JP3669749B2

JP3669749B2 - ボールジョイント

Info

Publication number: JP3669749B2
Application number: JP34794495A
Authority: JP
Inventors: 鎮夫石川
Original assignee: Otics Corp
Current assignee: Otics Corp
Priority date: 1995-12-14
Filing date: 1995-12-14
Publication date: 2005-07-13
Anticipated expiration: 2015-12-14
Also published as: JPH09166130A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のサスペンション等に使用されるボールジョイントに関し、特にボールシートの構造に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８に示す従来のボールジョイント３５は、２ピース構造のボールシート４２を備えたものである。このボールジョイント３５は、下部に開口部３８が形成されたソケット３６を有し、この開口部３８からソケット３６内には硬質合成樹脂で略半球殻状に形成された上部ボールシート４０が挿入される。この上部ボールシート４０内にはスタッド５の球状頭部６の上半球が挿入され、このスタッド５の軸部７は開口部３８からソケット３６の外に突出される。さらに、球状頭部６の下半球には、硬質合成樹脂でフランジを有する環状に形成された下部ボールシート４１が被せられ、この下部ボールシート４１にキャップ３９が被せられる。このキャップ３９の外縁部はソケット３６の開口部３８に沿って形成された段部４３に当てられ、開口部３８の下縁部を内側へかしめることにより固定される。このとき、下部ボールシート４１の外縁部４４がソケット３６とキャップ３９の間にはさみ込まれて固定される。
【０００３】
ここで、図９に示すように、上部ボールシート４０の下端面に形成された凸部４６が下部ボールシート４１の上端面に設けられた凹部４７に嵌合することにより両者の相対的なまわり止めが図られる。従って、前記キャップ３９による下部ボールシート４１の固定により、両ボールシート４０，４１の絶対的なまわり止めも図られる。
【０００４】
また、図１０に示すボールジョイント５０は、１ピース構造のボールシート５４を備えたものである。このボールジョイント５０は、下部に開口部５３が形成されたソケット５１を有し、この開口部５３からソケット５１内にはボールシート５４が挿入される。このボールシート５４は、上部が略半球殻状をなし、下部が略円筒状をなすように、硬質合成樹脂により一体形成されている。このボールシート５４内にはスタッド５の球状頭部６が挿入され、このスタッド５の軸部７は開口部５３からソケット５１の外に突出される。さらに、ボールシート５４の下端部にキャップ５５が被せられる。このキャップ５５の外縁部５７はソケット５１の開口部５３に沿って形成された段部５６に当てられ、開口部５３の下縁部を内側へかしめることにより固定される。このかしめにより、ボールシート５４の下端部が所定の締め代だけ圧縮されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記２ピース構造の硬質合成樹脂製のボールシート４０，４１の場合、ボールシート４０，４１を固定するキャップ３９の締め付け圧力が下部ボールシート４１の外縁部４４にかかり、両ボールシート４０，４１と球状頭部６において、部品寸法のバラツキがそのまま回転トルクに影響を及ぼしていた。従って、バラツキによっては、スタッド５の球状頭部６とボールシート４２との間にガタを生じ回転トルクが低くなる場合や、スタッド５の球状頭部６とボールシート４２とがきつく締め付けられて回転トルクがガチガチに高くなってしまう場合があり、組付時の特性値にバラツキが生じる問題点があった。
【０００６】
また、前記１ピース構造の硬質合成樹脂製のボールシート５４の場合、ボールシート５４を固定するキャップ５５の締め付け圧力が、ボールシート５４の下端部に直接かかるため、ボールシート５４の寸法のバラツキにより軸方向の締め代が変化し、スタッド５の回転トルクに大きな影響を及ぼしていた。すなわち、硬質合成樹脂製のボールシート５４は弾性係数が高く、その弾性変形量に対するプレロードの変化率が大きいため、寸法のバラツキが、組付時の回転トルクの特性値に大きな影響を及ぼしてバラツキを生じさせる問題点があった。
【０００７】
さらに、前記１ピース構造及び２ピース構造のいずれのボールシート４０，４１，５４も、使用時に避けられないわずかな摩耗や塑性変形によるへたりにより、ボールシート４０，４１，５４と球状頭部６との間の前記プレロードが急激に減少するため、短期間の使用で、スタッド５の回転トルクが極端に低下したり、ひどい場合には、スタッド５の球状頭部６とボールシート４０，４１，５４との間にガタが生じたりすることがあった。ボールジョイント３５，５０がこのような状態になると、これらボールジョイント３５，５０を例えば自動車のサスペンションに使用していた場合には、優れた乗り心地が確保できなくなるおそれがあった。
【０００８】
本発明の目的は、上記課題を解決し、組付時のスタッドとボールシート間の回転トルク等の特性値のバラツキをなくし、外部入力を長期に亘って受けても、前記特性値を組付時の状態のまま維持でき、該ボールジョイントを例えば自動車のサスペンションに使用した場合には、使用初期の優れた乗り心地を長期間に亘って確保することができるボールジョイントを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のボールジョイントは、開口部を有する有底容器状のソケットと、該ソケット内に配される球状頭部と前記開口部からソケット外へ突出する軸部とを有するスタッドと、該軸部が挿通する口部を有し、該ソケットと球状頭部との間に介在されるボールシートと、前記ボールシートの口部を軸方向に圧縮するキャップとを備えたボールジョイントにおいて、前記ボールシートは、前記口部から軸方向に延びるスリットが設けられて、前記球状頭部の上半球及び下半球を包み込む硬質合成樹脂製の主シートと、前記主シートの口部の外周に配され、前記キャップにより締め代をもって圧縮されることにより、前記スリットに食い込んで前記主シートと一体化する軟質合成樹脂製のバックアップシートとから構成した。
【００１０】
ここで、「軸方向」とは、ボールシートの中心軸の方向を意味している。「硬質合成樹脂」としては、ポリアセタール等を例示することができる。「軟質合成樹脂」としては、ポリエステルエラストマー、ポリウレタン等を例示することができる。また、「締め代」とは、バックアップシートがキャップにより押圧されて弾性的に圧縮変形する量をいう。
【００１１】
本発明の主シートは、前記口部の外周面に、前記バックアップシートに食い込む突部が設けられているものとすることができる。この「突部」としては、突条や突起等を例示することができる。また、「突部」の代りに、溝や孔等の凹部を設けることもできる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施した形態例について、図面を参照して説明する。
まず、図１〜図４は第一実施形態のボールジョイントを示している。本実施例のボールジョイント１のソケット２には球面形の空洞状の収容室３が設けられ、有底容器状をしている。この収容室３の球面形の頂部にはグリース溜り１２が凹設されている。この収容室３の下部には開口部４が形成され、その開口部４に沿って段部２１が周設されている。この段部２１には後述するボールシート１０を介して球状頭部６を収容室３に保持するためのキャップ２０が当てられ、開口部４の下縁部を内側へかしめることにより固定されている。
【００１３】
スタッド５は、前記収容室３に配される球状頭部６と、収容室３より下方向に突出する軸部７とから一体に形成されている。
【００１４】
前記収容室３と球状頭部６との間には、硬質合成樹脂としてのポリアセタールよりなる主シート８と、軟質合成樹脂としてのポリエステルエラストマーよりなるバックアップシート９とからなるボールシート１０が、スタッド５の球状頭部６を包み込むように介在されている。
【００１５】
主シート８は、上部にグリース溜り１２の開口部に合致する円形の孔１３が設けられ、下部にスタッド５の球状頭部６挿入用の口部１４が設けられた略球面殻状に形成されている。主シート８の赤道部１１より下側は、その外側にバックアップシート９が配される外周面２６となっており、主シート８の肉厚を薄くしてある。そして、図２に示すように、外周面２６には口部１４から軸方向に延びるスリット２５，２５…が設けられている。
【００１６】
バックアップシート９は、環状に形成されて前記外周面２６に配されている。このバックアップシート９には、図１の要部Ｐを拡大した図３に二点鎖線で示すように、キャップ２０により押圧される前には段部２１より突出し、キャップ２０により軸方向に押圧されたときには段部２１と同じレベルまで弾性的に圧縮変形する締め代Ａが設けられている。すなわち、バックアップシート９の底部２２がキャップ２０により押圧されると、この締め代Ａは弾性的に圧縮変形し、その弾性力により主シートの外周面２６を内側に圧することにより、球状頭部６に適度なプレロードをかけるようになっている。
【００１７】
このとき、図４に示すように、弾性係数の低い軟質合成樹脂製のバックアップシート９は、弾性係数の高い硬質合成樹脂製の主シート８のスリット２５に食い込むことにより、主シート８とバックアップシート９とが一体化される。
【００１８】
また、ソケット２の外周に形成された環状の取付溝１５には、ダストカバー１６上端部にインサート成型された環状金具１７によりソケット２の開口部４の付近を覆うダストカバー１６が固定され、このダストカバー１６の下端部に一体に成形された摺動シール部１８は、軸部７の外周に止着されたフランジ状のプレート１９に対して摺動可能に取り付けられている。
【００１９】
以上のように構成されたボールジョイント１は、次のような作用及び効果を奏する。すなわち、ボールジョイント１の使用時に生じるサスペンションからの外部入力によるスタッド５の軸線方向及びその直角方向の大きな荷重成分は、球状頭部６に当接する主シート８の主に赤道部１１より上側の部分が受ける。この主シート８はポリアセタールにより形成されているため、前記荷重成分により大きく変形したり破壊したりすることはない。
【００２０】
前記の通り、このバックアップシート９は、その底部２２がキャップ２０により押圧されると、この締め代Ａは弾性的に圧縮変形し、その弾性力により主シートの外周面２６を内側に圧することにより、球状頭部６に適度なプレロードをかけるようになっている。ここで、バックアップシート９はポリエステルエラストマーで形成されているので弾性係数が低く、その弾性変形量に対するプレロードの変化率が小さいため、締め代Ａを大きくとることができる。また、主シート８のスリット２５にバックアップシート９が食い込むため、さらに締め代Ａを大きくとることができる。この結果、［０００６］で述べた通り従来の硬質合成樹脂製のボールシート５４では弾性係数が高いため、図５に破線で示すように、締め代の寸法バラツキ範囲に対する回転トルクのバラツキ範囲がｂとなって、締め代の寸法のバラツキが回転トルクに大きく影響するのに対し、本発明のボールシート１０では、図５に実線で示すように、該回転トルクのバラツキ範囲はａとなり、その影響を小さくすることができる。すなわち、組付時の締め代等の部品寸法のバラツキが吸収され組付時の回転トルク等の特性が安定する。
【００２１】
さらに、前記の通り締め代Ａを大きくとれるため、主シート８が使用時にわずかに摩耗したとしても、締め代Ａによるプレロードはほとんど変化しない。また、このバックアップシート９は弾性変形域が大きく、また、前記の通り主シートの赤道部より下側には余り大きな荷重成分が加わらないことから、その弾性変形域を超えて塑性変形することがなく、へたらない。従って、外部入力を長期間に亘って受けても、スタッド５とボールシート１０との間の適度なプレロードを維持することができ、勿論、スタッド５とボールシート１０との間のガタは生じない。
【００２２】
また、前記の通り、組付時にバックアップシート９が主シート８のスリット２５に食い込むことにより、バックアップシート９と主シート８が一体化され、ボールシート１０の相対的なまわり止め効果が高くなる。
【００２３】
このように、本実施例のボールジョイントによれば、異なった性質の二つのシート８，９からなるボールシート１０により、ボールジョイント１としての必要な機能を相乗的に向上させているので、使用初期の自動車の優れた乗り心地を長期間に亘って確保することができる。
【００２４】
次に、図６は第二実施形態のボールジョイントに使用されるボールシート３０の主シート２７を示している。本主シート２７は、口部１４の外周面２９に突条２８，２８…を設けた点が、第一実施例と相違しており、第一実施形態と同一の構成については、図面に共通の符号を付して説明を省略する。
【００２５】
第二実施形態では、図７に示すように、底部２２がキャップ２０により押圧されたバックアップシート９は弾性係数の低い軟質合成樹脂製であるため、硬質合成樹脂製の主シート２７の突条２８が食い込むことにより、主シート２７とバックアップシート９とが一体化される。このため、ボールシート３０のまわり止め効果がさらに高くなる。
【００２６】
なお、本発明は前記実施形態の構成に限定されず、例えば以下のように、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。
（１）第一実施形態又は第二実施形態において、スリットを主シートの赤道部より上まで延設すること。
（２）第一実施形態又は第二実施形態において、主シートの口部の外周面の肉厚を薄くせず、主シートの上部の肉厚と同じにすること。
（３）第二実施形態において、突部として例示した突条を突起とすること。また、突部の代りに溝や孔などの凹部を設けること。
【００２７】
【発明の効果】
本発明のボールジョイントは、上記の通り構成されているので、組付時のスタッドとボールシート間の回転トルク等の特性値のバラツキをなくし、外部入力を長期に亘って受けても、前記特性値を組付時の状態のまま維持でき、該ボールジョイントを例えば自動車のサスペンションに使用した場合には、使用初期の優れた乗り心地を長期間に亘って確保することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を具体化した第一実施形態のボールジョイントの断面図である。
【図２】同ボールジョイントの主シートの正面図である。
【図３】図１における要部Ｐを拡大して示す断面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】同ボールジョイントの締め代と回転トルクとの関係を示すグラフである。
【図６】本発明を具体化した第二実施形態のボールジョイントの主シートの正面図である。
【図７】同主シートとバックアップシートとの外周面の断面図である。
【図８】従来例のボールジョイントの断面図である。
【図９】同ボールジョイントのボールシートの斜視図である。
【図１０】従来例のボールジョイントの断面図である。
【符号の説明】
１ボールジョイント
２ソケット
５スタッド
６球状頭部
８主シート
９バックアップシート
１０ボールシート
１４口部
２０キャップ
２５スリット
２８突条
２９外周面

Claims

開口部を有する有底容器状のソケットと、該ソケット内に配される球状頭部と前記開口部からソケット外へ突出する軸部とを有するスタッドと、該軸部が挿通する口部を有し、該ソケットと球状頭部との間に介在されるボールシートと、前記ボールシートの口部を軸方向に圧縮するキャップとを備えたボールジョイントにおいて、
前記ボールシートは、
前記口部から軸方向に延びるスリットが設けられて、前記球状頭部の上半球及び下半球を包み込む硬質合成樹脂製の主シートと、
前記主シートの口部の外周に配され、前記キャップにより締め代をもって圧縮されることにより、前記スリットに食い込んで前記主シートと一体化する軟質合成樹脂製のバックアップシートと
からなることを特徴とするボールジョイント。
前記主シートの口部の外周面に、前記バックアップシートに食い込む突部が設けられている請求項１記載のボールジョイント。