JP4257731B2

JP4257731B2 - ボールジョイント及びその製造方法

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Publication number: JP4257731B2
Application number: JP2003371722A
Authority: JP
Inventors: 保典八木
Original assignee: Musashi Seimitsu Industry Co Ltd
Current assignee: Musashi Seimitsu Industry Co Ltd
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2003-10-31
Publication date: 2009-04-22
Anticipated expiration: 2023-10-31
Also published as: JP2005133871A

Description

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。

従来より自動車の懸架装置や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いた。このようなボールジョイント１０１は、図７に示される如く、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、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１０６を有する合成樹脂製のベアリング１０５と、そのベアリング１０５を内包し一方にその内周からボールスタッド１０２の柄部１０３を突出させる小開口１１０を、他方に大開口１１１を有するハウジング１０９と、ハウジング１０９の大開口１１１端部にかしめ固定される閉止板１１４と、ダストカバー小開口部１１９をボールスタッド１０２の柄部１０３外周に、ダストカバー大開口部１２０をハウジング１０９外周に各々装着するダストカバー１１８とを備えていた。

上記ボールスタッド１０２の球頭部１０４は軸線方向に延びる径ｃと水平方向に延びる径ｄが同径の断面真円形状である。また、ベアリング１０５は図８に示される如く、球頭部１０４外周面と略同一形状の内周面１０７を有し、ベアリング開口１０６側端部から反開口側へ向けて延びる複数のスリット１２４が形成されていた。

上記ボールジョイント１０１の製造方法を説明する。まずベアリング１０５が球頭部１０４に嵌装されたボールスタッド１０２を、柄部１０３からハウジング１０９の大開口１１１へ挿入してベアリング１０５をハウジング１０９内の所定の位置に配置する。続いて閉止板１１４をハウジング１０９の大開口１１０内周に挿入した後、ハウジング１０９の大開口１１１端部を内周側にかしめ成形する。最後にダストカバー１１８を装着して、図７に示す如きボールジョイント１０１を製造していた。

上記の如きボールジョイント１０１においては、球頭部１０４の揺動及び回動を滑らかにするためにベアリング１０５内に潤滑剤が塗布されており、この潤滑剤が球頭部１０４全周に行き渡るようにベアリング１０５には複数のスリット１２４が形成されている。しかし、ベアリング１０５にスリット１２４を形成することによりボールスタッド１０２の球頭部１０４に当接するベアリング１０５の内周面積が減少する結果となり、そのためベアリング１０５の内周面１０７が受ける荷重の負荷が大きくなるため変形が促進されて、ボールスタッド１０２の球頭部１０４がベアリング１０５内でガタついてしまうということがあった。これはベアリングの内周面に溝が形成されている場合も同様である。
特開平９−４２２７０号特開２０００−１４５７５５号

解決しようとする問題点は、ボールジョイントの球頭部の潤滑性を高めるために、ベアリングにスリットや内周面の溝を形成するとボールスタッドの球頭部とベアリングとの接触面積が減少して内周面が受ける荷重の負荷が大きくなるため、ベアリングの耐久性が低下する点である。

断面楕円形状の長球部と長球部より延出する柄部とよりなるボールスタッドと、ボールスタッドの長球部を揺動回動自在に包持し、長球部の外周形状と略同一の内周形状の内周面を有する合成樹脂製のベアリングと、ベアリングを内包し、一方にボールスタッドの柄部を突出させる開口を有するハウジングとを備えるボールジョイントにおいて、ボールスタッドの軸心がベアリングの軸心に対して傾斜するようにボールスタッドの長球部をベアリング内に配置し、ベアリングが軟化する温度に加熱することにより形成される凹部をベアリングの内周面に有することを最も主要な特徴とする。

断面楕円形状の長球部と長球部より延出する柄部とよりなるボールスタッドと、ボールスタッドの長球部を揺動回動自在に包持し、長球部の外周形状と略同一の内周形状の内周面を有する合成樹脂製のベアリングと、ベアリングを内包し、一方にボールスタッドの柄部を突出させる開口を有するハウジングとを備えるボールジョイントの製造方法において、ボールスタッドの軸心をベアリングの軸心と略一致させた状態でボールスタッドの長球部をベアリング内に配置する第一工程と、ボールスタッドの軸心をベアリングの軸心に対して傾斜させる第二工程と、ベアリングが軟化する温度に加熱してベアリングの内周面を長球部に沿って変形させる第三工程と、ベアリングを硬化させた後、ボールスタッドの軸心をベアリングの軸心と略一致させてベアリングの内周面に凹部を形成する第四工程とからなることを最も主要な特徴とする。

本発明のボールジョイントは、ボールスタッドの軸心がベアリングの軸心に対して傾斜するようにボールスタッドの長球部をベアリング内に配置した状態でボールジョイントをベアリングが軟化する温度に加熱することにより形成される凹部を有するので、凹部が潤滑油溜まりとなり潤滑性を高めることができるとともに、浅く形成される凹部により、ベアリングが大きい荷重を受けた時に凹部が変形して長球部を保持することができるため、長球部に当接するベアリングの内周面の面積が減少することを抑制でき、よってベアリングの内周面が受ける荷重の負荷の増加も抑制できるので、耐久性が低下することはない。

また、本発明のボールジョイントの製造方法は、ボールスタッドの軸心をベアリングの軸心と一致させた状態でボールスタッドの長球部をベアリング内に配置する第一工程と、ボールスタッドの軸心をベアリングの軸心に対して傾斜させる第二工程と、ベアリングが軟化する温度に加熱してベアリングの内周面を長球部に沿って変形させる第三工程と、ベアリングを硬化させた後、ボールスタッドの軸心をベアリングの軸心と略一致させてベアリングの内周面に凹部を形成する第四工程とからなるので、本発明のボールジョイントを容易に製造することができる。

ボールジョイントの潤滑性を高めるという目的を、ベアリングの耐久性を低下させることなく実現した。

図１に示されるのは本発明の実施例によるボールジョイント１である。このボールジョイント１は、軸線方向に延びる長径ａと長径ａより短く水平方向に延びる短径ｂとよりなる断面楕円形状の長球部４と長球部４から突出する柄部３とからなるボールスタッド２と、ボールスタッド２の長球部４を揺動回動自在に内包し一方にベアリング開口６を他方に閉じるベアリング底部２６を有する合成樹脂製のベアリング５とを備え、図２に示す如くベアリング５の内周面７には長球部４とベアリング５との間、特にベアリング開口６側右半部及びベアリング底部２６側左半部に隙間を形成する凹部８が形成されている。このベアリング開口６側右半部に形成される一方凹部８は、ベアリング開口６側からベアリングの中心を通る赤道線に向けて漸次薄く形成され、且つ一方凹部８の周方向両端部から中央に向けて漸次深く形成されている。また、ベアリング底部２６側左半部に形成される他方凹部８は、ベアリング底部２６側からベアリングの中心を通る赤道線に向けて漸次薄く形成され、且つ他方凹部８の周方向両端部から中央に向けて漸次深く形成されている。このようなベアリング５は略円筒状のハウジング９に包持され、ハウジング９には、一方にボールスタッド２の柄部３を突出させる小開口１０、他方に端部内周に円盤状の閉止板１４がかしめ固定される大開口１１と、ハウジング９の外周面に軸線方向に間隔をおいて形成される二本の周状の溝１２，１３とが形成されている。ベアリング５のベアリング底部２６と閉止板１４との間には金属製のワッシャ１５及びワッシャ１５内に位置決めされる弾性部材である皿ばね１６が配置されている。また１８はダストカバーで、断面略Ｌ字状のＬ字環２１が埋設されたダストカバー小開口部１９がボールスタッド２の柄部３外周に、圧入環２２が埋設されたダストカバー大開口部２０がハウジング９の小開口１０外周に各々装着される。このボールジョイント１が穴部３２の内周面に一本の周状の溝３３を有するアーム３１の穴部３２に、ハウジング９の小開口１０側に形成される溝１２とアーム３１の溝３３が対向する状態で圧入されている。このハウジング９の小開口１０側に形成される溝１２とアーム３１の溝３３との間に一部が切りかかれたＣ状の抜け止めリング１７が圧入され、ボールジョイント１とアーム３１とが結合している。

上記ボールジョイント１の製造工程を図を基に説明する。

まず図４に示す如く、ボールスタッド２の長球部４にベアリング５のベアリング開口６からベアリング５を嵌装し、ボールスタッド２の軸心Ｏ１とベアリング５の軸心Ｏ２とが略一致した状態にする。組立前の状態ではベアリング５のベアリング開口６側は軸線方向に延びるストレート部２３を有し、長球部４外周面と略同一形状の内周面７が形成されている。次に図５に示す如く、ボールスタッド２の長球部４にベアリング５を嵌装した状態でボールスタッド２の柄部３側からハウジング９の大開口１１内周へ挿入して、ストレート部２３をハウジング９の小開口１０側内周面に沿って変形させ、ベアリング５をハウジング９内の所定の位置に配置する。次にワッシャ１５、皿ばね１６をベアリング５のベアリング底部２６外側に配置し、続いて閉止板１４をハウジング９の大開口１１内周に挿入する。続いて、ハウジング９の大開口１１端部を内周側にかしめて閉止板１４を固定し、図６に示す如き予備組立体５１を組み立てる。

次に図３に示す如く予備組立体５１のボールスタッド２の軸心Ｏ１をベアリング５の軸心Ｏ２に対して傾斜させる。ここで長球部４は断面楕円形状であるため、ボールスタッド２の軸心Ｏ２を傾斜させるとベアリング５の内周面７と長球部４の外周面が一致しない状態となり、ベアリング５の内周面７を長球部４の外周面が強く押圧する。この状態で予備組立体５１を加熱機能を有する加熱室に投入し、加熱処理を施し、ベアリング５が所望の軟化状態になるまで加熱した後、予備組立体５１を加熱室より取り出す。このときベアリング５が加熱により軟化しているため、ベアリング５の内周面７における長球部４が強く押圧するベアリング開口６側右半部とベアリング底部２６側左半部は長球部に沿って変形する。その状態で予備組立体５１を常温にて冷却しベアリング５を再び硬化させるので、ベアリング５の内周面７はベアリング開口６側右半部とベアリング底部２６側左半部が楕円が傾斜した状態で硬化する。そしてベアリング５が硬化後、予備組立体５１のボールスタッド２の軸心Ｏ１とベアリング５の軸心Ｏ２とを略一致させて加熱前の状態に戻すが、このときベアリング５内周面７の変形したベアリング開口６側右半部とベアリング底部２６側左半部は凹部８となり、長球部４外周面とベアリング５の内周面７との間に隙間を有した状態となる。その後、ダストカバー小開口部１９をボールスタッド２の柄部３外周に、ダストカバー１８大開口部２０をハウジング９の小開口１０外周に各々装着し、図１に示す如きボールジョイント１が完成する。

よって上記の如きボールジョイント１によれば、断面楕円形状の長球部４と長球部４より延出する柄部３とよりなるボールスタッド２と、ボールスタッド２の長球部４を揺動回動自在に包持し、長球部４の外周形状と略同一の内周形状の内周面７を有する合成樹脂製のベアリング５と、ベアリング５を内包し、一方にボールスタッド２の柄部３を突出させる開口１０を有するハウジング９とを備えるボールジョイントにおいて、ボールスタッド２の軸心Ｏ１がベアリング５の軸心Ｏ２に対して傾斜するようにボールスタッド２の長球部４をベアリング５内に配置し、ベアリング５が軟化する温度に加熱することにより形成される凹部８をベアリング５の内周面７に有するので、凹部８が潤滑油溜まりとなり潤滑性を高めることができるとともに、凹部８が浅く形成されるので、ベアリング５が大きい荷重を受けた時に変形して長球部４を保持することができる。

また、本発明のボールジョイントの製造方法によれば、断面楕円形状の長球部４と長球部４より延出する柄部３とよりなるボールスタッド２と、ボールスタッド２の長球部４を揺動回動自在に包持し、長球部４の外周形状と略同一の内周形状の内周面７を有する合成樹脂製のベアリング５と、ベアリング５を内包し、一方にボールスタッド２の柄部３を突出させるベアリング開口６を有するハウジング９とを備えるボールジョイントの製造方法において、ボールスタッド２の軸心Ｏ１をベアリング５の軸心Ｏ２と略一致させた状態でボールスタッド２の長球部４をベアリング５内に配置する第一工程と、ボールスタッド２の軸心Ｏ１をベアリング５の軸心Ｏ２に対して傾斜させる第二工程と、ベアリング５が軟化する温度に加熱してベアリング５の内周面７を長球部に沿って変形させる第三工程と、ベアリング５を硬化させた後、ボールスタッド２の軸心Ｏ１をベアリング５の軸心Ｏ２と略一致させてベアリング５の内周面７に凹部８を形成する第四工程とからなるので、上記ボールジョイントを製造できる。

なお、上記実施例ではボールジョイントの長球部は軸線方向に延びる長径と長径より短く水平方向に延びる短径とよりなる断面楕円形状であるが、軸線方向に短径部、水平方向に短径部より長い長径部を有する断面楕円形状でもよいことはいうまでもない。

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平面図である。図１のＡ部拡大図である。本発明の実施例によるボールジョイントのボールスタッドを傾斜させた時の状態を表す部分断面平面図である。本発明の実施例によるボールジョイントの第一の組付け工程を表す部分断面平面図である。本発明の実施例によるボールジョイントの第二の組付け工程を表す部分断面平面図である。本発明の実施例によるボールジョイントの予備組立体を表す部分断面平面図である。従来のボールジョイントを表す部分断面平面図である。従来のボールジョイントのベアリングを表す断面平面図である。

符号の説明

１ボールジョイント
２ボールスタッド
３柄部
４長球部
５ベアリング
７内周面
８凹部
９ハウジング
１０開口
Ｏ１軸心（ボールスタッド）
Ｏ２軸心（ベアリング）

Claims

断面楕円形状の長球部（４）と該長球部（４）より延出する柄部（３）とよりなるボールスタッド（２）と、該ボールスタッド（２）の長球部（４）を揺動回動自在に包持し、前記長球部（４）の外周形状と略同一の内周形状の内周面（７）を有する合成樹脂製のベアリング（５）と、該ベアリング（５）を内包し、一方に前記ボールスタッド（２）の柄部（３）を突出させる開口（１０）を有するハウジング（９）とを備えるボールジョイントにおいて、前記ボールスタッド（２）の軸心（Ｏ１）が前記ベアリング（５）の軸心（Ｏ２）に対して傾斜するように前記ボールスタッド（２）の長球部（４）を前記ベアリング（５）内に配置し、前記ベアリング（５）が軟化する温度に加熱することにより形成される凹部（８）を前記ベアリング（５）の内周面（７）に有することを特徴とするボールジョイント。
断面楕円形状の長球部（４）と該長球部（４）より延出する柄部（３）とよりなるボールスタッド（２）と、該ボールスタッド（２）の長球部（４）を揺動回動自在に包持し、前記長球部（４）の外周形状と略同一の内周形状の内周面（７）を有する合成樹脂製のベアリング（５）と、該ベアリング（５）を内包し、一方に前記ボールスタッド（２）の柄部（３）を突出させる開口（１０）を有するハウジング（９）とを備えるボールジョイント（１）の製造方法において、前記ボールスタッド（２）の軸心（Ｏ１）を前記ベアリング（５）の軸心（Ｏ２）と略一致させた状態で前記ボールスタッド（２）の長球部（４）を前記ベアリング（５）内に配置する第一工程と、前記ボールスタッド（２）の軸心（Ｏ１）を前記ベアリング（５）の軸心（Ｏ２）に対して傾斜させる第二工程と、前記ベアリング（５）が軟化する温度に加熱して前記ベアリング（５）の内周面（７）を前記長球部に沿って変形させる第三工程と、前記ベアリング（５）を硬化させた後、前記ボールスタッド（２）の軸心（Ｏ１）を前記ベアリング（５）の軸心（Ｏ２）と略一致させて前記ベアリング（５）の内周面（７）に凹部（８）を形成する第四工程とからなることを特徴とするボールジョイントの製造方法。