JP5346830B2 - ボールジョイント - Google Patents

Description

本発明は、ボールスタッドの前記スタッド部が挿通される挿通開口部をソケットに有するボールジョイントに関する。

従来、例えば自動車などの車両の懸架装置、あるいは操舵装置に用いられるこの種のボールジョイントは、円筒状のソケットと、このソケットの内部、すなわち内室に収容されたベアリングシートであるボールシートと、このボールシートの内部に摺動(回動)可能に保持された球状のボール部及びこのボール部に対して軸状に突設されたスタッド部を有するボールスタッドを備えている。また、ボールシートの端部には、スタッド部が挿通されるシート開口部が形成されており、ソケットの端部には、シート開口部と連通しスタッド部が挿通されて外部へと突出する挿通開口部が内室に連通して形成されている(例えば、特許文献１参照。)。

特開２０００−２３０５４０号公報(第４−７頁、図１)

上述の構成において、ボールスタッドの揺動角度を広く確保しようとする場合、挿通開口部及びシート開口部自体を大きくすることが考えられる。

また、例えばボール部に対してスタッド部を溶接する構成の場合、このボール部とスタッド部との溶接部分に形成される突出部である溶接ビードがソケットの挿通開口部に干渉することを防止するために、挿通開口部自体を大きくすることが考えられる。

しかしながら、挿通開口部、あるいはシート開口部を大きく開口させると、ボールスタッドがソケットから抜けやすくなる、すなわちボールスタッドの引き抜き強度が低下するという問題点を有している。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、ボールスタッドの引き抜き強度を確保しつつ揺動角度を広げたボールジョイントを提供することを目的とする。

請求項１記載のボールジョイントは、ソケットと、このソケットの内部に取り付けられた筒状のベアリングシートと、このベアリングシートの内部に摺動可能に保持された球状のボール部、及び、このボール部に対して同軸状に突設された軸状のスタッド部を備えたボールスタッドとを具備し、前記ソケットは、軸方向を有するソケット本体と、このソケット本体の軸方向に対して傾斜した方向に沿ってこのソケット本体の内部に形成され、前記ベアリングシートが軸方向を沿わせた状態で取り付けられた内室と、この内室と前記ソケット本体の外部とを連通してこのソケット本体に前記内室に沿う方向へと開口し、前記ボールスタッドの前記スタッド部が挿通される挿通開口部とを備えているものである。

請求項２記載のボールジョイントは、請求項１記載のボールジョイントにおいて、ソケット本体の軸方向に沿う軸方向を有し、このソケット本体の外部とボールスタッドとの間に亘って取り付けられて挿通開口部を覆う筒状のダストカバーを具備したものである。

請求項１記載のボールジョイントによれば、ソケット本体の軸方向に対して傾斜した方向に沿ってこのソケット本体の内部に内室を形成し、この内室とソケット本体の外部とを連通して内室に沿う方向に、ボールスタッドのスタッド部が挿通される挿通開口部を開口することにより、挿通開口部自体の大きさの設計を変えることなく、この挿通開口部のソケット本体の外部と連通する部分の開口面積を大きくできるので、ボールスタッドの引き抜き強度を確保しつつ揺動角度を広げることができる。

請求項２記載のボールジョイントによれば、請求項１記載のボールジョイントの効果に加えて、ソケット本体の軸方向に沿う軸方向を有するダストカバーをソケット本体の外部とボールスタッドとの間に亘って取り付けて挿通開口部を覆うことにより、ダストカバーでソケット本体の内部への塵埃の侵入を阻止できる。

本発明の一実施の形態のボールジョイントの一部を示す縦断面図である。 (a)は同上ボールジョイントを一部を省略して示す縦断面図、(b)は同上ボールジョイントの比較例を一部を省略して示す縦断面図である。

以下、本発明の一実施の形態の構成を、図１及び図２を参照して説明する。

図１において、11はボールジョイントを示し、このボールジョイント11は、例えば自動車などの車両の懸架装置、あるいは操舵装置などに用いられるものである。

そして、このボールジョイント11は、ハウジングであるソケット16と、このソケット16の内部に収容されたベアリングシートであるボールシート17と、このボールシート17に一部が摺動(回動)可能に保持されたボールスタッド18と、ソケット16の外周面からボールスタッド18の外周面に亘って配置されたダストカバー19とを備えている。

ソケット16は、図１及び図２(a)に示すように、金属製などの円筒状のソケット本体21と、このソケット本体21に一体的に固定される金属製などの円板状の閉塞部材としてのプラグ22とを有している。

ソケット本体21は、図中の上下方向に沿って軸方向A1を有しており、一端部である上端部23が軸方向A1に対して直交する平面状に形成され、ボールシート17を収容するシート設置部である内室24を内部に備えているとともに、一端側(図中、上端側)に、この内室24と上端部23とに亘って開口され内室24とソケット本体21の外部とを連通する挿通開口部としての一方の開口部である第１ソケット開口部25を備え、さらに、他端側(図中、下端側)に、内室24をソケット本体21の外部と連通する連通開口部としての他方の開口部である第２ソケット開口部26を備えている。また、このソケット本体21は、一端側(図中、上端側)の外周面に、ダストカバー19の端部を固定するカバー固定溝28が周方向に形成されている。さらに、このソケット本体21は、内室24と第１ソケット開口部25との連続部に、第１ソケット開口部25の開口縁を形成する抜止部である突出部31が突出して形成されており、内室24と第２ソケット開口部26との連続部に、プラグ22を保持する保持部32が段差状に形成されている。そして、ソケット本体21は、保持部32よりも他端側(図中、下端側)の部分が、かしめ変形されることによってプラグ22を固定することによりボールシート17及びボールスタッド18をソケット16に固定するための固定部であるかしめ固定部33となっている。なお、ソケット本体21は、例えば(冷間)鍛造、あるいは鋳造などにより形成されており、例えばアーム部(リンク)が側部に一体に形成されていてもよい。

内室24は、ソケット本体21の軸方向A1に対して傾斜した方向A2に沿って形成された円筒状の内面であり、ソケット開口部25，26よりも径寸法(開口寸法)が大きく形成されている。換言すれば、ソケット開口部25，26の最小径寸法(最小開口寸法)は、内室24の内径よりも小さく設定されている。したがって、第１ソケット開口部25と内室24との連通部分に位置する突出部31は、内室24に対して内方へと突出しており、ボールシート17及びボールスタッド18が第１ソケット開口部25を介してソケット本体21から抜けないようにするための抜け止めとなっている。

また、第１ソケット開口部25は、内室24に沿って、すなわち方向A2に沿って、換言すればソケット本体21の軸方向A1に対して傾斜した方向へと開口している。さらに、この第１ソケット開口部25は、内室24側である突出部31側からソケット本体21の上端部23に位置しこのソケット本体21の外部と連通する上縁部34側へと、徐々に拡径されている。すなわち、第１ソケット開口部25は、突出部31での開口面積S1が相対的に狭く、上縁部34での開口面積S2が相対的に広く形成されている。

第２ソケット開口部26は、ソケット本体21の軸方向A1に沿って開口している。すなわち、この第２ソケット開口部26は、第１ソケット開口部25及び内室24に対して傾斜している。

カバー固定溝28は、第１ソケット開口部25の外側の位置に形成されている。

また、プラグ22は、保持部32に周縁部が保持された状態でかしめ固定部33によりかしめ固定されることにより、内室24の他端側(図中、下端側)、すなわち第２ソケット開口部26を閉塞するものである。

また、ボールシート17は、耐摩耗性に優れ弾性率が高いもので、例えばポリエステル、ポリアセタール(ＰＯＭ)、ポリウレタン(ＰＵ)、ポリアミド(ＰＡ)、ナイロン、ポリエーテルケトン(ＰＥＫ)、あるいはポリエーテルエーテルケトン(ＰＥＥＫ)などの合成樹脂製などであり、ソケット本体21の内室24の内部に嵌着可能な円筒状に形成されている。すなわち、このボールシート17は、内部に球面状の摺動面35を備えているとともに、一端部(図中、上端部)に、この摺動面35と連続してソケット本体21の第１ソケット開口部25と同軸状に連通するシート挿通開口部としての一方のシート開口部である第１シート開口部36を備え、さらに、他端部(図中、下端部)に、第１シート開口部36と同軸であるとともに、摺動面35と連続してソケット本体21の第２ソケット開口部26と連通するシート連通開口部としての他方のシート開口部である第２シート開口部37を備えている。そして、このボールシート17は、ソケット本体21の突出部31とプラグ22との間に保持されており、ソケット本体21の軸方向A1に対して傾斜した内室24に沿って軸方向を有している。すなわち、このボールシート17の軸方向は、方向A2に沿っている。なお、ボールシート17は、１つの部材によって形成してもよいし、例えば互いに特性が異なる合成樹脂などにより形成された複数の部材を組み合わせて構成してもよい。

ボールスタッド18は、例えば鋼鉄製などであり、球状のボール部41と、このボール部41に連結された軸状のスタッド部42とを一体に備えている。

ボール部41は、その赤道(最大径位置)を含む例えば２／３程度の外周面がボールシート17の摺動面35に摺動(回動)可能に保持されている。すなわち、ボール部41は、ボールシート17とともにソケット16の内室24に収容されている。また、ボール部41は、赤道の外径寸法、すなわち最大外径寸法が、ボールシート17の摺動面35の最大内径寸法と略等しく形成されている。すなわち、ボール部41の外周面の形状は、ボールシート17の摺動面35の形状と略一致している。さらに、このボール部41の外周面とボールシート17の摺動面35との間には、図示しないが、例えば潤滑剤(グリース)が保持されている。また、このボール部41の中心である球心Ｏは、ソケット本体21(ソケット16)の中心軸上に位置し、かつ、摺動面35と同心に配置されている。

スタッド部42は、外部からの荷重が加わる部分であり、丸軸状のスタッド部本体45と、このスタッド部本体45の外周に一体的に固定された円板状の鍔部46とを備えている。なお、このスタッド部42は、ボール部41と一体に成形してもよいし、ボール部41と別体で成形した後、ボール部41に溶接などにより一体化してもよい。

スタッド部本体45は、ボール部41の外周面に、このボール部41の球心Ｏと同軸に連結されている。また、このスタッド部本体45の鍔部46よりも一端側(図中、上側)の外周面には、例えば図示しない被取付部材にねじ止め固定される図示しないねじ部が形成されている。さらに、このスタッド部本体45は、各開口部36，25に挿通されてボールシート17及びソケット16から外方(図中、上方)へと突出している。

鍔部46は、ねじ部を被取付部材にねじ止め固定した際に、この被取付部材と接触する座面を形成するものであり、スタッド部本体45よりも大きい径寸法を有している。

また、ダストカバー19は、ダストシール、あるいはブーツなどとも呼ばれるもので、例えば軟質ゴム、あるいは軟質合成樹脂などにより扁平な(軸方向よりも径方向の寸法が大きい)円筒状に形成され、軸方向の中間部分が外方へと膨出している。このダストカバー19は、一端側(図中、上端側)が鍔部46の外周からスタッド部本体45の外周に亘って、中心軸方向に圧接されるように取り付け固定され、他端側(図中、下端側)がソケット16のカバー固定溝28に取り付け固定されている。したがって、このダストカバー19は、ボールスタッド18の揺動に拘らずソケット16の第１ソケット開口部25(ボールシート17の第１シート開口部36)を覆い、ソケット16あるいはボールシート17の内部への塵埃などの侵入を阻止している。また、このダストカバー19は、ソケット本体21の軸方向A1に沿って軸方向を有している。すなわち、このダストカバー19の軸方向は、ソケット16の内室24及び第１ソケット開口部25に対して傾斜している。このため、ボールスタッド18のスタッド部42は、このダストカバー19の弾性により、無負荷状態では軸心がソケット本体21の軸方向A1に沿う状態で保持されている。

次に、上記一実施の形態の作用を説明する。

ボールジョイント11を組み立てる際には、例えば金型により予め鍛造、あるいは鋳造したソケット本体21の内室24にボールシート17の摺動面35にボール部41を保持したものを組み付け、あるいは、ボールシート17の摺動面35にボール部41を保持したものを中子として金型に組み付けてソケット本体21を鋳造する。

この後、プラグ22を保持部32に取り付けてかしめ固定部33をかしめ変形させ、さらにボール部41にスタッド部42を溶接するとともにダストカバー19などを取り付けてボールジョイント11を完成する。なお、ボールジョイント11の組み立て方法としては、これら以外にも任意の方法を用いることができる。

そして、スタッド部42を被取付部に取り付けてボールジョイント11を懸架装置、あるいは操舵装置に実装する。

ボールスタッド18のスタッド部42に荷重が加わることで、ボールスタッド18がソケット16(ソケット本体21)に対して揺動する。すなわち、ボールスタッド18のボール部41は、ボールシート17の摺動面35内を摺動し、スタッド部42(スタッド部本体45)は、第１ソケット開口部25内で揺動する。

このとき、上記一実施の形態によれば、ソケット本体21の軸方向A1に対して傾斜した方向A2に沿ってこのソケット本体21の内部に内室24を形成し、この内室24とソケット本体21の外部とを連通して内室24に沿う方向に、ボールスタッド18のスタッド部42が挿通される第１ソケット開口部25を開口することにより、第１ソケット開口部25自体の大きさの設計を変えることなく、この第１ソケット開口部25のソケット本体21の外部と連通する部分の開口面積S2を大きくできるので、ボールスタッド18の引き抜き強度を確保しつつ任意方向の揺動角度を広げることができる。

すなわち、図２(a)に示すように、ボールシート17を収容する内室24及び第１ソケット開口部25をソケット本体21の軸方向A1に対して傾斜させた場合、第１ソケット開口部25の突出部31での開口面積S1は、図２(b)に示す比較例のようにボールシート17aを収容する内室24a及び第１ソケット開口部25aをそれぞれソケット本体21aの軸方向に沿わせた場合の突出部31aでの開口面積S1aと等しくできる一方で、図２(a)に示す上縁部34での開口面積S2は、図２(b)に示す上縁部34aでの開口面積S2aよりも広くできる。換言すれば、図２(a)に示す第１の実施の形態と、図２(b)に示す比較例とで、第１ソケット開口部25と第１ソケット開口部25aとの大きさを変えない場合、第１ソケット開口部25が軸方向A1に対して傾斜している分だけ、軸方向A1に対して直交する上端部23での第１ソケット開口部25の断面積である開口面積S2が、軸方向A1に対して直交する上端部23aでの第１ソケット開口部25aの断面積である開口面積S2aよりも広くなる。

したがって、上記第１の実施の形態の場合には、図２(b)に示す比較例と比べて、第１ソケット開口部25の最小開口面積である開口面積S1，S1aは変わることなく、最大開口面積である開口面積S2が開口面積S2aよりも大きくなる。このため、第１ソケット開口部25の突起部31での開口面積S1の大きさにより決定されるボールスタッド18(ボールシート17)の引き抜き強度を図２(b)に示す比較例よりも低下させることはなく、任意方向の揺動角度のみを大きくすることができる。

特に、ボール部41に対してスタッド部42を溶接して製造した場合、図１の想像線に示すような溶接ビードＢがスタッド部42の基端部の周囲とボール部41との連続部に生じることがある。上記第１の実施の形態では、第１ソケット開口部25のソケット本体21の外部と連通する部分の開口面積S2を大きくできるので、溶接ビードＢが第１ソケット開口部25の内縁部に干渉することを抑制できる。

また、ソケット本体21を上記のように構成する場合には、従来用いていた金型に若干の変更を加えるのみで、製造工程などは何ら変更せずに済むため、製造コスト的に有利となる。

さらに、ソケット本体21の軸方向A1に沿う軸方向を有するダストカバー19をソケット本体21の外部とボールスタッド18のスタッド部42との間に亘って取り付けて第１ソケット開口部25を覆うことにより、ダストカバー19でソケット本体21(ボールシート17)の内部への塵埃の侵入を阻止できる。

なお、上記一実施の形態において、ソケット(ソケット本体)は、内室と外部とを連通する挿通開口部を一端側に備え、他端側が閉塞された底部となっている構成でもよい。

11 ボールジョイント
16 ソケット
17 ベアリングシートであるボールシート
18 ボールスタッド
19 ダストカバー
21 ソケット本体
24 内室
25 挿通開口部としての第１ソケット開口部
41 ボール部
42 スタッド部

Claims (2)

1. ソケットと、
   このソケットの内部に取り付けられた筒状のベアリングシートと、
   このベアリングシートの内部に摺動可能に保持された球状のボール部、及び、このボール部に対して同軸状に突設された軸状のスタッド部を備えたボールスタッドとを具備し、
   前記ソケットは、
   軸方向を有するソケット本体と、
   このソケット本体の軸方向に対して傾斜した方向に沿ってこのソケット本体の内部に形成され、前記ベアリングシートが軸方向を沿わせた状態で取り付けられた内室と、
   この内室と前記ソケット本体の外部とを連通してこのソケット本体に前記内室に沿う方向へと開口し、前記ボールスタッドの前記スタッド部が挿通される挿通開口部とを備えている
   ことを特徴とするボールジョイント。
2. ソケット本体の軸方向に沿う軸方向を有し、このソケット本体の外部とボールスタッドとの間に亘って取り付けられて挿通開口部を覆う筒状のダストカバー
   を具備したことを特徴とする請求項１記載のボールジョイント。

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