(57)【要約】【課題】長期にわたってがたつきの発生が抑制されたボールジョイントを提供すること。【解決手段】ソケット１６の開放側端部には開口部４６が形成されている。この開口部４６にはスタッド軸２４が挿通している。ソケット１６の周壁４３の先端部の内面には、中心軸線Ｃを中心とする接続面４７が形成されている。ソケット１６の接続面４７には、シール部材４９が内嵌している。このシール部材４９は、開口部４６付近に配置されて、ソケット１６と球頭部２３との間を封止している。シール部材４９のシールリップ５０が球頭部２３の外表面と摺接している。このため、水や埃などの異物が、収容空間４４内で樹脂シート１７が配置される樹脂シート収容領域５８に進入することが防止されている。これにより、樹脂シート１７の破損を防止することができる。【選択図】図３
2009210070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
球頭部およびこの球頭部から突出するスタッド軸を有するボールスタッドと、
前記球頭部の表面の少なくとも一部を被覆するための樹脂シートと、
前記球頭部を、前記樹脂シートを介して摺動可能に収容し、前記ボールスタッドを揺動可能に支持するカップ状のソケットとを備え、
前記ソケットが、前記スタッド軸が挿通する開口部を有し、
前記ソケットの前記開口部には、前記球頭部の表面に摺接するシールリップを有し、前記ソケットと前記球頭部との間を封止するシール部材が設けられていることを特徴とする、ボールジョイント。
【請求項２】
請求項１において、前記シールリップを、前記球頭部の表面に向けて弾性的に押圧するための弾性部材をさらに備えることを特徴とする、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】
通例、ボールジョイントは、カップ状のソケット内にボールスタッドの球頭部が収容された構成を有している。ボールスタッドは、球頭部を支点として揺動可能にソケットに支持されている。ソケットと球頭部との間には樹脂シートが介在しており、ボールスタッドの揺動の際には、球頭部が樹脂シートに対して摺動する。樹脂シートと球頭部との間には、球頭部をスムーズに摺動させるための潤滑剤が充填されている。
【０００３】
ボールジョイントは、ブーツなどのカバーにより被覆されている。このカバーにより、水や埃などといった異物のボールジョイント内への進入や、ボールジョイント内の潤滑油の漏出が防止される。
ラック軸の端部（いわゆるラックエンド）に設けられたボールジョイントを被覆するためのカバーは、たとえば蛇腹状であり、ゴムまたは樹脂によって形成されている。このカバーの一端は、ラックハウジングの端部に固定されており、他端は、スタッド軸の途中部に固定されている（特許文献１参照）。ボールスタッドの揺動にともなって、蛇腹状のカバーが変形するようになっている。
【特許文献１】特公平６−８６４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、カバーの他端部がスタッド軸に固定されているので、ボールスタッドの揺動角が大きい場合には、カバーの変形量も大きくなる。ゴムまたは樹脂によって形成されたカバーは、変形量が大きくなると過剰な応力が発生して劣化し易く、ボールスタッドの揺動にともなってカバーが破損するおそれがある。カバーが破損（亀裂が発生）すると、その破損箇所から潤滑油が漏出したり、その破損箇所から水や埃がボールジョイント内に進入したりするおそれがある。とくに、ボールジョイント内に水が進入すると、樹脂シートが劣化して異常磨耗し、その結果、球頭部とソケットとの間にがたつきが発生するおそれがある。
【０００５】
本発明は、かかる背景の下でなされたものであり、長期にわたってがたつきの発生が抑制された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】
【０００６】
前記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、球頭部（２３）およびこの球頭部から突出するスタッド軸（２４）を有するボールスタッド（１８）と、前記球頭部の表面の少なくとも一部を被覆するための樹脂シート（１７）と、前記球頭部および前記樹脂シートを収容し、前記球頭部を、前記樹脂シートを介して摺動可能に支持するカップ状のソケット（１６）とを備え、前記ソケットが、前記スタッド軸が挿通する開口部（４６）を有し、前記ソケットの前記開口部には、前記球頭部の表面に摺接するシールリップ（５０）を有し、前記ソケットと前記球頭部との間を封止するシール部材（４９）が設けられていることを特徴とする、ボールジョイント（１２）である。
【０００７】
なお、括弧内の数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
この構成によれば、シールリップが球頭部の表面に摺接している。そのため、ボールスタッドのソケットに対する姿勢（揺動角）に関係なく、ソケット内への異物の進入を確実に防止することができる。そのため、樹脂シートを良好に保護することができる。また、球頭部と樹脂シートとの間に潤滑油が封入されている場合には、潤滑油のボールジョイント内からの漏出を良好に防止することもできる。
【０００８】
また、ボールスタッドの揺動角が大きい場合であっても、シール部材の変形量は比較的小さい。このため、シール部材が破損しにくい。したがって、長期にわたり、球頭部とソケットとの間のがたつきの発生を抑制することができる。
シール部材は、樹脂シートが配置されるソケットと球頭部との間の空間（５８）をシールするものであることが好ましい。これにより、かかる空間への異物の進入を確実に防止することができ、これにより、樹脂シートの劣化を長期にわたって防止することができる。
【０００９】
シール部材はゴムまたは樹脂により形成されている。このゴムとして、ニトリルゴムおよびシリコンゴムを例示することができる。
前記シールリップを、前記球頭部の表面に向けて弾性的に押圧するための弾性部材（５５）が備えられていてもよい（請求項２）。この場合、簡単な構成で、シールリップを球頭部表面に対して確実に押し付けることができる。
【００１０】
また、長期の使用によりシール部材が変形すると、ボールスタッドのスタッド軸と干渉し、ボールスタッドがソケットに対して必要揺動角だけ揺動できないおそれがある。
これに対し、シールリップを弾性部材で球頭部に押し付けることで、長期間使用する場合であっても、シール部材の変形を防止することができる。これにより、シール部材とスタッド軸との干渉を防止することができ、ボールスタッドの必要揺動角を守ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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が搭載されたステアリング装置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。
【００１２】
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。
【００１３】
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は筒状のラックハウジング１１に挿通されている。ラック軸７の両端部は、それぞれラックハウジング１１から突出している。ラック軸７の各端部（いわゆるラックエンド）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。このアウターボールジョイント１３は、ナックルアーム４１（図２参照）を介して転舵輪に連結されている。
【００１４】
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４１（図２参照）へと伝えられる。
【００１５】
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ソケット１６と、このソケット１６内に収容された樹脂シート１７と、ソケット１６および樹脂シート１７によって揺動可能に支持されたボールスタッド１８とを備えている。ソケット１６には、ラック軸７の端部に連結される連結部２０が設けられている。
【００１６】
ボールスタッド１８は、鋼等の金属製の部材であり、球面状の外表面を有する球頭部２３と、この球頭部２３から突出するスタッド軸２４とが一体的に形成されている。球頭部２３は、樹脂シート１７に覆われた状態でソケット１６に収容されている。
スタッド軸２４は、ソケット１６から突出している。このスタッド軸２４と、このスタッド軸２４に連結されるアウターボールジョイント１３に連結されたロッド２５とによって、タイロッド１４が構成されている。
【００１７】
スタッド軸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、ロッド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、ロッド２５がボールスタッド１８に同軸的に連結されている。
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およびロッド２５は、ロックナット２８によって互いに固定されている。また、雌ねじ孔２７に対する雄ねじ部２６のねじ込み量は、スタッド軸２４を回転させ調節し、ロックナット２８によって固定されている。雌ねじ孔２７に対する雄ねじ部２６のねじ込み量を調節することにより、転舵輪のトーイン角を調節することができる。
【００１８】
ボールスタッド１８は、球頭部２３を支点として、ソケット１６に対して揺動可能となっている。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によって揺動する角度方向へ伝達される。
一方、アウターボールジョイント１３は、カップ状のソケット２９と、このソケット２９内に収容された樹脂シート３０と、ソケット２９および樹脂シート３０によって揺動可能に支持されたボールスタッド３１とを備えている。
【００１９】
ソケット２９は、樹脂シート３０がその内側に配置された円筒３２と、この円筒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。円筒３２は、例えばロッド２５の先端部に一体的に形成されている。
ソケット２９の開放側端部、すなわち、円筒３２の他端部（図２で示す上端部）には、その内面が半径方向内方に突出した突出部３８が形成されている。そのため、円筒３２の他端部（図２では上端部）は、円筒３２の他の部分に比べてその内径が縮径されている。突出部３８の内面は、球頭部３９の外表面に沿う球面状に形成されている。
【００２０】
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。周壁部３６は、円筒３２の内周面に沿って配置されており、ソケット２９内に収容された状態で、球頭部３９の外表面に沿う形状に変形している。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、突出部３８と閉鎖板３３との間で保持されている。
【００２１】
ボールスタッド３１は、鋼等の金属製の部材であり、球面状の外表面を有する球頭部３９と、この球頭部３９から突出するスタッド軸４０とが一体的に形成されている。球頭部３９は、第１シート３４に覆われた状態でソケット２９に収容されている。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。スタッド軸４０は、ソケット３２から突出している。
【００２２】
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。また、ボールスタッド３１は、ソケット２９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４１に伝達する。
ソケット２９およびボールスタッド３１には、筒状のカバー５９が取り付けられている。カバー５９の一端は、ソケット２９の開放側端部に外嵌されて、この開放側端部に固定されている。また、カバー５９の他端は、ボールスタッド３１のスタッド軸４０に外嵌されて、このスタッド軸４０に固定されている。ソケット２９の開放側端部およびスタッド軸４０の一部は、カバー５９によって覆われている。このカバー５９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。
【００２３】
図３は、インナーボールジョイント１２の構成を示す断面図である。
ソケット１６は、たとえば鋼などの金属製の単一部材を用いた一体成形品であり、ほぼ円柱状の底壁４２と、この底壁４２の周縁から立ち上るほぼ円筒状の周壁４３とを有したカップ状のものである。底壁４２と周壁４３とによって、球頭部２３および樹脂シート１７を収容する収容空間４４が区画されている。
【００２４】
ソケット１６の開放側端部、すなわち、周壁４３の先端部には、先端に向かうにつれてソケット１６の中心軸線Ｃ側に近づくように湾曲した湾曲部４５が形成されており、周壁４３の他の部分に比べて縮径している。湾曲部４５の内面には、球頭部２３の外表面に沿う形状に湾曲した湾曲面４５Ａが形成されている。この湾曲部４５は、かしめ変形により形成されている。
【００２５】
周壁４３の先端部の内面には、湾曲面４５Ａとソケット１６の先端面６０とを接続する接続面４７が形成されている。この接続面４７は、中心軸線Ｃを中心とする円筒面によって形成されている。接続面４７の先端には、ソケット１６の先端面に連続する環状段部により形成されたシール固定部４８が形成されている。
ソケット１６の開放側端部には、この接続面４７により開口部４６が区画されている。この開口部４６にはスタッド軸２４が挿通している。開口部４６には、シール部材４９が配置されている。シール部材４９は、接続面４７に内嵌して、ソケット１６と球頭部２３との間を封止している。シール部材４９のシールリップ５０が球頭部２３の外表面と摺接している。このため、水や埃などの異物が、樹脂シート１７が配置される樹脂シート収容領域５８に進入することが防止されている。これにより、樹脂シート１７の破損を防止することができる。
【００２６】
樹脂シート１７は、たとえば、ポリアセタールやＰＥＥＫなどの材料を用いて形成されている。または、ポリウレタンやポリエステルなどのゴム状の材料（エラストマー）を用いて形成されても良い。ソケット１６内に収容された状態で、球頭部２３の外表面および底壁４２に沿う形状に変形している。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。
【００２７】
樹脂シート１７には、中心軸線Ｃと同心の通孔５１が形成されている。通孔５１が形成されているために、球頭部２３から樹脂シート１７に力が作用したときに、樹脂シート１７が弾性的に変形し、その衝撃を緩和させるようになる。通孔５１には、グリースなどの潤滑剤が充填されている。
球頭部２３は、この樹脂シート１７に対して摺動可能となっている。ボールスタッド１８は、球頭部２３を支点としてソケット１６に対して揺動可能に、ソケット１６に保持されている。
【００２８】
図４は、シール部材４９の構成を拡大して示す断面図である。
シール部材４９は、ゴムによって形成されており、円筒部５２と、円筒部５２の一端（図３および図４に示す上端）から径方向外方に突出したフランジ部５３と、円筒部５２の他端（図３および図４に示す下端）から、径方向内方に張り出したシールリップ５０とを備えている。シールリップ５０は、その内縁を含む領域に、球頭部２３の外表面と摺接する摺接縁５４を有している。
【００２９】
シールリップ５０の外周には、弾性部材としてのリング状弾性体５５を収容するための収容溝５６が形成されている。リング状弾性体５５は、たとえば一巻きの円形コイルばねであり、シールリップ５０を球頭部２３の外表面に向けて弾性的に押し付けるためのものである。このリング状弾性体５５により、簡単な構成で、シールリップ５０を球頭部２３の外表面に押し付けることができる。
【００３０】
また、シールリップ５０をリング状弾性体５５で球頭部に押し付けることで、長期間使用する場合であっても、シール部材４９の変形を防止することができる。これにより、シール部材４９とスタッド軸２４との干渉を防止することができ、ボールスタッド１８の必要揺動角を守ることができる。
フランジ部５３には、リング状の芯金５７が嵌め入れられている。芯金５７は、シール部材７と加硫接着されることにより、シール部材４９を補強する。このフランジ部５３がシール固定部４８に外嵌されて圧入されることにより、シール部材４９がソケット１６に対して固定されている。
【００３１】
シール部材４９の材質となるゴムとして、例えばニトリルゴム、シリコンゴムを例示することができる。その他、シール部材４９の材質に樹脂などを用いることもできる。
以上のように、この実施形態によれば、シールリップ５０が球頭部２３の外表面に摺接している。そのため、ボールスタッド１８のソケット１６に対する姿勢（揺動角）に関係なく、ソケット１６内における樹脂シート収容領域５８への異物の進入を確実に防止することができる。これにより、樹脂シート１７の劣化を長期にわたって防止することができる。
【００３２】
また、ボールスタッド１８の揺動角が大きい場合であっても、シール部材４９の変形量は比較的小さい。このため、シール部材４９が破損しにくい。そのため、長期にわたってがたつきの発生を抑制することができる。
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は、他の形態で実施することも可能である。
【００３３】
本発明に係るボールジョイントは、ステアリング装置１のインナーボールジョイント１２ではなく、アウターボールジョイント１３に適用することもできる。この場合、カバー５９に代えて、アウターボールジョイント１３にシール部材４９を設ける。
また、本発明に係るボールジョイントは、ステアリング装置１以外の装置に用いられるボールジョイントに適用することができる。
【００３４】
本発明は、以上の実施の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。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態に係るボールジョイントが搭載されたステアリング装置の概略構成を模式的に示す図である。
【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の構成を示す断面図である。
【図４】シール部材の構成を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…ステアリング装置、１２…インナーボールジョイント、１３…アウターボールジョイント、１６…ソケット、１７…樹脂シート、１８…ボールスタッド、２３…球頭部、２４…スタッド軸、４６…開口部、４９…シール部材、５０…シールリップ、５５…リング状弾性体（弾性部材）、５８…樹脂シート収容領域
【図１】
2009210070.tif 000003
【図２】
2009210070.tif 000004
【図３】
2009210070.tif 000005
【図４】
2009210070.tif 000006