WO2013099659A1 - ボールジョイント及びその製造方法 - Google Patents

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WO2013099659A1
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ball
sliding contact
opening
holder
resin sliding
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PCT/JP2012/082551
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哲弘 西出
勤 東海林
春樹 庄司
淳也 末永
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Thk株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a ball joint used for a link mechanism such as an automobile stabilizer connecting rod and a mission control unit, and a manufacturing method thereof.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 9-189322
  • the ball joint disclosed in this document includes a ball stud having a ball serving as a swing center of a link mechanism at the tip of a shaft member, and a holder that slidably contacts the spherical surface of the ball covering the maximum diameter portion of the ball stud And is composed of.
  • the holder is formed by casting using the ball as a core, and by using a steel ball for bearing having a high sphericity as the ball, the sphericity with the spherical surface of the ball transferred to the holder A high metal sliding contact surface is formed.
  • the ball stud is formed by electrical resistance welding of a shaft member to the ball after casting of the holder. For this electric resistance welding, it is necessary to pass a welding current between the ball and the shaft member.
  • the electrode since the holder cast with the ball as the core is in close contact with the ball, The electrode is not brought into direct contact with the holder, but the electrode is brought into contact with a holder that is in close contact with the ball, whereby a welding current is passed between the ball and the shaft member.
  • the holder molded as described above is in close contact with the ball due to crimping after casting, and the ball stud cannot be swung with respect to the holder.
  • the ball stud is hit in the axial direction, and the metal sliding contact surface of the holder formed by casting is rolled by the spherical surface of the ball, so that the holder and the ball A gap is formed between the ball stud and the ball stud relative to the holder.
  • Patent Document 2 discloses a ball joint in which a ball and a holder cast using this as a core are separated by a resin sliding contact member.
  • the resin sliding contact member covers the maximum diameter portion of the ball stud and is in sliding contact with the spherical surface of the ball, and the holder covers the periphery of the resin sliding contact member and holds the resin sliding contact member.
  • the holder is formed by casting using a ball covered with the resin sliding contact member as a core, and the resin sliding contact member is fixed to the holder with a resin sliding contact surface that follows the spherical surface of the ball.
  • the ball stud is formed by electric resistance welding of a shaft member to the ball after casting of the holder, as in the above-mentioned Patent Document 1.
  • a resin sliding contact member exists between the ball and the holder, it is impossible to apply a welding current to the ball using the holder as in Patent Document 1.
  • the resin sliding contact member and the holder are provided with a power supply opening, and the power supply electrode is brought into direct contact with the ball through the power supply opening.
  • the present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide electric resistance welding of a shaft member to the ball without providing a power supply opening for a holder cast with the ball as a core. Another object of the present invention is to provide a ball joint capable of ensuring the smooth operation of the ball stud with respect to the holder without any special treatment, and a method for manufacturing the same.
  • the ball joint of the present invention that achieves the above object includes a first opening that has a sliding contact surface between the ball and the ball, covers the maximum diameter portion of the ball, and exposes the spherical surface of the ball in opposite directions.
  • a resin sliding contact member having a portion and a second opening, a body portion formed by casting with the ball and the resin sliding contact member placed thereon as a core, and covering the periphery of the resin sliding contact member;
  • a spherical portion of the ball that is integrally formed with a blocking portion that covers the spherical surface of the ball protruding from the second opening portion of the resin sliding contact member and contacts the ball, and that is exposed from the first opening portion of the resin sliding contact member.
  • a non-contact holder, and a shaft member which forms a ball stud integrally with the ball by electric resistance welding after casting of the holder.
  • the ball joint manufacturing method of the present invention that achieves the above-described object has a sliding contact surface with the ball to cover the maximum diameter portion of the ball, and the spherical surface of the ball is exposed in opposite directions.
  • a body portion that covers the periphery of the resin sliding contact member by molding a resin sliding contact member having an opening and a second opening, and casting with the ball and the resin sliding contact member placed on the ball as a core
  • a spherical surface of the ball that covers the spherical surface of the ball protruding from the second opening of the resin sliding contact member and contacts the ball, and is exposed from the first opening of the resin sliding contact member Forming a non-contact holder, and contacting the shaft while abutting the shaft member against the ball exposed from the first opening of the resin sliding contact member and contacting the electrode with the shaft member, Closing Parts brought into contact with the electrodes, and a, and forming a ball stud joined by electric resistance welding the ball and the shaft portion.
  • the shaft member Since the holder is integrally provided with a closing portion that covers the spherical surface of the ball protruding from the second opening of the resin sliding contact member and contacts the ball, the shaft member is electrically resistance welded to the ball. In this case, if a power feeding electrode is brought into contact with the holder, a welding current can be supplied to the ball from the closed portion. That is, since it is not necessary to provide a power supply opening for the holder, there is no need for a closing cap that closes the power supply opening after completion of the ball stud welding, thereby reducing the number of parts and simplifying the production process. This can be realized and the production cost can be reduced.
  • the closed portion cast integrally with the holder is in contact with the ball, but when the shaft member is welded to the ball after casting of the holder, the resin sliding contact member is It has a shape that expands more in the vicinity of the first opening where the shaft member is welded to the ball than in the vicinity of the second opening that is covered by the blocking portion, and the ball after welding is slightly smaller in the direction of lifting from the blocking portion. Will be displaced.
  • the contact surface pressure between the closed portion of the holder and the ball is weakened, and it is possible to ensure the smooth operation of the ball stud with respect to the holder without any special treatment being performed on the holder after casting.
  • FIG. 1 It is front sectional drawing which shows 1st embodiment of the ball joint manufactured by this invention. It is a front view which shows the state which covered the resin sliding contact member on the ball
  • FIG. 9 is a front cross-sectional view showing a step of forming a gap between the closed portion of the holder and the ball in the ball joint manufacturing method shown in FIG. 8. It is front sectional drawing which shows the other example of the process of forming a clearance gap between the closed part of a holder, and a ball
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a ball joint manufactured according to the present invention.
  • the ball joint includes a ball stud 1 having a ball 10 at the tip of a shaft member 11, a resin sliding contact member 3 that is covered with the ball 10 and that is in sliding contact with the ball 10, and around the resin sliding contact member 3.
  • a holder 2 is molded and the resin sliding contact member 3 is fixed thereto, and the ball stud 1 is pivotably connected to the holder 2 around the ball.
  • the ball stud 1 is formed by electric resistance welding of a rod-shaped shaft member 11 to a steel ball for a bearing having a high sphericity that becomes the ball 10.
  • the shaft member 11 is formed with a flange 12 having a seating surface for fixing a body to be attached such as a link, and a male screw 13 is formed on the opposite side of the ball 10 with the flange 12 interposed therebetween.
  • the said collar part 12 is formed in the shape of a hexagon nut, and it is possible to fasten the external thread 13 of the said ball stud 1 to to-be-attached bodies, such as a link, using a spanner wrench.
  • the resin sliding contact member 3 has a first opening 31 and a second opening 32 through which the spherical surface of the ball 10 is exposed in opposite directions, and is formed in an annular shape, and substantially matches the spherical surface of the ball 10 on the inside.
  • the concave spherical resin sliding contact surface 30 is provided.
  • the shaft member 11 of the ball stud 1 is joined to the spherical surface of the ball 10 exposed from the first opening 31.
  • the resin sliding contact member 3 covers the maximum diameter portion of the ball 10 and covers approximately 2/3 of the spherical surface of the ball 10.
  • the holder 2 includes a main body 20 provided around the resin sliding contact member, a fixing portion 21 for coupling the main body 20 to the link, and the resin sliding contact member.
  • the main body part 20, the fixing part 21 and the closing part 23 are integrally formed by die casting of an aluminum alloy or a zinc alloy.
  • the fixing portion 21 is formed with a female screw so that, for example, a male screw formed at the tip of a rod or the like constituting the link can be coupled. Further, the main body 20 can be directly fixed to the mounted body without providing the fixing portion 21.
  • the main body portion 20 is formed in an annular shape outside the resin sliding contact member 3, and the resin sliding contact member 3 is fixed to the main body portion 20. Further, the main body 20 is provided with a holder opening 22 corresponding to the first opening 31 of the resin sliding contact member 3, and the first opening of the resin sliding contact member 3 is provided from the holder opening 22. The peripheral edge of the opening 31 is slightly exposed. That is, the main body 20 of the holder 2 is not in contact with the spherical surface of the ball 10 exposed from the first opening.
  • the closing portion 23 of the holder 2 is formed integrally with the main body portion 20 by the above-described casting, covers the second opening portion 32 of the resin sliding contact member 3, and protrudes from the second opening portion 32.
  • the ball 10 is in contact with the convex spherical surface. That is, a metal slidable contact surface 23 a to which the convex spherical surface of the ball 10 is transferred is formed in the closing portion 23, and the metal slidable contact surface 23 a and the convex spherical surface of the ball 10 protruding from the second opening 32. In contact.
  • the metal slidable contact surface 23a is continuous with the resin slidable contact surface 30 of the resin slidable contact member 3 without a step, and the metal slidable contact surface 23a and the resin slidable contact surface 30 come into contact with the ball 10 without a gap.
  • a concave spherical surface is formed.
  • a boot seal 4 is attached between the outer peripheral edge of the main body portion 20 of the holder 2 and the shaft member 11 of the ball stud 1, and a gap between the ball 10 of the ball stud 1 and the main body portion 20 of the holder 2.
  • a seal pocket 40 for accommodating a lubricant such as grease is formed.
  • the end 41 on the ball stud 1 side of the boot seal 4 is in close contact with the shaft member 11 due to its elasticity, while the end 42 on the holder 2 side is sandwiched between the outer peripheral edge of the holder 2 by a locking ring. Therefore, the ball stud 1 does not come off even when the ball stud 1 swings or rotates.
  • the resin sliding contact member 3 is formed and mounted on a bearing steel ball that becomes the ball 10.
  • a bearing steel ball that becomes the ball 10.
  • polyether ether ketone manufactured by Victrex / trade name: PEEK
  • the thickness thereof is set to about 1.0 mm, for example.
  • FIG. 2 is a front view showing a state where the resin sliding contact member 3 is mounted on the ball 10.
  • the resin sliding contact member 3 is formed in an annular shape having an inner diameter that matches the outer diameter of the ball 10, and has the first opening 31 and the second opening 32 where the spherical surface of the ball 10 is exposed in opposite directions as described above. Have.
  • the inner diameter D2 of the second opening 32 is set to be smaller than the inner diameter D1 of the first opening 31, and the distance H from the center O of the ball 10 to the first opening 31 and the center O of the ball 10 are set.
  • H the distance from the second opening 32
  • H the distance from the second opening 32
  • H H ⁇ h. Therefore, the contact area between the resin sliding contact member 3 and the spherical surface of the ball 10 is smaller on the first opening 31 side than the center O of the ball 10 and larger on the second opening 32 side. .
  • the resin sliding contact member 3 is injection-molded using the ball 10 as a core, and the molding of the resin sliding contact member 3 and the mounting to the ball 10 are performed as one. It is possible to carry out in one process.
  • the resin sliding contact member 3 is molded using the ball 10 itself as a core in this way, the mounting effort to the ball 10 is omitted, and the spherical surface of the ball 10 is the resin sliding contact surface 30 of the resin sliding contact member 3. Therefore, the resin sliding contact member 3 and the ball 10 are in surface contact with no gap, and the sliding contact state between them can be improved.
  • the resin sliding contact member 3 is formed without using the ball 10 as a core, and the ball 10 is introduced into the resin sliding contact member 3 from the first opening 31 of the molded resin sliding contact member 3.
  • the resin sliding contact member 3 may be attached to the ball 10 by pushing it in.
  • the holder 2 is die-cast.
  • a ball 10 and a resin sliding contact member 3 attached to the ball 10 are inserted into a core in a pair of upper and lower casting molds 5 and 6.
  • a molten aluminum alloy or zinc alloy is press-fitted into the cavity 7 in the mold.
  • the spherical surface of the ball 10 exposed from the first opening 31 of the resin sliding contact member 3 is fitted into a concave spherical support seat 60 formed in the mold 6, and the support seat 60 has a peripheral edge. It contacts the periphery of the first opening 31 of the resin sliding contact member 3.
  • a magnetic attractive force may be applied to the ball 10 from the support seat 60.
  • the holder 2 in which the ball 10 and the resin sliding contact member 3 are wrapped with the alloy is cast.
  • the holder opening 22 is formed at a portion corresponding to the support seat 60 of the mold 6, and the ball 10 is exposed only from the holder opening 22.
  • the holder 2 is not in contact with the ball 10 in the first opening 31 of the resin sliding contact member 3, but the second opening 32 is covered with a closing portion 23 formed integrally with the main body 20.
  • a metal sliding contact surface 23 a that contacts the spherical surface of the ball 10 protruding from the second opening 32 is formed in the closing portion 23.
  • the resin sliding contact member 3 attached to the ball 10 is embedded in the main body 20 of the cast holder 2, and the resin sliding contact with the ball 10 is made.
  • the resin slidable contact surface 30 of the contact member 3 and the metal slidable contact surface 23a of the closing portion 23 are formed as one concave spherical surface that is continuous without a step.
  • the concave spherical surface is in contact with the spherical surface of the ball 10 without a gap.
  • the shaft member 11 is welded to the ball 10.
  • projection welding which is a kind of electric resistance welding is used.
  • the end surface of the shaft member 11 is pressed with a predetermined force F against the spherical surface of the ball 10 exposed from the holder opening 22, while the closing portion 23 of the holder 2 and The electrodes 14 and 15 are brought into contact with the shaft member 11, respectively, and a welding current is supplied to the closing portion 23 and the shaft member 11.
  • a mounting surface 24 for contacting the electrode 14 is formed on the outside of the closing portion 23, and the mounting surface 24 has a circular shape centering on the axial center line of the ball stud 1.
  • the electrode 15 is formed in an annular shape and abuts against the flange 12 of the shaft member 1.
  • the metal sliding contact surface 23a to which the spherical surface of the ball 10 is transferred is formed in the closing portion 23 of the holder 2 as already described.
  • the metal sliding contact surface 23a is in contact with the spherical surface of the ball 10 without a gap. For this reason, by bringing the electrode 14 into contact with the closed portion 23, a welding current can be passed from the closed portion 23 to the ball 10, and the ball 10 and the shaft member 11 can be electrically resistance welded. It becomes.
  • the main body portion 20 of the holder 2 moves outside the resin sliding contact member 3 due to the shrinkage of the holder 2 that proceeds after casting. Therefore, a large resistance acts on the rotation of the ball 10 relative to the resin sliding contact member 3 as it is. Further, since the metal sliding contact surface 23a formed on the closing portion 23 of the holder 2 by the casting is in close contact with the ball 10, the free rotation of the ball 10 is also prevented in this respect. .
  • the ball 10 itself undergoes a slight thermal expansion at a lower temperature than normal temperature, and the resin sliding contact member 3 is pushed and expanded.
  • the heat source H is a joint portion between the ball 10 and the shaft member 11, 7, the amount of expansion of the ball 10 increases in the vicinity of the first opening 31, and in the vicinity of the second opening 32 away from the heat source H than in the vicinity of the first opening 31.
  • the amount of expansion becomes small. That is, the amount by which the resin sliding contact member 3 is expanded by the thermal expansion of the ball 10 is larger in the vicinity of the first opening 31 than in the vicinity of the second opening 32.
  • the main body 20 of the holder 2 is not in contact with the ball exposed from the first opening, while the ball 10 passes through the second opening 32 of the resin sliding contact member 3 and the metal of the closing part 23. Since it is in contact with the sliding contact surface 23a, when the ball 10 expands due to heat during electric resistance welding, the center of the ball 10 is directed toward the first opening 31 by a reaction force that presses the metal sliding contact surface 23a. It will be displaced slightly. For this reason, when the ball 10 is thermally expanded, the resin sliding contact member 3 is greatly expanded near the first opening 31 than near the second opening 32.
  • the resin sliding contact member 3 is temporarily moved closer to the first opening portion 31 than to the second opening portion 32 in a state where the ball is heated.
  • the ball 10 and the shaft member 11 are completely joined to each other, and when the ball is cooled, the ball is lifted from the closing portion 23 (the direction indicated by the white arrow in FIG. 7). Will be slightly displaced. For this reason, although the ball 10 is in contact with the metal sliding contact surface 23a of the closing portion 23, the contact surface pressure between them is reduced.
  • the closing portion 23 that covers the second opening portion 32 of the resin sliding contact member 3 is provided integrally with the holder 2, and the second opening portion 32 with respect to the closing portion 23 is provided.
  • the inner diameter D2 of the second opening 32 of the resin sliding contact member 3 is smaller than the inner diameter D1 of the first opening 31, and the ball 10 is formed from the center of the closing portion. More spherical surfaces are in contact with the resin sliding contact member 3 on the 23 side. For this reason, when the fastening force of the resin sliding contact member 3 is reduced by welding the shaft member 11 to the ball 10, the first opening 31 and the second opening 32 are formed to have the same inner diameter. In comparison with the ball 10, the degree of freedom in the direction in which the ball 10 floats from the closing portion 23 is likely to increase.
  • the contact surface pressure between the metal sliding contact surface 23a of the closing portion 23 and the ball 10 can be further reduced, and the contact state between the ball 10 and the closing portion 23 is maintained.
  • the stud 1 can be moved lightly with respect to the holder 2.
  • the inner diameter of the first opening 31 of the resin sliding contact member 3 is determined from the relationship with the movable range of the ball stud 1 relative to the holder 2. However, in consideration of the case where a radial load in a direction perpendicular to the axial direction acts on the ball stud 1, it is preferable that the contact area between the resin sliding contact member 3 and the ball 10 is large.
  • the inner diameter of the second opening 32 of the resin sliding contact member 3 is preferably set as small as possible. As described above, the inner diameter D2 of the second opening is set smaller than the inner diameter D1 of the first opening. Is preferred.
  • the energization resistance between the blocking portion 23 and the ball 10 is smaller than the energization resistance between them. . If the current-carrying resistance between the blocking portion 23 and the ball 10 is greater than that between the ball 10 and the shaft member 11, the boundary surface between the blocking portion 23 and the ball 10 generates heat, This is because the blocking portion 23 is fixed to the ball 10. For this reason, the contact area between the blocking portion 23 and the ball 10, that is, the area of the spherical surface of the ball 10 that is in contact with the metal sliding contact surface of the blocking portion through the second opening is the welded portion between the ball 10 and the shaft member 11. It needs to be set larger than the area.
  • the welded portion area is an area where the tip end surface of the shaft member 11 is joined to the ball 10, specifically, a circular area in the welded portion indicated by reference numeral 70 in FIG. 11 corresponds to a cross-sectional area of 11. More precisely, it is the surface area of the spherical surface of the ball 10 at the part where the shaft member 11 is joined to the ball 10.
  • the inner diameter D2 of the second opening portion 32 of the resin sliding contact member 3 is smaller than the inner diameter D1 of the first opening portion 31 and is in contact with the closing portion 23 of the holder 2 through the second opening portion 32.
  • the area of the spherical surface of the ball 10 is set to be larger than the welded area of the shaft member 11.
  • the holder 2 covering the periphery of the ball 10 is supplied with power. There is no need to provide an opening, and a closure cap that closes the power supply opening after completion of welding of the ball stud 1 is not required, so that the number of parts can be reduced and the production process can be simplified accordingly. Production costs can be reduced.
  • FIG. 8 shows a second embodiment of the ball joint manufactured according to the present invention.
  • the ball joint according to the second embodiment has substantially the same configuration as the ball joint according to the first embodiment described above, but is positively disposed between the closing portion 23 of the holder 2 and the convex spherical surface of the ball 10. In this respect, only the difference from the ball joint of the first embodiment is provided.
  • the closing portion 23 of the holder 2 is formed integrally with the main body portion 20 by the above-described casting, and after casting, contacts the convex spherical surface of the ball 10 protruding from the second opening 32 of the resin sliding contact member 3. ing.
  • a gap is formed between the ball 10 and the concave concave surface 23a of the closing portion 23 in contact with the ball 10, and when the ball joint is completed, the ball 10 and the closing portion 23 are formed. Are kept in contact with each other. Therefore, when the ball stud 1 swings with respect to the holder 2, the ball 10 is in contact only with the resin sliding contact surface 30 of the resin sliding contact member 3.
  • FIG. 8 which shows the ball joint of 2nd embodiment
  • symbol is attached
  • the ball joint manufacturing method of the second embodiment is substantially the same as that of the first embodiment described above, but a step of forming a gap between the ball 10 and the closing portion 23 of the holder 2 is added. This is different from the manufacturing method of the first embodiment. This step is performed after the shaft member is welded to the ball, and a gap is formed between the closing portion 23 of the holder 2 and the ball 10 of the ball stud 1, and the tip concave spherical surface 23 a of the closing portion 23 is The contact state with the ball 10 is eliminated.
  • a gap forming load F2 is applied in the axial direction to the ball stud 1 completed by the above-described electric resistance welding, and the ball 10 is pressed against the tip concave spherical surface 23a of the closing portion 23.
  • an annular pressure receiving jig 80 is disposed on the fixed portion 8
  • the electrode mounting surface 24 provided on the closing portion 23 of the holder 2 is disposed on the pressure receiving jig 80.
  • a gap forming load F2 is applied to the ball stud 1 in a direction in which the ball 10 is pressed against the closing portion 23 of the holder 2.
  • the pressure receiving jig 80 is in contact with the periphery of the closing portion 23 of the holder 2 so as to surround the axis of the ball stud 1, when the gap forming load F ⁇ b> 2 is applied to the ball stud 1, the ball 10 is The closing part 23 of the holder 2 is pressed down so that the closing part 23 is plastically deformed. At this time, the ball 10 is slightly displaced in the holder 2 in accordance with the amount of plastic deformation of the closing portion 23, and between the main body portion 20 of the holder 2 and the ball 10 of the ball stud 1.
  • the resin-sliding contact member 3 existing in the frame is elastically deformed by the gap forming load F2.
  • the resin sliding contact member 3 that has been elastically deformed is restored to its original shape, and accordingly, the ball 10 is separated from the tip concave spherical surface 23a of the closing portion 23. Will be displaced. Thereby, a gap is formed between the ball 10 of the ball stud 1 and the closing portion 23 of the holder 2.
  • the size of the gap depends on the size of the gap forming load F2.
  • a gap is positively formed between the ball 10 of the ball stud 1 and the closing portion 23 of the holder 2 by applying the gap forming load F2 to the ball stud 1, but the ball 10 itself Is in contact with the resin sliding contact member 3 fixed to the main body 20 of the holder 2 without a gap, and the contact state between the resin sliding contact member 3 and the ball 10 does not change before and after this step. Therefore, even if a gap is positively formed between the ball 10 of the ball stud 1 and the closing portion 23 of the holder 2, the ball 10 is in sliding contact with the resin sliding contact member 3 without a gap. Thus, there is no problem that the ball stud 1 rattles with respect to the holder 2.
  • the gap may be formed through two steps. For example, as a step before using the above-described annular pressure receiving jig 80 (see FIG. 9), as shown in FIG. 10, a disk-shaped pressure receiving force is applied to the electrode mounting surface 24 formed outside the closing portion 23. The jig 81 is brought into contact, and in this state, the gap forming load F2 is applied to the ball stud 1, and then the gap forming load F2 is applied again using the annular pressure receiving jig 80.
  • the closing portion 23 is crushed between the ball 10 and the pressure receiving jig 81 and plastically deformed, In the process using the annular pressure receiving jig 80, the closing portion 23 is pushed down. Thereby, compared with the case where only the annular pressure receiving jig 80 is used, a larger gap can be formed between the closing portion 23 of the holder 2 and the ball 10 of the ball stud 1.
  • the shape of the pressure receiving jigs 80 and 81 described above is merely an example, and when the gap forming load F2 is applied to the ball stud 1, the closing portion 23 of the holder 2 is pressed by the ball 10 to be plastic. If it can be deformed, its shape can be selected as appropriate.
  • the ball 10 is in contact with the resin slide. Only the resin sliding contact surface 30 of the member 3 comes into contact. Thereby, the ball 10 of the ball stud 1 does not rub against the metal holder 2 formed by casting during the swinging motion of the ball stud 1, and the ball stud 1 rattles against the holder 2. In this way, smooth operation of the ball stud 1 can be ensured over a long period of time.

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Abstract

　ボール(10)を中子としてホルダ(2)を鋳造すると共に、鋳造後のボール(10)に対して軸部材(11)を電気抵抗溶接したボールジョイント及びその製造方法に関し、ボール(10)と、相反する方向へ前記ボール(10)の球面が露出する第一開口部(31)及び第二開口部(32)を有する樹脂摺接部材(3)と、前記ボール(10)及び前記樹脂摺接部材(3)を中子として鋳造され、前記樹脂摺接部材(3)の第二開口部(32)から突き出た前記ボール(10)に接する閉塞部(23)が一体に成形されたホルダ(2)と、前記樹脂摺接部材(3)の第一開口部(31)から露出した前記ボール(10)に対して前記ホルダ(2)の鋳造後に電気抵抗溶接によって接合されてボールスタッド(1)を構成する軸部材(11)とを備えている。

Description

ボールジョイント及びその製造方法
　本発明は、例えば自動車のスタビライザーコンロッドやミッションコントロール部等のリンク機構に用いられるボールジョイント及びその製造方法に関する。
　この種のボールジョイントとしては、特開平９－１８９３２２号公報（特許文献１）に開示されたものが知られている。この文献に開示されるボールジョイントは、軸部材の先端にリンク機構の揺動中心となるボールを有するボールスタッドと、このボールスタッドのボールの最大直径部を覆って当該ボールの球面に摺接するホルダと、から構成されている。
　前記ホルダは前記ボールを中子として使用した鋳造により成形されており、真球度の高い軸受用鋼球を前記ボールとして使用することで、当該ホルダにはボールの球面が転写された真球度の高い金属摺接面が形成されるようになっている。また、前記ボールスタッドは前記ホルダの鋳造後に前記ボールに対して軸部材を電気抵抗溶接して形成されている。この電気抵抗溶接のためには前記ボールと軸部材との間に溶接電流を通電することが必要であるが、ボールを中子として鋳造されたホルダは当該ボールに密着していることから、ボールに対して直接電極を当接させるのではなく、ボールに密着するホルダに対して電極を当接させ、それによって前記ボールと軸部材との間に溶接電流を通電している。
　また、前述のようにして成形されたホルダは鋳造後に生じる鋳縮によってボールに密着しており、このままだとボールスタッドをホルダに対して揺動させることができない。このため、特許文献１に開示されるボールジョイントでは、ボールスタッドに対してその軸方向の打撃を加え、鋳造によって形成したホルダの金属摺接面をボールの球面によって圧延することで、ホルダとボールとの間に隙間を形成して両者を分離し、当該ホルダに対するボールスタッドの揺動を可能としている。
　一方、特開２００４－３１６７７１号公報（特許文献２）には、ボールとこれを中子として鋳造したホルダとを樹脂摺接部材で分離したボールジョイントが開示されている。前記樹脂摺接部材はボールスタッドのボールの最大直径部を覆って当該ボールの球面に摺接しており、ホルダはこの樹脂摺接部材の周囲を覆うと共に当該樹脂摺接部材を保持している。前記ホルダは前記樹脂摺接部材が被せられたボールを中子として使用した鋳造により成形されており、前記樹脂摺接部材がボールの球面に倣った樹脂摺接面を備えた状態でホルダに固着され、当該ホルダに対する前記ボールスタッドの滑らかな運動が確保されるようになっている。
　また、前記ボールスタッドは、前述の特許文献１と同様、前記ホルダの鋳造後に前記ボールに対して軸部材を電気抵抗溶接して形成されている。但し、ボールとホルダとの間に樹脂摺接部材が存在することから、特許文献１のようにホルダを利用してボールに溶接電流を通電することはできない。このため、前記樹脂摺接部材及び前記ホルダには給電用開口部が設けられており、かかる給電用開口部を通して前記ボールに対して給電用電極を直接当接させている。
　更に、この特許文献２のボールジョイントでは、前記ホルダの鋳造完了後に前記樹脂摺接部材に対して再度熱を加えることにより、当該樹脂摺接部材がボールを締め付けている力を軽減して、ホルダに対するボールスタッドの動きを管理している。すなわち、この特許文献２のボールジョイントでは、特許文献１のようにホルダを塑性変形させてボールとホルダとの間に積極的に隙間を形成する必要がなく、ホルダに対するボールスタッドの滑らかな動きを実現することが可能であった。
特開平９－１８９３２２号公報 特開２００４－３１６７７１
　このように、特許文献２のボールジョイントでは前記樹脂摺接部材とボールが殆ど隙間なく摺接しており、ボールスタッドの滑らかな運動が可能であるが、前記ホルダ及び樹脂摺接部材に対して前述の給電用開口部を設ける必要があり、外部からの異物侵入を防止するため、この給電用開口部はボールスタッドの完成後に閉塞キャップによって塞ぐ必要があった。前記閉塞キャップは前記給電用開口部の周縁に対してかしめ加工を施すことで前記ホルダに対して固定されていたが、ホルダの開口に対して他の部材を固定する関係上、作業に万全を期したとしても、想定し得ない事由によって前記閉塞キャップとホルダとの間の密封性が不十分になるという可能性があった。仮に、そのような事態が生じると、閉塞キャップで密封したホルダの内部から潤滑油が漏れ出し、あるいはホルダの外部から内部へ異物が侵入してしまう可能性があり、ホルダに対するボールスタッドの滑らかな運動が損なわれてしまうおそれがある。
　本発明はこのような課題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、ボールを中子として鋳造されたホルダに対して給電用開口を設けることなく当該ボールに対する軸部材の電気抵抗溶接を可能にし、且つ、鋳造後のホルダに対して何ら特別な処理を施すことなく当該ホルダに対するボールスタッドの円滑な動作を確保することが可能なボールジョイント及びその製造方法を提供することにある。
　前記目的を達成する本発明のボールジョイントは、ボールと、前記ボールとの摺接面を有して前記ボールの最大直径部を覆うと共に、相反する方向へ当該ボールの球面が露出する第一開口部及び第二開口部を有する樹脂摺接部材と、前記ボール及びこれに被せられた前記樹脂摺接部材を中子とした鋳造によって形成され、前記樹脂摺接部材の周囲を覆う本体部及び前記樹脂摺接部材の第二開口部から突き出た前記ボールの球面を覆って当該ボールに接する閉塞部が一体に成形され、且つ、前記樹脂摺接部材の第一開口部から露出する前記ボールの球面と非接触なホルダと、前記ホルダの鋳造後に電気抵抗溶接によって前記ボールと一体となってボールスタッドを構成する軸部材と、を備えている。
　また、前記目的を達成する本発明のボールジョイントの製造方法は、ボールとの摺接面を有して前記ボールの最大直径部を覆うと共に、相反する方向へ当該ボールの球面が露出する第一開口部及び第二開口部を有する樹脂摺接部材を成形する工程と、前記ボール及びこれに被せられた樹脂摺接部材を中子とした鋳造により、前記樹脂摺接部材の周囲を覆う本体部及び前記樹脂摺接部材の第二開口部から突き出た前記ボールの球面を覆って当該ボールに接する閉塞部を有し、且つ、前記樹脂摺接部材の第一開口部から露出する前記ボールの球面と非接触なホルダを成形する工程と、前記樹脂摺接部材の第一開口部から露出したボールに対して軸部材を突き当てると共に当該軸部材に電極を接触させる一方、前記ボールに接する前記ホルダの閉塞部に電極を接触させ、前記ボールと軸部を電気抵抗溶接によって接合してボールスタッドを形成する工程と、を備えている。
　ホルダには前記樹脂摺接部材の第二開口部から突き出た前記ボールの球面を覆って前記ボールに接する閉塞部が鋳造によって一体に設けられているので、軸部材をボールに対して電気抵抗溶接する際には、前記ホルダに給電用電極を当接させれば、前記閉塞部からボールに対して溶接電流を通電することが可能となる。すなわち、ホルダに対して給電用開口部を設ける必要がないので、ボールスタッドの溶接完了後に前記給電用開口部を塞ぐ閉塞キャップが不要となり、その分だけ部品点数の削減や生産工程の簡略化を実現することができ、生産コストの低減化を図ることが可能となる。
　また、ホルダと一体に鋳造された閉塞部はボールに接しているが、当該ホルダの鋳造後に軸部材をボールに対して溶接すると、溶接時にボールが熱膨張する影響により、樹脂摺接部材が前記閉塞部によって覆われた第二開口部の近傍よりもボールに対して軸部材を溶接した第一開口部の近傍で一層拡がった形状になり、当該溶接後のボールは閉塞部から浮き上がる方向へ微小変位することになる。その結果、ホルダの閉塞部とボールとの接触面圧が弱まり、鋳造後のホルダに対して何ら特別な処理を施すことなく当該ホルダに対するボールスタッドの円滑な動作を確保することが可能となる。
本発明により製造されるボールジョイントの第一実施形態を示す正面断面図である。 図１に示すボールジョイントを製造する工程のうち、ボールに樹脂摺接部材を被せた状態を示す正面図である。 図１に示すボールジョイントを製造する工程のうち、ボール及び樹脂摺接部材を中子としてホルダを鋳造する様子を示す断面図である。 図１に示すボールジョイントを製造する工程のうち、鋳造されたホルダを示す正面断面図である。 図１に示すボールジョイントを製造する工程のうち、ホルダに包持されたボールに対して軸部材を溶接する様子を示す正面断面図である。 図１に示すボールジョイントを製造する工程のうち、ボールに対して軸部材を溶接した後の状態を示す正面断面図である。 ボールに対して軸部材を電気抵抗溶接している際に、ボールが樹脂摺接部材を押し拡げる様子を示した模式図である。 本発明により製造されるボールジョイントの第二実施形態を示す正面断面図である。 図８に示すボールジョイントの製造方法において、ホルダの閉塞部とボールとの間に隙間を形成する工程を示す正面断面図である。 ホルダの閉塞部とボールとの間に隙間を形成する工程の他の例を示す正面断面図である。
　以下、添付図面を用いながら本発明のボールジョイント及びその製造方法を詳細に説明する。
　図１は本発明により製造されるボールジョイントの第一実施形態を示すものである。このボールジョイントは、軸部材１１の先端にボール１０を備えたボールスタッド１と、前記ボール１０に被せられると共に当該ボール１０に摺接する樹脂摺接部材３と、この樹脂摺接部材３の周囲に成形されると共に当該樹脂摺接部材３が固着されたホルダ２とから構成され、前記ボールスタッド１が前記ボールを中心としてホルダ２に対して揺動自在に連結している。
　前記ボールスタッド１はボール１０となる真球度の高い軸受用鋼球に対して棒状の軸部材１１を電気抵抗溶接して形成されている。前記軸部材１１にはリンク等の被取付け体を固定するための座面を備えた鍔部１２が形成される一方、かかる鍔部１２を挟んでボール１０と反対側には雄ねじ１３が形成されている。また、前記鍔部１２は六角ナットの形状に形成されており、スパナレンチを用いることで前記ボールスタッド１の雄ねじ１３をリンク等の被取付け体に締結することが可能となっている。
　また、前記樹脂摺接部材３は相反する方向へボール１０の球面が露出する第一開口部３１及び第二開口部３２を有して環状に形成され、内側にはボール１０の球面に略合致した凹球面状の樹脂摺接面３０を有している。前記ボールスタッド１の軸部材１１は前記第一開口部３１から露出したボール１０の球面に対して接合されている。この樹脂摺接部材３は前記ボール１０の最大直径部を覆うと共に、当該ボール１０の球面の略２／３程度を覆っている。
　一方、前記ホルダ２は、前記樹脂摺接部材を覆うようにしてその周囲に設けられた本体部２０と、かかる本体部２０をリンクに結合するための固定部２１と、前記樹脂摺接部材の第二開口部を覆って前記ボールの球面に接する閉塞部２３とを備え、これら本体部２０、固定部２１及び閉塞部２３とがアルミニウム合金又は亜鉛合金のダイカスト鋳造により一体に成形されている。尚、図１中では省略してあるが、前記固定部２１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っている。また、この固定部２１を設けることなく、前記本体部２０を被取付け体に対して直接固定することも可能である。
　前記本体部２０は前記樹脂摺接部材３の外側に環状に成形されており、当該樹脂摺接部材３は前記本体部２０に対して固着されている。また、前記本体部２０には前記樹脂摺接部材３の第一開口部３１に対応してホルダ開口部２２が設けられており、このホルダ開口部２２からは前記樹脂摺接部材３の第一開口部３１の周縁が僅かに露出している。すなわち、前記ホルダ２の本体部２０は前記第一開口部から露出したボール１０の球面とは非接触である。
　また、前記ホルダ２の閉塞部２３は前述した鋳造によって前記本体部２０と一体に成形されており、前記樹脂摺接部材３の第二開口部３２を覆うと共に、当該第二開口部３２から突き出たボール１０の凸球面と接触している。すなわち、前記閉塞部２３にはボール１０の凸球面が転写された金属摺接面２３ａが形成されており、この金属摺接面２３ａが前記第二開口部３２から突き出たボール１０の凸球面と接触している。この金属摺接面２３ａは前記樹脂摺接部材３の樹脂摺接面３０と段差なく連続し、これら金属摺接面２３ａ及び樹脂摺接面３０が一体となって前記ボール１０と隙間なく接触する凹球面を形成している。
　更に、前記ホルダ２の本体部２０の外周縁とボールスタッド１の軸部材１１との間にはブーツシール４が取り付けられており、ボールスタッド１のボール１０とホルダ２の本体部２０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４０を形成している。ここで、前記ブーツシール４のボールスタッド１側の端部４１はその弾性によって軸部材１１に密着する一方、ホルダ２側の端部４２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、ボールスタッド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、この第一実施形態のボールジョイントの具体的製造方法について説明する。
　最初の工程では、前記樹脂摺接部材３を成形し、これをボール１０となる軸受用鋼球に対して装着する。この樹脂摺接部材３の材質の一例としては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：ＰＥＥＫ）が用いられ、その厚さは例えば約１．０ｍｍに設定されている。図２はボール１０に対して樹脂摺接部材３を装着した状態を示す正面図である。この樹脂摺接部材３はボール１０の外径に適合する内径を具備した環状に成形され、前述の如く相反する方向へボール１０の球面が露出する第一開口部３１及び第二開口部３２を有している。前記第二開口部３２の内径Ｄ２は前記第一開口部３１の内径Ｄ１よりも小さく設定されており、ボール１０の中心Ｏから前記第一開口部３１までの距離Ｈと、ボール１０の中心Ｏから前記第二開口部３２までの距離ｈとを比較した場合、Ｈ＜ｈとなっている。このため、前記樹脂摺接部材３とボール１０の球面との接触面積は、ボール１０の中心Ｏよりも前記第一開口部３１の側で小さく、第二開口部３２の側で大きくなっている。
　このような樹脂摺接部材３をボール１０に被せる一例としては、ボール１０を中子として前記樹脂摺接部材３を射出成形し、当該樹脂摺接部材３の成形とボール１０への装着を一つの工程で行うことが考えられる。このようにボール１０そのものを中子として樹脂摺接部材３の成形を行えば、ボール１０への装着手間が省略される他、ボール１０の球面が前記樹脂摺接部材３の樹脂摺接面３０に転写されるので、かかる樹脂摺接部材３とボール１０とが隙間なく面接触し、両者の摺接状態を良好なものにすることが可能となる。
　尚、ボール１０を中子として使用することなく前記樹脂摺接部材３のみを成形し、成形された樹脂摺接部材３の第一開口部３１からボール１０を当該樹脂摺接部材３の内部に押し込み、これによって樹脂摺接部材３をボール１０に対して装着するようにしても差し支えない。
　次に、前記ホルダ２をダイカスト鋳造する。このダイカスト鋳造に際しては、図３に示すように、上下に分割された一対の鋳造金型５，６内に対してボール１０及び当該ボール１０に対して装着された樹脂摺接部材３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ャビティ７に圧入する。このとき、前記樹脂摺接部材３の第一開口部３１から露出したボール１０の球面が金型６に形成された凹球面状の支持座６０に嵌合し、当該支持座６０はその周縁が前記樹脂摺接部材３の第一開口部３１の周縁に接する。尚、前記支持座６０に対してボール１０を確実に固定するため、当該支持座６０からボール１０に対して磁気吸引力を作用させるようにしても良い。
　これにより、図４に示すように、ボール１０及び樹脂摺接部材３を前記合金でくるんだホルダ２が鋳造される。鋳造されたホルダ２には金型６の支持座６０に対応した部位に前記ホルダ開口部２２が形成され、ボール１０はこのホルダ開口部２２からのみ露出した状態となる。前記樹脂摺接部材３の第一開口部３１において前記ホルダ２はボール１０と非接触であるが、第二開口部３２は前記本体部２０と一体に成形された閉塞部２３によって覆われ、かかる閉塞部２３には第二開口部３２から突出するボール１０の球面と接する金属摺接面２３ａが形成される。また、前記ホルダ２が鋳造されると、ボール１０に装着されていた樹脂摺接部材３は鋳造されたホルダ２の本体部２０に埋め込まれた状態となり、前記ボール１０に接している前記樹脂摺接部材３の樹脂摺接面３０と前記閉塞部２３の金属摺接面２３ａとは段差なく連続した一つの凹球面として形成されることになる。そして、この凹球面はボール１０の球面と隙間なく接触した状態となる。
　次に、前記ボール１０に対して軸部材１１を溶接する。かかる溶接には電気抵抗溶接の一種であるプロジェクション溶接が用いられる。具体的には、図５に示すように、前記ホルダ開口部２２から露出したボール１０の球面に対して軸部材１１の端面を所定の力Ｆで圧接させる一方、前記ホルダ２の閉塞部２３及び前記軸部材１１の夫々に対して電極１４，１５を当接させ、これら閉塞部２３及び軸部材１１に溶接電流を通電する。前記閉塞部２３の外側には前記電極１４を当接させるための取付け面２４が形成されており、かかる取付け面２４は前記ボールスタッド１の軸心線を中心とした円形状をなしている。また、前記電極１５は環状に形成され、前記軸部材１の鍔部１２に当接している。
　前記ボール１０及び樹脂摺接部材３を中子として前記ホルダ２を鋳造したことから、既に説明した通り、ホルダ２の閉塞部２３にはボール１０の球面が転写された金属摺接面２３ａが形成されており、かかる金属摺接面２３ａはボール１０の球面に隙間なく接触している。このため、前記閉塞部２３に電極１４を当接させることで、当該閉塞部２３からボール１０に対して溶接電流を通電することができ、ボール１０と軸部材１１を電気抵抗溶接することが可能となる。
　そして、このようにして電気抵抗溶接が終了すると、図６に示すように、軸部材１１の先端面がボール１０に対して接合され、ボール１０が樹脂摺接部材３を介してホルダ２の本体部に保持されたボールスタッド１が完成する。
　前記ホルダ２の鋳造後であって軸部材１１をボール１０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２の収縮により、当該ホルダ２の本体部２０が樹脂摺接部材３の外側からボール１０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３に対するボール１０の回転には大きな抵抗が作用する。また、前記鋳造によってホルダ２の閉塞部２３に形成された金属摺接面２３ａはボール１０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１０の自由な回転は妨げられた状態にある。
　しかし、前記ホルダ１０の鋳造後に当該ボール１０に対して軸部材１１を電気抵抗溶接すると、図７に示すように、前記ボール１０と軸部材１１の接合部分の周辺が発熱源Ｈとなって当該ボール１０が加熱され、ボール１０を締め付けている樹脂摺接部材３にもその熱が伝達される。前記ボール１０と樹脂摺接部材３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３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、前記ボール１０に対する樹脂摺接部材３の締め付けを緩めることが可能となる。
　このとき、ボール１０それ自身は常温下よりも僅かに熱膨張を生じて前記樹脂摺接部材３を押し拡げることになるが、発熱源Ｈはボール１０と軸部材１１との接合部分なので、図７中に実線矢印で示すように、当該ボール１０は第一開口部３１の近傍で膨張量が大きくなり、発熱源Ｈから離れた第二開口部３２の近傍では第一開口部３１の近傍よりもその膨張量が小さくなる。すなわち、前記樹脂摺接部材３がボール１０の熱膨張によって押し拡げられる量は、第二開口部３２の近傍よりも第一開口部３１の近傍で大きくなる。
　また、ホルダ２の本体部２０は前記第一開口部から露出したボールに対しては非接触である一方、ボール１０は前記樹脂摺接部材３の第二開口部３２を通して前記閉塞部２３の金属摺接面２３ａと接していることから、電気抵抗溶接時の熱によって当該ボール１０が膨張すると、ボール１０は金属摺接面２３ａを押圧する反力によってその中心が第一開口部３１の方向へ僅かに変位することになる。このため、前記ボール１０が熱膨張した際には、前記樹脂摺接部材３が第二開口部３２の近傍よりも第一開口部３１の近傍で大きく押し拡げられることになる。
　このように、ボール１０に対して軸部材１１を溶接すると、当該ボールが熱せられた状態では、前記樹脂摺接部材３は第二開口部３２の近傍よりも第一開口部３１の近傍で一時的に大きく押し拡げられるので、ボール１０と軸部材１１の接合が完了してボールが冷めた状態では、閉塞部２３からボールが浮き上がる方向（図７中に白抜き矢印で示す方向）に関して当該ボールが微小変位することになる。このため、ボール１０は前記閉塞部２３の金属摺接面２３ａ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、この実施形態のボールジョンイトでは、前記樹脂摺接部材３の第二開口部３２を覆う閉塞部２３をホルダ２と一体に設けると共に、当該閉塞部２３に対して前記第二開口部３２から突出したボール１０の球面を接触させた結果として、ボール１０に対する軸部材１１の電気抵抗溶接が完了すると、前記ボール１０に対する樹脂摺接部材３の締め付け力が軽減され、更にボール１０と前記閉塞部２３の金属摺接面２３ａとの接触面圧が軽減され、何ら特別な処理を行うことなく、当該溶接によって完成したボールスタッド１をホルダ２に対して軽く動かすことが可能となる。
　特に、この第一実施形態では、前記樹脂摺接部材３の第二開口部３２の内径Ｄ２を第一開口部３１の内径Ｄ１よりも小さく形成しており、ボール１０はその中心より前記閉塞部２３側においてより多くの球面が前記樹脂摺接部材３に接している。このため、ボール１０に対する軸部材１１の溶接によって前記樹脂摺接部材３の締め付け力が軽減されると、前記第一開口部３１と第二開口部３２とが同一の内径に形成されている場合と比較して、ボール１０は閉塞部２３から浮き上がる方向に関しての自由度が増大し易い。従って、本実施形態のボールジョイントでは、前記閉塞部２３の金属摺接面２３ａとボール１０との接触面圧を一層軽減し易く、ボール１０と閉塞部２３との接触状態は維持したまま、ボールスタッド１をホルダ２に対して軽く動かすことが可能となる。
　前記樹脂摺接部材３の第一開口部３１の内径はホルダ２に対するボールスタッド１の可動範囲との関係から決定される。但し、前記ボールスタッド１に対してその軸方向に直交する方向のラジアル荷重が作用した場合を考慮すると、前記樹脂摺接部材３とボール１０との接触面積は大きい方が好ましい。特に前記樹脂摺接部材３の第二開口部３２の内径は可及的に小さく設定するのが良く、前述したように第二開口部の内径Ｄ２は第一開口部の内径Ｄ１より小さく設定するのが好ましい。
　その一方、前記ボール１０と軸部材１１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前記閉塞部２３とボール１０との間の通電抵抗が小さいことが必要である。仮に、前記閉塞部２３とボール１０との間の通電抵抗が前記ボール１０と軸部材１１との間のそれよりも大きい場合には、前記閉塞部２３とボール１０との境界面が発熱し、閉塞部２３がボール１０に対して固着してしまうからである。このため、前記閉塞部２３とボール１０との接触面積、すなわち第二開口部を通して前記閉塞部の金属摺接面と接する前記ボール１０の球面の面積は、ボール１０と軸部材１１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前記軸部材１１の先端面がボール１０と接合された面積であり、具体的には図６中に符号７０で示された溶接部における円形状面積であり、軸部材１１の断面積に相当している。より厳密には軸部材１１がボール１０と接合される部位における当該ボール１０の球面の表面積である。
　すなわち、前記樹脂摺接部材３の第二開口部３２の内径Ｄ２は、前記第一開口部３１の内径Ｄ１よりも小さく、且つ、当該第二開口部３２を通してホルダ２の閉塞部２３と接する前記ボール１０の球面の面積が前記軸部材１１の溶接部面積よりも大きくなるように設定される。
　そして、このような第一実施形態のボールジョンイトによれば、前記ボール１０に対して軸部材１１を電気抵抗溶接するに際して、当該ボール１０の周囲を覆っている前記ホルダ２に対して給電用開口部を設ける必要がなく、ボールスタッド１の溶接完了後に前記給電用開口部を塞ぐ閉塞キャップが不要となめので、その分だけ部品点数の削減や生産工程の簡略化を実現することができ、生産コストの低減化を図ることが可能となる。
　図８は本発明により製造されるボールジョイントの第二実施形態を示すものである。この第二実施形態のボールジョイントは、前述した第一実施形態のボールジョイントと略同じ構成を有しているが、前記ホルダ２の閉塞部２３とボール１０の凸球面との間には積極的に隙間が設けられており、この点においてのみ第一実施形態のボールジョイントと相違している。
　すなわち、前記ホルダ２の閉塞部２３は前述した鋳造によって前記本体部２０と一体に成形され、鋳造後は前記樹脂摺接部材３の第二開口部３２から突き出たボール１０の凸球面と接触している。しかし、前記ホルダ２の鋳造後の製造工程において、前記ボール１０とこれに当接する閉塞部２３の先端凹球面２３ａとの間に隙間が形成され、ボールジョイントの完成時には前記ボール１０と閉塞部２３とが非接触に保たれるようになっている。従って、ホルダ２に対してボールスタッド１が揺動する際に、ボール１０は前記樹脂摺接部材３の樹脂摺接面３０にのみ接している。
　尚、第二実施形態のボールジョイントを示す図８では、第一実施形態のボールジョイント同じ構成については同一の符号を付し、各構成についての詳細な説明は省略する。
　この第二実施形態のボールジョイントの製造方法は、前述の第一実施形態のそれと略同一であるが、前記ボール１０と前記ホルダ２の閉塞部２３との間に隙間を形成する工程が追加される点において第一実施形態の製造方法と相違する。この工程は前記ボールに対して軸部材を溶接した後に行われ、前記ホルダ２の閉塞部２３とボールスタッド１のボール１０との間に隙間を形成し、当該閉塞部２３の先端凹球面２３ａとボール１０との接触状態を解消する。
　この工程では、前述の電気抵抗溶接によって完成したボールスタッド１に対してその軸方向に隙間形成荷重Ｆ２を加え、前記ボール１０を前記閉塞部２３の先端凹球面２３ａに対して押圧する。具体的には、図９に示すように、固定部８の上に環状の受圧治具８０を配置すると共に、この受圧治具８０をホルダ２の閉塞部２３に設けられた前記電極取付け面２４の周囲に当接させ、この状態でボールスタッド１に対してそのボール１０をホルダ２の閉塞部２３に押し付ける方向の隙間形成荷重Ｆ２を加える。
　前記受圧治具８０はボールスタッド１の軸心を囲むようにしてホルダ２の閉塞部２３の周囲に当接していることから、ボールスタッド１に対して前記隙間形成荷重Ｆ２を加えると、前記ボール１０がホルダ２の閉塞部２３を押し下げるように押圧し、これによって当該閉塞部２３が塑性変形する。このとき、前記ボール１０は前記閉塞部２３の塑性変形量に応じて前記ホルダ２内で微小に変位することになり、前記ホルダ２の本体部２０と前記ボールスッタッド１のボール１０との間に存在する前記樹脂摺接部材３は前記隙間形成荷重Ｆ２によって弾性変形する。その後、前記隙間形成荷重Ｆ２を取り除くと、弾性変形していた前記樹脂摺接部材３は元の形状に復元し、これに伴って前記ボール１０は前記閉塞部２３の先端凹球面２３ａから離れる方向へ変位することになる。これにより、前記ボールスタッド１のボール１０と前記ホルダ２の閉塞部２３との間に隙間が形成される。この隙間の大きさは前記隙間形成荷重Ｆ２の大きさに依存している。
　この工程では前記隙間形成荷重Ｆ２をボールスタッド１に加えることにより、前記ボールスタッド１のボール１０と前記ホルダ２の閉塞部２３との間に積極的に隙間を形成しているが、ボール１０そのものはホルダ２の本体部２０に固定された前記樹脂摺接部材３と隙間なく接しており、当該樹脂摺接部材３とボール１０との接触状態はこの工程の前後において変わるところがない。従って、前記ボールスタッド１のボール１０と前記ホルダ２の閉塞部２３との間に積極的に隙間を形成しても、当該ボール１０は前記樹脂摺接部材３に対して隙間なく摺接することになり、ボールスタッド１がホルダ２に対してガタつくといった不具合は発生しない。
　また、前記ホルダ２の閉塞部２３とボールスタッド１のボール１０との間に隙間を形成する工程では、二段階の工程を経て当該隙間を形成するようにしても良い。例えば、前述した環状の受圧治具８０（図９参照）を使用する前段階として、図１０に示すように、前記閉塞部２３の外側に形成した電極取付け面２４に対して円板状の受圧治具８１を当接させ、この状態で隙間形成荷重Ｆ２をボールスタッド１に加え、その後に環状の受圧治具８０を用いて再び隙間形成荷重Ｆ２を加える。このような二段階の工程を経ると、円板状の受圧治具８１を用いた工程では前記閉塞部２３がボール１０と当該受圧治具８１との間で押しつぶされて塑性変形し、更に、環状の受圧治具８０を用いた工程で前記閉塞部２３が押し下げられる。これにより、環状の受圧治具８０のみを用いた場合と比較して、前記ホルダ２の閉塞部２３とボールスタッド１のボール１０との間により大きな隙間を形成することができる。
　尚、前述した受圧治具８０，８１の形状は例示であり、前記ボールスタッド１に対して隙間形成荷重Ｆ２を加えた際に、前記ホルダ２の閉塞部２３を前記ボール１０で押圧して塑性変形させることができるもものであれば、その形状は適宜選択することが可能である。
　そして、この第二実施形態のボールジョンイトにおいても、前述の第一実施形態のボールジョイントと同様、前記ホルダ２に対して給電用開口部を設ける必要がなく、ボールスタッド１の溶接完了後に前記給電用開口部を塞ぐ閉塞キャップが不要となるので、その分だけ部品点数の削減や生産工程の簡略化を実現することができ、生産コストの低減化を図ることが可能となる。
　また、この第二実施形態のボールジョイントでは、前記閉塞部２３の先端凹球面２３ａとボールスタッド１のボール１０との間に積極的に隙間を設けたことから、前記ボール１０は前記樹脂摺接部材３の樹脂摺接面３０とのみ接触した状態となる。これにより、ボールスタッド１の揺動運動の際に、当該ボールスタッド１のボール１０が鋳造によって形成された金属製ホルダ２と擦れることがなく、また、ボールスタッド１がホルダ２に対してガタつくことがなく、ボールスタッド１の円滑な動作を長期にわたって確保することが可能となる。
 

Claims (8)

  1. ボール(10)と、
    　前記ボール(10)との摺接面を有して前記ボール(10)の最大直径部を覆うと共に、相反する方向へ前記ボール(10)の球面が露出する第一開口部(31)及び第二開口部(32)を有する樹脂摺接部材(3)と、
    　前記ボール(10)及びこれに被せられた前記樹脂摺接部材(3)を中子とした鋳造によって形成され、前記樹脂摺接部材(3)の周囲を覆う本体部(20)及び前記樹脂摺接部材(3)の第二開口部(32)から突き出た前記ボール(10)の球面を覆って当該ボール(10)に接する閉塞部(23)が一体に成形され、且つ、前記樹脂摺接部材(3)の第一開口部(31)から露出する前記ボール(10)の球面と非接触なホルダ(2)と、
    　前記樹脂摺接部材(3)の第一開口部(31)から露出した前記ボール(10)の球面に対して前記ホルダ(2)の鋳造後に電気抵抗溶接によって接合されてボールスタッド(1)を構成する軸部材(11)と、を備えたことを特徴とするボールジョイント。
  2. 前記樹脂摺接部材(3)は前記ボール(10)の最大直径部を覆い、前記第二開口部(32)の内径が第一開口部(31)の内径よりも小さく設定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。
  3. 前記樹脂摺接部材(3)は、前記第二開口部(32)を通してホルダ(2)の閉塞部(23)と接する前記ボール(10)の球面の面積が前記軸部材(11)の前記ボール(10)に対する溶接部面積よりも大きくなるように、当該第二開口部(32)の内径が設定されていることを特徴とする請求項２記載のボールジョイント。
  4. ボール(10)との摺接面を有して前記ボール(10)の最大直径部を覆うと共に、相反する方向へ当該ボール(10)の球面が露出する第一開口部(31)及び第二開口部(32)を有する樹脂摺接部材(3)を成形する工程と、
    　前記ボール(10)及びこれに被せられた樹脂摺接部材(3)を中子とした鋳造により、前記樹脂摺接部材(3)の周囲を覆う本体部(20)及び前記樹脂摺接部材(3)の第二開口部(32)から突き出た前記ボール(10)の球面を覆って当該ボール(10)に接する閉塞部(23)を有し、且つ、前記樹脂摺接部材(3)の第一開口部(31)から露出する前記ボール(10)の球面と非接触なホルダ(2)を成形する工程と、
    　前記樹脂摺接部材(3)の第一開口部(31)から露出したボール(10)に対して軸部材(11)を突き当てると共に当該軸部材(11)に電極を接触させる一方、前記ボール(10)に接する前記ホルダ(2)の閉塞部(23)に電極を接触させ、前記ボール(10)と軸部材(11)を電気抵抗溶接によって接合してボールスタッド(1)を形成する工程と、
    を備えたことを特徴とするボールジョイントの製造方法。
  5. 前記樹脂摺接部材(3)は前記ボール(10)の最大直径部を覆い、前記第二開口部(32)の内径が第一開口部(31)の内径よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項４記載のボールジョイントの製造方法。
  6. 前記樹脂摺接部材(3)は、前記第二開口部(32)を通してホルダ(2)の閉塞部(23)と接する前記ボール(10)の球面の面積が前記軸部材(11)の先端面の前記ボール(10)に対する投影面積よりも大きくなるように、当該第二開口部(32)の内径が設定されていることを特徴とする請求項５記載のボールジョイントの製造方法。
  7. 前記ボールスタッド(1)を形成した後、当該ボールスタッド(1)に対してその軸方向に隙間形成荷重を加え、前記ボール(10)と前記閉塞部(23)の先端凹球面(23a)とを非接触にする工程とを備えたことを特徴とする請求項４記載のボールジョイントの製造方法。
  8. 前記隙間形成荷重をボールスタッド(1)に対して加える際には、前記ホルダ(2)の閉塞部(23)に対して環状の受圧治具(80)を当接させることを特徴とする請求項７記載のボールジョイントの製造方法。
     
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