JP5709306B2 - ボールジョイント - Google Patents

Description

本発明は、リンク機構のリンクロッドとリンクプレートとを回動可能に連結するためのボールジョイントに関するものである。

例えば、車両のワイパー装置や車高検出装置等に設けられるリンク機構には軸受機構としてボールジョイントが使用されており、このボールジョイントによってリンクロッドとリンクプレートとが回動可能に連結されている。具体的には、ボールジョイントは、リンクロッドの先端に設けられた球状のボール部と、リンクプレートに取り付けられたホルダとで構成されており、ホルダの球状凹部にボール部を摺動可能に装着することによってリンクロッドとリンクプレートとが回動可能に連結される。

ところで、従来のボールジョイントには、ボール部を鉄球で構成し、この鉄球をホルダに組み付けた後に抜け止め加工するもの、ホルダをダイカストによって一体鋳造し、このホルダをリンクプレートにナットで固定するための取付ネジ部を溶接するもの等がある。

他方、車両のワイパー装置等の比較的軽量なワイパーアーム等を駆動する装置のリンク機構に使用されるボールジョイントに関して、特許文献１には、ピボットブッシュ（ホルダ）を樹脂で構成し、該ピボットブッシュの球形ピボットを組み付ける凹球面の上部球面に複数のスリットを形成することによって複数の弾性薄片を形成し、これらの弾性薄片によって球形ピボットを押圧してこれを保持する構成が提案されている。

しかしながら、上記構成によれば、弾性薄片を形成するために樹脂製のピボットブッシュの凹球面に複数のスリットを形成する必要があるため、該ピボットブッシュが取り付けられたリンクプレートの揺動によって負荷が掛かる箇所のスリットに応力集中による亀裂（クラック）が発生し易く、ピボットブッシュの耐久性が低下するという問題がある。

そこで、特許文献２には、ボールリテーナ（ホルダ）の弾性薄片のうち、大きな負荷が掛かる弾性薄片の厚さを厚くしてその強度を他の弾性薄片よりも大きくする構成が提案されている。

実開昭６３−０９５９６５号公報 特開平７−１１７６２９号公報

しかしながら、特許文献２において提案された構成においても、ボールリテーナ（ホルダ）への複数のスリットの形成は不可欠であるため、ボールリテーナに十分な耐久性を得ることができないという問題があった。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、ホルダを樹脂製とした場合であっても十分な強度と耐久性を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。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、
リンクロッドの先端に設けられた球状のボール部と、
リンクプレートに取り付けられ、前記ボール部が挿入可能な開口部を有する球状凹部を備える樹脂製のホルダと、
で構成され、前記ホルダの球状凹部に前記ボール部を摺動可能に装着することによって前記リンクロッドと前記リンクプレートとを回動可能に連結するボールジョイントにおいて、
前記ホルダの球状凹部の開口部から屈曲部によって開口部の開口方向とは反対側に折り返されて延設された円筒状の弾性腕部を前記球状凹部の外周側に同心状に設け、該弾性腕部の先端部の全周に、前記リンクプレートに形成された円孔に嵌合可能な固定部を形成するとともに、前記球状凹部の外周面と前記弾性腕部の内周面との間に、前記固定部を前記リンクプレートに形成された円孔に嵌合した状態で前記ボール部を収容可能に前記球状凹部の撓みを許容する間隙を形成したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記ホルダの球状凹部の開口部を前記ボール部の外径よりも小径とするとともに、該開口部の周囲に、前記ボール部の挿入方向に向かって縮径するよう傾斜した挿入ガイド面を有する膨出部を形成したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記ホルダの球状凹部の外周面に、前記弾性腕部の屈曲部に連接する平面部を形成したことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記ホルダの弾性腕部に、前記球状凹部に至らないスリットを形成したことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、ホルダの球状凹部とその外側に設けられた弾性腕部とを屈曲部によって連接し、両者間に球状凹部の撓みを許容する空隙を形成したため、ホルダの球状凹部の開口部からリンクロッドのボール部を挿入することによって、ホルダの球状凹部が広がる方向に撓んでボール部の挿入が許容され、該ボール部のホルダへの組み付けを容易に行うことができる。このように、ホルダにスリットを形成することなくボール部をホルダの球状凹部に挿入することができるため、スリットの応力集中によるホルダの破損等の問題が発生せず、該ホルダの強度が高められて当該ボールジョイントの耐久性が高められる。そして、リンクロッドのボール部がホルダの球状凹部に挿入されると、球状凹部がその弾性によって元の形状に復元してボール部を確実に保持するとともに、ボール部の動きが該ボール部を保持するホルダの球状凹部の空隙内での移動（撓み）によって吸収されるため、ホルダに大きな負荷が作用することがなく、ボール部のホルダの球状凹部からの抜けが確実に防がれる。

請求項２記載の発明によれば、リンクロッドのボール部をホルダの球状凹部に挿入する際、該ボール部をホルダの挿入ガイド面に沿って球状凹部の開口部まで案内することができるため、専用の治具を用いることなく、ボール部のホルダの球状凹部への挿入を容易に且つ作業性良く行うことができる。

請求項３記載の発明によれば、ホルダの球状凹部の外周面に形成された平面部によって球状凹部と弾性腕部との間に比較的大きな空隙を形成することができるため、ボール部を保持したホルダの球状凹部の空隙内で許容される撓み量（動き量）が大きくなってボール部の球状凹部への挿入が一層容易化するとともに、該ボール部の球状凹部からの抜けが一層確実に防がれる。

請求項４記載の発明によれば、ホルダの弾性腕部に形成されたスリットによって該弾性腕部が弾性変形し易くなるため、この弾性腕部に形成された固定部によるホルダのリンクプレートへの固定を容易に行うことができる。

リンクロッドとリンクプレートとの本発明の実施の形態１に係るボールジョイントによる連結構造を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の実施の形態１に係るボールジョイントにおけるボール部のホルダへの組付要領を示す断面図である。 本発明の実施の形態１に係るボールジョイントのホルダの正面図である。 本発明の実施の形態１に係るボールジョイントのホルダの平面図である。 本発明の実施の形態１に係るボールジョイントのホルダの底面図である。 図５のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の実施の形態２に係るボールジョイントのホルダの正面図である。 図８のＣ−Ｃ線断面図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
図１はリンクロッドとリンクプレートとの本発明の実施の形態１に係るボールジョイントによる連結構造を示す平面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は本発明の実施の形態１に係るボールジョイントにおけるボール部のホルダへの組付要領を示す断面図、図４はホルダの正面図、図５は同ホルダの平面図、図６は同ホルダの底面図、図７は図５のＢ−Ｂ線断面図である。

本実施の形態に係るボールジョイント１は、車両の車高検出装置に設けられたリンク機構においてリンクロッド１０とリンクプレート２０とを回動可能に連結するものであって、図２に示すように、金属製のリンクロッド１０のＬ字状に屈曲する先端に一体に設けられた球状のボール部２と、金属製のリンクプレート２０の一端に取り付けられた樹脂製のホルダ３とで構成されている。ここで、ホルダ３の構成の詳細を図４〜図７に基づいて以下に説明する。

ホルダ３の中心部には、前記ボール部２が上方から挿入可能な開口部３ａを有する球状凹部３Ａが設けられており、この球状凹部３Ａの外周側には下方が開口する円筒状の弾性腕部３Ｂが屈曲部３ｂによって連設された状態で同心状に設けられている。より詳細には、弾性腕部３Ｂは、球状凹部３Ａから屈曲部３ｂによって開口部３ａの開口方向（図７の上方）とは反対側（図７の下方）に断面逆Ｕ字状に折り返されて延設されることによって球状凹部３Ａの外周側に同心状に形成されている。

そして、ホルダ３の弾性腕部３Ｂの外周には、前記リンクプレート２０への固定部としての嵌合溝３ｃが全周に亘って形成されており、この嵌合溝３ｃがリンクプレート２０の端部に形成された円孔２０ａに嵌合することによってホルダ３がリンクプレート２０の一端に固定されている。尚、ホルダ３をその嵌合溝３ｃがリンクプレート２０の円孔２０ａに嵌合するよう樹脂によってアウトサート成形しても良い。

又、図６及び図７に示すように、ホルダ３の球状凹部３Ａの外周面は弾性腕部３Ｂの屈曲部３ｂに連接する平面部３ｄを形成しており、この平面部３ｄと弾性腕部３Ｂの内周面との間には円環状の空隙δが形成されており、この空隙δによって球状凹部３Ａの撓みが許容されるよう構成されている。

ところで、図７に示すように、ホルダ３の球状凹部３Ａの開口部３ａはリンクロッド１０のボール部２の外径よりも小径に設定されており、該開口部３ａの周囲には、ボール部２の挿入方向（図７の下方）に向かって縮径する（開口部３ａから上方に向かって漏斗状に広がる）よう傾斜したテーパ状の挿入ガイド面３ｅを有する膨出部３Ｃが形成されている。

以上のように構成されたホルダ３の球状凹部３Ａの開口部３ａからリンクロッド１０のボール部２を図３に示すように上方から挿入して該ボール部２をホルダ３の球状凹部３Ａに装着することによって、リンクロッド１０とリンクプレート２０とがボールジョイント１によって図２に鎖線にて示す範囲を図示矢印方向に回動可能に連結される。

而して、本発明に係るボールジョイント１においては、ボール部２のホルダ３の球状凹部３Ａへの挿入に際して、ホルダ３の球状凹部３Ａとその外側に設けられた弾性腕部３Ｂとを屈曲部３ｂによって連接し、両者間に球状凹部３Ａの撓みを許容する空隙δを形成したため、図３に示すようにホルダ３の球状凹部３Ａの開口部３ａからリンクロッド１０のボール部２を挿入することによって、ホルダ３の膨出部３Ｃが径方向外方に押圧されて球状凹部３Ａが広がる方向（図３の矢印方向（径方向外方））に撓むため、ボール部２の挿入が許容され、該ボール部２のホルダ３への組み付けが容易になされる。このように、ホルダ３にスリットを形成することなくボール部２をホルダ３の球状凹部３Ａに挿入することができるため、スリットの応力集中によるホルダ３の破損等の問題が発生せず、該ホルダ３の強度が高められて当該ボールジョイント１の耐久性が高められる。特に、本実施の形態では、ホルダ３の開口部３ａの周囲に挿入ガイド面３ｅを形成したため、リンクロッド１０のボール部２をホルダ３の球状凹部３Ａに挿入する際、該ボール部２をホルダ３の挿入ガイド面３ｅに沿って球状凹部３Ａの開口部３ａまで案内することができ、専用の治具を用いることなく、ボール部２のホルダ３の球状凹部３Ａへの挿入を容易に且つ作業性良く行うことができる。

そして、リンクロッド１０のボール部２がホルダ３の球状凹部３Ａに挿入されると、球状凹部３Ａがその弾性によって元の形状に復元してボール部２を確実に保持するとともに、ボール部２の動きが該ボール部２を保持するホルダ３の球状凹部３Ａの空隙δ内での移動（撓み）によって吸収されてホルダ３に大きな負荷が作用することがないため、ボール部２のホルダ３の球状凹部３Ａからの抜けが確実に防がれる。特に、本実施の形態では、ホルダ３の球状凹部３Ａの外周面に形成された平面部３ｄによって球状凹部３Ａと弾性腕部３Ｂとの間に比較的大きな空隙δを形成することができるため、ボール部２を保持したホルダ３の球状凹部３Ａの空隙δ内で許容される撓み量（動き量）が大きくなってボール部２の球状凹部３Ａへの挿入が一層容易化するとともに、該ボール部２の球状凹部３Ａからの抜けが一層確実に防がれる。

＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２を図８及び図９に基づいて以下に説明する。

図８は本発明の実施の形態２に係るボールジョイントのホルダの平面図、図９は図８のＣ−Ｃ線断面図であり、これら図においては図５及び図７において示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明は省略する。

本実施の形態は、図９に示すようにホルダ３の弾性腕部３Ｂに屈曲部３ｂから嵌合溝３ｃに至るスリット３ｆを図８に示すように周方向に３つ、等角度ピッチ（１２０°ピッチ）で形成したことを特徴としており、ホルダ３の他の構成は前記実施の形態１のそれと同じである。尚、３つのスリット３ｆを周方向に不等ピッチで形成しても良い。又、本実施の形態では、ホルダ３の弾性腕部３Ｂに３つのスリット３ｆを形成したが、スリット３ｆの数は任意であり、１つでも複数でも良い。

而して、上述のようにホルダ３の弾性腕部３Ｂに３つのスリット３ｆを形成することによって該弾性腕部の剛性が下がるため、弾性腕部３Ｂが弾性変形し易くなる、このため、ホルダ３をリンクプレート２０（図２参照）に取り付ける際、弾性腕部３Ｂの外周に形成された嵌合溝３ｃをリンクプレート２０の円孔２０ａに嵌め込み易くなり、ホルダ３のリンクプレート２０への固定を容易に行うことができる。そして、本実施の形態に係るホルダ３の他の構成は前記実施の形態１のそれと同じであるため、本実施の形態においても前記実施の形態１と同様の効果が得られる。

尚、本実施の形態では、弾性腕部３Ｂにスリット３ｆを設けているが、ボール部２が収容される球状凹部３Ａに至らないようにスリット３ｆを形成することによって、ボール部２が揺動するときの負荷は屈曲部３ｂによって吸収されるため、スリット３ｆに負荷が及ぶことはない。従って、リンクロッド１０又はリンクプレート２０が作動するときに生じる負荷によってボール部２がホルダ３の球状凹部３Ａから抜けることはない。又、ホルダ３の弾性腕部３Ｂは円筒状に形成されているため、これにスリット３ｆを形成しても、リンクロッド１０又はリンクプレート２０が作動するときに生じる負荷によってリンクプレート２０からホルダ３が外れることはない。

ところで、以上の実施の形態では、リンクロッド１０とその先端に設けられたボール部２及びリンクプレート２０を金属製としたが、これらを樹脂で構成しても良く、ホルダ３とリンクプレート２０とを樹脂にて一体的に形成しても良い。又、以上は本発明を車両の車高検出装置のリンク機構に用いられるボールジョイントに対して適用した形態について説明したが、本発明は、車両のワイパー装置の他、任意の装置のリンク機構に用いられるボールジョイントに対しても同様に適用可能であることは勿論である。

１ ボールジョイント
２ ボール部
３ ホルダ
３Ａ ホルダの球状凹部
３Ｂ ホルダの弾性腕部
３Ｃ ホルダの膨出部
３ａ 球状凹部の開口部
３ｂ 弾性腕部の屈曲部
３ｃ 弾性腕部の嵌合溝（固定部）
３ｄ 球状凹部の平面部
３ｅ 膨出部の挿入ガイド面
３ｆ 弾性腕部のスリット
１０ リンクロッド
２０ リンクプレート
２０ａ リンクプレートの円孔
δ 空隙

Claims (4)

1. リンクロッドの先端に設けられた球状のボール部と、
   リンクプレートに取り付けられ、前記ボール部が挿入可能な開口部を有する球状凹部を備える樹脂製のホルダと、
   で構成され、前記ホルダの球状凹部に前記ボール部を摺動可能に装着することによって前記リンクロッドと前記リンクプレートとを回動可能に連結するボールジョイントにおいて、
   前記ホルダの球状凹部の開口部から屈曲部によって開口部の開口方向とは反対側に折り返されて延設された円筒状の弾性腕部を前記球状凹部の外周側に同心状に設け、該弾性腕部の先端部の全周に、前記リンクプレートに形成された円孔に嵌合可能な固定部を形成するとともに、前記球状凹部の外周面と前記弾性腕部の内周面との間に、前記固定部を前記リンクプレートに形成された円孔に嵌合した状態で前記ボール部を収容可能に前記球状凹部の撓みを許容する間隙を形成したことを特徴とするボールジョイント。
2. 前記ホルダの球状凹部の開口部を前記ボール部の外径よりも小径とするとともに、該開口部の周囲に、前記ボール部の挿入方向に向かって縮径するよう傾斜した挿入ガイド面を有する膨出部を形成したことを特徴とする請求項１記載のボールジョイント。
3. 前記ホルダの球状凹部の外周面に、前記弾性腕部の屈曲部に連接する平面部を形成したことを特徴とする請求項１記載のボールジョイント。
4. 前記ホルダの弾性腕部に、前記球状凹部に至らないスリットを形成したことを特徴とする請求項１記載のボールジョイント。
   

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