JP2015078738A - ボールシートおよびボールジョイント - Google Patents

Abstract

【課題】歩留まり良く効率的に組み立てることができるボールシートおよびこのボールシートを備えた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１００は、ボールスタッド１１０のボール部１１３を摺動自在に保持するボールシート１３０を備えている。ボールシート１３０は、ソケット１２０の収容部１２５内において、スタッド側保持部１３１ａがテーパ部１２５ｂによってボール部１１３側に傾倒して変形した状態で収容される。ボールシート１３０の保持部１３１におけるスタッド側保持部１３１ａには第１溝部１３２が形成されている。第１溝部１３２は、横断面における内表面の曲率が有限値となる形状のみで形成、すなわち、内表面の曲率が無限値となる形状を含まない形状で形成されている。この第１溝部は、筒状の保持部１３１の中心軸ＣＬと第１溝部１３２の内表面との距離ｒ（θ）の一次微分値が連続的に変化する形状でもある。【選択図】 図１

Description

本発明は、軸状のスタッド部の先端部に形成された球状のボール部を摺動可能に保持するボールシートおよび同ボールシートを備えるボールジョイントに関する。

従来から、自動車などの車両におけるサスペンション機構（懸架装置）やステアリング機構(操舵装置)には、軸状の各構成要素を互いに可動的に連結するためにボールジョイントが用いられている。ボールジョイントは、主として、軸状のスタッドの先端部に形成された略球状のボール部が、同ボール部を摺動可能に保持するボールシート（「ベアリングシート」ともいう）を介して有底筒状のソケットに収容されて構成されている。

このようなボールジョイントにおいては、ボールシートの内周面にボールスタッドのボール部を円滑に摺動させるための潤滑剤を保持する溝部が形成されている。例えば、下記特許文献１に示されるボールジョイントにおいては、筒状のボールシートの内周面上に横断面形状が方形状に形成された溝部がボールシートの周方向の４つの位置にそれぞれベアリングシートの軸線方向に沿って延びて形成されている。

特開２００３−２６２２１３号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載したボールシートにおいては、溝部の横断面形状が方形状に形成されているため、ボールシートをソケット内に圧入してボールシートの側面をボール部側に変形させた場合には溝部内における角部で荷重が集中して応力集中による過負荷や損傷が生じることがある。このため、従来のボールシートにおいては、ボールジョイントの組み立て工程が煩雑化および複雑化するとともに歩留まりが悪く効率的に組み立てることができないという問題があった。

本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、歩留まり良く効率的に組み立てることができるボールシートおよびこのボールシートを備えたボールジョイントを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の特徴は、棒状に延びるボールスタッドの先端部に形成されたボール部を摺動可能に収容した筒状の保持部がソケットの内表面によってボール部側に押し付けられて変形した状態でソケット内に収容されるボールシートであって、保持部は、少なくとも前記変形する部分における内表面に凹状に凹んで延びる第１溝部を有しており、第１溝部は、横断面における内表面の曲率が全長に亘って有限値となる形状に形成されていることにある。この場合、第１溝部における横断面形状とは、第１溝部が延びる方向に対して垂直な平面における断面形状である。また、第１溝部における横断面形状には、第１溝部が保持部の内周面上に開口する境界部分を含んでも含まなくてもどちらでもよい。

このように構成した請求項１に係る本発明の特徴によれば、ボールシートは、ボールスタッドのボール部を摺動可能に保持する保持部に形成される第１溝部が、横断面形状において内表面の曲率が第１溝部全体に亘って有限値となる形状に形成されている。これによれば、ボールシートは、第１溝部の横断面形状において曲率が無限となる部分、例えば、直角、鋭角および鈍角などからなる角部（その他の尖った先鋭形状を含む）が存在しないため、保持部をソケット内で変形させた際にこれらの角部などの特定の箇所に荷重が集中することを避けることができ、応力集中による過負荷や損傷が生じることを抑制することができる。この結果、ボールシートは、ボールジョイントの組み立て工程を簡単化することができるとともに歩留まりを改善して効率的に組み立てることができる。

また、本発明の他の特徴は、前記ボールシートにおいて、第１溝部は、筒状の保持部の中心軸と第１溝部の内表面との距離の一次微分値が連続的に変化する形状に形成されていることにある。

このように構成した請求項２に係る本発明の他の特徴によれば、ボールシートは、第１溝部が保持部の中心軸と第１溝部の内表面との距離の一次微分値が連続的に変化する形状に形成されているため、上記横断面形状が有限値の第１溝部のうち、保持部の中心軸と第１溝部の内表面との距離の一次微分値が不連続となる形状を除いた形状の第１溝部内における応力集中による過負荷や損傷を防止することができる。この場合、保持部の中心軸と第１溝部の内表面との距離の一次微分値が不連続となる形状としては、例えば、第１溝部の内部の溝幅が第１溝部における保持部の内表面での開口幅よりも広い所謂アンダーカット形状（「アリ溝」ともいう）や、第１溝部の内表面の一部に保持部の内表面に対して深さ方向に垂直な部分、換言すれば、保持部の中心軸から延びる仮想直線に対して平行な部分を有する形状がある。

また、本発明の他の特徴は、前記ボールシートは、第１溝部は、保持部の厚さの４０％以上かつ５０％以下の深さで形成されていることにある。

このように構成した請求項３に係る本発明の他の特徴によれば、ボールシートは、第１溝が保持部の厚さの４０％以上かつ５０％未満の深さで形成されているため、保持部の強度を確保した状態で第１溝部を形成することができる。なお、ボールシートにおける第１溝部の深さは、上記４０％以上かつ５０％未満の範囲が好適な範囲であってこの範囲外の深さで構成することを否定するものではない。

また、本発明の他の特徴は、前記ボールシートにおいて、第１溝部は、保持部の内表面における開口幅が保持部の厚さより大きいことにある。

このように構成した本発明の他の特徴によれば、ボールシートは、第１溝部が保持部の内周面における開口幅が保持部の厚さより広いため、第１溝部の潤滑剤の保持量を維持しつつ深さを浅くして潤滑性能を良好に維持できるとともに第１溝部における内表面形状の曲率を大きくすることができるため応力集中による過負荷や損傷をより効果的に防止することができる。なお、第１溝部が保持部の内周面において開口する開口幅は、保持部の厚さより小さく（狭く）形成してもよいことは当然である。

また、本発明の他の特徴は、前記ボールシートにおいて、保持部は、ボール部からボールスタッドの軸線方向の荷重を受ける部分における内表面に凹状に凹んで延びる第２溝部を含んでおり、第２溝部は、横断面における少なくとも底部に角部を有して構成されていることにある。

このように構成した本発明の他の特徴によれば、ボールシートは、保持部におけるボール部からボールスタッドの軸線方向の荷重を受ける部分における内表面に凹状に凹んで延びる第２溝部を有するとともに、同第２溝部は横断面における少なくとも底部に角部を有して形成されている。この場合、第２溝部において横断面における少なくとも底部に角部を有した形状には、例えば、平面状に延びる底部の両端部に２つの角部を有する形状、具体的には横断面形状が台形や方形となる形状がある。これにより、ボールシートは、第２溝部の底部の角部を丸みを帯びて形成した場合に比べて潤滑剤を多く収容できるため、保持部内におけるボールスタッドの軸線方向の荷重を受ける部分に対して潤滑剤の供給能力を向上させることができ、ボール部の円滑な摺動性を確保することができる。

さらに、本発明は、ボールシートの発明として実施できるばかりでなく、このボールシートを備えたボールジョイントの発明としても実施できるものである。

具体的には、軸状のスタッド部の先端部に球状のボール部を有するボールスタッドと、前記したボールシートと、ボールシートにおける保持部を内表面によってボール部側に押し付けて変形させた状態で収容するソケットとを備えるとよい。このように構成したボールジョイントによれば、この前記ボールシートと同様の作用効果を期待することができる。

本発明の一実施形態に係るボールシートを備えたボールジョイントの構成の概略を示す縦断面図である。 （Ａ），（Ｂ）は、図１に示したボールシートの概略を示しており、（Ａ）はボールシートの平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線から見たボールシートの縦断面図である。 図２に示したＢ−Ｂ線から見たボールシートにおける第１溝部の横断面を示す拡大切断部端面図である。 図２に示したＣ−Ｃ線から見たボールシートにおける第２溝部の横断面を示す拡大切断部端面図である。 （Ａ），（Ｂ）は、本発明に係る第１溝部について角部（曲率が無限値の部分）を有して形成した場合の第１溝部の横断面を示しており、（Ａ）は角部（曲率が無限値の部分）を有して形成した第１溝部の一例を示す拡大切断部端面図であり、（Ｂ）は角部（曲率が無限値の部分）を有して形成した第１溝部の他の一例を示す拡大切断部端面図である。 本発明の変形例に係るールシートにおける第１溝部の横断面を示す拡大切断部端面図である。 本発明の他の変形例に係るールシートにおける第１溝部の横断面を示す拡大切断部端面図である。 本発明の他の変形例に係るールシートにおける第１溝部の横断面を示す拡大切断部端面図である。

以下、本発明に係るボールシートの一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係るボールシート１３０を備えたボールジョイント１００の構成を概略的に示す縦断面図である。なお、本明細書において参照する各図は、本発明の理解を容易にするために一部の構成要素を誇張して表わすなど模式的に表している部分がある。このため、各構成要素間の寸法や比率などは異なっていることがある。このボールジョイント１００は、自動車などの車両に採用されるサスペンション機構（懸架装置）またはステアリング機構（操舵装置）において、各構成要素間の角度変化を許容しつつ各構成要素を互いに連結するジョイント部材である。

ボールジョイント１００は、主として、ボールスタッド１１０、ソケット１２０、ボールシート１３０、およびダストカバー１４０によって構成されている。これらのうち、ボールスタッド１１０は、鉄鋼材により構成されており、軸状に形成されたスタッド部１１１の一方の端部側に括れ部１１２を介して略球状に形成されたボール部１１３を備えて構成されている。

スタッド部１１１は、ボールジョイント１００を図示しないステアリング機構やサスペンション機構における各構成要素に連結するための部分であり、ボール部１１３とは反対側の端部に雄ネジ１１４が形成されて構成されている。一方、ボール部１１３は、ボールシート１３０内にて摺動する部分であり、内周面に対して円滑に摺動するように滑らかな球面状に形成されている。

ソケット１２０は、非鉄金属または鉄鋼材などの金属材料を鋳造加工を用いて成形しており、筒状に形成されたソケット本体１２１と、同ソケット本体１２１から水平方向に延びて形成された図示しない連結部とで構成されている。本実施形態においては、ソケット１２０は、鋼材を鍛造加工により成形しているが、他の材料、例えば、アルミニウム材、マグネシウム材または亜鉛材などの各種合金材を鋳造加工により成形して構成するようにしてもよい。なお、図示しない連結部は、ボールジョイント１００を図示しないステアリング機構やサスペンション機構における各構成要素に連結するための部分である。

ソケット本体１２１は、前記ボールスタッド１１０におけるボール部１１３をボールシート１３０を介して収容し保持する部分であり、一方（図示上側）の端部が開口するとともに他方（図示下側）の端部側がプラグ１２４によって閉塞された有底円筒状に形成されている。より具体的には、ソケット本体１２１は、一方（図示上側）の端部にスタッド部１１１が貫通するスタッド開口部１２２が形成されているとともに他方（図示下側）の端部側にプラグ１２４をカシメ加工によって固定するプラグ固定部１２３が形成されて構成されている。プラグ１２４は、円筒状に形成されたソケット本体１２１における他方（図示下側）の端部の開口部を塞ぐための板状部材であり、鋼材を円板状に形成して構成されている。

一方、ソケット本体１２１の内側には、収容部１２５が形成されている。収容部１２５は、ボールシート１３０を介してボール部１１３を保持する部分であり、円筒状に形成されている。より具体的には、収容部１２５は、ボール部１１３における先端部側の半球部１１３ａを収容する部分が一定の内径で形成されたストレート部１２５ａと、ボール部１１３におけるスタッド部１１１側の半球部１１３ｂを覆う部分が内側に、すなわち、ボール部１１３側に向かって内径が絞られた形状に形成されたテーパ部１２５ｂとで構成されている。

この収容部１２５内には、ベアリングシートとしてのボールシート１３０が設けられている。ボールシート１３０は、図２（Ａ），（Ｂ）にそれぞれ示すように、ボールスタッド１１０におけるボール部１１３を摺動自在に保持する樹脂製の部品であり、円筒状に形成されている。この場合、ボールシート１３０は、合成樹脂材、例えば、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリイミド樹脂（ＰＩ）、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、ポリウレタン樹脂（ＰＵＲ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリスチレン樹脂（ＰＳ）、ナイロン樹脂（ＰＡ−６Ｔ，９Ｔ）またはポリプロピレン（ＰＰ）などで構成される。

このボールシート１３０は、より具体的には、ボール部１１３における図示上側のスタッド部１１１側の半球部１１３ａの大部分を覆うスタッド側保持部１３１ａと、ボール部１１３における図示下側の先端部側の半球部１１３ｂの大部分を覆う先端側保持部１３１ｂとからなる保持部１３１によって構成されている。

これらのうち、スタッド側保持部１３１ａは、外周部がソケット本体１２１の収容部１２５におけるストレート部１２５ａの内径に対応する円形の外形に形成されるとともに、内表面がボール部１１３におけるスタッド側の半球部１１３ｂよりも大きな内径の円筒状に形成されている。このスタッド側保持部１３１ａにおける内表面と外表面との間の厚さは、このボールシート１３０がソケット本体１２１の内表面に沿って内側に傾倒する変形が可能な厚さに形成されている。

また、このスタッド側保持部１３１ａの内表面には、図示上端の開口部から先端側保持部１３１ｂ側に向かって６つの第１溝部１３２が形成されている。各第１溝部１３２は、詳しくは図３に示すように、ボールシート１３０の内表面とボール部１１３の外表面との摺動部分に潤滑剤としてのグリース１３３を供給するために同グリース１３３を保持する部分であり、スタッド保持部１３１ａの内表面から凹状に凹んで形成されている。

より具体的には、第１溝部１３２は、全長に亘るすべての任意の位置での横断面における内表面の曲率が有限値となる形状のみで形成、すなわち、内表面の曲率が無限値となる形状を含まない形状で形成されている。この場合、第１溝部１３２における横断面形状には、第１溝部１３２がスタッド側保持部１３１ａの内周面上に開口する境界部分を含んでいる。なお、各図においては、第１溝部１３２および後述する第２溝部１３４の各形状を明確にするために各溝内におけるグリース１３３をそれぞれ省略している。

また、この第１溝部１３２は、深さＤ_１がスタッド側保持部１３１ａの厚さｔの４０％の厚さに形成されるとともに、スタッド保持部１３１ａの内表面上に開口する開口幅Ｗ_１がスタッド側保持部１３１ａの厚さｔよりも大きく開口して形成されている。そして、これらの６つの第１溝部１３２は、本実施形態においては、スタッド保持部１３１ａの内表面上において周方向に沿って均等配置されている。

一方、先端側保持部１３１ｂは、外周部がソケット本体１２１の収容部１２５におけるストレート部１２５ａの内径に対応する円形の外形に形成されるとともに、内周面がボール部１１３における先端部側の半球部１１３ａの形状に対応する半球面状に形成されている。この先端側保持部１３１ａの内周面には、図示下端の開口部からスタッド側保持部１３１ａ側に向かって放射状に６つの第２溝部１３４が形成されている。各第２溝部１３４は、詳しくは図４に示すように、ボールシート１３０の内表面とボール部１１３の外表面との摺動部分にグリース１３３を供給するために同グリース１３３を保持する部分であり、先端側保持部１３１ｂの内表面から凹状に凹んで形成されている。

より具体的には、第２溝部１３４は、全長に亘るすべての任意の位置での横断面における内表面の横断面形状が先端側保持部１３１ｂの内表面から横断面形状で円弧状に凹んだ後、略直角に屈曲して底部が直線状に延びた横断面形状が略方形で形成されている。また、この第２溝部１３４は、深さＤ_２が第１溝部１３２の深さＤ_１以下に形成されるとともに、先端側保持部１３１ｂの内表面上に開口する開口幅Ｗ_２が第１溝部１３２の開口幅Ｗ_１と同じ幅で形成されている。そして、これらの６つの第２溝部１３４は、本実施形態においては、先端側保持部１３１ｂの内表面上において周方向に沿って均等配置されている。すなわち、各第２溝部１３４は、各第１溝部１３２に繋がって形成されている。

なお、図２（Ｂ）に示す断面図においては、第１溝部１３２および第２溝部１３４における有限値からなる曲率を持った形状は角部ではないため本来であれば図面上には直接は現れないが、理解を助けるために敢えて曲率が変化する部分の境界を細線で示している。

ソケット１２０のソケット本体１２１の上部には、ソケット本体１２１の上部および同ソケット本体１２１内に収容されるボールスタッド１１０のボール部１１３を覆う状態でダストカバー１４０が設けられている。ダストカバー１４０は、弾性変形可能なゴム材または軟質の合成樹脂材などによって構成されており、中央部が膨らんだ略円筒状に形成されている。このダストカバー１４０は、一方（図示上側）の開口部にボールスタッド１１０におけるスタッド部１１１が挿入されて同スタッド部１１１の下部に弾性力によって固定されている。また、ダストカバー１４０における他方（図示下側）の開口部は、ソケット本体１２１の外周部上に形成された凹部内に嵌め込まれた状態で金属製のサークリップ１４１によって固定されている。これにより、ダストカバー１４０は、ボールシート１３０内への異物の浸入を防止している。

（ボールジョイント１００の製造）
このように構成されたボールジョイント１００の製造について説明する。なお、このボールジョイント１００の製造工程の説明においては、本発明に直接関わらない製造工程については適宜省略する。

まず、作業者は、ボールジョイント１００を構成する部品であるボールスタッド１１０およびボールシート１３０をそれぞれ用意する。この場合、ボールスタッド１１０は、鋼材を別途の鍛造加工および切削加工を用いて成形される。また、ボールシート１３０は、別途の射出成形加工によって成形される。次いで、作業者は、ボールスタッド１１０とボールシート１３０とを組み付ける。具体的には、作業者は、ボールスタッド１１０におけるボール部１１３をボールシート１３０における保持部１３１のスタッド側保持部１３１ａ側から挿入して保持部１３１内に収容する。

次に、作業者は、ソケット１２０およびプラグ１２４をそれぞれ用意する。この場合、ソケット１２０は、鋼材を別途の鍛造加工を用いて成形される。また、プラグ１２４は、鋼材を別途のプレス加工を用いて成形される。次いで、作業者は、図示しないプレス加工装置を用いてソケット１２０内にボール部１１３が収容されたボールシート１３０を組み付ける。具体的には、作業者は、ボールシート１３０における先端側保持部１３１ｂ側の端面（図１において下端面）にプラグ１２４を宛がった状態でボールスタッド１１０をスタッド部１１１側からソケット１２０の収容部１２５におけるストレート部１２５ａ内に挿入していくことにより、ボールシート１３０をスタッド側保持部１３１ａ側から収容部１２５内に挿入する。この場合、作業者は、プラグ１２４を宛がうに際してボールシート１３０における先端側保持部１３１ｂの開口部にはグリース１３３が適量充填する。

このボールシート１３０のソケット１２０における収容部１２５内への挿入過程においては、収容部１２５におけるテーパ部１２５ｂの内周面が徐々に絞られた形状に形成されているため、ボールシート１３０が挿入されていくに従ってボールシート１３０におけるスタッド側保持部１３１ａがテーパ部１２５ｂに押されてボール部１１３側に傾倒して変形していく。この場合、ボールシート１３０におけるスタッド側保持部１３１ａに形成された第１溝部１３２は、横断面における内表面の曲率が有限値となる形状のみで形成されて内表面の曲率が無限値となる形状、例えば、直角、鋭角および鈍角などからなる角部（その他の尖った先鋭形状を含む）を含まない形状で形成されているため、変形させるための荷重がこれらの角部などの特定の部分に集中して応力の過負荷および損傷を生じることが抑制された状態で圧入される。

この場合、仮に、第１溝部１３２を横断面形状において内表面の曲率が無限値となる形状、例えば、図５（Ａ）に示すように、第１溝部１３２を横断面形状において１つの直線部ＳＬからなる底面に対して２つの直線部ＳＬからなる２つの側面を設けて底部の両端部に角部Ｃを形成した横断面形状が方形状に形成した場合やや、図５（Ｂ）に示すように、第１溝部１３２を横断面形状において２つの直線部ＳＬが深さ方向で互いに交わって底部が尖った１つの角部Ｃを有する横断面形状が三角形状に形成した場合においては、これらの角部Ｃに荷重が集中し易くなって応力集中による過負荷や損傷が生じ易くなる。

また、このボールシート１３０の圧入時においては、第１溝部１３２は、深さＤ_１がスタッド側保持部１３１ａの厚さの４０％に形成されているため変形時におけるスタッド側保持部１３１ａの割れやクラックの発生を抑制できる。また、このボールシート１３０の圧入時においては、開口幅Ｗ_１がスタッド側保持部１３１ａの厚さよりも大きく開口して形成されているため変形による開口幅Ｗ_１の狭小化を抑えることができる。

そして、ボールシート１３０がソケット１２０における収容部１２５内における所定位置まで圧入された場合においては、プレス加工装置は、ソケット１２０におけるストレート部１２５ａの開口部を内側に折り曲げてカシメ加工することによりプラグ固定部１２３を形成することによりプラグ１２４を固定する。これにより、ボールシート１３０は、スタッド側保持部１３１ａがボール部１１３に押し付けられて変形した状態でソケット１２０の保持部１３１内に固定的に保持される。

次に、作業者は、ダストカバー１４０およびサークリップ１４１をそれぞれ用意してボールスタッド１１０およびソケット１２０にそれぞれ装着する。具体的には、作業者は、
ソケット１２０のスタッド開口部１２２から露出するボール部１１３上にグリース１３３を適量塗布した後、ダストカバー１４０における一方（図示上側）の端部をボールスタッド１１０におけるスタッド部１１１の外周部に嵌め込むとともに、同ダストカバー１４０における他方（図示下側）の端部をソケット本体１２１の外周部における図示上部に形成された凹部上に嵌め込む。そして、作業者は、ソケット本体１２１の外周部に嵌め込んだダストカバー１４０にサークリップ１４１を嵌め込むことによりダストカバー１４０をソケット本体１２１に固定する。これにより、ボールジョイント１００が完成する。

（ボールジョイント１００の作動）
次に、このように構成されたボールジョイント１００の作動について説明する。本実施形態においては、ボールジョイント１００を自動車などの車両のサスペンション機構（懸架装置）に組み込んだ例について説明する。ここで、サスペンション機構（懸架装置）とは、車両において路面からの振動を減衰するとともに車輪を確実に路面に接地させることにより、車両の走行安定性および操縦安定性を維持する装置である。そして、ボールジョイント１００は、サスペンション機構においてボールスタッド１１０を一定の方向に回転または揺動させながら車両からの負荷を支える。

車両（図示せず）に搭載されたボールジョイント１００は、車両走行時における上下動に応じてボールスタッド１１０が一定の方向に揺動する。これにより、ボールシート１３０の保持部１３１内に収容されたボール部１１３は、ボールシート１３０の保持部１３１内にてボールスタッド１１０の揺動方向に対応する一定の方向に回転摺動する。この場合、ボールシート１３０は、第１溝部１３２および第２溝部１３４内から供給されるグリース１３３によってボール部１１３を円滑に摺動させながら保持する。

また、ボールシート１３０は、ボール部１１３とソケット１２０における収容部１２５との間で圧縮荷重や引っ張り荷重を受けた場合においても第１溝部１３２内の表面が曲率が有限値となる形状のみで形成されているため、第１溝部１３２から損傷が生じることを抑制することができる。また、ボールシート１３０は、ボール部１１３からボールスタッド１１０の軸線方向の荷重を受ける部分に底部に角部を有してグリース１３３の保持量を増加させた第２溝部１３４が形成されているため、ボール部１１３と保持部１３１との間に十分なグリース１３３を供給して円滑な摺動性を確保することができる。

上記作動方法の説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、ボールシート１３０は、ボールスタッド１１０のボール部１１３を摺動可能に保持する保持部１３１に形成される第１溝部１３２が、横断面形状において内表面の曲率が有限値となる形状に形成されている。これによれば、ボールシート１３０は、第１溝部１３２の横断面形状において曲率が無限となる部分、例えば、直角、鋭角および鈍角などの角部やその他の尖った先鋭部が存在しないため、保持部１３１をソケット１２０内で変形させた際にこれらの角部や先鋭部などの特定の箇所に荷重が集中することを避けることができ、応力集中による過負荷や損傷が生じることを抑制することができる。この結果、ボールシート１３０は、ボールジョイント１００の組み立て工程を簡単化することができるとともに歩留まりを改善して効率的に組み立てることができる。

さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。なお、下記各変形例の説明に使用する図面においては、上記実施形態と同様の構成部分または対応する構成部分については同じ符号を付して、その説明を省略する。

例えば、上記実施形態においては、第１溝部１３２は、横断面形状において内表面の曲率が有限値となる形状のみで構成した。この場合、第１溝部１３２は、例えば、図６に示すように、横断面における表面形状中に直線部ＳＬを含んでいてもよいし、図７に示すように、横断面形状が第１溝部１３２の内部の溝幅Ｗ_３が第１溝部１３２における保持部の内表面での開口幅Ｗ_１よりも広い所謂アンダーカット形状に形成されていてもよい。また、第１溝部１３２は、図８に示すように、横断面形状に第１溝部１３２がスタッド側保持部１３１ａの内周面上に開口する境界部分を含まずに形成することもできる。

また、第１溝部１３２は、第１溝部１３２が保持部１３１の中心軸ＣＬと第１溝部１３２の内表面との距離ｒ（θ）の一次微分値が連続的に変化する形状に形成してもよい。この場合、第１溝部１３２は、上記実施形態における横断面形状が有限値の第１溝部１３２のうち、保持部１３１の中心軸ＣＬと第１溝部１３２の内表面との距離ｒ（θ）の一次微分値が不連続となる形状、例えば、図５（Ａ）に示すように、第１溝部１３２内における２つの側面を構成する２つの直線部ＳＬが保持部１３１の内表面に対して深さ方向に垂直に形成された形状、換言すれば、２つの直線部ＳＬが保持部１３１の中心軸ＣＬから延びる仮想直線ＩＬ上に形成（つまり平行に形成）された形状や、図７に示したアンダーカット形状を含む形状を除いた形状になる。

このように、第１溝部１３２の横断面形状を保持部１３１の中心軸ＣＬと第１溝部１３２の内表面との距離ｒ（θ）の一次微分値が連続的に変化する形状に形成することにより、少なくとも保持部１３１の中心軸ＣＬに沿って延びる第１溝部１３２、換言すれば、第１溝部１３２の横断面平面内に中心軸ＣＬが点として存在する態様で形成された第１溝部１３２において上記実施形態と同様に応力集中による過負荷や損傷が生じることを抑制することができる。

なお、この場合、保持部１３１の中心軸ＣＬに沿って延びる第１溝部１３２の態様には、中心軸ＣＬと平行に延びる態様のほか、らせん状に延びる態様も含むものである。また、保持部１３１の中心軸ＣＬは、筒状に形成されたソケット１２０およびボールシート１３０の中心軸でもあり、また、軸状に形成されたボールスタッド１１０の中心軸でもある。また、図６に示した第１溝部１３２の２つの側面を構成する２つの直線部ＳＬは、保持部１３１の内表面に対して深さ方向に垂直ではなく、中心軸ＣＬを通り底部を構成する直線部ＳＬに対して垂直な直線に平行に形成されており、距離ｒ（θ）の一次微分値が連続的に変化する形状である。

また、上記実施形態においては、第１溝部１３２は、ボールシート１３０の保持部１３１におけるスタッド側保持部１３１ａに形成した。しかし、第１溝部１３２は、保持部１３１における少なくともボール部１１３側に変形される部分に形成されていればよい。したがって、第１溝部１３２は、例えば、スタッド側保持部１３１ａに加えてまたは代えて先端側保持部１３１ｂ上に形成することもできる。

また、上記実施形態においては、第１溝部１３２および第２溝部１３４は、ボールシート１３０の保持部１３１におけるスタッド側保持部１３１ａおよび先端部側保持部１３１ｂ上にそれぞれ保持部１３１の軸線（中心軸ＣＬ）方向に沿って６つ形成した。しかし、第１溝部１３２および第２溝部１３４を形成する方向は、上記実施形態に限定されるものではない。したがって、第１溝部１３２および第２溝部１３４は、保持部１３１の内周面上において保持部１３１の軸線方向に加えてまたは代えて、保持部１３１の周方向に形成することができるとともに、これらに代えてらせん状に形成することもできる。また、第１溝部１３２および第２溝部１３４を形成する数は、１つ以上かつ５つ以下でもよいし、７つ以上であってもよい。また、第１溝部１３２と第２溝部１３４と形成する各数を互いに異ならせてもよい。すなわち、ボールシート１３０は、スタッド側保持部１３１ａおよび／または先端部側保持部１３１ｂ上に第１溝部１３２のみを形成して構成することができる。

また、上記実施形態においては、第２溝部１３４は、深さＤ_２を第１溝部１３２の深さＤ_１よりも浅く形成した。これにより、ボールシート１３０は、第２溝部１３４が角部を含んで形成されていても先端側保持部１３１ｂの損傷を抑制することができる。しかし、第２溝部１３４は、深さＤ_２を第１溝部１３２の深さＤ_１よりも深く形成すること排除するものではない。すなわち、第２溝部１３４は、保持部１３１が負荷に対して十分な厚さで形成されていれば、深さＤ_２を第１溝部１３２の深さＤ_１よりも深く形成することもできる。

また、上記実施形態においては、ボールシート１３０における保持部１３１は、ソケット１２０におけるテーパ部１２５ｂによってスタッド側保持部１３１ａがボール部１１３側に変形するように構成されている。しかし、ボールシート１３０における保持部１３１は、収容部１３１によってボール部１１３側に押し付けられて変形した状態ソケット１２０内に収容されていれば、必ずしも上記実施形態に限定されるものではない。したがって、例えば、ソケット１２０の収容部１２５におけるスタッド開口部１２２側を当初内径一定のストレート状の円筒状に形成しておき、ボールシート１３０を収容部１２５内に配置した後、スタッド開口部１２２をカシメ加工することによりボールシート１２０における保持部１３１のスタッド側保持部１３１ａをボール部１１３側に傾倒させて変形させるように構成してもよい。なお、保持部１３１におけるスタッド側保持部１３１ａは、上記実施形態を含めて、弾性変形でも塑性変形のどちらであってもよい。

また、上記実施形態においては、ボールジョイント１００をサスペンション機構におけるに採用した実施例について説明した。しかし、本発明に係るボールジョイント１００は、当然、これに限定されるものではない。このボールジョイント１００は、自動車などの車両を構成するサスペンション機構の他、ステアリング機構などにも広く適用できるものである。

Ｄ_１…第１溝部の深さ、Ｄ_２…第２溝部の深さ、Ｗ_１…第１溝部の開口幅、Ｗ_２…第２溝部の開口幅、Ｗ_３…第１溝部の最大幅、ｔ…スタッド側保持部の厚さ、ＳＬ…直線部、Ｃ…角部、ＣＬ…保持部の中心軸、ＩＬ・・・仮想直線、ｒ（θ）…保持部の中心軸と第１溝部の表面との距離、
１００…ボールジョイント、
１１０…ボールスタッド、１１１…スタッド部、１１２…括れ部、１１３…ボール部、１１３ａ…先端側の半球部、１１３ｂ…スタッド側の半球部、１１４…雄ネジ、
１２０…ソケット、１２１…ソケット本体、１２２…スタッド開口部、１２３…プラグ固定部、１２４…プラグ、１２５…収容部、１２５ａ…ストレート部、１２５ｂ…テーパ部、
１３０…ボールシート、１３１…保持部、１３１ａ…スタッド側保持部、１３１ｂ…先端側保持部、１３２…第１溝部、１３３…グリース、１３４…第２溝部、
１４０…ダストカバー、１４１…サークリップ。

Claims (6)

1. 棒状に延びるボールスタッドの先端部に形成されたボール部を摺動可能に収容した筒状の保持部がソケットの内表面によって前記ボール部側に押し付けられて変形した状態で前記ソケット内に収容されるボールシートであって、
   前記保持部は、
   少なくとも前記変形する部分における内表面に凹状に凹んで延びる第１溝部を有しており、
   前記第１溝部は、
   横断面における内表面の曲率が全長に亘って有限値となる形状に形成されていることを特徴とするボールシート。
2. 請求項１に記載したボールシートにおいて、
   前記第１溝部は、
   前記筒状の保持部の中心軸と前記第１溝部の内表面との距離の一次微分値が連続的に変化する形状に形成されていることを特徴とするボールシート。
3. 請求項１または請求項２に記載したボールシートにおいて、
   前記第１溝部は、
   前記保持部の厚さの４０％以上かつ５０％以下の深さで形成されていることを特徴とするボールシート。
4. 請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載したボールシートにおいて、
   前記第１溝部は、
   前記保持部の内表面における開口幅が前記保持部の厚さより大きいことを特徴とするボールシート。
5. 請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載したボールシートにおいて、
   前記保持部は、
   前記ボール部から前記ボールスタッドの軸線方向の荷重を受ける部分における内表面に凹状に凹んで延びる第２溝部を含んでおり、
   前記第２溝部は、
   横断面における少なくとも底部に角部を有して構成されていることを特徴とするボールシート。
6. 軸状のスタッド部の先端部に球状のボール部を有するボールスタッドと、
   前記請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載したボールシートと、
   前記ボールシートにおける保持部を内表面によって前記ボール部側に押し付けて変形させた状態で収容するソケットとを備えたことを特徴とするボールジョイント。

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