WO2004092598A1 - 球面軸受の製造方法 - Google Patents

Abstract

金属ボール部を有する内側部材と、この内側部材のボール部を包持するボール受部を有して該内側部材と相対的に揺動あるいは回転運動自在に連結する外側部材とを備えた球面軸受の製造方法であって、前記内側部材のボール部をコアとして型内にインサートした状態で射出成形を行い、かかるボール部を覆う樹脂ライナを成形し、前記ボール部及び樹脂ライナをコアとして型内にインサートした鋳造により、前記樹脂ライナを覆う外側部材を成形し、更に、前記鋳造の終了後に、内側部材のボール部を介して該ボール部を覆っている樹脂ライナを加熱するようにした。

Description

明細書

球面軸受の製造方法 技術分野

本発明は、 リ ンク機構の揺動中心となるポール部を備えた内側 部材と これを包持する外側部材とが揺動あるいは回転運動自在に 連結され、 主に自動車のサスペンシ ョ ンアーム部ゃステア リ ング 部、 コ ンバイ ンの切刃駆動部等の リ ンクモーショ ン機構等に用い られる球面軸受に関する。 背景技術

一般的に、 この種の球面軸受と しては、 ポール部を有する内側 部材と、 この内側部材のポール部を包持して該内側部材と相対的 に揺動あるいは回転運動自在に連結する外側部材とを備えたもの が知 られている。 前記外側.部材は内側部材に対して荷重が作用 し た場合であっても、 かかる荷重に杭してポール部を離脱不能に包 持する ものでなく てはな らない。 このため、 球面軸受においては 如何なる構造を用いて前記ポール部を外側部材の内部に封じ込め 且つ、 内側部材と外側部材と の 自由な揺動及び回転運動を確保す るかが問題となる。

従来よ り採用されている球面軸受の構造の一つ と しては、 ポー ル部の直径よ り も大きな凹所を有する外側部材と しての金属製ケ 一シングを準備し、 自己潤滑性を有する樹脂シー トによって包ま れた内側部材のポール部を こ のケーシング内に圧入したものが知 られている （特開昭 5 7 — 7 9 3 2 0号公報、 実開昭 6 3 — 1 8 8 2 3 0 号公報、 特開平 5 — 2 6 2 2 5 号公報、 特開平 7 — 1 9 0 0 6 6 号公報等） 。 この球面軸受では、 ボール部を包み込む樹 脂シー トが該ポール部とケーシングとの間で押し潰されて弾性変 形を生じるので、 これによつてポール部と樹脂シー ト との隙間が 排除され、 かかるポール部をケーシング内でガ夕つきなく 回転さ せる こ とが可能である。 また、 ポール部は樹脂シー ト にのみ摺接 している こ とか ら、 長期にわたってこの球面軸受を使用 しても、 ポール部が偏摩耗を生 じる等の ト ラプルが発生する こ ともない。

その反面、 このよう に樹脂シー ト をポール部とケーシングとの 間に挟み込むタイ プの外側部材では、 かかる樹脂シー トが圧縮さ れた状態でポール部に接している こ とか ら、 ポール部の動きが若 干重く な り 、 この球面軸受を用いてリ ンク機構を構成した場合に 滑らかな軽い動きを得にく く なる といった問題点がある。 また、 樹脂シー トがポール部の球面を締め付けている こ とか ら、 経時的 な使用によって樹脂シー トの摩耗が発生し易 く 、 かかる摩耗が進 行する と、 外側部材とポ一ル部との間にガ夕つきが発生し易 く な る といっ た問題点もある。 更に、 大きな荷重が作用する と樹脂シ 一トが弾性変形する こ とか ら、 そのよ う な荷重がこの球面軸受に 作用 した場合にはポ一ル部が外側部材か ら離脱し易い といっ た問 題点もある。

一方、 その他の球面軸受の構造と しては、 ポール部を中子と し て外側部材を铸造する こ とによ り 、 かかるポール部を外側部材内 に直接封じ込めた構造が知 られている （特開昭 4 8 — 1 9 9 4 0 号公報） 。 こ の球面軸受では、 先ずポール部に対してフ ッ素樹脂 等か らなる低摩擦係数の樹脂ライナ （厚さ 0 . 5 m m程度） を被 せ、 ポール部を樹脂ライナと共に金型内にセッ ト した後、 外側部 材を亜鉛合金又はアルミ合金のダイ カス ト铸造してお り、 铸造さ れた外側部材が樹脂ライ ナを介してポール部を包持するよ う にな つている。 こ の構造では、 ポール部、 樹脂ライナ及び外側部材の 三者間の隙間を完全に排した状態で、 かかるポール部を外側部材 の内部に封じ込める こ とができ、 しかも樹脂ライ ナと して自己潤 滑性を有する材料を選択する こ とで、 無給油での使用用途にも対 応できる といった利点があった。

しかし、 このよ う に樹脂ライ ナを被せたポール部を中子と して 外側部材をダイカス 卜铸造した場合、 铸造後の外側部材が踌縮を 生じ、 樹脂ライナを介してポール部を締め付けるので、 外側部材 を铸造しただけでは該外側部材及び樹脂ライ ナに対してポール部 を自 由に回転させる こ とができなかっ た。

このため、 特開昭 4 8 — 1 9 9 4 0 号公報に開示される球面軸 受では、 外側部材をダイカス ト铸造した後に、 かかる外側部材又 はポール部に対して外力を作用 させ、 外側部材を塑性変形させる こ とで、 ポ一ル部と樹脂ライナの間に微少な隙間を形成し、 それ によってポール部の自 由な回転を確保していた。

しかし、 ポール部と樹脂ライ ナとの間に適度な大きさの隙間を 形成するためには、 外側部材またはポール部に作用させる外力の 大きさの調整が難しかった。 すなわち、 余 り に小さな外力だと充 分な隙間が形成されず、 ボール部と外側部材とが依然と して緊密 に接触しているので、 外側部材に対するボール部の運動が重く な る一方、 過度に大きな力だと隙間が大き く な り 過ぎ、 ポール部が 外側部材に対してガタついてしまう 。 また、 ポール部と樹脂ライ ナとの間に僅かでもガ夕つきが存在する と、 経時的な使用 によつ てポール部と樹脂ライナの隙間が増大してしまい、 リ ンク機構に 使用 した場合等に、 内側部材と外側部材との間で運動や力を正確 に伝達する こ とができなく なっ てしま う 。

更に、 この種の球面軸受では、 僅かな振動等の作用によ り 、 意 図せずして内側が外側に対して揺動運動を行ってしま う のを防止 するため、 使用用途に応じて内側部材の外側部材に対する運動の 軽さ 、 すなわち予圧をある程度調節できる と便利である。 しかし 外側部材を塑性変形させて樹脂ライ ナとポール部との間に隙間を 形成する方法では、 かかる隙間の大きさ を微妙に調整する こ とが 困難であ り 、 樹脂ライ ナがポール部を締め避ける力、 すなわち予 圧を意図的に調整する こ とは困難であっ た。 発明の開示

本発明はこのよ うな問題点に鑑みなされたものであ り 、 その 目 的とする と ころは、 簡易な方法によ り 、 铸造後の外側部材に対す るポール部の円滑な回転を可能にする と共に、 ポール部と樹脂ラ イナ との間の隙間を完全に排除する こ とが可能であ り 、 ポール部 と樹脂ライ ナとの良好な摺接状態を長期にわたっ て維持する こ と が可能な球面軸受の製造方法を提供する こ とにある。

上記目的を達成するため、 本発明の球面軸受の製造方法では、 先ず、 内側部材をなす金属ポール部をコ ア と してモール ド成形の 型内にイ ンサー ト し、 かかるポール部を覆う樹脂ライナを射出成 形する。 かかる樹脂ライ ナはポール部をコアと して成形される こ とか ら、 樹脂ライ ナとポール部の球面との間には隙間が存在せず 樹脂ライ ナにはポ一ル部の球面がそのまま転写される。 従っ て、 ポール部と して真球度の高いベア リ ング用鋼球を使用すれば、 樹 脂ライ ナには鏡面状の良好な摺接面を形成する こ とができ、 かか る摺接面をポール部に対して緊密に接触させる こ とができる。 ま た、 ポール部の赤道を覆う よう にして樹脂ライ ナを成形すれば、 成形後の樹脂ライナがポール部か ら分離するのを防止する こ とが でき、 以降の製造工程においてポール部と樹脂ライナとを一体的 なもの と して取り扱う こ とが可能である。

次に、 樹脂ライナが装着されたボール部をコ ア と して金型内に イ ンサー ト し、 かかる樹脂ライ ナを外側か ら覆う外側部材を铸造 する。 製造された球面軸受の寸法精度を高める観点か らすれば、 かかる铸造は高圧踌造が好まし く 、 更に、 大量生産という観点か らすれば、 サイ クルタイ ムを短く 設定する こ とが可能なダイ カス ト铸造が好ま しい。 鎊造に使用する合金と しては亜鉛合金、 アル ミ合金、 マグネシウム合金、 チタ ン合金等を使用する こ とが可能 であるが、 自動車のサスペンシ ョ ン構造等の足周 り部品と して使 用する球面軸受であれば、 軽量化の観点か らアルミ合金やマグネ シゥム合金等を使用する こ とが好ま しい。

このよう にして外側部材を铸造した後は、 樹脂ライ ナがポール 部を締め付けてお り 、 樹脂ライ ナに対しするポール部の自 由な回 転は困難な状態となっ ている。 すなわち、 樹脂ライナはポール部 をコ ア と した射出成形によって該ポール部に対して装着される こ とか ら、 射出成形後に生じる収縮によっ てポール部を締め付けて お り 、 更に、 外側部材も铸造後に铸縮を生じる こ とか ら、 樹脂ラ イナをポール部に向けて締め付けてお り 、 結果的にポール部は樹 脂ライ ナと過度に圧接した状態にある。 このため、 外側部材を铸 造した後は、 樹脂ライ ナに対するポール部の回転が阻害された状 態にある。

そこで、 本発明方法では、 外側部材を铸造した後に、 内側部材 のポール部を介して該ポール部を覆っ ている樹脂ライ ナを加熱す るよ う にしている。 かかる樹脂ライナはポール部を包持し、 これ に緊密に接触している こ とか ら、 ポール部を加熱すれば、 その熱 エネルギが樹脂ライ ナに伝達され、 樹脂ライ ナもある程度の温度 にまで加熱される こ とになる。 このとき、 樹脂ライナが昇温し、 ガラス転移点 T g付近にまで加熱されれば、 かかる樹脂ライ ナの 曲げ弾性率等の機械的強度が徐々 に低下する こ とか ら、 樹脂ライ ナはボール部の大きさ に倣った形状に変形し易く な り 、 この加熱 後に樹脂ライ ナが冷えれば、 かかる樹脂ライナのポール部に対す る締め付け力が軽減される。 また、 加熱されたポール部は膨張す るので、 かかるポール部が樹脂ライ ナを押し拡げる効果も発揮さ れ、 これによつてもボール部の冷却後は樹脂ライ ナによる締め付 け力が軽減される傾向にある。

従っ て、 このよ う に外側部材の铸造後にポール部を介して樹脂 ライナを加熱してやれば、 樹脂ライ ナがポール部を締め付ける力 を緩和させる こ とができ、 樹脂ライ ナに対してボール部を円滑に 回転させる こ とが可能となる。 そして、 このよ う な方法によれば ポール部は樹脂ライ ナに対して回転可能となる ものの、 これら両 者の間には何ら隙間が形成される こ とがないので、 外側部材に対 するポール部のガ夕つきを完全に排除する こ とができ、 長期にわ たる経時的な使用においても、 外側部材と内側部材との間で荷重 の伝達及び運動の伝達を高精度に行い得る ものである。 また、 外 側部材の铸造後にポール部を加熱するだけで、 かかるポール部の 円滑な回転を実現する こ とができるので、 極めて簡便に実施する こ とができ、 各製造工程の 自動化や大量生産に対しても容易に対 応する こ とが可能である。

最終工程でボール部を介して樹脂ライ ナを加熱する際には、 ポ 一ル部を加熱するだけでも良いが、 かかるポール部に対して外力 を作用させ、 ポール部を弾性変形領域内で押し潰すよ う に しても 良い。 このよ う に樹脂ライ ナの加熱と同時にポール部を加圧し、 かかるポール部を押し潰すよ う に構成すれば、 弾性変形したポ一 ルが樹脂ライ ナを外側部材に向けて加圧するよ う に働く ので、 樹 脂ライ ナを押し拡げる効果が増進され、 樹脂ライナによるポール 部の締め付け力を一層効果的に軽減する こ とが可能となる。

本発明方法における樹脂ライ ナの材質と しては、 ポリ エーテル エーテルケ ト ン、 ポリ エーテルケ ト ン、 ポリ イ ミ ド、 ポリ アミ ド イ ミ ド、 ポリ エ一テルイ ミ ド、 ポリ エーテルケ ト ンケ ト ン、 ポリ ケ ト ン、 ポリ エーテルサルフォ ン、 液晶ポリ マー、 ポリ ア リ ルェ ーテルケ ト ン、 ポリ フエ二レンサルフ ァイ ド、 フ ッ素樹脂、 ポリ アミ ド等を使用する こ とが可能である。 また、 最終工程における 樹脂ライナの加熱温度は選択した材質との関係で決定され、 樹脂 ライ ナのポール部に対する締め付け力を除去する という観点か ら すれば、 選択した材料のガラス転移点を超える温度にまで樹脂ラ イナを加熱するのが好ま しい。

また、 ポール部を介して樹脂ライナを加熱する方法と しては、 ポール部を加熱する工程を外側部材の铸造後に独立して設けても 良い し、 例えば、 外側部材の铸造後にポール部に対してシャ ンク を接合して内側部材を完成させるのであれば、 かかる シャ ンク を ポール部に対して電気抵抗溶接で接合し、 この溶接時の発熱をそ のまま利用 して樹脂ライ ナを加熱し、 かかる樹脂ライナの締め付 け力の除去とシャ ンクのポール部に対する接合を一つの工程で実 施するよ う にしても良い。 図面の簡単な説明

図 1 は本発明方法によって製造される球面軸受の第 1 実施例を 示す正面断面図である。

図 2 は第 1 実施例に係る球面軸受の製造方法において、 ポール 部に樹脂ライ ナを装着した状態を示す正面図である。

図 3 は第 1 実施例に係る球面軸受の製造方法において、 ポール 部を中子と してホルダを铸造する様子を示す断面図である。

図 4 は第 1 実施例に係る球面軸受の製造方法において、 踌造さ れたホルダを示す正面断面図である。

図 5 は第 1 実施例に係る球面軸受の製造方法において、 ホルダ に包持されたポール部に対してシャ ンク を溶接する様子を示す正 面断面図である。

図 6 は第 1 実施例に係る球面軸受の製造方法において、 ポール 部に対してシャ ンク を溶接した後の状態を示す正面断面図である 図 7 ( a ) は樹脂ライ ナの射出成形後のポールに対して作用 し ている締め付け力を示す図である。

図 7 ( b ) はホルダの铸造後のボール部に対して作用 している 締め付け力を示す図である。 図 7 ( c ) は前記締め付け力を除去するための工程を示す図で ある。

図 8 は本発明方法によって製造される球面軸受の第 2実施例を 示す正面断面図である。

図 9 は第 2 実施例に係る球面軸受の製造方法において、 外輪の 铸造後に内輪を加熱する工程を示す正面断面図である。

[符号の説明]

1 …ポールシャ ンク （内側部材） 、 2 …ホルダ （外側部材） 、 3 …樹脂ライ ナ、 1 0 …ポール部、 2 0 …ポール受部 発明を実施するための最良の形態 以下、 添付図面を用いながら本発明の球面軸受を詳細に説明す る。

図 1 は本発明を適用 した球面軸受の第 1 実施例を示すものであ る。 この球面軸受は、 先端にポール部を備えた内側部材と しての ポールシャ ンク 1 と、 このポールシャ ンク 1 のポール部 1 0 を包 持するポール受部 2 0 を有する外側部材と してのホルダ 2 とか ら 構成され、 前記ポールシャ ンク 1 及びホルダ 2 が揺動又は回転運 動自在に連結している。

前記ポールシャ ンク 1 はポール部 1 0 となる真球度の高いベア リ ング用鋼球に対して棒状のシャ ンク 1 1 を溶接して形成されて お り 、 このシャ ンク 1 1 の根元にはリ ンク等の被取付体を固定す るための六角座面 1 2 が形成されている。 また、 このシャ ンク 1 1 の先端には雄ねじ 1 3 が形成されてお り 、 この雄ねじ 1 3 にナ ッ ト を螺合させる こ とで、 被取付体を前記六角座面 1 2 との間で 挟持固定し得るよ う になつている。

一方、 前記ホルダ 2 は、 ポールシャ ンク 1 のポール部 1 0 を包 持するポール受部 2 0 と、 かかるポール受部 2 0 をリ ンク に結合 するための固定部 2 1 とを備え、 これらポール受部 2 0 と固定部 2 1 とがアルミニウム合金又は亜鉛合金のダイ カス 卜铸造によ り 一体に成形されている。 前記ポール受部 2 0 にはポール部 1 0 の 球面を包持するよ う にして環状の樹脂ライナ 3 が埋め込まれてお り 、 ボールシャ ンク 1 のポール部 1 0 は この樹脂ライ ナ 3 とのみ 接している。 樹脂ライ ナ 3 は厚さ l m m程度であ り 、 ポール部 1 0 が離脱する こ とがないよ う、 かかるポール部 1 0 の赤道を含む 略 2 / 3 程度の球面を覆ってお り 、 この樹脂ライ ナ 3 の内側には ポール部 1 0 の球面に略合致した凹球面状の摺接面 3 0 が形成さ れている。 これによ り 、 ポールシャ ンク 1 はポール部 1 0 を揺動 中心と し、 ホルダ 2 に対して自在に揺動又は回転運動をなし得る よ う になつている。 尚、 図 1 中では省略してあるが、 前記固定部 2 1 には雌ねじが形成されてお り 、 例えばリ ンク を構成する ロ ッ ド等の先端に形成された雄ねじを結合できるよ う になつている。 また、 かかるホルダ 2 のボ一ル受部 2 0 にはポール部 1 0 を露 出させる一対の開 口部 2 2 , 2 3 が相反する方向に向かっ て形成 されてお り 、 一方の開 口部 2 2 を介して前記シャ ンク 1 1 がポ一 ル部 1 0 と接合される一方、 他方の開口部 2 3 には蓋部材 2 4 が 取り 付けられ、 この蓋部材 2 4 の内側が油溜ま り 2 5 となっ てい る。 これら開 口部 2 2 , 2 3 の周縁とポール部 1 0 との間には前 記樹脂ライナ 3 の一部が露呈してお り 、 ポール受部 2 0 を構成す る合金はポール部 1 0 に対して直接接触 していない。 また、 各開 口部 2 2 , 2 3 の周縁は樹脂ライナ 3 の端面に被さ っ てお り 、 ポ 一ル受部 2 0 が樹脂ライナ 3 を強固に抱え込む構造となっている ホルダ 2 のボール受部 2 0 に形成された各開 口部 2 2 , 2 3 の 内径は、 ポールシャ ンク 1 のポール部 1 0 の直径よ り も僅かに小 さ く 形成されている。 前述の如く 、 樹脂ライナ 3 がポール部 1 0 の赤道を含む略 2 Z 3 程度の球面を覆う と共に、 かかる樹脂ライ ナ 3 はポール受部 2 0 によって抱え込まれている こ とか ら、 本来 ポール部 1 0 がホルダ 2 のポール受部 2 0 か ら離脱してしま う こ とは無いはずである。 しかし、 ポールシャ ンク 1 に対して軸方向 の荷重が過大に作用 した場合に、 樹脂ライ ナ 3 を押し潰すよ う に してポール部 1 0 がポール受部 2 0 か ら離脱してしま う ト ラブル も想定される。 このため、 譬え樹脂ライ ナ 3 が押し潰されてもポ ール部 1 0 がポール受部 2 0 か ら離脱する こ とがないよ う 、 各開 口部 2 2， 2 3 の内径をポール部 1 0 の直径よ り も僅かに小さ く 形成してある。

更に、 前記ホルダ 2 の外周縁とボールシャ ンク 1 のシャ ンク 1 1 との間にはブーツシール 4が取り付けられてお り 、 ポールシャ ンク 1 のポール部 1 0 とホルダ 2 のポール受部 2 0 との隙間に対 して埃やごみ等が侵入するのを防止している他、 グリ ース等の潤 滑剤を収容するシールポケッ ト 4 0 を形成している。 こ こで、 前 記ブーツシール 4 のポールシャ ンク 1 側の端部 4 1 はその弹性に よってシャ ンク 1 1 に密着する一方、 ホルダ 2 側の端部 4 2 は係 止リ ングによってホルダ 2 の外周縁との間に挟み込まれてお り 、 ポールシャ ンク 1 の揺動あるいは回転運動によっても外れる こ と がないよ う になっている。 次に、 この実施例の球面軸受の具体的製造方法について説明す る。

この実施例の球面軸受のホルダ 2 はポールシャ ンク 1 のポール 部 1 0 を中子と して铸造金型内にイ ンサー ト したダイカス ト铸造 によ り製造される。 このため、 樹脂ライ ナ 3 をポール受部 2 0 に 埋め込むに当たっては、 先ず、 かかる樹脂ライ ナ 3 をポール部 1 0 となるベア リ ング用鋼球に対して装着する必要がある。 図 2 は 鋼球に対して樹脂ライ ナ 3 を装着した状態を示す正面図である。 この樹脂ライ ナ 3 はボール部 1 0 の外径に適合する内径を具備し たリ ング状に成形され、 ポール部 1 0 の赤道を覆う よ う に該ポ一 ル部 1 0 に対して装着されている。 この樹脂ライ ナ 3 にはガラス 転移点 1 5 1 °C、 融点 3 4 3 °C のポ リ エーテルエーテルケ ト ン

(ビク ト レッ クス社製/商品名 ： P E E K ) が用 い られてお り 、 厚さ約 1 . O m mに形成されている。

このよ う な樹脂ライ ナ 3 はポール部 1 0 をコ ア と して型内にィ ンサー ト した射出成形によって製作され、 そのま まポール部に装 着される。 すなわち、 ポール部 1 0 となる鋼球を金型内にイ ンサ — 卜 した状態で合成樹脂の射出成形を行い、 樹脂ライナ 3 の成形 とポール部 1 0 への装着を一つの工程で行う のである。 このよ う に樹脂ライナ 3 の成形を行えば、 ポール部 1 0 への装着手間が省 略される他、 樹脂ライ ナ 3 の内周面がポール部 1 0 の球面に略合 致したものとな り 、 かかる樹脂ライ ナ 3 をポ "ル部 1 0 に対して 確実に装着してやる こ とができる。

次に、 前記ホルダ 2 をダイカス 卜铸造する。 こ のダイカス 卜铸 造に際しては、 図 3 に示すよ う に、 上下に分割された一対の铸造 金型 5 ， 6 内に対して前工程で樹脂ライ ナ 3 を装着したポール部 1 0 を中子と してイ ンサー ト し、 この状態でアルミニウム合金又 は亜鉛合金の溶湯を金型内のキヤ ビティ 7 に圧入する。 このとき イ ンサー ト されたボール部 1 0 は金型 5 ， 6 に形成された円柱状 の支持座 5 0 ， 6 0 によって挟持され、 金型内における位置ずれ が防止される。 また、 支持座 5 0 , 6 0 はポール部 1 0 だけでな く 樹脂ライナ 3 も上下か ら挟み込んでお り 、 これによつて樹脂ラ イナ 3 はポール部 1 0 に装着された状態でキヤ ビティ 7 内に固定 され、 ポ一ル部 1 0 と接触する内周面を残して前記キヤ ビティ 7 内に注入された合金に覆われる。

これによ り 、 図 4 に示すよ う に、 ポール部 1 0 を前記合金でく るんだホルダ 2 が铸造される。 铸造されたホルダ 2 には金型 5 ， 6 の支持座 5 0 ， 6 0 に対応した部位に開 口部 2 2 ， 2 3 が形成 され、 ポール部 1 0 はこれら開 口部 2 2 , 2 3 か らのみ露呈して いる。 また、 ポール部 1 0 に装着されていた樹脂ライナ 3 は铸造 されたボール受部 2 0 に埋め込まれた状態とな り 、 かかるポール 受部 2 0 に強固に固定される。 金型 5 ， 6 の支持座 5 0 , 6 0 が 樹脂ライナを上下か ら挟み込んでいたので、 ダイ カス ト铸造され たボール受部 2 0 はポール部 1 0 に接触していない。 更に、 ダイ カス ト鐯造されたボール受部 2 0 は樹脂ライ ナ 3 の端面の一部に 被さ ってお り 、 かかるボール受部 2 0 は樹脂ライ ナ 3 を抱え込ん でいる。 これによ り 、 樹脂ライ ナ 3 はポール受部 2 0 と強固に一 体化されている。

ホルダ 2 の材質と して亜鉛合金を用いた場合の铸造温度は 4 0 0 で以上であ り 、 また、 アルミニウム合金を用いた場合の錡造温 度は 6 0 0 °C以上である こ とか ら、 かかる铸造温度は樹脂ライ ナ 3 の耐熱温度を遥かに上回ってお り 、 本来であれば、 約 l m mと 極めて薄く 形成された樹脂ライ ナ 3 はホルダ 2 の铸造の際に炭化 してしまう と考え られる。 しかし、 このよ う なダイカス ト錶造を 用いた製造工程では、 ポール部 1 0 が樹脂ライ ナ 3 に比べて極め て大きな熱容量を有している こ とか ら、 ポール部 1 0 が铸造合金 の溶湯か ら樹脂ライナ 3 に流入した熱エネルギを奪い取る役割を 果たし、 かかる樹脂ライナ 3 の炭化が防止される。 従って、 樹脂 ライナ 3 はポール受部 2 0 と接する外周面側は該ポール受部 2 0 に対して焼きついてし まう が、 ポール部 1 0 と接する内周面側は 炭化する こ となく 残存し、 ポール部 1 0 との摺接面を形成する。 また、 ダイカス 卜铸造は铸造合金の溶湯を高圧で素早く キヤ ビテ ィ 8 内に注入する ものであ り 、 溶湯の注入か らホルダ 2 の取 り 出 し迄のサイ クルタイムが 5 ~ 1 0 秒と極めて短い。 従って、 この 点においてもホルダ 2 の铸造時における樹脂ライ ナ 5 の炭化が防 止されている ものと考え られる。 もっ と も、 樹脂ライ ナ 3 のポー ル部 1 0 に対する摺接面 3 0 を確実に保護する とい う観点か らす れば、 ダイカス ト铸造後に金型 5 , 6 か ら取り 出したホルダ 2 を 直ち に水冷し、 錶造後のホルダ 2 が有している残留熱を除去する こ とが好ま しい。

次に、 ホルダ 2 のポール受部 2 0 に包持されたポール部 1 0 に 対してシャ ンク 1 1 を溶接する。 かかる溶接にはプロジェク ショ ン溶接が用い られ、 図 5 に示すよ う に、 ポール受部 2 0 の開 口部 2 2 を介してか ら露呈するポール部 1 0 の球面に対してシャ ンク 1 1 の端面を所定の力 Fで圧接させる一方、 開 口部 2 3 を介して 露呈するポール部 1 0 の球面に対して電極 8 を当接させ、 これら シャ ンク 1 1 及び電極 8 に溶接電流を通電して行われる。 電極 8 とポール部 1 0 との間に大きな通電抵抗が存在する と、 ポール部 1 0 の電極当接箇所が溶融してしま う ので、 かかる電極 8 にはポ —ル部 1 0 の球面に沿っ た凹面座 8 0 が形成され、 ポール部 1 0 の球面に対して緊密に面接触を生じるよ う になっ ている。 シャ ン ク 1 1 をボール部 1 0 に対して押し付ける力 F と しては、 ポール 直径 1 5 . 8 7 5 m m , シャ ンク の先端直径 1 0 m mの場合に、 5 8 8 0 N ( 6 0 0 k g f ) 程度である。

そして、 このよ う にしてプロジェク ショ ン溶接が終了する と、 図 6 に示すよ う に、 ポール部 1 0 がホルダ 2 のポール受部 2 0 に 包持されたポールシャ ンク 1 が完成する。

このシャ ンク 1 1 とボール部 1 0 の溶接は、 同時に樹脂ライナ 3 がボール部 1 0 を締め付けている力を除去する という効果も産 み出す。 本発明の製造方法では、 先ずポール部 1 0 に対して樹脂 ライナ 3 を射出成形で装着しているが、 かかる射出成形の完了後 に樹脂ライナ 3 が収縮するため、 図 7 ( a ) に示すよ う に、 ポー ルは樹脂ライ ナ 3 によっ て締め付け られた状態とな り 、 樹脂ライ ナにはポール部の球面に沿つて引っ張り応力が作用 した状態とな る。 また、 ダイカス ト铸造によってホルダ 2 を成形する と、 铸造 後の収縮 （铸縮） によ り 、 図 7 ( b ) に示すよ う に、 ホルダ 2 が 樹脂ライナ 3 の外側か らポール部 1 0 を締め付ける状態となる。 従って、 ホルダ 2 を铸造した後はポール部 1 0 が樹脂ライ ナ 3 に よって強力に締め付けられた状態とな り 、 そのままではポール部 1 0 を樹脂ライナ 3 及びホルダ 2 のポ一ル受部 2 0 に対して回転 させる こ とが不可能であ り 、 また、 回転させる こ とができたと し ても、 その動きは極めて思いものにな ら ざるを得ない。

しかし、 図 7 ( c ) に示すよ う に、 ホルダ 2 の铸造後にポ一ル 部 1 0 を加熱する こ とで、 かかるポール部 1 0 と接する樹脂ライ ナ 3 の温度がガラス転移点 T g 以上にまで上昇する と、 樹脂ラ イ ナ 3 を形成する樹脂材料そのものの物性値が変化し始め、 曲げ 弾性率やせん断弾性率が徐々 に低下するので、 かかる樹脂ライナ 3 をポール部 1 0 の大きさ に倣って変形させる こ とができる。 こ のとき、 ポール部 1 0 それ自身も熱膨張を生じ、 常温下よ り も直 径が僅かに大き く なる こ とか ら、 ポール部 1 0 が僅かに膨ら んで 樹脂ライナ 3 を押し拡げる こ とになる。 これによ り 、 ポール部 1 0 に対する樹脂ライナ 3 の締め付け力が軽減又は除去され、 樹脂 ライナ 3 に対するポール部 1 0 の自 由な回転が可能となる。

シャ ンク 1 1 をポール部 1 0 に溶接する際には、 かかる溶接部 位は 1 2 0 0 °C程度にまで加熱されてお り 、 ポール部 1 0 に接す る樹脂ライナ 3 もガラス転移点 T g以上の温度にまで加熱されて いる。 従って、 ホルダ 2 の铸造後にシャ ンク 1 1 をポール部 1 0 に対して溶接する と、 それまではポール部 1 0 を締め付けていた 樹脂ライ ナ 3 が該ポール部 1 0 に倣う よ う に して変形し、 かかる 樹脂ライナ 3 がポール部 1 0 を締め付けていた力を軽減させ又は 取り 除く こ とができるのである。 すなわち、 前述の製造方法では シャ ンク 1 1 をポール部 1 0 に対して溶接する こ とによ り 、 かか るポール部 1 0 がホルダ 2 のポール受部 2 0 と一体化された樹脂 ライナ 3 に対して自在に回転する こ とが可能となるのである。

この とき、 ポール部 1 0 と樹脂ライ ナ 3 は隙間なく 接触しては いる ものの、 何ら応力が発生してない理想的な接触状態となる こ とか ら、 ポールシャ ンク 1 はホルダ 2 に対してポール部 1 0 を中 心と した揺動運動又はシャ ンク 1 1 の軸周 り の回転運動を極めて 円滑に行う こ とが可能となる。 しかも、 樹脂ライナ 3 とポール部 1 0 との間の隙間は完全に排除されている こ とか ら、 ポールシャ ンク 1 がホルダ 2 に対してガ夕付きを生じる こ と もなく 、 長期に わたる経時的な使用においても充分にその性能を維持する こ とが できる ものである。

また、 シャ ンク 1 1 をボール部 1 0 に対してプロジェク シヨ ン 溶接する工程では、 かかる シャ ンク 1 1 をポール部 1 0 に対して 加圧力 Fで圧接させてお り 、 このこ とも樹脂ライ ナの締め付け力 を軽減又は除去する上で有利に働いている。 すなわち、 この加圧 力 F によ り ボール部 1 0 はシャ ンク 1 1 と電極 8 との間で僅かに 押し潰され、 溶接中は加圧方向と直交する方向の直径が僅かに大 き く なる。 このため、 ポール部 1 0 それ自体がガラス転移点 T g 以上に加熱された樹脂ライ ナ 3 をホルダ 2 のポール受部 2 0 に向 けて押し付けるよ う に働き、 樹脂ライナ 3 の変形が促進されてい る。 従って、 ポール部 1 0 に対する加熱と同時に、 かかるポール 部 1 0 を加圧すれば、 一層効果的にポール部 1 0 に対する樹脂ラ イ ナ 3 の締め付け力を軽減又は除去する こ とができ、 ポール部 1 0 の樹脂ライナ 3 に対する 自 由な回転、 ひいてはポールシャ ンク 1 のホルダ 2 に対する円滑な揺動運動が可能となる ものである。 そして、 最後にシャ ンク 1 0 とホルダ 2 の外周縁との間に前述 したブーツシール 3 を取付け、 このブーツシール 3 が形成する シ —ルポケッ ト 3 0 にグリ ース等の潤滑剤を充填する こ とによ り 、 本実施例の球面軸受は完成する。

このよう な本発明の球面軸受を実際に製造し、 ホルダに対して ポールシャ ンク を繰り返し揺動させる耐久試験を実施した。 使用 した球面軸受のポール部の直径は 1 9 . 0 5 m mであ り 、 揺動運 動の繰 り返し周波数は 1 3 H z である。 樹脂ライ ナを埋め込むこ となく ホルダをダイカス ト铸造した従来の球面軸受 （特開平 6 2 一 2 8 8 7 1 6 号公報） では、 1 時間経過の時点でホルダのポ一 ル受部とポールシャ ンク のポール部が焼き付きを起こ してしまつ たのに対し、 ポール部が樹脂ライナとのみ摺接する本発明の球面 軸受では、 2 1 6 時間 （ 9 日） が経過してもポール部と樹脂ライ ナとの間には隙間が発生せず、 ポールシャ ンクがホルダに対して ガ夕つ く こ とがなかっ た。

次に、 図 8 は本発明方法によって製造される球面軸受の第 2 実 施例を示す断面図である。

この球面軸受は、 外側部材と しての外輪 1 0 1 と、 内側部材と しての内輪 1 0 2 と、 これら内輪 1 0 2 と外輪 1 0 1 の間に介装 された樹脂ライ ナ 1 0 3 とか ら構成され、 外輪 1 0 1 に保持され た樹脂ライ ナ 1 0 3 に対して内輪 1 0 2 が自在に揺動運動又は回 転運動をなし得るよ う になつ ている。 前記内輪 1 0 2 はリ ンク機 構のロ ッ ド 1 0 4 を挿入するための貫通孔 1 0 5 を有して環状に 形成されてお り 、 外周面 1 0 6 は前記樹脂ライナ 1 0 3 と摺接す る凸状球面に仕上げられている。 また、 前記樹脂ライ ナと しては 第 1 実施例と同じポリ エーテルエーテルケ 卜 ンを使用 し、 その厚 さは 1 . O m mと した

この第 2 実施例の球面軸受の製造方法も前述した第 1 実施例の 球面軸受の製造方法と略同 じである。 先ずは、 内輪 1 0 2 をコ ア と してモール ド型内にイ ンサー ト して樹脂ライナ 1 0 3 の射出成 形を行い、 かかる樹脂ライ ナ 1 0 3 を内輪 1 0 2 の球面 1 0 6 に 装着する。 次に、 樹脂ライナ 1 0 3 を装着した内輪 1 0 2 を中子 と して金型内にィ ンサー ト し、 この状態でアルミニゥム合金又は 亜鉛合金の溶湯を金型内に圧入し、 前記外輪 1 0 1 のダイ カス ト 踌造を行う 。 これによ り 、 内輪 1 0 2 を前記合金でく るんだ外輪 1 0 1 が铸造される。 この とき、 内輪 1 0 2 に装着されていた樹 脂ライ ナ 1 0 3 はその外周面が铸造された外輪 1 0 1 に焼きつい て固着し、 かかる外輪 1 0 1 と強固に一体化される。

但し、 樹脂ライナ 1 0 3 は射出成形後に進行する収縮によって 内輪 1 0 2 を外側か ら締め付けてお り 、 また、 铸造された外輪 1 0 1 も铸縮によって樹脂ライナ 1 0 3 を内輪 1 0 2 に向けて締め 付けている こ とか ら、 この状態では内輪 1 0 2 を外輪 1 0 1 に対 して自在に回転させる こ とは不可能である。

従って、 樹脂ライナ 1 0 3 が内輪 1 0 2 を締め付けている力を 軽減又は除去するため、 第 1 実施例の製造方法と同様、 外輪 1 0 1 の铸造後に内輪 1 0 2 を介して樹脂ライ ナ 1 0 3 を加熱する こ とが必要となる。 この第 2 実施例の球面軸受では、 図 9 に示すよ う に、 内輪 1 0 2 の貫通孔 1 0 5 に対して高周波交流電源 1 0 7 に接続されたコイル 1 0 8 を揷入し、 かかる内輪 1 0 2 を高周波 加熱によっ て貫通孔 1 0 5 の内部か ら加熱するよ う に した。 内輪 の加熱温度は約 1 5 0 0 - 1 6 0 0 で、 加熱時間は約 0 . 2 〜 0 5 s e c と した。

そして、 このよ う に内輪 1 0 2 を加熱する と、 内輪 1 0 2 に接 触している樹脂ライ ナ 1 0 3 もガラス転移点 T g以上の温度にま で加熱されるので、 それまでは内輪 1 0 2 を締め付けていた樹脂 ライ ナ 1 0 3 が該内輪 1 0 2 に倣う よ う に して変形し、 かかる樹 脂ライナ 1 0 3 が内輪 1 0 2 を締め付けていた力を軽減させ又は 取り 除く こ とができる。 これによ り 、 内輪 1 0 2 が外輪 1 0 1 と 一体化された樹脂ライナ 1 0 3 に対して自在に回転する こ とが可 能とな り 、 内輪 1 0 2 の貫通孔 1 0 5 に固定されたロ ッ ド 1 0 4 は外輪 1 0 1 に対し、 内輪 1 0 2 を中心と した揺動運動又は自身 の軸周 り の回転運動を極めて円滑に行う こ とが可能となる。

このとき、 内輪 1 0 2 と樹脂ライ ナ 1 0 3 は隙間なく接触して はいる ものの、 何ら応力が発生してない理想的な接触状態となる こ とか ら、 しかも、 樹脂ライナ 1 0 3 と内輪 1 0 2 との間の隙間 は完全に排除されている こ とか ら、 内輪 1 0 2 が外輪 1 0 1 に対 してガ夕付きを生じる こ と もなく 、 長期にわたる経時的な使用に おいても充分にその性能を維持する こ とができる ものである。

以上説明してきたよ う に、 本発明の球面軸受によれば、 内側部 材のポール部に対して樹脂ライ ナを射出成形で装着し、 更に、 こ の樹脂ライ ナを覆う よ う に して外側部材を踌造し、 最後に内側部 材のポール部を介して該ポール部を覆っ ている樹脂ライナを加熱 する こ とによ り 、 かかる樹脂ライナのポール部に対する締め付け 力を軽減又は除去して、 外側部材に対する内側部材の円滑な揺動 運動又は回転運動を実現する こ とができ、 しかもポール部と樹脂 ライ ナとの間には何ら隙間が形成される こ とがないので、 外側部 材に対する内側部材のガ夕つきを完全に排除する こ とができ、 長 期にわたる経時的な使用においても、 外側部材と内側部材との間 で荷重の伝達及び運動の伝達を高精度に行う こ とが可能となる。 また、 外側部材の铸造後にボール部を加熱するだけで、 かかるポ —ル部の円滑な回転を実現する こ とができるので、 極めて簡便に 実施する こ とができ、 各製造工程の 自動化や大量生産に対しても 容易に対応する こ とが可能となる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 金属ボール部を有する内側部材と、 この内側部材のポール 部を包持するポール受部を有して該内側部材と相対的に揺動ある いは回転運動自在に連結する外側部材とを備えた球面軸受の製造 方法であって、

前記内側部材のポール部をコ ア と して型内にィ ンサー ト した状 態で射出成形を行い、 かかるボール部を覆う樹脂ライ ナを成形し 前記ポール部及び樹脂ライナをコ アと して型内にィ ンサー ト し た铸造によ り 、 前記樹脂ライナを覆う外側部材を成形し、 更に、 前記铸造の終了後に、 内側部材のボール部を介して該ポール部 を覆っている樹脂ライ ナを加熱する こ とを特徴とする球面軸受の 製造方法。

2 . 铸造終了後の樹脂ライ ナの加熱温度は、 かかる樹脂ライ ナ のガラス転移点 T g 以上であ る こ と を特徴とする請求項 1' 記載 の球面軸受の製造方法。

3 . 前記铸造の終了後に、 内側部材のポール部を介して該ポー ル部を覆っている樹脂ライナを加熱する と同時に、 かかるポール 部を加圧して弾性変形させる こ とによ り 、 前記樹脂ライ ナを外側 部材に向けて加圧する こ とを特徴とする請求項 1 記載の球面軸受 の製造方法。

4 . 前記外側部材を踌造した後、 前記ポール部にシャ ンク を圧 接させる と共にこれら シャ ンク及びポール部に電極を接続し、 シ ヤ ンク とポール部とをプロジェク ショ ン溶接しながら、 かかる溶 接時の熱によって前記樹脂ライナを加熱し、 更に、 前記シャ ンク の圧接力によってボール部を弾性変形させる こ とを特徴とする請 求項 3 記載の球面軸受の製造方法。

5 . 前記内側部材のポ一ル部には被連結体を固定するための貫 通孔が形成されてお り 、 前記铸造の終了後、 この貫通孔にコイル を揷入し、 かかるコイルに対して高周波電圧を印加する こ とよつ て前記樹脂ライナを加熱する こ とを特徴とする請求項 1 記載の球 面軸受の製造方法。