(57)【要約】【課題】  ボールジョイントの摩擦抵抗を削減しながら摩耗に対する耐久性を高める。【解決手段】  ボールジョイントのボールスタッドの球状の頭部に摺接するベアリング１４の摺動面２１ｃ，２２ｃのうち、ボールスタッドとの間の荷重伝達方向に位置する摺動面２２ｃをナイロンのような高強度で耐摩耗性に優れた材料で構成し、荷重伝達方向と直交する方向に位置する摺動面２１ｃをポリウレタンのような低強度で低摩擦係数の材質で構成したので、ベアリング１４の摩耗に対する耐久性を高めながら摩擦抵抗を削減してボールジョイントをスムーズに作動させることができる。サスペンションアームとナックルとを接続するボールジョイントでは、サスペンションアームの長手方向が前記荷重伝達方向となる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
球状の頭部（１３ａ）および該頭部（１３ａ）から延びる柄部（１３ｂ）を有するボールスタッド（１３）と、
ボールスタッド（１３）の頭部（１３ａ）を揺動自在に支持するベアリング（１４）と、
ボールスタッド（１３）の柄部（１３ｂ）が突出する開口部（１７ｃ）を有してベアリング（１４）を支持するハウジング（１７）と、
を備えたボールジョイントにおいて、
ボールスタッド（１３）の頭部（１３ａ）とベアリング（１４）との摺動面（２１ｃ，２２ｃ）のうち、荷重伝達方向に位置する摺動面（２２ｃ）の材質を、他の方向に位置する摺動面（２１ｃ）の材質よりも高強度としたことを特徴とするボールジョイント。
【請求項２】
ハウジング（１７）およびボールスタッド（１３）は、車両のサスペンションアーム（１０）およびナックル（１１）の一方および他方にそれぞれ固定され、前記荷重伝達方向はサスペンションアーム（１０）の長手方向であ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。
【請求項３】
荷重伝達方向に位置する摺動面（２２ｃ）の材質をナイロンとし、他の方向に位置する摺動面（２１ｃ）の材質をポリウレタンとしたことを特徴とする、請求項１または請求項２に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、球状の頭部および該頭部から延びる柄部を有するボールスタッドと、ボールスタッドの頭部を揺動自在に支持するベアリングと、ボールスタッドの柄部が突出する開口部を有してベアリングを支持するハウジングとを備えたボールジョイントに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハウジングの内部に合成樹脂製のベアリングを支持し、このベアリングにボールスタッドの球状の頭部を揺動自在に嵌合させたボールジョイントが、下記特許文献１により公知である。
【特許文献１】特開平８−１２８４３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、ボールジョイントをスムーズに作動させるにはベアリングとボールスタッドの頭部との間の摩擦抵抗を減少させる必要があるが、摩擦抵抗を減少させるためにベアリングを強度の低い材料で構成すると、ベアリングの早期摩耗やへたりなどでボールジョイントの耐久性が低下する問題がある。またへたりや摩耗に対する耐久性を高めるべくベアリングを強度の高い材質で構成すると、今度は摩擦抵抗が増加してボールジョイントがスムーズに作動しなくなる問題がある。強度の高い材料は、一般に硬度も高く弾性も高いため、ベアリングを強度の高い材質で構成すると、ボールジョイントのボールスタッドをハウジングに収める場合の与圧が高くなり、ボールジョイントの摩擦抵抗が高くなる。
【０００４】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ボールジョイントの摩擦抵抗を削減しながらへたりや摩耗に対する耐久性を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、球状の頭部および該頭部から延びる柄部を有するボールスタッドと、ボールスタッドの頭部を揺動自在に支持するベアリングと、ボールスタッドの柄部が突出する開口部を有してベアリングを支持するハウジングとを備えたボールジョイントにおいて、ボールスタッドの頭部とベアリングとの摺動面のうち、荷重伝達方向に位置する摺動面の材質を、他の方向に位置する摺動面の材質よりも高強度としたことを特徴とするボールジョイントが提案される。
【０００６】
また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、ハウジングおよびボールスタッドは、車両のサスペンションアームおよびナックルの一方および他方にそれぞれ固定され、前記荷重伝達方向はサスペンションアームの長手方向であることを特徴とするボールジョイントが提案される。
【０００７】
また請求項３に記載された発明によれば、請求項１または請求項２の構成に加えて、荷重伝達方向に位置する摺動面の材質をナイロンとし、他の方向に位置する摺動面の材質をポリウレタンとしたことを特徴とするボールジョイントが提案される。
【０００８】
尚、実施例の第１ベアリング１４は本発明のベアリングに対応し、実施例の第２開口部１７ｃは本発明の開口部に対応し、実施例の第１摺動面２１ｃおよび第２摺動面２２ｃは本発明の摺動面に対応する。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の構成によれば、ボールスタッドの球状の頭部とベアリングとの摺動面のうち、荷重伝達方向に位置する摺動面の材質を、他の方向に位置する摺動面の材質よりも高強度としたので、荷重伝達方向に位置する高強度の摺動面でベアリングのへたりや摩耗に対する耐久性を高めながら、荷重伝達方向と異なる方向に位置する低強度の摺動面で摩擦抵抗を減らしてボールスタッドのスムーズな揺動を可能にすることができる。
【００１０】
請求項２の構成によれば、ハウジングおよびボールスタッドをサスペンションアームおよびナックルの一方および他方にそれぞれ固定し、荷重伝達方向をサスペンションアームの長手方向に設定したので、サスペンションアームの長手方向に伝達される路面からの荷重をベアリングの高強度の摺動面で受けることができる。これにより、ボールジョイントの耐久性を確保しながら、サスペンションアームをスムーズに揺動させて車両の乗り心地を高めることができる。
【００１１】
請求項３の構成によれば、荷重伝達方向に位置する摺動面の材質をナイロンとしたことで、他の方向に位置する摺動面の材質であるポリウレタンよりも強度を高くすることができる。                                                                          
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【００１３】
図１〜図６は本発明の一実施例を示すもので、図１はボールジョイントの縦断面図、図２は第１ベアリングの組立状態の斜視図、図３は図２の３方向矢視図、図４は図３の４−４線断面図、図５は図３の５−５線断面図、図６は第１ベアリングの分解状態の斜視図である。
【００１４】
図１に示すように、自動車のサスペンションアーム１０の車幅方向外端部と、車輪を回転自在に支持するナックル１１とがボールジョイント１２により揺動自在に連結される。ボールジョイント１２は、球状の頭部１３ａと、頭部１３ａから一体に延びるテーパーした棒状の柄部１３ｂと、柄部１３ｂの先端に形成された雄ねじ部１３ｃとよりなるボールスタッド１３を備える。ボールスタッド１３の頭部１３ａの周囲は合成樹脂製の第１ベアリング１４および第２ベアリング１５で覆われており、第１、第２ベアリング１４，１５に対してボールスタッド１３の頭部１３ａは揺動可能である。
【００１５】
ボールスタッド１３のテーパーした棒状の柄部１３ｂはサスペンションアーム１０のテーパーした固定孔１０ａを貫通し、固定孔１０ａから突出する雄ねじ部１３ｃにナット１６を螺合することで固定される。第１、第２ベアリング１４，１５を収納する概略円筒状のハウジング１７は収納孔１７ａ、第１開口部１７ｂおよび第２開口部１７ｃを備えており、ナックル１１に形成した固定孔１１ａに圧入により固定される。
【００１６】
ボールジョイント１２の組み立てに際し、ハウジング１７の第１開口部１７ｂからボールスタッド１３の雄ねじ部１３ｃおよび柄部１３ｂを第２開口部１７ｃまで貫通させることで、ボールスタッド１３の頭部１３ａを覆う第１、第２ベアリング１４，１５を収納孔１７ａに嵌合させることができる。このとき、第２開口部１７ｃの直径は第２ベアリング１５の直径よりも小さいため、第１、第２ベアリング１４，１５が第２開口部１７ｃから脱落することはない。
【００１７】
続いて、第１開口部１７ｂを円板状のプラグ１８で閉塞してカシメにより固定することで、第１、第２ベアリング１４，１５が収納孔１７ａに脱落不能に保持される。このとき、第１ベアリング１４の中央の開口２１ａと、ボールスタッド１３の頭部１３ａと、プラグ１８との間にグリスポケット１９が区画され、そこに充填されたグリスで第１、第２ベアリング１４，１５とボールスタッド１３の頭部１３ａとの摺動面が潤滑される。そしてボールスタッド１３の柄部１３ｂと第２開口部１７ｃの周囲とに、ボールスタッド１３の揺動を許容しながら塵や水分の侵入を阻止するブーツ２０の両端が固定される。
【００１８】
次に、図２〜図６を参照して第１ベアリング１４の構造を詳細に説明する。
【００１９】
円柱状の外表面と半球状の内表面とを有する第１ベアリング１４は、比較的に柔らかいポリウレタン製の第１半体２１と、比較的に硬いナイロン製の第２半体２２とを軸線Ｌ方向に結合して構成される。第１半体２１は、プラグ１８の内面に当接する円板状の基部２１ａと、基部２１ａの直径方向両端から軸線Ｌ方向に立ち上がる一対のボール支持部２１ｂ，２１ｂとを備えており、ボール支持部２１ｂ，２１ｂにはボールスタッド１３の頭部１３ａに摺接する部分球状の第１摺動面２１ｃ，２１ｃが形成されるとともに、対向する一対のボール支持部２１ｂ，２１ｂ間にグリスポケット１９を形成するための円形の開口２１ｄが形成される。
【００２０】
一方、第２半体２２は、環状の連結部２２ａと、連結部２２ａの直径方向両端から軸線Ｌ方向に立ち上がる一対のボール支持部２２ｂ，２２ｂとを備えており、ボール支持部２２ｂ，２２ｂにはボールスタッド１３の頭部１３ａに摺接する部分球状の第２摺動面２２ｃ，２２ｃが形成されるとともに、対向する一対のボール支持部２１ｂ，２１ｂ間にグリスポケット１９を形成するための円形の開口２２ｄが形成される。
【００２１】
第１半体２１および第２半体２２を結合するとき、第１半体２１の一対のボール支持部２１ｂ，２１ｂの端面２１ｅ…と、第２半体２２の一対のボール支持部２２ｂ，２２ｂの端面２２ｅ…とが相互に噛み合うように嵌合することで、第１半体２１の第１摺動面２１ｃ，２１ｃと第２半体２２の第２摺動面２２ｃ，２２ｃとが協働してボールスタッド１３の頭部１３ａに当接する半球状の摺動面を構成する。また第２半体２２の連結部２２ａは第１半体２１の一対のボール支持部２１ｂ，２１ｂ間に嵌合し、第１半体２１の開口２１ｄおよび第２半体２２の開口２２ｄは相互に重なり合う。
【００２２】
図５から明らかなように、第１半体２１のボール支持部２１ｂ，２１ｂの端面２１ｅ…は基部２１ａに向かって先細になるようにテーパーしており、また第２半体２２のボール支持部２２ｂ，２２ｂの端面２２ｅ…も同方向にテーパーしている。但し、第１半体２１のボール支持部２１ｂ，２１ｂの端面２１ｅ…のテーパー角は、第２半体２２のボール支持部２２ｂ，２２ｂの端面２２ｅ…のテーパー角よりも小さくなっているため、第１半体２１および第２半体２２を結合するとき、相互に接触する第１半体２１の端面２１ｅ…と第２半体２２の端面２２ｅ…とは所定の締め代をもって相互に圧入されることになり、これにより第１半体２１および第２半体２２を確実に結合することができる。
【００２３】
このようにして第１半体２１および第２半体２２を結合したとき、図３から明らかなように、第１半体２１の端面２１ｅ…および第２半体２２の端面２２ｅ…は９０°の中心角を有して放射状に延びており、その結合面にボールスタッド１３の頭部１３ａに臨む４本のグリス溝２３…が形成される。
【００２４】
硬質のナイロン製の第２半体２２の一対の第２摺動面２２ｃ，２２ｃはナックル１１およびサスペンションアーム１０間の荷重伝達方向、つまり図１の紙面に垂直なサスペンションアーム１０の長手方向に配置され、ナイロン製の第２半体２２よりも低い強度で低弾性のポリウレタン製の第１半体２１の一対の第１摺動面２１ｃ，２１ｃは前記荷重伝達方向に直交する方向に配置される。
【００２５】
しかして、車両の走行に伴ってサスペンションアーム１０およびナックル１１が上下に揺動すると、サスペンションアーム１０側に支持したボールスタッド１３の頭部１３ａとナックル１１側のハウジング１７に支持した第１、第２ベアリング１４，１５とが相対的に摺動する。このときサスペンションアーム１０およびナックル１１間には、サスペンションアーム１０の長手方向である荷重伝達方向に大きな荷重が作用するが、第１ベアリング１４の前記荷重伝達方向には、耐摩耗性等の耐久性に優れたナイロン製の第２半体２２の第２摺動面２２ｃ，２２ｃが配置されているため、その第２摺動面２２ｃ，２２ｃで大きな荷重を支持して耐久性を高めることができる。
【００２６】
一方、第１ベアリング１４の前記荷重伝達方向と直交する方向には、低弾性のポリウレタン製の第１半体２１の第１摺動面２１ｃ，２１ｃが配置されているため、その第１摺動面２１ｃ，２１ｃでボールスタッド１３の頭部１３ａのスムーズな揺動を可能にすることができる。
【００２７】
このように、ボールスタッド１３の頭部１３ａと第１ベアリング１４との間の荷重伝達方向に位置する第２半体２２の第２摺動面２２ｃ，２２ｃの材質を、他の方向に位置する第１半体２１の第１摺動面２１ｃ，２１ｃの材質よりも高強度としたので、荷重伝達方向に位置する高強度の第２摺動面２２ｃ，２２ｃでボールジョイント１２の摩耗等に対する耐久性を高めながら、荷重伝達方向と異なる方向に位置する低強度の第１摺動面２１ｃ，２１ｃで摩擦抵抗を減らし、ボールスタッド１３のスムーズな揺動を可能にして乗り心地を高めることができる。
【００２８】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【００２９】
例えば、実施例ではサスペンションアーム１０用のボールジョイント１２について説明したが、本発明はサスペンションアーム以外の用途のボールジョイントに対して適用することができる。
【００３０】
また実施例では第１ベアリング１４の第１半体２１を軟質のポリウレタン製とし、第２半体２２を硬質のナイロン製としているが、その材質は強度の大小関係を満たすものであれば任意である。
【００３１】
また実施例ではサスペンションアーム１０側にボールスタッド１３を支持し、ナックル１１側に第１、第２ベアリング１４，１５を支持しているが、その位置関係は逆であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】ボールジョイントの縦断面図
【図２】第１ベアリングの組立状態の斜視図
【図３】図２の３方向矢視図
【図４】図３の４−４線断面図
【図５】図３の５−５線断面図
【図６】第１ベアリングの分解状態の斜視図
【符号の説明】
【００３３】
１０        サスペンションアーム
１１        ナックル
１３        ボールスタッド
１３ａ      頭部
１３ｂ      柄部
１４        第１ベアリング（ベアリング）
１７        ハウジング
１７ｃ      第２開口部（開口部）
２１ｃ      第１摺動面（摺動面）
２２ｃ      第２摺動面（摺動面）
【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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