JP2012021600A - ボールジョイント - Google Patents

Abstract

【課題】ダストカバーの膜部が強く引っ張られてもボールスタッドに対するダストカバーの適正な組み付け状態を維持して良好なシール性を発揮でき、また、ボールスタッドの揺動可能範囲を維持したままダストカバーのシール性を向上できるボールジョイントを提供する。
【解決手段】球頭部を有するボールスタッド１２と、球頭部を回動可能に収容し一方に開口部を有するソケットと、ダストカバー３６とを備えるボールジョイントに於いて、ボールスタッド１２は、第１軸部２０、外径が第１軸部２０より大きい鍔部２２、外径が鍔部２２より小さい第２軸部２４を設け、ダストカバー３６は、第１軸２０に嵌合する内周部４４、第２軸部２４に密着するリップ部４８を設ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、主として車両用リンク機構の連結装置として使用されるボールジョイントに係り、特に、ダストカバーのシール性が低下しないボールジョイントに関する。

従来、車両のサスペンション機構やステアリング機構に使用されるボールジョイントとしては、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。

図８は、特許文献１に記載された従来のボールジョイントを示す説明図である。図８において、ボールジョイント１００は、ゴム等の弾性材よりなるダストカバー１０６の小径開口部１１０の端部１１０ａに、ボールスタッド１０２のフランジ部１０４の外周面１０４ｂの全周にわたり弾性で密着するリップ部（円環状突起）１１２を設け、ダストカバー１０６の弾性による付勢力で小径開口部１１０の端部１１０ａをボールスタッド１０２のフランジ部端面１０４ａに密着させる構造となっている。

実開平１−１３９１１９号公報

しかしながら、ダストカバー１０６の弾性力は、熱劣化等の経時変化で低下し、また低温環境下にあっては、ゴム等の弾性材が硬化して弾性力は常温環境下に比べて著しく低下する。そのため、このような従来のボールジョイント１００では、ダストカバー１０６の弾性力の低下に伴い、ボールスタッド１０２が揺動した際のダストカバー１０６の伸張側張力と圧縮側押力が増加し、リップ部１１２とフランジ部外周面１０４ｂとの密着性を維持することができなくなる。

特に、低温環境下でボールスタッド１０２が揺動すると、図９に示すように、ダストカバー１０６の膜部（ベローズ部）１０８が伸びる側、すなわちダストカバー１０６が装着されているソケット１１４の外周面１１４ａとボールスタッド１０２のフランジ部１０４の距離が長くなる伸張側１０８ａは、硬化した膜部１０８によってダストカバー１０６の小径開口部１１０がソケット１１４側の方向に強く引っ張られ、ボールスタッド１０２に対する適正な組み付け状態を維持できなくなり、ダストカバー１０６のシール性が低下する。

また、ダストカバー１０６の膜部１０８が縮む側、すなわちダストカバー１０６が装着されているソケット外周面１１４ａとボールスタッド１０２のフランジ部１０４の距離が短くなる圧縮側１０８ｂは、硬化した膜部１０８によってダストカバー１０６の小径開口部１１０がフランジ部１０４の外側方向に強く押し出されることがあり、この場合も、ボールスタッド１０２に対する適正な組み付け状態を維持できなくなり、ダストカバー１０６のシール性が低下する。

このようにダストカバー１０６のシール性が低下する場合に、小径開口部１１０の適正な組み付け状態を維持してシール性の低下を防止するには、リップ部１１２の肉厚を増やして、ボールスタッド１０２のフランジ部外周面１０４ｂへの弾性による密着力を増加させる必要がある。

しかし、リップ部１１２の径方向の肉厚を増やすと、ダストカバー１０６をボールスタッド１０２に装着した状態でのリップ部１１２の外径が増大し、リップ部１１２と膜部１０８が干渉し始めるボールスタッド１０２の揺動角が小さくなってしまう。また、リップ部１１２と膜部１０８との干渉部分１０８ｃに磨耗等の劣化が進行して破れが生じると、ダストカバー１０６のシール性が失われてしまう。

従って、特許文献１に記載されたような従来のボールジョイントでは、ボールスタッドの揺動可能範囲を維持したまま、ダストカバーのシール性を向上させることができないという問題がある。

本発明は、ダストカバーの膜部が強く引っ張られてもボールスタッドに対するダストカバーの適正な組み付け状態を維持して良好なシール性を発揮でき、また、ボールスタッドの揺動可能範囲を維持したままダストカバーのシール性を向上できるボールジョイントを提供することを目的とする。

この目的を達成するため本発明は次のように構成する。まず本発明は、スタッド部の一端に球頭部を設け他端に柄部を形成するボールスタッドと、球頭部を回動可能に収容し一方にスタッド部が突出する開口部を設けたソケットと、スタッド部に装着する小径開口部とソケットに装着する大径開口部を設け弾性を有したダストカバーとを備えるボールジョイントを対象とする。

このようなボールジョイントに於いて、ボールスタッドは、スタッド部に球頭部側から順に、第１軸部と、外径が第１軸部より大きい鍔部と、柄部側端部の外径が鍔部より小さい第２軸部とを設け、ダストカバーは、小径開口部に、第１軸部に弾性により嵌合する内周部と、第２軸部に弾性により嵌合するリップ部とを設けたことを特徴とする。

ここで、ボールスタッドの第２軸部は、球頭部側端部から柄部側端部まで外径が略一定であり、その場合、鍔部は、柄部側端部が球頭部側から柄部側に向けて外径が漸次減少してもよい。

あるいは、ボールスタッドの第２軸部は、球頭部側端部から柄部側端部に向けて外径が漸次減少する。

あるいは、ボールスタッドは、鍔部の球頭部側端部から第２軸部の柄部側端部に向けて外径が漸次減少する。

本発明によれば、ボールスタッドに、ダストカバー小径開口部の内周部が嵌合する第１軸部と第１軸部より大径の鍔部と鍔部より小径の円柱状又は円錐状の第２軸部を設け、ダストカバー小径開口部のリップ部を第２軸部に嵌合させることで、リップ部のソケット側方向への移動が抑制される。

これにより、ボールスタッドに対するダストカバーの適正な組み付け状態を維持することができるため、ボールジョイントが使用される全環境において、ダストカバーの良好なシール性を発揮できる。

また、ダストカバーをボールスタッドに装着した状態で、リップ部外径を大きくせずにリップ部の肉厚を増やすことができるため、ボールスタッドの揺動可能範囲を維持したままダストカバーのシール性を向上できる。

本発明に係るボールジョイントの実施形態を示す説明図 図１のダストカバーとボールスタッドを示す説明図 図１のボールスタッドとダストカバーの嵌合部を拡大して示す説明図 図１のリップ部と従来のボールジョイントのリップ部との対比を示す説明図 本発明に係るボールジョイントの他の実施形態を示す説明図 本発明に係るボールジョイントの他の実施形態を示す説明図 本発明に係るボールジョイントの他の実施形態を示す説明図 従来のボールジョイントを示す説明図 図８のボールスタッドが揺動した場合のダストカバーの状態を示す説明図

図１は、本発明のボールジョイントの実施形態を示す説明図である。図１において、ボールジョイント１０は、ボールスタッド１２、ボールシート３０、ソケット３２、ダストカバー３６で構成される。

ボールジョイント１０は、ボールスタッド１２の一端に形成した球頭部１６を、ボールシート３０を介してソケット３２に組み込み、ソケット３２の開口部３４をカシメ成形してボールスタッド１２を揺動及び回動自在に支持している。ボールスタッド１２とソケット３２の間には、開口部３４から内部に水や埃が侵入するのを防止するダストカバー３６を装着している。

図２は、図１のダストカバー３６とボールスタッド１２の各々を示す説明図であり、図２（Ａ）はダストカバー３６の断面、図２（Ｂ）はボールスタッド１２を示している。図２（Ａ）において、ダストカバー３６はゴム等の弾性材で形成され、膜部３８の一端に小径開口部４０、他端には大径開口部５０を有し、大径開口部５０には金属の補強環５２を埋込んだ周縁部５４が形成され、補強環５２によって剛性を確保してソケット３２に固定される。

本実施形態において、大径開口部５０に補強環５２を埋め込んでいるが、大径開口部５０のソケット３２への固定は他の形態でも構わない。また、膜部３８の形状も図２（Ａ）に示す形状に限定されるものではなく、他の形状でも構わない。

図２（Ｂ）において、ボールスタッド１２は、スタッド部１４の一端に球頭部１６を設け、スタッド部１４は球頭部１６側から順に頚部１８、第１軸部２０、鍔部２２、第２軸部２４、係止部２６、柄部２８を設けている。

頸部１８、第１軸部２０及び第２軸部２４は、各々外径が略一定の円柱状であるが、外径の値は異なっている。また、鍔部２２の外径は第１軸部２０より大径であり、第２軸部２４の外径は鍔部２２より小径になっている。

本実施形態において、円柱状の頸部１８と第１軸部２０の外周部には段差があるが、これは設計的事項であり、ボールジョイントに要求される仕様によっては、頸部１８と第１軸部２０の外周部に段差を設けずに、頸部１８と第１軸部２０を一体的に円錐台状（テーパ状）に形成しても構わない。

また本実施形態においては、柄部２８の外周にはネジを形成すると共に係止部２６を設け、柄部２８を組み付け対象の部品、例えばサスペンションアーム等にナットで固定するが、係止部２６及び柄部２８の配置や形状は、ボールジョイント１０の取り付け方法によって任意である。

図３は、図１のボールスタッド１２とダストカバー３６の嵌合部を拡大して示す説明図であり、図２（Ａ）に示すダストカバー３６を、大径開口部５０側から図２（Ｂ）に示すボールスタッド１２の柄部２８側に挿入し、小径開口部４０が係止部２６を越えてスタッド部１４の所定位置に嵌合された状態である。

図３において、ダストカバー３６は、端面４２が鍔部２２の第１軸部側端面２２ａに当接すると共に、内周部４４が弾性によりボールスタッド１２の第１軸部２０に嵌合し、内周部４４の内周面４４ａと第１軸部２０の外周面２０ａが密着することで、シール性を確保している。

なお、ダストカバー３６の端面４２の形状は、図３に示す形状に限定されるものではなく、鍔部２２の第１軸部側端面２２ａに当接できる形状であれば他の形状でも構わない。

また、リップ部４８が弾性により第２軸部２４の外周面２４ａに密着し、これによって膜部３８が引っ張られた際の小径開口部４０のシール性を補強している。この状態で、リップ部４８と内周部４４の内側隅部には隙間４６が形成され、リップ部４８の弾性変形の自由度が確保されることで、リップ部４８の外周面２４ａへの密着を確実なものとしている。

そのため、ボールスタッド１２が揺動して、ダストカバー３６の小径開口部４０が膜部３８に引っ張られても、ボールスタッド１２の鍔部２２により、ダストカバー３６のリップ部４８のソケット３２側方向への移動が抑制され、ボールスタッド１２に対するダストカバー３６の小径開口部４０の適正な組み付け状態を維持することができる。

なお、ダストカバー３６のリップ部４８は、第２軸部２４の外周面２４ａに密着する際に、外周面２４ａとの密着性を損なわない限り、鍔部２２に当接しても構わない。

図４は、リップ部について、本発明と従来例との対比を示す説明図であり、図４（Ａ）は、図１に示す本発明によるダストカバー３６のリップ部４８を示し、図４（Ｂ）は、図８に示す従来例のダストカバー１０６のリップ部１１２示している。

図４（Ａ）に示すリップ部４８の外径Ｄ１と、図４（Ｂ）に示すリップ部１１２の外径Ｄ２が等しい場合、リップ部４８の厚さＷ１はリップ部１１２の厚さＷ２より大きく構成することができる。

すなわち、第２軸部２４の外径を鍔部２２の外径より小さくすることで、ダストカバー３６の端面４２が当接する鍔部２２の第１軸部側端面２２ａの大きさを確保しつつ、リップ部４８の肉厚Ｗ１を第２軸部２４の内径方向に増やすことができ、ダストカバーのシール性を向上させることができる。

また、リップ部４８の肉厚Ｗ１をリップ部１１２の肉厚Ｗ２に対して増加させても、リップ部４８の外径Ｄ１がリップ部１１２の外径Ｄ２と同じであるため、ボールスタッド１２の最大揺動角をボールスタッド１０２の最大揺動角に維持することができる。

図５〜７は、本発明に係るボールジョイントの他の実施形態を示す説明図であり、ボールスタッド１２とダストカバー３６の嵌合部を示している。

図５においては、ボールスタッド１２の鍔部２２と第２軸部２４との段差部２２ｃが、図３の段差部２２ｂの形状と異なっている。段差部２２ｃ、すなわち、鍔部２２の第２軸部側端部は、第１軸部２０側から第２軸部２４側（球頭部１６側から柄部２８側）に向けて外径が漸次減少する形状となっている。

ダストカバー３６は、リップ部４８が弾性により第２軸部２４の外周面２４ａに密着しており、ボールスタッド１２が揺動して、ダストカバー３６の小径開口部４０が膜部３８に引っ張られても、ボールスタッド１２の鍔部２２の段差により、ダストカバー３６のリップ部４８のソケット３２側方向への移動が抑制され、ボールスタッド１２に対するダストカバー３６の小径開口部４０の適正な組み付け状態を維持することができる。

図６においては、ボールスタッド１２の第２軸部２４が鍔部２２に繋がる傾斜部２４ｂの形状が図３とは異なる。傾斜部２４ｂ、すなわち、第２軸部２４の鍔部側は、鍔部２２側端部から係止部２６側端部（球頭部１６側端部から柄部２８側端部）に向けて外径が漸次減少する形状となっている。

ダストカバー３６は、リップ部４８が弾性により第２軸部２４の傾斜部２４ｂに密着しており、ボールスタッド１２が揺動して、ダストカバー３６の小径開口部４０が膜部３８に引っ張られても、傾斜部２４ｂの傾きにより、ダストカバー３６のリップ部４８のソケット３２側方向への移動が抑制され、ボールスタッド１２に対するダストカバー３６の小径開口部４０の適正な組み付け状態を維持することができる。

図７においては、ボールスタッド１２の鍔部２２と第２軸部２４の形状が図３とは異なる。すなわち、鍔部２２と第２軸部２４とを区切る段差がなく、鍔部２２の第１軸部側端部２２ａから係止部２６端部（鍔部２２の球頭部１６側端部から第２軸部２４の柄部２８側端部）に向けて外径が漸次減少する形状のテーパ部２４ｃとなっている。

ダストカバー３６は、リップ部４８が弾性によりテーパ部２４ｃに密着しており、ボールスタッド１２が揺動して、ダストカバー３６の小径開口部４０が膜部３８に引っ張られても、テーパ部２４ｃの傾きにより、ダストカバー３６のリップ部４８のソケット３２側方向への移動が抑制され、ボールスタッド１２に対するダストカバー３６の小径開口部４０の適正な組み付け状態を維持することができる。

本発明は、車両用リンク機構の連結装置として用いられるボールジョイントに限らず、ダストカバーを備えたあらゆるボールジョイントに適用可能であり、また上記の実施形態に限定されず、その目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含む。

１０：ボールジョイント
１２：ボールスタッド
１４：スタッド部
１６：球頭部
１８：頚部
２０：第１軸部
２２：鍔部
２４：第２軸部
２６：係止部
２８：柄部
３０：ボールシート
３２：ソケット
３４：開口部
３６：ダストカバー
３８：膜部
４０：小径開口部
４２：端面
４４：内周部
４６：隙間
４８：リップ部
５０：大径開口部
５２：補強環
５４：周縁部
１００：ボールジョイント
１０２：ボールスタッド
１０４：フランジ部
１０６：ダストカバー
１０８：膜部
１１０：小径開口部
１１２：リップ部
１１４：ソケット

Claims (5)

1. スタッド部の一端に球頭部を設け他端に柄部を形成するボールスタッドと、前記球頭部を回動可能に収容し一方に前記スタッド部が突出する開口部を設けたソケットと、前記スタッド部に装着する小径開口部と前記ソケットに装着する大径開口部を設け弾性を有したダストカバーとを備えるボールジョイントに於いて、
   前記ボールスタッドは、前記スタッド部に球頭部側から順に、
   第１軸部と、
   外径が前記第１軸部より大きい鍔部と、
   柄部側端部の外径が前記鍔部より小さい第２軸部と、
   を設け、
   前記ダストカバーは、前記小径開口部に、
   前記第１軸部に弾性により嵌合する内周部と、
   前記第２軸部に弾性により嵌合するリップ部と、
   を設けたことを特徴とするボールジョイント。
   
2. 請求項１記載のボールジョイントに於いて、前記ボールスタッドの第２軸部は、
   球頭部側端部から柄部側端部まで外径が略一定であることを特徴とするボールジョイント。
   
3. 請求項２記載のボールジョイントに於いて、前記ボールスタッドの鍔部は、
   柄部側端部が球頭部側から柄部側に向けて外径が漸次減少することを特徴とするボールジョイント。
   
4. 請求項１記載のボールジョイントに於いて、前記ボールスタッドの第２軸部は、
   球頭部側端部から柄部側端部に向けて外径が漸次減少することを特徴とするボールジョイント。
   
5. 請求項１記載のボールジョイントに於いて、前記ボールスタッドは、
   前記鍔部の球頭部側端部から前記第２軸部の柄部側端部に向けて外径が漸次減少することを特徴とするボールジョイント。

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