(57)【要約】【課題】樹脂シートの摩耗を低減することができるボールジョイントを提供すること。【解決手段】ボールジョイントは、球面状の外表面を有する球頭部２３がその端部に設けられたボールスタッド１８と、球頭部２３の外表面を覆い、球頭部２３を摺動可能に保持する樹脂シート１７と、球頭部２３および樹脂シート１７が収容されたハウジング１６とを備えている。ボールスタッド１８の球頭部２３は、切削工程を経て形成されており、その外表面に形成された加工目４５は、ボールスタッド１８の揺動方向Ｄ１に略直交する方向に延びている。【選択図】図６
2009204072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
球面状の外表面を有する球頭部、および、前記球頭部から突出するロッドを含むボールスタッドと、
前記外表面を覆い、前記球頭部を摺動可能に保持する樹脂シートと、
前記球頭部および樹脂シートが収容されたハウジングとを備え、
前記ボールスタッドは、前記樹脂シートに保持された前記球頭部を中心に前記ロッドが揺動するものであり、
前記外表面において前記樹脂シートに接する当接部分に、切削加工により形成された切削面が設けられ、
前記切削面の加工目は、前記球頭部と前記樹脂シートとの摺動により生じる前記樹脂シートの摩耗が低減される方向に延びている、ボールジョイント。
【請求項２】
前記切削面の加工目は、前記ボールスタッドの揺動方向に対して略直交方向に延びている、請求項１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】
この発明は、切削工程を経て形成されたボールスタッドを備えるボールジョイントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ボールジョイントには、筒状のハウジング内に金属製のボールが収容されたものがある（例えば特許文献１参照）。ハウジングとボールとの間には、合成樹脂製の樹脂シートが介在している。ボールは、樹脂シートに対して摺動するようになっている。
【特許文献１】特開２００３−２６２２１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前述のように、ボールは樹脂シートに対して摺動する。そのため、樹脂シートが摩耗して、ボールにがたつきが生じる場合がある。このようながたつきは、ボールジョイントの特性（例えば、トルク特性や静音特性など）を低下させる原因の一つとなる。
そこで、この発明の目的は、樹脂シートの摩耗を低減することができるボールジョイントを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記目的を達成するための請求項１記載の発明は、球面状の外表面を有する球頭部（２３）、および、前記球頭部から突出するロッド（２４）を含むボールスタッド（１８）と、前記外表面を覆い、前記球頭部を摺動可能に保持する樹脂シート（１７）と、前記球頭部および樹脂シートが収容されたハウジング（１６）とを備え、前記ボールスタッドは、前記樹脂シートに保持された前記球頭部を中心に前記ロッドが揺動するものであり、前記外表面において前記樹脂シートに接する当接部分に、切削加工により形成された切削面（４４）が設けられ、前記切削面の加工目（４５）は、前記球頭部と前記樹脂シートとの摺動により生じる前記樹脂シートの摩耗が低減される方向に延びている、ボールジョイント（１２）である。
【０００５】
なお、この項において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
この発明によれば、ボールスタッドの球頭部がハウジング内において樹脂シートに覆われており、樹脂シートに保持された球頭部を中心にロッドが揺動するようになっている。また、ボールスタッドの球頭部は、切削工程を経て形成されており、球頭部の外表面において樹脂シートに接する当接部分に、切削面が設けられている。前記切削面に存在する加工目は、球頭部と樹脂シートとの摺動により生じる樹脂シートの摩耗が低減される方向に延びている。これにより、球頭部の摺動により生じる樹脂シートの摩耗を低減することができる。
【０００６】
前記切削面の加工目は、請求項２記載の発明のように、前記ボールスタッドの揺動方向（Ｄ１）に対して略直交方向に延びていることが好ましく、前記ボールスタッドの揺動方向に対して直交方向に延びていることがより好ましい。すなわち、前記切削面の加工目の方向が、例えば、前記ボールスタッドの揺動方向に沿う方向に延びている場合（図７参照。）、樹脂シートに対して球頭部が摺動するときに、加工目によって樹脂シートが削り取られ易くなり、樹脂シートの摩耗が促進されるおそれがある。したがって、前記切削面の加工目の方向を前記ボールスタッドの揺動方向に略直交する方向または直交する方向とすることで、球頭部の摺動により生じる樹脂シートの摩耗を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るボールジョイントを備えるステアリング装置１の概略構成を示す模式図である。ステアリング装置１は、操舵部材としてのステアリングホイール２と、転舵輪(図示せず)を転舵する転舵機構としてのラックアンドピニオン機構３とを備えている。
【０００８】
ステアリングホイール２は、ステアリングシャフト４および中間軸５を介して、ラックアンドピニオン機構３に連結されている。ステアリングホイール２の回転は、ステアリングシャフト４および中間軸５を介してラックアンドピニオン機構３に伝達される。
ラックアンドピニオン機構３は、ピニオン軸６およびラック軸７を備えている。ピニオン軸６は、中間軸５に連結された軸部８と、この軸部８の先端に連結されたピニオン９とを含む。ステアリングホイール２の回転は、ステアリングシャフト４および中間軸５を介してピニオン軸６に伝達される。
【０００９】
ラック軸７は、車両の左右方向に沿って延びている。ラック軸７には、ラック１０が形成されている。ピニオン９およびラック１０は、互いに噛み合わされている。ピニオン軸６の回転は、ラック１０およびピニオン９により、ラック軸７の軸方向移動に変換される。
ラック軸７は筒状のハウジング１１に挿通されている。ラック軸７の両端部は、それぞれハウジング１１から突出している。ラック軸７の各端部には、インナーボールジョイント１２を介して、タイロッド１４の一端が連結されている。また、タイロッド１４の他端（いわゆるタイロッドエンド）には、アウターボールジョイント１３が設けられている。図示はしないが、転舵輪は、ナックルアームを介してアウターボールジョイント１３に連結されている。
【００１０】
また、ハウジング１１の各端部には、筒状のラックブーツ１５が配置されている。各ラックブーツ１５の一端は、ハウジング１１の端部に外嵌しており、当該端部に固定されている。また、各ラックブーツ１５の他端は、タイロッド１４に外嵌しており、当該タイロッド１４に固定されている。ハウジング１１の端部およびインナーボールジョイント１２は、対応するラックブーツ１５により覆われている。このラックブーツ１５によって、水や埃などの異物が、ハウジング１１内やインナーボールジョイント１２内に進入することが防止されている。
【００１１】
操舵操作（回転操作）では、前述したように、ステアリングホイール２の回転がステアリングシャフト４および中間軸５によってピニオン軸６に伝達され、ピニオン９の回転がラック１０を通じてラック軸７の軸方向移動に変換される。そのときのラック軸７の軸方向移動は、インナーボールジョイント１２を介してタイロッド１４に伝えられ、さらに、タイロッド１４の動きがアウターボールジョイント１３を介してナックルアームへと伝えられる。
【００１２】
図２は、インナーボールジョイント１２およびアウターボールジョイント１３を含むステアリング装置１の一部の断面図である。
インナーボールジョイント１２は、ラック軸７の端部に連結されるハウジング１６と、このハウジング１６に保持された樹脂シート１７およびボールスタッド１８とを備えている。ハウジング１６は、樹脂シート１７およびボールスタッド１８を保持する保持部１９と、ラック軸７の端部に連結される連結部２０とを含む。保持部１９は、一端が封止された筒状であり、開口部を有している。保持部１９は、開口部付近の外径が他の部分よりも縮径されている。また、樹脂シート１７は、カップ状であり、周壁部２１と底部２２とを含む。樹脂シート１７は、底部２２が保持部１９の底に位置するように配置されている。
【００１３】
ボールスタッド１８は、球面状の外表面を有する球頭部２３と、この球頭部２３から突出するように延びるロッド２４とが一体的に形成されている。球頭部２３は、保持部１９内で樹脂シート１７に覆われており、ロッド２４は、保持部１９から突出している。球頭部２３の中心Ｏ１は、ロッド２４の中心軸線Ｌ１上に位置している。
また、タイロッド１４の一部は、ボールスタッド１８によって構成されている。すなわち、タイロッド１４は、ボールスタッド１８と、このボールスタッド１８のロッド２４に連結された連結軸２５とによって構成されている。ロッド２４の先端部（図２では右端部）には、雄ねじ部２６が形成されている。雄ねじ部２６は、連結軸２５に形成された雌ねじ孔２７に螺合されている。雄ねじ部２６が雌ねじ孔２７に螺合されることにより、連結軸２５がボールスタッド１８に同軸的に連結されている。
【００１４】
また、雄ねじ部２６にはロックナット２８が螺合されている。ボールスタッド１８および連結軸２５は、ロックナット２８によって互いに固定されている。雌ねじ孔２７に対する雄ねじ部２６のねじ込み量は、ロックナット２８によって調節されている。雌ねじ孔２７に対する雄ねじ部２６のねじ込み量を調節することにより、転舵輪のトー角を調節することができる。
【００１５】
球頭部２３は、樹脂シート１７を介して保持部１９に包み込まれるように保持されている。樹脂シート１７の内周面は、球頭部２３の外表面に沿う形状とされている。球頭部２３は、樹脂シート１７に対して摺動可能となっている。樹脂シート１７と球頭部２３との間には、グリース等の潤滑剤が充填されている。ボールスタッド１８は、球頭部２３を中心にして、所定の角度範囲内でロッド２４が揺動するようになっている。したがって、ラック軸７（図１参照）の軸方向への動きは、軸方向へ直線的にタイロッド１４に伝達されるのではなく、インナーボールジョイント１２が揺動する角度方向へ伝達される。
【００１６】
一方、アウターボールジョイント１３は、ハウジング２９と、このハウジング２９に保持された樹脂シート３０およびボールスタッド３１とを備えている。ハウジング２９は、樹脂シート３０がその内側に配置された筒状部材３２と、この筒状部材３２の一端（図２では下端）を塞ぐように当該一端に固定された閉鎖板３３とを含む。筒状部材３２は、例えば連結軸２５の先端部に一体的に形成されている。
【００１７】
樹脂シート３０は、カップ状の第１シート３４と、板状の第２シート３５とを含む。第１シート３４は、周壁部３６と底部３７とを一体的に備えている。第１シート３４は、周壁部３６が筒状部材３２の内周面に沿うように配置されている。また、第２シート３５は、第１シート３４の底部３７と閉鎖板３３との間に介在している。樹脂シート３０は、筒状部材３２の他端（図２では上端）からその内側に突出する環状の鍔部３８と、閉鎖板３３との間で保持されている。
【００１８】
ボールスタッド３１は、球面状の外表面を有する球頭部３９と、この球頭部３９から上方へ突出するロッド４０とが一体的に形成されている。球頭部３９は、筒状部材３２内で第１シート３４に覆われており、ロッド４０は、筒状部材３２から突出している。球頭部３９は、第１シート３４を介してハウジング２９に保持されている。すなわち、ボールスタッド３１は、第１シート３４を介してハウジング２９に保持されている。
【００１９】
第１シート３４の内周面は、球頭部３９の外表面に沿う形状とされている。球頭部３９は、樹脂シート３０に対して摺動可能となっている。第１シート３４と球頭部３９との間には、グリース等の潤滑剤が充填されている。ボールスタッド３１は、球頭部３９を支点としてハウジング２９に対して揺動可能となっている。また、ボールスタッド３１は、ロッド４０の中心軸線まわりに回転可能となっている。アウターボールジョイント１３により、タイロッド１４の動きをその揺動する角度方向へ向けてナックルアームに伝達する。
【００２０】
ハウジング２９およびボールスタッド３１には、筒状のカバー４１が取り付けられている。カバー４１の一端は、筒状部材３２の端部に外嵌しており、当該端部に固定されている。また、カバー４１の他端は、ロッド４０に外嵌しており、当該ロッド４０に固定されている。筒状部材３２の端部およびロッド４０の一部は、カバー４１によって覆われている。このカバー４１によって、水や埃などの異物が、アウターボールジョイント１３内に進入することが防止されている。
【００２１】
図３は、インナーボールジョイント１２に備えられたボールスタッド１８の加工方法の一例について説明するための概略図である。また、図４は、球頭部２３をロッド２４の中心軸線Ｌ１に直交する方向から見た模式図であり、図５は、球頭部２３をロッド２４の中心軸線Ｌ１に沿う方向（図４における矢視Ｖ参照。）から見た模式図である。
ボールスタッド１８の球頭部２３は、例えば切削工程を経て形成されている。より具体的には、図３に示すように、ボールスタッド１８の中間体である棒状部材４２の先端部に、切削工具としてのエンドミル４３が当接される。エンドミル４３は、中心軸線Ｌ２まわりに所定の回転速度（例えば数百ｒｐｍ〜数千ｒｐｍ）で回転されており、その先端部は、棒状部材４２の先端部に当接されている。エンドミル４３の中心軸線Ｌ２は、棒状部材４２の中心軸線Ｌ３（ロッド２４の中心軸線Ｌ１に相当）に対して交差する方向（図３では、直交する方向）に延びている。
【００２２】
回転するエンドミル４３が棒状部材４２の先端部に当接された状態で、棒状部材４２は、その中心軸線Ｌ３まわりに所定の低回転速度（例えば数ｒｐｍ〜数十ｒｐｍ）で回転される。そのため、エンドミル４３の先端部は、螺旋状の軌跡を描きながら棒状部材４２の先端部に沿って移動していく。これにより、棒状部材４２の先端部がエンドミル４３によって球状に削り取られる。
【００２３】
棒状部材４２の先端部が球状に成形された後は、エンドミル４３が棒状部材４２から退避され、図示しないバニシング用工具によって、棒状部材４２の先端部にバニシ仕上げが施される。これにより、棒状部材４２の先端部の表面が滑らかにされ、球頭部２３が形成される。
球頭部２３の外表面においてエンドミル４３により削り取られた切削面４４には、切削加工による加工目４５が存在している。この加工目４５は、ロッド２４の中心軸線Ｌ１に交差する軸線であるエンドミル４３の中心軸線Ｌ２まわりに螺旋状に延びている。図４および図５に示すように、加工目４５は、球頭部２３に沿ってロッド２４の中心軸線Ｌ１方向に延びている。
【００２４】
図６は、球頭部２３を含むボールスタッド１８の一部の拡大図である。
前述のように、ボールスタッド１８は、球頭部２３を中心にして、所定の角度範囲内でロッド２４が揺動するようになっている。また、球頭部２３の外表面には、切削加工により形成された切削面４４が含まれており、この切削面４４は、球頭部２３の外表面において樹脂シート１７に接する当接部分に位置している。切削面４４に存在する加工目４５は、ボールスタッド１８の揺動方向Ｄ１に略直交する方向に延びている。そのため、球頭部２３が樹脂シート１７に対して摺動するときに、加工目４５によって樹脂シート１７が削り取られることが抑制されている。
【００２５】
すなわち、球頭部２３は、バニシ仕上げによりその表面が滑らかにされているものの、切削加工により形成された加工目４５が存在するため、この加工目４５によって樹脂シート１７が削り取られて（攻撃されて）、樹脂シート１７の摩耗が促進されるおそれがある。特に、切削面４４の加工目４５が、ボールスタッド１８の揺動方向Ｄ１に沿う方向に延びている場合（図７参照。）、樹脂シート１７の摩耗が一層促進されるおそれがある。したがって、本実施形態のように、切削面４４の加工目４５の方向を、ボールスタッド１８の揺動方向Ｄ１に対して略直交する方向とすることで、球頭部２３が樹脂シート１７に対して摺動するときに、加工目４５によって樹脂シート１７が削り取られることを抑制することができる。
【００２６】
以上のように本実施形態では、切削面４４の加工目４５の方向が、球頭部２３と樹脂シート１７との摺動により生じる樹脂シート１７の摩耗が低減される方向にされている。これにより、樹脂シート１７の摩耗によって球頭部２３のがたつきが生じて、インナーボールジョイント１２の特性（例えば、トルク特性や静音特性など）が低下することが抑制または防止されている。また、切削工程を経て形成されたボールスタッドを備える従来のボールジョイントと比べると、球頭部の切削方向を変更するだけでよく、ボールジョイントに含まれるその他の構成は従来からのものを用いることができるので、ボールジョイントの製造コストの増加を抑制しつつ樹脂シートの摩耗を低減することができる。
【００２７】
この発明の実施の形態の説明は以上であるが、この発明は、前述の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。たとえば、前述の実施形態では、インナーボールジョイント１２に本発明が適用された場合について説明したが、これに限られない。すなわち、球頭部が切削加工を経て形成されており、ロッドが球頭部を中心にして揺動するボールスタッドを備えるボールジョイントに、本発明を適用できる。また、このようなボールジョイントに本発明を適用することにより、樹脂シートの摩耗を効果的に低減することができる。
【００２８】
また、前述の実施形態では、本発明に係るボールジョイントが用いられる装置が、ステアリング装置である場合について説明したが、本発明に係るボールジョイントは、ステアリング装置以外の装置に用いられてもよい。さらに、前述の実施形態では、ステアリング装置がマニュアル式のステアリング装置である場合について説明したが、これに限らず、ステアリング装置は、油圧式や電動式などのその他のステアリング装置であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に係るボールジョイントを備えるステアリング装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】インナーボールジョイントおよびアウターボールジョイントを含むステアリング装置の一部の断面図である。
【図３】インナーボールジョイントに備えられたボールスタッドの加工方法の一例について説明するための概略図である。
【図４】球頭部をロッドの中心軸線に直交する方向から見た模式図である。
【図５】球頭部をロッドの中心軸線に沿う方向から見た模式図である。
【図６】球頭部を含むボールスタッドの一部の拡大図である。
【図７】本発明に係るボールジョイントと異なるボールジョイントのボールスタッドの一部の拡大図である。
【符号の説明】
【００３０】
１２・・・インナーボールジョイント（ボールジョイント）、１６・・・ハウジング、１７・・・樹脂シート、１８・・・ボールスタッド、２３・・・球頭部、２４・・・ロッド、４４・・・切削面、４５・・・加工目、Ｄ１・・・揺動方向（ボールスタッドの揺動方向）
【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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【図７】
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