JP6021876B2 - 車両用タイロッドエンド - Google Patents
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Description
1.技術分野
この発明は、概して、相対可動車両ステアリングコンポーネントを互いに繋ぐための継手としての、車両用タイロッドエンドに関する。
車両サスペンション系統およびステアリング系統は、典型的に、タイロッドエンドをステアリングナックルに動作可能に取付けるためのタイロッドエンドボールジョイントおよびこのステアリングナックルをステアリングヨークに結合するためのボールジョイントなどの継手を含む。加えて、遊園地式の乗物または相対可動継手を有する任意の他の用途などの他の用途は、典型的に、繋がれた部品間の相対的な動きを容易にするボールジョイントを有する。タイロッドエンドボールジョイントの組立の直後、概して、予め定められたトルク許容範囲内の、継手の動きに対する摩擦抵抗を組込むことが望ましい。摩擦抵抗またはトルクが高すぎるまたは低すぎる場合、ボールジョイントの使用寿命が短かくなることがあり、さらに、部品が望ましくない状態であることを示す「感触」が知覚されることになるおそれがある。たとえば、タイロッドエンドが望ましい許容限度を超えた摩擦抵抗を示す場合、車両の運転者または整備士は、タイロッドエンドを動かすのに必要な高いトルクを「感じ」、よってタイロッドエンドが望ましいとはいえない状態であると考えることがある。しかしながら、タイロッドエンドが、知覚される品質の「感触」をもたらす初期に望ましいトルクで組立てられる場合、タイロッドエンドの摩擦抵抗は、初期に設定された限度から減少し、よって次第に緩い感触が知覚されることを引起し、タイロッドエンドの交換または整備も引起すおそれがある、というトレードオフが存在する。したがって、タイロッドエンドに初期に高い摩擦抵抗を与えることと、タイロッドエンドに初期に低い摩擦抵抗を与えることとの間には、トレードオフが存在する。
少なくとも部分的に「感触」に基づいて耐用年数が延長されたタイロッドエンドが提供される。この発明の1つの局面に従って、タイロッドエンドは、一方の端部に球形のボールを有するスタッドと、このボールとの摺動当接のための凹球形軸受面を有する軸受とを含む。ボールまたは軸受面のうちの一方には潤滑溝が形成されている。さらに、潤滑溝を有するボールまたは軸受面には潤滑被膜が接着されている。
。潤滑被膜は、初期予圧トルクを同じ条件下で潤滑被膜が存在しない場合に結果として生じるであろうトルクから望ましいと「知覚される」予め定められたトルクへと減少させる。さらに、潤滑被膜は、約10万から50万サイクルにわたる使用中にタイロッドエンドの高接触域で実質的に消耗され、結果として生じるトルクは、約100万サイクル後、約10から20in−lbs(1.13〜2.26N・m)であり、これは被膜が組込まれなかった場合に結果として生じるトルクにおおむね相当する。
この発明のこれらのおよび他の局面、特徴および利点は、現在好ましい実施例および最良の形態の以下の詳細な説明、添付の特許請求の範囲、ならびに添付の図面に関連して考慮されると、より容易に理解されるであろう。
図面をより詳細に参照して、図1には、この発明の1つの現在好ましい実施例に従って構築された、外側タイロッドエンド「ステアリング」ボールジョイントアセンブリ(以下タイロッドエンド10と称する)が説明されている。タイロッドエンド10は、内側タイロッドアセンブリなどの内側ステアリングコンポーネントにアジャスタ等を介して取付けられるように構成された端部13を備えたタイロッド11と、一方の端部16にあるボール14と車両ステアリング部材にたとえばねじ山19等によって取付けられるように構成された対向する端部18とを備えたスタッド12とを有し、車両ステアリング部材は、ステアリングナックルまたはステアリングヨーク(図示せず)等であり得る。タイロッドエンド10は、さらに、ボール14との摺動係合のために構成された軸受アセンブリ20を含み、ボール14と軸受アセンブリ20との間の使用中の荷重は、タイロッド11の全長に沿って径方向または実質的に径方向であり、約400〜1800lbs(181.4〜816.5kg)などであり、使用中にスタッド12の全長に沿ってタイロッドエンド10にかかる軸方向の荷重は、無視できるものであるかまたは実質的に無く、約1000から2000lbs(453.6〜907.2kg)の範囲にわたる軸方向の力が起こり得る典型的な「サスペンション」ボールジョイントとは異なる。軸受アセンブリ20は、第1および第2の軸受部を有して設けることができる。軸受部は、それぞれ上部軸受22および下部軸受24とも称され、ボール14の対向する側部と摺動的に係合するように構成されている。軸受アセンブリ20は、用途のために所望される場合、任意の種類の割り軸受として、または単一で一体構造の材料片から構築された軸受として設けられ得ることが認識されるべきである。さらにまた、タイロッドエンド10は、一般的に26に示される摩耗可能な減摩潤滑被膜を含み、この被膜は、ボール14または軸受アセンブリ20のうちの一方に塗布または接着されているが、好ましくは両方にではなく、これは、使用中のトルクを増加させることを含めてタイロッドに悪影響を及ぼすことが示されているためである。行なわれた実験で使用された潤滑被膜26は、たとえば米国登録商標「Sunoloy」の名で購入することができる商標登録されたポリマーベースの被覆材料であり、より具体的には、ミシガン州プリマスにあるSun Coating社製の製品Sunoly402である。塗布完了時の潤滑被膜26により、タイロッドエンド10は、少なくとも2つの機能特徴が向上する。第1に、潤滑被膜により、初期に組立てられた直後のボール14と軸受アセンブリ20との間の摩擦が削減される。第2に、潤滑被膜が、タイロッドエンド10の約10〜50万サイクルなどのタイロッドエンド10の耐用年数の初期段階にわたってボール14と軸受アセンブリ20との間の接触域で実質的に消耗されることによって、ボール14と上部および下部軸受部22、24が示す摩耗が減少することになる。したがって、タイロッドエンド10を軸回転させるのに必要なトルクが、タイロッドエンドの耐用年数にわたって減少される程度は、潤滑被膜26が設けられなかった場合よりも少ない。
なお、図1のタイロッドエンドの断面構造が示すように、車両用タイロッドエンドを組み立てた状態において、上部軸受22の上端面の下部軸受24の上端面とが同一平面内に配置される。
tumble process)などの、潤滑被膜26を軸受面32、34に塗布し、接着する任意の適切な方法が企図される。潤滑被膜26の「接着完了時の」厚みは、マイクロメートルレベルであり、よって積層許容範囲に著しくは影響を与えない。潤滑被膜26が第1および第2の軸受面32、34に直接塗布されているので、潤滑被膜がボール14のみに塗布されていた場合そうであるだろうように、被膜26が軸受部22、24から擦り取られるのが早すぎる、ということがないことが保証される。これは、ボール14の軸受面38を擦る軸受部22、24上の端縁37により起こるであろうものであり、その直後、継手を固くする傾向がある擦り取られた被覆材料により、タイロッドエンド10のトルクは増大されるであろう。当然ながら、ボール14が潤滑溝を有すべきで、軸受部22、24が潤滑溝なしで構成されるべきであった場合、潤滑被膜26は逆に塗布され、被膜は、軸受面32、34にではなくボール14の接触域に塗布されるであろう。したがって、潤滑被膜を潤滑溝を有する軸受面に塗布することが好ましい。
Claims (6)
- 一端にボール部を有するスタッドと、
前記スタッドの前記ボール部が収容されるキャビティを有するハウジング部材と、
前記ハウジング部材と前記ボール部との間に配置される軸受部材とを備えた、車両用タイロッドエンドであって、
前記ボール部材は、前記ハウジング部材の前記キャビティ内に位置付けられ、
前記軸受部材は、第1軸受部材と第2軸受部材とを有し、これらの第1軸受部材および第2軸受部材は金属で構成され、
前記第1軸受部材は、前記ボール部材と前記キャビティの内側表面との間の前記キャビティ内に位置付けられるとともに、第1端部および該第1端部とは反対側の第2端部を有し、前記第1端部の近傍の内周に、前記ボール部材の表面と係合して摺動する、前記ボール部材の表面の曲率と同じ曲率を有する第1軸受面を有し、
前記第2軸受部材は、前記ボール部材と前記第1軸受部材の前記第2端部の近傍との間において前記キャビティ内に位置付けられ、かつ、前記ボール部材の表面と相互に係合して摺動する、前記ボール部材の表面の曲率と同じ曲率を有する第2軸受面を有し、
前記第1軸受部材は、前記第1軸受面に前記スタッド部の長手方向に沿って延びる第1の複数の潤滑溝を有し、前記第2軸受部材は、前記第2軸受面に第2の複数の潤滑溝を有し、
前記第2軸受部材の前記第2軸受面および前記第1軸受部材の前記第1軸受面は、耐摩耗被膜が被覆されており、
前記車両用タイロッドエンドを組み立てた状態において、前記第1軸受部材の前記第2端部の端面と、前記第2軸受部材の前記ボール部材側の端部とは反対側の端部の端面とが、同一平面内にあり、
前記ボール部材は、その表面に耐摩耗被膜が形成されてされておらず、
前記第1および第2軸受部材の両方に被覆された前記耐摩耗被膜は、ポリマーベースであり、
前記第1および第2軸受部材に被覆された前記耐摩耗被膜は、前記第1および第2軸受部材に接着されている、車両用タイロッドエンド。 - 前記ボール部材は、球形を有する、請求項1に記載の車両用タイロッドエンド。
- 前記第1の複数の潤滑溝は、前記スタッド部の長手方向の前記第1軸受部材の全長に延在し、前記第2の複数の潤滑溝は、前記スタッド部の長手方向の前記第2軸受部材の一端から、前記第2軸受部材の他端側に形成された貫通穴まで延在する、請求項1に記載の車両用タイロッドエンド。
- 前記第1および第2軸受部材の両方の前記耐摩耗被膜は、同一の被覆材料を塗布することにより形成されている、請求項1に記載の車両用タイロッドエンド。
- 前記第2軸受部材上の前記耐摩耗被膜は、ポリマーベースである、請求項1に記載の車両用タイロッドエンド。
- 前記第1軸受部材上の前記耐摩耗被膜は、ポリマーベースである、請求項1に記載の車両用タイロッドエンド。
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