JP4964663B2

JP4964663B2 - ボールジョイント

Info

Publication number: JP4964663B2
Application number: JP2007122105A
Authority: JP
Inventors: 康弘近藤
Original assignee: Musashi Seimitsu Industry Co Ltd
Current assignee: Musashi Seimitsu Industry Co Ltd
Priority date: 2006-05-30
Filing date: 2007-05-07
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2027-05-07
Also published as: DE102007024925A1; JP2008008484A

Description

本発明は、自動車の懸架装置及び操舵装置等に使用されるボールジョイントに関する。

従来より、自動車の懸架装置及び操舵装置等に使用されるアームのアーム開口に圧入されるボールジョイントは、球状の球頭部と球頭部から突出する柄部とを有する金属製のボールスタッドと、ボールスタッドの球頭部を揺動回動自在に包持する合成樹脂製のシートと、シートを内包し、ボールスタッドの柄部を突出させるハウジング開口を有する金属製のハウジングと、シートとハウジングの間でシートを径方向内向きに押圧するリングと、を備え、このボールスタッド、シート、ハウジング及びリングが一体に組み付けられている。

ここで、シートとボールスタッドの球頭部の間に所望する揺動回転トルクを発生させるため、シートの外径は、リングの内径よりも大きく、シートの厚みは、リングと球頭部との間の距離より大きく設定されている。そのため、金属製のリングを合成樹脂製のシートの外周面に圧入すると、金属製のリングの内表面が合成樹脂製のシートの外表面を径方向内向きに押圧し、シートの内表面がボールスタッドの球頭部に圧接する。この圧接によって、シートとボールスタッドの球頭部の間には所望する揺動回転トルクが発生する。
特開２００５−５４８８２号

しかし、シートの外径は、リングの内径よりも大きく、シートの厚みは、リングと球頭部との間より大きく設定されているため、シートの内表面が球頭部に押圧する一方、金属製のリングにおいても径方向外向きへ変形する。これにより、リングの外表面がハウジングの内表面を径方向外向きに押圧し、ハウジング外径が所定寸法より大きくなってしまうという問題があった。

また、組み付け後、アームに圧入されるボールジョイントでは、適切な揺動回転トルクを有するボールジョイントのハウジング部分がアームのアーム開口に圧入されるため、ハウジング外径は径方向内向きに圧縮され、ハウジングに当接するリングも径方向内向きに圧縮される。よって、リングに当接するシートも同様に径方向内向きに圧縮されるため、シートとボールスタッドの球頭部の間の揺動回転トルクが大幅に高くなるという問題があった。

そこで、本発明は、ハウジング外径が所定寸法のボールジョイントを提供するとともに、ボールジョイントのハウジング部分がアームのアーム開口に圧入された場合であっても、所望する揺動回転トルクを有するボールジョイントを提供することを目的とする。

本発明のボールジョイントは、球状の球頭部と球頭部から突出する柄部とを有するボールスタッドと、ボールスタッドの球頭部を揺動回動自在に包持するシートと、シートを内包し、ボールスタッドの柄部を突出させるハウジング開口を有するハウジングと、シートとハウジングの間でシートを径方向内向きに押圧するリングと、を備えハウジングがアームのアーム開口に圧入されるボールジョイントにおいて、ハウジングは、内周側にリングの外周面のリング鍔部が着座するリング用段部と、リング用段部の径方向外側にアームへ着座するハウジング鍔部を備え、リングは、ハウジング鍔部の径方向内側に設けられた第一外径部と、第一外径部より外径の小さい第二外径部とを有し、第一外径部のみハウジングの内周面に当接させ、リングの第一外径部より下側は、リングの外周面とハウジングの内周面の間に所定の空間を設けたことを第一の特徴とする。

本発明のボールジョイントは、リングは、先端に先端鋭角部を有し、シートの中央赤道部にはシート鍔部を有しており、リングの先端鋭角部は、シートのシート鍔部に突き刺し固定されることを第二の特徴とする。

本発明のボールジョイントによれば、ハウジングは、内周側にリングの外周面のリング鍔部が着座するリング用段部と、リング用段部の径方向外側にアームへ着座するハウジング鍔部を備え、リングは、ハウジング鍔部の径方向内側に設けられた第一外径部と、第一外径部より外径の小さい第二外径部とを有し、第一外径部のみハウジングの内周面に当接させ、リング（５）の第一外径部（５ｅ）より下側は、リングの外周面とハウジングの内周面の間に所定の空間を設けたため、シートの厚みによってリングが径方向外向きへ変形した場合であっても、ハウジングの内周面とシートの外周面の間の空間によって、リングの外周面の拡径が吸収され、ハウジングの内周面が押圧されてハウジングの外径が大きくなることを抑制することができ、ハウジング外径を所定寸法に形成することができる。また、組み付け後、所望する揺動回転トルクを有するボールジョイントのハウジング部分がアームのアーム開口に圧入された場合であっても、ハウジングの内周面とシートの外周面の間の空間によって、ハウジングの内径の径方向内向きの収縮が吸収され、ボールジョイントのシートと球頭部間の揺動回転トルクの上昇を小さくすることができ、所望する揺動回転トルクに設定することができる。

図１は、ボールジョイント１がアーム１２に圧入された状態を表す断面平面図、図２は、図１の要部拡大図、図３は、ボールジョイントを組み付ける第一段階を表す断面平面図である。図４は、ボールジョイントを組み付ける第二段階を表す断面平面図である。図５は、本発明の実施例による要部拡大図である。

まず、アーム１２のアーム開口１２ａに圧入されたボールジョイント１について図１及び図２に基づいて説明する。組み付けられるボールジョイント１は、中央に球状の球頭部２ａと球頭部２ａの軸線方向両端から突出する柄部２ｂ，２ｃとよりなるボールスタッド２を有する。柄部２ｂ，２ｃには、各々に後述するブーツ６，８を装着するブーツ嵌合溝２ｄ，２ｅが形成されている。

ボールスタッド２の球頭部２ａの周りには、軸線方向両端にボールスタッド２の柄部２ｂ，２ｃを突出させるシート開口３ａ，３ｂと、中央赤道部にシート鍔部３ｃとを有する合成樹脂製のシート３が配置されている。シート３の外周面で後述する金属製のハウジング４の内周面と当接するハウジング当接部３ｄは、ハウジング４のハウジング半球部４ｆによって径方向内向きに押圧される。また、シート３の外周面で後述する金属製のリング５の内周面と当接するリング当接部３ｅは、リング５のリング半球部５ｆによって径方向内向きに押圧される。この径方向内向きに押圧によって、シート３の内周面は、ボールスタッド２の球頭部２ａを径方向内向きに押圧し、シート３とボールスタッド２の球頭部２の間に所望する揺動回転トルクを発生させる。

ハウジング４は、軸線方向両端にハウジング開口４ａ，４ｂを有し、一方のハウジング開口４ｂの外周面には、周状のブーツ装着溝４ｃが形成され、他方のハウジング開口４ａには、後述するリング５のリング鍔部５ｄをかしめ固定するかしめ部４ｅが形成されている。ハウジング４の内周面は、一方のハウジング開口４ｂ側から、シート３のハウジング当接部３ｄを当接させるハウジング半球部４ｆ、シート３のシート鍔部３ｃを周方向に着座させるシート用段部４ｇ、後述するリング５の外周面を対置させる円筒部４ｈ、リング５のリング鍔部５ｄを周方向に着座させるリング用段部４ｄが軸線方向に順に形成されている。

リング５は、他方のハウジング開口４ａ側のシート３とハウジング４の間に固定され、リング５の外周面に形成されたリング鍔部５ｄが、ハウジング４のリング用段部４ｄに着座し、ハウジング４のかしめ部４ｅによって、かしめ固定される。リング５は、軸線方向の一端にボールスタッド２の柄部２ｂが挿通されるリング開口５ａと、軸線方向の他端にボールスタッド２の球頭部２ａ及びシート３が挿通されるリング開口５ｂとを有する。一端のリング開口５ａ側の外周面には、周状のブーツ取付溝５ｃが形成され、他端のリング開口５ｂ側には、シート３のシート鍔部３ｃに突き刺し固定する先端鋭角部５ｇを有している。リング５の内周面はリング半球部５ｆを有し、リング半球部５ｆの内径はシート３の外径より小さいため、リング５の内周面によってシート３の外周面は、半球形状で径方向内向きに押圧される。また、図２に示すようにリング５の内周面がシート３の外周面を押圧する全ての範囲の径方向において、リング５の外周面とハウジング４の内周面の間に所定の空間Ｓが形成されている。尚、リング５のリング鍔部５ｄの下側の外径は、第一外径部５ｅと、第一外径部５ｅより外径の小さい第二外径部５ｆを有する。第一外径部５ｅと第二外径部５ｆに対置するハウジング４の円筒部４ｈの内径は一定であるため、所定の空間Ｓは、第一外径部に対応する第一空間Ｓ１と、第一空間Ｓ１より空間が広い第二外径部に対応する第二空間Ｓ２とが形成される。

ボールスタッド２のブーツ嵌合溝２ｄとリング５のブーツ取付溝５ｃには、弾性部材からなるブーツ６が取り付けられ、リング５のブーツ取付溝５ｃに装着されるブーツ６の外周には、周状のサークリップ７が装着されている。また、ボールスタッド２のブーツ嵌合溝２ｅとハウジング４のブーツ装着溝４ｃには、弾性部材からなるブーツ８が取り付けられ、ハウジング４のブーツ装着溝４ｃに装着されるブーツ８の外周には、周状のサークリップ９が装着されている。

次に上記ボールジョイント１の製造方法を図３及び図４に基づいて説明する。まず、図３に示す如く、シート３を他方のハウジング開口４ａ側からハウジング４内に圧入し、シート３のハウジング当接部３ｄをハウジング４のハウジング半球部４ｆに当接させる。この時、シート３のシート鍔部３ｃは、ハウジング４のシート用段部４ｇに当接する。続いてシート開口３ａ側にボールスタッド２の柄部２ｃを挿入し、ボールスタッド２の球頭部２ａをシート３の内表面に圧入する。その後、図４に示す如く、リング５のリング半球部５ｆがシート３のリング当接部３ｅに当接するようにリング開口５ｂ側をハウジング４とシート３の間に圧入する。リング５のリング開口５ｂ側は、先端鋭角部５ｇを有しており、シート３のシート鍔部３ｃに突き刺し固定される。リング５のリング半球部５ｆはボールスタッド２の球頭部２ａの曲率と略同一曲率を有しており、シート３は、リング５のリング半球部５ｆの曲率に従い変形してボールスタッド２の球頭部２ａに圧接される。次にハウジング４の他方のハウジング開口４ａ側のかしめ部４ｅをリング５のリング鍔部５ｄを包むようにかしめて、リング５をハウジング４に対し固定する。その後、ブーツ６の一方のブーツ開口６ａをボールスタッド２のブーツ嵌合溝２ｄに、他方のブーツ開口６ｂをリング５のブーツ取付溝５ｃに取り付け、リング５のブーツ取付溝５ｃに取り付けられたブーツ６の外周にサークリップ７を嵌装する。同様に、ブーツ８の一方のブーツ開口８ａをボールスタッド２のブーツ嵌合溝２ｅに、他方のブーツ開口８ｂをハウジング４のブーツ装着溝４ｃに取り付け、ハウジング４のブーツ装着溝４ｃに取り付けられたブーツ８の外周にサークリップ９を嵌装して、ボールジョイントの組み付けが完了する。

組み付けが完了したボールジョイント１は、自動車の懸架装置及び操舵装置に使用されるアーム１２のアーム開口１２ａに圧入される。

上記の如きボールジョイント１では、リング５の内周面がシート３の外周面を押圧する範囲の径方向で、リング５の外周面とハウジング４の内周面の間に所定の空間Ｓを設けたため、シート３の厚みによってリング５が径方向外向きへ変形した場合であっても、ハウジング４の内周面とシート３の外周面の間の空間Ｓによって、リング５の外周面の拡径が吸収され、ハウジング４の内周面が押圧されてハウジング４の外径が大きくなることを抑制することができる。

また、組み付けられた適切な揺動回転トルクを有するボールジョイント１のハウジング４がアーム１２のアーム開口４ａに圧入された場合であっても、ハウジング４の内周面とシート３の外周面の間の空間Ｓによって、ハウジング４の内径の径方向内向きの収縮が吸収され、ボールジョイント１のシート３と球頭部２ａの間の揺動回転トルクの上昇を小さくすることができる。すなわち、リングの外周面とハウジングの内周面の間に空間のない従来のボールジョイント１においては、アームのアーム開口にボールジョイントを圧入した場合、ボールジョイントのシート３と球頭部２ａの間の揺動回転トルクが２．６Ｎｍ大きくなったが、本発明のボールジョイント１をアーム１２のアーム開口１２ａに圧入した場合の揺動回転トルクの上昇値は、１．７Ｎｍと約半分に軽減される。ここで、揺動回転トルクの上昇値が０とならないのは、シート３のハウジング当接部３ｄとハウジング４のハウジング半球部４ｆが当接しているため、ボールジョイント１をアーム１２のアーム開口１２ａに圧入した場合のハウジング４のハウジング半球部４ｆの縮径がシート３のハウジング当接部３ｄの縮径につながり、シート３の内周面がボールスタッド２の球頭部２ａを更に押圧するためであるが、揺動回転トルクの上昇を小さくすることにより、揺動回転トルクのバラツキが小さくなり、管理が容易となる。

尚、リング５の外周面とハウジング４の内周面の間の空間Ｓは、０．１〜１．０ｍｍの範囲内にあることが好ましい。

本発明の実施例では、図５のようにリング５のリング鍔部５ｄの下側の外径を第一外径部５ｅと、第一外径部５ｅより外径の小さい第二外径部５ｆとを設け、第一外径部５ｅのみハウジング４の内周面に当接させる。本実施例では、球頭部２ａの両端に柄部２ｂ，２ｃを設け、シート３及びハウジング４に軸線方向両端の開口３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂを有するボールジョイントについて説明したが、球頭部２ａの一端のみに柄部を有し、シート３及びハウジング４の軸線方向に開口を一端のみに有するボールジョイントについても適用可能である。

ボールジョイントがアームに圧入された状態を表す断面平面図である。図１の要部拡大図である。本発明のボールジョイントを組み付ける第一段階を表す断面平面図である。本発明のボールジョイントを組み付ける第二段階を表す断面平面図である。本発明の実施例による要部拡大図である。

２ボールスタッド
２ａ球頭部
２ｂ，２ｃ柄部
３シート
４ハウジング
４ａ，４ｂハウジング開口
５リング
Ｓ所定の空間

Claims

球状の球頭部（２ａ）と該球頭部（２ａ）から突出する柄部（２ｂ，２ｃ）とを有するボールスタッド（２）と、
該ボールスタッド（２）の球頭部（２ａ）を揺動回動自在に包持するシート（３）と、
該シート（３）を内包し、前記ボールスタッド（２）の柄部（２ｂ，２ｃ）を突出させるハウジング開口（４ａ，４ｂ）を有するハウジング（４）と、
該シート（３）と該ハウジング（４）の間で該シート（３）を径方向内向きに押圧するリング（５）と、を備え、
前記ハウジング（４）がアーム（１２）のアーム開口（１２ａ）に圧入されるボールジョイントにおいて、
前記ハウジング（４）は、内周側に前記リング（５）の外周面のリング鍔部（５ｄ）が着座するリング用段部（４ｄ）と、該リング用段部（４ｄ）の径方向外側にアーム（１２）へ着座するハウジング鍔部を備え、
前記リング（５）は、前記ハウジング鍔部の径方向内側に設けられた第一外径部（５ｅ）と、第一外径部（５ｅ）より外径の小さい第二外径部（５ｆ）とを有し、第一外径部（５ｅ）のみ前記ハウジング（４）の内周面に当接させ、前記リング（５）の第一外径部（５ｅ）より下側は、前記リング（５）の外周面と前記ハウジング（４）の内周面の間に所定の空間（Ｓ）を設けたことを特徴とするボールジョイント。
前記リング（５）は、先端に先端鋭角部（５ｇ）を有し、
前記シート（３）の中央赤道部にはシート鍔部（３ｃ）を有しており、
前記リング（５）の先端鋭角部（５ｇ）は、前記シート（３）のシート鍔部（３ｃ）に突き刺し固定されることを特徴とする請求項１に記載のボールジョイント。