JP2009115250A - ボールジョイントの製造装置および製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ボールジョイントの製造でソケットの壁の径を縮小するとき、ソケットの外面にパーティングラインや皺が発生せず、ソケットとボール部間のクリアランスを適正に制御する。
【解決手段】
ボールジョイント１０のボール部１４がソケット１６内に収容された状態で、ボール部１４をもつ第１部材１２とソケット１６をもつ第２部材１５とが支持される。一対の金型２０、３０が、ソケット１６の開口１７を囲む壁１８を径方向外側から挟み、接近と離反の小刻みな振動を繰り返しつつ徐々に接近していき壁１８を径方向内方へ断続的に押圧する。断続的な押圧の各インターバルに、支持回転装置４０が、ソケット１６（第２部材１５）をその中心軸Ｃ２を中心に小距離だけ回転させる。結果として、金型２０、３０が、ソケット１６の壁１８の外面上の全周にわたる多数の点を逐次に押圧して、ソケット１６の壁１８が内側に曲げられ径が縮小する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ボール部を有する第１部材と、上記ボール部を収容する略円筒状のソケットを有する第２部材とを備えたボールジョイントの製造装置および製造方法に関する。

ボールジョイントの応用範囲は広い。例えば、自動車の懸架装置や操舵装置等で用いられる自在継ぎ手として、ボールジョイントが広く使用されている。また、斜板式油圧ピストンポンプにおけるピストンとシューとのジョイントにも、ボールジョイントが採用されている。

斜板式油圧ピストンポンプでは、ピストンがボール部を有し、そのボール部を収容するソケットをシューが有するタイプのボールジョイント、及び、それとは逆に、シューがボール部を有し、ピストンがソケットを有するタイプのボールジョイントのいずれもが採用される。

特許文献１には、ボールジョイントを製造するときに、ボール部をソケットに収容した状態で、かしめ加工により、ソケットの開口を囲む壁の径を縮小することが開示されている。そのようなかしめ加工の具体的な方法として、特許文献２に、円筒状の金型の内部にソケットを挿入し、そして、上記ソケットを金型に対して軸方向へ押圧することで、ソケットの開口を囲む壁の径をその全周にわたり同時に縮小することが開示されている。

特開平１０−３３１７５９号公報（段落００４９、図１） 特開２００３−１３９４１号公報（段落００１７、図５、図６）

特許文献２に開示されたかしめ方法では、ソケットを筒状の金型の内部に挿入するときに、ソケット内に収容されたボール部から延び出るスタッドを、上記筒状金型の底部に設けられた貫通穴を通して金型の外へ出す必要がある。そのために、スタッドの外径はソケットの外径より細くないといけない。しかし、斜板式油圧ピストンポンプのピストンとシューでは、上述したボール部から延び出るスタッドに相当するものはピストン又はシューの本体であるが、これらの外径は通常はソケットの外径よりも太いので、特許文献２に開示されたかしめ方法はそのままでは適用できない。

変形方法として、特許文献２に開示された筒状金型をその中心軸を通る面で二つの半筒状の金型に分割し、その二つの分割金型を径方向に開いて両者間にソケットを入れ、その後にその二つの分割金型を閉じ合わせて筒状の金型を形成し、その後に、その形成された筒状の金型に対してソケットを軸方向へ押圧するという方法が考えられる。しかし、このかしめ方法によると、ソケットの外表面に分割金型の境界面の痕跡であるパーティングラインが発生してしまう。

また、上述したいずれのかしめ方法によっても、径が縮小されたソケットの壁の外表面に、加工変形の歪みによる皺が発生し易い。その理由は、おそらく、筒状金型によってソケットの壁の全周が拘束された状態でその壁の径を縮小するためと推測される。

また、一般に、ボールジョイントの製造では、ソケット内に収容されたボール部を傷めることなく、ソケットの内面とボール部の外面との間に適切なクリアランスを確保することが重要である。

加えて、一般に、ボール部を傷めることなくソケットの壁の径を縮小することは、ボール部の材料が硬くソケットの材料が軟らかい場合には比較的に容易であるが、これとは逆に、ボール部の材料が軟らかくソケットの材料が硬い場合（例えば、ボール部を有するシューとソケットを有するピストンを備えるボールジョイントは、この条件に当てはまることが多い）には困難である。

従って、本発明の目的は、ボールジョイントの製造装置および製造方法において、ソケットの壁の径を縮小する時に、ソケットの外表面にパーティングラインやしわが発生しにくくすることにある。別の目的は、ソケットの内面とボール部の外面との間に適切なクリアランスを確保することを容易にすることにある。また別の目的は、ボール部の材料が軟らかくソケットの材料が硬い場合にも、ボール部を傷めることなくソケットの壁の径を縮小することにある。

本発明の第１の側面に従って提供される、ボール部を有する第１部材と、上記ボール部を収容する円筒状のソケットを有する第２部材とを備えたボールジョイントの製造装置は、上記第２部材のソケットの開口を囲む壁の径を縮小させるための一対の金型と、上記ボール部が上記ソケット内に収容された状態で上記第２部材を支持し、上記ソケットの中心軸を中心に上記ソケットが上記一対の金型に対して相対的に回転するよう、上記第２部材に回転力を加える回転支持装置と、上記回転支持装置が上記第２部材を支持して回転力を加えている間、上記一対の金型が上記ソケットの壁を径方向の外側から挟むように上記一対の金型を支持し、上記一対の金型が上記ソケットの壁を断続的に押圧するように、上記一対の金型の少なくとも一方を駆動する押圧装置とを備える。

上記製造装置によれば、ボール部がソケット内に収容された状態で、ソケットの開口を囲む壁を、径方向外側から内方へ向かって、一対の金型が断続的に繰り返し押圧していく。この断続的な押圧が繰り返されている間、ソケットの中心軸を中心にして第２部材（ソケット）を金型に対して相対的に回転させるための回転力が、第２部材（ソケット）に加えられる。従って、断続的に繰り返される押圧の各インターバルに、ソケットは金型に対して回転方向へ或る距離だけ変位し、それにより、ソケットの外面上の次の被押圧点が前の被押圧点から回転方向へずれる。結果として、ソケットの壁の外面上の全周にわたる多数の点が逐次に押圧されていき、ソケットの壁の径は全周にわたって均一に縮められていく。上記断続的な押圧と回転の力学的条件の設定により、ボール部とソケットとの間のクリアランスを適正に制御しながらソケットの壁を望むように加工することができる。ソケットの壁の外面上の多数の点が逐次に押圧されるので、従来のかしめ加工のように、ソケットの壁の外面の全周領域が金型により拘束されて同時に押圧される場合に比較して、壁の表面に皺が発生しにくい。また、従来のかしめ加工の場合に生じていたパーティングラインも、上記製造装置によれば生じない。

本発明の一つの好適な実施形態では、上記のように押圧を断続的に繰り返すために、上記押圧装置は、少なくとも一方の金型を前記ソケットの径方向に沿って繰り返し振動させながら、この振動の各周期での金型間の最も近づいた距離を次第を縮めていくように、少なくとも一方の金型を駆動する。より具体的には、上記押圧装置は、少なくとも一方の金型を径方向に沿って所定の移動時間長にわたり所定の移動距離だけ前進移動させる第１駆動機構と、上記第１駆動機構が少なくとも一方の金型を前進移動させている間、上記移動時間より短い周期で且つ上記移動距離よりも小さい振幅で、前記少なくとも一方の金型を径方向に沿って振動させる第２駆動機構とを有する。

また、一つの好適な実施形態では、上記回転支持装置は、第２部材を回転させるための回転力を発生する動力源と、第２部材をチャックするチャッキング装置と、上記動力源から上記チャッキング装置へ回転力を伝達する回転力制御装置とを有する。そして、回転力制御装置は、金型によりソケットが押圧された時に第２部材の回転が停止又は抑制されるように、動力源からチャッキング装置へ伝達される回転力を調整するようになっている。

また、一つの好適な実施形態では、上記一対の金型の各々が、前記壁の外面に当接して、上記壁を径方向内方成分と軸方向後方成分をもった方向へ押圧する凹面状の押圧面を有している。ソケットの壁を単純に径方向内方へのみ押圧するのではなく、径方向内方成分と軸方向後方成分をもった斜め方向へ押圧することにより、ボール部とソケットとの間のクリアランスを適正に制御しながらソケットの壁を望む曲がり形状に加工することが、より容易である。

また、別の好適な実施形態では、上記一対の金型の各々が、上記ソケットの壁における先端により近い第１部分の外面に当接するよう配置された第１サブ押圧面と、上記壁における先端からより遠い第２部分の外面に当接するよう配置された第２サブ押圧面とを有する。そして、断続的な押圧が繰り返されている間における前期に、上記一対の金型の第１サブ押圧面が上記ソケットの壁の第１部分を押圧してそこの径を縮小させ、後期に、上記一対の金型の第２サブ押圧面が上記ソケットの壁の第２部分を押圧してそこの径を縮小するようになっている。このように上記ソケットの壁の先端に近い部分を、先端から遠い部分より先に押圧し、その後に、先端から遠い部分より先に押圧するという加工手順を採用することにより、ソケットとボール部との間のクリアランスが適切になるようにソケットを変形させることができる。この加工手順は、例えば、ボール部の材料が銅合金で、ソケットの材料が鋼であるような、ソケットの方がボール部より硬いという条件下において、特に有用である。

本発明の第２の側面に従えば、本発明に従うボールジョイントの製造装置で使用される、上記構造の金型が提供される。

本発明の第３の側面に従って提供される、ボール部を有する第１部材と、前記ボール部を収容する円筒状のソケットを有する第２部材とを備えたボールジョイントの製造方法は、上記第２部材のソケットの開口を囲む壁の径を縮小させるための一対の金型を、上記ソケットの壁を径方向外側から挟むように配置するステップと、上記ボール部が上記ソケット内に収容された状態で、上記ソケットの壁の外面を、上記配置された一対の金型により径方向内方へ繰り返し断続的に押圧するステップと、上記断続的に繰り返される押圧のインターバルに、上記ソケットの中心軸を中心に上記ソケットを上記一対の金型に対して相対的に回転させるステップとを有する。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明に係るボールジョイントの製造装置の一実施形態の全体構成を模式的に示す正面図である。図２は、本実施形態が有する回転支持装置と金型の部分の構成を模式的に示す側面図である。図３は、本実施形態により製造された（つまり、加工後の）ボールジョイントの一例の構造を示す断面図である。図４は、本実施形態により加工される前のボールジョイントの一例の構造を示す断面図である。

本実施形態のボールジョイント製造装置１により製造された（つまり、加工後の）ボールジョイント１０は、図３に示すように、ボール部１４を有する第１部材１２と、ボール部１４を収容するソケット１６を有する第２部材１５とを備える。図３中、参照番号Ｃ１はボール部１４の中心軸を示し、参照番号Ｃ２はソケット１６の中心軸を示す（図３では、２つの中心軸Ｃ１とＣ２が一直線に揃った状態を示す）。ここで、図３に示されたボールジョイント１０は、斜板式油圧ピストンポンプで使用されるピストン（第１部材）１２とシュー（第２部材）１５から成るが、この構造は、説明のための一つの例示にすぎず、他の構造のボールジョイント、例えば、ボール部をもつシューとソケットをもつピストンとから成るボールジョイントや、ボール部をもつスタッドとソケットをもつスタッドとからなるボールジョイントなどの製造にも、本発明が適用できることは言うまでもない。

さて、ボールジョイント製造装置１によって行われる加工は、ソケット１６からボール部１４が出ず且つ所望されるジョイントの特性が得られるように、シュー１５のソケット１６の開口１７を囲む円筒状の壁１８を内側に曲げてその径を縮小させることである。良好なジョイントの特性を得るためには、加工後、ソケット１６の内面とボール部１４の外面との間のクリアランスが最適になることが肝要である。図３と図４に示すように、ソケット１６の開口１７を囲む壁１８は、内方に曲げやすく且つ内方へ曲がる時にボール部１４に接触することを防ぐために、その壁１８の内面に設けられた段差１８Ａによって、その壁１８より奥側に位置する他の壁１９よりも厚みが一段階薄く、且つ、奥側の他の壁１９よりその内面が外方へ凹んでいる。加工前には、図４に示すように、ソケット１６の開口１７を囲む壁１８の径が大きく、且つ、その大きい開口１７を通じてボール部１４がソケット１６内に挿入された状態で、ボールジョイント１０がボールジョイント製造装置１にセットされる。そして、ボールジョイント製造装置１によって、図４に示されたソケット１６の薄い壁１８が内側に曲げられてその径が縮小されて、図３に示すような最終形状になる。

ボールジョイント製造装置１は、上述したように、ソケット１６の壁１８の径を縮小させるための一対の金型２０、３０を有する。また、ボールジョイント製造装置１は、図１及び図２に示すように、回転支持装置４０を備え、これは、加工工程中、図２に示すように、ボール部１４がソケット１６内に収容され且つピストン１２の中心軸Ｃ１とシュー１５の中心軸Ｃ２とが一直線に揃って回転軸Ａに沿った状態で、ピストン１２とシュー１５を両側から支持して、ピストン１２とシュー１５が回転軸Ａを中心に回転するように、ピストン１２とシュー１５に回転力を加える。また、ボールジョイント製造装置１は、押圧装置５０を備え、これは、加工工程中、一対の金型２０、３０を、それがソケット１６の壁１８を径方向外側から挟むように支持し、そして、一対の金型２０、３０によりソケット１６の壁１８の外面を径方向内側へ断続的に押圧するように、一方の金型２０を壁１８の径方向に沿って駆動する（勿論、双方の金型２０、３０を駆動してもよい）。

回転支持装置４０は、シュー１５を支持してこれを回転させるシュー支持装置４１と、ピストン１２を支持してこれを回転させるピストン支持装置４２とを備える。シュー支持装置４１とピストン支持装置４２は、シュー１５とピストン１２を同一の方向に同一の速度で回転させようとする。シュー支持装置４１とピストン支持装置４２は、共に、図１に示すベースキャビネット９０の水平配置された天板９１上に取り付けられる。

シュー支持装置４１は、シュー１５の底部１９を例えば摩擦力でチャックするチャッキング装置（例えば、後述する弾性支持部材４６からの弾性力でシュー１５の底面に接触して、その接触圧に基づく摩擦力でシュー１５を保持するプラスチック板）４３と、回転力を発生するモータ等の第１の動力源４４と、この動力源４４からの回転力をチャッキング装置４３に伝達するとともに伝達される回転力を調整するための回転力制御装置（典型的にはクラッチ）４５とを備える。加工工程中、シュー１５は、金型２０、３０によって押圧されていない時には回転するが、金型２０、３０によって押圧されている時には、金型２０、３０との摩擦力によって回転を停止する。つまり、加工工程中、シュー１５は断続的に回転する。加工工程中のシュー１５のトータルの回転量は１回転（３６０度）以上である。シュー１５の回転が停止した時、動力源４４が低回転力で空回りして過負荷状態を回避するよう、クラッチ４５が、伝達される回転力を調整する。

ピストン支持装置４２は、ピストン１２のピストン本体１３の内部空洞に挿入されてピストン本体を弾性的に支持する弾性支持部材（典型的にはコイルスプリング）４６と、回転力を発生するモータ等の動力源４７とを備え、この動力源４７の回転シャフトに上述したコイルスプリング４６が取り付けられる。動力源４７は、加工工程中、その回転シャフトを回転させるとともに、コイルスプリング４６の先端をピストン本体１３の内部空洞の底面に押し付けるようにその回転シャフトを回転軸Ａに沿って押し出し、それにより、コイルスプリング４６の弾性力でボール部１４をソケット１６の底面に押しつけつつピストン１２を回転させるようになっている。加工工程中、ピストン１２は、シュー１５のように断続的ではなく、連続的に回転する。加工工程中のピストン１２のトータルの回転量は１回転（３６０度）以上である。

本実施形態では、シュー支持装置４１からシュー１５に回転力が加えられるとともにピストン支持装置４２からピストン１２にも回転力が加えられるが、必ずしもそうでなければならないわけではない。シュー１５にだけ（換言すれば、ソケット１６を有する第２部材にだけ）シュー支持装置４１から回転力が加えられ、他方、ピストン１２（換言すれば、ボール部１４を有する第１部材）は、回転するシュー１５に引っ張られて従属的に回転するにすぎないか又は回転しないよう固定されていてもよい。また、ピストン１２とシュー１５の双方が回転する場合、両者１２、１５が同一方向へ同一速度で回転することが好ましいが、これも、必ずしもそうでなければならないわけではない。

上記一対の金型２０、３０は、例えばＳＫＤやＳＫＳ等の冷間金型用鋼材製であり、その具体的な形状については後述する。この一対の金型２０、３０は、図１及び図２に示すように、回転支持装置４０により支持されたソケット１６の開口１７を囲む壁１８を、径方向外側から挟むように配置される。一方の金型（以下、下型という）２０は、回転支持装置４０により支持されたソケット１６の下方に配置され、押圧装置５０に備えられる下スライド２２に取り付けられる。他方の金型（以下、上型という）３０は、回転支持装置４０により支持されたソケット１６の上方に配置され、押圧装置５０に備えられる上スライド３２に取り付けられる。下スライド２２と上スライド３２はいずれも、ベースキャビネット９０の天板９１上に垂直に起立固定された２本のフレームロッド３８に沿って垂直方向に移動可能である。下スライド２２は、ベースキャビネット９０の天板９１の中央部に設けられた貫通穴９５を通って天板９１の上方へ突出するプレスロッド２７に結合される。下スライド２２に取り付けられた下型２０は、加工工程中、プレスロッド２７よって、後述するような垂直方向の振動運動と上昇運動とを組み合わせた態様で駆動される。上スライド３２は、２本のフレームロッド３８の上端部に固定されたクロスバー３５に取り付けられた位置調整ねじボルト３６に結合される。位置調整ねじボルト３６によって、上スライド３２に取り付けられた上型３０の加工工程中の高さ位置が設定される。

押圧装置５０は、上述した２つのスライド２２、３２を備えるとともに、下スライド２２を駆動するスライド駆動装置５１を備える。図１に示されるように、スライド駆動装置５１の大部分は、ベースキャビネット９０の内部に収納され、それにより、このボールジョイント製造装置１はコンパクトである。スライド駆動装置５１は、加工工程中、下型２０と上型３０がソケット１６の壁１８の外面を径方向内方へ繰り返し断続的に押圧しながら徐々に両者間の距離を縮めて行くように、上述したプレスロッド２７により下スライド２０を垂直方向の振動運動と上昇運動とを組み合わせた態様で駆動する。スライド駆動装置５１は、下型２０を上方へ所定の移動時間長にわたり所定の移動距離だけ上昇移動させる第１駆動機構５２と、第１駆動機構が下型２０を上昇移動させている間に、上記移動時間より短い周期で且つ上記移動距離よりも小さい振幅で下型２０を垂直方向に振動させる第２駆動機構５３とを有する。

より具体的には、スライド駆動装置５１は、図１に示すように、アーム６０を有し、アーム６０は、天板９１の下面に固定された支持部材６０に、回転ジョイント６１を介して回動可能に結合されている。アーム６０には、２つの動力源（典型的にはモータ）６３、６４が固定されている。上述した第２駆動機構５３は、アーム６０の一方のモータ６３と、モータ６３の回転シャフト６５に固定された円柱カム６６と、円柱カム６６に回動可能に結合されたリンクロッド６７と、リンクロッド６７に回転ジョイント６８を介して回動可能に結合された上述のプレスロッド２７とを有する。円柱カム６６の中心軸と、モータ６３の回転シャフト６５の中心軸は、上述した振動運動の振幅の半分に相当する距離だけずれている。モータ６３は、加工工程中、上述した振動運動の周期に相当する周期（例えば、数百ミリ秒から１秒程度）で多数回繰り返し回転する。このモータ６３の多数回回転により、プレスロッド２７が上述の振幅と周期で垂直方向に振動して、下スライド２２上の下型２０を同様に振動させる。

また、上述した第１駆動機構５２は、アーム６０の他方のモータ６４と、モータ６４の回転シャフト６９に固定された円柱カム６７と、円柱カム７０に回動可能に結合されたリンクロッド７１と、リンクロッド７１に回転ジョイント７３を介して回動可能に結合されるともに天板９１の下面に固定された支持部材７１とを有する。円柱カム７０の中心軸とモータ６４の回転シャフト６９の中心軸とは、上述した上昇移動の移動距離の半分に、回転ジョイント６２の中心から一方のモータ６３の回転シャフト６５の中心までの距離と回転ジョイント６２の中心から他方のモータ６４の回転シャフト６９の中心までの距離との比を乗じて算出される距離に概略相当する距離だけずれている。モータ６４は、加工工程中、上述した上昇移動の移動時間（つまり、加工時間であり、例えば、数十秒から百数十秒程度）に相当する時間をかけて１８０度回転する。このモータ６４の１８０度回転により、アーム２７が上記移動時間の間に、破線で示すように、回転ジョイント６２を支点にして上方向に回動して（換言すれば、上述した第２駆動機構５３が上昇して）、プレスロッド２７を上記移動距離だけ上昇させ、よって、下スライド２２上の下型２０が同様に上昇する。

上述した第１駆動機構５２と第２駆動機構５３の作用により、加工工程中、図５に実線の曲線８０で示すように、下型２０と上型３０との間の距離が小さい振幅で短い周期での振動を繰り返しながら、図５に一点鎖線の傾斜線８１で示すように、上記振動運動の各周期での下型２０と上型３０が最も近づいた時の距離が徐々に縮まっていく。その結果、加工工程中、下型２０と上型３０は、シュー１５のソケット１６の壁１８の外面を、上記振動運動の周波数で径方向内方へ断続的に繰り返し押圧していく。また、上述したように、加工工程中、回転支持装置４０が、シュー１５（ソケット１６）に回転力を加えるから、断続的に繰り返される押圧の各インターバルに、ソケット１６が或る小さい角度だけ回転する（各押圧時には回転を停止する）。従って、加工工程中、図６に示すように、ソケット１６の壁１８の外面の全周にわたる多数の点８２、８２、…が逐次に押圧されていき、ソケット１６の壁１８の径は全周にわたって均一に縮められていく。上記断続的な押圧と回転の力学的条件を適切に設定することにより、ボール部１４とソケット１６との間のクリアランスを適正に制御することができる。また、ソケット１６の壁１８の外面上の多数の点８２、８２、８２、…が逐次に押圧されるので、従来のかしめ加工のように、ソケットの壁の外面の全域が拘束された状態で同時に押圧される場合に比較して、壁１８の表面上には皺が発生しにくい。また、ソケット１６の外面にパーティングラインは生じない。上述したように、加工時間Ｔは例えば数十秒から百数十秒程度、振動周期は例えば数百ミリ秒から１秒程度とすることができるが、これは単なる例示であり、ボールジョイント１０の諸元によってその最適値は変わるであろう。

次に、本実施形態のボールジョイント製造装置１で使用される金型２０、３０の具体的な形状とその機能について説明する。ここで、本実施形態では２つの金型２０と３０は基本的に同一形状であり、そのため、一方の金型２０の形状のみを説明する。

図７Ａと図７Ｂは、金型２０の一つの形状例を示す金型２０の正面図とその対称軸面に沿った断面図である。図８Ａと図８Ｂは、金型２０がソケット１６の壁１８を押圧する前の状態と押圧している時の状態とを示す断面図である。

図７Ａ、Ｂと図８Ａ、Ｂに示すように、金型２０は、ソケット１６の壁１８の外面に当接してこれを押圧する押圧面２５を有する。押圧面１００は、図７Ａに示すように、ソケット１６の壁１８の外径より若干大きい曲率半径をもって、壁１８の周に沿った断面形状において凹状に湾曲し、かつ、図７Ｂに示すように、ソケット１６の中心軸に沿った断面形状においても所定の曲率半径をもって凹状に湾曲している。このように、押圧面１００は、３次元的な凹面（略凹球面）の形状をもつ。そして、図８Ａ、Ｂから分かるように、凹面状の押圧面１００は、押圧時に、ソケット１６の壁１８の外面を、ソケット１６（壁１８）の径方向内方へ向かう方向成分１０１と軸方向後方へ向かう方向成分１０２をもつ斜め方向１０３へ押圧する。このようにソケット１６の壁１８を単純に径方向内方へのみ押圧するのではなく、径方向内方成分１０１と軸方向後方成分１０２をもった斜め方向１０３へ押圧することにより、ボール部１４とソケット１６との間のクリアランスを適正に制御しながらソケット１６の壁１８を内方へ曲げることが、より容易である。

図９Ａと図９Ｂと図９Ｃは、金型２０の別の形状例を示す金型２０の正面図とその対称軸面に沿った断面図と押圧部の拡大断面である。図１０Ａと図１０Ｂと図１０Ｃは、図９Ａ〜Ｃに示された金型２０がソケット１６の壁１８を押圧する前の状態と加工工程の前期における押圧時の状態と後期における押圧時の状態を示す断面図である。

図９Ａ〜Ｃに示されるように、金型２０は３次元的な凹面形状をもつ押圧面１１０を有し、押圧面１１０は、相互に異なる３次元的な凹面形状をそれぞれもつ複数（例えば２つ）のサブ押圧面１１１、１１２を有する。これらのサブ押圧面１１１、１１２はいずれも例えば略凹球面の形状をもつが、配置において相違し、且つ、曲率半径Ｒ１、Ｒ２及び（又は）曲率中心Ｐ１、Ｐ２の位置においても相違する。すなわち、第１サブ押圧面１１１は、第２サブ押圧面１１２に比較して、ソケット１６の軸方向において先端により近く且つ径方向においてより内方の位置に配置され、ソケット１６の壁１８の外面に対する傾斜角度はより急である。このような第１と第２のサブ押圧面１１１、１１２の異なる配置と凹面形状の具体的な仕様は、加工工程においてこれらのサブ押圧面１１１、１１２が以下に述べるような作用を奏するように設定されている。

すなわち、図１０Ｂに示すように、加工工程の前期では、第１サブ押圧面１１１だけがソケット１６の壁１８における先端により近い（つまり、軸方向においてより前方に位置する）第１部分１８Ａの外面に当接して、そこを径方向内方成分と軸方向後方成分とをもつ斜め方向１２０へ押圧する。このとき、第２サブ押圧面１１２は、壁１８にまだ接触してない。この前期において、図６を参照して既に説明したように、壁１８の第１部分１８Ａの外面の多数の点が逐次に押圧されて、第１部分１８Ａが内方にへ曲げられその径が縮小する。第１部分１８Ａが適度に曲がると、第１サブ押圧面１１１ではなく第２サブ押圧面１１２が壁１８に接触するようになって、加工工程は後期へ移行する。

図１０Ｃに示すように、加工工程の後期では、第２サブ押圧面１１２だけが壁１８における先端からより遠い第２部分１８Ｂの外面に当接して、そこを径方向内方成分と軸方向後方成分とをもつ斜め方向１２１へ押圧する。このとき、第１サブ押圧面１１１は、壁１８に最早接触しない。この後期においても、図６を参照して既に説明したように、壁１８の第２部分１８Ｂの外面の多数の点が逐次に押圧されて、第２部分１８Ｂが内方へ曲げられその径が縮小する。第２部分１８Ｂが適度に曲がると、加工工程は完了する。

このように、配置と形状の異なる複数のサブ押圧面１１１、１１２によって、ソケット１６の壁１８をその先端に近い部分を早くに曲げ、先端から遠い部分を遅くに曲げるという加工手順を採用することにより、ソケット１６とボール部１４との間のクリアランスが適切になるようにソケット１６の壁１８を変形させることが、一層容易である。なお、図９Ａ〜Ｃ及び図１０Ａ〜Ｃでは、それらのサブ押圧面１１１、１１２は、相互間の境界が明確な（つまり、境界での接線方向が明らかに相違する）曲面として図示されているが、そうである必要はなく、相互間の境界が不明確な（つまり、境界での接線方向が一致又は極めて近い）曲面であってもよい。或いは、図８Ａ、Ｂに示されたような１つの凹曲面である押圧面１００をもつ金型２０において、図１０Ａ〜Ｃに例示されたように加工工程中に壁１８の被加工個所が先端に近い個所から遠い個所へと移動していくように、その一つの押圧面１００内の場所に応じて（特に、軸方向の位置に応じて）、その押圧面１００の曲率半径及び（又は）曲率中心位置が変化していてもよい。なお、上記のような加工工程中における壁１８の被加工個所の軸方向における移動の態様としては、隔たった個所間をジャンプする不連続的な移動であってもよいし、連続する箇所を順次にたどっていく連続的な移動であってもよい。

上述したような壁１８の被加工個所を先端に近い個所から遠い個所へと移動させる加工手順は、例えば、ボール部１４の材料よりもソケット１６の壁１８の材料の方が硬いという条件下において、特に有用である。

このような条件をもつボールジョイントの一つの典型例を、図１１に示す。

図１１に示されたボールジョイント２００は、既に説明した図３に示されたボールジョイント１０と同様に斜板式油圧ピストンポンプのピストン１２とシュー１５とから構成されるが、しかし、シュー１５がボール部１４を有し、ピストン１２がソケット１６を有する点において、図３に示されたボールジョイント１０とは相違する。一般に、ピストン１２は鋼のような硬い材料で形成され、シュー１５は銅合金等のような軟らかい材料で形成されるから、ソケット１６の方がボール部１４より硬い。

このような条件をもつボールジョイント２００のソケット１６の壁１８の径を縮小させるためには、上述したような壁１８の被加工個所を先端に近い個所から遠い個所へと移動させる加工手順を採用することが好ましい。勿論、この加工手順は、図３に示されたようなボールジョイント１０が典型的にもつ条件のように、ソケット１６の方がボール部１４より柔らかいという条件下でも適用可能である。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上記の実施形態は本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲を上記の実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、上記の実施形態とは異なる様々な態様でも実施することができる。

例えば、金型２０、３０や回転支持装置４０や押圧装置５０の具体的な構成には多くのバリエーションが採用し得る。例えば、押圧装置５０には、上述したカムプレス機だけでなく、クランクプレス機、他のリンクモーションプレス機、ねじプレス機、流体圧プレス機等の種々のタイプのプレス機が採用し得る。

押圧装置５０のスライド駆動装置５１は、回転支持装置４０の下方だけでなく、上方又は他の方向の位置に配置されてもよい。

金型２０、３０の間でソケット１６が回転する代わりに、ソケット１６の周りを金型２０、３０が回転してもよい。

加工対象のボールジョイントは、斜板式油圧ピストンポンプのピストンとシューから成るジョイントだけでなく、その他の種々の用途と構造をもつジョイントであってもよい。

加工工程中の金型２０、３０の振動運動は、図５の曲線８０に例示されたような、接近し次に離反するという明確な大きさの空間的振幅をもつ振動でなくてもよい。この振動運動は、例えば、加工に適した大きさの押圧力を断続的にソケット１６に加える圧力的な振動（押圧と押圧解除を繰り返す振動）であればよく、空間的な振動の振幅は微小であってもよい。すなわち、金型２０、３０の空間的な振動は、断続的に繰り返される押圧のインターバルに、ソケット１６が回転できるよう、必要最低限のマージン分だけ金型２０、３０間の距離が広がるようなものであればよい。

本発明に係るボールジョイントの製造装置の一実施形態の全体構成を模式的に示す正面図である。 本実施形態が有する回転支持装置と金型の部分の構成を模式的に示す側面図である。 本実施形態により製造された（つまり、加工後の）ボールジョイントの一例の構造を示す断面図である。 本実施形態により加工される前のボールジョイントの一例の構造を示す断面図である。 加工工程における金型間の距離の変化の様子を示す図である。 加工工程におけるソケットの外面上の多数の点が逐次に押圧される様子を説明する図である。 図７Ａと図７Ｂは、金型の一つの形状例を示す金型の正面図とその対称軸面に沿った断面図である。 図８Ａと図８Ｂは、図７Ａ、Ｂに示される金型がソケットの壁を押圧する前の状態と押圧している時の状態とを示す断面図である。 図９Ａと図９Ｂと図９Ｃは、金型の別の形状例を示す金型の正面図とその対称軸面に沿った断面図と押圧部の拡大断面である 図１０Ａと図１０Ｂと図１０Ｃは、図９Ａ〜Ｃに示された金型がソケットの壁を押圧する前の状態と加工工程の前期における押圧時の状態と後期における押圧時の状態を示す断面図である。 図１０Ａ〜Ｃに示された加工手順を適用するのに適したボールジョイントの一例の構造を示す断面図である。

符号の説明

１…ボールジョイント製造装置
１０、２００…ボールジョイント
１２…ピストン
１３…ピストン本体
１４…ボール部
１５…シュー
１６…ソケット
１７…ソケットの開口
１８…ソケットの開口を囲む壁
２０、３０…金型
２２、３２…スライド
２７…プレスロッド
４０…回転支持装置
５０…押圧装置
５１…スライド駆動機構
５２…第１駆動機構
５３…第２駆動機構
１００、１１０…押圧面
１１１…第１サブ押圧面
１１２…第２サブ押圧面

Claims (8)

1. ボール部を有する第１部材と、前記ボール部を収容する略円筒状のソケットを有する第２部材とを備えたボールジョイントの製造装置において、
   前記第２部材の前記ソケットの開口を囲む壁の径を縮小させるための一対の金型と、
   前記ボール部が前記ソケット内に収容された状態で前記第１及び第２部材を支持し、前記ソケットの中心軸を中心に前記ソケットが前記一対の金型に対して相対的に回転するよう、前記第２部材に回転力を加える回転支持装置と、
   前記回転支持装置が前記第２部材を支持して回転力を加えている間、前記一対の金型が前記ソケットの壁を径方向の外側から挟むように前記一対の金型を支持し、前記一対の金型が前記ソケットの前記壁の外面を径方向内方へ繰り返し断続的に押圧するように、前記一対の金型の少なくとも一方を駆動する押圧装置と
   を備えたボールジョイントの製造装置。
2. 前記押圧装置が、前記少なくとも一方の金型を前記ソケットの径方向に沿って繰り返し振動させながら、前記振動の各周期での前記一対の金型間の最も近づいた距離を次第を縮めていく、
   請求項１に記載のボールジョイントの製造装置。
3. 前記押圧装置が、
   前記少なくとも一方の金型を前記径方向に沿って所定の移動時間長にわたり所定の移動距離だけ前進移動させる第１駆動機構と、
   前記第１駆動機構が前記少なくとも一方の金型を前進移動させている間、前記移動時間より短い周期で且つ前記移動距離よりも小さい振幅で、前記径方向に沿って、前記少なくとも一方の金型を振動させる第２駆動機構と
   を有する、
   請求項２に記載のボールジョイントの製造装置。
4. 前記回転支持装置が、
   前記第２部材を回転させるための回転力を発生する動力源と、
   前記第２部材をチャックするチャッキング装置と、
   前記動力源から前記チャッキング装置へ回転力を伝達する回転力制御装置と
   を有し、
   前記回転力制御装置は、前記一対の金型により前記ソケットが押圧された時に前記第２部材の回転が停止又は抑制されるように、前記動力源から前記チャッキング装置へ伝達される回転力を調整するようになった、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のボールジョイントの製造装置。
5. 前記一対の金型の各々が前記ソケットの前記壁の外面に当接して、前記壁を径方向内方成分と軸方向後方成分をもった斜め方向へ押圧する凹面状の押圧面を有する、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載のボールジョイントの製造装置。
6. 前記一対の金型の各々が、前記ソケットの前記壁における先端により近い第１部分の外面に当接するよう配置された第１サブ押圧面と、前記壁における前記先端からより遠い第２部分の外面に当接するよう配置された第２サブ押圧面とを有し、断続的な押圧が繰り返されている間における前期に、前記一対の金型の前記第１サブ押圧面が前記第１部分を押圧してそこの径を縮小し、後期に、前記一対の金型の前記第２サブ押圧面が前記第２部分を押圧してそこの径を縮小するようになっている、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載のボールジョイントの製造装置。
7. 請求項５又は６のいずれか一項に記載のボールジョイントの製造装置で使用される金型。
8. ボール部を有する第１部材と、前記ボール部を収容する略円筒状のソケットを有する第２部材とを備えたボールジョイントの製造方法において、
   前記第２部材のソケットの開口を囲む壁の径を縮小させるための一対の金型を、前記ソケットの壁を径方向外側から挟むように配置するステップと、
   前記ボール部が前記ソケット内に収容された状態で、前記ソケットの前記壁の外面を、前記配置された一対の金型により径方向内方へ繰り返し断続的に押圧するステップと、
   前記断続的に繰り返される押圧のインターバルに、前記ソケットの中心軸を中心に前記ソケットを前記一対の金型に対して相対的に回転させるステップと
   を有するボールジョイントの製造方法。

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