JP2018173129A - ボールジョイントの製造方法、及びスタビリンクの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ボール部に作用するハウジングの締め付けトルク管理を精密に行う。【解決手段】ボールスタッド２１のボール部２１ｂを中子としてインサート射出成形を行うことでボール部２１ｂの外周を覆うようにハウジング２３を形成する工程と、ボール部２１ｂをハウジング２３の収容部２３ａに収容した状態でハウジング２３となる樹脂素材に係るガラス転移点を超えるが融点を超えない範囲に属する目標温度Ｔtgになるまでボール部２１ｂを誘導加熱する誘導加熱工程と、誘導加熱後のボール部２１ｂを、樹脂素材に係るガラス転移点以下の温度になるまで冷却する冷却工程と、を有する。誘導加熱工程及び冷却工程の組み合わせに係るトルク調整工程を反復して行う。これにより、ボール部２１ｂに対するハウジング２３の締め付けトルクを調整する。【選択図】図５
Description
本発明は、機構要素間の連結部等に用いられるボールジョイントの製造方法、及びスタビリンクの製造方法に関する。
車両には、路面から車輪を介して車体に伝わる衝撃や振動を吸収し軽減する懸架装置と、車体のロール剛性を高めるためのスタビライザとが備わっている。懸架装置とスタビライザとの間を円滑に連結するために、車両には、スタビリンクと呼ばれる棒状の部材が用いられる。スタビリンクは、例えば特許文献１に示すように、サポートバーと、サポートバーの両端部に設けたボールジョイントとを備えて構成されている。
特許文献１に係るボールジョイントは、ボール部を有するボールスタッドと、サポートバーの両端に設けられ、ボールスタッドのボール部を回動自在に収容するハウジングとから構成される。ハウジングの内方側には、ハウジングの内壁とボールスタッドのボール部との間に介在するように、樹脂製のボールシートが設けられている。ハウジングに収容されたボール部の外球面がボールシートの内球面に接触しつつ摺動することによって、ボールスタッドが自在に傾倒するようになっている。このように、スタビリンクに備わるボールジョイントによって、懸架装置とスタビライザとの間が円滑に連結される。
特許文献１に係るボールジョイントによれば、ハウジングの内壁とボールスタッドのボール部との間に介在するように樹脂製のボールシートを設けることにより、ハウジングに対するボール部の摺動に係るトルクを適切に管理することができる。
特許文献１に記載のスタビリンクにおけるボールジョイントでは、ボールスタッドのボール部にボールシートを装着した後、ボールシートが装着されたボール部をハウジングに組み込んでいる。具体的には、ボール部にボールシートが装着されたボールスタッドを中子として金型内に挿入してキャビティを形成し、そのキャビティに樹脂を注入する射出成形を行う。この際、ボール部とボールシートとの間のクリアランスを所定値に設定し、樹脂の射出条件を適宜制御して射出成形を行うことにより、ボール部の締め代を適切な値に設定している。
しかしながら、前記特許文献１に記載のボール部に作用するハウジングの締め付けトルク管理技術では、射出成形後におけるハウジングとなる樹脂素材の収縮によりボール部が締め付けられるため、ボール部とボールシートとの間のクリアランス精度を確保することが難しい。そのため、ボール部に作用するハウジングの締め付けトルク管理を精密に行うことが困難を伴うという問題があった。
本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、ボールシートを用いることなくボール部に作用するハウジングの締め付けトルク管理を精密に行うことが可能なボールジョイントの製造方法、及びスタビリンクの製造方法を提供することを目的とする。
前記した課題を解決するため、請求項１に係るボールジョイントの製造方法は、構造体に一端が連結されるスタッド部の他端に、金属製の略円球形状のボール部を設けてなるボールスタッドと、当該ボールスタッドの前記ボール部を回動自在に収容する収容部を有する樹脂製のハウジングと、備えるボールジョイントの製造方法において、前記ボールスタッドの前記ボール部を中子として金型内に挿入することでキャビティを形成し、前記金型内の該キャビティに樹脂を注入して射出成形を行うことにより、前記ボール部の外周を覆うように前記ハウジングを形成する工程と、前記ボール部を前記ハウジングの収容部に収容した状態で、前記ハウジングとなる樹脂素材に係るガラス転移点を超えるが融点を超えない範囲に属する所定の目標温度になるまで前記ボール部を誘導加熱する誘導加熱工程と、前記誘導加熱後の前記ボール部を、少なくとも樹脂素材に係るガラス転移点以下の温度になるまで冷却する冷却工程と、を有し、前記誘導加熱工程及び前記冷却工程の組み合わせに係るトルク調整工程を反復して行うことを特徴とする。
請求項１に係るボールジョイントの製造方法において、誘導加熱工程では、ボール部を、ハウジングの収容部に収容した状態で、ハウジングとなる樹脂素材に係るガラス転移点を超えるが融点を超えない範囲に属する所定の目標温度になるまでボール部を誘導加熱する。この誘導加熱によって金属製のボール部が膨張する。このボール部の膨張に伴って、樹脂製のハウジングの収容部に係る内球面も膨張変形する。このハウジングの収容部に係る内球面の膨張変形は、ハウジングとなる樹脂素材に係るガラス転移点を超えるが融点を超えない範囲に属する所定の目標温度下で行われる。このため、ハウジングとなる樹脂素材には、塑性変形と弾性変形の組み合わせに係る膨張変形が生じる。
一方、冷却工程では、誘導加熱後のボール部を、少なくとも樹脂素材に係るガラス転移点以下の温度になるまで冷却する。この冷却によって、膨張していたボール部は、膨張前の元の姿に戻る。ただし、ハウジングの収容部に係る内球面の膨張変形のうち、弾性変形分は元の姿に戻るが、塑性変形分はそのままの姿に保持される。その結果、ボールスタッドのボール部と、ハウジングの収容部に係る内球面との間に、塑性変形分に基づく隙間ができる。
本発明者の研究によれば、誘導加熱工程及び冷却工程の組み合わせに係るトルク調整工程を反復して行うと、ハウジングの収容部に係る内球面の膨張変形のうち塑性変形分が、ハウジングとなる樹脂素材に固有の値に収束する傾向があることがわかった。これは、前記トルク調整工程の反復回数を適切な値に設定すれば、ボール部に作用するハウジングの締め付けトルク管理を精密に実行可能であることを意味する。
一方、冷却工程では、誘導加熱後のボール部を、少なくとも樹脂素材に係るガラス転移点以下の温度になるまで冷却する。この冷却によって、膨張していたボール部は、膨張前の元の姿に戻る。ただし、ハウジングの収容部に係る内球面の膨張変形のうち、弾性変形分は元の姿に戻るが、塑性変形分はそのままの姿に保持される。その結果、ボールスタッドのボール部と、ハウジングの収容部に係る内球面との間に、塑性変形分に基づく隙間ができる。
本発明者の研究によれば、誘導加熱工程及び冷却工程の組み合わせに係るトルク調整工程を反復して行うと、ハウジングの収容部に係る内球面の膨張変形のうち塑性変形分が、ハウジングとなる樹脂素材に固有の値に収束する傾向があることがわかった。これは、前記トルク調整工程の反復回数を適切な値に設定すれば、ボール部に作用するハウジングの締め付けトルク管理を精密に実行可能であることを意味する。
請求項１に係るボールジョイントの製造方法によれば、ボールシートを用いることなくボール部に作用するハウジングの締め付けトルク管理を精密に行うことができる。
また、請求項４に係るスタビリンクの製造方法は、構造体に一端が連結されるスタッド部の他端に、金属製の略円球形状のボール部を設けてなるボールスタッドと、当該ボールスタッドの前記ボール部を回動自在に収容する収容部を有する樹脂製のハウジングと、を備えるボールジョイントを、サポートバーの両端に備えるスタビリンクの製造方法において、前記ボールスタッドの前記ボール部を中子として金型内に挿入することでキャビティを形成し、前記金型内の該キャビティに樹脂を注入して射出成形を行うことにより、前記ボール部の外周を覆うように前記ハウジングを形成する工程と、前記ボール部を前記ハウジングの収容部に収容した状態で、前記ハウジングとなる樹脂素材に係るガラス転移点を超えるが融点を超えない範囲に属する所定の目標温度になるまで前記ボール部を誘導加熱する誘導加熱工程と、前記誘導加熱後の前記ボール部を、少なくとも樹脂素材に係るガラス転移点以下の温度になるまで冷却する冷却工程と、を有し、前記誘導加熱工程及び前記冷却工程の組み合わせに係るトルク調整工程を反復して行うことを特徴とする。
請求項４に係るスタビリンクの製造方法によれば、請求項１に係るボールジョイントの製造方法と同様に、ボールシートを用いることなくボール部に作用するハウジングの締め付けトルク管理を精密に行うことができる。
本発明によれば、ボールシートを用いることなくボール部に作用するハウジングの締め付けトルク管理を精密に行うことができる。
以下、本発明の実施形態に係るボールジョイントの製造方法、及びスタビリンクの製造方法について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明の実施形態に係るスタビリンク１１の製造方法は、本発明の実施形態に係るボールジョイント１３の製造方法を包含する概念である。そのため、本発明の実施形態に係るスタビリンク１１の製造方法について説明することで、本発明の実施形態に係るボールジョイント１３の製造方法の説明に代えることとする。
＜スタビリンク１１＞
はじめに、本発明の実施形態に係る製造方法により製造されるスタビリンク１１について、これを車両（不図示）に取付けた例をあげて説明する。図１は、スタビリンク１１の車両への取り付け状態を表す斜視図である。
はじめに、本発明の実施形態に係る製造方法により製造されるスタビリンク１１について、これを車両（不図示）に取付けた例をあげて説明する。図１は、スタビリンク１１の車両への取り付け状態を表す斜視図である。
車両の車体（不図示）には、図１に示すように、懸架装置１５を介して、車輪Ｗが取り付けられている。路面から車輪Ｗを介して車体に伝わる衝撃や振動を吸収し軽減するために、懸架装置１５は、コイルスプリング１５ａとショックアブソーバ１５ｂとを有する。
左右の懸架装置１５の間は、略コ字形状のばね鋼棒等からなるスタビライザ１７を介して連結されている。車体のロール剛性（捩り変形に対する抵抗力）を高めて車両のローリングを抑制するために、スタビライザ１７は、左右の車輪Ｗ間に延在するトーションバー１７ａと、トーションバー１７ａの両端部から屈曲して延びる一対のアーム部１７ｂとを有する。懸架装置１５及びスタビライザ１７は、本発明の「構造体」に相当する。
スタビライザ１７と車輪Ｗを支持するショックアブソーバ１５ｂとは、スタビリンク１１を介して連結されている。当該連結は、左右の車輪Ｗ側において同じである。スタビリンク１１は、図１に示すように、例えば鋼管からなる棒状のサポートバー１１ａの両端部に、ボールジョイント１３をそれぞれ設けて構成されている。サポートバー１１ａの先端部１１ａ１（図２参照）は、プレス加工により平板状に塑性変形されている。
スタビリンク１１は、サポートバー１１ａ及びボールスタッド２１を金型（不図示）内の所定位置にインサートした状態で、ハウジング２３となる合成樹脂を前記金型内に注入するインサート射出成形工程によって製造される。これについて、詳しくは後記する。なお、以下の説明において、「インサート射出成形工程」という用語を用いる場合には、前記の工程を意味するものとする。
スタビリンク１１が有する一対のボールジョイント１３のうち、一方のボールジョイント１３はスタビライザ１７のアーム部１７ｂの先端部に締結固定され、他方のボールジョイント１３はショックアブソーバ１５ｂのブラケット１５ｃに締結固定されている。なお、一対のボールジョイント１３の構成は同じである。
＜ボールジョイント１３＞
次に、ボールジョイント１３について、図２を参照して説明する。図２は、本発明の実施形態に係る製造方法により製造されるボールジョイント１３の縦断面図である。
次に、ボールジョイント１３について、図２を参照して説明する。図２は、本発明の実施形態に係る製造方法により製造されるボールジョイント１３の縦断面図である。
ボールジョイント１３は、図２に示すように、鋼等の金属製のボールスタッド２１と、合成樹脂製のハウジング２３とから構成される。ボールスタッド２１は、一方の端部にスタッド部２１ａを有すると共に、他方の端部に略円球形状のボール部２１ｂを有して構成されている。ボール部２１ｂは、鋼等の金属製である。スタッド部２１ａとボール部２１ｂとは溶接接合されている。スタッド部２１ａとボール部２１ｂとを一体に形成してもよい。ハウジング２３は、サポートバー１１ａの両端に設けられ、ボールスタッド２１のボール部２１ｂを回動自在に支持するように構成されている。
ボールスタッド２１のスタッド部２１ａには、大鍔部２１ａ１と小鍔部２１ａ２とが、相互に離間して形成されている。大鍔部２１ａ１と小鍔部２１ａ２との間には、周回凹部２１ａ３が形成されている。大鍔部２１ａ１よりも先端側（ボールスタッド２１のボール部２１ｂの反対側）のスタッド部２１ａには雄ねじ部２１ａ４が螺設されている。
ハウジング２３の上端部と、スタッド部２１ａの周回凹部２１ａ３との間には、これらの隙間を覆うように、ゴム等の弾性体からなる周回状のダストカバー２７が装着される。ダストカバー２７は、雨水、塵埃等のボールジョイント１３への侵入を阻止する役割を果たす。
ボールスタッド２１のボール部２１ｂを回動自在に支持するために、ハウジング２３には、図２に示すように、ボール部２１ｂの外球面に応じた内球面を有する収容部２３ａが形成されている。ハウジング２３の上部には、略円環状の凸形フランジ２３ｂが形成されている。凸形フランジ２３ｂは、収容部２３ａに対してボール部２１ｂが周回状に露出する境界部２１ｂ１から立ち上がるように外方に延びる円錐面形状のテーパ部２３ｂ１を有する。テーパ部２３ｂ１の軸線Ｃに対する傾斜角は、ボールスタッド２１の揺動角、軸径等に応じて適宜の値に設定される。
ハウジング２３の樹脂素材としては、熱可塑性を有する（射出成形により形成されるため）こと、所定の強度要件を満たすこと等を考慮して、例えばＰＡ６６−ＧＦ３０（ＰＡ６６に重量比３０％のガラス繊維を入れたもの／融点：摂氏２７０度程度）が好適に用いられる。ただし、ハウジング２３の樹脂素材としては、ＰＡ６６−ＧＦ３０の他、ＰＡ６６−ＧＦ５０（ＰＡ６６に重量比５０％のガラス繊維を入れたもの）、ＰＥＥＫ（polyetheretherketone）、ＰＡ６６（Polyamide 66）、ＰＰＳ（Poly Phenylene Sulfide Resin）、ＰＯＭ（polyoxymethylene）等のエンジニアリングプラスティック、スーパーエンジニアリングプラスティック、ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics：繊維強化プラスティック）、ＧＲＰ（glass reinforced plastic：ガラス繊維強化プラスティック）、ＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics：炭素繊維強化プラスティック）等の素材を適宜用いてもよい。
ボールスタッド２１のボール部２１ｂと、ハウジング２３の収容部２３ａ（以下、「ハウジング２３の収容部２３ａ」を「ハウジング収容部２３ａ」と省略する場合がある。）との間には、図２に示すように、僅かな隙間２２が設けられている。ハウジング２３の収容部２３ａに収容されたボール部２１ｂの外球面が、僅かな隙間２２を介して収容部２３ａの内球面に接触しつつ摺動することによって、ハウジング２３に対してボールスタッド２１が揺動（図１の矢印α１参照）及び回転（図１の矢印α２参照）自在に支持されている。このように、スタビリンク１１に備わるボールジョイント１３によって、懸架装置１５及びスタビライザ１７が円滑に連結されている。
ハウジング２３は、ボール部２１ｂを確実に支持するために、図２に示すように、その肉厚が厚い。そのため、ハウジング２３は、インサート射出成形後の収縮量が大きい。このハウジング２３の収縮によって、ボール部２１ｂは、ハウジング収容部２３ａにより内方に向けて締め付けられる。この締め付けトルク管理を精密に行うために、後述のトルク調整が行われる。
なお、本発明の実施形態でいうトルク調整とは、ボールスタッド２１に係る揺動トルク及び回転トルク、並びに、弾性リフト量の調整を包括して含む概念である。
なお、本発明の実施形態でいうトルク調整とは、ボールスタッド２１に係る揺動トルク及び回転トルク、並びに、弾性リフト量の調整を包括して含む概念である。
＜高周波誘導加熱装置３１＞
次に、本発明の実施形態に係るスタビリンク１１の製造方法に用いられる高周波誘導加熱装置３１について、図３及び図４を参照して説明する。図３は、ボール部２１ｂに対するハウジング２３の締め付けトルク管理を、高周波誘導加熱装置３１を用いて実行している状態を概念的に表す構成図である。図４は、図３に示す構成図の上面図である。
次に、本発明の実施形態に係るスタビリンク１１の製造方法に用いられる高周波誘導加熱装置３１について、図３及び図４を参照して説明する。図３は、ボール部２１ｂに対するハウジング２３の締め付けトルク管理を、高周波誘導加熱装置３１を用いて実行している状態を概念的に表す構成図である。図４は、図３に示す構成図の上面図である。
高周波誘導加熱装置３１は、図３に示すように、コイル３２，３３と、交流電源３４に接続された高周波電源３５と、共振回路３７と、温度計３９と、制御回路４１と、を備えて構成されている。高周波誘導加熱装置３１は、コイル３２，３３に高周波電流を流すことにより、金属製のボール部２１ｂを誘導加熱する機能を有する。
コイル３２，３３は、図３に示すように、ボールスタッド２１のボール部２１ｂにおける赤道部２１ｃを囲むように、サポートバー１１ａ、ボールジョイント１３等の金属製部材に対して間隔を置いて配設されている。コイル３２，３３には、自己発熱による損傷を防ぐために、水冷及び／又は空冷のための機構（不図示）が適宜適用される。
高周波電源３５は、交流電源３４から供給される交流電力を、所定の周波数に係る高周波電力に変換して、共振回路３７に供給する。
共振回路３７は、例えば、コンデンサ（不図示）とコイル３２，３３により構成されるＬＣ並列共振回路である。共振回路３７は、適宜設定される共振作用を用いて増幅された交流電力をコンデンサに蓄え、コイル３２，３３に高周波電流を流す。この高周波電流によりコイル３２，３３に強い磁場Ｂが発生する。この磁場Ｂの作用により金属製のボール部２１ｂに渦電流が誘起される。その結果、ボール部２１ｂが誘導加熱される。
温度計３９は、ボール部２１ｂの温度Ｔb を測定する機能を有する。温度計３９としては、例えば放射温度計が用いられる。温度計３９は、ボール部２１ｂから放射される赤外線の強度を非接触で測定して、赤外線の強度を温度に変換することにより、ボール部２１ｂの温度Ｔb を取得する。温度計３９で取得されたボール部２１ｂの温度Ｔb は制御回路４１に送られる。
制御回路４１は、温度計３９で取得されたボール部２１ｂの温度Ｔb が、予め設定される目標温度Ｔtgを保つように、ボール部２１ｂに作用する磁場Ｂの強さを制御する。
目標温度Ｔtgとしては、ハウジング２３となる樹脂素材に係るガラス転移点を超えるが融点を超えない範囲に属する温度を適宜採用すればよい。具体的には、前記の温度範囲のうち、融点に近い温度を目標温度Ｔtgとして設定するのが好ましい。狙った精度のトルク管理を比較的少ない反復回数により得られるからである。こうした温度制御を行うことによって、後記するボール部２１ｂを誘導加熱する誘導加熱工程において、ボール部２１ｂの温度Ｔb が目標温度Ｔtgに保持される。
目標温度Ｔtgとしては、ハウジング２３となる樹脂素材に係るガラス転移点を超えるが融点を超えない範囲に属する温度を適宜採用すればよい。具体的には、前記の温度範囲のうち、融点に近い温度を目標温度Ｔtgとして設定するのが好ましい。狙った精度のトルク管理を比較的少ない反復回数により得られるからである。こうした温度制御を行うことによって、後記するボール部２１ｂを誘導加熱する誘導加熱工程において、ボール部２１ｂの温度Ｔb が目標温度Ｔtgに保持される。
＜本発明の実施形態に係るスタビリンク１１の製造方法＞
次に、本発明の実施形態に係るスタビリンク１１の製造方法について、図５を参照して説明する。図５は、本発明の実施形態に係るスタビリンク１１の製造方法の手順を表す工程図である。
次に、本発明の実施形態に係るスタビリンク１１の製造方法について、図５を参照して説明する。図５は、本発明の実施形態に係るスタビリンク１１の製造方法の手順を表す工程図である。
図５に示すステップＳ１１において、ボールスタッド２１のボール部２１ｂを中子として金型内に挿入することでキャビティを形成し、金型内のキャビティに例えばＰＡ６６−ＧＦ３０等の合成樹脂を注入して射出成形を行うことにより、ボール部２１ｂの外周を覆うようにハウジング２３を形成する。
ステップＳ１２において、ボール部２１ｂをハウジング収容部２３ａに収容した状態で、ハウジング２３となる樹脂素材（ＰＡ６６−ＧＦ３０）に係るガラス転移点（ＰＡ６６−ＧＦ３０では摂氏５０度程度）を超えるが融点（ＰＡ６６−ＧＦ３０では摂氏２６５度程度）を超えない範囲に属する目標温度Ｔtgになるまでボール部２１ｂを誘導加熱する。ステップＳ１２の誘導加熱工程は、ボールスタッド２１を、ボールスタッド２１の軸芯Ｃ周りに回転させながら行う。ボールスタッド２１の回転速度は、ボール部２１ｂにおける外球面の表面温度が均一になることを考慮して、適宜の速度を設定すればよい。
ステップＳ１３において、ステップＳ１２で誘導加熱後のボール部２１ｂを、少なくとも樹脂素材（ＰＡ６６−ＧＦ３０）に係るガラス転移点（ＰＡ６６−ＧＦ３０では摂氏５０度程度）以下の温度になるまで冷却する。ステップＳ１３の冷却工程は、ボールスタッド２１を、ボールスタッド２１の軸芯Ｃ周りに回転させながら行う。ボールスタッド２１の回転速度は、ボール部２１ｂにおける外球面の表面温度が均一になることを考慮して、適宜の速度を設定すればよい。
その後、ステップＳ１２の誘導加熱工程及びステップＳ１３の冷却工程の組み合わせに係るトルク調整工程を所定の回数（複数回）だけ反復して行うことにより、ボール部２１ｂに対するハウジング２３の締め付けトルクを調整する。
ステップＳ１２の誘導加熱工程によって金属製のボール部２１ｂが膨張する。このボール部２１ｂの膨張に伴って、樹脂製のハウジング収容部２３ａに係る内球面も膨張変形する。このハウジング収容部２３ａに係る内球面の膨張変形は、ハウジング２３となる樹脂素材に係るガラス転移点を超えるが融点を超えない範囲に属する目標温度Ｔtg下で行われる。このため、ハウジング２３となる樹脂素材には、塑性変形と弾性変形の組み合わせに係る膨張変形が生じる。なお、樹脂素材の塑性変形は、樹脂素材の結晶化に伴い生じるものと考えられる。
ステップＳ１３の冷却工程では、ステップＳ１２で誘導加熱後のボール部２１ｂを、少なくとも樹脂素材に係るガラス転移点以下の温度になるまで冷却する。この冷却によって、膨張していたボール部２１ｂは、膨張前の元の姿に戻る。ただし、ハウジング収容部２３ａに係る内球面の膨張変形のうち、弾性変形分は元の姿に戻るが、塑性変形分はそのままの姿に保持される。その結果、ボールスタッド２１のボール部２１ｂと、ハウジング収容部２３ａに係る内球面との間に、塑性変形分に基づく隙間２２（図２参照）ができる。この隙間２２の大きさが、ボール部２１ｂに対するハウジング２３の締め付けトルクを実質的に規定する。
本発明者の研究によれば、ステップＳ１２の誘導加熱工程及びステップＳ１３の冷却工程の組み合わせに係るトルク調整工程を反復して行うと、ハウジング収容部２３ａに係る内球面の膨張変形のうち塑性変形分が、ハウジング２３となる樹脂素材に固有の値に収束する、換言すれば、ボール部２１ｂに対するハウジング２３の締め付けトルクが所定の値に収束する（図６参照）ことがわかった。
これは、ステップＳ１２の誘導加熱工程及びステップＳ１３の冷却工程の組み合わせに係るトルク調整工程の反復回数を適切な値（ただし、反復回数は複数回）に設定すれば、ボール部２１ｂに対するハウジング２３の締め付けトルク管理を精密に実行可能であることを意味する。
これは、ステップＳ１２の誘導加熱工程及びステップＳ１３の冷却工程の組み合わせに係るトルク調整工程の反復回数を適切な値（ただし、反復回数は複数回）に設定すれば、ボール部２１ｂに対するハウジング２３の締め付けトルク管理を精密に実行可能であることを意味する。
本発明の実施形態に係るボールジョイント１１の製造方法によれば、ボールシートを用いることなく、ボール部２１ｂに対するハウジング２３の締め付けトルク管理を精密に行うことができる。
また、本発明の実施形態に係るボールジョイント１１の製造方法では、トルク調整工程の反復回数を増減することにより、ボール部２１ｂに対するハウジング２３の締め付けトルクを調整する構成を採用すればよい。このように構成すれば、簡素かつ実用的な手段によって締め付けトルク管理を精密に行うことができる。
また、本発明の実施形態に係るボールジョイント１１の製造方法では、トルク調整工程において、ボールスタッド２１をその軸芯Ｃ周りに回転させ、ハウジング２３の樹脂素材に係る限界ＰＶ値に基づき設定される上限回転速度を下回る範囲でボールスタッド２１の回転速度を増減することにより、ボール部２１ｂに対するハウジング２３の締め付けトルクを調整する構成を採用してもよい。
なお、ＰＶ値とは、荷重圧力（Ｐ）及びすべり速度（Ｖ）の積の関数である。限界ＰＶ値とは、材料の摺動表面が摩擦発熱によって変形・溶融する際の限界となるＰＶ値である。限界ＰＶ値を超える条件では、一般に、摩擦・摩耗が共に著しく大きくなるため、使用できなくなる。限界ＰＶ値は、耐熱性の高い樹脂ほど高くなる。実際には、限界ＰＶ値の半分程度のＰＶ値となることを考慮して、樹脂素材の荷重圧力（Ｐ）及びすべり速度（Ｖ）が設定される。
なお、ＰＶ値とは、荷重圧力（Ｐ）及びすべり速度（Ｖ）の積の関数である。限界ＰＶ値とは、材料の摺動表面が摩擦発熱によって変形・溶融する際の限界となるＰＶ値である。限界ＰＶ値を超える条件では、一般に、摩擦・摩耗が共に著しく大きくなるため、使用できなくなる。限界ＰＶ値は、耐熱性の高い樹脂ほど高くなる。実際には、限界ＰＶ値の半分程度のＰＶ値となることを考慮して、樹脂素材の荷重圧力（Ｐ）及びすべり速度（Ｖ）が設定される。
本発明の実施形態に係るボールジョイント１１の製造方法によれば、トルク調整工程において、ハウジング２３の樹脂素材に係る限界ＰＶ値に基づき設定される上限回転速度を下回る範囲でボールスタッド２１の回転速度を増減することにより、ボール部２１ｂに対するハウジング２３の締め付けトルクを調整するため、ボール部２１ｂにおける外球面の表面温度が均一になり、ハウジング収容部２３ａに係る内球面の加工精度が向上する結果として、簡素かつ実用的な手段によって締め付けトルク管理を一層精密に行うことができる。
ここで、前記トルク調整工程を単一回数だけ行った場合（比較例）のハウジング収容部２３ａに係る内球面の表面粗度（図７Ａ参照）と、前記トルク調整工程を反復（ただし、反復回数は３回）して行った場合（実施例）のハウジング収容部２３ａに係る内球面の表面粗度（図７Ｂ参照）とを比較すると、実施例（反復回）では比較例（単一回）と比べてその表面（ハウジング収容部２３ａに係る内球面）が平滑化されている（つまり、摩擦係数が低下している）ことがわかる。
また、比較例及び実施例について、ハウジング収容部２３ａに係る内球面を電子顕微鏡により直接観察した。その結果を図８Ａ（比較例）、図８Ｂ（実施例）にそれぞれ示す。図８Ａは、比較例のハウジング収容部２３ａに係る内球面を電子顕微鏡により観察した写真である。図８Ｂは、実施例のハウジング収容部２３ａに係る内球面を電子顕微鏡により観察した写真である。電子顕微鏡によるハウジング収容部２３ａに係る内球面の観察によっても、図８Ｂの実施例（反復回）では図８Ａの比較例（単一回）と比べてその表面（ハウジング収容部２３ａに係る内球面）が平滑化されていることが実証された。
本発明者の研究によると、ハウジング収容部２３ａに係る内球面が平滑化されるのは、樹脂素材（ＰＡ６６−ＧＦ３０）の結晶化が関与しているものと考えられる。また、樹脂素材（ＰＡ６６−ＧＦ３０）の結晶化に伴い、樹脂素材に混入しているガラス繊維が沈降（表面への露出が減る）する現象が観測された。このガラス繊維の沈降現象も、ハウジング収容部２３ａに係る内球面の平滑化に関与しているものと考えられる。
さらに、本発明者の研究によると、実施例（反復回）では比較例（単一回）と比べてその表面（ハウジング収容部２３ａに係る内球面）の硬さが高まっている（つまり、耐摩耗性が向上している）ことがわかった。
このことを実証するために、ハウジング収容部２３ａに係る内球面の硬さ（ＧＰａ）及び弾性率（ＧＰａ）を、DSI（Depth sensing Indentation）法によるナノインデンテーション法を用いて測定した。DSI法とは、測定対象に対して、ナノインデンター装置（不図示）に備わる圧子を押し当てることで負荷及び除荷時の押し込み深さを連続的に測定し、得られた荷重−押し込み深さ特性を用いることで、圧子の圧痕を直接観察することなく硬さや弾性率を求める方法である。図９Ａは、ナノインデンター装置に備わる圧子の押し込み深さを変えた際の、比較例のハウジング収容部２３ａに係る内球面の表面硬さを表す特性線図である。図９Ｂは、圧子の押し込み深さを変えた際の、実施例のハウジング収容部２３ａに係る内球面の表面弾性率を表す特性線図である。
DSI法を用いた測定結果によれば、図９Ａ、図９Ｂに示すように、実施例（反復回）では比較例（単一回）と比べてその表面（ハウジング収容部２３ａに係る内球面）の硬さが高まっている（つまり、耐摩耗性が向上している）ことが実証された。
なお、ハウジング収容部２３ａに係る内球面の硬度が高まるのも、ハウジング収容部２３ａに係る内球面の平滑化のケースと同様に、樹脂素材（ＰＡ６６−ＧＦ３０）の結晶化が関与しているものと考えられる。
このことを実証するために、ハウジング収容部２３ａに係る内球面の硬さ（ＧＰａ）及び弾性率（ＧＰａ）を、DSI（Depth sensing Indentation）法によるナノインデンテーション法を用いて測定した。DSI法とは、測定対象に対して、ナノインデンター装置（不図示）に備わる圧子を押し当てることで負荷及び除荷時の押し込み深さを連続的に測定し、得られた荷重−押し込み深さ特性を用いることで、圧子の圧痕を直接観察することなく硬さや弾性率を求める方法である。図９Ａは、ナノインデンター装置に備わる圧子の押し込み深さを変えた際の、比較例のハウジング収容部２３ａに係る内球面の表面硬さを表す特性線図である。図９Ｂは、圧子の押し込み深さを変えた際の、実施例のハウジング収容部２３ａに係る内球面の表面弾性率を表す特性線図である。
DSI法を用いた測定結果によれば、図９Ａ、図９Ｂに示すように、実施例（反復回）では比較例（単一回）と比べてその表面（ハウジング収容部２３ａに係る内球面）の硬さが高まっている（つまり、耐摩耗性が向上している）ことが実証された。
なお、ハウジング収容部２３ａに係る内球面の硬度が高まるのも、ハウジング収容部２３ａに係る内球面の平滑化のケースと同様に、樹脂素材（ＰＡ６６−ＧＦ３０）の結晶化が関与しているものと考えられる。
〔その他の実施形態〕
以上説明した複数の実施形態は、本発明の具現化の例を示したものである。したがって、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならない。本発明はその要旨又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形態で実施することができるからである。
以上説明した複数の実施形態は、本発明の具現化の例を示したものである。したがって、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならない。本発明はその要旨又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形態で実施することができるからである。
例えば、本発明に係るボールジョイント１３を、車両のスタビリンク１１に適用する例をあげて説明したが、本発明はこの例に限定されない。本発明に係るボールジョイント１３は、産業用ロボットが有するアームの関節部分、ショベルカー、クレーン車等の産業用車両が有するアームの関節部分の構造等に幅広く適用可能である。
１１ スタビリンク
１３ ボールジョイント
１５ 懸架装置（構造体）
１７ スタビライザ（構造体）
２１ ボールスタッド
２１ｂ ボール部
２３ ハウジング
２３ａ 収容部
１３ ボールジョイント
１５ 懸架装置（構造体）
１７ スタビライザ（構造体）
２１ ボールスタッド
２１ｂ ボール部
２３ ハウジング
２３ａ 収容部
Claims (6)
- 構造体に一端が連結されるスタッド部の他端に、金属製の略円球形状のボール部を設けてなるボールスタッドと、当該ボールスタッドの前記ボール部を回動自在に収容する収容部を有する樹脂製のハウジングと、備えるボールジョイントの製造方法において、
前記ボールスタッドの前記ボール部を中子として金型内に挿入することでキャビティを形成し、前記金型内の該キャビティに樹脂を注入して射出成形を行うことにより、前記ボール部の外周を覆うように前記ハウジングを形成する工程と、
前記ボール部を前記ハウジングの収容部に収容した状態で、前記ハウジングとなる樹脂素材に係るガラス転移点を超えるが融点を超えない範囲に属する所定の目標温度になるまで前記ボール部を誘導加熱する誘導加熱工程と、
前記誘導加熱後の前記ボール部を、少なくとも樹脂素材に係るガラス転移点以下の温度になるまで冷却する冷却工程と、を有し、
前記誘導加熱工程及び前記冷却工程の組み合わせに係るトルク調整工程を反復して行う
ことを特徴とするボールジョイントの製造方法。 - 請求項１に記載のボールジョイントの製造方法であって、
前記トルク調整工程の反復回数を増減することにより、前記ボール部に対する前記ハウジングの締め付けトルクを調整する
ことを特徴とするボールジョイントの製造方法。 - 請求項１又は２に記載のボールジョイントの製造方法であって、
前記トルク調整工程において、前記ボールスタッドを該ボールスタッドの軸芯周りに回転させ、前記ハウジングの樹脂素材に係る限界ＰＶ値に基づき設定される上限回転速度を下回る範囲で前記ボールスタッドの回転速度を増減することにより、前記ボール部に対する前記ハウジングの締め付けトルクを調整する
ことを特徴とするボールジョイントの製造方法。 - 構造体に一端が連結されるスタッド部の他端に、金属製の略円球形状のボール部を設けてなるボールスタッドと、当該ボールスタッドの前記ボール部を回動自在に収容する収容部を有する樹脂製のハウジングと、を備えるボールジョイントを、サポートバーの両端に備えるスタビリンクの製造方法において、
前記ボールスタッドの前記ボール部を中子として金型内に挿入することでキャビティを形成し、前記金型内の該キャビティに樹脂を注入して射出成形を行うことにより、前記ボール部の外周を覆うように前記ハウジングを形成する工程と、
前記ボール部を前記ハウジングの収容部に収容した状態で、前記ハウジングとなる樹脂素材に係るガラス転移点を超えるが融点を超えない範囲に属する所定の目標温度になるまで前記ボール部を誘導加熱する誘導加熱工程と、
前記誘導加熱後の前記ボール部を、少なくとも樹脂素材に係るガラス転移点以下の温度になるまで冷却する冷却工程と、を有し、
前記誘導加熱工程及び前記冷却工程の組み合わせに係るトルク調整工程を反復して行う
ことを特徴とするスタビリンクの製造方法。 - 請求項４に記載のスタビリンクの製造方法であって、
前記トルク調整工程の反復回数を増減することにより、前記ボール部に対する前記ハウジングの締め付けトルクを調整する
ことを特徴とするスタビリンクの製造方法。 - 請求項４又は５に記載のスタビリンクの製造方法であって、
前記トルク調整工程において、前記ボールスタッドを該ボールスタッドの軸芯周りに回転させ、前記ハウジングの樹脂素材に係る限界ＰＶ値に基づき設定される上限回転速度を下回る範囲で前記ボールスタッドの回転速度を増減することにより、前記ボール部に対する前記ハウジングの締め付けトルクを調整する
ことを特徴とするスタビリンクの製造方法。
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