JP2017026075A - ボールジョイント - Google Patents

Abstract

【課題】ボールスタッドの軸周りの回転を阻止可能であってもシールが不要で防錆面で有利となるボールジョイントの提供である。【解決手段】ボールジョイント１では、球３に設けたピン４と、ブラケットＢの内周にピン４が挿入される溝５を設けたので、球３をボールスタッド２の軸周りにおいて回り止めできる。また、球３のボールスタッド２の軸周りの回り止めのための構造は、全てブラケットＢ内に収容されるため、シールが別途必要とならないだけでなく、ブラケットＢの外方から内方へ孔を設ける必要もないので、防錆面および強度面でも有利となる。【選択図】図１

Description

本発明は、ボールジョイントに関する。

ボールジョイントは、たとえば、ダンパを被制振対象としての構造物の柱とは梁や、構造物と地盤との間に設置する際に、ダンパ等の端部に設けられてダンパを取付箇所へ連結する接合部として使用される。ボールジョイントは、歳差運動と回転を許容する接合部であるため、互いの相対移動の方向が拘束されていない箇所への設定に向く。

しかしながら、ダンパが回転錘の慣性によって減衰力を発揮する回転慣性質量ダンパであるような場合、接合部にボールジョイントを用いると、ダンパにおけるロッドの回転が許容されてしまうため、回転錘が回転せず減衰力の発揮ができなくなる。

そこで、ボールスタッドの軸線方向に沿う長孔をボールジョイントの球に設け、球を保持するハウジングの外側から螺着されるボルトの先端を前記長孔に挿入して、球のボールスタッド軸周りの回転を拘束するボールジョイントが開発されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２０１４−０３１８２２号公報

従来のボールジョイントは、ボールスタッドの歳差運動は許容されるが軸周りの回転は阻止されるため、回転慣性質量ダンパに適用してもダンパは減衰力を発揮できるとともに、互いの相対移動の方向が拘束されていない被制振対象へのダンパの取付にも好適となる。

しかしながら、従来のボールジョイントでは、ボールスタッドの軸周りの回転を拘束するためのボルトがハウジングの外側から取り付けられているため、球とハウジングとの間に充填される潤滑油のハウジングに設けられたボルト孔からの漏洩を阻止するシールが必要となるとともに、防錆面で不利となる。また、ボルト孔がハウジングに設けられているので、強度面で不利となる。

そこで、本発明は、前記問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、ボールスタッドの軸周りの回転を阻止可能であってもシールが不要で防錆面および強度面で有利となるボールジョイントの提供である。

前記した目的を達成するため、本発明のボールジョイントでは、球に設けたピンと、ブラケットの内周にピンが挿入される溝を設けたので、球をボールスタッドの軸周りにおいて回り止めできる。このように、本発明のボールジョイントにあっては、球のボールスタッドの軸周りの回り止めのための構造は、全てブラケット内に収容されるため、シールが別途必要とならず、ブラケットの外方から内方へ孔を設ける必要もない。また、本発明のボールジョイントにあっては、球のボールスタッドの軸周りの回転が阻止されるので、回転慣性質量ダンパの接合部への利用が可能となり、回転慣性質量ダンパの全長を短くできる。

また、請求項２のボールジョイントにあっては、溝がボールスタッドの軸線方向に沿う長溝とされており、溝の長さがピンの直径より長く、幅がピンの側面に摺接する長さに設定されている。このようにすると、ボールジョイントは、ボールスタッドの軸周りの回転のみを規制するが歳差運動については許容するので、互いの相対移動の方向が規制されていない二部材間に設けられるダンパの接合部に好適となる。

さらに、請求項３のボールジョイントにあっては、ブラケットが球を包み持つとともに一端からのボールスタッドの突出を許容する筒状のハウジングと、ハウジング６の他端を閉塞する蓋とを有し、溝をハウジングの他端へ通じる構成を採用している。このようにボールジョイントを構成すると、球にピンを取り付けた状態で球をハウジング内へ挿入する際に、ピンを溝内に挿入でき、ボールジョイントの組み立て作業が非常に簡単となる。

本発明のボールジョイントによれば、ボールスタッドの軸周りの回転阻止が可能であっても、シールが不要であって、回り止めのためにブラケットに孔を設ける必要もないため防錆上でも有利となる。また、従来のボールジョイントに比較してブラケットにボルトを挿通する孔がないため強度的に有利となる。

一実施の形態におけるボールジョイントの縦断面図である。 一実施の形態におけるボールジョイントの横断面図である。 一実施の形態におけるボールジョイントのＡＡ矢視断面図である。

以下、図に示した実施の形態に基づき、本発明を説明する。一実施の形態におけるボールジョイント１は、図１から図３に示すように、ボールスタッド２の端部に設けた球３と、球３を回転自在に包み持つブラケットＢと、球３に取付られて球３の回転中心を通る軸線を持つピン４，４と、ブラケットＢの球３に対向する内周に設けられてピン４，４が挿入される溝５，５とを備えて構成されている。

以下、ボールジョイント１の各部について説明する。ボールスタッド２は、円柱状であって先端外周に螺子部２ａを備えるとともに、基端には、球３が設けられている。ボールスタッド２は、螺子部２ａを利用して、図示しないダンパ等へ装着できるようになっている。

球３には、ボールスタッド２の軸線ＢＡに直交するとともに球３の中心を通る仮想軸線ＶＡ上に、球３の中心を通る軸線を持つ一対のピン４，４が設けられている。ピン４，４の軸線は、仮想軸線ＶＡに一致しており、ピン４，４は、ボールスタッド２の軸線ＢＡに直交するとともに球３の中心を通る仮想平面と球３の外周が交わる仮想円上に１８０度位相差をもって球３に設けられている。図１中で、左右方向をＺ軸方向、上下方向をＸ軸方向、紙面を貫く方向をＹ軸方向とすると、ボールスタッド２の軸線ＢＡは、図１中でＺ軸に平行な軸線となる。

ピン４，４は、基端に外周に螺子部４ａを備えており、螺子部４ａを球３に設けた螺子孔３ａ，３ａに螺着して球３に装着されている。また、ピン４の頭部には、図示はしないが差込孔が設けられており、差込孔への工具の差し込みが可能とされ、球３へ螺子締結を容易に行えるようになっている。なお、ピン４，４の球３への装着に当たり、球３に孔を設けておき、ピン４を孔に圧入或いは嵌合して装着してもよい。また、ピン４は、ブラケットＢに設けて溝５内に挿入され、球３からの脱落が阻止されるので、球３に仮止めできる程度の態様で装着してもよい。

ブラケットＢは、球３を包み持つとともに一端からのボールスタッド２の突出を許容する筒状のハウジング６と、ハウジング６の他端を閉塞する蓋７と、ハウジング６内に挿入されて球３を支持する筒状のホルダ８とを備えている。

ハウジング６の一端側となる図１中左端側が他端側となる図１中右端側よりも小径とされていて、一端側の縮径部６ａと他端側の拡径部６ｂとが設けられている。縮径部６ａの内径は、ボールスタッド２の外径よりも大径ではあるが、球３の直径よりは小径となっている。そして、ハウジング６の内周であって、縮径部６ａの内周面６ｃと拡径部６ｂの内周面６ｄとの間には、球３の外周に摺接する湾曲面６ｅが形成されている。また、湾曲面６ｅの曲率半径は、球３の外周面に摺接可能となるように設定されている。さらに、ハウジング６の内周であって、湾曲面６ｂから拡径部６ｂの内周である内周面６ｄにかけてボールスタッド２の軸線方向に沿う溝５，５が周方向で１８０度位相差をもって形成されている。溝５，５は、ハウジング６の他端にまで通じており、溝５，５の幅寸法は、ピン４の挿入を許容するようになっている。また、溝５，５は、ボールスタッド２の軸線ＢＡに直交し球３の中心を通る仮想平面に対してボールスタッド２の軸線ＢＡ方向に沿って両側に延びる長溝とされていて、その長さは、ピン４の直径よりも長く設定されている。溝５の深さは、ピン４の球３からの突出長さよりも深く、溝５の底部がピン４に干渉しないようになっていて、ピン４の溝５内での移動を阻害しないように配慮されている。

ハウジング６内に球３を挿入するには、ピン４，４をそれぞれ対応する溝５，５内に挿入可能な位置に符合させ、ボールスタッド２をハウジング６の他端となる図１中右端側から挿入する。球３をハウジング６の湾曲面６ｅに接触するまで挿入すると、ハウジング６の一端からボールスタッド２が外方へ突出し、湾曲面６ｅで球３を受けて球３が滑らかに回転できるようになっている。

このように、球３がハウジング６内に収容された状態で、内周に球３の先端を支持する湾曲凹部８ａを備えた筒状のホルダ８が挿入され、ハウジング６内へ潤滑剤の充填後、ハウジング６の他端を閉塞する蓋７がハウジング６にボルト締結される。すると、球３がハウジング６の湾曲面６ｅとホルダ８の湾曲凹部８ａとに摺接し、球３は、ブラケットＢに包み持たれる。

そして、溝５，５の幅寸法は、ピン４の挿入を許容するようになっているが、挿入されるピン４の側部に溝５の側壁が摺接してピン４が溝５，５の幅方向へガタつかないようになっている。また、溝５，５の先端である図１中左端は、ボールスタッド２の軸線ＢＡに直交し球３の中心を通る仮想平面よりもボールスタッド２側に延長されるとともに、ハウジング６の他端まで通じていて、溝５，５の長さは、ピン４，４の直径よりも長い。図１中で、球３がＹ軸周りに時計回りに回転するとピン４，４は溝５内を移動するが、上側のピン４がホルダ８の先端に当接または下側のピン４が溝５の先端壁面に当接すると、ピン４の移動が規制され、球３はそれ以上の回転が阻止される。反対に、球３がＹ軸周りに反時計回りに回転するとピン４，４が溝５内を移動するが、上側のピン４が溝５の先端壁面に当接または下側のピン４がホルダ８の先端に当接すると、ピン４の移動が規制され、球３はそれ以上の回転が阻止される。よって、球３は、ピン４，４の移動が規制される範囲内で図１中Ｙ軸周りに回転可能となっていて、回転可能角度は、溝５の先端位置とホルダ８の先端位置で設定されている。

他方、ピン４，４は、溝５，５内において、回転は許容されているため、球３は、図１中Ｘ軸周りへの回転は許容される。しかしながら、溝５，５は、その幅方向では、ピン４，４の移動を拘束するため、球３は、図２中Ｚ軸周りへの回転が拘束され、回り止めされる。

よって、本例のボールジョイント１にあっては、歳差運動は許容されるが、ボールスタッド２の軸周りの回転は許容されず、回転慣性質量ダンパの接合部への利用が可能となる。また、このボールジョイント１を接合部として利用すれば、回転慣性質量ダンパにおけるロッドの回り止めを回転慣性質量ダンパに設ける必要が無くなるので、回転慣性質量ダンパの全長を短くできる。

そして、このボールジョイント１にあっては、球３のボールスタッド２の軸周りの回り止めは、ブラケットＢ内に設けたピン４と溝５で達成される。つまり、球３の回り止めのための構造は、全てブラケットＢ内に収容されるため、ブラケットＢに球３の回り止めのための構成を採用したためにシールが別途必要とならない。また、ブラケットＢの外方から内方へ孔を設ける必要もないので、防錆上有利となる。さらに、ブラケットＢの外方から内方へボルトを挿通する孔を設ける必要がないので、従来のボールジョイントに比較して強度的に有利となる。したがって、本発明のボールジョイント１によれば、ボールスタッド２の軸周りの回転を阻止が可能であっても、シールが不要で防錆面および強度面でも有利となるのである。

さらに、溝５，５は、ボールスタッド２の軸線ＢＡ方向に沿う長溝とされており、溝５，５の長さがピン４の直径より長く、幅がピン４の側面に摺接する長さに設定されている。このようにすると、ボールジョイント１は、ボールスタッド２の軸周りの回転のみを規制するが歳差運動については許容するので、互いの相対移動の方向が規制されていない二部材間に設けられるダンパの接合部に好適となる。

また、本例のボールジョイント１にあっては、ブラケットＢが球３を包み持つとともに一端からのボールスタッド２の突出を許容する筒状のハウジング６と、ハウジング６の他端を閉塞する蓋７とを有し、溝５をハウジング６の他端へ通じる構成を採用している。このようにボールジョイント１を構成すると、球３にピン４，４を取り付けた状態で球３をハウジング６内へ挿入する際に、ピン４を溝５内に挿入でき、ボールジョイント１の組み立て作業が非常に簡単となる。

なお、本例のボールジョイント１では、ピン４を球３に二つ設けて、それぞれのピン４をハウジング６の内周に設けた溝５，５内に挿入するようにし、球３の回り止めをしているが、ピン４の設置数は任意であり、ピン４と溝５を一つずつ設ける構成も採用できる。また、ピン４は、本例では、球３に対して、ボールスタッド２の軸線ＢＡに直交するとともに球３の中心を通る仮想軸線ＶＡ上に設けられているが、これに限られず球３の中心を通る軸線上に当該軸線と同じ軸線を持つように設置してもよい。この場合、球３のピン４の軸周りの回転は、ＸＹＺの三軸に対して傾きを持った軸周りの回転となるが、球３のボールスタッド２の軸周りの回り止め機能は失われない。

以上で、本発明の実施の形態についての説明を終えるが、本発明の範囲は図示されまたは説明された詳細そのものには限定されない。

１・・・ボールジョイント、２・・・ボールスタッド、３・・・球、４・・・ピン、５・・・溝、６・・・ハウジング、７・・・蓋、Ｂ・・・ブラケット

Claims (3)

1. ボールスタッドの端部に設けた球と、
   前記球を回転自在に包み持つブラケットと、
   前記球に取付られ、前記球の回転中心を通る軸線を持つピンと、
   前記ブラケットの内周にあって前記球に対向して設けられて前記ピンが挿入される溝とを備え、
   前記溝内への前記ピンの挿入により、前記ブラケットに対して前記ボールスタッドの軸周りの回転が規制される
   ことを特徴とするボールジョイント。
2. 前記溝は、前記ボールスタッドの軸線方向に沿う長溝であって、前記溝の長さが前記ピンの直径より長く、幅が前記ピンの側面に摺接する長さに設定される
   ことを特徴とする請求項１に記載のボールジョイント。
3. 前記ブラケットは、
   前記球を包み持つとともに一端からの前記ボールスタッドの突出を許容する筒状のハウジングと、
   前記ハウジングの他端を閉塞する蓋とを有し、
   前記溝は、前記ハウジングの他端へ通じる
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のボールジョイント。

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