JP5252198B2 - Ball joint - Google Patents
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Description
本発明は、ボールジョイントに関するものである。 The present invention relates to a ball joint.
一般にボールジョイントは、ボールスタ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樹脂シートおよび球頭部の入口とされた筒状の収容室に収容して構成される。また樹脂シートは、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ワンピース形成される。 In general, a ball joint has a spherical head provided at one end of a ball stud and a resin sheet covering the spherical head. One end of the housing is sealed and the other end is used as an inlet for the resin sheet and the spherical head. It is configured to be accommodated in a cylindrical accommodation chamber. The resin sheet is usually formed in one piece in a cup shape in which one end of a cylindrical peripheral wall portion is provided with a bottom portion facing the bottom of the storage chamber, and the opposite side is opened.
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等は、前記樹脂シートと球頭部とを収容室に収容すると共にグリース等の潤滑剤を充填した状態で、入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。
樹脂シートの底部には、球頭部から力が作用したときに変形を促して衝撃を緩和するための通孔が形成される。前記通孔は潤滑剤を溜めるためにも機能する。
For example, an inner ball joint or the like of a steering device for an automobile should have a smaller diameter than other parts by caulking the inlet with the resin sheet and the ball head housed in a housing chamber and filled with a lubricant such as grease. The ball head is prevented from slipping off and the resin sheet is pressurized.
At the bottom of the resin sheet, a through-hole is formed for accelerating deformation and alleviating the impact when force is applied from the ball head. The through-hole also functions to store a lubricant.
樹脂シートの内面には、潤滑剤を、前記通孔から球頭部の表面のほぼ全面に供給するために、主として筒の中心軸線と平行方向に延びて開口もしくはその近傍まで達する凹溝が設けられる(特許文献1、2)。
しかし前記従来のボールジョイントでは、樹脂シートを球頭部と共に収容室に収容して、前記収容室の入口を他の部分より小径となるようにかしめた際に、前記樹脂シートの開口側が、かしめられた収容室の内面と球頭部の表面との間の隙間を埋めるように、主として厚み方向に圧縮変形されるため、前記開口側において、凹溝が前記圧縮変形によって極端に浅くなりすぎたり、あるいは完全につぶされて無くなったりした状態となりやすい。そのため、樹脂シートの開口側の領域まで前記凹溝を通して潤滑剤を十分に供給させることができず、前記潤滑剤の供給不足によって樹脂シートが短期間で摩耗しやすいという問題がある。 However, in the conventional ball joint, when the resin sheet is accommodated in the accommodating chamber together with the ball head and the inlet of the accommodating chamber is caulked to have a smaller diameter than other portions, the opening side of the resin sheet is caulked. Since the compression deformation is mainly performed in the thickness direction so as to fill a gap between the inner surface of the storage chamber and the surface of the spherical head, the groove on the opening side becomes extremely shallow due to the compression deformation. Or, it tends to be completely crushed and lost. Therefore, there is a problem that the lubricant cannot be sufficiently supplied through the groove to the region on the opening side of the resin sheet, and the resin sheet is easily worn in a short period due to insufficient supply of the lubricant.
本発明の目的は、潤滑剤の供給不足を生じにくいため、樹脂シートの摩耗を長期間に亘って抑制できるボールジョイントを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a ball joint capable of suppressing wear of a resin sheet over a long period of time because it is difficult to cause insufficient supply of a lubricant.
上記目的を達成するため、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)を有し、収容室の底は封止され、入口は樹脂シートで覆われた球頭部を収容した後にかしめられて小径とされたハウジング(16)とを備え、前記樹脂シートは、球頭部を囲む筒部(21)と、前記筒部の一端を塞ぎ収容室の底に対向する底部(22)とを有し、前記筒部の他端が開口されたカップ状にワンピース形成され、前記樹脂シートの内面には底部側から開口(50)に達する複数の凹溝(52)が設けられていると共に、前記各凹溝は、その深さが、開口側において底部側よりも深くなっており、前記樹脂シートは、前記収容室に収容し、前記入口をかしめて、前記収容室と球頭部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た状態において、前記凹溝の深さが、底部側から開口までほぼ一定とされていることを特徴とするボールジョイント(12)を提供するものである(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。 To achieve the above object, the present invention accommodates a ball stud (18) having a ball head (23) at one end, a resin sheet (17) covering the ball head, the resin sheet and the ball head. A housing (16) having a small diameter by caulking after accommodating a spherical head covered with a resin sheet. The resin sheet has a cylindrical portion (21) that surrounds the spherical head, and a bottom portion (22) that closes one end of the cylindrical portion and faces the bottom of the storage chamber, and is open at the other end of the cylindrical portion. A plurality of concave grooves (52) reaching the opening (50) from the bottom side are provided on the inner surface of the resin sheet, and the depth of each concave groove is on the opening side. bottom side is deeper than, the resin sheet is accommodated in the accommodating chamber The depth of the concave groove is substantially constant from the bottom side to the opening in a state where the inlet is caulked and elastically deformed and pressurized so as to fill a gap between the storage chamber and the ball head. there is provided a ball joint (12), characterized in that it is (claim 1). The alphanumeric characters in parentheses represent corresponding components in the embodiments described later.
本発明によれば、樹脂シートを球頭部と共に収容室に収容して、前記収容室の入口を他の部分より小径となるようにかしめた際に、樹脂シートの開口側は、従来同様にかしめられた収容室の内面と球頭部の表面との間の隙間を埋めるように圧縮変形される。しかし凹溝の深さは、前記のように樹脂シートの開口側において底部側より深く設定されているため、圧縮変形後も、前記開口側において凹溝が極端に浅くなりすぎたり、完全に潰されてなくなったりすることがなく、その深さを潤滑剤の供給に適した、ほぼ一定に維持することができる。したがって本発明によれば、前記凹溝を通して、球頭部の表面のほぼ全面に亘って十分な量の潤滑剤を供給することができ、潤滑剤の供給不足を生じにくいため、樹脂シートの摩耗を長期間に亘って抑制できるボールジョイントを提供することが可能となる。 According to the present invention, when the resin sheet is accommodated in the accommodation chamber together with the ball head, and the entrance of the accommodation chamber is caulked to have a smaller diameter than other portions, the opening side of the resin sheet is the same as in the conventional case. It is compressed and deformed so as to fill a gap between the inner surface of the crimped storage chamber and the surface of the ball head. However, since the depth of the concave groove is set deeper than the bottom side on the opening side of the resin sheet as described above, the concave groove becomes extremely shallow on the opening side or completely crushed even after compressive deformation. The depth can be maintained substantially constant , suitable for the supply of lubricant, without being lost. Therefore, according to the present invention, a sufficient amount of lubricant can be supplied over almost the entire surface of the ball head through the concave groove, and the supply of lubricant is unlikely to occur. It is possible to provide a ball joint that can suppress the above for a long time.
本発明によれば、前記各凹溝は、筒部において、その深さを底部側から開口側へ向けて次第に深くすることができる(請求項2)。
この場合、樹脂シートのもとになる射出成形用金型の、凹溝に対応する領域の加工や、前記射出成形用金型を用いた射出成形、射出成形後の型抜き等が容易である。
According to the present invention, the depth of each of the concave grooves can be gradually increased in the cylindrical portion from the bottom side toward the opening side (Claim 2).
In this case, it is easy to process the region corresponding to the concave groove of the injection mold that is the basis of the resin sheet, injection molding using the injection mold, die cutting after injection molding, etc. .
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。
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a steering apparatus 1 including a ball joint according to an embodiment of the present invention. The steering device 1 includes a
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。
The
The rack and pinion mechanism 3 includes a pinion shaft 6 and a
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。
The
The
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内に侵入することが防止されている。
A
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。
In the steering operation (rotation operation), as described above, the rotation of the
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(図1参照)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、筒部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。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a part of the steering device 1 including the
The
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に覆われており、ロッド24は、収容室19から突出している。収容室19の入口は、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。
The
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。
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。
A part of the
A
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。
A
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。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。樹脂シート17と球頭部23との間には、グリース等の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。
The
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閉鎖板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。
On the other hand, the outer ball joint 13 includes a
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と閉鎖板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、閉鎖板33との間で保持されている。
The
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。
The
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。
The inner peripheral surface of the
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。
A
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、インナーボールジョイント12の組み立て中の状態を示す一部断面図である。図5は、インナーボールジョイント12に組み込む樹脂シート17の一例を示す断面図である。
Next, a specific configuration of the ball joint according to this embodiment will be described by taking the inner ball joint 12 as an example.
FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing a schematic configuration of the inner ball joint 12 according to the embodiment of the present invention. FIG. 4 is a partial cross-sectional view showing a state in which the inner ball joint 12 is being assembled. FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of the
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(図2参照)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。
With reference to FIG. 3, the inner ball joint 12 includes a
The
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の筒の内周面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(図2参照)が一体的に形成されている。
The bottom of the
周壁42の他端(先端)には開口部48が形成されており、開口部48を通して球頭部23が収容空間47に収容されている。開口部48にはロッド24が挿通されている。周壁42の開口部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、開口部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。
An
図3ないし図5を参照して、樹脂シート17は、外周が収容室19の内周面44に沿い、かつ球頭部23を囲む筒状に形成された筒部21と、前記筒部21の一端を塞ぎ収容室19の底に対向する底部22とを有し、前記筒部21の他端が、ロッド24が挿通される開口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。
Referring to FIGS. 3 to 5, the
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4、図5を参照して、樹脂シート17の内面には通孔51から開口50に達する複数の凹溝52が設けられている。各凹溝52は、その深さが、開口50側において底部22側よりも深くなっている。
A through
4 and 5, a plurality of
例えば図の例では、各凹溝52は、筒部21において、その深さが底部22側から開口50側へ向けて次第に深くなり、かつ開口50における深さD1が筒部21の底部22側端部における深さD2より深く(D1>D2)なっている。かかる構成では、樹脂シート17のもとになる射出成形用金型の、凹溝52に対応する領域の加工や、前記射出成形用金型を用いた射出成形、射出成形後の型抜き等がいずれも容易になるという利点がある。
For example, in the example shown in the drawing, the depth of each
底部22における凹溝52の深さは、通孔51まで一定とされている。また凹溝52は、図4、図5では2箇所のみ記載しているが、筒部21の周方向の複数箇所(例えば6箇所、8箇所等)に、等角度間隔で設けられている。
図3、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とを収容した状態で周壁42の開口部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。
The depth of the
With reference to FIGS. 3 and 4, the other end (tip) of the
図3を参照して、変形された樹脂シート17の内周面53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54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。
かかる変形状態において、凹溝52の深さは、通孔51から開口50までほぼ一定とされる。これは、先に説明したように変形前の凹溝52のうち厚み方向に大きく圧縮される開口50側の深さが、底部22側より深く設定されているためである。そのため通孔51に溜められた潤滑油を、前記凹溝52を通して開口50側まで、すなわち球頭部23の表面のほぼ全面に亘って十分な量、供給でき、潤滑剤の供給不足を生じにくくして、樹脂シート17の摩耗を長期間に亘って抑制することが可能となる。
With reference to FIG. 3, the inner
In such a deformed state, the depth of the
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ないし図5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。
例えば図6に示すように各凹溝52は、筒部21のうち、底部22側の領域55の深さD2が一定とされると共に、前記領域55よりも開口50側の領域56の深さが、前記開口50側へ向けて次第に深くなり、かつ開口50における深さD1が底部22側における深さD2より深く(D1>D2)なっている。
The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims. In the following, differences from the embodiment shown in FIGS. 1 to 5 will be mainly described, and the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
For example, as shown in FIG. 6, each
その他、本発明のボールジョイントは、ラック軸とタイロッドとを連結する用途以外の用途に用いることができる。 In addition, the ball joint of the present invention can be used for purposes other than the purpose of connecting the rack shaft and the tie rod.
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、21:筒部、22:底部、23:球頭部、42:収容室、50:開口、52:凹溝 12: Ball joint (inner ball joint), 16: Housing, 17: Resin sheet, 18: Ball stud, 21: Tube part, 22: Bottom part, 23: Ball head, 42: Storage chamber, 50: Opening, 52: Ditch
Claims (2)
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し、収容室の底は封止され、入口は樹脂シートで覆われた球頭部を収容した後にかしめられて小径とされたハウジングとを備え、
前記樹脂シートは、球頭部を囲む筒部と、前記筒部の一端を塞ぎ収容室の底に対向する底部とを有し、前記筒部の他端が開口されたカップ状にワンピース形成され、
前記樹脂シートの内面には底部側から開口に達する複数の凹溝が設けられていると共に、前記各凹溝は、その深さが、開口側において底部側よりも深くなっており、
前記樹脂シートは、前記収容室に収容し、前記入口をかしめて、前記収容室と球頭部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た状態において、前記凹溝の深さが、底部側から開口までほぼ一定とされていることを特徴とするボールジョイント。 A ball stud having a ball head at one end;
A resin sheet covering the ball head;
A housing chamber for housing the resin sheet and the ball head, the bottom of the housing chamber is sealed, and the inlet is a caulked housing having a small diameter after housing the ball head covered with the resin sheet. Prepared,
The resin sheet has a cylindrical part surrounding a spherical head and a bottom part that closes one end of the cylindrical part and faces the bottom of the storage chamber, and is formed in a one-piece cup shape with the other end of the cylindrical part opened. ,
A plurality of concave grooves reaching the opening from the bottom side are provided on the inner surface of the resin sheet, and the depth of each concave groove is deeper than the bottom side on the opening side ,
The resin sheet is accommodated in the accommodation chamber, caulked at the inlet, and is elastically deformed and pressurized so as to fill a gap between the accommodation chamber and the ball head. A ball joint characterized in that the length is substantially constant from the bottom side to the opening .
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