JP5359435B2 - ボールジョイントの締結構造 - Google Patents

Description

本発明は、ボールジョイントの締結構造に関する。

例えば、自動車用アクスル部品であるナックルステアリングの上部アーム又は下部アームに、サスペンションを構成するアッパーアーム又はロアアームをボールジョイントを用いて取り付けるサスペンション部材の取付け構造が提案されている（例えば、特許文献１に記載）。

特許文献１に記載の取付け構造は、ボールジョイントとロアアームとの連結にあたり、ボールジョイントの支承部材から突出したボールスタッドの軸部外周にくびれ部を形成する一方で、ロアアームの締結部にスタッド装着穴を形成し且つすり割り溝を形成して該締結部を二股状となし、更にその二股締結部にボルト穴をすり割溝と交差して貫通形成している。そして、この取付け構造では、ボールスタッド軸部を二股締結部のスタッド軸装着穴に挿入し、締結ボルトをその外周がボールスタッド軸部のくびれ部に接するように、前記二股締結部のボルト穴に挿通して締付ける構造を採用している。

実公昭６１−３６８０５号公報

特許文献１に記載の取付け構造は、ボールスタッドを挿入するスタッド軸装着穴をストレート穴として締結部を二股状となした、いわゆるすり割締結構造にてボールジョイントとロアアームとを締結する構造である。そのため、この取付け構造では、想定以上の過大な衝撃力が掛かると、ボールスタッドのくびれ部やボールスタッドのくびれ部に接している締付ボルトが潰れて、ボールジョイント軸締結部にがたつきが生じる可能性がある。

また、この取付け構造では、ロアアームの締結部における加工部位（スタッド軸装着穴、ボルト穴、すり割溝等）が多く、また部位ごとに複数種類の工具を使用しなければならず加工費用が高くなる。

そこで、本発明は、想定以上の過大な衝撃力が掛かったりした場合にボールジョイントのがたつきを抑えることができるボールジョイントの締結構造を提供することを目的とする。

本発明のボールジョイントの締結構造は、被取付け物の一方の面からボールジョイントを孔部に挿入し、他方の面から前記孔部にボルト部を挿入して該ボールジョイントの円筒部内に形成した雌ねじ部に該ボルト部を螺合させることで、前記ボールジョイントを被取付け物に締結させる。そして、前記円筒部の表面に形成した複数の凸部を、前記孔部に挿入する拡径部で該円筒部を拡径させて、前記孔部の内面に押圧させる構造とする。その際、前記ボールジョイントのつば部と前記ボルト部の頭部との間の前記円筒部の全体が前記被取付け物の孔部内に位置した状態で、前記円筒部が、前記拡径部によって拡径して前記凸部が前記孔部の内面に押圧されるとともに、前記ボールジョイントのつば部と前記ボルト部の頭部で、前記被取付け物が一面側と他面側から前記雌ねじ部と前記ボルト部の締結により締め付けられて該被取付け物が挟持される。

本発明のボールジョイントの締結構造によれば、ボールジョイントに締結ボルトを締結する時に拡径部で該ボールジョイントの円筒部を拡径させ、その円筒部の表面に形成された複数の凸部を被取付け物の孔部内面に押圧させるので、この凸部の孔部内面に対する押圧（食いつき）によって、前記ボールジョイントを被取付け物に対して強固に固定させることができる。つまり、本発明の締結構造は、円筒部を拡径させる拡張機能を有するので、ボールジョイントのがたつきを抑えることができる。その結果、本発明によれば、想定以上の過大な衝撃力が掛かったりした場合でもボールジョイントのがたつきを抑えることができる。

また、本発明のボールジョイントの締結構造によれば、従来構造のようにボルトとナットによる締め付け構造ではないため、加工工数の掛かる面倒なすり割り溝加工等の加工部位を低減でき、被取付け物の孔部のみを加工すれば良いので、容易に加工することができ、部品コストの低減が図れる。
また、本発明のボールジョイントの締結構造によれば、拡径部を前記円筒部内への挿入方向である先端側から基端側へ向かってその直径を次第に大きくする形状としているので、前記円筒部内奥へと拡径部が進入するに従って当該円筒部を孔部の内面に強固に押し付けることができる。
また、本発明のボールジョイントの締結構造によれば、ボールジョイントのつば部とボルト部の頭部で、被取付け物の一面側と他面側から前記雌ねじ部とボルト部の締結により締め付けて該被取付け物を挟持させているので、ボールジョイントの軸方向での緩みを防止することができる。

図１は実施形態１のボールジョイントの締結構造をナックルステアリングに適用した例を示す斜視図である。 図２（Ａ）は図１のナックルステアリングの孔部にボールジョイントを取付けて締結ボルトで締結する前の状態を一部破断して示す図、図２（Ｂ）はボールジョイントに締結ボルトを締結させた状態を一部破断して示す図である。 図３（Ａ）は図１のボールジョイントの正面図、図３（Ｂ）はそのボールジョイントの一部を破断して示す図、図３（Ｃ）はそのボールジョイントの円筒部の一部を拡大して示す要部拡大斜視図である。 図４は実施形態２のボールジョイントの締結構造をナックルステアリングに適用した例を示す斜視図である。 図５（Ａ）は図４のナックルステアリングの孔部にボールジョイントを取付けて締結ボルトで締結する前の状態を一部破断して示す図、図５（Ｂ）はボールジョイントに締結ボルトを締結させた状態を一部破断して示す図である。

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

「実施形態１」
図１は実施形態１のボールジョイントの締結構造をナックルステアリングに適用した例を示す斜視図、図２（Ａ）は図１のナックルステアリングの孔部にボールジョイントを取付けて締結ボルトで締結する前の状態を一部破断して示す図、図２（Ｂ）はボールジョイントに締結ボルトを締結させた状態を一部破断して示す図、図３（Ａ）は図１のボールジョイントの正面図、図３（Ｂ）はそのボールジョイントの一部を破断して示す図、図３（Ｃ）はそのボールジョイントの円筒部の一部を拡大して示す要部拡大斜視図である。

実施形態１では、本発明に係るボールジョイントの締結構造を、自動車用アクスル部品であるナックルステアリング１（本発明の被取付け物に相当）に適用する。また、実施形態１では、ナックルステアリング１に設けられた上部アーム２、下部アーム３又はナックルアーム４のうち、下部アーム３にサスペンションを構成するロアアームを取り付ける例とする。

下部アーム３には、ナックルステアリング１にロアアームを取り付けるためのボールジョイントを締結ボルトで固定するための孔部５が形成されている。孔部５は、下部アーム部３の一方の面３ａから他方の面３ｂに貫通するストレート形状の円形孔として形成されている。前記孔部５は、例えば一般的な加工方法であるドリル加工後に孔径精度を出すリーマ加工にて形成することができる。

ボールジョイント６は、前記孔部５に挿入される円筒部７と、この円筒部７の内面７ａに形成された雌ねじ部８と、円筒部７の基端側に設けられたつば部９と、このつば部９に設けられた球体部１０と、からなる。

前記円筒部７は、前記孔部５に挿入嵌合され、その先端７ｂが孔部５から突出しない程度の長さとされている。この円筒部７には、先端側から基端側に向かって細長い切り欠き溝であるスリット１１が形成されている。スリット１１は、円筒部７の円周方向に所定間隔を置いて複数形成されており、当該円筒部７を数個の片持ち梁形状をなす舌片１２となしている。これら各舌片１２は、円筒部７の中に後述する拡径部が挿入されることで外側へ押されて変位する。

また、円筒部７の表面には、複数の凸部１３が形成されている。前記凸部１３は、先端を尖らせた断面形状を逆Ｖ字形状をなす突条として、前記円筒部７の先端側から基端側に向かって形成されている。具体的には、凸部１３は、各舌片１２の表面に先端側から基端側に向かって逆Ｖ字形状をなす突条として複数個形成されている。別の見方をすれば、円筒部７の表面には、複数の凸部１３を周面に形成したローレットのようになっている。

前記円筒部７の内面７ａは、その先端７ｂ側から前記雌ねじ部８が形成される奥側へ行くに従って、その内径を大から小へと徐々に小さくするような円錐形状を構成する傾斜面とされている。

雌ねじ部８は、円筒部７の入口から奥の部位に形成されている。この雌ねじ部８には、締結ボルトの雄ねじ部が螺合する。

つば部９は、円筒部７の基端に円盤形状として一体化されている。このつば部９は、下部アーム部３の一方の面３ａに密着するようにして接触し、前記円筒部７の前記孔部５に対する抜け止めとして機能する。

球体部１０は、前記円筒部７とは反対側のつば部９に一体的に設けられている。この球体部１０は、ロアアームに取り付けられる球体受け部（図示は省略する）と連結される。

前記ボールジョイント６を下部アーム部３に締結させるボルト部である締結ボルト１４は、雄ねじ部１５と、前記円筒部７を拡径させる拡径部１６と、頭部１７と、を有している。

雄ねじ部１５は、締結ボルト１４の先端側に形成され、前記雌ねじ部８と螺合する。拡径部１６は、雄ねじ部１５と頭部１７との間に締結ボルト１４と一体的に形成されており、前記円筒部７内への挿入方向である先端側から基端側に向かって（別の見方をすると、雄ねじ部１５側から頭部１７側に向かって）その直径を次第に大きくするテーパー形状とされている。このテーパー形状の拡径部１６の直径は、基端側の部位では前記円筒部７の内径よりも大きくされている。頭部１７は、拡径部１６の直径を大とする基端側に設けられている。この頭部１７は、下部アーム部３の他方の面３ｂに密着するようにして接触するねじ頭となっている。

前記ナックルステアリング１の下部アーム部３にボールジョイント６を固定するには、下部アーム部３の孔部５にボールジョイント６の円筒部７を一方の面３ａから挿入した後、反対側の他方の面３ｂから締結ボルト１４を取り付ける。締結ボルト１４の雄ねじ部１５と拡径部１６を円筒部７内に挿入すると、この円筒部７内の雌ねじ部８に雄ねじ部１５が螺合し、円筒部内奥へと締結ボルト１４がねじ込まれて行く。

この時、拡径部１６が円筒部７内の奥へと進入するため、この拡径部１６に押されて前記円筒部７を構成する各舌片１２が外側へ押し広げられる。つまり、円筒部７は、拡径部１６の進入によってその径を増大させ、その表面に形成した凸部１３を、前記孔部５の内面５ａに食いつかせる。そして、締結ボルト１４を締め込むことで、ボールジョイント６のつば部９と締結ボルト１４の頭部１７で、前記下部アーム部３を挟み込むように挟持させる。したがって、ボールジョイント６は、円筒部７の表面に形成されたローレットをなす複数の突条１３が食い込むことで、ナックルステアリング１やロアアームからの振動等を受けて回転し難くなる。この結果、ボールジョイント６の回転方向に対する位置決めがなされる。また、締結ボルト１４の締め込みにより、下部アーム部３をつば部９と頭部１７で挟持するので、ボールジョイント６の軸方向での位置決めがなされる。

以上のように構成されたボールジョイントの締結構造によれば、ボールジョイント６に締結ボルト１４を締結する時に拡径部１６で該ボールジョイント６の円筒部７を外側へ押し広げるように拡径させ、その円筒部７の表面に形成された複数の凸部１３を下部アーム部３の孔部５の内面５ａに食いつかせるので、この凸部１３の孔部内面５ａに対する押圧（食いつき）によって、前記ボールジョイント６を下部アーム部３に対して強固に固定させることができる。したがって、本発明によれば、想定以上の過大な衝撃力が掛かったりした場合でもボールジョイント６のがたつきを抑えることができる。

また、本発明のボールジョイントの締結構造によれば、従来構造のようにボルトとナットによる締め付け構造ではないため、加工工数が掛かる面倒なすり割り溝加工等の加工部位を低減することができる。したがって、孔部５を容易に加工することができ、ナックルステアリング１の部品コストの低減も図ることができる。

また、本発明のボールジョイントの締結構造によれば、ボールジョイント６の円筒部７に、先端側から基端側に向かってスリット１１を形成しており、そのスリット１１を円筒部７の円周方向に複数形成しているため、締結ボルト１４による締結時に円筒部内に挿入される拡径部１６で前記円筒部７を押し広げるように拡径させることが容易になる。

また、本発明のボールジョイントの締結構造によれば、円筒部７の表面に形成した凸部１３を先端を尖らせた突条として該円筒部７の先端側から基端側に向かって形成したので、その尖った部位が孔部５の内面５ａに食いつき易くなり、前記ボールジョイント６の前記孔部５に対する緩みを防止することができる。

また、本発明のボールジョイントの締結構造によれば、拡径部１６を前記円筒部７内への挿入方向である先端側から基端側へ向かってその直径を次第に大きくするテーパー形状としているので、前記円筒部７内奥へと拡径部１６が進入するに従って当該円筒部７を孔部５の内面５ａに強固に押し付けることができる。

また、本発明のボールジョイントの締結構造によれば、拡径部１６を締結ボルト１４と一体的に形成しているので、部品点数の削減を図ることができ、部品コストも低減することが可能となる。

また、本発明のボールジョイントの締結構造によれば、ボールジョイント６のつば部９と締結ボルト１４の頭部１７で、下部アーム部３の一面３ａ側と他面３ｂ側から前記雌ねじ部８と雄ねじ部１５の締結により締め付けて該下部アーム部３を挟持させているので、ボールジョイント６の軸方向での緩みを防止することができる。

「実施形態２」
図４は実施形態２のボールジョイントの締結構造をナックルステアリングに適用した例を示す斜視図、図５（Ａ）は図４のナックルステアリングの孔部にボールジョイントを取付けて締結ボルトで締結する前の状態を一部破断して示す図、図５（Ｂ）はボールジョイントに締結ボルトを締結させた状態を一部破断して示す図である。

実施形態２では、実施形態１の拡径部１６を、締結ボルト１４とは別部品として形成し、その拡径部である拡径部品１８を前記締結ボルト１４に装着させた構造としている。別部品として形成された拡径部品１８は、一端側から他端側に向かってその直径を次第に大きくした断面略台形状をなす截頭円錐体として形成されている。この拡径部品１８は、中心部に形成した貫通孔１９に前記締結ボルト１４のボルト本体部２０を挿通させ、最大径となる基端面１８ａを頭部１７に接触させることにより、当該締結ボルト１４に取り付けられる。実施形態２のボルト部である締結ボルト１４は、実施形態１とは異なり、雄ねじ部１５と頭部１７との間のボルト本体部２０をストレート形状をなす円柱体としている。

実施形態２によれば、実施形態１と同様、ボールジョイント６に締結ボルト１４を締結する時に拡径部品１８で該ボールジョイント６の円筒部７を拡径させ、その円筒部７の表面に形成された複数の凸部１３を下部アーム部３の孔部内面５ａに食いつかせて、前記ボールジョイント６を下部アーム部３に対して強固に固定させることができる。したがって、この実施形態２によれば、想定以上の過大な衝撃力が掛かったりした場合でもボールジョイント６のがたつきを抑えることができる。

特に、実施形態２では、拡径部品１８を締結ボルト１４と別部品として形成しているので、孔部５の径がその公差範囲内でばらついていても、孔部５の径のばらつきに応じて異なる外周寸法の拡径部品１８を複数種類用意し、孔部５の径の大きさに合わせて拡径部品１８を選択して用いることにより、孔公差などのクリアランス調整が一種類のボルトに対して、拡径部品１８の大きさの違いで対応できる。

ここで、実施形態１のようなテーパー形状を締結ボルト１４自体に一体的に形成し、それを孔公差に応じて複数種類用意する場合に比べて、実施形態２では比較的簡単な形状の拡径部品１８で対応することができ、コストを抑えて確実な締結が可能になる。

以上、本発明を適用したボールジョイントの締結構造について説明したが、本発明構造は、ナックルステアリング１の下部アーム３だけでなく上部アーム２にアッパーアームをボールジョイント６で締結するのに適用しても良いし、自動車部品以外の部品同士をボールジョイントで締結する場合等、全てに本発明構造を適用することができる。

本発明は、被取付け物の孔部にボールジョイントを締結ボルトで固定するのに利用することできる。

１…ナックルステアリング（被取付け物）
２…上部アーム
３…下部アーム
４…ナックルアーム
５…孔部（下部アームに形成された孔部）
６…ボールジョイント
８…雌ねじ部
９…つば部
１０…球体部
１１…スリット
１２…舌片
１３…凸部
１４…締結ボルト（ボルト部）
１５…雄ねじ
１６…拡径部
１７…頭部
１８…拡径部品（拡径部）

Claims (5)

1. 被取付け物の一方の面から孔部に挿入される表面に凸部を複数有した円筒部と、この円筒部の内面に形成された雌ねじ部と、円筒部の基端側に設けられたつば部と、このつば部に設けられた球体部と、からなるボールジョイントと、
   前記円筒部内の前記雌ねじ部に螺合して前記ボールジョイントを前記被取付け物に締結させるボルト部と、
   前記被取付け物の他方の面から前記孔部に挿入されて前記ボルト部の締結力により前記円筒部を拡径させて前記凸部を該孔部の内面に押圧する拡径部と、を備え、
   前記拡径部は、前記円筒部内への挿入方向である先端側から基端側へ向かって直径を次第に大きくする形状とされ、
   前記ボールジョイントのつば部と前記ボルト部の頭部との間の前記円筒部の全体が前記被取付け物の孔部内に位置した状態で、
   前記円筒部が、前記拡径部によって拡径して前記凸部が前記孔部の内面に押圧されるとともに、
   前記ボールジョイントのつば部と前記ボルト部の頭部で、前記被取付け物が一面側と他面側から前記雌ねじ部と前記ボルト部の締結により締め付けられて該被取付け物が挟持される
   ことを特徴とするボールジョイントの締結構造。
2. 請求項１に記載のボールジョイントの締結構造であって、
   前記円筒部には、先端側から基端側に向かってスリットが形成されており、そのスリットを円筒部の円周方向に複数形成した
   ことを特徴とするボールジョイントの締結構造。
3. 請求項１又は請求項２に記載のボールジョイントの締結構造であって、
   前記凸部は、先端を尖らせた突条として、前記円筒部の先端側から基端側に向かって形成された
   ことを特徴とするボールジョイントの締結構造。
4. 少なくとも請求項１から請求項３の何れか１項に記載のボールジョイントの締結構造であって、
   前記拡径部は、前記ボルト部と一体的に形成された
   ことを特徴とするボールジョイントの締結構造。
5. 少なくもと請求項１から請求項３の何れか１項に記載のボールジョイントの締結構造であって、
   前記拡径部は、前記ボルト部とは別部品として形成され、該ボルト部に装着される
   ことを特徴とするボールジョイントの締結構造。

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