(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有し内室を設けたハウジングと、このハウジングの内室内に配置される球頭部およびこの球頭部に連続し前記開口部から突出する軸部を有するボールスタッドと、前記軸部が挿通する挿入孔を有し前記ハウジングの内室に収容され前記ボールスタッドの球頭部を摺動可能に包容する弾性および剛性を有した合成樹脂製のベアリングシートと、前記球頭部および前記ベアリングシート間に介在される流動性を有した潤滑剤とを備え、
前記ベアリングシートは、
前記球頭部に対向する内周面側に設けられ前記球頭部に略円周上に接触する第１の摺動接触部と、
この第１の摺動接触部よりも前記挿入孔側に位置して前記球頭部に対向する内周面側に設けられ、前記球頭部に略円周上に接触する第２の摺動接触部と、
前記第１の摺動接触部に対して前記第２の摺動接触部と反対側に位置して前記球頭部に対向する内周面側に設けられ、前記球頭部に略円周上に接触する第３の摺動接触部と、
前記第１の摺動接触部と前記第３の摺動接触部との間に位置して設けられ前記球頭部との間に間隙を生じさせ前記潤滑剤が貯溜可能な空間部とを備え、
前記第１の摺動接触部は、前記球頭部に向けて突出して先端が前記球頭部に接触する第１の突部が前記ボールスタッドの挿入方向を軸とした略同緯度上に位置して複数設けられて形成され、
前記第２の摺動接触部は、前記挿入孔の開口面に直交する方向に沿って長手状に突出して先端が前記球頭部に接触する第２の突部が前記ボールスタッドの挿入方向を軸とした略同緯度上に位置して複数設けられて形成され、
前記ハウジングは、前記球頭部の赤道に対応する位置に前記開口部側の内径が径大となるように前記内室に形成され、前記ハウジングの前記開口部側のかしめ変形により前記ベアリングシートの外周面との間に緩衝部を形成する段差部を備えている
ことを特徴としたボールジョイント。
【請求項２】
第１の突部は、球面状に突出する
ことを特徴とした請求項１記載のボールジョイント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、球頭部を潤滑剤を介在して摺動可能に収容するベアリングシートを備えたボールジョイントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のボールジョイントとしては、例えば特開平７−２６９５５７号公報に記載の構造が知られている。
【０００３】
この特開平７−２６９５５７号公報に記載のボールジョイントは、弾性および剛性を有するベアリングシートに、このベアリングシートを収容するハウジングの内室の底面部に異なる径の位置で当接する複数の荷重受部と、底面部に所定の間隙を介して対向し荷重受部間に位置する凹部とを外周面側に設けるとともに、摺動可能に内包するボールスタッドの球頭部に当接する摺動部と、球頭部との間に間隙を生じさせる空間部を内周面側に設けている。
【０００４】
そして、ベアリングシート内に球頭部を収容してハウジング内に収容した際に、球頭部が摺動部に当接して凹部および空間部により弾性的に曲げ変形して、この弾性復元力により球頭部への押圧エネルギが保持されて摩擦補償機能が得られ、部品公差を吸収できるとともに、弾性的な曲げ変形にて大荷重を吸収し、耐荷重性および耐久性を向上している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平７−２６９５５７号公報に記載の従来のボールジョイントにおいて、球頭部との間に間隙を生じさせる空間部が球頭部に対して円周状に設けられることにより、空間部以外の部分ではベアリングシートが略密着する状態となっているため、ベアリングシートと球頭部との間に潤滑剤が介在されにくい。このため、潤滑剤を効率よく球頭部との間に略全面的に行き渡らせてさらなる摺動性の向上が望まれている。
【０００６】
また、仮に球頭部とベアリングシートとの間に潤滑剤が略全面的に行き渡るように略全面的に間隙を設けたのでは、球頭部にがたつきが生じ、摩擦補償機能が得られなくなり寸法公差を吸収できなくなるおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、摩擦補償機能、寸法公差吸収能および耐荷重性を低減することなく球頭部に効率よく潤滑剤が行き渡って球頭部の摺動性が向上するボールジョイントを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のボールジョイントは、開口部を有し内室を設けたハウジングと、このハウジングの内室内に配置される球頭部およびこの球頭部に連続し前記開口部から突出する軸部を有するボールスタッドと、前記軸部が挿通する挿入孔を有し前記ハウジングの内室に収容され前記ボールスタッドの球頭部を摺動可能に包容する弾性および剛性を有した合成樹脂製のベアリングシートと、前記球頭部および前記ベアリングシート間に介在される流動性を有した潤滑剤とを備え、前記ベアリングシートは、前記球頭部に対向する内周面側に設けられ前記球頭部に略円周上に接触する第１の摺動接触部と、この第１の摺動接触部よりも前記挿入孔側に位置して前記球頭部に対向する内周面側に設けられ、前記球頭部に略円周上に接触する第２の摺動接触部と、前記第１の摺動接触部に対して前記第２の摺動接触部と反対側に位置して前記球頭部に対向する内周面側に設けられ、前記球頭部に略円周上に接触する第３の摺動接触部と、前記第１の摺動接触部と前記第３の摺動接触部との間に位置して設けられ前記球頭部との間に間隙を生じさせ前記潤滑剤が貯溜可能な空間部とを備え、前記第１の摺動接触部は、前記球頭部に向けて突出して先端が前記球頭部に接触する第１の突部が前記ボールスタッドの挿入方向を軸とした略同緯度上に位置して複数設けられて形成され、前記第２の摺動接触部は、前記挿入孔の開口面に直交する方向に沿って長手状に突出して先端が前記球頭部に接触する第２の突部が前記ボールスタッドの挿入方向を軸とした略同緯度上に位置して複数設けられて形成され、前記ハウジングは、前記球頭部の赤道に対応する位置に前記開口部側の内径が径大となるように前記内室に形成され、前記ハウジングの前記開口部側のかしめ変形により前記ベアリングシートの外周面との間に緩衝部を形成する段差部を備えているものである。
【０００９】
そして、ベアリングシート内に球頭部を内包してベアリングシート内に収容することにより、ベアリングシートの内周面に設けた第１の摺動接触部ないし第３の摺動接触部が球頭部に摺動可能に当接し、これら摺動接触部の弾性変形にて生じる弾性復元力により球頭部への押圧エネルギを保持して摩擦補償機能を与え、部品公差を吸収するとともに、大きな荷重が掛かった際に各摺動接触部の弾性変形や各摺動接触部間の弾性的な曲げ変形によりベアリングシート全体で吸収して、耐荷重性および耐久性が向上する。また、球頭部に向けて突出して先端が球頭部に接触する第１の突部をボールスタッドの挿入方向を軸とした略同緯度上に位置して複数設けて第１の摺動接触部を構成するとともに、挿入孔の開口面に直交する方向に沿って長手状に突出して先端が球頭部に接触する第２の突部をボールスタッドの挿入方向を軸とした略同緯度上に位置して複数設けて第２の摺動接触部を構成することにより、球頭部との接触面積が低減して摩擦抵抗の減少によるトルクの緩和が図れるとともに、各突部間に球頭部との間で間隙が生じ、第１の摺動接触部と第３の摺動接触部との間に形成された空間部に貯溜する潤滑剤が各突部間の間隙に入り込んで球頭部とベアリングシートとの間に行き渡って、潤滑剤による摺動性の向上が図れる。さらに、ハウジングの内室の球頭部の赤道に対応する位置に、ハウジングの開口部側のかしめ変形によりベアリングシートの外周面との間に緩衝部を形成する段差部を設けることで、トルクをより緩和することが可能になる。
【００１０】
請求項２記載のボールジョイントは、請求項１記載のボールジョイントにおいて、第１の突部は、球面状に突出するものである。
【００１１】
そして、球頭部に接触し第１の摺動接触部を構成する第１の突部を球面状に突出形成したため、球頭部と略点状に接触するので、球頭部との接触面積が大きく減少し、トルクの緩和が図れ、摺動性が向上するとともに、大きな荷重が掛かった場合には、第１の突部が弾性変形し、球頭部と面状に接触する状態となるので、荷重が吸収されて耐荷重性および耐久性は低下しない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のボールジョイントの実施の一形態を図面を参照して説明する。
【００１３】
図２において、１はボールジョイントで、このボールジョイント１は、金属製の円筒状のハウジング２と、金属製のボールスタッド３と、合成樹脂製のベアリングシート４とを備え、例えば自動車のステアリング機構やサスペンション機構、特にラックアンドピニオン式舵取り装置のタイロッドのラック軸端部側に用いられる。
【００１４】
そして、ハウジング２は、図１ないし図３に示すように、開口部５を有し、この開口部５と対向する位置に底面部６を有する内室７が形成され、この内室７は、組み立て前は略有底円筒状に形成されている。さらに、このハウジング２の内室７の底面部６の中央部には、略円錐凹状の錐面部８が形成され、この錐面部８の周囲には、この錐面部８に連続して略弧状に載置面部９が形成されている。また、内室７の周面には、開口部５側の内径が若干径大となるように段差部10が設けられている。さらに、底面部６の下面中央には、下方に突出する雄ねじ部11が突出形成されている。
【００１５】
また、ボールスタッド３は、球状の球頭部12に連続して小径部13を介して軸部14が一体に形成され、この軸部14の先端部の外周には、図示しない雄ねじ部が形成されている。
【００１６】
さらに、ベアリングシート４は、図１、図２および図４ないし図７に示すように、ポリアセタール樹脂などの良好なベアリング特性を有する耐荷重性の高い剛性および弾性を有した硬質合成樹脂にて成形され、ハウジング２の内室７内に収容されている。
【００１７】
そして、このベアリングシート４には、一端にボールスタッド３の球頭部12が挿入される挿入孔18を開口する円筒状の円筒胴体部19が形成され、この円筒胴体部19の他端縁には、球頭部12より径小の摺動孔20を略中央に開口する底部21が形成され、組み立て前は略有底円筒状に形成されている。また、ベアリングシート４は、球頭部12のいわゆる赤道位置、すなわち軸部14の軸方向に直交する平面で径寸法が最大となる円周位置に対向する位置で挿入孔18側の円筒胴体部19の内周面は、挿入孔18に向けて拡開するように傾斜して形成されている。さらに、球頭部12の赤道位置に対応する円周位置より底部21側の円筒胴体部19の内周面は、底部21の内面に亘って球頭部12の外周面と密着可能に球頭部12と略同曲率の球面凹状に形成されている。なお、この球頭部12の赤道位置に略対応してハウジング２の段差部10が位置する。
【００１８】
また、ベアリングシート４の底部21の外面側には、ハウジング２の底面部６の載置面部９に当接する外方に向けて突出する第１の荷重受部23および第２の荷重受部24が異なる径の円周上に位置、すなわちベアリングシート４の軸方向であるベアリングシート４の挿入孔18から球頭部12を挿入するボールスタッドの挿入方向を軸とした異なるいわゆる緯度方向の位置に複数設けられている。なお、第１の荷重受部23，23間、第２の荷重受部24，24間、あるいは第１の荷重受部23および第２の荷重受部24間がハウジング２の底面部６と所定の間隙、例えば約０．３mmを介する溝状となっている。また、底部21の摺動孔20の周縁には、ハウジング２の底面部６の錐面部８に所定の間隙を介して対向する緩衝面部25が形成されている。
【００１９】
さらに、円筒胴体部19の球頭部の赤道位置に対応する円周位置より底部21側の内面には、球面状に内面側である球頭部12に向けて突出する突部である第１の突部26が円周上に位置、すなわちボールスタッドの挿入方向を軸とした異なる緯度方向の位置で略同緯度上に位置して複数突設された摺動接触部である第１の摺動接触部27が設けられ、この第１の摺動接触部27は第１の突部26，26の先端がボールスタッド３の球頭部12の外周面に当接するように形成されている。また、円筒胴体部19の球頭部12の赤道位置に対応する円周位置より挿入孔18側の内面には、挿入孔18の開口面に直交する方向に沿って長手状に突出する突部である第２の突部28が第１の突部26と同様に略同緯度である円周上に位置して複数突設された摺動接触部である第２の摺動接触部29が設けられ、この第２の摺動接触部29は第２の突部28，28の先端がボールスタッド３の球頭部12の外周面に当接するように形成されている。なお、第１の突部26，26間、第２の突部28，28間、あるいは第１の突部26および第２の突部28間がハウジング２の周面と所定の間隙を介する溝状となっている。
【００２０】
また、第１の摺動接触部27と底部21の内面との間には、挿入孔18に向けて開口する周方向に沿った凹溝状の空間部30が設けられている。
【００２１】
さらに、ベアリングシート４の底部21の内面は、球頭部12と略同曲率の球面凹状の摺動接触部である第３の摺動接触部31となる。
【００２２】
そして、ハウジング２の内室７内に開口部５を介してベアリングシート４が底部21側から挿入され、このベアリングシート４内にボールスタッド３の球頭部12が挿入孔18から挿入され、ベアリングシート４の円筒胴体部19の挿入孔18側とともに、ハウジング２の開口部５側が内側にかしめられて変形されて、ボールスタッド３の球頭部12が摺動可能に包容されている。
【００２３】
なお、このベアリングシート４および球頭部12の収容の際、球頭部12とベアリングシート４との間に図示しない潤滑剤としての潤滑油が介在され、この潤滑油は空間部30に一部が貯溜するとともに、第１の突部26，26間、第２の突部28，28間、あるいは第１の突部26および第２の突部28間の球頭部12の外周面との間隙、さらに摺動孔20内の球頭部12とハウジング２の底面部６との間に介在する。
【００２４】
また、ハウジング２の開口部５側のかしめ変形により、段差部10にてベアリングシート４の外周面とハウジング２の内周面との間に隙間が形成され、この間隙が緩衝部33となる。
【００２５】
次に、上記実施の一形態の組み立て動作を説明する。
【００２６】
まず、ベアリングシート４を、ハウジング２の開口部５から内室７内に挿入し、図１に示すように、底部21の緩衝面部25をハウジング２の底面部６の錐面部８に所定の間隙を介して対向させて、底部21の第１の荷重受部23および第２の荷重受部24をハウジング２の底面部６の載置面部９に当接させる。
【００２７】
次に、ベアリングシート４内に、挿入孔18からボールスタッド３の球頭部12を、ベアリングシート４の底部21に当接するまで押し込むように挿入する。この後、ハウジング２の開口部５の縁部を内側にかしめて、ボールスタッド３の球頭部12を摺動自在に包容して、ボールジョイント１を組み立てる。
【００２８】
このかしめ変形により、ハウジング２に設けた段差部10にてベアリングシート４の外周面とハウジング２の内周面との間に球頭部12の赤道位置に対応する位置に空間部分となる緩衝部33が設けられる。
【００２９】
また、ベアリングシート４の球頭部12と接触する第１の摺動接触部27の第１の突部26，26、第２の摺動接触部29の第２の突部28，28および第３の摺動接触部31が若干潰れるように弾性変形するとともに、接触しない部分およびベアリングシート４の底部21の第１の荷重受部23，23間、第２の荷重受部24，24間および第１の荷重受部23と第２の荷重受部24との間が撓むように若干弾性変形する。
【００３０】
次に、上記実施の一形態の作用を説明する。
【００３１】
ハウジング２の開口部５の縁部をかしめ変形して球頭部12を摺動自在に包容した状態において、球頭部12からベアリングシート４に掛かる応力は、球頭部12が接触する第１の摺動接触部27の第１の突部26，26、第２の摺動接触部29の第２の突部28，28および第３の摺動接触部31に掛かる。そして、この応力に対して、ベアリングシート４から球頭部12にベアリングシート４の弾性による復元力である押圧エネルギが働く。
【００３２】
このため、ハウジング２、球頭部12およびベアリングシート４の各構成部品の寸法公差が球頭部12の包容の際に弾性に抗して変形された移動量の範囲内であれば、球頭部12にベアリングシート４の弾性による復元力である押圧エネルギが働くので、各構成部品の寸法公差を吸収できる。
【００３３】
さらに、ボールスタッド３に大きな荷重が掛かった際に、第１の摺動接触部27の第１の突部26，26、第２の摺動接触部29の第２の突部28，28および第３の摺動接触部31の弾性変形や第１の突部26，26間、第２の突部28，28間、および、各摺動接触部27，29，31間の弾性的な曲げ変形が生じて、ベアリングシート４全体で大荷重を吸収するので、耐荷重性および耐久性が向上する。
【００３４】
また、球頭部12は、ベアリングシート４の第１の突部26，26にて構成された第１の摺動接触部27、第２の突部28，28にて構成された第２の摺動接触部29および第３の摺動接触部31と接触するため、第１の摺動接触部27および第２の摺動接触部29が第３の摺動接触部31のように略同緯度上に帯状に接触しないで略点状および略線状に接触するので接触面積が減少した状態となり、球頭部12とベアリングシート４との摩擦抵抗が減少してトルクが緩和し、安定したトルクが得られるとともに、空間部30に一部が貯溜する潤滑油が、第１の突部26，26間、第２の突部28，28間、あるいは第１の突部26および第２の突部28間の球頭部12の外周面との間隙に介在して球頭部12の略全面に行き渡る状態となり、球頭部12の摺動性が向上する。
【００３５】
上述したように、ベアリングシート４の球頭部12と接触する第１の摺動接触部27および第２の摺動接触部29を、第１の突部26，26および第２の突部28，28にて構成したため、部品公差を吸収でき、大荷重が掛かっても吸収でき耐荷重性および耐久性を向上できるとともに、球頭部12との接触面積が減少して安定したトルクが得られ、潤滑剤が球頭部の略全面に行き渡って摺動性を向上できる。
【００３６】
また、第１の突部26，26を球面状に突出して設けたため、球頭部12と略点状に接触するので、さらに球頭部12との接触面積を大きく減少でき、トルクを緩和でき、摺動性を向上できるとともに、大きな荷重が掛かった場合には第１の突部26，26が弾性変形して球頭部12と面状に接触する状態となり、球頭部12との接触面積の増大に伴って荷重の吸収性も増大するので、荷重を十分に吸収でき耐荷重性および耐久性を向上できる。
【００３７】
さらに、球頭部12との接触面積を、第３の摺動接触部31、第２の摺動接触部29および第１の摺動接触部27の順に小さくなるように設定したため、球頭部12から掛かる荷重に対して最も大きく掛かりやすい帯状に球頭部12に当接する第３の摺動接触部31が一番大きいことから、耐荷重性が向上できる。また、第２の摺動接触部29の第２の突部28，28を帯状に形成したため、球頭部12から抜ける方向に掛かる応力を吸収できるとともに、潤滑油が球頭部12に行き渡るのでトルクの緩和も図れる。さらに、あまり大きな荷重が掛からない第１の摺動接触部27は、球面状の第１の突部26，26にて構成したため、十分に潤滑油が行き渡り、トルクを安定できる。そして、この第１の摺動接触部27を球頭部12の赤道位置を境にして荷重が掛かりやすい第３の摺動接触部31側に偏位した位置に設けたため、第１の摺動接触部27でも荷重を受けることにより第３の摺動接触部31に対する負荷を低減できる。
【００３８】
一方、ハウジング２に段差部10を設けたため、ハウジング２をかしめ変形してボールジョイント１を組み立てた際に、ベアリングシート４の外周面とハウジング２の内周面との間に球頭部12の赤道位置に対応する位置に緩衝部33が設けられるので、この緩衝部33にてトルクを緩和できるとともに、ボールスタッド３に大荷重が掛かってベアリングシート４が弾性変形する際に、この緩衝部33が弾性変形の領域となってベアリングシート４が良好に弾性変形でき、ベアリングシート４の全体的な弾性変形が十分に得られ、大荷重を効率よく吸収できる。
【００３９】
そして、大荷重が掛かった際に、球頭部12との接触面積の減少に伴ってベアリングシート４の第１の摺動接触部27、第２の摺動接触部29および第３の摺動接触部31に掛かる割合が増大する状態となるが、ベアリングシート４に第１の荷重受部23，23および第２の荷重受部24，24を設けたため、第１の荷重受部23，23および第２の荷重受部24，24自体の弾性変形とともに第１の荷重受部23，23および第２の荷重受部24，24間の撓むような弾性変形が得られるので、上述した緩衝部33によるベアリングシート４の弾性変形領域の確保とともに、ベアリングシート４の全体的な弾性変形が得られて、十分に荷重を吸収でき、耐荷重性および耐久性を向上できる。
【００４０】
なお、上記実施の形態において、ベアリングシート４に第１の摺動接触部27、第２の摺動接触部29および第３の摺動接触部31を設けて球頭部12と３箇所で接触する構成について説明したが、複数箇所で接触する構成であれば接触箇所の数は適宜設定できる。
【００４１】
また、第１の摺動接触部27および第２の摺動接触部29を複数の突部26，28で構成して説明したが、いずれか一方もしくは第３の摺動接触部31も複数の突部で構成してもよい。
【００４２】
さらに、第１の摺動接触部27の第１の突部26，26のみを球面状に突出形成したが、第２の突部28，28も球面状に突出形成してもよい。そしてさらに、第１の突部26，26の一部および全部が第２の突部28，28のように断面略台形状に形成してもよい。
【００４３】
また、空間部30を１箇所のみ設けて説明したが、複数箇所設けてもよい。
【００４４】
【発明の効果】
請求項１記載のボールジョイントによれば、ベアリングシートの内周面に設けた第１の摺動接触部を、球頭部に向けて突出して先端が球頭部に接触する第１の突部を略同緯度上に位置して複数設けて構成するとともに、挿入孔の開口面に直交する方向に沿って長手状に突出して先端が球頭部に接触する第２の突部をボールスタッドの挿入方向を軸とした略同緯度上に位置して複数設けて第２の摺動接触部を構成したため、各摺動接触部の弾性変形にて生じる弾性復元力により球頭部への押圧エネルギを保持し摩擦補償機能を与えて部品公差を吸収でき、大きな荷重が掛かった際には各摺動接触部の弾性変形や各摺動接触部間の弾性的な曲げ変形によりベアリングシート全体で吸収して、耐荷重性および耐久性を向上できるとともに、球頭部との接触面積が低減して摩擦抵抗の減少によりトルクを緩和でき、各突部間に球頭部との間に生じる間隙により第１の摺動接触部と第３の摺動接触部との間に形成された空間部に貯留する潤滑剤が球頭部とベアリングシートとの間に行き渡って摺動性を向上できる。また、ハウジングの内室の球頭部の赤道に対応する位置に、ハウジングの開口部側のかしめ変形によりベアリングシートの外周面との間に緩衝部を形成する段差部を設けることで、トルクをより緩和できる。
【００４５】
請求項２記載のボールジョイントによれば、請求項１記載のボールジョイントの効果に加え、球頭部に接触し第１の摺動接触部を構成する第１の突部を球面状に突出形成したため、球頭部と略点状に接触するので、球頭部との接触面積が大きく減少し、トルクの緩和が図れ、摺動性を向上できるとともに、大きな荷重が掛かった場合には、第１の突部が弾性変形して球頭部と面状に接触する状態となるので、十分に荷重を吸収でき耐荷重性および耐久性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のボールジョイントの実施の一形態を示すハウジング内にベアリングシートを収容した状態の断面図である。
【図２】同上ボールジョイントを示す断面図である。
【図３】同上組み立て前のハウジングを示す断面図である。
【図４】同上ベアリングシートを示す平面図である。
【図５】同上底面図である。
【図６】同上一部を切り欠いた側面断面図である。
【図７】同上一部を切り欠いた平面断面図である。
【符号の説明】
１    ボールジョイント
２    ハウジング
３    ボールスタッド
４    ベアリングシート
５    開口部
７    内室
10 段差部
12    球頭部
14    軸部
18    挿入孔
26    第１の突部
27    第１の摺動接触部
28    第２の突部
29    第２の摺動接触部
30    空間部
31    第３の摺動接触部
33 緩衝部
【図１】
0003694581.tif 000002
【図２】
0003694581.tif 000003
【図３】
0003694581.tif 000004
【図４】
0003694581.tif 000005
【図５】
0003694581.tif 000006
【図６】
0003694581.tif 000007
【図７】
0003694581.tif 000008