JP2010230048A - ブーツ取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】安定したシール性能を低コストに確保し得るブーツ取付構造を提供する。
【解決手段】等速自在継手１０の内側継手部材に連結されたシャフト１７と、シャフト１７に外嵌される樹脂製等速自在継手ブーツ１とを取付けるブーツ取付構造である。ブーツ１は、シャフト１７に外嵌される開口側の第１円筒部２ａと、第１円筒部２ａよりも軸方向内方側に配設されてシャフト１７に外嵌される第２円筒部２ｂと、第１円筒部と第２円筒部との間に配設されて外径側へ突出する山部２ｃとを備える。ブーツ１の第２円筒部２ｂの内径寸法とシャフト１７の第２円筒部対応部２１の外径寸法とを同一する。第１円筒部２ａへの外径側からのレーザー光照射による第１円筒部対応部２０の加熱で、ブーツ１の第１円筒部２ａをシャフト１７の第１円筒部対応部２０に衝合状態で接合一体化する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ブーツ取付構造に関する。

例えば自動車や各種産業機械の動力伝達機構に組み込まれる等速自在継手には、継手内部への塵埃などの異物侵入防止や継手内部に封入されたグリースの漏洩防止を目的として、ブーツ（等速自在継手用ブーツ）が装着される。

ところで、等速自在継手（固定型等速自在継手）は、図６に示すように、内周面に複数のトラック溝１１２を形成した外側継手部材としての外輪１１１と、外周面に複数のトラック溝１１４を形成した内側継手部材としての内輪１１３と、外輪１１１のトラック溝１１２と内輪１１３のトラック溝１１４とで協働して形成されるボールトラックに配された複数のボール１１５と、ボール１１５を収容するためのポケット１１６ａを有するケージ１１６とで主要部が構成されている。内輪１１３の内周には、セレーションやスプライン等のトルク伝達手段を介してシャフト１１７が連結される。

また、このような等速自在継手に装着されるブーツ１００は、小径部１０１と、大径部１０２と、小径部１０１と大径部１０２とを連結する蛇腹部１０６とを備える。蛇腹部１０６は、谷部１０４と山部１０５とが交互に形成されてなる。そして、ブーツ１００の大径部１０２が、等速自在継手の外輪１１１の開口部に外嵌された状態でブーツバンド１０８が締め付けられて、外輪１１１に固定される。また、ブーツ１００の小径部１０１は、シャフト１１７の被取付部１２０に外嵌された状態でブーツバンド１０８が締め付けられて、シャフト１１７に固定される（特許文献１参照）。

ブーツ１００の小径部１０１および大径部１０２の外周面には環状の凹溝１０７がそれぞれ設けられ、各凹溝１０７にブーツバンド１０８が嵌合される。一方、シャフト１１７の被取付部１２０には二条の環状突起１２３，１２４が設けられている。すなわち、ブーツ１００は樹脂材料で形成されるのが一般的で、小径部１０１および大径部１０２のうち、特に小径部１０１におけるシール性は、ブーツバンド１０８を締め付けてシャフト１１７に設けた環状突起１２３，１２４を小径部１０１の内径面に食い込ませることによって確保される仕様となっている。

特開平７−１４５８６３号公報

上記構造で安定したシール性を確保するには、ブーツバンド１０８を所定の締め代で精度良く締め付ける必要があるが、かかる高精度な締め付けを簡便にかつ個体間でのばらつきを生じさせることなく行うのは困難である。特に上記のようにシール性向上を目的として、シャフト１１７の外周面に環状突起を設けた場合には、ブーツバンド１０８を精度良く締め付けることが一層難しくなる。かかるブーツバンド締め付けの困難性とブーツバンド１０８を用いることによる部品点数増とから、等速自在継手のコスト増が避けられないものとなっている。

また、樹脂ブーツは一般に型成形されるが、上記のように小径部１０１および大径部１０２の外周面に凹溝１０７を設ける場合、ブーツ１００の成形型が複雑化する。さらに、上記構造においては、シャフト１１７に環状突起１２３，１２４を設ける分、シャフト１１７形状が複雑化している。これら成形型や部材形状の複雑化は等速自在継手のコスト高を招く。

そこで、本発明は斯かる実情に鑑み、安定したシール性能を低コストに確保し得るブーツ取付構造を提供することにある。

本発明のブーツ取付構造は、等速自在継手の内側継手部材に連結されたシャフトと、このシャフトに外嵌される樹脂製等速自在継手ブーツとを取付けるブーツ取付構造において、前記等速自在継手用ブーツは、シャフトに外嵌される開口側の第１円筒部と、この第１円筒部よりも軸方向内方側に配設されてシャフトに外嵌される第２円筒部と、第１円筒部と第２円筒部との間に配設されて外径側へ突出する山部とを備え、ブーツの第２円筒部の内径寸法とシャフトの第２円筒部対応部の外径寸法とを同一とし、第１円筒部への外径側からのレーザー光照射による第１円筒部対応部の加熱で、等速自在継手用ブーツの第１円筒部をシャフトの第１円筒部対応部に衝合状態で接合一体化したものである。

等速自在継手用ブーツの小径部の第１円筒部がシャフトの第１円筒部対応部に外嵌された状態で、レーザー光を照射して、シャフトの第１円筒部対応部を加熱する。この加熱によって、等速自在継手用ブーツの樹脂材料内部から熱分解されたガスが膨らみ、樹脂内部に気泡を発生する。この時、マイクロサイズ領域ではあるが、気泡発生に伴う爆発的な圧力が接合部にかかり、接合部の金属材料及び樹脂材料の温度が高くなっていることと相まって、気泡周辺部の樹脂材料と金属材料が、アンカー効果などの物理的な接合又は金属酸化物を通じた化学的な接合を可能にする条件を満たし接合する。さらに、樹脂材料が冷え固まる際には、気泡の温度も減少するため、気泡内部の圧力が低下し、吸着力が発生する。特に、加熱源としてレーザー光を用いることによって、局所的な急激な冷却が可能となり、気泡発生にともなう圧力・吸着力を増加させることができ、金属材料と樹脂材料の接合を促進させることができる。

すなわち、レーザー溶着接合法は、金属とプラスチックとを重ねて、そこにレーザー光を照射するだけで接合できる手法である。原理は、プラスチックのレーザー透過性や金属でも局所的に十分に過熱できるレーザー光の高パワー密度を利用し、プラスチック側、金属側のどちらかからレーザー光を照射し、金属材料と接している境界部のプラスチックを選択的に、溶融させて分解温度以上に急速に加熱し、その分解によって泡を発生させる。泡周辺部の高温の融液と金属表面に対して、高温・高圧の条件が実現され、ミクロンオーダで接合（ファンデルワールス力）された接合部が得られる。このため、レーザー溶着接合法は、金属材料と樹脂材料とを、樹脂材料表面側からレーザー光を照射することで生じる物理的相互作用により、接合するものである。ここで、物理的相互作用とは分子間（引）力といわれるもので、あらゆる分子の間の引き合う力（ファンデルワールス力）をいい、二次結合力ともいう。

ところで、従来のものでは、等速自在継手が高角度（例えば、４０°以上）となって、ブーツが大きく変形する場合に、小径部と蛇腹部との間のコーナ部において、圧縮側に大きく屈曲し、引張り側に拡張する。これによって、小径部の端部（コーナ部側）で回転時交番的に軸方向引裂きの力が作用し、除々に剥離して行く。このため、最終的には小径部がシャフトから外れることになる。

これに対して、本発明のように、シャフトに外嵌される開口側の第１円筒部と、この第１円筒部よりも軸方向内方側に配設されてシャフトに外嵌される第２円筒部と、第１円筒部と第２円筒部との間に配設されて外径側へ突出する山部とを設けることによって、山部及び第２円筒部はいわゆるクッション材として機能する。すなわち、第２円筒部はシャフトに対する軸方向の摺動とシャフトから離間する方向の変位等が可能であり、山部においてはその傾斜角度の変位が可能であるので、この第２円筒部よりも開口側にある接合部である第１円筒部に軸方向引裂きの力が作用しないようにすることができる。このため、シャフトとの接合部を構成する第１円筒部には回転時の軸方向引裂き力が生じず、第１円筒部（接合部）全域で受けられる軸方向せん断力のみが作用することになり、この第１円筒部のシャフトからの剥離を防止することができる。

レーザー光照射にて、シャフトの第１円筒部対応部の表面温度を等速自在継手ブーツに用いられる樹脂材料の溶解・分解温度よりも高くするのが好ましい。このような温度とすることによって、樹脂内部における気泡の発生が安定する。

樹脂材料がレーザー透過性の熱可塑性エラストマーであるのが好ましい。このようにレーザー透過性のものを使用すれば、この樹脂材料に対してレーザー光を照射することによって、レーザー光が透過して第１円筒部対応部を加熱することができる。

前記第１円筒部とシャフトの第１円筒部対応部との締代を０．０５ｍｍ以上１．２ｍｍ以下とするのが好ましい。このような締代とすることによって、接合時に、最適な高温・高圧の条件を実現することができる。

レーザーとして半導体レーザー又はファイバーレーザーを使用することができ、既存のレーザー照射装置を用いることができる。また、レーザーの照射方式を連続式とすることができる。レーザーのスポットが直径２ｍｍ以上の円形であっても、長辺が２ｍｍ以上の矩形形状であってもよい。

本発明のブーツ取付構造では、ブーツバンドを省略することができ、等速自在継手への組み付け時の部品点数を減少させることができる。このため、ブーツの組み付け性の向上を図ることができて、低コスト化を達成できる。また、シャフトにおいても、従来のブーツ取付構造で設けられていた環状突起等を必要としない。このため、シャフトの形状の簡素化を図ることができ、製造コストの低減を達成できる。

しかも、第１円筒部の外径側からレーザー光を照射すればよいので、接合作業の簡略化を図ることができるとともに、レーザー光照射装置を既存のものを用いることができる。特に、シャフトの第１円筒部対応部の表面温度を樹脂材料の溶解・分解温度よりも高くすることによって、樹脂内部における気泡の発生が安定し、安定した接合力を発揮できる。

第２円筒部及び山部を設けることによって、シャフトとの接合部を構成する第１円筒部には回転時の軸方向引裂き力が生じず、第１円筒部（接合部）全域で受けられる軸方向せん断力のみが作用することになり、この第１円筒部のシャフトからの剥離を防止することができる。これによって、ブーツがシャフトに長期にわたって安定して接合され、優れたシール性能を発揮する。

樹脂材料をレーザー透過性の熱可塑性エラストマーを使用すれば、この樹脂材料に対してレーザー光を照射することによって、レーザー光が透過して第１円筒部対応部を加熱することができ、短時間に効率よく接合できる。

第１円筒部とシャフトの第１円筒部対応部との締代を０．０５ｍｍ以上１．２ｍｍ以下とすることによって、接合時に最適な高温・高圧の条件を実現することができ、より安定した接合力で接合することができる。

既存のレーザー照射装置を用いることができ、コストの低減を図ることができる。また、レーザーの照射方式を連続式とすることができ、効率のよいレーザー照射を行うことができる。レーザーのスポットが直径２ｍｍ以上の円形であっても、長辺が２ｍｍ以上の矩形形状であっても、第１円筒部対応部の加熱が安定する。

本発明の実施形態を示すブーツを装着した状態の等速自在継手の断面図である。 前記ブーツの小径部の拡大断面図である。 本発明にかかるブーツ取付構造によるブーツ固定方法を示し、レーザー光照射前の拡大断面図である。 前記ブーツ固定方法を示し、レーザー光照射状態の拡大断面図である。 前記ブーツ固定方法を示し、レーザー光照射終了状態を示す拡大断面図である。 従来の等速自在継手用ブーツを用いた等速自在継手の拡大断面図である。

以下本発明の実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。

図１は、本発明に係る等速自在継手用ブーツを取り付けた等速自在継手を示すものである。この場合の等速自在継手１０は、内周面に複数のトラック溝１２を形成した外側継手部材としての外輪１１と、外周面に複数のトラック溝１４を形成した内側継手部材としての内輪１３と、外輪１１のトラック溝１２と内輪１３のトラック溝１４とで協働して形成されるボールトラックに配された複数のボール１５と、ボール１５を収容するためのポケット１６ａを有するケージ１６とで主要部が構成されている。内輪１３の内周には、セレーションやスプライン等のトルク伝達手段を介してシャフト１７が連結される。なお、この等速自在継手１０は外側継手部材と内側継手部材とが相対的な角度変位のみを許容する、いわゆる固定型等速自在継手である。

シャフト１７は、例えば、Ｓ４０Ｃ、ＳＢＭ４０Ｃ等に代表される炭素鋼、特に高周波焼入れ等の焼入れ処理が施された炭素鋼を用いて中空軸あるいは中実軸に形成されている。なお、シャフト表面に、防錆のためにパーカ処理を施してもよい。ここで、パーカ処理とは、表面にリン酸マンガン皮膜をつける処理である。

また、外輪１１は、シャフト１７と同様に、例えば、Ｓ４０Ｃ、ＳＢＭ４０Ｃ等に代表される炭素鋼、特に高周波焼入れ等の焼入れ処理が施された炭素鋼を用いてカップ状に形成される。外輪１１の開口部外周面には平滑な円筒面状をなす被取付部１９が設けられる。

ブーツ１は熱可塑性ポリエステルエラストマーからなる。熱可塑性ポリエステルエラストマーは、高融点結晶性ポリエステル重合体セグメント（ａ）と低融点重合体セグメント（ｂ）からなるポリエステルブロック共重合体を主体とするものである。

ブーツ１は、シャフト１７に外嵌される小径部２と、外輪１１に外嵌される大径部３と、小径部２と大径部３とを連結する蛇腹部４とを備える。蛇腹部４は、軸方向に沿って交互に配設される山部５および谷部６と、両部を接続する傾斜部８とからなる。また、図２に示すように、小径部２は、開口側の第１円筒部２ａと、蛇腹部４側の第２円筒部２ｂと、第１円筒部２ａと第２円筒部２ｂとの間の山部２ｃとを有する。この場合、第１円筒部２ａの肉厚Ｔ１は、第２円筒部２ｂの肉厚Ｔ２よりも小さく設定される。なお、この実施形態においては、第１円筒部２ａと山部２ｃとの間に第２円筒部２ｂの肉厚Ｔ２と略同一の厚肉部２ｄが設けられている。

具体的には、熱可塑性ポリエステルエラストマーにてブーツ１を構成した場合、その第１円筒部２ａの外径寸法を１０ｍｍ〜３０ｍｍ程度とすれば、第１円筒部２ａの軸方向長さＬ１を５ｍｍ〜１５ｍｍ程度とし、第１円筒部２ａの肉厚Ｔ１を０．７ｍｍ〜１．２ｍｍ程度とし、第１円筒部２ａの内径寸法Ｄ１を８ｍｍ〜２８ｍｍ程度とする。

第２円筒部２ｂは、その外径寸法を１２ｍｍ〜３２ｍｍ程度とすれば、第２円筒部２ｂの軸方向長さＬ２を１０ｍｍ〜１５ｍｍ程度とし、第２円筒部２ｂの肉厚Ｔ２を１．５ｍｍ〜２．５ｍｍ程度とし、第２円筒部２ｂの内径寸法Ｄ２をシャフト当該部径より０．５ｍｍ〜１．０ｍｍ程度大きくした。

山部２ｃの高さＴを３ｍｍ〜５ｍｍ程度とし、拡開角度θを６０°〜９０°程度とする。

なお、前記各寸法は、自由状態（非装着状態）での寸法である。このため、等速自在継手への装着状態では、これらの寸法は変位する場合がある。

熱可塑性ポリエステルエラストマーを構成するポリエステルブロック共重合体の高融点結晶性ポリエステル重合体セグメント（ａ）は、芳香族ジカルボン酸またはそのエステル形成性誘導体と脂肪族ジオールから形成されるポリエステルであり、好ましくはテレフタル酸および／またはジメチルテレフタレートと１，４−ブタンジオールから誘導されるポリブチレンテレフタレートである。この他に、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレン−２，６−ジカルボン酸、あるいはこれらのエステル形成性誘導体などのジカルボン酸成分と、分子量３００以下のジオール、例えば、エチレングリコール、トリメチレングリコール、ペンタメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、デカメチレングリコールなどの脂肪族ジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、トリシクロデカンジメチロールなどの脂環式ジオール、ビス（ｐ−ヒドロキシ）ジフェニル、ビス（ｐ−ヒドロキシフェニル）プロパン、４，４’−ジヒドロキシ−ｐ−タ−フェニル、４，４’−ジヒドロキシ−ｐ−クオ−タ−フェニルなどの芳香族ジオールなどから誘導されるポリエステル、あるいはこれらのジカルボン酸成分およびジオール成分を２種以上併用した共重合ポリエステルであっても良い。また、アジピン酸やセバシン酸などの脂肪族ジカルボン酸を共重合しても良い。さらに、３官能以上の多官能カルボン酸成分、多官能オキシ酸成分および多官能ヒドロキシ成分などを５モル％以下の範囲で共重合することも可能である。

熱可塑性ポリエステルエラストマーを構成するポリエステルブロック共重合体の低融点重合体セグメント（ｂ）は、脂肪族ポリエーテルおよび／または脂肪族ポリエステルである。脂肪族ポリエーテルとしては、ポリ（エチレンオキシド）グリコール、ポリ（プロピレンオキシド）グリコール、ポリ（テトラメチレンオキシド）グリコール、ポリ（ヘキサメチレンオキシド）グリコール、エチレンオキシドとプロピレンオキシドの共重合体、ポリ（プロピレンオキシド）グリコールのエチレンオキシド付加重合体、エチレンオキシドとテトラヒドロフランの共重合体などが挙げられる。また、脂肪族ポリエステルとしては、ポリカプロラクトン、ポリエナントラクトン、ポリカプリロラクトン、ポリブチレンアジペート、ポリエチレンアジペートなどが挙げられる。これらの脂肪族ポリエーテルおよび／または脂肪族ポリエステルのなかで、得られるポリエステルブロック共重合体の弾性特性からポリ（テトラメチレンオキシド）グリコール、ポリ（プロピレンオキシド）グリコールのエチレンオキシド付加物、ポリカプロラクトン、ポリブチレンアジペート、ポリエチレンアジペートなどが好ましい。また、これらの低融点重合体セグメントの数平均分子量としては共重合された状態において３００〜６０００程度であることが好ましい。ポリエステルブロック共重合体における低融点重合体セグメント（ｂ）の共重合量は、好ましくは１０〜８０重量％、更に好ましくは１５〜７５重量％である。

このブーツ１の製造方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、押出ブロー、射出ブロー、プレスブロー等のブロー成形法や射出成形法などがある。また、熱可塑性ポリエステルエラストマーに、酸化防止剤、耐光剤、耐加水分解防止剤、カーボンブラック、顔料、染料等の着色剤、難燃剤等を任意に含有させることができる。

次に、等速自在継手用ブーツの小径部２のシャフト１７への取り付け方法を説明する。この際、レーザー光照射装置（図示省略）を用いることになる。レーザー光照射装置は、放電ランプや半導体レーザー等の励起源を備え、その先端部からブーツ１の小径部２の第１円筒部２ａに向けて所定パワーのレーザー光３１（図４参照）を照射するものである。レーザー光照射装置としては、例えば、半導体励起によるＹＡＧレーザー（発振器方式：連続照射、波長１．０８μｍ）（ロフィン・バーゼルジャパン（株）社製）を用いることができる。なお、レーザー光照射装置としてはこれに限るものではなく、近赤外線レーザーである半導体レーザー、ファイバレーザーを使用することが可能である。

図３に示すように、小径部２をシャフト１７に外嵌した衝合状態とする。この状態では、小径部２の第１円筒部２ａとシャフト１７の第１円筒部対応部２０との締代を０．０５ｍｍ以上１．２ｍｍ以下とする。図４に示すように、第１円筒部２ａの外径側からレーザー光照射装置のレーザー光照射ノズルを介して第１円筒部２ａにレーザー光３１を照射する。この場合、第１円筒部２ａを介してシャフト１７の第１円筒部対応部２０の接合範囲（被照射領域）Ｈ（図５参照）を照射することになる。この照射条件としては、レーザー出力２０００Ｗ以下、ビームのフォーカス位置から外した位置を第１円筒部２ａの表面に照射することで、ビーム径（スポット径）の拡大を図る。ビームが円形であれば、ビーム径を２ｍｍ以上とし、ビームが矩形であれば、その長辺を２ｍｍ以上とするのが好ましい。なお、接合範囲（被照射領域）Ｈとして、図例では、第１円筒部２ａの蛇腹部４側を省いているが、この部位を省かなくても、第１円筒部２ａの開口側と蛇腹部４側とを省いてもよい。

照射に際しては、レーザー光照射装置側を移動させても、シャフト１７側を移動させても、レーザー光照射装置側及びシャフト１７側を移動させてもよい。この実施形態では、レーザー光照射装置側を固定して、シャフト１７側（ブーツ１側）を例えば、３０ｒｐｍで回転させてレーザー光を照射した。このため、ブーツ１とシャフト１７の全周接合を行うことになる。レーザー光の照射方式を連続式とするのが好ましいが、間欠的（パルス的）に照射するものであってもよい。なお、照射するレーザー光のパワーは任意に調整可能なものが好ましい。

レーザー光を照射すれば、接合範囲（被照射領域）Ｈが加熱され、この範囲Ｈが樹脂材料の溶解・分解温度よりも高く（熱可塑性ポリエステルエラストマーの溶解・分解温度よりも高い４００℃以上と）なる。これによって、この範囲Ｈに対応する樹脂材料内部から熱分解されたガスが膨らみ、樹脂内部に気泡を発生させる程度まで加熱する。この時、マイクロサイズ領域ではあるが、気泡発生に伴う爆発的な圧力が接合部にかかり、接合部の金属材料及び樹脂材料の温度が高くなっていることと相まって、気泡周辺部の樹脂材料と金属材料が、アンカー効果などの物理的な接合又は金属酸化物を通じた化学的な接合を可能にする条件を満たし接合する。さらに、樹脂材料が冷え固まる際には、気泡の温度も減少するため、気泡内部の圧力が低下し、吸着力が発生する。特に、加熱源としてレーザー光を用いることによって、局所的な急激な冷却が可能となり、気泡発生にともなう圧力・吸着力を増加させることができる。このため、金属材料であるシャフト１７と樹脂材料である小径部２の接合を促進させることができ、小径部２の第１円筒部２ａとシャフト１７とは安定した接合力で、接合することになる。このため、レーザー溶着接合法は、金属材料と樹脂材料とを、樹脂材料表面側からレーザー光を照射することで生じる物理的相互作用により、接合するものである。ここで、物理的相互作用とは分子間（引）力といわれるもので、あらゆる分子の間の引き合う力（ファンデルワールス力）をいい、二次結合力ともいう。

すなわち、このようなレーザー光を用いたレーザー溶着接合法は、金属とプラスチックとを重ねて、そこにレーザーを照射するだけで接合できる手法である。原理は、プラスチックのレーザー透過性や金属でも局所的に十分に過熱できるレーザーの高パワー密度を利用し、プラスチック側、金属側のどちらかからレーザーを照射し、金属材料と接している境界部のプラスチックを選択的に、溶融させて分解温度以上に急速に加熱し、その分解によって泡を発生させる。泡周辺部の高温の融液と金属表面に対して、高温・高圧の条件が実現され、図５に示すように、ミクロンオーダで接合（ファンデルワールス力）される。

また、大径部３においても、同様にレーザー光を照射することによって、外輪１１の被取付部１９に接合することができる。すなわち、大径部３を外輪１１の被取付部１９に外嵌した衝合状態とする。この状態では、大径部３と外輪１１の被取付部１９との締代を０．０５ｍｍ以上１．２ｍｍ以下とする。大径部３の外径側からレーザー光照射装置のレーザー光照射ノズルを介して大径部３にレーザー光を照射する。

このため、大径部３においても、大径部３にレーザー光を照射することによる作用が生じ、大径部３と外輪１１の被取付部１９とは安定した接合力で、接合することになる。なお、大径部３は、その外径寸法を４０ｍｍ〜１２０ｍｍ程度とすれば、大径部３の軸方向長さを５ｍｍ〜１５ｍｍ程度とし、大径部３の肉厚を０．７ｍｍ〜１．２ｍｍ程度とし、大径部３の内径寸法を３８ｍｍ〜１１８ｍｍ程度とする。

大径部３においては、図６に示す従来のものと同様、ブーツバンドを用いて固定するようにしてもよい。ブーツバンドとしては、いわゆるワンタッチ式ブーツバンド、オメガバンド、円環バンド等の種々のタイプのものを使用することができる。ワンタッチ式ブーツバンドとは、帯状の金属材からなるバンド部材を輪状に湾曲させてその両端を重ね合わせた状態に結合するものである。オメガバンドとは、張り出し部の根元部分を加締めて輪状部を縮径させるものである。円環バンドとは、円筒状の輪状部のみから構成され、この環状部を機械的、あるいは電気的に塑性変形させて縮径させるものである。

このように、本発明のブーツ取付構造では、ブーツバンドを省略することができ、等速自在継手１０への組み付け時の部品点数を減少させることができる。このため、ブーツ１の組み付け性の向上を図ることができて、低コスト化を達成できる。また、シャフト１７においては、図６に示したような環状突起１２３、１２４等を必要としない。このため、シャフト１７の形状の簡素化を図ることができ、製造コストの低減を達成できる。

シャフト１７に外嵌される開口側の第１円筒部２ａと、この第１円筒部２ａよりも軸方向内方側に配設されてシャフトに外嵌される第２円筒部２ｂと、第１円筒部２ａと第２円筒部２ｂとの間にされて外径側へ突出する山部２ｃとを設けることによって、山部２ｃ及び第２円筒部２ｂはいわゆるクッション材として機能する。すなわち、第２円筒部２ｂはシャフト１７に対する軸方向の摺動とシャフト１７から離間する方向の変位等が可能であり、山部２ｃにおいてはその傾斜角度の変位が可能であるので、シャフト１７との接合部を構成する第１円筒部２ａには回転時の軸方向引裂き力が生じないようできる。このため、第１円筒部（接合部）２ａ全域で受けられる軸方向せん断力のみが作用することになり、この第１円筒部２ａのシャフト１７からの剥離を防止することができる。これによって、ブーツ１がシャフト１７に長期にわたって安定して接合され、優れたシール性能を発揮する。

しかも、第１円筒部２ａの外径側からレーザー光を照射すればよいので、接合作業の簡略化を図ることができるとともに、レーザー光照射装置を既存のものを用いることができる。特に、シャフト１７の第１円筒部２ａの表面温度を樹脂材料の溶解・分解温度よりも高くすることによって、樹脂内部における気泡の発生が安定し、安定した接合力を発揮できる。

締代を０．０５ｍｍ以上１．２ｍｍ以下とするのが好ましい。このような締代とすることによって、接合時に、最適な高温・高圧の条件を実現することができる。レーザー光を照射する際に、図示省略のクランプ機構等により接合部に対して加圧力を付加するようにしてもよい。このように、クランプ機構等により加圧力を付加するようにすれば、締代を、前記のように設定することなく、最適な高温・高圧の条件で接合できる。

レーザーとして半導体レーザー又はファイバーレーザーを使用することができるので、既存のレーザー照射装置を用いることができ、コスト低減を図ることができる。また、レーザーの照射方式を連続式とすることができる。このように連続式とすることによって、高精度かつ高強度な接合部を形成でき、効率のよいレーザー照射を行うことができる。また、レーザーのスポットが直径２ｍｍ以上の円形であっても、長辺が２ｍｍ以上の矩形形状であってもよく、第１円筒部対応部２０の加熱が安定する。

ところで、使用する樹脂がレーザー透過性の熱可塑性エラストマーであるのが好ましい。このようにレーザー透過性のものを使用すれば、この樹脂に対してレーザー光を照射することによって、レーザー光が透過して円筒部２ａを加熱することができ、短時間に効率よく接合できる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、第１円筒部２ａの外径寸法、軸方向長さＬ１、肉厚Ｔ１、内径寸法Ｄ１等としては、使用するレーザー光の種類、照射条件、ブーツ１の樹脂材料等によって相違するが、樹脂材料が溶融・分解可能な範囲で種々変更することができる。また、第１円筒部対応部２０の表面温度として、樹脂材料の溶融・分解温度よりも高くなればよいので、樹脂材料に応じて種々変更するができる。接合領域（接合範囲）Ｈとしても、安定した接合力を発揮できてシール性において欠陥が生じない範囲で種々変更できる。

レーザー照射装置と、小径部２、大径部３等との間に、レーザー光のビーム径（スポット径）を調整するための凸レンズや凹レンズを有するビーム径調整手段を配設することも可能である。また、接合作業中にレーザーの照射部位近傍を冷却するためのアルゴンガス、窒素ガス、酸素ガス、あるいはこれらの混合ガス等を吹き付けるシールドガス噴射装置を配設することも可能である。

第１円筒部２ａと第２円筒部２ｂとの間に設けられる山部２ｃとしては、２個以上の複数個であってもよい。すなわち、第１円筒部２ａと第２円筒部２ｂとの間に、小径部と大径部との間に配設される蛇腹部４のような蛇腹部を設けてもよい。

前記実施形態では、図１においてはバーフィールド型の固定式等速自在継手を示しているが、等速自在継手として、アンダーカットフリー型等の他の固定式等速自在継手であっても、クロスグルーブ型やダブルオフセット型等の摺動式等速自在継手であってもよい。

次に本発明にかかるブーツ取付構造（発明品）と、比較例にかかるブーツ取付構造（比較品）との剥離強度を調べた。発明品は、熱可塑性ポリエステルエラストマー製であって、図１に示すように、ブーツ１がその小径部２に、第２円筒部２ｂと山部２ｃとを有するものである。この場合、第１円筒部２ａの外径寸法を２５ｍｍとし、第１円筒部２ａの軸方向長さＬ１を１５ｍｍとし、第１円筒部２ａの肉厚Ｔ１を１．０ｍｍとし、第１円筒部２ａの内径寸法Ｄ１を２３ｍｍとする。また、第２円筒部２ｂの外径寸法を２４．５ｍｍとし、第２円筒部２ｂの軸方向長さＬ２を１０ｍｍとし、第２円筒部２ｂの肉厚Ｔ２を２．０ｍｍとし、第２円筒部２ｂの内径寸法Ｄ２を２４．５ｍｍとする。さらに、山部２ｃの高さＴを５ｍｍとし、拡開角度θを８５°〜９０°程度とする。第１円筒部２ａのシャフト１７に対する締代を１．０ｍｍとした。

比較品のブーツ１は、小径部２に、第２円筒部２ｂと山部２ｃとを設けることなく、第１円筒部２ａを設けたものである。この場合も、熱可塑性ポリエステルエラストマー製であって、第１円筒部２ａの寸法を前記発明品に合わせたものである。

発明品と比較品において、それぞれ、レーザー光を第１円筒部２ａの外径側から第１円筒部２ａに照射する。これによって、第１円筒部２ａを透過したレーザー光がシャフト１７の第１円筒部対応部２０を照射することになる。このため、第１円筒部対応部２０がレーザーエネルギを吸収し、加熱される。これによって、熱可塑性ポリエステルエラストマーが溶融・分解温度よりも高い温度である４００℃以上となる。なお、この加熱温度は、熱電対で測定することができる。

このように、第１円筒部対応部２０が４００℃以上となったことによって、この加熱温度がブーツ１の第１円筒部２ａに伝わり、溶解・発泡が起こり、泡周辺部の高温の融液とシャフトの第１円筒部対応部２０表面とが接合（ファンデルワールス力）し、シャフト１７とブーツ１とが固定される。

レーザー光の照射方法は、レーザー光照射装置側を固定して、ブーツ１をシャフト１７に外嵌させた状態で、ブーツ１とシャフト１７とを３０ｒｐｍで回転させて、全周（１周）接合した。また、レーザー光照射装置としては、例えば、半導体励起によるＹＡＧレーザー（発振器方式：連続照射、波長１．０８μｍ）（ロフィン・バーゼルジャパン（株）社製）を用いた。照射条件としては、レーザー出力２０００Ｗ以下、ビームのフォーカス位置から外した位置を第１円筒部２ａの表面に照射することで、ビーム径（スポット径）の拡大を図る。ビームを円形として、ビーム径を２ｍｍ以上とした。

実験として、発明品と比較品とをそれぞれ低温（例えば、−４０℃）中において、４０°の作動角で回転数１００ｒｐｍで回転させた。発明品は１０時間回転させても第１円筒部２ａでの剥離は生じなかった。これに対して、比較品は０．５時間で第１円筒部２ａでの剥離が生じた。

１ ブーツ
２ 小径部
２ａ 第１円筒部
２ｂ 第２円筒部
２ｃ 山部
１０ 等速自在継手
２０ 第１円筒部対応部
２１ 第２円筒部対応部

Claims (8)

1. 等速自在継手の内側継手部材に連結されたシャフトと、このシャフトに外嵌される樹脂製等速自在継手ブーツとを取付けるブーツ取付構造において、
   前記等速自在継手用ブーツは、シャフトに外嵌される開口側の第１円筒部と、この第１円筒部よりも軸方向内方側に配設されてシャフトに外嵌される第２円筒部と、第１円筒部と第２円筒部との間に配設されて外径側へ突出する山部とを備え、ブーツの第２円筒部の内径寸法とシャフトの第２円筒部対応部の外径寸法とを同一とし、第１円筒部への外径側からのレーザー光照射による第１円筒部対応部の加熱で、等速自在継手用ブーツの第１円筒部をシャフトの第１円筒部対応部に衝合状態で接合一体化したことを特徴とするブーツ取付構造。
2. 外径側からのレーザー光照射によるシャフトの第１円筒部対応部の加熱で、この第１円筒部対応部表面の表面温度を等速自在継手ブーツに用いられる樹脂材料の溶解・分解温度よりも高くなることを特徴とする請求項１に記載のブーツ取付構造。
3. 前記樹脂材料がレーザー透過性の熱可塑性エラストマーであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のブーツ取付構造。
4. 前記第１円筒部とシャフトの第１円筒部対応部との締代を０．０５ｍｍ以上１．２ｍｍ以下としたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のブーツ取付構造。
5. レーザー光として半導体レーザー又はファイバレーザーを使用したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のブーツ取付構造。
6. レーザー光の照射方式を連続式としたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のブーツ取付構造。
7. レーザー光のスポットが直径２ｍｍ以上の円形であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のブーツ取付構造。
8. レーザー光のスポットがその長辺が２ｍｍ以上の矩形形状であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のブーツ取付構造。

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