JP6607920B2 - 可動ジョイント用のダストブーツ - Google Patents

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Description

関連出願との相互参照
本願は、2014年11月23日に出願された米国実用特許出願連続番号第14/339,282号の利益を主張し、当該出願の全開示は、本願の開示の一部として考慮され、引用によって本明細書に引用される。

1.発明の分野
本発明は、可動ジョイントのハウジングとスタッドとの間において、汚染物質の侵入防止と潤滑油保持の封止を確立するためのダストブーツに関する。

2.関連技術
ゴム、あるいは他の類似の材料から作成されたダストブーツは、可動ボールソケットジョイントにおいて、汚染物質がソケットに侵入しないように封止するとともに、潤滑油がソケットから漏洩しないようにするために頻繁に使用されている。そのようなソケットは、典型的に、幅広い動作範囲を通して一方に対して回転可能である、ハウジングおよびスタッドを含む。ダストブーツは、ハウジングおよびスタッドの互いの全動作範囲を通してハウジングおよびスタッド双方の封止を維持しなければならない。しばしば、スタッドおよびハウジングに対してダストブーツを付勢してそれらの間の封止を確立するために、金属あるいはプラスチックのリングが外部においてダストブーツの外周の回りに配置されたり、ダストブーツの内部にダストブーツの両端に隣接して挿入されたりする。そのようなタイプの可動ジョイントを製造する工程は、多くの部品のため、しばしば非常に多くの工数を要する。加えて、そのようなダストブーツは時に、製造工程中に意図せず破れる場合があり、その結果、破れた部品を交換するための不必要な浪費および工数が必要になる。外部リングの使用は、ダストブーツをつかむとともに仕様に合った封止を生み出すのに十分な表面形状を提供するために、機械加工されたハウジングの外周も必要になり得る。

ダストブーツとハウジングとの間の封止を確立するためのもう一つの選択肢は、捲縮加工、あるいはスピニング加工されたハウジングの縁の下方においてダストブーツの一端をつかむことである。この選択肢においては、スタッドおよびハウジングが互いに十分に組み合わさっている間、捲縮加工、あるいはスピニング加工された縁からダストブーツが意図せず外れることを制限するために、金属あるいはプラスチックのリングがダストブーツ内にさらに配置される場合がある。しかし、この選択肢には、ある程度の制限もあり得る。たとえば、捲縮工程あるいはスピニング工程は、ダストブーツとハウジングとの間の適切な封止を生成し損なう場合がある。さらに、共通のダストブーツの材料の力学的性質に起因して、ダストブーツにはある程度の時間および圧力の後に、圧縮永久ひずみが生じる場合があり、このことにより、ダストブーツとハウジングとの間の封止が弱められる。ダストブーツ上のハウジングへの過剰なスピニングあるいは過剰な捲縮は、起こり得る圧縮永久ひずみの条件を補償せず、ダストブーツのいくつかの材料に、あわせ面間に領域を空けさせる。

本発明の一局面は、ハウジングとスタッドとを有する可動ジョイントのためのダストブーツを提供する。弾性材料で制作され、可動ジョイントのハウジングに対する封止のための第1端部から可動ジョイントのスタッドに対する封止のための第2端部へ延在するカバー片を、ダストブーツは含む。スプリングワッシャーは、ハウジングに対して弾性のカバー片を付勢するため、第1端部において弾性のカバー片内に少なくとも実質的に包まれている。本発明のこの局面に従うダストブーツは、ハウジングに対するスタッドのかみ合いの間において両者を外れにくくするとともに、ハウジングとカバー片との間にカバー片に対して耐圧縮永久ひずみ性のある汚染物質‐液体間封止を確立することができるので有利である。このことは、外部の圧着リング、あるいは他の同様な構成要素を必要とせずに達成され、追加の製造およびコストの削減という利益をもたらす。

本発明の他の局面は、可動ジョイントアセンブリを提供する。可動ジョイントアセンブリは、軸に沿って延在する内孔と、放射状に内部に曲げられてフランジを形成する上縁とを有するハウジングを含む。スタッドは、ハウジングの内孔内に少なくとも部分的に配置され、ハウジングに対する旋回軸である。ハウジングの上縁は、放射状に内部に曲げられてフランジを形成している。可動ジョイントアセンブリは、カバー片とスプリングワッシャーとを有するダストブーツをさらに含む。カバー片は、弾性材料から作成され、ハウジングに対して封止されている第1端部から、スタッドに対して封止されている第2端部に延在する。スプリングワッシャーは、第1端部において弾性カバー片内に少なくとも実質的に包まれており、弾性カバー片の第1端部をハウジングのフランジに対して付勢する。

本発明のさらなる局面は、可動ジョイントを製造する方法を提供する。方法は、上縁と、軸に沿って延在する内孔とを含むハウジングを準備するステップを含む。方法は続いて、ハウジングの内孔内に少なくとも1つの軸受を配置するステップを実行する。方法は、ハウジングの内孔内に少なくとも部分的にスタッドを配置するステップを進める。方法は続いて、第1端部から第2端部へ延在し、第1端部内に少なくとも実質的に包まれるスプリングワッシャーを有するカバー片を含むダストブーツを準備するステップを実行する。方法は、ハウジングの内孔内にカバーの第1端部を位置づけるステップを進める。製造方法は続いて、ハウジングに対してカバー片を封止するためにスプリングワッシャーがハウジングのフランジに対してカバー片の第1端部を付勢するように、ハウジングの上縁を放射状に内部に曲げてフランジを形成するステップを実行する。いかなる機械加工ステップ、または外部の圧着リングあるいは他の同様の構成要素なしにダストブーツとハウジングとの間に耐久性のある封止が確立されるので、この工程は有利である。

付随する図面と関連させながら考察されたとき、以下の詳細な説明を参照することにより同様のことがより良く理解されるので、本発明のこれらおよび他の特徴、ならびに利点は、容易に理解されるだろう。

ソケットアセンブリの例示的な実施形態の斜視図である。 図1のソケットアセンブリの正面図である。 図2の線3−3を通してとられた図1のソケットアセンブリの断面図である。 図1のソケットアセンブリのハウジングの断面図である。 図1のソケットアセンブリのダストブーツの断面図である。

実現可能な実施形態の説明
図面を参照して、同様の番号は、いくつかの表示を通して対応する部品を指示しており、ソケットアセンブリ20の例示的な実施形態、あるいは可動ジョイントアセンブリが、図1に概略的に示されている。ソケットアセンブリ20の内部に汚染物質が入らないようにするとともにソケットアセンブリ20の内部にグリースあるいはその他の潤滑油を保つことを目的として、汚染物質−液体間の封止を確立するための、時としてダストカバーとしても知られている改良されたダストブーツ22を、ソケットアセンブリ20は含む。改良されたダストブーツ22は、他の知られているダストブーツよりもより容易にそして、他の知られているソケットアセンブリにおいて共通して見出される外部の圧着リングあるいは同様の構成要素なしにソケットアセンブリ20に取り付けられるように適合される。改良されたダストブーツ22を有するソケットアセンブリ20は、たとえばボールジョイント、揺動バーリンク、および自動車のステアリング機構のタイロッドを含む広範な応用において使用を見出し得る。

図3および図4を参照して、ソケットアセンブリ20は、概して円筒形状であり、外表面26と軸Aに沿って延在する内孔とを有するハウジング24を含む。外表面26は、もう一つの構成要素(たとえば車両のタイロッド)と共に一体的に形成されてもよいし、もう一つの構成要素(たとえば車両のサスペンションシステムのコントロールアーム)の開口部内に受けられるように構成されてもよいし、あるいは他の適切な手段を通して、もう一つの構成要素に加えられてもよい。例示的な実施形態において、ハウジング24は、開口上部端28から閉口下部端30へ軸方向に延在する内壁を形成する。閉口下部端30は、内孔に向かって潤滑油を導入するための注油開口部を有する。ハウジング24は、好ましくはスチールのような金属で作られる。しかしながら、いかなる適した材料が、採用されてもよい。

図4を参照して、例示的なハウジング24の内孔は、閉口下部端30に隣接する下部領域32と、開口上部端28に隣接する上部領域34とを有する。内孔の下部領域32は、第1半径を有し、内孔の上部領域34は第1半径よりも大きい第2半径を有する。すなわち、上部は、下部32よりも直径方向に大きい。ハウジング24の内壁は、下部領域32と上部領域34とを分離し、ハウジング24の開口上部端28に向いている肩部38を、形成する。

再び図3を参照して、スタッド40は、少なくとも部分的にハウジング24の内孔内に配置されているとともに、それに対して旋回可能である。例示的な実施形態においては、スタッド40は、概して球状のヘッド部42と、細長くて概して球状のシャンク部44とを含み、車両のステアリングシステムのステアリングナックルのような第2の車両の構成要素への連結のために構成される。球状のヘッド部42と円筒状のシャンク部44との間に、スタッド40は、テーパー部46を含む。テーパー部46は、球状のヘッド部42から、放射状に延在する突起へ放射状に外側に向かって先細りし、突起は、シャンク部44からテーパー部46を分離する。スタッド40は、好ましくはスチールのような金属で作られている。しかしながら、いかなる適した材料が、採用されてもよい。

ソケットアセンブリ20の例示的な実施形態において、一対の軸受48,50は、ハウジング24の内孔に配置され、スタッド40とハウジング24との間の回転運動あるいは関節運動を容易にする。軸受48および軸受50の各々は、スタッド40の球状のヘッド部42を回転可能に支持するための内部半球面を有し、スタッド40とハウジング24との間の相対的な回転運動を容易にする。より詳細には、例示的なソケットアセンブリ20は、内孔の下部36に配置された下部軸受48と、内孔の上部に配置された上部軸受50を含む。上部軸受50は、内孔の上部内に配置され、内壁の肩部38に隣接する。上部軸受50は、ハウジング24の(図4に示される)上部第2端部28に面している概して平らな上部面も有する。

ソケットアセンブリ20の例示的な実施形態において、Oリングあるいはスプリングワッシャーのような、所定の厚みの予め組み込まれた部材54は、ハウジング24の閉口下部端30と内孔の下部36内の下部軸受48との間に挟まれている。スペーサ54は、環状の形状を有し、グリースがハウジング24の閉口下部端30内の潤滑通路から通過することを可能にし、スタッド40の球状のヘッド部42と上部軸受50および下部軸受48の内部半球面との間の接触面を潤滑する。

ダストブーツ22は、ハウジング24およびスタッド40に対して封止され、ハウジング24の内孔に破片あるいは他の汚染物質が入らないように制限するとともに、グリースあるいはその他の潤滑がハウジング24の内孔内に維持されるようにする。図3および図5に示されているように、ダストブーツ22は、2つの部分からなり、カバー片56とスプリングワッシャー58とを含む。カバー片56は、ゴムのような弾性材料で作成され、ハウジング24に対して封止されている第1端部60からスタッド40に対して封止されている第2端部62へ延在する。カバー片56の弾性あるいは柔軟性は、カバー片を伸長させるとともに、ソケットアセンブリ20の使用中におけるスタッド40およびハウジング24の互いに対する回転運動あるいは関節運動の間のハウジング24およびスタッド40の封止を維持することを可能にする。

ソケットアセンブリ20の例示的な実施形態において、ハウジング24の上縁は、放射状に内部に曲げられ、捲縮され、あるいはスピニング加工されて、カバー片56の第1端部60に係合するフランジ64を形成する。具体的には、捲縮加工、スピニング加工、あるいは曲げ加工の後、カバー片56の第1端部60は、ハウジング24のフランジ64と、上部軸受50の平らあるいは円錐形状の上部面との間に挟まれている。このことによって、カバー片56は、カバー片56とハウジング24との間の封止を破ることなく、ハウジング24に対するスタッド40の回転運動あるいは関節運動の限界値まで延びることが可能となる。

ダストブーツ22は、カバー片56の第1端部60内に少なくともほとんど、あるいは実質的に包まれているスプリングワッシャー58をさらに含む。当該スプリングワッシャーは、たとえば円錐形のベルビルタイプのワッシャーであってもよいし、あるいはアセンブリ内で円錐形状に形成される平らなスプリングワッシャーであってもよい。例示的な実施形態においては、後者が示されている。スプリングワッシャー58は、カバー片56の第1端部60内にいくつかの適した方向を有し得る。たとえば、スプリングワッシャー58は、その内径がハウジング24のフランジ64に対してカバー片56の第1端部60を付勢するとともに、スプリングワッシャー58の外径が上部軸受50の上面に対してカバー片56の第1端部60を付勢するように方向付けられてもよいし、あるいはその逆となるように方向付けられてもよい。このように、カバー片56とハウジング24のフランジ64との間の封止は、軸Aの周りを360°に亘って連続的に延在する。

動作中において、スプリングワッシャー58は、カバー片56を付勢して、他の公知のダストブーツにおいて共通である耐圧縮永久ひずみ性のあるハウジング24と密封係合となる。さらに、スプリングワッシャー58は、半径方向にカバー片56の第1端部60の最外の半径方向端部をハウジング24の内壁に対して付勢して、カバー片56とハウジング24との間の封止をさらに改善する。スプリングワッシャー58は、オーバーモールド工程を通してカバー片56内に包まれてもよい。

ダストブーツ22のカバー片56の第2端部62は、スタッド40のテーパー部46の実質的な全長に沿って封止されている。このことにより、他の公知のダストブーツにおいて共通して見出される外部の圧着リングあるいは他の同様の構成要素を用いることなく、スタッド40とハウジング24との間の関節運動の全範囲を通してスタッド40とダストブーツ22との間において効果的な封止が維持されることが可能となる。

ソケットアセンブリ20の製造方法は、予め組み込まれている部材54、軸受48、軸受50、およびスタッド40のヘッド部42をハウジング24の内孔内に配置して、それから上部軸受50の上面に対してカバー片56の第1端部60を係合することを含む。次に、上縁は、たとえば捲縮工程あるいはスピニング工程を通して曲げられて、フランジ64を形成する。ワッシャースプリングは、フランジ64に対してカバー片56の第1端部60を付勢してそれらの間の封止を確立する。

明らかに、上記の教示に照らして、本発明の多くの修正および変形が可能であり、添付の特許請求の範囲内ではあるが、明確に記載されたもの以外の方法で実践されてもよい。

Claims (14)

  1. 可動ジョイントアセンブリであって、
    軸に沿って延在する内孔と、上縁とを有するハウジングと、
    前記ハウジングの前記内孔内に少なくとも部分的に配置され、前記ハウジングに対して旋回可能であるスタッドとを備え、
    前記ハウジングの前記上縁は、放射状に内部に曲げられてフランジを形成し、
    前記可動ジョイントアセンブリは、第1端部から第2端部に延在する弾性材料のカバー片を含むダストブーツをさらに備え、
    前記第1端部は、前記ハウジングに対して封止されており、
    前記第2端部は、前記スタッドに対して封止されており、
    前記ダストブーツは、弾性の前記カバー片の前記第1端部を前記ハウジングの前記フランジに対して付勢するスプリングワッシャーをさらに含み、
    前記スプリングワッシャーは、前記第1端部において弾性の前記カバー片内に包まれており、前記カバー片と前記ハウジングとの間に耐圧縮永久ひずみ性のある封止を確立する可動ジョイントアセンブリ。
  2. 前記スタッドは、球状のヘッド部と、シャンク部とを有する、請求項1に記載の可動ジョイントアセンブリ。
  3. 前記ハウジングの前記内孔内に配置され、前記スタッドの球状の前記ヘッド部と摺動接触する内部半球面を有する上部軸受をさらに含む、請求項2に記載の可動ジョイントアセンブリ。
  4. 前記ハウジングの前記内孔内に配置され、前記スタッドの球状の前記ヘッド部と摺動接触する内部半球面を有する下部軸受をさらに含む、請求項3に記載の可動ジョイントアセンブリ。
  5. 前記ハウジングは、閉口下部端と、開口上部端とを有する、請求項4に記載の可動ジョイントアセンブリ。
  6. 前記ハウジングの前記内孔は、前記閉口下部端に隣接し第1半径を有する下部領域と、前記開口上部端に隣接する第2半径を有する上部領域とを有し、
    前記上部領域の前記第2半径は、前記下部領域の前記第1半径よりも大きい、請求項5に記載の可動ジョイントアセンブリ。
  7. 前記スプリングワッシャーは、前記上部軸受の上面に対して前記カバー片の前記第1端部を付勢する、請求項3に記載の可動ジョイントアセンブリ。
  8. 前記スプリングワッシャーの外径あるいは内径の一方は、前記ハウジングの前記フランジに対して、前記カバー片の前記第1端部を付勢し、
    前記スプリングワッシャーの前記外径および前記内径の他方は、前記上部軸受の前記上面に対して前記カバー片の前記第1端部を付勢する、請求項7に記載の可動ジョイントアセンブリ。
  9. 前記スタッドは、球状の前記ヘッド部と円筒状の前記シャンク部との間にテーパー部を有する、請求項2に記載の可動ジョイントアセンブリ。
  10. 前記カバー片の前記第2端部は、前記スタッドの前記テーパー部に対して封止されている、請求項9に記載の可動ジョイントアセンブリ。
  11. 前記カバー片の前記第2端部は、前記スタッドの前記テーパー部の全長に対して封止されている、請求項10に記載の可動ジョイントアセンブリ。
  12. 上縁と、軸に沿って延在する内孔とを含むハウジングを準備するステップと、
    前記ハウジングの前記内孔内に少なくとも1つの軸受を配置するステップと、
    前記ハウジングの前記内孔内に少なくとも部分的にスタッドを配置するステップと、
    第1端部から第2端部へ延在するカバー片と、前記カバー片の前記第1端部内に包まれているスプリングワッシャーとを含むダストブーツを準備するステップと、
    前記ハウジングの前記内孔内に前記カバー片の前記第1端部を配置するステップと、
    前記ハウジングの前記上縁を放射状に内部に曲げてフランジを形成し、前記スプリングワッシャーが前記ハウジングの前記フランジに対して前記カバー片の前記第1端部を付勢し、前記カバー片と前記フランジとの間に耐圧縮永久ひずみ性のある封止を確立するステップとを含む、可動ジョイントの製造方法。
  13. 前記スタッドは、球状のヘッド部と、円筒状のシャンク部と、前記ヘッド部と前記シャンク部との間のテーパー部とを有する、請求項12に記載の可動ジョイントの製造方法。
  14. 前記第2端部は、前記テーパー部の全長に対して封止されている、請求項13に記載の可動ジョイントの製造方法。
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