JPH0619171B2 - ボ−ルジヨイント装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明はボールジョイント装置に係り、特に車両サスペ
ンションにおけるピロボールブッシュ、ボールジョイン
ト付ロッド等に好適に用いられ得るボールジョイント装
置に関するものである。

（背景技術） 従来から、車両サスペンション等において用いられる継
手装置の一種として、ボール金具の先端のボール部をソ
ケット部材のソケット部に収容、保持せしめて、それら
ボール金具とソケット部材との間において球面摺動を行
なわせるようにすることによって、該ボール金具に取り
付けられる部材をソケット部材に対して球面摺動可能に
連結するようにしたボールジョイント装置が知られてい
る。例えば、自動車のサスペンションを構成するアー
ム、リンク、ロッド等（以下、ロッドと総称する）の部
材においては、それらロッドを所定の支持部材に対して
球面摺動可能に連結するために、上記のようなボールジ
ョイント機構を、その一端に又は両端に設けた構造のも
のが用いられている。

ところで、このようなボールジョイント装置にあって
は、従来、実開昭５５−８４３１２号公報、実開昭５７
−５１８１６号公報などに示されている如く、通常、ソ
ケット部材（ロッド）が金属性材料にて形成されると共
に、その摺動面に樹脂製の摺動部材が配されてなる構造
とされていたが、近年、車両の軽量化や耐腐食性の向上
等を図る上において、かかるソケット部材を樹脂製のも
のに転換することが考えられている。

ところが、このようなソケット部材の樹脂化に際して、
その球面摺動型の継手部の構造を従来のものと同様に、
単にソケット部材を合成樹脂材料にて形成せしめた場合
には、射出成形されるソケット部材の凝固時における樹
脂材料の収縮によって、そのソケット部内に収容、配置
されたボール金具のボール部に対する面圧が生ぜしめら
れるために、かかる継手部における摺動機能が著しく阻
害されるといった問題が惹起されることとなるのであ
り、またその使用時に、摺動面に対して摩耗や応力集中
によるクリープが発生し易く、かかる継手部にガタが生
じ易いために、その耐久性に問題を有していたのであ
る。

そこで、本願出願人は、このような問題を解決するべ
く、先に、特願昭６１−３０９７８７号において、ボー
ル金具のボール部外周面を覆うように、該ボール部に接
する内側に摺動材層、その外側に所定厚さのゴム弾性体
層を有する一体的な弾性的複合摺接体を設けて、かかる
複合摺接体の外側に、所定の樹脂材料の射出成形によ
り、少なくともソケット部材のソケット部を形成せしめ
てなる構造の球面摺動型継手装置（ボールジョイント装
置）を提案した。

（問題点） ところで、このような構造とされたボールジョイント装
置にあっては、通常、ソケット部材を成形する型内の所
定位置に、ボール部外周面に複合摺接体が嵌め込まれた
ボール金具を配置せしめた状態下で、かかる型内に所定
の樹脂材料を射出せしめることにより形成されることと
なるが、その樹脂材料の射出によって、ボール金具に取
り付けられた複合摺接体の位置ずれが惹起され易く、そ
のために樹脂材料の収縮圧の緩和やガタの防止等の、目
的とする効果が有効に達成され得なくなる恐れがあるた
めに、得られる製品の性能が安定しないといった不具合
を内在していたのであり、未だ改良の余地を有していた
のである。

（解決手段） ここにおいて、本発明は、上述の如き事情を背景として
為されたものであって、その目的とするところは、樹脂
製のソケット部を備えたボールジョイント装置であっ
て、優れた摺動性能及び耐久性が安定して得られ、車両
サスペンションにおけるピロボールブッシュやボールジ
ョイント付ロッド等に好適に用いられ得るボールジョイ
ント装置を提供することにある。

そして、かかる目的を達成するために、本発明の要旨と
するところは、ボール金具の先端のボール部をソケット
部材のソケット部に収容、保持せしめて、それらボール
金具とソケット部材との間において球面摺動を行なわせ
るようにした、前述の如きボールジョイント装置におい
て、前記ボール金具のボール部外周面を覆うように、該
ボール部に接する内側に摺動材層、その外側に所定厚さ
のゴム弾性体層を有する一体的な弾性的複合摺接体を設
けると共に、該ボール部の先端に対向して位置して該複
合摺接体に当接する、底部よりも該ボール部に対向する
上部を大きくした基台を設けて、かかるボール部外周面
に配された複合摺接体を該基台にて支持せしめた状態下
で、それら複合摺接体および基台の外側に、所定の樹脂
材料の射出成形により、少なくとも前記ソケット部材の
ソケット部を形成せしめ、該ソケット部内に前記複合摺
接体を支持した状態の前記基台を一体的に埋設したこと
を特徴とするボールジョイント装置にある。

（発明の効果） 従って、このような本発明に従う構造とされたボールジ
ョイント装置にあっては、ボール金具のボール部外周面
に配される複合摺接体が、ソケット部材の射出成形に際
して、ボール部の先端側に位置する部分が基台にて支持
せしめられた状態で、その成形型内に配置せしめられる
こととなるところから、かかる複合摺接体のボール部に
対する位置規定が有効に為され得、ソケット部材の射出
成形時における変位が効果的に防止され得るのである。

そして、それ故に、本発明に係るボールジョイント装置
にあっては、その複合摺接体によって、樹脂材料の収縮
圧の緩和やガタの防止等といった前述の如き効果が有効
に且つ安定して発揮され得ることとなるのであり、以て
優れた摺動性能及び耐久性を有する、樹脂製のソケット
部からなるボールジョイント装置を安定して得ることが
できるのである。

また、複合摺接体を支持した基台は、射出成形後におい
ても、そのままソケット部内に埋設された状態において
保持されることとなるが、かかる基台は、その底部より
ボール部対向側の上部の方が大きくされているところか
ら、該ソケット部から脱落することがなく、それ故に基
台の脱落に基づいて惹起される、ボール金具の押圧力を
支持することが出来なくなる問題を回避し、以てボール
部と複合摺接体との間の摺動性能を有利に維持せしめ得
るのである。

（実施例） 以下、本発明を、更に具体的に明らかにするために、本
発明の一実施例について、図面を参照しつつ、詳細に説
明することとする。

先ず、第１図には、本発明に従う構造とされたボールジ
ョイント装置１０の要部の縦断面図が示されている。こ
の図において、１２は、その基部１４において、所定の
部材に対して一体的に取り付けられるボール金具であ
り、その先端部において、一体的に設けられた球状外周
面を有するボール部１６を備えている。

一方、１８は、該ボール金具１２に取り付けられる所定
の部材が連結されるべき、ソケット部材としての合成樹
脂製のロッドであり、その一端部において、前記ボール
部１６の球状外周面に略対応した球状凹面２０を有する
ソケット部２２を備えている。なお、かかるロッド１８
は、後述するように射出成形操作によって成形されたも
のであり、その樹脂材料としては、製品たるボールジョ
イント装置１０の使用条件や作用せしめられる荷重の大
きさ等に応じて、ナイロン、アセタール等の熱可塑性樹
脂やエポキシ、フェノール等の熱硬化性樹脂などの材料
を何れも採用することが可能であるが、特に、その機械
的強度を確保する上から、そのような熱可塑性樹脂や熱
硬化性樹脂に対して、ガラス繊維、カーボン繊維或いは
ウィスカー等を加えて、その強度を向上せしめた強化材
配合樹脂が好適に採用されることとなる。

そして、このソケット部２２内に、前記ボール部１６が
収容、保持せしめられることによって、それらロッド１
８とボール金具１２とが、球面摺動可能に連結されてい
るのである。

また、これらロッド１８のソケット部２２における球状
凹面２０と、そこに収容されたボール金具１２のボール
部１６との間には、摺接体２４が介在せしめられてい
る。この摺接体２４は、ソケット部２２内に収容された
ボール部１６の外周面部分を周方向に帯状に覆うように
配された摺動布２６と、該摺動布２６の外周面を全面に
亘って覆うように配されたゴムシート２８とによって、
略円筒乃至は球筒形状をもって一体的に構成されてい
る。

なお、かかる摺動布２６としては、フッ素樹脂繊維等の
低摩擦性繊維からなる糸を用いて織成されたものが何れ
も採用され得ることとなるが、特に、ゴムシート２８と
の接着性を向上せしめる上において、そのような低摩擦
性繊維からなる糸を内側に、綿糸などのゴム材料に対し
て良好な接着性を示す繊維からなる糸を外側に編み込ん
だものが、好適に採用されることとなる。また、ゴムシ
ート２８を形成するゴム材料としては、ＮＲ、ＳＢＲ、
ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、ウレタンゴム或いはＴＰＲ等が、そ
の使用条件に合わせて、何れも選択、採用され得ること
となる。更に、かかるゴムシート２８の厚さにあって
は、製品としてのボールジョイント装置１０に作用せし
められる荷重や摺動トルクに応じて、適宜決定されるこ
ととなるが、通常、１〜３mm程度の厚さをもって形成さ
れることとなる。

そして、このような摺動布２６とゴムシート２８とから
構成された摺接体２４は、そのゴムシート２８の外周面
において、ソケット部２２の球状凹面２０に固着せしめ
られており、それによってボール金具１２のボール部１
６が、該摺接体２４を介して、即ちその摺動布２６に対
して、ソケット部２２によって摺動可能に保持されてい
るのである。

さらに、このような摺動体２４の下方には、ロッド１８
内に一体的に埋設された状態で、基台３０が設けられて
いる。この基台３０は、底部よりも上部が大きくされた
略逆円錐台形状をもって形成されており、その大径部側
の上面において、摺接体２４の下方端面に当接されてい
ると共に、該上面中央部がボール金具１２のボール部１
６の外周面に対応した球面状に凹陥せしめられており、
該凹陥部３２によって、ボール部１６を摺動可能に支持
する摺接面の一部が構成されているのである。

ところで、かかる基台３０の形成する材料としては、樹
脂材料や或いは金属性材料等を何れも採用することが可
能であるが、特に、本実施例においては、該基台３０の
凹陥部３２によって、ボール部１６に対する摺接面が構
成されていることから、その材質としては、ナイロンや
ポリアセタール樹脂、フッ素樹脂等の摺動樹脂、或いは
含油樹脂などが好適に用いられることとなる。

また、その形状としても、摺接体２４の下方端面の少な
くとも一部に当接し、該摺接体２４を支持せしめ得るも
のであれば良く、限定されるものではないが、特に、本
実施例に示されている如く、逆円錐台形状等をもって、
ロッド１８の内部に向う程大径となるテーパ面を形成す
ると共に、その内方端部において、フランジ状の突部３
４を設けることによって、ボール金具１２に介して作用
される押圧力に対して充分に抗し得る、ロッド１８に対
する抜け抗力を設定することが望ましい。

そして、このような構造とされたボールジョイント装置
１０にあっては、例えば、前記、本願出願人が、先に出
願した特願昭６１−３０９７８７号において、明らかに
されている如き製造手法に従って製造されることとな
る。

すなわち、かかるボールジョイント装置１０の製造に際
しては、先ず、縫製等によって形成された前記摺動布２
６を、所定のゴム型内にセットせしめた状態で、予め調
製されたゴム材料を注入せしめることによって、前述の
如き略円筒乃至は球筒形状の摺接体２４を形成せしめ
る。そして、この摺接体２４をボール部１６の外周面に
対して嵌め込み、外装せしめてなるボール金具１２と、
別途形成された前記基台３０とを、該基台３０に対して
かかる摺接体２４の下方端面が当接され、支持せしめら
れた状態で、それぞれ、ロッド１８を射出成形するため
に所定の金型内にセットせしめて、更にその後、かかる
射出成形用金型内に対して、所定の樹脂材料を射出せし
めて、ロッド１８を成形することによって、目的とする
ボールジョイント装置１０が形成されることとなるので
ある。

そして、かかる樹脂材料の射出成形に伴って、その流動
化した射出樹脂の固化によって、摺接体２４のゴムシー
ト２８とロッド１８の樹脂との接合が行なわれると共
に、基台３０がロッド１８内に一体的に埋設せしめら
れ、更に射出樹脂の熱によって一体化が図られ得ること
となる。また、かかる射出樹脂の射出圧によって、摺接
体２４のゴムシート２８に対して絞り効果が加えられ
て、その接合が更に確実なものと為されることとなるの
であり、それによってボール部１６のソケット部２２内
への収容、保持が、かかる射出成形と同時に為され得る
のである。

従って、上述の如き本発明に従うボールジョイント装置
１０にあっては、ロッド１８を成形する樹脂材料の射出
圧によって、更にはかかる樹脂材料の固化時における収
縮によって、ボール金具１２のボール部１６外周面と、
摺接体２４の内周面との間に発生する面圧が、ゴムシー
ト２８自体の弾性によって緩和、減圧されることとなる
のであり、それ故かかる面圧によって摺動機能が阻害さ
れるようなこともなく、良好な球面摺動機能を有するボ
ールジョイント装置１０を得ることができるのである。

また、かかるボールジョイント装置１０にあっては、摺
接体２４とボール金具１２との間には、或る程度の面圧
が残留することとなり、この残留面圧によって、摺動布
２６の摩耗等による継手部のガタが効果的に防止され得
ると共に、泥水や塵等の摺接面間への侵入が有効に防止
され得、その機能の低下防止が良好に図られ得るのであ
る。

さらに、このようなボールジョイント装置１０にあって
は、ゴムシート２８によって、その継手部に防振機能が
付与され得ることとなるのであり、また該ゴムシート２
８によって、ボール金具１２とロッド１８との間に作用
する力が分散されるところから、局部的な応力の集中が
緩和され得、以て摺動部材たる摺接体２４におけるクリ
ープの発生が有効に防止され得るのである。

そして、ここにおいて、特にかかるボールジョイント装
置１０にあっては、摺接体２４における、ロッド１８の
成形用金型内への配置が、基台３０によってその下端面
が支持された状態下において行なわれることとなるとこ
ろから、その位置決めが容易に且つ有効に為される得る
のであり、それによってかかる金型内への樹脂材料の射
出時における、摺接体２４の位置ずれが効果的に防止さ
れ得ることとなるのである。

また、本実施例にあっては、かかる摺接体２４の下方端
面が、基台３０の上面に対して、周方向全周に亘って当
接された状態で、ロッド１０の成形用金型内に配置され
ることなるところから、金型内へ射出される樹脂材料の
かかる摺動面間への侵入に対するシール効果が有効に発
揮され得るのであり、樹脂材料の摺動面間への入り込み
による摺動性の低下が効果的に防止され得るといった効
果をも有しているのである。なお、このような射出成形
時における樹脂材料に対するシール効果を高めるべく、
摺接体２４の下方端面を、基台３０の上面に対して、適
当な接着剤等を用いて、予め全周に亘って固着しておく
ようにしても良い。

そして、それ故かかるボールジョイント装置１０にあっ
ては、前述の如き優れた効果を有効に発揮し得る、樹脂
製ロッドを備えた製品を、安定して得ることができるの
である。

次に、第２図には、本発明に従う構造とされたボールジ
ョイント装置としての、他の実施例が示されている。な
お、以下の実施例においては、前記第一の実施例と同様
の構造とされた部材については、同一の符号を付するこ
とにより、詳細な説明は省略することとする。

すなわち、図から明らかなように、本実施例におけるボ
ールジョイント装置３６にあっては、前記第一の実施例
におけるボールジョイント装置１０に対して、更にその
摺動面間の摩擦抵抗及び面圧の低減を図ったものであ
る。より具体的には、本実施例にあっては、摺接体２４
を支持する基台として、ボール金具１２のボール部１６
の先端部外周面に接する凹陥部３２に対して、円環形状
の凹溝３８が形成された基台４０が用いられていると共
に、かかる摺接体２４を構成するゴムシート２８の上側
端面が、ロッド１８のソケット部２２の開口部４２を介
して、所定幅をもって周方向に露呈せしめられている。

従って、このような構造とされたボールジョイント装置
３６にあっては、ボール金具１２の基台４０に対する当
接面積の減少によって、摺動抵抗の低減が図られると共
に、ゴムシート２８の上端部におけるソケット部２２の
開口部４２側への弾性変形が許容されることによって、
ロッド１８の射出成形時に発生する面圧の低減がより有
効に図られ得ることとなるのであり、以てその摺動性が
より一層向上せしめられ得るのである。

因みに、前記第一の実施例に係るボールジョイント装置
１０と、本実施例に係るボールジョイント装置３６とを
用いて、それぞれ、ボール金具１２を軸心周りに回動せ
しめる際の摺動モーメントを測定したところ、前者にあ
っては３〜４kg・cm、後者にあっては２〜３kg・cmの結
果が得られ、共に良好なる摺動特性を有するものである
が、特に後者のものにあっては、その摺動特性がより一
層向上されていることが確認された。なお、これらのボ
ールジョイント装置１０及び３６における基台３０、４
０としては、共に前述の如き摺動樹脂にて形成されたも
のを用いた。

また、第３図には、、本発明に従う構造とされたボール
ジョイント装置における別の実施例が示されている。

すなわち、本実施例におけるボールジョイント装置４４
にあっては、摺接体２４を支持する基台として、そのボ
ール金具１２のボール部１６の先端部外周面に接する凹
陥部３２に対して、所定の摺動材層４６が一体的に設け
られてなる基台４８が用いられている。なお、このよう
な摺動材層４６としては、前述の如き摺動布等を用いる
ことが可能であるが、その他適当な樹脂材料等の摺動性
材料を吹き付けることによって形成することも可能であ
る。

従って、このようなボールジョイント装置４４にあって
は、その基台４８本体として、非摺動性の樹脂やその他
金属性材料等を用いて形成したものを用いる場合におい
ても、良好なる摺動性が実現され得るのである。因み
に、本実施例におけるボールジョイント装置４４を用い
て、前述の如き摺動モーメントを測定したところ、前記
第二の実施例におけるボールジョイント装置３６と同程
度の摺動特性を発揮し得ることを確認することができ
た。

更にまた、第４図には、本発明に従う構造とされたボー
ルジョイント装置の更に別の実施例が示されている。

すなわち、本実施例におけるボールジョイント装置５０
にあっては、摺接体２４を支持する基台として、そのボ
ール金具１２のボール部１６の先端部外周面に対して、
その内面が、所定間隙を隔てた状態で直接に接すること
なく対向する凹陥部５２が形成され、摺接体２４のゴム
シート２８の下端面にのみ接するようにされた基台５４
が用いられている。

従って、このようなボールジョイント装置５０にあって
は、その基台５４が、ボール金具１２のボール部１６に
対する摺動面を構成していないところから、該基台５４
を摺動性を有しない材料にて形成した場合にも、良好な
る摺動特性が発揮され得ることとなるのである。因み
に、本実施例におけるボールジョイント装置５０を用い
て、前述の如き摺動モーメントを測定したところ、１．
５kg・cm程度の優れた摺動特性を有していることを確認
できた。

以上、本発明に従う構造とされた、幾つかの実施例につ
いて詳述してきたが、これらは文字通りの例示であっ
て、本発明は、これらの具体例にのみ限定して解釈され
るものではない。

例えば、前記実施例におけるボールジョイント装置にあ
っては、ロッド１８が、全体に亘って繊維強化樹脂等の
樹脂材料にて形成されていたが、本発明は、そのソケッ
ト部やロッド本体部が金属等によっ補強されているもの
や、或いはロッド本体部が金属性材料にて形成されてい
るもの等にも良好に適用されるものである。

また、本発明に係るボールジョイント装置は、球面摺動
可能に連結されるべき部材間において、そのような部材
に適用されるものであって、ソケット部２２およびボー
ル部１６が形成されるロッド１８やボール金具１２、更
には基台５４としては、前記実施例にものに何等限定さ
れるものではなく、種々なる形状のものが採用され得る
ものである。

その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識
に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えた態様に
おいて実施され得るものであり、またそのような実施態
様のものが、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、
何れも本発明の範囲内に含まれるものであることは、言
うまでもないところである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としてのボールジョイント装
置を示す縦断面図であり、第２図、第３図及び第４図
は、それぞれ、本発明に従う構造とされたボールジョイ
ント装置の他の実施例を示す、第１図に対応する縦断面
図である。 １０，３６，４４，５０：ボールジョイント装置 １２：ボール金具、１６：ボール部 １８：ロッド、２０：球状凹面 ２２：ソケット部、２４：摺接体 ２６：摺動布、２８：ゴムシート ３０，４０，４８，５４：基台 ４６：摺動材層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ボール金具の先端のボール部をソケット部
   材のソケット部に収容、保持せしめて、それらボール金
   具とソケット部材との間において球面摺動を行なわせる
   ようにしたボールジョイント装置において、 前記ボール金具のボール部外周面を覆うように、該ボー
   ル部に接する内側に摺動材層、その外側に所定厚さのゴ
   ム弾性体層を有する一体的な弾性的複合摺接体を設ける
   と共に、該ボール部の先端に対向して位置して該複合摺
   接体に当接する、底部よりも該ボール部に対向する上部
   を大きくした基台を設けて、かかるボール部外周面に配
   された複合摺接体を該基台にて支持せしめた状態下で、
   それら複合摺接体および基台の外側に、所定の樹脂材料
   の射出成形により、少なくとも前記ソケット部材のソケ
   ット部を形成せしめ、該ソケット部内に前記複合摺接体
   を支持した状態の前記基台を一体的に埋設したことを特
   徴とするボールジョイント装置。