以下、図面を参照して本発明の実施の形� ��を説明する。

 図1は、本発明に係るボールジョイントの 製造装置の一実施形態の全体構成を模式的に 示す正面図である。図2は、本実施形態が有� �る回転支持装置と金型の部分の構成を模式� �に示す側面図である。図3は、本実施形態に� ��り製造された(つまり、加工後の)ボールジ� �イントの一例の構造を示す断面図である。� �4は、本実施形態により加工される前のボー� ��ジョイントの一例の構造を示す断面図であ� ��。

 本実施形態のボールジョイント製造装置1 により製造された(つまり、加工後の)ボール� ��ョイント10は、図3に示すように、ボール部1 4を有する第1部材(例えば、斜板式油圧ピスト ンポンプで使用されるピストン)12と、ボール 部14を収容するソケット16を有する第2部材(例 えば、斜板式油圧ピストンポンプで使用され るシュー)15とを備える。図3中、参照番号C1は ボール部14の中心軸を示し、参照番号C2はソ� �ット16の中心軸を示す(図3では、2つの中心軸 C1とC2が一直線に揃った状態を示す)。ここで� ��図3に示されたボールジョイント10は、斜板� ��油圧ピストンポンプで使用されるピストン( 第1部材)12とシュー(第2部材)15から成るが、こ の構造は、説明のための一つの例示にすぎず 、他の構造のボールジョイント、例えば、ボ ール部をもつシューとソケットをもつピスト ンとから成るボールジョイントや、ボール部 をもつスタッドとソケットをもつスタッドと からなるボールジョイントなどの製造にも、 本発明が適用できることは言うまでもない。

 さて、ボールジョイント製造装置1によっ て行われる加工は、ソケット16からボール部1 4が出ず且つ所望されるジョイントの特性が� �られるように、シュー15のソケット16の開口1 7を囲む円筒状の壁18を内側に曲げてその径を 縮小させることである。良好なジョイントの 特性を得るためには、加工後、ソケット16の� ��面とボール部14の外面との間のクリアラン� �が最適になることが肝要である。図3と図4に 示すように、ソケット16の開口17を囲む壁18は 、内方に曲げやすく且つ内方へ曲がる時にボ ール部14に接触することを防ぐために、その� ��18の内面に設けられた段差18Aによって、そ� �壁18より奥側に位置する他の壁19よりも厚み� ��一段階薄く、且つ、奥側の他の壁19よりそ� �内面が外方へ凹んでいる。加工前には、図4� ��示すように、ソケット16の開口17を囲む壁18� ��径が大きく、且つ、その大きい開口17を通� �てボール部14がソケット16内に挿入された状� ��で、ボールジョイント10がボールジョイン� �製造装置1にセットされる。そして、ボール� ��ョイント製造装置1によって、図4に示され� �ソケット16の薄い壁18が内側に曲げられてそ� ��径が縮小されて、図3に示すような最終形状 になる。

 ボールジョイント製造装置1は、上述した ように、ソケット16の壁18の径を縮小させる� �めの一対の金型20、30を有する。また、ボー� ��ジョイント製造装置1は、図1及び図2に示す� ��うに、回転支持装置40を備え、これは、加� �工程中、図2に示すように、ボール部14がソ� �ット16内に収容され且つピストン12の中心軸C 1とシュー15の中心軸C2とが一直線に揃って回� ��軸Aに沿った状態で、ピストン12とシュー15� �両側から支持して、ピストン12とシュー15が� ��転軸Aを中心に回転するように、ピストン12� ��シュー15に回転力を加える。また、ボール� �ョイント製造装置1は、押圧装置50を備え、� �れは、加工工程中、一対の金型20、30を、そ� ��がソケット16の壁18を径方向外側から挟むよ うに支持し、そして、一対の金型20、30によ� �ソケット16の壁18の外面を径方向内側へ断続� ��に押圧するように、一方の金型20を壁18の径 方向に沿って駆動する(勿論、双方の金型20、 30を駆動してもよい)。

 回転支持装置40は、シュー15を支持してこ れを回転させるシュー支持装置41と、ピスト� ��12を支持してこれを回転させるピストン支� �装置42とを備える。シュー支持装置41とピス� ��ン支持装置42は、シュー15とピストン12を同� ��の方向に同一の速度で回転させようとする� ��シュー支持装置41とピストン支持装置42は、 共に、図1に示すベースキャビネット90の水平 配置された天板91上に取り付けられる。

 シュー支持装置41は、シュー15の底部19を� ��えば摩擦力でチャックするチャッキング装� ��(例えば、後述する弾性支持部材47からの弾� ��力でシュー15の底面に接触して、その接触� �に基づく摩擦力でシュー15を保持するプラス チック板)43と、回転力を発生するモータ等の 第1の動力源44と、この動力源44からの回転力� ��チャッキング装置43に伝達するとともに伝� �される回転力を調整するための回転力制御� �置(典型的にはクラッチ)45とを備える。加工� ��程中、シュー15は、金型20、30によって押圧� ��れていない時には回転するが、金型20、30に よって押圧されている時には、金型20、30と� �摩擦力によって回転を停止する。つまり、� �工工程中、シュー15は断続的に回転する。加 工工程中のシュー15のトータルの回転量は1回 転(360度)以上である。シュー15の回転が停止� �た時、動力源44が低回転力で空回りして過負 荷状態を回避するよう、クラッチ45が、伝達� ��れる回転力を調整する。

 ピストン支持装置42は、ピストン12のピス トン本体13の内部空洞に挿入されてピストン� ��体を弾性的に支持する弾性支持部材(典型的 にはコイルスプリング)47と、回転力を発生す るモータ等の動力源46とを備え、この動力源4 6の回転シャフトに上述したコイルスプリン� �47が取り付けられる。動力源46は、加工工程� ��、その回転シャフトを回転させるとともに� ��コイルスプリング47の先端をピストン本体13 の内部空洞の底面に押し付けるようにその回 転シャフトを回転軸Aに沿って押し出し、そ� �により、コイルスプリング47の弾性力でボー ル部14をソケット16の底面に押しつけつつピ� �トン12を回転させるようになっている。加工 工程中、ピストン12は、シュー15のように断� �的ではなく、連続的に回転する。加工工程� �のピストン12のトータルの回転量は1回転(360� ��)以上である。

 本実施形態では、シュー支持装置41から� �ュー15に回転力が加えられるとともにピスト ン支持装置42からピストン12にも回転力が加� �られるが、必ずしもそうでなければならな� �わけではない。シュー15にだけ(換言すれば� �ソケット16を有する第2部材にだけ)シュー支� ��装置41から回転力が加えられ、他方、ピス� �ン12(換言すれば、ボール部14を有する第1部� �)は、回転するシュー15に引っ張られて従属� �に回転するにすぎないか又は回転しないよ� �固定されていてもよい。また、ピストン12と シュー15の双方が回転する場合、両者12、15が 同一方向へ同一速度で回転することが好まし いが、これも、必ずしもそうでなければなら ないわけではない。

 上記一対の金型20、30は、例えばSKDやSKS等 の冷間金型用鋼材製であり、その具体的な形 状については後述する。この一対の金型20、3 0は、図1及び図2に示すように、回転支持装置 40により支持されたソケット16の開口17を囲む 壁18を、径方向外側から挟むように配置され� ��。一方の金型(以下、下型という)20は、回転 支持装置40により支持されたソケット16の下� �に配置され、押圧装置50に備えられる下スラ イド22に取り付けられる。他方の金型(以下、 上型という)30は、回転支持装置40により支持� ��れたソケット16の上方に配置され、押圧装� �50に備えられる上スライド32に取り付けられ� ��。下スライド22と上スライド32はいずれも、 ベースキャビネット90の天板91上に垂直に起� �固定された2本のフレームロッド38に沿って� �直方向に移動可能である。下スライド22は、 ベースキャビネット90の天板91の中央部に設� �られた貫通穴95を通って天板91の上方へ突出� ��るプレスロッド27に結合される。下スライ� �22に取り付けられた下型20は、加工工程中、� ��レスロッド27よって、後述するような垂直� �向の振動運動と上昇運動とを組み合わせた� �様で駆動される。上スライド32は、2本のフ� �ームロッド38の上端部に固定されたクロスバ ー35に取り付けられた位置調整ねじボルト36� �結合される。位置調整ねじボルト36によって 、上スライド32に取り付けられた上型30の加� �工程中の高さ位置が設定される。

 押圧装置50は、上述した2つのスライド22� �32を備えるとともに、下スライド22を駆動す� ��スライド駆動装置51を備える。図1に示され� ��ように、スライド駆動装置51の大部分は、� �ースキャビネット90の内部に収納され、それ により、このボールジョイント製造装置1は� �ンパクトである。スライド駆動装置51は、加 工工程中、下型20と上型30がソケット16の壁18� ��外面を径方向内方へ繰り返し断続的に押圧� ��ながら徐々に両者間の距離を縮めて行くよ� ��に、上述したプレスロッド27により下スラ� �ド20を垂直方向の振動運動と上昇運動とを組 み合わせた態様で駆動する。スライド駆動装 置51は、下型20を上方へ所定の移動時間長に� �たり所定の移動距離だけ上昇移動させる第1� ��動機構52と、第1駆動機構が下型20を上昇移� �させている間に、上記移動時間より短い周� �で且つ上記移動距離よりも小さい振幅で下� �20を垂直方向に振動させる第2駆動機構53とを 有する。

 より具体的には、スライド駆動装置51は� �図1に示すように、アーム60を有し、アーム60 は、天板91の下面に固定された支持部材61に� �回転ジョイント62を介して回動可能に結合さ れている。アーム60には、2つの動力源(典型� �にはモータ)63、64が固定されている。上述し た第2駆動機構53は、アーム60の一方のモータ6 3と、モータ63の回転シャフト65に固定された� ��柱カム66と、円柱カム66に回動可能に結合さ れたリンクロッド67と、リンクロッド67に回� �ジョイント68を介して回動可能に結合された 上述のプレスロッド27とを有する。円柱カム6 6の中心軸と、モータ63の回転シャフト65の中� ��軸は、上述した振動運動の振幅の半分に相� ��する距離だけずれている。モータ63は、加� �工程中、上述した振動運動の周期に相当す� �周期(例えば、数百ミリ秒から1秒程度)で多� �回繰り返し回転する。このモータ63の多数回 回転により、プレスロッド27が上述の振幅と� ��期で垂直方向に振動して、下スライド22上� �下型20を同様に振動させる。

 また、上述した第1駆動機構52は、アーム6 0の他方のモータ64と、モータ64の回転シャフ� ��69に固定された円柱カム70と、円柱カム70に� ��動可能に結合されたリンクロッド71と、リ� �クロッド71に回転ジョイント73を介して回動� ��能に結合されるとともに天板91の下面に固� �された支持部材72とを有する。円柱カム70の� ��心軸とモータ64の回転シャフト69の中心軸と は、上述した上昇移動の移動距離の半分に、 回転ジョイント62の中心から一方のモータ63� �回転シャフト65の中心までの距離と回転ジョ イント62の中心から他方のモータ64の回転シ� �フト69の中心までの距離との比を乗じて算出 される距離に概略相当する距離だけずれてい る。モータ64は、加工工程中、上述した上昇� ��動の移動時間(つまり、加工時間であり、例 えば、数十秒から百数十秒程度)に相当する� �間をかけて180度回転する。このモータ64の180 度回転により、アーム27が上記移動時間の間� ��、破線で示すように、回転ジョイント62を� �点にして上方向に回動して(換言すれば、上� ��した第2駆動機構53が上昇して)、プレスロッ ド27を上記移動距離だけ上昇させ、よって、� ��スライド22上の下型20が同様に上昇する。

 上述した第1駆動機構52と第2駆動機構53の� ��用により、加工工程中、図5に実線の曲線80� ��示すように、下型20と上型30との間の距離が 小さい振幅で短い周期での振動を繰り返しな がら、図5に一点鎖線の傾斜線81で示すように 、上記振動運動の各周期での下型20と上型30� �最も近づいた時の距離が徐々に縮まってい� �。その結果、加工工程中、下型20と上型30は� ��シュー15のソケット16の壁18の外面を、上記� ��動運動の周波数で径方向内方へ断続的に繰� ��返し押圧していく。また、上述したように� ��加工工程中、回転支持装置40が、シュー15(� �ケット16)に回転力を加えるから、断続的に� �り返される押圧の各インターバルに、ソケ� �ト16が或る小さい角度だけ回転する(各押圧� �には回転を停止する)。従って、加工工程中� ��図6に示すように、ソケット16の壁18の外面� �全周にわたる多数の点82、82、…が逐次に押� ��されていき、ソケット16の壁18の径は全周に わたって均一に縮められていく。上記断続的 な押圧と回転の力学的条件を適切に設定する ことにより、ボール部14とソケット16との間� �クリアランスを適正に制御することができ� �。また、ソケット16の壁18の外面上の多数の� ��82、82、82、…が逐次に押圧されるので、従� ��のかしめ加工のように、ソケットの壁の外� ��の全域が拘束された状態で同時に押圧され� ��場合に比較して、壁18の表面上には皺が発� �しにくい。また、ソケット16の外面にパーテ ィングラインは生じない。上述したように、 加工時間Tは例えば数十秒から百数十秒程度� �振動周期は例えば数百ミリ秒から1秒程度と� ��ることができるが、これは単なる例示であ� ��、ボールジョイント10の諸元によってその� �適値は変わるであろう。

 次に、本実施形態のボールジョイント製� ��装置1で使用される金型20、30の具体的な形� �とその機能について説明する。ここで、本� �施形態では2つの金型20と30は基本的に同一形 状であり、そのため、一方の金型20の形状の� ��を説明する。

 図7Aと図7Bは、金型20の一つの形状例を示� ��金型20の正面図とその対称軸面に沿った断� �図である。図8Aと図8Bは、金型20がソケット16 の壁18を押圧する前の状態と押圧している時� ��状態とを示す断面図である。

 図7A、Bと図8A、Bに示すように、金型20は� �ソケット16の壁18の外面に当接してこれを押� ��する押圧面100を有する。押圧面100は、図7A� �示すように、ソケット16の壁18の外径より若� ��大きい曲率半径をもって、壁18の周に沿っ� �断面形状において凹状に湾曲し、かつ、図7B に示すように、ソケット16の中心軸に沿った� ��面形状においても所定の曲率半径をもって� ��状に湾曲している。このように、押圧面100� ��、3次元的な凹面(略凹球面)の形状をもつ。� ��して、図8A、Bから分かるように、凹面状の� ��圧面100は、押圧時に、ソケット16の壁18の外 面を、ソケット16(壁18)の径方向内方へ向かう 方向成分101と軸方向後方へ向かう方向成分102 をもつ斜め方向103へ押圧する。このようにソ ケット16の壁18を単純に径方向内方へのみ押� �するのではなく、径方向内方成分101と軸方� �後方成分102をもった斜め方向103へ押圧する� �とにより、ボール部14とソケット16との間の� ��リアランスを適正に制御しながらソケット1 6の壁18を内方へ曲げることが、より容易であ る。

 図9Aと図9Bと図9Cは、金型20の別の形状例� �示す金型20の正面図とその対称軸面に沿った 断面図と押圧部の拡大断面である。図10Aと図 10Bと図10Cは、図9A~Cに示された金型20がソケッ ト16の壁18を押圧する前の状態と加工工程の� �期における押圧時の状態と後期における押� �時の状態を示す断面図である。

 図9A~Cに示されるように、金型20は3次元的 な凹面形状をもつ押圧面110を有し、押圧面110 は、相互に異なる3次元的な凹面形状をそれ� �れもつ複数(例えば2つ)のサブ押圧面111、112� �有する。これらのサブ押圧面111、112はいず� �も例えば略凹球面の形状をもつが、配置に� �いて相違し、且つ、曲率半径R1、R2及び(又は )曲率中心P1、P2の位置においても相違する。� ��なわち、第1サブ押圧面111は、第2サブ押圧� �112に比較して、ソケット16の軸方向において 先端により近く且つ径方向においてより内方 の位置に配置され、ソケット16の壁18の外面� �対する傾斜角度はより急である。このよう� �第1と第2のサブ押圧面111、112の異なる配置と 凹面形状の具体的な仕様は、加工工程におい てこれらのサブ押圧面111、112が以下に述べる ような作用を奏するように設定されている。

 すなわち、図10Bに示すように、加工工程� ��前期では、第1サブ押圧面111だけがソケット 16の壁18における先端により近い(つまり、軸� ��向においてより前方に位置する)第1部分18A� �外面に当接して、そこを径方向内方成分と� �方向後方成分とをもつ斜め方向120へ押圧す� �。このとき、第2サブ押圧面112は、壁18にま� �接触してない。この前期において、図6を参� ��して既に説明したように、壁18の第1部分18A� ��外面の多数の点が逐次に押圧されて、第1部 分18Aが内方にへ曲げられその径が縮小する。 第1部分18Aが適度に曲がると、第1サブ押圧面1 11ではなく第2サブ押圧面112が壁18に接触する� ��うになって、加工工程は後期へ移行する。

 図10Cに示すように、加工工程の後期では� ��第2サブ押圧面112だけが壁18における先端か� ��より遠い第2部分18Bの外面に当接して、そこ を径方向内方成分と軸方向後方成分とをもつ 斜め方向121へ押圧する。このとき、第1サブ� �圧面111は、壁18に最早接触しない。この後期 においても、図6を参照して既に説明したよ� �に、壁18の第2部分18Bの外面の多数の点が逐� �に押圧されて、第2部分18Bが内方へ曲げられ� ��の径が縮小する。第2部分18Bが適度に曲がる と、加工工程は完了する。

 このように、配置と形状の異なる複数の� ��ブ押圧面111、112によって、ソケット16の壁18 をその先端に近い部分を早くに曲げ、先端か ら遠い部分を遅くに曲げるという加工手順を 採用することにより、ソケット16とボール部1 4との間のクリアランスが適切になるように� �ケット16の壁18を変形させることが、一層容� ��である。なお、図9A~C及び図10A~Cでは、それ� ��のサブ押圧面111、112は、相互間の境界が明� ��な(つまり、境界での接線方向が明らかに相 違する)曲面として図示されているが、そう� �ある必要はなく、相互間の境界が不明確な(� ��まり、境界での接線方向が一致又は極めて� ��い)曲面であってもよい。或いは、図8A、Bに 示されたような1つの凹曲面である押圧面100� �もつ金型20において、図10A~Cに例示されたよ� ��に加工工程中に壁18の被加工個所が先端に� �い個所から遠い個所へと移動していくよう� �、その一つの押圧面100内の場所に応じて(特� ��、軸方向の位置に応じて)、その押圧面100の 曲率半径及び(又は)曲率中心位置が変化して� ��てもよい。なお、上記のような加工工程中� ��おける壁18の被加工個所の軸方向における� �動の態様としては、隔たった個所間をジャ� �プする不連続的な移動であってもよいし、� �続する箇所を順次にたどっていく連続的な� �動であってもよい。

 上述したような壁18の被加工個所を先端� �近い個所から遠い個所へと移動させる加工� �順は、例えば、ボール部14の材料よりもソケ ット16の壁18の材料の方が硬いという条件下� �おいて、特に有用である。

 このような条件をもつボールジョイント� ��一つの典型例を、図11に示す。

 図11に示されたボールジョイント200は、� �に説明した図3に示されたボールジョイント1 0と同様に斜板式油圧ピストンポンプのピス� �ン12とシュー15とから構成されるが、しかし� ��シュー15がボール部14を有し、ピストン12が� ��ケット16を有する点において、図3に示され� ��ボールジョイント10とは相違する。一般に� �ピストン12は鋼のような硬い材料で形成され 、シュー15は銅合金等のような軟らかい材料� ��形成されるから、ソケット16の方がボール� �14より硬い。

 このような条件をもつボールジョイント2 00のソケット16の壁18の径を縮小させるために は、上述したような壁18の被加工個所を先端� ��近い個所から遠い個所へと移動させる加工� ��順を採用することが好ましい。勿論、この� ��工手順は、図3に示されたようなボールジョ イント10が典型的にもつ条件のように、ソケ� ��ト16の方がボール部14より柔らかいという条 件下でも適用可能である。

 以上、本発明の好適な実施形態を説明し� ��が、上記の実施形態は本発明の説明のため� ��例示であり、本発明の範囲を上記の実施形� ��にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、� ��の要旨を逸脱しない範囲で、上記の実施形� ��とは異なる様々な態様でも実施することが� ��きる。

 例えば、金型20、30や回転支持装置40や押� ��装置50の具体的な構成には多くのバリエー� �ョンが採用し得る。例えば、押圧装置50には 、上述したカムプレス機だけでなく、クラン クプレス機、他のリンクモーションプレス機 、ねじプレス機、流体圧プレス機等の種々の タイプのプレス機が採用し得る。

 押圧装置50のスライド駆動装置51は、回転 支持装置40の下方だけでなく、上方又は他の� ��向の位置に配置されてもよい。

 金型20、30の間でソケット16が回転する代� ��りに、ソケット16の周りを金型20、30が回転� ��てもよい。

 加工対象のボールジョイントは、斜板式� ��圧ピストンポンプのピストンとシューから� ��るジョイントだけでなく、その他の種々の� ��途と構造をもつジョイントであってもよい� ��

 加工工程中の金型20、30の振動運動は、図 5の曲線80に例示されたような、接近し次に離 反するという明確な大きさの空間的振幅をも つ振動でなくてもよい。この振動運動は、例 えば、加工に適した大きさの押圧力を断続的 にソケット16に加える圧力的な振動(押圧と押 圧解除を繰り返す振動)であればよく、空間� �な振動の振幅は微小であってもよい。すな� �ち、金型20、30の空間的な振動は、断続的に� ��り返される押圧のインターバルに、ソケッ� ��16が回転できるよう、必要最低限のマージ� �分だけ金型20、30間の距離が広がるようなも� ��であればよい。