JP3030289B2 - ボールジョイント - Google Patents

ボールジョイント

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は自動車のステアリン
グ又は懸架装置のためのボールジョイントに関する。
【０００２】
【従来の技術】ボールジョイントは２つの相対運動でき
る部品間の関節的な連結を行う。ボールジョイントは普
通自動車のステアリング装置や自動車の懸架装置に使用
される。
【０００３】１つの典型的なボールジョイントは球状の
ボール端部を備えたボールスタッドと、球状ソケットを
備えたソケット部材とを有する。ソケット内の軸受部材
はボール端部を受け入れ、回転及び枢動運動できるよう
にボール端部を支持する。ボールジョイントは普通グリ
ースで潤滑され、ボール端部及びソケット部材の低摩擦
相対運動を可能にする。１以上のシールをボールジョイ
ントの外面に固定して、ジョイント内にグリースを保持
させると共に、ジョイントを損傷させる虞れのあるほこ
り等の汚物の侵入を阻止する。
【０００４】
【発明の構成並びに作用効果】本発明は相対的に運動で
きる第１の部品と第２の部品とを相互連結するためのボ
ールジョイントに関する。ボールジョイントは中央のボ
ール部分と、この中央のボール部分から直径方向両側に
延びる一対のスタッド部分とを備えたボールスタッドを
有する。スタッド部分及び中央のボール部分は、ボール
スタッドの中央軸線上に中心を持ち、スタッド部分及び
中央のボール部分を通って軸方向に延びる中央の通路を
有する。ファスナーは中央の通路を通って延び、第１及
び第２の部品のうちの少なくとも一方にボールスタッド
を取り付ける。
【０００５】ハウジングは中央のボール部分を取り囲
み、それぞれのスタッド部分を貫通させる対向した開口
を有する。中央のボール部分のための第１及び第２の軸
受はハウジングに関して運動できるように中央のボール
部分をハウジング内で支持する。第１及び第２のシール
はハウジングの対向した開口を閉じる。第１及び第２の
シールはそれぞれの対向した開口のまわりでハウジング
に係合する第１のシール表面と、スタッド部分のまわり
でそれぞれのスタッド部分に係合する第２のシール表面
とを有する。
【０００６】第１のシールはスタッド部分に対して第２
のシール表面を偏倚するバネリングを有する。中央のボ
ール部分はボールスタッドの中央軸線に対して垂直に延
びる中心線を有し、第１及び第２の軸受は、当該中央の
ボール部分の上記中心線から離間し、かつ、グリース用
のリザーバを部分的に画定する、軸方向で向き合った表
面を有する。本発明の１つの実施の形態では、バネリン
グは第１のシールの材料内へモールド成形される。第１
のシールは更に、金属リングを有する。第１のシールの
シール材料は金属リングを取り囲む。ハウジングは、金
属リングの上にある第１のシールのシール材料に対して
クランプし、第１の軸受の方へ軸方向に金属リングを押
圧する部分を有する。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明に従って構成されたボール
ジョイント１０を図１に示す。ボールジョイント１０は
車両のフレームのフランジ１４、１６及び懸架リンク１
２の如き相対運動できる部品を相互連結する。ボールジ
ョイント１０は軸線２２上に中心を持つ金属製のボール
スタッド２０を有する。ボールスタッド２０は中央のボ
ール部分２４（図３）を有する。中央のボール部分２４
は枢動中心２８を中心とする実質上球状の外側表面２６
を有する。中央のボール部分２４は軸線２２に対して垂
直に延びる中心線３０を有する。枢動中心２８は軸線２
２と中心線３０との交点において軸線２２上に位置す
る。
【０００８】ボールスタッド２０は中央のボール部分２
４から直径方向両側に延びる第１及び第２のスタッド部
分４０、４２を有する。第１及び第２のスタッド部分４
０、４２は軸線２２上に中心を持つ。第１のスタッド部
分４０は円筒状の外表面４４と、軸線２２に対して垂直
に延びる平坦な端表面４６とを有する。第２のスタッド
部分４２は円筒状の外表面４８と、軸線２２に対して垂
直に延びる平坦な端表面５０とを有する。
【０００９】ボールスタッド２０は、ボールスタッドを
通る中央の通路５４を画定する円筒状の内表面５２を有
する。中央の通路５４は軸線２２上に中心を持つ。中央
の通路５４はボールスタッド２０の第１のスタッド部分
４０の平坦な端表面４６から中央のボール部分２４を通
って第２のスタッド部分４２の平坦な端表面５０まで延
びる。
【００１０】ボールジョイント１０は更に、軸線２２上
に中心を持つ剛直な金属製のハウジング６０を有する。
ハウジング６０は平行で円筒状の内側表面６２及び外側
表面６４を有する。ハウジング６０の第１の端部分６６
は半径方向内方へ延びるフランジ６８を有する。フラン
ジ６８は半径方向に延びる第１の表面７０と、軸方向に
延びる第２の表面７２とを有する。ハウジング６０の第
１の端部分６６の第２の表面７２はハウジング内に第１
の開口７４を画定する。
【００１１】ハウジング６０の第２の端部分８０は、ク
リンプされる位置と、クリンプされない位置とを有する
クリンプ可能なフランジ８２を具備する。クリンプ可能
なフランジ８２は図３に示すクリンプされない位置にお
いて軸方向に延びる。図１に示すクリンプされる位置に
おいては、フランジ８２は実質上半径方向内方へ延びる
第１の表面部分８４と、実質上軸方向へ延びる第２の表
面部分８６とを有する。クリンプされる位置において
は、ハウジング６０の第２の端部分８０におけるフラン
ジ８２の第２の表面部分８６はハウジング内に第２の開
口８８（図１）を画定する。
【００１２】ボールジョイント１０はハウジング６０に
関して運動できるようにボールスタッド２０の中央のボ
ール部分２４をハウジング内で支持する第１及び第２の
軸受１００、１３０を有する。軸受１００、１３０は任
意の適当な材料で作られるが、好ましくは、イー・アイ
・デュポン・ド・ネモース社(E.I.DuPont de Nemours&
Co.) から入手できる射出成形されたデルリン（商標
名）プラスチックで作られる。第１及び第２の軸受１０
０、１３０は環状であり、軸線２２上に中心を持つ。
【００１３】第１の軸受１００は第１及び第２の端部分
１０２、１０４（図３）を有する。円筒状の外表面１０
６及び実質上半球状の内表面１０８は第１の軸受１００
の端部分１０２、１０４間を延びる。第１の端部分１０
２は第１の軸受１００の内表面１０８から外表面１０６
へ半径方向に延びる第１の表面１１０を有する。第１の
軸受１００の第１の開口１１２は第１の表面１１０と内
表面１０８との交差部に形成される。
【００１４】第１の軸受１００の第２の端部分１０４
は、外表面１０６から第３の表面１１８へ半径方向内方
へ延びる第２の表面１１６を有し、第３の表面は軸方向
に延び、外表面１０６に対して平行になっている。第２
の端部分１０４の第４の表面１２０は内表面１０８とほ
ぼ同じ曲率で湾曲を呈し、第３の表面１１８と交差し
て、第１の軸受１００の第２の端部分内に実質上Ｖ字状
の環状溝１２２を形成する。軸受１００のＶ字状の溝１
２２はボールジョイント１０のためのグリースの如き潤
滑剤用のリザーバとして作用する。
【００１５】第５の表面１２４は第１の軸受１００の第
４の表面１２０と内表面１０８との間で軸方向に延び
る。第５の表面１２４は第１の軸受１００内に第２の開
口１２６を画定する。第１の軸受１００の第２の端部分
１０４の第２の開口１２６の直径は第１の軸受の第１の
端部分１０２の第１の開口１１２の直径より小さい。
【００１６】第２の軸受１３０は第１の軸受１００と同
じ構成を有する。第２の軸受１３０は第１及び第２の端
部分１３２、１３４を有する。円筒状の外表面１３６及
び実質上半球状の内表面１３８は第２の軸受１３０の端
部分１３２、１３４間を延びる。第１の端部分１３２は
第２の軸受１３０の内表面１３８から外表面１３６へ半
径方向に延びる第１の表面１４０を有する。第２の軸受
１３０の第１の開口１４２は第１の表面１４０と内表面
１３８との交差部に形成される。
【００１７】第２の軸受１３０の第２の端部分１３４
は、外表面１３６から第３の表面１４８へ半径方向内方
へ延びる第２の表面１４６を有し、第３の表面は軸方向
に延び、外表面１３６に対して平行になっている。第２
の端部分１３４の第４の表面１５０は内表面１３８とほ
ぼ同じ曲率で湾曲を呈し、第３の表面１４８と交差し
て、第２の軸受の第２の端部分内に実質上Ｖ字状の環状
溝１５２を形成する。軸受１３０のＶ字状の溝１５２は
ボールジョイント１０を潤滑するグリースのためのリザ
ーバとして作用する。
【００１８】第５の表面１５４は第２の軸受１３０の第
４の表面１５０と内表面１３８との間で軸方向に延び
る。第５の表面１５４は第２の軸受１３０内に第２の開
口１５６を画定する。
【００１９】ボールジョイント１０はハウジング６０の
第１及び第２の開口７４、８８をそれぞれ閉じてシール
する第１及び第２のシール１７０、２００を有する。第
１及び第２のシール１７０、２００は環状を呈し、軸線
２２上に中心を持つ。好ましくは、シール１７０、２０
０は適当なエラストマー材料で作られるが、当業界で既
知の他の適当な材料で作ることもできる。
【００２０】第１のシール１７０はスタッドシール部分
１７２と軸受シール部分１７４とを有し、これらの部分
はコネクタ部分１７６（図３、４）により連結される。
スタッドシール部分１７２はボールスタッド２０の第１
のスタッド部分４０を受け入れるための通路１８０を画
定する軸方向に延びた表面１７８を有する。Ｓ字状のバ
ネリング１８２は第１のシール１７０のスタッドシール
部分１７２内に射出成形され、スタッドシール部分１７
２内に埋設される。バネリング１８２は半径方向内方に
向いた偏倚力を第１のシール１７０のスタッドシール部
分１７２に作用させる。
【００２１】軸受シール部分１７４は半径方向に延びる
第１及び第２の表面１８４、１８６と、軸方向に延びる
第３及び第４の表面１８８、１９０とを有する。第１の
シール１７０のコネクタ部分１７６は軸受シール部分１
７４の第２の表面１８６に連結する。
【００２２】環状の金属製保持リング１９２は第１のシ
ール１７０の軸受シール部分１７４内に射出成形され
る。保持リング１９２は実質上正方形の横断面を呈し、
軸受シール部分１７４のエラストマー材料により四方を
囲まれる。
【００２３】第２のシール２００は第１のシール１７０
と同じ構成を有する。従って、第２のシールはスタッド
シール部分２０２と軸受シール部分２０４とを有し、こ
れらの部分はコネクタ部分２０６により連結される。ス
タッドシール部分２０２はボールスタッド２０の第２の
スタッド部分４２を受け入れるための通路２１０を画定
する軸方向に延びた表面２０８を有する。Ｓ字状のバネ
リング２１２は第２のシール２００のスタッドシール部
分２０２内に射出成形され、スタッドシール部分２０２
内に埋設される。バネリング２１２は半径方向内方に向
いた偏倚力を第２のシール２００のスタッドシール部分
２０２に作用させる。
【００２４】軸受シール部分２０４は半径方向に延びる
第１及び第２の表面２１４、２１６と、軸方向に延びる
第３及び第４の表面２１８、２２０とを有する。第２の
シール２００のコネクタ部分２０６は軸受シール部分２
０４の第２の表面２１６に連結する。
【００２５】環状の金属製保持リング２２２は第２のシ
ール２００の軸受シール部分２０４内に射出成形され
る。保持リング２２２は実質上正方形の横断面を呈し、
第２のシール２００の軸受シール部分２０４のエラスト
マー材料により四方を囲まれる。
【００２６】ボールジョイント１０の組立てられて設置
された状態においては、ボールジョイントのハウジング
６０は懸架リンク１２（図１、２）に取り付けられてい
る。懸架リンク１２は円筒状表面１８により画定された
開口を有し、ハウジング６０の円筒状の外表面６４を緊
密に収容する。ハウジング６０は、リンク１２の開口内
にハウジングを圧入及び（又は）溶着することにより、
リンクに固定される。ハウジング６０はボールジョイン
ト１０の素子の組立て前に又は完全なボールジョイント
組立体の一部としてリンク１２に固定することができ
る。
【００２７】第１のシール１７０はハウジング６０の第
１の端部分６６に隣接して位置する。第１のシール１７
０のスタッドシール部分１７２はハウジング６０の第１
の端部分６６の第１の開口７４を通って突出する。第１
のシール１７０の軸受シール部分１７４の第２の表面１
８６はハウジング６０の半径方向に延びるフランジ６８
の第１の表面７０に当接する。軸受シール部分１７４の
第３の表面１８８はハウジング６０の円筒状内表面６２
に隣接する。
【００２８】第１の軸受１００はボールジョイント１０
の第１のシール１７０に隣接して位置する。第１の軸受
１００の第２の端部分１０４の第２の表面１１６は第１
のシール１７０の軸受シール部分１７４の第１の表面１
８４に当接する。第１の軸受１００の円筒状外表面１０
６はハウジング６０の円筒状内表面６２に緊密に受け入
れられる。第１の軸受１００の第１の端部分１０２の第
１の表面１１０はハウジング６０の第２の開口８８の方
に向いている。
【００２９】第２のシール２００はハウジング６０の第
２の端部分８０に隣接して位置する。第２のシール２０
０のスタッドシール部分２０２はハウジング６０の第２
の端部分８０の第２の開口８８を通って突出する。第２
のシール２００の軸受シール部分２０４の第２の表面２
１６はハウジング６０のクリンプ可能なフランジ８２の
第１の表面部分８４に当接する。軸受シール部分２０４
の第３の表面２１８はハウジング６０の円筒状内表面６
２に隣接する。
【００３０】第２の軸受１３０はボールジョイント１０
の第２のシール２００に隣接して位置する。第２の軸受
１３０の第２の端部分１３４の第２の表面１４６は第２
のシール２００の軸受シール部分２０４の第１の表面２
１４に当接する。第２の軸受１３０の円筒状外表面１３
６はハウジング６０の円筒状内表面６２に緊密に受け入
れられる。第２の軸受１３０の第１の端部分１３２の第
１の表面１４０はボールジョイント１０の第１の軸受１
００の第１の端部分１０２の第１の表面１１０の方に向
いているが、その表面とは係合していない。従って、第
１及び第２の軸受１００、１３０の対面する第１の表面
１１０、１４０間に環状の空間２４０（図１）が形成さ
れる。空間２４０はグリースのためのリザーバとして作
用し、また、ボールジョイント１０の累積公差を吸収す
る手段として作用する。
【００３１】第１及び第２の軸受１００、１３０は共働
して、軸受及びハウジング６０に関して運動できるよう
にボールスタッド２０を支持する手段を提供する。中央
のボール部分２４の球状外表面２６の一部は第１の軸受
１００の内表面１０８に当接し、この表面により支持さ
れる。中央のボール部分２４の球状外表面２６の別の一
部は第２の軸受１３０の内表面１３８に当接し、この表
面により支持される。
【００３２】ボールスタッド２０の第１のスタッド部分
４０は第１のシール１７０のスタッドシール部分１７２
の通路１８０を通って延びる。スタッドシール部分１７
２の軸方向に延びた表面１７８は第１のスタッド部分４
０の円筒状外表面４４に密封係合する。
【００３３】ボールスタッド２０の第２のスタッド部分
４２は第２のシール２００のスタッドシール部分２０２
の通路２１０を通って延びる。軸方向に延びた表面２０
８は第２のスタッド部分４２の円筒状外表面４８に密封
係合する。
【００３４】ボールジョイント１０を使用してリンク１
２とフランジ１４、１６との相互連結を完成させるため
には、ボールスタッド２０をフランジ間に配置し、ボー
ルスタッドの中央通路５４を各フランジの開口２５０に
整合させる。第１のスタッド部分４０の端表面４６をフ
ランジ１４の内向きの表面２５２に当接させる。第２の
スタッド部分４２の端表面５０をフランジ１６の内向き
の表面２５４に当接させる。ネジロッドの如きファスナ
ー２６０をフランジ１４、１６の開口２５０へ挿入し、
ボールスタッド２０の中央通路５４を通して延出させ
る。ナット２７０をファスナー２６０のネジ端部に螺入
し、ボールスタッド２０をフランジ１４、１６に固定す
る。
【００３５】図１に示す組立てた状態においては、ボー
ルジョイント１０はリンク１２とフランジ１４、１６と
の間の相対回転及び（又は）枢動運動を許容する。例え
ば、ボールジョイント１０は、リンク１２がボールスタ
ッド２０の軸線２２のまわりで回転するのを許容する。
更に、ボールジョイント１０は、リンク１２及びフラン
ジ１４、１６がボールスタッド２０の枢動軸線２８のま
わりで相対的に揺動するのを許容する。
【００３６】第１のシール１７０内のＳ字状のバネリン
グ１８２は、軸線２２のまわりでのスタッド部分の回転
を許容した状態で、ボールスタッド２０の第１のスタッ
ド部分４０に対してシールを維持するのに十分な半径方
向の偏倚力を提供する。同様に、第２のシール２００内
のＳ字状のバネリング２１２は、軸線２２のまわりでの
スタッド部分の回転を許容した状態で、第２のスタッド
部分４２に対してシールを維持するのに十分な半径方向
の偏倚力を提供する。
【００３７】第１及び第２のシール１７０、２００内の
金属リング１９２、２２２はそれぞれ、ハウジングのフ
ランジ６６、８２と軸受１００、１３０との間に剛直な
物体を提供し、ボールジョイント１０において軸受を予
負荷（即ち押圧）するのを可能にする。更に、シール１
７０、２００内の金属リング１９２、２２２はそれぞ
れ、荷重をハウジング６０に伝達することによりジョイ
ント１０を引き離そうとする外部からの軸方向の荷重に
抵抗する。例えば、第１の軸受１００に伝達されるボー
ルスタッド２０上の軸方向の荷重は次いで当接表面１１
６、１８４を介して第１のシール１７０の軸受端部分１
７４に伝達される。次いで、荷重は当接表面１８６、７
０を介してハウジング６０に伝達される。
【００３８】本発明についての以上の説明から、本発明
の要旨を逸脱することなく、種々の改善、変形、修正が
可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成されたボールジョイントを
示す断面図である。
【図２】図１のほぼ２−２に沿って見た図である。
【図３】図１に示すボールジョイントの部分断面分解部
品図である。
【図４】図１に示すボールジョイントの一部の拡大図で
ある。
【符号の説明】
１０ ボールスタッド １２ リンク １４、１６ フランジ ２０ ボールスタッド ２４ 中央のボール部分 ４０、４２ スタッド部分 ５４ 中央の通路 ６０ ハウジング ７４、８８ 開口 １００、１３０ 軸受 １７０、２００ シール １７８、２０８ シール表面 １８６、２１６ シール表面 ２６０ ファスナー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−323354（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−52443（ＪＰ，Ｕ) 実開 平６−69052（ＪＰ，Ｕ) 米国特許5931597（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F16C 11/06 - 11/08

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 相対的に運動できる第１の部品と第２の
    部品とを相互連結するためのボールジョイントにおい
    て、 中央のボール部分と、当該中央のボール部分から直径方
    向両側に延びる一対のスタッド部分とを備えたボールス
    タッドであって、上記スタッド部分及び上記中央のボー
    ル部分が、ボールスタッドの中央軸線上に中心を持ち、
    かつ、当該スタッド部分及び当該中央のボール部分を通
    って軸方向に延びる中央の通路を有するようなボールス
    タッド； 上記中央の通路を通って延び、第１及び第２の部品のう
    ちの少なくとも一方に上記ボールスタッドを取り付ける
    ファスナー； 上記中央のボール部分を取り囲み、それぞれの上記スタ
    ッド部分を貫通させる対向した開口を有するハウジン
    グ； 上記ハウジングに関して運動できるように上記中央のボ
    ール部分を当該ハウジング内で支持する、当該中央のボ
    ール部分のための第１及び第２の軸受；及び上記ハウジ
    ングの上記対向した開口を閉じるシールを提供する第１
    及び第２のシールであって、それぞれの当該対向した開
    口のまわりで当該ハウジングに係合する第１のシール表
    面と、上記スタッド部分のまわりでそれぞれの当該スタ
    ッド部分に係合する第２のシール表面とを有する第１及
    び第２のシール； を有し、 上記第１のシールが上記スタッド部分に対して上記第２
    のシール表面を偏倚するバネリングを有し、 上記中央のボール部分が上記ボールスタッドの上記中央
    軸線に対して垂直に延びる中心線を有し、上記第１及び
    第２の軸受が、当該中央のボール部分の上記中心線から
    離間し、かつ、グリース用のリザーバを部分的に画定す
    る、軸方向で向き合った表面を有することを特徴とす
    る、ボールジョイント。
  2. 【請求項２】 上記バネリングが上記第１のシールのシ
    ール材料内へモールド成形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. 【請求項３】 上記第１のシールが金属リングを有し、
    当該第１のシールのシール材料が上記金属リングを取り
    囲み、上記ハウジングが、当該金属リングの上にある該
    第１のシールのシール材料に対して当接し、かつ、上記
    第１の軸受の方へ軸方向に該金属リングを押圧する表面
    を有す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。
  4. 【請求項４】 上記第１及び第２の軸受の各々がグリー
    ス用の溝を画定する部分を有す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。
  5. 【請求項５】 上記ハウジングが第１及び第２の部品の
    うちの一方に取り付けら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。
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