JP7181149B2 - ボールジョイントのボールシート固定構造及びボールシート固定方法 - Google Patents

Description

本発明は、車両の路面からの衝撃軽減等の役割を果たすサスペンションにおけるボールジョイントのボールシート固定構造及びボールシート固定方法に関する。

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。

図２１に示すように、ボールジョイントＪとして、金属製のカップ状のハウジング１１内に、樹脂製のボールシート１２を介して金属製のボールスタッド１０のボール部１０ｂを回転自在に収容（包含）した構成がある。

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となっている。スタッド部１０ｓには、雄ねじ１０ｎが螺刻されており、この雄ねじ１０ｎよりも先端側（ボール部１０ｂ側）に、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。鍔部１０ａ１とハウジング１１の上端部との間には、ダストカバー１３が配設されている。ダストカバー１３は、ボールシート１２の外側に湾曲状に折り曲げられた上端部１２ｂと、ハウジング１１の外側にＬ字状に折り曲げられた上端部１１ａとによって、挟持固定されている。

ハウジング１１の外周面には、金属製のサポートバー１ａが固定されている。サポートバー１ａを水平線Ｈに沿って水平とした際に、ボールスタッド１０の軸芯が水平線Ｈに対して垂直線Ｖで示す垂直となるように構成されている。

ボールシート１２の上端部は、平坦面から内周側に傾斜するテーパ面１２ｃを有する形状となっている。テーパ面１２ｃの傾斜角は、ボールスタッド１０が揺動（矢印α１）した際に、ボールスタッド１０の予め定められた揺動角を満たす角度となっている。

ハウジング１１の内面は、断面形状の縦壁がストレート形状となっており、この内面にボールシート１２が収容されている。ボールシート１２の内面は、ボール部１０ｂの球状に沿った球形湾曲面１２ａの形状となっている。球形湾曲面１２ａをボールシート内球面１２ａ又は内球面１２ａともいう。

ハウジング１１の底部には、複数の貫通孔１１ｂが形成されており、各貫通孔１１ｂにボールシート１２の底に設けられた凸部１２ａが挿通され、この挿通部分がハウジング１１の外側に突き出て固定されている。この凸部１２ａの突き出た部分は、加熱溶融によりハウジング１１の外面で拡幅後に冷却されて、貫通孔１１ｂの径よりも大きいサイズの径と成されている。これによって、ボールシート１２がハウジング１１に固定されている。このような構成のボールジョイントとして、例えば特許文献１～３に記載のものがある。

特開２０１４－０２８９８４号公報 特許３１６８２２９号公報 特許３３６９６５９号公報

上述したように、ボールシート１２の凸部１２ａは、ハウジング１１の貫通孔１１ｂから外側に突き出た部分が、加熱溶融による拡幅後に冷却されて固定されている。しかし、ハウジング１１の外面に突き出た凸部１２ａの拡幅部分は、カシメによる折れ込みが生じるために、固定強度が弱くなるという問題があった。

また、ハウジング１１の貫通孔１１ｂから外側に突き出た凸部１２ａの部分を加熱する際に、凸部１２ａの奥まで輻射熱で加熱する必要があるので、加熱時間が長くなる。このため、ボールシート１２をハウジング１１に固定する際のタクトタイムが長くなり、この結果、ボールジョイントＪの製造コストが高くなるという問題があった。

本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、ハウジング内でボール部を締め付けるボールシートを高強度で固定できると共に、その固定を短いタクトタイムで可能として製造コストを下げることができるボールジョイントのボールシート固定構造及びボールシート固定方法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、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揺動及び回転可能に支持し、当該ボールスタッドが開口から突出る空間を有し、当該開口の反対側に貫通孔が設けられたハウジングと、当該ハウジングと前記球体部との間に介在され、当該貫通孔に挿通されてハウジング外部へ突き出る凸部を有する樹脂製のボールシートとを備え、当該ボールシートに覆われた前記球体部が前記ハウジングで包含されるボールジョイントのボールシート固定構造であって、前記貫通孔に挿通されてハウジング外部へ突き出た前記ボールシートの凸部の端面に固定される、当該貫通孔よりも大きい樹脂製のボタン部を備え、前記ボタン部は、前記凸部の端面にレーザ溶着で固定されることを特徴とするボールジョイントのボールシート固定構造である。

請求項９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、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揺動及び回転可能に支持し、当該ボールスタッドが開口から突出る空間を有し、当該開口の反対側に貫通孔が設けられたハウジングと、当該ハウジングと前記球体部との間に介在され、当該貫通孔に挿通されてハウジング外部へ突き出る凸部を有する樹脂製のボールシートとを備え、当該ボールシートに覆われた前記球体部が前記ハウジングで包含されるボールジョイントのボールシート固定方法であって、前記ボールジョイントは、前記貫通孔に挿通されてハウジング外部へ突き出た前記ボールシートの凸部の端面に固定される、当該貫通孔よりも大きいレーザ透過性樹脂によるボタン部を備え、前記凸部の端面に、前記ボタン部を当接してセットするステップと、レーザ光を前記ボタン部を透過して前記凸部の端面に照射するステップとを実行することを特徴とするボールシート固定方法である。

請求項１の構成及び請求項１０の方法によれば、ハウジングの貫通孔に挿通されて外部へ突き出たボールシートの凸部に、貫通孔より大きいボタン部がレーザ溶着される。これにより、ボタン部とボールシートとがハウジングを挟んで３者が共に固定状態となるため、ボールシートがハウジングに固定される。このようにレーザ溶着でボールシートをハウジングに固定することができるので、従来のボールシートの凸部をヒータ等で加熱して固定する処理で発生していたカシメ部の折れ込みがなくなり、硬度が高くなると同時に溶着度が高くなるので、溶着時間が短くなり、固定工程のタクトタイムが短くなる。つまり、ハウジング内でボール部を締め付けるボールシートを高強度で固定できると共に、その固定を短いタクトタイムで可能として製造コストを下げることができる。

請求項２に係る発明は、前記ボタン部は、レーザ光を２０％以上透過する透過性樹脂により形成され、前記ボールシートは、レーザ光を透過しない又はレーザ光を２０％未満透過する非透過性樹脂により形成されていることを特徴とする請求項１に記載のボールジョイントのボールシート固定構造である。

この構成によれば、ボールシートの凸部の端面にセットされたボタン部に向けてレーザ光を出射すると、レーザ光は、透過性樹脂のボタン部を透過して非透過性樹脂のボールシートの凸部の端面に照射される。凸部はレーザ光を吸収し発熱する。この発熱で端部が溶融し、その際に凸部と当節するボタン部も溶融し、界面の溶着が達成される。

請求項３に係る発明は、前記ハウジングにおける貫通孔の内周面の外側縁部に、当該外側縁部を削り取る又は凹ませて形成したバリポケットを設けることを特徴とする請求項１又は２に記載のボールジョイントのボールシート固定構造である。

この構成によれば、ハウジングの貫通孔のバリポケットに、レーザ溶接の際にボールシートの凸部やボタン部の溶融時に出るバリを逃がして収容できる。このため、ボタン部及び凸部とハウジングを隙間なく溶着できる。

請求項４に係る発明は、前記ボタン部における前記ボールシートの凸部と当接する面の縁部に、凹状のバリポケットを設けることを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載のボールジョイントのボールシート固定構造である。

この構成によれば、ボタン部のバリポケットに、レーザ溶接の際にボールシートの凸部やボタン部の溶融時に出るバリを逃がして収容できる。このため、ボタン部及び凸部とハウジングを隙間なく溶着できる。

請求項５に係る発明は、前記ボールシートの凸部は、当該凸部の端面形状が円形以外の特定形状で、前記貫通孔の平面形状が、前記特定形状の凸部が挿通可能な形状であることを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載のボールジョイントのボールシート固定構造である。

この構成によれば、ボールシートの凸部は、この端面形状が円形以外の特定形状で、ハウジングの貫通孔が、その特定形状の凸部が略隙間なく挿通可能な形状である。この形状にすることでボールシート外周面とハウジングの内周面との相対的な回転運動を防止できる。

請求項６に係る発明は、前記ボタン部は、前記ボールシートの凸部が複数設けられている場合に、複数の凸部が全て当接可能な形状を成すことを特徴とする請求項１～５の何れか１項に記載のボールジョイントのボールシート固定構造である。

この構成によれば、ボールシートの凸部が複数（例えば４つ）ある場合でも、レーザ溶着時に、４つの凸部にボタン部を当接してセットすれば、セットを一度で済ませることができる。例えば４つのボタン部を４つの凸部に個別にセットする場合に比べ、短時間で容易にセットできる。このため、ボタン部のセットを含めたレーザ溶着時間を短縮できる。

請求項７に係る発明は、前記ボタン部は、前記凸部が当接可能な非透過性樹脂による第１形状部を識別用に着色した樹脂部と、当該第１形状部の前記凸部に対応する位置に配設された透過性樹脂による第２形状部とを備えて成ることを特徴とする請求項１又は２に記載のボールジョイントのボールシート固定構造である。

この構成によれば、レーザ透過部である第２形状部の樹脂の透過率を下げることなく、従来のように色により完成品として容易に識別できる。

請求項８に係る発明は、前記ボタン部は、当該ボタン部の外周縁に切込みを入れて形成したノッチを複数設け、前記ハウジングの貫通孔から突き出た凸部が前記ボタン部の片面に当接されるように、前記ノッチが個別に係合可能な複数の係合凸部を治具にて設けたことを特徴とする請求項１～７の何れか１項に記載のボールジョイントのボールシート固定構造である。

この構成によれば、レーザ溶着時に、ボタン部の複数のノッチを、ハウジングの外面の複数の係合凸部に係合させるだけなので、ボタン部を容易にハウジングにセットできる。

本発明によれば、ハウジング内でボール部を締め付けるボールシートを高強度で固定できると共に、その固定を短いタクトタイムで可能として製造コストを下げることができるボールジョイントのボールシート固定構造及びボールシート固定方法を提供することができる。

本発明に係る実施形態のボールジョイントの縦断面図である。 本実施形態のボールジョイントにおいて、ハウジングの貫通孔に挿通されたボールシートの凸部の端面に、ボタン部を載置した第１の構成を示す断面図である。 図２に示す構成のボタン部をボールシートの凸部にレーザ溶着した構成を示す断面図である。 本実施形態のボールジョイントにおいて、ハウジングの貫通孔に挿通されたボールシートの凸部の端面に、ボタン部を載置した第２の構成を示す断面図である。 図４に示す構成のボタン部をボールシートの凸部にレーザ溶着した構成を示す断面図である。 本実施形態のボールジョイントにおいて、ハウジングの貫通孔に挿通されたボールシートの凸部の端面に、ボタン部を載置した第３の構成を示す断面図である。 図６に示す構成のボタン部をボールシートの凸部にレーザ溶着した構成を示す断面図である。 本実施形態のボールジョイントにおいて、ハウジングの貫通孔に挿通されたボールシートの凸部の端面に、ボタン部を載置した第４の構成を示す断面図である。 図８に示す構成のボタン部をボールシートの凸部にレーザ溶着した構成を示す断面図である。 ボールシートにおいて、端面が十字形状の凸部を端面側から見た平面図である。 ボールシートにおいて、端面が三角形状の凸部を端面側から見た平面図である。 ボールシートにおいて、端面が四角形状の凸部を端面側から見た平面図である。 ボールシートにおいて、端面が六角形状の凸部を端面側から見た平面図である。 形状例１のボタン部の構成を示す平面図である。 形状例２のボタン部の構成を示す平面図である。 形状例３のボタン部の構成を示す平面図である。 形状例４のボタン部の構成を示す平面図である。 形状例５のボタン部の構成を示す平面図である。 二色成型のボタン部の構成を示す平面図である。 位置決め付きボタン部の構成を示す平面図である。 従来のボールジョイントの縦断面図である。

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ボールジョイントの縦断面図である。図１において図２１に示した構成要素と同一部分には同一符号を付し、その説明を適宜省略する。

図１に示す本実施形態のボールジョイントＪ１が、従来のボールジョイントＪ（図２１）と異なる点は、ハウジング１１の底部の各貫通孔１１ｂに挿通されて突き出た樹脂製のボールシート２２における凸部２２ｅの端面に、貫通孔１１ｂよりも大きな樹脂製のボタン部３０をレーザ溶着したことにある。但し、凸部２２ｅの突出部は円柱形状で、貫通孔１１ｂの内面は、その円柱形状が略隙間なく挿通可能な、円周形状であるとする。

ボタン部３０はハウジング１１の外面からレーザ溶着され、貫通孔１１ｂより大きいサイズなので、ボタン部３０とボールシート２２Ａとがハウジング１１を挟んで３者が共に固定状態となっている。このため、ボールシート２２がハウジング１１に固定されている。レーザ溶着は、ボタン部３０に矢印で示すレーザ光５０を出射するダイオードレーザ装置等のレーザ装置（図示せず）を用いて行う。

ボールシート２２の上端部２２ｂは、平坦面から内周側に傾斜するテーパ面２２ｃを有する形状となっている。テーパ面２２ｃの傾斜角は、ボールスタッド１０が揺動（矢印α１）した際に、ボールスタッド１０の予め定められた揺動角を満たす角度となっている。ハウジング１１に収容されたボールシート２２の内面は、ボール部１０ｂの球状に沿った球形湾曲面２２ａの形状となっている。球形湾曲面２２ａを内球面２２ａともいう。

ハウジング１１は、鉄板等の金属板がプレス成形又は冷鍛によってカップ形状に成形されている。このカップ形状の開口端部１１ａが外側に断面Ｌ字状に折り曲げられた上端部１１ａを有する薄鍔タイプとなっている。ダストカバー１３は上端部が、ボールスタッド１０の鍔部１０ａ１に固定され、下端部が、ハウジング１１の上端部１１ａと、ボールシート２２の外側に湾曲状に折り曲げられた上端部２２ｂとの間に挟持固定されている。

また、ボールジョイントＪ１のスタッド部１０ｓは、図示せぬサスペンション又はスタビライザに固定されている。サスペンション又はスタビライザは、請求項記載の構造体を構成する。

図２はハウジング１１の貫通孔１１ｂに挿通されたボールシート２２の凸部２２ｅの端面２２ｅ１に、ボタン部３０を載置した構成を示す断面図である。この図２の構成は図１に示すボールジョイントＪ１を逆さまにした状態であり、通常、この状態で、後述のようにボタン部３０を凸部２２ｅへレーザ溶着する。

ボタン部３０は、円盤形状で、矢印で示すレーザ光５０を２０％以上透過する色の樹脂（透過性樹脂という）により形成されている。これに対して、ボールシート２２は、レーザ光５０を透過しない又はレーザ光５０を２０％未満透過する色の樹脂（非透過性樹脂という）により形成されている。

ボタン部３０の凸部２２ｅが溶着される面には、凸部２２ｅの端面２２ｅ１が嵌るザグリ部３０ａが形成されている。ボタン部３０の厚さは、レーザ光５０の透過率に応じて決定し、１ｍｍ～１０ｍｍとするのが好ましい。例えば、ボタン部３０の厚さは、２．７ｍｍ等とするのが好ましく、ザグリ部３０ａを考慮したレーザ光５０の透過厚は、最大２ｍｍとするのが好ましい。また、凸部２２ｅを含むボールシート２２の材料は、ポリアセタール（polyacetal）又はポリオキシメチレン（polyoxymethylene）であるＰＯＭが好ましい。

凸部２２ｅは、ハウジング１１の貫通孔１１ｂに挿通した際に、端面２２ｅ１がハウジング１１の外面から僅かに突き出る長さとなっている。この凸部２２ｅの長さは、ハウジング１１の板厚＋所定長さ（例えば１．０ｍｍ、又は０．５ｍｍ～５ｍｍ）とする。凸部２２ｅの端面は、フラットであることが好ましい。また、貫通孔１１ｂに凸部２２ｅを挿通した際に、この双方の間に０．０１ｍｍ～１ｍｍのギャップを有するように、貫通孔１１ｂの径を定めるのが好ましい。

ハウジング１１の貫通孔１１ｂには、貫通孔１１ｂの外側縁部をテーパ形状に削ったバリポケット１１ｃが形成されている。バリポケット１１ｃは、レーザ溶接の際に、凸部２２ｅやボタン部３０の溶融に伴って出るバリを、逃がして収容するためのものである。なお、貫通孔１１ｂの内側縁部には、凸部２２ｅを入れ易くしたり、破損を防止したりするために、僅かにテーパ形状に削ったザグリが形成されている。

ハウジング１１の底部の複数（本例では４つ）の貫通孔１１ｂの総断面積は、ボール部１０ｂの抜け荷重（スタッド抜け荷重）の要求荷重に応じて定まる。また、ボールシート２２の凸部２２ｅの径も、同じ要求荷重に応じて定まるようになっている。

＜レーザ溶着の動作＞
図２に示す構成のボールシート２２の凸部２２ｅにザグリ部３０ａを介して載置されたボタン部３０を、所定の圧力で上方から加圧しながら、レーザ光５０をボタン部３０に向けて出射する。この出射されたレーザ光５０は、透過性樹脂のボタン部３０を透過して凸部２２ｅの端面２２ｅ１に照射される。凸部２２ｅは非透過性樹脂であって、レーザ光５０を透過しないので発熱し、この発熱で端面２２ｅ１が溶融する。この際、端面２２ｅ１と加圧されて当接するボタン部３０のザグリ部３０ａも、端面２２ｅ１からの発熱が伝導して、ある深さ溶融する。

このような溶融によって、図３に示すように、凸部２２ｅ及びボタン部３０の溶融樹脂がハウジング１１のバリポケット１１ｃに満遍なく流れ込むと共に、凸部２２ｅとボタン部３０との界面の溶融樹脂が混合する。この界面の溶融により、ハウジング１１、ボールシート２２の凸部２２ｅ及びボタン部３０の密着性が高まり、この状態で全体が冷却されると、ハウジング１１、ボールシート２２の凸部２２ｅ及びボタン部３０が溶着（又は接合）する。

＜実施形態の効果＞
このような本実施形態のボールジョイントのボールシート固定構造の効果について説明する。ボールジョイントＪ１は、構造体としてのサスペンション又はスタビライザに一端部が連結されるスタッド部１０ｓ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を揺動及び回転可能に支持し、ボールスタッド１０が開口から突出る空間を有し、当該開口の反対側に貫通孔１１ｂが設けられた金属製のハウジング１１とを備える。更に、ハウジング１１とボール部１０ｂとの間に介在され、貫通孔１１ｂに挿通されてハウジング１１外部へ突き出る凸部２２ｅを有する樹脂製のボールシート２２とを備える。そして、ボールシート２２に覆われたボール部１０ｂがハウジング１１で包含されて成る。このようなボールジョイントＪ１のボールシート固定構造を次の特徴構成とした。

（１）ボールジョイントＪ１のボールシート固定構造は、貫通孔１１ｂに挿通されてハウジング１１外部へ突き出たボールシート２２の凸部２２ｅの端面２２ｅ１に固定される、当該貫通孔１１ｂよりも大きい樹脂製のボタン部３０を備える。ボタン部３０が、凸部２２ｅの端面２２ｅ１にレーザ溶着で固定される構成とした。

この構成によれば、ハウジング１１の貫通孔１１ｂに挿通されて外部へ突き出たボールシート２２の凸部に、貫通孔１１ｂより大きいボタン部３０がレーザ溶着される。これにより、ボタン部３０とボールシート２２とがハウジング１１を挟んで３者が共に固定状態となるため、ボールシート２２がハウジング１１に固定される。このようにレーザ溶着でボールシート２２をハウジング１１に固定することができるので、従来のボールシート２２の凸部をヒータ等で加熱して固定する処理よりも、レーザ光５０による発熱の方が溶着度が高くなり、溶着時間が短く、固定工程のタクトタイムが短くなる。つまり、ハウジング１１内でボール部１０ｂを締め付けるボールシート２２を高強度で固定できると共に、その固定を短いタクトタイムで可能として製造コストを下げることができる。

また、レーザ溶着によれば、凸部２２ｅ及びボタン部３０の溶融樹脂がハウジング１１のバリポケット１１ｃに満遍なく流れ込み、凸部２２ｅとボタン部３０との界面の溶融樹脂が混合し、溶融して冷却される際に、成形収縮と熱収縮により上記３者の密着性が高まる。このため、ボタン部３０とハウジング１１との間に隙間が出来ないので、泥水等の浸入を防ぐことができる。また、隙間が出来ないので、ハウジング１１とボールシート２２間のガタを防止できる。

なお、ボタン部３０を上方から加圧しながらボールシート２２の凸部２２ｅにレーザ溶着することにより、上記３者の密着性を高めて隙間なく溶着できる。

上述したように３者を密着性を高めて隙間なく溶着すると、溶着が強固になるので、後述の弾性リフト量を所定値に保証することが可能となる。つまり、ハウジング１１内のボール部１０ｂに対するボールシート２２の締め代を、適正な弾性リフト量となる状態に保持し、この保持状態で上記レーザ溶着を行えばよい。

なお、弾性リフト量とは、ハウジング１１内のボールシート２２を介したボール部１０ｂの移動量である。弾性リフト量が大きくなると、ボールジョイントＪ１にガタが発生し、車両走行中の異音の発生に繋がる。

（２）ボタン部３０は、レーザ光を２０％以上透過する透過性樹脂により形成され、ボールシート２２は、レーザ光５０を透過しない非透過性樹脂により形成されている構成とした。

この構成によれば、ボールシート２２の凸部２２ｅの端面２２ｅ１にセットされたボタン部３０に向けてレーザ光５０を出射すると、レーザ光５０は、透過性樹脂のボタン部３０を透過して非透過性樹脂のボールシート２２の凸部２２ｅの端面２２ｅ１に照射される。凸部２２ｅはレーザ光を透過しないので発熱し、この発熱で端面２２ｅ１が溶融する。この際、凸部２２ｅの端面２２ｅ１と当接するボタン部３０の面も、凸部２２ｅの端面２２ｅ１からの発熱が伝導して溶融する。この界面の溶融後に冷却により、ボールシート２２の凸部２２ｅとボタン部３０を溶着できる。

（３）ハウジング１１における貫通孔１１ｂの内周面の外側縁部に、当該外側縁部をテーパ状に削り取って形成したバリポケット１１ｃを設ける構成とした。

この構成によれば、ハウジング１１の貫通孔１１ｂのバリポケット１１ｃに、レーザ溶接の際にボールシート２２の凸部２２ｅやボタン部３０の溶融時に出るバリを逃がして収容できる。このため、上記３者を隙間なく溶着できる。

＜バリポケット変形例１＞
図４はハウジング１１の貫通孔１１ｂの外周縁部に凹状のバリポケット１１ｄを設けた構成を示す断面図である。バリポケット１１ｄは、貫通孔１１ｂの外周縁部を矩形状に切削し、貫通孔１１ｂに挿通された凸部２２ｅの面との間で凹状となるように形成されている。

ボタン部３０の上方からレーザ光５０を出射して凸部２２ｅの端面２２ｅ１を発熱すると、図５に示すように、端面２２ｅ１及びボタン部３０のザグリ部３０ａが溶融する。この溶融樹脂に係るバリがバリポケット１１ｄに収容されるので、上記３者を隙間なく溶着できる。

＜バリポケット変形例２＞
図６はハウジング１１の貫通孔１１ｂの外周縁部に凹状のバリポケット１１ｅを設けた構成を示す断面図である。バリポケット１１ｅは、貫通孔１１ｂの外周縁部を湾曲凸状に切削して形成されている。

ボタン部３０の上方からレーザ光５０を出射して凸部２２ｅの端面２２ｅ１を発熱すると、図７に示すように、凸部２２ｅの端面２２ｅ１及びボタン部３０のザグリ部３０ａが溶融する。この溶融樹脂に係るバリがバリポケット１１ｅに収容されるので、上記３者を隙間なく溶着できる。

＜バリポケット変形例３＞
図８はハウジング１１の貫通孔１１ｂから突き出たボールシート２２の凸部２２ｅにセットされるボタン部３０に凹状のバリポケット３０ｂを設けた構成を示す断面図である。バリポケット３０ｂは、ボタン部３０のザグリ部３０ａの縁部を矩形状に切削し、ザグリ部３０ａにセットされた凸部２２ｅの面との間で凹状となるように形成されている。

なお、貫通孔１１ｂの外側縁部には、凸部２２ｅを入れ易くしたり、破損を防止したりするために、僅かにテーパ形状に削ったザグリが形成されている。このザグリは無くてもよい。

ボタン部３０の上方からレーザ光５０を出射して凸部２２ｅの端面２２ｅ１を発熱すると、図９に示すように、凸部２２ｅの端面２２ｅ１及びボタン部３０のザグリ部３０ａが溶融する。この溶融樹脂に係るバリがバリポケット３０ｂに収容されるので、上記３者を隙間なく溶着できる。また、ボタン部３０にはバリポケット３０ｂを容易に形成できるので、バリポケット３０ｂを低コストで設けることができる。

但し、ボタン部３０のバリポケット３０ｂと、上述したハウジング１１の貫通孔１１ｂの部分のバリポケット１１ｃ又は１１ｄとの双方を組み合わせて設けてもよい。

＜ボールシートの凸部の形状例１＞
図１０はボールシート２２において、端面２２ｆ１が十字形状の凸部２２ｆを端面側から見た平面図である。
この凸部２２ｆは、端面２２ｆ１が十字形状を成す十字形状の柱状（十字柱状）となっている。この凸部２２ｆの場合、ハウジング１１の貫通孔１１ｂは、この平面形状が、十字柱状が略隙間なく挿通可能な十字形状となっている。

十字柱状の凸部２２ｆを、十字平面形状の貫通孔１１ｂに挿通した状態では、双方が円周状のように回動せず固定状態とできる。このため、十字柱状の凸部２２ｆが１本でも、ボールシート２２を固定できる。この場合、凸部２２Ｆの径及び貫通孔１１ｂの断面積が、ボール部１０ｂの抜け荷重の要求荷重を満たすサイズとする。

＜ボールシートの凸部の形状例２＞
図１１はボールシート２２において、端面２２ｇ１が三角形状の凸部２２ｇを端面側から見た平面図である。
この凸部２２ｇは、端面２２ｇ１が三角形状を成す三角形状の柱状（三角柱状）となっている。この凸部２２ｇの場合、ハウジング１１の貫通孔１１ｂは、この平面形状が、三角柱状が略隙間なく挿通可能な三角形状となっている。

三角柱状の凸部２２ｇを、三角平面形状の貫通孔１１ｂに挿通した状態では、双方が回動せず固定状態とできる。このため、三角柱状の凸部２２ｇが１本でも、ボールシート２２を固定できる。この場合、凸部２２Ｆの径及び貫通孔１１ｂの断面積が、ボール部１０ｂの抜け荷重の要求荷重を満たすサイズとする。

＜ボールシートの凸部の形状例３，４＞
上記の多角形状である三角柱状の凸部２２ｇと同様に、図１２に示す端面２２ｈ１が四角形状を成す四角柱状の凸部２２ｈ（形状例３）や、図１３に示す端面２２ｉ１が六角形状を成す六角柱状の凸部２２ｉ（形状例３）としてもよい。これら凸部２２ｈ，２２ｉの場合も、上記同様に、貫通孔１１ｂの内面形状を四角形状や六角柱状とする。

従って、ボールシート２２の凸部２２の端面形状が円形以外の形状（特定形状）で、これと相似形の内面平面形状の貫通孔１１ｂであってもよい。この形状の場合も、貫通孔１１ｂに挿通した凸部２２を回動せず固定状態とできるので、ボールシート２２をハウジング１１に強固に固定できる。

＜ボタン部の形状例１＞
図１４は形状例１のボタン部３０Ａの構成を示す平面図である。
ボタン部３０Ａは、ボールシート２２から突き出た複数本（本例では４本）の凸部２２ｅが全て当接可能な環形状を成す。この環形状のボタン部３０Ａには、ボールシート２２の４本の凸部２２ｅに対応する４つの位置に、ザグリ部３０Ａ１が形成されている。このザグリ部３０Ａ１には、レーザ溶着時に溶着した樹脂が逃げる凹部が周回状に形成されていてもよい。

各ザグリ部３０Ａ１の裏面位置には、レーザ溶着時にザグリ位置が分かるように、レーザ透過可能なマークを付けておく。ボタン部３０Ａが半透明で各ザグリ部３０Ａ１にボールシート２２の凸部２２ｅを当接した際に、凸部２２ｅが透けて見えれば、上記マークは不要である。

レーザ溶着を行う場合、ボールシート２２から突き出た４つの凸部２２ｅに、ボタン部３０Ａの４つのザグリ部３０Ａ１を合わせてセットする。この後、ボタン部３０Ａを上方から加圧しながら、レーザ光５０をボタン部３０Ａのザグリ部３０Ａ１の位置に出射する。

このように、４つの凸部２２ｅに、ボタン部３０Ａの４つのザグリ部３０Ａ１を合わせてセットすれば良いので、前述したように、４つのボタン部３０を４つの凸部２２ｅに個別にセットする場合に比べ、短時間で容易にセットできる。このため、ボタン部３０Ａのセットを含めたレーザ溶着時間を短縮できる。また、レーザ光の出射を、４つのザグリ部３０Ａ１に同時に行うことが可能なレーザ装置を用いれば、レーザ溶着時間を更に短縮できる。

このような４つの凸部２２ｅに、一度でセット可能なボタン部３０の形状は、後述の図１５～図１８に示す形状例２～５がある。

＜ボタン部の形状例２＞
図１５は形状例２のボタン部３０Ｂの構成を示す平面図である。ボタン部３０Ｂは、４本の凸部２２ｅが全て当接可能な十字形状を成し、この十字形状の各凸部２２ｅに対応する位置にザグリ部３０Ｂ１が形成されている。

＜ボタン部の形状例３＞
図１６は形状例３のボタン部３０Ｃの構成を示す平面図である。ボタン部３０Ｃは、ボールシート２２の４本の凸部２２ｅが全て当接可能な十字形の先端が円形の十字円形状を成し、この十字円形状の各凸部２２ｅに対応する４つの円形状の位置にザグリ部３０Ｃ１が形成されている。

＜ボタン部の形状例４＞
図１７は形状例４のボタン部３０Ｄの構成を示す平面図である。ボタン部３０Ｄは、４本の凸部２２ｅが全て当接可能な四角形状を成し、この四角形状の各凸部２２ｅに対応する位置にザグリ部３０Ｄ１が形成されている。

＜ボタン部の形状例５＞
図１８は形状例５のボタン部３０Ｅの構成を示す平面図である。ボタン部３０Ｅは、４本の凸部２２ｅが全て当接可能な円形状を成し、この円形状の各凸部２２ｅに対応する位置にザグリ部３０Ｅ１が形成されている。

＜ボタン部の二色成型例＞
図１９は二色成型のボタン部３０Ｆの構成を示す平面図である。ボタン部３０Ｆは、４本の凸部２２ｅが当接可能な大円形部（第１形状部）３０Ｆａを識別用に着色した樹脂部と、４つの凸部２２ｅに対応する位置に、透過性樹脂による小円形部（第２形状部）３０Ｆｂを配設して構成されている。

このような構成の二色成型のボタン部３０Ｆによれば、ボールジョイントＪにおいて、ボールシート２２を特定色として他部品と識別する場合に次の効果を奏する。即ち、レーザ透過部である小円形部３０Ｆｂの樹脂の透過率を下げることなく、従来のように色により完成品として容易に識別できる。

また、ボタン部３０Ｆの大円形部３０Ｆａに、透過性樹脂による小円形部３０Ｆａが配設されており、この小円形部３０Ｆｂの位置に凸部２２ｅが当接しているので、レーザ光５０を凸部２２ｅに容易に照射できる。

＜位置決め付きボタン部＞
図２０は位置決め付きボタン部３０Ｇの構成を示す平面図である。ボタン部３０Ｇは、４本の凸部２２ｅが全て当接可能な円形状を成し、この円形状の各凸部２２ｅに対応する位置にザグリ部３０Ｇ１が形成されており、円形状の外周にＶ字状に切込みを入れて形成したＶノッチ３０Ｇ２を複数（本例では２つ）設けてある。

但し、ハウジング１１の底部の外面には、２つのＶノッチ３０Ｇ２が係合される図示せぬＶ字状凸部（係合凸部）を治具にて設ける。このＶ字状凸部は、ボタン部３０ＧのＶノッチ３０Ｇ２を係合した際に、４つのザグリ部３０Ｇ１が、ハウジング１１の底部の貫通孔１１ｂから突き出た凸部２２ｅに当接してセットされるハウジング外面位置に設けてある。

このような位置決め付きボタン部３０Ｇを用いれば、レーザ溶着時に、ボタン部３０Ｇの２つのＶノッチ３０Ｇ２を、ハウジング１１の底部外面のＶ字状凸部に係合させるだけなので、ボタン部３０Ｇを容易にハウジング１１にセットできる。

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。
本発明のボールシート固定構造のボールジョイントＪ１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。

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 ハウジング
１１ａ ハウジングの上端部
１１ｂ ハウジングの貫通孔
１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ ハウジングのバリポケット
１１ｇ 凹凸
２２ ボールシート
２２ｅ ボールシートの凸部
２２ｅ１ ボールシートの凸部の端面
２２ｆ 端面が十字形状のハウジング凸部
２２ｆ１ 端面が十字形状のハウジング凸部の端面
２２ｇ 端面が三角形状のハウジング凸部
２２ｇ１ 端面が三角形状のハウジング凸部の端面
２２ｈ 端面が四角形状のハウジング凸部
２ｈｈ１ 端面が四角形状のハウジング凸部の端面
２２ｉ 端面が六角形状のハウジング凸部
２２ｉ１ 端面が六角形状のハウジング凸部の端面
３０ ボタン部
３０ａ ボタン部のザグリ
３０ｂ ボタン部のバリポケット
３０Ａ 環形状のボタン部
３０Ａ１，３０Ｂ１，３０Ｃ１，３０Ｄ１，３０Ｅ１，３０Ｆ１，３０Ｇ１ ザグリ部
３０Ｂ 十字形状のボタン部
３０Ｃ 十字円形状のボタン部
３０Ｄ 四角形状のボタン部
３０Ｅ 円形状のボタン部
３０Ｆ 二色成型のボタン部
３０Ｆａ 大円形部（第１形状部）
３０Ｆｂ 小円形部（第２形状部）
３０Ｇ 位置決め付きボタン部
３０Ｇ２ Ｖノッチ
５０ レーザ光

Claims (9)

1. 構造体に一端部が連結されるスタッド部の他端部に、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揺動及び回転可能に支持し、当該ボールスタッドが開口から突出る空間を有し、当該開口の反対側に貫通孔が設けられたハウジングと、当該ハウジングと前記球体部との間に介在され、当該貫通孔に挿通されてハウジング外部へ突き出る凸部を有する樹脂製のボールシートとを備え、当該ボールシートに覆われた前記球体部が前記ハウジングで包含されるボールジョイントのボールシート固定構造であって、
   前記貫通孔に挿通されてハウジング外部へ突き出た前記ボールシートの凸部の端面に固定される、当該貫通孔よりも大きい樹脂製のボタン部を備え、
   前記ボタン部は、前記凸部の端面にレーザ溶着で固定される
   ことを特徴とするボールジョイントのボールシート固定構造。
2. 前記ボタン部は、レーザ光を２０％以上透過する透過性樹脂により形成され、前記ボールシートは、レーザ光を透過しない又はレーザ光を２０％未満透過する非透過性樹脂により形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のボールジョイントのボールシート固定構造。
3. 前記ハウジングにおける貫通孔の内周面の外側縁部に、当該外側縁部を削り取る又は凹ませて形成したバリポケットを設ける
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のボールジョイントのボールシート固定構造。
4. 前記ボタン部における前記ボールシートの凸部と当接する面の縁部に、凹状のバリポケットを設ける
   ことを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載のボールジョイントのボールシート固定構造。
5. 前記ボールシートの凸部は、当該凸部の端面形状が円形以外の特定形状で、前記貫通孔の平面形状が、前記特定形状の凸部が挿通可能な形状である
   ことを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載のボールジョイントのボールシート固定構造。
6. 前記ボタン部は、前記ボールシートの凸部が複数設けられている場合に、複数の凸部が全て当接可能な形状を成す
   ことを特徴とする請求項１～５の何れか１項に記載のボールジョイントのボールシート固定構造。
7. 前記ボタン部は、前記凸部が当接可能な非透過性樹脂による第１形状部を識別用に着色した樹脂部と、当該第１形状部の前記凸部に対応する位置に配設された透過性樹脂による第２形状部とを備えて成る
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のボールジョイントのボールシート固定構造。
8. 前記ボタン部は、当該ボタン部の外周縁に切込みを入れて形成したノッチを複数設け、
   前記ハウジングの貫通孔から突き出た凸部が前記ボタン部の片面に当接されるように、前記ノッチが個別に係合可能な複数の係合凸部を治具にて設けた
   ことを特徴とする請求項１～７の何れか１項に記載のボールジョイントのボールシート固定構造。
9. 構造体に一端部が連結されるスタッド部の他端部に、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揺動及び回転可能に支持し、当該ボールスタッドが開口から突出る空間を有し、当該開口の反対側に貫通孔が設けられたハウジングと、当該ハウジングと前記球体部との間に介在され、当該貫通孔に挿通されてハウジング外部へ突き出る凸部を有する樹脂製のボールシートとを備え、当該ボールシートに覆われた前記球体部が前記ハウジングで包含されるボールジョイントのボールシート固定方法であって、
   前記ボールジョイントは、
   前記貫通孔に挿通されてハウジング外部へ突き出た前記ボールシートの凸部の端面に固定される、当該貫通孔よりも大きいレーザ透過性樹脂によるボタン部を備え、
   前記凸部の端面に、前記ボタン部を当接してセットするステップと、
   レーザ光を前記ボタン部を透過して前記凸部の端面に照射するステップと
   を実行することを特徴とするボールシート固定方法。

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