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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-11
(45)【発行日】2023-12-19
(54)【発明の名称】ダストカバーおよびボールジョイント
(51)【国際特許分類】
   F16C 11/06 20060101AFI20231212BHJP
   F16J 3/04 20060101ALI20231212BHJP
   F16J 15/52 20060101ALI20231212BHJP
【FI】
F16C11/06 Q
F16J3/04 B
F16J15/52 B
【請求項の数】 4
(21)【出願番号】P 2020004398
(22)【出願日】2020-01-15
(65)【公開番号】P2021110435
(43)【公開日】2021-08-02
【審査請求日】2022-11-16
(73)【特許権者】
【識別番号】000004385
【氏名又は名称】NOK株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100125689
【弁理士】
【氏名又は名称】大林 章
(74)【代理人】
【識別番号】100128598
【弁理士】
【氏名又は名称】高田 聖一
(74)【代理人】
【識別番号】100121108
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 太朗
(74)【代理人】
【識別番号】100187034
【弁理士】
【氏名又は名称】夏目 洋子
(74)【代理人】
【識別番号】100198971
【弁理士】
【氏名又は名称】木地本 浩和
(72)【発明者】
【氏名】佐々木 直哉
【審査官】角田 貴章
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第2019/058796(WO,A1)
【文献】国際公開第2014/020980(WO,A1)
【文献】特開2007-239970(JP,A)
【文献】特開2019-196837(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2007/0166096(US,A1)
【文献】米国特許出願公開第2014/0294486(US,A1)
【文献】独国特許出願公開第102018109493(DE,A1)
【文献】韓国公開特許第10-2017-0107920(KR,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F16C 11/00-11/12
F16J 3/00-3/06
15/16-15/32
15/324-15/3296
15/46-15/53
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
鍔部が形成された軸部と前記軸部の一端に設置された球形部とを含むボールスタッドと、前記球形部を支持する軸受部を含むソケットと、を具備するボールジョイントに利用される弾性変形可能なダストカバーであって、
前記ソケットに固定される被固定部と、
前記軸部の外周面に接触する内周面を有するシール部と、
前記被固定部と前記シール部との間に位置する胴体部と、
前記胴体部と前記シール部との間に位置する連結部とが一体に形成され、
前記胴体部は、
前記被固定部に連続する第1部分と、
前記第1部分と前記連結部との間に位置する第2部分と、
前記第1部分と前記第2部分との間に位置し、前記第1部分および前記第2部分に対して前記ボールスタッド側に突出する第3部分とを含み、
前記連結部の内周面は、
前記鍔部の外周面に対向する第1段差面と、前記第1段差面における前記胴体部側において前記第1段差面に交差して前記第1段差面の外側に位置する第1基面とを含む環状の第1段差部と、
前記第1基面から前記胴体部側に突出する第2段差面と、前記第2段差面における前記胴体部側において前記第2段差面に交差して前記第2段差面の外側に位置する第2基面とを含む環状の第2段差部とを含み、
前記ボールスタッドが揺動する過程において、前記第2基面が、前記第3部分の内周面を前記球形部側に押圧する
ダストカバー。
【請求項2】
前記連結部の外周面は、前記シール部側の周縁が前記胴体部側の周縁と比較して小径となる傾斜面であり、
前記第2基面は、当該ダストカバーの中心軸に対して垂直な平面、または、前記第2段差面に近い位置ほど前記球形部に近い傾斜面である
請求項1に記載のダストカバー。
【請求項3】
当該ダストカバーの中心軸の方向における前記連結部の膜厚は、当該連結部における前記胴体部側の周縁から前記第2段差面にかけて連続的に増加する
請求項1または請求項2に記載のダストカバー。
【請求項4】
ジョイント機構とダストカバーとを具備するボールジョイントであって、
前記ジョイント機構は、
鍔部が形成された軸部と前記軸部の一端に設置された球形部とを含むボールスタッドと、
前記球形部を支持する軸受部を含むソケットとを含み、
前記ダストカバーは、
前記ソケットに固定される被固定部と、
前記軸部の外周面に接触する内周面を有するシール部と、
前記被固定部と前記シール部との間に位置する胴体部と、
前記胴体部と前記シール部との間に位置する連結部とが一体に形成され、
前記胴体部は、
前記被固定部に連続する第1部分と、
前記第1部分と前記連結部との間に位置する第2部分と、
前記第1部分と前記第2部分との間に位置し、前記第1部分および前記第2部分に対して前記ボールスタッド側に突出する第3部分とを含み、
前記連結部の内周面は、
前記鍔部の外周面に対向する第1段差面と、前記第1段差面における前記胴体部側において前記第1段差面に交差して前記第1段差面の外側に位置する第1基面とを含む環状の第1段差部と、
前記第1基面から前記胴体部側に突出する第2段差面と、前記第2段差面における前記胴体部側において前記第2段差面に交差して前記第2段差面の外側に位置する第2基面とを含む環状の第2段差部とを含み、
前記ボールスタッドが揺動する過程において、前記第2基面が、前記第3部分の内周面を前記球形部側に押圧する
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、ダストカバーおよびボールジョイントに関する。
【背景技術】
【0002】
例えば自動車等の各種の装置に設置されるボールジョイントは、球形部が一端に設置されたボールスタッドと、当該球形部を支持する軸受部を含むソケットとを具備する。ボールジョイントには、塵埃および水分の付着とグリースの流出とを防止するためのダストカバーが設置される。例えば特許文献1には、ボールスタッドの揺動に対する追従性を確保するためにダストカバーを蛇腹状に形成した構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】国際公開第2019/058796号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、ダストカバーが蛇腹状に形成された構成では、ダストカバーが上方に盛上がるように変形する場合がある。ダストカバーが上方に変形した状態では、ボールスタッドに固定されるナックルがダストカバーの外周面に接触する可能性がある。以上の事情を考慮して、本発明は、ダストカバーに対するナックルの接触を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明のひとつの態様に係るダストカバーは、鍔部が形成された軸部と前記軸部の一端に設置された球形部とを含むボールスタッドと、前記球形部を支持する軸受部33を含むソケットと、を具備するボールジョイントに利用される弾性変形可能なダストカバーであって、前記ソケットに固定される被固定部と、前記軸部の外周面に接触する内周面を有するシール部と、前記被固定部と前記シール部との間に位置する胴体部と、前記胴体部と前記シール部との間に位置する連結部とが一体に形成され、前記胴体部は、前記被固定部に連続する第1部分と、前記第1部分と前記連結部との間に位置する第2部分と、前記第1部分と前記第2部分との間に位置し、前記第1部分および前記第2部分に対して前記ボールスタッド側に突出する第3部分とを含み、前記連結部の内周面は、前記鍔部の外周面に対向する第1段差面と前記第1段差面に交差する第1基面とを含む環状の第1段差部と、前記第1基面から突出する第2段差面と前記第2段差面に交差する第2基面とを含む環状の第2段差部とを含む。
【0006】
本発明のひとつの態様に係るボールジョイントは、ジョイント機構とダストカバーとを具備するボールジョイントであって、前記ジョイント機構は、鍔部が形成された軸部と前記軸部の一端に設置された球形部とを含むボールスタッドと、前記球形部を支持する軸受部33を含むソケットとを含み、前記ダストカバーは、前記ソケットに固定される被固定部と、前記軸部の外周面に接触する内周面を有するシール部と、前記被固定部と前記シール部との間に位置する胴体部と、前記胴体部と前記シール部との間に位置する連結部とが一体に形成され、前記胴体部は、前記被固定部に連続する第1部分と、前記第1部分と前記連結部との間に位置する第2部分と、前記第1部分と前記第2部分との間に位置し、前記第1部分および前記第2部分に対して前記ボールスタッド側に突出する第3部分とを含み、前記連結部の内周面は、前記鍔部の外周面に対向する第1段差面と前記第1段差面に交差する第1基面とを含む環状の第1段差部と、前記第1基面から突出する第2段差面と前記第2段差面に交差する第2基面とを含む環状の第2段差部とを含む。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、ダストカバーに対するナックルの接触を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】実施形態に係るボールジョイントの構成を例示する断面図である。
図2】ダストカバーの断面図である。
図3】ダストカバーの連結部を拡大した断面図である。
図4】装着状態にあるダストカバーを部分的に拡大した断面図である。
図5】対比例の問題点を説明するための断面図である。
図6】実施形態の効果を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明の好適な形態について図面を参照しながら以下に説明する。なお、各図面における各要素の寸法および縮尺は実際の製品とは適宜に相違する。
【0010】
A:実施形態
図1は、本発明の好適な形態に係るボールジョイント100の構成を例示する断面図である。本実施形態のボールジョイント100は、例えば自動車の懸架装置または操舵装置等の各種の装置に利用される構造体である。図1に例示される通り、ボールジョイント100は、ジョイント機構11とダストカバー12とを具備する。
【0011】
ジョイント機構11は、ボールスタッド20とソケット30とナックル40とを具備する機構である。ソケット30の中心軸を通過する断面が図1には図示されている。
【0012】
ボールスタッド20は、円柱状の軸部21と球状の球形部22とを具備する棒状の構造体である。球形部22は軸部21の一端に設置される。軸部21には、外周面から突出する鍔部23が形成される。鍔部23は、軸部21の周方向に沿う環状の突起である。ナックル40は、軸部21のうち鍔部23を挟んで球形部22とは反対側の端部に連結される結合部材である。
【0013】
ソケット30は、回転および揺動が可能な状態でボールスタッド20を支持する構造体である。具体的には、ソケット30は、筐体部31と底板32と軸受部33とを具備する。筐体部31は、例えば円筒状の構造体である。底板32は、筐体部31の開口を閉塞することでソケット30の底面を構成する板状部材である。
【0014】
軸受部33は、筐体部31と底板32とで形成される空間に収容され、ボールスタッド20の球形部22を支持する。具体的には、軸受部33には、球形部22の曲率半径と同径の球状の軸受面34が形成される。球形部22の表面が軸受面34に接触した状態でボールスタッド20は軸受部33に支持される。球形部22の表面と軸受面34との間隙にはグリースが充填される。したがって、ボールスタッド20は、軸部21の中心軸を中心として回転可能であり、かつ、ソケット30の中心軸に対して傾斜した状態に揺動可能である。
【0015】
ダストカバー12は、球形部22と軸受部33との連結部分に対する塵埃または水分の付着と、連結部分に塗布されるグリースの流出とを防止するためにジョイント機構11に設置される構造体である。ダストカバー12は、ゴム(例えばクロロプレンゴム)等の弾性材料により形成された筒状の弾性体である。概略的にはボールスタッド20を包囲するようにダストカバー12が設置される。
【0016】
図2は、ジョイント機構11に設置されていない状態(以下「未装着状態」という)にあるダストカバー12の断面図である。図2に例示される通り、本実施形態のダストカバー12は、被固定部51とシール部52と胴体部53と連結部54とが一体に形成された弾性体である。図2には、ダストカバー12の中心軸Cが図示されている。
【0017】
被固定部51は、中心軸Cの方向におけるダストカバー12の一方の端部を構成する。シール部52は、中心軸Cの方向におけるダストカバー12の他方の端部を構成する。胴体部53および連結部54は、被固定部51とシール部52との間に位置する。具体的には、胴体部53は被固定部51に連続し、連結部54はシール部52に連続する。すなわち、連結部54は胴体部53とシール部52との間に位置する。胴体部53と連結部54とは相互に連続する。
【0018】
図1に例示される通り、被固定部51はソケット30に固定される。具体的には、被固定部51は、筐体部31の端部を包囲する環状の部分である。被固定部51は、締付部材61により外周側から締付けられる。締付部材61は、被固定部51を包囲するように被固定部51の外周面に装着される環状の部材である。例えばサークリップまたはバンド等が締付部材61として例示される。締付部材61からの締付により、被固定部51の内周面が筐体部31の外周面に密着した状態で当該被固定部51がソケット30に固定される。
【0019】
シール部52は、軸部21を包囲する環状の部分である。具体的には、シール部52は、軸部21のうち鍔部23に対して球形部22とは反対側の部分を包囲する。シール部52のうちナックル40との対向面には、当該対向面から突出するリップ部521が形成される。リップ部521の先端部はナックル40の表面に接触する。
【0020】
シール部52は、締付部材62により外周側から締付けられる。締付部材62は、シール部52を包囲するようにシール部52の外周面に装着される環状の部材である。例えばサークリップまたはバンド等が締付部材62として例示される。締付部材62からの締付により、シール部52の内周面が軸部21の外周面に密着した状態に維持される。以上のようにシール部52の内周面に密着した状態でボールスタッド20は回転可能である。
【0021】
胴体部53は、ソケット30に対するボールスタッド20の回転および揺動に連動して弾性的に変形する膜状部分である。図2に例示される通り、本実施形態の胴体部53は、第1部分531と第2部分532と第3部分533とを含む蛇腹状に形成される。第1部分531は、被固定部51に連続する環状の部分である。第2部分532は、連結部54に連続する環状の部分である。すなわち、第2部分532は、第1部分531と連結部54との間に位置する。第1部分531および第2部分532は、中心軸Cとは反対側(すなわち径方向の外側)に向けて突出する凸状の部分である。すなわち、第1部分531および第2部分532は、胴体部53の外側からみて山状の部分とも換言される。
【0022】
第3部分533は、第1部分531と第2部分532との間に位置する環状の部分である。具体的には、第3部分533は、第1部分531および第2部分532の各々に連続する。第3部分533は、中心軸C側(すなわち径方向の内側)に向けて突出する凸状の部分である。すなわち、第3部分533は、胴体部53の外側からみて谷状の部分とも換言される。以上の説明から理解される通り、第3部分533は、第1部分531および第2部分532に対してボールスタッド20側に突出する。第3部分533は、第1部分531および第2部分532と比較して小径の部分とも換言される。以上のように胴体部53が蛇腹状に形成された構成によれば、ダストカバー12の外形を抑制しながら当該ダストカバー12の変形量を確保できるという利点がある。
【0023】
連結部54は、胴体部53とシール部52とを連結する環状の部分である。すなわち、連結部54は、胴体部53およびシール部52の各々に連続する。図3は、連結部54の近傍を拡大した断面図である。図2および図3に例示される通り、連結部54の内周面は、第1段差部541と第2段差部542とを含む階段状の構造が形成される。
【0024】
第1段差部541は、第1段差面S1と第1基面F1とを含む段差部分である。第1段差面S1は、中心軸Cを中心とする円弧面である。図1に例示される通り、第1段差面S1は、軸部21における鍔部23の外周面に対向する。具体的には、第1段差面S1は、鍔部23の外周面に密着する。すなわち、鍔部23の外周面は第1段差面S1により被覆される。図3に例示される通り、第1段差面S1の内径D1は、シール部52の内径D0を上回る(D1>D0)。以上のように鍔部23の外周面が第1段差面S1により被覆される構成によれば、胴体部53の内周面が鍔部23に接触する可能性が低減される。
【0025】
第1段差部541の第1基面F1は、第1段差面S1に交差する面(平面または曲面)である。本実施形態の第1基面F1は、中心軸Cに垂直な平坦面であり、当該中心軸Cを中心とする円環状に形成される。第1基面F1の内径は、第1段差面S1の内径D1に相当する。
【0026】
第2段差部542は、第2段差面S2と第2基面F2とを含む段差部分である。第2段差面S2は、中心軸Cを中心とする円弧面である。第2段差面S2は、第1基面F1から突出する。図1に例示される通り、第2段差面S2は、軸部21の外周面に間隔をあけて対向する。具体的には、第2段差面S2は、軸部21のうち鍔部23と球形部22との間の外周面に対向する。図3に例示される通り、第2段差面S2の内径D2は、第1段差面S1の内径D1を上回る(D2>D1)。
【0027】
第2基面F2は、第2段差面S2に交差する面(平面または曲面)である。本実施形態の第2基面F2は、中心軸Cに垂直な平坦面であり、当該中心軸Cを中心とする円環状に形成される。第2基面F2の内径は、第2段差面S2の内径D2に相当する。第2基面F2は胴体部53(第2部分532)の内周面に連続する。第2基面F2は、ボールスタッド20がソケット30に対して揺動する過程において第3部分533の内周面を押圧する。
【0028】
図3に例示される通り、第2段差面S2の高さ(すなわち中心軸Cに平行な方向の寸法)H2は、第1段差面S1の高さH1を上回る(H2>H1)。また、第2基面F2の幅(中心軸Cを中心とした径方向の寸法)W2は、第1基面F1の幅W1を上回る(W2>W1)。高さH1および高さH2は、例えば0.5mm以上の寸法に設定され、幅W1および幅W2は、例えば0.5mm以上の寸法に設定される。ただし、各面に関する寸法は以上の例示に限定されない。
【0029】
図2から理解される通り、未装着状態のダストカバー12における連結部54の外周面は、中心軸Cに対して傾斜する。具体的には、図3から理解される通り、連結部54の外周面は、シール部52側の周縁E1が胴体部53側の周縁E2と比較して小径となる傾斜面である。連結部54の外周面は、シール部52に近い位置ほどナックル40に近い(すなわち球形部22から遠い)傾斜面とも換言される。他方、未装着状態のダストカバー12における第2基面F2は、前述の通り、中心軸Cに対して垂直な平坦面である。したがって、図3に例示される通り、中心軸Cの方向における連結部54の膜厚Tは、当該連結部54における胴体部53側の周縁E2から第2段差面S2にかけて連続的に増加する。以上の構成によれば、第2基面F2が、第2段差面S2に近い位置ほど球形部22から遠い傾斜面である構成と比較して第2基面F2により第3部分533が押圧され易い。
【0030】
図4は、ジョイント機構11に装着された状態(以下「装着状態」という)にあるダストカバー12を部分的に拡大した断面図である。ボールスタッド20がソケット30に対して直立した状態(以下「直立状態」という)が図4には例示されている。直立状態は、軸部21の中心軸とソケット30の中心軸とが平行な状態(すなわちボールスタッド20が揺動していない状態)である。
【0031】
図4に例示される通り、装着状態にあるダストカバー12の第2基面F2は、直立状態において胴体部53における第3部分533の内周面に接触する。また、装着状態にあるダストカバー12における第2基面F2は、中心軸Cに対して傾斜する。具体的には、装着状態における第2基面F2は、第2段差面S2に近い位置ほど球形部22に近い(すなわちナックル40から遠い)傾斜面である。すなわち、本実施形態における第2基面F2は、ダストカバー12の中心軸Cに対して垂直な面(未装着状態)、または、第2段差面S2に近い位置ほど球形部22に近い傾斜面(装着状態)である。以上の構成によれば、第2基面F2が、第2段差面S2に近い位置ほど球形部22から遠い傾斜面である構成と比較して、第2基面F2により第3部分533が押圧され易いという利点がある。
【0032】
図5は、連結部54の内周面に第2段差部542が形成されない構成(以下「対比例」という)において装着状態にあるダストカバー12の断面図である。対比例においては、連結部54の剛性を充分に確保できない傾向がある。連結部54の剛性が不足する構成では、ボールスタッド20が傾斜する過程において、図5に例示される通り、胴体部53の第2部分532がナックル40側に盛上がる変形(以下「上方撓み」という)が発生する場合がある。上方撓みが発生すると、図5に符号αで示される通り、第2部分532の外周面にナックル40が接触する。以上のように上方撓みが発生し易い構成では、ダストカバー12(第2部分532)の耐久性に改善の余地がある。また、連結部54の剛性が充分に確保されない構成では、ボールスタッド20の回転に連動してダストカバー12が捻れる可能性もある。連結部54の全体の膜厚を充分に確保することで上方撓みを抑制することも可能であるが、今度は連結部54の剛性が過大となり、結果的にダストカバー12を適度に変形させることが困難となる。
【0033】
図6は、本実施形態のダストカバー12を部分的に拡大した断面図である。図6においては、ボールスタッド20がソケット30に対して揺動した状態が例示されている。本実施形態においては、第1段差部541に加えて第2段差部542が連結部54の内周面に形成される。したがって、連結部54の剛性が適度に確保される。また、ボールスタッド20が揺動する過程において第2基面F2が第3部分533の内周面を押圧する。したがって、図6に例示される通り、胴体部53の第2部分532における上方撓みが、図5の対比例と比較して抑制される。すなわち、第2部分532の外周面にナックル40が接触する可能性が低減される。したがって、本実施形態によれば、ダストカバー12の耐久性を充分に確保することが可能である。また、本実施形態によれば、第1段差部541と第2段差部542とを含む階段状の構造が連結部54の内周面に形成される。したがって、連結部54の全体の膜厚を充分に確保した構成と比較して連結部54の剛性が抑制され、結果的にダストカバー12を適度に変形させることが可能である。
【0034】
B:変形例
以上に例示した各態様に付加される具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された2以上の態様を、相互に矛盾しない範囲で適宜に併合してもよい。
【0035】
(1)前述の形態においては、連結部54の内周面に第1段差部541および第2段差部542を形成したが、連結部54の内周面に3個以上の段差部を形成してもよい。連結部54の内周面に3個以上の段差部が形成された構成においては、2個以上の段差部から選択された2個の段差部が「第1段差部」および「第2段差部」に相当する。
【0036】
(2)前述の形態においては、直立状態においてダストカバー12の第2基面F2が第3部分533の内周面に接触する構成を例示したが、直立状態において第2基面F2が第3部分533の内周面に接触しない構成も採用される。
【0037】
(3)前述の形態においては、第2段差面S2の高さH2が第1段差面S1の高さH1を上回る構成を例示したが、高さH1と高さH2との関係は以上の例示に限定されない。例えば、高さH2が高さH1を下回る構成、または、高さH2と高さH1とが同等である構成も想定される。また、前述の形態においては、第2基面F2の幅W2が第1基面F1の幅W1を上回る構成を例示したが、幅W1と幅W2との関係は以上の例示に限定されない。例えば、幅W2が幅W1を下回る構成、または、幅W2と幅W1とが同等である構成も想定される。
【符号の説明】
【0038】
10…ボールジョイント、11…ジョイント機構、12…ダストカバー、20…ボールスタッド、21…軸部、22…球形部、23…鍔部、30…ソケット、31…筐体部、32…底板、33…軸受部、34…軸受面、40…ナックル、51…被固定部、52…シール部、53…胴体部、54…連結部、61…締付部材、62…締付部材、100…ボールジョイント、521…リップ部、531…第1部分、532…第2部分、533…第3部分、541…第1段差部、542…第2段差部、C…中心軸、E1…周縁、F1…第1基面、F2…第2基面、S1…第1段差面、S2…第2段差面。
図1
図2
図3
図4
図5
図6