JPH10184659A - ボールジョイントのシート構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温雰囲気下において使用しても、ディンプ
ル底部に過度の応力が生じるのを防止する。 【解決手段】 サスペンションのロアボールジョイント
において、ソケットとボールスタッドの球状部との間に
介在されるロアシート４２の本体部４２Ａに形成される
ディンプル６０の断面形状を、引張荷重の作用方向を長
軸方向とする楕円形状とした。これにより、ディンプル
６０の底部の曲率半径が大きくなるため、高温雰囲気下
において使用しても、ディンプル６０の底部に過度の応
力が生じるのを防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボールスタッドの
球状部とこの球状部が収容されるソケットとの間に介在
され、球状部と接触する内周面側に潤滑剤溜まりとして
機能する複数のディンプルを備えたボールジョイントの
シート構造に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】一般
に、自動車のサスペンション等において用いられるボー
ルジョイントは、軸部及び球状部から成るボールスタッ
ドと、このボールスタッドの球状部を収容するソケット
と、このソケットとボールスタッドの球状部との間に介
在される樹脂製のシートと、を含んで構成されている。
このシートには、通常、潤滑剤溜まりとして機能する複
数のディンプル（窪み）が形成されている。この種のシ
ート構造の一例が実開昭５９−７９１４号公報に開示さ
れており、以下に簡単に説明する。

【０００３】図８には、ボールスタッドの球状部とソケ
ットとの間に介在されるシート１００の縦断面構造が開
示されている。この図に示されるように、シート１００
の中央部には、ボールスタッドの球状部を収容するため
の球状の凹部１０２が形成されている。また、シート１
００の上端部には、ボールスタッドの球状部を凹部１０
２に嵌合させる際のエア抜き等に利用される貫通孔１０
４が形成されている。さらに、シート１００における凹
部１０２の内周面には、正面視での形状が円形とされた
複数のディンプル１０６が形成されている。これによ
り、ボールスタッドの球状部が凹部１０２の内周面上を
摺動する際に、ディンプル１０６内に貯留された潤滑剤
（グリース）が摺動面に供給されて潤滑性が確保される
ようになっている。

【０００４】ここで、上記公報に開示されたディンプル
１０６は、比較的底が浅くかつ径方向寸法が比較的大き
い円形に形成されているが、このようなディンプル１０
６が多数形成されたシート１００を用いると、シート１
００とボールスタッドの球状部との接触面積が減少する
ため、面圧が高くなる。このため、シート１００ひいて
はボールジョイントの耐久性が低下する不利がある。従
って、ディンプルの正面形状のみならず、ディンプルの
断面形状をも円形としてかつ底を深くし、シートと球状
部との接触面積をある程度確保しつつ、潤滑剤も適量貯
留し得るような手法が採られている。

【０００５】しかしながら、このようにディンプルの断
面形状を底の深い円形にすると、ディンプル底部の曲率
半径が小さくなるため、以下に説明する新たな問題が生
じ得る。すなわち、ボールジョイントのシート（特に
は、サスペンションのロアボールジョイントのシート）
には、コイルスプリングの弾性反発力がショックアブソ
ーバ並びにボールスタッドを介して引張方向への荷重と
して常時作用するため、円形深底断面のディンプルを採
用すると、特に高温雰囲気下においてディンプル底部に
過度の応力が集中することがある。

【０００６】本発明は上記事実を考慮し、高温雰囲気下
において使用しても、ディンプル底部に過度の応力が生
じるのを防止することができるボールジョイントのシー
ト構造を得ることが目的である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明
は、ボールスタッドの球状部とこの球状部が収容される
ソケットとの間に介在され、球状部と接触する内周面側
に潤滑剤溜まりとして機能する複数のディンプルを備え
たボールジョイントのシート構造であって、前記ディン
プルの断面形状を、ボールスタッドを介してシートに作
用する荷重の作用方向を長軸方向とする略楕円形とし
た、ことを特徴としている。

【０００８】請求項２記載の本発明は、請求項１に記載
の発明において、ディンプル形成によりボールスタッド
の球状部と非接触となる面積を、ディンプルを正面視で
円形に形成した場合における当該球状部との非接触面積
に略一致させた、ことを特徴としている。

【０００９】請求項１記載の本発明によれば、以下の作
用が得られる。ボールジョイントのシートにはボールス
タッドを介して荷重が作用する。ここで、本発明では、
ディンプルの断面形状をシートに作用する荷重の作用方
向を長軸方向とする略楕円形としたので、ディンプル底
部における荷重作用方向に沿う部分の曲率半径が大きく
なる。このため、ディンプル底部に応力集中が生じにく
くなる。

【００１０】請求項２記載の本発明によれば、ディンプ
ル形成によりボールスタッドの球状部と非接触となる面
積を、ディンプルを正面視で円形に形成した場合におけ
る当該球状部との非接触面積に略一致させたので、ディ
ンプルの断面形状を前述した如く略楕円形としても、シ
ートとボールスタッドの球状部との接触面積は何ら変わ
らない。すなわち、シートのボールスタッドの球状部に
対する受圧面積は変化しない。このため、シートとボー
ルスタッドの球状部との接触面における面圧が高くなる
こともない。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図７を用いて、本発
明の一実施形態について説明する。

【００１２】図５には、自動車のフロントサスペンショ
ン及びリヤサスペンションの全体斜視図が示されてい
る。この図に示されるように、前輪１０及び後輪１２
は、各々に対応して設けられたサスペンション機構によ
って支持されている。以下、代表例として、右側の前輪
１０に対応して設けられたサスペンション機構について
簡単に説明する。

【００１３】図４には、右側の前輪１０に対応して設け
られたサスペンション機構の背面図が示されている。こ
の図に示されるように、このサスペンション機構はダブ
ルウィッシュボーン式のサスペンションであり、互いに
上下に略平行に配置されたアッパアーム１４とロアアー
ム１６とを備えている。アッパアーム１４の内端部はブ
シュを介してボディー１８に揺動可能に連結されてお
り、又アッパアーム１４の外端部はアッパボールジョイ
ント２０を介して車輪支持体であるステアリングナック
ル２２の上端部に回転、揺動自在に連結されている。同
様に、ロアアーム１６の内端部はブシュを介してボディ
ー１８に揺動可能に連結されており、又ロアアーム１６
の外端部はロアボールジョイント２４を介してステアリ
ングナックル２２の下端部に回転、揺動自在に連結され
ている。

【００１４】上述したステアリングナックル２２の軸心
部には、制動用のディスクロータ２６及びディスクホイ
ール２８が図示しないハブベアリングを介して軸支され
ている。さらに、ロアアーム１６の所定位置には、ブラ
ケット３０が配設されている。このブラケット３０に
は、上端部がボディー１８に固定されたショックアブソ
ーバ３２の下端部が揺動可能に連結されている。なお、
ショックアブソーバ３２の上部外周には、上下の端末が
各々に対応して設けられたスプリングシートに係止され
たコイルスプリング３４が巻装されている。

【００１５】次に、ボールジョイントの全体構造につい
て説明する。図３には、上述したロアボールジョイント
２４の縦断面構造が拡大して示されている。この図に示
されるように、ロアボールジョイント２４は、いずれも
金属製とされたボールスタッド３６とソケット３８とを
含んで構成されている。ボールスタッド３６は、先端部
周面に雄ねじが形成されかつ中間部が平滑テーパ面とさ
れた軸部３６Ａと、この軸部３６Ａの上端部に一体形成
された球状部３６Ｂと、によって構成されている。軸部
３６Ａの中間部には前述したロアアーム１６の外端部が
挿通されており、この状態で軸部３６Ａの先端部にナッ
ト４０が螺合されることによりロアアーム１６の外端部
にボールスタッド３６の軸部３６Ａが固定されている。

【００１６】ソケット３８は略円筒状に形成されてお
り、上述したボールスタッド３６の球状部３６Ｂが収容
されている。より具体的には、ソケット３８の内側には
筒状の本体部４２Ａ及びこの本体部４２Ａの上端部から
径方向外側へ延出された鍔部４２Ｂから成る樹脂製のロ
アシート４２が挿入されており、このロアシート４２の
本体部４２Ａがソケット３８の内周面と球状部３６Ｂの
外周面との間に介在されている。さらに、ロアシート４
２の上端部には、同じく樹脂製のアッパシート４４が嵌
合されている。アッパシート４４は、球状部３６Ｂに密
着される凹面を備えた基部４４Ａと、この基部４４Ａの
軸心部から上方へ向けて突出形成された円筒状のボス部
４４Ｂと、によって構成されている。このアッパシート
４４の基部４４Ａがロアシート４２の本体部４２Ａの上
端部に嵌合された状態で、断面ハット形状のキャップ４
６がソケット３８の上端部に被嵌されて当該上端部がか
しめられることによりロアシート４２及びアッパシート
４４がソケット３８内に固定的に保持されている。さら
に、キャップ４６とアッパシート４４との対向面間には
バックアップスプリング４８が配設されており、これに
よりアッパシート４４はボールスタッド３６の球状部３
６Ｂ側へ常時押圧付勢されている。

【００１７】また、アッパシート４４の基部４４Ａの軸
心部には貫通孔５０が形成されており、この貫通孔５０
によってアッパシート４４のボス部４４Ｂ内の中空部５
２と基部４４Ａの底面、球状部３６Ｂの外周面、ロアシ
ート４２の本体部４２Ａの内周面とで形成される中空部
５４とが連通されている。これらの中空部５２、５４内
には潤滑剤としてのグリース５６が貯留されており、グ
リース溜まりを構成している。また、上述したソケット
３８の下端部とロアアーム１６の外端部の上端面との間
には、ゴム等の弾性材料によって構成された円筒状のダ
ストカバー５８が配設されている。このダストカバー５
８内にも、グリース５６が貯留されている。

【００１８】次に、本実施形態の要部に係るロアシート
４２の構造について説明する。図１に示される如く、ロ
アシート４２は前述した如く本体部４２Ａと鍔部４２Ｂ
とによって構成されているが、この本体部４２Ａの下部
における内周面側にはグリース溜まりとして機能する複
数のディンプル６０が上下二段に形成されている。本実
施形態では、図２に拡大して示されるように、このディ
ンプル６０の断面形状並びに正面形状を、いずれも楕円
形状に形成した点に特徴がある。

【００１９】より詳しく説明すると、図６及び図７に示
されるように、従来のロアシート６２においては、断面
形状並びに正面形状がいずれも円形とされたディンプル
６４が採用されていた。なお、このディンプル６４の断
面形状における底部の曲率半径は、所定寸法であるｒに
設定されている（図７参照）。これに対し、本実施形態
では、図１及び図２に示されるように、ディンプル６０
の断面形状が、後述するボールスタッド３６を介してロ
アシート４２の内周面に作用する引張荷重の作用方向
（図３の矢印Ｐ方向）を長軸方向とする楕円形状とされ
ている。従って、本実施形態のディンプル６０の断面形
状における底部の曲率半径Ｒは、従来のディンプル６４
の底部の曲率半径ｒよりも大きく設定されている。な
お、ディンプル６０の深さ及び配設個数については従来
のディンプル６４の深さ及び配設個数と同一に設定され
ている。さらに、本実施形態では、ディンプル６０の正
面形状も楕円形状とされているが、より具体的には楕円
形状のディンプル６０を形成したことによってボールス
タッド３６の球状部３６Ｂと非接触となる部分の面積
が、円形のディンプル６４を形成したことによってボー
ルスタッド３６の球状部３６Ｂと非接触となる部分の面
積と一致するように長軸方向の寸法及び短軸方向の寸法
が決定されている。

【００２０】次に、本実施形態の作用並びに効果につい
て説明する。一般に、ダブルウィッシュボーン式のサス
ペンションでは、アッパアーム１４及びロアアーム１６
がアッパボールジョイント２０及びロアボールジョイン
ト２４によってステアリングナックル２２に連結されて
おり、特にロアボールジョイント２４のボールスタッド
３６にはコイルスプリング３４の弾性反発力がショック
アブソーバ３２を介して常時図３の矢印Ｑ方向への引張
荷重として作用している。このため、ボールスタッド３
６の球状部３６Ｂが圧接されているロアシート４２の本
体部４２Ａの内周面には、矢印Ｐ方向への引張荷重が作
用する。従って、前述した図６及び図７に示されるよう
な円形のディンプル６４が形成されたロアシート６２を
高温雰囲気下において使用した場合には、ディンプル６
４の底部の曲率半径がｒと小さいために、ディンプル６
４の底部に過度な応力集中が生じることがある。

【００２１】しかしながら、本実施形態では、ロアシー
ト４２に形成されるディンプル６０の断面形状を、当該
ロアシート４２に作用する引張荷重の作用方向Ｐを長軸
方向とする楕円形状としたので、ディンプル６０の底部
の曲率半径がより大きなＲ（＞ｒ）となる。このため、
本実施形態によれば、高温雰囲気下においてロアシート
４２に前記引張荷重が作用したとしても、ディンプル６
０の底部に過度な応力集中が生じるのを防止することが
できる。従って、ディンプル６０の底部に微小亀裂が発
生することもない。

【００２２】さらに、本実施形態によれば、ディンプル
６０を形成したことによってボールスタッド３６の球状
部３６Ｂと非接触となる部分の面積を、円形のディンプ
ル６４を形成したことによってボールスタッド３６の球
状部３６Ｂと非接触となる部分の面積に一致させたの
で、断面楕円形状のディンプル６０を用いたとしても、
ロアシート４２とボールスタッド３６の球状部３６Ｂと
の接触面積は変化しない。すなわち、ロアシート４２の
ボールスタッド３６の球状部３６Ｂに対する受圧面積は
変化しない。このため、ロアシート４２とボールスタッ
ド３６の球状部３６Ｂとの接触面における面圧が高くな
ることもない。従って、本実施形態によれば、ロアシー
ト４２ひいてはロアボールジョイント２４の耐久性を従
来通り良好に維持することができる。

【００２３】加えて、本実施形態では、ディンプル６０
の深さも従来のディンプル６４の深さに一致させている
ので、グリース５６を貯留するための容積も変化しな
い。このため、本実施形態によれば、ボールスタッド３
６の球状部３６Ｂに対する潤滑性についても従来通り良
好に維持することができる。

【００２４】総じていえば、本実施形態に係るロアシー
ト４２によれば、耐久性及び潤滑性については従来通り
の性能を確保しつつ、ディンプル底部に過度の応力集中
が発生（ひいては微小亀裂が発生）するのを防止するこ
とができる。

【００２５】また、本実施形態では、上述したようにロ
アシート４２に形成されるディンプル６０の断面形状
を、当該ロアシート４２に作用する引張荷重の作用方向
Ｐを長軸方向とする楕円形状としたので、ロアシート４
２の成形性を向上させることができる。つまり、通常、
ロアシート４２を形成する場合、雄型と雌型との間にロ
アシート成形用のキャビティを設定し、そのキャビティ
内に樹脂を流し込み、樹脂が硬化した後、雄型を引き抜
くという手順を踏む。なお、雄型の表面所定位置には、
ディンプル６０を形成するための凸部が形成されてい
る。ここで、本実施形態によれば、この雄型の引き抜き
方向とディンプル６０の長軸方向とが同一方向になるた
め、雄型を引き抜く際に、当該雄型の凸部によってディ
ンプル６０のエッジ部分が欠けたり、ロアシート４２に
おけるディンプル６０の上部表面に線状の損傷が生じる
といったことが起こりにくくなる（即ち、アンダーカッ
トによるかじりが少なくなる）。従って、本実施形態に
よれば、ロアシート４２の成形性を向上させることがで
きる。

【００２６】なお、本実施形態では、引張荷重が常時入
力されるロアボールジョイント２４のロアシート４２に
対して本発明を適用し、又それが特に有益でもあるが、
これに限らず、アッパボールジョイント２０やそれ以外
の部位に適用されるボールジョイントに対して本発明を
適用してもよい。

【００２７】また、本実施形態では、ボールスタッド３
６の球状部３６Ｂとの接触面積が変化しないように配慮
したが、請求項１記載の本発明との関係においては、断
面形状が上述した引張荷重の作用方向を長軸方向とする
略楕円形状のディンプルであればよい。

【００２８】

【発明の効果】請求項１記載の本発明に係るボールジョ
イントのシート構造は、シートに設けられるディンプル
の断面形状を、ボールスタッドを介してシートに作用す
る荷重の作用方向を長軸方向とする略楕円形としたの
で、ディンプル底部における荷重作用方向に沿う部分の
曲率半径を大きくすることができ、これにより高温雰囲
気下において使用しても、ディンプル底部に過度の応力
が生じるのを防止することができるという優れた効果を
有する。

【００２９】請求項２記載の本発明に係るボールジョイ
ントのシート構造は、請求項１に記載の発明において、
ディンプル形成によりボールスタッドの球状部と非接触
となる面積を、ディンプルを正面視で円形に形成した場
合における当該球状部との非接触面積に略一致させたの
で、シートとボールスタッドの球状部との接触面におけ
る面圧が高くなるのを防止することができ、これにより
シートひいてはボールジョイントの耐久性を良好に維持
することができるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係るロアシートの縦断面図であ
る。

【図２】図１に示されるロアシートの要部拡大図であ
る。

【図３】図１に示されるロアシートを備えたロアボール
ジョイントの全体構成を示す縦断面図である。

【図４】図１に示されるロアボールジョイントが適用さ
れたフロントサスペンションの背面図である。

【図５】本実施形態に係る自動車のサスペンションの全
体斜視図である。

【図６】本実施形態の効果を説明するための説明図であ
り、円形のディンプルを備えたロアシートを示す図１に
対応する断面図である

【図７】図６に示されるロアシートの要部拡大図であ
る。

【図８】従来例に係るボールジョイントのシート構造を
示す縦断面図である。

【符号の説明】

２４ ロアボールジョイント ３６ ボールスタッド ３６Ｂ 球状部 ３８ ソケット ４２ ロアシート ５６ グリース ６０ ディンプル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボールスタッドの球状部とこの球状部が
   収容されるソケットとの間に介在され、球状部と接触す
   る内周面側に潤滑剤溜まりとして機能する複数のディン
   プルを備えたボールジョイントのシート構造であって、 前記ディンプルの断面形状を、ボールスタッドを介して
   シートに作用する荷重の作用方向を長軸方向とする略楕
   円形とした、 ことを特徴とするボールジョイントのシート構造。
2. 【請求項２】 ディンプル形成によりボールスタッドの
   球状部と非接触となる面積を、ディンプルを正面視で円
   形に形成した場合における当該球状部との非接触面積に
   略一致させた、 ことを特徴とする請求項１に記載のボールジョイントの
   シート構造。