ボールジョイント
【課題】球頭部および樹脂シート間の潤滑状態を良好に維持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１２は、ボールスタッド１７と、ボールスタッド１７の球頭部２２をその内部で保持する筒状のハウジング１５と、球頭部２２とハウジング１５との間に介在する筒状の樹脂シート１６と、球頭部２２と樹脂シート１６との間に充填されたグリースとを含む。球頭部２２は、その外周面に形成された環状溝４３を有している。環状溝４３は、球頭部２２におけるロッド２３よりの位置において球頭部２２の周方向に沿って形成され、ボールスタッド１７が揺動原点に位置する状態で樹脂シート１６の外側に位置するように配置されている。また、環状溝４３は、ボールスタッド１７が所定角度以上揺動したときに、その一部が樹脂シート１６内に入り込むようにされている。
【解決手段】ボールジョイント１２は、ボールスタッド１７と、ボールスタッド１７の球頭部２２をその内部で保持する筒状のハウジング１５と、球頭部２２とハウジング１５との間に介在する筒状の樹脂シート１６と、球頭部２２と樹脂シート１６との間に充填されたグリースとを含む。球頭部２２は、その外周面に形成された環状溝４３を有している。環状溝４３は、球頭部２２におけるロッド２３よりの位置において球頭部２２の周方向に沿って形成され、ボールスタッド１７が揺動原点に位置する状態で樹脂シート１６の外側に位置するように配置されている。また、環状溝４３は、ボールスタッド１７が所定角度以上揺動したときに、その一部が樹脂シート１６内に入り込むようにされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、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、ロッドの一端に球頭部が設けられた金属製のボールスタッドと、前記球頭部をその内部で保持するハウジングと、ハウジングと球頭部との間に介在する合成樹脂製の樹脂シートとを備えるものがある（例えば特許文献１参照）。ボールスタッドは、球頭部を支点にしてハウジングに対して揺動可能にされており、球頭部は、ボールスタッドの揺動に伴って樹脂シートの内面に摺動するようになっている。ハウジングは、有底円筒状であり、その開口端（開口が形成された側の端部）は、かしめられて湾曲状に成形されている。樹脂シートと球頭部との間には、グリースが充填されている。
【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】
ハウジングの開口端を湾曲状に塑性変形させるかしめ加工は、通常、ボールスタッドの球頭部および樹脂シートがハウジングの内部に収容された状態で行われる。樹脂シートは、ハウジングの開口端がかしめられることにより、球頭部に押し付けられて球頭部の外周面に沿う形状に変形する。また、樹脂シートと球頭部との間にはグリースが充填されているから、樹脂シートが球頭部に押し付けられると、樹脂シートと球頭部との間の空間が狭くなり、樹脂シートと球頭部の間に介在するグリースが樹脂シートの外側に押し出される。したがって、樹脂シートと球頭部との間に介在するグリースの量が減少する。また、樹脂シートと球頭部との間に介在するグリースは、ボールスタッドの揺動に伴って球頭部に掻き出されて樹脂シートの外側に移動する。
【０００４】
このように、従来のボールジョイントでは、ボールジョイントの製造時や使用時に、樹脂シートと球頭部との間に介在するグリースが樹脂シートの外側に移動して、樹脂シートと球頭部との間に介在するグリースの量が減少する場合がある。したがって、球頭部および樹脂シート間の潤滑状態が悪くなり、両者が擦れ合って、樹脂シートが摩耗してしまう場合がある。そのため、ボールジョイントの耐久性が低下し、ボールジョイントの寿命が低下してしまう場合がある。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、球頭部および樹脂シート間の潤滑状態を良好に維持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】
【０００６】
前記目的を達成するための請求項１記載の発明は、ロッド（２３）、および前記ロッドの一端に設けられた球頭部（２２）を有するボールスタッド（１７）と、開口を有し、前記球頭部を支点にして前記ボールスタッドが揺動できるように、前記開口から前記ロッドを突出させた状態で前記球頭部をその内部で保持する筒状のハウジング（１５）と、前記球頭部と前記ハウジングとの間に介在し、前記ボールスタッドの揺動に伴って前記球頭部に摺動する筒状の樹脂シート（１６）と、前記球頭部と前記樹脂シートとの間に充填された潤滑剤とを含み、前記球頭部は、前記樹脂シートによってその大部分が覆われた球面状の外周面と、前記外周面に形成された環状溝（４３）とを有し、前記環状溝は、前記外周面における前記ロッドよりの位置において前記外周面の周方向に沿って形成され、前記ボールスタッドが揺動原点に位置する状態で前記樹脂シートの外側に位置するように配置されており、前記ボールスタッドが所定角度以上揺動したときに、その一部が前記樹脂シート内に入り込むようにされている、ボールジョイント（１２，１１２）である。
【０００７】
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、球頭部の外周面におけるロッドよりの位置に、環状溝が形成されている。したがって、たとえばボールスタッドの製造時や使用時に、球頭部と樹脂シートとの間に充填された潤滑剤が樹脂シートの外側に移動したとしても、移動した潤滑剤を環状溝に溜めることができる。さらに、環状溝は、ボールスタッドが所定角度以上揺動したときに、その一部が樹脂シート内に入り込むようにされているので、ボールスタッドを揺動させることにより、環状溝に溜まった潤滑剤を球頭部と樹脂シートとの間に入り込ませることができる。したがって、樹脂シートの外側に移動した潤滑剤を、再び球頭部と樹脂シートの間に入り込ませて、樹脂シートの内面に潤滑剤を供給することができる。これにより、球頭部および樹脂シート間の潤滑状態を良好に維持することができる。そのため、ボールジョイントの耐久性が低下して、ボールジョイントの寿命が短くなることを抑制または防止することができる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、前記球頭部は、前記環状溝を区画する内壁面を有するものであり、前記内壁面は、前記環状溝に溜まった潤滑剤を前記ボールスタッドの揺動に伴って前記樹脂シート内に押し込むための環状の押し込み面（４４）を含むものである、請求項１記載のボールジョイントである。
この発明によれば、環状溝を区画する内壁面に押し込み面が設けられているので、環状溝に溜まった潤滑剤をボールスタッドの揺動に伴って確実に樹脂シート内に押し込むことができる。これにより、環状溝に溜まった潤滑剤を球頭部と樹脂シートとの間に確実に入り込ませて、樹脂シートの内面に供給することができる。
【０００９】
請求項３記載の発明は、前記球頭部は、前記環状溝を区画する内壁面を有するものであり、前記内壁面は、前記環状溝の深さが前記ボールスタッドの揺動方向（Ｄ１）に沿って浅くなるように傾斜する環状の傾斜面（４５）を含むものである、請求項１または２記載のボールジョイントである。
この発明によれば、環状溝を区画する内壁面に傾斜面が設けられており、傾斜面は、環状溝の深さがボールスタッドの揺動方向に沿って浅くなるように傾斜している。したがって、環状溝の一部が樹脂シート内に入り込むと、樹脂シートの内面と傾斜面との間には、断面楔形の空間が形成される。そのため、潤滑剤としてグリースなどの液体を用いている場合に、環状溝の一部を樹脂シートの内側に入り込ませて、傾斜面と樹脂シートの内面とを相対移動させると、２つの面の間に介在する潤滑剤が、楔形の空間の先端部（２つの面の間隔が狭い部分）に引きずり込まれて、くさび効果が生ずる。すなわち、楔形の空間の先端部において潤滑剤の圧力が高まる。したがって、樹脂シートの内面に潤滑剤が強く押し付けられて、樹脂シートの内面に潤滑剤が確実に付着する。これにより、樹脂シートの内面に潤滑剤が確実に供給される。
【００１０】
請求項４記載の発明は、前記球頭部は、複数の前記環状溝を有するものであり、前記複数の環状溝は、前記ボールスタッドの軸方向（Ｄ２）に並んで配置されたものである、請求項１〜３のいずれか一項に記載のボールジョイントである。
この発明によれば、球頭部に複数の環状溝が設けられており、これらの環状溝がボールスタッドの軸方向に並んで配置されている。したがって、ボールスタッドの揺動角に応じて、樹脂シート内に入り込む環状溝の本数を調整することができる。すなわち、複数の環状溝のうちロットと反対側に配置された環状溝は、相対的に小さいボールスタッドの揺動角で樹脂シート内に入り込む。そのため、ボールスタッドの揺動角を小さくすれば、樹脂シート内に入り込む環状溝の数を少なくすることができる。また、ボールスタッドの揺動角を大きくすれば、樹脂シート内に入り込む環状溝の数を多くすることができる。これにより、環状溝から樹脂シートに供給される潤滑剤の量を調整することができる。
【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を備える車両用操舵装置１の概略構成を示す模式図である。車両用操舵装置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を備えるものであり、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】
また、ラック軸７は、車両の左右方向に沿って配置されている。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。
また、ラック軸７は筒状のハウジング１１を挿通している。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、アウターボールジョイント１３には、たとえばコイルばねなどを含む懸架装置を介して転舵輪が連結されている。
【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を介して懸架装置へと伝えられる。
【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を含む車両用操舵装置１の部分断面図である。
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１５と、このハウジング１５に保持された樹脂シート１６およびボールスタッド１７とを備えている。ハウジング１５は、樹脂シート１６およびボールスタッド１７を保持する保持部１８と、ラック軸７の端部に連結される連結部１９とを含む。保持部１８は、有底円筒状であり、その中間部の外径が一定にされている。保持部１８の開口端１８ａ（図２では右端部）は、その内側に向かって湾曲しており、保持部１８の中間部よりも外径が小さくされている。保持部１８の内部に収容されたボールスタッド１７の一部（後述の球頭部２２）および樹脂シート１６は、保持部１８の開口端１８ａによって抜け止めされている。また、樹脂シート１６は、カップ状であり、筒状の周壁部２０と、周壁部２０の端部（図２では左端）に設けられた底部２１とを含む。樹脂シート１６は、底部２１が保持部１８の底に位置するように配置されている。
【００１６】
ボールスタッド１７は、球面状の外周面を有する球頭部２２と、この球頭部２２から突出するように延びるロッド２３とが一体的に形成された金属製の部材である。球頭部２２は、その中心がロッド２３の中心軸線Ｌ１上に位置するように配置されている。球頭部２２は、保持部１８内において樹脂シート１６に覆われており、ロッド２３は、保持部１８の開口端１８ａから突出している。球頭部２２は、ロッド２３よりの部分を除くその大部分が樹脂シート１６によって覆われている。
【００１７】
また、樹脂シート１６の内面は、球頭部２２の外周面に沿う形状になっている。球頭部２２は、樹脂シート１６を介して保持部１８に包み込まれるように保持されている。樹脂シート１６と球頭部２２との間には、潤滑剤の一例であるグリースが充填されている。球頭部２２は、樹脂シート１６に対して摺動可能となっており、ボールスタッド１７は、球頭部２２を支点としてハウジング１５に対して揺動可能となっている。さらに、ボールスタッド１７は、ロッド２３の中心軸線Ｌ１まわりに回転可能となっている。ボールスタッド１７は、前述の懸架装置のしなりに伴って所定の面内で揺動するようになっている。ボールスタッド１７の揺動角は、懸架装置のしなり量の増減に伴って増減する。
【００１８】
また、ロッド２３の先端部（図２では右端部）には、雄ねじ部２５が形成されている。雄ねじ部２５は、連結軸２４に形成された雌ねじ孔２６に螺合されている。雄ねじ部２５が雌ねじ孔２６に螺合されることにより、連結軸２４がボールスタッド１７に同軸的に連結されている。また、雄ねじ部２５にはロックナット２７が螺合されている。ボールスタッド１７および連結軸２４は、ロックナット２７によって互いに固定されている。ボールスタッド１７を回転させて雌ねじ孔２６に対する雄ねじ部２５のねじ込み量を変化させることにより転舵輪のトー角を調整することができる。したがって、ボールスタッド１７の回転位置（ロッド２３の中心軸線Ｌ１まわりの回転位置）は、転舵輪のトー角により変化する。
【００１９】
一方、アウターボールジョイント１３は、ハウジング２８と、このハウジング２８に保持された樹脂シート２９およびボールスタッド３０とを備えている。ハウジング２８は、樹脂シート２９がその内側に配置された筒状部材３１と、この筒状部材３１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プラグ板３２とを含む。筒状部材３１は、その他端（図２では上端）が開口端になっている。筒状部材３１は、例えば連結軸２４に一体的に形成されている。
【００２０】
樹脂シート２９は、カップ状であり、筒状の周壁部３３と、この周壁部３３の端部（図２では下端）に設けられた底部３４とを含む。樹脂シート２９は、周壁部３３が筒状部材３１の内周面に沿い、底部３４がプラグ板３２に対向するように配置されている。樹脂シート２９は、筒状部材３１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３５と、プラグ板３２との間で保持されている。鍔部３５の内径は、球頭部３６の外径よりも小さくされており、これによって、ボールスタッド３０の一部（後述の球頭部３６）および樹脂シート２９が筒状部材３１から抜け止めされている。
【００２１】
ボールスタッド３０は、球面状の外周面を有する球頭部３６と、この球頭部３６から上方へ突出するロッド３７とが一体的に形成された金属製の部材である。球頭部３６は、その中心がロッド３７の中心軸線Ｌ２上に位置するように配置されている。球頭部３６は、筒状部材３１内において樹脂シート２９に覆われており、ロッド３７は、筒状部材３１から突出している。球頭部３６は、ロッド３７よりの部分を除くその大部分が樹脂シート２９によって覆われている。球頭部３６は、樹脂シート２９を介してハウジング２８に保持されている。
【００２２】
また、樹脂シート２９の内面は、球頭部３６の外周面に沿う形状になっている。樹脂シート２９と球頭部３６との間には、潤滑剤の一例であるグリースが充填されている。球頭部３６は、樹脂シート２９に対して摺動可能となっており、ボールスタッド３０は、球頭部３６を支点としてハウジング２８に対して揺動可能となっている。さらに、ボールスタッド３０は、ロッド３７の中心軸線Ｌ２まわりに回転可能となっている。
【００２３】
また、ハウジング２８およびボールスタッド３０には、筒状のブーツ３８が取り付けられている。ブーツ３８の一端（図２では下端）は、筒状部材３１の開口端に外嵌しており、筒状部材３１に固定されている。また、ブーツ３８の他端（図２では上端）は、ロッド３７の途中部に外嵌しており、ロッド３７に固定されている。筒状部材３１の開口端はブーツ３８によって覆われており、これによって、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。
【００２４】
図３は、インナーボールジョイント１２の部分断面図であり、図４は、インナーボールジョイント１２の組み立て前における部分断面図である。以下では、図３および図４を参照して、インナーボールジョイント１２の製造方法について説明する。また、以下では、インナーボールジョイント１２を単に「ボールジョイント１２」ともいう。
図４に示すように、ハウジング１５の保持部１８は、ボールジョイント１２の組み立て前において、その中間部から開口端１８ａにかけて外径が一定の有底円筒状にされている。保持部１８の開口端１８ａは、ボールジョイント１２が組み立てられた後、たとえば塑性加工によって中間部よりも小径に成形される。より具体的には、図３に示すように、保持部１８の内部に樹脂シート１６およびボールスタッド１７の球頭部２２が収容されてボールジョイント１２が組み立てられた後、開口端１８ａに金型３９が押し付けられて保持部１８がかしめられる。これにより、保持部１８の開口端１８ａがその内側に湾曲し、中間部よりも小径になる。
【００２５】
一方、樹脂シート１６の周壁部２０は、図４に示すように、ボールジョイント１２の組み立て前において外径が一定の円筒状にされている。すなわち、樹脂シート１６の周壁部２０は、ハウジング１５がかしめられることにより、図３に示すように、ハウジング１５と球頭部２２との間で挟持され、その一部が弾性変形している。これにより、周壁部２０の内面および外周面がそれぞれ球頭部２２の外周面およびハウジング１５の内周面に沿う形状にされている。また、ハウジング１５がかしめられることにより、樹脂シート１６に予圧が与えられ、樹脂シート１６が所定の接触圧で球頭部２２の外周面に接触している。したがって、ボールスタッド１７を揺動または回転させて樹脂シート１６に対して球頭部２２を摺動させると、球頭部２２に摩擦抵抗が与えられる。これにより、ボールスタッド１７が揺動および回転するときに、所定のトルクがボールスタッド１７に与えられる。
【００２６】
図４に示すように、樹脂シート１６の底部には、グリース溜まりとして機能する貫通穴４０が形成されている。また、樹脂シート１６の内面には、樹脂シート１６の軸方向に沿ってそれぞれ延びる複数の軸方向溝４１と、樹脂シート１６の周方向に沿って延びる環状の周方向溝４２とが形成されている。複数の軸方向溝４１は、それぞれ樹脂シート１６の一端から他端に及んでおり、それぞれ貫通穴４０に連通している。また、周方向溝４２は、複数の軸方向溝４１を横切るように形成されており、各軸方向溝４１に連通している。軸方向溝４１および周方向溝４２は、貫通穴４０から球頭部２２の外周面にグリースを供給するためのグリース溝として機能する。これにより、球頭部２２の外周面全体にグリースが供給されるようになっている。
【００２７】
保持部１８の開口端１８ａは、前述のように、ボールジョイント１２が組み立てられた後、金型３９が押し付けられてかしめられる。このとき、球頭部２２と樹脂シート１６との間には、グリースが予め充填されている。したがって、保持部１８の開口端１８ａをかしめると、樹脂シート１６が球頭部２２に押し付けられて、樹脂シート１６と球頭部２２との間の空間が小さくなる。そのため、樹脂シート１６と球頭部２２との間からグリースが押し出されて、樹脂シート１６の外側にグリースが移動する。したがって、保持部１８の開口端１８ａをかしめると、球頭部２２におけるロッド２３よりの部分に、樹脂シート１６と球頭部２２との間から押し出されたグリースが付着する。また、樹脂シート１６と球頭部２２との間に介在するグリースの一部は、ボールスタッド１７が揺動および回転したときに、球頭部２２によって樹脂シート１６の外側に掻き出される。したがって、ボールスタッド１７が揺動および回転すると、樹脂シート１６と球頭部２２との間から掻き出されたグリースが球頭部２２におけるロッド２３よりの部分に付着する。
【００２８】
図５は、インナーボールジョイント１２の一部を拡大した部分断面図である。
球頭部２２の外周面には、全周にわたって連続した環状溝４３が形成されている。環状溝４３は、球頭部２２の外周面におけるロッド２３よりの位置において球頭部２２の周方向に沿って延びている。この実施形態では、ロッド２３の中心軸線Ｌ１と保持部１８の中心軸線Ｌ３とが同一軸線上に位置するようにボールスタッド１７の揺動原点が設定されている。環状溝４３は、ボールスタッド１７が揺動原点に位置する状態（図５に示す状態）で樹脂シート１６の外側に位置するように配置されている。また、環状溝４３は、ボールスタッド１７が所定角度（この実施形態では、たとえば、揺動角の最大値よりもやや小さい角度）以上揺動したときに、その一部（環状溝４３の周方向の一部）が樹脂シート１６内に入り込むように配置されている（図６および図７参照）。環状溝４３は、ロッド２３の中心軸線Ｌ１に直交する平面に沿って形成されている。
【００２９】
また、環状溝４３は、その長手方向に直交する断面がたとえば三角形にされている。環状溝４３は、球頭部２２の周方向に沿ってそれぞれ延びる２つの内壁面（第１内壁面４４および第２内壁面４５）によって区画されている。第１内壁面４４（押し込み面）は、第２内壁面４５よりもロッド２３側に位置しており、環状溝４３の深さがボールスタッド１７の揺動方向Ｄ１に沿って深くなるように一定の傾斜角度で傾斜している。また、第２内壁面４５（傾斜面）は、環状溝４３の最も深い位置で全周にわたって第１内壁面４４に連なっており、環状溝４３の深さがボールスタッド１７の揺動方向Ｄ１に沿って浅くなるように一定の傾斜角度で傾斜している。この実施形態では、ボールスタッド１７の揺動方向Ｄ１に沿って環状溝４３が急激に深くなり、その後、緩やかに浅くなっていくように、第１および第２内壁面４４，４５の傾斜角度が設定されている。
【００３０】
環状溝４３は、グリース溜まりとして機能するものであり、ハウジング１５をかしめたときに樹脂シート１６と球頭部２２との間から押し出されたグリースの一部をその内部に溜めることができる。また、環状溝４３は、ボールスタッド１７の揺動および回転に伴って樹脂シート１６と球頭部２２との間から掻き出されたグリースの一部をその内部に溜めることができる。
【００３１】
図６および図７は、それぞれ、ボールスタッド１７を揺動させたときのインナーボールジョイント１２の一部を拡大した部分断面図であり、異なる角度でボールスタッド１７が揺動されている状態を示している。以下では、図６および図７を参照する。
前述のように、ボールスタッド１７を所定角度以上揺動させると、環状溝４３の一部が樹脂シート１６内に入り込む。このとき、環状溝４３に溜まったグリースは、図６に示すように、押し込み面としての第１内壁面４４によって押されて、樹脂シート１６の内側に確実に入り込む。したがって、環状溝４３に溜まったグリースの一部は、樹脂シート１６の内面に供給され、当該内面に付着する。これにより、樹脂シート１６の外側に移動したグリースを、再び樹脂シート１６と球頭部２２との間に入り込ませて、樹脂シート１６の内面にグリースを供給することができる。
【００３２】
一方、傾斜面としての第２内壁面４５は、ボールスタッド１７の揺動方向Ｄ１に沿って環状溝４３の深さが浅くなるように傾斜しているので、環状溝４３の一部が樹脂シート１６内に入り込むと、図７に示すように、第２内壁面４５と樹脂シート１６の内面との間には、断面楔形の空間が形成される。したがって、環状溝４３の一部を樹脂シート１６の内側に入り込ませて、第２内壁面４５と樹脂シート１６の内面とを相対移動させると、２つの面の間に介在するグリースが、楔形の空間の先端部（２つの面の間隔が狭い部分）に引きずり込まれて、くさび効果が生ずる。すなわち、楔形の空間の先端部においてグリースの圧力が高まる。そのため、樹脂シート１６の内面にグリースが強く押し付けられて、樹脂シート１６の内面にグリースが確実に付着する。これにより、樹脂シート１６の内面に確実にグリースが供給される。
【００３３】
以上のように本実施形態では、球頭部２２の外周面におけるロッド２３よりの位置に、環状溝４３が形成されている。したがって、たとえばボールスタッド１７の製造時や使用時に、球頭部２２と樹脂シート１６との間に充填された潤滑剤の一例であるグリースが樹脂シート１６の外側に移動したとしても、移動したグリースを環状溝４３に溜めることができる。さらに、環状溝４３は、ボールスタッド１７が所定角度以上揺動したときに、その一部が樹脂シート１６内に入り込むようにされているので、ボールスタッド１７を揺動させることにより、環状溝４３に溜まったグリースを球頭部２２と樹脂シート１６との間に入り込ませることができる。したがって、樹脂シート１６の外側に移動したグリースを、再び球頭部２２と樹脂シート１６との間に入り込ませて、樹脂シート１６の内面にグリースを供給することができる。これにより、球頭部２２および樹脂シート１６間の潤滑状態を良好に維持することができる。そのため、ボールジョイント１２の耐久性が低下して、ボールジョイント１２の寿命が短くなることを抑制または防止することができる。
【００３４】
また、本実施形態では、環状溝４３が全周にわたって連続した溝に形成されているので、転舵輪のトー角の大きさにかかわらず、環状溝４３の一部を確実に樹脂シート１６内に入り込ませることができる。すなわち、ボールジョイント１２は、懸架装置のしなりに伴って球頭部２２を支点にして所定の面内で揺動する。また、ボールジョイント１２は、転舵輪のトー角の大きさによってその回転位置が変化する。したがって、たとえば環状溝４３が断続的な溝に形成されている場合には、転舵輪のトー角の大きさによっては、ボールジョイント１２を所定角度以上揺動させても、環状溝４３の一部が樹脂シート１６内に入り込まない場合がある。このような場合には、樹脂シート１６の外側に移動したグリースを、再び球頭部２２と樹脂シート１６との間に入り込ませることができないので、球頭部２２および樹脂シート１６間の潤滑状態が悪化する場合がある。したがって、本実施形態のように、環状溝４３を全周にわたって連続した溝に形成することにより、転舵輪のトー角の大きさにかかわらず、環状溝４３の一部を確実に樹脂シート１６内に入り込ませて、球頭部２２および樹脂シート１６間の潤滑状態を良好に維持することができる。
【００３５】
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、球頭部２２に環状溝４３が１つ形成されている場合について説明したが、複数の環状溝４３が球頭部２２に形成されていてもよい。
具体的には、たとえば図８に示すインナーボールジョイント１１２のように、２つの環状溝４３が球頭部２２に形成されていて、これらの環状溝４３が互いに平行となり、ボールスタッド１７の軸方向Ｄ２に並んで配置されていてもよい。また、これらの環状溝４３は、前述の実施形態における環状溝４３よりも細い溝（たとえば深さが浅く、幅が狭い溝）にされていてもよい。さらに、２つの環状溝４３のうちロッド２３と反対側に配置された環状溝４３は、前述の実施形態におけるボールスタッド１７よりも小さい揺動角（ボールスタッド１７の揺動角）で樹脂シート１６内に入り込むように配置されていてもよい。
【００３６】
この図８に示すインナーボールジョイント１１２では、前述の実施形態よりも小さい揺動角で一方の環状溝４３を樹脂シート１６内に入り込ませることができるので、前述の実施形態におけるインナーボールジョイント１２に比べて、樹脂シート１６の外側に移動したグリースを樹脂シート１６の内面に頻繁に供給することができる。
具体的には、インナーボールジョイント１１２は、懸架装置のしなりに伴って球頭部２２を支点にして所定の面内で揺動する。また、車両の一例である自動車の通常運転では、懸架装置が大きくしなることは稀であり（たとえば片側の転舵輪が縁石などに乗り上げたときである。）、懸架装置がしなったとしても、そのしなり量は小さいことが多い。そのため、前述の実施形態のように、環状溝４３が樹脂シート１６内に入り込むときのボールスタッド１７の揺動角が、当該揺動角の最大値付近に設定されている場合には、環状溝４３が殆ど樹脂シート１６内に入り込まず、環状溝４３に溜まったグリースを樹脂シート１６の内面に頻繁に供給することができない。
【００３７】
一方、図８に示すインナーボールジョイント１１２のように、比較的小さい揺動角で一方の環状溝４３を樹脂シート１６内に入り込ませることにより、環状溝４３に溜まったグリースを樹脂シート１６の内面に頻繁に供給することができる。これにより、前述の実施形態よりも、球頭部２２および樹脂シート１６間の潤滑状態を良好に維持することができる。また、ボールスタッド１７の揺動角が大きくなった場合には、一方の環状溝４３の一部と、他方の環状溝４３の一部とを樹脂シート１６内に入り込ませて、より多くのグリースを樹脂シート１６の内面に供給することができる。これにより、樹脂シート１６の内面に供給されるグリースの量を調整することができる。
【００３８】
また、前述の実施形態は、インナーボールジョイント１２，１１２に設けられたボールスタッド１７の球頭部２２に環状溝４３が形成されている場合について説明したが、インナーボールジョイント１２，１１２のボールスタッド１７だけでなく、アウターボールジョイント１３に設けられたボールスタッド３０の球頭部３６に環状溝４３が形成されていてもよい。
【００３９】
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、車両用操舵装置１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、車両用操舵装置１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、車両用操舵装置１がマニュアル式の車両用操舵装置である場合について説明したが、これに限らず、車両用操舵装置１は、油圧式や電動式などのその他の形式の車両用操舵装置であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【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車両用操舵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車両用操舵装置の部分断面図である。
【図３】インナーボールジョイントの部分断面図である。
【図４】インナーボールジョイントの組み立て前における部分断面図である。
【図５】インナーボールジョイントの一部を拡大した部分断面図である。
【図６】ボールスタッドを揺動させたときのインナーボールジョイントの一部を拡大した部分断面図ある。
【図７】ボールスタッドを揺動させたときのインナーボールジョイントの一部を拡大した部分断面図ある。
【図８】本発明の他の実施形態に係るインナーボールジョイントの部分断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１・・・車両用操舵装置、１２・・・ボールジョイント、１５・・・ハウジング、１６・・・樹脂シート、１７・・・ボールスタッド、２２・・・球頭部、２３・・・ロッド、４３・・・環状溝、４４・・・第１内壁面、４５・・・第２内壁面、１１２・・・ボールジョイント、Ｄ１・・・揺動方向、Ｄ２・・・ボールスタッドの軸方向、
【技術分野】
【０００１】
この発明は、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、ロッドの一端に球頭部が設けられた金属製のボールスタッドと、前記球頭部をその内部で保持するハウジングと、ハウジングと球頭部との間に介在する合成樹脂製の樹脂シートとを備えるものがある（例えば特許文献１参照）。ボールスタッドは、球頭部を支点にしてハウジングに対して揺動可能にされており、球頭部は、ボールスタッドの揺動に伴って樹脂シートの内面に摺動するようになっている。ハウジングは、有底円筒状であり、その開口端（開口が形成された側の端部）は、かしめられて湾曲状に成形されている。樹脂シートと球頭部との間には、グリースが充填されている。
【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】
ハウジングの開口端を湾曲状に塑性変形させるかしめ加工は、通常、ボールスタッドの球頭部および樹脂シートがハウジングの内部に収容された状態で行われる。樹脂シートは、ハウジングの開口端がかしめられることにより、球頭部に押し付けられて球頭部の外周面に沿う形状に変形する。また、樹脂シートと球頭部との間にはグリースが充填されているから、樹脂シートが球頭部に押し付けられると、樹脂シートと球頭部との間の空間が狭くなり、樹脂シートと球頭部の間に介在するグリースが樹脂シートの外側に押し出される。したがって、樹脂シートと球頭部との間に介在するグリースの量が減少する。また、樹脂シートと球頭部との間に介在するグリースは、ボールスタッドの揺動に伴って球頭部に掻き出されて樹脂シートの外側に移動する。
【０００４】
このように、従来のボールジョイントでは、ボールジョイントの製造時や使用時に、樹脂シートと球頭部との間に介在するグリースが樹脂シートの外側に移動して、樹脂シートと球頭部との間に介在するグリースの量が減少する場合がある。したがって、球頭部および樹脂シート間の潤滑状態が悪くなり、両者が擦れ合って、樹脂シートが摩耗してしまう場合がある。そのため、ボールジョイントの耐久性が低下し、ボールジョイントの寿命が低下してしまう場合がある。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、球頭部および樹脂シート間の潤滑状態を良好に維持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】
【０００６】
前記目的を達成するための請求項１記載の発明は、ロッド（２３）、および前記ロッドの一端に設けられた球頭部（２２）を有するボールスタッド（１７）と、開口を有し、前記球頭部を支点にして前記ボールスタッドが揺動できるように、前記開口から前記ロッドを突出させた状態で前記球頭部をその内部で保持する筒状のハウジング（１５）と、前記球頭部と前記ハウジングとの間に介在し、前記ボールスタッドの揺動に伴って前記球頭部に摺動する筒状の樹脂シート（１６）と、前記球頭部と前記樹脂シートとの間に充填された潤滑剤とを含み、前記球頭部は、前記樹脂シートによってその大部分が覆われた球面状の外周面と、前記外周面に形成された環状溝（４３）とを有し、前記環状溝は、前記外周面における前記ロッドよりの位置において前記外周面の周方向に沿って形成され、前記ボールスタッドが揺動原点に位置する状態で前記樹脂シートの外側に位置するように配置されており、前記ボールスタッドが所定角度以上揺動したときに、その一部が前記樹脂シート内に入り込むようにされている、ボールジョイント（１２，１１２）である。
【０００７】
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、球頭部の外周面におけるロッドよりの位置に、環状溝が形成されている。したがって、たとえばボールスタッドの製造時や使用時に、球頭部と樹脂シートとの間に充填された潤滑剤が樹脂シートの外側に移動したとしても、移動した潤滑剤を環状溝に溜めることができる。さらに、環状溝は、ボールスタッドが所定角度以上揺動したときに、その一部が樹脂シート内に入り込むようにされているので、ボールスタッドを揺動させることにより、環状溝に溜まった潤滑剤を球頭部と樹脂シートとの間に入り込ませることができる。したがって、樹脂シートの外側に移動した潤滑剤を、再び球頭部と樹脂シートの間に入り込ませて、樹脂シートの内面に潤滑剤を供給することができる。これにより、球頭部および樹脂シート間の潤滑状態を良好に維持することができる。そのため、ボールジョイントの耐久性が低下して、ボールジョイントの寿命が短くなることを抑制または防止することができる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、前記球頭部は、前記環状溝を区画する内壁面を有するものであり、前記内壁面は、前記環状溝に溜まった潤滑剤を前記ボールスタッドの揺動に伴って前記樹脂シート内に押し込むための環状の押し込み面（４４）を含むものである、請求項１記載のボールジョイントである。
この発明によれば、環状溝を区画する内壁面に押し込み面が設けられているので、環状溝に溜まった潤滑剤をボールスタッドの揺動に伴って確実に樹脂シート内に押し込むことができる。これにより、環状溝に溜まった潤滑剤を球頭部と樹脂シートとの間に確実に入り込ませて、樹脂シートの内面に供給することができる。
【０００９】
請求項３記載の発明は、前記球頭部は、前記環状溝を区画する内壁面を有するものであり、前記内壁面は、前記環状溝の深さが前記ボールスタッドの揺動方向（Ｄ１）に沿って浅くなるように傾斜する環状の傾斜面（４５）を含むものである、請求項１または２記載のボールジョイントである。
この発明によれば、環状溝を区画する内壁面に傾斜面が設けられており、傾斜面は、環状溝の深さがボールスタッドの揺動方向に沿って浅くなるように傾斜している。したがって、環状溝の一部が樹脂シート内に入り込むと、樹脂シートの内面と傾斜面との間には、断面楔形の空間が形成される。そのため、潤滑剤としてグリースなどの液体を用いている場合に、環状溝の一部を樹脂シートの内側に入り込ませて、傾斜面と樹脂シートの内面とを相対移動させると、２つの面の間に介在する潤滑剤が、楔形の空間の先端部（２つの面の間隔が狭い部分）に引きずり込まれて、くさび効果が生ずる。すなわち、楔形の空間の先端部において潤滑剤の圧力が高まる。したがって、樹脂シートの内面に潤滑剤が強く押し付けられて、樹脂シートの内面に潤滑剤が確実に付着する。これにより、樹脂シートの内面に潤滑剤が確実に供給される。
【００１０】
請求項４記載の発明は、前記球頭部は、複数の前記環状溝を有するものであり、前記複数の環状溝は、前記ボールスタッドの軸方向（Ｄ２）に並んで配置されたものである、請求項１〜３のいずれか一項に記載のボールジョイントである。
この発明によれば、球頭部に複数の環状溝が設けられており、これらの環状溝がボールスタッドの軸方向に並んで配置されている。したがって、ボールスタッドの揺動角に応じて、樹脂シート内に入り込む環状溝の本数を調整することができる。すなわち、複数の環状溝のうちロットと反対側に配置された環状溝は、相対的に小さいボールスタッドの揺動角で樹脂シート内に入り込む。そのため、ボールスタッドの揺動角を小さくすれば、樹脂シート内に入り込む環状溝の数を少なくすることができる。また、ボールスタッドの揺動角を大きくすれば、樹脂シート内に入り込む環状溝の数を多くすることができる。これにより、環状溝から樹脂シートに供給される潤滑剤の量を調整することができる。
【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を備える車両用操舵装置１の概略構成を示す模式図である。車両用操舵装置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を備えるものであり、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】
また、ラック軸７は、車両の左右方向に沿って配置されている。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。
また、ラック軸７は筒状のハウジング１１を挿通している。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、アウターボールジョイント１３には、たとえばコイルばねなどを含む懸架装置を介して転舵輪が連結されている。
【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を介して懸架装置へと伝えられる。
【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を含む車両用操舵装置１の部分断面図である。
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１５と、このハウジング１５に保持された樹脂シート１６およびボールスタッド１７とを備えている。ハウジング１５は、樹脂シート１６およびボールスタッド１７を保持する保持部１８と、ラック軸７の端部に連結される連結部１９とを含む。保持部１８は、有底円筒状であり、その中間部の外径が一定にされている。保持部１８の開口端１８ａ（図２では右端部）は、その内側に向かって湾曲しており、保持部１８の中間部よりも外径が小さくされている。保持部１８の内部に収容されたボールスタッド１７の一部（後述の球頭部２２）および樹脂シート１６は、保持部１８の開口端１８ａによって抜け止めされている。また、樹脂シート１６は、カップ状であり、筒状の周壁部２０と、周壁部２０の端部（図２では左端）に設けられた底部２１とを含む。樹脂シート１６は、底部２１が保持部１８の底に位置するように配置されている。
【００１６】
ボールスタッド１７は、球面状の外周面を有する球頭部２２と、この球頭部２２から突出するように延びるロッド２３とが一体的に形成された金属製の部材である。球頭部２２は、その中心がロッド２３の中心軸線Ｌ１上に位置するように配置されている。球頭部２２は、保持部１８内において樹脂シート１６に覆われており、ロッド２３は、保持部１８の開口端１８ａから突出している。球頭部２２は、ロッド２３よりの部分を除くその大部分が樹脂シート１６によって覆われている。
【００１７】
また、樹脂シート１６の内面は、球頭部２２の外周面に沿う形状になっている。球頭部２２は、樹脂シート１６を介して保持部１８に包み込まれるように保持されている。樹脂シート１６と球頭部２２との間には、潤滑剤の一例であるグリースが充填されている。球頭部２２は、樹脂シート１６に対して摺動可能となっており、ボールスタッド１７は、球頭部２２を支点としてハウジング１５に対して揺動可能となっている。さらに、ボールスタッド１７は、ロッド２３の中心軸線Ｌ１まわりに回転可能となっている。ボールスタッド１７は、前述の懸架装置のしなりに伴って所定の面内で揺動するようになっている。ボールスタッド１７の揺動角は、懸架装置のしなり量の増減に伴って増減する。
【００１８】
また、ロッド２３の先端部（図２では右端部）には、雄ねじ部２５が形成されている。雄ねじ部２５は、連結軸２４に形成された雌ねじ孔２６に螺合されている。雄ねじ部２５が雌ねじ孔２６に螺合されることにより、連結軸２４がボールスタッド１７に同軸的に連結されている。また、雄ねじ部２５にはロックナット２７が螺合されている。ボールスタッド１７および連結軸２４は、ロックナット２７によって互いに固定されている。ボールスタッド１７を回転させて雌ねじ孔２６に対する雄ねじ部２５のねじ込み量を変化させることにより転舵輪のトー角を調整することができる。したがって、ボールスタッド１７の回転位置（ロッド２３の中心軸線Ｌ１まわりの回転位置）は、転舵輪のトー角により変化する。
【００１９】
一方、アウターボールジョイント１３は、ハウジング２８と、このハウジング２８に保持された樹脂シート２９およびボールスタッド３０とを備えている。ハウジング２８は、樹脂シート２９がその内側に配置された筒状部材３１と、この筒状部材３１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プラグ板３２とを含む。筒状部材３１は、その他端（図２では上端）が開口端になっている。筒状部材３１は、例えば連結軸２４に一体的に形成されている。
【００２０】
樹脂シート２９は、カップ状であり、筒状の周壁部３３と、この周壁部３３の端部（図２では下端）に設けられた底部３４とを含む。樹脂シート２９は、周壁部３３が筒状部材３１の内周面に沿い、底部３４がプラグ板３２に対向するように配置されている。樹脂シート２９は、筒状部材３１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３５と、プラグ板３２との間で保持されている。鍔部３５の内径は、球頭部３６の外径よりも小さくされており、これによって、ボールスタッド３０の一部（後述の球頭部３６）および樹脂シート２９が筒状部材３１から抜け止めされている。
【００２１】
ボールスタッド３０は、球面状の外周面を有する球頭部３６と、この球頭部３６から上方へ突出するロッド３７とが一体的に形成された金属製の部材である。球頭部３６は、その中心がロッド３７の中心軸線Ｌ２上に位置するように配置されている。球頭部３６は、筒状部材３１内において樹脂シート２９に覆われており、ロッド３７は、筒状部材３１から突出している。球頭部３６は、ロッド３７よりの部分を除くその大部分が樹脂シート２９によって覆われている。球頭部３６は、樹脂シート２９を介してハウジング２８に保持されている。
【００２２】
また、樹脂シート２９の内面は、球頭部３６の外周面に沿う形状になっている。樹脂シート２９と球頭部３６との間には、潤滑剤の一例であるグリースが充填されている。球頭部３６は、樹脂シート２９に対して摺動可能となっており、ボールスタッド３０は、球頭部３６を支点としてハウジング２８に対して揺動可能となっている。さらに、ボールスタッド３０は、ロッド３７の中心軸線Ｌ２まわりに回転可能となっている。
【００２３】
また、ハウジング２８およびボールスタッド３０には、筒状のブーツ３８が取り付けられている。ブーツ３８の一端（図２では下端）は、筒状部材３１の開口端に外嵌しており、筒状部材３１に固定されている。また、ブーツ３８の他端（図２では上端）は、ロッド３７の途中部に外嵌しており、ロッド３７に固定されている。筒状部材３１の開口端はブーツ３８によって覆われており、これによって、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。
【００２４】
図３は、インナーボールジョイント１２の部分断面図であり、図４は、インナーボールジョイント１２の組み立て前における部分断面図である。以下では、図３および図４を参照して、インナーボールジョイント１２の製造方法について説明する。また、以下では、インナーボールジョイント１２を単に「ボールジョイント１２」ともいう。
図４に示すように、ハウジング１５の保持部１８は、ボールジョイント１２の組み立て前において、その中間部から開口端１８ａにかけて外径が一定の有底円筒状にされている。保持部１８の開口端１８ａは、ボールジョイント１２が組み立てられた後、たとえば塑性加工によって中間部よりも小径に成形される。より具体的には、図３に示すように、保持部１８の内部に樹脂シート１６およびボールスタッド１７の球頭部２２が収容されてボールジョイント１２が組み立てられた後、開口端１８ａに金型３９が押し付けられて保持部１８がかしめられる。これにより、保持部１８の開口端１８ａがその内側に湾曲し、中間部よりも小径になる。
【００２５】
一方、樹脂シート１６の周壁部２０は、図４に示すように、ボールジョイント１２の組み立て前において外径が一定の円筒状にされている。すなわち、樹脂シート１６の周壁部２０は、ハウジング１５がかしめられることにより、図３に示すように、ハウジング１５と球頭部２２との間で挟持され、その一部が弾性変形している。これにより、周壁部２０の内面および外周面がそれぞれ球頭部２２の外周面およびハウジング１５の内周面に沿う形状にされている。また、ハウジング１５がかしめられることにより、樹脂シート１６に予圧が与えられ、樹脂シート１６が所定の接触圧で球頭部２２の外周面に接触している。したがって、ボールスタッド１７を揺動または回転させて樹脂シート１６に対して球頭部２２を摺動させると、球頭部２２に摩擦抵抗が与えられる。これにより、ボールスタッド１７が揺動および回転するときに、所定のトルクがボールスタッド１７に与えられる。
【００２６】
図４に示すように、樹脂シート１６の底部には、グリース溜まりとして機能する貫通穴４０が形成されている。また、樹脂シート１６の内面には、樹脂シート１６の軸方向に沿ってそれぞれ延びる複数の軸方向溝４１と、樹脂シート１６の周方向に沿って延びる環状の周方向溝４２とが形成されている。複数の軸方向溝４１は、それぞれ樹脂シート１６の一端から他端に及んでおり、それぞれ貫通穴４０に連通している。また、周方向溝４２は、複数の軸方向溝４１を横切るように形成されており、各軸方向溝４１に連通している。軸方向溝４１および周方向溝４２は、貫通穴４０から球頭部２２の外周面にグリースを供給するためのグリース溝として機能する。これにより、球頭部２２の外周面全体にグリースが供給されるようになっている。
【００２７】
保持部１８の開口端１８ａは、前述のように、ボールジョイント１２が組み立てられた後、金型３９が押し付けられてかしめられる。このとき、球頭部２２と樹脂シート１６との間には、グリースが予め充填されている。したがって、保持部１８の開口端１８ａをかしめると、樹脂シート１６が球頭部２２に押し付けられて、樹脂シート１６と球頭部２２との間の空間が小さくなる。そのため、樹脂シート１６と球頭部２２との間からグリースが押し出されて、樹脂シート１６の外側にグリースが移動する。したがって、保持部１８の開口端１８ａをかしめると、球頭部２２におけるロッド２３よりの部分に、樹脂シート１６と球頭部２２との間から押し出されたグリースが付着する。また、樹脂シート１６と球頭部２２との間に介在するグリースの一部は、ボールスタッド１７が揺動および回転したときに、球頭部２２によって樹脂シート１６の外側に掻き出される。したがって、ボールスタッド１７が揺動および回転すると、樹脂シート１６と球頭部２２との間から掻き出されたグリースが球頭部２２におけるロッド２３よりの部分に付着する。
【００２８】
図５は、インナーボールジョイント１２の一部を拡大した部分断面図である。
球頭部２２の外周面には、全周にわたって連続した環状溝４３が形成されている。環状溝４３は、球頭部２２の外周面におけるロッド２３よりの位置において球頭部２２の周方向に沿って延びている。この実施形態では、ロッド２３の中心軸線Ｌ１と保持部１８の中心軸線Ｌ３とが同一軸線上に位置するようにボールスタッド１７の揺動原点が設定されている。環状溝４３は、ボールスタッド１７が揺動原点に位置する状態（図５に示す状態）で樹脂シート１６の外側に位置するように配置されている。また、環状溝４３は、ボールスタッド１７が所定角度（この実施形態では、たとえば、揺動角の最大値よりもやや小さい角度）以上揺動したときに、その一部（環状溝４３の周方向の一部）が樹脂シート１６内に入り込むように配置されている（図６および図７参照）。環状溝４３は、ロッド２３の中心軸線Ｌ１に直交する平面に沿って形成されている。
【００２９】
また、環状溝４３は、その長手方向に直交する断面がたとえば三角形にされている。環状溝４３は、球頭部２２の周方向に沿ってそれぞれ延びる２つの内壁面（第１内壁面４４および第２内壁面４５）によって区画されている。第１内壁面４４（押し込み面）は、第２内壁面４５よりもロッド２３側に位置しており、環状溝４３の深さがボールスタッド１７の揺動方向Ｄ１に沿って深くなるように一定の傾斜角度で傾斜している。また、第２内壁面４５（傾斜面）は、環状溝４３の最も深い位置で全周にわたって第１内壁面４４に連なっており、環状溝４３の深さがボールスタッド１７の揺動方向Ｄ１に沿って浅くなるように一定の傾斜角度で傾斜している。この実施形態では、ボールスタッド１７の揺動方向Ｄ１に沿って環状溝４３が急激に深くなり、その後、緩やかに浅くなっていくように、第１および第２内壁面４４，４５の傾斜角度が設定されている。
【００３０】
環状溝４３は、グリース溜まりとして機能するものであり、ハウジング１５をかしめたときに樹脂シート１６と球頭部２２との間から押し出されたグリースの一部をその内部に溜めることができる。また、環状溝４３は、ボールスタッド１７の揺動および回転に伴って樹脂シート１６と球頭部２２との間から掻き出されたグリースの一部をその内部に溜めることができる。
【００３１】
図６および図７は、それぞれ、ボールスタッド１７を揺動させたときのインナーボールジョイント１２の一部を拡大した部分断面図であり、異なる角度でボールスタッド１７が揺動されている状態を示している。以下では、図６および図７を参照する。
前述のように、ボールスタッド１７を所定角度以上揺動させると、環状溝４３の一部が樹脂シート１６内に入り込む。このとき、環状溝４３に溜まったグリースは、図６に示すように、押し込み面としての第１内壁面４４によって押されて、樹脂シート１６の内側に確実に入り込む。したがって、環状溝４３に溜まったグリースの一部は、樹脂シート１６の内面に供給され、当該内面に付着する。これにより、樹脂シート１６の外側に移動したグリースを、再び樹脂シート１６と球頭部２２との間に入り込ませて、樹脂シート１６の内面にグリースを供給することができる。
【００３２】
一方、傾斜面としての第２内壁面４５は、ボールスタッド１７の揺動方向Ｄ１に沿って環状溝４３の深さが浅くなるように傾斜しているので、環状溝４３の一部が樹脂シート１６内に入り込むと、図７に示すように、第２内壁面４５と樹脂シート１６の内面との間には、断面楔形の空間が形成される。したがって、環状溝４３の一部を樹脂シート１６の内側に入り込ませて、第２内壁面４５と樹脂シート１６の内面とを相対移動させると、２つの面の間に介在するグリースが、楔形の空間の先端部（２つの面の間隔が狭い部分）に引きずり込まれて、くさび効果が生ずる。すなわち、楔形の空間の先端部においてグリースの圧力が高まる。そのため、樹脂シート１６の内面にグリースが強く押し付けられて、樹脂シート１６の内面にグリースが確実に付着する。これにより、樹脂シート１６の内面に確実にグリースが供給される。
【００３３】
以上のように本実施形態では、球頭部２２の外周面におけるロッド２３よりの位置に、環状溝４３が形成されている。したがって、たとえばボールスタッド１７の製造時や使用時に、球頭部２２と樹脂シート１６との間に充填された潤滑剤の一例であるグリースが樹脂シート１６の外側に移動したとしても、移動したグリースを環状溝４３に溜めることができる。さらに、環状溝４３は、ボールスタッド１７が所定角度以上揺動したときに、その一部が樹脂シート１６内に入り込むようにされているので、ボールスタッド１７を揺動させることにより、環状溝４３に溜まったグリースを球頭部２２と樹脂シート１６との間に入り込ませることができる。したがって、樹脂シート１６の外側に移動したグリースを、再び球頭部２２と樹脂シート１６との間に入り込ませて、樹脂シート１６の内面にグリースを供給することができる。これにより、球頭部２２および樹脂シート１６間の潤滑状態を良好に維持することができる。そのため、ボールジョイント１２の耐久性が低下して、ボールジョイント１２の寿命が短くなることを抑制または防止することができる。
【００３４】
また、本実施形態では、環状溝４３が全周にわたって連続した溝に形成されているので、転舵輪のトー角の大きさにかかわらず、環状溝４３の一部を確実に樹脂シート１６内に入り込ませることができる。すなわち、ボールジョイント１２は、懸架装置のしなりに伴って球頭部２２を支点にして所定の面内で揺動する。また、ボールジョイント１２は、転舵輪のトー角の大きさによってその回転位置が変化する。したがって、たとえば環状溝４３が断続的な溝に形成されている場合には、転舵輪のトー角の大きさによっては、ボールジョイント１２を所定角度以上揺動させても、環状溝４３の一部が樹脂シート１６内に入り込まない場合がある。このような場合には、樹脂シート１６の外側に移動したグリースを、再び球頭部２２と樹脂シート１６との間に入り込ませることができないので、球頭部２２および樹脂シート１６間の潤滑状態が悪化する場合がある。したがって、本実施形態のように、環状溝４３を全周にわたって連続した溝に形成することにより、転舵輪のトー角の大きさにかかわらず、環状溝４３の一部を確実に樹脂シート１６内に入り込ませて、球頭部２２および樹脂シート１６間の潤滑状態を良好に維持することができる。
【００３５】
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、球頭部２２に環状溝４３が１つ形成されている場合について説明したが、複数の環状溝４３が球頭部２２に形成されていてもよい。
具体的には、たとえば図８に示すインナーボールジョイント１１２のように、２つの環状溝４３が球頭部２２に形成されていて、これらの環状溝４３が互いに平行となり、ボールスタッド１７の軸方向Ｄ２に並んで配置されていてもよい。また、これらの環状溝４３は、前述の実施形態における環状溝４３よりも細い溝（たとえば深さが浅く、幅が狭い溝）にされていてもよい。さらに、２つの環状溝４３のうちロッド２３と反対側に配置された環状溝４３は、前述の実施形態におけるボールスタッド１７よりも小さい揺動角（ボールスタッド１７の揺動角）で樹脂シート１６内に入り込むように配置されていてもよい。
【００３６】
この図８に示すインナーボールジョイント１１２では、前述の実施形態よりも小さい揺動角で一方の環状溝４３を樹脂シート１６内に入り込ませることができるので、前述の実施形態におけるインナーボールジョイント１２に比べて、樹脂シート１６の外側に移動したグリースを樹脂シート１６の内面に頻繁に供給することができる。
具体的には、インナーボールジョイント１１２は、懸架装置のしなりに伴って球頭部２２を支点にして所定の面内で揺動する。また、車両の一例である自動車の通常運転では、懸架装置が大きくしなることは稀であり（たとえば片側の転舵輪が縁石などに乗り上げたときである。）、懸架装置がしなったとしても、そのしなり量は小さいことが多い。そのため、前述の実施形態のように、環状溝４３が樹脂シート１６内に入り込むときのボールスタッド１７の揺動角が、当該揺動角の最大値付近に設定されている場合には、環状溝４３が殆ど樹脂シート１６内に入り込まず、環状溝４３に溜まったグリースを樹脂シート１６の内面に頻繁に供給することができない。
【００３７】
一方、図８に示すインナーボールジョイント１１２のように、比較的小さい揺動角で一方の環状溝４３を樹脂シート１６内に入り込ませることにより、環状溝４３に溜まったグリースを樹脂シート１６の内面に頻繁に供給することができる。これにより、前述の実施形態よりも、球頭部２２および樹脂シート１６間の潤滑状態を良好に維持することができる。また、ボールスタッド１７の揺動角が大きくなった場合には、一方の環状溝４３の一部と、他方の環状溝４３の一部とを樹脂シート１６内に入り込ませて、より多くのグリースを樹脂シート１６の内面に供給することができる。これにより、樹脂シート１６の内面に供給されるグリースの量を調整することができる。
【００３８】
また、前述の実施形態は、インナーボールジョイント１２，１１２に設けられたボールスタッド１７の球頭部２２に環状溝４３が形成されている場合について説明したが、インナーボールジョイント１２，１１２のボールスタッド１７だけでなく、アウターボールジョイント１３に設けられたボールスタッド３０の球頭部３６に環状溝４３が形成されていてもよい。
【００３９】
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、車両用操舵装置１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、車両用操舵装置１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、車両用操舵装置１がマニュアル式の車両用操舵装置である場合について説明したが、これに限らず、車両用操舵装置１は、油圧式や電動式などのその他の形式の車両用操舵装置であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【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車両用操舵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車両用操舵装置の部分断面図である。
【図３】インナーボールジョイントの部分断面図である。
【図４】インナーボールジョイントの組み立て前における部分断面図である。
【図５】インナーボールジョイントの一部を拡大した部分断面図である。
【図６】ボールスタッドを揺動させたときのインナーボールジョイントの一部を拡大した部分断面図ある。
【図７】ボールスタッドを揺動させたときのインナーボールジョイントの一部を拡大した部分断面図ある。
【図８】本発明の他の実施形態に係るインナーボールジョイントの部分断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１・・・車両用操舵装置、１２・・・ボールジョイント、１５・・・ハウジング、１６・・・樹脂シート、１７・・・ボールスタッド、２２・・・球頭部、２３・・・ロッド、４３・・・環状溝、４４・・・第１内壁面、４５・・・第２内壁面、１１２・・・ボールジョイント、Ｄ１・・・揺動方向、Ｄ２・・・ボールスタッドの軸方向、
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロッド、および前記ロッドの一端に設けられた球頭部を有するボールスタッドと、
開口を有し、前記球頭部を支点にして前記ボールスタッドが揺動できるように、前記開口から前記ロッドを突出させた状態で前記球頭部をその内部で保持する筒状のハウジングと、
前記球頭部と前記ハウジングとの間に介在し、前記ボールスタッドの揺動に伴って前記球頭部に摺動する筒状の樹脂シートと、
前記球頭部と前記樹脂シートとの間に充填された潤滑剤とを含み、
前記球頭部は、前記樹脂シートによってその大部分が覆われた球面状の外周面と、前記外周面に形成された環状溝とを有し、
前記環状溝は、前記外周面における前記ロッドよりの位置において前記外周面の周方向に沿って形成され、前記ボールスタッドが揺動原点に位置する状態で前記樹脂シートの外側に位置するように配置されており、前記ボールスタッドが所定角度以上揺動したときに、その一部が前記樹脂シート内に入り込むようにされている、ボールジョイント。
【請求項２】
前記球頭部は、前記環状溝を区画する内壁面を有するものであり、
前記内壁面は、前記環状溝に溜まった潤滑剤を前記ボールスタッドの揺動に伴って前記樹脂シート内に押し込むための環状の押し込み面を含むものである、請求項１記載のボールジョイント。
【請求項３】
前記球頭部は、前記環状溝を区画する内壁面を有するものであり、
前記内壁面は、前記環状溝の深さが前記ボールスタッドの揺動方向に沿って浅くなるように傾斜する環状の傾斜面を含むものである、請求項１または２記載のボールジョイント。
【請求項４】
前記球頭部は、複数の前記環状溝を有するものであり、
前記複数の環状溝は、前記ボールスタッドの軸方向に並んで配置されたものである、請求項１〜３のいずれか一項に記載のボールジョイント。
【請求項１】
ロッド、および前記ロッドの一端に設けられた球頭部を有するボールスタッドと、
開口を有し、前記球頭部を支点にして前記ボールスタッドが揺動できるように、前記開口から前記ロッドを突出させた状態で前記球頭部をその内部で保持する筒状のハウジングと、
前記球頭部と前記ハウジングとの間に介在し、前記ボールスタッドの揺動に伴って前記球頭部に摺動する筒状の樹脂シートと、
前記球頭部と前記樹脂シートとの間に充填された潤滑剤とを含み、
前記球頭部は、前記樹脂シートによってその大部分が覆われた球面状の外周面と、前記外周面に形成された環状溝とを有し、
前記環状溝は、前記外周面における前記ロッドよりの位置において前記外周面の周方向に沿って形成され、前記ボールスタッドが揺動原点に位置する状態で前記樹脂シートの外側に位置するように配置されており、前記ボールスタッドが所定角度以上揺動したときに、その一部が前記樹脂シート内に入り込むようにされている、ボールジョイント。
【請求項２】
前記球頭部は、前記環状溝を区画する内壁面を有するものであり、
前記内壁面は、前記環状溝に溜まった潤滑剤を前記ボールスタッドの揺動に伴って前記樹脂シート内に押し込むための環状の押し込み面を含むものである、請求項１記載のボールジョイント。
【請求項３】
前記球頭部は、前記環状溝を区画する内壁面を有するものであり、
前記内壁面は、前記環状溝の深さが前記ボールスタッドの揺動方向に沿って浅くなるように傾斜する環状の傾斜面を含むものである、請求項１または２記載のボールジョイント。
【請求項４】
前記球頭部は、複数の前記環状溝を有するものであり、
前記複数の環状溝は、前記ボールスタッドの軸方向に並んで配置されたものである、請求項１〜３のいずれか一項に記載のボールジョイント。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１３８９３４（Ｐ２０１０−１３８９３４Ａ）
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１３３２３（Ｐ２００８−３１３３２３）
【出願日】平成２０年１２月９日（２００８．１２．９）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月９日（２００８．１２．９）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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