(57)【要約】  本発明、ボールジョイントであって、ピボット開口（１２）を有するハウジング（４）と、ジョイントボール（２）を有するボールピボット（３）とが設けられており、該ボールピボット（３）は、ジョイントボール（２）を用いて可動にハウジング（４）内に支承されていて、かつピボット開口（１２）を貫いてハウジング（４）から外に延びている形式のものに関する。このような形式のボールジョイントにおいて、本発明ではジョイントボール（２）が、平らでない調整面（７）を有していて、該調整面（７）が、ハウジング（４）に設けられた当接部材（８）と接触している。
2011522186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボールジョイントであって、ピボット開口（１２）を有するハウジング（４）と、ジョイントボール（２）を有するボールピボット（３）とが設けられており、該ボールピボット（３）は、ジョイントボール（２）を用いて可動にハウジング（４）内に支承されていて、かつピボット開口（１２）を貫いてハウジング（４）から外に延びている形式のものにおいて、ジョイントボール（２）が、平らでない調整面（７）を有していて、該調整面（７）が、ハウジング（４）に設けられた当接部材（８）と接触していることを特徴とするボールジョイント。
【請求項２】
調整面（７）と当接部材（８）との共働によって、ボールピボット（３）の側方への振れが、ボールピボット（３）の長手方向軸線（２０）を中心にした該ボールピボット（３）の回転に関連している、請求項１記載のボールジョイント。
【請求項３】
調整面（７）と当接部材（８）との間における接触領域が、線形に形成されていて、一直線上に位置している、請求項１又は２記載のボールジョイント。
【請求項４】
ボールピボット（３）が、ジョイントボール（２）と堅く結合されたピボット（６）を有していて、調整面（７）がジョイントボール（２）の、該ピボット（６）とは反対の側に設けられている、請求項１から３までのいずれか１項記載のボールジョイント。
【請求項５】
調整面（７）が、ボールピボット（３）の長手方向軸線（２０）に対してほぼ垂直に方向付けられている、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】
ジョイントボール（２）が、その高さのほぼ２／３のところに平らな面取り部を備えていて、該面取り部に調整面（７）が形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のボールジョイント。
【請求項７】
調整面（７）が冷間プレスによって製造されている、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】
当接部材（８）が、ハウジング（４）に支承されたピンとして形成されていて、該ピンの周面が１つの直線に沿って調整面（７）と接触している、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】
ピン（８）が、その長手方向軸線を中心にして回転可能にハウジング（４）に支承されている、請求項８記載のボールジョイント。
【請求項１０】
ピン（８）が、少なくとも１つのニードル軸受ブシュ（９）を用いて、ハウジング（４）に回転可能に支承されている、請求項８又は９記載のボールジョイント。
【請求項１１】
付加的なガイドが設けられていて、該ガイドが、ボールピボット（３）の側方への振れもしくは偏位可能性を制限している、請求項１から１０までのいずれか１項記載のボールジョイント。
【請求項１２】
ピボット開口（１２）が楕円形に形成されていて、ボールピボット（３）のための付加的なガイドを形成している、請求項１１記載のボールジョイント。
【請求項１３】
ボールピボット（３）をその運動軌道の終端位置においてロックする又はロック可能なロック機構が設けられている、請求項１から１２までのいずれか１項記載のボールジョイント。
【請求項１４】
ジョイントボール（２）が少なくとも１つの横孔（１３）を有していて、該横孔（１３）において少なくとも１つの係止ボール（１４）が可動に案内されていて、該係止ボール（１４）が、ハウジング（４）に設けられた係止切欠き（１５）に係合する又は係合可能である、請求項１から１３までのいずれか１項記載のボールジョイント。
【請求項１５】
ボールピボット（３）に、横孔（１３）に対して垂直に方向付けられた長手方向孔（１７）が設けられており、該長手方向孔（１７）にロック解除ピン（１６）がばね弾性的に支承されていて、該ロック解除ピン（１６）が係止ボール（１４）を係止切欠き（１５）内に押圧する又は押圧可能である、請求項１４記載のボールジョイント。
【請求項１６】
ボールピボットのロック解除が、ボタン、ボーデンケーブル、空気力装置、液圧装置又は電動機を用いて実施可能である、請求項１３から１５までのいずれか１項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、ボールジョイントであって、ピボット開口を有するハウジングと、ジョイントボールを有するボールピボットとが設けられており、該ボールピボットは、ジョイントボールを用いて可動にハウジング内に支承されていて、かつピボット開口を貫いてハウジングから外に延びている形式のものに関する。
【０００２】
しばしば、タンブリング運動とも呼ばれる横揺れ回転運動（Taumelbewegung）を実施することができるジョイントにおいて、特に、ただ１つの自由度をもって空間的に横揺れ回転運動する運動軌道が必要になる。そのためには、３つの回転自由度を備えたボールジョイントが提供され、しかしながらこの場合３つの回転自由度のうちの２つは、意識的に機能しないようにしなくてはならない。横揺れ回転運動を可能にするために使用されるボールジョイントでは、例えば、そのジョイントボールの表面に、互いに無関係なもしくは独立した２つの溝が設けられており、この両方の溝には、ジョイントハウジングに支承されかつ固定された２つのピン又はローラが係合している。これらのピン又はローラによってジョイントボールは、運動時に所定の運動軌道に沿って運動することを強いられ、その結果、ジョイントボールに結合された部分もしくは部材に、所望の空間的な運動を与えることができる。
【０００３】
しかしながらこの解決策は、極めて高価である。それというのは、フライス加工及び場合によっては研削もしくは研磨による溝の形成、並びにガイドフィンガの製造及び組付けは高コストだからである。さらに二重の強制案内は、狭い範囲の製造誤差を必要とする。
【０００４】
ゆえに本発明の課題は、ボールジョイントのボールピボットを強制案内するための可能性を、特に大量生産において安価に得ることができるようにすることである。
【０００５】
この課題を解決するために本発明の構成では、冒頭に述べた形式のボールジョイントにおいて、ジョイントボールが、平らでない調整面を有していて、該調整面が、ハウジングに設けられた当接部材と接触しているようにした。
【０００６】
本発明の別の有利な構成は、請求項２以下に記載されている。
【０００７】
本発明によるボールジョイント、特に車両用のボールジョイントは、ピボット開口を備えたハウジングと、ジョイントボールを有するボールピボットとを有しており、このボールピボットはジョイントボールを用いて可動に、特に回転可能及び旋回可能に、ハウジング内に支承されていて、かつピボット開口を貫いてハウジングから外に延びており、そしてジョイントボールは、平らでない調整面（Regelflaeche）を有していて、この調整面は、ハウジングに設けられた当接部材（Anlage）と接触している。
【０００８】
調整面と当接部材との共働によって、ボールピボットの強制案内が達成され、この強制案内はボールピボットの運動自由度を制限する。有利には調整面の形状付与によって、空間的な運動軌道が規定され、この運動軌道に沿ってボールピボットは、ボールピボットがその長手方向軸線を中心にして回転する又は回転させられる場合に、運動することができる。調整面の形状付与によって、特に、長手方向軸線を中心にしたボールピボットの回転と、ボールピボットの長手方向軸線に対して斜め又は垂直に方向付けられた少なくとも１つの別の軸線（旋回軸線）を中心にしたボールピボットの側方への振れもしくは偏位との間における関係が得られる。前記少なくとも１つの別の軸線は有利には、ボールジョイントの長手方向軸線と交差しており、この場合交点は有利にはジョイントボールの中心に位置している。特に、調整面と当接部材との共働によって、ボールピボットはその長手方向軸線を中心にした回転時に側方に偏位させられる。調整面の形成は例えば冷間プレスによって行われ、このような加工法は、生産個数が大量の場合に極めて安価に可能である。調整面というのは、数学的にいえば特に次のような面、すなわち空間内における１つの直線の移動によって生ぜしめることができる面のことである（I. N. Bronstein und K. A. Semendjajew, Taschenbuch der Mathematik, 25. Auflage 1991, B. G. Teubner Verlagsgesellschaft, Stuttgart, Seite 605 参照）。
【０００９】
ボールピボットの運動自由度の補足的な制限又はボールピボットの補足的な強制案内は、付加的な案内装置によって行うことができ、この案内装置を用いてボールピボットは案内され、特に所定の運動軌道に沿うように強いられる。付加的な案内装置は、特にボールピボットの可能な側方への偏位を制限し、例えば、ボールピボットによって貫通されるスロットのような滑子案内によって形成されることができる。有利には付加的な案内装置は、ピボット開口によって形成されている。付加的な案内装置又はピボット開口は有利には縦長、特に楕円形に形成されており、これは比較的安価に交換可能である。ピボット開口によって、かつ調整面と当接部材との共働によって、ボールピボットの運動可能性は有利に、特に横揺れ回転運動を実施するための、１つの空間的な運動軌道に制限される。
【００１０】
ボールピボットは有利には、ジョイントボールと堅く結合されたピボットを有しており、この場合調整面は例えば、ジョイントボールの、該ピボットとは反対の側に設けられている。特に調整面は、ボールピボットの、前記ピボットとは反対側に位置する端面を形成している。調整面が、ボールピボットの長手方向軸線に対してほぼ垂直に方向付けられていると、有利であり、この場合「ほぼ」というのは、調整面が平らでないことを考慮している。本発明の別の構成では、ジョイントボールが、その高さのほぼ２／３のところに平らな面取り部を備えていて、該面取り部に調整面が形成されている。調整面の形成の前に、平らな面取り部は有利には、ボールピボットの長手方向軸線に対して垂直にかつ平らに方向付けられている。調整面は特に、有利にはボールピボットの長手方向中心軸線を取り囲む環状の縁部を有している。
【００１１】
ハウジングとボールピボットとの間には有利には保護ベローズ又はシールベローズが配置されており、このようなベローズは、ボールジョイントの内部への汚れ又は水分の侵入を阻止する。ボールピボットのピボットは特にねじ山付ピボットとして形成されている。
【００１２】
調整面と当接部材との間の接触領域は有利には線形であり、特に一直線上に位置している。これによってボールピボットの最適な案内が可能である。それというのは、調整面は数学的な観点において、空間における一直線の運動によって生ぜることができるからである。有利には当接部材は、ハウジングと堅くつまり不動に結合され、かつ／又はハウジングに支承されている。本発明の１実施形態では、当接部材が、ハウジングに支承されたピンとして形成されている。当接部材の周面は有利には、１つの直線又は母線に沿って、調整面と接触している。当接部材は特にハウジングに回転可能に支承されており、このようになっていると、摩擦を減じることができる。回転可能な支承は例えば、少なくとも１つのニードル軸受ブシュを用いて行うことができる。さらに当接部材は特に、その長手方向軸線を中心にして回転可能にハウジングに支承されている。
【００１３】
本発明の別の構成では、ボールジョイントが、ボールピボットをその運動軌道の終端位置においてロックする又はロック可能なロック機構を有している。特にジョイントボールはそのために少なくとも１つの横孔を有していて、該横孔において少なくとも１つの係止ボールが可動に案内されていて、該係止ボールが、ハウジングに設けられた係止切欠きに係合する又は係合可能である。係止ボールが係止切欠きに係合していると、ジョイントボールはハウジングにおいてロックされている。係止ボールは有利にはばねによって、特にハウジング又は係止切欠きに向かって予負荷もしくはプレロードされており、このように構成されていると、終端位置に達した場合に自動的にロックが行われる。
【００１４】
本発明の別の有利な構成では、ボールピボットに、横孔に対して斜めに又は垂直に方向付けられた長手方向孔が設けられており、該長手方向孔にロック解除ピンがばね弾性的に支承されていて、該ロック解除ピンが係止ボールを係止切欠き内に押圧する又は押圧可能である。ばね力に抗したロック解除ピンの運動によって、係止切欠きに向かって作用する係止ボールの予負荷を排除することができ、これによってジョイントボールは解放され、ボールピボットは終端位置から外に運動することができる。
【００１５】
ボールピボットの強制案内はこれによって、ジョイントボールのボール面における溝によってではなく、本発明によれば、特にボール端面においてピボットとは反対側に設けられた調整面によって達成される。ボールの極面は有利にはボール高さの約２／３の所で平らに面取りされており、この場合この面取り部に調整面が形成される。そしてこの調整面によってボールピボットは、回転時に強制的に側方に旋回させられる。調整面に対する対応面もしくは当接部材としては、ハウジングに支承されているピンを使用することができ、このピンはそのただ１つの母線で、ジョイントボールと接触している。これによって特に、ピン軸線に対して垂直な方向におけるジョイントボールの旋回が阻止される。摩擦を減じるために、ピンはさらにニードル軸受ブシュを介してハウジングに支承されていることができる。有利には、楕円形のハウジング開口が、ボールピボットの第２の又は付加的な案内を引き受ける。
【００１６】
本発明の別の構成では、ボールジョイントは付加的に１つのロック機構を有していることができ、このように構成されていると、ボールピボットをその横揺れ回転運動の終端位置においてロックすることができる。このことは例えばジョイントボールにおける複数の横孔によって可能であり、これらの横孔には小さな係止ボールが挿入されており、これらの係止ボールは、ばね付加されたロック解除ピンによって半径方向で予負荷されており、このロック解除ピンは、ボールピボットに設けられた長手方向孔内に位置していて、この長手方向孔は、ボールピボットの中心線に沿って延びていて、特に横孔に対して垂直に方向付けられている。係止ボール中心がジョイントボールの表面とハウジング内面との間に位置している場合に、ボールピボットはロックされている。ボールピボットのロック解除のためにはロック解除ピンはばね力に抗して、例えばボタン、ボーデンケーブル、電動機、液圧シリンダ及び／又は空気力シリンダを用いて、解放ポジションに移動させられることができる。
【００１７】
本発明はさらに、車両の車両ボディに対する車両部分の運動、特に横揺れ回転運動を実施するための、本発明によるボールジョイントの使用にも関する。
【００１８】
次に図面を参照しながら、本発明の有利な１実施形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の１実施形態によるボールジョイントの一部を破断して示す斜視図である。
【図２】ボールピボットの０°ポジションにおけるボールジョイントを示す断面図である。
【図３】ボールピボットの３０°ポジションにおけるボールジョイントを示す断面図である。
【図４】ボールピボットの６０°ポジションにおけるボールジョイントを示す断面図である。
【図５】ボールピボットの９０°ポジションにおけるボールジョイントを示す断面図である。
【図６】ボールピボットの１２０°ポジションにおけるボールジョイントを示す断面図である。
【図７】ボールピボットの１５０°ポジションにおけるボールジョイントを示す断面図である。
【図８】ボールピボットの１８０°ポジションにおけるボールジョイントを示す断面図である。
【００２０】
図１には、本発明の１実施形態によるボールジョイント１が、一部破断されて斜視図で示されており、この場合ジョイントボール２を備えたボールピボット３が、そのジョイントボール２によって、ボールジョイントハウジング４内に回転可能及び旋回可能に支承されている。ハウジング４にはフランジ５が設けられており、このフランジ５を用いてハウジング４は車両部分に固定されることができる。さらにボールピボット３は車両ボディに固定されることができ、その結果車両部分はボディに対して相対運動することができる。
【００２１】
ボールピボット３は、ジョイントボール２と堅く結合されたねじ山付ピボット６を有していて、ハウジング４から外に延びている。ジョイントボール２には、ねじ山付ピボット６とは反対の側に、調整面７が設けられていて、この調整面７はボールピボット３の１つの端面を形成している。調整面７は平らではなく、強制ガイドピン８に接触しており、この強制ガイドピン８は、ハウジング４内に設けられた孔２２内に位置していて、ニードル軸受ブシュ９を用いて、その長手方向軸線を中心にして回転可能にハウジング４に支承されている。ボールピボット３は汎用の形式で、ボールシェル１０を介して、ハウジング４の内室１１内に支承されており、この内室１１には、楕円形に形成されたピボット開口１２を介して接近可能であり、このピボット開口１２を貫いてボールピボット３は延びている。ハウジング４は閉鎖リング１９を有しており、この閉鎖リング１９にハウジング開口１２は設けられている。ボールピボット３は一方では、調整面７とピン８との共働によって、かつ他方では楕円形のハウジング開口１２によって強制案内され、これによってボールピボット３はハウジング４に対して単に、所定の運動軌道に沿ってだけ運動できるようになっており、この所定の運動軌道は、ボールピボット３の横揺れ回転運動を生ぜしめる。
【００２２】
ボールピボット３は規定された位置において、ハウジング４に係止されることができ、そのためにロック機構（Verriegelungsmechanismus）が設けられており、このロック機構は、ジョイントボール２の内室内に設けられた横孔１３内に設けられた複数の係止ボール１４を有しており、これらの係止ボール１４は、横孔１３に沿って運動可能であり、かつ内室１１を画定するハウジング４の内壁に設けられた係止切欠き１５に、係合することができる。この場合、係止ボール１４が係止切欠き１５に係合している時に、ボールピボット３はハウジング４に係止されている。係止ボール１４は、ロック解除ピン１６を用いて、半径方向外側に係止切欠き１５に向かって押圧され、この場合ロック解除ピン１６は、ボールピボット３に設けられた長手方向孔１７内において摺動可能に案内されていて、ばね１８を用いて軸方向でジョイントボール２に向かってプレロードもしくは予負荷されている。従って、不操作状態においてロック解除ピン１６は係止ボール１４を半径方向外側にハウジング内壁に向かって押圧している。ボールピボット３のロック解除のために、ロック解除ピン１６はばね１８の力に抗して軸方向でジョイントボール２から離反運動させられることができ、その結果係止ボール１４は横孔１３に沿ってボールピボット３の内部に移動し、ひいてはロックを中止することができる。このロック解除された状態は図１に示されている。係止切欠き１５のところにボールシェル１０は複数の孔を有しており、これらの孔を通して係止ボール１４は係止切欠き１５内に係合することができる。
【００２３】
図２〜図８にはボールジョイント１が断面図で示されており、この場合図面を見易くするためにロック機構は図示を省かれている。図２〜図８においてボールピボット３はその運動軌道の異なったポジションにおいて示されており、この場合図２ではボールピボット３は、その長手方向軸線２０を中心にして０°の角度だけハウジング４に対して回動させられている。従って図２ではボールピボット３の長手方向軸線２０は、少なくともほぼ、ハウジング４又はジョイント１の長手方向軸線２１と合致しているので、図２には長手方向軸線２１だけが示されている。同様なことは図８に対しても言える。図３では、ボールピボット３がその長手方向軸線２０を中心にして回動させられている回転角は、３０度であり、図４では６０°、図５では９０°、図６では１２０°、図７では１５０°、そして図８では１８０°である。図２〜図８に示されているように従ってボールピボット３はその長手方向軸線２０を中心にして３０°のステップで回転する。図３〜図７においてボールピボット３は側方に振れもしくは偏位しており、この場合振れもしくは偏位は、両長手方向軸線２０，２１の間の角度によって記載される。調整面７とピン８との共働及びピボット開口１２を貫く案内によって、回転角と振れもしくは偏位との間における関連が明確に所定されている。この場合ピボット開口１２は振れもしくは偏位の方向を決定し、これに対して調整面７とピン８との共働は、それぞれの振れもしくは偏位に、規定された回転角を対応させる。
【符号の説明】
【００２４】
１  ボールジョイント、  ２  ジョイントボール、  ３  ボールピボット、  ４  ボールジョイントハウジング、  ５  フランジ、  ６  ねじ山付ピボット、  ７  調整面、  ８  強制ガイドピン、  ９  ニードル軸受ブシュ、  １０  ボールシェル、  １１  内室、  １２  ピボット開口、  １３  横孔、  １４  係止ボール、  １５  係止切欠き、  １６  ロック解除ピン、  １７  長手方向孔、  １８  ばね、  １９  閉鎖リング、  ２０  ボールピボットの長手方向軸線／長手方向中心軸線、  ２１  ハウジングの長手方向軸線、  ２２  ハウジング孔
【図１】
2011522186.tif 000003
【図２】
2011522186.tif 000004
【図３】
2011522186.tif 000005
【図４】
2011522186.tif 000006
【図５】
2011522186.tif 000007
【図６】
2011522186.tif 000008
【図７】
2011522186.tif 000009
【図８】
2011522186.tif 000010
【国際調査報告】
2011522186.tif 000011
2011522186.tif 000012
2011522186.tif 000013
2011522186.tif 000014
2011522186.tif 000015
2011522186.tif 000016