JP4097118B2 - ボールジョイント - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば自動車の懸架装置及び操舵装置等に使用されるボールジョイントに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、自動車の懸架装置及び操舵装置の連結部にはボールジョイントが頻繁に使用されてきた。このようなボールジョイント101は、図10に示す如く、球状の球頭部104と球頭部104から延出する柄部103とを有するボールスタッド102と、そのボールスタッド102の球頭部104を揺動回動自在に包持し、一端にベアリング開口部107を有する合成樹脂製のベアリング106と、そのベアリング106を内包し、一端にハウジング開口部114内周側からボールスタッド102の柄部103を突出させる略カップ状のハウジング111と、ハウジング111のハウジング開口部114内周に配置される環状の抜け止めリング122と、ブーツ小開口部118がボールスタッド102の柄部103外周に、ブーツ大開口部117が抜け止めリング122外周に装着されるゴム状弾性体からなるブーツ116とを備えていた。
【0003】
このようなボールジョイント101は、ボールスタッド102の球頭部104がベアリング106内で滑らかに揺動・回動するようにベアリング106の内周面にグリスが塗布されている。しかし、ベアリング106の内径と球頭部104の外径とは略同一であるため、球頭部104をベアリング106内に圧入したときにベアリング105内に塗布されたグリスが球頭部104に押圧されてベアリング開口107から外部へと漏出する。そのためベアリング106内のグリスが減少して必要十分な量が得られず、球頭部104が滑らかに揺動・回動できなくなるということがあった。また、ボールジョイント101は、ボールスタッド102の揺動及び回動のトルクがベアリング106から受ける荷重に影響されるが、ボールスタッド102の球頭部104にベアリング106の内周面全面が当接するので、球頭部104がベアリング106内周面全面から荷重を受けるため、揺動及び回動のトルクが全体に高くなってしまうということがある。
【0004】
そこで、図11に示すボールジョイント201の如くベアリング206の内周面に周状の溝であるベアリング凹部209を形成し、グリス溜まりとすることが考えられる。しかし、予めベアリング206の内周面にベアリング凹部209を形成すると図12に示す如くベアリング206内周面と球頭部204との接触部によりグリスの流出が妨げられるため、ベアリング凹部209の中にだけグリスが溜まり、グリスを広い範囲に亘って潤滑させることができないということがあった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明は上述の如き課題を解決し、潤滑性に優れ、揺動及び回動のトルクを低く設定できるボールジョイントを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は以下の如き構成である。
【0007】
1 球状の球頭部と球頭部から延出する柄部とを有するボールスタッドと、ボールスタッドの球頭部を包持する合成樹脂製のベアリングと、ベアリングを保持するハウジングとを備えるボールジョイントにおいて、ボールジョイント組立前、ハウジングは、内径がベアリングの外径より小径に形成されると共に、内周面に凹部が形成され、ベアリングの肉厚は、組み立てられた状態におけるハウジングの内径と球頭部の外径との径差より大きく形成され、ボールジョイント組立により、ベアリングの開口部を内周側に折曲させ、その後、加熱処理を施し、ベアリングを軟化させ、ベアリングの外周面をハウジングの凹部内に変形させることにより、変形させたベアリングの外周面と反対側の内周面に緩やかに凹む曲凹部が形成され、球頭部とベアリングの緩やかに凹む曲凹部との間に空間が形成されて、空間は、グリスを充填するグリス溜まりとなる。
【0008】
2 ハウジングの凹部は、周状に形成されている。
【0009】
3 ハウジングの凹部は、非連続の状態に形成されている。
【0010】
4 ハウジングの凹部は、球頭部の赤道線よりハウジング開口部側に形成されている。
【0011】
5 ハウジングの凹部は、球頭部の赤道線より反ハウジング開口部側に形成されている。
【0012】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図1乃至図9に基づいて説明する。
【0013】
図1は本発明の第一の実施例によるボールジョイント1を表す。このボールジョイント1は、球状の球頭部4と、球頭部4から延出し反球頭部側端部に雌ねじ5を有する柄部3からなるボールスタッド2と、ボールスタッド2の球頭部4を揺動回動自在に包持し、一端端部が開口するベアリング開口部7、他端が円弧状に閉じる底部9を有するベアリング6と、ベアリング6を内包し、一端にベアリング開口部7側端部が開口するハウジング開口部14を有するハウジング11とを備える。
【0014】
ハウジング11は、軟質軽量金属材、例えば、アルミニウム材よりなる外カップ31と、強度を高めるために外カップ31内周側に配置される硬質金属材、例えば鉄鋼材よりなる内カップ41より構成される。外カップ31は、一端開口側端部38に軸心側に曲成されるカシメ部15、他端端部に閉口する外底部32を有し、外底部32の内周側には凹状のエア溜り36が形成される。このエア溜り36に連続し、軸線に対し略垂直方向に延びる内周突当て面33がエア溜り36に隣接して形成される。また内カップ41は、一端開口側端部48に受端部44、他端端部に閉口する内底部42を有し、この内底部42の外周側に、軸線に対し略垂直方向に延び外カップ31の内周突当て面33に当接する外周突当て面43が形成される。そして外カップ31の内周側に内カップ41が配置された状態で、外カップ31の内周突当て面33が内カップ41の外周突当て面43に当接する。更に内カップ41の受端部44側内周付近に段状の段部45が形成され、段部45には、ベアリング6の外周に形成したフランジ8が着座し、受端部44には、ハウジング開口部14内周に配置される環状の抜け止めリング22の外周に形成した鍔部23が着座する。
【0015】
また、ハウジング11の内カップ41内径はベアリング6の外径よりやや小径に形成され、内カップ41の内周面には、ボールスタッド2の球頭部4の中心を通る赤道線より内底部42側に周状の溝である凹部13が2本形成されており、ベアリング6の外周面はハウジング11の凹部13内に変形している。また、ハウジング11の凹部13と軸線垂直方向同位置にはボールスタッド2の球頭部4とベアリング6との間に図2に示す如く空間Sが形成されている。
【0016】
抜け止めリング22の内周は、所望するベアリング6のベアリング開口部7外周曲率と同一曲率の曲内面25を有し、その外周には鍔部23に連続し軸線方向に延びる立壁部24が形成される。そしてゴム状弾性体からなるブーツ16の、補強環19が内部に埋設されるブーツ大開口部17が抜け止めリング22の立壁部24に固定され、補強環20が内部に埋設され断面コの字状のフェルール21が装着されるブーツ小開口部18がボールスタッド2の柄部3外周に固定される。
【0017】
次に上記ボールジョイント1の組付方法について説明する。
【0018】
まず図3に示す如く、外カップ31の内周側に内カップ41を圧入する。続いて、ハウジング11のハウジング開口部14側から、予めベアリング開口部7付近を軸線に沿って平行に形成したベアリング6を挿入し、ベアリング6の曲底部9をハウジング11の内周面に、ベアリング6のフランジ8をハウジング11の段部35に着座させる。このとき、ハウジング11の内径はベアリング6の外径よりやや小径に形成されているので、ハウジング11内に挿入されたベアリング6はやや縮径される。
【0019】
次に図4に示す如く、ベアリング6のベアリング開口部7側からボールスタッド2の球頭部4を挿入後、ハウジング11のハウジング開口部14内周側に抜け止めリング22を挿入し、ベアリング6のベアリング開口部7を抜け止めリング22の曲内面25に倣って内周側に折曲させるとともに、抜け止めリング22の鍔部23をハウジング11の受端部44に着座させる。この状態でハウジング11のカシメ部15をかしめ加工し、図5に示す如き予備組立体51を組付ける。この予備組立体51は、ハウジング11の内カップ41の内径がベアリング6の外径よりやや小径に形成されており、また、ベアリング6の肉厚は組み立てられた状態におけるハウジング11の内カップ41の内径と球頭部4の外径との径差より大きく形成されている。さらにベアリング6のベアリング開口部7は抜け止めリング22により内周側に折曲形成されているので、ベアリング6は、図6に示す如く、球頭部4とハウジング11の内カップ41及び抜け止めリング22から圧縮された状態となり、周方向及び内外周面から予圧を受ける。
【0020】
次に予備組立体51を高温状態が維持されている高温槽の中に入れ、一定時間加熱する。ここで、ボールスタッド2の球頭部4とハウジング11から予圧を受けるベアリング6は合成樹脂製であるため、高温槽の中で加熱されて材質が軟化し、図2に示される如くベアリング6はハウジング11の内周面に形成された凹部13内へ変形する。このときベアリング6の外周面がハウジング11の凹部13内へ変形するとともにベアリング6の内周面もハウジング11側に変形し緩やかに凹む曲凹部6aが形成されるとともに、球頭部4の外周面とベアリング6の内周面との間に空間Sが形成される。
【0021】
そして最後に、ブーツ16のブーツ大開口部17が抜け止めリング22の立壁部24に、ブーツ小開口部18がボールスタッド2の柄部3外周に圧入されて、図1に示す如く、ボールジョイント1の組付が完了する。
【0022】
よって上述の如きボールジョイント1は、ハウジング11は、内周面に凹部13が形成され、ベアリング6はハウジング11の凹部13内に変形し、ボールスタッド2の球頭部4とベアリング6の内周面との間に空間Sが形成されるため、ボールスタッド2の球頭部4とベアリング6の内周面との接触面積が減少する。
【0023】
また、上記の如きボールジョイント1は、ボールジョイント1組立後に加熱処理を施すので、合成樹脂製のベアリング6が軟化し、ボールスタッド2の球頭部4とハウジング11から予圧を受けて、ベアリング6がハウジング11の凹部13内へと容易に変形できる。
【0024】
また、上記の如きボールジョイント1は、緩やかに凹む曲凹部6aにより形成される空間Sをグリスが充填されるグリス溜まりとできるので、グリスの潤滑が妨げられることはなく、ボールスタッド2の揺動・回動に伴ってグリスが広い範囲に供給される。
【0025】
また、ハウジング11の凹部13が周状に形成されているので、ハウジング11の製造が容易である。
【0026】
加えてハウジング11の凹部13がボールスタッド2の球頭部4の中心を通る赤道線より反ハウジング開口側に形成されているので、ベアリング6は赤道線より反ベアリング開口側がベアリング開口部7側よりグリスが多く供給される。
【0027】
次に、本発明の第二の実施例を図7に基づいて説明する。ここで、この第二の実施例は、上記第一の実施例に対し内カップ41のみ変更したハウジング11であり、内カップ41以外の説明は省略する。内カップ41の内周面には略円形状の凹部26が複数形成されている。
【0028】
そして上記の如く形成された内カップ41は、その開口側端部48が外カップ31の開口側端部38に圧入され、外カップ31の内周側に内カップ41が配置され、ボールジョイント1が組み立てられた後、加熱処理が行われる。すると第一の実施例と同様に、ベアリング6はハウジング11の内カップ41の凹部26内へと変形し、ベアリング6の内周面とボールスタッド2の球頭部4との間には空間Sが形成される。
【0029】
尚、上記第二の実施例では、ハウジング11の内周面の凹部26を略円形状に形成しているが、本発明はこの形状に限定されるものではなく、凹部が離間して形成されていれば良い。
【0030】
上記の如きボールジョイント1は、ハウジング11の内周面の凹部26が非連続の状態に形成されているので、凹部26の数や位置を容易に調整することができる。
【0031】
さらに、第三の実施例について図8及び図9に基づいて説明する。図8に示されるボールジョイント61は、球状の球頭部4と、球頭部4から延出する柄部63とからなるボールスタッド2と、ボールスタッド2の球頭部4を揺動回動自在に包持し、一端端部に開口するベアリング大開口部67、他端にベアリング大開口部67より小径のベアリング小開口部68を有するベアリング6と、ベアリング6を内包し、一端にボールスタッド2の柄部63を突出させるハウジング小開口部72、他端にハウジング小開口部72より大径のハウジング大開口部73を有するハウジング11とを備え、ハウジング11のハウジング大開口部73内周には、略円盤状の閉止板74がかしめ固定されている。そしてダストカバー75の、断面略L字型の補強環78が埋設された一方小開口部76がボールスタッド2の柄部63外周に、サークリップ79が嵌装された他方大開口部77がハウジング11の外周に装着され固定されている。
【0032】
上記ボールジョイント61は、ハウジング11の内周面に、ボールスタッド2の球頭部4の中心を通る赤道線よりハウジング小開口部72側に周状の溝である凹部13が2本形成されている。また、ベアリング6の外周面がハウジング11の凹部13内に変形しており、ベアリング6の内周面とボールスタッド2の球頭部4との間には図9に示す如く空間Sが形成されている。
【0033】
よって、上記の如きボールジョイント61は、ハウジング11の凹部13がボールスタッド2の球頭部4の中心を通る赤道線よりハウジング小開口部72側に形成されているので、ベアリング6内周面はボールスタッド2の球頭部4の中心を通る赤道線よりベアリング大開口部67側がベアリング小開口部68側よりグリスが多く供給される。
【0034】
【発明の効果】
以上のように本発明のボールジョイントによれば、球状の球頭部と球頭部から延出する柄部とを有するボールスタッドと、ボールスタッドの球頭部を包持する合成樹脂製のベアリングと、ベアリングを保持するハウジングとを備え、ボールジョイント組立前、ハウジングは、内径がベアリングの外径より小径に形成されると共に、内周面に凹部が形成され、ベアリングの肉厚は、組み立てられた状態におけるハウジングの内径と球頭部の外径との径差より大きく形成され、ボールジョイント組立により、ベアリングの開口部を内周側に折曲させ、その後、加熱処理を施し、ベアリングを軟化させ、ベアリングの外周面をハウジングの凹部内に変形させることにより、変形させたベアリングの外周面と反対側の内周面に緩やかに凹む曲凹部が形成され、球頭部とベアリングの緩やかに凹む曲凹部との間に空間が形成されて、空間は、グリスを充填するグリス溜まりとなるので、合成樹脂製のベアリングが軟化し、ボールスタッドの球頭部とハウジングから予圧を受けて、ベアリングはハウジングの凹部内へと容易に変形し、球頭部とベアリングの内周面と接触する面積が減少し、受ける荷重が下がって、揺動及び回動トルクを低く設定することができる。また、上記ボールジョイントの空間をグリス溜まりとするので、緩やかに凹む曲凹部から案内された球頭部とベアリングとの間にグリスを供給でき、ベアリングの緩やかに凹む曲凹部の端部と球頭部との接触面によりグリスの潤滑が遮られることがないため、球頭部全体にグリスを供給することができる。
【0035】
さらに上記ボールジョイントでハウジングの凹部が周状であると、ハウジングの成形が容易にできるので、作業工数を削減できる。
【0036】
また、上記ボールジョイントのハウジングの凹部が非連続の状態に形成されていると、凹部の数や位置を容易に調整できるので、所望のトルク値を容易に得ることができる。
【0037】
また、上記ボールジョイントで、ハウジングの凹部が球頭部の赤道線よりハウジング開口部側に形成されていると、ベアリングの内周面はベアリング開口側が反ベアリング開口側よりもグリスが多く供給されて潤滑性が良くなるので、引っ張り方向に荷重がかかる用途で使用されるボールジョイントにおいてより有効である。
【0038】
また、上記ボールジョイントで、ハウジングの凹部が球頭部の赤道線より反ハウジング開口部側に形成されていると、ベアリングは内周面が反ベアリング開口側がベアリング開口側よりもグリスが多く供給されて潤滑性が良くなるので、押圧方向に荷重がかかる用途で使用されるボールジョイントにおいてより有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例によるボールジョイントを表す部分断面正面図である。
【図2】 本発明の実施例によるボールジョイントの要部拡大図である。
【図3】 本発明の実施例によるボールジョイントを組付する第一段階を表す断面正面図である。
【図4】 本発明の実施例によるボールジョイントを組付する第二段階を表す部分断面正面図である。
【図5】 本発明の実施例によるボールジョイントの組付途中の予備組付体を表す部分断面正面図である。
【図6】 図5の要部拡大図である。
【図7】 本発明の第二の実施例によるボールジョイントのハウジングを表す部分断面正面図である。
【図8】 本発明の第三の実施例によるボールジョイントを表す部分断面正面図である。
【図9】 図8の要部拡大図である。
【図10】 従来のボールジョイントを表す部分断面正面図である。
【図11】 従来の他のボールジョイントを表す部分断面正面図である。
【図12】 図11の要部拡大図である。
【符号の説明】
2 ボールスタッド
3 柄部
4 球頭部
6 ベアリング
11 ハウジング
13 凹部
S 空間
Claims (5)
- 球状の球頭部(4)と該球頭部(4)から延出する柄部(3)とを有するボールスタッド(2)と、該ボールスタッド(2)の球頭部(4)を包持する合成樹脂製のベアリング(6)と、該ベアリング(6)を保持するハウジング(11)とを備えるボールジョイントにおいて、
ボールジョイント組立前、前記ハウジング(11)は、内径が前記ベアリング(6)の外径より小径に形成されると共に、内周面に凹部(13)が形成され、
前記ベアリング(6)の肉厚は、組み立てられた状態における前記ハウジング(11)の内径と前記球頭部(4)の外径との径差より大きく形成され、
ボールジョイント組立により、前記ベアリング(6)の開口部(7)を内周側に折曲させ、その後、加熱処理を施し、ベアリング(6)を軟化させ、ベアリング(6)の外周面を前記ハウジング(11)の凹部(13)内に変形させることにより、変形させたベアリング(6)の外周面と反対側の内周面に緩やかに凹む曲凹部(6a)が形成され、
前記球頭部(4)と該ベアリング(6)の緩やかに凹む曲凹部(6a)との間に空間(S)が形成されて、該空間(S)は、グリスを充填するグリス溜まりとなることを特徴とするボールジョイント。 - 前記ハウジング(11)の凹部(13)は、周状に形成されていることを特徴とする請求項1記載のボールジョイント。
- 前記ハウジング(11)の凹部(13)は、非連続の状態に形成されていることを特徴とする請求項1又は2記載のボールジョイント。
- 前記ハウジング(11)の凹部(13)は、前記球頭部(4)の赤道線よりハウジング開口部(14)側に形成されていることを特徴とする請求項1乃至3記載のボールジョイント。
- 前記ハウジング(11)の凹部(13)は、前記球頭部(13)の赤道線より反ハウジング開口部側に形成されていることを特徴とする請求項1乃至4記載のボールジョイント。
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