JP6016979B1

JP6016979B1 - ボールジョイントおよびボールジョイントの製造方法

Info

Publication number: JP6016979B1
Application number: JP2015096541A
Authority: JP
Inventors: 哲弘西出; 堀江　拓也; 拓也堀江; 諭柏倉
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2015-05-11
Filing date: 2015-05-11
Publication date: 2016-10-26
Anticipated expiration: 2035-05-11
Also published as: US10495139B2; CN107532641B; TW201700872A; CN107532641A; JP2016211671A; DE112016002155T5; US20180087564A1; WO2016181590A1; DE112016002155B4; TWI616598B

Abstract

【課題】揺動角度が大きいボールジョイントと、そのボールジョイントの製造方法を得る。【解決手段】このボールジョイント１０は、球形状のボール部２３と軸状の軸部２５とを有するボールスタッド２１と、ボール部２３を回動自在に保持するホルダ５１と、を備えるものであって、ボール部２３と軸部２５とが溶接された溶接部２７に、切削加工が施された加工面２９を有し、加工面２９は、曲線形状の第一コーナー部３１を有するものである。また、このボールジョイント１０の製造方法は、ボール部２３ａと軸部２５ａとを溶接する溶接工程と、ボール部２３ａと軸部２５ａが溶接された溶接部２７に切削加工を施すことで加工面２９を形成する切削加工工程と、を含み、切削加工工程は、加工面２９に対して曲線形状の第一コーナー部３１を形成する工程を含む処理を実行するものである。【選択図】図１

Description

本発明は、ボールジョイントおよびボールジョイントの製造方法に関するものである。

従来から、球形状のボール部と軸状の軸部とを有するボールスタッドと、ボール部を回動自在に保持するホルダと、を有して構成されるボールジョイントが知られている。例えば、下記の特許文献１には、球状のボールヘッド部の形状に対応するボールヘッド成形用モールドに、ねじ軸状部材の雄ねじ部を挿入して溶解された樹脂を注入することにより、ボールヘッド部が形成されるととともに、当該ボールヘッド部とねじ軸状部材とが連結されるボールジョイントと、その製造方法が開示されている。

特開２０００−８１０２５号公報

しかしながら、上掲の特許文献１に記載のボールジョイントでは、ボールヘッド部とねじ軸状部材との連結部分の軸径は、ねじ軸状部材の軸径よりも大きくなってしまい、ボールジョイントの揺動角度を大きくすることができないという課題があった。したがって、ボールスタッドの軸部の軸径がより小さく形成されて揺動角度が大きくなるボールジョイントの実現が望まれていた。

そこで、本発明は上述した課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、揺動角度が大きいボールジョイントおよびボールジョイントの製造方法を提供することにある。

本発明に係るボールジョイントは、球形状のボール部と軸状の軸部とを有するボールスタッドと、前記ボール部を回動自在に保持するホルダと、を備えるボールジョイントであって、前記ボール部と前記軸部とが溶接された溶接部に、切削加工が施された加工面を有し、前記加工面は、曲線形状の第一コーナー部を有し、前記ボールスタッドの前記軸部は、円錐台形状の円錐台形状部と、鍔状のフランジ部と、前記円錐台形状部と前記フランジ部との間に形成される凹部と、を備え、前記円錐台形状部と前記凹部とは、曲線形状の第二コーナー部を有して接続され、さらに、前記第一コーナー部の曲率半径が、前記第二コーナー部の曲率半径よりも大きく形成されることを特徴とするものである。また、本発明に係るボールジョイントは、球形状のボール部と軸状の軸部とを有するボールスタッドと、前記ボール部を回動自在に保持するホルダと、を備えるボールジョイントであって、前記ボール部と前記軸部とが溶接された溶接部に、切削加工が施された加工面を有し、前記加工面は、曲線形状の第一コーナー部を有し、前記ボール部と前記軸部とが溶接された前記溶接部の中央部位の金属組織が、結晶粒界に微細なパーライトが析出した様相を呈するものであることを特徴とするものでもある。

また、本発明に係るボールジョイントの製造方法は、球形状のボール部と軸状の軸部とを有するボールスタッドと、前記ボール部を回動自在に保持するホルダと、を備えるボールジョイントの製造方法であって、前記ボール部と前記軸部とを溶接する溶接工程と、前記ボール部と前記軸部が溶接された溶接部に切削加工を施すことで加工面を形成する切削加工工程と、を含み、前記切削加工工程は、前記加工面に対して曲線形状の第一コーナー部を形成する工程を含む処理を実行し、前記溶接工程は、前記ボール部と前記軸部とが溶接された前記溶接部の中央部位において、溶接後の冷却を緩慢にすることで金属組織の結晶粒界に微細なパーライトを析出させる処理を実行することを特徴とするものである。

本発明によれば、揺動角度が大きいボールジョイントと、そのボールジョイントを製造するための製造方法を提供することができる。

本実施形態に係るボールジョイントの外観を例示する側面図である。本実施形態に係るボールジョイントの構成例を示す縦断面側面図である。本実施形態に係るボールジョイントの部分拡大図であり、図３中の分図（ａ）は、図２中のＡ部拡大図であり、図３中の分図（ｂ）は、図２中のＢ部拡大図である。本実施形態に係るボールジョイントにダストカバーを装着した状態を例示する外観側面図である。本実施形態に係るボールジョイントにダストカバーを装着した状態を例示する縦断面側面図である。本実施形態に係るボールスタッドの製造方法を説明するための概略図であり、図６中の分図（ａ）は、溶接工程を実行する前のボールスタッドを示す概略図であり、図６中の分図（ｂ）は、溶接工程を実行した後のボールスタッドを示す概略図であり、図６中の分図（ｃ）は、切削加工工程を実行した後のボールスタッドを示す概略図である。本実施形態に係るボールスタッドの製造方法にて製造されたボールスタッドの金属組織を調査した結果を説明するための図である。本実施形態に係るボールジョイントの変形例を示す縦断面側面図である。本実施形態および変形例に係るボールジョイントが取り得る外観形状の具体的な構成例を示す図である。本実施形態および変形例に係るボールジョイントが取り得る外観形状の具体的な構成例を示す図である。

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

まず、本実施形態に係るボールジョイントの構成例について、図１ないし図５を用いて説明する。ここで、図１は、本実施形態に係るボールジョイントの外観を例示する側面図であり、図２は、本実施形態に係るボールジョイントの構成例を示す縦断面側面図である。また、図３は、本実施形態に係るボールジョイントの部分拡大図であり、図３中の分図（ａ）は、図２中のＡ部拡大図であり、図３中の分図（ｂ）は、図２中のＢ部拡大図である。さらに、図４は、本実施形態に係るボールジョイントにダストカバーを装着した状態を例示する外観側面図であり、図５は、本実施形態に係るボールジョイントにダストカバーを装着した状態を例示する縦断面側面図である。

図１に示すように、本実施形態に係るボールジョイント１０は、球形状のボール部２３と軸状の軸部２５とを有するボールスタッド２１と、ボール部２３を回動自在に保持するホルダ５１と、を有して構成される。

ボールスタッド２１は、球形状のボール部２３と軸状の軸部２５とを溶接することより形成される。図２および図３中の分図（ａ）に示すように、ボールスタッド２１は、ボール部２３と軸部２５とが溶接された溶接部２７を有する。すなわち、溶接部２７は、ボール部２３の一部と軸部２５の一部とから構成されている。

図１、図２および図３中の分図（ａ）に示すように、溶接部２７には切削加工が施された加工面２９が形成され、当該加工面２９は曲線形状の第一コーナー部３１を有している。溶接部２７に形成された加工面２９に第一コーナー部３１が設置されることにより、ボール部２３と軸部２５とが溶接され直線形状で加工面が形成されている場合よりも強度が向上することとなる。また、図１、図２および図３中の分図（ａ）に示すように、第一コーナー部３１は、ボール部２３に配置される。第一コーナー部３１がボール部２３に配置されることにより、第一コーナー部３１の形成位置と溶接部２７の形成位置とが重畳せずにずれて設けられることになるので、溶接部２７に応力が集中することを防ぐことができ、ボール部２３と軸部２５との溶接が剥離してしまうことを防ぐことができるようになっている。さらに、第一コーナー部３１の曲率半径は、後述する第二コーナー部４１の曲率半径よりも大きく形成される。なぜなら、曲率半径が大きく形成された第一コーナー部３１よりも、曲率半径の小さく形成された第二コーナー部４１の方に応力を集中させることで、溶接部２７近くに形成された第一コーナー部３１への応力の影響を軽減することができるからである。このような構成により、本実施形態に係るボールジョイント１０は、ボールジョイント１０が揺動したときに、溶接部２７に応力が集中することを防ぐことができ、ボール部２３と軸部２５との溶接が剥離してしまうことを好適に防止することができるようになっている。

なお、ボール部２３には、真球度が高い軸受用鋼球が用いられる。ボール部２３として真球度が高い軸受用鋼球を用いることにより、ボール部２３と後述する樹脂摺接部材５３との隙間を小さくすることができ、ボールジョイント１０の滑らかな揺動が実現されることとなる。

また、図１および図２に示すように、軸部２５は、円錐台形状の円錐台形状部３３と、鍔状のフランジ部３５と、円錐台形状部３３とフランジ部３５との間に形成される凹部３７と、軸部２５のボール部２３溶接側とは反対側に雄ねじが形成される雄ねじ部３９と、を有して構成される。

図３中の分図（ｂ）に示すように、円錐台形状部３３と凹部３７とは、曲線形状の第二コーナー部４１を有して接続される。上述したように、第二コーナー部４１の曲率は、第一コーナー部３１の曲率よりも小さく形成されているので、ボールスタッド２１全体で見たときに、第二コーナー部４１に対して応力が集中するように構成されている。このような構成により、本実施形態に係るボールジョイント１０は、ボールジョイント１０が揺動したときに、溶接部２７に応力が集中することを防ぐことができ、ボール部２３と軸部２５との溶接が剥離してしまうことを防ぐことができるようになる。

円錐台形状部３３とフランジ部３５との間に形成される凹部３７には、後述するダストカバー６１を取り付けられるようになっている。

雄ねじ部３９には、当該雄ねじ部３９の雄ねじに嵌合する雌ねじが形成される外部部品（不図示）が接続される。

ホルダ５１は、樹脂製の樹脂摺接部材５３と、潤滑剤を封入するキャップ部５５と、後述するダストカバー６１を取り付けるための段差部５６と、雌ねじが形成される雌ねじ部５９と、を有して構成され、キャップ部５５および後述するダストカバー６１内には潤滑剤が封入される。

樹脂摺接部材５３は、ボール部２３の摩滅を防ぐためのものであり、潤滑剤を介してボール部２３を回動可能としている。

雌ねじ部５９には、例えば、雌ねじ部５９の雌ねじに嵌合する雄ねじが形成されたロッドなどの外部部品（不図示）が接続される。したがって、本実施形態に係るボールジョイント１０は、上述した雄ねじ部３９の雄ねじに嵌合する雌ねじが形成される外部部品（不図示）と、雌ねじ部５９の雌ねじに嵌合する雄ねじが形成されたロッドなどの外部部品（不図示）とを、リンク接続する機能を発揮できる。

図４および図５に示すように、本実施形態に係るボールジョイント１０には、ボールスタッド２１の軸部２５の凹部３７およびホルダ５１に形成される段差部５６を利用して、ボール部２３とホルダ５１との間に埃や塵芥などが侵入することを防止するためのダストカバー６１を取り付けることが可能となっている。

本実施形態に係るダストカバー６１は、蛇腹形状となっており、蛇腹形状を構成する襞が伸縮することにより、揺動角度が大きいボールジョイント１０を揺動させてもボール部２３とホルダ５１の一部とを覆うことができ、ボール部２３とホルダ５１の間に埃や塵芥などが侵入することを防ぐことができるようになっている。そして、上述したように、キャップ部５５およびダストカバー６１内には、潤滑剤が封入される。

以上、本実施形態に係るボールジョイント１０の構成例について、説明した。次に、本実施形態に係るボールジョイント１０の製造方法について、図２および図６を用いて説明する。ここで、図６は、本実施形態に係るボールスタッドの製造方法を説明するための概略図であり、図６中の分図（ａ）は、溶接工程を実行する前のボールスタッドを示す概略図であり、図６中の分図（ｂ）は、溶接工程を実行した後のボールスタッドを示す概略図であり、図６中の分図（ｃ）は、切削加工工程を実行した後のボールスタッドを示す概略図である。

本実施形態に係るボールジョイント１０の製造方法は、球形状のボール部２３ａと軸状の軸部２５ａとを溶接する溶接工程と、ボール部２３とａ軸部２５ａが溶接された溶接部２７に切削加工を施すことで加工面２９を形成する切削加工工程と、を含む。

まず、図６中の分図（ａ）に示すように、真球度が高いボール部２３ａと、軸部２５よりも軸径が大きく形成された切削加工前の軸部２５ａと、を溶接する（溶接工程）。当該溶接工程で用いられる溶接手段については、公知のあらゆる溶接手段を用いることが可能である。

この溶接工程で用いられる溶接手段の具体例としては、例えば、プロジェクション溶接を用いることができる。プロジェクション溶接は、電気抵抗溶接の一種であり、ボール部２３ａに対して軸部２５を好適に溶接することができる。すなわち、図２および図６を同時に参照して説明すると、ホルダ５１から露出したボール部２３ａの球面上側に対して軸部２５の下端面を所定の力で圧接させる一方（図６中の分図（ａ）の状態参照）、ホルダ５１および軸部２５の夫々に対して不図示の電極を当接させ、これらホルダ５１および軸部２５に溶接電流を通電する。

ホルダ５１は、ボール部２３ａおよび樹脂摺接部材５３を中子として鋳造して製造されており、ホルダ５１のボール設置箇所にはボール部２３ａの球面が転写された先端凹球面（不図示）が形成されている。かかる不図示の先端凹球面は、ボール部２３ａの球面に隙間なく接触している。このため、ホルダ５１のボール設置箇所近傍に電極を当接させることで、当該ボール設置箇所からボール部２３ａに対して溶接電流を通電することができ、ボール部２３ａと軸部２５ａとを電気抵抗溶接することが可能となる。

そして、上記のようにして電気抵抗溶接が終了すると、図６中の分図（ｂ）に示すように、軸部２５ａの先端面がボール部２３ａに対して溶接され、ボール部２３ａが樹脂摺接部材５３を介してホルダ５１の本体部に保持された状態が完成する。

なお、ボール部２３ａと軸部２５ａとを電気抵抗溶接するためには、これら両者の間の通電抵抗に比べてホルダ５１のボール設置箇所とボール部２３ａとの間の通電抵抗が小さいことが必要である。仮に、ホルダ５１のボール設置箇所とボール部２３ａとの間の通電抵抗がボール部２３ａと軸部２５ａとの間のそれよりも大きい場合には、ホルダ５１のボール設置箇所とボール部２３ａとの境界面が発熱し、ホルダ５１のボール設置箇所がボール部２３ａに対して固着してしまうからである。このため、ホルダ５１のボール設置箇所とボール部２３ａとの接触面積は、ボール部２３ａと軸部２５ａとの溶接部面積よりも大きく設定される必要がある。ここで溶接部面積とは、軸部２５ａの先端面がボール部２３ａと溶接された面積であり、軸部２５ａの断面積に相当している。より厳密には、軸部２５ａがボール部２３ａと溶接される部位における当該ボール部２３ａの球面の表面積である。

ホルダ５１の鋳造後であって軸部２５ａをボール部２３ａに対して溶接する以前の段階では、鋳造後に進行するホルダ５１の収縮により、当該ホルダ５１のボール設置箇所が樹脂摺接部材５３の外側からボール部２３ａを締め付ける状態となるので、そのままでは樹脂摺接部材５３に対するボール部２３ａの回転には大きな抵抗が作用する。また、ホルダ５１の鋳造によってホルダ５１のボール設置箇所に形成された先端凹球面（不図示）はボール部２３ａに緊密に接触していることから、この点においてもボール部２３ａの自由な回転は妨げられた状態にある。

しかし、ホルダ５１の鋳造後に、ボール部２３ａに対して軸部２５ａを電気抵抗溶接すると、ボール部２３ａと軸部２５ａの溶接部分の周辺が発熱源となってボール部２３ａが加熱され、ボール部２３ａを締め付けている樹脂摺接部材５３にもその熱が伝達される。ボール部２３ａと樹脂摺接部材５３は熱膨張率に差が存在し、且つ、冷却時の収縮速度にも差が存在することから、加熱によって一旦広げられた樹脂摺接部材５３が冷却時の収縮段階で元の形状にまで完全には戻りきらず、ボール部２３ａに対する樹脂摺接部材５３の締め付けを緩めることが可能となる。

このとき、ボール部２３ａそれ自身は常温下よりも僅かに熱膨張を生じて樹脂摺接部材５３を押し拡げることになるが、発熱源はボール部２３ａと軸部２５ａとの溶接部分なので、ボール部２３ａは、ホルダ５１のボール設置箇所の上方部分の近傍で膨張量が大きくなり、発熱源から離れたホルダ５１のボール設置箇所の下方部分の近傍では上方部分の近傍よりもその膨張量が小さくなる。すなわち、樹脂摺接部材５３がボール部２３ａの熱膨張によって押し拡げられる量は、ホルダ５１のボール設置箇所の下方部分の近傍よりもホルダ５１のボール設置箇所の上方部分の近傍で大きくなる。その結果、ボール部２３ａと軸部２５ａの溶接が完了してボールが冷めた状態では、ボール部２３ａがホルダ５１のボール設置箇所から浮き上がる方向に関して当該ボール部２３ａが微小変位することになり、ボール部２３ａはホルダ５１のボール設置箇所の先端凹球面（不図示）と接触はしているものの、両者の間の接触面圧は軽減される。

すなわち、本実施形態に係るボールジョイント１０では、ボール部２３ａに対する軸部２５ａの電気抵抗溶接が完了すると、ボール部２３ａに対する樹脂摺接部材５３の締め付け力が軽減され、更にボール部２３ａとホルダ５１のボール設置箇所の先端凹球面（不図示）との接触面圧が軽減され、当該溶接によって完成したボールスタッド２１をホルダ５１に対して軽く動かすことが可能となる。

なお、本実施形態で実施される溶接工程では、ボール部２３ａと軸部２５ａとの溶接接合の中央部位において、冷却を緩慢にする措置が実施されている。その理由については、後述する金属組織に関する調査結果の説明の際に詳述する。

また、本実施形態に係るボールジョイント１０の製造方法は、ボール部２３ａと軸部２５ａとを溶接する際に、軸部２５ａの軸径を完成品の軸径よりも大きくすることで、発熱を増やすことができ、ボール部２３と軸部２５とが溶接された溶接部２７の溶接強度を向上させることができるとともに、ボールジョイント１０を揺動する起動トルクを下げることができるようになっている。

ところで、ボール部２３ａおよび軸部２５ａに対して上述した溶接工程が実行されると、図６中の分図（ｂ）に示すように、ボール部２３ａおよび軸部２５ａの一部が溶融してビード２８が形成されることとなる。

そこで次に、ボール部２３ａと軸部２５ａとが溶接された溶接部２７に切削加工を施すことで加工面２９を形成する（切削加工工程）。図６中の分図（ｂ）に示すように、溶接されたボール部２３ａおよび軸部２５ａの一部、すなわち溶接部２７に対して、図６中の分図（ｂ）の一点鎖線にて示す加工面２９の部分まで切削加工を施すことで、溶接部２７は、図６中の分図（ｃ）に示す状態となる。本実施形態に係るボールジョイント１０の製造方法では、溶接部２７に対して切削加工工程を実施することによって、軸部２５ａの軸径が溶接時よりも小さくなった軸部２５が形成され、加工面２９が形成され、ビード２８が除去され、さらに、ボール部２３に第一コーナー部３１が形成される。すなわち、切削加工工程は、加工面２９に対して第一コーナー部３１を形成する工程を含んでいる。

すなわち、本実施形態に係るボールジョイント１０の製造方法は、軸部２５ａの軸径を小さくすること、加工面２９を形成すること、ビード２８を除去すること、および第一コーナー部３１を形成すること、を一連の作業で素早く行うことができるようになっているのである。

以上説明した本実施形態に係るボールジョイント１０の製造方法によれば、ボールスタッド２１の軸部２５の軸径をより小さく形成することができるので、揺動角度が大きいボールジョイント１０を提供することができるようになる。また、ビード２８は、溶接部２７の溶接が剥離する起点となってしまう場合がある。したがって、このビード２８を除去する工程を実行する本実施形態に係るボールジョイント１０の製造方法によれば、溶接部２７の溶接が剥離することを好適に防止することができる。さらに、本実施形態に係るボールジョイント１０の製造方法によれば、溶接部２７に形成された加工面２９に第一コーナー部３１を形成することにより、強度が向上したボールジョイント１０を提供することができる。また、第一コーナー部３１がボール部２３に対して形成されることにより、第一コーナー部３１と溶接部２７との形成位置が離れるので、溶接部２７に応力が集中することを防ぐことができ、ボール部２３と軸部２５との溶接が剥離してしまうことを防ぐことができるようになっている。

ここで、加工面２９に形成される第一コーナー部３１は、その曲率半径が第二コーナー部４１の曲率半径よりも大きくなるように形成されている。したがって、本実施形態に係るボールジョイント１０の製造方法によれば、ボールジョイント１０が揺動したときに、ボールスタッド２１全体で見たときに、曲率半径の小さい第二コーナー部４１に対して多くの応力が加わることとなり、溶接部２７に近い第一コーナー部３１への応力集中を防ぐことができる。よって、本実施形態に係るボールジョイント１０の製造方法によれば、溶接部２７に応力が集中することを好適に防ぐことができ、ボール部２３と軸部２５との溶接が剥離してしまうことを防ぐことができるようになっている。

上述した製造方法により、ボール部２３と軸部２５とが溶接されたボールスタッド２１は、樹脂摺接部材５３を介してホルダ５１に回動可能に設置される。なお、ボールスタッド２１とホルダ５１との組立方法については上述した通りであるが、本発明に係るボールジョイントの製造方法は上述したものには限られず、他の従来公知の技術を用いることが可能である。すなわち、本実施形態に係るボールジョイント１０の製造方法の特徴点は、ボールスタッド２１の製造工程に特徴を有するものである。

以上、本実施形態に係るボールジョイント１０の製造方法について、説明した。次に、図７を用いることで、本実施形態に係るボールスタッドの製造方法にて製造されたボールスタッドの金属組織を調査した結果を説明する。ここで、図７は、本実施形態に係るボールスタッドの製造方法にて製造されたボールスタッドの金属組織を調査した結果を説明するための図である。

発明者らが上述した製造方法にて製造されたボールスタッド２１について、その金属組織を調査したところ、様々な知見を得ることができた。この調査は、ボールスタッド２１の各部位を選定した上で各部位を切り出し、樹脂に埋め込み、観察面を鏡面仕上げして薬品にて腐食し、顕微鏡観察することで行われた。

まず、図７中の符号Ｃ１で示す部位は、軸部２５ａにおいて溶接による熱影響を受けていない部位であり、その金属組織は、中炭素マルテンサイト組織を示すものであった。また、図７中の符号Ｃ２で示す部位は、軸部２５ａにおいて溶接による熱影響を受けている部位であり、その金属組織は、ベイナイト組織を示すものであった。

一方、図７中の符号Ｄ１〜Ｄ４で示す部位は、ボール部２３ａに関する調査を行った部位である。図７中の符号Ｄ１で示す部位は、ボール部２３ａが元々有する浸炭焼入れ層の箇所であり、その金属組織は、高炭素マルテンサイト組織を示すものであった。また、図７中の符号Ｄ２で示す部位は、ボール部２３ａが元々有する表層の浸炭焼入れ層と内部との境界箇所であり、その金属組織は、マルテンサイトとトルースタイトが混在した組織を示すものであった。また、図７中の符号Ｄ３で示す部位は、ボール部２３ａに対して元々実施された浸炭焼入れの影響が及んでいない内部箇所であり、その金属組織は、低炭素マルテンサイトとフェライト・パーライトが混在した組織を示すものであった。また、図７中の符号Ｄ４で示す部位は、ボール部２３ａと軸部２５ａとの溶接箇所であって、上述した溶接工程によってボール部２３ａが最も熱影響を受けた箇所であり、その金属組織は、高炭素マルテンサイトとベイナイトが混在した組織を示すものであった。

さらに、発明者らは、ボール部２３ａと軸部２５ａとの溶接箇所をより詳細に調査するために、図７中の符号Ｅ１およびＥ２で示す箇所の金属組織の調査を行った。すなわち、図７中の符号Ｅ１で示す箇所は、ボール部２３ａと軸部２５ａとの溶接接合の中央部位であり、図７中の符号Ｅ２で示す箇所は、溶接工程の際にボール部２３ａおよび軸部２５ａの一部が溶融して形成されたビード２８の形成部位である。そして、図７中の符号Ｅ１で示す箇所では、軸部２５ａの側で金属組織の結晶粒界に微細なパーライトが析出していることが確認できた。一方、図７中の符号Ｅ２で示す箇所では、ボール部２３ａの側にマルテンサイト組織が観察され、軸部２５ａの側にベイナイト組織が観察された。

以上説明した金属組織観察の結果から言えることとして、まず、本実施形態に係る製造方法を実施することで得られたボールスタッド２１の金属組織は、熱影響を受ける溶接工程の実施の際に非常に有利な金属組織であることが分かった。すなわち、図７中の符号Ｅ２で示すビード２８の形成部位では、急激な組織変化とビード２８という切り欠き形状部位が形成されることから、当該箇所に応力集中が起きると破断の可能性がある。しかしながら、本実施形態に係る製造方法では、図７中の符号Ｅ１で示すボール部２３ａと軸部２５ａとの溶接接合の中央部位において、冷却を緩慢にすることで金属組織の結晶粒界に微細なパーライトを析出させており、この部位の強度を他の部位に比べて低下させることとなっている。つまり、符号Ｅ１で示す溶接接合の中央部位の強度を低下させることで応力が分散し、符号Ｅ２で示すビード２８の形成部位に対する応力集中を緩和することができており、その結果として、ボールスタッド２１における溶接部の破断強さが増加し、溶接時の異常発生を好適に防止することが可能となっている。かかる効果は、ボールスタッド２１製造時の製造不良発生率を効果的に低減することに寄与しており、製造コストの低減効果をも発揮するものである。

また、上記効果は、切削加工工程を実施してボールスタッド２１が完成した後にも効果的に作用するものであり、ボールスタッド２１における溶接部２７の内部の金属組織が図７中の符号Ｅ１で示すように結晶粒界に微細なパーライトが析出する様相を呈することで、上述した第一コーナー部３１の外形形状から得られる効果とも相まって、本実施形態に係るボールスタッド２１の破断強さの向上に寄与している。したがって、本実施形態に係るボールジョイント１０の製造方法によれば、金属組織の面と形状の面の両方からの好適な作用から溶接部２７に応力が集中することを防ぐことができ、ボール部２３と軸部２５との溶接が剥離してしまうことを防ぐことができるようになっている。

次に、本実施形態に係るボールジョイント１０の変形例について、図８を用いて説明する。ここで、図８は、本実施形態に係るボールジョイントの変形例を示す縦断面側面図である。なお、上述した実施形態と同一又は類似する構成については、同一符号を付して、説明を省略する。

図８に示すように、変形例に係るホルダ１５１は、樹脂製の樹脂摺接部材５３と、潤滑剤を封入するキャップ部５５と、段差部５６と、ホルダ１５１にアウトサート成形されるピン５７と、雌ねじが形成される雌ねじ部５９と、を有して構成される。

変形例に係るホルダ１５１には、ピン５７がアウトサート成形されており、例えば回転ベアリングなどの外部部品（不図示）を取り付けることができるようになっている。このピン５７を利用することで、変形例に係るボールジョイント１０の使用範囲のバリエーションが拡大することとなる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明した。なお、上述した本実施形態および変形例に係るボールジョイント１０を具体的に例示する構成例として、図９および図１０を示す。ここで、図９および図１０は、本実施形態および変形例に係るボールジョイントが取り得る外観形状の具体的な構成例を示す図である。なお、図９には、ダストカバーを装着していない状態のボールジョイントが示されており、図１０には、ダストカバーを装着した状態のボールジョイントが示されている。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態には、多様な変更又は改良を加えることが可能である。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０ボールジョイント、２１ボールスタッド、２３，２３ａボール部、２５，２５ａ軸部、２７溶接部、２８ビード、２９加工面、３１第一コーナー部、３３円錐台形状部、３５フランジ部、３７凹部、３９雄ねじ部、４１第二コーナー部、５１，１５１ホルダ、５３樹脂摺接部材、５５キャップ部、５６段差部、５７ピン、５９雌ねじ部、６１ダストカバー。

Claims

球形状のボール部と軸状の軸部とを有するボールスタッドと、
前記ボール部を回動自在に保持するホルダと、
を備えるボールジョイントであって、
前記ボール部と前記軸部とが溶接された溶接部に、切削加工が施された加工面を有し、
前記加工面は、曲線形状の第一コーナー部を有し、
前記ボールスタッドの前記軸部は、円錐台形状の円錐台形状部と、鍔状のフランジ部と、前記円錐台形状部と前記フランジ部との間に形成される凹部と、を備え、
前記円錐台形状部と前記凹部とは、曲線形状の第二コーナー部を有して接続され、さらに、
前記第一コーナー部の曲率半径が、前記第二コーナー部の曲率半径よりも大きく形成されることを特徴とするボールジョイント。
球形状のボール部と軸状の軸部とを有するボールスタッドと、
前記ボール部を回動自在に保持するホルダと、
を備えるボールジョイントであって、
前記ボール部と前記軸部とが溶接された溶接部に、切削加工が施された加工面を有し、
前記加工面は、曲線形状の第一コーナー部を有し、
前記ボール部と前記軸部とが溶接された前記溶接部の中央部位の金属組織が、結晶粒界に微細なパーライトが析出した様相を呈するものであることを特徴とするボールジョイント。
請求項１又は２に記載のボールジョイントにおいて、
前記第一コーナー部は、少なくとも一部が前記ボール部に配置されることを特徴とするボールジョイント。
球形状のボール部と軸状の軸部とを有するボールスタッドと、前記ボール部を回動自在に保持するホルダと、を備えるボールジョイントの製造方法において、
前記ボール部と前記軸部とを溶接する溶接工程と、
前記ボール部と前記軸部が溶接された溶接部に切削加工を施すことで加工面を形成する切削加工工程と、
を含み、
前記切削加工工程は、前記加工面に対して曲線形状の第一コーナー部を形成する工程を含む処理を実行し、
前記溶接工程は、前記ボール部と前記軸部とが溶接された前記溶接部の中央部位において、溶接後の冷却を緩慢にすることで金属組織の結晶粒界に微細なパーライトを析出させる処理を実行することを特徴とするボールジョイントの製造方法。