(57)【要約】【課題】潤滑剤の供給不足を生じにくいため、樹脂シートの摩耗を長期間に亘って抑制できるボールジョイントを提供する。【解決手段】ボールジョイント１２のハウジング１６と球頭部２３の間に樹脂シート１７が介在されている。樹脂シート１７は、球頭部２３を囲む筒部２１と、前記筒部２１の一端を塞ぎ収容室１９の底に対向する底部２２とを有し、前記筒部２１の他端が開口５０とされたカップ状にワンピース形成され、その内面には底部２２側から開口５０に達する複数の凹溝５２が設けられている。各凹溝５２は、その深さが、開口５０側において底部２２側よりも深くなっている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に球頭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、
前記樹脂シートおよび球頭部を収容する収容室を有し、収容室の底は封止され、入口は樹脂シートで覆われた球頭部を収容した後にかしめられて小径とされたハウジングとを備え、
前記樹脂シートは、球頭部を囲む筒部と、前記筒部の一端を塞ぎ収容室の底に対向する底部とを有し、前記筒部の他端が開口されたカップ状にワンピース形成され、
前記樹脂シートの内面には底部側から開口に達する複数の凹溝が設けられていると共に、前記各凹溝は、その深さが、開口側において底部側よりも深くなっていることを特徴とするボールジョイント。
【請求項２】
前記各凹溝は、筒部において、その深さが底部側から開口側へ向けて次第に深くなっている請求項１記載のボールジョイント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールジョイントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般にボールジョイントは、ボールスタッドの一端に設けた球頭部と、前記球頭部を覆う樹脂シートとを、ハウジングの、一端が封止され他端が樹脂シートおよび球頭部の入口とされた筒状の収容室に収容して構成される。また樹脂シートは、通常、筒状の周壁部の一端に収容室の底に対向する底部が設けられ、その反対側が開口されたカップ状にワンピース形成される。
【０００３】
例えば自動車のステアリング装置のインナーボールジョイント等は、前記樹脂シートと球頭部とを収容室に収容すると共にグリース等の潤滑剤を充填した状態で、入口をかしめて他の部分より小径とすることで球頭部を抜け止めすると共に、樹脂シートを与圧して構成される。
樹脂シートの底部には、球頭部から力が作用したときに変形を促して衝撃を緩和するための通孔が形成される。前記通孔は潤滑剤を溜めるためにも機能する。
【０００４】
樹脂シートの内面には、潤滑剤を、前記通孔から球頭部の表面のほぼ全面に供給するために、主として筒の中心軸線と平行方向に延びて開口もしくはその近傍まで達する凹溝が設けられる（特許文献１、２）。
【特許文献１】実開昭６１−８４２２１号公報
【特許文献２】特開平８−３２６７３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし前記従来のボールジョイントでは、樹脂シートを球頭部と共に収容室に収容して、前記収容室の入口を他の部分より小径となるようにかしめた際に、前記樹脂シートの開口側が、かしめられた収容室の内面と球頭部の表面との間の隙間を埋めるように、主として厚み方向に圧縮変形されるため、前記開口側において、凹溝が前記圧縮変形によって極端に浅くなりすぎたり、あるいは完全につぶされて無くなったりした状態となりやすい。そのため、樹脂シートの開口側の領域まで前記凹溝を通して潤滑剤を十分に供給させることができず、前記潤滑剤の供給不足によって樹脂シートが短期間で摩耗しやすいという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、潤滑剤の供給不足を生じにくいため、樹脂シートの摩耗を長期間に亘って抑制できるボールジョイントを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、一端に球頭部（２３）を有するボールスタッド（１８）と、前記球頭部を覆う樹脂シート（１７）と、前記樹脂シートおよび球頭部を収容する収容室（１９）を有し、収容室の底は封止され、入口は樹脂シートで覆われた球頭部を収容した後にかしめられて小径とされたハウジング（１６）とを備え、前記樹脂シートは、球頭部を囲む筒部（２１）と、前記筒部の一端を塞ぎ収容室の底に対向する底部（２２）とを有し、前記筒部の他端が開口されたカップ状にワンピース形成され、前記樹脂シートの内面には底部側から開口（５０）に達する複数の凹溝（５２）が設けられていると共に、前記各凹溝は、その深さが、開口側において底部側よりも深くなっていることを特徴とするボールジョイント（１２）を提供するものである（請求項１）。なお、カッコ内の英数字は後述の実施の形態における対応構成要素等を表す。
【０００８】
本発明によれば、樹脂シートを球頭部と共に収容室に収容して、前記収容室の入口を他の部分より小径となるようにかしめた際に、樹脂シートの開口側は、従来同様にかしめられた収容室の内面と球頭部の表面との間の隙間を埋めるように圧縮変形される。しかし凹溝の深さは、前記のように樹脂シートの開口側において底部側より深く設定されているため、圧縮変形後も、前記開口側において凹溝が極端に浅くなりすぎたり、完全に潰されてなくなったりすることがなく、その深さを潤滑剤の供給に適した範囲に維持することができる。したがって本発明によれば、前記凹溝を通して、球頭部の表面のほぼ全面に亘って十分な量の潤滑剤を供給することができ、潤滑剤の供給不足を生じにくいため、樹脂シートの摩耗を長期間に亘って抑制できるボールジョイントを提供することが可能となる。
【０００９】
本発明によれば、前記各凹溝は、筒部において、その深さを底部側から開口側へ向けて次第に深くすることができる（請求項２）。
この場合、樹脂シートのもとになる射出成形用金型の、凹溝に対応する領域の加工や、前記射出成形用金型を用いた射出成形、射出成形後の型抜き等が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るボールジョイントを備えるステアリング装置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。
【００１１】
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。
【００１２】
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（いわゆるタイロッドエンド）には、アウターボールジョイント１３が設けられている。図示はしないが、転舵輪は、ナックルアームを介してアウターボールジョイント１３に連結されている。
【００１３】
また、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、ハウジング１１の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。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、水や埃などの異物が、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。
【００１４】
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。そのときのラック軸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。
【００１５】
図２は、インナーボールジョイント１２およびアウターボールジョイント１３を含むステアリング装置１の一部の断面図である。
インナーボールジョイント１２は、ラック軸７（図１参照）の端部に連結されるハウジング１６と、このハウジング１６に保持された樹脂シート１７およびボールスタッド１８とを備えている。ハウジング１６は、樹脂シート１７およびボールスタッド１８を収容する収容室１９と、ラック軸７の端部に連結される連結部２０とを含む。収容室１９は、底が封止された筒状であり、入口を有している。また樹脂シート１７はカップ状であり、筒部２１と底部２２とを含む。樹脂シート１７は、底部２２が収容室１９の底に対向するように配置されている。
【００１６】
ボールスタッド１８は、球面状の外表面を有する球頭部２３と、この球頭部２３から突出するように延びるロッド２４とを一体的に備えている。球頭部２３は、樹脂シート１７に覆われており、ロッド２４は、収容室１９から突出している。収容室１９の入口は、樹脂シート１７で覆われた球頭部２３を収容した後にかしめられて小径とされて、上記球頭部２３および樹脂シート１７が抜け止めされている。
【００１７】
タイロッド１４の一部は、ボールスタッド１８によって構成されている。すなわち、タイロッド１４は、ボールスタッド１８と、このボールスタッド１８のロッド２４に連結された連結軸２５とによって構成されている。
ロッド２４の先端部（図２では右端部）には、雄ねじ部２６が形成されている。雄ねじ部２６は、連結軸２５に形成された雌ねじ孔２７に螺合されている。雄ねじ部２６が雌ねじ孔２７に螺合されることにより、連結軸２５がボールスタッド１８に同軸的に連結されている。
【００１８】
また、雄ねじ部２６にはロックナット２８が螺合されている。ボールスタッド１８および連結軸２５は、ロックナット２８によって互いに固定されている。また、雌ねじ孔２７に対する雄ねじ部２６のねじ込み量は、ロックナット２８によって調節されている。雌ねじ孔２７に対する雄ねじ部２６のねじ込み量を調節することにより、転舵輪のトー角を調節することができる。
【００１９】
球頭部２３は、樹脂シート１７を介して収容室１９に包み込まれるように保持されている。樹脂シート１７の内周面は、球頭部２３の外表面に沿う形状とされている。球頭部２３は、樹脂シート１７に対して摺動可能となっている。樹脂シート１７と球頭部２３との間には、グリース等の潤滑剤が充填されている。ボールスタッド１８は、球頭部２３を支点として、ハウジング１６に対して揺動可能となっている。したがって、ラック軸７（図１参照）の軸方向への動きは、軸方向へ直線的にタイロッド１４に伝達されるのではなく、インナーボールジョイント１２によって揺動する角度方向へ伝達される。
【００２０】
一方、アウターボールジョイント１３は、ハウジング２９と、このハウジング２９に保持された樹脂シート３０およびボールスタッド３１とを備えている。ハウジング２９は、樹脂シート３０がその内側に配置された筒状部材３２と、この筒状部材３２の一端（図２では下端）を塞ぐように当該一端に固定された閉鎖板３３とを含む。筒状部材３２は、例えば連結軸２５の先端部に一体的に形成されている。
【００２１】
樹脂シート３０は、カップ状の第一シート３４と、板状の第二シート３５とを含む。第一シート３４は、周壁部３６と底部３７とを一体的に備えている。第一シート３４は、周壁部３６が筒状部材３２の内周面に沿うように配置されている。また、第二シート３５は、第一シート３４の底部３７と閉鎖板３３との間に介在している。樹脂シート３０は、筒状部材３２の他端（図２では上端）からその内側に突出する環状の鍔部３８と、閉鎖板３３との間で保持されている。
【００２２】
ボールスタッド３１は、球面状の外表面を有する球頭部３９と、この球頭部３９から上方へ突出するロッド４０とを一体的に備えている。球頭部３９は、第一シート３４に覆われており、ロッド４０は、筒状部材３２から突出している。球頭部３９は、第一シート３４を介してハウジング２９に保持されている。すなわち、ボールスタッド３１は、第一シート３４を介してハウジング２９に保持されている。
【００２３】
第一シート３４の内周面は、球頭部３９の外表面に沿う形状とされている。球頭部３９は、樹脂シート３０に対して摺動可能となっている。第一シート３４と球頭部３９との間には潤滑剤が充填されている。ボールスタッド３１は、球頭部３９を支点としてハウジング２９に対して揺動可能となっている。また、ボールスタッド３１は、ロッド４０の中心軸線まわりに回転可能となっている。アウターボールジョイント１３により、タイロッド１４の動きをその揺動する角度方向へ向けてナックルアームに伝達する。
【００２４】
ハウジング２９およびボールスタッド３１には、筒状のカバー４１が取り付けられている。カバー４１の一端は、筒状部材３２の端部に外嵌しており、当該端部に固定されている。また、カバー４１の他端は、ロッド４０に外嵌しており、当該ロッド４０に固定されている。筒状部材３２の端部およびロッド４０の一部は、カバー４１によって覆われている。このカバー４１によって、水や埃などの異物が、アウターボールジョイント１３内に進入することが防止されている。
【００２５】
次に、この実施形態に係るボールジョイントの具体的構成について、インナーボールジョイント１２を例にとって説明する。
図３は、本発明の一実施形態にかかるインナーボールジョイント１２の概略構成を示す一部断面図である。図４は、インナーボールジョイント１２の組み立て中の状態を示す一部断面図である。図５は、インナーボールジョイント１２に組み込む樹脂シート１７の一例を示す断面図である。
【００２６】
図３を参照して、インナーボールジョイント１２は、ボールスタッド１８と、ハウジング１６と、樹脂シート１７とを備えている。ボールスタッド１８は、例えば鋼等の金属製の単一の部材を用いた一体成形品であり、球頭部２３とロッド２４とを含んでいる。ロッド２４の中心軸線Ｌ１上に球頭部２３の中心Ｃが配置されている。
ハウジング１６は、球頭部２３を収容し、かつボールスタッド１８を、樹脂シート１７を介して、上記球頭部２３を支点として揺動可能に支持するものである。ハウジング１６は、例えば鋼等の金属製の単一の部材を用いた一体成形品であり、収容室１９と連結部２０（図２参照）とを含んでいる。収容室１９は、球頭部２３を取り囲む筒状の周壁４２と、周壁４２の軸方向の一端に連なって筒の一端を封止して底を構成する底壁４３とを含んでいる。
【００２７】
収容室１９の底は、底壁４３の一側面（内底面）４５と、この内底面４５側から周壁４２の他端（先端）側へ向けて開口径が大きくなる略円錐状とされたテーパー面４６とを含み、テーパー面４６が内底面４５および周壁４２の筒の内周面４４と連なって、これら内底面４５、テーパー面４６および内周面４４によって、球頭部２３および樹脂シート１７を収容する収容空間４７が区画されている。内周面４４およびテーパー面４６は、球頭部２３の表面に対向している。底壁４３には連結部２０（図２参照）が一体的に形成されている。
【００２８】
周壁４２の他端（先端）には開口部４８が形成されており、開口部４８を通して球頭部２３が収容空間４７に収容されている。開口部４８にはロッド２４が挿通されている。周壁４２の開口部４８の周縁部４９は、周壁４２の他の部分に比べて小径とされており、球頭部２３および樹脂シート１７が収容室１９から抜け止めされている。図３および図４を参照して、この周縁部４９は、外径が略一定に形成された周壁４２の、開口部４８側の他端（先端）をかしめる（塑性変形させる）ことにより小径とされている。
【００２９】
図３ないし図５を参照して、樹脂シート１７は、外周が収容室１９の内周面４４に沿い、かつ球頭部２３を囲む筒状に形成された筒部２１と、前記筒部２１の一端を塞ぎ収容室１９の底に対向する底部２２とを有し、前記筒部２１の他端が、ロッド２４が挿通される開口５０とされたカップ状にワンピース形成されている。底部２２は、収容室１９の底のうちテーパー面４６に沿うテーパー状に形成されている。
【００３０】
底部２２の中心には通孔５１が形成されている。通孔５１は、樹脂シート１７の中心軸線Ｌ２と同心に形成されている。通孔５１が設けられていることにより、球頭部２３から樹脂シート１７に力が作用したときにその変形を促して衝撃を緩和することができる。通孔５１には潤滑剤が充填される。
図４、図５を参照して、樹脂シート１７の内面には通孔５１から開口５０に達する複数の凹溝５２が設けられている。各凹溝５２は、その深さが、開口５０側において底部２２側よりも深くなっている。
【００３１】
例えば図の例では、各凹溝５２は、筒部２１において、その深さが底部２２側から開口５０側へ向けて次第に深くなり、かつ開口５０における深さＤ１が筒部２１の底部２２側端部における深さＤ２より深く（Ｄ１＞Ｄ２）なっている。かかる構成では、樹脂シート１７のもとになる射出成形用金型の、凹溝５２に対応する領域の加工や、前記射出成形用金型を用いた射出成形、射出成形後の型抜き等がいずれも容易になるという利点がある。
【００３２】
底部２２における凹溝５２の深さは、通孔５１まで一定とされている。また凹溝５２は、図４、図５では２箇所のみ記載しているが、筒部２１の周方向の複数箇所（例えば６箇所、８箇所等）に、等角度間隔で設けられている。
図３、図４を参照して、収容室１９の収容空間４７に樹脂シート１７と球頭部２３とを収容した状態で周壁４２の開口部４８側の他端（先端）をかしめて周縁部４９を小径とすることにより、カップ状の樹脂シート１７が、収容室１９と球頭部２３との隙間を充填するように弾性変形されると共に与圧される。
【００３３】
図３を参照して、変形された樹脂シート１７の内周面５３は、球頭部２３の表面に沿う形状に形成され、球頭部２３を摺動可能に支持する。樹脂シート１７の外周面５４は、収容室１９の内周面４４およびテーパー面４６に沿う形状に形成され、この内周面４４およびテーパー面４６に支持される。
かかる変形状態において、凹溝５２の深さは、通孔５１から開口５０までほぼ一定とされる。これは、先に説明したように変形前の凹溝５２のうち厚み方向に大きく圧縮される開口５０側の深さが、底部２２側より深く設定されているためである。そのため通孔５１に溜められた潤滑油を、前記凹溝５２を通して開口５０側まで、すなわち球頭部２３の表面のほぼ全面に亘って十分な量、供給でき、潤滑剤の供給不足を生じにくくして、樹脂シート１７の摩耗を長期間に亘って抑制することが可能となる。
【００３４】
本発明は、以上の実施の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。なお以下では、図１ないし図５に示す実施の形態と異なる点について主に説明し、同様の構成には同様の符号を付してその説明を省略する。
例えば図６に示すように各凹溝５２は、筒部２１のうち、底部２２側の領域５５の深さＤ２が一定とされると共に、前記領域５５よりも開口５０側の領域５６の深さが、前記開口５０側へ向けて次第に深くなり、かつ開口５０における深さＤ１が底部２２側における深さＤ２より深く（Ｄ１＞Ｄ２）なっている。
【００３５】
その他、本発明のボールジョイントは、ラック軸とタイロッドとを連結する用途以外の用途に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係るボールジョイントを備えるステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】インナーボールジョイントおよびアウターボールジョイントを含むステアリング装置の一部の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかるインナーボールジョイントの概略構成を示す一部断面図である。
【図４】インナーボールジョイントの組み立て中の状態を示す一部断面図である。
【図５】インナーボールジョイントに組み込む樹脂シートの一例を示す断面図である。
【図６】樹脂シートの変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１２：ボールジョイント（インナーボールジョイント）、１６：ハウジング、１７：樹脂シート、１８：ボールスタッド、２１：筒部、２２：底部、２３：球頭部、４２：収容室、５０：開口、５２：凹溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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