JP4863638B2

JP4863638B2 - ボールジョイント

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Publication number: JP4863638B2
Application number: JP2005095910A
Authority: JP
Inventors: 一治島津; 高広小田
Original assignee: Somic Ishikawa KK
Current assignee: Somic Ishikawa KK
Priority date: 2005-03-29
Filing date: 2005-03-29
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2025-03-29
Also published as: WO2006103849A1; JP2006275176A; US7641413B2; US20090010706A1

Description

本発明は、ベアリングシート及びソケットの内面の間に介在された弾性部材を備えたボールジョイントに関する。

従来、例えば、自動車の懸架装置、あるいは操舵装置などに用いられるボールジョイントとして、開口部と底面部とを備えた内室を有する略有底円筒状のソケットと、このソケットの内室に収容され開口部に連通する開口を有するベアリングシートとしてのボールシートと、このボールシートとソケットの内室の間に介在された弾性部材としてのクッションシートと、ボールシート内の摺動面に摺動可能に保持されるボール部及び開口と開口部とに挿通されるスタッド部を有するボールスタッドとを備えたものが知られている。そして、このボールジョイントは、ベアリングシートの開口と反対側の端部に、ソケットの内室の底面部に対向する荷重受け面部が形成され、ボールスタッドに所定値以上の軸方向への圧縮荷重が加わると、ベアリングシートの荷重受け面部がハウジングの内室の底面部に当接することで、ベアリングシートが負荷を受け、弾性部材の軸方向へのへたりを防止している（例えば、特許文献１参照。）。
特公平７−３０７８１号公報（第２−３頁、図１）

しかしながら、上述のボールジョイントでは、所定値以上の大荷重がボールスタッドに加わった際に、クッションシートが中心軸方向に潰されて塑性変形すなわち永久変形するおそれがあり、このように永久変形してしまうと、ソケット内でボールシートにがたつきが生じるおそれがあるという問題点を有している。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、ソケット内でのベアリングシートのがたつきを防止したボールジョイントを提供することを目的とする。

請求項１記載のボールジョイントは、一端に開口部を有し他端に底面部を有する内室を備えたソケットと、一端に開口を備え、この開口が前記開口部に連通するように前記ソケットの内室に収容された略筒状のベアリングシートと、このベアリングシートに回動可能に保持されて前記ソケットの内室に収容されるボール部、及び、このボール部から突設され前記開口及び前記開口部に挿通されるスタッド部を備えたボールスタッドと、前記ベアリングシートの他端側と前記ソケットの底面部との間に介在され、対向面部を内周側に備えるとともに外周側が前記ベアリングシートの内周面に接触している筒状の弾性部材とを具備し、前記ベアリングシートは、前記ソケットに収容され外部から力が加わっていない状態で前記対向面部に離間されて対向し、前記ボールスタッドに第１所定値以上の軸方向荷重が加わった際に前記弾性部材の軸方向への可撓変形による中心軸方向への変形で前記対向面部と当接する第１荷重受け部と、前記ソケットに収容され外部から力が加わっていない状態で前記底面部に対して離間され、前記ボールスタッドに前記第１所定値よりも大きい第２所定値以上の軸方向荷重が加わった際に前記底面部に当接する第２荷重受け部とを備えているものである。

そして、ボールスタッドに第１所定値以上の軸方向荷重が作用した際には、弾性部材が軸方向に可撓変形することで軸方向及び中心軸方向に所定量変形すると、ベアリングシートの第１荷重受け部が弾性部材の内周側の対向面部に当接するため、この弾性部材の中心軸方向への塑性変形が防止されるとともに、ボールスタッドに第２所定値以上の軸方向荷重が作用した際には、ベアリングシートの第２荷重受け部がハウジングの内室の底面部に当接して弾性部材への軸方向の負荷が軽減されるため、弾性部材の塑性変形が防止され、ソケット内でのベアリングシートのがたつきが防止される。

請求項２記載のボールジョイントは、請求項１記載のボールジョイントにおいて、ベアリングシートは、第１荷重受け部が他端部の外周面に設けられているとともに、第２荷重受け部が前記第１荷重受け部に連続して先端部に平面状に設けられているものである。

そして、第１荷重受け部を、略筒状のベアリングシートの他端部の外周面に設けることで、ボールスタッドに第１所定値以上の軸方向荷重が作用した際に、第１荷重受け部が対向面部と確実に当接して弾性部材の中心軸方向への変形がより確実に防止されるとともに、第２荷重受け部を、第１荷重受け部に連続してベアリングシートの先端部に平面状に設けることで、ボールスタッドに第２所定位置以上の軸方向荷重が作用した際に、第２荷重受け部が底面部と確実に当接して弾性部材への軸方向の負荷がより確実に軽減されるので、弾性部材の塑性変形がより確実に防止される。

請求項１記載のボールジョイントによれば、ボールスタッドに第１所定値以上の軸方向荷重が作用した際には、弾性部材が軸方向に可撓変形することで軸方向及び中心軸方向に所定量変形すると、ベアリングシートの第１荷重受け部が弾性部材の内周側の対向面部に当接するため、この弾性部材の中心軸方向への塑性変形を防止できるとともに、ボールスタッドに第２所定値以上の軸方向荷重が作用した際には、ベアリングシートの第２荷重受け部がハウジングの内室の底面部に当接して弾性部材への軸方向の負荷が軽減されるため、弾性部材の塑性変形を防止でき、ソケット内でのベアリングシートのがたつきを防止できる。

請求項２記載のボールジョイントによれば、請求項１記載のボールジョイントの効果に加えて、第１荷重受け部を、略筒状のベアリングシートの他端部の外周面に設けることで、ボールスタッドに第１所定値以上の軸方向荷重が作用した際に、第１荷重受け部が対向面部と確実に当接して弾性部材の中心軸方向への変形をより確実に防止できるとともに、第２荷重受け部を、第１荷重受け部に連続してベアリングシートの先端部に平面状に設けることで、ボールスタッドに第２所定位置以上の軸方向荷重が作用した際に、第２荷重受け部が底面部と確実に当接して弾性部材への軸方向の負荷がより確実に軽減されるので、弾性部材の塑性変形をより確実に防止できる。

以下、本発明の一実施の形態のボールジョイントの構成を図面を参照して説明する。

図１において、１はボールジョイントで、このボールジョイント１は、自動車の懸架装置、あるいは操舵装置などに用いられるものである。そして、このボールジョイント１は、鋼鉄製などのボールスタッド２、金属製などの略有底円筒状のソケット３、ベアリングシートとしての合成樹脂製などのボールシート４、弾性部材としての合成樹脂製などのクッションシート５、及び、ゴムあるいは軟質合成樹脂などにて略円筒状に形成された図示しないダストカバーなどを備えている。

ボールスタッド２は、ボールシート４に回動可能に保持されたボール部15と、このボール部15から軸状に突設されたスタッド部16とを有している。

ボール部15は、ボールシート４に保持された状態でソケット３内に収容されている。また、スタッド部16は、ソケット３から突出している。

さらに、ソケット３は、略有底円筒状のソケット本体21と、このソケット本体21の軸方向の一端部からボールスタッド２のスタッド部16と逆方向に突設された接続部22とを有している。

ソケット本体21は、ボールシート４が嵌着される内室25を内部に備え、軸方向の一端部に、内室25に連通する開口部26が開口形成されるとともに、軸方向の他端部に、接続部22が突設される底部27が形成され、外周部の所定位置に凹部28が設けられている。そして、このソケット本体21は、内室25にボールシート４を嵌着して開口部26の外周縁部を中心軸方向にかしめ変形することにより、ボールシート４を内室25に保持するとともに、ソケット３及びボールシート４に対してボールスタッド２を抜け止めする。

内室25は、開口部26側から底部27側へと、内周面部31、傾斜面部32及び底面部33が順次連続的に同心状に形成され、底部27側である傾斜面部32及び底面部33が縮径されている。

また、内周面部31は、ボールシート４の最大外径寸法と略等しい外径寸法を有する円筒内周面状に形成されている。

さらに、傾斜面部32は、内周面部31から底面部33側へと中心軸に向けて傾斜した円筒内周面状に形成されている。

そして、底面部33は、内室25の底面となる部分であり、中心軸方向に向けて若干傾斜した平面状に形成されている。

一方、接続部22は、ソケット本体21の底部27にこのソケット本体21と同軸状に設けられ、例えば図示しない被接続部にねじこまれる雄ねじ部41が外周面に設けられている。

そして、ボールシート４は、例えば可撓性を有するポリアセタールなどの合成樹脂により略円筒状に形成され、ボール部15を回動可能に保持する球面状の摺動面43が内部に設けられ、この摺動面43に連続して、軸方向の一端部に開口44が開口形成されているとともに、軸方向の他端側に底部開口45が開口形成されている。

また、このボールシート４の外周部は、ソケット３のかしめ変形時にこのソケット３の内周面部31により保持される外周面部51が開口44側に形成され、この外周面部51の他端側には、第１荷重受け部52を有しクッションシート５が嵌合される嵌合凹部53が形成され、かつ、この嵌合凹部53の他端側には、第２荷重受け部54が、中心軸側へと平面状に形成されている。

摺動面43は、ソケット３のかしめ変形によりボールスタッド２のボール部15に沿って球面状に変形してボール部15の外周面を保持する部分である。また、この摺動面43には、ボール部15の赤道位置、すなわちボールスタッド２の中心軸に直交する平面上でボール部15の半径が最大となる位置よりも他端側の位置に、図示しない潤滑剤を収容する円環溝状の潤滑剤溜め部57が形成されている。

この潤滑剤溜め部57は、ボール部15の赤道に対して略平行、すなわちボール部15の緯線方向に沿って設けられている。この結果、摺動面43は、潤滑剤溜め部57により、開口44側の第１摺動面61と底部開口45側の第２摺動面62とに分割されている。

また、開口44は、ボールシート４をソケット３の内室25に嵌着した状態で開口部26に連通され、スタッド部16が挿通される部分である。

さらに、底部開口45は、ソケット３の内室25の底面部33に対向し、ボールシート４の内部と内室25とを連通するとともに、この底面部33とボールスタッド２のボール部15の外周面との間に潤滑剤を保持するものである。

一方、外周面部51は、内周面部31の内径寸法と略等しい外径寸法を有する円周面状に形成され、ボールシート４の赤道よりも底部開口45側に延設されている。

また、嵌合凹部53は、外周面部51に連続する第１嵌合面部65と、この第１嵌合面部65に連続する第２嵌合面部66と、この第２嵌合面部66と第２荷重受け部54とに連続する第１荷重受け部52とを有している。

そして、第１嵌合面部65は、ボールシート４の中心軸側に延設された円環面状である。

また、第２嵌合面部66は、第１嵌合面部65からボールシート４の軸方向の他端側へと傾斜した円環面状に形成されている。

さらに、第１荷重受け部52は、第２嵌合面部66からボールシート４の軸方向の他端側へと突設され、円筒外周面状に形成されている。また、この第１荷重受け部52は、クッションシート５及びボールシート４がソケット３の内室25に嵌着されて外部から力が加えられていない状態で、クッションシート５の内周側に離間されて対向している。

そして、第２荷重受け部54は、第１荷重受け部52の他端部から中心軸方向に平面状に延設された円環面状に形成され、底部開口45の周縁部に位置している。また、この第２荷重受け部54は、ボールシート４及びクッションシート５がソケット３の内室25に嵌着されて外部から力が加えられていない状態で、この内室25の底面部33に離間されて対向している。すなわち、第２荷重受け部54と底面部33との間には、空間部67が形成されている。

また、クッションシート５は、弾性を有するポリウレタン、ポリエステル、あるいはゴムなどの合成樹脂により略円筒状に形成され、その弾性力によりボールシート４と内室25との寸法公差を吸収することで、ソケット３の内室25内でのボールシート４のがたつきを防止するとともに、ボールスタッド２のボール部15に予備負荷すなわちプレロードを付与してボールスタッド２の作動トルクを安定させるものである。

そして、このクッションシート５は、ソケット３の内室25に嵌着されボールシート４の嵌合凹部53に嵌合された状態で第１嵌合面部65に当接する第１当接面部71を軸方向の一端側に有し、この第１当接面部71に連続し第２嵌合面部66に当接する第２当接面部72が中心軸方向に連続するとともに、この第２当接面部72に連続し第１荷重受け部52に離間されて対向する対向面部73が内周側に形成されている。

さらに、クッションシート５の軸方向の他端部には、対向面部73に連続するシート底面部75が形成され、このシート底面部75には、クッションシート５及びボールシート４がソケット３の内室25に嵌着されてクッションシート５がボールシート４の嵌合凹部53に嵌合された状態で傾斜面部32に当接するシート傾斜面部76が外周側に連続している。

そして、このシート傾斜面部76には、クッションシート５及びボールシート４がソケット３の内室25に嵌着されてクッションシート５がボールシート４の嵌合凹部53に嵌合された状態で内周面部31に当接するシート外周面部77が連続し、このシート外周面部77の一端部が第１当接面部71に連続している。

第１当接面部71は、クッションシート５の中心軸側に延設された円環面状である。

また、第２当接面部72は、第１当接面部71からクッションシート５の軸方向の他端側へと傾斜した円環面状に形成されている。

そして、対向面部73は、クッションシート５の内周面となるものであり、第２当接面部72からクッションシート５の軸方向の他端側へと連続した円筒内周面状に形成されている。また、この対向面部73は、ボールシート４及びクッションシート５がソケット３の内室25に嵌着されて外部から力が加えられていない状態で、第１荷重受け部52に離間されて対向している。すなわち、対向面部73と第１荷重受け部52との間には、円環状の間隙78が全周に形成されている。

また、シート底面部75は、クッションシート５の中心軸側に延設された円環面状に形成され、クッションシート５の軸方向の他端面となっている。

さらに、シート傾斜面部76は、シート底面部75に対してクッションシート５の軸方向に傾斜した円環面状に形成されている。

そして、シート外周面部77は、クッションシート５の外周面となるものであり、円筒外周面状に形成されている。

次に、上記一実施の形態の動作を説明する。

ボールジョイント１を組み立てる際には、ソケット３の開口部26からクッションシート５及びボールシート４を順次内室25に嵌着し、ボールスタッド２のボール部15をボールシート４内に挿入してスタッド部16を開口44及び開口部26から突出させ、ソケット３の開口部26の外周部を中心軸方向にかしめ変形することで、ボールスタッド２、ボールシート４及びクッションシート５がソケット３に対して抜け止めされる。

この状態で、クッションシート５がボールシート４の嵌合凹部53に嵌合して第１荷重受け部52と対向面部73との間に間隙78が形成されるとともに、第２荷重受け部54と底面部33との間に空間部67が形成されている。そして、外部から力が加わっていない場合には、ボールシート４とクッションシート５との嵌合による歪みなどを間隙78及びクッションシート５の弾性力が吸収することにより、ボールシート４の摺動面43及び外周面部51などに略均一な力を伝達でき、摺動面43に対して摺動するボールスタッド２のボール部15及びソケット３の内室25の表面形状の寸法公差を吸収でき、ボール部15の摺動による摩擦トルクを安定させることができる。

そして、ボールスタッド２に第１所定値以上の所定方向荷重、すなわちソケット3の軸方向に沿う軸方向荷重P1が加わった際には、図２(a)に示すように、ボールシート４がソケット３の底面部33側へと軸方向に可撓変形することで嵌合凹部53が変形し、この嵌合凹部53に嵌合したクッションシート５が軸方向及び中心軸方向に所定量可撓変形する。すなわち、クッションシート５が、傾斜面部32の傾斜方向に沿って矢印Ａに示す方向へと可撓変形する。

このとき、間隙78が狭まり対向面部73の全面がボールシート４の第１荷重受け部52の全面に当接することで、ボールシート４がクッションシート５の中心軸方向への所定量以上の変形を食い止める。

さらに、ボールスタッド２に第１所定値よりも大きい第２所定値以上の軸方向荷重P2が加わった際には、図２(b)に示すように、ボールシート４及びクッションシート５が矢印Ａ方向にさらに可撓変形する。

このとき、間隙78が狭まり対向面部73の全面がボールシート４の第１荷重受け部52の全面に当接するとともに、空間部67が狭まりボールシート４の第２荷重受け部54がソケット３の内室25の底面部33に当接することで、クッションシート５への軸方向の負荷を軽減し、ボールシート４がクッションシート５の軸方向への所定量以上の変形を食い止める。

この結果、ボールスタッド２に比較的大きな軸方向荷重が加わった際でも、クッションシート５の塑性変形、すなわち永久変形を中心軸方向及び軸方向に抑制できるので、クッションシート５のボールシート４を内室25に押し付ける弾性力が損なわれにくく、ソケット３内でのボールシート４のがたつきを、従来よりも高い荷重に亘って防止できる。

また、第１荷重受け部52を、略筒状のボールシート４の他端部の外周面に設けることで、ボールスタッド２に第１所定値以上の軸方向荷重P1が作用した際に、第１荷重受け部52が対向面部73と確実に当接してクッションシート５の中心軸方向への変形をより確実に防止でき、かつ、第２荷重受け部54を、第１荷重受け部52に連続してボールシート４の先端部に平面状に設けることで、ボールスタッド２に第２所定値以上の軸方向荷重P2が作用した際に、第２荷重受け部54が底面部33と確実に当接してクッションシート５への軸方向の負荷をより確実に軽減でき、クッションシート５の永久変形をより確実に抑制できる。

そして、このように軸方向荷重に対する耐荷重性が向上することにより、荷重が大きくなる部位に上記ボールジョイント１を適用でき、使い勝手を向上できる。

なお、上記一実施の形態において、ボールシート４の摺動面となる内周面側の形状は、例えば潤滑剤を保持する溝部をさらに設けたりするなど、任意に設定できる。

本発明の一実施の形態のボールジョイントを示す縦断面図である。 (a)は同上ボールジョイントの第１所定値以上の所定方向荷重が加わった状態の一部を拡大して示す縦断面図、(b)は同上ボールジョイントの第２所定値以上の所定方向荷重が加わった状態の一部を拡大して示す縦断面図である。

符号の説明

１ボールジョイント
２ボールスタッド
３ソケット
４ベアリングシートとしてのボールシート
５弾性部材としてのクッションシート
15 ボール部
16 スタッド部
25 内室
26 開口部
33 底面部
44 開口
52 第１荷重受け部
54 第２荷重受け部
73 対向面部

Claims

一端に開口部を有し他端に底面部を有する内室を備えたソケットと、
一端に開口を備え、この開口が前記開口部に連通するように前記ソケットの内室に収容された略筒状のベアリングシートと、
このベアリングシートに回動可能に保持されて前記ソケットの内室に収容されるボール部、及び、このボール部から突設され前記開口及び前記開口部に挿通されるスタッド部を備えたボールスタッドと、
前記ベアリングシートの他端側と前記ソケットの底面部との間に介在され、対向面部を内周側に備えるとともに外周側が前記ベアリングシートの内周面に接触している筒状の弾性部材とを具備し、
前記ベアリングシートは、
前記ソケットに収容され外部から力が加わっていない状態で前記対向面部に離間されて対向し、前記ボールスタッドに第１所定値以上の軸方向荷重が加わった際に前記弾性部材の軸方向への可撓変形による中心軸方向への変形で前記対向面部と当接する第１荷重受け部と、
前記ソケットに収容され外部から力が加わっていない状態で前記底面部に対して離間され、前記ボールスタッドに前記第１所定値よりも大きい第２所定値以上の軸方向荷重が加わった際に前記底面部に当接する第２荷重受け部とを備えている
ことを特徴とするボールジョイント。
ベアリングシートは、第１荷重受け部が他端部の外周面に設けられているとともに、第２荷重受け部が前記第１荷重受け部に連続して先端部に平面状に設けられている
ことを特徴とした請求項１記載のボールジョイント。