JP2010203600A - ボールジョイント - Google Patents

Abstract

【課題】所望の揺動トルクと回転トルクとを両立し得るボールジョイントを提供する。
【解決手段】ボールジョイント１０は、球状頭部１２ａと軸部１２ｂとを有するボールスタッドと１２、球状頭部１２ａをベアリングシート１４を介して回動可能に収納するソケット１６と、を備える。球状頭部１２ａは、軸部１２ｂを回転中心とする周方向に他の領域１２ａ１とは摩擦係数が異なる高摩擦係数領域１２ａ２が設けられている。このようなボールジョイント１０により、所望の揺動トルクと回転トルクとを両立することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の部材を動作可能な状態で連結する際に用いるボールジョイントの技術に関し、例えば自動車のサスペンションに用いることができるボールジョイントに関する。

従来、複数の部材の接続部分をスムーズに動かすための部品としてボールジョイントが知られている。通常、ボールジョイントは、摺動可能範囲内で自由に摺動するような構成が採用されている。

特許文献１には、良好な操舵フィーリングを得るために回転角度に応じて回転トルクが弾性的に増大するような構成を採用したボールジョイントが開示されている。このボールジョイントは、ボールスタッドの球状頭部が組み付けられるボールシートに摩擦係数の異なる２種類の材質を採用することで回転トルクに弾性的な勾配を与えている。また、特許文献２には、径方向の剛性が円周方向で異なるように形成されたボールスタッドを有するボールジョイントが開示されている。

特開２００６−７７８４５号公報 実開昭６２−５９５０３号公報

ところで、ボールジョイントは、例えば、自動車のサスペンションにおけるステアリングナックルとサスペンションアームとを連結する部分に用いることができる。このような構造を採用するサスペンションにおいて、車両性能としてキングピン軸回りの回転トルクを上げるという要請がある一方、乗り心地悪化防止のためにサスペンションの上下動に伴う摩擦の増加を抑えたいという要請もある。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、所望の揺動トルクと回転トルクとを両立し得るボールジョイントを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のボールジョイントは、球状頭部と軸部とを有するボールスタッドと、前記球状頭部をベアリングシートを介して回動可能に収納するソケットと、を備える。前記球状頭部は、前記軸部を回転中心とする周方向に他の領域とは摩擦係数が異なる領域が設けられている。

本発明によれば、所望の揺動トルクと回転トルクとを両立し得るボールジョイントを提供することができる。

第１の実施の形態に係るボールジョイントを示す概略断面図である。 第２の実施の形態に係るボールジョイントを示す概略断面図である。 第３の実施の形態に係るボールジョイントを示す概略断面図である。 第４の実施の形態に係るボールジョイントを示す概略断面図である。 第５の実施の形態に係るボールジョイントを示す概略断面図である。 第６の実施の形態に係るボールジョイントを示す概略断面図である。 第７の実施の形態に係るボールジョイントを示す概略断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係るボールジョイントを示す概略断面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すボールジョイントを揺動させた状態を示す概略断面図である。ボールジョイント１０は、ボールスタッド１２とベアリングシート１４とソケット１６とを備える。ボールスタッド１２は、球状頭部１２ａと軸部１２ｂとを有しており、球状頭部１２ａにてベアリングシート１４を介してソケット１６に連結されており、球状頭部１２ａの球中心Ｃを回動中心としてソケット１６に対して回動可能とされている。

また、ボールスタッド１２は、金属素材で形成されていて、その軸部１２ｂには、テーパー部１２ｂ１と雄ねじ部１２ｂ２が形成されており、この軸部１２ｂにて車両用サスペンションのナックル（またはコントロールアーム）に連結されるようになっている。

ベアリングシート１４は、ボールスタッド１２がソケット１６に組み付けられる前に、ボールスタッド１２の球状頭部１２ａに予め組み付けられていて、ボールスタッド１２と一体化された状態にてソケット１６に組み付けられている。また、ベアリングシート１４は、中空球状の樹脂素材１４ａによって構成されている。中空球状の樹脂素材１４ａは、ボールスタッド１２における軸部１２ｂの回転軸Ｌを中心とした回転方向への回転を可能としている。

ソケット１６は、金属素材で形成されており、ベアリングシート１４を収容する軸孔１６ａを有している。つまり、ソケット１６は、球状頭部１２ａをベアリングシート１４を介して回動可能に収納する。また、このソケット１６には、軸孔１６ａの径方向に延びるアーム部（図示省略）が一体的に形成されており、このアーム部にて車両用サスペンションのコントロールアーム（またはナックル）に連結されるようになっている。

したがって、第１の実施の形態に係るボールジョイント１０は、図１（ａ）に示すように、ボールスタッド１２の回転軸Ｌを中心に矢印Ｒ１方向に回転するとともに、図１（ａ）に示した中立状態、すなわち、ボールスタッド１２の回転軸Ｌとソケット１６の軸孔１６ａの中心が略一致している状態から図１（ｂ）に示すように矢印Ｒ２方向に揺動する。

前述のように、車両性能としてキングピン軸回りの回転トルクを上げるという要請と、乗り心地悪化防止のためにサスペンションの上下動に伴う摩擦の増加を抑えたいという要請を満たそうとする場合、ボールジョイント１０に求められる特性の一つとしては、ボールジョイント１０の揺動トルクをあまり増大させることなく、回転トルクを増大させることである。また、上述の要請をあらゆる車両状態で常に安定して実現するためには、広い範囲の揺動角においても回転トルクの増大が求められる。

そこで、本実施の形態に係るボールジョイント１０の球状頭部１２ａは、軸部１２ｂを回転中心とする周方向の全周に渡り他の領域１２ａ１より摩擦係数が高い高摩擦係数領域１２ａ２が設けられている。高摩擦係数領域１２ａ２は、例えば、他の領域１２ａ１より表面粗さが粗くなるように処理されているとよい。これにより、図１（ａ）に示すように、ボールスタッド１２が矢印Ｒ１方向に回転する際には、高摩擦係数領域１２ａ２の全体が摩擦抵抗となるため、高摩擦係数領域１２ａ２がない場合と比較して回転トルクが増大する。

一方、図１（ｂ）に示すように、ボールスタッド１２が矢印Ｒ２方向に揺動する際には、高摩擦係数領域１２ａ２のうちベアリングシート１４に作用する領域はボールスタッド１２の回転時よりも狭いため、揺動トルクは回転トルクよりも小さくなる。このように、ボールスタッド１２の球状頭部１２ａに高摩擦係数領域１２ａ２を設けることで、揺動トルクと回転トルクとを異ならせることができるとともに、高摩擦係数領域１２ａ２の面積や粗さを適宜選択することで、所望の揺動トルクと回転トルクとを両立することができる。

また、高摩擦係数領域１２ａ２がベアリングシート１４に作用する範囲は、ボールスタッド１２の回転角、揺動角によらず一定であるため、揺動角が変化してもその際の回転トルクは一定となる。なお、高摩擦係数領域１２ａ２を形成する位置は、ボールスタッド１２の最大揺動時においてもベアリングシート１４と高摩擦係数領域１２ａ２全体が接触するように設定されている。

（第２の実施の形態）
図２は、第２の実施の形態に係るボールジョイントを示す概略断面図である。ボールジョイント１１０は、ボールスタッド１１２とベアリングシート１４とソケット１６とを備える。球状頭部１１２ａは、軸部１２ｂを回転中心とする周方向の全周に渡り他の領域１１２ａ１より摩擦係数が高い高摩擦係数領域１１２ａ２が設けられている。なお、球状頭部１１２ａにおいては、第１の実施の形態に係る球状頭部１２ａと異なり、高摩擦係数領域１１２ａ２が赤道部以外に形成されている。また、球状頭部１１２ａとベアリングシート１４との間にはグリースが充填されている。

これにより、高摩擦係数領域１１２ａ２が増大することで、あるいは、グリースの潤滑性が低下することで、ボールジョイント１１０の回転トルクが向上する。また、第１の実施の形態に係るボールジョイント１０と同様に、ボールジョイント１１０は、揺動時における揺動トルクが回転トルクほど増大しない。このように、ボールスタッド１１２の球状頭部１１２ａに高摩擦係数領域１１２ａ２を設けることで、揺動トルクと回転トルクとを異ならせることができるとともに、高摩擦係数領域１１２ａ２の面積や粗さを適宜選択することで、所望の揺動トルクと回転トルクとを両立することができる。

（第３の実施の形態）
図３は、第３の実施の形態に係るボールジョイントを示す概略断面図である。ボールジョイント２１０の球状頭部２１２ａは、軸部１２ｂを回転中心とする周方向の全周に渡り他の領域２１２ａ１より摩擦係数が高い高摩擦係数領域２１２ａ２が設けられている。本実施の形態に係る高摩擦係数領域２１２ａ２は、第１の実施の形態に係る高摩擦係数領域１２ａ２より幅が狭く形成されている。これにより、回転トルクの増大の程度が抑えられる。その他の作用や効果は上述の実施の形態と同様である。

（第４の実施の形態）
図４は、第４の実施の形態に係るボールジョイントを示す概略断面図である。ボールジョイント３１０の球状頭部３１２ａは、軸部１２ｂを回転中心とする周方向に断続的に、他の領域３１２ａ１より摩擦係数が高い高摩擦係数領域３１２ａ２が設けられている。本実施の形態に係る高摩擦係数領域３１２ａ２は、第１の実施の形態に係る高摩擦係数領域１２ａ２より面積が狭く形成されている。これにより、回転トルクの増大の程度を抑えることができる。その他の作用や効果は上述の実施の形態と同様である。

（第５の実施の形態）
図５は、第５の実施の形態に係るボールジョイントを示す概略断面図である。ボールジョイント４１０の球状頭部４１２ａは、軸部１２ｂを回転中心とする赤道付近の周方向の全周に渡り他の領域４１２ａ１より摩擦係数が高い高摩擦係数領域４１２ａ２が設けられている。なお、球状頭部４１２ａにおいては、第１の実施の形態に係る球状頭部１２ａよりも、高摩擦係数領域４１２ａ２と他の領域４１２ａ１との摩擦係数の差が小さくなるように設定されている。これにより、回転トルクと揺動トルクとの差を抑えることができる。その他の作用や効果は上述の実施の形態と同様である。

（第６の実施の形態）
図６は、第６の実施の形態に係るボールジョイントを示す概略断面図である。ボールジョイント５１０の球状頭部５１２ａは、軸部１２ｂを回転中心とする周方向の全周に渡り他の領域５１２ａ１より摩擦係数が高い高摩擦係数領域５１２ａ２が設けられている。本実施の形態に係る高摩擦係数領域５１２ａ２は、第１の実施の形態に係る高摩擦係数領域１２ａ２より幅が広く形成されている。これにより、回転トルクが更に増大される。その他の作用や効果は上述の実施の形態と同様である。

（第７の実施の形態）
図７は、第７の実施の形態に係るボールジョイントを示す概略断面図である。ボールジョイント６１０の球状頭部６１２ａは、軸部１２ｂを回転中心とする赤道付近の周方向の全周に渡り他の領域６１２ａ１より摩擦係数が高い高摩擦係数領域６１２ａ２が設けられている。なお、球状頭部６１２ａにおいては、第１の実施の形態に係る球状頭部１２ａよりも、高摩擦係数領域６１２ａ２と他の領域６１２ａ１との摩擦係数の差が大きくなるように設定されている。これにより、回転トルクを揺動トルクに比して更に大きくすることができる。その他の作用や効果は上述の実施の形態と同様である。

以上、本発明を上述の実施の形態を参照して説明したが、本発明は上述の各実施の形態に限定されるものではなく、各実施の形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を各実施の形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうる。

１０ ボールジョイント、 １２ ボールスタッド、 １２ａ 球状頭部、 １２ａ１ 他の領域、 １２ａ２ 高摩擦係数領域、 １２ｂ１ テーパー部、 １２ｂ 軸部、 １２ｂ２ 雄ねじ部、 １４ ベアリングシート、 １４ａ 樹脂素材、 １６ ソケット、 １６ａ 軸孔。

Claims (1)

1. 球状頭部と軸部とを有するボールスタッドと、
   前記球状頭部をベアリングシートを介して回動可能に収納するソケットと、を備え、
   前記球状頭部は、前記軸部を回転中心とする周方向に他の領域とは摩擦係数が異なる領域が設けられていることを特徴とするボールジョイント。

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