JP2004316771A - 球面軸受の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な方法により、鋳造後の外側部材に対するボール部の円滑な回転を可能にすると共に、ボール部と樹脂ライナとの間の隙間を完全に排除することが可能であり、ボール部と樹脂ライナとの良好な摺接状態を長期にわたって維持することが可能な球面軸受の製造方法を提供する。
【解決手段】金属ボール部１０を有する内側部材と、この内側部材のボール部１０を包持するボール受部２０を有して該内側部材と連結した外側部材２とを備えた球面軸受の製造方法であって、前記内側部材のボール部１０をコアとして型内にインサートした状態で射出成形を行い、かかるボール部１０を覆う樹脂ライナ３を成形し、前記ボール部１０及び樹脂ライナ３をコアとして型内にインサートした鋳造により、前記樹脂ライナ３を覆う外側部材２を成形し、更に、前記鋳造の終了後に、内側部材のボール部１０を介して該ボール部１０を覆っている樹脂ライナ３を加熱するようにした。
【選択図】 図７

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リンク機構の揺動中心となるボール部を備えた内側部材とこれを包持する外側部材とが揺動あるいは回転運動自在に連結され、主に自動車のサスペンションアーム部やステアリング部、コンバインの切刃駆動部等のリンクモーション機構等に用いられる球面軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開昭５７−７９３２０号公報
【特許文献２】実開昭６３−１８８２３０号公報
【特許文献３】特開平５−２６２２５号公報
【特許文献４】特開平７−１９００６６号公報
【特許文献５】特開昭４８−１９９４０号公報
【特許文献６】特開昭６２−２８８７１６号公報
【特許文献７】特開２０００−３９１５９号公報
【０００３】
一般的に、この種の球面軸受としては、ボール部を有する内側部材と、この内側部材のボール部を包持して該内側部材と相対的に揺動あるいは回転運動自在に連結する外側部材とを備えたものが知られている。前記外側部材は内側部材に対して荷重が作用した場合であっても、かかる荷重に抗してボール部を離脱不能に包持するものでなくてはならない。このため、球面軸受においては、如何なる構造を用いて前記ボール部を外側部材の内部に封じ込め、且つ、内側部材と外側部材との自由な揺動及び回転運動を確保するかが問題となる。
【０００４】
従来より採用されている球面軸受の構造の一つとしては、ボール部の直径よりも大きな凹所を有する外側部材としての金属製ケーシングを準備し、自己潤滑性を有する樹脂シートによって包まれた内側部材のボール部をこのケーシング内に圧入したものが知られている（特開昭５７−７９３２０号公報、実開昭６３−１８８２３０号公報、特開平５−２６２２５号公報、特開平７−１９００６６号公報等）。この球面軸受では、ボール部を包み込む樹脂シートが該ボール部とケーシングとの間で押し潰されて弾性変形を生じるので、これによってボール部と樹脂シートとの隙間が排除され、かかるボール部をケーシング内でガタつきなく回転させることが可能である。また、ボール部は樹脂シートにのみ摺接していることから、長期にわたってこの球面軸受を使用しても、ボール部が偏摩耗を生じる等のトラブルが発生することもない。
【０００５】
その反面、このように樹脂シートをボール部とケーシングとの間に挟み込むタイプの外側部材では、かかる樹脂シートが圧縮された状態でボール部に接していることから、ボール部の動きが若干重くなり、この球面軸受を用いてリンク機構を構成した場合に、滑らかな軽い動きを得にくくなるといった問題点がある。また、樹脂シートがボール部の球面を締め付けていることから、経時的な使用によって樹脂シートの摩耗が発生し易く、かかる摩耗が進行すると、外側部材とボール部との間にガタつきが発生し易くなるといった問題点もある。更に、大きな荷重が作用すると樹脂シートが弾性変形することから、そのような荷重がこの球面軸受に作用した場合にはボール部が外側部材から離脱し易いといった問題点もある。
【０００６】
一方、その他の球面軸受の構造としては、ボール部を中子として外側部材を鋳造することにより、かかるボール部を外側部材内に直接封じ込めた構造が知られている（特開昭４８−１９９４０号公報）。この球面軸受では、先ずボール部に対してフッ素樹脂等からなる低摩擦係数の樹脂ライナ（厚さ０．５ｍｍ程度）を被せ、ボール部を樹脂ライナと共に金型内にセットした後、外側部材を亜鉛合金又はアルミ合金のダイカスト鋳造しており、鋳造された外側部材が樹脂ライナを介してボール部を包持するようになっている。この構造では、ボール部、樹脂ライナ及び外側部材の三者間の隙間を完全に排した状態で、かかるボール部を外側部材の内部に封じ込めることができ、しかも樹脂ライナとして自己潤滑性を有する材料を選択することで、無給油での使用用途にも対応できるといった利点があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このように樹脂ライナを被せたボール部を中子として外側部材をダイカスト鋳造した場合、鋳造後の外側部材が鋳縮を生じ、樹脂ライナを介してボール部を締め付けるので、外側部材を鋳造しただけでは該外側部材及び樹脂ライナに対してボール部を自由に回転させることができなかった。
【０００８】
このため、特開昭４８−１９９４０号公報に開示される球面軸受では、外側部材をダイカスト鋳造した後に、かかる外側部材又はボール部に対して外力を作用させ、外側部材を塑性変形させることで、ボール部と樹脂ライナの間に微少な隙間を形成し、それによってボール部の自由な回転を確保していた。
【０００９】
しかし、ボール部と樹脂ライナとの間に適度な大きさの隙間を形成するためには、外側部材またはボール部に作用させる外力の大きさの調整が難しかった。すなわち、余りに小さな外力だと充分な隙間が形成されず、ボール部と外側部材とが依然として緊密に接触しているので、外側部材に対するボール部の運動が重くなる一方、過度に大きな力だと隙間が大きくなり過ぎ、ボール部が外側部材に対してガタついてしまう。また、ボール部と樹脂ライナとの間に僅かでもガタつきが存在すると、経時的な使用によってボール部と樹脂ライナの隙間が増大してしまい、リンク機構に使用した場合等に、内側部材と外側部材との間で運動や力を正確に伝達することができなくなってしまう。
【００１０】
更に、この種の球面軸受では、僅かな振動等の作用により、意図せずして内側が外側に対して揺動運動を行ってしまうのを防止するため、使用用途に応じて内側部材の外側部材に対する運動の軽さ、すなわち予圧をある程度調節できると便利である。しかし、外側部材を塑性変形させて樹脂ライナとボール部との間に隙間を形成する方法では、かかる隙間の大きさを微妙に調整することが困難であり、樹脂ライナがボール部を締め避ける力、すなわち予圧を意図的に調整することは困難であった。
【００１１】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、簡易な方法により、鋳造後の外側部材に対するボール部の円滑な回転を可能にすると共に、ボール部と樹脂ライナとの間の隙間を完全に排除することが可能であり、ボール部と樹脂ライナとの良好な摺接状態を長期にわたって維持することが可能な球面軸受の製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の球面軸受の製造方法では、先ず、内側部材をなす金属ボール部をコアとしてモールド成形の型内にインサートし、かかるボール部を覆う樹脂ライナを射出成形する。かかる樹脂ライナはボール部をコアとして成形されることから、樹脂ライナとボール部の球面との間には隙間が存在せず、樹脂ライナにはボール部の球面がそのまま転写される。従って、ボール部として真球度の高いベアリング用鋼球を使用すれば、樹脂ライナには鏡面状の良好な摺接面を形成することができ、かかる摺接面をボール部に対して緊密に接触させることができる。また、ボール部の赤道を覆うようにして樹脂ライナを成形すれば、成形後の樹脂ライナがボール部から分離するのを防止することができ、以降の製造工程においてボール部と樹脂ライナとを一体的なものとして取り扱うことが可能である。
【００１３】
次に、樹脂ライナが装着されたボール部をコアとして金型内にインサートし、かかる樹脂ライナを外側から覆う外側部材を鋳造する。製造された球面軸受の寸法精度を高める観点からすれば、かかる鋳造は高圧鋳造が好ましく、更に、大量生産という観点からすれば、サイクルタイムを短く設定することが可能なダイカスト鋳造が好ましい。鋳造に使用する合金としては亜鉛合金、アルミ合金、マグネシウム合金、チタン合金等を使用することが可能であるが、自動車のサスペンション構造等の足周り部品として使用する球面軸受であれば、軽量化の観点からアルミ合金やマグネシウム合金等を使用することが好ましい。
【００１４】
このようにして外側部材を鋳造した後は、樹脂ライナがボール部を締め付けており、樹脂ライナに対しするボール部の自由な回転は困難な状態となっている。すなわち、樹脂ライナはボール部をコアとした射出成形によって該ボール部に対して装着されることから、射出成形後に生じる収縮によってボール部を締め付けており、更に、外側部材も鋳造後に鋳縮を生じることから、樹脂ライナをボール部に向けて締め付けており、結果的にボール部は樹脂ライナと過度に圧接した状態にある。このため、外側部材を鋳造した後は、樹脂ライナに対するボール部の回転が阻害された状態にある。
【００１５】
そこで、本発明方法では、外側部材を鋳造した後に、内側部材のボール部を介して該ボール部を覆っている樹脂ライナを加熱するようにしている。かかる樹脂ライナはボール部を包持し、これに緊密に接触していることから、ボール部を加熱すれば、その熱エネルギが樹脂ライナに伝達され、樹脂ライナもある程度の温度にまで加熱されることになる。このとき、樹脂ライナが昇温し、ガラス転移点Ｔ_ｇ 付近にまで加熱されれば、かかる樹脂ライナの曲げ弾性率等の機械的強度が徐々に低下することから、樹脂ライナはボール部の大きさに倣った形状に変形し易くなり、この加熱後に樹脂ライナが冷えれば、かかる樹脂ライナのボール部に対する締め付け力が軽減される。また、加熱されたボール部は膨張するので、かかるボール部が樹脂ライナを押し拡げる効果も発揮され、これによってもボール部の冷却後は樹脂ライナによる締め付け力が軽減される傾向にある。
【００１６】
従って、このように外側部材の鋳造後にボール部を介して樹脂ライナを加熱してやれば、樹脂ライナがボール部を締め付ける力を緩和させることができ、樹脂ライナに対してボール部を円滑に回転させることが可能となる。そして、このような方法によれば、ボール部は樹脂ライナに対して回転可能となるものの、これら両者の間には何ら隙間が形成されることがないので、外側部材に対するボール部のガタつきを完全に排除することができ、長期にわたる経時的な使用においても、外側部材と内側部材との間で荷重の伝達及び運動の伝達を高精度に行い得るものである。また、外側部材の鋳造後にボール部を加熱するだけで、かかるボール部の円滑な回転を実現することができるので、極めて簡便に実施することができ、各製造工程の自動化や大量生産に対しても容易に対応することが可能である。
【００１７】
最終工程でボール部を介して樹脂ライナを加熱する際には、ボール部を加熱するだけでも良いが、かかるボール部に対して外力を作用させ、ボール部を弾性変形領域内で押し潰すようにしても良い。このように樹脂ライナの加熱と同時にボール部を加圧し、かかるボール部を押し潰すように構成すれば、弾性変形したボールが樹脂ライナを外側部材に向けて加圧するように働くので、樹脂ライナを押し拡げる効果が増進され、樹脂ライナによるボール部の締め付け力を一層効果的に軽減することが可能となる。
【００１８】
本発明方法における樹脂ライナの材質としては、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトンケトン、ポリケトン、ポリエーテルサルフォン、液晶ポリマー、ポリアリルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、フッ素樹脂、ポリアミド等を使用することが可能である。また、最終工程における樹脂ライナの加熱温度は選択した材質との関係で決定され、樹脂ライナのボール部に対する締め付け力を除去するという観点からすれば、選択した材料のガラス転移点を超える温度にまで樹脂ライナを加熱するのが好ましい。
【００１９】
また、ボール部を介して樹脂ライナを加熱する方法としては、ボール部を加熱する工程を外側部材の鋳造後に独立して設けても良いし、例えば、外側部材の鋳造後にボール部に対してシャンクを接合して内側部材を完成させるのであれば、かかるシャンクをボール部に対して電気抵抗溶接で接合し、この溶接時の発熱をそのまま利用して樹脂ライナを加熱し、かかる樹脂ライナの締め付け力の除去とシャンクのボール部に対する接合を一つの工程で実施するようにしても良い。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を用いながら本発明の球面軸受を詳細に説明する。
図１は本発明を適用した球面軸受の第１実施例を示すものである。この球面軸受は、先端にボール部を備えた内側部材としてのボールシャンク１と、このボールシャンク１のボール部１０を包持するボール受部２０を有する外側部材としてのホルダ２とから構成され、前記ボールシャンク１及びホルダ２が揺動又は回転運動自在に連結している。
【００２１】
前記ボールシャンク１はボール部１０となる真球度の高いベアリング用鋼球に対して棒状のシャンク１１を溶接して形成されており、このシャンク１１の根元にはリンク等の被取付体を固定するための六角座面１２が形成されている。また、このシャンク１１の先端には雄ねじ１３が形成されており、この雄ねじ１３にナットを螺合させることで、被取付体を前記六角座面１２との間で挟持固定し得るようになっている。
【００２２】
一方、前記ホルダ２は、ボールシャンク１のボール部１０を包持するボール受部２０と、かかるボール受部２０をリンクに結合するための固定部２１とを備え、これらボール受部２０と固定部２１とがアルミニウム合金又は亜鉛合金のダイカスト鋳造により一体に成形されている。前記ボール受部２０にはボール部１０の球面を包持するようにして環状の樹脂ライナ３が埋め込まれており、ボールシャンク１のボール部１０はこの樹脂ライナ３とのみ接している。樹脂ライナ３は厚さ１ｍｍ程度であり、ボール部１０が離脱することがないよう、かかるボール部１０の赤道を含む略２／３程度の球面を覆っており、この樹脂ライナ３の内側にはボール部１０の球面に略合致した凹球面状の摺接面３０が形成されている。これにより、ボールシャンク１はボール部１０を揺動中心とし、ホルダ２に対して自在に揺動又は回転運動をなし得るようになっている。尚、図１中では省略してあるが、前記固定部２１には雌ねじが形成されており、例えばリンクを構成するロッド等の先端に形成された雄ねじを結合できるようになっている。
【００２３】
また、かかるホルダ２のボール受部２０にはボール部１０を露出させる一対の開口部２２，２３が相反する方向に向かって形成されており、一方の開口部２２を介して前記シャンク１１がボール部１０と接合される一方、他方の開口部２３には蓋部材２４が取り付けられ、この蓋部材２４の内側が油溜まり２５となっている。これら開口部２２，２３の周縁とボール部１０との間には前記樹脂ライナ３の一部が露呈しており、ボール受部２０を構成する合金はボール部１０に対して直接接触していない。また、各開口部２２，２３の周縁は樹脂ライナ３の端面に被さっており、ボール受部２０が樹脂ライナ３を強固に抱え込む構造となっている。
【００２４】
ホルダ２のボール受部２０に形成された各開口部２２，２３の内径は、ボールシャンク１のボール部１０のに直径よりも僅かに小さく形成されている。前述の如く、樹脂ライナ３がボール部１０の赤道を含む略２／３程度の球面を覆うと共に、かかる樹脂ライナ３はボール受部２０によって抱え込まれていることから、本来、ボール部１０がホルダ２のボール受部２０から離脱してしまうことは無いはずである。しかし、ボールシャンク１に対して軸方向の荷重が過大に作用した場合に、樹脂ライナ３を押し潰すようにしてボール部１０がボール受部２０から離脱してしまうトラブルも想定される。このため、譬え樹脂ライナ３が押し潰されてもボール部１０がボール受部２０から離脱することがないよう、各開口部２２，２３の内径をボール部１０の直径よりも僅かに小さく形成してある。
【００２５】
更に、前記ホルダ２の外周縁とボールシャンク１のシャンク１１との間にはブーツシール４が取り付けられており、ボールシャンク１のボール部１０とホルダ２のボール受部２０との隙間に対して埃やごみ等が侵入するのを防止している他、グリース等の潤滑剤を収容するシールポケット４０を形成している。ここで、前記ブーツシール４のボールシャンク１側の端部４１はその弾性によってシャンク１１に密着する一方、ホルダ２側の端部４２は係止リングによってホルダ２の外周縁との間に挟み込まれており、ボールシャンク１の揺動あるいは回転運動によっても外れることがないようになっている。
【００２６】
次に、この実施例の球面軸受の具体的製造方法について説明する。
この実施例の球面軸受のホルダ２はボールシャンク１のボール部１０を中子として鋳造金型内にインサートしたダイカスト鋳造により製造される。このため、樹脂ライナ３をボール受部２０に埋め込むに当たっては、先ず、かかる樹脂ライナ３をボール部１０となるベアリング用鋼球に対して装着する必要がある。図２は鋼球に対して樹脂ライナ３を装着した状態を示す正面図である。この樹脂ライナ３はボール部１０の外径に適合する内径を具備したリング状に成形され、ボール部１０の赤道を覆うように該ボール部１０に対して装着されている。この樹脂ライナ３にはガラス転移点１５１℃、融点３４３℃のポリエーテルエーテルケトン（ビクトレックス社製／商品名：ＰＥＥＫ）が用いられており、厚さ約１．０ｍｍに形成されている。
【００２７】
このような樹脂ライナ３はボール部１０をコアとして型内にインサートした射出成形によって製作され、そのままボール部に装着される。すなわち、ボール部１０となる鋼球を金型内にインサートした状態で合成樹脂の射出成形を行い、樹脂ライナ３の成形とボール部１０への装着を一つの工程で行うのである。このように樹脂ライナ３の成形を行えば、ボール部１０への装着手間が省略される他、樹脂ライナ３の内周面がボール部１０の球面に略合致したものとなり、かかる樹脂ライナ３をボール部１０に対して確実に装着してやることができる。
【００２８】
次に、前記ホルダ２をダイカスト鋳造する。このダイカスト鋳造に際しては、図３に示すように、上下に分割された一対の鋳造金型５，６内に対して前工程で樹脂ライナ３を装着したボール部１０を中子としてインサートし、この状態でアルミニウム合金又は亜鉛合金の溶湯を金型内のキャビティ７に圧入する。このとき、インサートされたボール部１０は金型５，６に形成された円柱状の支持座５０，６０によって挟持され、金型内における位置ずれが防止される。また、支持座５０，６０はボール部１０だけでなく樹脂ライナ３も上下から挟み込んでおり、これによって樹脂ライナ３はボール部１０に装着された状態でキャビティ７内に固定され、ボール部１０と接触する内周面を残して前記キャビティ７内に注入された合金に覆われる。
【００２９】
これにより、図４に示すように、ボール部１０を前記合金でくるんだホルダ２が鋳造される。鋳造されたホルダ２には金型５，６の支持座５０，６０に対応した部位に開口部２２，２３が形成され、ボール部１０はこれら開口部２２，２３からのみ露呈している。また、ボール部１０に装着されていた樹脂ライナ３は鋳造されたボール受部２０に埋め込まれた状態となり、かかるボール受部２０に強固に固定される。金型５，６の支持座５０，６０が樹脂ライナを上下から挟み込んでいたので、ダイカスト鋳造されたボール受部２０はボール部１０に接触していない。更に、ダイカスト鋳造されたボール受部２０は樹脂ライナ３の端面の一部に被さっており、かかるボール受部２０は樹脂ライナ３を抱え込んでいる。これにより、樹脂ライナ３はボール受部２０と強固に一体化されている。
【００３０】
ホルダ２の材質として亜鉛合金を用いた場合の鋳造温度は４００℃以上であり、また、アルミニウム合金を用いた場合の鋳造温度は６００℃以上であることから、かかる鋳造温度は樹脂ライナ３の耐熱温度を遥かに上回っており、本来であれば、約１ｍｍと極めて薄く形成された樹脂ライナ３はホルダ２の鋳造の際に炭化してしまうと考えられる。しかし、このようなダイカスト鋳造を用いた製造工程では、ボール部１０が樹脂ライナ３に比べて極めて大きな熱容量を有していることから、ボール部１０が鋳造合金の溶湯から樹脂ライナ３に流入した熱エネルギを奪い取る役割を果たし、かかる樹脂ライナ３の炭化が防止される。従って、樹脂ライナ３はボール受部２０と接する外周面側は該ボール受部２０に対して焼きついてしまうが、ボール部１０と接する内周面側は炭化することなく残存し、ボール部１０との摺接面を形成する。また、ダイカスト鋳造は鋳造合金の溶湯を高圧で素早くキャビティ８内に注入するものであり、溶湯の注入からホルダ２の取り出し迄のサイクルタイムが５〜１０秒と極めて短い。従って、この点においてもホルダ２の鋳造時における樹脂ライナ５の炭化が防止されているものと考えられる。もっとも、樹脂ライナ３のボール部１０に対する摺接面３０を確実に保護するという観点からすれば、ダイカスト鋳造後に金型５，６から取り出したホルダ２を直ちに水冷し、鋳造後のホルダ２が有している残留熱を除去することが好ましい。
【００３１】
次に、ホルダ２のボール受部２０に包持されたボール部１０に対してシャンク１１を溶接する。かかる溶接にはプロジェクション溶接が用いられ、図５に示すように、ボール受部２０の開口部２２を介してから露呈するボール部１０の球面に対してシャンク１１の端面を所定の力Ｆで圧接させる一方、開口部２３を介して露呈するボール部１０の球面に対して電極８を当接させ、これらシャンク１１及び電極８に溶接電流を通電して行われる。電極８とボール部１０との間に大きな通電抵抗が存在すると、ボール部１０の電極当接箇所が溶融してしまうので、かかる電極８にはボール部１０の球面に沿った凹面座８０が形成され、ボール部１０の球面に対して緊密に面接触を生じるようになっている。シャンク１１をボール部１０に対して押し付ける力Ｆとしては、ボール直径１５．８７５ｍｍ、シャンクの先端直径１０ｍｍの場合に、５８８０Ｎ（６００ｋｇｆ）程度である。
【００３２】
そして、このようにしてプロジェクション溶接が終了すると、図６に示すように、ボール部１０がホルダ２のボール受部２０に包持されたボールシャンク１が完成する。
【００３３】
このシャンク１１とボール部１０の溶接は、同時に樹脂ライナ３がボール部１０を締め付けている力を除去するという効果も産み出す。本発明の製造方法では、先ずボール部１０に対して樹脂ライナ３を射出成形で装着しいるが、かかる射出成形の完了後に樹脂ライナ３が収縮するため、図７（ａ）に示すように、ボールは樹脂ライナ３によって締め付けられた状態となり、樹脂ライナにはボール部の球面に沿って引っ張り応力が作用した状態となる。また、ダイカスト鋳造によってホルダ２を成形すると、鋳造後の収縮（鋳縮）により、図７（ｂ）に示すように、ホルダ２が樹脂ライナ３の外側からボール部１０を締め付ける状態となる。従って、ホルダ２を鋳造した後はボール部１０が樹脂ライナ３によって強力に締め付けられた状態となり、そのままではボール部１０を樹脂ライナ３及びホルダ２のボール受部２０に対して回転させることが不可能であり、また、回転させることができたとしても、その動きは極めて思いものにならざるを得ない。
【００３４】
しかし、図７（ｃ）に示すように、ホルダ２の鋳造後にボール部１０を加熱することで、かかるボール部１０と接する樹脂ライナ３の温度がガラス転移点Ｔ_ｇ 以上にまで上昇すると、樹脂ライナ３を形成する樹脂材料そのものの物性値が変化し始め、曲げ弾性率やせん断弾性率が徐々に低下するので、かかる樹脂ライナ３をボール部１０の大きさに倣って変形させることができる。このとき、ボール部１０それ自身も熱膨張を生じ、常温下よりも直径が僅かに大きくなることから、ボール部１０が僅かに膨らんで樹脂ライナ３を押し拡げることになる。これにより、ボール部１０に対する樹脂ライナ３の締め付け力が軽減又は除去され、樹脂ライナ３に対するボール部１０の自由な回転が可能となる。
【００３５】
シャンク１１をボール部１０に溶接する際には、かかる溶接部位は１２００℃程度にまで加熱されており、ボール部１０に接する樹脂ライナ３もガラス転移点Ｔ_ｇ 以上の温度にまで加熱されている。従って、ホルダ２の鋳造後にシャンク１１をボール部１０に対して溶接すると、それまではボール部１０を締め付けていた樹脂ライナ３が該ボール部１０に倣うようにして変形し、かかる樹脂ライナ３がボール部１０を締め付けていた力を軽減させ又は取り除くことができるのである。すなわち、前述の製造方法では、シャンク１１をボール部１０に対して溶接することにより、かかるボール部１０がホルダ２のボール受部２０と一体化された樹脂ライナ３に対して自在に回転することが可能となるのである。
【００３６】
このとき、ボール部１０と樹脂ライナ３は隙間なく接触してはいるものの、何ら応力が発生してない理想的な接触状態となることから、ボールシャンク１はホルダ２に対してボール部１０を中心とした揺動運動又はシャンク１１の軸周りの回転運動を極めて円滑に行うことが可能となる。しかも、樹脂ライナ３とボール部１０との間の隙間は完全に排除されていることから、ボールシャンク１がホルダ２に対してガタ付きを生じることもなく、長期にわたる経時的な使用においても充分にその性能を維持することができるものである。
【００３７】
また、シャンク１１をボール部１０に対してプロジェクション溶接する工程では、かかるシャンク１１をボール部１０に対して加圧力Ｆで圧接させており、このことも樹脂ライナの締め付け力を軽減又は除去する上で有利に働いている。すなわち、この加圧力Ｆによりボール部１０はシャンク１１と電極８との間で僅かに押し潰され、溶接中は加圧方向と直交する方向の直径が僅かに大きくなる。このため、ボール部１０それ自体がガラス転移点Ｔ_ｇ 以上に加熱された樹脂ライナ３をホルダー２のボール受部２０に向けて押し付けるように働き、樹脂ライナ３の変形が促進されている。従って、ボール部１０に対する加熱と同時に、かかるボール部１０を加圧すれば、一層効果的にボール部１０に対する樹脂ライナ３の締め付け力を軽減又は除去することができ、ボール部１０の樹脂ライナ３に対する自由な回転、ひいてはボールシャンク１のホルダ２に対する円滑な揺動運動が可能となるものである。
【００３８】
そして、最後にシャンク１０とホルダ２の外周縁との間に前述したブーツシール３を取付け、このブーツシール３が形成するシールポケット３０にグリース等の潤滑剤を充填することにより、本実施例の球面軸受は完成する。
【００３９】
このようにな本発明の球面軸受を実際に製造し、ホルダに対してボールシャンクを繰り返し揺動させる耐久試験を実施した。使用した球面軸受のボール部の直径は１９．０５ｍｍであり、揺動運動の繰り返し周波数は１３Ｈｚである。樹脂ライナを埋め込むことなくホルダをダイカスト鋳造した従来の球面軸受（特開平６２−２８８７１６号公報）では、１時間経過の時点でホルダのボール受部とボールシャンクのボール部が焼き付きを起こしてしまったのに対し、ボール部が樹脂ライナとのみ摺接する本発明の球面軸受では、２１６時間（９日）が経過してもボール部と樹脂ライナとの間には隙間が発生せず、ボールシャンクがホルダに対してガタつくことがなかった。
【００４０】
次に、図８は本発明方法によって製造される球面軸受の第２実施例を示す断面図である。
この球面軸受は、外側部材としての外輪１０１と、内側部材としての内輪１０２と、これら内輪１０２と外輪１０１の間に介装された樹脂ライナ１０３とから構成され、外輪１０１に保持された樹脂ライナ１０３に対して内輪１０２が自在に揺動運動又は回転運動をなし得るようになっている。前記内輪１０２はリンク機構のロッド１０４を挿入するための貫通孔１０５を有して環状に形成されており、外周面１０６は前記樹脂ライナ１０３と摺接する凸状球面に仕上げられている。また、前記樹脂ライナとしては第１実施例と同じポリエーテルエーテルケトンを使用し、その厚さは１．０ｍｍとした
【００４１】
この第２実施例の球面軸受の製造方法も前述した第１実施例の球面軸受の製造方法と略同じである。先ずは、内輪１０２をコアとしてモールド型内にインサートして樹脂ライナ１０３の射出成形を行い、かかる樹脂ライナ１０３を内輪１０２の球面１０６に装着する。次に、樹脂ライナ１０３を装着した内輪１０２を中子として金型内にインサートし、この状態でアルミニウム合金又は亜鉛合金の溶湯を金型内に圧入し、前記外輪１０１のダイカスト鋳造を行う。これにより、内輪１０２を前記合金でくるんだ外輪１０１が鋳造される。このとき、内輪１０２に装着されていた樹脂ライナ１０３はその外周面が鋳造された外輪１０１に焼きついて固着し、かかる外輪１０１と強固に一体化される。
【００４２】
但し、樹脂ライナ１０３は射出成形後に進行する収縮によって内輪１０２を外側から締め付けており、また、鋳造された外輪１０１も鋳縮によって樹脂ライナ１０３を内輪１０２に向けて締め付けていることから、この状態では内輪１０２を外輪１０１に対して自在に回転させることは不可能である。
【００４３】
従って、樹脂ライナ１０３が内輪１０２を締めさ付けている力を軽減又は除去するため、第１実施例の製造方法と同様、外輪１０１の鋳造後に内輪１０２を介して樹脂ライナ１０３を加熱することが必要となる。この第２実施例の球面軸受では、図９に示すように、内輪１０２の貫通孔１０５に対して高周波交流電源１０７に接続されたコイル１０８を挿入し、かかる内輪１０２を高周波加熱によって貫通孔１０５の内部から加熱するようにした。内輪の加熱温度は約１５００〜１６００℃、加熱時間は約０．２〜０．５ｓｅｃとした。
【００４４】
そして、このように内輪１０２を加熱すると、内輪１０２に接触している樹脂ライナ１０３もガラス転移点Ｔ_ｇ 以上の温度にまで加熱されるので、それまでは内輪１０２を締め付けていた樹脂ライナ１０３が該内輪１０２に倣うようにして変形し、かかる樹脂ライナ１０３が内輪１０２を締め付けていた力を軽減させ又は取り除くことができる。これにより、内輪１０２が外輪１０１と一体化された樹脂ライナ１０３に対して自在に回転することが可能となり、内輪１０２の貫通孔１０５に固定されたロッド１０４は外輪１０１に対し、内輪１０２を中心とした揺動運動又は自身の軸周りの回転運動を極めて円滑に行うことが可能となる。
【００４５】
このとき、内輪１０２と樹脂ライナ１０３は隙間なく接触してはいるものの、何ら応力が発生してない理想的な接触状態となることから、しかも、樹脂ライナ１０３と内輪１０２との間の隙間は完全に排除されていることから、内輪１０２が外輪１０１に対してガタ付きを生じることもなく、長期にわたる経時的な使用においても充分にその性能を維持することができるものである。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明の球面軸受によれば、内側部材のボール部に対して樹脂ライナを射出成形で装着し、更に、この樹脂ライナを覆うようにして外側部材を鋳造し、最後に内側部材のボール部を介して該ボール部を覆っている樹脂ライナを加熱することにより、かかる樹脂ライナのボール部に対する締め付け力を軽減又は除去して、外側部材に対する内側部材の円滑な揺動運動又は回転運動を実現することができ、しかもボール部と樹脂ライナとの間には何ら隙間が形成されることがないので、外側部材に対する内側部材のガタつきを完全に排除することができ、長期にわたる経時的な使用においても、外側部材と内側部材との間で荷重の伝達及び運動の伝達を高精度に行うことが可能となる。また、外側部材の鋳造後にボール部を加熱するだけで、かかるボール部の円滑な回転を実現することができるので、極めて簡便に実施することができ、各製造工程の自動化や大量生産に対しても容易に対応することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法によって製造される球面軸受の第１実施例を示す正面断面図である。
【図２】第１実施例に係る球面軸受の製造方法において、ボール部に樹脂ライナを装着した状態を示す正面図である。
【図３】第１実施例に係る球面軸受の製造方法において、ボール部を中子としてホルダを鋳造する様子を示す断面図である。
【図４】第１実施例に係る球面軸受の製造方法において、鋳造されたホルダを示す正面断面図である。
【図５】第１実施例に係る球面軸受の製造方法において、ホルダに包持されたボール部に対してシャンクを溶接する様子を示す正面断面図である。
【図６】第１実施例に係る球面軸受の製造方法において、ボール部に対してシャンクを溶接した後の状態を示す正面断面図である。
【図７】分図（ａ）は樹脂ライナの射出成形後のボールに対して作用している締め付け力を示す図、分図（ｂ）はホルダの鋳造後のボール部に対して作用している締め付け力を示す図、分図（ｃ）は前記締め付け力を除去するための工程を示す図である。
【図８】本発明方法によって製造される球面軸受の第２実施例を示す正面断面図である。
【図９】第２実施例に係る球面軸受の製造方法において、外輪の鋳造後に内輪を加熱する工程を示す正面断面図である。
【符号の説明】
１…ボールシャンク（内側部材）、２…ホルダ（外側部材）、３…樹脂ライナ、１０…ボール部、２０…ボール受部

Claims (5)

1. 金属ボール部を有する内側部材と、この内側部材のボール部を包持するボール受部を有して該内側部材と相対的に揺動あるいは回転運動自在に連結する外側部材とを備えた球面軸受の製造方法であって、
   前記内側部材のボール部をコアとして型内にインサートした状態で射出成形を行い、かかるボール部を覆う樹脂ライナを成形し、
   前記ボール部及び樹脂ライナをコアとして型内にインサートした鋳造により、前記樹脂ライナを覆う外側部材を成形し、更に、
   前記鋳造の終了後に、内側部材のボール部を介して該ボール部を覆っている樹脂ライナを加熱することを特徴とする球面軸受の製造方法。
2. 鋳造終了後の樹脂ライナの加熱温度は、かかる樹脂ライナのガラス転移点Ｔ_ｇ 以上であることを特徴とする請求項１記載の球面軸受の製造方法。
3. 前記鋳造の終了後に、内側部材のボール部を介して該ボール部を覆っている樹脂ライナを加熱すると同時に、かかるボール部を加圧して弾性変形させることにより、前記樹脂ライナを外側部材に向けて加圧することを特徴とする請求項１記載の球面軸受の製造方法。
4. 前記外側部材を鋳造した後、前記ボール部にシャンクを圧接させると共にこれらシャンク及びボール部に電極を接続し、シャンクとボール部とをプロジェクション溶接しながら、かかる溶接時の熱によって前記樹脂ライナを加熱し、更に、前記シャンクの圧接力によってボール部を弾性変形させることを特徴とする請求項３記載の球面軸受の製造方法。
5. 前記内側部材のボール部には被連結体を固定するための貫通孔が形成されており、前記鋳造の終了後、この貫通孔にコイルを挿入し、かかるコイルに対して高周波電圧を印加することよって前記樹脂ライナを加熱することを特徴とする請求項１記載の球面軸受の製造方法。

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