JP2021134899A - ダストカバーおよびボールジョイント - Google Patents

Abstract

【課題】ダストカバーのシール性を向上させること。【解決手段】ダストカバー１２は、軸部２１と軸部２１の一端に設けられた球形部２２とを有するボールスタッド２０と、球形部２２を支持する軸受部３３を有するソケット３０と、軸部２１の他端に設けられ前記他端の外周面を包囲する環状のナックル４０であって軸部２１の外周面から張り出す環状面４０Ｓを球形部２２側に有するナックル４０を具備するボールジョイント１００に利用される弾性変形可能なダストカバー１２であってソケット３０に固定される被固定部５１と環状面４０Ｓを押圧する環状のシール部５２と被固定部５１とシール部５２との間に位置する胴体部５３とが一体に形成され、シール部５２の内周面に固定され軸部２１の外周面に当接する環状体５４であってシール部５２よりも軸部２１の外周面に対する静止摩擦係数が小さい環状体５４を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、ダストカバーおよびボールジョイントに関する。

例えば自動車等の各種の装置に設置されるボールジョイントは、球形部が一端に設置されたボールスタッドと、当該球形部を支持する軸受部を含むソケットとを具備する。ボールジョイントには、塵埃および水分の付着とグリースの流出とを防止するためのダストカバーが設置される。例えば特許文献１には、ダストカバーの破損を防止し、さらに、ダストカバーのシール性を確保するために、ボールスタッドの柄に、ボールジョイントの軸方向において球形部側に向かって拡径するテーパー部を設け、テーパー部の外周面でダストカバーの小開口部と当接しない位置に、環状の突部を設ける構成が開示されている。

実開平４−３２３１３号公報

特許文献１に記載されたボールジョイントにおいては、ダストカバーがボールスタッドの軸部を締め付ける緊迫力が働く。これにより、当該軸部の回転に追従してダストカバーがねじれることにより、ダストリップがナックルを押圧する押圧力が低下する。従って、ダストカバーのシール性が低下するおそれがある。

以上のような事情に鑑み、本発明は、ダストカバーのシール性を向上させることを目的とする。

本発明のひとつの態様に係るダストカバーは、軸部と、前記軸部の一端に設けられた球形部とを有するボールスタッドと、前記球形部を支持する軸受部を有するソケットと、前記軸部の他端に設けられ、前記他端の外周面を包囲する環状のナックルであって、前記軸部の外周面から張り出す環状面を前記球形部側に有するナックルとを具備するボールジョイントに利用される弾性変形可能なダストカバーであって、前記ソケットに固定される被固定部と、前記環状面を押圧する環状のシール部と、前記被固定部と前記シール部との間に位置する胴体部とが一体に形成され、前記シール部の内周面に固定され、前記軸部の外周面に当接する環状体であって、前記シール部よりも前記軸部の外周面に対する静止摩擦係数が小さい環状体を有する。

本発明のひとつの態様に係るボールジョイントは、ジョイント機構とダストカバーとを具備するボールジョイントであって、前記ジョイント機構は、軸部と、前記軸部の一端に設けられた球形部とを有するボールスタッドと、前記球形部を支持する軸受部を有するソケットと、前記軸部の他端に設けられ、前記他端の外周面を包囲する環状のナックルであって、前記軸部の外周面から張り出す環状面を前記球形部側に有するナックルと、を有し、前記ダストカバーは、前記ソケットに固定される被固定部と、前記環状面を押圧する環状のシール部と、前記被固定部と前記シール部との間に位置する胴体部とが一体に形成され、前記シール部の内周面に固定され、前記軸部の外周面に当接する環状体であって、前記シール部よりも前記軸部の外周面に対する静止摩擦係数が小さい環状体を有する。

本発明によれば、ダストカバーのシール性を向上させることができる。

本実施形態のボールジョイントの構成例を示す断面図である。 ダストカバーのシール部の近傍を拡大した断面図である。 従来のダストカバーのシール部の近傍を拡大した断面図である。 変形例に係るダストカバーのシール部の近傍を拡大した断面図である。

本発明の好適な形態について図面を参照しながら以下に説明する。なお、各図面における各要素の寸法および縮尺は実際の製品とは適宜に相違する。

Ａ：実施形態
図１は、本実施形態のボールジョイント１００の構成例を示す断面図である。ボールジョイント１００は、例えば自動車の懸架装置または操舵装置等の各種の装置に利用される構造体である。ボールジョイント１００は、図１に示すように、ジョイント機構１１と、ダストカバー１２とを有する。

ジョイント機構１１は、ボールスタッド２０と、ソケット３０と、ナックル４０とを有する。図１には、ソケット３０の中心軸Ｃ１を通過する断面が例示されている。

ボールスタッド２０は、図１に示すように、円柱状の軸部２１と、球状の球形部２２とを有する棒状の構造体である。球形部２２は軸部２１の一端に設けられ、ナックル４０は軸部２１の他端と一体的に構成された環状体である。ナックル４０は、軸部２１の外周面から径方向に張り出す結合部材である。ナックル４０は、当該他端の外周面を包囲する。また、ナックル４０は、図１に示すように、環状面４０Ｓを有する。環状面４０Ｓは、軸部２１の外周面から径方向に張り出し、ナックル４０の球形部２２側に位置する下面である。なお、前述の「径方向」とは軸部２１の中心軸Ｃ２に直交する方向であり、この点は以下の説明でも同様である。また、以下の説明では、軸部２１が延在する方向を「軸方向」、中心軸Ｃ２回りの方向を「周方向」とする。

ソケット３０は、回転および揺動が可能な状態でボールスタッド２０を支持する構造体である。具体的には、ソケット３０は、筐体部３１と底板３２と軸受部３３とを有する。筐体部３１は、例えば円筒状の構造体である。底板３２は、筐体部３１の開口を閉塞することでソケット３０の底面を構成する板状部材である。

軸受部３３は、筐体部３１と底板３２とで形成される空間に収容され、ボールスタッド２０の球形部２２を支持する。具体的には、軸受部３３には、球形部２２の曲率半径と同径の球状の軸受面３４が形成される。球形部２２の表面が軸受面３４に接触した状態でボールスタッド２０は軸受部３３に支持される。球形部２２の表面と軸受面３４との間隙にはグリースが充填される。従って、ボールスタッド２０は、軸部２１の中心軸Ｃ２を中心として回転可能であり、かつ、ソケット３０の中心軸Ｃ１に対して傾斜した状態に揺動可能である。

ダストカバー１２は、球形部２２と軸受部３３との連結部分に対する塵埃または水分の付着と、連結部分に塗布されるグリースの流出とを防止するためにジョイント機構１１に設置される構造体である。ダストカバー１２は、ゴム（例えばクロロプレンゴム）等の弾性材料により形成された筒状の弾性体である。概略的にはボールスタッド２０を包囲するようにダストカバー１２が設置される。

ダストカバー１２は、図１に示すように、被固定部５１と、シール部５２と、胴体部５３と、環状体５４とを有する。被固定部５１、シール部５２および胴体部５３は一体に形成された弾性体である。

被固定部５１は、図１に示すように、中心軸Ｃ１の延伸方向におけるダストカバー１２の一端を構成する。シール部５２は、当該延伸方向におけるダストカバー１２の他端を構成する。胴体部５３は、ソケット３０に対するボールスタッド２０の回転および揺動に連動して弾性的に変形する膜体である。胴体部５３は、被固定部５１とシール部５２との間に位置し、これらと一体的に構成される。

被固定部５１は、ソケット３０に固定される。具体的には、被固定部５１は、筐体部３１の端部近傍を包囲する環状体である。被固定部５１は、締付部材６１により外周側から締付けられる。締付部材６１は、被固定部５１を包囲するように被固定部５１の外周面に装着される環状体である。締付部材６１は、例えば、サークリップまたはバンド等である。被固定部５１は、締付部材６１に締め付けられることによって、ソケット３０に固定される。被固定部５１が締付部材６１によりソケット３０に固定されている状態では、被固定部５１の内周面が筐体部３１の外周面に密着する。

シール部５２は、軸部２１を包囲する環状体である。ダストカバー１２がジョイント機構１１に設置されている状態において、シール部５２は、図１に示すように、軸部２１とナックル４０との連結部分の近傍に配置される。

図２は、シール部５２の近傍を拡大した断面図である。シール部５２は、図２に示すように、ダストリップ５２１を有する。ダストリップ５２１は、シール部５２の上面から突出する突起から構成される。当該上面は、ナックル４０の球形部２２側に位置する環状面４０Ｓに対向する面である。ダストリップ５２１は、中心軸Ｃ２を中心として環状に構成された突起である。

シール部５２は、シール部５２の内周面であるテーパー面５２Ｓを有する。テーパー面５２Ｓは、ナックル４０側から球形部２２側にかけて拡径する傾斜面である。テーパー面５２Ｓには、金属製の環状体５４が設けられる。環状体５４は、シール部５２を補強する補強部材として機能する。

環状体５４は、図２に示すように、第１部分５４１と第２部分５４２とを有する。第１部分５４１は、テーパー面５２Ｓに沿う方向に延在し、テーパー面５２Ｓに固定される。具体的には、第１部分５４１は、テーパー面５２Ｓに焼き付けられている。テーパー面５２Ｓに第１部分５４１が固定されたダストカバー１２の製造方法は特に限定されないが、例えば、インサート成型法が用いられてもよい。

第１部分５４１は、シール部５２から露出するテーパー面５４Ｓを有する。テーパー面５４Ｓは環状体５４の内周面であり、ナックル４０側から球形部２２側にかけて拡径する傾斜面である。テーパー面５４Ｓは、軸部２１の外周面の一部に当接する。具体的には、テーパー面５４Ｓは、図２に示すように、軸部２１のテーパー面２１Ｓに当接する。

テーパー面２１Ｓは軸部２１の外周面の一部であり、ナックル４０側から球形部２２側にかけて拡径する傾斜面である。ここで、テーパー面５４Ｓと中心軸Ｃ２に平行な軸線Ｌとがなす角度θ２は、テーパー面２１Ｓと軸線Ｌとがなす角度θ１と同一である。これにより、テーパー面５４Ｓとテーパー面２１Ｓとが隙間なく当接することでテーパー面５４Ｓがテーパー面２１Ｓに対して軸方向に位置決めされ、ダストリップ５２１の先端部がナックル４０の環状面４０Ｓの全域にわたって密着（押圧）する状態が維持される。

本実施形態では、ダストリップ５２１の先端部がナックル４０の環状面４０Ｓの全域にわたって密着する状態において、ボールスタッド２０が中心軸Ｃ２を中心として回転可能であり、且つ、ソケット３０の中心軸Ｃ１に対して傾斜した状態に揺動可能である。ボールスタッド２０が中心軸Ｃ２を中心として回転すると、環状体５４のテーパー面５４Ｓが軸部２１のテーパー面２１Ｓに対して摺動する。ここで、本実施形態の環状体５４は金属製である。従って、環状体５４は、ゴムなどの弾性材料からなるシール部５２よりも、テーパー面２１Ｓに対する静止摩擦係数が小さい。即ち、テーパー面５４Ｓとテーパー面２１Ｓとの摺動抵抗が、シール部５２とテーパー面２１Ｓとの摺動抵抗よりも小さい。これにより、軸部２１が環状体５４に対して円滑に回転する。なお、前述したテーパー面５４Ｓは「第１テーパー面」の一例であり、テーパー面２１Ｓは「第２テーパー面」の一例である。

第２部分５４２は、第１部分５４１から径方向に延在し、図２に示すように、シール部５２に埋め込まれる。この構成により、環状体５４がシール部５２に強固に固定される。

図３は、従来のダストカバーのシール部Ａ近傍を拡大した断面図である。従来のダストカバーでは、ダストリップＢがナックルＮから軸方向に圧縮されることで、ダストカバーの膜部に弾性力が生まれる。この弾性力は、ダストカバーの膜部が圧縮された状態から伸長した状態に戻ろうとする力である。これにより、当該力がシール部Ａに伝播することでダストリップＢにナックルＮを押し返す力（以下、「反力」という）が生まれ、この反力によってダストカバーのシール性が確保される。しかし、このような構成では、熱等の影響によってダストカバーの膜部の弾性力が低下すると、ダストリップＢの反力も低下する。従って、ダストカバーのシール性が低減するおそれがある。なお、従来のダストカバーのシール部Ａには、図３に示すように、断面形状がＬ字型である環状の補強部材Ｃが埋設される。

また、従来のダストカバーでは、シール部Ａの内周面と軸部Ｓとの間で締め代を持たせているため、緊迫力（シール部Ａの内周面が軸部Ｓを締め付ける力）が生まれる。これにより、軸部Ｓに対するシール部Ａの内周面の摺動抵抗が大きくなる。従って、ボールスタッドの回転時に、ダストカバーの膜部の形状変化に伴ってダストリップＢの反力が低減する。詳細に説明すると、軸部Ｓに対するシール部Ａの内周面の摺動抵抗が大きいことから、軸部Ｓが周方向に回転するとこの回転に追随してシール部Ａが周方向に牽引される。これにより、ダストリップＢの反力が低減し、ダストカバーのシール性が落ちるおそれがある。なお、前述した「締め代を持たせる」とは、シール部Ａの内径を軸部Ｓの最外径よりも小さくすることを意味する。

一方、本実施形態のダストカバー１２では、従来のようにダストカバー１２が軸部２１を締め付ける構成は採用されず、環状体５４のテーパー面５４Ｓが軸部２１のテーパー面２１Ｓに対して軸方向に位置決めされている。ここで、本実施形態の環状体５４は、上述したように、軸部２１の外周面に対する静止摩擦係数がシール部５２よりも低いので、テーパー面２１Ｓに対するテーパー面５４Ｓの摺動抵抗が従来よりも小さい。従って、軸部２１の回転に伴ってテーパー面５４Ｓがテーパー面２１Ｓに対して摺動しやすくなり、従来よりもダストカバー１２のシール性が向上する。
詳細に説明すると、テーパー面２１Ｓに対するテーパー面５４Ｓの摺動抵抗が小さいことから、軸部２１が回転したとしてもシール部５２が周方向に牽引されづらくなる。これにより、ダストリップ５２１がナックル４０を押し返す反力が確保されるので、従来よりもダストカバー１２のシール性が確保される。特に、本実施形態では、テーパー面５４Ｓがテーパー面２１Ｓに対して位置決めされているので、熱等の影響により胴体部５３の弾性力が低下したとしても、シール部５２がナックル４０から離間する方向に移動しづらい。よって、ダストリップ５２１がナックル４０を押し返す反力が安定化し、従来よりもダストカバー１２のシール性がより向上する。また、当該反力が安定化すると、ナックル４０を押し返す反力を確保するために胴体部５３の膜圧を厚くする必要がなくなるので、従来よりも胴体部５３の厚みを薄くすることができる。
なお、前述した「ダストカバー１２のシール性」とは、装着状態において、ダストカバー１２、ボールスタッド２０およびソケット３０により画定される空間をダストカバー１２が密閉する能力を意味する。

Ｂ：変形例
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述の態様に限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。

図４は、変形例に係るダストカバー１２のシール部５２の近傍を拡大した断面図である。前述の形態の環状体５４は金属製であるがこれに限られず、例えば、樹脂製であってもよい。また、環状体５４は、ナックル４０との対向面の径方向における幅が、当該対向面に対して反対の面の径方向における幅よりも大きくなるように内周面が傾斜した構成であってもよい。換言すると、環状体５４の径方向における幅が、球形部２２側からナックル４０側にかけて漸増する構成が採用されてもよい。さらに、ダストリップ５２１は前述の態様で例示された構成に限定されず、図４に示すように単一の突起であってもよい。

Ｃ：補足
前述の態様のボールジョイント１００は典型的には車両用のボールジョイントである。ただし、本発明の用途は特に限定されず、前述のダストカバー１２が使用可能なボールジョイント全般に適用されてよい。

加えて、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本発明は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１０…ボールジョイント、１１…ジョイント機構、１２…ダストカバー、２０…ボールスタッド、２１…軸部、２１Ｓ,５４Ｓ…テーパー面、２２…球形部、３０…ソケット、３１…筐体部、３２…底板、３３…軸受部、３４…軸受面、４０…ナックル、５１…被固定部、５２…シール部、５３…胴体部、５４…環状体、６１…締付部材、１００…ボールジョイント、５２１…ダストリップ、５２２…シールリップ、５４１…第１部分、５４２…第２部分、Ｃ１,Ｃ２…中心軸。

Claims (4)

1. 軸部と、前記軸部の一端に設けられた球形部とを有するボールスタッドと、
   前記球形部を支持する軸受部を有するソケットと、
   前記軸部の他端に設けられ、前記他端の外周面を包囲する環状のナックルであって、前記軸部の外周面から張り出す環状面を前記球形部側に有するナックルと
   を具備するボールジョイントに利用される弾性変形可能なダストカバーであって、
   前記ソケットに固定される被固定部と、
   前記環状面を押圧する環状のシール部と、
   前記被固定部と前記シール部との間に位置する胴体部とが一体に形成され、
   前記シール部の内周面に固定され、前記軸部の外周面に当接する環状体であって、前記シール部よりも前記軸部の外周面に対する静止摩擦係数が小さい環状体を有する
   ダストカバー。
2. 前記環状体の内周面は、前記ナックル側から前記球形部側にかけて拡径する第１テーパー面であり、
   前記軸部は、前記ナックル側から前記球形部側にかけて拡径する第２テーパー面を有し、
   前記第１テーパー面は、前記第２テーパー面に当接する
   請求項１に記載のダストカバー。
3. 前記環状体は、金属製である
   請求項１または請求項２に記載のダストカバー。
4. ジョイント機構とダストカバーとを具備するボールジョイントであって、
   前記ジョイント機構は、
   軸部と、前記軸部の一端に設けられた球形部とを有するボールスタッドと、
   前記球形部を支持する軸受部を有するソケットと、
   前記軸部の他端に設けられ、前記他端の外周面を包囲する環状のナックルであって、前記軸部の外周面から張り出す環状面を前記球形部側に有するナックルと、を有し、
   前記ダストカバーは、
   前記ソケットに固定される被固定部と、
   前記環状面を押圧する環状のシール部と、
   前記被固定部と前記シール部との間に位置する胴体部とが一体に形成され、
   前記シール部の内周面に固定され、前記軸部の外周面に当接する環状体であって、前記シール部よりも前記軸部の外周面に対する静止摩擦係数が小さい環状体を有する
   ボールジョイント。

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