JP2011208775A - 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】樹脂製の等速自在継手用ブーツ１の筒状開口部２（３）が金属製取付部材１７（１１）の被取付部１８（１９）に外嵌されて、レーザー光照射によって、被取付部１８（１９）に筒状開口部２（３）が固着されるブーツ取付構造である。金属製取付部材１７（１１）の被取付部１８（１９）の面粗さＲａを０．０５μｍ以上６．０μｍ以下とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、ブーツ取付構造に関し、特に等速自在継手用ブーツの取付構造に関する。

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。

この種のブーツ１００は、例えば図６に示すように、円筒状の小径部１０１および大径端部１０２を有する。小径部１０１は、山部１０４と谷部１０５とが交互に形成された蛇腹部１０６を介して大径端部１０２に接続される。ブーツ１００の小径部１０１および大径端部１０２は、その外周をブーツバンド１０８で締め付けることにより、それぞれ第１の相手部材および第２の相手部材に固定される。図示例において、第１の相手部材は等速自在継手１１０の内輪１１１から延びるシャフト１１２であり、第２の相手部材は等速自在継手１１０の外輪１１５である。

ブーツ１００の小径部１０１および大径端部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１１２の外周面のうち、小径部１０１の固定部には二条の環状突起１１３，１１４が設けられている。ところで、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および大径端部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１１２に設けた環状突起１１３，１１４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（例えば特許文献１を参照）。

実開平４−１２８５３６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、第１の相手部材（シャフト１１２）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。そして、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および大径端部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１１２に環状突起１１３，１１４を設ける分、シャフト１１２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等速自在継手用ブーツの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、樹脂製の等速自在継手用ブーツの筒状開口部が金属製取付部材の被取付部に外嵌されて、レーザー光照射によって、被取付部に筒状開口部が固着されるブーツ取付構造であって、金属製取付部材の被取付部の面粗さＲａを０．０５μｍ以上６．０μｍ以下としたものである。この場合、金属材料と樹脂材料を合わせた状態で接合部の樹脂材料に気泡を発生させる温度まで接合部を加熱することになる。

筒状開口部が金属製取付部材の被取付部に外嵌された状態で、レーザー光を照射して、その接合部の金属材料および樹脂材料に対し、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、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。

しかも、金属製取付部材の被取付部の面粗さＲａを０．０５μｍ以上６．０μｍ以下としたので、その接合力の向上を図ることができる。すなわち、面粗さＲａが０．０５μｍ未満では、面粗さが小さすぎて大きな接合力を得ることができず、逆に面粗さＲａが６．０μｍを越えると、面粗さが大きすぎて剥離しやすくなる。ここで、面粗さＲａとは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１-２００１において規定する表面粗さパラメータの「高さ方向の振幅平均パラメータ」における算術平均粗さＲａである。

外側継手部材と、内側継手部材と、外側継手部材と内側継手部材との間に配設されるトルク伝達部材とを備えた等速自在継手に用いられ、前記金属製取付部材が外側継手部材である場合がある。また、外側継手部材と、内側継手部材と、外側継手部材と内側継手部材との間に配設されるトルク伝達部材とを備えた等速自在継手に用いられ、前記金属製取付部材が前記内側継手部材に嵌入されるシャフトである場合がある。

使用する前記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接合部を加熱することができる。

前記筒状開口部と金属製取付部材の被取付部との締代を０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ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、既存のレーザー光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、金属製取付部材の被取付部の面粗さＲａを０．０５μｍ以上６．０μｍ以下としたので、その接合力の向上を図ることができる。このため、ブーツバンドを使用することなく、筒状開口部と被取付部とは安定した固定状態を維持することができ、しかも、高精度のシール機能を発揮する。

また、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とともに、ブーツ端部の外周面形状を簡略化することができる。このため、ブーツの生産性及び組み付け性の向上を図ることができるとともに、低コスト化を達成できる。

樹脂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接合部を加熱することができ、短時間に効率よく接合できる。

筒状開口部と金属製取付部材の被取付部との締代を０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ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。

既存のレーザー光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、接合部の加熱が安定する。

本発明の第１の実施形態を示し、ブーツを装着した状態の等速自在継手の断面図である。 前記ブーツを接合方法を説明する断面図である。 本発明の第２の実施形態を示し、ブーツを装着した状態の等速自在継手の断面図である。 実施例のサンプルを示し、（ａ）は接合前の斜視図であり、（ｂ）は接合状態の斜視図である。 接合強度を示すグラフ図である。 従来のブーツ取付構造を用いた等速自在継手の断面図である。

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、本発明のブーツ取付構造を用いて等速自在継手用ブーツを取り付けた状態の等速自在継手を示している。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−ＨＭ、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。シャフト１７には、外輪１１から所定量突出した位置に平滑な円筒面状をなす被取付部（ブーツ取付部）１８が設けられている。なお、シャフト表面に防錆のためにリン酸塩処理を施してもよい。

また、外輪１１はＳ５３Ｃ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（ブーツ取付部）１９が設けられる。外輪表面防錆のためにリン酸塩処理を施してもよい。

シャフト１７の被取付部１８及び外輪１１の被取付部１９は、面粗さＲａを０．０５μｍ以上６．０μｍ以下としている。面粗さＲａとは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１-２００１において規定する表面粗さパラメータの「高さ方向の振幅平均パラメータ」における算術平均粗さＲａである。このような面粗さＲａは、旋削や研削加工等の機械加工、酸洗処理や化学研磨などの化学加工、もしくは電着塗装などの化学的に強固にシャフトに密着した表面塗装を施す塗装加工等で仕上げることができる。

ブーツ１は、小径部２と、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。小径部２がシャフト１７に固定され、大径部３が外輪１１に固定される。すなわち、ブーツ１は、筒状開口部としての小径部２と大径部３を有し、一方の筒状開口部（小径部２）が、金属製取付部材（この場合、シャフト１７）の被取付部１８に外嵌さて、レーザー光照射によって、被取付部１８に筒状開口部である小径部２が固着される。また、他方の筒状開口部（大径部３）が、金属製取付部材（この場合、外輪１１）の被取付部１９（外輪１１の開口部側の外径面）に外嵌さて、レーザー光照射によって、被取付部１９に筒状開口部である大径部３が固着される。

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。

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。

特に、ブーツ１としては、擦過音抑制用添加剤が添加された熱可塑性エラストマーとするとともに、少なくとも前記筒状開口部（この場合小径部２及び大径部３）の内径部への擦過音抑制用添加剤の添加を省略したものが好ましい。すなわち、ブーツ１としては、擦過音抑制用添加剤が添加されていない内層と、擦過音抑制用添加剤が添加されている外層とを備えたものとできる。外層の過音抑制用添加剤の添加率（含有率）としては、添加する添加剤によって相違するが、０．０５〜５．０重量％程度とされる。含有率０．０５重量％未満では、過音抑制効果が発揮されにくく、含有率５．０重量％を越えると、添加剤の表面析出量が増大し外観不良を起こす。

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。しかしながら、ブーツ１としては、前記したように、擦過音抑制用添加剤が添加されていない内層と、擦過音抑制用添加剤が添加されている外層とを備えたものとできる。このため、多層ブロー成形法又は２色成形法によって成形されてなるのが好ましい。ここで、多層ブロー成形法とは、多層押出ブロー成形機を用いて、擦過音抑制用添加剤が添加されていない内層と、擦過音抑制用添加剤が添加されている外層とを備えたブーツを成形するものである。２色成形法とは、一次側となる部分を成形してから同一金型内で二次側となる部分を一次側と一体で成形させる成形法であり、擦過音抑制用添加剤が添加されていない内層を一次側とし、擦過音抑制用添加剤が添加されている外層を二次側としたり、逆に、擦過音抑制用添加剤が添加されていない内層を二次側とし、擦過音抑制用添加剤が添加されている外層を一次側としたりできる。

ここで、擦過音抑制用添加剤とは、擦過音抑制に効果のみられる添加剤であって、この添加剤としては、効果の大小があるものの、一般的に潤滑作用をもたらす物質として知られる物質なら何でもよい。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、ゴムや樹脂等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。

また、このブーツ１には、前記擦過音抑制用添加剤以外に、公知の酸化防止剤、耐光剤、耐加水分解防止剤、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金属製取付部材の被取付部への取り付け方法を説明する。この場合、まず、小径部２をシャフト１７の被取付部１８への取り付け方法について述べる。また、図２に示すようなレーザー光照射装置３０を用いることになる。レーザー光照射装置３０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に向けて所定パワーのレーザー光３１を照射するものである。レーザーとしては、ランプレーザー励起のＹＡＧレーザーや同じ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が、本実施形態では、Ｌａｓｅｒ Ｌｉｎｅ（株）社製の半導体レーザーＬＤＬ１６０（波長：８０８ｎｍ＋９０４ｎｍ）用いることができる。

図２に示すように、小径部２をシャフト１７の被取付部１８に外嵌した衝合状態とする。この状態では、筒状開口部（小径部２）と金属製取付部材（シャフト１７）の被取付部１８との締代を０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下とする。小径部２の外径側からレーザー光照射装置３０のレーザー光照射ノズル３３を介して小径部２にレーザー光を照射する。この場合、接合範囲Ｈ全体を照射することになる。照射に際しては、レーザー光照射装置３０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３０側及びシャフト１７側を移動させてもよい。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。また、照射するレーザー光のパワーは任意に調整可能できるものが好ましい。

レーザー光を照射すれば、その接合部の金属材料および樹脂材料に対し、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とシャフト１７の被取付部１８とは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、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、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。

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、筒状開口部（大径部３）と金属製取付部材（外輪１１）の被取付部１８との締代を０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下とする。大径部３の外径側からレーザー光照射装置３０のレーザー光照射ノズル３３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とは接合することになる。

特に、金属製取付部材の被取付部（シャフト１７の被取付部１８及び外輪１１の被取付部１９）の面粗さＲａを０．０５μｍ以上６．０μｍ以下としたので、その接合力の向上を図ることができる。このため、金属製取付部材の被取付部１８（１９）にブーツ１を安定した接合力で接合することになる。面粗さＲａが０．０５μｍ未満では、面粗さが小さすぎて大きな接合力を得ることができず、逆に面粗さＲａが６．０μｍを越えると、面粗さが大きすぎて剥離しやすくなる。

ところで、本発明では、前記筒状開口部（小径部２及び大径部３）の内径部への擦過音抑制用添加剤の添加を省略したものである。このため、接合部において、接合強度の低下を招く添加剤の膜が形成されないので、添加剤の膜が形成による接合強度の低下を招くことを防止できる。すなわち、筒状開口部と金属製取付部材の被取付部とは安定した接合力で、接合することになる。したがって、ブーツバンドを使用することなく、筒状開口部と被取付部とは安定した固定状態を維持することができ、しかも、高精度のシール機能を発揮する。

また、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とともに、ブーツ端部の外周面形状を簡略化することができる。このため、ブーツの生産性及び組み付け性の向上を図ることができるとともに、低コスト化を達成できる。

しかも、筒状開口部の内径部以外は擦過音抑制用添加剤が添加された熱可塑性エラストマーにて構成され、擦過音の発生を抑制することができ、高品質のブーツを提供することができる。

また、ブーツ１としては、多層ブロー成形法又は２色成形法によって成形することができる。これによって、擦過音抑制用添加剤が添加されていない内層と、擦過音抑制用添加剤が添加されている外層とを備えたブーツを安定して成形することができる。

前記筒状開口部（小径部２及び大径部３）と金属製取付部材（シャフト１７及び外輪１１）の被取付部１８との締代を０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ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、筒状開口部（小径部２及び大径部３）と金属製取付部材（シャフト１７及び外輪１１）の被取付部１８との締代を、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、既存のレーザー光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、接合部の加熱が安定する。

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接合部を加熱することができ、短時間に効率よく接合できる。

図３は、本発明に係る取付構造を採用した等速自在継手と等速自在継手用ブーツの第２実施形態を示すものである。この等速自在継手は、摺動式等速自在継手の一つであるクロスグルーブ式等速自在継手である。等速自在継手は、外周面に複数の直線状トラック溝５４を軸線に対して傾斜させた状態で軸方向に形成した内側継手部材としての内輪５３と、内周面に複数の直線状トラック溝５２を軸線に対して前記内側継手部材のトラック溝５４と反対方向に傾斜させた状態で軸方向に形成した外側継手部材としての外輪５１と、前記内輪５３のトラック溝５４と外輪５１のトラック溝５２との交叉部に組み込まれたボール５５と、内輪５３の外周面と外輪５１の内周面との間に配されて前記ボール５５を内輪５３のトラック溝５４と外輪５１のトラック溝５２との間で保持するケージとを備える。なお、内輪５３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金属製のシャフト５７がトルク伝達可能に連結される。外輪５１の一端はエンドキャップ５９によって封止される一方、他端はブーツ４０およびブーツアダプタ４４からなる密封装置によって封止され、これにより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が図られる。

ブーツ４０は小径部４１、大径部４２、および小径部４１と大径部４２を接続する中間部４３を有する。このブーツ４０は、図１に示すブーツ１と同様に、熱可塑性エラストマーで形成されている。しかも、このブーツ４０も、擦過音抑制用添加剤が添加されていない内層と、擦過音抑制用添加剤が添加されている外層とを備えたものであって、小径部４１である筒状開口部の内径部には、擦過音抑制用添加剤が添加されていない。

一方、ブーツアダプタ４４は、例えば金属材料で略円筒状に形成され、その一端に外輪５１の外周面に加締め等の適宜の手段で固定されたフランジ４４ａを有する。また、シャフト５７には、外輪５１から所定量突出した位置に平滑な円筒面状をなすブーツ取付部（被取付部）５８が設けられる。ブーツ４０の大径部４２は、ブーツアダプタ４４の反フランジ側の端部４４ｂに加締固定されている。

シャフト５７の被取付部５８の面粗さＲａを０．０５μｍ以上６．０μｍ以下としている。この小径部４１においても、同様にレーザー光を照射することによって、シャフト５７の被取付部５８に接合することになる。すなわち、小径部４１をシャフト５７の被取付部１９に外嵌した衝合状態とする。この状態では、筒状開口部（小径部４１）と金属製取付部材（シャフト５７）の被取付部５８との締代を０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下とする。小径部４１の外径側からレーザー光照射装置３０のレーザー光照射ノズル３３を介して小径部４１にレーザー光を照射する。

このため、このブーツ４０の小径部４１においても、小径部４１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。すなわち、この等速自在継手用ブーツであっても、前記図１に示すブーツ１と同様の作用効果を奏する。

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、図１に示す実施形態においては、小径部２側及び大径部３側がレーザー光照射による金属樹脂接合法によって接合されているが、いずれか一方のみを金属樹脂接合法によって接合するようにしてもよい。この場合、金属樹脂接合法によって接合しない方においては、ブーツバンドによる締め付けによって、固定することになる。このように、一方のみを金属樹脂接合法によって接合する場合であっても、両者をブーツバンドにて締め付け従来のものに比べても十分低コスト化を図ることができる。

また、前記各実施形態では、ブーツ１、４０を、擦過音抑制用添加剤が添加されていない内層と、擦過音抑制用添加剤が添加されている外層とを備えたものとしたが、筒状開口部（小径部２、大径部３等）の内径部のみが擦過音抑制用添加剤が添加されていなければよい。

レーザー光照射装置３０と、筒状開口部（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。

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、図３では、クロスグルーブ型の摺動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、ダブルオフセット型の他の摺動式等速自在継手であってもよい。

図４（ａ）に示すような金属短円柱体７０と樹脂円筒体７１を成形して、図４（ｂ）に示すように、樹脂円筒体７１に金属短円柱体７０の一部を嵌入し、この重なり部にレーザー光を照射することによって、これらを接合した。

金属短円柱体７０は、ＳＢＭ４０製（外径２０．２ｍｍ）であって、表面にリン酸マンガン処理を施している。すなわち、リン酸マンガン系の不溶解性皮膜を生成させ、防錆性及び耐摩耗性の向上等を図っている。また、樹脂円筒体７１としては、熱可塑性エラストマー（東レ・デュポン（株）製のハイトレル）を用い、外径をφ２２ｍｍとし、内径をφ２０ｍｍとした。

この際、表１に示すように、発明品Ａ〜Ｇと、比較品Ａ、Ｂとをそれぞれ４サンプル製作した。発明品Ａは金属短円柱体７０の接合範囲Ｈの面粗さＲａを０．０５μｍとし、発明品Ｂは金属短円柱体７０の接合範囲Ｈの面粗さＲａを０．７３μｍとし、発明品Ｃは金属短円柱体７０の接合範囲Ｈの面粗さＲａを１．０２μｍとし、発明品Ｄは金属短円柱体７０の接合範囲Ｈの面粗さＲａを２．７５μｍとし、発明品Ｅは金属短円柱体７０の接合範囲Ｈの面粗さＲａを４．２１μｍとし、発明品Ｆは金属短円柱体７０の接合範囲Ｈの面粗さＲａを５．３８μｍとし、発明品Ｇは金属短円柱体７０の接合範囲Ｈの面粗さＲａを５．９８μｍとした。比較品Ａは金属短円柱体７０の接合範囲Ｈの面粗さＲａを６．２２μｍとした。また、比較品Ｂは金属短円柱体７０の接合範囲Ｈの面粗さＲａを７．７０μｍとし、比較品Ｃは金属短円柱体７０の接合範囲Ｈの面粗さＲａを８．４９μｍとした。表１と図５に発明品Ａ〜Ｇと比較品Ａ、Ｂの接合強度を示した。

レーザー光照射装置としては、Ｌａｓｅｒ Ｌｉｎｅ（株）社製の半導体レーザーＬＤＬ１６０（波長８０８ｎｍ＋９０４ｎｍ）を用いた。この場合出力８００Ｗで金属短円柱体７０と樹脂円筒体７１との接合境界面を焦点とするように、レーザー光を照射した。この照射の際には、２０ｒｐｍで金属短円柱体７０と樹脂円筒体７１とをその軸心廻りに回転させ、３秒間のレーザー照射であった。なお、図４（ｂ）のＨは接合範囲を示している。

接合強度６００Ｎを閾値とし、６００Ｎ以上を合格とし、６００Ｎ未満を不合格として判定を行った。この結果、ＡからＧの全ての発明品が合格であったのに対して、比較品は、Ａの１サンプルのみが合格であったが、他のすべての比較品は不合格であった。このように不合格になった原因は、表面粗さが大きくなるにつれ、ブーツと金属製取付部材の被取付部との間の隙間が生じ、接合していない領域が発生する。このため、接合面積が小さくなったことによる。

２ 小径部（筒状開口部）
３ 大径部（筒状開口部）
１１ 外輪（外側継手部材）
１３ 内輪（内側継手部材）
１５ ボール（トルク伝達部材）
１７ シャフト
１８ 被取付部
１９ 被取付部
４１ 小径部（筒状開口部）
５１ 外輪（外側継手部材）
５３ 内輪（内側継手部材）
５５ ボール（トルク伝達部材）
５７ シャフト
５８ 被取付部

Claims (9)

1. 樹脂製の等速自在継手用ブーツの筒状開口部が金属製取付部材の被取付部に外嵌されて、レーザー光照射によって、被取付部に筒状開口部が固着されるブーツ取付構造であって、
   金属製取付部材の被取付部の面粗さＲａを０．０５μｍ以上６．０μｍ以下としたことを特徴とするブーツ取付構造。
2. 外側継手部材と、内側継手部材と、外側継手部材と内側継手部材との間に配設されるトルク伝達部材とを備えた等速自在継手に用いられ、前記金属製取付部材が外側継手部材であ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. 外側継手部材と、内側継手部材と、外側継手部材と内側継手部材との間に配設されるトルク伝達部材とを備えた等速自在継手に用いられ、前記金属製取付部材が前記内側継手部材に嵌入されるシャフトであることを特徴とする請求項１に記載のブーツ取付構造。
4. 使用する前記樹脂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〜請求項３のいずれか１項に記載のブーツ取付構造。
5. 前記筒状開口部と金属製取付部材の被取付部との締代を０．０５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下と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. レーザー光として半導体レーザー又はファイバーレーザーを使用したことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の等速自在継手用ブーツ。
7. 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７のいずれか１項に記載のブーツ取付構造。
9. 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７のいずれか１項に記載のブーツ取付構造。

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