(57)【要約】【課題】揺動起動時のトルクをより小さくしたボールジョイントが要求されている。【解決手段】この発明のボールジョイント２０は、ボールスタッド２１、樹脂シート２２およびハウジング２３を有する。ハウジング２３の収容室２９の底面２８には凹部３１が形成されている。一方、樹脂シート２２には凹部３１と対向する位置に突部３２が設けられていて、凹部３１に対して突部３２が係合している。そしてその係合間には遊び３４が設けられている。このため、ボールスタッド２１の揺動起動時には、遊び３４の範囲において、球頭部２５の回動に伴い樹脂シート２２が共回りをする。【効果】揺動起動時の起動トルクを小さくすることができ、トルク安定化を図れる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
球頭部およびロッド部を有するボールスタッドと、前記球頭部を覆う樹脂シートと、前記球頭部および樹脂シートが収容された収容室を有するハウジングとを備えるボールジョイントであって、
前記収容室は、前記ロッド部が外へ突出する開口と、
前記開口の反対側を閉鎖している底面と、
前記開口から底面につながる球状内周面とを有しており、
前記底面には、前記球頭部の頂部を覆う樹脂シートが膨出した肉厚の突部と係合する凹部が形成されており、
前記樹脂シートの突部と前記底面の凹部との係合間に生じている遊びの範囲において、前記ボールスタッドの揺動に伴って前記樹脂シートが移動可能に構成されていることを特徴とする、ボールジョイント。
【請求項２】
前記樹脂シートは、球頭部に接する内面および前記収容室の球状内周面に接する外面が共に球面であることを特徴とする、請求項１記載のボールジョイント。
【請求項３】
前記収容室の底面に接する前記樹脂シートの肉厚突部には、前記ハウジングの軸方向に貫通する孔が形成されていることを特徴とする、請求項１または２記載のボールジョイント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ボールジョイントに関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールジョイントは、ボールスタッドが球頭部を支点として揺動可能にハウジングに支持された構造を有している。ボールジョイントでは、たとえばカップ状のハウジング内に、ボールスタッドの球頭部が収容されている。ハウジングと球頭部との間には樹脂シートが介在しており、ボールスタッドの揺動に伴って、球頭部が樹脂シートに対して摺動する。
【０００３】
ボールジョイントにおいては、一般に、ボールスタッドの揺動に伴い樹脂シートが共回りすることは好ましくないと考えられており、ボールスタッドの揺動に対する樹脂シートの共回り防止技術が提案されている（特許文献１、特に段落［０００５］［０００７］参照）。
【特許文献１】特開２００６−１７７４２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来は、特許文献１に開示されているように、ボールシート（樹脂シート）がボールスタッドと共回りするのを阻止するための構成が採用されている。
ところで、ボールジョイントに対する要求性能としては、主として次の４点がある。
（１）剛性が高い。
（２）トルクが小さい。
（３）破損しない。
（４）長寿命である。
という４点であり、従来のボールジョイントでは、樹脂シートをハウジングの収容室内で移動しないように固定し、当該樹脂シートを潤滑面としてボールスタッドの球頭部がスムーズに動くように工夫し、上記要求性能を実現しようとしている。
【０００５】
ところが、昨今はボールジョイントに対する要求性能がさらに厳しくなり、特に、揺動時のトルク、中でも起動時のトルクをより小さくすることが要求されている。
そこで、本願発明者は、構造の変更や部品点数の増加等を伴わず、特に起動時の低トルク化を実現したボールジョイントを考案した。
この発明の主たる目的は、起動時の低トルク化およびトルク安定化が図られたボールジョイントを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、球頭部（２５）およびロッド部（２４）を有するボールスタッド（２１）と、前記球頭部を覆う樹脂シート（２２）と、前記球頭部および樹脂シートが収容された収容室（２９）を有するハウジング（２３）とを備えるボールジョイント（２０、４０）であって、前記収容室は、前記ロッド部が外へ突出する開口（２７）と、前記開口の反対側を閉鎖している底面（２８）と、前記開口から底面につながる球状内周面（３０）とを有しており、前記底面には、前記球頭部の頂部を覆う樹脂シートが膨出した肉厚の突部（３２）と係合する凹部（３１）が形成されており、前記樹脂シートの突部と前記底面の凹部との係合間に生じている遊び（３４）の範囲において、前記ボールスタッド（２１）の揺動に伴って前記樹脂シート（２２）が移動可能に構成されていることを特徴とする、ボールジョイントである。
【０００７】
なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
この構成によれば、収容室（２９）は、開口から底面につながる球状内周面（３０）を有しており、収容室内に収容されたボールスタッドの球頭部（２５）と収容室の球状内周面（３０）との間には樹脂シート（２２）が介在されているから、樹脂シートは球頭部に対しても球状内周面に対しても移動し得る状態になっている。
【０００８】
一方、球頭部の頂部を覆う樹脂シート部分には、膨出した肉厚の突部（３２）が形成されていて、収容室の底面（２８）にはその突部と係合する凹部（３１）が形成されている。このように収容室の底面部分では樹脂シートの突部（３２）と底面に形成された凹部（３１）との係合により、樹脂シートが収容室内で移動しないように規制されている。しかし、この発明では樹脂シートの突部と底面の凹部との係合間に遊び（３４）が設けられており、その遊び（３４）の範囲においては樹脂シートが移動可能にされている。このため、ボールスタッドの揺動開始時には、樹脂シートはボールスタッドの頭部の回転に伴って遊びの範囲内で共回りをし得る。この結果、ボールジョイントの揺動起動時の低トルク化およびトルクの安定化を達成することができる。
【０００９】
また、揺動起動時の樹脂シート（２２）の摩耗の低減が図れるという作用効果も奏する。
この発明のボールジョイントでは、樹脂シートは、球頭部に接する内面（２２ｉ）および前記収容室の球状内周面に接する外面（２２ｏ）が共に球面であることが好ましい（請求項２）。
【００１０】
この構成によれば、揺動起動時に樹脂シートが球頭部と共回りをし易い構成となり、ボールジョイント揺動起動時の低トルク化にさらに寄与する。
また、前記収容室の底面に接する前記樹脂シートの肉厚突部（３２）には、前記ハウジングの軸方向に貫通する孔（３３）が形成されているのが好ましい（請求項３）。
この構成によれば、収容室の底面側において肉厚の樹脂シート（３２）がボールスタッドに軸方向に加わる加重を良好に受け止めることができ、しかも、肉厚の突部（３２）に形成された軸方向の貫通孔（３３）は球頭部の揺動時の摩擦力を軽減するので、トルク安定性の良いボールジョイントとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下には、図面を参照して、この発明の一実施形態について具体的に説明をする。
図１は、この発明の一実施形態に係るボールジョイントが適用されたステアリング装置１の概略構成を示す模式図である。ステアリング装置１は、操舵部材としてのステアリングホイール２と、転舵輪（図示せず）を転舵する転舵機構としてのラックアンドピニオン機構３とを備えている。
【００１２】
ステアリングホイール２は、ステアリングシャフト４および中間軸５を介して、ラックアンドピニオン機構３に連結されている。ステアリングホイール２の回転は、ステアリングシャフト４および中間軸５を介してラックアンドピニオン機構３に伝達される。
ラックアンドピニオン機構３は、ピニオン軸６およびラック軸７を備えている。ピニオン軸６は、中間軸５に連結された軸部８と、この軸部８の先端に連結されたピニオン９とを含む。ステアリングホイール２の回転は、ステアリングシャフト４および中間軸５を介してピニオン軸６に伝達される。
【００１３】
ラック軸７は、車両の左右方向に沿って延びている。ラック軸７には、ラック１０が形成されている。ピニオン９およびラック１０は、互いに噛み合わされている。ピニオン軸６の回転は、ラック１０およびピニオン９により、ラック軸７の軸方向移動に変換される。
ラック軸７は筒状のラックハウジング１１に挿通されている。ラック軸７の両端部は、それぞれラックハウジング１１から突出している。ラック軸７の各端部には、インナーボールジョイント１２を介して、タイロッド１４の一端が連結されている。また、タイロッド１４の他端には、アウターボールジョイント１３が設けられている。このアウターボールジョイント１３は、ナックルアーム（図示せず）を介して転舵輪に連結されている。
【００１４】
また、ラックハウジング１１の各端部には、筒状のラックブーツ１５が配置されている。各ラックブーツ１５の一端は、ラックハウジング１１の他端部に外嵌しており、当該端部に固定されている。また、各ラックブーツ１５の他端は、タイロッド１４に外嵌しており、当該タイロッド１４に固定されている。ラックハウジング１１の端部およびインナーボールジョイント１２は、対応するラックブーツ１５により覆われている。このラックブーツ１５によって、水や塵などの異物が、ラックハウジング１１内やインナーボールジョイント１２内に侵入することが防止されている。
【００１５】
操舵操作（回転操作）では、前述したように、ステアリングホイール２の回転がステアリングシャフト４および中間軸５によってピニオン軸６に伝達され、ピニオン９の回転がラック１０を通じてラック軸７の軸方向移動に変換される。その時のラック軸７の軸方向移動は、インナーボールジョイント１２を介してタイロッド１４に伝えられ、さらに、タイロッド１４の動きがアウターボールジョイント１３を介してナックルアームへと伝えられる。
【００１６】
この実施形態に係るボールジョイントは、上述のインナーボールジョイント１２やアウターボールジョイント１３として用いることができる。
次に、この実施形態に係るボールジョイントの具体的な構成について、図２を参照して説明をする。
図２は、この発明の一実施形態に係るボールジョイント２０の要部構成を示す縦断面図である。このボールジョイント２０は、ボールスタッド２１、樹脂シート２２およびハウジング２３を備えている。
【００１７】
ボールスタッド２１は、金属材料が加工されて形成されたもので、中心軸方向Ｘに長手のロッド部２４（右側へ延びる部分は省略されている）およびロッド部２４の一端（図２において左端）に連設された球頭部２５を有している。球頭部２５は、その名の通り、表面が球面形状をしている。球頭部２５はロッド部２４と一体的に形成されていて、ロッド部２４の左端部が縮径されてくびれた首部２６によりロッド部２４とつながっている。
【００１８】
ハウジング２３も金属材料が加工して形成されており、開口２７および開口２７と反対側を閉鎖している底面２８とを有する収容室２９を備えている。収容室２９の開口２７から底面２８につながる内壁は、球状内周面３０となっている。
収容室２９の底面２８は、球状内周面３０が延長された球状面ではなく、凹部３１により中心軸方向Ｘに沿って左側（開口２７と反対側）に窪まされ、中心軸方向Ｘに直交方向に広がる円形平面とされている。
【００１９】
樹脂シート２２は、たとえば単一の合成樹脂の一体成形品、または２種類以上の合成樹脂の積層構造体である。樹脂シート２２の内周面は球頭部２５の球状表面と当接する球状内周面２２ｉとされている。また、樹脂シート２２の外周面は、収容室２９の球状内周面３０と当接する球状外周面２２ｏとされている。
さらに、樹脂シート２２における球頭部２５の頂部を覆う部分、換言すれば収容室２９の底面２８に対向する樹脂シート部分２２ｂは、図２において中心軸方向Ｘに左側へ膨出した肉厚の突部３２となっている。また、突部３２には、中心軸方向Ｘを中心に中心軸方向Ｘに貫通する貫通孔３３が形成されている。
【００２０】
樹脂シート２２の突部３２は、その外周縁が収容室２９の凹部３１に係合しているとともに、その係合間には所定の遊び３４が備えられている。この遊び３４は、揺動角で表わすと、たとえば１°程度、または１°未満の隙間であればよい。
かかる構成であるから、樹脂シート２２の球状内周面２２ｉは球頭部２５の表面に対して潤滑面として機能する。また、樹脂シート２２の球状外周面２２ｏは収容室２８の球状内周面に対して潤滑面として機能する。
【００２１】
このため、ボールスタッド２１が球頭部２５を中心にそのロッド部２４が揺動する際、揺動起動時には樹脂シート２２は球頭部２５と遊び３４の分だけ一緒に移動する（共回りする）。そしてボールスタッド２１の揺動が遊び３４よりも大きい場合は、樹脂シート２２の突部３２が底面２８の凹部３１に係止されて移動が阻止されるので、樹脂シート２２の球状内周面２２ｉが潤滑面となってスムーズな揺動が継続する。
【００２２】
このように、この実施形態では、ボールスタッド２１の揺動起動時には、樹脂シート２２が所定の遊び３４の分だけ球頭部２５の移動に伴って移動するので、揺動起動時の起動トルクを小さくすることができ、トルク安定化を図れる。
また、樹脂シート２２は遊び３４の分だけ可動可能であるから、樹脂シート２２の摩擦摩耗を軽減することができ、ボールスタッド２１とハウジング２３との間にガタが発生するのを抑制して、ボールジョイント２０の寿命向上を図ることができる。
【００２３】
なお、このボールジョイント２０の製造は、ハウジング２３の開口２７を形成している外側環状部３５が図２のようにかしめられていない状態で収容室２９へ樹脂シート２２および球頭部２５が収容される。そして環状部３５がかしめられることにより、図２の形状のボールジョイント２０となる。
図２に示すボールジョイント２０は、ハウジング２３の底面２８はハウジングと共通の１つの金属塊が加工されて作られており、ハウジング２３の左側に設けられた連結部３６には連結用のねじ孔３７が形成されている構成を示した。
【００２４】
しかしながら、この発明のボールジョイントは、図２のものに限られるわけではなく、図３に示す構成であってもよい。図３に示すボールジョイント４０は、ハウジング２３が、筒状をしたハウジング本体２３１と、収容室２９の底面２８を形成するハウジング軸体２３２とが組み合わされた構造となっている。この場合は、ハウジング本体２３１の環状部３５はかしめにより形成しなくてよく、ハウジング本体２３１の環状部３５を最初から図示の形状にしておけばよいので、球状内周面３０を真正球状に形成し易いという利点がある。
【００２５】
その他の構成については、図２を参照して説明したボールジョイント２０と同様の構成であり、対応する部分には同一番号を付し、重複した説明については省略する。
この発明に係るボールジョイントは、前述したステアリング装置１におけるインナーボールジョイント１２やアウターボールジョイント１３に適用できるほか、各種連結部のリンク用ボールジョイントにも利用することができる。
【００２６】
この発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の一実施形態に係るボールジョイントが適用されたステアリング装置１の概略構成を示す模式図である。
【図２】この発明の一実施形態に係るボールジョイント２０の要部構成を示す縦断面図である。
【図３】この発明の他の実施形態に係るボールジョイント４０の要部構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１２…インナーボールジョイント、１３…アウターボールジョイント、２０、４０…ボールジョイント、２１…ボールスタッド、２２…樹脂シート、２３…ハウジング、２４…ロッド部、２５…球頭部、２６…首部、２７…開口、２８…底面、２９…収容室、３０…球状内周面、３１…凹部、３２…突部、３３…貫通孔、３４…遊び
【図１】
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【図２】
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【図３】
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