JPH08128439A - ボールジョイント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は車両用サスペンションにおいて構成
要素間の連結部材として好適なボールジョイントに関
し、連結部において安定した特性を確保すると共に良好
な耐久性を確保することを目的とする。 【構成】 軸部１３ａと球状頭部１３ｂとからなるスタ
ッド１３を、球状頭部１３ｂにおいてソケット１４で把
持する。ソケット１４内に球状頭部１３ｂの先端面に圧
接される低弾性シート１２と、球状頭部１３ｂの先端面
との間に所定長の間隙が形成される高弾性シート１１と
を配設する。低弾性シート１２は、比較的弾性係数の小
さな材料で構成し、一方、高弾性シート１１は、比較的
弾性係数の大きな材料で構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ボールジョイントに係
り、特に車両用サスペンションにおいて構成要素間の連
結部材として好適なボールジョイントに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車両用サスペンション等にお
いては、構成要素間を連結する部材としてボールジョイ
ントが広く用いられている。かかるボールジョイントと
して、例えば特開平５−１５７１１２号公報には、軸部
と球状頭部とからなるスタッドを、弾性係数の異なる２
種類のシートを介してソケットで把持する構成が開示さ
れている。

【０００３】すなわち、上記公報に開示されるボールジ
ョイントは、スタッドの球状頭部部分をソケットで把持
することで、ソケットに対するスタッドの揺動を可能と
すると共に、ソケットとスタッドとの間に作用する外力
を、弾性材からなるシートで吸収する構成である。この
場合、サスペンションを構成するにあたり、１組の構成
要素それぞれにボールジョイントのソケット又はスタッ
ドを固定すれば、それらの構成要素間にある程度の揺動
が許容されると共に、車両の走行に伴って入力される走
行振動が、ボールジョイント部においても適切に吸収で
きることになる。

【０００４】更に、上記公報記載のボールジョイント
は、ソケット内に弾性係数の異なる２種類のシートを備
えているため、耐久性と柔軟性が適度に両立されてお
り、その意味で車両用サスペンションの連結部材として
高い有用性を有していることになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のボ
ールジョイントは、常にスタッドの球状頭部が高弾性係
数を有するシート（以下、高弾性シートと称す）と、低
弾性係数を有するシート（以下、低弾性シートと称す）
とに圧接する構成である。ここで、ボールジョイントの
連結部における特性（スタッドの回動のし易さ）は、球
状頭部とシートとの摩擦トルクによって決まるが、摩擦
トルクはシートの弾性係数と、スタッドとソケットとの
間に作用する軸方向荷重とによって決まる値である。

【０００６】従って、シートの弾性係数が大きいと、ス
タッド・ソケット間に作用する軸方向荷重が僅かに変化
しただけで、摩擦トルクの値が大きく変わってしまい、
ボールジョイントの連結部における特性にばらつきが生
ずる。このため、常にスタッドが高弾性シートに圧接さ
れる上記従来の構成は、低弾性シートのみを用いるもの
に比して高い耐久性が得られるという利点を有する反
面、上述の如くボールジョイントの連結部の特性が変化
し易いという特性を有していることになる。

【０００７】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、スタッドに圧接して低弾性シートを設けると共
に、スタッドから所定距離離間して高弾性シートを設け
ることにより、通常の状態ではスタッドと低弾性シート
との間に作用する摩擦トルクにより連結部における特性
を一定とし、軸方向に大荷重が作用した際には、高弾性
シートでその荷重を受けることとして、上記の課題を解
決するボールジョイントを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、軸部と球
状頭部とからなるスタッドと、該スタッドを前記球状頭
部において把持するソケットと、該ソケット内に配設さ
れ、前記球状頭部の先端面に圧接される低弾性係数材料
からなる低弾性シートと、前記ソケット内に、前記球状
頭部との間に所定長の間隙を形成して配設される高弾性
係数材料からなる高弾性シートとを有するボールジョイ
ントにより達成される。

【０００９】

【作用】本発明において、前記スタッドは、その先端面
に前記低弾性シートが圧接された状態で前記ソケット内
に把持される。従って、前記ソケットと前記スタッドと
に軸方向荷重が作用していない場合、前記スタッドを揺
動させるべく前記軸部に作用する外力に対する特性は、
前記低弾性シートと前記球状頭部との間に生ずる摩擦ト
ルクにより確保される。

【００１０】また、前記ソケット内には、前記低弾性シ
ートに加えて前記高弾性シートが、前記球状頭部の先端
面から所定距離離間して配設されている。従って、前記
スタッドに対して所定値を超える軸方向荷重が作用した
場合、前記低弾性シートが変形して前記球状頭部の先端
面が前記高弾性シートと当接した状態となる。この場
合、前記スタッドの更なる軸方向変位は、前記高弾性シ
ートによって規制されることになり、前記低弾性シート
の大幅な変形が防止される。

【００１１】

【実施例】図１は、本発明の一実施例であるボールジョ
イント１０の断面図を示す。また、図２は、本実施例の
ボールジョイント１０の要部である高弾性シート１１及
び低弾性シート１２の底面図を示す。尚、図１は、図２
におけるI-I 断面に相当する。

【００１２】ここで、本実施例のボールジョイント１０
は、図３に示す如く、車両用サスペンションにおいて、
車輪１を支持するアクスルキャリア２のアームと、ブッ
シュ３を介して車体側に固定されるアッパアーム４とを
連結する部材として用いるべく構成されたものである。
以下、図１及び図２を参照してボールジョイント１０の
構成について詳説する。

【００１３】図１に示す如くボールジョイント１０は、
スタッド１３、スタッド１３を把持するソケット１４、
ソケット１４内に配設される高弾性シート１１及び低弾
性シート１２、高弾性シート１１及び低弾性シート１２
に当接した状態でソケット１４の開口部を閉塞すべく、
ソケット１４にかしめ固定されるプレート１５によって
構成される。

【００１４】スタッド１３は、図３に示すサスペンショ
ンにおいてアクスルキャリア２側に固定される部材であ
り、軸部１３ａと球状頭部１３ｂを備えている。また、
ソケット１４は、図３に示すサスペンションにおいてア
ッパアーム４側に固定される部材であり、内部に球状頭
部１３ｂを把持し得る空間を有している。高弾性シート
１１は、比較的弾性係数の高い材料で構成されたシート
であり、ソケット１４内において球状頭部１３ｂの側方
側の球面（以下、単に側面と称す）に当接する円筒状の
部分と、球状頭部１３ｂの先端側（図１中下端側）の球
面（以下、単に先端面と称す）との間に所定の間隙が確
保される４つの張り出し部分とで構成される。

【００１５】低弾性シート１２は、比較的弾性係数の低
い材料で構成されたシートであり、高弾性シート１１の
４つの張り出し部分内に嵌合すると共に球状頭部１３ｂ
の先端面に圧接される十字形の部材である。尚、高弾性
シート１１の材料としては、ポリアセタール、ナイロン
等が、また低弾性シート１２の材料としては、ポリエス
テル、ポリウレタン等が適切である。

【００１６】ところで、図４は、高弾性シート１１の内
部に低弾性シート１２を嵌合し、両者を球状頭部１３ｂ
の仮想表面に位置合わせした状態を表す断面図である。
すなわち、図４に示す如く低弾性シート１２は、プレー
ト１５による荷重が付与されていない場合には、高弾性
シート１１の端面１１ａに対して所定寸法ａだけ端面１
２ａが張り出すように形成されている。

【００１７】従って、上記図１に示す如くソケット１４
にプレート１５を組み付けて低弾性シート１２の端面１
２ａと高弾性シート１１の端面１１ａとを同一平面上に
整合した場合、低弾性シート１２は、所定寸法ａの初期
締め代分だけ弾性変形する。その結果、スタッド１３に
は、図１中上方へ向かう低弾性シート１２の復元力が作
用し、ソケット１４とスタッド１３のガタが吸収される
ことになる。

【００１８】このように、本実施例のボールジョイント
１０においては、スタッド１３を図１中下方へ向けて押
圧する軸方向の外力（以下、単に軸方向外力と称す）が
作用していない場合には、球状頭部１３ｂの側面が高弾
性シート１１に当接すると共に、球状頭部１３ｂの先端
面を低弾性シート１２のみに圧接させた状態で把持され
る。

【００１９】このため、スタッド１３の軸部１３ａに、
スタッド１３を揺動させる向きの外力が作用した場合、
スタッド１３とソケット１４との連結部（以下、単に連
結部と称す）には、球状頭部１３ｂの側面と高弾性シー
ト１１との間に生ずる摩擦トルク、及び球状頭部１３ｂ
の先端面と低弾性シート１２との間に生ずる摩擦トルク
に起因する特性が得られる。

【００２０】ところで、球状頭部１３ｂの表面に作用す
る摩擦トルクは、その表面に当接するシートの弾性係
数、及びシートに向けて球状頭部１３ｂを押圧する荷重
の大きさに応じて決定される。従って、当接するシート
の弾性係数が大きいほど、僅かな荷重変化に対して大幅
な摩擦トルク変化、すなわち連結部における大幅な特性
の変化が生ずる。

【００２１】そのため、本実施例のボールジョイント１
０と異なり、球状頭部１３ｂの先端面に常に高弾性シー
トが圧接されるボールジョイントにおいては、僅かな荷
重変化に対して大幅に連結部における特性が変化するの
で、初期摩擦トルクの値を維持するのが困難であった。
また、球状頭部１３ｂの表面に作用する荷重は、その側
面においてはさほど変化することはないが、その先端面
においては、スタッド１３に加わる軸方向荷重の変化が
そのまま反映されるため、比較的大幅に変化する場合が
ある。

【００２２】これに対して、本実施例のボールジョイン
ト１０は、所定値を超える軸方向荷重が作用しない場合
には、上述の如く球状頭部１３ｂの先端面が低弾性シー
ト１２にのみ圧接する構成である。このため、球状頭部
１３ｂに対して当初から高弾性シート１１が当接してい
る構成に比して、軸方向荷重が変化した場合における連
結部の特性変化の幅を小さく抑制することができ、ボー
ルジョイント１０として安定した特性を得ることができ
ると共に、初期摩擦トルクの値を長期間維持できる。

【００２３】更に、ボールジョイント１０においては、
スタッド１３に所定値を超える軸方向荷重が作用し、そ
の結果、低弾性シート１２が所定長弾性変形すると、球
状頭部１３ｂの先端面と高弾性シート１１の張り出し部
分との間に形成されていた間隙が消滅し、球状頭部１３
ｂの先端面が低弾性シート１２のみならず高弾性シート
１１にも当接した状態となる。

【００２４】この場合、以後スタッド１３が軸方向の変
位を増すためには、高弾性シート１１をも変形させる必
要が生じ、更なる変位が規制されることになる。このた
め、軸方向外力が作用しない状況下では球状頭部１３ｂ
の先端面に対して低弾性シート１２のみが圧接している
にも関わらず、低弾性シート１２に大幅な変形が強制さ
れることがない。

【００２５】従って、低弾性シート１２の初期締め代ａ
と、無荷重の状態で球状頭部１３ｂと高弾性シート１１
との間に形成される間隙の寸法との和が、低弾性シート
１２の弾性変形領域内に納まるように各諸元を決定する
こととすれば、スタッド１３に対して比較的大きな軸方
向荷重が作用した場合においても、低弾性シート１２に
へたりが生ずることはなく、ボールジョイント１０につ
いて、例えば車両用サスペンションの連結部材として十
分な耐久性を得ることができる。

【００２６】ところで、本実施例のボールジョイント１
０と異なり、球状頭部１３ｂの先端面に常に低弾性シー
ト１２のみが圧接するボールジョイントにおいては、低
弾性シート１２のへたりを吸収する機構が必要とされ
る。かかる機構としては、低弾性シート１２を球状頭部
１３ｂに向けて押圧すべくバックアップスプリングを配
設するものが知られている。

【００２７】バックアップスプリングにより低弾性シー
ト１２にほぼ一定の付勢力を付与することとすれば、低
弾性シート１２のへたり具合に関わらず、球状頭部１３
ｂにほぼ一定の外力を付与できることに着目したもので
ある。しかしながら、上記の如くバックアップスプリン
グを配設する構成においては、その収納スペースを確保
する意味で、低弾性シート１２の板圧が十分に確保でき
ない場合を生ずる。

【００２８】これに対して、本実施例のボールジョイン
ト１０の如く、低弾性シート１２のへたりを考慮する必
要がなく、従って、バックアップスプリングの収納スペ
ースを確保する必要がない構成においては、低弾性シー
ト１２の板圧（図４中、ｂ寸法）を比較的大きく取るこ
とができる。このため、ボールジョイント１０において
は、初期締め代ａの自由度を大きく確保することがで
き、連結部の特性について比較的大きな自由度を得るこ
とができる。この意味で、本実施例のボールジョイント
１０は、低弾性シート１２のへたりを考慮する必要があ
るものに比して、広い範囲で使用目的に合った適切な特
性設定が可能であるという利益を有していることにな
る。

【００２９】ところで、ボールジョイント１０における
連結部の特性は、上述の如く球状頭部１３ｂと高弾性シ
ート１１、及び低弾性シート１２との間に生ずる摩擦ト
ルクに起因して確保される。従って、その特性を安定に
得るためには、ソケット１４内での高弾性シート１１及
び低弾性シート１２の回転を防止する必要がある。これ
に対して、本実施例のボールジョイント１０において
は、上述の如く高弾性シート１１に設けられた４つの張
り出し部分の内部に、十字形に成形された低弾性シート
１２が嵌合されており、構成上両者が回動しない状態と
されている。このため、本実施例の構成によれば、ソケ
ット１４内での高弾性シート１１及び低弾性シート１２
の回動を適切に防止することができ、連結部において安
定した特性を容易かつ確実に得ることができる。

【００３０】尚、上記実施例は、ボールジョイント１０
を車両用サスペンションに適用した構成を例示したもの
であるが、その適用はこれに限るものではなく、適当な
揺動を許容すべき連結部の連結部材として広く適用する
ことが可能である。また、上記実施例においては、高弾
性シート１１に設けられた４つの張り出し部分の内部
に、十字形に成形された低弾性シート１２が嵌合されて
おり、構成上両者が回動しなくなっているが、両者の回
動を防止する構成はこれに限ったものではなく、例えば
十字形をＹ字形としてもよい。

【００３１】図５は、本発明の第２実施例であるボール
ジョイント２０の正面断面図を示す。尚、同図におい
て、上記図１と同一の部分については同一の符号を付し
てその説明を省略する。すなわち、本実施例のボールジ
ョイント２０は、ハウジング１４の内部にスタッド１３
の球状頭部１３ｂに、側面及び先端面の一部に圧接され
る低弾性シート２２と、球状頭部１３ｂの先端面から所
定長離間して配設される高弾性シート２１を備えてい
る。

【００３２】かかる構成によれば、上記図１に示すボー
ルジョイント１０と同様、スタッド１３に所定値を超え
る軸方向の外力が作用しない場合には、低弾性シート２
２のみが球状頭部１３ｂに圧接し、連結部において軸方
向荷重の変化に対して安定な特性が得られると共に、高
弾性シート２１が存在することにより、低弾性シート２
２の大幅な変形が防止され、優れた耐久性が確保でき
る。

【００３３】尚、図５は、低弾性シート２２の中央に高
弾性シート２１を嵌合した状態を示しているが、高弾性
シート２１を例えば十字形等とすることで高弾性シート
２１と低弾性シート２２の相対的な回動を防止し得るこ
とは上述したボールジョイント１０の場合と同様であ
る。図６は、本発明の第３実施例であるボールジョイン
ト３０の正面断面図を示す。尚、同図において、上記図
１と同一の部分については同一の符号を付してその説明
を省略する。

【００３４】すなわち、ボールジョイント３０は、上記
図５に示すボールジョイント２０と同様に、球状頭部１
３ｂの側面及び先端面の一部に圧接される低弾性シート
３２と、球状頭部１３ｂから所定長離間した位置に配設
される高弾性シート３１とを備えている。ここで、本実
施例のボールジョイント３０においては、高弾性シート
３１と球状頭部１３ｂとの間に、低弾性シート３２の一
部が介在している。この場合、機能上は上述したボール
ジョイント２０とほぼ同様であるため、ボールジョイン
ト３０によっても上記ボールジョイント２０が有する効
果を享受することができる。

【００３５】更に、ボールジョイント３０においては、
高弾性シート３１の高さ方向の位置が低弾性シート３２
に規制されることから、組み付け時における位置決めが
容易であるという効果をも享受することができる。とこ
ろで、上述した各ボールジョイント１０，２０，３０
は、スタッド１３に加わる軸方向の外力が所定値に到達
するまでは、低弾性シート１２，２２，３２の特性に起
因する特性が連結部において発揮され、球状頭部１３ｂ
が高弾性シート１１，２１，３１に当接する状態となる
と、以後連結部において発揮される特性が急変する構成
である。

【００３６】これに対して、図７は、スタッド１３とソ
ケット１４との連結部において発揮される特性が、スタ
ッド１３に加わる軸方向の外力の大きさに応じて徐変す
るように構成したボールジョイント４０の正面断面図を
示す。すなわち、図７に示すボールジョイント４０は、
ハウジング１４内にスタッド１３の球状端部１３ｂの全
面に当接する低弾性シート４２と、低弾性シート４２と
プレート１５との間に挟持される高弾性シート４１とを
備えている。

【００３７】この場合、高弾性シート４１が球状頭部１
３ｂと接触していないことから、軸方向外力が比較的小
さいうちは、ボールジョイント４０の連結部における特
性は、ほぼ低弾性シート４２の特性に支配され、軸方向
外力が大きくなると、高弾性シート４１にも変形が生ず
るため、高弾性シート４１の特性が連結部の特性に影響
を与える状態となる。

【００３８】このため、本実施例のボールジョイント４
０によれば、軸方向外力の増加と共に連結部の特性が徐
々に向上することとなり、弾性シート全体の変形量が抑
制されるものとなっているため、弾性シートの耐久性を
確保できる。

【００３９】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、通常時に
は低弾性シートのみをスタッドの先端面に圧接させ、か
つスタッドとソケットとに比較的大きな軸方向荷重が作
用した際には、低弾性シートと共に高弾性シートをもス
タッドの先端面に圧接させることができる。

【００４０】このため、本発明によれば、スタッドに対
して軸方向の大荷重が作用しない通常時には、低弾性シ
ートと球状頭部との間の摩擦トルクのみで決まる特性を
連結部において発揮し、その摩擦トルクの値は荷重が僅
かに変化しただけではほぼ一定であるので、連結部にお
けるボールジョイントの特性がばらつくことはなく、か
つスタッドに軸方向の大荷重が作用した場合には、低弾
性シートの大幅な変形が防止できるボールジョイントを
実現することができる。

【００４１】この場合、本発明に係るボールジョイント
は、通常時においてスタッドとソケットの連結部に安定
した特性が確保できると共に、低弾性シートにおいて十
分な耐久性を確保することができるという特長を有して
いることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるボールジョイントの構
成を表す断面図である。

【図２】本実施例のボールジョイントの要部である高弾
性シート及び低弾性シートの底面図である。

【図３】本実施例のボールジョイントを用いて構成した
車両用サスペンションの要部の正面図である。

【図４】本実施例のボールジョイントの要部である高弾
性シート及び低弾性シートの構成を表す断面図である。

【図５】本発明の第２の実施例であるボールジョイント
の構成を表す断面図である。

【図６】本発明の第３の実施例であるボールジョイント
の構成を表す断面図である。

【図７】本発明の第４の実施例であるボールジョイント
の構成を表す断面図である。

【符号の説明】

１０，２０，３０，４０ ボールジョイント １１，２１，３１，４１ 高弾性シート １２，２２，３２，４２ 低弾性シート １３ スタッド １３ａ 軸部 １３ｂ 球状頭部 １４ ソケット １５ プレート

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸部と球状頭部とからなるスタッドと、 該スタッドを前記球状頭部において把持するソケット
   と、 該ソケット内に配設され、前記球状頭部の先端面に圧接
   される低弾性係数材料からなる低弾性シートと、 前記ソケット内に、前記球状頭部の先端面との間に所定
   長の間隙を形成して配設される高弾性係数材料からなる
   高弾性シートとを有することを特徴とするボールジョイ
   ント。