JP4982265B2

JP4982265B2 - ボールジョイントおよびその製造方法

Info

Publication number: JP4982265B2
Application number: JP2007163753A
Authority: JP
Inventors: 誠小辻
Original assignee: Somic Ishikawa KK
Current assignee: Somic Ishikawa KK
Priority date: 2007-06-21
Filing date: 2007-06-21
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2027-06-21
Also published as: JP2009002428A

Description

本発明は、ソケットの内室に収容されたベアリングシートを備えたボールジョイントおよびその製造方法に関する。

従来、この種のボールジョイントは、内室を有する略有底円筒状のソケット内に、ベアリングシートとしての有底円筒状のボールシートが嵌着され、このボールシート内に、ボールスタッドのボール部が回動可能に保持されている。また、ソケットには、内室に連通する開口部が軸方向の一端に設けられ、この開口部から、ボールスタッドのスタッド部がソケットの外部へと突出している。また、この開口部の周縁部には、ソケットを中心軸方向へと縮径するようにかしめ変形することでボールシートの内室からの抜けを防止するためのかしめ部が形成されている。そして、このかしめ部に対応する内室側には、均一な凹凸部が形成され、かしめ部をかしめ変形した際にこれら凹凸部がボールシートの外周面に食い込むことで、投錨(アンカー)効果によりボールシート及びボール部の保持力を向上している(例えば、特許文献１参照。)。
実開平５−４２７４１号公報(第４−５頁、図１)

しかしながら、上述のボールジョイントでは、ソケット、ボール部及びボールシートの寸法精度のばらつきなどにより、かしめ部をかしめ変形した際の締め付け力にばらつきが生じ、ボール部の回転トルクを安定化することが容易でないという問題点を有している。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、ベアリングシート及びボール部の保持力を向上しつつボール部の回転トルクを安定化したボールジョイントおよびその製造方法を提供することを目的とする。

請求項１記載のボールジョイントは、内室と、かしめ変形されるかしめ部と、前記内室の前記かしめ部に対向する部分に設けられた座面とを備えたソケットと、ボール部を備えたボールスタッドと、前記ボール部を回動可能に保持した状態で前記かしめ部のかしめ変形により前記ソケットの前記内室に前記座面と接触して保持されたベアリングシートと、前記ソケットの内室の前記かしめ部に対応する位置の前記ベアリングシートとの接触部の少なくとも一部に、幅および頂部の高さが不規則にばらついた山部および谷部が多数形成され凹部の一部が互いに繋がった線条の皺状に設けられ、頂部間の距離が１５〜５μｍのポーラス帯である内側加工部と、前記ソケットの座面に、幅および頂部の高さが不規則にばらついた山部および谷部が多数形成され凹部の一部が互いに繋がった線条の皺状に設けられ、頂部間の距離が１５〜５μｍのポーラス帯である座面加工部とを具備したものである。

そして、ソケットの内室のかしめ部に対応する位置のベアリングシートとの接触部の少なくとも一部に内側加工部を、幅および頂部の高さが不規則にばらついた山部および谷部が多数形成され凹部の一部が互いに繋がった、頂部間の距離が１５〜５μｍのポーラス帯である線条の皺状に設けるとともに、かしめ部と対向する内室の座面に座面加工部を、幅および頂部の高さが不規則にばらついた山部および谷部が多数形成され凹部の一部が互いに繋がった、頂部間の距離が１５〜５μｍのポーラス帯である線条の皺状に設けることで、内側加工部および座面加工部によるアンカー効果が向上され、かしめ部のかしめ変形の際に内側加工部および座面加工部がベアリングシートの外側面に食い込んでベアリングシート及びボール部の保持力が向上するとともに、かしめ部がボール部の形状に的確に沿って変形し、寸法精度に拘らずベアリングシート及びボール部が均一に保持され、ボール部の回転トルクが安定化される。

請求項２記載のボールジョイントは、請求項１記載のボールジョイントにおいて、内側加工部および座面加工部は、直径が５〜１０μｍの粒子を用いたショットブラスト工法により形成されているものである。

そして、内側加工部および座面加工部を、直径が５〜１０μｍの粒子を用いたショットブラスト工法により形成することで、内側加工部および座面加工部が容易にかつ精度よく形成される。

請求項３記載のボールジョイントは、請求項１または２記載のボールジョイントにおいて、ソケットのかしめ部の外側面の少なくとも一部に、幅および頂部の高さが不規則にばらついた山部および谷部が多数形成され凹部の一部が互いに繋がった線条の皺状に設けられ、頂部間の距離が１５〜５μｍのポーラス帯である外側加工部を具備したものである。

そして、ソケットのかしめ部の外側面の少なくとも一部に外側加工部を、幅および頂部の高さが不規則にばらついた山部および谷部が多数形成され凹部の一部が互いに繋がった、頂部間の距離が１５〜５μｍのポーラス帯である線条の皺状に設けることで、かしめ部のかしめ変形の際にかしめ部がボール部の形状に、より的確に沿って変形し、ベアリングシート及びボール部が、より均一に保持される。

請求項４記載のボールジョイントの製造方法は、内室と、かしめ変形されるかしめ部と、前記内室の前記かしめ部に対向する部分に設けられた座面とを備えたソケットと、ボール部を備えたボールスタッドと、前記ボール部を回動可能に保持した状態で前記かしめ部のかしめ変形により前記ソケットの前記内室に保持されたベアリングシートとを具備したボールジョイントの製造方法であって、前記ソケットの内室の前記かしめ部に対応する位置の少なくとも一部に内側加工部を、幅および頂部の高さが不規則にばらついた山部および谷部が多数形成され凹部の一部が互いに繋がったポーラス帯である線条の皺状で、かつ、頂部間の距離が１５〜５μｍとなるように設け、前記ソケットの座面に座面加工部を、幅および頂部の高さが不規則にばらついた山部および谷部が多数形成され凹部の一部が互いに繋がったポーラス帯である線条の皺状で、かつ、頂部間の距離が１５〜５μｍとなるように設け、前記ボール部を保持した前記ベアリングシートを、少なくとも一部が前記内側加工部および前記座面に接触するように前記内室に取り付けて、前記かしめ部をかしめ変形するものである。

そして、ソケットの内室のかしめ部に対応する位置の少なくとも一部に、幅および頂部の高さが不規則にばらついた山部および谷部が多数形成され凹部の一部が互いに繋がった、頂部間の距離が１５〜５μｍのポーラス帯である線条の皺状に設けた内側加工部、および、ソケットの座面に、幅および頂部の高さが不規則にばらついた山部および谷部が多数形成され凹部の一部が互いに繋がった、頂部間の距離が１５〜５μｍのポーラス帯である線条の皺状に設けた座面加工部に少なくとも一部が接触するようにベアリングシートを内室に取り付けてかしめ部をかしめ変形することで、内側加工部および座面加工部によるアンカー効果が向上され、このかしめ変形の際に内側加工部および座面加工部がベアリングシートの外側面に食い込んでベアリングシート及びボール部の保持力が向上するとともに、かしめ部がボール部の形状に的確に沿って変形し、寸法精度に拘らずベアリングシート及びボール部が均一に保持され、ボール部の回転トルクが安定化される。

請求項５記載のボールジョイントの製造方法は、請求項４記載のボールジョイントの製造方法において、内側加工部および座面加工部を直径が５〜１０μｍの粒子を用いたショットブラスト工法により形成するものである。

そして、内側加工部および座面加工部を直径が５〜１０μｍの粒子を用いたショットブラスト工法により形成することで、内側加工部および座面加工部が容易にかつ精度よく形成される。

請求項６記載のボールジョイントの製造方法は、請求項４または５記載のボールジョイントの製造方法において、ベアリングシートをソケットの内室に取り付ける前に、ソケットの前記かしめ部の外側面の少なくとも一部に外側加工部を、幅および頂部の高さが不規則にばらついた山部および谷部が多数形成され凹部の一部が互いに繋がったポーラス帯である線条の皺状で、かつ、頂部間の距離が１５〜５μｍとなるように設けるものである。

そして、ベアリングシートをソケットの内室に取り付ける前に、ソケットのかしめ部の外側面の少なくとも一部に外側加工部を、幅および頂部の高さが不規則にばらついた山部および谷部が多数形成され凹部の一部が互いに繋がった、頂部間の距離が１５〜５μｍのポーラス帯である線条の皺状に設けることで、かしめ部のかしめ変形の際にかしめ部がボール部の形状に、より的確に沿って変形し、ベアリングシート及びボール部が、より均一に保持される。

本発明によれば、ソケットの内室のかしめ部に対応する位置のベアリングシートとの接触部の少なくとも一部に内側加工部を、幅および頂部の高さが不規則にばらついた山部および谷部が多数形成され凹部の一部が互いに繋がった、頂部間の距離が１５〜５μｍのポーラス帯である線条の皺状に設けるとともに、かしめ部と対向する内室の座面に座面加工部を、幅および頂部の高さが不規則にばらついた山部および谷部が多数形成され凹部の一部が互いに繋がった、頂部間の距離が１５〜５μｍのポーラス帯である線条の皺状に設けることで、内側加工部および座面加工部によるアンカー効果が向上され、かしめ部のかしめ変形の際に内側加工部および座面加工部がベアリングシートの外側面に食い込んでベアリングシート及びボール部の保持力を向上できるとともに、かしめ部がボール部の形状に的確に沿って変形し、寸法精度に拘らずベアリングシート及びボール部が均一に保持され、ボール部の回転トルクを安定化できる。

以下、本発明の一実施の形態のボールジョイントの構成を、図１を参照して説明する。

図１において、１はボールジョイントを示し、このボールジョイント１は、例えば、自動車の懸架装置、あるいは操舵装置などに用いられるものである。そして、このボールジョイント１は、ソケット２を備え、このソケット２の内部に形成された内室３に、ボールスタッド４の一部を回動可能に保持したベアリングシートとしての略筒状のボールシート５が嵌着されている。

なお、以下、便宜的に図１に示す上下方向を上下方向として説明する。

ソケット２は、ハウジングなどとも呼ばれるもので、例えばアルミニウムなどの部材を鋳造、あるいは鍛造して成形後、切削成形されて、内室３に連続する開口部21が下端に形成された、略有蓋円筒状に形成されている。また、ソケット２は、開口部21の周縁部が、ボールシート５の抜け止め用のかしめ部22となっている。さらに、ソケット２は、かしめ部22の外周面と、上端寄りの外周面とのそれぞれに、線条の皺状のポーラス帯である外側加工部24，25が形成されている。

かしめ部22は、内室３を開口部21側へと縮径するように中心軸方向へと変形させる部分である。

ソケット２のかしめ部22の外周面に位置する外側加工部24は、このかしめ部22の外周全体に亘って形成されており、ソケット２の軸方向に所定の幅を有する帯状をなしている。

ソケット２の開口部21とかしめ部22と反対側である上端近傍の外周面に位置する外側加工部25は、ソケット２の上側寄りの外周全周に亘って形成されており、ソケット２の軸方向に所定の幅を有する帯状をなしている。

内室３は、ボールシート５の外側面が嵌着される内周面31を有するとともに、開口部21及びかしめ部22に対向する上端部に、ボールシート５を支持する座面32が形成されている。そして、この内室３には、内周面31の開口部21及びかしめ部22の近傍である下端側に、線条の皺状のポーラス帯である内側加工部34が形成され、かつ、座面32に線条の皺状のポーラス帯である座面加工部35が形成されている。

座面32には、ソケット２の軸方向に対して略直交する略円形状の平面部37と、この平面部37の周囲に、この平面部37に対してソケット２の軸方向へと下方に傾斜した傾斜面部38とが形成されている。したがって、傾斜面部38は、ソケット２の球芯である内室３の球芯に対して反対側に位置するかしめ部22の傾斜方向に沿うように傾斜している。

ソケット２のかしめ部22の内周面に位置する内側加工部34は、このかしめ部22の内周全体に亘って形成されており、ソケット２の軸方向に所定の幅を有する帯状をなしている。

ソケット２の座面32の傾斜面部38に位置する座面加工部35は、リング状かつ帯状に形成されている。

そして、各加工部24，25，34，35は、例えば直径が５〜１０μｍ程度の粒子を加速してぶつけるショットブラストなどの工法により形成されたものであり、図２に示すように、幅および頂部すなわちピークの高さがランダム(不規則)にばらついた山部および谷部が連続的、あるいは不連続的に多数形成されることで線条の皺を形成し、隣接するピーク間の距離が例えば４０〜５μｍ、好ましくは１５〜５μｍに設定されている。なお、これら加工部24，25，34，35のそれぞれの形状は、図１中では便宜的に誇張して均一に記載している。

図１に戻って、ボールスタッド４は、ラックボールとも呼ばれるもので、例えば鋼鉄製であり、ボールシート５に摺動可能に保持される球状のボール部41と、このボール部41の軸方向に直線状に突設された略円柱軸状のスタッド部42とを一体に有している。

ボールシート５は、例えば可撓性を有するポリアセタールなどの合成樹脂により略筒状に形成されており、ボール部41を回動可能に保持する球面状の摺動面51を内部に有するとともに、この摺動面51に連続して、開口部21に連通しボールスタッド４のスタッド部42側が挿通される下端開口55が下端に、内室３の座面32の平面部37に臨む上端開口56が上端に、それぞれ形成されている。

次に、上記一実施の形態の作用を説明する。

ボールジョイント１の製造の際には、まず、ボール部41を保持したボールシート５を、上端開口56が内室３の座面32に対向するように内室３に取り付ける。

この状態で、ソケット２のかしめ部22を中心軸方向へとかしめ変形させることで、内室３の各内側加工部34，35がボールシート５の外側面に食い込んで、ボールシート５を抜け止め保持する。

この結果、上記一実施の形態によれば、ソケット２の内室３の一部に内側加工部34，35を設けることで、かしめ部22のかしめ変形の際に、内側加工部34，35がボールシート５の外周面に食い込んで投錨(アンカー)効果をもたらすため、ボールシート５及びボール部41の引き抜き強度が向上し、ボールシート５の内室３からの抜けであるシートフローを防止できるなど、ボールシート５及びボール部41の保持力が向上する。

また、かしめ部22に対応するソケット２の内室３の内周面に内側加工部34を、凹部の一部が互いに繋がった皺状(ポーラス帯)とすることで、内側加工部34によってかしめ部22のかしめ変形の際に加わる圧力の余剰分を逃がす緩衝の役割を果たすことができるとともに、かしめ変形の際にかしめ部22の金属組織のしぼりが、より微細に行われて、かしめ部22がボール部41の形状に沿って、より的確に変形させることができるので、寸法精度に拘らずボールシート５及びボール部41を均一に保持でき、ボール部41の回転トルクを安定化できる。

すなわち、内側加工部を設けない従来の構成では、ソケット、ボールスタッドのボール部及びボールシートなどの各部品の寸法精度、あるいは、ソケット、ボールスタッドのボール部及びボールシートの球芯位置のずれなどにより、同じ条件でかしめ部をかしめ変形しても個体によって、締め付けが大きく高トルクとなったり、逆に締め付けが不足してがたつきが生じたりすることがあり、内側加工部を略均等に設ける場合には、かしめ部のかしめ変形の際にかしめ部がボールスタッドのボール部に的確に沿って変形することが容易でなかったのに対して、本実施の形態では、かしめ部22のかしめ変形時の締め付け力の個体毎のばらつきを抑制でき、安定した回転トルクを得ることができる。

また、上記寸法精度などに対応するためにボールシートを２つの部材で構成し、その一方に弾性を持たせて寸法誤差を吸収する従来の場合では、部品点数の増加に伴うコストアップや作業工数の増加を避けることができず、また、各部品の寸法精度を向上させてばらつきを防止する従来の場合では、製造管理が容易でないのに対して、本実施の形態によれば、部品点数の増加や寸法精度の向上などを必要とすることなく、簡素な構成を保ったままで回転トルクをばらつきなく低く設定できる。

さらに、ソケット２のかしめ部22の外周面に皺状の外側加工部24を設けることで、かしめ変形の際にかしめ部22がボール部41の形状に、より的確に沿って変形するので、ボールシート５及びボール部41を、より均一に保持できる。

そして、各加工部24，25，34，35を帯状とすることで、ソケット２の広い範囲に亘って形成することにより、ソケット２の表面積が増加するので、ソケット２内部でのボール部41の回動(摺動)などにより発生する熱がソケット２外部と円滑に交換され、放熱性を向上できる。

また、座面加工部35を、かしめ部22と対向する内室３の座面32に設けることで、かしめ部22のかしめ変形の際に、座面加工部35がボールシート５の外周面に、より確実に食い込み、ボールシート５及びボール部41の保持力を、より向上できる。

さらに、各加工部24，25，34，35を、ショットブラストにより形成することで、各加工部24，25，34，35の形状を容易にかつ精度よく形成できる。

そして、各加工部24，25，34，35の隣接するピーク間の距離を４０〜５μｍとすることで、ソケット２の内室３からのボールシート５の抜け、すなわちシートフローを抑制できるとともに、各加工部24，25，34，35の隣接するピーク間の距離を、好ましくは１５〜５μｍとすることで、これら加工部24，25，34，35によるアンカー効果を、より大きくして、上記シートフローを、より確実に抑制できる。

なお、上記一実施の形態において、ソケット２は、両端に開口部を有する略円筒状に形成し、一端側の開口部を閉塞部材であるプラグにより閉塞する構成でもよい。

また、内室３の形状は、上記形状に限定されるものではなく、内側加工部は、その形状に対応して形成すればよい。

そして、ボールスタッド４は、スタッド部42を有さないものなどでもよい。

また、ボールシート５は、１ピースで形成するものの他に、例えば２ピースで形成するものなどでもよく、その形状および構成の細部は、上記構成に限定されるものではない。

本発明の一実施の形態のボールジョイントを示す説明断面図である。同上ボールジョイントの内側加工部および外側加工部の一部の形状を拡大して示す３Ｄモデリング図である。

１ボールジョイント
２ソケット
３内室
４ボールスタッド
５ベアリングシートとしてのボールシート
22 かしめ部
24，25 外側加工部
32 座面
34 内側加工部
35 座面加工部
41 ボール部

Claims

内室と、かしめ変形されるかしめ部と、前記内室の前記かしめ部に対向する部分に設けられた座面とを備えたソケットと、
ボール部を備えたボールスタッドと、
前記ボール部を回動可能に保持した状態で前記かしめ部のかしめ変形により前記ソケットの前記内室に前記座面と接触して保持されたベアリングシートと、
前記ソケットの内室の前記かしめ部に対応する位置の前記ベアリングシートとの接触部の少なくとも一部に、幅および頂部の高さが不規則にばらついた山部および谷部が多数形成され凹部の一部が互いに繋がった線条の皺状に設けられ、頂部間の距離が１５〜５μｍのポーラス帯である内側加工部と、
前記ソケットの座面に、幅および頂部の高さが不規則にばらついた山部および谷部が多数形成され凹部の一部が互いに繋がった線条の皺状に設けられ、頂部間の距離が１５〜５μｍのポーラス帯である座面加工部と
を具備したことを特徴としたボールジョイント。
内側加工部および座面加工部は、直径が５〜１０μｍの粒子を用いたショットブラスト工法により形成されている
ことを特徴とした請求項１記載のボールジョイント。
ソケットのかしめ部の外側面の少なくとも一部に、幅および頂部の高さが不規則にばらついた山部および谷部が多数形成され凹部の一部が互いに繋がった線条の皺状に設けられ、頂部間の距離が１５〜５μｍのポーラス帯である外側加工部を具備した
ことを特徴とした請求項１または２記載のボールジョイント。
内室と、かしめ変形されるかしめ部と、前記内室の前記かしめ部に対向する部分に設けられた座面とを備えたソケットと、ボール部を備えたボールスタッドと、前記ボール部を回動可能に保持した状態で前記かしめ部のかしめ変形により前記ソケットの前記内室に保持されたベアリングシートとを具備したボールジョイントの製造方法であって、
前記ソケットの内室の前記かしめ部に対応する位置の少なくとも一部に内側加工部を、幅および頂部の高さが不規則にばらついた山部および谷部が多数形成され凹部の一部が互いに繋がったポーラス帯である線条の皺状で、かつ、頂部間の距離が１５〜５μｍとなるように設け、
前記ソケットの座面に座面加工部を、幅および頂部の高さが不規則にばらついた山部および谷部が多数形成され凹部の一部が互いに繋がったポーラス帯である線条の皺状で、かつ、頂部間の距離が１５〜５μｍとなるように設け、
前記ボール部を保持した前記ベアリングシートを、少なくとも一部が前記内側加工部および前記座面に接触するように前記内室に取り付けて、前記かしめ部をかしめ変形する
ことを特徴としたボールジョイントの製造方法。
内側加工部および座面加工部を直径が５〜１０μｍの粒子を用いたショットブラスト工法により形成する
ことを特徴とした請求項４記載のボールジョイントの製造方法。
ベアリングシートをソケットの内室に取り付ける前に、ソケットの前記かしめ部の外側面の少なくとも一部に外側加工部を、幅および頂部の高さが不規則にばらついた山部および谷部が多数形成され凹部の一部が互いに繋がったポーラス帯である線条の皺状で、かつ、頂部間の距離が１５〜５μｍとなるように設ける
ことを特徴とした請求項４または５記載のボールジョイントの製造方法。