JPH07309212A - ボールジョイント部構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ボールピンのボールリテーナからの外れの抑
制、ガタ付き防止、曲げモーメント発生を防止するボー
ルジョイント部構造を提供する。 【構成】 一方の部材であるピボットアーム５から球形
状のボールピン９が突設される一方、他方の部材である
第１リンク２０の板状の端部２０ａに形成された嵌合孔
２０ｂに、ボールリテーナ１０の周囲に形成された嵌合
溝１０ｄが嵌合され、該ボールリテーナ１０の中空部
に、前記ボールピン９が開口部１０ａを介して摺動自在
に嵌合されたボールジョイント部構造において、前記第
１リンク２０の嵌合孔２０ｂの周縁部２０ｃは、板厚の
中心面Ｐを境として段差が形成されることにより、該中
心面Ｐより前記ボールリテーナ開口部１０ａ側の部分
（開口側部位２０ｄ）の、前記ボールピン９から力を受
ける部位を、前記ボールリテーナ１０中空部奥側の部分
（奥側部分２０ｅ）より前記ボールピン９側に突出させ
て形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、２つの部材を回動自
在に連結するボールジョイント部構造に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来からこの種のものとしては、例えば
図３乃至図７に示すように自動車のワイパ装置のリンク
機構に設けられたものがある。図３中符号１は２本のワ
イパアームで、これらアーム１の先端部にはウインドウ
パネル２を払拭するワイパブレード３が揺動自在に取り
付けられると共に、ワイパアーム１の基端部がピボット
軸４に固定されている。そして、これらピボット軸４に
ピボットアーム５の一端部が固定され、このピボットア
ーム５の他端部に、第１リンク６の両端部６ａがボール
ジョイント部Ａ，Ｂを介して回動自在に連結され、更
に、一方のピボットアーム５には、モータ８に連結され
た第２リンク７がボールジョイント部Ｃを介して回動自
在に連結されている。

【０００３】このボールジョイント部Ａは、図５乃至図
７に示すような構造になっている。すなわち、ピボット
アーム５から球形状のボールピン９が突設され、このボ
ールピン９に、第１リンク６の端部６ａに設けられた樹
脂製のボールリテーナ１０が嵌合されている。このボー
ルリテーナ１０は、球形状の中空部を有し、下端部側に
開口部１０ａが形成され、この開口部１０ａから前記ボ
ールピン９が嵌合されるようになっている。この開口部
１０ａの周縁部には、図７に示すように、複数の切込み
１０ｂが形成されることにより複数の弾性片１０ｃが形
成され、これら弾性片１０ｃにより、ボールピン９が押
圧されるようになっている。

【０００４】また、ピボットアーム５とボールリテーナ
１０との間に、図５に示すように、ゴム製の下側ボール
リテーナシール１１が配設されて下側グリス溜り１２が
形成されて、この下側グリス溜り１２内にグリスが充填
されるようになっている。

【０００５】このようなワイパー装置にあっては、図４
に示すように、モータ８の駆動により、各リンク６，７
等を介してピボットアーム５が揺動され、ピボット軸
４，ワイパアーム１を介してワイパーブレード３が揺動
されて図３に示すように範囲Ｄ，Ｐが払拭されることと
なる。

【０００６】なお、この種のものとしては、山海堂出版
自動車工学全書１０「電装品、車体装備品、エンジン部
品」第１３１頁等に記載されているようなものや実開昭
６３ー２０２５５６号公報に記載されているものが知ら
れている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のものにあっては、図５に示すように、ボール
ピン９から第１リンク６に力Ｆが作用すると、弾性片１
０ｃが変形し、ボールピン９が矢印Ｓ方向に移動して抜
ける虞がある。すなわち、ボールピン９から第１リンク
６に対して力Ｆが作用する場合、ボールリテーナ１０に
よりボールピン９を保持する力が、第１リンク６の板厚
の中心面Ｐに対して上下側でバランスが取れていれば、
ボールピン９が矢印Ｓ方向に移動することはないが、ボ
ールピン９の嵌合のし易さを考慮して開口部１０ａ側に
複数の弾性片１０ｃが形成されているため、上下のバラ
ンスが取れず、下の方が弱いことから、ガタ付きが発生
したり、ボールピン９が抜け易くなる。また、矢印Ｓ方
向の力が作用するため、第１リンク６に曲げモーメント
が生じて撓みが発生する虞がある。

【０００８】特に、図９に示すように降雪Ｓ等がある
と、ワイパブレード３下側反転位置直前で、ワイパブレ
ード３の移動が妨げられるため、ボールピン９を介して
第１リンク６に大きな力Ｆが作用することから、上記問
題は一層顕著となる。

【０００９】そこで、この発明は、ボールピンのボール
リテーナへの嵌合のし易さを確保しつつ、ボールピンの
ボールリテーナからの外れの抑制、ガタ付き防止、曲げ
モーメント発生を防止するボールジョイント部構造を提
供することを課題としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、かかる課題
に着目してなされたもので、請求項１に記載された発明
によれば、一方の部材から球形状のボールピンが突設さ
れる一方、他方の部材に形成された嵌合孔に、ボールリ
テーナの周囲に形成された嵌合溝が嵌合され、該ボール
リテーナに前記ボールピンが摺動自在に嵌合される球形
の中空部が形成され、該中空部に開口部を介して前記ボ
ールピンが嵌合されることにより、該ボールピンの球中
心が、前記他方の部材の端部の板厚の中心面上に位置し
た状態で、該ボールリテーナに前記一方の部材と他方の
部材が取り付けられて、前記両部材が回動自在に連結さ
れたボールジョイント部構造において、前記他方の部材
の嵌合孔の周縁部は、板厚の中心面を境として段差が形
成されることにより、該中心面より前記ボールリテーナ
開口部側の部分の、前記ボールピンから力を受ける部位
を、前記ボールリテーナ中空部の奥側の部分より前記ボ
ールピン側に突出させて形成したことを特徴とするボー
ルジョイント部構造。

【００１１】また、請求項２に記載された発明によれ
ば、前記他方の部材の嵌合孔の周縁部は、前記ボールリ
テーナ中空部の奥側の部分を円形状に形成し、前記ボー
ルリテーナ開口部側の部分を、前記円形状に内接する楕
円形状に形成したことを特徴としている。

【００１２】さらに、請求項３に記載された発明によれ
ば、前記楕円形状の短軸方向が前記ボールピンと前記他
方の部材との間の力の作用する方向に沿っていることを
特徴としている。

【００１３】

【作 用】かかる手段によれば、従来ではボールピンの
保持力は、ボールリテーナの開口部側の方が弱く、板厚
の中心面の両側でバランスが悪かったが、この発明によ
ればバランスが取れることとなる。

【００１４】すなわち、他方の部材の嵌合孔の周縁部
は、板厚の中心面を境として段差が形成されることによ
り、該中心面より前記ボールリテーナ開口部側の部分
の、前記ボールピンから力を受ける部位を、前記ボール
リテーナ中空部の奥側の部分より前記ボールピン側に突
出させて形成しているため、従来保持力が弱かった開口
部側の部分が、そのように突出させることで補強される
ことから、中心面の両側のバランスが保たれることとな
る。

【００１５】従って、ボールピンからボールリテーナを
介して他方の部材に作用する力は、中心面に沿って働く
結果、従来のように矢印Ｓ方向に分力が発生することが
少なく、ボールピンの外れやガタ付きが防止できると共
に、他方の部材への曲げモーメントの発生が抑制される
こととなる。

【００１６】また、請求項２に記載された発明によれ
ば、ボールリテーナ中空部の奥側の部分を円形状に形成
し、前記ボールリテーナ開口部側の部分を、前記円形状
に内接する楕円形状に形成することにより、ボールリテ
ーナの板厚の中心面付近での肉厚は、全周において薄く
なることがないので、ボールリテーナの中心面を境とす
る上下部分での強度を下げることができる。

【００１７】さらに、請求項３に記載された発明によれ
ば、前記楕円形状の短軸方向が前記ボールピンと前記他
方の部材との間の力の作用する方向に沿わせることによ
り、大きな力の掛かる部分の段差を大きくし、力の掛か
り方が小さくなるに従って、徐々に段差を小さくしてい
る。中心面より両側の部分でバランスを保つためには、
作用する力が小さい部分では、段差が小さくて良く、
又、作用する力が大きい部分では、段差を大きくする必
要があることから、前述のように徐々に段差を小さくす
ることにより、嵌合孔の周縁部の全周に渡ってバランス
を良好に保つことができる。

【００１８】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。

【００１９】図１及び図２は、この発明の一実施例を示
すものである。従来と同一乃至均等な部材については同
一符号を付して説明する。

【００２０】まず構成を説明すると、図中符号５は図示
省略のピボット軸に固定された「一方の部材」としての
ピボットアーム、符号２０は図示省略のモータに連結さ
れた「他方の部材」としての第１リンクで、このピボッ
トアーム５と第１リンク２０とが以下のようにボールジ
ョイントにより連結されている。

【００２１】すなわち、そのピボットアーム５には、球
形状のボールピン９が上方に向けて突設され、このボー
ルピン９がボールリテーナ１０に摺動自在に嵌合されて
いる。そして、このボールリテーナ１０は、第１リンク
２０の板状の端部２０ａに以下のように取り付けられて
いる。

【００２２】このボールリテーナ１０は、従来例と同様
に、樹脂製で、内部に球形の中空部を有し、下端部側に
開口部１０ａが形成され、この開口部１０ａから前記ボ
ールピン９が嵌合されるようになっている。この開口部
１０ａの周縁部には、従来と同様計６箇所の切込み１０
ｂが形成されることにより６つの弾性片１０ｃが形成さ
れている。

【００２３】さらに、このボールリテーナ１０の周囲に
は、環状の嵌合溝１０ｄが形成され、この嵌合溝１０ｄ
に、第１リンク２０の端部２０ａに形成された嵌合孔２
０ｂの周縁部２０ｃが嵌合されている。この周縁部２０
ｃは、板厚の中心面Ｐを境として段差が形成されること
により、中心面Ｐよりボールリテーナ開口部１０ａ側の
部分（以下「開口側部位２０ｄ」という）が、ボールリ
テーナ１０の中空部の奥側の部分（以下「奥側部位２０
ｅ」という）より、前記ボールピン９側に突出されてい
る。

【００２４】具体的には、図２に示すように、その奥側
部位２０ｅが円形状に形成され、開口側部位２０ｄがボ
ールピン９側に突出するように前記円形状に内接する楕
円形状に形成されている。そして、この楕円形状の短軸
方向がボールピン９と第１リンク２０との間の力Ｆの作
用する方向に沿っている（図２において一点鎖線で示し
たものは、中心面Ｐ付近でのボールリテーナ１０の内周
面の位置を示す）。

【００２５】そして、このボールピン９の球中心Ｏが、
第１リンク２０の端部２０ａの板厚の中心面Ｐ上に位置
している。

【００２６】このようなボールリテーナ１０は、例えば
成形金型内に第１リンク２０の端部２０ａを挿入した状
態で樹脂を射出成形する、いわゆるインサート成形によ
り形成できる。

【００２７】さらに、図示していないが、図５に示す従
来例と同様、ピボットアーム５とボールリテーナ１０と
の間に、ゴム製の下側ボールリテーナシールが配設され
て下側グリス溜りが形成されて、この下側グリス溜り内
にグリスが充填されるようになっている。

【００２８】次に、作用について説明する。

【００２９】ワイパ作動時には、ボールピン９からボー
ルリテーナ１０を介して第１リンク２０に力Ｆが作用す
る。この際、板厚の中心面Ｐを境として段差を形成し、
開口側部位２０ｄが、奥側部位２０ｅより、前記ボール
ピン９側に突出されているため、従来保持力が弱かった
開口部側の部分を、そのように突出させることで補強
し、中心面Ｐの両側のバランスを保つことができる。従
って、ボールピン９からボールリテーナ１０を介して第
１リンク２０に作用する力Ｆは、中心面Ｐに沿って働く
結果、従来のように矢印Ｓ方向に分力が発生することが
少なく、ボールピン９の外れやガタ付きが防止できると
共に、第１リンク２０への曲げモーメントの発生を抑制
できる。

【００３０】しかも、奥側部位２０ｅを円形状に形成
し、開口側部位２０ｄを、その円形状に内接する楕円形
状に形成し、この楕円形状の短軸方向をボールピン９と
第１リンク２０との間の力の作用する方向Ｆに沿わせる
ことにより、大きな力の掛かる部分の段差を大きくし、
力の掛かり方が小さくなる部分に従って、徐々に段差を
小さくしている。中心面Ｐより両側の部分でバランスを
保つためには、作用する力が小さい部分では、段差が小
さくて良く、又、作用する力が大きい部分では、段差を
大きくする必要があることから、前述のように徐々に段
差を小さくすることにより、嵌合孔２０ｂの周縁部２０
ｃの全周に渡ってバランスを良好に保つことができる。
また、奥側部位２０ｅを円形状とし、開口側部位２０ｄ
をその円形状に内接する楕円形状としたことにより、ボ
ールリテーナ１０の嵌合溝１０ｄ部分での肉厚が、開口
側部位２０ｄに対応する部分ではｔと薄くなるが、楕円
形状の長軸方向での部分での肉厚は従来同様Ｔ（＞ｔ）
と厚く形成できるので、ボールリテーナ１０の前記板厚
の中心面Ｐを境とする上下の部分の連結強度を低下させ
ることがない。

【００３１】更に、ボールリテーナ１０の弾性片１０ｃ
の剛性は従来と変わらず、又、開口側部位２０ｄが上述
したような楕円形状となっているため、ボールピン９の
ボールリテーナ１０への嵌合力は従来と同様確保されて
いる。

【００３２】尚、開口側部位２０ｄの最内側の内面側の
位置は、弾性片１０ｃの外面側に沿う延長線近傍にある
ことが、ボールピン９の挿入作業性と保持力とのバラン
スをとるためにも望ましい。

【００３３】特に、降雪等により、ワイパブレード下側
反転位置直前で、ワイパブレードの移動が妨げられる
と、大きな力Ｆが作用することから、中心面Ｐの上下側
でバランスを保つことがより有効となる。

【００３４】なお、上記実施例では、開口側部位２０ｄ
を楕円形状、奥側部位２０ｅを円形状としたが、これに
限らず、開口側部位２０ｄの力の作用する位置にのみ突
起を形成しても良いことは勿論である。また、上記実施
例ではワイパ装置のリンク機構にこの発明を適用した
が、他の連結機構に適用できることは勿論である。

【００３５】

【発明の効果】以上説明してきたように、請求項１に記
載された発明によれば、他方の部材の嵌合孔の周縁部
は、板厚の中心面を境として段差が形成されることによ
り、該中心面より前記ボールリテーナ開口部側の部分
の、前記ボールピンから力を受ける部位を、前記ボール
リテーナ中空部の奥側の部分より前記ボールピン側に突
出させて形成しているため、従来保持力が弱かった開口
部側の部分が、そのように突出させることで補強される
ことから、中心面の両側のバランスが保たれることとな
る。従って、ボールピンからボールリテーナを介して他
方の部材に作用する力は、中心面に沿って働く結果、従
来のように矢印Ｓ方向に分力が発生することが少なく、
ボールピンの外れやガタ付きが防止できると共に、他方
の部材への曲げモーメントの発生を抑制できる。

【００３６】また、請求項２に記載された発明によれ
ば、ボールリテーナ中空部の奥側の部分を円形状に形成
し、前記ボールリテーナ開口部側の部分を、前記円形状
に内接する楕円形状に形成することにより、ボールリテ
ーナの板厚の中心付近での肉厚は、全周において薄くな
ることがないので、ボールリテーナの中心面を境とする
上下部分での強度を下げることがない。

【００３７】さらに、請求項３に記載された発明によれ
ば、前記楕円形状の短軸方向が前記ボールピンと前記他
方の部材との間の力の作用する方向に沿わせることによ
り、大きな力の掛かる部分の段差を大きくし、力の掛か
り方が小さくなるに従って、徐々に段差を小さくしてい
る。中心面より両側の部分でバランスを保つためには、
作用する力が小さい部分では、段差が小さくて良く、
又、作用する力が大きい部分では、段差を大きくする必
要があることから、前述のように徐々に段差を小さくす
ることにより、嵌合孔の周縁部の全周に渡ってバランス
を良好に保つことができる、という実用上有益な効果を
発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す断面図である。

【図２】同第１実施例を示す第１リンクの平面図であ
る。

【図３】ワイパ装置の概略図である。

【図４】同ワイパ装置のリンク機構を示す概略図であ
る。

【図５】従来例のボールジョイント部構造を示す断面図
である。

【図６】同従来例を示すボールピンとボールリテーナと
を外した状態を示す斜視図である。

【図７】同従来例を示すボールリテーナの斜視図であ
る。

【符号の説明】

５ ビボットアーム（一方の部材） ９ ボールピン 10 ボールリテーナ 10a 開口部 20 第１リンク（他方の部材） 20a 端部 20b 嵌合孔 20c 周縁部 20d 開口側部位（中心面よりボールリテーナ開口部側
の部分） 20e 奥側部位（中心面より記ボールリテーナ中空部奥
側の部分） Ｏ 球中心 Ｐ 中心面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方の部材から球形状のボールピンが突
   設される一方、他方の部材に形成された嵌合孔に、ボー
   ルリテーナの周囲に形成された嵌合溝が嵌合され、該ボ
   ールリテーナに前記ボールピンが摺動自在に嵌合される
   球形の中空部が形成され、該中空部に開口部を介して前
   記ボールピンが嵌合されることにより、該ボールピンの
   球中心が、前記他方の部材の端部の板厚の中心面上に位
   置した状態で、該ボールリテーナに前記一方の部材と他
   方の部材が取り付けられて、前記両部材が回動自在に連
   結されたボールジョイント部構造において、 前記他方の部材の嵌合孔の周縁部は、板厚の中心面を境
   として段差が形成されることにより、該中心面より前記
   ボールリテーナ開口部側の部分の、前記ボールピンから
   力を受ける部位を、前記ボールリテーナ中空部の奥側の
   部分より前記ボールピン側に突出させて形成したことを
   特徴とするボールジョイント部構造。
2. 【請求項２】 前記他方の部材の嵌合孔の周縁部は、前
   記ボールリテーナ中空部の奥側の部分を円形状に形成
   し、前記ボールリテーナ開口部側の部分を、前記円形状
   に内接する楕円形状に形成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部構造。
3. 【請求項３】 前記楕円形状の短軸方向が前記ボールピ
   ンと前記他方の部材との間の力の作用する方向に沿って
   いることを特徴とする請求項２記載のボールジョイント
   部構造。