JP2013104528A - ボールジョイント - Google Patents

Abstract

【課題】ブーツ外へのグリース漏れを確実に防止することができるボールジョイントを提供すること。
【解決手段】ハウジング２の開口端６ａの外周には、その周方向に延び、ブーツ５の下端５ｂが差し込まれる環状溝１４が形成されている。環状溝１４は円筒面１７、上内壁面１８および下内壁面１９によって区画されている。クリップ１３を、下端５ｂの円筒部２１に外嵌することにより、円筒部２１が円筒面１７に押し付けられるとともに、内端部２０および折返部２２がそれぞれ上内壁面１８および下内壁面１９に押し付けられる。内端部２０は、ブーツ５の下端５ｂが環状溝１４に差し込まれた状態で、上内壁面１８に係合して弾性的に圧縮する環状突起４２を有している。
【選択図】図４

Description

この発明は、ボールジョイントに関するものである。

たとえば、懸架装置のナックルアームと操舵装置との接続部分には、ナックルアームを、転舵や上下動可能に支持するボールジョイント（いわゆるアウターボールジョイント）が備えられている。このようなボールジョイントには、軸部の基端に球頭部が設けられた金属製のボールスタッドと、軸部を開口から突出させた状態で球頭部をその内部で保持する有底円筒状のハウジングと、ハウジングと球頭部との間に介在する合成樹脂製の樹脂シートと、ハウジングに取り付けられた筒状のゴム製のブーツ（ダストブーツ）とを備えるものがある（たとえば下記特許文献１参照）。ボールスタッドは、球頭部を中心としてハウジングに対して揺動可能であり、また、その軸部の中心軸線まわりに回転可能である。

ブーツはハウジングの開口を覆っており、ナックルアームと操舵装置との接続部分において、ハウジング内に泥や水が浸入するのを防止するためのブーツである。ブーツの一端および他端が、それぞれ、ハウジングの開口端（開口が形成された側の端部）および軸部の途中部に外嵌されている。樹脂シートと球頭部との間にはグリースが充填されており、そのため、ブーツ内にはグリースが封入されている。

下記特許文献１では、ハウジングの開口端の外周にブーツ装着用の環状溝が形成されており、この環状溝にブーツの一端が入り込んでいる。さらに、ブーツの一端には円環状のクリップが巻き付けられており、このクリップによって、ブーツの一端がハウジングに固定されている。環状溝は、その長手方向に直交する断面が略矩形にされている。
特開２００４−３６７００号公報

ところで、このようなボールジョイントにおいて、ボールスタッドが球頭部を支点としてハウジングに対して揺動すると、ブーツの他端（軸部の途中部に外嵌されたブーツの端部）は、ボールスタッドの揺動に伴って軸部とともに移動する。したがって、ボールスタッドが大きく揺動すると、軸部が倒れる側に位置するブーツは圧縮されるとともに、軸部が倒れる側と反対側に位置するブーツは他端側に引っ張られる。そのため、ボールスタッドの揺動に伴いブーツの一端（ハウジングの開口端に外嵌されたブーツの端部）に、環状溝内で移動させるような荷重が作用する。環状溝内に差し込まれているブーツの一端が移動すると、ブーツに封入されているグリースをこのブーツの一端が巻き込み、これにより、環状溝において，ブーツ内のグリースがブーツ外に漏れるおそれがある。この場合におけるブーツ外へのグリース漏れは、ブーツの一端が環状溝内で容易に移動することが原因であるから、ブーツ外へのグリース漏れを確実に防止するには、ブーツの一端のハウジング外周に対する固定力を高めることが望ましい。

とくに寒冷地では、グリースの粘度がさらに向上し、ボールスタッドおよびブーツを傾倒させるために非常に大きな荷重が必要になる。そのため、ボールスタッドの揺動時にブーツの一端に作用する荷重が非常に大きくなり、ブーツの一端の移動量も大きくなる。したがって、寒冷地では、ブーツからのグリース漏れの問題が顕在化するおそれもある。
一方で、前述のように、ボールスタッドの揺動によって軸部が倒れる側に位置するブーツは圧縮されるのであるが、このブーツの圧縮により、ブーツの中間部分はハウジングの軸方向の一方側に向けて移動し、環状溝の側面とブーツの一端との間に隙間が形成されるようになる。このような隙間にブーツ内のグリースが進入し、グリースがブーツ外に漏れるおそれがある。

そこで、この発明の目的は、ブーツ外へのグリース漏れを確実に防止することができるボールジョイントを提供することである。

前記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、軸部（１２）および前記軸部の一端に設けられた球頭部（１１）を有するボールスタッド（４）と、開口を有し、その開口から前記軸部を突出させた状態で前記球頭部をその内部で保持する筒状のハウジング（２）と、一端（５ｂ）および他端（５ａ）が前記ハウジングの端部（６ａ）および前記軸部の途中部にそれぞれ外嵌され、前記開口を覆う弾性を有する筒状のブーツ（５）と、前記ブーツの一端に外嵌され、前記ハウジングの端部に固定する固定リング（１３）とを含み、前記ハウジングの端部の外周には、前記ハウジングの周方向に延び、前記ブーツの一端が差し込まれる環状溝（１４）が形成されており、前記環状溝は、円筒状の底面（１７）と、前記底面における、前記ハウジングの軸方向他端と外周とを接続する円環状の第１側面（１８）とを有しており、前記ブーツの一端は、前記底面に対向する第１部分（２１）および前記第１側面に対向する第２部分（２０）を有する環状に形成されており、前記固定リングを前記第１部分に外嵌することにより、前記第１部分が前記底面に押し付けられるとともに、前記第２部分が前記第１側面に押し付けられるようになっており、前記第２部分は、前記ブーツの一端が前記環状溝に差し込まれた状態で、前記第１側面に係合して弾性的に圧縮する環状突起（４２）を有している、ボールジョイント（１）である。

なお、括弧内の英数字は、後述する実施形態における対応構成要素等を表すが、特許請求の範囲を実施形態に限定する趣旨ではない。以下、この項において同じ。
この構成によれば、ブーツの一端の第２部分は第１側面に係合する環状突起を備えている。この環状突起は、第１側面に係合して弾性的に圧縮する。そのため、ブーツの一端が環状溝内に差し込まれた状態における、第２部分の締め代を多く確保することができ、その結果環状溝の第１側面への押し付け力が向上する。そのため、第２部分と環状溝の第１側面との間に生じる摩擦力は比較的大きい。これにより、ハウジングの軸方向への緊縛力を付与することができ、その結果、ハウジングの外周に対するブーツの一端の固定力を高めることがでる。そのため、ブーツの一端の移動を抑制または防止することができ、その結果、ブーツの一端によるグリースの巻込みを抑制または防止することができる。これにより、ブーツの一端の移動に伴うグリースの漏出を防止することができる。

また、ボールスタッドの揺動に伴って、ブーツの中間部分がハウジングの軸方向の一方側に向けて移動しても、この中間部分の移動に伴って環状突起が弾性変形して復元するので、環状溝の第１側面と第２部分との間の密着性を高く維持することができる。これにより、環状溝の第１側面と第２部分との間へのグリースの進入を防止または抑制することができる。

以上により、ブーツ外へのグリース漏れを確実に防止することができる。
この場合、締め代を多く確保するために、ブーツの一端付近における当該ブーツの厚みを厚くすることも考えられる。しかしながら、この場合、ブーツのハウジングに対する組付けが行いにくい。
これに対し、本願請求項１の発明によれば、ブーツの一端付近における当該ブーツの厚みが薄いので、ブーツのハウジングに対する組付けを容易に行うことができる。

また、請求項２に記載のように、前記環状突起は、前記ハウジングの軸方向に沿う方向の一方に凸となる断面三角形状をなしていてもよい。
さらに、請求項３に記載のように、前記ハウジングの軸方向に関する前記第１部分の幅（Ｈ）は、前記ハウジングの軸方向に関する前記底面の幅（Ｈ１）と同じかあるいは当該底面の幅よりも狭くされていてもよい。

本発明の一実施形態に係るボールジョイントの構成を示す部分断面図である。 図１に示すボールジョイントの一部を拡大して示す断面図である。 図１に示すボールジョイントの組立ての途中工程を示す断面図である（その１）。 図１に示すボールジョイントの組立ての途中工程を示す断面図である（その２）。 図１に示すボールジョイントにおいて、ボールスタッドを揺動させたときの状態の断面図である。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るボールジョイント１の構成を示す部分断面図である。ボールジョイント１は、たとえば懸架装置用のナックルアーム（図示しない）と操舵装置との接続部分に備えられ、アウターボールジョイントとして機能している。ボールジョイント１は、ナックルアームを、転舵や上下動可能に支持している。ボールジョイント１は、筒状のハウジング２と、このハウジング２の内部に保持された樹脂シート３およびボールスタッド４と、ハウジング２に取り付けられた筒状のブーツ５とを備えている。ハウジング２は、樹脂シート３がその内側に配置された筒状部材６と、この筒状部材６の下端を塞ぐように当該下端に固定されたプラグ板７とを含む。筒状部材６は、その上端が開口端（端部）６ａになっている。

樹脂シート３はカップ状をなしており、筒状の周壁部８と、この周壁部８の下端に設けられた底部９とを含む。樹脂シート３は、周壁部８が筒状部材６の内周面に沿い、底部９がプラグ板７に対向するように配置されている。樹脂シート３は、開口端６ａに設けられた環状の鍔部１０とプラグ板７との間で保持されている。鍔部１０の内径は、ボールスタッド４の一部（後述する球頭部１１）の外径よりも小径にされており、ボールスタッド４の一部および樹脂シート３は、開口端６ａによって筒状部材６から抜け止めされている。

ボールスタッド４は球面状の外周面を有する球頭部１１と、この球頭部１１から上方（ハウジング２の軸方向Ｄ２の他方）へ突出する軸部１２とが一体的に形成された金属製の部材である。球頭部１１は、その中心が軸部１２の中心軸線上に位置するように配置されている。軸部１２の先端には、ナックルアームにねじ締結するための雄ねじ部３１が形成されている。球頭部１１は、筒状部材６内において樹脂シート３に覆われており、軸部１２は、筒状部材６の開口端６ａから突出している。球頭部１１は、軸部１２寄りの部分を除くその大部分が樹脂シート３によって覆われている。球頭部１１は、樹脂シート３を介してハウジング２に保持されている。

また、樹脂シート３の内周面は、球頭部１１の外周面に沿う形状になっている。樹脂シート３と球頭部１１との間には、グリースが充填されている。グリースは、常温では半固体性を呈し、流動性がほとんどない。球頭部１１は、樹脂シート３に対して摺動可能となっており、ボールスタッド４は、球頭部１１を支点としてハウジング２に対して揺動可能となっている。さらに、ボールスタッド４は、軸部１２の軸まわりに回転可能である。

ブーツ５は、上端（他端）５ａが下端（一端）５ｂよりも小径にされ、中間部分が下端５ｂよりも外方に膨らんだ筒状に形成されている。ブーツ５は、弾性を有する部材（たとえば、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、天然ゴム等。）を用いて形成されている。ブーツ５の内部には、前記のグリースが封入されている。ブーツ５の上端５ａは、軸部１２の途中部に外嵌しており、ブーツ５の下端５ｂは、筒状部材６の開口端６ａに外嵌している。ブーツ５の下端５ｂは、当該下端５ｂに取り付けられたクリップ（固定部材）１３によって筒状部材６に固定されている。開口端６ａの内側に形成された開口は、ブーツ５によって覆われており、これによって、水や埃などの異物がボールジョイント１内に侵入することが防止されている。

ボールスタッド４が球頭部１１を支点としてハウジング２に対して揺動すると、ブーツ５の上端５ａは、ボールスタッド４の揺動に伴ってブーツ５が軸部１２とともに移動する。したがって、ボールスタッド４が大きく揺動すると、軸部１２が倒れる側に位置するブーツ５は圧縮されるとともに、軸部１２が倒れる側と反対側に位置するブーツ５は他端側に引っ張られる。そのため、ボールスタッド４の揺動に伴いブーツ５の下端５ｂに、環状溝１４内で移動させるような荷重が作用する。

図２は、ボールジョイント１におけるハウジング２の開口端６ａ周辺を拡大して示す断面図である。図３および図４は、ボールジョイント１の組立ての途中工程を示す図である。図１〜図４を参照して、ハウジング２の開口端６ａへのブーツ５の装着構造を説明する。
ハウジング２の開口端６ａの外周には、ブーツ装着用の環状溝１４が形成されている。環状溝１４は、開口端６ａ外周の周方向に延びている。また、ハウジング２は、その周方向に延びる環状突部１５を有している。環状溝１４は、鉛直方向（筒状部材６の中心軸線の延びる方向）に沿う円筒面（底面）１７と、円筒面１７の上端（ハウジング２の軸方向Ｄ２に沿う方向の他端）とハウジング２外周とを接続する環状の上内壁面（第１側面）１８と、円筒面１７の下端（ハウジング２の軸方向Ｄ２に沿う方向の一端）とハウジング２外周とを接続する環状の下内壁面（第２側面）１９とによって区画されている。上内壁面１８は、外方に向かうに従って上に向かう傾斜面に形成されている。上内壁面１８における左右方向（ハウジング２の径方向Ｄ１。図３に二点鎖線で示す）に対する傾斜角はβ（図３参照）である。下内壁面１９は、ハウジング２の径方向Ｄ１に沿っている。

環状突部１５は、開口端６ａからハウジング２の径方向Ｄ１に沿って外方に突出している。環状溝１４は環状突部１５の下方に形成されている。また、ハウジング２の径方向Ｄ１に関して、環状突部１５の外周縁は、ハウジング２の外周端よりも内側に位置している。
また、ブーツ５の下端５ｂは、円筒面１７、上内壁面１８および下内壁面１９の全体に密着した状態で環状溝１４に差し込まれている。ブーツ５の下端５ｂは、ブーツ５の筒状の中間部分の下端部である環状の内端部（第２部分）２０と、内端部２０の内端（先端）に連続して設けられた円筒部（第１部分）２１と、この円筒部２１の先端から径方向Ｄ１外方に広がるように円筒部２１側（図１および図２では上側）に折り返された環状の折返部２２とを含む。

円筒部２１は、その内周面が円筒面１７に密着した状態で環状溝１４内に配置されている。円筒部２１の上下幅Ｈ（図３参照。すなわちブーツ５の下端５ｂの内周端における上下幅。ハウジング２の軸方向Ｄ２に関する円筒部２１の幅）は、円筒面１７の上下幅（ハウジング２の軸方向Ｄ２に関する円筒面１７の幅）Ｈ１（図３参照）よりも狭い幅である。

内端部２０は、円錐面（ハウジング２の中心軸線に近づく方向に頂点を有する円錐の側面）状の本体部４１と、円錐面（ハウジング２の中心軸線に近づく方向に頂点を有する円錐の側面）状の本体部４１と、本体部４１の上方に形成された環状突起４２とを備えている。自由状態（荷重が与えられていない状態）での環状突起４２は、本体部４１に対するいわゆる「返し」の形状をなしている。換言すると、自由状態での環状突起４２は、上方（ハウジング２の軸方向Ｄ２に沿う方向の一方）に凸となり、下方外端の角が直角になる断面直角三角形状をなしている。より具体的には、環状突起４２の上面ａ（直角三角形の斜辺をなす面）は、外方に向かうに従って上に向かう傾斜面に形成されている。この上面ａにおける左右方向（ハウジング２の径方向Ｄ１。図３に二点鎖線で示す）に対する傾斜角はα（図３参照。α＞β）に設定されている。「α−β」の値としてたとえば、３〜１５°を例示することができる。環状突起４２の径方向幅Ｗは、環状突部１５の環状溝１４の円筒面１７からの突出量Ｗ１よりも狭い。図２に示すようにブーツ５の下端５ｂが環状溝１４に差し込まれた状態では、環状突起４２は上内壁面１８に係合して弾性的に圧縮している（つぶれるように変形している）。

また、折返部２２の下面２２ａ（図２参照）が下内壁面１９に密着した状態で環状溝１４内に配置されている。自由状態では、内端部２０、円筒部２１および折返部２２の全体形状が断面略コ字環状に形成されており、また、内端部２０と折返部２２との間には、断面略矩形の環状の配置空間Ｓ１が形成されている。自由状態での円筒部２１の内径は、円筒面１７の外径よりも小さくされている。

クリップ１３はたとえば平面視円環状をなす２重巻きの鋼製のばね部材である。クリップ１３は断面矩形状に形成されている。クリップ１３は、環状溝１４内において配置空間Ｓ１に配置されており、円筒部２１を外嵌している。この状態で、クリップ１３は円筒部２１を縮径方向に締め付け、円筒部２１の内面２１ａが円筒面１７に押し付けられている。これにより、円筒部２１が筒状部材６に固定される。また、配置空間Ｓ１に配置されるクリップ１３により、内端部２０および折返部２２が互いに離反する方向に押し広げられる。これにより、内端部２０の環状突起４２の上面４２ａが上内壁面１８に押し付けられて環状突起４２が弾性圧縮しているとともに、折返部２２の下面２２ａが下内壁面１９に押し付けられる。

図３に示す自由状態からハウジング２にブーツ５を装着させるときは、ブーツ５の下端５ｂ（円筒部２１）を外側に押し広げた状態で環状突部１５に外嵌させる。そして、ブーツ５の下端５ｂを下方に移動させて、内端部２０、円筒部２１および折返部２２を環状溝１４に入り込ませる。このとき、ブーツ５の下端５ｂ付近の中間部分の厚みが十分に薄く、そのため、ブーツ５のハウジング２に対する組付けを容易に行うことができる。

円筒部２１全体が環状溝１４に入り込むと、ブーツ５の弾性による復元力によって円筒部２１の直径が小さくなる。これにより、図４に示すように、円筒部２１が環状突部１５の下方に入り込み、円筒部２１の内周面が円筒面１７に密着する。また、内端部２０の環状突起４２の上面４２ａが上内壁面１８に当接する。また、折返部２２全体が環状溝１４に入り込むと、ブーツ５の弾性による復元力によって折返部２２が外方に広がって、円筒部２１と折返部２２との間の間隔が広がる。これにより、内端部２０、円筒部２１および折返部２２によって、クリップ１３を配置させるための配置空間Ｓ１が区画形成される。したがって、図４に示すように、ブーツ５の下端５ｂが差し込まれた状態の環状溝１４の入口からその内部にクリップ１３を入り込ませて、配置空間Ｓ１にクリップ１３を配置することができる。

これにより、円筒部２１にクリップ１３を外嵌させて、円筒部２１の内周面２１ａを円筒面１７に押し付けることができる。また、内端部２０の環状突起４２が上内壁面１８に押し付けられ弾性的に圧縮し、つぶれるように変形する。
そのため、ブーツ５の他端５ｂが環状溝１４内に差し込まれた状態における、内端部２０の締め代を多く確保することができ、その結果上内壁面１８への押し付け力（環状突起４２の上内壁面１８への押し付け力）が向上する。そのため、内端部２０（環状突起４２）と上内壁面１８との間に生じる摩擦力は比較的大きくなる。これにより、上下方向（ハウジング２の軸方向Ｄ２）への緊縛力を付与することができ、その結果、ハウジング２の外周に対するブーツ５の下端５ｂの固定力を高めることがでる。そのため、ブーツ５の下端５ｂの移動を抑制または防止することができ、その結果、ブーツ５の下端５ｂによるグリースの巻込みを抑制または防止することができる。これにより、ブーツ５の下端５ｂの移動に伴うグリースの漏出を防止することができる。

図５は、ボールジョイント１において、ボールスタッド４を揺動させたときの状態の断面図である。図５に示すように、ボールスタッド４の揺動に伴って、ブーツ５の中間部分が下方（ハウジング２の軸方向Ｄ２の一方側）に向けて移動しても、このブーツ５の中間部分の移動に伴って環状突起４２が弾性変形して復元するので、内端部２０（環状突起４２）と上内壁面１８との間の密着性を高く維持することができる。これにより、内端部２０（環状突起４２）と上内壁面１８との間へのグリースの進入を防止または抑制することができる。

以上により、ブーツ５外へのグリース漏れを確実に防止することができる。
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。
たとえば、円筒部２１の上下幅Ｈ（図３参照）、すなわちブーツ５の下端５ｂの内周端における上下幅と、円筒面１７の上下幅Ｈ１（図３参照）とをほぼ同じ幅にしてもよい。

また、環状突起４２の径方向幅Ｗを、環状突部１５の円筒面１７からの突出量Ｗ１よりも狭いものとしてとして説明したが、環状突起４２の径方向幅Ｗを、環状突部１５の突出量Ｗ１よりも大きい値に設定するようにしてもよい。
また、２重巻きで断面矩形状のクリップ１３を例に挙げて説明したが、クリップ１３は１重巻きまたは３重巻きであってもよいし、断面円形あるいは断面楕円形であってもよい。

また、前述の実施形態では、ボールジョイント１が、懸架装置用のナックルアームに取り付けられる場合を例に挙げて説明したが、ステアリング用のナックルアームに対して取り付けられるボールジョイント１にこの発明を適用することができる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１…ボールジョイント、２…ハウジング、４…ボールスタッド、５…ブーツ、５ａ…上端部（他端）、５ｂ…下端（一端）、６ａ…開口端（端部）、１１…球頭部、１２…軸部、１３…固定リング、１４…環状溝、１７…円筒面（底面）、１８…上内壁面（第１側面）、２０…内端部（第２部分）、２１…円筒部（第１部分）、４２…環状突起、Ｈ…円筒部の上下幅（ハウジングの軸方向に関する円筒部の幅）、Ｈ１…円筒面の上下幅（ハウジングの軸方向に関する円筒面の幅）

Claims (3)

1. 軸部および前記軸部の一端に設けられた球頭部を有するボールスタッドと、
   開口を有し、その開口から前記軸部を突出させた状態で前記球頭部をその内部で保持する筒状のハウジングと、
   一端および他端が前記ハウジングの端部および前記軸部の途中部にそれぞれ外嵌され、前記開口を覆う弾性を有する筒状のブーツと、
   前記ブーツの一端に外嵌され、前記ハウジングの端部に固定する固定リングとを含み、
   前記ハウジングの端部の外周には、前記ハウジングの周方向に延び、前記ブーツの一端が差し込まれる環状溝が形成されており、
   前記環状溝は、円筒状の底面と、前記底面における、前記ハウジングの軸方向他端と外周とを接続する円環状の第１側面とを有しており、
   前記ブーツの一端は、前記底面に対向する第１部分および前記第１側面に対向する第２部分を有する環状に形成されており、前記固定リングを前記第１部分に外嵌することにより、前記第１部分が前記底面に押し付けられるとともに、前記第２部分が前記第１側面に押し付けられるようになっており、
   前記第２部分は、前記ブーツの一端が前記環状溝に差し込まれた状態で、前記第１側面に係合して弾性的に圧縮する環状突起を有している、ボールジョイント。
2. 前記環状突起は、前記ハウジングの軸方向に沿う方向の一方に凸となる断面三角形状をなしている、請求項１記載のボールジョイント。
3. 前記ハウジングの軸方向に関する前記第１部分の幅は、前記ハウジングの軸方向に関する前記底面の幅と同じかあるいは当該底面の幅よりも狭い、請求項１または２記載のボールジョイント。

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