JP2004519641A - 自動車に用いられるボールジョイント - Google Patents

Abstract

自動車に用いられるボールジョイントが提案される。このボールジョイントはボールスタッド（１）を有しており、このボールスタッド（１）は少なくとも、ハウジング（３）の軸受けシェル（２）内に回転可能でかつ／または旋回可能に収容されたジョイントボール（４）とスタッド区分（５）とから成っている。さらにシールベローズ（６）が設けられており、該シールベローズ（６）の第１の縁範囲（７）はハウジング（３）に固定されており、第２の縁範囲（８）はスタッド区分（５）に位置固定された回転リング（９）との滑り結合部を有している。このシールベローズ（６）はジョイント構成部分をシールするために働く。回転リング（９）の表面と、この表面に面した、自動車構成部分（１０）の表面との間には、ブーツ（１１）が挿入されており、このブーツ（１１）は回転リング範囲のシールのために働くと同時に、有害な熱放射線および飛沫水影響もしくは腐食性媒体に対するシールドのためにも働く。

Description

【０００１】
本発明は、自動車に用いられるボールジョイントであって、当該ボールジョイントがボールスタッドを有しており、該ボールスタッドが少なくとも、ハウジングの軸受けシェル内に回転可能にかつ／または旋回可能に収容されたジョイントボールと、スタッド区分とから成っている形式のものに関する。さらに、ボールジョイントの内側のジョイント構成部分はシールベローズによって不純物や湿分の侵入に対して保護されている。
【０００２】
このような形式のボールジョイントのシールベローズは、ハウジングに固定された第１の縁範囲を有している。シールベローズの第２の縁範囲は滑り結合部を介して、ボールスタッドのスタッド区分に位置固定された回転リングに結合されている。自動車に用いられるこのようなボールジョイントは、たとえばスイス国特許第４６５９７１号明細書に開示されている。シールベローズの第１の縁範囲が少なくとも１つの締付けリングによってボールジョイントのハウジングに固定されているのに対して、第２の縁範囲は滑り結合部を有している。この滑り結合部は公知の構成では、特にボールスタッドがその長手方向軸線を中心にして回転運動を実施する際にシールベローズとボールスタッドとの間の相対運動を可能にするために必要となる。このような可動性なしでは、たいていゴムから成っているシールベローズが許容し得ない程に負荷されて、早期に摩耗してしまう。なぜならば、引張負荷はゴムを損傷させる作用を有する恐れがあるからである。その結果、このようなボールジョイントの寿命は減じられてしまう。
【０００３】
自動車のホイール懸架装置に用いられるボールジョイントは、たとえばアッパアームとナックルとを連結する、車両全重量により負荷される「サポートジョイント（Ｔｒａｇｇｅｌｅｎｋ）」またはロアアームとナックルとを連結する、ホイールを車両長手方向軸線に対して相対的に正確に規定された位置に案内する「ガイドジョイント（Ｆｕｅｈｒｕｎｇｓｇｅｌｅｎｋ）」の場合にそうであるように、しばしばホイール近傍の範囲に取り付けられるので、このようなボールジョイントは、たとえばオイル、グリース、汚物、飛沫水および腐食性媒体、たとえば塩水によって著しく負荷される。
【０００４】
さらに、ボールジョイントがブレーキディスク近傍に取り付けられる場合には、高い熱負荷が考慮されなければならない。ブレーキディスクは走行運転中に著しく加熱され、ひいては熱を放出する。この熱はジョイント構成部分にとっては極度の負荷となる。この理由から一般に、熱防護シールドとしてブーツ（Ｓｃｈｕｔｚｍａｎｓｈｅｔｔｅ）を設けることが知られている。このブーツは隣接した自動車構成部分の熱放射線に対して、敏感なボールジョイント構成部分を保護する。それと同時に、このブーツは少なくとも制限された規模で飛沫水をボールジョイントから遠ざけておくこともできる。冒頭で既に述べたように、ボールスタッドの回転運動を補償するためには、シールベローズ縁部のうちの一方の縁部のための回転リングを設けることが必要となる。しかし、回転リングが使用されると、ジョイント構成部分にとって別の危険ポテンシャルが生じる。なぜならば、たとえばクリープによりこの回転リングに湿分もしくは腐食性媒体が浸透すると、これによって、特にこのようなボールジョイントの回転リング範囲において腐食現象が発生する恐れがあるからである。このことは、ボールジョイントの短縮された寿命を招く。なぜならば、接触範囲における腐食発生により、ジョイント構成部分が、予想された時期よりも早く摩耗してしまい、ひいてはボールジョイント内部に位置する敏感なジョイント構成部分への湿分や不純物の侵入がもはや阻止され得なくなるからである。また、回転リングとボールスタッドとの接触範囲における付加的なシール手段も、このような危険を完全に排除することはできない。特に高圧洗浄器具を用いた洗浄は、当該アッセンブリのシールに対して高められた要求を課している。
【０００５】
本発明に課された技術的な課題は、敏感なジョイント構成部分を熱放射線に対しても、飛沫水や腐食性影響因子に対しても一層良好に保護することのできるボールジョイントを提供することである。
【０００６】
このような技術的課題は、本発明によれば請求項１の特徴部に記載の特徴により解決される。本発明の有利な構成は請求項２以下の対象である。
【０００７】
本発明によるボールジョイントは、回転リングの表面と、この回転リングの表面に面した、回転リングを支持する自動車構成部分の表面との間にブーツが挿入されていることを特徴としている。
【０００８】
ブーツはこの場合、自体公知の形式で、敏感なボールジョイント構成部分を熱放射線や飛沫水影響に対してシールドするために働く。このブーツを回転リングと自動車構成部分との間に挿入することにより、さらに回転リング範囲のシールも達成されるので、この区分にはもはや湿分もしくは不純物が侵入し得なくなる。とりわけ回転リングを当て付けるために働くか、もしくはブーツを保持するために働く自動車構成部分は、たとえばホイール懸架装置のレバーアイ（Ｈｅｂｅｌａｕｇｅ）であってよい。
【０００９】
ボールジョイントの本発明による構成に基づき、ボールジョイントを有効に保護し、ひいてはボールジョイントの寿命を全体的に向上させるような極めて単純で、ひいては廉価な変化形が提供されている。臨界的な回転リング区分をシールするための付加的な手間のかかるシール手段が回避可能となるので、たとえば回転リングの特別な被覆を不要にすることができる。本発明によるボールジョイントは卓越した耐熱性、耐飛沫水性および耐食性によりすぐれている。
【００１０】
本発明の有利な構成では、ブーツの少なくとも一部の区分を、自動車構成部分の前記表面と、回転リングの対応する表面との間の締付け結合もしくはクランプ結合により保持することが提案される。
【００１１】
しかし、本発明の別の有利な構成では、回転リングとブーツとの間に形状接続的な結合、すなわち係合に基づいた嵌合による結合または材料接続的な結合を設けることもできる。この場合、たとえば接着結合または加硫法が考えられる。
【００１２】
可動のボールジョイント構成部分のできるだけ良好なシールを可能にするためには、さらに、ポット形のブーツが、当該ボールジョイントの周方向で当該ボールジョイントの少なくとも一部を取り囲んでいて、シールベローズを当該ボールジョイントの長手方向で十分にカバーしていることが提案される。この場合、ブーツと自動車構成部分との間の直接的な当付け範囲がシステム全体のシール作用のために極めて重要となる。当然ながら、ブーツは周方向で見てボールジョイント全体を取り囲むことができる。
【００１３】
回転リングとブーツとの間の結合手段もしくは互いに対応し合う構成部分の間でのブーツの密な当付けを改善するためには、ブーツが高耐熱性のプラスチック、ゴムまたは生ゴムから製造されていると有利である。ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンターポリマ）ゴムまたはシリコーンゴムのような材料が適当となり得る。軟質の材料または弾性的な材料の使用に基づき、極めて密な結合を形成することが可能となる。なぜならば、これによってブーツの縁範囲内への回転リングの少なくとも部分的な押込みもしくは圧入が達成されると同時に、このブーツが、対応する自動車構成部分の表面に最適に当て付けられるからである。回転リングは有利にはステンレス金属または表面保護された金属もしくはプラスチックまたは金属とプラスチックとから成る複合材料から製作され得る。したがって、回転リングおよびブーツのための材料選択に応じて、これらの構成部分を単一部分として一体に形成することも可能となる。一体の構成の場合には、ボールジョイントを製作するか、もしくはボールジョイントを自動車構成部分に挿入するために僅かな組付け手間しか必要とならない点に決定的な利点が認められる。
【００１４】
ボールスタッドにおける回転リングの固着もしくは締まり嵌めを保証すると共に、対応する自動車構成部分における回転リングの好都合な支持を保証するために、本発明のさらに別の改良形では、回転リングを、横断面で見て互いに所定の角度を成した少なくとも２つのつばを備えるように形成することが提案される。これらのつばは互いにほぼ直角に延びていると有利である。この場合、第１のつばはスタッド区分に固着配置されており、第２のつばの、自動車構成部分に面した表面は、自動車構成部分の対応する表面に弾性的に支持されている。
【００１５】
既に述べたように、回転リングとブーツとを単一部分から一体に構成するか、または複数の部分からそれぞれ別体に構成することが可能である。これらの構成部分の組合せのために２つの別体の部分が使用される場合、本発明のさらに別の有利な構成では、回転リングの第２のつばが、少なくとも自動車構成部分に面した表面に凹部を有している。この凹部は、ブーツの縁区分を収容するために働く。回転リングとブーツとのこのような結合の場合には、回転リングと、自動車構成部分の対応する表面との間にクランプ結合が形成されるので有利である。このようなクランプ結合を用いて、ブーツは回転リングの凹部内に保持される。このシステムの組付けは比較的簡単となり、しかもたとえばブーツがいつでも交換可能となるという利点を有している。
【００１６】
本発明によるボールジョイントのシールシステムを全体的に最適化するためには、さらに別の手段を設けることができる。すなわち、本発明のさらに別の有利な構成では、シールベローズの第２の縁範囲の、回転リングとの接触面のうちの少なくとも１つの接触面に、ラビリンスシールを装備させることが可能となる。回転リングにおけるシールベローズの縁範囲の当付けの改善は、さらに自体公知の締付けリングによって行うことができる。この場合、この締付けリングはシールベローズの縁範囲に回転リングに対して、つまり回転リングに向かって、プリロードもしくは予荷重をかける。
【００１７】
シールベローズの縁範囲がボールスタッドのジョイントボールの方向へずれ滑り、これによってシールベローズの縁範囲が回転リングから自動的に解離されてしまうことを回避するためには、さらに、回転リングとジョイントボールに設けられたスロート部との間に保持リングを配置することが推奨される。ジョイントボールのスロート部はボールスタッドのスタッド区分と、ボールスタッドに一体成形されたか、もしくは取り付けられたジョイントボールとの間の移行範囲に位置している。
【００１８】
本発明のさらに別の改良形では、当然ながら、前記保持リングが回転リングと一体に形成されていてよい。その場合、回転リングに設けられた、シールベローズの縁範囲のための嵌込み範囲は、横断面で見てほぼＵ字形の形状を有しているので、シールベローズの縁範囲は回転リング内にスライド式に収容されており、シールベローズの自動的な軸方向滑りずれが防止されている。
【００１９】
以下に、自動車に用いられる本発明によるボールジョイントの有利な実施例を図面につき詳しく説明する。
【００２０】
図１に示した、自動車に用いられるボールジョイントはボールスタッド１を有している。このボールスタッド１は、円筒状もしくは軽度に円錐状の横断面を有するスタッド区分５からくびれ区分もしくはネック区分１９を介してジョイントボール４へ移行している。ネック区分１９とジョイントボール４との間には、スロート部（Ｋｅｈｌｕｎｇ）１７が設けられている。
【００２１】
ジョイントボール４は軸受けシェル２内に複数の方向で滑り運動可能に支持されている。軸受けシェル２はボールジョイントのハウジング３内に収容されている。ボールスタッド１の円錐状のスタッド区分５は、自動車構成部分１０に孔として形成された収容部２０内に挿入されている。ボールスタッド１の、ジョイントボール４とは反対の側に設けられたねじ山区分（図示しない）を用いて、ボールジョイント全体を自動車構成部分１０に取り付けることができる。この場合、組付け時にスタッド区分５の円錐状の部分はボールスタッド１の長手方向で、十分な締まり嵌め（Ｆｅｓｔｓｉｔｚ）が保証されるまで自動車構成部分１０の収容部２０内に引き込まれる。
【００２２】
ボールスタッド１の円錐状のスタッド区分５の端部では、つまりネック区分１９への移行部の直前では、ボールスタッド１に回転リング（Ｌａｕｆｒｉｎｇ）９が固着して配置されている。この回転リング９は、直接にボールスタッド１に装着された第１のつば１２と、横断面で見て第１のつば１２からほぼ直角に突出した第２のつば１３とから成っている。回転リング９のこの第２のつば１３は自動車構成部分１０の対応する表面に弾性的に支持されている。
【００２３】
前で説明した組付け過程の間では、つまりボールジョイントを対応する自動車構成部分１０へ組み込む過程の間では、回転リング９の第２のつば１３が自動車構成部分１０に弾性的に当て付けられる。回転リング９の第２のつば１３の、ボールスタッド１とは反対の側の前方の範囲では、回転リング９が凹部１４を有している。この凹部１４内には、この場合、ブーツ１１の環状の区分が挿入されている。回転リング９の第２のつば１３が自動車構成部分１０に弾性的に支持されていることに基づき、第２のつば１３と自動車構成部分１０との間にはクランプ結合が達成され、このクランプ結合によってブーツ１１の環状の区分が保持されている。
【００２４】
ブーツ１１は図示の実施例では高耐熱性のゴムから成っているので、このクランプ結合は図示の実施例のための、シール性と高い固着性とを有する固定を保証している。ブーツ１１は全体的にポット形の構造を有していて、周方向でボールジョイントの大部分を取り囲んでいる。ボールスタッド１の長手方向で見て、ブーツ１１は少なくともシールベローズ６の範囲をカバーしている。
【００２５】
ボールジョイントの内側のジョイント構成部分をシールするために働くシールベローズ６は、ハウジング３に設けられた溝内に締付けリング結合部によって固着配置されている第１の縁範囲７と、回転リング９との滑り結合部を有する第２の縁範囲８とから成っている。シールベローズ６の第２の縁範囲８と回転リング９の内側表面との間のコンタクトペアリング（接触対偶）はこの場合、ラビリンスシール１５の形で形成されている。ボールジョイントの図示の実施例では、シールベローズ６の第２の縁範囲８に設けられたラビリンスシール１５が片側にしか設けられていない。回転リング９におけるシールベローズ６の第２の縁範囲８の当付けを改善し、ひいては第２の縁範囲８のシール機能を改善するためには、締付けリング１６が使用される。この締付けリング１６はシールベローズ６の第２の縁範囲８に回転リング表面に対してプリロードを加える。図１に示した、横断面で見て互いに直角を成して配置された２つのつばを有する回転リング９の実施例では、シールベローズ６の第２の縁範囲８が軸方向で、つまりジョイントボール４へ向かう方向で、回転リング９から滑脱してしまう恐れがある。このことを有効に阻止するためには、回転リング９と、ボールスタッド１のネック区分１９とジョイントボール４との間の移行範囲に位置するスロート部１７との間に保持リング１８が設けられる。この場合、回転リング９と保持リング１８とはそれぞれ別体の部分として形成されている。当然ながら、回転リング９を横断面Ｕ字形に形成することもできるし、あるいはまた保持リング１８を回転リング９と一体に形成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明によるボールジョイントの一部を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ ボールスタッド、 ２ 軸受けシェル、 ３ ハウジング、 ４ ジョイントボール、 ５ スタッド区分、 ６ シールベローズ、 ７ 第１の縁範囲、 ８ 第２の縁範囲、 ９ 回転リング、 １０ 自動車構成部分、 １１ ブーツ、 １２ 第１のつば、 １３ 第２のつば、 １４ 凹部、 １５ ラビリンスシール、 １６ 締付けリング、 １７ スロート部、 １８ 保持リング、 １９ ネック区分、 ２０ 収容部

Claims (12)

1. 自動車に用いられるボールジョイントであって、
   −ボールスタッド（１）が設けられており、該ボールスタッド（１）が少なくとも、ハウジング（３）の軸受けシェル（２）内に回転可能でかつ／または旋回可能に収容されたジョイントボール（４）とスタッド区分（５）とから成っており、
   −シールベローズ（６）が設けられており、該シールベローズ（６）の第１の縁範囲（７）がハウジング（３）に固定されており、第２の縁範囲（８）が、スタッド区分（５）に位置固定された回転リング（９）との滑り結合部を有している形式のものにおいて、
   回転リング（９）の表面と、該回転リング（９）の表面に面した、自動車構成部分（１０）の表面との間にブーツ（１１）が挿入されていることを特徴とする、自動車に用いられるボールジョイント。
2. ブーツ（１１）の少なくとも所定の区分が、自動車構成部分（１０）の前記表面と回転リング（９）との間にクランプされて保持されている、請求項１記載のボールジョイント。
3. ブーツ（１１）の少なくとも所定の区分が、回転リング（９）との形状接続的または材料接続的な結合部を有している、請求項１記載のボールジョイント。
4. ポット形のブーツ（１１）が、当該ボールジョイントの周方向で当該ボールジョイントの少なくとも一部を取り囲んでいて、シールベローズ（６）を当該ボールジョイントの長手方向で十分にカバーしている、請求項１から３までのいずれか１項記載のボールジョイント。
5. ブーツ（１１）が高耐熱性のプラスチック、ゴムまたは生ゴムから成っており、回転リング（９）がステンレス金属または表面保護された金属、プラスチックまたは金属とプラスチックとから成る複合材料から成っている、請求項１から４までのいずれか１項記載のボールジョイント。
6. 回転リング（９）が、互いに所定の角度を成した少なくとも２つのつば（１２，１３）を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載のボールジョイント。
7. 回転リング（９）が、横断面で見て互いにほぼ直角を成して配置された２つのつば（１２，１３）を有しており、第１のつば（１２）がスタッド区分（５）に固着配置されており、第２のつば（１３）が、自動車構成部分（１０）の表面に弾性的に支持されている、請求項６記載のボールジョイント。
8. 第２のつば（１３）が凹部（１４）を有しており、該凹部（１４）がブーツ（１１）の縁区分を収容している、請求項７記載のボールジョイント。
9. シールベローズ（６）の第２の縁範囲（８）が、少なくとも回転リング（９）に接触した接触面にラビリンスシール（１５）を有している、請求項１から８までのいずれか１項記載のボールジョイント。
10. シールベローズ（６）の第２の縁範囲（８）が、締付けリング（１６）によって回転リング（９）に対してプリロードをかけられている、請求項１から９までのいずれか１項記載のボールジョイント。
11. 当該ボールジョイントが、回転リング（９）を軸方向で位置固定するための軸方向位置固定部を有しており、該軸方向位置固定部が、回転リング（９）とジョイントボール（４）に設けられたスロート部（１７）との間に配置された保持リング（１８）から成っている、請求項１から１０までのいずれか１項記載のボールジョイント。
12. 前記保持リング（１８）が回転リング（９）と一体に形成されている、請求項１１記載のボールジョイント。