(57)【要約】  本発明は、たとえば自動車のアクスルシステムに用いられるボールジョイントに関する。当該ボールジョイントは、ほぼ環状またはポット状のジョイントハウジング（２）を有しており、該ジョイントハウジング（２）の内室にはボールスタッド（１）のジョイントボール（７）が滑動可能に収容されている。  本発明のボールジョイントの構成では、ジョイントハウジング（２）が、ボールスタッド側のジョイント半部（４）とハウジングカバー側のジョイント半部（５）とから成っている。この場合、両ジョイント半部（４，５）は、ほぼ環状のそれぞれ１つの軸方向ストッパ（９）を有している。該軸方向ストッパ（９）によって両ハウジング半部（４，５）は軸方向で正確に規定されて互いに当付け可能である。  本発明によるボールジョイントは、製作公差の再現可能性に関して良好にコントロール可能となると同時に廉価に生産可能である。本発明によれば、さらにボールジョイントの固有の負荷容量を高めることできるか、もしくはボールジョイントの寸法を小さくすることができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
たとえば自動車のアクスルシステムに用いられるボールジョイントであって、当該ボールジョイントが、ほぼ環状またはポット状のジョイントハウジング（２）を有しており、該ジョイントハウジング（２）の内室にボールスタッド（１）のジョイントボール（７）が滑動可能に収容されている形式のものにおいて、ジョイントハウジング（２）が、ボールスタッド側のジョイント半部（４）とハウジングカバー側のジョイント半部（５）とから成っており、両ジョイント半部（４，５）が、ほぼ環状のそれぞれ１つの軸方向ストッパ（９）を有しており、該軸方向ストッパ（９）によって両ハウジング半部（４，５）が、ジョイントハウジング軸線方向で正確に規定されて互いに当付け可能であることを特徴とするボールジョイント。
【請求項２】
両ハウジング半部（４，５）が、ほぼ環状のそれぞれ１つの半径方向ストッパ（８）を有しており、該半径方向ストッパ（８）によって両ハウジング半部（４，５）が、半径方向で正確にセンタリングされて互いに当付け可能である、請求項１記載のボールジョイント。
【請求項３】
両ハウジング半部（４，５）のうちの少なくとも一方のハウジング半部が、ジョイントボール（７）のための支承シェルの一部を形成している、請求項１または２記載のボールジョイント。
【請求項４】
支承シェルを形成するハウジング半部（４，５）が、ジョイントボール（７）との接触面の範囲に表面焼入れ部を有している、請求項３記載のボールジョイント。
【請求項５】
ジョイントハウジング内室が、全周にわたって環状に延びる切欠きを有しており、該切欠き内に、弾性的なポリマ材料から成るリングエレメント（１０）が配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のボールジョイント。
【請求項６】
リングエレメント（１０）が、規定されたプリロードもしくは予荷重をかけられている、請求項５記載のボールジョイント。
【請求項７】
ハウジング半部（４，５）が、雌ねじ山（６）と雄ねじ山（６）とから成る対応する対偶を有している、請求項１から６までのいずれか１項記載のボールジョイント。
【請求項８】
ハウジング半部が、レンチ係合面（１２，１３）を有している、請求項１から７までのいずれか１項記載のボールジョイント。
【請求項９】
両ハウジング半部（４，５）のうちの一方のハウジング半部が、ほぼ環状のアンダカット部を有しており、該アンダカット部が、他方のハウジング半部に設けられた、形状対応するほぼ環状の突出部（１４）によって形状接続的に背後から係合される、請求項１から６までのいずれか１項記載のボールジョイント。
【請求項１０】
当該ボールジョイントがアキシャルジョイントである、請求項１から９までのいずれか１項記載のボールジョイント。
【請求項１１】
ハウジングカバー側のハウジング半部（５）が、結合エレメント（１１）とワンピースに形成されている、請求項１０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、請求項１の上位概念部に記載の形式の、たとえば自動車のアクスルシステム（車軸システム）またはホイールサスペンション（車輪懸架装置）に用いられるボールジョイント、つまり当該ボールジョイントが、ほぼ環状またはポット状のジョイントハウジングを有しており、該ジョイントハウジングの内室にボールスタッドのジョイントボールが滑動可能もしくはスライド式に収容されている形式のものに関する。
【０００２】
冒頭で述べた形式のボールジョイントは、たとえば自動車のシャーシもしくはホイールサスペンションの範囲またはステアリングの範囲において、たとえばステアリングナックルに設けられた、あらゆる方向の力を受け止めるサポートジョイント（Traggelenk）または前車軸ウイッシュボーンとステアリングナックルとの間の支持部として働くガイドジョイント（Fuehrungsgelenk）として使用される（ただしこれらの使用領域に限定されているわけではない）。
【０００３】
公知先行技術による、このような形式のボールジョイントは通常、ワンピースのハウジングと、このハウジング内に配置された、たいていはポリマ材料から成っている支承シェルとを有している。ハウジング内に支承シェルを位置固定するためには、たいていハウジングの軸方向端面側の範囲が変形加工され、この場合、この範囲は、支承シェルおよびジョイントボールが程度のプリロードもしくは予荷重をかけられてジョイントハウジング内にプレス係留されるか、もしくは封入されるように変形加工される。
【０００４】
このような形式のボールジョイントの別の公知の構造は、やはりワンピースのジョイントハウジングを有しており、この場合、ジョイントハウジング内には、ツーピースの支承シェル、つまり２つの部分から成る支承シェルが配置されている。この支承シェルはやはり通常では、プラスチックから成っている。ジョイントハウジングの閉鎖もしくはハウジング内での支承シェルの位置固定は、ワンピースの支承シェルを備えた公知のボールジョイントの場合と同様の手段で行われる。
【０００５】
しかし、このような公知のボールジョイントでは、製作において問題が生じる。すなわち、上で説明したように一般にジョイントハウジングの部分範囲の変形加工により行われるハウジングの閉鎖時に、ジョイントハウジング内での支承シェルの位置ならびに特に支承シェルとジョイントボールとの間のプリロード特性もしくは予荷重特性が最適にコントロール可能もしくは再現可能にならないという問題が生じる。
【０００６】
したがって、公知のボールジョイントの場合には、ボールジョイントにおけるプリロード力もしくは予荷重力の高さおよびこれに関連した、支承シェル内でのジョイントボールの運動のために必要となる傾動モーメント（Kippmoment）の、機能的に重要となる特性量が、実質的に変形加工プロセスの綿密さに依存している。それゆえに、公知先行技術に基づき公知のボールジョイントの場合には、傾動モーメント値の相応して広いばらつき幅が生じる結果となる。しかし、特に要求の多い用途においては、傾動モーメント値のこのような公差はもはや受け容れられなくなりつつある。
【０００７】
このような背景に鑑み、本発明の課題は、公知先行技術の上述の欠点を克服することのできるようなボールジョイントを提供することである。特に、当該ボールジョイントは、製作技術的に見て確実にコントロール可能な様式で、できるだけ小さな公差、特に傾動モーメントにおけるできるだけ小さな公差しか有しないことが望ましい。
【０００８】
この課題は、請求項１の特徴部に記載の特徴を有するボールジョイント、つまりジョイントハウジングが、ボールスタッド側のジョイント半部とハウジングカバー側のジョイント半部とから成っており、両ジョイント半部が、ほぼ環状のそれぞれ１つの軸方向ストッパを有しており、該軸方向ストッパによって両ハウジング半部が、ジョイントハウジング軸線方向で正確に規定されて互いに当付け可能であることを特徴とするボールジョイントにより解決される。請求項２以下の対象は有利な構成である。
【０００９】
本発明によるボールジョイントは、まず自体公知の形式で、少なくともほぼポット状または円筒状の内室を備えたジョイントハウジングを有している。この場合、ジョイントハウジングの内室には、ボールジョイントのジョイントボールがスライド式に、つまり滑動可能に収容されている。
【００１０】
しかし、本発明によれば、当該ボールジョイントは、ジョイントハウジングが、ボールスタッドのニュートラル位置で見たボールスタッドの長手方向軸線に関してボールスタッド側のハウジング半部と、ハウジングカバー側のハウジング半部とから成ることによりすぐれている。この場合、両ハウジング半部は、ほぼ全周にわたって環状に延びる各１つのストッパによって、ジョイントハウジング軸方向において正確に規定されて互いに当付け可能となる。「ハウジング半部」とはこの場合、ジョイントハウジングが、特許請求の範囲において特徴付けられたようにツーピースに、つまり２つの部分から形成されていることを言い表しているに過ぎない。「ハウジング半部」は決して同一の大きさまたは形状を有している必要はない。
【００１１】
言い換えれば、このことは、本発明によるボールジョイントの組付け時に、両ハウジング半部にそれぞれ配置された、互いに形状対応し合うストッパに基づいて、ジョイントハウジング軸線の方向における両ハウジング半部の絶対的に正確な相対位置決めが必ず行われることを意味する。しかし、これによって公知先行技術とは異なり、ジョイントハウジングの常時正確に等しい内容積も保証されており、このことはジョイントハウジングとジョイントボールとの間もしくはジョイントハウジング内に配置された支承シェルとジョイントボールとの間の正確に再現可能なプリロード特性もしくは予荷重特性をもたらす。
【００１２】
さらに、両ハウジング半部が、やはりほぼ環状の各１つの半径方向ストッパを有していると有利である。この場合、互いに形状対応し合った両半径方向ストッパの働きにより、両ハウジング半部は半径方向においても正確に規定されてかつセンタリングされて互いに接触するようになる。
【００１３】
この場合、ボールジョイントが特に別個に支承シェルを有しているのかどうか、該支承シェルが場合によってはどのような材料からどのような構造で形成されているのか、またはこの場合によっては存在する支承シェルがワンピースに形成されているのか、あるいはツーピースに形成されているのか、は本発明を実現するためにさしあたり重要ではない。
【００１４】
しかし、本発明の特に有利な実施態様では、少なくとも一方のハウジング半部、有利には両ハウジング半部が、同時にそれぞれ直接にジョイントボールのための支承シェルの一部を形成している。このことは言い換えれば、ジョイントハウジングの一方のハウジング半部または両方のハウジング半部が、別個に間挿された支承シェルなしに、その内面に沿ってジョイントボールのための支承表面を成していることを意味する。
【００１５】
これによってまず、付加的に別個の支承シェルを設ける必要がなくなる。これにより、既に手間や、相応するコストを節約することができる。こうしてさらに、寸法ならびに特にこれに関連したボールジョイントのプリロード力もしくは予荷重力および傾動モーメントにおける一層減じられた公差を得ることができる。
【００１６】
したがって、ジョイントボールとジョイントハウジングとの間には、公知先行技術では（公差補償が必要となるという理由からも）たいてい比較的低い負荷耐性しか有しないポリマ材料から成っていた付加的な支承シェルがもはや必要とならないので、さらに、ジョイントボールとジョイントハウジングとから成る金属製の対偶の間での許容面圧を著しく高めることもできる。このことから、寿命の延長を引き出すか、あるいは寸法は同じままで負荷耐性の向上を引き出すか、あるいはボールジョイントの寸法および重量の低減を引き出すことができる。これらのことすべては、ボールジョイントのコスト−効率比の改善に役立つ。
【００１７】
公知先行技術においてしばしば生じていた問題、つまりボールジョイント内での支承シェルの正確な位置固定を達成すると同時に支承シェルとジョイントボールとの間の規定されたプリロード力もしくは予荷重力を維持することに関する問題も、ハウジング半部が同時に直接に支承シェルをも成すようなボールジョイントによって完全に取り除かれる。
【００１８】
この場合、支承シェルを形成する方のハウジング半部もしくは両支承シェルを形成する両ハウジング半部が、ジョイントボールとの接触面の範囲に表面焼入れ部を有していると特に有利である。有利には高周波焼入れの形で形成される表面焼入れ部に基づき、ジョイントハウジングとジョイントボールとの間の許容面圧を一層大きく増大させることができる。したがって、負荷耐性を維持したままボールジョイントを一層小さくすることができるか、あるいは寸法を維持したままボールジョイントの定格荷重を高めることができる。こうしてさらに、一層減じられた摩擦係数、ボールジョイントの傾動モーメントにおける一層減じられたばらつき幅ならびにボールジョイントの寿命の著しい延長を得ることができる。
【００１９】
本発明のさらに別の特に有利な実施態様では、ジョイントハウジング内室が、全周にわたって環状に延びる切欠きを有している。この環状に延びる切欠き内には、弾性的なポリマ材料から成るリングエレメントが配置されており、この場合、このリングエレメントは規定されたプリロードもしくは予荷重をかけられていると有利である。
【００２０】
この実施態様は、こうしてボールジョイントの所望のプリロードもしくは予荷重および所望の摩擦モーメントもしくは傾動モーメントの特に正確な規定を達成することができる点で有利である。また、こうしてボールジョイントにおいて、衝撃緩衝もしくは振動減衰のための正確に規格化された値を調節することができ、そして付加的にリングエレメントを、ジョイントボールもしくはジョイントハウジングの支承表面の、予想され得る摩滅のための摩耗補償部として利用することができる。
【００２１】
ボールジョイントの作動時に予想され得る負荷において両ハウジング半部の信頼性の良い結合もしくは結束が保証されている限りは、本発明はさしあたり、両ハウジング半部の結合が構造的にどのように行われるのかには無関係に実現される。
【００２２】
しかし、本発明のさらに別の特に有利な実施態様では、両ハウジング半部が、雌ねじ山と雄ねじ山とから成る対応する対偶を有している。こうして、両ハウジング半部により形成された内室にジョイントボールが配置された後に、螺合締結によって両ハウジング半部の簡単で正確でかつ信頼性の良い組付けを行うことができる。この場合、両ハウジング半部にレンチ係合面が配置されていると有利である。このレンチ係合面を介して、螺合締結のために必要となるトルクをハウジング半部に伝達することができる。
【００２３】
本発明の択一的な別の実施態様では、両ハウジング半部のうちの一方のハウジング半部が、ほぼ環状のアンダカット部を有している。他方のハウジング半部はボールジョイントの組立てに際して、やはりほぼ環状の突出部を有している。この場合、ボールジョイントが完全に組み立てられた状態において、第１のハウジング半部に設けられたアンダカット部は第２のハウジング半部の突出部によって形状接続的に背後から係合され、この場合、両ハウジング半部にそれぞれ設けられた環状の両ストッパが互いに強固に押し合わされる。
【００２４】
環状の突出部は、たとえば他方のハウジング半部の端面のプレス変形加工（Verpressen）、端面圧延加工（Stirnwalzen）またはローラ加工（Verrollen）によって形成されていてよい。
【００２５】
こうして、両ハウジング半部の間の結合を特に迅速に、ひいては廉価に形成することができる。それと同時に、両ハウジング半部に設けられた本発明によるストッパにより、相変わらずハウジング半部の正確な相互位置決めが保証されている。
【００２６】
本発明のさらに別の特に有利な実施態様では、当該ボールジョイントがアキシャルジョイントである。この場合、有利にはカバー側のハウジング半部、つまりボールジョイントの、スタッド開口とは反対の側のハウジング半部が、結合エレメントとワンピースに、つまり一体に形成されている。結合エレメントは特にワンピースに一体成形されたナットねじ山もしくはワンピースに一体成形されたねじ山付きピンであってよいが、しかしこれらに限定されるものではない。こうして、ボールジョイントは、特に少数の構成部分点数しか有しないアキシャルジョイントとして実現される。このことはやはり廉価な生産および組付けならびにボールジョイントの信頼性の良い作動のために役立つ。
【００２７】
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００２８】
図１は、本発明によるボールジョイントの第１実施例を部分的に断面して示す概略図であり；
図２は、本発明によるボールジョイントの第２実施例を示す、図１に相応する概略図であり；
図３は、本発明によるボールジョイントの第３実施例を示す、図１および図２に相応する概略図であり；
図４は、本発明によるボールジョイントの第４実施例を示す、図１〜図３に相応する概略図である。
【００２９】
図１には、本発明によるボールジョイントの第１実施例が、部分的に断面された縦断面図の形で概略的に図示されている。
【００３０】
まず、図面から判るように、図１に示したボールジョイントはボールスタッド１と、ジョイントハウジング２と、シールベローズもしくはブーツ３とを有するアキシャルジョイントである。しかしこの場合、ジョイントハウジング２はツーピースに、つまり２つの部分から形成されていて、２つのハウジング半部、つまりボールスタッド側のハウジング半部４とハウジングカバー側のハウジング半部５とを有している。
【００３１】
両ハウジング半部４，５はねじ山６によって互いに螺合締結されており、こうして両ハウジング半部４，５はジョイントハウジング２自体を形成しているだけでなく、同時にジョイントボール７のための固有の支承表面をも形成している。両ハウジング半部４，５の正確でかつ再現可能な相対位置決めは、符号８で示した半径方向ストッパならびに符号９で示した軸方向ストッパもしくは嵌合による軸方向のセンタリング部により保証される。
【００３２】
当該ボールジョイントはさらに、本実施例においてはエラストマ材料から製作されている弾性的なリングエレメント１０を有している。このリングエレメント１０は規定されたプリロードもしくは予荷重をかけられて、ハウジング半部５に設けられた環状の環状溝内に配置されている。リングエレメント１０によって、ボールジョイントの所望のプリロードもしくは予荷重およびボールジョイント運動時における規定された摩擦モーメントもしくは傾動モーメントを構造的に特に正確にかつ極めて高い再現可能性を持って設定することができる。
【００３３】
また、こうして、ボールジョイントの衝撃緩衝もしくは振動減衰のための規定された値を正確に規格化するか、もしくは調節することができる。さらに、リングエレメント１０を、ジョイントボールおよびジョイントハウジンに設けられた支承表面の、時間と共に発生する摩滅に基づいた摩耗を補償するために利用することもできる。
【００３４】
さらに図１から判るように、図面で見て右側のハウジング半部５、つまりカバー側のハウジング半部５は、ワンピースに一体成形されたねじ山付きピン１１を有している。このねじ山付きピン１１によって、図示のアキシャルジョイントを隣接した構成部分に信頼性良く結合することができる。さらに図１から判るように、両ハウジング半部４，５はレンチ係合面１２，１３を備えている。これらのレンチ係合面１２，１３は、ボールジョイントの組立て時に両ハウジング半部４，５を互いに螺合締結するために必要となるトルクを簡単にかつ信頼性良く導入するために働く。
【００３５】
図２に示した第２実施例によるボールジョイントは主として、半径方向ストッパ８および環状溝もしくはリングエレメント１０の位置に関してしか、図１に示した第１実施例とは異なっていない。図１に示した実施例とは異なり、図２に示したボールジョイントでは半径方向ストッパ８がボールスタッド側のハウジング半部４の軸方向の端範囲に配置されている。図１に示したボールジョイントの場合にはカバー側のハウジング半部５に設けられた切欠きにより形成されていた、弾性的なリングエレメント１０を収容するための環状溝は、図２に示したボールジョイントでは、両ハウジング半部４，５の協働によってはじめて形成される。
【００３６】
図３には、やはりアキシャルジョイントの形の本発明によるボールジョイントの第３実施例が図示されている。図１および図２に示した構成と、図３に示した構成との間の大きな相違点は、図３に示したボールジョイントの場合、両ハウジング半部４，５の結合が螺合締結により行われるのではなく、スタッド側のハウジング半部４の塑性変形により行われる点にある。
【００３７】
たとえばプレス変形締結または端面圧延（Stirnwalzen）によって形成され得る変形加工は、スタッド側のハウジング半部４の、符号１４で示した端面側の範囲において行われる。この変形加工により、スタッド側のハウジング半部４の端面の範囲には、全周にわたって環状に延びる突出部が形成される。この突出部はカバー側のハウジング半部５に設けられた、同じく全周にわたって環状に延びるアンダカット部に、符号１４のところで形状接続的に背後から係合し、この場合、両ハウジング半部４，５は互いに解離可能に結合される。両ハウジング半部４，５の軸方向ストッパ９も半径方向ストッパもしくは嵌合部８も互いに強固に押し合わされるので、両ハウジング半部４，５の正確に規定された相対位置が保証されている。
【００３８】
図４には、本発明によるボールジョイントの第４実施例が図示されている。このボールジョイントもやはりアキシャルジョイントとして形成されている。図４に示したアキシャルジョイントの主要な特徴は図３に示したアキシャルジョイントに相当しているが、ただし符号１４のところで、図３に示したアキシャルジョイントの場合のようにスタッド側のハウジング半部４がカバー側のハウジング半部５を取り囲んでいるのではなく、むしろ逆にスタッド側のハウジング半部４がカバー側のハウジング半部５によって取り囲まれる点で図３に示したアキシャルジョイントとは異なっている。したがって、図４に示したアキシャルジョイントの場合には、プレス変形締結がスタッド側のハウジング半部４の変形加工により行われるのではなく、カバー側のハウジング半部５の変形加工により行われ、この場合、カバー側のハウジング半部５はやはり、隣接した構成部分との信頼性の良い結合のためのねじ山付きピン１１を直接に支持している。すなわち、ねじ山付きピン１１はカバー側のハウジング半部５に直接に一体成形されている。
【００３９】
図４に示したボールジョイントは特にコンパクトにかつ頑丈に形成され得る。さらに付加的に、特にブーツ３のためのハウジング側の固定溝の形成に関して、構造的な単純化ひいては潜在的なコスト節約が得られる。
【００４０】
したがって、その結果、本発明によれば、製作技術的に特に容易にコントロール可能となり、ひいては高い品質を維持したまま廉価に生産可能となるようなボールジョイントが提供されることが明らかである。本発明によるボールジョイントは、さらに固有の負荷容量を高めるか、もしくは選択的に寸法を減少させるための著しいポテンシャルによりすぐれている。したがって、本発明によるボールジョイントを用いると、生産において著しいコスト増大を併発させることなしに、市場からの高まる品質要求に応えることができる。
【００４１】
これによって、本発明はボールジョイントを質的に改善するための重要な役割を果たし、そして特に自動車において要求の多いアクスルシステムおよびステアリングシステムならびにホイールサスペンションの範囲におけるガイドジョイントとしてのボールジョイントの使用においてそのポテンシャルを示す。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明によるボールジョイントの第１実施例を部分的に断面して示す概略図である。
【図２】本発明によるボールジョイントの第２実施例を部分的に断面して示す概略図である。
【図３】本発明によるボールジョイントの第３実施例を部分的に断面して示す概略図である。
【図４】本発明によるボールジョイントの第４実施例を部分的に断面して示す概略図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  ボールジョイント
２  ジョイントハウジング
３  ブーツ
４，５  ハウジング半部
６  ねじ山
７  ジョイントボール
８  半径方向ストッパ、嵌合部
９  軸方向ストッパ
１０  弾性的なリングエレメント
１１  ねじ山付きピン
１２，１３  レンチ係合面
１４  プレス変形締結部、環状の突出部
【図１】
2008544176.tif 000003
【図２】
2008544176.tif 000004
【図３】
2008544176.tif 000005
【図４】
2008544176.tif 000006
【国際調査報告】
2008544176.tif 000007
2008544176.tif 000008
2008544176.tif 000009