(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部の一端部に球状頭部を有するボールスタッドと、前記球状頭部が摺動自在に嵌合され、これにより前記ボールスタッドをユニバーサルに軸支するボールシートと、このボールシートを収容するとともに前記軸部が上方へ突出するようにして貫通する開口部を有するハウジングと、前記ハウジングの開口部を覆うダストカバーとを備え、前記ハウジングは、有底筒状の本体部と、この本体部の末端の縁から半径方向外方へ向けて広がるフランジ部とが板金成形されてなるとともに、その外周面から外側へ突出するとともに所定径のロッド状をなすサポートバーを備えているボールジョイントにおいて、
前記ダストカバーは、前記ボールシートと前記ハウジングの前記フランジ部との間に挟まれて固定され、
前記フランジ部は、前記本体部の板厚よりも薄く成形されることにより、前記ボールスタッドの前記球状頭部の中心は、前記サポートバーの中心線上に位置していることを特徴とするボールジョイント。
【請求項２】
前記フランジ部と前記本体部との交差部断面における外側曲率半径が前記板厚よりも小さくさ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３】
前記ボールシートの底部中央に周囲よりも厚さが厚い凸部を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のボールジョイント。
【請求項４】
前記ボールスタッドは、前記球状頭部に接続された軸部を備え、前記軸部は、前記球状頭部側へ向けて先細りとなるテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のボールジョイント。
【請求項５】
請求項１に記載のボールジョイント用ハウジングの製造方法であって、
前記有底筒状の成形体を板金成形し、次いで、前記成形体の開口部付近の板厚を減少させる加工を行い、前記板厚が減少する部分またはこの部分よりも前記開口部側の部分から先を拡開させて前記フランジ部を形成することを特徴とするボールジョイント用ハウジングの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両用スタビライザの接続部に用いられるボールジョイントおよびそのハウジングの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、この種のボールジョイントの一従来例を示している。このボールジョイントは、ボールスタッド２の端部に形成されている球状頭部２ａが円筒状のハウジング４内に収容された樹脂製ボールシート３に摺動自在に嵌合された構成である。ボールスタッド２はボールシート３に対し、球状頭部２ａを中心としてユニバーサルに、すなわち首振り回転および軸回り回転自在に軸支されている。ボールシート３は、その底部に形成されたリベット状の係合部３ｂがハウジング４の底部を貫通して係合していることによりハウジング４に拘束され、軸回りの回転やハウジング４からの抜けが防止されている。なお、符合６は笠状のダストカバー、７はハウジング４に一体に固着されたサポートバーである。
【０００３】
ここで、図５に拡大して示すように、ハウジング４は、有底円筒状の本体部４ａと、本体部４ａの縁部に形成されたリング状のフランジ部４ｂとからなり、鋼板から板金加工により一体成形されている。また、サポートバー７は、フランジ部４ｂの下面から寸法ｃ離間した位置で電気抵抗溶接されている。これは、フランジ部４ｂの下面と本体部４ａの外周面との交差部に形成された円弧面を避けて溶接するのと、溶接時に生成されるバリの逃げ場を確保するためである。また、ボールスタッド２の球状頭部２ａは、ボールシート３を弾性変形させて圧入される。その圧入の際にボールシート３の底部に割れが発生するのを防止するために、底部の肉厚をある程度確保する必要がある。このため、ボールスタッド２をボールシート３の底部側にあまり近付けることができない。以上の理由から、ボールスタッド２の球状頭部２ａの中心Ｏは、サポートバー７の中心線７ａに対して寸法ｅずれた位置に配置されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ボールスタッド２の球状頭部２ａの中心とサポートバー７の中心線７ａとの間に寸法ｅのずれがあるため、サポートバー７の軸方向に引張試験または座屈強度試験を行うと、試験荷重Ｐに対してＰ×ｅの曲げモーメントがサポートバー７に作用する。このため、通常ではサポートバー７の断面積に材料強度を掛けた強度がありながら、曲げモーメントによってその強度を得ることができないため、要求される仕様を満足するためにサポートバー７を太くしなければならないこともあった。
【０００５】
また、ボールスタッドの引抜き荷重Ｆは概ね次の式（１）または（２）のいずれかにより算出される値のうち小さい方によって表される。
【数１】
Ｆ＝４×Ｎ×ｄ３×π／４＋μ×Ｆ’×η×（ｌ１×π×Ｄ）      （１）
Ｆ＝Ｎ×π×Ｄ×ｌ２                                        （２）
【０００６】
なお、上記各式のパラメータは、図５に示すように下記のとおりである。
ｄ：係合部３ｂの軸の直径
Ｎ：ボールシート３の剪断抵抗
μ：ハウジング４とボールシート３間の摩擦係数
η：ボールスタッド２に引抜き荷重をかけたときのボールスタッド２およびボールシート３間の接触角度による外周方向への分力換算効率
ｌ１：ハウジング４の内周面にボールスタッド２の球状頭部２ａの中心Ｏを通る法線を立てたときに、法線と内周面との交点からフランジ部４ｂへ向かう直線部分の距離（フランジ部４ｂの円弧状面の終点までの距離）
Ｆ’：ボールスタッド２に引抜き荷重をかけたときのハウジング４内周面とボールシート３間の摩擦力に寄与する成分
Ｄ：球状頭部の直径
ｌ２：ボールシート３の内周面にボールスタッド２の球状頭部２ａの中心Ｏ通る法線を立てたときに、法線と内周面との交点からボールスタッド２をの軸線方向へ向かう肉のある部分の長さ
【０００７】
一般的には、式（１）により計算した値の方が引抜き荷重Ｆは小さい。式（１）によれば、引抜き荷重Ｆを大きくするには、球状頭部を大径にするかハウジングを長くして内周面の直線部分の距離ｌ１を大きく設定すれば良い。しかしながら、そのような対応策では、重量や寸法が増加するとともに材料費も割高になる。
したがって、本発明は、サポートバーの引張強度および座屈強度を高めることができ、さらには、ボールスタッドの引抜き強度を高めることができるボールジョイントおよびそのハウジングの製造方法を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のボールジョイントは、軸部の一端部に球状頭部を有するボールスタッドと、球状頭部が摺動自在に嵌合され、これによりボールスタッドをユニバーサルに軸支するボールシートと、このボールシートを収容するとともに前記軸部が上方へ突出するようにして貫通する開口部を有するハウジングと、ハウジングの開口部を覆うダストカバーとを備え、ハウジングは、有底筒状の本体部と、この本体部の縁部から半径方向外方へ向けて広がるフランジ部とが板金成形されてなるとともに、本体部の外周面から外側へ突出するとともに所定径のロッド状をなすサポートバーを備えているボールジョイントにおいて、ダストカバーは、ボールシートとハウジングのフランジ部との間に挟まれて固定され、フランジ部は、本体部の板厚よりも薄く成形されていることにより、ボールスタッドの球状頭部の中心は、サポートバーの中心線上に位置していることを特徴としている。
【０００９】
上記構成のボールジョイントにあっては、フランジ部が本体部の板厚よりも薄く成形されているから、図５においてサポートバー７の中心線７ａをボールスタッド２の球状頭部２ａの中心Ｏに近付けることができる。これにより、両者の位置ずれ寸法ｅを小さくしてサポートバー７の引張強度および座屈強度を高めることができる。
【００１０】
フランジ部と本体部との交差部断面における外側曲率半径は板厚よりも小さくされていることが望ましい。これにより、ハウジング内周面の直線部分の距離ｌ１が長くなり、したがって、ボールスタッドの引抜き強度を大きくすることができる。
【００１１】
ここで、サポートバーと球状頭部の位置ずれ寸法ｅを小さくするために、ボールスタッドはボールシートの底部に可能な限り近接して配置することが望ましい。
そのために、球状頭部の底部側に平坦部を形成し、球状頭部の中心から平坦部までの距離を球状頭部の直径の０．２５〜０．４倍にするのが良い。また、ボールシートの底部の肉厚を可能な限り薄くするのも有効である。その場合、底部の中央に周囲よりも厚さが厚い凸部を設けることにより、球状頭部をボールシートに圧入する際の底部への割れの発生を防止することができる。
【００１２】
ボールスタッドを底部側へ近接して配置すると、ボールスタッドの揺動角度が狭くなる。この揺動角度を確保するために、球状頭部に接続された軸部を球状頭部側へ向けて先細りとなるテーパ状に形成することができる。
【００１３】
次に、本発明のボールジョイント用ハウジングの製造方法は、上記ボールジョイントに使用されるハウジングの製造方法であって、有底筒状の成形体を板金成形し、次いで、成形体の開口部付近の板厚を減少させる加工を行い、板厚が減少する部分またはこの部分よりも開口部側の部分から先を拡開させてフランジ部を形成することを特徴としている。
【００１４】
上記製造方法によれば、素材の板厚よりも薄い部分でフランジ部が拡開成形されるから、フランジ部と本体部との交差部は素材の板厚よりも薄い部分で構成される。したがって、交差部断面における外側曲率半径は、素材の板厚よりも小さくなる。ここで、成形体の開口部付近の板厚を減少させる加工には周知の方法を用いることができる。たとえば、成形体の外周を金型で拘束しておき、成形体の内径よりも大きな外径を有するパンチを開口部に挿入する方法を採用することができる。なお、薄肉化した後の板厚は、素材の板厚の５５〜６５％であることが望ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
図１は、車両用スタビライザの接続部に用いられるボールジョイント１を示している。一実施形態に係るこのボールジョイント１は、端部に球状頭部２０ａを有するボールスタッド２０と、球状頭部２０ａが摺動自在に嵌合されたボールシート３０と、ボールシート３０が圧入されてこのボールシート３０を収容するハウジング４０とを備えている。ボールシート３０は、その底部に形成されたリベット状の係合部３０ｂがハウジング４０の底部を貫通して係合していることによりハウジング４０に拘束され、軸回りの回転やハウジング４０からの抜けが防止されている。また、ハウジング４０にはサポートバー７０の一端が固着されている。
【００１６】
ボールスタッド２０はボールシート３０に対し、球状頭部２０ａを中心としてユニバーサルに、すなわち首振り回転および軸回り回転自在に軸支されている。図２は実施形態のボールジョイント１を拡大して示す図である。図２（Ａ）に示すように、ボールスタッド２０の球状頭部２０ａに接続された軸部２０ｂは、球状頭部２０ａに向けて先細りとなるテーパ状とされている。また、球状頭部２０ａの先端部は大きくカットされ、そこに平坦部２０ｃが形成されている。球状頭部２０ａの中心Ｏから平坦部２０ｃまでの寸法は、球状頭部２０ａの直径の０．２５〜０．４倍とされている。
【００１７】
ボールシート３０は、上端縁にフランジ部３１を有する有底円筒状であり、その内部には、球状頭部２０ａが嵌合する球面座３２が形成されている。図２（Ｂ）に示すように、ボールシート３０の底部中央には、周囲の部分よりも肉厚の凸部３３が形成されている。このボールシート３０は、例えば、ポリアセタールやポリブチレンテレフタレート等の樹脂で成形されている。ボールシート３０のフランジ部３１とボールスタッド２０に形成されている鍔部２１の間には、笠状のダストカバー６０が設けられている。
【００１８】
ハウジング４０は、有底円筒状の本体部４１の上端縁にフランジ部４２を一体的に形成したものであり、その内部がボールシート３０の収容部とされている。フランジ部４２の厚さは、本体部４１の厚さよりも薄くされている。また、本体部４１とフランジ部４２の交差部における断面の外側曲率半径は、本体部４１の厚さよりも小さくされている。
【００１９】
次に、上記ハウジング４０の製造方法を図３を参照して説明する。ハウジング４０の製造には、１つの金型に複数の加工ステージが設けられたトランスファー金型が好適に用いられる。先ず、同図（Ａ）に示すように、鋼板からハウジングの形状を有する成形体４５を絞り成形する。次いで、次の加工ステージでボールシート３０の係合部３０ｂを挿通する孔４０ａを形成する。この状態では、成形体４５は、均一な板厚ｔ１を有している。
【００２０】
次いで、成形体４５を次のステージの下型（図示せず）にセットして外周を拘束し、成形体４５の開口部にパンチを挿入する。これにより、開口部の付近の肉が開口部側へ移動することで薄肉化する。これにより、図３（Ｂ）に示すように、成形体４５の筒部には、素材の板厚ｔ１を有する部分４５ａと、板厚ｔ１よりも薄い板厚ｔ２の部分４５ｂが形成され、この２つの部分４５ａ，４５ｂは曲率半径Ｒ１およびＲ２を有する曲面によって滑らかに連続する。この実施形態では、板厚ｔ２は板厚ｔ１の６０％程度とされており、これによって曲率半径Ｒ２を板厚ｔ１よりも小さくすることができる。
【００２１】
次いで、成形体４５は、次のステージに搬送され、図３（Ｃ）に示すように、曲率半径Ｒ２の部分で拡開されて本体部４１とフランジ部４２とからなるハウジング４０とされる。この場合、本体部４１とフランジ部４２の交差部には、上述の薄肉化によって形成された曲率半径Ｒ２がほぼそのまま残される。したがって、交差部の外側曲率半径は、素材の板厚ｔ１よりも小さい。
【００２２】
上記構成のボールジョイント１にあっては、フランジ部４２が本体部４１の板厚よりも薄く圧縮成形されているから、サポートバー７０の中心線７０ａからフランジ部４２の端面までの寸法ｈを短くすることができる。これにより、サポートバー７０の引張強度および座屈強度を高めることができる。特に、上記実施形態では、フランジ部４２と本体部４１との交差部断面における外側曲率半径Ｒ２が板厚ｔ１よりも小さくされているから、ハウジング内周面の直線部分の距離ｌ１が長く、これにより、ボールスタッド２０の引抜き強度を大きくすることができる。
【００２３】
また、上記実施形態では、球状頭部２０ａの先端部を大きくカットして平坦部２０ｃを形成し、さらに、ボールシート３０の底部中央に凸部３３を形成することで底部の割れを防止しつつ可能な限り薄く形成することができるから、ボールスタッド２０を底部側へかなり寄せて配置することができる。その結果、図２（Ａ）に示すように、球状頭部２０ａの中心Ｏは、サポートバー７０の中心線７０ａ上に配置され、サポートバー７０に曲げモーメントが発生するのをほぼ完全に防止することができる。さらに、上記実施形態では、ボールスタッド２０の軸部２０ｂをテーパ状に形成しているから、その揺動角度が確保されるという利点もある。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、フランジ部を本体部の板厚よりも薄く成形しているから、サポートバーの引張強度および座屈強度を高めることができる等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態に係るボールジョイントを示す図であって、（Ａ）は図１（Ｃ）のＡ−Ａ線矢視断面図、（Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｂ方向矢視、（Ｃ）は（Ａ）の矢印Ｃ方向矢視、（Ｄ）は（Ａ）の矢印Ｄ方向矢視である。
【図２】  （Ａ）は図１（Ａ）に示すボールジョイントを拡大した図であり、（Ｂ）はボールシートの底部を拡大した側断面図である。
【図３】  実施形態におけるハウジングを成形する方法を（Ａ）〜（Ｃ）の順に示す側断面図である。
【図４】  従来のボールジョイントを構成するボールシートを示す図であって、（Ａ）は図４（Ｂ）のＡ−Ａ線矢視断面図、（Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｂ方向矢視、（Ｃ）は（Ａ）の矢印Ｃ方向矢視である。
【図５】  図４（Ａ）に示すボールジョイントを拡大した図である。
【符号の説明】
１…ボールジョイント、
２０…ボールスタッド、２０ａ…球状頭部、２０ｂ…軸部、２０ｃ…平坦部、
３０…ボールシート、３３…凸部、
４０…ハウジング、４１…本体部、４２…フランジ部。
【図１】
0004201238.tif 000002
【図２】
0004201238.tif 000003
【図３】
0004201238.tif 000004
【図４】
0004201238.tif 000005
【図５】
0004201238.tif 000006