JP5222885B2 - スタッドボール、ダストカバー、および、スタビリンク - Google Patents

Description

本発明は、鍔部を有するスタッドボール、スタッドボールの鍔部に当接するリップ部を有するダストカバー、および、それらを備えたスタビリンクに係り、特に、スタッドボールの鍔部とダストカバーのリップ部との互いの当接部分の形状の改良に関する。

スタビリンクは、サスペンション装置とスタビライザ装置とを連結するボールジョイント部品である。図１は、車両の前車輪側の概略構成を表す斜視図である。サスペンション装置１０は、左右のタイヤ３０に設けられ、アーム１１とシリンダ１２を備えている。アーム１１の下端部はタイヤ３０の軸を支持する軸受部に固定され、シリンダ１２はアーム１１に対して弾性変位が可能である。アーム１１には、スタビリンク２００が取り付けられるブラケット１３が設けられている。サスペンション装置１０は、タイヤ３０に加えられる車体の重量を支えている。スタビライザ装置２０は、略コ字形状を有するバー２１を備え、ブッシュ２２を介して車体に取り付けられている。スタビライザ装置２０は、車両のロール剛性を確保する。

スタビリンク２００は、サスペンション装置１０のブラケット１３およびスタビライザ装置２０のバー２１の端部に設けられ、スタビリンク２００どうしはサポートバー５００により連結されている。スタビリンク２００は、サスペンション装置１０が路面からの入力を受けたときに発生する荷重をスタビライザ装置２０に伝達する。

図２は、スタビリンク２００の構成を表す断面図である。スタビリンク２００は、スタッドボール２０１、ボールシート３０１、ハウジング３０２、および、ダストカバー４０１を備えている。スタッドボール２０１は、一体成形されたスタッド部２１０およびボール部２２０を有している。

スタッド部２１０は、テーパ部２１１、シール部２１２、および、ねじ部２１３を有している。テーパ部２１１は、ボール部２２０の上端部に成されている。シール部２１２の上端部および下端部には、鍔部２１４および凸部２１５が形成されている。シール部２１２における鍔部２１４および凸部２１５との間にはダストカバー４０１の上端部のリップ部４１１が当接して固定されている。サスペンション装置１０側のスタビリンク２００のねじ部２１３は、アーム１１のブラケット１３にねじ締結により固定され、スタビライザ装置２０側のスタビリンク２００のねじ部２１３は、バー２１にねじ締結により固定されている。

ボールシート３０１およびハウジング３０２は、スタッドボール２０１をユニバーサルに軸支する軸支部材を構成している。ボールシート３０１には、スタッドボール２０１のボール部２２０が圧入されている。ハウジング３０２は、ボールシート３０１を収容している。ダストカバー４００の下端部は、ボールシート３０１およびハウジング３０２の上端部のフランジ部３２１，３１１どうしの間に狭持されている。

このようなスタビリンク２００では、スタッドボール２０１のボール部２２０とボールシート３０１との間への塵芥の侵入を防止するために、スタッドボール２０１のシール部２１２とダストカバー４００のリップ部４０１との間で高シール性を確保することが重要である。

ところが、スタビリンク２００では、低温条件下でのスタッドボール２０１のフル揺動時、ダストカバー４０１のリップ部４１１が、図３に示すように、シール部２１２との密着状態が解かれて開く現象（口開き現象）が生じる虞があった。従来技術では、シール性確保のためにリップ部４１１にＯ−リングを装着していたが、この場合、Ｏ−リングを別部材として設けているため、コスト増大を招いていた。

そこで図４（Ａ）に示すように、ダストカバー４０１のリップ部４１１にサイドリップ部４１２を設け、ダストカバー４０１の組付け時、サイドリップ部４１２をスタッドボール２０１の鍔部２１４の外周部に当接させる技術が開発されている。ところが、この技術では、鍔部２１４の外周部が軸先方向に延在してその端部がエッジ形状をなす場合、ダストカバー４０１の組付け時、図４（Ｂ）に示すように、サイドリップ部４１２が鍔部２１４の外周部端部に接触して、サイドリップ部４１２に折れ込みが発生する虞があった。このため、量産ラインでの組付け生産性を確保することができない。

折れ込み発生を防止するために、スタッドボール２０１の鍔部２１４の外周部にテーパ部を形成することが考えられる（たとえば特許文献１）。具体的には、特許文献１の技術では、テーパ部の軸線方向断面が鍔部の根元部から外周部に向けて拡径するようにして傾斜しており、ダストカバーのサイドリップ部はそれに対応した形状をなしている。

ＷＯ２００６／０９８１２４

しかしながら、特許文献１の技術では、折れ込みの発生を防止することができるものの、スタッドボールの鍔部とダストカバーのサイドリップ部との間でシール性を十分に確保することができない。一方、車両の環境負荷削減（燃費向上）および運動性能向上の観点から、車両用部品には軽量化が強く要求されているが、従来技術ではそれに対応していなかった。

本発明は、量産ラインでの組付け生産性の向上を図ることができるのはもちろんのこと、シール性の向上および軽量化を図ることができるスタッドボール、ダストカバー、および、それらを備えたスタビリンクを提供することを目的としている。

本発明のスタッドボールは、円柱状をなすスタッド部と、スタッド部の一端部に形成されたボール部とを備え、スタッド部には、その径方向外側に突出する鍔部が形成され、鍔部の軸線方向断面は、根元部から外周部に向けて曲線形状をなす曲線部を有し、曲線部は、曲線形状の根元部側端部と外周部側端部とを結ぶ直線に対して凹状をなし、曲線部の中間部には、軸線方向断面が湾曲状をなす複数の湾曲部が形成されていることを特徴とする。

本発明のスタッドボールでは、スタッド部の鍔部の軸線方向断面が根元部から外周部に向けて曲線形状をなす曲線部が、曲線形状の根元部側端点と外周部側端点とを結ぶ直線に対して凹状をなしているから、鍔部の外周部が軸先方向に延在してその端部がエッジ形状をなす形態とは異なり、折れ込み発生を防止することができ、その結果、量産ラインでの組付け生産性の向上を図ることができる。

しかも、上記のような凹状をなす曲線部は、鍔部の根元部から外周部に向けて厚さが一定である従来技術の平坦部、および、鍔部の根元部から外周部に向けて直線状に傾斜する従来技術のテーパ部と比較して、ダストカバーの組付け時にそのサイドリップ部との接触面積が大きくなる。したがって、ダストカバーとの間で高シール性を確保することができる。また、曲線部を有する鍔部では、従来技術の平坦部およびテーパ部と比較して、軽量化を図ることができる。

本発明の他のスタッドボールは、円柱状をなすスタッド部と、スタッド部の一端部に形成されたボール部とを備え、スタッド部には、その径方向外側に突出する鍔部が形成され、鍔部の軸線方向断面は、根元部から外周部に向けて曲線形状をなす曲線部を有し、曲線部は、曲線形状の根元部側端部と外周部側端部とを結ぶ直線に対して凹状をなし、曲線部の根元部側端部に、軸線方向断面が湾曲状をなす湾曲部が形成されていることを特徴とする。このような本発明の他のスタッドボールでは、ダストカバーのサイドリップ部の位置を安定させることができるから、ダストカバーとの間で高シール性をさらに確保することができる。また、本発明の他のスタッドボールは、円柱状をなすスタッド部と、スタッド部の一端部に形成されたボール部とを備え、スタッド部には、その径方向外側に突出する鍔部が形成され、鍔部の軸線方向断面は、根元部から外周部に向けて曲線形状をなす曲線部を有し、曲線部は、曲線形状の根元部側端部と外周部側端部とを結ぶ直線に対して凹状をなし、曲線部の外周側端部に、軸線方向断面が湾曲状をなす湾曲部が形成されていることを特徴とする。このような本発明の他のスタッドボールでは、鍔部では、ダストカバーのサイドリップ部との接触面積がより大きくなるから、ダストカバーとの間で高シール性をさらに確保することができる。

本発明の他のスタッドボールは種々の構成を用いることができる。曲線部の中間部には、一あるいは複数の湾曲部が形成されている態様を用いることができる。この態様では、鍔部の外径を大きくすることなく、ダストカバーのサイドリップ部との接触面積がより大きくなるから、ダストカバーとの間で高シール性をさらに確保することができる。

本発明のダストカバーは、本発明のスタッドボールの鍔部に当接するリップ部を有する。すなわち、本発明のダストカバーは、本発明のスタッドボールの鍔部に当接するリップ部を有し、リップ部の端部には、曲線部の曲線形状に対応する形状をなして曲線部に当接するサイドリップ部が形成されていることを特徴とする。

本発明のダストカバーでは、リップ部の端部に形成されているサイドリップ部が、曲線部の曲線形状に対応する形状をなして曲線部に当接するから、スタッドボールの鍔部との接触面積が大きくなる。したがって、スタッドボールの鍔部との間で高シール性を確保することができるから、ダストカバーのリップ部へのＯ−リングの装着が不要となり、その結果、コスト低減を図ることができる。

また、サイドリップ部を形成しているので、低温条件下でのスタッドボールのフル揺動時に口開き現象の発生を防止することができる。ここで、スタッドボールの曲線部の根元部側端部に湾曲部が形成されている態様に対応させて、サイドリップ部の根元部に湾曲部を形成することにより、サイドリップ部の口開き現象の発生防止では、サイドリップ部の鍔部への緊迫力を上昇させることがない。

本発明のダストカバーは、種々の構成を用いることができる。たとえばサイドリップ部は、鍔部の曲線部への当接時の面圧がサイドリップ部の先端部において最大となるような形状を有することができる。この態様では、スタッドボールの鍔部との間で高シール性をさらに確保することができる。この態様は種々の構成を用いることができる。たとえばサイドリップ部は、先端部において最大の肉厚を有する構成を用いることができる。また、たとえば鍔部の曲線部に対するサイドリップ部の締め代が先端部において最大となるように設定されている構成を用いることができる。

本発明のスタビリンクは、本発明のスタッドボールと、本発明のダストカバーとを備えたことを特徴とする。本発明のスタビリンクは、本発明のスタッドボールによる効果と、本発明のダストカバーによる効果とを得ることができる。

本発明のスタッドボール、ダストカバー、あるいは、スタビリンクによれば、量産ラインでの組付け生産性の向上を図ることができるのはもちろんのこと、高シール性および軽量化を図ることができる等の効果を得ることができる。

車両の前車輪側の概略構成を表す斜視図である。 従来のスタビリンクの構成を表す断面図である。 従来のスタビリンクの問題であるリップ部の口開き現象を説明するための部分拡大断面図である。 （Ａ），（Ｂ）は、従来のスタビリンクの問題である折り込みを説明するための部分構成を表す拡大断面図である。 本発明の一実施形態に係るスタッドボールの鍔部とダストカバーのリップ部とが当接している状態を表し、（Ａ）は当接状態の断面図、（Ｂ）は（Ａ）の符号Ｘで示される枠内の拡大断面図である。 本発明の一実施形態に係るスタッドボールを説明するための図であって、（Ａ）はスタッドボールの全体構成を表す図、（Ｂ）はスタッドボールの鍔部の曲線部の断面形状を説明するための図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の一実施形態に係るスタッドボールの鍔部の曲線部の断面形状を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るスタッドボールの各種形状の鍔部の半径とスタッド締結時に鍔部に加わる応力との関係を表すグラフである。 本発明の一実施形態に係るダストカバーのリップ部の変形例を表す断面図である。 本発明の一実施形態に係るスタッドボールの鍔部の曲線部と、ダストカバーのリップ部の他の変形例との組み合わせを表す断面図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図５は、本発明の一実施形態に係るスタッドボール１１０の鍔部１１１とダストカバー１２１のサイドリップ部１２３とが当接している状態を表し、（Ａ）は当接状態の断面図、（Ｂ）は（Ａ）の符号Ｘで示される枠内の拡大断面図である。図６は、本発明の一実施形態に係るスタッドボール１１０の鍔部１１１を説明するための図であって、（Ａ）はスタッドボール１１０の全体構成を表す図、（Ｂ）はスタッドボール１１０の鍔部１１１の曲線部１１２の断面形状を説明するための図である。図７（Ａ）〜７（Ｃ）は、本発明の一実施形態に係るスタッドボール１１０の鍔部１１１の曲線部１１２の各種断面形状を説明するための図である。

本実施形態のスタビリンクは、図１，２に示すスタビリンク２００とは、スタッドボールの鍔部およびダストカバーのリップ部が異なり、それ以外は同様な構成であるから、本実施形態では、図１，２と同様な構成要素には同符号を付し、その説明は省略している。なお、本実施形態では、断面とはスタッド部１１０の軸線方向に平行な側断面のことをいう。

スタッドボール１１０の鍔部１１１は、図５，６（Ａ）に示すように、スタッド部１１０の径方向外側に突出している。鍔部１１１の断面は、根元部から外周部に向けて曲線形状をなす曲線部１１２を有し、曲線部１１２は、曲線形状の根元部側端部１１２Ａと外周部側端部１１２Ｂとを結ぶ直線に対して凹状をなしている。曲線部１１２の根元部側端部１１２Ａに、断面が湾曲状をなす湾曲部１１３が形成されていることが好適である。曲線部１１２の外周側端部１１２Ｂに、断面が湾曲状をなす湾曲部１１４が形成されていることが好適である。湾曲部１１３，１１４は、曲線部１１２に滑らかに接続されている。

ダストカバー１２１のリップ部１２２は、スタッドボール１１０のシール部２１２および鍔部１１１に当接して密着する。リップ部１２２の先端部には、鍔部１１１の曲線部１１２の曲線形状に対応する形状をなして曲線部１１２に当接するサイドリップ部１２３が形成されている。

鍔部１１１の曲線部１１２は、曲線形状の根元部側端部１１２Ａと外周部側端部１１２Ｂとを結ぶ直線に対して凹状をなすから、曲線部１１２は、図６（Ｂ）に示すように、鍔部の根元部から外周部に向けて厚さが一定である従来技術の平坦部２１６、および、鍔部の根元部から外周部に向けて直線状に傾斜する従来技術のテーパ部２１７と比較して、ダストカバー４０１の組付け時、鍔部１１１に当接するサイドリップ部１２３との接触面積が大きくなる。また、従来技術の平坦部２１６およびテーパ部２１７と比較して、鍔部１１１が凹状をなしている分の重量を低減することができ、これにより軽量化を図ることができる。

具体的には、たとえば曲線部１１２は、図６（Ｂ），図７（Ａ）に示すように、両端部の湾曲部１１３，１１４の間の中間部に、一の湾曲部１１５（符号Ｓ１，Ｓ２間の部位、曲率半径Ｒ１）を有する。この態様では、鍔部１１１の曲線部１１２とダストカバー１２１のサイドリップ部１２３との接触面積は、たとえば鍔部の厚さが一定である従来技術の態様（平坦部２１６の態様）に対して、５３％程度増加する。また、たとえば鍔部の厚さが一定の態様（平坦部２１６の態様）に対して、スタッドボール一本あたり、４．６％程度（図６（Ｂ）における網目領域分（符号１１２の単一Ｒ形状（破線）と符号２１６の鍔厚一定形状（一点鎖線）との間の領域分））の軽量化が可能である。

たとえば曲線部１１２は、図６（Ｂ），図７（Ｂ）に示すように、湾曲部１１３，１１４の間の中間部に、複数（たとえば３）の湾曲部１１５Ａ（符号Ｓ１，Ｓ３間の部位、曲率半径Ｒ２）、湾曲部１１５Ｂ（符号Ｓ３，Ｓ４間の部位、曲率半径Ｒ３）、および、湾曲部１１５Ｃ（符号Ｓ４，Ｓ２間の部位、曲率半径Ｒ２）が形成されている。隣接する湾曲部１１５Ａ〜１１５Ｃどうしは、滑らかに接続されている。この態様では、鍔部１１１の曲線部１１２とダストカバー１２１のサイドリップ部１２３との接触面積は、たとえば鍔部の厚さが一定の態様（平坦部２１６の態様）に対して、５８％程度増加する。また、たとえば鍔部の厚さが一定の態様（平坦部２１６の態様）に対して、スタッドボール一本あたり、４．８％程度（図６（Ｂ）の網目領域分および斜線領域分（符号１１２の複合Ｒ形状（実線）と符号１１２の単一Ｒ形状（破線）との間の斜線領域分））の軽量化が可能である。

湾曲部１１３，１１４の間の中間部に、断面が湾曲状をなす複数の湾曲部が形成されている態様は、図７（Ｂ）に示す態様に限定されるものではなく、湾曲部の個数や曲率半径等は適宜設定することができる。たとえば図７（Ｃ）に示す態様では、湾曲部１１６Ｃの曲率半径をＲ４に設定し、湾曲部１１５Ａ〜１１５Ｃの曲率半径を互いに異なるように設定している。

図７は、本発明の一実施形態に係るスタッドボール１１０の鍔部１１１の半径とスタッド締結時に鍔部１１１に発生する応力との関係を表すグラフである。なお、スタッド締結は、ねじ部２１３がねじ締結によりサスペンション装置１０のブラケット１３に固定される、あるいは、ねじ部２１３がねじ締結によりスタビライザ装置２０のバー２１に固定されることをいい、図７に示す関係では、スタッド締結時に鍔部１１１の上面に均等面圧が加わったときを想定している。

鍔部の厚さが一定である従来の態様（平坦部２１６の態様）では、鍔部根元部の湾曲部で応力のピークが存在し、そこから外周部へ向かうに従い、応力は低くなる。これに対して、鍔部に曲線部が形成された本発明の態様では、鍔部根元部の湾曲部での応力のピークに加えて、曲線部の形成に伴い、外周部側にも応力のピークが生じる。この場合、曲線部が複数の湾曲部を有する態様は、曲線部が一の湾曲部を有する態様と比較して、外周部側にも応力のピークが大きくなる。そこで、鍔部に曲線部が形成された本発明の態様における曲線部の形状の設計では、応力のピーク値が、鍔部の所定箇所において所定値（＝（スタッドボール素材の降伏応力値）×（所定の安全率））以下となるように、鍔部の径や、厚さ、形状等を決定することにより、鍔部での応力により生じる不具合を回避することができる。

ダストカバー１２１では、リップ部１２２のサイドリップ部１２３が、鍔部１１１の曲線部１１２への当接時の面圧がサイドリップ部１２３の先端部において最大となるような形状を有することが好適である。たとえば図９に示すダストカバー１２１Ａでは、サイドリップ部１２３Ａは、根元部から先端部に向かうに従い、肉厚が厚くなり、その先端部において最大の肉厚を有する。また、たとえば図１０に示すダストカバー１２１Ｂでは、鍔部１１１の曲線部１１２に対するサイドリップ部１２３Ｂの締め代が、根元部から先端部に向かうに従い、大きくなり、その先端部において最大となるように設定されている。これら態様では、ダストカバー１２１Ａ，１２１Ｂとスタッドボール１１０の鍔部１１１との間で高シール性をさらに確保することができる。

本実施形態では、スタッドボール部１１０の鍔部１１１の軸線方向断面が根元部から外周部に向けて曲線形状をなす曲線部１１２は、曲線形状の根元部側端点１１２Ａと外周部側端点１１２Ｂとを結ぶ直線から内部に向かって凹状をなしているから、鍔部１１１の外周部が軸先方向に延在してその端部がエッジ形状をなす形態とは異なり、折れ込み発生を防止することができ、その結果、量産ラインでの組付け生産性の向上を図ることができる。

しかも、上記のような凹状をなす曲線部１１２は、鍔部１１１の根元部から外周部に向けて厚さが一定である従来技術の平坦部２１６、および、鍔部の根元部から外周部に向けて直線状に傾斜する従来技術のテーパ部２１７と比較して、ダストカバー１２１の組付け時にダストカバー１２１のサイドリップ部１２３との接触面積が大きくなる。したがって、ダストカバー１２１との間で高シール性を確保することができる。また、曲線部１１２では、従来技術の平坦部２１６およびテーパ部２１７と比較して、軽量化を図ることができる。

また、ダストカバー１２１のリップ部１２２の端部に形成されているサイドリップ部は、曲線部１２３の曲線形状に対応する形状をなして曲線部１２３に当接するから、スタッドボール１１０の鍔部１１１との接触面積が大きくなる。したがって、スタッドボール１１０の鍔部１１１との間で高シール性を確保することができるから、ダストカバー１２１のリップ部１２２へのＯ−リングの装着が不要となり、その結果、コスト低減を図ることができる。

また、サイドリップ部１２３を形成しているので、低温条件下でのスタッドボール１１０のフル揺動時に口開き現象の発生を防止することができる。ここで、スタッドボール１１０の曲線部１１２の根元部側端部１１２Ａに湾曲部１１３が形成されている態様に対応させて、サイドリップ部１２３の根元部に湾曲部を形成することができる。これにより、サイドリップ部１２３の口開き現象の発生防止では、サイドリップ部１２３の鍔部１１１への緊迫力を上昇させることがない。

特に、曲線部１１２の根元部側端部１１２Ａに湾曲部１１３が形成されているので、ダストカバー１２１のサイドリップ部１２３の位置を安定させることができるから、ダストカバー１２１との間で高シール性をさらに確保することができる。また、曲線部１１２の外周側端部１１２Ｂに湾曲部１１４が形成されているので、鍔部１１１では、ダストカバー１２１のサイドリップ部１２３との接触面積がより大きくなるから、ダストカバー１２１との間で高シール性をさらに確保することができる。

１１０…スタッドボール、１１１…鍔部、１１２…曲線部、１２１，１２１Ａ，１２１Ｂ…ダストカバー、１２２…リップ部、１２３，１２３Ａ，１２３Ｂ…サイドリップ部

Claims (9)

1. 円柱状をなすスタッド部と、スタッド部の一端部に形成されたボール部とを備え、
   前記スタッド部には、その径方向外側に突出する鍔部が形成され、
   前記鍔部の軸線方向断面は、根元部から外周部に向けて曲線形状をなす曲線部を有し、前記曲線部は、前記曲線形状の根元部側端部と外周部側端部とを結ぶ直線に対して凹状をなし、
   前記曲線部の中間部には、前記軸線方向断面が湾曲状をなす複数の湾曲部が形成されていることを特徴とするスタッドボール。
2. 円柱状をなすスタッド部と、スタッド部の一端部に形成されたボール部とを備え、
   前記スタッド部には、その径方向外側に突出する鍔部が形成され、
   前記鍔部の軸線方向断面は、根元部から外周部に向けて曲線形状をなす曲線部を有し、前記曲線部は、前記曲線形状の根元部側端部と外周部側端部とを結ぶ直線に対して凹状をなし、
   前記曲線部の根元部側端部に、前記軸線方向断面が湾曲状をなす湾曲部が形成されていることを特徴とするスタッドボール。
3. 円柱状をなすスタッド部と、スタッド部の一端部に形成されたボール部とを備え、
   前記スタッド部には、その径方向外側に突出する鍔部が形成され、
   前記鍔部の軸線方向断面は、根元部から外周部に向けて曲線形状をなす曲線部を有し、前記曲線部は、前記曲線形状の根元部側端部と外周部側端部とを結ぶ直線に対して凹状をなし、
   前記曲線部の外周側端部に、前記軸線方向断面が湾曲状をなす湾曲部が形成されていることを特徴とするスタッドボール。
4. 前記曲線部の中間部には、前記軸線方向断面が湾曲状をなす一あるいは複数の湾曲部が形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載のスタッドボール。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のスタッドボールの前記鍔部に当接するリップ部を有し、
   前記リップ部の端部には、前記曲線部の前記曲線形状に対応する形状をなして前記曲線部に当接するサイドリップ部が形成されていることを特徴とするダストカバー。
6. 前記サイドリップ部は、前記鍔部の前記曲線部への当接時の面圧が前記サイドリップ部の先端部において最大となるような形状を有することを特徴とする請求項５に記載のダストカバー。
7. 前記サイドリップ部は、前記先端部において最大の肉厚を有することを特徴とする請求項６に記載のダストカバー。
8. 前記鍔部の前記曲線部に対する前記サイドリップ部の締め代が前記先端部において最大となるように設定されていることを特徴とする請求項６または７に記載のダストカバー。
9. 請求項１〜４のいずれかに記載のスタッドボールと、
   請求項５〜８のいずれかに記載のダストカバーとを備えたことを特徴とするスタビリンク。
   

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