JPH11108046A

JPH11108046A - ボールジョイント用ボールシート

Info

Publication number: JPH11108046A
Application number: JP26869697A
Authority: JP
Inventors: Motohiro Sakai; 基裕酒井
Original assignee: TRW Automotive Japan Co Ltd
Current assignee: TRW Automotive Japan Co Ltd
Priority date: 1997-10-01
Filing date: 1997-10-01
Publication date: 1999-04-20

Abstract

(57)【要約】【課題】機械的強度に優れ、しかもボールスタッドの
ボール部を研磨してしまうことのないボールジョイント
用ボールシートを提供する。【解決手段】ボールジョイント１は、主として、先端
に球頭部１３を有する金属製のボールスタッド１１と、
この球頭部１３を摺動可能に保持するハウジング１７と
から構成されている。ボールシート２３は、ハウジング
１７の収納部１９に収納されている。このボールシート
２３は、ボールスタッド１１の球頭部１３と密着可能な
凹面部２３ａと、この凹面部２３ａに球頭部１３が収容
された状態で軸部１５が所定の角度で揺動可能となるよ
うに設けられた開口部２３ｂとを有している。このボー
ルシート２３は、熱可塑性樹脂である６，６−ナイロン
にアラミド繊維であるケブラーを３重量％含有したもの
を用いて金型成形したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボールジョイント
においてボールスタッドのボール部を摺動可能に保持す
るボールシートに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ボールジョイントは例えば自動車
等のリンク機構として用いられている。一般的なボール
ジョイントの構造は、例えば図２に示すように、ハウジ
ング１１７内に配設されたボールシート１２３の凹面部
１２３ａにボールスタッド１１１の球頭部１１３を保持
したものである。このボールスタッド１１１の球頭部１
１３は凹面部１２３ａを摺動可能なため、ハウジング１
１７の開口から外方に延び出した軸部１１５は首振り自
在となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このようなボールジョ
イントにおいては、ボールスタッド１１１の球頭部１１
３が荷重を受けた状態でボールシート１２３の凹面部１
２３ａを摺動するため、ボールシート１２３の凹面部１
２３ａはその入力荷重に対して耐えうる強度を有してい
る必要があった。

【０００４】この点につき、荷重受け面積を大きくする
ことにより応力を分散して強度アップを図ることが考え
られた。しかし、ボールジョイントが大型化するため、
近年の小型化やモジュール化に反することになり、好ま
しくなかった。一方、ボールシート１２３の材質を変化
させて強度アップを図ることも考えられた。すなわち、
熱可塑性樹脂にカーボンファイバーやグラスファイバー
などのような強化剤を含有させた材料でボールシートを
成形することが考えられた。

【０００５】しかし、グラスファイバーを強化剤として
用いた場合には、引っ張り強さ、硬さなど機械的性能は
向上するものの、相手つまりボールスタッド１１１の球
頭部１１３（通常金属製）を研磨してしまうという問題
があった。この研磨性は、グリース切れ状態に近づくに
つれて摩耗が促進するため、そのような状態になる前に
補充グリースを塗布して対処する必要があった。また、
カーボンファイバーを強化剤として用いた場合には、グ
ラスファイバーと比較して強化度合いが低いため、十分
な強化が期待できないという問題があった。

【０００６】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
り、機械的強度に優れ、しかもボールスタッドのボール
部を研磨してしまうことのないボールジョイント用ボー
ルシートを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段、発明の実施の形態及び発
明の効果】上記課題を解決するため、本発明のボールジ
ョイント用ボールシートは、アラミド繊維（芳香族ポリ
アミド繊維）を含有した熱可塑性樹脂により成形したこ
とを特徴とする。

【０００８】本発明のボールシートは、熱可塑性樹脂を
ベース材料として用いる。熱可塑性樹脂としては、例え
ばポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリ
プロピレン、ポリメタクリル酸メチルなどのビニル系ポ
リマーや、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリオキシ
メチレン、ポリアセタールなどの縮合系ポリマーなどが
挙げられる。ボールスタッドのボール部が荷重を受けた
状態でボールシートを摺動することからボールスタッド
の動作の円滑化を考慮すれば、摩擦係数が低く良好な耐
熱性を有することが好ましく、この点でベース材料とし
てはポリエチレン、ポリアセタール、ナイロンを用いる
ことが好ましく、特にナイロン（例えば６，６−ナイロ
ン、６，１０−ナイロン、６−ナイロンなど）を用いる
ことが好ましい。

【０００９】ところで、ボールシートは、ボールスタッ
ドのボール部が荷重を受けた状態で摺動するためその入
力荷重に対して耐えうる強度を有している必要がある
が、その一方で、自身の耐磨耗性に優れると共に、ボー
ルスタッドのボール部を研磨するおそれの小さいことも
要求される。アラミド繊維を含有した熱可塑性樹脂は、
単なる熱可塑性樹脂や、グラスファイバーあるいはカー
ボンファイバーを含有した熱可塑性樹脂と比較して、高
強度で自身の耐摩耗性やボールスタッドのボール部の非
研磨性に優れているという性質を有する。本発明者は、
アラミド繊維を含有した熱可塑性樹脂がこのような性質
を持つことを見出し、この性質をボールシートに適用し
たのである。その結果、機械的強度に優れ、しかもボー
ルスタッドのボール部を研磨してしまうことのないボー
ルシートを得ることができたものである。

【００１０】本発明において、アラミド繊維としては、
例えば、下記式（Ｉ）〜（III）で表される化合物を用
いることができ、このうち特に式（Ｉ）で表される化合
物（デュポン社製の商品名ケブラー（登録商標）、以下
同じ）が好ましい。

【００１１】

【化２】

【００１２】

【化３】

【００１３】

【化４】

【００１４】また、アラミド繊維の含有量は、特に限定
するものではないが、１〜１５重量％とするのが好まし
い。十分な強度アップ効果を得る観点からみれば１重量
％以上（特に２重量％以上）とするのが好ましく、一
方、１５重量％を越えて用いたとしても、摩擦係数や比
摩耗量は飽和値に達しているためそれ以上向上しないこ
と、またこのようなアラミド繊維は含有量が増加すると
コストが嵩みコストパフォーマンスが下がることから、
１５重量％以下とするのが好ましい。

【００１５】以上のように、本発明のボールジョイント
用ボールシートによれば、材質がアラミド繊維を含有し
た熱可塑性樹脂であるため、ボールジョイント用ボール
シートに要求される種々の条件（すなわちボールシート
自身の強度や耐磨耗性の向上、ボールスタッドのボール
部に対する非研磨性の向上）をことごとく満たすことが
できるという効果が得られる。

【００１６】

【実施例】

［材質評価試験］材質として、熱可塑性樹脂である
６，６−ナイロンのみ、６，６−ナイロンにアラミド
繊維としてケブラーを含有したもの、６，６−ナイロ
ンにグラスファイバーを含有したもの、につき、強化剤
としての強度アップの指標となる限界ＰＶ値を比較し
た。その結果、上記の材質に比べて上記、の材質
は共に高い値が得られた。

【００１７】また、これらにつき、ＪＩＳＫ−７２１
８による比摩耗量を比較したところ自身の摩耗量が最も
小さかったのは上記の材質であった。更に、ＡＳＴＭ
Ｄ３７０２−７８によるスチールワッシャを用いたス
ラストワッシャ試験の相手材重量損失を比較したとこ
ろ、相手材重量損失が最も小さかったのは上記の材質
で、最も大きかったのは上記の材質であった。

【００１８】以上のことから、十分な強度アップが図れ
るうえ、耐摩耗性に優れ、相手材（ボールジョイントに
おけるボールスタッド球頭部）を研磨するおそれが小さ
い材質は、上記すなわち熱可塑性樹脂にアラミド繊維
を含有させたものであることが判明した。

【００１９】［実施例］図１は本実施例のボールジョイ
ントの概略説明図である。ボールジョイント１は、主と
して、先端に球頭部１３を有するボールスタッド１１
と、この球頭部１３を摺動可能に保持するハウジング１
７とから構成されている。

【００２０】ボールスタッド１１は金属材料からなり、
軸部１５の一端に球面状の球頭部１３が形成されてい
る。ハウジング１７は収納部１９を有しており、その上
面には固定板２７に設けたネジ穴２８にねじ込み可能な
雄ねじ１８が設けられている。ボールシート２３は、ハ
ウジング１７の収納部１９に収納されている。このボー
ルシート２３は、ボールスタッド１１の球頭部１３と密
着可能な凹面部２３ａと、この凹面部２３ａに球頭部１
３が収容された状態で軸部１５が所定の角度で揺動可能
となるように設けられた開口部２３ｂとを有している。
このボールシート２３は、熱可塑性樹脂である６，６−
ナイロンにアラミド繊維であるケブラーを３重量％含有
したものを用いて金型成形したものである。一方、プラ
グ２５は、略ドーナツ状に形成された高剛性の補強部材
であり、ボールシート２３を収納部１９に収納した状態
で維持する役割を果たす。即ち、このプラグ２５は、ハ
ウジング１７の開口周縁に設けられた鍔２１によりボー
ルシート２３を収納部１９に押さえ込むように配設され
ている。また、プラグ２５の内周面２５ａは断面が略
「く」の字状となるように形成されている。

【００２１】［比較例］比較例のボールジョイントは上
記実施例と同様であるが、ボールシートが６，６−ナイ
ロンにグラスファイバーを５重量％含有させたものを用
いて成形された点で相違する。

【００２２】［強度・耐久試験］上記実施例、比較例に
つき、ハウジング１７に設けた雄ねじ１８を固定板２７
のネジ穴２８に螺合した状態でボールスタッド１１を引
き抜き方向（図１の矢印方向）に荷重を加えていき、ボ
ールスタッド１１の球頭部１３に押されてボールシート
２３が変形し球頭部１３がプラグ２５の内周面２５ａに
接触した時点即ちメタルポイント（図１にて２点鎖線で
表示）における荷重を測定した。

【００２３】上記実施例については５回、上記比較例に
ついては２回測定を行い、それぞれの平均値を比較した
ところ、上記実施例のメタルポイントにおける荷重は上
記比較例よりも約１５％アップしていた。このことか
ら、熱可塑性樹脂にグラスファイバーを含有させた場合
に比べてアラミド繊維であるケブラーを含有させた場合
の方が強度的に優れることがわかった。

【００２４】また、上記実施例、比較例につき、ボール
スタッド１１の球頭部１３をボールシート２３の凹面部
２３ａに何度も摺動させる耐久試験を行い、その後の球
頭部１３及びボールシート２３の重量損失を調査したと
ころ、いずれも実施例の方が比較例よりも勝っていた。

【００２５】なお、上記実施例で使用したケブラーは、
上記比較例で使用したグラスファイバーよりも密度が小
さく、しかも、低含有量で十分な強度アップを図ること
ができることから、ボールジョイントの軽量化にも寄与
する。また、上記実施例では金型でボールシート２３を
成型する際、溶融したケブラー含有樹脂材の通り道（ス
クリュー等）や金型が摩耗することがないため、グラス
ファイバー含有樹脂材を用いる比較例の場合よりもラン
ニングコストが安価になる。

【００２６】また、参考までにケブラー、グラスファイ
バー、カーボンファイバーの特性を下記表１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】なお、本発明の実施の形態は、上記実施例
に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に
属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもな
い。例えば、ボールシートは上記実施例のように球頭部
の全体を包み込むように形成してもよいが、図２のよう
に球頭部と環状に接触するように形成してもよい。ま
た、上記実施例ではプラグを設けたが、このプラグは必
ずしも設ける必要はない。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のボールジョイントの概略説明図であ
る。

【図２】一般的なボールジョイントの概略説明図であ
る。

【符号の説明】

１・・・ボールジョイント、１１・・・ボールスタッ
ド、１３・・・球頭部、１５・・・軸部、１７・・・ハ
ウジング、１９・・・収納部、２１・・・鍔、２３・・
・ボールシート、２３ａ・・・凹面部、２３ｂ・・・開
口部、２５・・・プラグ、２５ａ・・・内周面、２７・
・・固定板、２８・・・ネジ穴。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アラミド繊維を含有した熱可塑性樹脂に
よって成形されたことを特徴とするボールジョイント用
ボールシート。
【請求項２】前記アラミド繊維が下記一般式（Ｉ）で
表される化合物であることを特徴とする請求項１記載の
ボールジョイント用ボールシート。【化１】
【請求項３】前記アラミド繊維の含有量が１〜１５重
量％であることを特徴とする請求項１又は２記載のボー
ルジョイント用ボールシート。
【請求項４】前記熱可塑性樹脂がポリエチレン、ポリ
アセタール、ナイロンから選ばれた１種を主成分とする
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のボー
ルジョイント用ボールシート。