JP2017101743A - 球面軸継手装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数および製造コストを低減可能な球面軸継手装置を提供する。【解決手段】ドラッグリンク１０のエンド１１に開設された軸受凹部１２と、軸受凹部１２に嵌入された軸受部材３０と、球面軸２０に形成され軸受部材３０に摺動自在に嵌入された凸球面部２１と、球面軸２０の凸球面部２１を臨む開口を閉塞したエンドキャップ５０とを備えている球面軸継手装置において、硬質樹脂が使用されて耐摩耗構造に構成された押さえ部材４０をエンドキャップ５０と凸球面部２１との間にエンドキャップ５０に反力をとって凸球面部２１を軸受凹部１２に押圧するように装填する。押さえ部材３０に傾斜面４６を形成し、エンドキャップ５０に傾斜面４６に対応する円錐台斜面形状の押圧部５４を形成し、傾斜面４６にはかしめ部１８のかしめ加工時に押圧部５４に押し潰される突起４７を形成する。【選択図】図１

Description

本発明は、球面軸継手装置に関し、例えば、自動車に搭載されるステアリングシステムのタイロッドやドラッグリンクおよびサスペンションシステムのリンクに利用して有効なものに関する。

一般に、自動車に搭載されるステアリングシステムのタイロッドやドラッグリンクにおいては、その両端部に球面軸継手装置がそれぞれ設けられている。

従来のこの種の球面軸継手装置として、次のように製造されるものがある（例えば、特許文献１参照）。
ナックルアームまたはピットマンアームに固定される球面軸はその凸球面部に軸受部材が嵌合された状態で、タイロッドまたはドラッグリンクの端部（エンド）に開設された軸受凹部に挿入される。
他方、エンドプラグ（エンドキャップ）の上にスプリングが載せられ、スプリングの上に押さえ部材がスプリングシートを介して載せられた組立体が別のアッセンブリ工程において準備される。
そして、組立体は球面軸が挿入された軸受凹部に挿入されて押さえ部材が凸球面部の下端面に当接され、軸受凹部の開口部に形成されたかしめ部がかしめ加工されることにより固定される。
この球面軸継手装置において、球面軸は凸球面部が軸受凹部に軸受部材および押さえ部材を介して三次元方向に回動自在に支持されているとともに、軸受部材および押さえ部材は軸受凹部にスプリングによってガタツキなく押し付けられている。

実開平７−４１０５３号公報

しかしながら、前記した球面軸継手装置においては、軸受凹部によって球面軸を支承するのに軸受部材、押さえ部材、スプリングシート、スプリングおよびエンドプラグが使用されているため、部品点数が多く、かつまた、エンドプラグ、スプリング、スプリングシートおよび押さえ部材の組立体は別のアッセンブリ工程において組み立てておく必要があるため、製造コストが高くなるという問題点がある。

本発明の目的は、部品点数および製造コストを低減することができる球面軸継手装置を提供することにある。

前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
第一継手部材に開設された軸受凹部と、前記軸受凹部に嵌入された軸受部材と、第二継手部材に形成され前記軸受部材に摺動自在に嵌入された凸球面部と、前記第二継手部材に形成された前記凸球面部を臨む開口を閉塞したエンドキャップと、高分子化合物が使用されて耐摩耗構造に構成され、前記エンドキャップと前記凸球面部との間に前記エンドキャップに反力をとって前記凸球面部を前記軸受凹部に押圧するように装填された押さえ部材と、を備えている球面軸継手装置。

前記した手段によれば、部品点数および製造コストを低減することができる。

本発明の一実施形態である球面軸継手装置を示す縦断面図である。 押さえ部材を示しており、（ａ）は（ｂ）のａ−ａ線に沿う正面断面図、（ｂ）は底面図である。

以下、図面に即して本発明の一実施形態を説明する。

図１〜図２は本発明の一実施形態を示している。
本実施形態において、本発明に係る球面軸継手装置は、自動車のステアリングシステムのドラッグリンクに使用されるものとして構成されており、三次元方向の回動を確保するように構成されている。
図１に示されているように、本実施形態に係る球面軸継手装置は、第一継手部材としてのドラッグリンク１０と、第二継手部材としての球面軸２０と、軸受部材３０と、押さえ部材４０と、エンドキャップ５０と、ブーツ６０とを備えている。

ドラッグリンク１０はエンド１１を備えており、エンド１１には略円柱形の中空形状に形成された軸受凹部１２が、エンド１１の端部に配されて長手方向と直交する方向に貫通するように開設されている。軸受凹部１２の一端部（以下、上端部とする）には半球形の凹球面部１３が形成されており、軸受凹部１２の下端部には円柱内周面形の円柱内周面部１４が形成されている。
エンド１１の円柱内周面部１４の下側には、位置決め部１５が円柱内周面部１４の内径よりも大径の円柱内周面形に形成されており、位置決め部１５と円柱内周面部１４との境目には段差１６が同心に配されて垂直方向下向きに形成されている。

エンド１１の位置決め部１５の下側にはエンドキャップ取付部１７が、位置決め部１５の内径よりも大径の円柱内周面形に形成されている。エンドキャップ５０はエンドキャップ取付部１７に下側から当接された後に、エンドキャップ取付部１７の下側に突設された円筒形状部を巻きかしめ加工されて形成されるかしめ部１８によって締結される。

球面軸２０は略球体（ボール）形状に形成された凸球面部２１を備えており、凸球面部２１には連結部２２が凸球面部２１の球心の延長線上に沿うように突設されている。連結部２２の下端部には凹曲面形状のネック部２３が形成されており、ネック部２３の上側には円柱形状のブーツ取付部２４が形成されている。ブーツ取付部２４の上側には雄テーパ部２５が形成されており、雄テーパ部２５の上側には雄ねじ部２６が形成されている。

図１に示されているように、球面軸２０は組付部材としてのナックルアームまたはピットマンアーム（以下、アーム部材という）２７に、アーム部材２７に開設された取付孔としてのテーパ孔２８内に雄テーパ部２５が挿通された後に、ナット２９が雄ねじ部２６に螺合されることにより、締結される。

軸受部材３０はポリアセタール樹脂が使用されて、アッパシート部３１とロアシート部３２とが一体成形されており、軸受凹部１２に嵌入されるグリース給脂式軸受構造および球面軸受構造に構成されている。
すなわち、軸受部材３０はポリアセタール樹脂が使用されて、全体的に上下端部が平行に切り欠かれた球形の中空体に一体成形されており、アッパシート部３１の内側球面とロ
アシート部３２の内側球面とが軸受部材３０の球形中空体の内形である凹球面部３３を構成している。凹球面部３３は球面軸２０の凸球面部２１に対応されており、凸球面部２１を略全体的に包囲している。

凹球面部３３の下端部には位置決め筒３５が同軸に配されて垂直方向下向きに突設されている。位置決め筒３５は上側係止部３６が上端に水平に形成され、下側係止部３７が下端に水平に形成されている。軸受部材３０が軸受凹部１２に嵌入されて、エンドキャップ５０がエンドキャップ取付部１７にかしめ部１８によって締結されると、上側係止部３６および下側係止部３７がエンド１１の段差１６およびエンドキャップ５０に位置規制されるので、軸受部材３０は軸受凹部１２に位置決めされた状態になる。

押さえ部材４０は樹脂またはゴムのような高分子化合物の一例である、耐荷重性の高い剛性および耐摩耗性を有した硬質樹脂（例えば、ポリブチレンテレフタレート樹脂）が使用されて、外径が軸受部材３０の位置決め筒３５の内径よりも小径であって、高さが位置決め筒３５の高さよりも高い円柱形状に形成されている。そして、押さえ部材４０はグリース給脂式軸受構造および球面軸受構造に構成されている。
図２に示されているように、押さえ部材４０の上端面には押接面４１が、球面軸２０の凸球面部２１に対応する凹球面形状に形成されており、押接面４１上には一定幅一定深さのグリース保持溝４２が４条、十字形に配されて没設されている。押さえ部材４０の中心線上にはグリース溜４３が円形孔形状に開設されており、グリース溜４３の上端には各グリース保持溝４２の内側端がそれぞれ接続している。
押さえ部材４０の下端面におけるグリース溜４３の周縁には当接部４４が一定幅一定高さの円形リング形状に突設されている。
押さえ部材４０の下端面における中間部には略台形穴形状に形成された肉盗み４５が６個、同一半径上において放射状に配されて没設されている。
押さえ部材４０の下端部外周には円形リング形状の傾斜面４６がＣ面取り形状に形成されており、傾斜面４６上には一定幅一定高さの突起４７が６条、放射状に配置されて突設されている。

エンドキャップ５０は鋼等の金属が使用されて円形皿形状に形成されている。エンドキャップ５０の外周縁部は被締結部５１を形成しており、被締結部５１はエンド１１のエンドキャップ取付部１７に嵌入されて、かしめ部１８によって締結されている。
エンドキャップ５０の被締結部５１の内側には位置決め部５２が水平に形成されている。エンドキャップ５０がエンドキャップ取付部１７にかしめ部１８によって締結された状態において、位置決め部５２は下側係止部３７に係止して上側係止部３６を段差１６に係止させることにより、軸受部材３０を軸受凹部１２に位置決めしている。
エンドキャップ５０の皿形状の底にはシート部５３が円形平板形状に形成されている。エンドキャップ５０がエンドキャップ取付部１７にかしめ部１８によって締結された状態において、シート部５３は押さえ部材４０の当接部４４に当接することにより、押さえ部材４０の下端を受けた状態になる。
エンドキャップ５０の位置決め部５２とシート部５３との間には押圧部５４が円錐台斜面形状に形成されており、押圧部５４の傾斜角は押さえ部材４０の傾斜面４６の傾斜角と対応されている。エンドキャップ５０がエンドキャップ取付部１７にかしめ部１８によって締結された状態において、エンドキャップ５０の押圧部５４が傾斜面４６を押圧することにより、押さえ部材４０上端面の押接面４１を球面軸２０下端面の凸球面部２１に押接させて、軸受凹部１２と軸受部材３０と凸球面部２１との相互間にガタが発生するのを防止している。

ブーツ６０はゴムまたは樹脂等の可撓性を有する材料が用いられて、大略円筒形状に形成されており、球面軸２０とドラッグリンク１０のエンド１１との間に、軸受凹部１２の
上面開口を被覆するように装着されている。ブーツ６０内にはグリース７０が充填されている。
ブーツ６０の中間部には蛇腹部６１が断面「つ」字形状に一体成形されており、蛇腹部６１は軸心方向（上下方向）に開閉変形することにより、アーム部材２７とエンド１１との間の相対変位を吸収する。
ブーツ６０の下端部には下側取付部６２が円形リング形状に形成されており、下側取付部６２はエンド１１の上端部外周に嵌合されて固定されている。ブーツ６０の上端部には上側取付部６３が円形リング形状に形成されており、上側取付部６３は球面軸２０のブーツ取付部２４に固定されている。
上側取付部６３の上面外周縁にはリップ６４が同心円に形成されて上向きに突設されている。リップ６４は断面が長方形形状の円形リング形状に形成されて斜め外向きに突設されており、アーム部材２７の下面に押接している。上側取付部６３の上面における中間部には押接部６５が、断面が半円形の円形リング形状に形成されて垂直に形成されており、押接部６５はアーム部材２７の下面に当接されたリテーナ６６に押接している。

以上の構成に係る球面軸継手装置の作用および効果を説明する。

球面軸２０の凸球面部２１がエンド１１の凹球面部１３に軸受部材３０によって摺動自在に支持されているので、球面軸２０に固定されたアーム部材２７はドラッグリンク１０に対して三次元方向に揺動することができる。
このとき、エンドキャップ５０の押圧部５４が傾斜面４６を押圧することにより、押さえ部材４０の押接面４１を球面軸２０の凸球面部２１に押接させて、軸受凹部１２と軸受部材３０と凸球面部２１との相互間にガタが発生するのを防止している。
アーム部材２７がドラッグリンク１０に対して揺動すると、ブーツ６０の蛇腹部６１が軸心方向（上下方向）に開閉変形することにより、アーム部材２７とエンド１１との間の相対変位を吸収するので、アーム部材２７はドラッグリンク１０に対してブーツ６０に妨害されることなく、スムーズに揺動することができる。
また、アーム部材２７のドラッグリンク１０に対する揺動時には、ブーツ６０のリップ６４および押接部６５がアーム部材２７の下面にブーツ６０自体の弾性力によって押接しているので、ブーツ６０はシールを維持することができる。

以下、ドラッグリンク１０のエンド１１と球面軸２０との組付作業について説明する。

まず、軸受部材３０が装着された球面軸２０がドラッグリンク１０のエンド１１の軸受凹部１２に下端開口から挿入される。これにより、軸受部材３０はドラッグリンク１０のエンド１１の軸受凹部１２と凸球面部２１との間に嵌入された状態になる。

次いで、押さえ部材４０が軸受凹部１２の下端開口から軸受部材３０の位置決め筒３５内に挿入されて、押さえ部材４０の押接面４１が球面軸２０の凸球面部２１の下面に当接される。グリース７０が位置決め筒３５やグリース溜４３に適宜に供給される。
続いて、エンドキャップ５０がエンドキャップ取付部１７内に嵌入されるとともに、エンドキャップ取付部１７の下側に突設された円筒形状部が巻きかしめ加工され、この巻きかしめ加工によって形成されるかしめ部１８によってエンドキャップ５０の被締結部５１が締結される。この巻きかしめ加工の際に、押さえ部材４０の傾斜面４６に突設された突起４７がかしめ力によって押し潰される（塑性変形される）。
突起４７が押し潰された押さえ部材４０はエンドキャップ５０に反力をとって、軸受部材３０を凸球面部２１に押接させることにより、凸球面部２１を軸受部材３０を介して軸受凹部１２に押し付け、球面軸２０を押さえ付けた状態になる。

その後、ブーツ６０が球面軸２０とドラッグリンク１０のエンド１１との間に軸受凹部
１２の上面開口を被覆するように装着される。

球面軸２０の雄テーパ部２５がアーム部材２７のテーパ孔２８内に挿通され、雄ねじ部２６にナット２９が螺合されて球面軸２０がアーム部材２７に固定される。

ところで、本実施形態のように押さえ部材が硬質樹脂によって成形されており、かつ、スプリングが使用されていないと、かしめ部を形成する巻きかしめ加工時の公差（かしめ部の高さ寸法）について極めて厳格な精度が、次のような理由で要求されることになる。
球面軸継手装置においては、かしめ部の高さを調整することにより、球面軸への押さえ部材の押圧力を制御し、もって、規定のトルクを創出している。
押さえ部材とエンドキャップとの間にスプリングが介設されている場合には、スプリングの弾性変形によって巻きかしめ加工時の誤差を補償することができるが、スプリングが介設されていない場合には巻きかしめ加工時の誤差を補償することができない。
したがって、押さえ部材が硬質樹脂によって成形されており、かつ、スプリングが使用されていないと、かしめ部を形成する巻きかしめ加工時の公差について極めて厳格な精度が要求されることになる。

本実施形態においては、かしめ部１８を形成する巻きかしめ加工時に、押さえ部材４０の傾斜面４６に突設された突起４７がかしめ力によって押し潰される（塑性変形される）ことにより、巻きかしめ加工時の誤差を補償することができるので、その分、かしめ部を形成する巻きかしめ加工時の公差についての精度を緩和することができる。

本実施形態によれば、次の効果を得ることができる。

（１）スプリングおよびスプリングシートを廃止することにより、部品点数および組付工数を低減することができるので、球面軸継手装置の製造コストを低減することができる。

（２）押さえ部材を硬質樹脂によって一体成形することにより、球面軸継手装置の製造コストを低減することができ、かつ、球面軸継手装置を軽量化することができる。

（３）軸受部材を球面軸の凸球面部に嵌合させた状態で球面軸を軸受凹部に挿入し、次いで、押さえ部材を軸受凹部に装填すれば組付作業を完了することができるため、軸受部材と押さえ部材とをオフラインにおいて別組みする工程を廃止することができる。その結果、球面軸継手装置の製造コストをより一層低減することができる。

（４）押さえ部材をグリース給脂式軸受構造に構成することにより、押さえ部材の摩耗を防止することができるので、軸受凹部と軸受部材と球面軸と押さえ部材との相互間にガタが発生するのを抑止ないしは殆ど抑止することができる。

（５）かしめ部を形成する巻きかしめ加工時に、押さえ部材の傾斜面に突設された突起がかしめ力によって押し潰されることにより、巻きかしめ加工時の誤差を補償することができるので、その分、かしめ部を形成する巻きかしめ加工時の公差についての精度を緩和することができる。

（６）押さえ部材に傾斜面を形成し、エンドキャップに傾斜面に対応する円錐台斜面形状の押圧部を形成することにより、押さえ部材の押圧力は軸受部材を球面軸の凸球面部の球心に向かって作用する状態になるため、押さえ部材は軸受凹部と軸受部材と凸球面部との相互間にガタが発生するのをより一層確実に防止することができる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
において、種々に変更が可能であることはいうまでもない。

例えば、押さえ部材はポリブチレンテレフタレート樹脂を使用して形成するに限らず、ポリアセタール樹脂やポリウレタンエラストマー等を使用して形成してもよい。

また、押さえ部材は、グリース給脂式軸受構造によって耐摩耗構造に構成するに限らず、無給脂式軸受構造によって耐摩耗構造に構成してもよい。

押さえ部材の突起は、放射状に配置するに限らず、同心円に配置してもよいし、散点状に配置してもよい。

本発明に係る球面軸継手装置は、ステアリングのドラッグリンクやタイロッドに適用するに限らず、サスペンションのリンク等にも適用することができる。

１０…ドラッグリンク、１１…エンド、１２…軸受凹部、１３…凹球面部、１４…円柱内周面部、１５…位置決め部、１６…段差、１７…エンドキャップ取付部、１８…かしめ部、
２０…球面軸、２１…凸球面部、２２…連結部、２３…ネック部、２４…ブーツ取付部、２５…雄テーパ部、２６…雄ねじ部、
２７…アーム部材、２８…テーパ孔（取付孔）、２９…ナット、
３０…軸受部材、３１…アッパシート部、３２…ロアシート部、３３…凹球面部、３５…位置決め筒、３６…上側係止部、３７…下側係止部、
４０…押さえ部材、４１…押接面、４２…グリース保持溝、４３…グリース溜、４４…当接部、４５…肉盗み、４６…傾斜面、４７…突起、
５０…エンドキャップ、５１…被締結部、５２…位置決め部、５３…シート部、５４…押圧部、
６０…ブーツ、６１…蛇腹部、６２…下側取付部、６３…上側取付部、６４…リップ、６５…押接部、
７０…グリース。

Claims (4)

1. 第一継手部材に開設された軸受凹部と、前記軸受凹部に嵌入された軸受部材と、第二継手部材に形成され前記軸受部材に摺動自在に嵌入された凸球面部と、前記第二継手部材に形成された前記凸球面部を臨む開口を閉塞したエンドキャップと、高分子化合物が使用されて耐摩耗構造に構成され、前記エンドキャップと前記凸球面部との間に前記エンドキャップに反力をとって前記凸球面部を前記軸受凹部に押圧するように装填された押さえ部材と、を備えている球面軸継手装置。
2. 前記押さえ部材が硬質樹脂が使用されて形成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の軸継手装置。
3. 前記押さえ部材の前記エンドキャップとの押接部分には突起が形成されている、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の球面軸継手装置。
4. 前記押さえ部材に傾斜面が形成され、前記エンドキャップに前記傾斜面に対応する円錐台斜面形状の押圧部が形成され、前記傾斜面に前記突起が形成されている、
   ことを特徴とする請求項３に記載の球面軸継手装置。

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