JPH09166130A - ボールジョイント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボールジョイントにおいて、組付時の特性値
のバラツキをなくすとともに、長期に亘って組付時の特
性値を維持する。 【解決手段】 開口部４を有する有底容器状のソケット
２と、ソケット内２に配される球状頭部６と開口部４か
らソケット２外へ突出する軸部７とを有するスタッド５
と、軸部７が挿通する口部１４を有し、ソケット２と球
状頭部６との間に介在されるボールシート１０と、口部
１４を軸方向に圧縮するキャップ２０とを備えたボール
ジョイント１において、ボールシート１０は、口部１４
から軸方向に延びるスリット２５が設けられて、球状頭
部６の上半球及び下半球を包み込む硬質合成樹脂製の主
シート８と、口部１４の外周２６に配され、キャップ２
０により締め代をもって圧縮されることにより、スリッ
ト２５に食い込んで主シート８と一体化する軟質合成樹
脂製のバックアップシート９とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のサスペン
ション等に使用されるボールジョイントに関し、特にボ
ールシートの構造に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】図８に示す従来のボールジョイント３５
は、２ピース構造のボールシート４２を備えたものであ
る。このボールジョイント３５は、下部に開口部３８が
形成されたソケット３６を有し、この開口部３８からソ
ケット３６内には硬質合成樹脂で略半球殻状に形成され
た上部ボールシート４０が挿入される。この上部ボール
シート４０内にはスタッド５の球状頭部６の上半球が挿
入され、このスタッド５の軸部７は開口部３８からソケ
ット３６の外に突出される。さらに、球状頭部６の下半
球には、硬質合成樹脂でフランジを有する環状に形成さ
れた下部ボールシート４１が被せられ、この下部ボール
シート４１にキャップ３９が被せられる。このキャップ
３９の外縁部はソケット３６の開口部３８に沿って形成
された段部４３に当てられ、開口部３８の下縁部を内側
へかしめることにより固定される。このとき、下部ボー
ルシート４１の外縁部４４がソケット３６とキャップ３
９の間にはさみ込まれて固定される。

【０００３】ここで、図９に示すように、上部ボールシ
ート４０の下端面に形成された凸部４６が下部ボールシ
ート４１の上端面に設けられた凹部４７に嵌合すること
により両者の相対的なまわり止めが図られる。従って、
前記キャップ３９による下部ボールシート４１の固定に
より、両ボールシート４０，４１の絶対的なまわり止め
も図られる。

【０００４】また、図１０に示すボールジョイント５０
は、１ピース構造のボールシート５４を備えたものであ
る。このボールジョイント５０は、下部に開口部５３が
形成されたソケット５１を有し、この開口部５３からソ
ケット５１内にはボールシート５４が挿入される。この
ボールシート５４は、上部が略半球殻状をなし、下部が
略円筒状をなすように、硬質合成樹脂により一体形成さ
れている。このボールシート５４内にはスタッド５の球
状頭部６が挿入され、このスタッド５の軸部７は開口部
５３からソケット５１の外に突出される。さらに、ボー
ルシート５４の下端部にキャップ５５が被せられる。こ
のキャップ５５の外縁部５７はソケット５１の開口部５
３に沿って形成された段部５６に当てられ、開口部５３
の下縁部を内側へかしめることにより固定される。この
かしめにより、ボールシート５４の下端部が所定の締め
代だけ圧縮されるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記２ピー
ス構造の硬質合成樹脂製のボールシート４０，４１の場
合、ボールシート４０，４１を固定するキャップ３９の
締め付け圧力が下部ボールシート４１の外縁部４４にか
かり、両ボールシート４０，４１と球状頭部６におい
て、部品寸法のバラツキがそのまま回転トルクに影響を
及ぼしていた。従って、バラツキによっては、スタッド
５の球状頭部６とボールシート４２との間にガタを生じ
回転トルクが低くなる場合や、スタッド５の球状頭部６
とボールシート４２とがきつく締め付けられて回転トル
クがガチガチに高くなってしまう場合があり、組付時の
特性値にバラツキが生じる問題点があった。

【０００６】また、前記１ピース構造の硬質合成樹脂製
のボールシート５４の場合、ボールシート５４を固定す
るキャップ５５の締め付け圧力が、ボールシート５４の
下端部に直接かかるため、ボールシート５４の寸法のバ
ラツキにより軸方向の締め代が変化し、スタッド５の回
転トルクに大きな影響を及ぼしていた。すなわち、硬質
合成樹脂製のボールシート５４は弾性係数が高く、その
弾性変形量に対するプレロードの変化率が大きいため、
寸法のバラツキが、組付時の回転トルクの特性値に大き
な影響を及ぼしてバラツキを生じさせる問題点があっ
た。

【０００７】さらに、前記１ピース構造及び２ピース構
造のいずれのボールシート４０，４１，５４も、使用時
に避けられないわずかな摩耗や塑性変形によるへたりに
より、ボールシート４０，４１，５４と球状頭部６との
間の前記プレロードが急激に減少するため、短期間の使
用で、スタッド５の回転トルクが極端に低下したり、ひ
どい場合には、スタッド５の球状頭部６とボールシート
４０，４１，５４との間にガタが生じたりすることがあ
った。ボールジョイント３５，５０がこのような状態に
なると、これらボールジョイント３５，５０を例えば自
動車のサスペンションに使用していた場合には、優れた
乗り心地が確保できなくなるおそれがあった。

【０００８】本発明の目的は、上記課題を解決し、組付
時のスタッドとボールシート間の回転トルク等の特性値
のバラツキをなくし、外部入力を長期に亘って受けて
も、前記特性値を組付時の状態のまま維持でき、該ボー
ルジョイントを例えば自動車のサスペンションに使用し
た場合には、使用初期の優れた乗り心地を長期間に亘っ
て確保することができるボールジョイントを提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のボールジョイントは、開口部を有する有底
容器状のソケットと、該ソケット内に配される球状頭部
と前記開口部からソケット外へ突出する軸部とを有する
スタッドと、該軸部が挿通する口部を有し、該ソケット
と球状頭部との間に介在されるボールシートと、前記ボ
ールシートの口部を軸方向に圧縮するキャップとを備え
たボールジョイントにおいて、前記ボールシートは、前
記口部から軸方向に延びるスリットが設けられて、前記
球状頭部の上半球及び下半球を包み込む硬質合成樹脂製
の主シートと、前記主シートの口部の外周に配され、前
記キャップにより締め代をもって圧縮されることによ
り、前記スリットに食い込んで前記主シートと一体化す
る軟質合成樹脂製のバックアップシートとから構成し
た。

【００１０】ここで、「軸方向」とは、ボールシートの
中心軸の方向を意味している。「硬質合成樹脂」として
は、ポリアセタール等を例示することができる。「軟質
合成樹脂」としては、ポリエステルエラストマー、ポリ
ウレタン等を例示することができる。また、「締め代」
とは、バックアップシートがキャップにより押圧されて
弾性的に圧縮変形する量をいう。

【００１１】本発明の主シートは、前記口部の外周面
に、前記バックアップシートに食い込む突部が設けられ
ているものとすることができる。この「突部」として
は、突条や突起等を例示することができる。また、「突
部」の代りに、溝や孔等の凹部を設けることもできる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施した形態例に
ついて、図面を参照して説明する。まず、図１〜図４は
第一実施形態のボールジョイントを示している。本実施
例のボールジョイント１のソケット２には球面形の空洞
状の収容室３が設けられ、有底容器状をしている。この
収容室３の球面形の頂部にはグリース溜り１２が凹設さ
れている。この収容室３の下部には開口部４が形成さ
れ、その開口部４に沿って段部２１が周設されている。
この段部２１には後述するボールシート１０を介して球
状頭部６を収容室３に保持するためのキャップ２０が当
てられ、開口部４の下縁部を内側へかしめることにより
固定されている。

【００１３】スタッド５は、前記収容室３に配される球
状頭部６と、収容室３より下方向に突出する軸部７とか
ら一体に形成されている。

【００１４】前記収容室３と球状頭部６との間には、硬
質合成樹脂としてのポリアセタールよりなる主シート８
と、軟質合成樹脂としてのポリエステルエラストマーよ
りなるバックアップシート９とからなるボールシート１
０が、スタッド５の球状頭部６を包み込むように介在さ
れている。

【００１５】主シート８は、上部にグリース溜り１２の
開口部に合致する円形の孔１３が設けられ、下部にスタ
ッド５の球状頭部６挿入用の口部１４が設けられた略球
面殻状に形成されている。主シート８の赤道部１１より
下側は、その外側にバックアップシート９が配される外
周面２６となっており、主シート８の肉厚を薄くしてあ
る。そして、図２に示すように、外周面２６には口部１
４から軸方向に延びるスリット２５，２５…が設けられ
ている。

【００１６】バックアップシート９は、環状に形成され
て前記外周面２６に配されている。このバックアップシ
ート９には、図１の要部Ｐを拡大した図３に二点鎖線で
示すように、キャップ２０により押圧される前には段部
２１より突出し、キャップ２０により軸方向に押圧され
たときには段部２１と同じレベルまで弾性的に圧縮変形
する締め代Ａが設けられている。すなわち、バックアッ
プシート９の底部２２がキャップ２０により押圧される
と、この締め代Ａは弾性的に圧縮変形し、その弾性力に
より主シートの外周面２６を内側に圧することにより、
球状頭部６に適度なプレロードをかけるようになってい
る。

【００１７】このとき、図４に示すように、弾性係数の
低い軟質合成樹脂製のバックアップシート９は、弾性係
数の高い硬質合成樹脂製の主シート８のスリット２５に
食い込むことにより、主シート８とバックアップシート
９とが一体化される。

【００１８】また、ソケット２の外周に形成された環状
の取付溝１５には、ダストカバー１６上端部にインサー
ト成型された環状金具１７によりソケット２の開口部４
の付近を覆うダストカバー１６が固定され、このダスト
カバー１６の下端部に一体に成形された摺動シール部１
８は、軸部７の外周に止着されたフランジ状のプレート
１９に対して摺動可能に取り付けられている。

【００１９】以上のように構成されたボールジョイント
１は、次のような作用及び効果を奏する。すなわち、ボ
ールジョイント１の使用時に生じるサスペンションから
の外部入力によるスタッド５の軸線方向及びその直角方
向の大きな荷重成分は、球状頭部６に当接する主シート
８の主に赤道部１１より上側の部分が受ける。この主シ
ート８はポリアセタールにより形成されているため、前
記荷重成分により大きく変形したり破壊したりすること
はない。

【００２０】前記の通り、このバックアップシート９
は、その底部２２がキャップ２０により押圧されると、
この締め代Ａは弾性的に圧縮変形し、その弾性力により
主シートの外周面２６を内側に圧することにより、球状
頭部６に適度なプレロードをかけるようになっている。
ここで、バックアップシート９はポリエステルエラスト
マーで形成されているので弾性係数が低く、その弾性変
形量に対するプレロードの変化率が小さいため、締め代
Ａを大きくとることができる。また、主シート８のスリ
ット２５にバックアップシート９が食い込むため、さら
に締め代Ａを大きくとることができる。この結果、［０
００６］で述べた通り従来の硬質合成樹脂製のボールシ
ート５４では弾性係数が高いため、図５に破線で示すよ
うに、締め代の寸法バラツキ範囲に対する回転トルクの
バラツキ範囲がｂとなって、締め代の寸法のバラツキが
回転トルクに大きく影響するのに対し、本発明のボール
シート１０では、図５に実線で示すように、該回転トル
クのバラツキ範囲はａとなり、その影響を小さくするこ
とができる。すなわち、組付時の締め代等の部品寸法の
バラツキが吸収され組付時の回転トルク等の特性が安定
する。

【００２１】さらに、前記の通り締め代Ａを大きくとれ
るため、主シート８が使用時にわずかに摩耗したとして
も、締め代Ａによるプレロードはほとんど変化しない。
また、このバックアップシート９は弾性変形域が大き
く、また、前記の通り主シートの赤道部より下側には余
り大きな荷重成分が加わらないことから、その弾性変形
域を超えて塑性変形することがなく、へたらない。従っ
て、外部入力を長期間に亘って受けても、スタッド５と
ボールシート１０との間の適度なプレロードを維持する
ことができ、勿論、スタッド５とボールシート１０との
間のガタは生じない。

【００２２】また、前記の通り、組付時にバックアップ
シート９が主シート８のスリット２５に食い込むことに
より、バックアップシート９と主シート８が一体化さ
れ、ボールシート１０の相対的なまわり止め効果が高く
なる。

【００２３】このように、本実施例のボールジョイント
によれば、異なった性質の二つのシート８，９からなる
ボールシート１０により、ボールジョイント１としての
必要な機能を相乗的に向上させているので、使用初期の
自動車の優れた乗り心地を長期間に亘って確保すること
ができる。

【００２４】次に、図６は第二実施形態のボールジョイ
ントに使用されるボールシート３０の主シート２７を示
している。本主シート２７は、口部１４の外周面２９に
突条２８，２８…を設けた点が、第一実施例と相違して
おり、第一実施形態と同一の構成については、図面に共
通の符号を付して説明を省略する。

【００２５】第二実施形態では、図７に示すように、底
部２２がキャップ２０により押圧されたバックアップシ
ート９は弾性係数の低い軟質合成樹脂製であるため、硬
質合成樹脂製の主シート２７の突条２８が食い込むこと
により、主シート２７とバックアップシート９とが一体
化される。このため、ボールシート３０のまわり止め効
果がさらに高くなる。

【００２６】なお、本発明は前記実施形態の構成に限定
されず、例えば以下のように、発明の趣旨から逸脱しな
い範囲で適宜変更して具体化することもできる。 （１）第一実施形態又は第二実施形態において、スリッ
トを主シートの赤道部より上まで延設すること。 （２）第一実施形態又は第二実施形態において、主シー
トの口部の外周面の肉厚を薄くせず、主シートの上部の
肉厚と同じにすること。 （３）第二実施形態において、突部として例示した突条
を突起とすること。また、突部の代りに溝や孔などの凹
部を設けること。

【００２７】

【発明の効果】本発明のボールジョイントは、上記の通
り構成されているので、組付時のスタッドとボールシー
ト間の回転トルク等の特性値のバラツキをなくし、外部
入力を長期に亘って受けても、前記特性値を組付時の状
態のまま維持でき、該ボールジョイントを例えば自動車
のサスペンションに使用した場合には、使用初期の優れ
た乗り心地を長期間に亘って確保することができるとい
う優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した第一実施形態のボールジョ
イントの断面図である。

【図２】同ボールジョイントの主シートの正面図であ
る。

【図３】図１における要部Ｐを拡大して示す断面図であ
る。

【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。

【図５】同ボールジョイントの締め代と回転トルクとの
関係を示すグラフである。

【図６】本発明を具体化した第二実施形態のボールジョ
イントの主シートの正面図である。

【図７】同主シートとバックアップシートとの外周面の
断面図である。

【図８】従来例のボールジョイントの断面図である。

【図９】同ボールジョイントのボールシートの斜視図で
ある。

【図１０】従来例のボールジョイントの断面図である。

【符号の説明】

１ ボールジョイント ２ ソケット ５ スタッド ６ 球状頭部 ８ 主シート ９ バックアップシート １０ ボールシート １４ 口部 ２０ キャップ ２５ スリット ２８ 突条 ２９ 外周面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 開口部を有する有底容器状のソケット
   と、該ソケット内に配される球状頭部と前記開口部から
   ソケット外へ突出する軸部とを有するスタッドと、該軸
   部が挿通する口部を有し、該ソケットと球状頭部との間
   に介在されるボールシートと、前記ボールシートの口部
   を軸方向に圧縮するキャップとを備えたボールジョイン
   トにおいて、 前記ボールシートは、 前記口部から軸方向に延びるスリットが設けられて、前
   記球状頭部の上半球及び下半球を包み込む硬質合成樹脂
   製の主シートと、 前記主シートの口部の外周に配され、前記キャップによ
   り締め代をもって圧縮されることにより、前記スリット
   に食い込んで前記主シートと一体化する軟質合成樹脂製
   のバックアップシートとからなることを特徴とするボー
   ルジョイント。
2. 【請求項２】 前記主シートの口部の外周面に、前記バ
   ックアップシートに食い込む突部が設けられている請求
   項１記載のボールジョイント。