(57)【要約】【課題】  優れた摺動特性・防振特性を有し、かつ球状頭部の球心位置の精度低下を抑制することが可能なボールジョイントを提供する。【解決手段】  ボールジョイント１は、軸部１１と球状頭部１２とを有するボールスタッド１０と、該ボールスタッド１０の球状頭部１２を揺動回動自在に包持するソケット１５とを備え、ソケット１５の球状凹面１４と、そこに収容されたボールスタッド１０の球状頭部１２との間には、樹脂シート１６およびゴムシート１７が介装されており、このゴムシート１７の中には、ゴムシート１７を形成するゴム材料よりも硬度が高く球状頭部１２とソケット１５との相対運動を抑制する変位抑制部材１８が所定の間隔で複数埋め込まれている。【選択図】  図１
2007120710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部と球状頭部とを有するボールスタッドと、前記ボールスタッドの球状頭部を揺動回動自在に包持するソケットと、を備えるボールジョイントにおいて、
前記球状頭部と前記ソケットとの間に介装される弾性部材と、
前記球状頭部と前記ソケットとの間に、前記球状頭部および前記ソケットの少なくともいずれか一方と前記弾性部材を介して対向するように設けられ、前記球状頭部と前記ソケットとの相対運動を抑制する変位抑制部材と、を備えることを特徴とするボールジョイント。
【請求項２】
前記変位抑制部材は、前記球状頭部の外周面および前記ソケットの内周面のいずれか一方に設けられた複数の凸部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】
前記複数の凸部は、前記球状頭部の球心に対して対称に設けられていることを特徴とする請求項２に記載のボールジョイント。
【請求項４】
前記変位抑制部材は、前記弾性部材の中に設けられてい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５】
前記変位抑制部材は、前記球状頭部の球心に対して対称に設けられていることを特徴とする請求項４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、ボールジョイントに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両用サスペンションなどにおいて、構成要素間を連結する部材として、軸部の先端に球状頭部が接続されたボールスタッドと、該ボールスタッドの球状頭部を揺動自在かつ回動自在に包持するソケットとを備えて構成されるボールジョイントが広く用いられている。かかるボールジョイントとして、特許文献１には、ボールスタッドの球状頭部外周面を覆うように、該球状頭部に接する内側に摺動材層、その外側に所定厚さ（１〜３ｍｍ程度）のゴム弾性体層を有する一体的な弾性的複合摺動体を設ける構成が開示されている。
【特許文献１】特公平６−１９１７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１記載の構成では、ゴム弾性体層を有することにより、良好な摺動特性・防振特性を得ることができる一方、並進方向の剛性が低下する。そのため、ボールジョイントに並進方向の荷重が加えられた場合、ボールスタッドの球状頭部のソケットに対する相対変位量が増加し、球状頭部の球心位置の精度が低下するおそれがある。
【０００４】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、優れた摺動特性・防振特性を有し、かつ球状頭部の球心位置の精度低下を抑制することが可能なボールジョイントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るボールジョイントは、軸部と球状頭部とを有するボールスタッドと、該ボールスタッドの球状頭部を揺動回動自在に包持するソケットとを備えるボールジョイントにおいて、球状頭部とソケットとの間に介装される弾性部材と、球状頭部とソケットとの間に、球状頭部およびソケットの少なくともいずれか一方と弾性部材を介して対向するように設けられ、球状頭部とソケットとの相対運動を抑制する変位抑制部材とを備えることを特徴とする。
【０００６】
本発明に係るボールジョイントによれば、回動方向または揺動方向の入力荷重に対しては、弾性部材を介して回動または揺動させることにより、優れた摺動特性・防振特性を発揮することができる。一方、並進方向の入力荷重に対しては、球状頭部とソケットとの間に設けられた変形抑制部材が球状頭部とソケットとの相対運動を抑制するため、並進方向の剛性低下を抑制することができる。そのため、優れた摺動特性・防振特性を有しつつ球状頭部の球心位置の精度低下を抑制することが可能となる。
【０００７】
上記変位抑制部材は、球状頭部の外周面およびソケットの内周面のいずれか一方に設けられた複数の凸部であることが好ましい。もしくは、上記変位抑制部材は、弾性部材の中に設けられていることが好ましい。
【０００８】
この場合、球状頭部の外周面およびソケットの内周面のいずれか一方に設けられた複数の凸部により構成される変形抑制部材、もしくは弾性部材の中に設けられた変位抑制部材によって球状頭部とソケットとの相対運動が抑制されるため、並進方向の剛性低下を抑制することが可能となる。
【０００９】
また、上記変位抑制部材を構成する複数の凸部、または上記弾性部材中に設けられた変形抑制部材は、球状頭部の球心に対して対称に設けられていることがより好ましい。
【００１０】
複数の変位抑制部材を球状頭部の球心に対して対称に配置することにより、双方向からの荷重入力に対して等しく剛性低下を抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ボールスタッドの球状頭部とソケットとの間に、弾性部材を介装するとともに、球状頭部およびソケットの少なくともいずれか一方と該弾性部材を介して対向するように球状頭部とソケットとの相対運動を抑制する変位抑制部材を設ける構成としたので、優れた摺動特性・防振特性を有しつつ、球状頭部の球心位置の精度低下を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。まず、図１を用いて、第１実施形態に係るボールジョイント１の構成について説明する。
【００１３】
図１は、ボールジョイント１の断面図である。この図において、１０は、その軸部１１において、所定の部材に対して一体的に取り付けられるボールスタッドである。ボールスタッド１０は、その先端部において、一体的に設けられた球状外周面を有する球状頭部１２を有している。
【００１４】
一方、１３は、ボールスタッド１０に取り付けられる所定の部材が連結されるべき、ソケット部材としてのロッドであり、その一端部において、球状頭部１２の球状外周面に略対応した球状凹面（内周面）１４を有するソケット１５を備えている。該ソケット１５内に、球状頭部１２が収容、保持されることによって、ボールスタッド１０が揺動自在かつ回動自在に連結される。
【００１５】
ロッド１３のソケット１５における球状凹面１４と、そこに包持されたボールスタッド１０の球状頭部１２との間には、樹脂シート１６および弾性部材として機能するゴムシート１７が介装されている。樹脂シート１６は球状頭部１２の外周面を略全面にわたって覆うように装着されており、ゴムシート１７は樹脂シート１６の外周面を覆うように装着されている。
【００１６】
樹脂シート１６を形成する樹脂材料としては、例えばフッ素樹脂などの低摩擦性のものが好適に用いられる。また、ゴムシート１７を形成するゴム材料としては、ＮＲ、ＳＢＲ、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、ウレタンゴムまたはＴＰＲなどが、その使用条件に合わせて選択される。ゴムシート１７の厚みは、ボールジョイント１に作用する荷重や摺動トルクに応じて適宜決定されるが、例えば１〜３ｍｍ程度に形成される。
【００１７】
ゴムシート１７の中には、ゴムシート１７を形成するゴム材料よりも硬度の高い金属または樹脂製の変位抑制部材１８が所定の間隔で複数埋め込まれている。変位抑制部材１８は、略円形のシート状部材であり、その厚みがゴムシート１７の厚みよりも薄く、球状頭部１２の球面に沿うように湾曲している。また、その一の面がゴムシート１７を介してソケット１５の球状凹面１４と対向し、他の面がゴムシート１７および樹脂シート１６を介して球状頭部１２の外周面と対向するように、かつ、一の変位抑制部材１８と他の変位抑制部材１８とが球状頭部１２の球心に対して対称な配置となるように埋め込まれている。変位抑制部材１８の材質や形状、数などは、ボールジョイント１に作用する荷重や摺動トルクに応じて、適宜決定される。
【００１８】
図１において、ゴムシート１７の下方には、ロッド１３内に一体的に埋設された状態で基台１９が設けられている。この基台１９は、底部よりも上部が大きい略逆円錐台形状に形成されており、その大径部側の上面２０がソケット１５の球状凹面１４と整合するように凹陥されている。この大径部側の上面２０がゴムシート１７の下面に当接され、ゴムシート１７などが保持される。
【００１９】
変位抑制部材１８が埋め込まれたゴムシート１７は、その外周面において、ソケット１５の球状凹面１４および基台１９の上面２０に固着されている。そのため、ボールスタッド１０の球状頭部１２が、ゴムシート１７に対して、ソケット１５により揺動自在かつ回動自在に包持される。
【００２０】
上述した構成とすることにより、ボールジョイント１の回動方向の剛性が低減される。ここで、ボールジョイント１の連結部における摺動特性（回動特性）は、球状頭部１２とゴムシート１７などとの摩擦トルクによって定まり、この摩擦トルクはゴムシート１７などの弾性係数と、ボールスタッド１０とソケット１５との間に作用する軸方向荷重とによって決まる。
【００２１】
ボールジョイント１に回動方向の荷重が入力された場合における、ボールジョイント１の回動方向荷重−回動角特性（以下「回動特性」という）を図２に示す。図２の縦軸は回動方向の入力荷重（Ｎｍ）であり、横軸はボールスタッド１０のＸ軸周りの回動角（ｄｅｇ）である。図２中の破線は、本実施形態と同等の並進方向剛性（後述する図３の実線参照）を従来の構造で確保した場合の摺動特性を示す。この場合、回動方向の剛性が高くなるため、入力荷重に対する摩擦トルクの立ち上がり勾配が急峻な特性を示す。一方、本実施形態の構成によれば、ゴムシート１７中に変位抑制部材１８を埋め込むことによって、回動方向の剛性の増大を抑制しつつ並進方向の剛性を上げることができる。そのため、図２に実線で示されるように、ボールジョイント１の回動特性は、入力荷重に対する回動角の立ち上がり勾配すなわち摩擦トルクの立ち上がり勾配がより緩やかになる。その結果、ボールジョイント１によれば、より滑らかに回動させることができ、優れた摺動特性・防振特性を得ることができる。
【００２２】
次に、ボールジョイント１に並進方向の荷重が入力された場合における、ボールジョイント１の並進方向荷重−変位量特性（以下「変位特性」という）を図３に示す。図３の縦軸は並進方向の入力荷重（Ｎｍ）であり、横軸はボールスタッド１０の並進方向変位量（ｍｍ）である。図３中の破線は、本実施形態と同等の回動方向剛性（図２の実線参照）を従来の構造で確保した場合の並進方向変位量を示す。この場合、並進方向の剛性が低くなるため、入力荷重に対する並進方向変位量の立ち上がり勾配が緩やかな特性を示す。一方、本実施形態の構成によれば、ゴムシート１７中に埋め込まれた変位抑制部材１８によってゴムシート１７が変形することによる並進方向の変位が抑制されため、並進方向の剛性が高くなる。そのため、図３に実線で示されるように、ボールジョイント１の変位特性は、入力荷重に対する変位量の立ち上がり勾配がより急峻になる。
【００２３】
本実施形態によれば、回動方向または揺動方向の入力荷重に対しては、ゴムシート１７を介して回動または揺動させることにより、優れた摺動特性・防振特性を発揮することができる。一方、並進方向の入力荷重に対しては、球状頭部１２とソケット１５との間に設けられたゴムシート１７中に埋め込まれた変形抑制部材１８が球状頭部１２とソケット１５との相対運動を抑制するため、並進方向の剛性低下を抑制することができる。そのため、優れた摺動特性・防振特性を有しつつ球状頭部１２の球心位置の精度低下を抑制することが可能となる。
【００２４】
また、本実施形態によれば、複数の変位抑制部材１８を球状頭部１２の球心に対して対称に配置することにより、双方向からの荷重入力に対して等しく剛性低下を抑制することが可能となる。
【００２５】
次に、図４を用いて、第２実施形態に係るボールジョイント２の構成について説明する。図４は、第２実施形態に係るボールジョイント２の断面図である。なお、図４において第１実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。
【００２６】
第２実施形態に係るボールジョイント２は、次の点で上述した第１実施形態と異なる。すなわち、第１実施形態では、ゴムシート１７の中に変位抑制部材１８が所定の間隔で複数埋め込まれていた。これに対して、本実施形態に係るボールジョイント２では、変形抑制部材がゴムシート２７中に埋め込まれておらず、ソケット２５の球状凹面２４および基台２９の上面２６に、所定の間隔で複数の変形抑制部材２８が径方向へ突出形成されている。この変形抑制部材２８は、その円形の頂面がゴムシート２７を介して球状頭部１２の外周面と対向するように形成されている。なお、一の変位抑制部材２８と他の変位抑制部材２８とは球状頭部１２の球心に対して対称な位置に配置される。その他の構成については、第１実施形態と同一または同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００２７】
本実施形態によれば、並進方向の入力荷重に対して、ソケット２５の球状凹面に突出形成された変形抑制部材２８が球状頭部１２とソケット２５との相対運動を抑制するため、上述した第１実施形態と同等の作用・効果を得ることが可能となる。
【００２８】
次に、図５を用いて、第３実施形態に係るボールジョイント３の構成について説明する。図５は、第３実施形態に係るボールジョイント３の断面図である。なお、図５において第２実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。
【００２９】
第３実施形態に係るボールジョイント３は、次の点で上述した第２実施形態と異なる。すなわち、第２実施形態では、ソケットの球状凹面に、所定の間隔で複数の変形抑制部材が径方向へ突出形成されていた。これに対して、本実施形態に係るボールジョイント３では、ボールスタッド３０の先端部に設けられた球状頭部３２の外周面に、所定の間隔で複数の変形抑制部材３８が径方向へ突出形成されている。この変形抑制部材３８は、その円形の頂面がゴムシート３７および樹脂シート３６を介してソケット１５の球状凹面１４と対向するように形成されている。なお、一の変位抑制部材３８と他の変位抑制部材３８とは球状頭部３２の球心に対して対称な位置に配置される。
【００３０】
本実施形態では、ゴムシート３７が球状頭部３２の外周面を覆うように装着されており、樹脂シート３６がゴムシート３７の外周面を覆うように装着されている。また、樹脂シート３６は、その外周面において、ソケット１５の球状凹面１４および基台１９の上面２０に固着されている。その他の構成については、第２実施形態と同一または同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００３１】
本実施形態によれば、並進方向の入力荷重に対して、球状頭部３２の外周面に突出形成された変形抑制部材３８が球状頭部３２とソケット１５との相対運動を抑制するため、上述した第２実施形態と同等の作用・効果を得ることが可能となる。
【００３２】
次に、図６を用いて、第４実施形態に係るボールジョイント４の構成について説明する。図６は、第４実施形態に係るボールジョイント４の断面図である。なお、図６において第１実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号が付されている。
【００３３】
第４実施形態に係るボールジョイント４は、次の点で上述した第１実施形態と異なる。すなわち、第１実施形態では、球状頭部１２の外周面を略全面にわたって覆う樹脂シート１６の外周面を覆うように、変形抑制部材１８が埋め込まれたゴムシート１７が配されていた。これに対して、本実施形態に係るボールジョイント４では、ソケット１５内に収容された球状頭部１２の外周面を覆う樹脂シート１６の外周面を周方向に帯状に覆うように、変形抑制部材１８が埋め込まれたゴムシート４７が配されている。
【００３４】
また、ゴムシート４７を支持する基台４９として、ボールスタッド１０の球状頭部１２の先端部外周面に対して、その内面が、所定間隔を隔てた状態で直接に接することなく対向する凹陥部５０が形成され、ゴムシート４７の下端面にのみ接するようにされたものが用いられる。なお、一の変位抑制部材１８と他の変位抑制部材１８とは球状頭部１２の球心に対して対称な位置に配置される。その他の構成については、第１実施形態と同一または同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００３５】
本実施形態によれば、並進方向の入力荷重に対して、球状頭部１２とソケット１５との間に設けられたゴムシート４７中に埋め込まれた変形抑制部材１８が球状頭部１２とソケット１５との相対運動を抑制するため、上述した第１実施形態と同等の作用・効果を得ることができる。さらに、図６における上下方向の剛性をボールジョイント１よりも低めに設定することが可能となる。
【００３６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上述したボールジョイント１〜４において、樹脂シートを用いない構成とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】第１実施形態に係るボールジョイントの断面図である。
【図２】第１実施形態に係るボールジョイントの回動方向荷重−回動角特性を示す図である。
【図３】第１実施形態に係るボールジョイントの並進方向荷重−変位量特性を示す図である。
【図４】第２実施形態に係るボールジョイントの断面図である。
【図５】第３実施形態に係るボールジョイントの断面図である。
【図６】第４実施形態に係るボールジョイントの断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１，２，３，４…ボールジョイント、１０，３０…ボールスタッド、１１…軸部、１２，３２…球状頭部、１３…ロッド、１４，２４…球状凹面、１５，２５…ソケット、１６，３６…樹脂シート、１７，２７，３７，４７…ゴムシート、１８，２８，３８…変位抑制部材、１９，２９，４９…基台。
【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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