JP2010036212A - ボールスタッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ボールスタッドの製造工程において、旋削加工を廃止し、コストダウンが可能な製造方法を提供する。
【解決手段】上金型２２および下金型２３に円柱状線材２１をセットし、セットされた円柱状線材２１を軸を中心に回転させ、冷間ローリング加工を行なう。これにより、円柱状線材２１は上金型２２および下金型２３に加圧され、その径方向に変形されて、球頭部２８、首部２７およびロッド部２６を含むボールスタッド２０となる。
【選択図】図２

Description

この発明は、ボールジョイントの構成部品であるボールスタッドの製造方法に関する。

ボールジョイントでは、たとえばカップ状のハウジング内に、ボールスタッドの球頭部が収容されている。ハウジングと球頭部との間には樹脂シートが介在しており、ボールスタッドの揺動に伴って、球頭部が樹脂シートに対して摺動する。
ボールジョイントの構成部品であるボールスタッドは、通常、図５に示す手順で製造される。すなわち、棒状線材１を冷間鍛造して球頭部２やロッド部３を形成する（図５（Ａ）（Ｂ））。そしてその後、旋削加工によって首部４を形成するとともに、場合によって球頭部２の表面を旋削加工によって球面状にする（図５（Ｃ））。そして旋削後の球頭部２の表面を滑らかにするため、旋削目つぶし加工（バニッシュ加工や転造加工）を球頭部２に施すという処理が行われる（図５（Ｄ））。

首部４をロッド部３よりも細く加工するのは、球頭部２を中心にロッド部３が所定の角度範囲で揺動し得るように、すなわちボールジョイントの揺動角を確保するために必要な加工である。
このようなボールスタッドの製造方法は、たとえば特許文献１の段落［００３６］〜［００３８］［００５６］に開示されている。
特開２０００−２６６０３７号公報

ボールスタッドの製造工程において、旋削工程が含まれているとボールスタッドの製造価格の低減が困難であり、ボールスタッド、ひいてはボールジョイントのコストダウンを図り難いという課題があった。
そこでこの発明は、ボールスタッドの製造工程において、旋削加工を廃止することを目的としてなされたものである。

この発明は、従来のボールスタッド製造方法の工程を削減して、より安価にボールスタッドを製造することのできる方法を提供することを主たる目的とする。

前記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、ボールジョイントの構成部品であるボールスタッド（２０）の製造方法であって、前記ボールスタッド（２０）は、球頭部（２８）、ロッド部（２６）および球頭部とロッド部間をつないでいる首部（２７）を含んでおり、前記製造方法は、所定長さに切断された円柱状線材（２１）に対して加工する工程を含み、前記加工工程において、前記首部（２７）を冷間ローリング加工により形成することを特徴とする、ボールスタッドの製造方法である。

なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
この構成によれば、ボールスタッドの首部（２７）および球頭部（２８）は、冷間ローリング加工により形成されるので、形成された首部表面および球頭部表面は非常に滑らかであり、従来、旋削加工の後に行われていた旋削目つぶし加工を施さなくてよく、製造工程を削減することができる。

前記加工工程において、円柱状線材の一端に冷間鍛造で球頭部（２８）を形成し、その後、冷間ローリングで首部（２７）を形成してもよい（請求項２）。
この構成のように、球頭部（２８）を冷間鍛造で形成するようにすれば、比較的直径の大きな球頭部を容易にかつスムーズに形成することができる。また、その後の冷間ローリング加工の際の金型に、球頭部の寸法に合わせた金型を用いれば、冷間ローリング加工により球頭部（２８）の表面が滑らかになり、球頭部表面を旋削加工する必要もなくなる。それにより、球頭部に対する旋削加工および旋削目つぶし加工という２つの工程を省略することができる。

前記加工工程において、円柱状線材の一端に第１次冷間ローリングで球頭部（２８）を形成し、その後、第２次冷間ローリングで首部（２７）を形成してもよい（請求項３）。 上記構成のように、第１次の冷間ローリング加工で球頭部（２８）を形成し、その後第２次冷間ローリング加工で首部（２７）を形成するというように、複数段階の冷間ローリング加工によりボールスタッドの各部分を形成するようにしてもよい。

かかる製造工程を採用した場合も、旋削加工や旋削目つぶし加工の必要がなく、ボールスタッドの製造価格を安価にすることができる。
さらに、この発明によれば、旋削加工を廃止したため、旋削取り代が不必要となり、材料である円柱状線材の直径を細くすることも可能である。そしてそれにより、ボールスタッドのさらなるコストダウンを図ることができる。

以下には、図面を参照して、この発明の一実施形態について具体的に説明をする。
図１は、車両のステアリング装置の構成の一部を示す断面図であり、２つのボールジョイント、すなわちインナーボールジョイント１０およびアウターボールジョイント３０を含むステアリング装置の構成が示されている。
インナーボールジョイント１０は、ラック軸１１の端部に連結される略円筒状のハウジング１２と、このハウジング１２内に収容された樹脂シート９と、ハウジング１２および樹脂シート９によって揺動可能に支持されたボールスタッド１３とを備えている。ハウジング１２の左端部はラック軸１１によって閉鎖されている。

ボールスタッド１３は、鋼等の金属製の部材であり、球面状の外表面を有する球頭部１４と、この球頭部１４から突出するロッド部としてのスタッド軸１５とが一体的に形成されている。球頭部１４とスタッド軸１５との境界部は直径が細くなった首部１６によってつながっている。
インナーボールジョイント１０のスタッド軸１５はその軸長が長く、右端はアウターボールジョイント３０に連結されたロッド３１と結合されており、スタッド軸１５およびロッド３１によってタイロッド１７が構成されている。

スタッド軸１５の右端部には、雄ねじ部１８が形成されている。雄ねじ部１８は、ロッド３１に形成された雌ねじ孔３２に螺合されている。雄ねじ部１８が雌ねじ孔３２に螺合されることにより、ロッド３１がボールスタッド１３に同軸的に連結されている。
また、雄ねじ部１８にはロックナット１９が螺合されている。ボールスタッド１３およびロッド３１は、ロックナット１９によって互いに固定されている。また、雌ねじ孔３２に対する雄ねじ部１８のねじ込み量は、スタッド軸１５（ボールスタッド１３）を回転させて調節され、ロックナット１９によって固定されている。雌ねじ孔３２に対する雄ねじ部１８のねじ込み量を調節することにより、転舵輪のトーイン角を調節することができる。

ボールスタッド１３は、球頭部１４を支点として、ハウジング１２に対して揺動可能となっている。従って、ラック軸１１の軸方向への動きは、軸方向へ直線的にタイロッド１７に伝達されるのではなく、インナーボールジョイント１０によって揺動する角度方向へ伝達される。
一方、アウターボールジョイント３０は、カップ状のハウジング３３と、このハウジング３３内に収容された樹脂シート３４と、ハウジング３３および樹脂シート３４によって揺動可能に支持されたボールスタッド３５とを備えている。樹脂シート３４は、カップ状の第１シート３６と板状の第２シート３７とを含む。

ハウジング３３は、樹脂シート３４がその内側に配置された円筒３８と、この円筒３８の下端を塞ぐように当該下端に固定された閉鎖板３９とを含む。円筒３８は、たとえばロッド３１の先端部に一体的に形成されている。
ボールスタッド３５は、球面状の外表面を有する球頭部４０と、この球頭部４０から上方の突出するロッド部としてのスタッド軸４１とが一体的に形成されている。球頭部４０とスタッド軸４１との境界部は直径が細くされた首部４２によってつながっている。球頭部４０は、第１シート３６に覆われた状態でハウジング３３に収容されている。第１シート３６と球頭部４０との間には、グリース等の潤滑材が充填されている。

球頭部４０は、樹脂シート３４に対して摺動可能となっている。また、ボールスタッド３５は、スタッド軸４１の中心軸線回りに回転可能となっている。アウターボールジョイント３０により、タイロッド１７の動きをその揺動する角度方向へ向けてナックルアーム４５に伝達する。ハウジング３３およびボールスタッド３５には、筒状のカバー４３が取り付けられている。カバー４３の一端は、ハウジング３３の開放側端部に外嵌されて、この開放側端部に固定されている。

この発明は、上記説明したインナーボールジョイント１０のボールスタッド１３やアウターボールジョイント３０のボールスタッド３５の製造方法に関するものである。
以下、ボールスタッドの製造方法について具体的に説明をする。
図２は、この発明の一実施形態に係るボールスタッドの製造方法を説明するための概要図である。

製造されるボールスタッド２０は、所定長さに切断された円柱状線材２１を加工して形成する。この円柱状線材２１はたとえば直径が２０ｍｍ（２０φ）の鋼材を、たとえば２００ｍｍの長さに切断したものを用いる（図２（Ａ））。
円柱状線材２１を冷間ローリング加工用の上金型２２および下金型２３間にセットする。上金型２２および下金型２３には、それぞれ、ボールスタッド形成用の凹型２４および凹型２５が形成されている。円柱状または線材２１のたとえば右端がクランプされ、円柱状線材２１は上下金型２２、２３間にセットされ、上下金型２２、２３により加圧された状態で円柱状線材２１の軸心を中心に回転される。これにより、円柱状線材２１は凹型２４、２５に沿って軸方向に変形され、所望の形状のタイロッド２０が得られる。すなわち、所定の径のロッド部２６、ロッド部２６よりも縮径された首部２７および首部２７の先端に連設された球頭部２８を有するボールスタッド２０を形成することができる（図２（Ｂ））。

そして、ボールスタッド２０は、冷間ローリング加工のみにより作られるため、その表面、特に球頭部２８および首部２７の表面は極めて滑らかで、表面をさらに研磨する等の加工は必要ない。
図３は、この発明の他の実施形態に係るボールスタッドの製造方法を示す図である。図３の製造方法では、円柱状線材２１をまず鍛造加工し、球頭部となる膨らみを円柱状線材２１の左端部に形成する（図３（Ｂ））。そしてその後この材料を冷間ローリング加工用の上金型２２および下金型２３間にセットし、材料を軸方向に回転させて、冷間ローリング加工を行う（図３（Ｃ））。これにより、球頭部２８、首部２７およびロッド部２６の表面が非常に滑らかなボールスタッド２０を形成することができる。

図４は、さらに他の実施形態に係るボールスタッドの製造方法を示す図である。図４の製造方法では、冷間ローリング加工が、第１冷間ローリング加工（図４（Ｂ））と第２冷間ローリング加工（図４（Ｃ））とに分かれている。第１冷間ローリング加工で用いられる金型２２Ａ、２３Ａと、第２冷間ローリング加工で用いられる金型２２Ｂ、２３Ｂとはその形状が異なっており、複数段階の冷間ローリング加工によりボールスタッド２０が形成されるものである。

以上説明した実施形態から明らかなように、この発明の製造方法では、ボールスタッド２０を形成するにあたり、切削工程は含まれていない。特に首部２７を形成するのに、切削工程は用いられておらず、冷間ローリング加工により首部２７が形成されている。
また、球頭部２８も冷間ローリング加工により仕上げられている。
それゆえ、球頭部２８および首部２７の表面は非常に滑らかな仕上がりとなり、切削目つぶし加工等の必要のない製造方法とすることができる。

この発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。

車両のステアリング装置の構成の一部を示す断面図である。 この発明の一実施形態に係るボールスタッドの製造方法を説明するための概要図である。 この発明の他の実施形態に係るボールスタッドの製造方法を示す図である。 この発明のさらに他の実施形態に係るボールスタッドの製造方法を示す図である。 従来のボールスタッドの製造方法を示す図である。

符号の説明

１０…インナーボールジョイント、１３…ボールスタッド、２０…ボールスタッド、２１…円柱状線材、２２、２２Ａ、２２Ｂ…上金型、２３、２３Ａ、２３Ｂ…下金型、２６…ロッド部、２７…首部、２８…球頭部、３０…アウターボールジョイント、３５…ボールスタッド

Claims (3)

1. ボールジョイントの構成部品であるボールスタッドの製造方法であって、
   前記ボールスタッドは、球頭部、ロッド部および球頭部とロッド部間をつないでいる首部を含んでおり、
   前記製造方法は、所定長さに切断された円柱状線材に対して加工する工程を含み、
   前記加工工程において、前記首部を冷間ローリング加工により形成することを特徴とする、ボールスタッドの製造方法。
2. 前記加工工程において、円柱状線材の一端に冷間鍛造で球頭部を形成し、その後、冷間ローリングで首部を形成することを特徴とする、請求項１記載のボールスタッドの製造方法。
3. 前記加工工程において、円柱状線材の一端に第１次冷間ローリングで球頭部を形成し、その後、第２次冷間ローリングで首部を形成することを特徴とする、請求項１記載のボールスタッドの製造方法。

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