(57)【要約】【課題】シート部材の摩耗を低減することができるボールジョイントを提供する。【解決手段】外表面５が球面状であるボール部２５及びこのボール部２５から延びているロッド部２６を有しているボールスタット２２と、ボール部２５を収容しているハウジング２０と、ハウジング２０内に設けられボール部２５の外表面５が接触している内表面９を有しているシート部材２１とを備えている。ボール部２５に、当該ボール部２５の内部で潤滑油ｇを収容する中空部６と、この中空部６から前記外表面５に貫通し中空部６の潤滑油ｇを外表面５と内表面９との間へ供給する複数の孔７とが形成されている。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外表面が球面状であるボール部及び当該ボール部から延びているロッド部を有しているボールスタットと、
前記ボール部を収容しているハウジングと、
前記ハウジング内に設けられ前記ボール部の外表面が接触している内表面を有しているシート部材と、を備え、
前記ボール部に、当該ボール部の内部で潤滑油を収容する中空部と、前記中空部から前記外表面に貫通し前記中空部の潤滑油を前記外表面と前記内表面との間へ供給する複数の孔と、が形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】
前記ハウジングは、前記ボール部と前記シート部材との間の面圧が前記ロッド部に遠い第一領域よりも当該ロッド部に近い第二領域で高くなるようにして、前記シート部材を介して前記ボール部を締まり嵌めの状態として保持している本体部を有し、
前記孔は、前記第一領域よりも前記第二領域の方に多く配置されている請求項１に記載のボールジョイント。
【請求項３】
前記ロッド部の内部には、前記中空部と繋がっている空間部が形成されている請求項１又は２に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。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車両に搭載されるステアリング装置には、ボールジョイントが用いられており、このボールジョイントは、ボール部及びロッド部を有している金属製のボールスタットと、ボール部を収容しているハウジングとを備えている（例えば特許文献１参照）。
ハウジング内には、例えば合成樹脂製からなるシート部材が設けられており、ボール部はシート部材に対して摺動するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２６２２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ボールジョイントでは、ハウジングは、シート部材を介してボール部を締まり嵌めの状態として保持しており、この状態でボール部がシート部材に対して摺動するため、特に長期にわたって使用していると、シート部材が摩耗することがある。この摩耗が多くなると、ボール部にがたつきが生じることがあり、このようながたつきは、ボールジョイントの特性（例えば、トルク特性や静音特性など）を低下させる原因の一つとなる。
そこで、本発明は、シート部材の摩耗を低減することができるボールジョイントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するための本発明のボールジョイントは、外表面が球面状であるボール部及び当該ボール部から延びているロッド部を有しているボールスタットと、前記ボール部を収容しているハウジングと、前記ハウジング内に設けられ前記ボール部の外表面が接触している内表面を有しているシート部材とを備え、前記ボール部に、当該ボール部の内部で潤滑油を収容する中空部と、前記中空部から前記外表面に貫通し前記中空部の潤滑油を前記外表面と前記内表面との間へ供給する複数の孔とが形成されていることを特徴とする。
【０００６】
本発明によれば、ボール部の内部に形成された中空部に収容している潤滑油を、当該中空部からボール部の外表面に貫通している複数の孔を通って、ボール部の外表面とシート部材の内表面との間へ供給することができるので、ボール部とシート部材との間から潤滑油が失われることを防止できる。この結果、シート部材とボール部との間の潤滑状態が良好となり、ボール部の摺動により生じるシート部材の摩耗を低減することが可能となる。
【０００７】
また、前記ハウジングは、前記ボール部と前記シート部材との間の面圧が前記ロッド部に遠い第一領域よりも当該ロッド部に近い第二領域で高くなるようにして、前記シート部材を介して前記ボール部を締まり嵌めの状態として保持している本体部を有し、前記孔は、前記第一領域よりも前記第二領域の方に多く配置されているのが好ましい。
この場合、ハウジングの本体部は、ボール部とシート部材との間の面圧がロッド部に遠い第一領域よりもロッド部に近い第二領域で高くなるようにして、シート部材を介してボール部を締まり嵌めの状態として保持しているので、ボール部がロッド部側へ抜け出る方向ではなく、ロッド部と反対側の方向、つまり、ボール部が本体部に押し込まれる方向に力が作用するため、ハウジングからボール部が抜け出にくくなり、ハウジングによるボールスタッドの保持力が高くなる。
そして、孔は、第一領域よりも第二領域の方に多く配置されていることから、第二領域に潤滑油を供給しやすくなる。つまり、面圧が高い第二領域では摩耗が生じやすくなるが、当該面圧が高い第二領域に潤滑油を不足しないように供給し、潤滑状態を良好に保ち、摩耗を抑制することができる。
【０００８】
また、前記ロッド部の内部には、前記中空部と繋がっている空間部が形成されているのが好ましい。
この場合、例えば中空のパイプを塑性加工することにより、ボール部に中空部が形成され、ロッド部に空間部が形成されたボールスタッドを製造することができ、ボールスタッドの製造が容易となる。また、潤滑油の保有量を多くすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ボール部内の中空部に収容した潤滑油が、複数の孔を通って、ボール部の外表面とシート部材の内表面との間に供給されるので、ボール部とシート部材との間から潤滑油が失われることを防止でき、ボール部とシート部材との間の潤滑状態が良好となり、ボール部の摺動により生じるシート部材の摩耗を低減することが可能となる。この結果、ボールジョイントにおける、例えばトルク特性や静音特性など特性が低下するのを防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のボールジョイントを備えているステアリング装置を模式的に示した説明図である。
【図２】インナーボールジョイント及びアウターボールジョイントを含むタイロッド部の説明図である。
【図３】ハウジング及びボールスタッドの一部の拡大図である。
【図４】孔の配置を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明のボールジョイントを備えているステアリング装置を模式的に示した説明図である。このステアリング装置は、ステアリングホイール１０が取り付けられているステアリングシャフト１１、ピニオン軸１５およびラック軸１６（転舵軸）を有しているラックアンドピニオン機構１３、ステアリングシャフト１１とピニオン軸１５とを繋いでいる中間軸１２、及び、ラック軸１６とナックルアーム（図示せず）との間に設けられている左右のタイロッド部１４を備えている。
【００１２】
ラックアンドピニオン機構１３に関して説明すると、ピニオン軸１５にはピニオン１５ａが形成されており、ラック軸１６は車両の左右方向に延びておりピニオン１５ａに噛み合うラック１６ａが形成されている。ピニオン軸１５の回転は、ピニオン１５ａおよびラック１６ａにより、ラック軸１６の左右方向の移動に変換される。
なお、左右方向の位置に関して、ナックルアーム側を左右方向の外側、ラック軸１６側を左右方向の内側と呼んで説明する。
【００１３】
図２は、図１の右側にあるタイロッド部１４の説明図である。タイロッド部１４は、その内側でインナーボールジョイント２を介してラック軸１６と連結されており、また、外側でアウターボールジョイント３を介してナックルアーム（図示せず）と連結されている。
【００１４】
図１及び図２に示したステアリング装置における操舵操作について説明すると、ステアリングホイール１０の回転が、ステアリングシャフト１１および中間軸１２によってピニオン軸１５に伝達され、ピニオン軸１５のピニオン１５ａの回転が、ラック１６ａを通じてラック軸１６の左右方向移動に変換される。つまり、ステアリングホイール１０の操作に応じてラック軸１６が左右方向に移動する。
ラック軸１６の左右方向の移動力が、インナーボールジョイント２を介してタイロッド部１４に伝えられ、さらに、タイロッド部１４の左右方向の移動力がアウターボールジョイント３を介してナックルアーム１７へと伝えられる。
【００１５】
インナーボールジョイント２の全体構成について説明する。インナーボールジョイント２は、ラック軸１６の端部に連結される鋼製のハウジング２０と、このハウジング２０内に保持されている合成樹脂製のシート部材２１と、鋼製のボールスタッド２２とを備えている。
ハウジング２０は、シート部材２１およびボールスタッド２２を保持する本体部２３と、ラック軸１６の端部に連結される連結部２４とを有している。本体部２３は、有底筒状であり、一方（図２では右側）に向かって開口している開口部２３ａが形成されている。
【００１６】
シート部材２１は、ハウジング２０の本体部２３内に設けられている。シート部材２１は、カップ形状であり、周壁部２１ａと底部２１ｂとを有している。そして、シート部材２１は、底部２１ｂが本体部２３に形成されている凹部の底に位置するようにして配置されている。
【００１７】
ボールスタッド２２は、球面状の外表面を有するボール部（球頭部）２５と、このボール部２５から延びているロッド部２６とを有し、ボール部２５とロッド部２６が一体的に形成されている。ボール部２５の外表面は、本体部２３内でシート部材２１に覆われており、ロッド部２６は、本体部２３から突出している。そして、ボール部２５は、シート部材２１を介して、ハウジング２０の本体部２３に締まり嵌めの状態となって収容されている。
【００１８】
ボール部２５は、シート部材２１を介してハウジング２０の本体部２３に包み込まれるようにして保持されている。シート部材２１の内表面は、ボール部２５の外表面に沿う球面形状であり、ボール部２５は、シート部材２１に対して摺動可能となっている。このため、ボールスタッド２２は、ボール部２５を支点として、ハウジング２０に対して揺動可能となる。また、ボールスタッド２２は、ロッド部２６の中心線回りに回転可能となっている。そして、シート部材２１とボール部２５との間には、グリース等の潤滑油が充填されている。
【００１９】
ボールスタッド２２は、タイロッド部１４の一部となっている。つまり、タイロッド部１４は、ボールスタッド２２と、このボールスタッド２２のロッド部２６に連結された外側シャフト２７とによって構成されている。
【００２０】
ロッド部２６の先端部（図２では右端部）には、雄ねじ２８が形成されている。雄ねじ２８は、外側シャフト２７に形成されている雌ねじ２９に螺合している。雄ねじ２８が雌ねじ２９に螺合していることにより、外側シャフト２７とボールスタッド２２とが同軸的に連結される。
そして、外側シャフト２７に対してボールスタッド２２をその中心線回りに回転させることで、雌ねじ２９に対する雄ねじ２８の螺合長さ（ねじ込み量）を調節することができ、これにより、車輪のトーイン・トーアウト調整を行うことができる。
【００２１】
アウターボールジョイント３の全体構成について説明する。アウターボールジョイント３は、ハウジング３０と、このハウジング３０に保持されたシート部材３１と、ボールスタッド３２とを備えている。ハウジング３０は、シート部材３１およびボールスタッド３２を保持する本体部３３を有している。本体部３３は、シート部材３１がその内側に配置された筒状部３３ａと、この筒状部３３ａの一端（図２では下端）を塞いでいる板部３３ｂとを有している。筒状部３３ａは、外側シャフト２７の外側端部と一体的に形成されている。
【００２２】
シート部材３１は、ハウジング３０の本体部３３内に設けられている。シート部材３１は、カップ形状であり、周壁部３１ａと底部３１ｂとを有している。そして、シート部材３１は、底部３１ｂが本体部３３に形成されている凹部の底に位置するようにして配置されている。
【００２３】
ボールスタッド３２は、球面状の外表面を有するボール部（球頭部）３５と、このボール部３５から上方へ延びているロッド部３６とを有し、これらは一体的に形成されている。ボール部３５の外表面は、本体部３３内でシート部材３１に覆われており、ロッド部３６は、本体部３３から突出している。そして、ボール部３５は、シート部材３１を介して、ハウジング３０の本体部３３に締まり嵌めの状態となって収容されている。
【００２４】
シート部材３１の内表面は、ボール部３５の外表面に沿う球面形状であり、ボール部３５は、シート部材３１の内表面に対して摺動可能である。このため、ボールスタッド３２は、ボール部３５を支点としてハウジング３０に対して揺動可能となる。そして、シート部材３１とボール部３５との間には、グリース等の潤滑油が充填されている。
【００２５】
本発明に係るボールジョイントは、前記ステアリング装置のインナーボールジョイント２及びアウターボールジョイント３として利用することができる。そこで、インナーボールジョイント２を本発明のボールジョイントとし、その具体的な構成について説明する。
図３は、ハウジング２０及びボールスタッド２２の一部の拡大図であり、部分的に断面で示している。
【００２６】
ハウジング２０は、シート部材２１およびボールスタッド２２を保持する本体部２３を有しており、前記のとおり、この本体部２３は有底筒状であり、一方（図３では右側）に向かって開口している開口部２３ａが形成されている。また、本体部２３の外径（外周輪郭形状）は、開口部２３ａに向かって縮径している（小さくなる）形状であり、開口部２３ａ付近の部分は他の部分（連結部２４側の部分）よりも小さくなっている。
【００２７】
ボールスタッド２２が有しているボール部２５の内部には中空部６が形成されており、この中空部６に潤滑油ｇが収容されている。また、ボール部２５には、中空部６から外表面５に貫通している複数の孔７が形成されている。
つまり、ボール部２５は、内部に空間を有する殻構造であり、球形の内表面を有している。この内表面で囲まれた空間が、球形の前記中空部６となる。
そして、この殻構造を構成している壁４に、前記孔７が形成されている。孔７は壁４を中空部６から外表面５に貫通して形成されている。
【００２８】
本実施形態では、ボールスタッド２２が有しているロッド部２６の内部に、円柱状の空間部８が形成されており、この空間部８と前記中空部６とは繋がっている。
そして、インナーボールジョイント２を組み立てる際に、空間部８、中空部６及び孔７に潤滑油ｇが充填される。このため、中空部６に充填されている潤滑油ｇは、複数の孔７それぞれを通って、ボール部２５の外表面５とシート部材２１の内表面９との間へ流れることができる。
なお、本実施形態では、シート部材２１の内表面９は平滑面であるが、溝や窪みが複数形成された凹凸面であってもよい。
【００２９】
このようなボール部２５の構成によれば、ボール部２５とシート部材２１との間から潤滑油ｇが失われることを防止できる。つまり、シート部材２１に対してボール部２５が摺動し、両者間に存在していた潤滑油の膜が切れそうになっても、孔７に存在していた潤滑油ｇがボール部２５とシート部材２１との間へと供給され、潤滑油の膜を継続して形成することができる。この結果、シート部材２１とボール部２５との間の潤滑状態が良好となり、ボール部２５の摺動により生じるシート部材２１の摩耗を低減することが可能となる。
【００３０】
また、図３に示しているように、ボール部２５には複数の孔７が形成されているが、これら孔７は、ボール部２５の壁４に点在している。
図４は、孔７の配置を説明する説明図である。複数の孔７は、均一に配置されていてもよいが、本実施形態では、不均一な配置としている。つまり、図４に示しているように、孔７は、ボール部２５のうち、ロッド部２６に遠い第一領域Ａ１よりも、ロッド部２６に近い第二領域Ａ２の方に多く配置されている。
第一領域Ａ１及び第二領域Ａ２について説明すると、球形であるボール部２５を、ロッド部２６の中心線Ｃに直交しかつボール部２５の中心を通る平面Ｐを境界として分割したとすると、第一領域Ａ１は、平面Ｐよりもロッド部２６に近い側の領域であり、第二領域Ａ２は、平面Ｐよりもロッド部２６から離れた側の領域である。
【００３１】
前記のとおり、ボール部２５のうち、第一領域Ａ１よりも第二領域Ａ２の方に、孔７を多く配置しているのは、ボール部２５とシート部材２１との間で生じる面圧が、第一領域Ａ１よりも第二領域Ａ２で高くなるようにして、ハウジング２０の本体部２３は、シート部材２１を介してボール部２５を締まり嵌めの状態として保持しているためである。
つまり、ボール部２５とシート部材２１との間において、面圧が高い部分（第二領域Ａ２）では摩耗が生じやすく、また、潤滑油が切れやすくなるが、このような場合であっても、孔７を、第一領域Ａ１よりも第二領域Ａ２の方に多く配置することで、面圧が高い部分（第二領域Ａ２）に潤滑油ｇをより多く供給しやすくなり、摩耗の発生を抑制することができる。
なお、ボール部２５とシート部材２１との間で生じる面圧を、第一領域Ａ１よりも第二領域Ａ２で高くしているのは、ハウジング２０におけるボールスタッド２２の保持力を高めるためである。すなわち、ボール部２５とシート部材２１との間の面圧が第一領域Ａ１よりも第二領域Ａ２で高くなるようにして、ハウジング２０の本体部２３がボール部２５を締まり嵌めの状態として保持することで、ボール部２５が、ロッド部２６側へ抜け出る方向ではなく、ロッド部２６と反対側の方向、つまり、ボール部２５が本体部２３に押し込まれる方向に力が作用するため、ハウジング２０におけるボールスタッド２２の保持力を高めることができる。
【００３２】
そして、第一領域Ａ１では、第二領域Ａ２よりも孔７の数を減らすことで、ボール部２５全体における壁４の欠損部分が少なくなり、ボール部２５の剛性（強度）を確保することができる。
なお、第一領域Ａ１及び第二領域Ａ２における孔７の数の大小は、ボール部２５（第一領域Ａ１又は第二領域Ａ２）の外表面５の面積（孔７が無いと仮定した場合の面積）Ｂと、孔７の開口面積の総計ｂとの比率（ｂ／Ｂ）に置き換えて、比較することができる。つまり、第二領域Ａ２の外表面の面積Ｂ２と、当該第二領域Ａ２に形成されている孔７の開口面積の総計ｂ２との比率（ｂ２／Ｂ２）が、第一領域Ａ１の外表面の面積Ｂ１と、当該第一領域Ａ１に形成されている孔７の開口面積の総計ｂ１との比率（ｂ１／Ｂ１）よりも大きくなっている。
【００３３】
また、孔７の断面形状に制限はないが、丸形状とするのが加工の面で好ましい。そして、孔７の断面形状は、全ての孔７について同じとしてもよいが、異なるようにしてもよい。さらに、孔７は全長にわたって同じ断面形状としてもよいが、中空部６から外表面５に向かって孔７の断面が拡大してもよく、又は、縮小していてもよい。
【００３４】
孔７の径について説明すると、例えば孔７の直径を０．５ｍｍから１．５ｍｍ程度とすることができる。直径が小さすぎると、潤滑油の流れが悪くなり、直径が大きすぎると、ボール部２５の強度を低下させる場合がある。
このように、ボール部２５に孔７が複数形成され、当該孔７の直径は、壁４の厚さに比べて小さいことから、空間部８に存在している潤滑油が円滑に外表面５へと供給されるように、低粘度の潤滑油ｇが採用されている。
【００３５】
以上の本実施形態に係るボールジョイントによれば、ボール部２５の外表面５とシート部材２１の内表面９との間の潤滑油ｇ（油膜）が減ると、ボール部２５内の中空部６に収容されている潤滑油ｇが、複数の孔７を通って、ボール部２５の外表面５とシート部材２１の内表面９との間へ供給される。このため、ボール部２５とシート部材２１との間から潤滑油の膜が失われることを防止でき、鋼製のボール部２５と合成樹脂製のシート部材２１との間の潤滑状態が良好となり、ボール部２５の摺動により生じるシート部材２１の摩耗を低減することが可能となる。この結果、ボールジョイントにおける、例えばトルク特性や静音特性など特性が低下するのを防ぐことが可能となり、また、ボールジョイントの耐久性を高めることが可能となる。
【００３６】
また、本実施形態では、ハウジング２０によるボールスタッド２２の保持力を高めるために、ハウジング２０の奥部側よりも開口部２３ａ側で、ボール部２５とシート部材２１との面圧が高くなるように、ボールスタッド２２がハウジング２０内で支持されている。この場合、開口部２３ａ側でシート部材２１は摩耗が生じやすい環境となるが、ボール部２５のうち、開口部２３ａ側で孔７の数が多く配置されているため、摩耗が生じやすい部分に多くの潤滑油を供給することができ、摩耗を抑制することができる。
【００３７】
また、ボールスタッド２２において、ボール部２５内に中空部６が形成され、ロッド部２６内に中空部６と繋がっている空間部８が形成されているので、例えば中空のパイプを塑性加工することにより、このボールスタッド２２を製造することができ、ボールスタッド２２の製造が容易となる。また、空間部８にも潤滑油を溜めておくことができ、潤滑油の保有量を多くすることができる。
【００３８】
本発明のボールジョイントは、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。前記実施形態では、インナーボールジョイント２を説明したが、アウターボールジョイント３も同様の構成とすることができる。また、本発明のボールジョイントは、前記のようなステアリング用以外として、サスペンション用、ナックルアーム用等に適用することができる。
今回開示した実施形態は、本発明の例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の構成と均等な意味、及び、範囲内での全ての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００３９】
２：インナーボールジョイント、  ３：アウターボールジョイント、  ５：外表面、  ６：中空部、  ７：孔、  ８：空間部、  ９：内表面、  ２０：ハウジング、  ２１：シート部材、  ２２：ボールスタッド、  ２３：本体部、  ２５：ボール部、  ２６：ロッド部、  ３０：ハウジング、  ３１：シート部材、  ３２：ボールスタッド、  ３３：本体部、  ３５：ボール部、  ３６：ロッド部、  ｇ：潤滑油、  Ａ１：第一領域、  Ａ２：第二領域
【図１】
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【図２】
2011169449.tif 000004
【図３】
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【図４】
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