(57)【要約】  本発明は、ジョイントハウジング（１）であって、当該ジョイントハウジング（１）の内室（２’）に、たとえば支承シェルまたはモレキュラジョイントが配置可能であり、当該ジョイントハウジング（１）が、ハウジング領域（２）と固定軸部（３）とを有しており、該固定軸部（３）が、中空異形材（４）の端領域の切欠き内に挿入可能であり、中空異形材（４）の端領域にプレス結合可能である形式のものに関する。この場合、固定軸部（３）は、この固定軸部（３）と中空異形材（４）との間の形状接続的なプレス結合部を形成するための、少なくとも部分的に周方向に延びる溝アレンジメント（５）を備えている。  本発明によるジョイントハウジング（１）は、溝アレンジメントの溝（５）のプロファイルが、軸部縦断面図で見て、少なくとも１つの数学的な曲線関数の一区分に合致していることによって特徴付けられている。  本発明は、ボールジョイント、ホイールサスペンション、スタビライザおよびこれに類するものに用いられる高強度の軽量なジョイントハウジングの経済的な生産に繋がる。このことは、特にハウジング軸部と中空異形材との間のプレス結合部の特性を規定する溝アレンジメントを本発明のおかげで解析的な方法につき最適化することができることによって可能になる。
2008506907.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジョイントハウジング（１）であって、当該ジョイントハウジング（１）の内室（２’）に、特に支承シェルまたはモレキュラジョイントが配置可能であり、当該ジョイントハウジング（１）が、ハウジング領域（２）と固定軸部（３）とを有しており、該固定軸部（３）が、中空異形材（４）の端領域の切欠き内に挿入可能であり、中空異形材（４）の端領域にプレス結合可能であり、固定軸部（３）が、軸部周面の少なくとも一部に沿って周方向に延びる、少なくとも１つの溝（５）を有する溝アレンジメントを有している形式のものにおいて、
少なくとも１つの溝（５）のプロファイルが、軸部縦断面図で見て、少なくとも１つの数学的な曲線関数の一区分に合致していることを特徴とする、ジョイントハウジング。
【請求項２】
溝プロファイル（５）が、数学的な曲線関数の、互いに継ぎ合わされた少なくとも２つの区分によって規定されている、請求項１記載のジョイントハウジング。
【請求項３】
少なくとも２つの数学的な曲線関数が、接点で互いに移行している、請求項２記載のジョイントハウジング。
【請求項４】
接点で互いに移行する少なくとも２つの区分が、それぞれ異なる数学的な曲線関数に由来している、請求項２または３記載のジョイントハウジング。
【請求項５】
軸部横断面図で見て、少なくとも１つの溝（５）のプロファイル深さが、軸部周面に沿って変化している、請求項１から４までのいずれか１項記載のジョイントハウジング。
【請求項６】
軸部周面に沿った少なくとも１つの溝（５）のプロファイル深さが、少なくとも１つの数学的な曲線関数の一区分に合致している、請求項５記載のジョイントハウジング。
【請求項７】
軸部横方向に沿った少なくとも１つの溝（５）のプロファイル底部（６）の経過が、少なくとも１つの数学的な曲線関数の一区分に合致している、請求項５記載のジョイントハウジング。
【請求項８】
少なくとも１つの数学的な曲線関数が、以下の曲線関数：すなわち、
−円弧区分（曲率半径）
−三角形
−台形
−段階関数
−ｆ（ｘ）＝ａｎｘｎ＋ａｎ−１ｘ＋ａ０の形の１次〜ｎ次の有理整関数
−ｆ（ｘ）＝ａｘｋの形の冪乗関数
−ｆ（ｘ）＝ａｘｐ／ｑの形の冪乗根関数
−ｆ（ｘ）＝ａｘの形の指数関数
−ｆ（ｘ）＝ｌｎｘの形の対数関数
−・ｆ（ｘ）＝ｓｉｎｘ
・ｆ（ｘ）＝ｃｏｓｘ
・ｆ（ｘ）＝ｔａｎｘ
・ｆ（ｘ）＝ｃｏｔｘの形の三角関数
−・ｆ（ｘ）＝ａｒｃｓｉｎｘ
・ｆ（ｘ）＝ａｒｃｃｏｓｘ
・ｆ（ｘ）＝ａｒｃｔａｎｘ
・ｆ（ｘ）＝ａｒｃｃｏｔｘの形の逆三角関数
−・ｆ（ｘ）＝ｈｓｉｎｘ
・ｆ（ｘ）＝ｈｃｏｓｘ
・ｆ（ｘ）＝ｈｔａｎｘ
・ｆ（ｘ）＝ｈｃｏｔｘ
・ｆ（ｘ）＝ｓｃｈｘ
・ｆ（ｘ）＝ｃｓｃｈｘの形の双曲線関数
−・ｆ（ｘ）＝ａｒｓｉｎｈｘ
・ｆ（ｘ）＝ａｒｃｏｓｈｘ
・ｆ（ｘ）＝ａｒｔａｎｈｘ
・ｆ（ｘ）＝ａｒｃｏｔｈｘの形の逆双曲線関数
−ｎ次の代数曲線
−伸開線
−擺線
−螺線
−鎖線
−追跡線
−ガウスの正規分布または同種の関数
−多角形
の集合に含まれている、請求項１から７までのいずれか１項記載のジョイントハウジング。
【請求項９】
固定軸部（３）が、当該ジョイントハウジング（１）のハウジング領域（２）に一体に結合されている、請求項１から８までのいずれか１項記載のジョイントハウジング。
【請求項１０】
ハウジング領域（２）と固定軸部（３）との間の移行区分（７）で、僅かな割合の断面二次モーメントを備えた領域に、少なくとも１つの切欠き（８）が配置されている、請求項１から９までのいずれか１項記載のジョイントハウジング。
【請求項１１】
ハウジング領域（２）と固定軸部（３）との間の移行区分（７）で、僅かな割合の断面二次モーメントを備えた領域に、少なくとも１つの貫通部（８）が配置されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載のジョイントハウジング。
【請求項１２】
切欠き（８）もしくは貫通部（８）が、軸部縦断面図で見て、ほぼ三角形の横断面形状を有している、請求項１０または１１記載のジョイントハウジング。
【請求項１３】
切欠き（８）もしくは貫通部（８）の縁部もしくは面移行部が丸み付けられている、請求項１０から１２までのいずれか１項記載のジョイントハウジング。
【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した形式の、特にボールジョイントの支承シェルを収容するためのまたはモレキュラジョイントを収容するためのジョイントハウジングに関する。
【０００２】
冒頭で述べた形式のジョイントハウジングは、たとえば自動車の走行機構もしくはホイールサスペンションの領域に使用される。この場合、ジョイントハウジングは、たいていの事例では、支承点、すなわち、たとえばボールジョイントまたはモレキュラジョイントと、ジョイントハウジングに続くジョイントロッドのロッド状の異形材もしくは中空異形材とを結合するために働く。このためには、冒頭で述べた形式のジョイントハウジングが、一方では、ボールジョイントの支承シェルを収容するかまたはモレキュラジョイントを収容するために働くハウジング領域を有していて、他方では、適切な形式でジョイントロッドのロッド異形材もしくは中空異形材に結合可能である固定軸部を有している。
【０００３】
この固定軸部が、中空異形材、たとえば管によって形成されたジョイントロッドの開放した端部内に導入され、次いで、管端部と、導入された固定軸部とが常温で互いにプレス結合されることによって、ジョイントハウジングの固定軸部をジョイントロッドの中空異形材に結合することが知られている。
【０００４】
固定軸部と管端部との間のプレス結合部の係留を改善するためには、固定軸部のほぼ円筒状の表面に、たいてい幾つかの溝を有する溝アレンジメントを設けることも知られている。これによって、管端部の輪郭が、この管端部と固定軸部とのプレス結合時に、固定軸部の、溝付けされた表面に、相応の変形加工によって適合される。これによって、管端部と固定軸部との間の摩擦接続的なプレス結合部だけでなく、形状接続的なプレス結合部も形成される。
【０００５】
しかし、公知先行技術では、固定軸部に配置された溝の横断面形状および／または深さ経過がたいてい経験により規定される。しかし、このことは、ジョイントハウジングの固定軸部、固定軸部の溝もしくは固定軸部と管端部との間のプレス結合部が、最適な構造強度、最適な材料使用もしくは最適な強度値を備えて形成されないことに繋がり得る。
【０００６】
これに関して共に決定的な基準として、ただし決して専有のものではないが、溝アレンジメントの領域における固定軸部の材料の面経過と、溝の領域における固定軸部の横断面の弱化と、溝によって生ぜしめられる横断面変化の切欠き効果もしくは溝につき加工された縁部および曲率半径の切欠き効果と、固定軸部と管端部との間のプレス結合部の形状接続性の強度および程度とが特に挙げられ得る。
【０００７】
この背景をふまえて、本発明の課題は、公知先行技術の前記欠点を克服したジョイントハウジングを提供することである。この場合、特にジョイントハウジングの軸部と中空異形材の管端部との間のプレス結合部が、高い強度と僅かな構成部材重量とに関して最適化されることが望ましい。この場合、この最適化は、公知先行技術と異なり、経験により行われるのではなく、むしろ、可能な限り十分に解析的な方法につき行われることが望ましい。
【０００８】
この課題は、請求項１の特徴を備えたジョイントハウジングによって解決される。有利な構成は、従属請求項の対象である。
【０００９】
本発明によるジョイントハウジングは、自体まず公知の形式で、ハウジング領域と固定軸部とを有している。この場合、ジョイントハウジングの内室もしくはハウジング領域の内室には、特にボールジョイントの支承シェルまたはモレキュラジョイントを配置することができる。固定軸部は、中空異形材の端領域の切欠き内に挿入可能であり、中空異形材の端領域にプレス結合することができる。固定軸部と中空異形材との間の形状接続的なプレス結合部を得るためには、ジョイントハウジングの固定軸部が、少なくとも１つの溝を備えた溝アレンジメントを有している。この場合、この溝アレンジメントは軸部周面の少なくとも一部に沿って周方向に延びて固定軸部に配置されている。しかし、本発明によれば、ジョイントハウジングは、少なくとも１つの溝のプロファイルが、軸部縦断面図で見て、少なくとも１つの数学的な曲線関数の一区分に合致していることによって特徴付けられている。このことは、言い換えるならば、溝プロファイルが、もはや公知先行技術のように、主として経験によるプロセスにつき工具構造部に生ぜしめられた形状の形で付与されるのではなく、むしろ、規定されて１つの数学的な曲線関数に合致していることを意味している。これによって、ただし決して専有のものではないが、溝の特性、たとえば溝深さと、ジョイントハウジングの固定軸部への移行曲率半径もしくは移行領域と、溝の容積と、溝側面の傾角および高さと、これらに基づき生ぜしめられる、固定軸部と中空異形材との間の形状接続部の特性および強度値とが特に正確に規定されている。こうして、固定軸部と中空異形材との間のプレス結合部の全ての特性、強度値および負荷容量が、解析的な研究もしくは最適化の対象となり得る。
【００１０】
本発明の有利な構成によれば、溝プロファイルが、少なくとも２つの数学的な曲線関数の、互いに継ぎ合わされた区分によって規定されている。この場合、少なくとも２つの数学的な曲線関数が、接点で互いに移行していると有利であるかもしくは少なくとも２つの数学的な曲線関数が、それぞれ異なる数学的な曲線関数であっても有利であり得る。こうして、固定軸部への溝プロファイルの形成時のもしくは形状付与時の構造上の自由度が付加的に増加させられる。これによって、固定軸部と中空異形材との間のプレス結合部の一層十分な最適化と一層大きな負荷容量とを達成することができる。
【００１１】
本発明の別の有利な構成によれば、溝プロファイルの溝が、軸部周面に沿って可変のプロファイル深さもしくは溝深さを有している。このことは、言い換えるならば、固定軸部に設けられた溝プロファイルの溝が、固定軸部の周面に沿って均一な深さで形成されていないかもしくは固定軸部の全周に沿って周方向に延びておらず、むしろ、固定軸部の周面のそれぞれ異なる領域にそれぞれ異なる深さを有していることを意味している。
【００１２】
このことも、１つのジョイントハウジングにおける固定軸部と中空異形材との間のプレス結合部のさらなる最適化可能性、この場合、特にプレス結合部のねじり強度のさらなる最適化可能性に繋がる。本発明によるジョイントハウジングのこの構成におけるねじり強度の向上は、固定軸部の周面に沿った溝の可変の深さによって、固定軸部の周方向に延びる傾きを備えた斜面が提供されることに関連している。こうして、周方向にも作用する、固定軸部と中空異形材との間の形状接続部が形成される。この形状接続部は中空異形材に対する固定軸部もしくはジョイントハウジングのねじれを確実に阻止する。
【００１３】
この場合、本発明の１つの構成によれば、溝のプロファイル深さが、軸部周面に沿って測定して、少なくとも１つの数学的な曲線関数に合致している。本発明の別の構成によれば、軸部横方向に沿った溝のプロファイル底部の経過が、少なくとも１つの数学的な曲線関数に合致している。これら両構成は、軸部周面または軸部横方向に沿って見て、溝の溝深さの経過もしくはプロファイル底部の経過の可能な限り自在な規定を許容する択一的構成として働く。
【００１４】
この場合、軸部縦断面図で見た溝のプロファイルもしくは軸部横断面図で見た溝のプロファイル深さの経過を描く少なくとも１つの数学的な曲線関数は、有利には、以下の曲線関数：すなわち、
−円弧区分（曲率半径）
−三角形
−台形
−段階関数
−ｆ（ｘ）＝ａｎｘｎ＋ａｎ−１ｘ＋ａ０の形の１次〜ｎ次の有理整関数
−ｆ（ｘ）＝ａｘｋの形の冪乗関数
−ｆ（ｘ）＝ａｘｐ／ｑの形の冪乗根関数
−ｆ（ｘ）＝ａｘの形の指数関数
−ｆ（ｘ）＝ｌｎｘの形の対数関数
−・ｆ（ｘ）＝ｓｉｎｘ
・ｆ（ｘ）＝ｃｏｓｘ
・ｆ（ｘ）＝ｔａｎｘ
・ｆ（ｘ）＝ｃｏｔｘの形の三角関数
−・ｆ（ｘ）＝ａｒｃｓｉｎｘ
・ｆ（ｘ）＝ａｒｃｃｏｓｘ
・ｆ（ｘ）＝ａｒｃｔａｎｘ
・ｆ（ｘ）＝ａｒｃｃｏｔｘの形の逆三角関数
−・ｆ（ｘ）＝ｈｓｉｎｘ
・ｆ（ｘ）＝ｈｃｏｓｘ
・ｆ（ｘ）＝ｈｔａｎｘ
・ｆ（ｘ）＝ｈｃｏｔｘ
・ｆ（ｘ）＝ｓｃｈｘ
・ｆ（ｘ）＝ｃｓｃｈｘの形の双曲線関数
−・ｆ（ｘ）＝ａｒｓｉｎｈｘ
・ｆ（ｘ）＝ａｒｃｏｓｈｘ
・ｆ（ｘ）＝ａｒｔａｎｈｘ
・ｆ（ｘ）＝ａｒｃｏｔｈｘの形の逆双曲線関数
−ｎ次の代数曲線
−伸開線
−擺線
−螺線
−鎖線
−追跡線
−ガウスの正規分布または同種の関数
−多角形
の集合に由来している。
【００１５】
これらの基本的な曲線関数は、特に数学的に容易に描くことができるかもしくは規定することができ、したがって、解析的に良好に処理することができるという利点を有している。このことは、溝ジオメトリの正確な規定ひいては特に固定軸部と中空異形材との間のプレス結合部の特性の、ほとんど誤差を生ぜしめにくい確実な演算可能性に繋がる。
【００１６】
本発明の実現のためには、まず、ジョイントハウジングの固定軸部とハウジング領域との間の結合部が、少なくともジョイント自体と同一の負荷もしくは固定軸部と中空異形材との間の結合部と同一の負荷に耐える限り、どのようにしてハウジング領域と固定軸部とが互いに結合されているのかは重要ではない。しかし、本発明の有利な構成によれば、固定軸部が、ハウジング領域に一体に結合されているかもしくはハウジング領域と一体に形成されている。このように形成されたジョイントハウジングは、特に構成部材重量、製作コストおよび固有の構成部材強度に関する利点を有している。
【００１７】
本発明の別の有利な構成によれば、ハウジング領域と固定軸部との間の移行区分に少なくとも１つの材料切欠きもしくは少なくとも１つの貫通部が配置されている。この切欠きもしくは貫通部は、移行区分の、この移行区分の軸方向の断面二次モーメントもしくは断面二次極モーメントに僅かな割合しか寄与しない領域に位置している。
【００１８】
この構成に対する背景は、ハウジング領域と軸部領域もしくは固定軸部との間の移行部が、ハウジングの構造強度に対して極めて重要であることにある。公知先行技術による冒頭で述べた形式のジョイントハウジングは、この箇所に、ハウジング領域と軸部領域との間の移行部の幾何学的な形状として、たとえば円弧を有している。また、接線方向に延びる直線による、ハウジング領域で行われる接続も知られている。この直線は軸部領域への所定の曲率半径を備えて終わっている。しかし、この場合、接線方向の開始は構造強度最適化の観点下では有利に扱われ得る。なぜならば、所定の円弧もしくは曲率半径を有する択一的構成は著しく大きな切欠き応力を生ぜしめるからである。
【００１９】
しかし、ハウジング領域で行われる、このハウジング領域と軸部領域との間の接線方向の接続の欠点は、円弧による接続に比べて高い構成部材重量である。この構成部材重量は、さらに、より高い構成部材コストにも繋がる。この箇所に、目下考慮される構成は、ハウジング領域と固定軸部との間の移行区分に設けられた材料切欠きもしくは貫通部を備えている。なぜならば、こうして、増加させられた構成部材重量の欠点を甘受する必要なしに、ハウジング領域での移行区分の有利な接線方向の開始を選択することができるからである。
【００２０】
言い換えるならば、切欠きもしくは貫通部の配置によって、特に移行区分の領域における軸部横断面の重心線の近傍にもしくは重心の近傍に位置していて、これによって、ほんの少ししか移行区分の強度もしくは剛性に寄与しない移行区分材料が、少なくとも１つの材料切欠きに基づき移行区分から除去される。こうして、ほぼ不変の剛性値のまま、最適化された、特に僅かな構成部材重量を有するジョイントハウジングが得られる。
【００２１】
本発明の有利な構成によれば、切欠きもしくは貫通部が、軸部縦断面図で見て、ほぼ三角形の横断面形状を有している。この三角形の横断面形状は、ハウジング領域と固定軸部との間の移行領域の形状に特に良好に適合されていて、これによって、移行領域の材料減少と剛性との間の状況の最適化に繋がる。
【００２２】
同じく別の有利な構成によれば、切欠きもしくは貫通部の縁部および／または面移行部が丸み付けられている。この構成は、切欠きもしくは貫通部から移行領域に出発し得る切欠き効果の低減に繋がる。
【００２３】
以下に、本発明のただ１つの実施例を図面につき詳しく説明する。
【００２４】
図１には、まず、ジョイントハウジング１が概略図で示してある。このジョイントハウジング１はハウジング領域２を有している。このハウジング領域２の内室２’には、たとえばボールジョイントの支承シェル（図示せず）またはモレキュラジョイントのエラストマ構成部材（図示せず）を配置することができる。さらに、ジョイントハウジング１は軸部領域３もしくは固定軸部３を有している。この固定軸部３は、ここでは部分的にしか図示していない中空異形材４、たとえばジョイントロッド４の中空の端部内に導入することができる。
【００２５】
より良好に認めることができるようにするために、固定軸部３は、図１では、まだ中空異形材４内に導入されていない。この中空異形材４内への固定軸部３の導入後、適切なプレス工具によって、中空異形材４と固定軸部３との間のプレス結合部を形成することができる。この場合、ジョイントハウジング１の固定軸部３に配置された溝アレンジメント５につき、固定軸部３と中空異形材４との間の形状接続的なプレス結合部が形成される。
【００２６】
この場合、本発明によれば、軸部長手方向軸線に沿った溝プロファイルの溝表面の経過が、規定された少なくとも１つの数学的な曲線関数の一区分に合致している。こうして、溝５の寸法および特性、特に溝５の深さと、固定軸部３の表面への移行曲率半径と、溝容積と、溝側面の角度および形状と、これらに基づきそれぞれ生ぜしめられる溝特性と、固定軸部３と中空異形材４との間の形状接続的なプレス結合部の強度値および剛性値とを正確に解析的に規定することができるかもしくは検出することができる。これは、本発明のおかげで、固定軸部３と中空異形材４との間の結合部の特性、強度値および特に負荷容量を解析的なプロセスにつき特に良好に最適化することができることを意味している。
【００２７】
図２には、溝アレンジメントの１つの溝５の領域における、図１に示したジョイントハウジング１の軸部３の横断面が、図１に比べて拡大した概略図で示してある。軸部周面に沿った溝５のプロファイル深さが、時計に関して、それぞれ「１２時」もしくは「６時」のところに位置する最大値から、それぞれ「３時」もしくは「９時」のところに位置する最小値に変化していることが認められる。
【００２８】
この場合、軸部周面に沿った溝５の深さの経過もしくは溝５のプロファイル底部６の、軸部横方向に関して示した経過もやはり、規定された１つの数学的な曲線関数の一区分に合致している。
【００２９】
こうして、固定軸部３と中空異形材４との間のプレス結合部、特にプレス結合部のねじり強度が付加的に最適化される。このねじり強度の向上は、溝５の、軸部周面に沿って可変の深さにつき、固定軸部３の周方向に延びる傾きを備えた斜面６が形成されることから得られる。これによって、軸部周方向にも、軸部３と中空異形材４との間の結合部の形状接続性が提供される。これによって、中空異形材４に対する固定軸部３もしくはジョイントハウジング１のねじれが確実に阻止される。
【００３０】
さらに、図３には、ジョイントハウジング１の別の構成が示してある。図３に概略的に示したジョイントハウジング１は、ハウジング領域２と固定軸部３との間の移行区分７で両側にほぼ三角形の切欠き８を有している。この場合、図３には、図面を基準として上方に向けられた切欠き８しか見ることができない。
【００３１】
この切欠き８は、移行区分７の、この移行区分７の横断面の僅かな割合の断面二次モーメントしか有していない領域に配置されている。これは、言い換えるならば、切欠き８のおかげで、材料が、特に移行区分７の横断面のねじり重心の近傍でもしくは曲げ重心線の近傍で節約されることを意味している。これによって、ジョイントハウジング１の重量を減少させることができる。
【００３２】
こうして節約された材料領域は、移行区分７の重心付近の区分に位置しているので、これによって、慣性極モーメントもしくは軸方向の慣性モーメントひいては移行区分７のねじり剛性もしくは曲げ剛性が実際に減少させられない。これは、こうして、実際に不変の剛性値もしくは強度値で著しく軽量になり得るジョイントハウジング１が得られることを意味している。
【００３３】
したがって、結果的には、本発明によって、特にハウジング軸部と中空異形材との間のプレス結合部の特性を規定する溝アレンジメントのジオメトリを、可能な限り高い構成部材強度と同時に僅かな構成部材重量に関して最適化することが可能となることが明確になる。この場合、この最適化は、解析的なプロセスにつき可能な限り十分に行うことができる。こうして、ジョイントハウジングをより迅速にかつよりコスト節約的に構想し、寸法設定しかつ形成することができる。
【００３４】
これによって、本発明は、ボールジョイント、ホイールサスペンション、スタビライザおよびこれに類するものに用いられる、質的に高価値の、この場合、軽量のジョイントハウジングの特に経済的な生産に著しく貢献する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明によるジョイントハウジングの１つの構成と、嵌合する中空異形材との概略的な斜視図である。
【図２】図１に示したジョイントハウジングの軸部の概略的な横断面図である。
【図３】ジョイントハウジングの別の構成の概略的な斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  ジョイントハウジング、  ２  ハウジング領域、  ２’  内室、  ３  固定軸部、  ４  中空異形材、  ５  溝、  ６  プロファイル底部、  ７  移行区分、  ８  切欠き
【図１】
2008506907.tif 000003
【図２】
2008506907.tif 000004
【図３】
2008506907.tif 000005
【国際調査報告】
2008506907.tif 000006
2008506907.tif 000007
2008506907.tif 000008
2008506907.tif 000009
2008506907.tif 000010
2008506907.tif 000011