載のボールジョイント。

Images