(57)【要約】【課題】弾性リフトを増大させずに揺摺動トルクを減少させること。【解決手段】凹球面３１及び外周面３３とを有する樹脂材製のボールシート３０と、凹球面３１に回転自在に嵌合する球状頭部４１を有するスタッドボール４０と、ボールシート３０を開口部２３から底面２１側に向けて挿入して収容し、内周面２２とボールシート３０の外周面３３が嵌合するボールシート挿入部２０を有するハウジング１２とを備え、外周面３３の外径は、底面２１側から開口部２３側に向けて拡がっており、また、内周面２２の内径Ｎは、底面２１側から開口部２３側に向けて拡がっている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹球面及び外周面とを有する樹脂材製のボールシートと、
上記凹球面に回転自在に嵌合する球状頭部を有するスタッドボールと、
上記ボールシートを開口部から底面側に向けて挿入して収容し、その内周面と上記ボールシートの外周面が嵌合する凹部を有するハウジングとを備え、
上記外周面の外径は、上記底面側から上記開口部側に向けて拡がっており、また、上記内周面の内径は、上記底面から上記開口部側に向けて少なくとも拡がる領域を有していることを特徴とするボールジョイント装置。
【請求項２】
上記外周面の外径は、上記凹部の底面側で上記内周面の内径より小、上記凹部の開口部側で上記内周面の内径より大に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のボールジョイント装置。
【請求項３】
上記外周面の外径は、上記内周面の内径より大に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のボールジョイント装置。
【請求項４】
上記外周面の外径と上記内周面の内径との差は、上記底面側から上記開口部側に向けて単調増加することを特徴とする請求項３に記載のボールジョイント装置。
【請求項５】
上記外周面の外径と上記内周面の内径との差は、上記底面側から中途部まで一定、上記中途部から上記開口部側に向けて単調増加することを特徴とする請求項３に記載のボールジョイント装置。
【請求項６】
上記外周面の外径と上記内周面の内径との差は、上記底面側から上記開口部まで一定であることを特徴とする請求項３に記載のボールジョイント装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種機械の機構要素接続部分などに用いられるボールジョイント装置に関し、特に揺摺動トルク及び弾性リフトを軽減することができる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用スタビライザは、スタビライザバーを車両の懸架装置に連結し、スタビライザバーのねじり反力を利用して車両の姿勢を安定させる機能を有している。例えば車両用スタビライザは、Ｕ字状に形成されたスタビライザバーの両端を懸架装置の作動部分に連結させ、スタビライザバーのトーション部を車体フレームに固定部材で固定させ、ねじり反力を受けるように構成されている。
【０００３】
車両スタビライザを構成する装置として、スタビライザとストラットやアーム類を連結するボールジョイント装置が用いられている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００４】
図７は、ボールジョイント装置の一例を示す断面図である。図７に示すように、ボールジョイント装置３１０は、ロッド部材３１１とこのロッド部材３１１の端部に一体に設けられたハウジング３１２を備えている。ロッド部材３１１の左右両側部にそれぞれ折曲げ縁部３１４が設けられている。
【０００５】
ハウジング３１２は、図８に示すように、円筒状に絞り加工されたボールシート挿入部３２０と、ボールシート挿入部３２０の端部に位置する底面３２１とを有している。ボールシート挿入部３２０の開口部にフランジ部３２３が設けられている。また、底面３２１に複数の孔３２４が打抜かれている。
【０００６】
ボールシート挿入部３２０にボールシート３３０が収容される。このボールシート３３０は、熱可塑性の合成樹脂からなり、凹球面３３１及び外周面３３２を有している。
【０００７】
ボールシート３３０の凹球面３３１にスタッドボール３４０の球状頭部３４１が回転自在に嵌合させられている。スタッドボール３４０は、球状頭部３４１以外に、ねじ部３４２と大径部３４３を備えており、ボールシート３３０の鍔部３４４と大径部３４３との間にダストカバー３４５が設けられている。
【０００８】
このように構成されたボールジョイント装置では、車両のサスペンションがストロークするに伴い、スタッドボール３４０とボールシート３３０とが揺摺動される。なお、揺摺動される際の特性は、揺摺動トルク、あるいは、揺動トルク及び回転トルクと定義づけられている。
【０００９】
ハウジング３１２の内周面の内径は、ボールシート３３０の外周面の外径より小さく形成されることで、ボールシート３３０がハウジング３１２内に弾性力によって十分に固定されるようにしていた。なお、ハウジング３１２の内周面の内径と、ボールシート３３０の外周面の外径との差を締め代と称している。
【００１０】
近年、車両の乗り心地を向上を目的としてサスペンションフリクションを低減する要求が高まり、サスペンション部品の一つであるボールジョイント装置の揺摺動トルクの低減が求められている。締め代が大きいと、ハウジング３１２によりボールシート３３０が内側へ押圧されるため、ボールシートとスタッドとの隙間が減り、揺摺動トルクが高まり（例えば、１．６Ｎｍ以上）、乗り心地が悪化する。このため、締め代を小さくすることで、乗り心地を改善する低トルク型のボールシート（例えば、１．０Ｎｍ以下）が考えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許３１６８２２９号公報
【特許文献２】特許３３６９６５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述した低トルク型のボールシートを用いたボールジョイント装置にあっては、次のような問題があった。すなわち、ボールシートは射出成形にて製造される樹脂部品であるため、成形時の熱収縮の影響によりボールシートの外周面の外径は一定にならず、開口側に向けて広がるテーパ形状になっている。これに対し、ハウジングの凹部の内周面は図８に示すように、ストレート形状（内径一定）である。
【００１３】
図９は、ハウジングの内周面の内径（Ｒ）とボールシートの外周面の外径との関係を示す説明図である。従来のボールシート（Ｑａ）であれば締め代が十分にあることから、ボールシートとハウジングが密着している領域が広くなり、支持が安定することになる。しかしながら、締め代を小さくした低トルク型のボールシート（Ｑｂ）の場合は、ボールシートとハウジングとの間に生じる隙間が過大になる部分が生じ（弾性リフト）、スタッドボールとボールシートとの接触が局部的になる（Ｘ）。これはガタとして生じ、不快な騒音や振動が発生する要因となる場合がある。なお、弾性リフトとは、荷重をかけたときの撓みである。
【００１４】
図１０，図１１は、ボールジョイント装置の耐久試験を施した場合、試験前後における荷重とたわみとの関係を通常のボールシートと低トルク型のボールシートの場合を比較して示す説明図である。ハウジングの内周面が一定の場合、低トルク型のボールシートを用いて締め代を下げると弾性リフト量が増大し、試験後においては、ボールシートが変形し、ガタが発生する。
【００１５】
図１２は、ボールジョイント装置に組み込まれたボールシートとハウジングとの締め代と揺摺動トルクとの関係を示す説明図である。締め代を小さくすると揺摺動トルクが少なくなることが判る。また、図１３は、ボールジョイント装置に組み込まれたボールシートとハウジングとの締め代と弾性リフトとの関係を示す説明図である。締め代を小さくすると、弾性リフト量が増大することが判る。
【００１６】
そこで本発明は、弾性リフトを増大させずに揺摺動トルクを減少させることができるボールジョイント装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の車両用スタビリンクは次のように構成されている。
【００１８】
凹球面及び外周面とを有する樹脂材製のボールシートと、上記凹球面に回転自在に嵌合する球状頭部を有するスタッドボールと、上記ボールシートを開口部から底面側に向けて挿入して収容し、その内周面と上記ボールシートの外周面が嵌合する凹部を有するハウジングとを備え、上記外周面の外径は、上記底面側から上記開口部側に向けて拡がっており、また、上記内周面の内径は、上記底面から上記開口部側に向けて少なくとも拡がる領域を有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、弾性リフトを増大させずに揺摺動トルクを減少させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施の形態に係るボールジョイント装置が組み込まれた車両用スタビライザ及び車両前輪の懸架装置を示す斜視図。
【図２】同ボールジョイント装置を分解して示す断面図。
【図３】同ボールジョイント装置に組み込まれたハウジングの内周面の内径とボールシートの外周面の外径との関係を示す説明図。
【図４】同ボールジョイント装置に組み込まれた第１変形例に係るハウジングの内周面の内径とボールシートの外周面の外径との関係を示す説明図。
【図５】同ボールジョイント装置に組み込まれた第２変形例に係るハウジングの内周面の内径とボールシートの外周面の外径との関係を示す説明図。
【図６】同ボールジョイント装置に組み込まれた第３変形例に係るハウジングの内周面の内径とボールシートの外周面の外径との関係を示す説明図。
【図７】ボールジョイント装置の一例を示す断面図。
【図８】同ボールジョイント装置に組み込まれたハウジングを示す断面図。
【図９】同ボールジョイント装置に組み込まれたハウジングの内周面の内径とボールシートの外周面の外径との関係を示す説明図。
【図１０】同ボールジョイント装置における試験前における荷重とたわみとの関係を通常のボールシートと低トルク型のボールシートの場合を比較して示す説明図。
【図１１】同ボールジョイント装置における試験後における荷重とたわみとの関係を通常のボールシートと低トルク型のボールシートの場合を比較して示す説明図。
【図１２】同ボールジョイント装置に組み込まれたボールシートとハウジングとの締め代と揺摺動トルクとの関係を示す説明図。
【図１３】同ボールジョイント装置に組み込まれたボールシートとハウジングとの締め代と弾性リフトとの関係を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は本発明の一実施の形態に係るボールジョイント装置１０が組み込まれた車両用スタビライザ１００及び車両前輪の懸架装置２００を示す斜視図、図２はボールジョイント装置１０を分解して示す断面図である。
【００２２】
図１に示すように、車両用スタビライザ１００は、中空部材から構成されたスタビライザバー１０１と、スタビライザバー１０１を車体のフレーム部（不図示）に固定する固定部材１０２と、スタビライザバー１０１の先端１０１ａを懸架装置２００の作動部分に連結させるスタビライザリンク１１０とを備えている。ボールジョイント装置１０は、スタビライザリンク１１０の一部を構成している。
【００２３】
図２に示すように、ボールジョイント装置１０は、金属製のハウジング１２を備えている。ハウジング１２は鋼板等の１枚の金属板からなるプレス成形品であり、絞り加工して形成されている。
【００２４】
ハウジング１２は、円筒状に絞り加工されたボールシート挿入部（凹部）２０と、ボールシート挿入部２０の端部に位置する底面２１と、内周面２２とを有している。ボールシート挿入部２０の開口部２３にフランジ部２４が設けられている。また、底面２１に複数の孔２５が打抜かれている。内周面２２の内径Ｎは、底面２１から中途部２２ａまで一定であり、その中途部２２ａから開口部２３側に向けて拡がっている。
【００２５】
ボールシート挿入部２０にボールシート３０が収容される。このボールシート３０は、例えばポリアセタールやポリブチレンテレフタレートなどの熱可塑性の合成樹脂からなり、有底筒状に形成されており、内部に凹球面３１、底部に突起３２、及び、外周面３３を有している。外周面３３の外径Ｇは、底面２１側から開口部２３側に向けて拡がっている。
【００２６】
図２に示すように、ボールシート３０の底面には孔２５と対応した位置に複数の突起３２が設けられている。この突起３２を孔２５に挿入したのち、突起３２が孔２５の外側に突出する部分３２ａを、外部から熱を加えるかあるいは高周波誘導による発熱によって軟化させるとともに、部分３２ａを軸線方向に潰すことによって、ハウジング１２に対してボールシート３０を固定する。
【００２７】
ボールシート３０の凹球面３１にスタッドボール４０の球状頭部４１が回転自在に嵌合される。スタッドボール４０は、球状頭部４１以外に、ねじ部４２と大径部４３を備えている。
【００２８】
ここで、図３を用いて、ハウジング１２の内周面２２の内径Ｎとボールシート３０の外周面の外径Ｇとの関係について説明する。
【００２９】
すなわち、外周面の外径Ｇは、凹部の底面側で上記内周面の内径Ｎより小、凹部の開口部側で内周面の内径Ｎより大に形成されている。
【００３０】
このように構成されていると、局部当たりは回避されるとともに、全体的に締め代を減少させる。弾性リフトの増加が抑えられる。結果的に、車両の乗心地（特に微振幅領域）の向上効果がある。なお、定常揺動トルク／回転トルクは、１．０Ｎｍ以下とすることが好ましい。
【００３１】
このように締め代を制御することで、定常揺動／回転トルク、弾性リフトの他、スタッド抜き荷重等を所望の値にすることができる。この他、テーパ開始点、テーパ角度、テーパの数を変えるようにしてもよい。
【００３２】
なお、ハウジング１２はプレス成形とし、機械加工を行わないで成形できる。このため、既存の製造ラインに対し大幅な改造は必要なく、既存の製造コスト・製品コストを最小限に抑えることができる。
【００３３】
図４〜図６は、外周面の外径Ｇと内周面の内径Ｎとの差を様々に変化させることで、乗り心地を細かく設定することができる例を示している。いずれも、上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００３４】
図４に示す第１変形例においては、外周面の外径Ｇは、内周面の内径Ｎより大に形成され、外周面の外径Ｇと内周面の内径Ｎとの差は、底面２１側から開口部２３側に向けて単調増加するように設定されている。
【００３５】
図５に示す第２変形例においては、外周面の外径Ｇと内周面の内径Ｎとの差は、底面２１側から中途部まで一定、中途部から開口部側に向けて単調増加するように設定されている。
【００３６】
図６に示す第３変形例においては、外周面の外径Ｇと内周面の内径Ｎとの差は、底面２１側から開口部まで一定である。
【００３７】
上述したように、本実施の形態に係る車両用スタビライザ１０に組み込まれたスタビライザバー２０では、軽量化のために中空部材を用いた場合であっても、中実部材と同様に主応力を均一化することが簡易な設計及び製造方法で実現できる。
【００３８】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
弾性リフトを増大させずに揺摺動トルクを減少させることができるボールジョイント装置を提供できる。
【符号の説明】
【００４０】
１０…ボールジョイント装置、１２…ハウジング、２０…ボールシート挿入部（凹部）、２１…底面、２２…内周面、２３…開口部、３０…ボールシート、３１…凹球面、３３…外周面、車両用スタビライザ１００、スタビライザバー１０１、スタビライザリンク１１０。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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