JP2020085129A - トルクチューニング方法及びトルクチューニングシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ハウジング内球面で包含されたボールスタッドのボール部と当該ハウジング内球面との摩擦力を適正に調整すること。【解決手段】トルクチューニング方法は、ボールスタッド１０を、当該ボールスタッド１０の軸芯を中心にモータ２２で回転させ、この回転時にモータ２２の回転トルクが上がって頂点から下がり、この下がった底から再度上る曲線を描く際の底の回転トルクを基準値として定める。次に、ボール部１０ｂをインサート成形によりハウジング１１で包含する。次に、ボールスタッド１０を、ボールスタッド１０の軸芯を中心に、ボール部１０ｂを覆う内球面１１ａが摩耗する速度以上でモータ２２により回転させる。次に、回転時にモータ２２の回転トルクを計測する。次に、計測される回転トルクが基準値となった際にモータ２２を停止するようにした。【選択図】図２

Description

本発明は、車両の路面からの衝撃軽減などの役割を果たすボールジョイントにおいて、ハウジング内に挿入されるボールスタッドのボール部と、ハウジング内球面との摩擦力を調整して揺動トルク及び回転トルク等を調整するトルクチューニング方法及びトルクチューニングシステムに関する。

車両のサスペンションは、路面から車体に伝わる衝撃を軽減し、スタビライザは、車体のロール剛性（捩れに対する剛性）を高める。このサスペンションとスタビライザは、スタビリンクを介して連結されている。スタビリンクは、棒状のサポートバーの両端にボールジョイントを備えて構成されている。

ボールジョイントとして、樹脂によるカップ状のハウジング内に、ボールスタッドのボール部を回転可能に収容した構成がある。この構成のハウジング内は、ボール部の球状に沿った球形湾曲面の形状となっている。この球形湾曲面をハウジング内球面とも称す。この構成のボールジョイントとして、例えば特許文献１に記載のジョイント装置がある。このジョイント装置は、ボールスタッドのジョイントボール（ボール部）がハウジング切欠き内（ハウジング内球面）に嵌め込まれて構成されている。

このようなハウジング内球面にボール部が直接回転可能に収容されたボールジョイントにおいては、ボール部の回転時の摩擦力に応じて、揺動トルク及び回転トルク、並びに弾性リフト量が変化する。なお、ボールジョイントでは、車両のサスペンションがストロークするに伴い、ボール部とハウジング内球面とが揺摺動するが、この揺摺動する際の特性が、揺動トルク及び回転トルクと定義づけられる。ボール部の回転時の摩擦力が増加して揺動トルク及び回転トルクが高まると、乗り心地が悪化する。

上述した弾性リフト量とは、ハウジング内球面に対するボール部の移動量である。上記の摩擦力が低下すると弾性リフト量が大きくなって、ボール部がハウジング内球面で大きく移動する。このため、ボールジョイントにガタが発生し、車両走行中の異音の発生に繋がる。つまり、摩擦力が低下すると、揺動トルク及び回転トルクは低下するが、弾性リフト量は大きくなるといった相反関係がある。

そこで、例えばボール部に対するハウジング内球面の締め代を調整すれば、揺動トルク及び回転トルクを、車両の乗り心地が向上するように低下させ、弾性リフト量を、ボールジョイントにガタが発生しないように小さくすることが可能である。

特表２００９−５３６１２２号公報

しかし、特許文献１のようなハウジング内球面にボール部が直接回転可能に収容された構成のボールジョイントにおいては、ボール部とハウジング内球面との間のクリアランスの精度が悪い場合、ハウジング内球面によるボール部の締め代を最適値に設定することができず、このため、揺動トルク及び回転トルク、並びに弾性リフト量を適正に調整することができないという問題がある。

本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、ハウジング内球面で包含されたボールスタッドのボール部と当該ハウジング内球面との摩擦力を適正に調整することができるトルクチューニング方法及びトルクチューニングシステムを提供することを課題とする。

前記した課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、構造体に一端部が連結されるスタッド部の他端部に、金属製の球体部が一体に接合されて成るボールスタッドと、当該ボールスタッドの球体部を包含する内球面を有し、一方が開口した空間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において、当該ハウジングの内球面と当該球体部との摩擦力を調整するトルクチューニング方法であって、試験体の前記ボールスタッドを、当該ボールスタッドの軸芯を中心にモータで回転させ、この回転時にモータの回転トルクが上がって頂点から下がり、この下がった底から再度上る曲線を描く際の当該底の回転トルクを基準値として定めるステップと、トルクチューニング対象の前記球体部をインサート成形により前記ハウジングで包含するステップと、トルクチューニング対象の前記ボールスタッドを軸芯を中心に、前記球体部を覆う前記内球面が摩耗する速度以上でモータにより回転させるステップと、前記回転時に前記モータの回転トルクを計測するステップと、前記計測される回転トルクが前記基準値となった際に前記モータを停止するステップとを実行することを特徴とするトルクチューニング方法である。

請求項５に係る発明は、構造体に一端部が連結されるスタッド部の他端部に、金属製の球体部が一体に接合されて成るボールスタッドと、当該ボールスタッドの球体部を包含する内球面を有し、一方が開口した空間を有する樹脂製のハウジングと、当該ハウジングの内球面と当該球体部との摩擦力を調整するトルクチューニングシステムであって、前記ボールスタッドを、当該ボールスタッドの軸芯を中心に回転させるモータと、前記回転時に前記モータの回転トルクを計測する計測器と、前記ボールスタッドの回転時に前記モータの回転トルクが上がって頂点から下がり、この下がった底から再度上る曲線を描く際の当該底の回転トルクが基準値として設定され、前記モータ及び前記計測器に電源を供給する電源制御装置とを備え、前記電源制御装置は、前記計測される回転トルクが前記基準値となった際に前記モータを停止することを特徴とするトルクチューニングシステムである。

請求項１の方法及び請求項５の構成によれば、ハウジング内球面で包含されたボールスタッドのボール部と当該ハウジング内球面との摩擦力を適正に調整することができる。

請求項２に係る発明は、構造体に一端部が連結されるスタッド部の他端部に、金属製の球体部が一体に接合されて成るボールスタッドと、当該ボールスタッドの球体部を包含する内球面を有し、一方が開口した空間を有する樹脂製のハウジングと、当該ハウジングの内球面と当該球体部との摩擦力を調整するトルクチューニング方法であって、前記球体部をインサート成形により前記ハウジングで包含するステップと、前記ボールスタッドを、当該ボールスタッドの軸芯を中心に、前記球体部を覆う前記内球面が摩耗する速度以上でモータにより回転させるステップと、前記回転時に前記モータの回転トルクを計測するステップと、前記計測される回転トルクを経過時間に応じて線で結んだ曲線の微分値を計算し、この微分値が０となった次に、０に近似する微分値となった際に、前記モータを停止するステップとを実行することを特徴とするトルクチューニング方法である。

この方法によれば、モータの回転トルクの曲線が頂点に到達した際に、曲線の微分値が０となる。この次に、曲線が底に到達した際には微分値が０となる。この２回目に０となる前に、０に近似する微分値となった際にモータを停止させる。このようなトルクチューニング方法によっても、回転トルクが底となる近似レベルで、モータの回転を停止できるので、球体部とハウジングの内球面との摩擦力を小さく調整できる。これによりボルスタッドの揺動トルク及び回転トルク、並びに弾性リフト量を適正に調整できる。

請求項３に係る発明は、前記ボールスタッドを前記モータにより回転させるステップにおいて、当該モータによる回転と共に前記ハウジング又は当該ボールスタッドを揺動させ、前記モータを停止するステップにおいて、前記モータを停止する際に、前記揺動を停止することを特徴とする請求項１又は２に記載のトルクチューニング方法である。

請求項６に係る発明は、前記ボールスタッドを前記モータで回転させる際に前記ハウジング又は当該ボールスタッドを揺動し、当該モータを停止する際に当該揺動を停止する揺動装置を更に備えることを特徴とする請求項５に記載のトルクチューニングシステムである。

請求項３の方法及び請求項６の構成によれば、ボールスタッドを回転させる際に揺動させることで、球体部との接触位置による周速差の低減が達成され、ハウジングの球体部接触面の発熱度合を均一にすることができる。

請求項４に係る発明は、構造体に一端部が連結されるスタッド部の他端部に、金属製の球体部が一体に接合されて成るボールスタッドと、当該ボールスタッドの球体部を包含する内球面を有し、一方が開口した空間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において、当該ハウジングの内球面と当該球体部との摩擦力を調整するトルクチューニング方法であって、試験体の前記ボールスタッドを、当該ボールスタッドの軸芯を中心に第１モータで回転させると共に、前記ハウジング又は当該ボールスタッドを第２モータの回転駆動を用いて揺動させ、第２モータの回転駆動に応じた揺動トルクが上がって頂点から下がり、この下がった底から再度上る曲線を描く際の当該底の揺動トルクを基準値として定めるステップと、トルクチューニング対象の前記球体部をインサート成形により前記ハウジングで包含するステップと、トルクチューニング対象の前記ボールスタッドを軸芯を中心に、前記球体部を覆う前記内球面が摩耗する速度以上でモータにより回転させるステップと、前記回転時に前記揺動トルクを計測するステップと、前記計測される揺動トルクが前記基準値となった際に前記第１モータ及び第２モータを停止するステップとを実行することを特徴とするトルクチューニング方法である。

この方法によれば、ハウジング内球面で包含されたボールスタッドのボール部と当該ハウジング内球面との摩擦力を適正に調整することができる。

本発明によれば、ハウジング内球面で包含されたボールスタッドのボール部と当該ハウジング内球面との摩擦力を適正に調整することができるトルクチューニング方法及びトルクチューニングシステムを提供することができる。

本発明に係る実施形態のスタビリンクのボールジョイントの縦断面図である。 本実施形態のトルクチューニングシステムの構成を示す図である。 ボールスタッドの回転状態を示す一部断面外観図である。 ボールスタッドの揺動状態を示す一部断面外観図である。 ボールスタッド回転時の処理時間に応じたモータの回転トルクの曲線Ｃ１〜Ｃ３を示す図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
＜実施形態＞
図１は、本発明に係る実施形態のスタビリンクのボールジョイントの縦断面図である。
図１に示すボールジョイントＪは、樹脂製のアウターハウジング（ハウジング）１１により、ボールスタッド１０の先端部のボール部（球体部）１０ｂを覆うようにインサート成形され、且つ、ボール部１０ｂと、ボールジョイント連結用のサポートバー１ａの先端部１ａ１とが一体に結合するようにインサート成形されている。金属製で球状のボール部１０ｂを包含するハウジング１１の内球面（ハウジング内球面ともいう）１１ａは、ボール部１０ｂの球状に沿った球形湾曲状となっている。

このようなボール部１０ｂとハウジング内球面１１ａとの間に隙間が無い結合構造において、ボール部１０ｂと内球面１１ａとの摩擦力を後述のトルクチューニングにより調整することにより、揺動トルク及び回転トルク（値）、並びに弾性リフト量とを適正範囲に設定できる低トルクスタビリンクを実現する。

ここで、車両のサスペンションは、路面から車体に伝わる衝撃を軽減し、スタビライザは、車体のロール剛性を高めるものであり、サスペンションとスタビライザは、スタビリンク１を介して連結されている。スタビリンク１は、棒状のサポートバーの両端に、上述したボールジョイントＪを備えて構成されている。

ボールジョイントＪのスタッド部１０ｓは、符号２で示すサスペンションの一端部又はスタビライザの一端部が貫通孔を介して鍔部１０ａ１の位置まで挿通され、ナットＮ１で締め付けられて固定されている。なお、サスペンション２又はスタビライザ２は、請求項記載の構造体を構成する。

ボールスタッド１０は、棒状のスタッド部１０ｓの一端に球状のボール部１０ｂが一体に連結された構造を有している。スタッド部１０ｓには、雄ねじ１０ｎが螺刻されている。この雄ねじ１０ｎよりも先端側（ボール部１０ｂ側）には、周回状に拡がる鍔部１０ａ１と小鍔部１０ａ２とが離間して形成されている。アウターハウジング１１の上端部と鍔部１０ａ１との間には、ダストカバー１３が配設されている。

ボールジョイントＪは、ボールスタッド１０の一端部のボール部１０ｂが球形湾曲状のハウジング内球面１１ａで覆われ、この覆われた金属製のボール部１０ｂと、金属製のサポートバー１ａとが、樹脂製のアウターハウジング１１により一体に包含されて固定されている。サポートバー１ａは、金属材料として例えば、鋼管が使用されており、先端部１ａ１はボールスタッド１０が延在する方向にプレスされて平板状に変形されている。なお、サポートバー１ａは、金属製以外に、樹脂製やこの他の材料であってもよい。更に、サポートバー１ａが樹脂製である場合、アウターハウジング１１と一体に構成してもよい。

スタッド部１０ｓの周回状に形成される小鍔部１０ａ２の下方側（ボール部１０ｂ側）には、円柱形状のストレート部１０ｓ１が形成されている。若しくは、小鍔部１０ａ２下方のＲ部１０ａ３の下方を所定以上の長さ（例えば１ｍｍ）だけ、ストレートの円柱形状のストレート部１０ｓ２とし、ストレート部１０ｓ２の下からボール部１０ｂの近接位置までを、ボール部１０ｂに近付くに従い細くなるテーパ形状（円錐形状）としてもよい。

アウターハウジング１１は、ＰＡ６６−ＧＦ３０（ＰＡ６６に重量比３０％のガラス繊維を入れた材料）が用いられる。なお、ハウジング１１の材料は強度要件が満たされるものであればよい。例えば、ＰＥＥＫ（polyetheretherketone）、ＰＡ６６（Polyamide 66）、ＰＰＳ（Poly PhenyleneSulfide 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（glassreinforced 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）等が使用される。

上述したように、ハウジング内球面１１ａは、ボールスタッド１０のボール部１０ｂが揺摺動するため、所定の摩耗耐久性が求められる。また、ハウジング１１はインサート成形で形成されるため、熱可塑性樹脂がよい。

ハウジング１１には、内球面１１ａの上端１１ｕから外方に広がるテーパ形状（円錐形状）のテーパ部１１ｆ１を有する凸形状の凸形フランジ１１ｆが円環状に形成されている。テーパ部１１ｆ１の開始点は、上端１１ｕの外側コーナー１１ｕ１となっている。

凸形フランジ１１ｆの内周面であるテーパ部１１ｆ１の傾斜角は、双方向矢印α１で示すように、ボールスタッド１０が揺動した際に、ボールスタッド１０の揺動角を満たすように設計されている。凸形フランジ１１ｆの外周面には、上述したように、ダストカバー１３の鉄リンク１３ａの埋設箇所が圧入固定されている。

ハウジング１１は、球形湾曲状の内球面１１ａでボール部１０ｂを内方に向けて締め付けるので、ボール部１０ｂとの摩擦力が大きくなって、ボールスタッド１０の揺動トルク及び回転トルク、並びに弾性リフト量の調整が必要となる。この調整のため、後述のトルクチューニングが行われる。

＜トルクチューニング方法＞
図２は、ボールジョイントＪのトルクチューニングシステムの構成を示す図である。但し、図２に示すボールジョイントＪは、図１に示すボールジョイントＪを矢印Ｙ１方向から見た際の一部断面図である。なお、ボール部１０ｂの中心を水平線Ｈに対して垂直に通る軸線Ｖは、ボールスタッド１０の軸芯である。また、水平線Ｈ上のボール部１０ｂの直径を赤道Ｓともいう。

トルクチューニングとは、ボールジョイントＪのボール部１０ｂとハウジング内球面１１ａとの摩擦力を調整することにより、ボールスタッド１０の揺動トルク及び回転トルク、並びに弾性リフト量を適正に調整する工程である。このトルクチューニングは、図２に示すように、ボールスタッド１０を矢印α２で示すように回転させると共に、ハウジング１１を双方向矢印α３で示すように左右に揺動させることにより、ハウジング内球面１１ａでボール部１０ｂを回転させながら、ハウジング内球面１１ａを揺動させる動作を行うものである。このトルクチューニング方法について説明する。

なお、スタッド１０の回転方向は矢印α２と逆方向であってもよく、揺動方向α３も何れの方向でもよい。また、揺動トルク及び回転トルクをトルク、弾性リフト量をリフト量と省略する。

図２に示すトルクチューニングシステム（システムともいう）２０は、ボールスタッド１０と、回転トルクメータ（メータともいう）２１と、モータ２２と、モータ２３ａを有する揺動装置２３と、電源制御装置２４とを備えて構成されている。なお、メータ２１は、請求項記載の計測器を構成する。

モータ２２は、当該モータ２２の回転軸とボールスタッド１０の軸線Ｖとが一直線になるように、回転軸がメータ２１を介してボールスタッド１０に固定されている。揺動装置２３は、モータ２３ａを動力源とする揺動機構（図示せず）を備える。揺動機構は、ボール部１０ｂの中心を通る水平線Ｈを中心軸としてハウジング１１を矢印α３で示すように左右に揺動（図４参照）させる動作を行う。メータ２１、モータ２２及び揺動装置２３には、電源を供給する電源制御装置２４が接続されている。

図３に、図１に示すボールジョイントＪを矢印Ｙ１方向から見た場合の正面の一部断面構成を示す。図３では水平状態のハウジング１１におけるボール部１０ｂの中心を通る横幅方向の中心軸Ｋが、ボール部１０ｂの赤道Ｓと一致した状態となっている。

この状態でモータ２２によりボールスタッド１０が矢印α２で示す方向に回転されると、ボールスタッド１０の先端のボール部１０ｂも同様に回転し、樹脂製のハウジング内球面１１ａとの間で摩擦熱が発生する。この摩擦熱でハウジング内球面１１ａが溶ける寸前の軟化状態となって締め代が緩和される。言い換えれば、摩擦熱でハウジング内球面１１ａを変形させ、インサート成形でボール部１０ｂを締めている内球面１１ａを緩めて、回転トルクを少なくする。

ボール部１０ｂが静止状態から回転する際に、ハウジング内球面１１ａによるボール部１０ｂの締め付けが強いと、モータ２２による大きな回転トルクを必要とする。そこで、モータ２２での回転始動時に、揺動装置２３で、図４に矢印α３で示すように、ハウジング１１を揺動させることで、ボール部１０ｂとハウジング内球面１１ａとの締め付けを緩和し、モータ２２で回転し易くしている。ボールスタッド１０を回転させる際に揺動させることで、ボール部１０ｂとの接触位置による周速差の低減が達成され、ハウジング１１のボール部１０ｂ接触面の発熱度合が均一になる。

図３に示すように、ボール部１０ｂが回転中に、ボール部１０ｂの中心を通るボールスタッド１０の軸線Ｖが水平な中心軸Ｋに対して垂直である場合、矢印Ｙ２ａで示すように、ボール部１０ｂの外周の回転速度（周速）が赤道Ｓで最も速くなり、矢印Ｙ２ｂ，Ｙ２ｃで示すように、赤道Ｓから上側又は下側へ離れる程に遅くなる。この周速に応じて、ボール部１０ｂとハウジング内球面１１ａとの摩耗熱が、赤道Ｓで最も大きくなり、赤道Ｓから離れるに応じて小さくなる。

このような摩擦熱に応じて、ボール部１０ｂの赤道Ｓの付近が最も高温となってハウジング内球面１１ａが大きく変形し、赤道Ｓから離れるに従って低温となって、ハウジング内球面１１ａの変形も小さくなる。但し、摩擦熱によるボール部１０ｂの温度は、樹脂製のハウジング１１の融点よりも低く、ハウジング１１が変形可能な温度となるように制御される。

しかし、図４に双方向の矢印α３で示すように、ハウジング１１が左右に揺動することによって、ハウジング内球面１１ａにおけるボール部１０ｂの赤道Ｓの当接位置が変わる。この内球面１１ａにおける赤道Ｓの当接位置は、ハウジング１１を固定しておき、ボールスタッド１０及びボール部１０ｂを揺動させて変えても良い。この場合、ボールスタッド１０に揺動装置が組み付けられる。

図４に示すように、ハウジング１１の揺動によって、上記垂直に立設するボールスタッド１０の軸線Ｖに対してハウジング１１の中心軸Ｋが、鋭角又は鈍角にずれた場合、ボール部１０ｂの赤道Ｓの当接位置が、ハウジング内球面１１ａの中心軸Ｋが通る位置から、その鋭角又は鈍角にずれた角度分ずれる。このように、ボール部１０ｂが最も高温となる赤道Ｓの内球面１１ａへの当接位置が変わるので、ハウジング内球面１１ａの温度分布が、より均一になる。

また、揺動を回転始動時のみとして、水平なハウジング１１に対してボールスタッド１０が垂直となる状態に戻して固定後、ボール部１０ｂを回転させれば、内球面１１ａの変形を赤道Ｓで最も大きくし、赤道Ｓから上下に離れるに従って小さくすることも可能となる。

このように、ボール部１０ｂとの摩擦熱でハウジング内球面１１ａを変形させることで、ボール部１０ｂを締めている内球面１１ａを緩め、回転トルクを適正（又は最小）とするトルクチューニングを次のように行う。

トルクチューニングを行う場合、ボール部１０ｂを回転駆動するモータ２２の回転トルクを、メータ２１で計測して行う。この計測される回転トルク（Ｎ・ｍ）の計測例を図５に示す。図５に示す曲線Ｃ１は、時刻ｔ０〜ｔ８で示す時間経過に応じて変化する回転トルクを示す。

計測される回転トルクは、ボール部１０ｂの回転及びハウジング１１の揺動の始動後から徐々に高くなり、時刻ｔ２ａ付近で急峻なカーブで上昇し、時刻ｔ３ａでトルクＴ８ａ（Ｎ・ｍ）の頂点（トップ）に到達する。更に、回転トルクは、トップから緩やかなカーブで下り、時刻ｔ６ａでトルクＴ１ａ（Ｎ・ｍ）の底（ボトム）に到達し、このボトムから時刻ｔ７ａでトルクＴ２ａ（Ｎ・ｍ）まで上って下がるパルス状Ｃ３に変化する。

上記パルス状Ｃ３の頂点付近の回転トルクは、ハウジング内球面１１ａの上部の一部が溶けて外部へ飛び出すバリの発生トルクとなる。従って、ボール部１０ｂの回転及び揺動の始動後に、回転トルクがトップとなった次にボトムとなるレベルで、回転及び揺動を停止させれば、ボール部１０ｂとハウジング内球面１１ａとの摩擦力を小さく調整できる。言い換えれば、ボールスタッド１０の揺動トルク及び回転トルク、並びに弾性リフト量を適正（小さく）に調整できるような摩擦力に調整できる。

このトルクチューニングを行うために、予め実験により、回転トルク特性の曲線Ｃ１，Ｃ３を求め、この曲線Ｃ１，Ｃ３から回転トルクがトップとなった次にボトムとなるレベルのトルクを基準値Ｔ１ａとし、この基準値Ｔ１ａを図２に示す電源制御装置２４の図示せぬ記憶部に記憶（保持）して設定しておく。

電源制御装置２４は、揺動装置２３、モータ２２及びメータ２１に電源を供給し、揺動装置２３及びモータ２２を始動後に、メータ２１で計測される回転トルクが基準値Ｔ１ａとなった時点で、揺動装置２３及びモータ２２の動作及び電源供給を停止する制御を行う。

この制御によって、ハウジング内球面１１ａはモータ２２の回転トルクが低くなる形状に拡大変形する。この変形状態でボール部１０ｂが冷却しても、内球面１１ａの拡大変形は保持される。このため、ボールスタッド１０の揺動トルク及び回転トルク、並びに弾性リフト量を適正に調整可能となる。

但し、モータ２２のみでボール部１０ｂを回転させ、メータ２１で計測される回転トルクが基準値Ｔ１ａとなった時点で、モータ２２の回転動作を停止するようにしてもよい。

＜実施形態の効果＞
このような本実施形態のトルクチューニング方法の効果について説明する。トルクチューニング方法は、構造体としてのサスペンション２又はスタビライザ２に一端部が連結されるスタッド部の他端部に、金属製のボール部１０ｂが一体に接合されて成るボールスタッド１０と、ボールスタッド１０のボール部１０ｂを包含する内球面１１ａを有し、一方が開口した空間を有する樹脂製のハウジング１１とを備えるボールジョイントにおいて、ハウジング１１の内球面１１ａとボール部１０ｂとの摩擦力を調整するものである。

（１）トルクチューニング方法の特徴は、試験体のボールスタッド１０を、当該ボールスタッド１０の軸芯を中心にモータ２２で回転させ、この回転時にモータ２２の回転トルクが上がって頂点から下がり、この下がった底から再度上る曲線を描く際の底の回転トルクを基準値として定める。次に、トルクチューニング対象のボール部１０ｂをインサート成形によりハウジング１１で包含する。次に、トルクチューニング対象のボールスタッド１０を、ボールスタッド１０の軸芯を中心に、ボール部１０ｂを覆う内球面１１ａが摩耗する速度以上でモータ２２により回転させる。次に、回転時にモータ２２の回転トルクを計測する。次に、計測される回転トルクが基準値となった際にモータ２２を停止するようにした。

この方法によれば、モータ２２でのボールスタッド１０の回転と共にボール部１０ｂが回転すると、ハウジング１１の内球面１１ａがボール部１０ｂとの摩擦により変形するので、モータ２２の回転トルクが可変する。この可変時にモータ２２の回転トルクが、予め定められた基準値となった際にモータ２２が停止する。基準値は、回転後のモータ２２の回転トルクが頂点となった後の底の値なので、所定の低い回転トルクとなった際にモータ２２が停止することになる。この回転トルクが所定の小さい値となるように拡大変形したハウジング１１の内球面１１ａは、ボール部１０ｂが冷却しても保持される。このため、ボールスタッド１０の揺動トルク及び回転トルク、並びに弾性リフト量を適正に調整可能となる。また、基準値を所望の値に設定することにより、回転トルクを所望の値にコントロールすることが可能となる。

（２）トルクチューニング方法は、更に、ボールスタッド１０をモータ２２で回転させる際に、揺動装置２３でハウジング１１（又はボールスタッド１０）を揺動させ、モータ２２を停止する際に、揺動を停止するようにした。

この方法によれば、ボールスタッド１０を回転させる際に揺動させることで、ボール部１０ｂとの接触位置による周速差の低減が達成され、ハウジング１１のボール部１０ｂ接触面の発熱度合を均一にできる。

次に、本実施形態のトルクチューニングシステム２０の効果について説明する。

（３）システム２０は、ボールスタッド１０を、ボールスタッド１０の軸芯を中心に回転させるモータ２２と、回転時にモータ２２の回転トルクを計測するメータ２１と、ボールスタッド１０の回転時にモータ２２の回転トルクが上がって頂点から下がり、この下がった底から再度上る曲線を描く際の底の回転トルクが基準値として設定され、モータ２２及びメータ２１に電源を供給する電源制御装置２４とを備える。そして、電源制御装置２４が、メータ２１で計測される回転トルクが基準値となった際にモータ２２を停止する制御を行うようにした。

この構成によれば、上記（１）のトルクチューニング方法と同様の効果を得ることができる。

（４）システム２０は、ボールスタッド１０をモータ２２で回転させる際に、ハウジング１１（又はボールスタッド１０）を揺動し、モータ２２を停止する際に揺動を停止する揺動装置２３を更に備えた。

この構成によれば、上記（２）のトルクチューニング方法と同様の効果を得ることができる。

＜実施形態の変形例１＞
本実施形態の変形例１は、電源制御装置２４が基準値Ｔ１ａを保持せず、次のような制御を行うようにした点にある。
即ち、モータ２２及び揺動装置２３でのボールスタッド１０の回転及びハウジング１１（又はボールスタッド１０）の揺動時に、電源制御装置２４は、メータ２１で計測される回転トルクを、図５に示すように、経過時間に応じてプロットして曲線Ｃ１を描き、この際に曲線Ｃ１の微分値を計算する。この微分値の計算は、曲線Ｃ１を線状に線形補正して行っても良い。電源制御装置２４は、微分値が０となった次に、０に近似する微分値となった際に、上記回転及び揺動を停止させる制御を行う。

つまり、図５に示すように、曲線Ｃ１が時刻ｔ３ａでトルクＴ８ａ（Ｎ・ｍ）のトップに到達した際に、曲線Ｃ１の微分値が０となる。この次に、曲線Ｃ１が時刻ｔ６ａでトルクＴ１ａ（Ｎ・ｍ）のボトムに到達した際に、曲線Ｃ１の微分値が０となる。この２回目に０となる前に、０に近似する微分値を予め定めておき、この定められた０に近似する微分値となった際に、上記回転及び揺動を停止させるようにした。

この他、曲線Ｃ１のボトムから急激にパルス状Ｃ３に立ち上がる場合も想定できるので、電源制御装置２４は、微分値が負から正になった際に上記回転及び揺動を停止させる制御を行うようにしてもよい。

このようなトルクチューニング方法によっても、ボール部１０ｂの回転及びハウジング１１（又はボールスタッド１０）の揺動の始動後に、回転トルクがトップとなった後にボトムとなる近似レベルで、回転及び揺動を停止させることができる。これによって、ボール部１０ｂとハウジング内球面１１ａとの摩擦力を小さく調整できる。これによりボルスタッド１０の揺動トルク及び回転トルク、並びに弾性リフト量を適正に調整できる。

＜実施形態の変形例２＞
本実施形態の変形例２のトルクチューニング方法は、ハウジング１１の揺動時の揺動トルクが基準値となった際に、ボールスタッド１０の回転及び揺動を停止するようにした点にある。この場合のシステム構成は、図２に示す揺動装置２３におけるモータ２３ａの回転駆動のトルクを、揺動トルクとして計測する揺動トルクメータ（図示せず）を用いる。その計測される揺動トルクは、図５に示した回転トルクの曲線Ｃ１，Ｃ３と同傾向の曲線を描く。なお、ボールスタッド１０を回転するモータ２２は、請求項記載の第１モータを構成し、モータ２３ａは、請求項記載の第２モータを構成する。揺動トルクメータは、請求項記載の計測器を構成する。

そこで、曲線Ｃ１，Ｃ３のように、揺動トルクがトップとなった次にボトムとなるレベルのトルクを揺動トルクの基準値として、電源制御装置２４の図示せぬ記憶部に記憶（保持）して設定しておく。この電源制御装置２４が、揺動装置２３、モータ２２及びメータ２１に電源を供給し、揺動装置２３及びモータ２２を始動後に、トルクメータで計測される揺動トルクが基準値となった時点で、揺動装置２３及びモータ２２の動作及び電源供給を停止する制御を行う。

但し、ハウジング１１の揺動に代え、ボールスタッド１０を、モータ２３ａを有する揺動装置（図示せず）によって揺動させても良い。

このようなトルクチューニング方法によれば、モータ２２によりボールスタッド１０及びボール部１０ｂが回転すると共に、ハウジング１１又はボールスタッド１０がモータ２３ａの回転駆動に応じて揺動する。この際、ハウジング１１の内球面がボール部１０ｂとの摩擦により変形するので、モータ２３ａの回転駆動に応じた揺動トルクが可変する。この可変時に揺動トルクが、基準値となった際にモータ２２，２３ａが停止する。基準値は、揺動トルクが頂点となった後の底の値なので、揺動トルクが所定値まで小さくなった際にモータ２２，２３ａが停止することになる。この揺動トルクが所定の小さい値となるように拡大変形したハウジング１１の内球面は、ボール部１０ｂが冷却しても保持される。このため、ボールスタッド１０の揺動トルク及び回転トルク、並びに弾性リフト量を適正に調整可能となる。

この他、変形例２において、電源制御装置２４が基準値を保持せず、前述の変形例１のように、電源制御装置２４が微分値が０となった次に、０に近似する微分値となった際に、上記回転及び揺動を停止させる制御を行っても良い。

この他、前述したように、電源制御装置２４が、微分値が負から正になった際に上記回転及び揺動を停止させる制御を行っても良い。

その他、具体的な構成について、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
本発明のトルクチューニングが行なわれるボールジョイントＪは、産業用ロボットや人型ロボット等のロボットアームの関節部分や、ショベルカーやクレーン車等のアームが関節部分で回転する装置に適用可能である。

１ スタビリンク
１ａ サポートバー
１０ ボールスタッド
１０ｂ ボール部（球体部）
１０ｓ スタッド部
１１ アウターハウジング（ハウジング）
２０ トルクチューニングシステム
２１ 回転トルクメータ
２２ モータ
２３ 揺動装置
２４ 電源制御装置
Ｊ ボールジョイント

Claims (6)

1. 構造体に一端部が連結されるスタッド部の他端部に、金属製の球体部が一体に接合されて成るボールスタッドと、当該ボールスタッドの球体部を包含する内球面を有し、一方が開口した空間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において、当該ハウジングの内球面と当該球体部との摩擦力を調整するトルクチューニング方法であって、
   試験体の前記ボールスタッドを、当該ボールスタッドの軸芯を中心にモータで回転させ、この回転時にモータの回転トルクが上がって頂点から下がり、この下がった底から再度上る曲線を描く際の当該底の回転トルクを基準値として定めるステップと、
   トルクチューニング対象の前記球体部をインサート成形により前記ハウジングで包含するステップと、
   トルクチューニング対象の前記ボールスタッドを軸芯を中心に、前記球体部を覆う前記内球面が摩耗する速度以上でモータにより回転させるステップと、
   前記回転時に前記モータの回転トルクを計測するステップと、
   前記計測される回転トルクが前記基準値となった際に前記モータを停止するステップと
   を実行することを特徴とするトルクチューニング方法。
2. 構造体に一端部が連結されるスタッド部の他端部に、金属製の球体部が一体に接合されて成るボールスタッドと、当該ボールスタッドの球体部を包含する内球面を有し、一方が開口した空間を有する樹脂製のハウジングと、当該ハウジングの内球面と当該球体部との摩擦力を調整するトルクチューニング方法であって、
   前記球体部をインサート成形により前記ハウジングで包含するステップと、
   前記ボールスタッドを、当該ボールスタッドの軸芯を中心に、前記球体部を覆う前記内球面が摩耗する速度以上でモータにより回転させるステップと、
   前記回転時に前記モータの回転トルクを計測するステップと、
   前記計測される回転トルクを経過時間に応じて線で結んだ曲線の微分値を計算し、この微分値が０となった次に、０に近似する微分値となった際に、前記モータを停止するステップと
   を実行することを特徴とするトルクチューニング方法。
3. 前記ボールスタッドを前記モータにより回転させるステップにおいて、当該モータによる回転と共に前記ハウジング又は当該ボールスタッドを揺動させ、
   前記モータを停止するステップにおいて、前記モータを停止する際に、前記揺動を停止する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のトルクチューニング方法。
4. 構造体に一端部が連結されるスタッド部の他端部に、金属製の球体部が一体に接合されて成るボールスタッドと、当該ボールスタッドの球体部を包含する内球面を有し、一方が開口した空間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において、当該ハウジングの内球面と当該球体部との摩擦力を調整するトルクチューニング方法であって、
   試験体の前記ボールスタッドを、当該ボールスタッドの軸芯を中心に第１モータで回転させると共に、前記ハウジング又は当該ボールスタッドを第２モータの回転駆動を用いて揺動させ、第２モータの回転駆動に応じた揺動トルクが上がって頂点から下がり、この下がった底から再度上る曲線を描く際の当該底の揺動トルクを基準値として定めるステップと、
   トルクチューニング対象の前記球体部をインサート成形により前記ハウジングで包含するステップと、
   トルクチューニング対象の前記ボールスタッドを軸芯を中心に、前記球体部を覆う前記内球面が摩耗する速度以上でモータにより回転させるステップと、
   前記回転時に前記揺動トルクを計測するステップと、
   前記計測される揺動トルクが前記基準値となった際に前記第１モータ及び第２モータを停止するステップと
   を実行することを特徴とするトルクチューニング方法。
5. 構造体に一端部が連結されるスタッド部の他端部に、金属製の球体部が一体に接合されて成るボールスタッドと、当該ボールスタッドの球体部を包含する内球面を有し、一方が開口した空間を有する樹脂製のハウジングと、当該ハウジングの内球面と当該球体部との摩擦力を調整するトルクチューニングシステムであって、
   前記ボールスタッドを、当該ボールスタッドの軸芯を中心に回転させるモータと、
   前記回転時に前記モータの回転トルクを計測する計測器と、
   前記ボールスタッドの回転時に前記モータの回転トルクが上がって頂点から下がり、この下がった底から再度上る曲線を描く際の当該底の回転トルクが基準値として設定され、前記モータ及び前記計測器に電源を供給する電源制御装置と
   を備え、
   前記電源制御装置は、前記計測される回転トルクが前記基準値となった際に前記モータを停止する
   ことを特徴とするトルクチューニングシステム。
6. 前記ボールスタッドを前記モータで回転させる際に前記ハウジング又は当該ボールスタッドを揺動し、当該モータを停止する際に当該揺動を停止する揺動装置
   を更に備えることを特徴とする請求項５に記載のトルクチューニングシステム。

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