JP2011144850A - Constant velocity universal joint - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車や各種産業機械の動力伝達系において使用され、例えば自動車のドライブシャフトやプロペラシャフトに組み込まれ、継手外部からの異物侵入や継手内部からの潤滑剤漏洩を防止するブーツを備えた等速自在継手に関する。 The present invention is used in a power transmission system of automobiles and various industrial machines, and is provided with a boot that is incorporated in, for example, a drive shaft or a propeller shaft of an automobile and prevents foreign matter from entering from the outside of the joint or leakage of lubricant from the inside of the joint. It relates to a constant velocity universal joint.
例えば、自動車のエンジンから車輪に回転力を等速で伝達する手段として使用される等速自在継手には、固定式等速自在継手と摺動式等速自在継手の二種がある。これら両者の等速自在継手は、駆動側と従動側の二軸を連結してその二軸が作動角をとっても等速で回転トルクを伝達し得る構造を備えている。 For example, there are two types of constant velocity universal joints that are used as means for transmitting a rotational force from an automobile engine to wheels at a constant velocity: a fixed constant velocity universal joint and a sliding constant velocity universal joint. Both of these constant velocity universal joints have a structure in which two shafts on the driving side and the driven side are connected so that rotational torque can be transmitted at a constant speed even if the two shafts have an operating angle.
自動車のエンジンから駆動車輪に動力を伝達するドライブシャフトは、エンジンと車輪との相対的位置関係の変化による角度変位と軸方向変位に対応する必要があるため、一般的にエンジン側(インボード側)に摺動式等速自在継手を、駆動車輪側(アウトボード側)に固定式等速自在継手をそれぞれ装備し、両者の等速自在継手を中間シャフトで連結した構造を具備する。 Since the drive shaft that transmits power from the engine of the automobile to the driving wheel needs to correspond to the angular displacement and axial displacement due to the change in the relative positional relationship between the engine and the wheel, the engine side (inboard side) ) And a fixed type constant velocity universal joint on the drive wheel side (outboard side), and both constant velocity universal joints are connected by an intermediate shaft.
これら摺動式等速自在継手あるいは固定式等速自在継手では、継手内部に封入されたグリース等の潤滑剤の漏洩を防ぐと共に継手外部からの異物侵入を防止するため、等速自在継手と中間シャフトとの間に樹脂製の蛇腹状ブーツを装着した構造が一般的である(例えば、特許文献1参照)。 These sliding type constant velocity universal joints and fixed type constant velocity universal joints have a constant gap between the constant velocity universal joint and the intermediate joint in order to prevent the leakage of lubricant such as grease enclosed in the joint and to prevent foreign matter from entering from the outside of the joint. A structure in which a resin bellows-like boot is mounted between the shaft and the shaft is common (see, for example, Patent Document 1).
ブーツ104は、図8に示すように、外側継手部材102の開口部103の外周面にブーツバンド105により締め付け固定された大径端部106と、内側継手部材(図示せず)から延びる中間シャフト107の外周面にブーツバンド108により締め付け固定された小径端部109と、大径端部106と小径端部109とを繋ぎ、その大径端部106から小径端部109へ向けて縮径した伸縮自在な蛇腹部110とで構成されている。
As shown in FIG. 8, the
図9は、外側継手部材102の開口部103とブーツ104の大径端部106とを接合した部分を示す拡大図である。同図に示すように、外側継手部材102の外周面に環状の凹溝111を形成し、ブーツバンド105による締め付けでもって凹溝111にブーツ104の大径端部106を食い込ませることにより、ブーツ104の大径端部106の位置決めとシール性の向上を図っている。
FIG. 9 is an enlarged view showing a portion where the opening 103 of the
ところで、従来の等速自在継手において、ブーツバンド105による締め付け固定で安定したシール性を確保するには、ブーツ104を所定の締め代で確実に固定する必要があるが、ブーツ104の確実な固定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非常に困難である。
By the way, in the conventional constant velocity universal joint, in order to secure a stable sealing property by tightening and fixing with the
このように、ブーツバンド締め付けによりブーツ104を確実に固定することが困難である点や、ブーツバンド105を使用することにより部品点数が増加する点などにより、等速自在継手における信頼性の低下およびコストアップを招くことになる。
As described above, the reliability of the constant velocity universal joint is reduced due to the difficulty in securely fixing the
この問題を解消するため、図10および図11に示すように、樹脂製のブーツ114を金属製の外側継手部材112にレーザ接合により固定する手段がある。このレーザ接合を用いれば、ブーツバンド105(図9参照)も不要となり、ブーツ114の固定をブーツバンド105の締め付けに依存することなく、レーザ接合によりブーツ114を確実にかつ個体間でのばらつきを生じさせることなく固定することができる。
In order to solve this problem, as shown in FIGS. 10 and 11, there is means for fixing the
しかしながら、ブーツ114の大径端部116を外側継手部材112の開口部113に組み付けるに際して、ブーツ114の内部に潤滑剤を充填した上で外側継手部材112の開口部113にブーツ114の大径端部116を外嵌するようにしていることから、ブーツ114の大径端部116の内周面(レーザ接合面)に潤滑剤が付着している可能性がある。このように、ブーツ114の大径端部116の内周面と外側継手部材112の開口部113の外周面とのレーザ接合界面に潤滑剤が存在すると、その部分で接合が不十分となってレーザ接合の強度が低下するおそれがあった。
However, when the large-
本出願人は、ブーツ114の大径端部116の内周面に付着した潤滑剤をレーザ接合前に布などで除去したが、その潤滑剤を完全に除去することが困難であり、潤滑剤が残った箇所で接合せずにレーザ接合の強度が低下することを確認した。
The applicant removed the lubricant adhering to the inner peripheral surface of the large-
そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、信頼性の向上とコスト低減を図り得るレーザ接合を用いて、その接合界面に付着した潤滑剤を除去して接合部の強度を確保し得る等速自在継手を提供することにある。 Therefore, the present invention has been proposed in view of the above-described problems, and the object of the present invention is to use a laser bonding that can improve reliability and reduce costs, and to apply a lubricant adhered to the bonding interface. An object of the present invention is to provide a constant velocity universal joint that can be removed to ensure the strength of a joint.
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、一端に開口部を有する金属製の外側継手部材と、前記外側継手部材との間でトルク伝達部材を介して角度変位を許容しながらトルクを伝達する内側継手部材とを備え、前記外側継手部材の開口部を閉塞する樹脂製の蛇腹状ブーツの端部を前記外側継手部材の開口部外周面に外嵌してレーザ接合により固定し、前記外側継手部材およびブーツの内部空間に潤滑剤を封入した等速自在継手であって、前記外側継手部材の開口部外周面と前記ブーツの端部内周面との間に、前記外側継手部材の開口部と前記ブーツの端部との接合界面に潤滑剤が介在することを阻止する潤滑剤除去手段を配設したことを特徴とする。 As a technical means for achieving the above-mentioned object, the present invention allows an angular displacement between a metal outer joint member having an opening at one end and the outer joint member via a torque transmission member. And an inner joint member that transmits torque while the end of the resin bellows-like boot that closes the opening of the outer joint member is fitted on the outer peripheral surface of the opening of the outer joint member and fixed by laser bonding. And a constant velocity universal joint in which a lubricant is sealed in the inner space of the outer joint member and the boot, the outer joint between the outer peripheral surface of the opening of the outer joint member and the inner peripheral surface of the end of the boot. Lubricant removing means for preventing the lubricant from interposing at the joint interface between the opening of the member and the end of the boot is provided.
本発明では、外側継手部材の開口部外周面とブーツの端部内周面との間に、外側継手部材の開口部とブーツの端部との接合界面に潤滑剤が介在することを阻止する潤滑剤除去手段を配設したことにより、ブーツの端部を外側継手部材の開口部に組み付けるに際して、ブーツの内部に潤滑剤を充填した上で外側継手部材の開口部にブーツの端部を外嵌する時、ブーツの端部の内周面(レーザ接合面)に付着している潤滑剤を速やかに除去することができる。その結果、ブーツの端部の内周面と外側継手部材の開口部の外周面とのレーザ接合界面に潤滑剤が存在しなくなり、十分なレーザ接合が得られてそのレーザ接合の強度が向上する。 In the present invention, the lubrication prevents the lubricant from intervening between the outer peripheral surface of the opening of the outer joint member and the inner peripheral surface of the end of the boot at the joint interface between the opening of the outer joint and the end of the boot. By installing the agent removing means, when assembling the end of the boot into the opening of the outer joint member, the inside of the boot is filled with a lubricant and the end of the boot is externally fitted into the opening of the outer joint member. When doing so, the lubricant adhering to the inner peripheral surface (laser bonding surface) of the end of the boot can be quickly removed. As a result, there is no lubricant at the laser bonding interface between the inner peripheral surface of the end of the boot and the outer peripheral surface of the opening of the outer joint member, and sufficient laser bonding is obtained and the strength of the laser bonding is improved. .
本発明における潤滑剤除去手段としては、外側継手部材の開口部外周面にその周方向に沿って形成された環状の突起が実現容易である。潤滑剤除去手段を突起とした場合、外側継手部材の外径が部分的に大きくなることによって、ブーツ内周面とブーツ内周面に接触する外側継手部材との接触圧が部分的に大きくなる。接触圧に差が生じることによって、レーザ接合面に付着している潤滑剤はより接触圧の低い領域へ移動する。よって、突起を外側継手部材の開口部外周面に設けることによってレーザ接合面に付着している潤滑剤の除去が可能となる。なお、外側継手部材の開口部外周面に対する前記突起の高さは0.5mm以上2.0mm以下とすることが望ましい。このような範囲に高さを設定すれば、潤滑剤を確実に除去することができる。この高さが0.5mmよりも小さいと、潤滑剤を確実に除去することが困難となり、高さが2.0mmよりも大きいと、ブーツの大径端部を外側継手部材の開口部に外嵌することが困難となる。 As the lubricant removing means in the present invention, an annular protrusion formed along the circumferential direction on the outer peripheral surface of the opening of the outer joint member can be easily realized. When the lubricant removing means is a protrusion, the contact pressure between the inner peripheral surface of the boot and the outer joint member that contacts the inner peripheral surface of the boot is partially increased by partially increasing the outer diameter of the outer joint member. . Due to the difference in the contact pressure, the lubricant adhering to the laser bonding surface moves to a region where the contact pressure is lower. Therefore, by providing the protrusion on the outer peripheral surface of the opening of the outer joint member, it is possible to remove the lubricant adhering to the laser joining surface. The height of the protrusion with respect to the outer peripheral surface of the opening of the outer joint member is preferably 0.5 mm or more and 2.0 mm or less. If the height is set in such a range, the lubricant can be reliably removed. If this height is smaller than 0.5 mm, it is difficult to remove the lubricant reliably. If the height is larger than 2.0 mm, the large-diameter end of the boot is attached to the opening of the outer joint member. It becomes difficult to fit.
本発明における潤滑剤除去手段としては、外側継手部材の開口部外周面にその周方向に沿って形成された環状の凹溝が実現容易である。潤滑剤除去手段を凹溝とした場合、外側継手部材の外径が部分的に小さくなることによって、ブーツ内周面とブーツ内周面に接触する外側継手部材との接触圧が部分的に小さくなる。接触圧に差が生じることによって、レーザ接合面に付着している潤滑剤はより接触圧の低い領域、即ち凹溝へ移動する。よって、凹溝を外側継手部材の開口部外周面に設けることによってレーザ接合面に付着している潤滑剤の除去が可能となる。なお、凹溝の軸方向幅寸法は1.0mm以上とすることが望ましい。このように凹溝の幅寸法を設定すれば、潤滑剤を確実に除去することができる。この凹溝の幅寸法が1.0mmより小さいと、潤滑剤を確実に除去することが困難となる。 As the lubricant removing means in the present invention, an annular concave groove formed along the circumferential direction on the outer peripheral surface of the opening of the outer joint member can be easily realized. When the lubricant removing means is a concave groove, the contact pressure between the inner peripheral surface of the boot and the outer joint member contacting the inner peripheral surface of the boot is partially reduced by partially reducing the outer diameter of the outer joint member. Become. Due to the difference in the contact pressure, the lubricant adhering to the laser bonding surface moves to a region having a lower contact pressure, that is, a concave groove. Therefore, the lubricant adhering to the laser joining surface can be removed by providing the concave groove on the outer peripheral surface of the opening of the outer joint member. The axial width dimension of the groove is preferably 1.0 mm or more. Thus, if the width dimension of a ditch | groove is set, a lubricant can be removed reliably. If the width dimension of the concave groove is smaller than 1.0 mm, it is difficult to reliably remove the lubricant.
本発明における潤滑剤除去手段としては、外側継手部材の開口部外周面とブーツの端部内周面との間に介在させた円筒状の金属製アダプタが実現容易であり、その金属製アダプタと外側継手部材の開口部外周面との間に樹脂製の接合助剤を介在させることが望ましい。潤滑剤除去手段を金属製アダプタとした場合、金属製アダプタの表面に突起もしくは凹溝を設けることによって、ブーツの端部内周面と金属製アダプタとの間に生じる接触圧に差を生じさせ、レーザ接合面に付着している潤滑剤の除去が可能となる。また、樹脂製の接合助剤を金属製アダプタと外側継手部材の間に介在させれば、金属製アダプタとブーツをレーザ接合する際に、熱せられた金属製アダプタから伝わる熱によって接合助剤が溶融して発泡し、金属製アダプタと外側継手部材がレーザ接合する。 As the lubricant removing means in the present invention, it is easy to realize a cylindrical metal adapter interposed between the outer peripheral surface of the opening of the outer joint member and the inner peripheral surface of the end portion of the boot. It is desirable to interpose a resin-made bonding aid between the joint member and the outer peripheral surface of the opening. When the lubricant removing means is a metal adapter, by providing a protrusion or a concave groove on the surface of the metal adapter, a difference is caused in the contact pressure generated between the inner peripheral surface of the end of the boot and the metal adapter, The lubricant adhering to the laser bonding surface can be removed. In addition, if a resin-made bonding aid is interposed between the metal adapter and the outer joint member, when the metal adapter and the boot are laser-bonded, the bonding aid is caused by the heat transmitted from the heated metal adapter. It melts and foams, and the metal adapter and the outer joint member are laser-joined.
本発明におけるブーツを構成する樹脂は、レーザ透過性を有する熱可塑性エラストマーであることが望ましい。レーザ透過性の樹脂に対してレーザ接合時にレーザ光を照射することによって、レーザ光が樹脂を透過して外側継手部材もしくは金属製アダプタを加熱することができる。 The resin constituting the boot in the present invention is desirably a thermoplastic elastomer having laser transparency. By irradiating the laser transmissive resin with laser light during laser bonding, the laser light can pass through the resin and heat the outer joint member or the metal adapter.
本発明におけるブーツの端部と前記外側継手部材の開口部との締め代は、0.5mm以上3.0mm以下とすることが望ましい。このような範囲に締め代を設定することによって、最適な条件でもってレーザ接合を実現することができる。この締め代が0.5mmよりも小さいと、ブーツの端部と外側継手部材の開口部との外嵌状態が緩くなることから、良好なレーザ接合状態を得ることが困難となる。また、締め代が3.0mmより大きいと、ブーツの端部を外側継手部材の開口部に外嵌すること自体が困難となる。 The fastening allowance between the end of the boot and the opening of the outer joint member in the present invention is preferably 0.5 mm or more and 3.0 mm or less. By setting the allowance within such a range, laser bonding can be realized under optimum conditions. If this tightening allowance is smaller than 0.5 mm, the external fitting state between the end portion of the boot and the opening portion of the outer joint member becomes loose, and it becomes difficult to obtain a good laser joining state. Further, if the tightening margin is larger than 3.0 mm, it is difficult to externally fit the end of the boot into the opening of the outer joint member.
本発明におけるレーザ接合は、半導体レーザあるいはファイバレーザにより行われることが望ましい。このようにレーザ接合に半導体レーザあるいはファイバレーザを採用すれば、既存のレーザ光照射装置を用いることができ、設備費の削減からコスト低減が図れる。また、レーザ接合でのレーザ光照射方式を連続式とすることが望ましい。このようにすれば、効率のよいレーザ光照射を行うことができ、レーザ接合での効率化が図れる。 The laser bonding in the present invention is desirably performed by a semiconductor laser or a fiber laser. If a semiconductor laser or a fiber laser is used for laser bonding in this way, an existing laser beam irradiation apparatus can be used, and the cost can be reduced because of the reduction in equipment costs. Moreover, it is desirable that the laser beam irradiation method in laser bonding be a continuous type. In this way, efficient laser beam irradiation can be performed, and efficiency in laser bonding can be improved.
本発明におけるレーザ接合で使用するレーザ光は、2mm以上の直径を有する円形のスポットサイズ、あるいは、2mm以上の長辺を有する矩形状のスポットサイズを持つことが望ましい。このようにすれば、レーザ接合時に接合部を安定して加熱することができる。なお、スポットサイズの直径あるいは長辺が2mmよりも小さいと、接合部の加熱が不安定となる。 The laser beam used in laser bonding in the present invention desirably has a circular spot size having a diameter of 2 mm or more, or a rectangular spot size having a long side of 2 mm or more. If it does in this way, a joined part can be heated stably at the time of laser joining. If the spot size diameter or long side is smaller than 2 mm, heating of the joint becomes unstable.
本発明によれば、外側継手部材の開口部外周面とブーツの端部内周面との間に、外側継手部材の開口部とブーツの端部との接合界面に潤滑剤が介在することを阻止する潤滑剤除去手段を配設したことにより、ブーツの端部を外側継手部材の開口部に組み付けるに際して、ブーツの内部に潤滑剤を充填した上で外側継手部材の開口部にブーツの端部を外嵌する時、ブーツの端部の内周面(レーザ接合面)に付着している潤滑剤を速やかに除去することができる。 According to the present invention, it is possible to prevent the lubricant from interposing between the outer peripheral surface of the opening portion of the outer joint member and the inner peripheral surface of the end portion of the boot at the joint interface between the opening portion of the outer joint member and the end portion of the boot. When the end of the boot is assembled to the opening of the outer joint member, the boot is filled with the lubricant and the end of the boot is inserted into the opening of the outer joint member. When externally fitting, the lubricant adhering to the inner peripheral surface (laser bonding surface) at the end of the boot can be quickly removed.
その結果、ブーツの端部の内周面と外側継手部材の開口部の外周面とのレーザ接合界面に潤滑剤が存在しなくなり、十分なレーザ接合が得られてそのレーザ接合の強度が向上し、信頼性の高い長寿命の等速自在継手を提供することができる。 As a result, there is no lubricant at the laser bonding interface between the inner peripheral surface of the end of the boot and the outer peripheral surface of the opening of the outer joint member, so that sufficient laser bonding is obtained and the strength of the laser bonding is improved. It is possible to provide a constant velocity universal joint with high reliability and long life.
本発明に係る等速自在継手の実施形態を以下に詳述する。以下の実施形態では、自動車のエンジン側(インボード側)に摺動式等速自在継手を、駆動車輪側(アウトボード側)に固定式等速自在継手をそれぞれ装備し、両者の等速自在継手を中間シャフトで連結した構造を具備するドライブシャフトに組み込まれ、駆動側と従動側の二軸を連結してその二軸が作動角をとっても等速で回転トルクを伝達することができる構造を備えた固定式等速自在継手の一つであるツェッパ型等速自在継手を例示する。 Embodiments of the constant velocity universal joint according to the present invention will be described in detail below. In the following embodiments, a sliding type constant velocity universal joint is provided on the engine side (inboard side) of the automobile, and a fixed type constant velocity universal joint is provided on the driving wheel side (outboard side). A structure that is incorporated in a drive shaft having a structure in which a joint is connected by an intermediate shaft, and that can transmit rotational torque at a constant speed even if the two axes on the driving side and the driven side are connected and the two axes take an operating angle. A Rzeppa type constant velocity universal joint, which is one of the fixed type constant velocity universal joints provided, will be exemplified.
なお、以下の実施形態では、ツェッパ型等速自在継手に適用した場合について説明するが、本発明はこれに限定されることなく、駆動側と従動側の二軸を連結してその二軸が作動角をとっても等速で回転トルクを伝達し、しかも、軸方向の相対変位をも許容することができる構造を備えた摺動式等速自在継手の一つであるダブルオフセット型等速自在継手にも適用可能である。 In the following embodiments, a case where the present invention is applied to a Rzeppa constant velocity universal joint will be described. However, the present invention is not limited to this, and the two shafts on the driving side and the driven side are connected to each other. Double offset type constant velocity universal joint, which is one of the sliding type constant velocity universal joints that has a structure that can transmit rotational torque at constant speed even when the operating angle is taken, and can also allow relative displacement in the axial direction. It is also applicable to.
図4および図5に示す実施形態のツェッパ型等速自在継手は、軸方向に延びる円弧状のトラック溝1が球面状内周面2の円周方向複数箇所に形成されたカップ状の外側継手部材3と、外側継手部材3のトラック溝1と対をなして軸方向に延びる円弧状のトラック溝4が球面状外周面5の円周方向複数箇所に形成された内側継手部材6と、外側継手部材3のトラック溝1と内側継手部材6のトラック溝4との間に介在してトルクを伝達する複数のトルク伝達部材であるボール7と、外側継手部材3の球面状内周面2と内側継手部材6の球面状外周面5との間に配され、円周方向等間隔に形成されたポケット8に収容したボール7を保持するケージ9とを主要な構成要素としている。
4 and 5, the Rzeppa constant velocity universal joint includes a cup-shaped outer joint in which arc-shaped
内側継手部材6の軸孔10には中間シャフト11の一端がスプライン嵌合により連結されている。なお、外側継手部材3は、例えばS53C等で代表される炭素鋼、また、中間シャフト11は、例えばS40C等に代表される炭素鋼で成形され、これら外側継手部材3および中間シャフト11の両者は、特に、高周波焼入れ等の焼入れ処理が施された炭素鋼で成形されている。さらに、外側継手部材3および中間シャフト11の表面は、防錆のためにリン酸塩処理を施してもよい。
One end of an
この種の等速自在継手は、継手内部に封入されたグリース等の潤滑剤の漏洩を防ぐと共に継手外部からの異物侵入を防止するため、外側継手部材3と中間シャフト11との間に樹脂製の蛇腹状ブーツ12を装着した構造を具備する。このように、外側継手部材3およびブーツ12の内部空間に潤滑剤を封入することにより、外側継手部材3に対して中間シャフト11が作動角をとりながら回転する動作時において、継手内部の摺動部位、つまり、外側継手部材3、内側継手部材6、ボール7およびケージ9で構成される摺動部位での潤滑性を確保するようにしている。
This type of constant velocity universal joint is made of resin between the outer
ブーツ12は、外側継手部材3の開口部13の外周面14に後述のレーザ接合により固定された大径端部15と、内側継手部材6から延びる中間シャフト11の外周面16にレーザ接合により固定された小径端部17と、大径端部15と小径端部17とを繋ぎ、その大径端部15から小径端部17へ向けて縮径した伸縮自在な蛇腹部18とで構成されている。
The
このブーツ12を構成する樹脂としては、レーザ透過性を有する熱可塑性ポリエステルエラストマーが好適である。この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。このようにレーザ透過性のものを使用すれば、この樹脂に対してレーザ接合時にレーザ光を照射することによって、レーザ光が透過して接合部を加熱することができる。なお、このブーツ12は、例えば、押出ブロー、射出ブロー、プレスブローなどの各種ブロー成形法や射出成形法などにより製作することが可能であるが、その製造方法については特に限定されるものではない。
As the resin constituting the
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二種以上併用した共重合ポリエステルであってもよい。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。 The high-melting-point crystalline polyester polymer segment (a) of the polyester block copolymer constituting the thermoplastic polyester elastomer is a polyester formed from an aromatic dicarboxylic acid or an ester-forming derivative thereof and an aliphatic diol, preferably Polybutylene terephthalate derived from terephthalic acid and / or dimethyl terephthalate and 1,4-butanediol. In addition, dicarboxylic acid components such as isophthalic acid, phthalic acid, naphthalene-2,6-dicarboxylic acid, or ester-forming derivatives thereof, and diols having a molecular weight of 300 or less, such as ethylene glycol, trimethylene glycol, pentamethylene Aliphatic diols such as glycol, hexamethylene glycol, neopentyl glycol and decamethylene glycol, alicyclic diols such as 1,4-cyclohexanedimethanol and tricyclodecane dimethylol, bis (p-hydroxy) diphenyl, bis (p Polyesters derived from aromatic diols such as -hydroxyphenyl) propane, 4,4'-dihydroxy-p-terphenyl, 4,4'-dihydroxy-p-quaterphenyl, or dicarboxylic acids thereof Ingredients and The diol component may be copolymerized polyesters used alone or in combination. Further, aliphatic dicarboxylic acids such as adipic acid and sebacic acid may be copolymerized. Furthermore, a trifunctional or higher polyfunctional carboxylic acid component, polyfunctional oxyacid component, polyfunctional hydroxy component, and the like can be copolymerized within a range of 5 mol% or less.
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%、さらに好ましくは15〜75重量%である。 The low-melting point polymer segment (b) of the polyester block copolymer constituting the thermoplastic polyester elastomer is an aliphatic polyether and / or an aliphatic polyester. Aliphatic polyethers include poly (ethylene oxide) glycol, poly (propylene oxide) glycol, poly (tetramethylene oxide) glycol, poly (hexamethylene oxide) glycol, copolymers of ethylene oxide and propylene oxide, poly (propylene oxide) Examples thereof include ethylene oxide addition polymers of glycol, copolymers of ethylene oxide and tetrahydrofuran, and the like. Examples of the aliphatic polyester include polycaprolactone, polyenantlactone, polycaprylolactone, polybutylene adipate, and polyethylene adipate. Among these aliphatic polyethers and / or aliphatic polyesters, poly (tetramethylene oxide) glycol, poly (propylene oxide) glycol ethylene oxide adducts, polycaprolactone, poly (polyethylene) are obtained from the elastic properties of the resulting polyester block copolymer. Butylene adipate and polyethylene adipate are preferred. The number average molecular weight of these low-melting polymer segments is preferably about 300 to 6000 in the copolymerized state. The copolymerization amount of the low melting point polymer segment (b) in the polyester block copolymer is preferably 10 to 80% by weight, more preferably 15 to 75% by weight.
このブーツ12を構成する熱可塑性ポリエステルエラストマーには、公知の酸化防止剤、耐光剤、耐加水分解防止剤、染料などの着色剤、難燃剤などの各種添加剤を任意に含有させることができる。但し、擦過音を抑制するための添加剤はレーザ光照射により素材表面に添加剤の膜を形成して接合強度を低下させることになる。そのため、擦過音抑制効果を発揮する添加剤として、一般的に潤滑作用を発揮し得るものであればよく、例えば、パラフィンワックス、ミクロクロスタリンワックス、ポリエチレンワックス、モンタンワックス、シリコーンオイル、脂肪酸、脂肪酸アミド、エステル系ワックス、脂肪アルコール、アルコールエステル、脂肪酸エステル、ポリエーテル化合物、鉱油、合成油、植物油など、ゴムや樹脂などに広く利用されているものや、その他の用途、例えば、潤滑油関連等に使用されているものなどが挙げられる。
The thermoplastic polyester elastomer constituting the
以上で述べたブーツ12の大径端部15を外側継手部材3の開口部13の外周面14にレーザ接合により固定する要領は次のとおりである。
The procedure for fixing the large-
まず、ブーツ12の大径端部15を外側継手部材3の開口部13の外周面14に外嵌する。この時、ブーツ12の大径端部15と外側継手部材3の開口部13との締め代は、0.5mm以上3.0mm以下とする。このような範囲に締め代を設定することによって、最適な条件でもってレーザ接合を実現することができる。この締め代が0.5mmよりも小さいと、ブーツ12の大径端部15と外側継手部材3の開口部13との外嵌状態が緩くなることから、良好なレーザ接合状態を得ることが困難となる。また、締め代が3.0mmより大きいと、ブーツ12の大径端部15を外側継手部材3の開口部13に外嵌すること自体が困難となる。
First, the large-
このブーツ12の大径端部15と外側継手部材3の開口部13の外周面14とのレーザ接合は、図6および図7に示すようなレーザ照射機24を用いる。なお、図6では、図1の実施形態を例示しているが、図2および図3に示す実施形態についても同様である。
Laser joining between the large-
このレーザ照射機24は、半導体レーザ(波長:808nm+904nm)やファイバレーザなどの励起源を備え、ブーツ12の大径端部15と外側継手部材3の開口部13の外周面14との接合界面を焦点としたレーザ光L(出力:800W)を照射する照射部25を有する。このようにレーザ接合に半導体レーザあるいはファイバレーザを採用することにより、既存のレーザ照射機を用いることができ、設備費の削減からコスト低減が図れる。
The
また、レーザ照射機24によるレーザ光Lの照射は連続式とする。この連続式のレーザ光照射により、効率のよいレーザ光照射を行うことができ、レーザ接合での効率化が図れる。なお、レーザ光Lの照射方式は連続式が好ましいが、レーザ光を間欠的(パルス的)に照射する間欠式であってもよい。さらに、レーザ光Lは、2mm以上の直径を有する円形のスポットサイズ、あるいは、2mm以上の長辺を有する矩形状のスポットサイズを持つ。これにより、レーザ接合時に接合部を安定して加熱することができる。なお、スポットサイズの直径あるいは長辺が2mmよりも小さいと、接合部の加熱が不安定となる。
Further, the laser beam L is irradiated continuously by the
このレーザ照射機24によるレーザ光Lは、ブーツ12の大径端部15を透過してその大径端部15と外側継手部材3の開口部13の外周面14との接合界面で焦点を結ぶ状態でその接合界面を加熱する。このレーザ光Lは、継手軸方向(図6のM矢印方向)の所定範囲で照射され、固定配置のレーザ照射機24の照射部25に対して、ブーツ12が外嵌された状態の外側継手部材3を軸中心に図7のN矢印方向に回転させるか、あるいは、固定配置の外側継手部材3に対して、レーザ照射機24の照射部25をブーツ12の周方向に移動させることにより、継手軸方向の所定範囲で周方向全周に亘って、ブーツ12の大径端部15と外側継手部材3の開口部13の外周面14とが接合される。なお、図示では、レーザ照射機24の照射部25をブーツ12の外方に配置して外側(ブーツ側)からレーザ光を照射する場合を例示しているが、照射部25を外側継手部材3の内部に配置して内側(外側継手部材側)からレーザ光を照射することも可能である。
The laser beam L from the
このレーザ照射機24は、金属を局所的に十分に加熱できる高パワー密度を有するレーザ光Lを、ブーツ12の大径端部15に照射する。レーザ光Lはブーツ12を構成する樹脂を透過して、外側継手部材3の開口部13の外周面14を構成する金属を選択的に加熱する。加熱された金属と接している樹脂は、金属からの熱によって分解温度以上に急速に加熱されて部分的に溶融する。その分解によって発生する泡、泡周辺部の高温の融液および熱せられた金属によって、高温・高圧の条件が実現され、ミクロンオーダでの分子間力(ファンデルワールス力)により金属と樹脂が接合した接合部が得られる。
The
この等速自在継手において、ブーツ12の大径端部15を外側継手部材3の開口部13に組み付けるに際して、ブーツ12の内部に潤滑剤を充填した上で外側継手部材3の開口部13にブーツ12の大径端部15を外嵌するようにしている。そのため、ブーツ12の大径端部15の内周面(レーザ接合面)に潤滑剤が付着している可能性がある。このように、ブーツ12の大径端部15の内周面21と外側継手部材3の開口部13の外周面14とのレーザ接合界面に潤滑剤が存在すると、その部分で接合が不十分となってレーザ接合の強度が低下するおそれがある。
In this constant velocity universal joint, when the large-
そこで、この実施形態における等速自在継手では、外側継手部材3の開口部13の外周面14とブーツ12の大径端部15の内周面21との間に、外側継手部材3の開口部13とブーツ12の大径端部15との接合界面に潤滑剤が介在することを阻止する潤滑剤除去手段を配設する。
Therefore, in the constant velocity universal joint in this embodiment, the opening of the outer
この潤滑剤除去手段としては、図1に示すように、外側継手部材3の開口部13の外周面14にその周方向に沿って形成された環状の突起26が有効である。この突起22は、外側継手部材3の外周面14でレーザ接合部位よりも端面20側に形成されている。潤滑剤除去手段を突起26とした場合、外側継手部材3の外径が部分的に大きくなることによって、ブーツ12の大径端部15の内周面21とブーツ12の大径端部15の内周面21に接触する外側継手部材3との接触圧が部分的に大きくなる。接触圧に差が生じることによって、レーザ接合面に付着している潤滑剤はより接触圧の低い領域へ移動する。よって、突起26を外側継手部材3の開口部13の外周面14に設けることによってレーザ接合面に付着している潤滑剤の除去が可能となる。
As this lubricant removing means, as shown in FIG. 1, an
外側継手部材3の開口部13の外周面14に対する突起26の高さは0.5mm以上2.0mm以下とする。このような範囲に高さを設定すれば、潤滑剤を確実に除去することができる。この高さが0.5mmよりも小さいと、潤滑剤を確実に除去することが困難となり、高さが2.0mmよりも大きいと、ブーツ12の大径端部15を外側継手部材3の開口部13に外嵌することが困難となる。
The height of the
なお、本出願人は、ブーツ12の大径端部15と外側継手部材3の開口部13との締め代が、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0mmの6種類のブーツ全てについて接合ができ、その接合力が500N以上であることを確認した。図示の突起26は一つであるが、その数は任意である。
In addition, the applicant of the present invention has a tightening allowance between the large-
また、他の潤滑剤除去手段としては、図2に示すように、外側継手部材3の開口部13の外周面14にその周方向に沿って形成された環状の凹溝27も有効である。この凹溝27は、外側継手部材3の外周面14でレーザ接合部位よりも端面20側に形成されている。潤滑剤除去手段を凹溝27とした場合、外側継手部材3の外径が部分的に小さくなることによって、ブーツ12の大径端部15の内周面21とブーツ12の大径端部15の内周面21に接触する外側継手部材3との接触圧が部分的に小さくなる。接触圧に差が生じることによって、レーザ接合面に付着している潤滑剤はより接触圧の低い領域、即ち凹溝27へ移動する。よって、凹溝27を外側継手部材3の開口部13の外周面14に設けることによってレーザ接合面に付着している潤滑剤の除去が可能となる。
As another lubricant removing means, as shown in FIG. 2, an
凹溝27の軸方向幅寸法は1.0mm以上とする。このように凹溝27の幅寸法を設定すれば、潤滑剤を確実に除去することができる。この凹溝27の幅寸法が1.0mmより小さいと、潤滑剤を確実に除去することが困難となる。また、凹溝27の深さについては外側継手部材3の強度に影響を与えない程度がよい。
The axial width dimension of the
なお、本出願人は、ブーツ12の大径端部15と外側継手部材3の開口部13との締め代が、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0mmの6種類のブーツ全てについて接合ができ、その接合力が500N以上であることを確認した。図示の凹溝27は一つであるが、その数は任意である。
In addition, the applicant of the present invention has a tightening allowance between the large-
さらに、他の潤滑剤除去手段としては、図3に示すように、外側継手部材3の開口部13の外周面14とブーツ12の大径端部15の内周面21との間に介在させた円筒状の金属製アダプタ28が有効であり、その金属製アダプタ28と外側継手部材3の開口部13の外周面14との間に樹脂製の接合助剤29を介在させている。潤滑剤除去手段を金属製アダプタ28とした場合、金属製アダプタ28の表面に突起もしくは凹溝を設けることによって、ブーツ12の大径端部15の内周面21と金属製アダプタ28との間に生じる接触圧に差を生じさせ、レーザ接合面に付着している潤滑剤の除去が可能となる。
Furthermore, as other lubricant removing means, as shown in FIG. 3, it is interposed between the outer
まず、ブーツ12の大径端部15と金属製アダプタ28とをレーザ接合により固定し、そのブーツ12の大径端部15が固定された金属製アダプタ28と外側継手部材3の開口部13とをレーザ接合により固定する。この時、外側継手部材3の開口部13の外周面14に塗布された樹脂製の接合助剤29を介在させることにより、金属製アダプタ28と金属製の外側継手部材3とのレーザ接合が容易となる。また、金属製アダプタ28の一端部28aはブーツ12の大径端部15との位置合わせが容易なようにブーツ側に折り曲げられ、その他端部28bは外側継手部材3の開口部13との位置合わせが容易なように外側継手部材側に折り曲げられている。
First, the large-
なお、本出願人は、ブーツ12の大径端部15と外側継手部材3の開口部13との締め代が、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0mmの6種類のブーツ全てについて接合ができ、その接合力が500N以上であることを確認した。金属製アダプタ28としては、SUS304製で肉厚1mmのものを使用し、接合助剤29としてはポリエステル樹脂を使用した。
In addition, the applicant of the present invention has a tightening allowance between the large-
この等速自在継手では、外側継手部材3の開口部13の外周面14とブーツ12の大径端部15の内周面21との間に、外側継手部材3の開口部13とブーツ12の大径端部15との接合界面に潤滑剤が介在することを阻止する潤滑剤除去手段、例えば、突起26、凹溝27あるいは金属アダプタ28を配設したことにより、ブーツ12の大径端部15を外側継手部材3の開口部13に組み付けるに際して、ブーツ12の内部に潤滑剤を充填した上で外側継手部材3の開口部13にブーツ12の大径端部15を外嵌する時、ブーツ12の大径端部15の内周面21(レーザ接合面)に付着している潤滑剤を速やかに除去することができる。その結果、ブーツ12の大径端部15の内周面21と外側継手部材3の開口部13の外周面14とのレーザ接合界面に潤滑剤が存在しなくなり、十分なレーザ接合が得られてそのレーザ接合の強度が向上する。
In this constant velocity universal joint, between the outer
この実施形態における等速自在継手では、ブーツ12の大径端部15から蛇腹部18に向けて延びる端部隣接部位19を外側継手部材3の開口部端面20に沿わせた形状としている(図1〜図3参照)。このような形状としたことにより、等速自在継手の中間シャフト11が作動角をとった場合、ブーツ12の蛇腹部18の収縮側では、ブーツ12の端部隣接部位19が外側継手部材3の開口部端面20に押し当てられてガイドされるので、ブーツ12の大径端部15と外側継手部材3の外周面14との接合部を引き剥がす方向(径方向外側方向)へ向く応力を緩和することができる。この応力緩和により、ブーツ12の大径端部15と外側継手部材3の外周面14との接合部が剥離することを未然に抑止できる。
In the constant velocity universal joint in this embodiment, the end
以上では、ブーツ12の大径端部15と外側継手部材3の開口部13の外周面14とのレーザ接合について説明したが、このブーツ12の大径端部15と同様、ブーツ12の小径端部17も中間シャフト11の外周面16にレーザ接合により固定する(図2参照)。そのレーザ接合の要領は、ブーツ12の大径端部15の場合と同様であるため、詳細な説明は省略する。
The laser joining of the large-
本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can of course be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention. It includes the equivalent meanings recited in the claims and the equivalents recited in the claims, and all modifications within the scope.
3 外側継手部材
6 内側継手部材
7 トルク伝達部材(ボール)
12 ブーツ
13 外側継手部材の開口部
14 外側継手部材の開口部外周面
15 ブーツの端部(大径端部)
21 ブーツの端部内周面
26 潤滑剤除去手段(突起)
27 潤滑剤除去手段(凹溝)
28 潤滑剤除去手段(金属製アダプタ)
29 接合助剤
3 Outer
12
21 Inner peripheral surface of
27 Lubricant removal means (concave groove)
28 Lubricant removal means (metal adapter)
29 Joining aid
Claims (12)
前記外側継手部材の開口部外周面と前記ブーツの端部内周面との間に、前記外側継手部材の開口部と前記ブーツの端部との接合界面に潤滑剤が介在することを阻止する潤滑剤除去手段を配設したことを特徴とする等速自在継手。 A metal outer joint member having an opening at one end, and an inner joint member that transmits torque while allowing angular displacement between the outer joint member and the outer joint member via the torque transmission member. An end portion of a resin bellows-like boot that closes the opening is fitted on the outer peripheral surface of the opening of the outer joint member and fixed by laser bonding, and a lubricant is sealed in the inner space of the outer joint member and the boot. A constant velocity universal joint,
Lubrication that prevents a lubricant from intervening at the bonding interface between the opening of the outer joint member and the end of the boot between the outer peripheral surface of the opening of the outer joint and the inner peripheral surface of the end of the boot. A constant velocity universal joint provided with an agent removing means.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2010004706A JP2011144850A (en) | 2010-01-13 | 2010-01-13 | Constant velocity universal joint |
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WO2016152420A1 (en) * | 2015-03-26 | 2016-09-29 | Ntn株式会社 | Boot attachment method and constant velocity universal joint |
-
2010
- 2010-01-13 JP JP2010004706A patent/JP2011144850A/en active Pending
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