JP2019190611A - ボールジョイント、スタビリンク、及びボールジョイントの製造方法 - Google Patents

ボールジョイント、スタビリンク、及びボールジョイントの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ハウジングの製造工程における選択の自由度を拡げて、軽量化に寄与すると共に、製造工程の簡素化を実現する。【解決手段】アキシャル型ボールジョイント15は、スタッド部41a及びボール部41bを有するボールスタッド41と、ボールスタッド41のボール部41bを回動自在に支持する金属製のハウジング43と、ボール部41b及びハウジング43の間に介在するように設けられる樹脂製のボールシート45と、を備える。ハウジング43は、プレス加工によって有底筒状に形成される。ハウジング43の底壁43a及び周側壁43bは、同等の肉厚に設定される。ハウジング43の底壁43a及び周側壁43bの境界部分52には、複数のリブ部51が、ハウジング43の外側から内側へ向けて筋交い状に突出形成される。【選択図】図3A

Description

本発明は、ボールジョイント、スタビリンク、及びボールジョイントの製造方法に関する。
特許文献1には、有底筒状の金属製ハウジング内に、ボールスタッドのボール部が収容されるボールジョイントの発明が開示されている。ボールスタッドは、ボール部を支点として揺動可能にハウジングに支持される。ハウジングとボール部との間には、樹脂製のボールシートが介在するように設けられている。ハウジングに対してボールスタッドが揺動する際には、ボールシートに対してボール部が摺動するようになっている。
特許文献1(同文献1の図2参照)に係るボールジョイントは、アウターボールジョイント、及びインナーボールジョイントを含んで構成される。アウターボールジョイント、及びインナーボールジョイントの間は、棒状のタイロッド(サポートバー)を介して連結されている。
アウターボールジョイントの側では、ボールスタッドの軸線は、直線的に延びるサポートバーの軸線に対して放射方向に延出している。これに対し、インナーボールジョイントの側では、ボールスタッドの軸線は、サポートバーに対して同軸に延出している。以降の説明では、前者をラジアル型ボールジョイントと呼ぶ一方、後者をアキシャル型ボールジョイントと呼ぶ。
特許文献1に係るアキシャル型ボールジョイントでは、前記した通り、金属製のハウジングの内方に、樹脂製のボールシートを介してボールジョイントのボール部が摺動自在に収容されている。金属製ハウジングの底壁には、ラック軸の端部に連結される棒状の連結バー(連結部;同文献1の図2参照)が、サポートバー及びボールスタッドの軸線に沿って同軸に設けられている。
特開2010−101416号公報
特許文献1に係るボールジョイントのうち、アキシャル型ボールジョイントでは、金属製のハウジングの底壁に連結バーが設けられる。そのため、連結バーからの軸荷重の入力に耐え得るように、ハウジングの底壁は、その周側壁に比べて厚肉に設定されている。その結果、ハウジングの製造工程では、底壁と周側壁との厚みが異なるような設計を具現化可能な鍛造工程等を選ぶことを要する。その結果、ハウジングの製造工程における選択の自由度が狭くなると共に、重量もかさむ点で改良の余地があった。
本発明は上記実情に鑑みて創案されたものであり、ハウジングの製造工程における選択の自由度を拡げて、軽量化に寄与すると共に、製造工程の簡素化を実現可能なボールジョイント、及びスタビリンクを提供することを目的とする。
また、本発明は、ハウジングの製造工程における選択の自由度を拡げて、軽量化に寄与すると共に、製造工程の簡素化を実現可能なボールジョイントの製造方法を提供することを目的とする。
前記課題を解決するため、本発明に係るボールジョイントは、スタッド部及びボール部を有するボールスタッドと、当該ボールスタッドの前記ボール部を回動自在に支持する金属製のハウジングと、前記ボール部及び前記ハウジングの間に介在するように設けられる樹脂製のボールシートと、を備えるボールジョイントであって、前記ハウジングは、プレス加工によって有底筒状に形成され、当該ハウジングの底壁及び周側壁は、同等の肉厚に設定され、前記ハウジングの底壁及び周側壁の境界部分には、複数のリブ部が、当該ハウジングの外側から内側へ向けて筋交い状に突出形成されることを最も主要な特徴とする。
また、本発明に係るボールジョイントの製造方法は、スタッド部及びボール部を有するボールスタッドと、当該ボールスタッドの前記ボール部を回動自在に支持する金属製のハウジングと、前記ボール部及び前記ハウジングの間に介在するように設けられる樹脂製のボールシートと、を備えるボールジョイントの製造方法であって、前記ハウジングをプレス加工により形成する工程と、前記ハウジングに絞り加工を施すと共に、該ハウジングの底壁及び周側壁の境界部分に筋交い状のリブ加工を施す工程と、前記ハウジングの底壁にサポートバーを取り付ける工程と、前記ハウジングの内部空間に、前記ボールシートを装着した前記ボールスタッドを組み込む工程と、前記ハウジングの開口周縁部を内方に折り曲げるカシメ加工を施すことによって、前記ボールシートを装着した前記ボールスタッドと当該ハウジングとを一体化する工程と、を有することを最も主要な特徴とする。
本発明に係るボールジョイントによれば、ハウジングの製造工程における選択の自由度を拡げて、軽量化に寄与すると共に、製造工程の簡素化を実現可能なボールジョイントを提供することができる。
また、本発明に係るボールジョイントの製造方法によれば、ハウジングの製造工程における選択の自由度を拡げて、軽量化に寄与すると共に、製造工程の簡素化を実現可能なボールジョイントの製造方法を提供することができる。
本発明の実施形態に係るスタビリンクの車両への取り付け状態を表す斜視図である。 本発明の実施形態に係るスタビリンクの全体構成を表す断面図である。 本発明の実施形態に係るボールジョイントの構成部材であるハウジングの開口部より内部空間を臨む斜視図である。 図3Aに示すハウジングの斜め下底側より外観を臨む斜視図である。 図3Aに示すハウジングを底側から視た図である。 図3Cに示すハウジングの3D−3D線に沿う矢視断面図である。 図3Cに示すハウジングの3E−3E線に沿う矢視断面図である。 図3Cに示すハウジングに設けたリブ部の3F−3F線に沿う矢視断面図である。 本発明の実施形態に係るボールジョイントの構成部材であるボールシートを底側から視た図である。 図4Aに示すボールシートの4B−4B線に沿う矢視断面図である。 図4Aに示すボールシートの4C−4C線に沿う矢視断面図である。 図4Cに示すボールシートに設けた収容凹部の4D−4D線に沿う矢視断面図である。 ボールシートにボールスタッドのボール部を装着した状態を表す図である。 本発明の実施形態の変形例に係るボールジョイントの構成部材であるハウジングの斜め下底側より外観を臨む斜視図である。 本発明の実施形態の変形例に係るハウジングの開口部より内部空間を臨む斜視図である。 本発明の実施形態に係るボールジョイントの製造方法を表す工程図である。
以下、本発明の実施形態に係るボールジョイント、スタビリンク、及びボールジョイントの製造方法について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、以下に示す図において、共通の機能を有する部材間、又は、相互に対応する機能を有する部材間には、原則として共通の参照符号を付するものとする。また、説明の便宜のため、部材のサイズ及び形状は、変形又は誇張して模式的に表す場合がある。
〔本発明の実施形態に係るスタビリンク11、及びその周辺の概略構成〕
はじめに、本発明の実施形態に係るスタビリンク11、及びその周辺の概略構成について、スタビリンク11を車両10に取付けた例をあげて説明する。図1は、本発明の実施形態に係るスタビリンク11の車両10への取り付け状態を表す斜視図である。図2は、本発明の実施形態に係るスタビリンク11の全体構成を表す断面図である。
車両10の車体12には、図1に示すように、懸架装置17の車軸側を介して、車輪Wが取り付けられている。路面から車輪Wを介して車体12に伝わる衝撃や振動を吸収し軽減するために、懸架装置17は、コイルスプリング17aとショックアブソーバ17bとを有する。懸架装置17としては、特に限定されないが、例えばマクファーソンストラット式のものを好適に用いることができる。
左右の懸架装置17の間は、図1に示すように、略コ字形状のばね鋼棒等からなるスタビライザ18を介して連結されている。車体12のロール剛性(捩り変形に対する抵抗力)を高めて車両10のローリングを抑制するために、スタビライザ18は、左右の車輪W間に延在するトーションバー部18aと、トーションバー部18aの両端から屈曲して延びる一対のアーム部18bとを有する。
スタビライザ18のアーム部18bと、懸架装置17の車軸側を弾性支持するロアアーム19との間は、スタビリンク11を介して連結されている。当該連結は、左右の車輪W側において同じである。スタビリンク11は、図2に示すように、例えば鉄鋼等の金属からなる略直線状のサポートバー14の両端に、一対のボールジョイント13,15をそれぞれ設けて構成されている。
図2に示す一対のボールジョイント13,15のうち、一方は既存のラジアル型ボールジョイント13であり、他方は本発明に係るアキシャル型ボールジョイント15である。
ラジアル型ボールジョイント13は、図2に示すように、金属製のボールスタッド21と、金属製のハウジング23と、樹脂製のボールシート25とを含んで構成される。ボールスタッド21は、円柱状のスタッド部21aの一端に、球状のボール部21bを設けて構成される。ハウジング23は、底壁23a及び周側壁23bを備える。ハウジング23は、例えば冷間鍛造加工によって、有底筒状に形成される。
ボールスタッド21のボール部21bとハウジング23との間には、樹脂製のボールシート25が介在するように設けられている。ボールスタッド21は、負荷荷重がない状態において、図2に示す中立位置に位置付けられている。ボールスタッド21は、負荷荷重を受けた際に、ボール部21bを支点として揺動及び回動可能にハウジング23に支持されている。
ボールスタッド21のボール部21bが、ハウジング23の内部空間から抜けることのないように、ハウジング23の開口周縁部23cには、ボールスタッド21のボール部21bがハウジング23の内部空間に収容された状態で、ボール部21bの球面を抑えるためのC字形状の止め輪27が設けられている。
前記のように構成されたラジアル型ボールジョイント13では、ハウジング23に対してボールスタッド21が揺動する際には、ボールシート25に対してボールスタッド21のボール部21bが摺動する。また、ハウジング23に対してボールスタッド21がその軸線101周りに回動する際にも、ボールシート25に対してボールスタッド21のボール部21bが摺動する。
ボールスタッド21のスタッド部21aは、図2に示すように、円板形状のフランジ部21a1を有する。フランジ部21a1と、ハウジング23の開口周縁部23cとの隙間には、この隙間を覆うように、ゴム等の弾性体からなる周回状のダストカバー29が装着されている。ダストカバー29は、雨水・塵埃を含む異物のジョイント部30への侵入を阻止する役割を果たす。
一対のボールジョイント13,15間における荷重の相互伝達を行うために、ハウジング23の周側壁23bには、サポートバー14の一端14aが溶接接合されている。
ラジアル型ボールジョイント13では、中立位置におけるボールスタッド21の軸線101は、図2に示すように、軸方向に沿って真っ直ぐに延びるサポートバー14の軸線103に対して放射方向に延び出している。本ボールジョイント13が、ラジアル型と呼ばれるゆえんである。
これに対し、本発明に係るアキシャル型ボールジョイント15では、中立位置におけるボールスタッド41の軸線105は、図2に示すように、軸方向に沿って真っ直ぐに延びるサポートバー14の軸線103に対して同軸に設けられている。本ボールジョイント15が、アキシャル型と呼ばれるゆえんである。
アキシャル型ボールジョイント15は、図2に示すように、前記したラジアル型ボールジョイント13と同様に、金属製のボールスタッド41と、金属製のハウジング43と、樹脂製のボールシート45とを含んで構成される。ボールスタッド41は、円柱状のスタッド部41aの一端に、球状のボール部41bを設けて構成される。
ハウジング43の金属材料としては、特に限定されないが、例えば、鉄鋼、アルミニウム、銅等の展延性の良好なものが好適に用いられる。ボールシート45の樹脂材料としては、特に限定されないが、例えばPOM等の熱可塑性樹脂が好適に用いられる。
ハウジング43は、絞り加工及びリブ加工を含む板金プレス加工によって有底筒状に形成されている。ハウジング43を構成する底壁43a及び周側壁43bは、同等の肉厚t1(図3D参照)に設定されている。ハウジング43の製造工程について、詳しくは後記する。
ハウジング43の底壁43a及び周側壁43bの境界部分52(例えば図3A参照)に位置する周回状の内底隅部43dには、前記境界部分52に係る変形強度を高めるための複数のリブ部51(例えば図3A参照)が設けられている。リブ部51の構成について、詳しくは後記する。
ボールスタッド41のボール部41bとハウジング43との間には、樹脂製のボールシート45が介在するように設けられている。ボールシート45の構成について、詳しくは後記する。ボールスタッド41は、負荷荷重がない状態において、図2に示す中立位置に位置付けられている。ボールスタッド41は、負荷荷重を受けた際に、ボール部41bを支点として揺動及び回動可能にハウジング43に支持されている。
ボールスタッド41のボール部41bが、ハウジング43の内部空間から抜けることのないように、ハウジング43の開口周縁部43cには、ボールスタッド41のボール部41bがハウジング43の内部空間に収容された状態で、ボール部41bの球面を抑えるためのC字形状の止め輪47が設けられている。
前記のように構成されたアキシャル型ボールジョイント15では、ハウジング43に対してボールスタッド41が揺動する際には、ボールシート45に対してボールスタッド41のボール部41bが摺動する。また、ハウジング43に対してボールスタッド41がサポートバー14の軸線101周りに回動する際にも、ボールシート45に対してボールスタッド41のボール部41bが摺動する。
ボールスタッド41のスタッド部41aは、図2に示すように、円板形状のフランジ部41a1を有する。フランジ部41a1と、ハウジング43の開口周縁部43cとの隙間には、この隙間を覆うように、ゴム等の弾性体からなる周回状のダストカバー49が装着されている。ダストカバー49は、雨水・塵埃を含む異物のジョイント部50への侵入を阻止する役割を果たす。
一対のボールジョイント13,15間における荷重の相互伝達を行うために、ハウジング43の底壁43aには、サポートバー14の他端14bが溶接接合されている。ここで、アキシャル型ボールジョイント15では、中立位置におけるボールスタッド41の軸線105は、図2に示すように、サポートバー14の軸線103に対して同軸に位置している。このため、サポートバー14又はボールスタッド41に働く負荷荷重の方向によっては、ハウジング23に対するボールスタッド21の抜け方向への軸荷重が生じる。
こうしたハウジング23に対するボールスタッド21の抜け方向への軸荷重に耐え得るように、アキシャル型ボールジョイント15では、ラジアル型ボールジョイント13に比べて、前記抜け方向への軸荷重耐力を増大することを要する。
この要請に応えるために、アキシャル型ボールジョイント15におけるボールスタッド41のサイズ(ボール部41bに係る球径を含む)は、ラジアル型ボールジョイント13におけるボールスタッド21のサイズ(ボール部21bに係る球径を含む)に比べて大に設定されている。また、アキシャル型ボールジョイント15におけるハウジング43(底壁43a及び周側壁43bの肉厚t1を含む)及びボールシート45のサイズも、ラジアル型ボールジョイント13におけるハウジング23(底壁23a及び周側壁23bの肉厚を含む)及びボールシート25のサイズに比べて大に設定されている。
〔本発明の実施形態に係るボールジョイント15の構成部材であるハウジング43〕
はじめに、本発明の実施形態に係るボールジョイント15の構成部材である金属製のハウジング43について、図3A〜図3Fを参照して説明する。
図3Aは、本発明の実施形態に係るボールジョイント15の構成部材であるハウジング43の開口部より内部空間を臨む斜視図である。図3Bは、図3Aに示すハウジング43の斜め下底側より外観を臨む斜視図である。図3Cは、図3Aに示すハウジング43を底側から視た図である。図3Dは、図3Cに示すハウジング43の3D−3D線に沿う矢視断面図である。図3Eは、図3Cに示すハウジング43の3E−3E線に沿う矢視断面図である。図3Fは、図3Cに示すハウジング43に設けたリブ部51の3F−3F線に沿う矢視断面図である。
本発明の実施形態に係るアキシャル型ボールジョイント15の構成部材であるハウジング43は、図3Aに示すように、略円板状の底壁43a及び円筒状の周側壁43bを連ねて、有底筒状に形成されている。周側壁43bの開口周縁部43cの肉厚t2は、図3Dに示すように、周回状の段部43eを介して、周側壁43bの肉厚t1と比べて薄く(t1>t2)形成されている。
ハウジング43の底壁43aの内側中央部分には、例えば図3Aに示すように、ボールシート45に設けた略円柱状の突起部45e(図4A,図4B参照)を収容する収容凹部43fが設けられている。収容凹部43fは、底側へ向かうに連れて次第に縮径するテーパ形状を呈する。収容凹部43fの働きについて、詳しくは後記する。
ハウジング43の底壁43a及び周側壁43bがなす起立角度θ1(図3D参照)は、60°〜90°の角度範囲のうち、適宜の角度に設定される。図3Dに示す例では、起立角度θ1は、境界部分52に係る変形強度(耐変形性)を高める上で好ましい角度である90°に設定されている。
なお、起立角度θ1を例えば85°等の90°未満の角度に設定した場合、ハウジング43の底壁43aに対して周側壁43bは、開口周縁部43cの側へ向かうに連れて次第に拡径するテーパ形状を呈する。かかる場合において、このテーパ形状にならった形状の治具(不図示)を用いてハウジング43の位置決めを行うと、いわゆる自己求心効果の発揮によって、治具に対するハウジング43の芯出しを容易に行うことができる。
また、起立角度θ1を例えば85°等の90°未満の角度に設定した場合、ハウジング43となる金属材料の必要量を減らす(併せて軽量化する)効果を期待することもできる。
ハウジング43の底壁43a及び周側壁43bの境界部分52に位置する周回状の内底隅部43dには、図3Aに示すように、境界部分52に係る変形強度を高めるための複数のリブ部51が設けられている。複数のリブ部51は、内底隅部43dの周回方向において相互に所定の間隔を置いて設けられている。図3Aの例では、ハウジング43の境界部分52に位置する内底隅部43dには、8つのリブ部51が設けられている。
複数のリブ部51のそれぞれは、図3Aに示すように、ハウジング43の底壁43a及び周側壁43bの境界部分52に位置する内底隅部43dに、ハウジング43の外側から内側へ向けて筋交い状に突出形成されている。詳しく述べると、複数のリブ部51のそれぞれは、稜線51aを挟んで略三角形状の傾斜部51bを一対有する三角錐形状に形成されている。
リブ部51の稜線51aは、図3Aに示すように、底壁43a及び周側壁43bの境界部分52を筋交い状にわたるように傾斜して直線状に延びている。ここで、リブ部51の稜線51aの傾斜角度θ2(図3E参照)は、15°〜75°の角度範囲のうち、適宜の角度に設定される。図3Eに示す例では、稜線51aの傾斜角度θ2は、境界部分52に係る変形強度を高める上で最も好ましい角度である45°に設定されている。
リブ部51の稜線51aに交差する横断面(図3F参照)において、稜線51aを挟んで位置する一対の傾斜部51b,51bがなす稜角θ3は、60°〜90°の角度範囲のうち、適宜の角度に設定される。図Fに示す例では、稜角θ3は、境界部分52に係る変形強度を高める上で好ましい角度である60°に設定されている。
複数のリブ部51のうち、隣り合うリブ部51においてハウジング43の中心に向かう頂部51d同士の間隔であるリブ間距離dr(図3A,図3C参照)は、下記式(1)によって定義される。
dr≧2・t1 × sin(θ3/2) ・・・式(1)
ただし、t1はハウジング43の底壁43a及び周側壁43bに共通の肉厚、θ3は前記稜角である。
なお、リブ間距離drでは、隣り合うリブ部51同士が相互に干渉し合う事態を避けるため、前記式1によって下限値(2・t1 × sin(θ3/2))が設定されている。
アキシャル型ボールジョイント15では、前記した通り、ハウジング43は絞り加工及びリブ加工を含む板金プレス加工によって有底筒状に形成される。そのため、ハウジング43の底壁43aのうちリブ部51の裏側には、図3Bに示すように、リブ部51の形状に合わせてハウジング43の外側から内側へ向けて凹んだ凹部53が形成されている。
複数のリブ部51のそれぞれに対応する複数の凹部53は、図3Bに示すように、底壁43aの外周縁部43a1の周回方向において相互に所定の間隔を置いて設けられている。図3Bの例では、ハウジング43の底壁43aの外周縁部43a1には、8つの凹部53が設けられている。
複数の凹部53のそれぞれは、図3Bに示すように、谷線53aを挟んで略三角形状の傾斜部53b,53cを一対有する。複数のリブ部51及び凹部53のそれぞれは、協働してハウジング43の境界部分52に係る変形強度を高める役割を果たす。
〔本発明の実施形態に係るボールジョイント15の構成部材であるボールシート45〕
次に、アキシャル型ボールジョイント15の構成部材であるボールシート45について、図4A〜図4Eを参照して説明する。
図4Aは、本発明の実施形態に係るボールジョイント15の構成部材であるボールシート45を底側から視た図である。図4Bは、図4Aに示すボールシート45の4B−4B線に沿う矢視断面図である。図4Cは、図4Aに示すボールシート45の4C−4C線に沿う矢視断面図である。図4Dは、図4Aに示すボールシート45に設けた収容凹部55の4D−4D線に沿う矢視断面図である。図4Eは、ボールシート45にボールスタッド41のボール部41bを装着した状態を表す図である。
アキシャル型ボールジョイント15の構成部材である樹脂製のボールシート45は、図4A〜図4Cに示すように、略円板状の底壁45a及び円筒状の周側壁45bを連ねて、有底筒状に形成されている。周側壁45bの上部には、周回状の開口周縁部45cが形成されている。開口周縁部45cの内周側には、開口側に向かって徐々に拡径する周回状の傾斜面45dが形成されている。ボールシート45は、熱可塑性樹脂を素材として用いた射出成形によって製造される。
ボールシート45の周側壁45bに係る外径寸法は、ハウジング43の周側壁43bに係る内径寸法と比べてわずかに小さい径寸法に設定されている。
ボールシート45の周側壁45bの下部には、図4A〜図4Cに示すように、周回状の段部45fを介して、周側壁45bの径寸法と比べて小さい径寸法を呈する小径周側壁45gが設けられている。小径周側壁45gは、ハウジング43の内部空間にボールシート45を収容した際に、ボールシート45の底壁45aの外周縁部45a1(図4B参照)がハウジング43の内底隅部43dに突き当たり干渉する事態を未然に回避する役割を果たす。
ボールシート45の底壁45aの中央部分には、図4A〜図4Cに示すように、略円柱状の突起部45eが設けられている。ハウジング43の内部空間にボールシート45を正しく装着した状態で、ボールシート45の突起部45eは、ハウジング43の収容凹部43fに収容されるようになっている。要するに、ハウジング43の収容凹部43f、及びボールシート45の突起部45eは協働して、ハウジング43の内部空間にボールシート45を正しく位置決めした状態で装着することを補助する役割を果たす。
ボールシート45の底壁45a及び小径周側壁45gがなす起立角度θ4(図4B参照)は、45°〜90°の角度範囲のうち、適宜の角度に設定される。図4Bに示す例では、起立角度θ4は90°に設定されている。
ボールシート45には、図4B,図4Cに示すように、ボールスタッド41のボール部41bを摺動可能に支持するための略球状の支持部61が形成されている。略球状の支持部61には、中立状態のボールスタッド41の軸線方向105(図2参照)に沿って複数のグリス溝63が刻設されている。グリス溝63には、ボールスタッド41のボール部41bを円滑に摺動させるためのグリス(不図示)が溜められる。支持部61の下方には、グリス溝63を通して流れ落ちてきたグリスを回収するためのグリス溜まり65が設けられている。
ボールシート45の底壁45aには、図4Aに示すように、複数の収容凹部55が、底壁45aの外周縁の周回方向において相互に所定の間隔を置いて設けられている。図4Aの例では、ボールシート45の底壁45aの外周縁部45a1(図4B参照)には、8つの収容凹部55が設けられている。複数の収容凹部55のそれぞれは、図4Aに示すように、谷線55aを挟んで略三角形状の傾斜部55b,55cを一対有する。複数の収容凹部55は、ハウジング43に設けた複数のリブ部51のそれぞれをちょうど収容可能な配置、形状、及び寸法に設定されている。
ハウジング43の内部空間にボールシート45が正規の位置に正しく装着された状態で、ハウジング43に設けた複数のリブ部51が、ボールシート45に設けた複数の収容凹部55にちょうど嵌り合う。これにより、ハウジング43に対するボールシート45の周回方向における位置ずれを未然に回避(ボールシート45を廻り止め)することができる。
また、複数のリブ部51及び収容凹部55のそれぞれは、協働して、ハウジング43に対するボールシート45の芯出し位置決めを容易に行わせる役割を果たす。
収容凹部55の谷線55aは、図4Cに示すように、底壁45a及び周側壁45bをわたるように傾斜して直線状に延びている。ここで、収容凹部55の谷線55aの傾斜角度θ5(図4C参照)は、15°〜75°の角度範囲のうち、適宜の角度に設定される。図4Cに示す例では、谷線55aの傾斜角度θ5は、稜線51aの傾斜角度θ2と同じ角度である45°に設定されている。
収容凹部55の谷線55aに交差する横断面(図4D参照)において、谷線55aを挟んで位置する一対の傾斜部55b,55cがなす角度θ6は、30度〜70度の角度範囲のうち、適宜の角度に設定される。図4Cに示す例では、角度θ6は、前記稜角θ3と同じ角度である60°に設定されている。
ハウジング43の内部空間にボールシート45が正規の位置に正しく装着された状態で、ハウジング43及びボールシート45の間は、周側壁43bの内側及び周側壁45bの外側同士のほか、底壁43aの内側及び底壁45aの外側同士、並びに、リブ部51及び収容凹部55同士で接触する。
これら各部の接触の強さに関し、底壁43a及び底壁45a間の接触の強さを、リブ部51及び収容凹部55間の接触の強さと比べてわずかに大きく設定する構成を採用してもよい。前記各部の接触の強さの設定は、リブ部51の稜線51aの高さ寸法を調整することで実現すればよい。
このように構成すれば、底壁43a及び底壁45a間の接触による摩擦力と、リブ部51及び収容凹部55間の接触による係合力とが相まって、ハウジング43及びボールシート45の間の一体化を好適に促進することができる。
前記のように構成されたアキシャル型ボールジョイント15では、図4Eの実線で示す負荷荷重がない状態において、ボールスタッド41は、ハウジング43に支持されたボール部41bを支点として中立位置に位置付けられる。一方、図4Eの二点鎖線で示す負荷荷重を受けた状態において、ボールスタッド41は、同図に示すように、ハウジング43に支持されたボール部41bを支点として揺動する。
いま、アキシャル型ボールジョイント15において、サポートバー14を介してハウジング43の底壁43aに対して負荷荷重が入力されたとする。ハウジング43の底壁43aに入力された負荷荷重は、ハウジング43の周側壁43bへと伝えられる。
ここで、ハウジング43の底壁43a及び周側壁43bの境界部分52には、ハウジング43の製造工程で行われる絞り加工及びリブ加工を含む板金プレス加工によって、複数のリブ部51が設けられている。そのため、前記境界部分52では、リブ加工がないケースと比べて、その変形強度が顕著に高められている。
その結果、アキシャル型ボールジョイント15では、サポートバー14を介してハウジング43の底壁43aに対して負荷荷重が入力された場合であって、その負荷荷重が仮に大きい場合であっても、その負荷荷重を、前記境界部分52に係る変形を生じさせることなく、ハウジング43の周側壁23bへと適確に伝えることができる。
したがって、アキシャル型ボールジョイント15によれば、絞り加工及びリブ加工を含む板金プレス加工によってハウジング43を有底筒状に形成すると共に、ハウジング43の底壁43a及び周側壁43bの境界部分52に複数のリブ部51が設けたため、ハウジング43の製造工程における選択の自由度を拡げて、軽量化に寄与すると共に、製造工程の簡素化を実現することができる。
〔本発明の実施形態の変形例に係るボールジョイント15のハウジング63〕
次に、本発明の実施形態の変形例に係るボールジョイント15の構成部材である金属製のハウジング63について、図5A,図5Bを参照して説明する。
図5Aは、本発明の実施形態に係るボールジョイント15の構成部材であるハウジング63の開口部より内部空間を臨む斜視図である。図5Bは、図5Aに示すハウジング63の斜め下底側より外観を臨む斜視図である。
本発明の実施形態に係るボールジョイント15と、本発明の実施形態の変形例に係るボールジョイント15とでは、相互に共通の機能を有する構成部材が存在する。そこで、相互に共通の機能を有する構成部材の説明を簡略化する一方、相互に機能の異なる構成部材について詳しく説明することで、本発明の実施形態の変形例に係るボールジョイント15の説明に代えることとする。
本発明の実施形態の変形例に係るアキシャル型ボールジョイント15の構成部材であるハウジング63は、図5Aに示すように、略円板状の底壁63a及び円筒状の周側壁63bを連ねて、有底筒状に形成されている。
ハウジング63の底壁63aの内側中央部分には、図5Aに示すように、変形例に係るボールシート(不図示)に設けた略円柱状の突起部(不図示)を収容する収容凹部63fが設けられている。
ハウジング63の底壁63a及び周側壁63bの境界部分72に位置する周回状の内底隅部63dには、図5Aに示すように、境界部分72に係る変形強度を高めるための複数のリブ部71が設けられている。複数のリブ部71は、内底隅部63dの周回方向において相互に所定の間隔を置いて設けられている。図5Aの例では、ハウジング63の境界部分72に位置する内底隅部63には、8つのリブ部71が設けられている。
複数のリブ部71のそれぞれは、図5Aに示すように、ハウジング63の底壁63a及び周側壁63bの境界部分72に位置する内底隅部63dに、ハウジング63の外側から内側へ向けて筋交い状に突出形成されている。詳しく述べると、複数のリブ部71のそれぞれは、稜線71aを挟んで略三角形状の傾斜部71bを一対有する三角錐形状に形成されている。
リブ部71の稜線71aは、図5Aに示すように、底壁63a及び周側壁63bの境界部分72を筋交い状にわたるように傾斜して直線状に延びている。
変形例に係るアキシャル型ボールジョイント15では、前記した通り、ハウジング63は絞り加工及びリブ加工を含む板金プレス加工によって有底筒状に形成される。そのため、ハウジング63の底壁63aのうちリブ部71の裏側には、図5Bに示すように、リブ部71の形状に合わせてハウジング63の外側から内側へ向けて凹んだ凹部73が形成されている。
複数のリブ部71のそれぞれに対応する複数の凹部73は、図5Bに示すように、底壁63aの外周縁部63a1の周回方向において相互に所定の間隔を置いて設けられている。図5Bの例では、ハウジング63の底壁63aの外周縁部63a1には、8つの凹部73が設けられている。
複数の凹部73のそれぞれは、図3Bに示すように、谷線73aを挟んで略三角形状の傾斜部73b,73cを一対有する。複数のリブ部71及び凹部73のそれぞれは、協働してハウジング63の境界部分72に係る変形強度を高める役割を果たす。
ここで、本発明の実施形態に係るボールジョイント15と、変形例に係るボールジョイント15との間で、相互に機能の異なる構成部材について説明する。
すなわち、本発明の実施形態に係るハウジング43では、その底壁43aの外側は実質的に平坦である(図3B参照)。
これに対し、変形例に係るハウジング63では、その底壁63aの外側には、その中央付近に存する円形状の平坦部63a1と、テーパ形状の外周縁部63a2が形成されている。円形状の平坦部63a1の半径は、サポートバー14の半径と比べて大きい寸法に設定されている。
テーパ形状の外周縁部63a2は、変形例に係るハウジング63の、治具に対する芯出しを容易に行うために設定されている。このテーパ形状にならった形状の治具を用いてハウジング63の位置決めを行うと、いわゆる自己求心効果の発揮によって、治具に対するハウジング63の芯出しを容易に行うことができる。
いま、変形例に係るアキシャル型ボールジョイント15において、サポートバー14を介してハウジング63の底壁63aに対して負荷荷重が入力されたとする。ハウジング63の底壁63aに入力された負荷荷重は、ハウジング63の周側壁63bへと伝えられる。ここで、ハウジング63の底壁63a及び周側壁63bの境界部分72には、ハウジング63の製造工程で行われる絞り加工及びリブ加工を含む板金プレス加工によって、複数のリブ部71が設けられている。そのため、前記境界部分72では、リブ加工がないケースと比べて、その変形強度が顕著に高められている。
その結果、変形例に係るアキシャル型ボールジョイント15では、サポートバー14を介してハウジング63の底壁63aに対して負荷荷重が入力され、その負荷荷重が仮に大きいケースであっても、その負荷荷重を、前記境界部分72に係る変形を生じさせることなく、ハウジング63の周側壁63bへと適確に伝えることができる。
したがって、変形例に係るアキシャル型ボールジョイント15によれば、絞り加工及びリブ加工を含む板金プレス加工によってハウジング63を有底筒状に形成すると共に、ハウジング63の底壁63a及び周側壁63bの境界部分72に複数のリブ部71が設けたため、ハウジング63の製造工程における選択の自由度を拡げて、軽量化に寄与すると共に、製造工程の簡素化を実現することができる。
〔本発明の実施形態に係るボールジョイントの製造方法〕
次に、本発明の実施形態に係るボールジョイントの製造方法について、ボールジョイントとしてアキシャル型ボールジョイント15を例示し、図6を参照して説明する。
図6は、本発明の実施形態に係るボールジョイントの製造方法を表す工程図である。
本発明の実施形態に係るボールジョイントの製造方法は、スタッド部41a及びボール部41bを有するボールスタッド41と、ボールスタッド41のボール部41bを回動自在に支持する金属製のハウジング43と、ボール部41b及びハウジング43の間に介在するように設けられる樹脂製のボールシート45と、を備えるアキシャル型ボールジョイント15の製造方法が前提となる。
アキシャル型ボールジョイント15の製造方法は、図6に示すように、ハウジング43をプレス加工により形成する工程(ステップS1)と、ハウジング43の底壁43aにサポートバー14を取り付ける工程(ステップS2)と、ハウジング43の内部空間に、ボールシート45を装着したボールスタッド41を組み込む工程(ステップS3)と、ハウジング43の開口周縁部43cを、止め輪47(図2参照)を抑えるように内方に折り曲げるカシメ加工を施すことによって、ボールシート45を装着したボールスタッド41とハウジング43とを一体化する工程(ステップS4)と、の製造工程を時系列的に有する。
しかも、ステップS1のハウジング43をプレス加工により形成する工程は、ハウジング43に絞り加工を施すと共に、ハウジング43の底壁43a及び周側壁43bの境界部分52に筋交い状のリブ加工を施す工程(ステップS1a)を含む。
アキシャル型ボールジョイント15の製造方法によれば、ハウジング43をプレス加工により形成する工程は、ハウジング43に絞り加工を施すと共に、ハウジング43の底壁43a及び周側壁43bの境界部分52に筋交い状のリブ加工を施す工程を含むため、ハウジング43の製造工程における選択の自由度を拡げて、軽量化に寄与すると共に、製造工程の簡素化を実現することができる。
〔本発明の実施形態に係るボールジョイントが奏する作用効果〕
次に、本発明の実施形態に係るボールジョイントが奏する作用効果について、ボールジョイントとしてアキシャル型ボールジョイント15を例示して説明する。
本発明(1)に係るボールジョイントは、スタッド部41a及びボール部41bを有するボールスタッド41と、ボールスタッド41のボール部41bを回動自在に支持する金属製のハウジング43と、ボール部41b及びハウジング43の間に介在するように設けられる樹脂製のボールシート45と、を備えるアキシャル型ボールジョイント15が前提となる。
ハウジング43は、プレス加工によって有底筒状に形成される。ハウジング43の底壁43a及び周側壁43bは、同等の肉厚に設定される。ハウジング43の底壁43a及び周側壁43bの境界部分52には、複数のリブ部51が、ハウジング43の外側から内側へ向けて筋交い状に突出形成される。
本発明(1)に係るボールジョイントによれば、プレス加工によってハウジング43を有底筒状に形成する過程で、ハウジング43の底壁43a及び周側壁43bの境界部分52に複数のリブ部51を設けたため、ハウジング43の製造工程における選択の自由度を拡げて、軽量化に寄与すると共に、製造工程の簡素化を実現することができる。
また、本発明(2)に係るボールジョイントは、本発明(1)に係るボールジョイントであって、ボールシート45のうちリブ部51に対応する部位には、リブ部51を収容する収容凹部55が設けられていることを特徴とする。
本発明(2)に係るボールジョイントによれば、ボールシート45のうちリブ部51に対応する部位には、リブ部51を収容する収容凹部55が設けられているため、リブ部51が収容凹部55に嵌り合うことによって、ハウジング43に対するボールシート45の周回方向における位置ずれを未然に回避することができる。
また、本発明(3)に係るボールジョイントは、本発明(1)に係るボールジョイントであって、ハウジング43の底壁43aには、サポートバー14が接合されることを特徴とする。
本発明(3)に係るボールジョイントによれば、ハウジング43の底壁43aには、サポートバー14が接合されるため、サポートバー14及びハウジング43間の負荷荷重の双方向での伝達を確実に行わせることができる。
また、本発明(4)に係るボールジョイントは、本発明(1)に係るボールジョイントであって、リブ部51は、前記境界部分の周方向に均等の間隔を置いて少なくとも3つ形成されることを特徴とする。
本発明(4)に係るボールジョイントによれば、リブ部51は、前記境界部分52の周方向に均等の間隔を置いて少なくとも3つ形成されるため、ハウジング43の底壁43a及び周側壁43bの境界部分52に係る変形強度を高める効果を期待することができる。
また、本発明(5)に係るボールジョイントは、本発明(1)に係るボールジョイントであって、ハウジング43の底壁43aのうちリブ部51の裏側には、リブ部51の形状に合わせてハウジング43の外側から内側へ向けて凹んだ凹部53が形成されることを特徴とする。
本発明(5)に係るボールジョイントによれば、ハウジング43の底壁43aのうちリブ部51の裏側には、リブ部51の形状に合わせた凹部53が形成されるため、複数のリブ部51及び凹部53のそれぞれが協働して、ハウジング43の境界部分52に係る変形強度を高める効果を期待することができる。
また、本発明(6)に係るボールジョイントは、本発明(1)に係るボールジョイントであって、リブ部51は、稜線51aを挟んで略三角形の傾斜部51b,51bを一対有する三角錐形状に形成されることを特徴とする。
本発明(6)に係るボールジョイントによれば、リブ部51は、稜線51aを挟んで略三角形の傾斜部51b,51bを一対有する三角錐形状に形成されるため、三角錐形状のリブ部51の働きによって、ハウジング43の境界部分52に係る変形強度を高める効果を期待することができる。
また、本発明(7)に係るボールジョイントは、本発明(6)に係るボールジョイントであって、リブ部51の稜線51aに交差する横断面において、稜線51aを挟んで位置する一対の傾斜部51b,51bがなす稜角θ3は、60°〜90°の角度範囲の中から一の角度が選択的に設定されることを特徴とする。
本発明(7)に係るボールジョイントによれば、前記稜角θ3は、60°〜90°の角度範囲の中から一の角度が選択的に設定されるため、三角錐形状のリブ部51の働きによって、ハウジング43の境界部分52に係る変形強度を高める効果を期待することができる。
また、本発明(8)に係るボールジョイントは、本発明(7)に係るボールジョイントであって、複数のリブ部51のうち、隣り合うリブ部51同士の間隔であるリブ間距離drは、ハウジング43の底壁43a及び周側壁43bの肉厚をt1とし、前記稜角をθ3としたとき、前記式1(dr≧2・t1 × sin(θ3/2))に従って設定されることを特徴とする。
本発明(8)に係るボールジョイントによれば、前記式1に従ってリブ間距離drの下限値(2・t1 × sin(θ3/2))を設定したため、隣り合うリブ部51同士が干渉し合う事態を未然に回避することができる。
また、本発明(9)に係るボールジョイントは、本発明(1)に係るボールジョイントであって、ハウジング43の底壁43aの外側には、テーパ形状の外周縁部が形成されることを特徴とする。
本発明(9)に係るボールジョイントによれば、ハウジング63の底壁63aの外側には、テーパ形状の外周縁部63a2(図5B参照)が形成されるため、治具に対するハウジング63の芯出しを容易に行う効果を期待することができる。これは、外周縁部63a2のテーパ形状にならった形状の治具を用いてハウジング63の位置決めを行うと、いわゆる自己求心効果の発揮によって、治具に対するハウジング63の芯出しが容易になるからである。
また、本発明(10)に係るボールジョイントは、車両10に備わる懸架装置17及びスタビライザ18の間を連結するためのスタビリンク11であって、一対の連結部13,15、及び一対の連結部13,15間を接続するサポートバー14を備え、スタビリンク11の一対の連結部13,15のうち少なくとも一方には、本発明(1)〜(9)のいずれかに記載のボールジョイントが設けられていることを特徴とする。
本発明(10)に係るスタビリンク11によれば、ハウジング43の製造工程における選択の自由度を拡げて、軽量化に寄与すると共に、製造工程の簡素化を実現することができる。
また、本発明(11)に係るボールジョイントの製造方法は、スタッド部41a及びボール部41bを有するボールスタッド41と、ボールスタッド41のボール部41bを回動自在に支持する金属製のハウジング43と、ボール部41b及びハウジング43の間に介在するように設けられる樹脂製のボールシート45と、を備えるアキシャル型ボールジョイント15の製造方法が前提となる。
ボールジョイントの製造方法は、ハウジング43をプレス加工により形成する工程(ステップS1)と、ハウジング43の底壁43aにサポートバー14を取り付ける工程(ステップS2)と、ハウジング43の内部空間に、ボールシート45を装着したボールスタッド41を組み込む工程(ステップS3)と、ハウジング43の開口周縁部43cを、止め輪47(図2参照)を抑えるように内方に折り曲げるカシメ加工を施すことによって、ボールシート45を装着したボールスタッド41とハウジング43とを一体化する工程(ステップS4)と、の製造工程を時系列的に有する。
ステップS1のハウジング43をプレス加工により形成する工程は、ハウジング43に絞り加工を施すと共に、ハウジング43の底壁43a及び周側壁43bの境界部分52に筋交い状のリブ加工を施す工程(ステップS1a)を含む。
本発明(11)に係るボールジョイントの製造方法によれば、ハウジング43をプレス加工により形成する工程は、ハウジング43に絞り加工を施すと共に、ハウジング43の底壁43a及び周側壁43bの境界部分52に筋交い状のリブ加工を施す工程を含むため、ハウジング43の製造工程における選択の自由度を拡げて、軽量化に寄与すると共に、製造工程の簡素化を実現することができる。
〔その他の実施形態〕
以上説明した複数の実施形態は、本発明の具現化の例を示したものである。したがって、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならない。本発明はその要旨又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形態で実施することができるからである。
例えば、本発明に係る実施形態の説明中(段落番号0051参照)、ボールシート45の周側壁45bの下部に、周回状の段部45fを介して小径周側壁45gを設ける例をあげて説明したが、本発明はこの例に限定されない。
ここで、小径周側壁45gは、ハウジング43の内部空間にボールシート45を収容した際に、ボールシート45の底壁45aの外周縁部45a1がハウジング43の内底隅部43dに突き当たり干渉する事態を未然に回避する趣旨で設けられている。
前記の趣旨に照らせば、ボールシート45の底壁45aの外周縁部45a1がハウジング43の内底隅部43dに突き当たり干渉する事態を未然に回避可能ないかなる構成(例えば、ボールシート45の周側壁45bの下部に、ボールシート45の底壁45aの側へ近づくにつれて縮径するテーパ形状部を設けることを含む)を採用しても構わない。
10 車両
11 スタビリンク
12 サポートバー
13 ラジアル型ボールジョイント(ボールジョイント)
14 サポートバー
15 アキシャル型ボールジョイント(ボールジョイント)
17 懸架装置
18 スタビライザ
41 ボールスタッド
41a スタッド部
41b ボール部
43 ハウジング
43a ハウジングの底壁
43b ハウジングの周側壁
45 ボールシート
51 複数のリブ部
51a リブ部の稜線
51b リブ部の一対の傾斜部
52 ハウジングの底壁及び周側壁の境界部分
53 リブ部の裏側の凹部
55 ボールシートの収容凹部
63 変形例に係るハウジング
63a 変形例に係るハウジングの底壁
63a2 変形例に係るハウジングの外周縁部
63b 変形例に係るハウジングの周側壁
65 変形例に係るボールシート
71 変形例に係る複数のリブ部
71a 変形例に係るリブ部の稜線
71b 変形例に係るリブ部の一対の傾斜部
72 変形例に係るハウジングの底壁及び周側壁の境界部分

Claims (11)

  1. スタッド部及びボール部を有するボールスタッドと、当該ボールスタッドの前記ボール部を回動自在に支持する金属製のハウジングと、前記ボール部及び前記ハウジングの間に介在するように設けられる樹脂製のボールシートと、を備えるボールジョイントであって、
    前記ハウジングは、プレス加工によって有底筒状に形成され、
    当該ハウジングの底壁及び周側壁は、同等の肉厚に設定され、
    前記ハウジングの底壁及び周側壁の境界部分には、複数のリブ部が、当該ハウジングの外側から内側へ向けて筋交い状に突出形成される
    ことを特徴とするボールジョイント。
  2. 請求項1に記載のボールジョイントであって、
    前記ボールシートのうち前記リブ部に対応する部位には、当該リブ部を収容する収容凹部が設けられている
    ことを特徴とするボールジョイント。
  3. 請求項1に記載のボールジョイントであって、
    前記ハウジングの底壁には、サポートバーが接合される
    ことを特徴とするボールジョイント。
  4. 請求項1に記載のボールジョイントであって、
    前記リブ部は、前記境界部分の周方向に均等の間隔を置いて少なくとも3つ形成される
    ことを特徴とするボールジョイント。
  5. 請求項1に記載のボールジョイントであって、
    前記ハウジングの前記底壁のうち前記リブ部の裏側には、当該リブ部の形状に合わせて当該ハウジングの外側から内側へ向けて凹んだ凹部が形成される
    ことを特徴とするボールジョイント。
  6. 請求項1に記載のボールジョイントであって、
    前記リブ部は、稜線を挟んで略三角形状の傾斜部を一対有する三角錐形状に形成される
    ことを特徴とするボールジョイント。
  7. 請求項6に記載のボールジョイントであって、
    前記リブ部の前記稜線に交差する横断面において、当該稜線を挟んで位置する前記一対の傾斜部がなす稜角は、60°〜90°の角度範囲の中から一の角度が選択的に設定される
    ことを特徴とするボールジョイント。
  8. 請求項7に記載のボールジョイントであって、
    前記複数のリブ部のうち、隣り合うリブ部同士の間隔であるリブ間距離drは、前記ハウジングの底壁及び周側壁に共通の肉厚をt1とし、前記稜角をθ3としたとき、
    dr≧2・t1 × sin(θ3/2)に設定される
    ことを特徴とするボールジョイント。
  9. 請求項1に記載のボールジョイントであって、
    前記ハウジングのうち前記境界部分の外周縁部は、テーパ形状に形成される
    ことを特徴とするボールジョイント。
  10. 車両に備わる懸架装置及びスタビライザの間を連結するためのスタビリンクであって、
    一対の連結部、及び当該一対の連結部間を接続するサポートバーを備え、
    前記スタビリンクの一対の連結部のうち少なくとも一方には、請求項1〜9のいずれかに記載のボールジョイントが設けられている
    ことを特徴とするスタビリンク。
  11. スタッド部及びボール部を有するボールスタッドと、当該ボールスタッドの前記ボール部を回動自在に支持する金属製のハウジングと、前記ボール部及び前記ハウジングの間に介在するように設けられる樹脂製のボールシートと、を備えるボールジョイントの製造方法であって、
    前記ハウジングをプレス加工により形成する工程と、
    前記ハウジングの底壁にサポートバーを取り付ける工程と、
    前記ハウジングの内部空間に、前記ボールシートを装着した前記ボールスタッドを組み込む工程と、
    前記ハウジングの開口周縁部を内方に折り曲げるカシメ加工を施すことによって、前記ボールシートを装着した前記ボールスタッドと当該ハウジングとを一体化する工程と、を有し、
    前記ハウジングをプレス加工により形成する工程は、前記ハウジングに絞り加工を施すと共に、該ハウジングの底壁及び周側壁の境界部分に筋交い状のリブ加工を施す工程を含む
    ことを特徴とするボールジョイントの製造方法。
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