(57)【要約】  本発明は、ボールスリーブジョイント、特に自動車のシャーシ構成群及びステアリング構成群用のボールスリーブジョイントであって、２つのハウジング半部から成るジョイントハウジングと、丸く形成された軸受面を備えたボールスリーブとから成っており、軸受面が、弾性プラスチックから製造されていてジョイントハウジングの切欠きに固定された軸受シェル内に受容されている形式のもの、並びにこのような形式のボールスリーブジョイントを製造する方法に関する。本発明の構成では、両ハウジング半部（３ａ，３ｂ）がボールスリーブジョイント（１）の長手方向軸線の方向で、ボールスリーブジョイント（１）の組立て中に規定のプレス力で押し合わされていて、プレス力によって所定された取付け状態において、両ハウジング半部（３ａ，３ｂ）の間における少なくとも１つの素材結合式の結合部（１４）を用いて保持されている。
2008510111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボールスリーブジョイント、特に自動車のシャーシ構成群及びステアリング構成群用のボールスリーブジョイントであって、２つのハウジング半部から成るジョイントハウジングと、丸く形成された軸受面を備えたボールスリーブとから成っており、軸受面が、弾性プラスチックから製造されていてジョイントハウジングの切欠きに固定された軸受シェル内に受容されている形式のものにおいて、両ハウジング半部（３ａ，３ｂ）がボールスリーブジョイント（１）の長手方向中心軸線（１）の方向で、規定されたプレス力でボールスリーブジョイント（１）の組立て中に押し合わされていて、プレス力によって所定された取付け状態において、両ハウジング半部（３ａ，３ｂ）の間における少なくとも１つの素材結合式の結合部（１４）を用いて保持されていることを特徴とするボールスリーブジョイント。
【請求項２】
素材結合式の結合部が溶接結合部、特にレーザ溶接結合部である、請求項１記載のボールスリーブジョイント。
【請求項３】
素材結合式の結合部がろう接結合部である、請求項１記載のボールスリーブジョイント。
【請求項４】
素材結合式の結合部が接着結合部である、請求項１記載のボールスリーブジョイント。
【請求項５】
軸受シェル（２）が、ジョイントハウジング（３）の切欠き（８）の内壁に接触する外側表面に、該外側表面を超えて突出する少なくとも１つの保持突起（７）を有しており、該保持突起（７）のために、ジョイントハウジング（３）の切欠き（８）に、対応する凹所が切り欠かれている、請求項１から４までのいずれか１項記載のボールスリーブジョイント。
【請求項６】
保持突起（７）が、半径方向に突出した環状の保持カラーとして形成されていて、該保持カラーが、ジョイントハウジング（３）の半径方向に凹んだ環状の溝に係合する、請求項５記載のボールスリーブジョイント。
【請求項７】
前記凹所がそれぞれ両ハウジング半部（３ａ，３ｂ）内に部分的に切り欠かれている、請求項５記載のボールスリーブジョイント。
【請求項８】
素材結合式の結合部が、ジョイントハウジングの外輪郭に環状に配置された幾つかの溶接セクションから成っている、請求項１から７までのいずれか１項記載のボールスリーブジョイント。
【請求項９】
素材結合式の結合部（１４）が両ハウジング半部（３ａ，３ｂ）の間においてジョイントハウジング（３）の外縁部に環状に形成されている、請求項１から８までのいずれか１項記載のボールスリーブジョイント。
【請求項１０】
軸受面の球半径（ＲＳ）の中心点とジョイントハウジング（３）の切欠き（８）の球半径（ＲＧ）の中心点とが、プレス力（Ｆ1，Ｆ2）がもたらされる前に、長手方向中心軸線（１１）の方向において互いにずらされている、請求項１から９までのいずれか１項記載のボールスリーブジョイント。
【請求項１１】
ボールスリーブジョイント、特に自動車のシャーシ構成群及びステアリング構成群用のボールスリーブジョイントを製造する方法であって、金属製のジョイントハウジングと、丸く形成された軸受面を備えたボールスリーブとから成っており、軸受面が、弾性プラスチックから製造されていてジョイントハウジングの切欠きに固定された軸受シェル内に受容されている、ボールスリーブジョイントを製造する方法において、
ジョイントハウジング（３）の切欠き（８）内にボールスリーブ（１）及び軸受シェル（２）を装入した後で、ハウジング半部（３ａ，３ｂ）に対して該ハウジング半部（３ａ，３ｂ）を押し合わせるために長手方向中心軸線の方向で規定のプレス力（Ｆ1，Ｆ2）を加え、該プレス力（Ｆ1，Ｆ2）を、ハウジング半部（３ａ，３ｂ）における切欠き（８）の内面によって軸受シェル（２）に伝達し、ハウジング半部（３ａ，３ｂ）を、プレス力（Ｆ1，Ｆ2）によって所定された取付け状態において、ハウジング半部（３ａ，３ｂ）の間における少なくとも１つの素材結合式の結合部（１４）を用いて互いに固定することを特徴とする、ボールスリーブジョイントを製造する方法。
【請求項１２】
ハウジング半部（３ａ，３ｂ）の間における素材結合式の結合部（１４）をレーザ溶接工程によって形成する、請求項１１記載のボールジョイントを製造する方法。
【請求項１３】
ハウジング半部（３ａ，３ｂ）の間における素材結合式の結合部（１４）をろう接工程によって形成する、請求項１０記載のボールジョイントを製造する方法。
【請求項１４】
ハウジング半部（３ａ，３ｂ）の間における素材結合式の結合部（１４）を接着工程によって形成する、請求項１０記載のボールジョイントを製造する方法。
【請求項１５】
製造中に、軸受面（６）の球半径（ＲＳ）の中心点とジョイントハウジング（３）の切欠き（８）の球半径（ＲＧ）の中心点とを、長手方向中心軸線（１１）の方向において互いにずらす、請求項１１から１４までのいずれか１項記載のボールジョイントを製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念部に記載された形式のボールスリーブジョイント、特に自動車のシャーシ構成群及びステアリング構成群用のボールスリーブジョイントに関する。本発明はまた、請求項１１の上位概念部に記載されたボールスリーブジョイントを製造する方法にも関する。
【０００２】
ボールスリーブジョイントはそれ自体従来技術に基づいて公知であり、種々様々な構成において、技術のすべての分野において、特に自動車工業において使用される。ボールスリーブジョイントはその使用領域において通常、極めて大きな動的な半径方向負荷及び静的なプリロードを伝達しなくてはならない。特にこのようなボールスリーブジョイントのハウジング構成には、基本的に２つの異なった構造バリエーションがある。１つの構造バリエーションでは、ハウジングは一体的な管、特に鋼製の管から製造されていて、この管内に製造の途中で、ボールスリーブジョイントのその他の構成部材が嵌め込まれる。この場合の製造ステップでは、まず初めにハウジング内に第１の閉鎖リングがもたらされ、次いでボールスリーブと軸受シェルとから成る構成ユニットがハウジングに挿入され、最後に第２の閉鎖リングを用いてハウジング内において固定される。
【０００３】
別の構成バリエーションとしては２部分から成るジョイントハウジングが公知であり、このジョイントハウジングは弾性的な歯付エレメントによってまとめられた状態において互いに係止されている。軸受シェルとしては、両方のバリエーションにおいて、通常、プラスチック製のシェルが使用され、これらのシェルは、内側に位置するボールスリーブの軸受面との組立てのために、一列のスリットを有しており、これらのスリットによって球面に軸受シェルを被せることが可能になる。この際に有利に使用されるＰＯＭプラスチック材料には、次のような欠点、すなわち高められた負荷を受けた場合にプラスチック材料のクリーピングが始まり、軸受シェルに設けられたスリット内に移動してしまうという欠点がある。これによってボールスリーブジョイント内にはより大きな遊びが生じ、この遊びによって、短時間のうちに構成部材全体が故障してしまう。
【０００４】
さらに、上に述べたボールスリーブジョイントは構成部材の軸方向もしくは長手方向において極めて小さな剛性もしくは強度しか有していない。それというのは、プラスチックは軸方向もしくは長手方向においてそのクリープ特性に基づいて極めて容易に撓むことがあり、このようにして軸方向の遊びが生じるからである。このような欠点は付加的に次のことによって助長される。すなわちこの場合、金属薄板部品として形成された閉鎖リングを介して形成されたジョイント閉鎖部は、特に一体的なボールスリーブジョイントでは、同様に可撓性であると見なさなくてはならず、従って閉鎖リングによって固定されたボールシェルは相応に大きな負荷を受けた場合に十分な支持力を有することができない。
【０００５】
上に述べた従来技術において知られているボールスリーブジョイントにおける欠点を出発点として、本発明の課題は、冒頭に述べた形式のボールスリーブジョイントを改良して、その耐用寿命を、公知の構成に比べて著しく高め、かつ同時にこのようなジョイントのための製造コストを低減させることができるボールスリーブジョイントを提供することである。さらに、簡単な手段を用いた適宜な処置によって、寸法誤差、特に軸受シェルとジョイントハウジングとの間における寸法誤差を補償できることが望まれている。それというのは、通常狭く設定されているボールスリーブジョイントの許容誤差値の帯域幅を大きくできれば、製造にかかるコストを著しく下げることができるからである。
【０００６】
この課題を解決するために本発明の構成では、請求項１の上位概念部に記載された形式のボールスリーブジョイントにおいて、請求項１の特徴部記載のようにした。方法に関しては、このようなボールスリーブジョイントのための本発明による製造ステップは、請求項１１に記載されている。
【０００７】
ボールスリーブジョイントに関する技術的な思想は、この場合主として次のことにある。すなわち本発明によるボールスリーブジョイントでは、両方のハウジング半部がボールスリーブジョイントの長手方向軸線の方向において、規定されたプレス力によってボールスリーブジョイントの組立て中に押し合わされていて、プレス力によって所定された取付け状態において、両ハウジング半部の間における少なくとも１つの素材結合式の結合部を用いて保持されている。
【０００８】
規定されたプレス力によって、軸受シェルの内部にはプリロードもしくは予負荷を生ぜしめることができ、この場合従来技術とは異なり、静的な特性値は、個々の部材の製作誤差によって並びに場合によっては閉鎖リングの固定時における変形プロセスによって規定されるのではなく、ハウジング半部の間における組立て工程中における規定されたプレス力によって規定される。従ってジョイント強度は、もたらされるプリロードによって、値の極めて小さなばらつきで製造することができる。
【０００９】
さらに、規定されたプレス力によって部分的に高められたプリロードを軸受シェル内において生ぜしめることができ、これによって規定された小さな摩擦半径が生ぜしめられる。この効果を得るために、軸受シェルの球中心半径と軸受シェルを取り囲むハウジング半部の球中心半径とは、ずれていなくてはならない。
【００１０】
請求項１１に開示された本発明による方法の技術的な思想では、ジョイントハウジングの切欠き内にボールスリーブ及び軸受シェルを装入した後で、ハウジング半部に対して該ハウジング半部を押し合わせるために規定のプレス力を加え、該プレス力を、ハウジング半部における切欠きの内面によって軸受シェルに伝達し、そしてハウジング半部を、プレス力によって所定された取付け状態において、ハウジング半部の間における少なくとも１つの素材結合式の結合部を用いて互いに固定するようにした。
【００１１】
ハウジング半部にプレス力をもたらすことは、方法技術的に簡単に実現することができ、軸受シェルの弾性特性との関連において、互いに組み立てられる構成エレメントの寸法誤差を補償することができ、そして規定されたプレス力は、軸受シェル半部の押し合わせの結果力を制御されたプリロードによって、高められたジョイント強度を保証する。
【００１２】
力を制御されたプリロードは、小さなばらつき誤差で実現することができる。さらにまた後で行われる素材結合式の結合によって、例えば巻付けによって固定される閉鎖リングを用いて軸受シェルを固定する場合に生じるような付加的な外力が、軸受シェルに対して作用することは、確実に回避することができる。溶接工程、ろう接工程又は接着工程によって行われる素材結合式の結合は、技術的な条件及び今日汎用の装置によって、安価に実現することができるので、本発明による方法の製造コストは、従来技術に比べて、全体として極めて安価にすることができる。
【００１３】
請求項１及び請求項１１に記載された本発明によるボールスリーブジョイント及びその製造方法の特別な構成は、それぞれの従属請求項に記載されている。
【００１４】
ボールスリーブジョイントに関しては、素材結合式の結合が溶接として実施されると、特に有利である。このようにすると、溶接過程中に供給される熱を介して、ジョイントの焼き鈍しもしくは温度調整を実現することができ、これによってジョイントにおける良好なコンタクトパターンが生ぜしめられ、軸受シェルの後からのセッティングが回避される。
【００１５】
軸受シェルが、ジョイントハウジングの切欠きの内壁に接触する外側表面に、該外側表面を超えて突出する少なくとも１つの保持突起を有しており、該保持突起のために、ジョイントハウジングの切欠きに、対応する凹所が切り欠かれていると、これによってシフト及び回動を防止することができ、この場合同時に、可能な最大支持面が、軸受シェルのコンスタントな壁厚によって保証されている。
保持突起はこの場合、半径方向に張り出した環状の保持カラーとして形成することができ、この保持カラーはジョイントハウジングの半径方向に凹んだ環状の溝に係合し、この溝はそれぞれ部分的に両ハウジング半部に切り欠かれている。
【００１６】
ハウジング半部相互の固定は、本発明の有利な構成では、例えば、ジョイントハウジングの外輪郭に環状に配置された幾つかの溶接セクションから成っているレーザ溶接部によって生ぜしめることも、又は択一的に、ジョイントハウジングの外輪郭における環状の溶接結合部として形成されていてもよい。
【００１７】
溶接結合部をレーザ溶接部として実現することは、レーザ溶接が安価にかつ正確に溶接結合部を形成できることに基づいて、有利である。
【００１８】
以下においては、図面を参照しながら本発明によるボールスリーブジョイント及びその製造方法を説明する。
【００１９】
図１は、組立て中における本発明によるボールスリーブジョイントを示す断面図であり、
図２は、組立て終了後における図１に示されたボールスリーブジョイントを示す断面図であり、
図３は、本発明によるボールスリーブジョイントの別の実施形態を示す断面図である。
【００２０】
図１〜図３に２つの異なった実施形態で示された本発明によるボールスリーブジョイントは、主として、貫通孔を備えたボールスリーブ１と、軸受シェル２と、軸受シェル２を取り囲むジョイントハウジング３とから成っており、このジョイントハウジング３は、ほぼ対称的に構成された２つのハウジング半部３ａ，３ｂから構成されている。
【００２１】
ボールスリーブは２つの対称的な端部領域４，５と、その間に位置している中央領域とを有していて、この中央領域はその外輪郭においてボール形状の軸受面６として形成されているが、しかしながらまた、楕円形に形成された軸受面のような他の構成形状も可能である。軸受面６は軸受シェル２によって取り囲まれており、軸受シェル２は同様に、軸受面６の輪郭に相応して球面状に形成されていて、この実施例では、その横断面にわたってほぼ等しいままの厚さを有している。軸受シェル２の外輪郭には保持突起７が設けられており、この保持突起７は、軸受シェル２の周囲に保持カラーとして形成されている。軸受シェル２自体はジョイントハウジング３によって取り囲まれており、このジョイントハウジング３はそのために、軸受シェル２の外輪郭に合わせられた切欠き８を有している。図１に示されているように、軸受面の球半径（ＲS）の中心点とジョイントハウジングの切欠きの半径（ＲG）の中心点とは長手方向中心軸線１１の方向において互いにずらされている。
【００２２】
これによって、ジョイントハウジング３はそれぞれ上端部領域及び下端部領域において軸受シェル２に接触しており、これに対して球面の軸受シェル２の中央領域においては、軸受シェル２と、ジョイントハウジング３の切欠きの内側表面との間には中間室９が残されている。
【００２３】
ジョイントハウジング３は上に述べたように２部分から形成されており、ハウジング半部３ａ，３ｂはそれぞれ溝状の凹所の半部を提供している。ハウジング半部３ａ，３ｂは組立て中にボールスリーブ１の各端部領域４；５に被せられ、ボールスリーブジョイント中心に向かって移動させられる。図１から分かるように、ハウジング半部３ａ，３ｂの間にもスペーサ領域１０が残っている。
【００２４】
ボールスリーブジョイントの上記構成部材を取り付けた後で、該構成部材の外面に、両ハウジング半部３ａ，３ｂは、長手方向中心軸線１１に向かって力のベクトルＦ1，Ｆ2に相応して規定のプレス力で負荷される。プレス力Ｆ1，Ｆ2はこの場合それぞれ外側の段部面１２，１３において作用し、互いに向かって方向付けられていて、ハウジング半部３ａ，３ｂを互いに強く押し合わせる。
【００２５】
プレス力Ｆ1，Ｆ2を負荷した後の結果は、図２に示されている。中間室９及びスペーサ領域１０は、プラスチック材料に起因する軸受シェルの可塑性の結果、軸受シェル２の可撓性によって、消滅している。これによって軸受シェル２は、ボールスリーブの球形の軸受面６及びハウジング半部３ａ，３ｂの切欠き８の内輪郭に、全面的に接触する。これによって、場合によっては生じている軸受シェル２、ボールスリーブ１、ジョイントハウジング３の切欠き８の寸法誤差は、ハウジング半部３ａ，３ｂのコントロールされた押し合わせによって除去される。
【００２６】
さらに図示の実施例では、軸受シェル２の内部において球半径ＲS，ＲGの異なった中心点によって、異なったプリロードもしくは予負荷分布が生ぜしめられ、これによって、規定された小さな摩擦半径に基づいて摩擦モーメントが低くなる。
【００２７】
プレス力によって見出されたハウジング半部３ａ，３ｂ相互の構成状態において、ハウジング半部３ａ，３ｂは、素材結合（ｓｔｏｆｆｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇｅ  Ｖｅｒｂｉｎｄｕｎｇ）を用いて溶接結合部１４の形で互いに結合されている。この場合溶接結合部は、図示の形態ではＶ字形シームとして形成されているが、別の形状を有することも可能である。図示の実施形態のためには特にレーザ溶接が、有効かつ安価な溶接法である。
【００２８】
溶接工程によって金属製のハウジング半部３ａ，３ｂにもたらされる熱は、付加的な利点として、プラスチック製の軸受シェルの温度調整を生ぜしめ、つまり熱を加えることによって、軸受シェル２における応力を均一化させる。これは人工的なエージングに相当し、これによってジョイントにおける極めて良好なコンタクトパターンが得られ、ボールスリーブジョイントの後からのセッティングもしくはエージングはもはや行われない。
【００２９】
本発明による方法の利点としては、主として次のことが挙げられる。すなわちこの場合、規定されたプレス力Ｆ1，Ｆ2を、互いに結合される構成部材の所与の誤差に相応して所定することができ、かつ同時に、誤差補償に加えて、軸受シェルのプリロードもしくは予負荷を、場合によっては軸受シェル横断面の内部における異なった応力分布で、ハウジング半部３ａ，３ｂの押し合わせによって生ぜしめることができる。
【００３０】
次いで行われる溶接工程、ろう接工程又は接着工程を用いた素材結合式の結合によって、ボールスリーブジョイントの汎用の組立て技術とは異なり、軸受シェルの内部におけるプリロードもしくは予負荷はまったく変化しない。それというのは、例えば溶接自体に関連して、ジョイントにおける付加的な力負荷が生じることはないからである。
【００３１】
溶接工程自体はこの場合、ジョイントハウジング３の周囲における幾つかの溶接セクションに制限することもできるし、又はジョイントハウジング３の全周において行うこともできる。
【００３２】
図３に示された本発明によるボールスリーブジョイントの別の変化実施例では、両ハウジング半部３ａ，３ｂの間における結合領域が異なった構成を有している。ハウジング半部３ｂはこの場合ハウジング半部３ａに向けられた外側領域において他方のハウジング半部にオーバラップしており、これによって外側に位置するカラーが生ぜしめられる。このカラーはさらに組立て時にハウジング半部３ａ，３ｂのためのガイドを形成し、その結果組立てプロセス中に力Ｆ1，Ｆ2をもたらす際に別の装置を必要とすることなしに、ハウジング半部３ａ，３ｂを相互に位置決めすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】組立て中における本発明によるボールスリーブジョイントを示す断面図である。
【図２】組立て終了後における図１に示されたボールスリーブジョイントを示す断面図である。
【図３】本発明によるボールスリーブジョイントの別の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  ボールスリーブ
２  軸受シェル
３  ジョイントハウジング
３ａ  ハウジング半部
３ｂ  ハウジング半部
４  端部領域
５  端部領域
６  軸受面
７  保持突起
８  切欠き
９  中間室
１０  スペース領域
１１  長手方向中心軸線
１２  段部面
１３  段部面
１４  溶接結合部
【図１】
2008510111.tif 000003
【図２】
2008510111.tif 000004
【図３】
2008510111.tif 000005
【国際調査報告】
2008510111.tif 000006
2008510111.tif 000007
2008510111.tif 000008
2008510111.tif 000009
2008510111.tif 000010
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