JP5132602B2

JP5132602B2 - ボールジョイントの製造方法

Info

Publication number: JP5132602B2
Application number: JP2009030083A
Authority: JP
Inventors: 靖博佐藤
Original assignee: Somic Ishikawa KK
Current assignee: Somic Ishikawa KK
Priority date: 2009-02-12
Filing date: 2009-02-12
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2029-02-12
Also published as: JP2010185520A

Description

本発明は、高温の溶融材料がシート部材に与える熱影響を低減できるボールジョイントの製造方法に関するものである。

例えば自動車の操舵装置や懸架装置等に用いられるボールジョイントは、ボール部を有するボール側部材と、ボール受け部を有するボール受け側部材と、ボール部とボール受け部との間に位置しボール部を回動可能に保持するシート部材とを備えている。そして、このようなボールジョイントの製造方法として、例えば下記の特許文献１に記載された方法が知られている。

この従来の製造方法は、ボール部となる球体の外周側がシート部材（例えば樹脂ライナ）にて覆われたシート付球体を得る工程と、この得たシート付球体を所定形状の型内にセットした後、この型内に溶融材料（例えばアルミニウム合金または亜鉛合金の溶湯）を供給してダイカスト鋳造によりボール受け側部材を成形する工程と、このボール受け側部材の成形後、ボール部を介してこのボール部を覆っているシート部材を加熱する工程とからなる方法である。

特許第３８６２６６９号公報

しかしながら、上記従来の製造方法では、型内に溶融材料を供給してボール受け側部材を成形するダイカスト鋳造時に、高温の溶融材料が型内のシート付球体のシート部材に直接当たりやすく、シート部材が溶融材料からの熱影響を受けやすいという問題がある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、シート付球体のシート部材が溶融材料からの熱影響を受けにくく、高温の溶融材料がシート部材に与える熱影響を低減できるボールジョイントの製造方法を提供することを目的とする。

請求項１記載のボールジョイントの製造方法は、ボール部を有するボール側部材と、ボール受け部およびこのボール受け部の近傍に位置する孔部を有するボール受け側部材と、前記ボール部と前記ボール受け部との間に位置し、前記ボール部を保持するシート部材とを備えるボールジョイントの製造方法であって、前記ボール部となる球体の外周側が前記シート部材にて覆われたシート付球体を得る工程と、前記孔部を形成する形状の凸部を有する型内に前記シート付球体をセットする工程と、前記シート付球体のセット後、前記型内に溶融材料をその一部が前記凸部に当たってから前記シート付球体の外周側に流れ込むように供給し、前記ボール受け側部材を成形する工程とを備えるものである。

請求項２記載のボールジョイントの製造方法は、請求項１記載のボールジョイントの製造方法において、ボール受け側部材は、ボール受け部、リンク部およびこれらボール受け部とリンク部とを連結する連結部を有し、この連結部に孔部が形成されているものである。

請求項３記載のボールジョイントの製造方法は、請求項１または２記載のボールジョイントの製造方法において、ボール受け側部材の連結部の断面形状が、略凹型形状または略Ｈ型形状であるものである。

請求項４記載のボールジョイントの製造方法は、請求項１ないし３のいずれか一記載のボールジョイントの製造方法において、ボール部となる球体の外周側にシート部材を組み付けることによりシート付球体を得るものである。

請求項５記載のボールジョイントの製造方法は、請求項１ないし４のいずれか一記載のボールジョイントの製造方法において、シート付球体を中子とするダイカスト鋳造によりボール受け側部材を成形するものである。

請求項６記載のボールジョイントの製造方法は、請求項１ないし５のいずれか一記載のボールジョイントの製造方法において、型の凸部は、シート付球体側とは反対側に向って先細状であるものである。

請求項１に係る発明によれば、ボール受け側部材の孔部を形成する形状の凸部を有する型内にシート付球体をセットした後、型内に溶融材料をその一部が凸部に当たってからシート付球体の外周側に流れ込むように供給し、ボール受け側部材を成形するため、シート付球体のシート部材が溶融材料からの熱影響を受けにくく、高温の溶融材料がシート部材に与える熱影響を低減できる。

請求項２に係る発明によれば、ボール受け側部材の連結部の孔部を形成する形状の凸部を有する型を用いることで、高温の溶融材料がシート部材に与える熱影響を適切に低減できる。

請求項３に係る発明によれば、ボール受け側部材の連結部の断面形状が略凹型形状または略Ｈ型形状であるため、ボール受け側部材の連結部の所望強度を確保しつつ、高温の溶融材料がシート部材に与える熱影響を低減できる。

請求項４に係る発明によれば、ボール部となる球体の外周側にシート部材を組み付けることによりシート付球体を容易に得ることができ、ボールジョイントの製造性を向上できる。

請求項５に係る発明によれば、シート付球体を中子とするダイカスト鋳造によりボール受け側部材を容易に成形でき、ボールジョイントの製造性を向上できる。

請求項６に係る発明によれば、型の凸部はシート付球体側とは反対側に向って先細状であるため、溶融材料の一部をシート付球体の外周側にスムーズに流し込むことができる。

本発明の製造方法により製造されたボールジョイントの部分断面図である。同上ボールジョイントの部分斜視図である。図１のＡ−Ａ端面図である。同上ボールジョイントの製造工程を示す図である。図４に続く製造工程を示す図である。ダイカスト鋳造により成形したハウジングを示す断面図である。図６のＢ−Ｂ断面図である。溶融材料の流れを示す説明図である。ハウジングの連結部の変形例を示す断面図である。ハウジングの連結部の他の変形例を示す断面図である。ハウジングの連結部のさらに他の変形例を示す断面図である。

本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。

図１および図２において、１はリンク付のボールジョイントで、このボールジョイント１は、例えば自動車における懸架装置或いは操舵装置等に用いられる。

ボールジョイント１は、図１および図２に示されるように、略球状のボール部２を有する金属製等のボール側部材であるボールスタッド３と、上下面開口状の略円筒状のボール受け部４を長手方向両端部に有する水平方向長手状でリンク形状の金属製等のボール受け側部材であるハウジング５とを備えている。

そして、ボール部２の外周面とボール受け部４の内周面との間には、ボール部２の外周面を回動可能に保持する上下面開口状の略円筒状の合成樹脂製等のシート部材６が位置している。すなわち、ボールスタッド３のボール部２は、ベアリングシート等のシート部材６とともにハウジング５のボール受け部４内に収容配設され、シート部材６を介してボール受け部４の内周面にて回動可能に保持されている。

ボールスタッド３は、略球状の球頭部であるボール部２と、このボール部２が下端に一体に設けられた上下方向長手状の丸軸状のスタッド部11と、このスタッド部11の長手方向中間の外周側に一体に外方に向って突出状に設けられた鍔部12とを有している。スタッド部11の上端側の外周面にはねじ溝（図示せず）が形成され、このねじ溝に対してナットが螺合されることにより被固定体（図示せず）が鍔部12とナットとの間で挟持固定される。

ハウジング５は、ボール部２をシート部材６を介して保持する略円筒状の２つの頭部であるボール受け部４と、水平方向長手状のリンク軸部であるリンク部16と、各ボール受け部４とリンク部16の長手方向両端部とを連結する首部である連結部17とを有している。なお、連結部17はリンク部16の軸線に対してオフセットしている。

ボール部２はシート部材６の内周面にて構成された摺接面6aに対してのみ回動可能に接触し、ボール受け部４に対して非接触の状態である。そして、ボール部２の赤道Ｘを含む略２／３程度の球面（外周面）がシート部材６の保持面である摺接面6aにて覆われて摺動可能に保持されている。なお、ボール部２の赤道Ｘは、ボールスタッド３の軸方向に対して正面視で直交している。

ボール受け部４は、軸方向一端部である上端部に第１開口18を有し、軸方向他端部である下端部に第２開口19を有している。第１開口18にはボールスタッド３が挿通され、第２開口19は略円板状のプラグ等の蓋部材21にて閉塞されている。

蓋部材21は、外周端部に係止部22を有し、この係止部22がかしめ部23により係止されることにより蓋部材21がハウジング５のボール受け部４に対してかしめ固定されている。そして、蓋部材21とボール部２とシート部材６とにて囲まれた空間が、グリースを収容する潤滑剤収容部であるグリース溜まり空間24となっている。

また、ボール受け部４の段部25とボールスタッド３の鍔部12とにわたって上下面開口状の略円筒状のカバー部材であるダストカバー26が設けられている。ダストカバー26は、ダストシールやブーツ等とも呼ばれるもので、例えば全体が軟質ゴム或いは軟質合成樹脂等にて形成されている。ダストカバー26の軸方向一端部である上端部が鍔部12の外周側に嵌着され、ダストカバー26の軸方向他端部である下端部がボール受け部４の段部25の外周側に嵌着され、このダストカバー26の下端部は略円形環状のクリップ等の環状部材28にて段部25に対して固定されている。そして、ダストカバー26とボールスタッド３とボール受け部４とシート部材６とにて囲まれた空間が、グリースを収容する潤滑剤収容部であるグリース溜まり空間27となっている。

さらに、連結部17は、例えば断面形状が下方に向って開口した凹状の略凹型形状のもので、下面側に窪みである孔部31が形成され、この孔部31はボール受け部４の近傍に位置している。この孔部31は、下方からみて、ボール受け部４側に底辺を有しかつリンク部16側に頂点を有する略三角形状、すなわち例えば略二等辺三角形状である。そして、連結部17は、図３にも示すように、孔部31を介して互いに離間対向する対向板部32を有し、これら両対向板部32の上端部同士が対向板部32と略同一厚さの連結板部33にて一体に連結されている。連結板部33の下面には、水平方向に略沿った水平状の水平面35とリンク部16側に向って下り傾斜状の傾斜面34とが形成されている。

なお、連結部17の連結板部33の最小厚さ寸法Ｈは、例えば５ｍｍ以下が好ましい。また、ダイカスト鋳造や射出成形等では湯回りや収縮歪を抑制するため、連結板部33の厚さ寸法Ｈと対向板部32の厚さ寸法Ｔとが等しいのが理想であるが、Ｔ＞Ｈでもよく、連結部17の所望強度の確保を条件としてＨ＝０でもよい。

シート部材６は、例えば全体がポリエーテルエーテルケトン等の合成樹脂にて形成されている。シート部材６は、開口径寸法がボール部２の外径寸法より小さい略円形状の端面開口41，42を軸方向両端部である上下端部に有している。上側の端面開口41の開口径寸法が下側の端面開口42の開口径寸法より若干大きい。また、シート部材６の軸方向長さ寸法である上下方向長さ寸法は、図１から明らかなように連結板部33の最小厚さ寸法Ｈより大きい。シート部材６の下端部外周面には、下方に向って縮径状の截頭円錐面43が形成されている。

そして、シート部材６は、ボールスタッド３のボール部２のうちこのボール部２の赤道Ｘを含む部分の外周側に赤道Ｘを覆うように組み付けられ、このシート部材６の摺接面6aにてボール部２の赤道Ｘを含む略２／３程度の外周面が覆われている。

次に、上記ボールジョイント１の製造方法について説明する。

図４中の51は鋼球等の球体で、この球体51がボールスタッド３のボール部２となる。まず、予め合成樹脂の射出成形等により別体成形したシート部材（樹脂ライナ）６を球体51のうちこの球体51の赤道Ｘを含む部分の外周側に赤道Ｘを覆うように組み付けることにより、球体51の外周側がシート部材６にて覆われたシート付球体52を得る。

この際、例えば球体51を端面開口41からシート部材６内にこのシート部材６の上端部を若干弾性変形させながら挿入して組み込む。

次いで、図５ないし図７に示すように、シート付球体52を中子とするダイカスト鋳造により、シート付球体52のシート部材６の外周面全体を覆いかつ球体51と非接触なリンク形状のハウジング５を成形する。

つまり、連結部17の孔部31に対応する形状つまり孔部31を形成する形状をなす凸部55を有する所定形状の型56内にシート付球体52をセットした後、その型56内に高温の溶湯である溶融材料（例えばアルミニウム等）をその一部が凸部55に当たってからシート付球体52のシート部材６の外周側に流れ込むように圧入供給し、その後、凝固させてハウジング５を成形する。

ここで、型56は、図５に示されるように、例えば上下２分割の金型で、上側の第１型部材56aと下側の第２型部材56bとにて構成されている。そして、これら両型部材56a，56bが組み合わされた状態で、ボール受け部４に対応する形状のボール受け部用空間57と、リンク部16に対応する形状のリンク部用空間58と、連結部17に対応する形状の連結部用空間59とが、型56の内部に形成される。なお、型56はリンク部用空間58に連通する供給口であるゲート（図示せず）を有し、このゲートから溶融材料が型56内に供給される。

また、両型部材56a，56bは、組み合わされた状態でシート付球体52を上下から挟持する挟持面61，62を有している。さらに、下側の第２型部材56bが、連結部用空間59に面して位置する凸部55を有している。この凸部55は、平面視で、ボール受け部用空間57側に底辺を有しかつリンク部用空間58側に頂点を有する略三角形状、例えば略二等辺三角形状である。すなわち凸部55は、平面視でシート付球体52側とは反対側に向ってつまり溶融材料の供給口側に向って先細状である。また、凸部55の上面には、水平方向に略沿った水平状の水平面63とリンク部用空間58側に向って下り傾斜状の傾斜面64とが形成されている。

そして、型56内にシート付球体52がインサートされて両挟持面61，62にて挟持された状態で、高温の溶融材料（溶融金属）がゲートから型56内に圧入供給されると、その溶融材料は、型56内においてリンク部用空間58から連結部用空間59を通ってボール受け部用空間57に流れる。

このとき、溶融材料の一部は、図８の矢印のように流れる。つまり、溶融材料の一部は、凸部55に当たりこの凸部55にて両側に誘導されることにより両側の２ルートに分岐されてから、シート付球体52のシート部材６の外周側に流れ込む。このため、溶融材料の一部については、ボールシートであるシート部材６に対して垂直に直接当たることが回避される。

なお、溶融材料は例えばアルミニウムでその温度は、例えば６５０℃であり、シート部材６を形成する合成樹脂材料の融点より高いが、シート部材６は所望の耐熱性を有し、溶融材料から熱を受けて使用不可能なレベルまで気化消耗することはない。

そして、所定量の溶融材料の供給後、その溶融材料が凝固して所定形状のハウジング５が成形される。なお、段部25に関しては、ハウジング５を型56内から取り出した後、ボール受け部４の上部外周側を切削加工して形成する。

その後、球体51にスタッド部11を溶接する等してボールスタッド３を得るとともに、蓋部材21およびダストカバー26等を固着して、図１に示す構成のボールジョイント１を得る。

そして、このようなボールジョイント１の製造方法によれば、ハウジング５の連結部17の孔部31に対応する形状の凸部55を有する型56内にシート付球体52をセットした後、型56内に高温の溶融材料をその一部が凸部55に当たってからシート付球体52のシート部材６の外周側に流れ込むように供給してハウジング５を成形するため、シート部材６が溶融材料からの熱影響を受けにくく、高温の溶融材料がシート部材６に与える熱影響を低減でき、しかも、連結部17の引け巣を防止できるとともに、シート鋳込み特有の引けに伴うシート部材６の変形も防止できる。

また、ハウジング５の連結部17の断面形状が略凹型形状であるため、連結部17の所望強度を確保しつつ、高温の溶融材料がシート部材６に与える熱影響を低減できる。

さらに、例えば球体51を中子とする合成樹脂の射出成形によりシート付球体52を得る場合に比べて、球体51の外周側にシート部材６を組み付けることでシート付球体52を容易に得ることができ、またシート付球体52を中子とするダイカスト鋳造によりハウジング５を容易に成形できるため、ボールジョイントの製造性を向上できる。

なお、上記実施の形態では、連結部17の断面形状は下方に向って開口した凹状の略凹型形状である場合について説明したが、例えば図９に示すように、上方に向って開口した凹状の略凹型形状でもよい。

また、例えば図１０に示すように、連結部17の断面形状は略Ｈ型形状でもよく、この図１０に示す連結部17では上下両面側に窪みである孔部31が形成されている。

さらに、例えば図１１に示すように、貫通孔である孔部31が上下面に貫通して形成された連結部17であってもよい（Ｈ＝０）。

また、シート付球体52を中子とするダイカスト鋳造によりハウジング５を成形する方法には限定されず、例えばシート付球体52を中子とする合成樹脂の射出成形によりハウジング５を成形する方法でもよい。

さらに、シート部材６は、例えば複数に分割された分割構造のものでもよい。

さらに、本発明の製造方法は、リンク付ボールジョイント１以外に、リンクを有しないボールジョイントの製造や、ボールジョイントしてのボールブッシュ（ピロボール）の製造にも適用できる。

１ボールジョイント
２ボール部
３ボール側部材であるボールスタッド
４ボール受け部
５ボール受け側部材であるハウジング
６シート部材
16 リンク部
17 連結部
31 孔部
51 球体
52 シート付球体
55 凸部
56 型

Claims

ボール部を有するボール側部材と、
ボール受け部およびこのボール受け部の近傍に位置する孔部を有するボール受け側部材と、
前記ボール部と前記ボール受け部との間に位置し、前記ボール部を保持するシート部材とを備えるボールジョイントの製造方法であって、
前記ボール部となる球体の外周側が前記シート部材にて覆われたシート付球体を得る工程と、
前記孔部を形成する形状の凸部を有する型内に前記シート付球体をセットする工程と、
前記シート付球体のセット後、前記型内に溶融材料をその一部が前記凸部に当たってから前記シート付球体の外周側に流れ込むように供給し、前記ボール受け側部材を成形する工程と
を備えることを特徴とするボールジョイントの製造方法。
ボール受け側部材は、ボール受け部、リンク部およびこれらボール受け部とリンク部とを連結する連結部を有し、この連結部に孔部が形成されている
ことを特徴とする請求項１記載のボールジョイントの製造方法。
ボール受け側部材の連結部の断面形状が、略凹型形状または略Ｈ型形状である
ことを特徴とする請求項１または２記載のボールジョイントの製造方法。
ボール部となる球体の外周側にシート部材を組み付けることによりシート付球体を得る
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載のボールジョイントの製造方法。
シート付球体を中子とするダイカスト鋳造によりボール受け側部材を成形する
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一記載のボールジョイントの製造方法。
型の凸部は、シート付球体側とは反対側に向って先細状である
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一記載のボールジョイントの製造方法。