JP2009515126A

JP2009515126A - 交差軸スリーブ端部のためのシールリングを備えた交差軸ボール管継手

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Publication number: JP2009515126A
Application number: JP2008540084A
Authority: JP
Inventors: フィッシャーマルクス; ホームズエリック; フェーレフランク
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2005-11-03
Filing date: 2006-11-02
Publication date: 2009-04-09
Also published as: KR101299817B1; RU2008121972A; DE602006011354D1; KR20080067354A; US7438493B2; EP1943430A1; CN101300428A; BRPI0618142A2; US20070110510A1; AU2006311882A1; WO2007056123A1; EP1943430B1

Abstract

ハウジング、ハウジングにおけるシェル、及びボールスリーブ。ボールスリーブは、シェルと協働する軸受面を備えたボールと、ボールから軸方向に延びた第１及び第２のピンとを有する。ボールスリーブは、ボルトを受容するための貫通孔（５０）を形成した内面を有する。第１のピンは、第１の外面（４２）及び第１の環状の端面（４１）を備えた第１の端部を有しており、第２のピンは、第２の外面（４４）及び第２の環状の端面（４３）を備えた第２の端部を有している。シールリング（６０，６０′，６０′′，９０，９５）が設けられており、各シールリングは、第１の外面に沿って延びた第１の軸方向に延びた部分を有しており、シール領域外面を有しており、このシール領域外面は、ベローズシール着座部（６４，９８）と、端面に沿って延びた、半径方向に延びた部分とを形成している。各ベローズシール（５２，５４）は、一方の端部においてハウジングに結合されており、他方の端部においてベローズシール着座部（６４，９８）に結合されている。

Description

発明の分野
本発明は、概して交差軸継手、特に、貫通孔を備えたボールスリーブと、ベローズエレメント（シーリングブーツ）との結合のために外面にシール領域を有するピボットピン端部（スリーブ端部）を備えた中央ボールとを有する、交差軸ボール管継手に関する。

発明の背景
２つのピボットピン（スタッド端部）を連結する中央ボールを有する交差軸継手が知られている。このようなボール管継手は、２つの隣接するコンポーネントの相対的な制御された移動を可能にする。中央ボール継手は、ハウジング内に支持された軸受シェルに取り付けられている。ボール及びピボットピン構造は中空であり、ボルトを収容するためのボールスリーブを提供している。

交差軸継手は、特に、半径方向に荷重を支持しかつこのような荷重を締付力と摩擦とによって対応する部材に受け渡すように設計されている。通常、両面クレビス（２つのフランジを備えた結合部フレーム）は内部スリーブの個々の面に接触している。クレビス（フランジ）は貫通孔を有しており、組立てプロセスの間に、ボルトがクレビスと、交差軸継手の内径若しくは貫通孔とに貫通させられる。その後ボルトは締め付けられ、これにより（端面と結合部材との間の）接触摩擦が継手を動かないように保持する。通常、交差軸継手は緩衝継手（ハウジングがダンパ内に押し込まれている）又はフロントサスペンションにおける制御アームサブフレーム結合部におけるブシュの代わりとしての軸関節として、及び付加的にリヤサスペンションにおけるナックル継手として使用される。ワッシャ及び組み込まれた内部スリーブは結合部分とスリーブ端面との間に設けられることが知られているが、ワッシャが内径に押し込まれ、ひいては圧潰荷重を減じるか、又は外径を増大するか、又は組み込まれたものもある直径のために圧潰荷重を減じるという欠点を有する。現在は、交差軸継手をシールすることが困難であり、これは、主に、シール領域がないことと、対応する部材の面の"保護"とによるものである。一般的な現在の設計は、スリーブの内部ボアに押し込まれたフェルール（ワッシャ）を有する。これは、交差軸開口要求及びスリーブ厚さを決定する大きすぎるボア（通常ボルト直径よりも２ｍｍ大きい）を必要とする。顧客への搬送中にワッシャが脱落するおそれがあるという品質懸念がある。

米国特許出願第２００４／１４６３３８号明細書（ＤＥ１０２０２０２２）は交差軸タイプを含むボール管継手を開示している。一方のコンポーネントはボールスリーブの孔に収容されたボルトを介して、継手ハウジングの外側に取り付けられた別のコンポーネントに結合されている。継手シェルは２つの閉鎖リングによってピボットピンの長手方向軸線の軸方向に固定されている。軸受シェルを固定するために、これらの閉鎖リングは、円筒状の外部輪郭と、軸受シェルの外部輪郭に対する内側とを有する。シールブーツは閉鎖リングの外部輪郭においてハウジングに結合されている。各ピボットピン端部の外面はベローズエレメントを収容するための輪郭を備えたシール領域を有する。

独国特許第１０３６２００９号明細書は、主要区分とリング部分とを有するハウジングを備えた自動車及び航空機車台のためのボール管継手を開示している。ハウジングは、ハウジング主要区分における軸受面及び軸受シェルを備えた内部区分又はボールスリーブを有する。ボールスリーブの各ピボットピン端部の外面はベローズエレメントを収容するための輪郭を備えたシール領域を有する。

ベローズエレメントを収容するためのシール領域輪郭を備えたボールスリーブの各ピボットピン端部の外面の成形は、欠点を有する。ピボット端部の成形又は組立ては、材料特性を低下させ、締付力に耐える能力を低下させる。それ以外に、ボルトは、半径方向荷重が滑りなしに耐えられることができるように十分である締付力（例えばボルトと面とボールスリーブに締め付けられた部分との間の摩擦を生ぜしめるために）を提供するように寸法決めされている。ボールスリーブは、降伏又は圧潰なしにボルトの締付力に耐えなければならない。このように、締め付けられた部材と接触する必要があるボールスリーブ端面の表面積の大きさは、より大きくなる必要がある。ワッシャはボールスリーブの端面において使用されることができ、ワッシャはスリーブの内部まで延びている。したがって、ワッシャは、スリーブ開口に嵌合することができるボルト寸法を制限するか又は構成が大きすぎなければならない。

発明の概要
本発明の目的は、改良されたボール管継手、特に、前述の問題がなく、設計が単純で、構成が丈夫で、経済的に製造される交差軸継手を提供することである。

本発明によれば、ハウジングと、ハウジング内の軸受シェルと、ボールスリーブとを有するボール管継手が提供される。ボールスリーブは、軸受シェルと協働する軸受面を備えたボール部分と、ボール部分から軸方向に延びた第１のピボットピン及び第２のピボットピンとを有する。ボールスリーブは、結合ボルトを収容するための貫通孔を形成した内面を有する。第１のピボットピンは、第１の外面と第１の環状の端面とを備えた第１の端部を有する。第２のピボットピンは、第２の外面と第２の環状の端面とを備えた第２の端部を有する。第１のシールリングが設けられており、この第１のシールリングは、第１の外面に沿って延びた第１の軸方向に延びた部分と、第１のベローズシール着座部を形成したシール領域外面と、第１の端面に沿って延びた半径方向に延びた部分とを有する。第２のシールリングが設けられており、この第２のシールリングは、第２の外面に沿って延びた第２の軸方向に延びた部分と、第２のベローズシール着座部を形成したシール領域外面と、第２の端面に沿って延びた半径方向に延びた部分とを有する。第１のベローズシールは、一方の端部においてハウジングに結合されており、第１のベローズの他方の端部において第１のベローズシール着座部に結合されている。第２のベローズシールは、一方の端部においてハウジングに結合されており、第２のベローズの他方の端部において第２のベローズシール着座部に結合されている。

第１の軸方向に延びた部分を第１の外面に対して保持しかつ第２の軸方向に延びた部分を第２の外面に対して保持するために、第１のシールリングと第２のシールリングとのそれぞれに関連した保持手段が設けられている。

保持手段は、ピボットピン外面に係合された縁部を有するそれぞれの軸方向に延びた部分の曲げられた端部を有する。保持手段は、それぞれの軸方向に延びた部分の端部において半径方向に突出した部分と、関連する突出部分を受容するためのそれぞれの外面における凹所とを有する。軸方向に延びた部分のそれぞれの外面は、ベローズシール着座部を形成するための突出部分を有する。

第１の端面に沿って延びたそれぞれの半径方向に延びた部分は、有利には、軸方向に延びた部分から貫通孔に向かって延びておりかつ端面に面した対面部分と、結合部分接触面を形成するために貫通孔から半径方向に離れるように対面部分から延びた折畳み部分とを有する。第１の端面に沿って延びたそれぞれの半径方向に延びた部分は、有利には、半径方向に延びた部分から貫通孔に向かって延びておりかつ端面に面した対面部分と、結合部分接触面を形成するために貫通孔から半径方向に離れるように対面部分から延びた折畳み部分とを有する。

保持手段は軸方向に延びた部分とピボットピン外面との間に締りばめを有する。これは、接触面を粗くすることによって及び／又は締りばめのために部材を寸法決めすることによって行われる。保持手段が、軸方向に延びた部分とピボットピン外面及び／又は端面との間においてこのような粗い面を有するところにおいて、良好な締付け／保持が達成される。

本発明は、シール面積／保護の増大及び厚いコーティング（Everlube, Geomet）の可能な使用を含む改良されたシール性能を提供する。シール領域は、複数の面ではなく１つの面に亘って延びている。ボールスリーブは、リングの付加的なコストを補償するために、ボールスリーブの形成の幾分かの複雑さを排除するために、直線的であるか、又は容易に製造されるあらゆる形状であることができる。本発明は、典型的なねじ機械スリーブに対する最小限の機械加工を備えたボールスリーブ未加工部品の潜在的な使用を許容する。

シールリングは、ピボットピン端面（スリーブ端面）と、結合された部材との境界面において、ワッシャ（増大した軸受面積）の機能を有する。ワッシャとして機能するこのシールリングは、アセンブリに固定されており、落下することは不可能である（シールブーツ又はベローズシールがシールリングを部材にロックしている）。

厚い金属片設計は、フェルールとしても働くが、ボアサイズを増大せず、また、"内部"押し込みに関連する製造及び品質の問題（落下、存在チェック）を生じない。

本発明は、スタッド全体（ピボットピン）の減じられたコーティングコストのための潜在性があり、シールリング又はキャップ部材のみをカバーする（キャップは対称的なので、１つの部品のみが製造領域に来る）。さらに、シールリング面の内部の軸方向に延びた面（及び半径方向に延びた面も）粗くすることが可能であり、これにより、締付けられた結合の摩擦を増大する（これによりボルト及び継手を小型化することが可能である）。本発明によるこのような交差軸又はＸ軸継手は、従来の継手よりも頑丈であり、プレシールリップを付加するための機会のためのシール面の大きさを提供するリングに基づいてキーライフ試験を通過することができる。

本発明の特徴をなす新規性の様々な特徴は、この開示の部分に付属されかつこの開示の部分を形成した請求項において具体的に指摘されている。本発明、本発明の操作の利点、及び本発明の使用により達成される特定の目的のより十分な理解のために、本発明の好適な実施形態が例示されている添付の図面及び詳細な説明が参照される。

図面の簡単な説明
図面において、
図１は、本発明によるボール管継手と本発明によるボール管継手の環境とを示す概略的な斜視図である。

図２は、スリーブシールリングを有する本発明によるボール管継手の断面図である。

図３は、本発明によるボールスリーブシールリングの第１の実施形態を示す断面図である。

図４は、本発明によるボールスリーブシールリングの第２の実施形態を示す断面図である。

図５は、本発明によるボールスリーブシールリングの第３の実施形態を示す上面図である。

図６は、本発明によるボールスリーブシールリングの第４の実施形態を示す断面図である。

図７は、本発明によるボールスリーブシールリングの第５の実施形態を示す断面図である。

好適な実施形態の説明
特に図面を参照すると、本発明は、ボール管継手１０、特に荷重を半径方向に支持しかつ荷重を２つの係合した部材の間で受け渡すように設計された交差軸継手を含む。図１に示された実施例において、ボール管継手１０は、アーム１２に結合されたハウジング部分２８（図２）を有する。別の部分１４は、２面のクレビス、すなわち第１のフランジ２０及び第２のフランジ２２を備えている。フランジ２４は、ナット１８を備えたボルト１６を収容するための孔２４及び２６を有する。ボルト１６はボール管継手１０の貫通開口５０を貫通する。

図２は、本発明によるボール管継手１０の第１の実施形態を示している。軸受シェル３０を内部空間において支持する金属製のハウジング３０が設けられている。軸受シェル３０は、一方の端部における下部中間部分３２と下部ハウジングリング３６とによって、及び上部中間部分３４と上部ハウジングリング３８とによって、所定の位置に保持されている。リング３６及び３８は、リング３６及び３８を所定の位置においてロックするために、主要ハウジング部分２８の材料の端部の変形によって所定の位置に保持されている。軸受シェル３０内にはボールスリーブ４０が設けられており、特に、ボールスリーブ軸受面４６は軸受シェル３０と接触している。ボールスリーブ４０は、内部貫通開口５０を有しており、外側スリーブ面４２及び４４を備えた第１及び第２の（上側及び下側として示されている）ピボットピン（スタッドとも呼ばれる）を有している。ボールスリーブ４０は、第１の端面４１及び第２の端面４３も有している。ボールスリーブ４０の各端部にはシールリング６０が設けられている。各シールリング６０は、端面（４３又は４１それぞれ）に沿って延びた半径方向に延びた部分６２と、外側スリーブ面（４２又は４４それぞれ）に沿って延びた軸方向に延びた部分６４とを有する。各シールリング６０は、半径方向に延びた部分６２の摩擦締付け面６５を提供し、この摩擦締付け面は結合部分（２０又は２２）と接触する。各軸方向に延びた部分６４は、スリーブ外面（４２又は４４）と接触した内面６６を有する。各軸方向に延びた部分６４は、シールベローズ着座部を形成した外面６６を有する。図示のように、ハウジングリング３８及び３６はそれぞれ、シールベローズ５４及び５２の端部を収容するためのシールベローズ着座部を形成している。シールベローズ５２は、着座部６８に着座されておりかつ締付けエレメント５７によって保持された端部５６を有する。シールベローズ５４は、個々のシールリング６０の着座部６８に着座させられかつ締付けエレメント５９によって保持された端部５８を有する。

図３は、本発明の第１の実施形態による、シールリング６０の拡大された切り取り断面図を示している。シールリング６０は、第１の折曲げ部７３を備えた薄い環状の金属片から形成されており、第１の折曲げ部は、折曲げ部７３の上方及び下方において折り返し領域を備えた半径方向に延びた部分６２を形成している。これは、ボールスリーブ４０の端面４３よりも大きな表面積を備えた接触面としての面６５を提供する。図３に示されているように、軸方向に延びた部分６４は着座部６８を提供している。軸方向に延びた部分６４は、外側スリーブ面４４（又は外側スリーブ面４２）に設けられた凹所７２内へ延びたエッジ７０を備えた上側部分７３を有する。

図４は、図３の実施形態の変更態様である第２の実施形態を示している。図４のシールリング６０´の第２の実施形態によれば、半径方向に延びた部分６２及び軸方向に延びた部分６４は、軸方向に延びた部分６４が、外側スリーブ面４４（又は外側スリーブ面４２）に設けられた溝を必要とすることなく外側スリーブ面４４（又はソロ側スリーブ面４２）に係合するエッジ部分７０´を提供する折曲げ部７１を有するという点を除き、図３に示されたものと同じである。エッジ部分７０´は、シールリング１６を所定の位置に保持するために外側スリーブ面４４（又は外側スリーブ面４２）に係合する。

本発明による第３の実施形態には、延長部分６２及び／又は軸方向に延びた部分６４に粗くなった内面を備えた、図３又は図４に示されたような構造（又はその他の実施形態のうちの１つ）が設けられている。さらに、又は択一例として、ボールスリーブ４０の対抗する面（側部４２，４４及び／又は底部４３，４１）は粗くなっている。図５は、軸方向に延びた部分６４を備えたシールリング６０´´を示しており、内面６６は外面４４と接触している。半径方向に延びた部分６２及び軸方向に延びた部分６４は、折曲げ部７３，７１を有する必要はないが、これは、図３及び４に示されているように設けられていることもできる。外面４４への軸方向に延びた部分６４の接触及び結合は、締まりばめの形式である。さらに、これに関して良好な結合特性が得られ、この場合、面６６（又は外面４４，４２）は摩擦を増大するために粗くなっている。この締まりばめ及び／又は粗くなった面のはめ合いは、シールリング６０´´を保持するために使用されることができる増大した摩擦を提供し、特に、組み立てられた位置においてベローズシール端部５６及び５８（シーリングブーツ端部）によって加えられる力をも用いる。

図６は、本発明による第４の実施形態の断面図を示している。第４の実施形態によれば、シールリング９０は、図２に示されたシールリング６０の代わりに設けられている。シールリング９０は、ベローズシール５２（又は５４）の端部５６（又は５８）を収容するためのシーリング着座部９８を提供している。しかしながら、シールリング９０は、端面４３（又は４１）における面９２と、結合部分（２０又は２２）と接触させられる接触面９１とを備えた機械加工された面を備えた金属の厚い片として提供されている。機械加工された面又はその他の形式で提供されためんは、半径方向に突出した部分９３をも有しており、一方の側は外側スリーブの面４４（４２）に設けられた溝７２内へ突入しており、別の側は、着座部９８を形成するように突出している。シールリング９０は、スリーブ４０の端部に押し込まれることができ、これにより、半径方向に突出した部分９３を溝７２に係合させ、シールリング９０を所定の位置にロックする。

図７は、本発明による第５の実施形態を断面図で示している。環状のシールリング９５を形成するために、半径方向に延びた部分９６及び９７において折り曲げられた厚い金属のブランクが提供されている。これは、端面４３（又は端面４１）と接触した内面１０２と、結合部分（２０又は２２）と接触させられる外面１０１とを提供している。さらに、軸方向に延びた部分９８は、半径方向に延びた部分９７からボール面４６に向かって延びている。軸方向に延びた部分９８は外面４４に沿って曲げ領域９９まで延びている。曲げ領域９９は、外面４４（又は外面４２）に設けられた溝７２に係合させられるエッジ１０４を提供している。これにより、シールリング９５はボールスリーブ４０に対して保持される。その他の実施形態のように、シールリング９５はベローズシール着座部９８を提供している。

発明の原理の適用を例示するための発明の特定の実施形態が詳細に示されかつ説明されたが、発明は、このような原理から逸脱することなくその他の形式で実施されることができることが理解されるであろう。

本発明によるボール管継手と本発明によるボール管継手の環境とを示す概略的な斜視図である。スリーブシールリングを有する本発明によるボール管継手の断面図である。本発明によるボールスリーブシールリングの第１の実施形態を示す断面図である。本発明によるボールスリーブシールリングの第２の実施形態を示す断面図である。本発明によるボールスリーブシールリングの第３の実施形態を示す上面図である。本発明によるボールスリーブシールリングの第４の実施形態を示す断面図である。本発明によるボールスリーブシールリングの第５の実施形態を示す断面図である。

符号の説明

１０ボール管継手、１２アーム、１４部分、１６ボルト、１８ナット、２０，２２フランジ、２４，２６孔、２８ハウジング部分、３０軸受シェル、３２下部中間部分、３４上部中間部分、３６，３８リング、４０ボールスリーブ、４１第１の端面、４２外側スリーブ面、４３第２の端面、４４外側スリーブ面、５０貫通開口、５２，５４シールベローズ、５６端部、５７締付けエレメント、６０シールリング、６２半径方向に延びた部分、６４軸方向に延びた部分、６５摩擦締付け面、６６内面、６８着座部、７０エッジ、７１折曲げ部、７２凹所、９０シールリング、９１接触面、９２面、９３半径方向に突出した部分、９５シールリング、９６，９７半径方向に延びた部分、９８シーリング着座部、９９曲げ領域

Claims

ボール管継手において、
ハウジングが設けられており、
該ハウジングに軸受シェルが設けられており、
ボールスリーブが設けられており、該ボールスリーブが、軸受シェルと協働する軸受面を備えたボール部分と、該ボール部分から軸方向に延びた第１のピボットピン及び第２のピボットピンとを有しており、前記ボールスリーブが、結合ボルトを受容するための貫通孔を形成した内面を有しており、前記第１のピボットピンが、第１の外面と第２の環状の端面とを備えた第１の端部を有しており、前記第２のピボットピンが、第２の顔面と第２の環状の端面とを備えた第２の端部を有しており、
第１のシールリングが設けられており、該第１のシールリングが、前記第１の外面に沿って延びた第１の軸方向に延びた部分と、第１のベローズシール着座部を形成したシール領域外面と、前記第２の端面に沿って延びた半径方向に延びた部分とを有しており、
第１のベローズシールが設けられており、該第１のベローズシールが、一方の端部において前記ハウジングに結合されておりかつ第１のベローズの他方の端部において前記第１のベローズシール着座部に結合されており、
第２のベローズシールが設けられており、該第２のベローズシールが、一方の端部において前記ハウジングに結合されておりかつ第２のベローズの他方の端部において前記第２のベローズシール着座部に結合されていることを特徴とする、ボール管継手。
前記第１の外面に対して前記第１の軸方向に延びた部分を保持しかつ前記第２の外面に関して前記第２の軸方向に延びた部分を保持するための、前記第１のシールリング及び前記第２のシールリングのそれぞれに関連した保持手段が設けられている、請求項１記載のボール管継手。
前記保持手段が、ピボットピンの外面に係合させられたエッジを有する各軸方向に延びた部分の曲げられた端部を有する、請求項１記載のボール管継手。
前記保持手段が、それぞれの前記軸方向に延びた部分の端部における半径方向に突出した部分と、関連した突出した部分を受容するためのそれぞれの前記外面における凹所とを有する、請求項１記載のボール管継手。
前記突出した部分を含む前記軸方向に延びた部分のそれぞれの前記外面が、前記ベローズシール着座部を形成している、請求項４記載のボール管継手。
前記第１の端面に沿って延びたそれぞれの前記半径方向に延びた部分が、前記軸方向に延びた部分から前記貫通孔に向かって延びておりかつ前記端面に面した対面部分と、結合された部分の接触面を形成するために前記対面部分から半径方向に前記貫通孔から離れる方向に延びた折り曲げられた部分とを有する、請求項１記載のボール管継手。
前記第１の端面に沿って延びたそれぞれの前記半径方向に延びた部分が、前記軸方向に延びた部分から前記貫通孔に向かって延びておりかつ前記端面に面した対面部分と、結合された部分の接触面を形成するために前記対面部分から半径方向に前記貫通孔から離れる方向に延びた折り曲げられた部分とを有する、請求項１記載のボール管継手。
前記保持手段が、前記軸方向に延びた部分と前記ピボットピンの外面との間の締まりばめを含む、請求項１記載のボール管継手。
前記保持手段が、前記軸方向に延びた部分と前記ピボットピンの外面との間の粗い面を含む、請求項１記載のボール管継手。