JP5153323B2 - ボールジョイント - Google Patents

Description

本発明は、例えば、自動車のサスペンションアーム部やミッションコントロール部等に使用されてリンク機構を構成するボールジョイントに係り、詳細には、揺動及び回転運動自在に係合したホルダとボールシャンクとの間に外部から粉塵等が侵入するのを防止するための改良に関する。

従来、この種のボールジョイントは、先端にボール部が形成されたボールシャンクと、前記ボール部を包持するボール受け部が形成されたホルダとから構成され、これらボール部とボール受け部とが極僅かな隙間を介して摺接することにより、ボールシャンクがホルダに対して一定の角度以内で自由に揺動し得る他、かかるボールシャンクの軸を中心として自由に回転運動をなし得るようになっている。

また、このように構成されるボールジョイントにおいては、ボールシャンクのボール部とホルダのボール受け部との間に塵芥が侵入すると、これら両者の摺接面が傷つき、早期摩耗の原因となる他、ホルダに対するボールシャンクの円滑な運動が損なわれることから、従来より、ボールシャンクとホルダとの間にはブーツシールが取り付けられ、ボール部とボール受け部との間に外部から塵芥が侵入するのを防止している。また、このブーツシールはグリース等の潤滑剤の保持空間をも提供しており、ブーツシール内に潤滑剤を保持することで、ボール部とボール受け部との摺接面に常時グリースが供給され、ボールシャンクの円滑な運動を長期にわたって維持することができるようになっている。

従来、このブーツシールとてしては、実用新案登録第２５７４５３０号に開示されるものが知られている。図４に示すように、このブーツシール１００はゴム状弾性体によって形成されており、ホルダ１０１に固定される円環状の固定部１０２と、ボールシャンク１０３の軸部に装着される円環状のリブ１０４と、これら固定部１０２とリブ１０４とを連結して潤滑剤の保持空間を形成するシール本体部１０５とが一体に設けられている。前記ボールシャンク１０３の軸部には環状の取付溝１０６が形成されており、前記リブ１０４はこの取付溝１０６に没入することで、ボールシャンク１０３の揺動時にブーツシール１００そのものが該ボールシャンク１０３の軸部に対してずり下がるのを防止している。また、前記リブ１０４の上部には円筒状のダストリップ１０７が立設されており、このダストリップ１０７はボールシャンク１０３の軸部の外周面に被さると共に、その先端が前記軸部に圧接している。すなわち、前記ダストリップ１０７は径方向の収縮力によってボールシャンク１０３の軸部を締めつけており、ダストリップ１０７の先端部と軸部の外周面とが緊密に接触することによってシール面が形成され、ブーツシール１００の保持空間内に充填してある潤滑剤の漏出や、ホルダ１０１のボール受け部に対する塵芥の侵入の防止が図られている。
実用新案登録第２５７４５３０号

しかし、この従来のブーツシールでは、ボールシャンクの取付溝に没入するリブにはシール面を形成するためのリップが何ら設けられておらず、かかるリブはブーツシールのずり下がり防止のみを目的とし、ブーツシールとボールシャンクとの間におけるシール面の形成を専ら前記ダストリップのみに依存している。このため、ボールシャンクが揺動し、前記ダストリップに対してシール本体部側から引っ張り力が作用すると、ダストリップの先端とボールシャンクとの接触面圧が低下し、かかるダストリップのシール性能が阻害され易いといった問題点があった。特に、自動車のサスペンション構造等の如く、泥水環境にさらされ易く、しかもボールシャンクの繰り返し運動周波数の高い箇所にボールジョイントを用いる場合には、ブーツシールに極めて高いシール性能が必要とされ、前述した従来のブーツシールではその要求を十分に満たすことができなかった。

また、ダストリップはボールシャンクを径方向にのみ締めつけているので、ボールシャンクが揺動し、ダストリップに対してシール本体部側から引っ張り力が作用すると、かかるダストリップがボールシャンクの軸方向へ変位し易く、このこともダストリップのシール性能を阻害する要因となっていた。

本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、ブーツシールとボールシャンクとの間におけるシール性能を高め、かかるシール性能をホルダに対するボールシャンクの揺動運動時においても維持することができ、ホルダのボール受け部に対する塵芥や泥水の侵入を完全に防止して、長期にわたり良好な運動性能を発揮することが可能なボールジョイントを提供することにある。

本発明のボールジョイントは、ボールシャンクとホルダが揺動及び回転運動自在に連結されると共に、これらホルダとボールシャンクとの間に装着されるブーツシールとを備えている。ボールシャンクにはブーツシールの突き当て面を備えたフランジ部が設けられると共に、前記突き当て面の外周部にはボールシャンクの軸方向に対して傾斜したテーパ面が形成されている。一方、前記ブーツシールは、前記ホルダに対して固定される円環状の固定部と、前記ボールシャンクの軸部を締めつけると共に前記フランジ部に圧接する円環状のシール部と、これら固定部とシール部とを連結して潤滑剤の保持空間を形成するシール本体部とから構成されている。

ブーツシールのシール部にはサイドリップ部が形成されており、このサイドリップ部は前記フランジ部のテーパ面に対応して斜めに拡開するように突出形成されている。前記シール部はボールシャンクの軸部を締めつける収縮力を発揮する一方、かかるシール部にはこれをボールシャンクのフランジ部に圧接させる軸方向力が作用していることから、前記シール部をボールシャンクの軸部に装着すると、これらの力によって前記サイドリップ部がフランジ部のテーパ面に対して略正面から圧接することになる。これにより、ボールシャンクの傾動を原因としてシール部をホルダ側に引っ張る力が作用したとしても、サイドリップ部がテーパ面上で変位するのを確実に防止し、ブーツシールのシール部とボールシャンクのフランジ部との間の密封状態を確実に維持することができる。

本発明を適用したボールジョイントの実施形態を示すものである。 実施形態に係るブーツシールを示す断面図である。 ブーツシールのシール部とボールシャンクとの接触状態を示す拡大図である。 従来のボールジョイントにおけるブーツシールの例を示す断面図である。

符号の説明

１…ボールシャンク、２…ホルダ、４…ブーツシール、１０…軸部、１３…フランジ部、１４…突き当て面、１５…係止溝、１６…テーパ面、３０…保持空間、４１…固定部、４２…シール部、４３…シール本体部、３４…内周リップ部、４７…端面リップ部、４８…サイドリップ部

以下、添付図面に沿って本発明のボールジョイントを詳細に説明する。

図１は本発明を適用したボールジョイントの実施形態を示すものである。同図において、符号１はボールシャンク、符号２はこのボールシャンク１と互いに揺動及び回転運動自在に連結されたホルダ、符号４は前記ボールシャンク１とホルダ２との連結部分を覆うように取り付けられたブーツシールである。

前記ボールシャンク１は略円柱状の軸部１０の先端にボール部１１を形成したものである。かかるボール部１１はホルダ２との滑らかな摺接を実現するため、真球度の高いベアリング用鋼球を軸部１０に溶接することで形成されている。また、ボール部１１と反対側における軸部１０の端部には雄ねじ部１２が形成されると共に、かかる雄ねじ部１２と隣接してフランジ部１３が設けられており、かかるフランジ部１３を座面として、例えばリンク機構を構成するコネクティングロッド等をボールシャンク１０にねじ止めし得るように構成されている。

一方、前記ホルダ２は、ボールシャンク１のボール部１１を包持するボール受け部２０を備えると共に、やはりコネクティングロッド等をねじ止めし得る連結部を備えている。図１において、前記連結部はボール受け部２０に隠れており、同図には示されていない。前記ボール受け部２０の上部にはボールシャンク１の軸部１０が突出する開口部２０ａが形成され、かかるボールシャンク１はこの開口部２０ａの範囲内でホルダ２に対して自由に揺動し得るようになっている。また、ボール受け部２０の下部にはボール部１１の球面が露出する潤滑窓２４が形成され、この潤滑窓２４には潤滑剤の収容部２５を形成するためのキャップ部材２６が嵌合している。ボールシャンク１のボール部１１とホルダ２のボール受け部２０との間には樹脂ライナ２２が介在しており、ボール部１１はボール受け部２０に対して直接接触することなく前記樹脂ライナ２２に摺接している。

そして、前記ブーツシール４はホルダ２のボール受け部２０の周縁とボールシャンク１の軸部１０との間に取り付けられ、ボール部１１とボール受け部２０の摺接面に対して開口部２０ａから塵芥が侵入するのを防止すると共に、かかる開口部２０ａに露出したボール部１１の球面に対して潤滑剤を供給する保持空間３０を形成している。このブーツシール４はゴム等の弾性材料から成形されており、ボールシャンク１の自在な揺動運動を阻害しないよう、かかるボールシャンク１に追従して自在に変形し得るようになっている。

図２はボールジョイントに装着する前のブーツシール４を示すものである。かかるブーツシール４は両端が開口した袋状に形成されており、前記ホルダ２のボール受け部２０の周縁に対して固定される円環状の固定部４１と、前記ボールシャンク１の軸部１０に対して固定される円環状のシール部４２と、これら固定部４１とシール部４２を連結するシール本体部４３とから構成されている。また、シール本体部４３は、前記固定部４１から起立した外側周壁４３ａと、前記シール部４２から外側周壁４３ａと重なるようにして該外側周壁４３ａの内径側へ垂下した内側周壁４３ｂと、前記外側周壁４３ａと内側周壁４３ｂとを互いに連結するＳ字屈曲部４３ｃとから構成されている。ボールシャンク１を揺動させると、シール部４２に連続する内側周壁４３ｂ及びＳ字屈曲部４３ｃは軸部１０の揺動に追従して弾性変形し、ボールシャンク１の倒れた側では、内側周壁４３ｂ及びＳ字屈曲部４３ｃが外側周壁４３ａと重なるようにして折り畳まれる。また、反対側では、ボールシャンク１の揺動を邪魔しないよう、Ｓ字屈曲部４３ｃが外側周壁４３ａと内側周壁４３ｂの間で伸展し、かかるボールシャンク１の揺動に対してブーツシール４が余裕を持って追従し得るようになっている。

また、図３に示すように、前記固定部４１にはホルダ２のボール受け部２０の周縁と噛み合う金属製の補強環４６が設けられており、ボールシャンク１の揺動に追従してブーツシール４が変形を生じた場合であっても、前記固定部４１がボール受け部２０から離脱するのを防止している。かかる補強環４６はゴム材から形成された固定部４１の内部に埋設されており、ボール受け部２０と噛み合う爪部のみが固定部４１の内径側に露出している。また、補強環４６が固定されるボール受け部２０の周縁には取付部２３が円環状に切り欠かれており、補強環３６の内径は前記取付部２３の外径よりも若干小さく形成されている。従って、ブーツシール４の固定部４１をボール受け部２０に固定する際には、専用治具（図示せず）を用い、かかる治具を固定部３１に対して上方から当接させるようにして、固定部４１をボール受け部２０の円環状取付部２３に対して強制的に押し込む。これにより、補強環４６がボール受け部２０に圧入され、ブーツシール４がボールシャンク１の揺動に追従して変形した場合であっても、固定部４１のボール受け部２０に対する離脱が防止されるようになっている。

一方、前記シール部４２は潤滑剤ポケット３０から潤滑剤が漏出するのを防止するため、若干の締め代をもってボールシャンク１の軸部１０に嵌合しており、強制的に押し広げることによって軸部１０に装着されている。かかるシール部４２はボールシャンク１の軸部１０とフランジ部１３の交わった隅角部に接しており、前記シール本体部４３の弾性変形に起因して生じる付勢力を利用して、前記フランジ部１３のボール部１１側に位置する突き当て面１４に押しつけられている。また、ボールシャンク１の軸部１０には前記フランジ部１３に隣接して係止溝１５が形成されており、シール部４２はこの係止溝１５に没入している。これにより、前記シール部４２の軸部１０に対するずり下がりが防止され、ボールシャンク１の揺動運動に対してブーツシール４が確実に追従することが可能となっている。

かかるシール部４２の内周面にはボールシャンク１の軸部１０に圧接する複数の内周リップ部３４が形成されている。具体的には、シール部４２の内周面に周方向に沿った複数の溝が形成され、この溝によって区画されるようにして複数の内周リップ部３４が突出形成されており、潤滑剤の漏出防止及び保持空間３０に対する塵芥侵入の防止を担っている。また、ボールシャンク１のフランジ部１３に突き当てられるシール部４２の上面にも端面リップ部４７が突出形成されており、この端面リップ部４７がフランジ部１３の突き当て面１４に圧接することで、シール部４２とフランジ部１３との間の密封がなされている。すなわち、前記シール部４２には複数のシールリップ３４，４７が存在し、これらシールリップ３４，４７をボールシャンク１の軸部１０及びフランジ部１３に圧接させることにより、シール部４２とボールシャンク１との間のシール性能が高められ、保持空間３０内の潤滑剤の漏出や、外部から保持空間３０内への塵芥の侵入が堅固に防止されている。

また、前記ボールシャンク１のフランジ部１３には、前記突き当て面１４の外周側にボールシャンク１の軸方向に対して傾斜したテーパ面１６が形成されており、前記シール部４２に突設されたサイドリップ部４８がこのテーパ面１６に被さっている。このサイドリップ部４８は前記シール部４２の外周側の角部付近に設けられると共に、シール部４２よりも半径方向の外側において斜めに拡開するように突設されており、フランジ部１３のテーパ面１６と緊密に接触している。

前述の如く、前記シール部４２はボールシャンク１の軸部１０を締めつける収縮力を発揮すると共に、ボールシャンク１の軸方向に沿って前記フランジ部１３の突き当て面１４に押し付けられているので、前記サイドリップ部４８はこれらの力の合力によってフランジ部１３のテーパ面１６に押し付けられている。すなわち、サイドリップ部４８はボールシャンク１の軸方向に対して傾斜形成されたテーパ面１６に対して略正面から圧接しているのである。これにより、サイドリップ部４８とフランジ部１３のテーパ面１６は緊密に接触し、前記端面リップ部４７よりも外側に塵芥の侵入を排除するためのシールリップが形成されていることになり、シール部４２とボールシャンク１との間のシール性能が一層高められるようになっている。

また、サイドリップ部４８をフランジ部１３のテーパ面１６に圧接させる力が、シール部４２の径方向への収縮力と軸方向への付勢力の合力として発生しているので、譬えボールシャンク１が揺動し、シール本体部４３が屈曲状態から進展状態に移行したとしても、サイドリップ部４８のフランジ部１３に対する圧接力の低下を抑えることができ、サイドリップ部４８とフランジ部１３のテーパ面１６との間のシール状態を維持することができる。従って、ボールシャンク１の揺動に伴ってボールシャンク１とブーツシール４との間のシール性能が損なわれるのを可及的に防止することができるものである。

Claims (4)

1. ボールシャンクとホルダとが揺動及び回転運動自在に連結されると共に、これらホルダとボールシャンクとの間に装着されるブーツシールを備えたボールジョイントにおいて、
   前記ボールシャンクは当該ボールシャンクの軸部上に一体に形成されたフランジ部を備え、かかるフランジ部は前記ボールシャンクに目的物を固定するために使用され、
   前記フランジ部は、前記ブーツシールの突き当て面と、前記突き当て面と前記フランジ部の外周面との間に形成されると共に当該突き当て面に対して傾斜し、更にボールシャンクの軸方向に対して傾斜したテーパ面と、を有し、
   前記ブーツシールは、前記ホルダに対して固定される円環状の固定部と、前記ボールシャンクの軸部を締めつけると共に前記フランジ部に圧接する円環状のシール部と、これら固定部とシール部とを連結して潤滑剤の保持空間を形成するシール本体部と、から構成され、
   前記シール部は、ボールシャンクの軸方向から前記フランジ部の突き当て面に当接する端面リップ部と、前記ボールシャンクを径方向に締めつける内周リップ部と、前記フランジ部のテーパ面に対応し、前記シール部の外周側の角部付近に設けられると共に斜めに拡開するように突出形成され、前記シール部をボールシャンクの軸部に装着した際に前記フランジ部の外周面を覆うことなく前記テーパ面に圧接するサイドリップ部と、を含むことを特徴とするボールジョイント。
2. 前記ボールシャンクの軸部には、前記ブーツシールのシール部が没入する係止溝が周方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項１記載のボールジョイント。
3. 前記ブーツシールをホルダとボールシャンクとの間に装着した状態で、かかるブーツシールのシール本体部に弾性変形が生じ、この変形によって前記シール部がボールシャンクのフランジ部に向けて付勢されていることを特徴とする請求項１記載のボールジョイント。
4. 前記シール本体部は、前記固定部から起立した外側周壁と、前記シール部から外側周壁と重なるようにして該外側周壁の内径側へ垂下した内側周壁と、前記外側周壁と内側周壁とを互いに連結するＳ字屈曲部とから構成されていることを特徴とする請求項３記載のボールジョイント。

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