(57)【要約】  ボールジョイントアセンブリ（２０）は、開放内部を有し、閉鎖端部（２４）から開放端部（２６）まで延在するハウジング（２２）を含む。ボール部（７２）を有するスタッドボール（６８）は、ハウジング（２２）の開放内部に配置される。第一ベアリング（５２，５４）はまた、開放内部に配置され、隙間によって互いに離間した第一接触面（６４）および第二接触面（５８）を含む。接触面（６４，５８）はボールスタッド（６８）のボール部（７２）と摺動接触し、第一接触面（６４）は概ね一定の直径で半球状に湾曲し、一方、第二接触面（７４）は、概ね円筒形状である。第二ベアリング（７４）は、ハウジング（２２）の開放内部に配置され、スタッドボール（６８）のボール部（７２）と摺動接触し、ボール部（７２）に対して付勢される第三接触面（７６）を有する。
2017536521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボールジョイントアセンブリであって、
開放内部を有し、少なくとも実質的に閉じられた第一端部から開かれた第二端部まで延在するハウジングと、
シャンク部分とボール部とを含むスタッドボールとを備え、前記ボール部は、前記ハウジングの前記開放内部の中に少なくとも部分的に配置され、前記ボールジョイントアセンブリは、
前記ハウジングの前記開放内部の中に配置され、第一接触面と第二接触面とを含む第一ベアリングを備え、前記第一接触面および前記第二接触面は、前記スタッドボールの前記ボール部と摺動接触し、隙間によって互いに離間されており、前記第一接触面は概ね一定の直径で半球状に湾曲しており、前記第二接触面は概ね円筒形状であり、前記ボールジョイントアセンブリは、
前記第一ベアリングとは別片として形成され、前記ハウジングの前記開放内部の中に少なくとも部分的に配置され、前記スタッドボールの前記ボール部と摺動接触する第三接触面を含む第二ベアリングを備え、第二ベアリングは前記スタッドボールの前記ボール部に対して付勢される、ボールジョイントアセンブリ。
【請求項２】
前記第一ベアリングが下側ベアリングとベアリングスリーブとを含み、前記第一接触面が前記下側ベアリング上にあり、前記第二接触面が前記ベアリングスリーブ上にある、請求項１に記載のボールジョイントアセンブリ。
【請求項３】
前記ベアリングスリーブは前記下側べアリングとは別片として形成される、請求項２に記載のボールジョイントアセンブリ。
【請求項４】
前記ベアリングスリーブは開口部を含み、前記開口部の中へ延在して前記下側ベアリングは前記ベアリングスリーブと前記下側ベアリングとを相互連結するための拡張部を含む、請求項３に記載のボールジョイントアセンブリ。
【請求項５】
前記ベアリングスリーブおよび前記下側ベアリングは一つの一体片として形成される、請求項２に記載のボールジョイントアセンブリ。
【請求項６】
前記第一接触面は前記ベアリングスリーブの表面の上方に持ち上げられて、前記第一接触面と前記第二接触面との間の前記隙間を提供する、請求項２に記載のボールジョイントアセンブリ。
【請求項７】
前記第二ベアリングは出口ベアリングである、請求項２に記載のボールジョイントアセンブリ。
【請求項８】
前記出口ベアリングを前記ボールスタッドの前記ボール部に対して付勢するワッシャスプリングをさらに含む、請求項７に記載のボールジョイントアセンブリ。
【請求項９】
前記ハウジングの前記開口端部を閉鎖するカバープレートを含む、請求項７に記載のボールジョイントアセンブリ。
【請求項１０】
ボールジョイントアセンブリを製造する方法であって、
少なくとも実質的に閉じられた第一端部から開かれた第二端部まで延在する開放内部を有するハウジングを準備するステップと、
前記ハウジングの前記開放内部の中へ第一ベアリングを挿入するステップとを備え、前記第一ベアリングは、隙間によって互いに離間する第一接触面と第二接触面とを有し、前記第一接触面は半球状に湾曲した形状であり、前記第二接触面は円筒形状であり、前記方法は、
シャンク部とボール部とを含むスタッドボールを、前記ボール部が前記第一接触面および前記第二接触面と摺動接触するように、前記ハウジングの前記開放内部の中へ挿入するステップと、
第二ベアリングを前記ハウジングの前記開放内部の中に挿入するステップとを備え、前記第二ベアリングは、前記第一ベアリングとは別片として成形され、前記スタッドボールの前記ボール部と摺動接触する第三接触面を有し、前記方法は、
前記第二ベアリングを前記スタッドボールの前記ボール部に対して付勢するステップを含む、方法。
【請求項１１】
前記第一ベアリングはベアリングスリーブと下側ベアリングとを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ベアリングスリーブおよび前記下側ベアリングは互いに別片として形成される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ベアリングスリーブおよび前記下側ベアリングは単一の一体片として形成される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
カバープレートを前記ハウジングの前記開放内部の中へ挿入するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記カバープレートが前記開放内部の中へ挿入された後に前記カバープレートを変形するステップをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
この出願は、２０１４年１２月３日に出願された米国特許出願第１４／５５９，２３３号の利益を主張し、この出願に開示の全内容が参照によりここに組み込まれる。
【０００２】
本発明の背景
１．本発明の分野
本発明は、一般にボールジョイントアセンブリに関し、より具体的には、自動車ステアリングおよびサスペンションシステムに使用されるタイプのボールジョイントアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００３】
２．関連技術
車両ステアリングおよびサスペンションシステムは、通常、タイロッド端部をステアリングナックルに操作可能な取り付けのためのタイロッド端部ボール型ジョイントなどの、一つ以上のボールジョイントを含む。ボールジョイントの一つの典型的なタイプは、ハウジング内に包含される一つ以上のベアリングによって捕捉される概ね球状のボール部を有するボールスタッドを含む、圧縮負荷ボールジョイントである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
使用中、ボールスタッドの球状のボール部は、変化する軸方向の負荷および変化する径方向の負荷の両方を受ける。軸方向の力は下方向に加えられ、径方向の力が様々な方向に循環する間に下側ベアリングを圧縮する。さらに、ボールスタッドは、ボールスタッドをベアリングおよびハウジングに対して回転させるそれの軸の周りに、回転力を受け得る。これらの回転力の作用は、ボールスタッドが軸方向および／または径方向の負荷下にある間に加えられ、ボールスタッドの球状ボール部と、ボール部を捕捉するベアリング（通常はプラスチックまたは金属である）との間に摩耗をもたらす。
【０００５】
通常、ボールスタッドの球状ボール部の外面とベアリングの接触面との間の接触角度および間隙は、結果として生じるボールスタッドを回転させるために必要とされる回転トルクに影響を及ぼす。回転トルクを最小限にしながら、軸方向および径方向の両方のベアリングに対するボール部の動きを制限するために、ボールジョイントに最小間隙を提供することが好ましい。ボールスタッドのボール部とベアリングとの間の間隙を最小にするために、幾人かのボールジョイント製造者は、ボール部の直径と非常に似た直径を有するベアリングの湾曲した接触面を提供する。しかしながら、ボール部およびベアリングにおける摩耗は、接触角度および間隙を経時的に変化させ得、これによって回転トルク値が増加する。
【０００６】
ボール部およびベアリングが使用から磨耗するときの回転トルク値の変化を制限する目的で、ボールジョイント製造者が取った別の手法は、ボール部の直径よりも大きな直径を有するベアリングの湾曲した接触面を提供することである。この手法は、ボール部とベアリングの接触面との間の接触面積および接触角度を最小にする効果を有し、これによってベアリングおよびボール部が摩耗するときの回転トルク値の増加を制限する。しかしながら、この手法はまた、ボール部とベアリングとの間の増大された間隙をもたらし、これはボールジョイントの予想寿命を低減させ得る。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の要約
本発明の一つの観点は、改良された動作寿命と、その中の部品が摩耗する間の改良された回転トルクとの両方を示す、改良されたボールジョイントアセンブリを提供する。ボールジョイントアセンブリは、開放内部を有し、少なくとも実質的に閉じられた第一端部から開かれた第二端部まで延在するハウジングを含む。シャンク部とボール部とを含むスタッドボールは、ハウジングの開放内部に少なくとも部分的に配置される。第一ベアリングはまた、ハウジングの開放内部に配置され、第一接触面と、隙間によって第一接触面から離間する第二接触面とを含む。第一接触面および第二接触面は、ボールスタッドのボール部と摺動接触し、第一接触面は概ね一定の直径で半球状に湾曲している。第二接触面は、概ね円筒形状である。第一ベアリングとは別片として形成される第二ベアリングは、ハウジングの開放内部の中に少なくとも部分的に配置される。第二ベアリングは、スタッドボールのボール部と摺動接触し、ボール部に対して付勢される、第三接触面を有する。
【０００８】
本発明の別の観点によれば、第一ベアリングは、下側ベアリングとベアリングスリーブとを含む。第一接触面は下側ベアリング上にあり、第二接触面はベアリングスリーブ上にある。下側ベアリングおよびベアリングスリーブは、別々に形成されてから一緒に接合されてもよいし、互いに一体的に形成されてもよい。
【０００９】
本発明の別の観点は、ボールジョイントアセンブリを製造する方法を提供する。当該方法は、閉じられた第一端部から開かれた第二端部まで延在し、開放内部を有するハウジングを準備するステップを含む。当該方法は、ハウジングの開放内部の中へ第一ベアリングを挿入するステップに進む。第一ベアリングは、第一接触面と、隙間によって第一接触面から離間する第二接触面とを有する。第一接触面は半球状に湾曲した形状であり、第二接触面は円筒形状である。当該方法は、ボール部が第一接触面および第二接触面と摺動接触するように、シャンク部とボール部とを含むスタッドボールを、ハウジングの開放内部の中へ挿入するステップに進む。当該方法は、ハウジングの開放内部の中に第二ベアリングを挿入するステップに続く。第二ベアリングは、第一ベアリングとは別片として形成され、スタッドボールのボール部と摺動接触する第三接触面を有する。第二ベアリングは、スタッドボールのボール部と摺動接触する第三接触面を有する。当該方法は、スタッドボールのボール部に対して第二ベアリングを付勢するステップに進む。
【００１０】
本発明の別の観点によれば、当該方法はさらに、開放内部の中へカバープレートを挿入してハウジングの開放端部を閉じるステップと、カバープレートが開放内部の中へ挿入された後にカバープレートを変形するステップとを含み得る。
【００１１】
図面の簡単な説明
本発明のこれらのおよび他の特徴および利点は、添付の図面と関連して考慮されるとき、以下の詳細な説明を参照することによって同じことがよりよく理解されるように、容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】予め組み立てられた状態におけるボールジョイントアセンブリの第一の例示的な実施形態の分解断面図である。
【図２】図１のボールジョイントアセンブリの第一ベアリングの分解断面図である。
【図３】図１のボールジョイントアセンブリの第一ベアリングの断面図である。
【図４】組み立てられた状態における図１のボールジョイントアセンブリの断面図である。
【図５】ボールジョイントアセンブリの第二の例示的な実施形態の断面図である。
【図６】第一ベアリングの代替的な実施形態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
可能な実施形態の説明
図を参照すると、同様の符号がいくつかの図を通して対応する部分を示し、改良されたソケットまたはボールジョイントアセンブリ２０の第一の例示的な実施形態は、図１に概ね示される。ボールジョイントアセンブリ２０は、たとえば、サスペンションシステム、または車両のステアリング機構、または任意の好適な自動車もしくは非自動車用途における使用を見出し得る。
【００１４】
示されるように、例示的なボールジョイントアセンブリ２０はハウジング２２を含む。ハウジング２２は、金属製であり、少なくとも実質的に閉じられた第一端部（以下、「閉鎖端部２４」という）から開かれた第二端部（以下、「開放端部２６」という）までの軸に沿って延在する。ハウジング２２は、閉鎖端部２４に隣接する第一部分３０から、開放端部２６に隣接するより大きな第二部分３２まで延在する外壁２８を提示する。具体的には、第一部分３０および第二部分３２のそれぞれは、断面で見られたとき概ね円形であり、第二部分３２は、第一部分３０よりも大きな直径を有する。外壁２８は突起３４も提示する。突起３４は、ハウジング２２の閉鎖端部２４に面し、第一部分３０および第二部分３２を分離する。使用時には、突起３４は、別の部品（たとえば、車両サスペンションシステムの部品）の開口部の中へハウジング２２を挿入するための停止点を規定する。外壁２８はさらに、ハウジング２２を他の部分と係合するための保持リング（図示せず）を受けるための、突起３４から軸方向に間隔を置いて配置されるリング溝３６を有する。
【００１５】
さらに図１を参照すると、ハウジング２２は、開放内部を取り囲む内壁３８をさらに提示する。内壁３８は、ハウジング２２の閉鎖端部２４から始まり、半球４０部分、円筒形状部分４２、出口ベアリング部分４４およびカバープレート部分４６に連続的に分割される。カバープレート部分４６は最大直径を有し、出口ベアリング部分４４は円筒形状部分４２よりも大きい直径を有する。内壁３８は、出口ベアリング部分４４と、より大きいカバープレート部分４６との間でテーパ状である、または傾斜している。ハウジング２２の閉鎖端部２４は潤滑剤開口部４８をさらに含み、グリース取付具５０は潤滑剤開口部４８内に受けられて、グリース等の潤滑剤（図示せず）をハウジング２２の開放内部の中へ選択的に搬送し、開放内部の中の部品を潤滑する。
【００１６】
例示的な実施形態では、二つの部品からなる第一ベアリングがハウジング２２の開放内部内に配置される。二つの部品の第一ベアリングは、ベアリングスリーブ５２と下側ベアリング５４とを含む。ベアリングスリーブ５２は概ねカップ形状であり、ベアリングスリーブ５２の一部分が半球４０部分内に配置され、ベアリングスリーブ５２の一部分が内壁３８の円筒形状部分４２内に配置された状態で、ハウジング２２の開放内部内に入れ子式にはめ込まれる。具体的には、ベアリングスリーブ５２は、内壁の湾曲部分に当接する湾曲部分５６と、内壁３８の円筒形状部分４２に当接する円筒形状部分５８とを有する。ベアリングスリーブ５２の下端は、ハウジング２２の潤滑剤開口部４８と同一直線上にある開口部６０を有する。
【００１７】
図３を参照すると、下側ベアリング５４はベアリングスリーブ５２内に受け入れられ、下側ベアリング５４をベアリングスリーブ５２内の所定の位置に保持するベアリングスリーブ５２の開口部６０の中へ延在する拡張部６２を含む。下側ベアリング５４は、好ましくは、より低い粉末金属または鋼鉄で作られ、ハウジング２２の開放端部２６に面する上側接触面６４を有する。上側接触面６４は、一定の直径で半球状に湾曲しており、潤滑剤を潤滑剤開口部４８から上側接触面６４に沿って分配するためにその中に形成される複数の潤滑剤溝６６（図２に示される）を有する。示されるように、上側接触面６４は、ベアリングスリーブ５２の底部の上方に持ち上げられる。
【００１８】
図１に戻って参照すると、ボールジョイントアセンブリ２０は、シャンク部７０とボール部７２とを有するボールスタッド６８をさらに含む。ボール部７２は、カップ形状のベアリングスリーブ５２内に受け入れられ、ボール部７２のシャンク部７０は、他の部品、たとえばステアリングナックルとの取り付けのために、ハウジング２２の開放端部２６を通って開放内部から突出する。ボールスタッド６８は、好ましくは、鋼鉄などの金属製で作られる。
【００１９】
ボール部７２は、概ね半球状の形状をしており、ベアリングスリーブ５２の円筒形状部５８を有する下側ベアリング５４の上側接触面６４と摺動接触する。具体的には、ボール部７２はまた、ボール部７２の赤道が、ベアリングスリーブ５２の円筒形状部５８と同一直線上にあり、円筒形状部５８と摺動可能に接触するように配置される。ボール部７２は、上側接触面６４とベアリングスリーブ５２の円筒形状部５８との間で、ベアリングスリーブ５２または下側ベアリング５４のいずれかと接触しない。すなわち、これらの二つの接触面の間に隙間がある。この隙間は、十分な量の潤滑剤が接触面の間に浸透することを可能にして第一ベアリングおよびボール部７２の磨耗を低減し、これによりボールジョイントアセンブリ２０の動作寿命を改善する。ボール部７２の直径は、下側ベアリング５４の湾曲した上面の直径と同様、または少なくとも実質的に同一である。
【００２０】
第二ベアリング（以下、「出口ベアリング７４」という）は、ハウジング２２の開放内部の出口ベアリング部４４の中に配置され、ボールスタッド６８のシャンク部７０を取り囲む。出口ベアリング７４は、半球状に湾曲し、ボールスタッド６８のボール部７２に摺動可能に係合する下側接触面７６を有する。合わせて、下側ベアリング５４の上側接触面６４、ベアリングスリーブ５２の円筒形状部５８、および出口ベアリング７４の下側接触面７６（合計三つの接触面）は、ハウジング２２に対するボールスタッド６８の回転運動を容易にする。出口ベアリング７４は、たとえば、鋼鉄またはポリマー材料で作られ得る。
【００２１】
ボールスタッド６８のボール部７２、下側ベアリング５４および出口ベアリング７４のそれぞれ湾曲した上側接触面６４および下側接触面７６、ならびにベアリングスリーブ５２の円筒形状部４２はすべて、同様の直径を有し、ベアリングのボール部７２の間に非常に低い隙間ばめを提供する。最小化された間隙は、ハウジング２２に対するボールスタッド６８の軸方向および径方向の動きを制限することによって、ボールジョイントアセンブリ２０の耐用年数を改善する。さらに、下側ベアリング５４の持ち上げられた上側接触面６４のために、ボール部７２と下側ベアリング５４との間の接触面積は最小限化されるだけでなく、ベアリング５４，７４およびボール部７２の摩耗後でさえも一定に保つ。これにより、ボールジョイントアセンブリ２０の寿命にわたって、ボールスタッド６８の回転トルク値を改善する。
【００２２】
カバープレート７８は、ハウジング２２の端部を閉鎖するために、ならびに下側ベアリング５４、ベアリングスリーブ５２、ボールスタッド６８のボール部７２およびハウジング２２の開放内部内の出口ベアリング７４を捕捉するために、開放内部のカバープレート部分４６内に配置される。第一スプリングワッシャ８０（皿ばね（Belleville spring）としても知られる）は、出口ベアリング７４をハウジング２２の閉鎖端部２４に向かう方向に付勢するために、開放内部のカバープレート部分４６内に配置される。具体的には、第一スプリングワッシャ８０は、出口ベアリング７４をボールスタッド６８のボール部７２に対して付勢して、ボール部７２、下側ベアリング５４および出口ベアリング７４の摩耗に応じて、ボールスタッド６８と上側接触面６４および下側接触面７６との間の接触面積を維持する。図１に示されるように、カバープレート７８は円錐台形状に予め形成される。
【００２３】
ダストブート８２は、ハウジング２２およびボールスタッド６８のシャンク部７０に対して封止されて、ハウジング２２の開放内部の中に潤滑剤を封止し、ボールジョイントアセンブリ２０からの破片を保持する。ダストブート８２は、弾性カバー８４と、弾性カバー８４内に少なくとも部分的に封入される第二スプリングワッシャ８６とを含み、ダストブート８２とハウジング２２との間の封止を改善するために、弾性カバー８４をカバーハウジング２２に対して付勢する。
【００２４】
図４に示されるように、ボールジョイントアセンブリ２０の組み立て中に、開放端部２６におけるハウジング２２の上端部は、径方向内側に曲げられて、フランジ８８を提示し、ダストブーツ８２の端部をフランジ８８とカバープレート７８との間に捕捉する。ハウジング２２内にフランジ８８を生成するための曲げ加工の間に、円錐台形状のカバープレート７８は、図４に示される形状に示される形状に平坦化される。
【００２５】
ボールジョイントアセンブリ１２０の第二の例示的な実施形態は、第一の例示的な実施形態と対応する部分を示す、１００の係数によって区切られた同様の数字で、概して図５に示される。第二の実施形態は、ダストブーツ１８２内に埋め込まれるワッシャスプリング１８０を含むことのみによって、上述された第一の実施形態とは区別される。ワッシャスプリング有するダストブーツ１８２の端部は、出口ベアリング１７４をボールスタッド１６８のボール部１７２に対して付勢するために、出口ベアリング１７４とカバープレート１７８との間に挟まれる。
【００２６】
第一ベアリングの別の実施形態は、上述された第一の例示的な実施形態と対応する部分を示す、２００の係数によって区切られた同様の数字で、図６に示される。第一ベアリングのこの実施形態では、ベアリングスリーブ２５２および下側ベアリング２５４は、一つの一体片として一緒に形成される。
【００２７】
図１〜図４の第一の例示的な実施形態に戻って参照すると、本発明の別の観点は、ボールジョイントアセンブリ２０を製造する方法を提供する。当該方法は、閉鎖端部２４から開放端部２６まで延在する開放内部を有するハウジング２２を準備するステップを含む。当該方法は、ベアリングスリーブ５２と下側ベアリング５４とを含む第一ベアリングをハウスの開放内部の中へ挿入するステップを含む。下側ベアリング５４は、半球状に湾曲した形状の第一接触面（または上側接触面６４）を有し、ベアリングスリーブ５２は、円筒形状の第二接触面を有する。当該方法は、スタッドボールをハウジング２２の開放内部の中へ挿入するステップに続く。スタッドボールは、シャンク部７０とボール部７２とを含み、ボール部７２は、下側ベアリング５４の上側接触面６４およびベアリングスリーブ５２の第二接触面と摺動接触する。当該方法は、ハウジング２２の開放内部の中へ第二または出口ベアリング７４を挿入するステップに進む。出口ベアリング７４は、ベアリングスリーブ５２および下側ベアリング５４とは別片として形成され、スタッドボールのボール部７２と摺動接触する第三または下側接触面７６を有する。当該方法は、第二ベアリングをスタッドボールのボール部７２に対して付勢するステップに続く。ベアリングスリーブ５２および下側ベアリング５４は、互いに別片として形成されてもよいし、単一の一体片として形成されてもよい。例示的な方法はさらに、カバープレート７８を開放内部の中へ挿入して、ハウジング２２の開放端部２６を閉鎖し、カバープレート７８を変形するためのステップを含む。
【００２８】
明らかに、本発明の多くの改良および変形が上記の教示に照らして可能であり、添付の特許請求の範囲内にある場合に具体的に記載された以外の方法で実施されてもよい。
【図１】
2017536521.tif 000003
【図２】
2017536521.tif 000004
【図３】
2017536521.tif 000005
【図４】
2017536521.tif 000006
【図５】
2017536521.tif 000007
【図６】
2017536521.tif 000008
【国際調査報告】
2017536521.tif 000009
2017536521.tif 000010
2017536521.tif 000011