JP5177518B2 - ボールジョイント - Google Patents

Description

本発明は、ボールジョイントに関するものである。

一般にボールジョイントは、ボールスタッドのロッドの一端に設けた球頭部と、前記球頭部を覆う樹脂シートとを、ハウジングの、一端が封止され他端がロッドの挿通口とされた筒状の収容室に収容して構成される。樹脂シートは、通常、筒状の周壁部の一端に収容室の底に対向する底部が設けられ、その反対側が開口されたカップ状に形成される。収容室には潤滑剤が充填され、樹脂シートの球頭部と接する面には前記潤滑剤を導く凹溝（油溝）が形成される（例えば特許文献１参照）。

例えば自動車のステアリング装置のインナーボールジョイントは、前記樹脂シートと球頭部とを挿通口を通して収容室に収容し、かつロッドを挿通口を通して外部に突出させた状態で、前記挿通口をかしめて他の部分より小径とすることで球頭部を抜け止めすると共に樹脂シートを与圧して構成される。
またアウターボールジョイントは、ハウジングの、あらかじめ他の部分より小径とした挿通口と反対側に設けた開口を通して前記樹脂シートと球頭部とを収容室に収容し、かつロッドを挿通口を通して外部に突出させた状態で、前記開口をキャップによって封止することで球頭部を抜け止めすると共に樹脂シートを与圧して構成される。

樹脂シートは、主にポリアセタール（ＰＯＭ）によって形成され、また少量ではあるがポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）によっても形成される。
このうちポリアセタールは機械的強度、耐摩耗性、耐油性等に優れたいわゆるエンジニアリングプラスチックの中ではガラス転移温度Ｔｇが−４０℃以下と特異的に低いため、例えば自動車のエンジン周りで使用される前記ステアリング装置等に要求される使用可能な温度範囲（およそ−３０℃以上、＋１２０℃以下程度、「可使温度」と記載することがある。）内においてガラス転移による相変化を生じない。

そのためポリアセタールからなる樹脂シートは、前記可使温度内で、相変化に基づいて弾性率や硬さ等の特性が急激に変化しないという利点がある。ちなみにポリブチレンテレフタレートのガラス転移温度は＋２５℃以上、＋３０℃程度である。
しかしポリアセタールやポリブチレンテレフタレートからなる従来の樹脂シートは、ボールジョイントを、可使温度内でも例えば＋８０℃以上といった高温で長期間に亘って使用し続けた際に、前記樹脂シートを球頭部と共にハウジングの収容室に収容して与圧をしたときに加えられた応力や、あるいは使用時に加えられる面圧等によってクリープ変形して、その厚みが局所的に減少するいわゆるヘタリを生じやすい。

そして局所的なヘタリを生じた場合には、樹脂シートとボールスタッドの球頭部との間、もしくはハウジングの収容室と樹脂シートとの間でガタによる異音を生じたり、あるいはボールスタッドの、球頭部を支点とした揺動の動作に異常を生じたりするという問題がある。
また潤滑剤としては主にグリースが使用されるが、通常のグリースは、樹脂シートと球頭部とをハウジングの収容室に収容して与圧をしたときや、樹脂シートに高い面圧が加えられた際等に油膜切れを生じやすい。

油膜切れを生じたままの状態でボールスタッドが球頭部を支点として繰り返し揺動されると、たとえボールジョイントを、前記可使温度内でも比較的低温で使用した場合であっても、摩擦熱によって収容室内の温度が上昇して、前記温度上昇と、使用時に加えられる面圧とによって樹脂シートがクリープ変形して、やはりヘタリとそれに伴うガタによる異音や動作の異常を生じやすいという問題がある。
特開平８−３２６７３９号公報

本発明の目的は、樹脂シートの特性が可使温度内において急激に変化しない上、様々な条件下で長期間に亘って使用し続けても、樹脂シートのクリープ変形によるヘタリとそれに伴うガタによる異音や動作の異常を生じにくいボールジョイントを提供することにある。

本発明は、一端に球頭部（２３）を有するボールスタッド（１８）と、前記球頭部を覆う樹脂シート（１７）と、前記樹脂シートおよび球頭部を収容する収容室（１９）を有するハウジング（１６）とを含み、前記樹脂シートをポリアミド９Ｔによって形成すると共に、前記収容室に、＋４０℃での動粘度が１０００ｍｍ^２／ｓ以上である潤滑剤を充填したことを特徴とするものである（請求項１）。なおカッコ内の英数字は、後述の実施の形態における対応構成要素等を表す。

本発明によれば、樹脂シートを、ガラス転移温度Ｔｇが可使温度の上限を超える＋１２５℃であって、前記可使温度内においてガラス転移による相変化を生じないポリアミド９Ｔによって形成しているため、前記樹脂シートの弾性率や硬さ等の特性が可使温度内において急激に変化するおそれがない。
また前記ポリアミド９Ｔは、可使温度の全域でガラス転移温度Ｔｇ未満の硬いガラス状を呈する。そのため本発明によれば、前記可使温度の全域でガラス転移温度Ｔｇ以上の柔らかいゴム状を呈するポリアセタールや、可使温度のうち高温の領域で、同様にガラス転移温度Ｔｇ以上の柔らかいゴム状を呈するポリブチレンテレフタレート等によって樹脂シートを形成した場合に比べて、高温で長期間に亘って使用し続けた際や油膜切れによる温度上昇を生じた際の、樹脂シートのクリープ変形量を小さくすることができる。

しかも本発明によれば、＋４０℃での動粘度が１０００ｍｍ^２／ｓ以上という粘度の高い潤滑剤を収容室に充填しているため、樹脂シートと球頭部とをハウジングの収容室に収容して与圧をしたときや、樹脂シートに高い面圧が加えられた際等に、油膜切れとそれに伴う温度上昇とを生じるおそれもない。
したがって本発明によれば、樹脂シートの特性が可使温度内において急激に変化しない上、様々な条件下で長期間に亘って使用し続けても、樹脂シートのクリープ変形によるヘタリとそれに伴うガタによる異音や動作の異常を生じにくいボールジョイントを提供することが可能となる。

しかもポリアミド９Ｔは、前記のようにガラス転移温度Ｔｇが＋１２５℃と高く、クリープ変形量が小さい上、潤滑剤中に含まれる油の種類を制限するおそれがなく、吸水性が低く、しかも入手が比較的容易であるという利点も有している。
樹脂シートと球頭部との間での油膜切れを防止して、摩擦熱による温度上昇と、それに伴う樹脂シートのクリープ変形、ヘタリ、ならびにガタによる異音や動作の異常の発生を防止する効果をさらに向上することを考慮すると、前記樹脂シートの球頭部と接する面（５２）には、潤滑剤を導く凹部（５８）が形成されているのが好ましい（請求項２）。

潤滑剤としては、油とポリマーと増ちょう剤とを含む潤滑剤が好ましい（請求項３）。ポリマーを含まない通常の潤滑剤の、＋４０℃での動粘度を１０００ｍｍ^２／ｓ以上とするためには、油自体の粘度を高くする必要がある。そのため潤滑剤の流動性が低下して、ボールスタッドを球頭部を支点として揺動させる際のトルクが過剰に上昇したり、潤滑剤を収容室に充填する作業性が低下したりするおそれがある。これに対し、油とポリマーと増ちょう剤とを含む潤滑剤では、油自体の粘度を上昇させずに良好な流動性を維持しながら、ポリマーを増粘剤として添加することによって＋４０℃での動粘度を１０００ｍｍ^２／ｓ以上として、油膜切れが生じるのを防止することが可能となる。

本発明によれば、樹脂シートの特性が可使温度内において急激に変化しない上、様々な条件下で長期間に亘って使用し続けても、樹脂シートのクリープ変形によるヘタリとそれに伴うガタによる異音や動作の異常を生じにくいボールジョイントを提供することが可能となる。

以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るボールジョイントを備えるステアリング装置１の概略構成を示す模式図である。ステアリング装置１は、操舵部材としてのステアリングホイール２と、転舵輪(図示せず)を転舵する転舵機構としてのラックアンドピニオン機構３とを備えている。

ステアリングホイール２は、ステアリングシャフト４および中間軸５を介して、ラックアンドピニオン機構３に連結されている。ステアリングホイール２の回転は、ステアリングシャフト４および中間軸５を介してラックアンドピニオン機構３に伝達される。
ラックアンドピニオン機構３は、ピニオン軸６およびラック軸７を備えている。ピニオン軸６は、中間軸５に連結された軸部８と、この軸部８の先端に連結されたピニオン９とを含む。ステアリングホイール２の回転は、ステアリングシャフト４および中間軸５を介してピニオン軸６に伝達される。

ラック軸７は、車両の左右方向に沿って延びている。ラック軸７には、ラック１０が形成されている。ピニオン９およびラック１０は、互いに噛み合わされている。ピニオン軸６の回転は、ラック１０およびピニオン９により、ラック軸７の軸方向移動に変換される。
ラック軸７は筒状のハウジング１１に挿通されている。ラック軸７の両端部は、それぞれハウジング１１から突出している。ラック軸７の各端部には、インナーボールジョイント１２を介して、タイロッド１４の一端が連結されている。また、タイロッド１４の他端（いわゆるタイロッドエンド）には、アウターボールジョイント１３が設けられている。図示はしないが、転舵輪は、ナックルアームを介してアウターボールジョイント１３に連結されている。

また、ハウジング１１の各端部には、筒状のラックブーツ１５が配置されている。各ラックブーツ１５の一端は、ハウジング１１の端部に外嵌しており、当該端部に固定されている。また、各ラックブーツ１５の他端は、タイロッド１４に外嵌しており、当該タイロッド１４に固定されている。ハウジング１１の端部およびインナーボールジョイント１２は、対応するラックブーツ１５により覆われている。このラックブーツ１５によって、水や埃などの異物が、ハウジング１１内やインナーボールジョイント１２内に進入することが防止されている。

操舵操作（回転操作）では、前述したように、ステアリングホイール２の回転がステアリングシャフト４および中間軸５によってピニオン軸６に伝達され、ピニオン９の回転がラック１０を通じてラック軸７の軸方向移動に変換される。そのときのラック軸７の軸方向移動は、インナーボールジョイント１２を介してタイロッド１４に伝えられ、さらに、タイロッド１４の動きがアウターボールジョイント１３を介してナックルアームへと伝えられる。

図２は、インナーボールジョイント１２およびアウターボールジョイント１３を含むステアリング装置１の一部の断面図である。
インナーボールジョイント１２は、ラック軸７の端部に連結されるハウジング１６と、このハウジング１６に保持された樹脂シート１７およびボールスタッド１８とを備えている。ハウジング１６は、樹脂シート１７およびボールスタッド１８を収容する収容室１９と、ラック軸７の端部に連結される連結部２０とを含む。収容室１９は、底が封止された筒状であり、入口を有している。また、樹脂シート１７は、カップ状であり、周壁部２１と底部２２とを含む。樹脂シート１７は、底部２２が収容室１９の底に対向するように配置されている。

ボールスタッド１８は、球面状の外表面を有する球頭部２３と、この球頭部２３から突出するように延びるロッド２４とを一体的に備えている。球頭部２３は、樹脂シート１７に覆われて嵌合されており、ロッド２４は、収容室１９から突出している。タイロッド１４の一部は、ボールスタッド１８によって構成されている。すなわち、タイロッド１４は、ボールスタッド１８と、このボールスタッド１８のロッド２４に連結された連結軸２５とによって構成されている。

収容室１９の入口であるロッド２４の挿通口は、樹脂シート１７で覆われた球頭部２３を収容した後にかしめられて小径とされて、上記球頭部２３および樹脂シート１７が抜け止めされている。
ロッド２４の先端部（図２では右端部）には、雄ねじ部２６が形成されている。雄ねじ部２６は、連結軸２５に形成された雌ねじ孔２７に螺合されている。雄ねじ部２６が雌ねじ孔２７に螺合されることにより、連結軸２５がボールスタッド１８に同軸的に連結されている。

また、雄ねじ部２６にはロックナット２８が螺合されている。ボールスタッド１８および連結軸２５は、ロックナット２８によって互いに固定されている。また、雌ねじ孔２７に対する雄ねじ部２６のねじ込み量は、ロックナット２８によって調節されている。雌ねじ孔２７に対する雄ねじ部２６のねじ込み量を調節することにより、転舵輪のトー角を調節することができる。

球頭部２３は、樹脂シート１７を介して収容室１９に包み込まれるように保持されている。すなわち、ボールスタッド１８は、樹脂シート１７を介してハウジング１６に保持されている。樹脂シート１７の内周面は、球頭部２３の外表面に沿う形状とされている。球頭部２３は、樹脂シート１７に対して摺動可能となっている。収容室１９内の特に樹脂シート１７と球頭部２３との間には潤滑剤が充填されている。ボールスタッド１８は、球頭部２３を支点として、ハウジング１６に対して揺動可能となっている。したがって、ラック軸７（図１参照）の軸方向への動きは、軸方向へ直線的にタイロッド１４に伝達されるのではなく、インナーボールジョイント１２によって揺動する角度方向へ伝達される。

一方、アウターボールジョイント１３は、ハウジング２９と、このハウジング２９に保持された樹脂シート３０およびボールスタッド３１とを備えている。ハウジング２９は、樹脂シート３０がその内側に配置された筒状部材３２と、この筒状部材３２の一端（図２では下端）を塞ぐように当該一端に固定された板状のキャップ３３とを含む。筒状部材３２は、例えば連結軸２５の先端部に一体的に形成されている。

樹脂シート３０は、カップ状の第一シート３４と、板状の第二シート３５とを含む。第一シート３４は、周壁部３６と底部３７とを一体的に備えている。第一シート３４は、周壁部３６が筒状部材３２の内周面に沿うように配置されている。また、第二シート３５は、第一シート３４の底部３７とキャップ３３との間に介在している。樹脂シート３０は、筒状部材３２の他端（図２では上端）からその内側に突出する環状の鍔部３８と、キャップ３３との間で保持されている。

ボールスタッド３１は、球面状の外表面を有する球頭部３９と、この球頭部３９から上方へ突出する延びるロッド４０とを一体的に備えている。球頭部３９は、第一シート３４に覆われて嵌合されており、ロッド４０は、筒状部材３２から突出している。球頭部３９は、第一シート３４を介してハウジング２９に保持されている。すなわち、ボールスタッド３１は、第一シート３４を介してハウジング２９に保持されている。

第一シート３４の内周面は、球頭部３９の外表面に沿う形状とされている。球頭部３９は、樹脂シート３０に対して摺動可能となっている。第一シート３４と球頭部３９との間には潤滑剤が充填されている。ボールスタッド３１は、球頭部３９を支点としてハウジング２９に対して揺動可能となっている。また、ボールスタッド３１は、ロッド４０の中心軸線まわりに回転可能となっている。アウターボールジョイント１３により、タイロッド１４の動きをその揺動する角度方向へ向けてナックルアームに伝達する。

ハウジング２９およびボールスタッド３１には、筒状のカバー４１が取り付けられている。カバー４１の一端は、筒状部材３２の端部に外嵌しており、当該端部に固定されている。また、カバー４１の他端は、ロッド４０に外嵌しており、当該ロッド４０に固定されている。筒状部材３２の端部およびロッド４０の一部は、カバー４１によって覆われている。このカバー４１によって、水や埃なとどの異物が、アウターボールジョイント１３内に進入することが防止されている。

次に、この実施形態に係るボールジョイントの具体的構成について、インナーボールジョイント１２を例にとって説明する。
図３は、本発明の一実施の形態にかかるインナーボールジョイント１２の概略構成を示す一部断面図である。図４は、本発明のインナーボールジョイント１２を製造する途中の状態を示す一部断面図である。

図３を参照して、インナーボールジョイント１２は、ボールスタッド１８と、ハウジング１６と、樹脂シート１７とを備えている。ボールスタッド１８は、例えば鋼等の金属製の単一の部材を用いた一体成形品であり、球頭部２３とロッド２４とを含んでいる。ロッド２４の中心軸線Ｌ１上に球頭部２３の中心Ｃが配置されている。
ハウジング１６は、球頭部２３を収容し、かつボールスタッド１８を、樹脂シート１７を介して、上記球頭部２３を支点として揺動可能に支持するものである。ハウジング１６は、例えば鋼等の金属製の単一の部材を用いた一体成形品であり、収容室１９と連結部２０とを含んでいる。収容室１９は、球頭部２３を取り囲む筒状の周壁４２と、周壁４２の軸方向の一端に連なって筒の一端を封止して底を構成する底壁４３とを含んでいる。

収容室１９の底は、底壁４３の一側面（内底面）４５と、この内底面４５側から周壁４２の他端（先端）側へ向けて開口径が大きくなる略円錐状とされたテーパー面４６とを含み、テーパー面４６が内底面４５および周壁４２の内周面４４と連なって、これら内底面４５、テーパー面４６および内周面４４によって、球頭部２３および樹脂シート１７を収容する収容空間４７が区画されている。内周面４４およびテーパー面４６は、球頭部２３の表面に対向している。底壁４３には連結部２０が一体的に形成されている。

周壁４２の他端（先端）には挿通口４８が形成されており、挿通口４８を通して球頭部２３が収容空間４７に収容されている。挿通口４８にはロッド２４が挿通されている。周壁４２の挿通口４８の周縁部４９は、周壁４２の他の部分に比べて小径とされており、球頭部２３および樹脂シート１７が収容室１９から抜け止めされている。図３および図４を参照して、この周縁部４９は、外径が略一定に形成された周壁４２の、挿通口４８側の他端（先端）をかしめる（塑性変形させる）ことにより小径とされている。

図４を参照して、樹脂シート１７は、外周が収容室１９の内周面４４に沿う筒状とされた周壁部２１の一端に、収容室１９の底に対向する底部２２が設けられ、他端が、ロッド２４が挿通される開口部５０とされたカップ状にワンピース形成されている。底部２２は、収容室１９の底のうちテーパー面４６に沿うテーパー状に形成されている。
底部２２の中心には通孔５１が形成されている。通孔５１は、樹脂シート１７の中心軸線Ｌ２と同心に形成されている。通孔５１が設けられていることにより、球頭部２３から樹脂シート１７に力が作用したときにその変形を促して衝撃を緩和することができる。通孔５１には潤滑剤が充填される。

図３および図４を参照して、収容室１９の収容空間４７に樹脂シート１７と球頭部２３とを収容し、次いで周壁４２の挿通口４８側の他端（先端）をかしめて周縁部４９を小径とすることにより、カップ状の樹脂シート１７が、収容室１９と球頭部２３との隙間を充填するように弾性変形されると共に与圧される。
変形された樹脂シート１７の内周面５２は、球頭部２３の表面に沿う形状に形成され、球頭部２３を摺動可能に支持する。樹脂シート１７の外周面５３は、収容室１９の内周面４４およびテーパー面４６に沿う形状に形成され、この内周面４４およびテーパー面４６に支持される。

ロッド２４の中心軸線Ｌ１と樹脂シート１７の中心軸線Ｌ２とが一致している状態（図３の状態）において、樹脂シート１７のうち、球頭部２３の中心Ｃを通り中心軸線Ｌ１に直交する平面Ａよりも収容室１９の挿通口４８から遠い側に位置している領域は、第一受圧領域５４とされている。第一受圧領域５４は、ロッド２４を介して球頭部２３を収容室１９の底に押し付ける方向（例えば、樹脂シート１７の中心軸線Ｌ２に沿う方向の一方Ｕ１）に力Ｆ１が働いたときに、この力Ｆ１を受ける領域である。

上記中心軸線Ｌ１、Ｌ２が一致しているときにおいて、樹脂シート１７のうち、平面Ａよりも収容室１９の挿通口４８に近い側に位置している領域は、第二受圧領域５５とされている。第二受圧領域５５は、ロッド２４を介して球頭部２３を挿通口４８から抜く方向（例えば、樹脂シート１７の中心軸線Ｌ２に沿う方向の他方Ｕ２）に力Ｆ２が働いたときに、この力Ｆ２を受ける領域である。

第二受圧領域５５は、ボールスタッド１８の球頭部２３から突出するように延びるロッド２４が挿通される開口部５０の周囲に設けられる関係上、第一受圧領域５４よりも受圧面積が小さくなっている。そのため荷重負荷が高くなって、ヘタリを生じやすい傾向がある。
しかし本発明では、先に説明したように樹脂シート１７をガラス転移温度Ｔｇが＋１２５℃であるポリアミド９Ｔによって形成すると共に、収容室１９内の特に樹脂シート１７と球頭部２３との間に＋４０℃での動粘度が１０００ｍｍ^２／ｓ以上である潤滑剤を充填することによって、前記ヘタリとそれに伴うガタによる異音や動作の異常をこれまでよりも生じにくくすることができる。

前記ポリアミド９Ｔは、テレフタル酸とノナンジアミンとを重縮合させて得られるポリアミド樹脂であって、前記のようにガラス転移温度Ｔｇが＋１２５℃と高く、クリープ変形量が小さい上、従来のポリアミド６、ポリアミド６６等に比べて吸水性が著しく低く、しかも入手が比較的容易である。また、例えばポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）等のガラス転移温度Ｔｇを有しない非晶性樹脂が、例えばエステル油等の極性油によって劣化するため潤滑剤中に含まれる油の種類を制限するのに対し、ポリアミド９Ｔは種々の油に対する耐性に優れており、油の種類を制限するおそれがないという利点もある。

潤滑剤の＋４０℃での動粘度が１０００ｍｍ^２／ｓ以上に限定されるのは、先に説明したように油膜切れを生じにくくするためである。すなわち動粘度が前記範囲未満である潤滑剤は、樹脂シートと球頭部とをハウジングの収容室に収容して与圧をしたときや、樹脂シートに高い面圧が加えられた際等に油膜切れを生じやすい。これに対し、＋４０℃での動粘度が１０００ｍｍ^２／ｓ以上である粘度の高い潤滑剤は油膜切れを生じにくいため、前記油膜切れとそれに伴う温度上昇とが生じるのを防止することができる。

動粘度の上限は特に限定されないが、＋４０℃での動粘度が５０００ｍｍ^２／ｓ以下であるのが好ましい。動粘度が前記範囲を超える場合には粘度が高くなりすぎて、たとえ次に説明する油とポリマーと増ちょう剤とを含む潤滑剤であっても、ボールスタッドを球頭部を支点として揺動させる際のトルクが過剰に上昇したり、潤滑剤を収容室に充填する作業性が低下したりするおそれがある。

潤滑剤は、油とポリマーと増ちょう剤とを含んでいるのが好ましい。これにより、油自体の粘度を上昇させずに良好な流動性を維持しながら、ポリマーを増粘剤として添加することによって＋４０℃での動粘度を１０００ｍｍ^２／ｓ以上として、油膜切れが生じるのを防止することが可能となる。
油としては合成炭化水素油〔例えばポリαオレフィン油（ＰＡＯ）〕が好ましいが、シリコーン油、フッ素油、エステル油、エーテル油等の合成油や鉱油等を用いることもできる。前記油は、それぞれ単独で使用できる他、２種以上を併用しても良い。また油としては、トルクの上昇を広い温度範囲で抑制することを考慮すると、できるだけ粘度が低いものを用いるのが好ましいが、粘度が低すぎる場合には油膜切れを生じやすくなるおそれがある。そのため、これらの特性を併せ考慮すると油としては、＋４０℃での動粘度が１０ｍｍ^２／ｓ以上、１００ｍｍ^２／ｓ以下、特に２０ｍｍ^２／ｓ以上、４０ｍｍ^２／ｓ以下であるものを用いるのが好ましい。

ポリマーとしては、前記油と組み合わせた際に増粘剤として機能しうる種々のポリマーが、いずれも使用可能であるが、特にＰＡＯ等の合成炭化水素油と組み合わせた際に、耐久性に優れ長期間にわたって増粘剤としての機能を維持できるポリマーとしてはシス−１，４−ポリイソプレン等のポリイソプレン、ポリブテン、ポリイソブチレン、オレフィンコポリマー、およびポリエステルポリオールからなる群より選ばれた少なくとも１種が挙げられる。

増ちょう剤としては石けん系増ちょう剤、ウレア系増ちょう剤、有機系増ちょう剤、無機系増ちょう剤等の、従来公知の種々の増ちょう剤が挙げられる。このうち石けん系増ちょう剤としてはアルミニウム石けん、カルシウム石けん、リチウム石けん、ナトリウム石けん等の金属石けん型増ちょう剤、リチウム−カルシウム石けん、ナトリウム−カルシウム石けん等の混合石けん型増ちょう剤、アルミニウムコンプレックス、カルシウムコンプレックス、リチウムコンプレックスナトリウムコンプレックス等のコンプレックス型増ちょう剤等が挙げられ、特にリチウムステアレート等のリチウム石けんが好ましい。

またウレア系増ちょう剤としてはポリウレア等が挙げられ、有機系増ちょう剤としてはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ナトリウムテレフタラート等が挙げられる。さらに無機系増ちょう剤としては有機ベントナイト、グラファイト、シリカゲル等が挙げられる。
潤滑剤には、必要に応じてフッ素樹脂（ＰＴＦＥ等）、二硫化モリブデン、グラファイト、ポリオレフィン系ワックス（アマイド等を含む）等の固体潤滑剤、リン系や硫黄系の極圧添加剤、トリブチルフェノール、メチルフェノール等の酸化防止剤、防錆剤、金属不活性剤、粘度指数向上剤、油性剤等を添加してもよい。

本発明は、以上の実施の形態に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。なお以下では、図１〜図４に示す実施の形態と異なる点について主に説明し、同様の構成には同様の符号を付してその説明を省略する。
図５は、樹脂シート１７の変形例を示す斜視図である。図５を参照して、この例の樹脂シート１７は、与圧により変形された状態（図３参照）において球頭部２３の表面に沿う内周面５２となる底部２２の内表面５６、および周壁部２１の内表面５７に複数本の、潤滑剤を導く凹部としての凹溝５８が形成されている点が先の例と相違している。

前記凹溝５８は、内表面５６において底部２２の中心の通孔５１から外方へ放射状に伸びると共に、内表面５７において樹脂シート１７の中心軸線Ｌ２と平行方向に伸びて樹脂シート１７の開口部５０に達している。
これにより、主として通孔５１に充填される潤滑剤を、前記凹溝５８を通して導いて内周面５２の全面に行き渡らせることができる。そのため、樹脂シート１７と球頭部２３との間での油膜切れを防止して、摩擦熱による温度上昇と、それに伴う樹脂シート１７のクリープ変形、ヘタリ、ならびにガタによる異音や動作の異常の発生を防止する効果をさらに向上することが可能となる。

本発明の構成は、インナーボールジョイント１２だけでなくアウターボールジョイント１３にも適用することができる。さらに本発明のボールジョイントは、ステアリング装置１以外の用途に用いることもできる。

〈試験１〉
樹脂シートを形成する熱可塑性樹脂として下記の６種を選び、それぞれのクリープ変形量（μｍ）を、下記の測定方法によって測定した。
ポリアミド９Ｔ（ＰＡ９Ｔ）：ガラス転移温度Ｔｇ＝＋１２５℃、(株)クラレ製の品番Ｎ１０００Ａ
ポリアセタール（ＰＯＭ１）：ガラス転移温度Ｔｇ＝−６０℃、コポリマータイプ（ジュラコン）、ポリプラスチックス(株)製の品番Ｍ−９０−４４
ポリアセタール（ＰＯＭ２）：ガラス転移温度Ｔｇ＝−５０℃、ホモポリマータイプ、デュポン(株)製の品番５００Ｐ
ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）：ガラス転移温度Ｔｇ＝＋２５℃ないし＋３０℃、ポリプラスチックス(株)製の品番２００２
ポリアミド６（ＰＡ６）：ガラス転移温度Ｔｇ＝＋４８℃、東レ(株)製の品番ＣＭ１０２６
ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）：ガラス転移温度Ｔｇ＝＋８８℃、ポリプラスチックス(株)製の品番０２２０Ａ９
〈クリープ変形量の測定〉
前記６種の樹脂を用いてＡＳＴＭ引張試験片を作製し、台盤上に載置した前記試験片の上に１５／３２インチの鋼球を載せて１０００ｇの荷重をかけながら１００℃で静置して２４時間経過後、および１６８時間経過後に、それぞれの試験片につけられた鋼球の跡の深さを測定してクリープ変形量（μｍ）とした。

結果を表１に示す。

表１より、ガラス転移温度Ｔｇが＋１２５℃であるポリアミド９Ｔを使用することで、樹脂シートのクリープ変形によるヘタリとそれに伴うガタによる異音や動作の異常の発生を抑制できることが確認された。
〈試験２〉
ポリαオレフィン油と、ポリマーとしてのシス−１，４−ポリイソプレンと、リチウム石けんとを３本ロールミルを用いて混練して＋４０℃での動粘度、および混和ちょう度が、それぞれ表２に示す値であるＮｏ．１〜５の５種の潤滑剤を調製した。

また鉱油と、リチウム石けんとを３本ロールミルを用いて混練して＋４０℃での動粘度が１００ｍｍ^２／ｓ、混和ちょう度が３２０であるＮｏ．６、およびポリαオレフィン油と、リチウム石けんとを３本ロールミルを用いて混練して＋４０℃での動粘度が６８ｍｍ^２／ｓ、混和ちょう度が３００であるＮｏ．７の２種の潤滑剤を調製した。
前記７種の潤滑剤の動摩擦係数を、ブロック・オン・リング試験機を用いたＡＳＴＭ Ｄ３７０４に記載の測定方法に則って、下記の手順で測定した。

〈動摩擦係数の測定〉
前記ＡＳＴＭ Ｄ３７０４に規定された寸法、形状、硬さ、および表面粗さを有する鋼製のリングと、前記規格に規定された寸法を有するポリアミド９Ｔ〔ガラス転移温度Ｔｇ＝＋１２５℃、(株)クラレ製の品番Ｎ１０００Ａ〕製の樹脂ブロックとを用意した。
次に、前記リングに７種の潤滑剤のいずれか１種を薄く塗布した後、樹脂ブロックと共にブロック・オン・リング試験機に装着してリングの外径面に樹脂ブロックを接触させ、規定の面圧（３０ＭＰａ、または５０ＭＰａ）となるように荷重をかけて圧接させた状態で、前記樹脂ブロックに加わるリングの接線方向の力を測定しながらリングを３６．７ｍｍ／ｓのすべり速度で回転させた。そして回転開始から５分後の力を求めて、下記式(a)
動摩擦係数＝接線方向の力／負荷荷重 (a)
により動摩擦係数を求めた。測定温度は＋２５℃とした。

測定は、それぞれの潤滑剤について、各面圧ごとに２回ずつ行った。結果を表２に示す。

表２より、＋４０℃での動粘度が１０００ｍｍ^２／ｓ以上である潤滑剤を用いることで、樹脂シートと球頭部との間での油膜切れを防止して動摩擦係数を低いレベルに維持して、摩擦熱による温度上昇と、それに伴う樹脂シートのクリープ変形、ヘタリ、ならびにガタによる異音や動作の異常の発生を抑制できることが確認された。
〈試験３〉
ポリアミド９Ｔ〔ガラス転移温度Ｔｇ＝＋１２５℃、(株)クラレ社製の品番Ｎ１０００Ａ〕を用いて、図４、図５に示す形状を有し、底部２２の内表面５６、および周壁部２１の内表面５７に、図５に示す凹溝５８を有する樹脂シート１７と、同じ形状を有し、前記凹溝５８を有しない樹脂シート１７とを作製した。

そして前記樹脂シート１７を、試験２で調製したＮｏ．１またはＮｏ．２の潤滑剤、鋼製の球頭部２３を有するボールスタッド１８、および鋼製のハウジング１６と組み合わせて図３に示す構造を有する例１〜例４のボールジョイントを構成し、前記ボールジョイントのボールスタッド１８を、球頭部２３を支点として繰り返し揺動させた際のトルクを測定した。

凹溝５８を有する樹脂シート１７とＮｏ．１の潤滑剤とを組み合わせた例１におけるトルクを１としたときのトルク比を表３に示す。

表より、樹脂シートに凹溝を設けることで、潤滑剤を、前記凹溝を通して導いて樹脂シートの内周面の全面に行き渡らせることができ、樹脂シートと球頭部との間での油膜切れを防止して、摩擦熱による温度上昇と、それに伴う樹脂シートのクリープ変形、ヘタリ、ならびにガタによる異音や動作の異常の発生を防止する効果をさらに向上できることが確認された。

本発明の一実施形態に係るボールジョイントを備えるステアリング装置の概略構成を示す模式図である。 インナーボールジョイントおよびアウターボールジョイントを含むステアリング装置の一部の断面図である。 本発明の一実施の形態にかかるインナーボールジョイントの概略構成を示す一部断面図である。 本発明のインナーボールジョイントを製造する途中の状態を示す一部断面図である。 樹脂シートの変形例を示す斜視図である。

符号の説明

１２：ボールジョイント（インナーボールジョイント）、１６：ハウジング、１７：樹脂シート、１８：ボールスタッド、１９：収容室、２３：球頭部、５２：内周面、５８：凹溝（凹部）。

Claims (3)

1. 一端に球頭部を有するボールスタッドと、前記球頭部を覆う樹脂シートと、前記樹脂シートおよび球頭部を収容する収容室を有するハウジングとを含み、前記樹脂シートをポリアミド９Ｔによって形成すると共に、前記収容室に、＋４０℃での動粘度が１０００ｍｍ^２／ｓ以上である潤滑剤を充填したことを特徴とするボールジョイント。
2. 樹脂シートの球頭部と接する面に、潤滑剤を導く凹部が形成されている請求項１に記載のボールジョイント。
3. 潤滑剤が、油とポリマーと増ちょう剤とを含んでいる請求項１または２に記載のボールジョイント。

Images