JP4071795B2 - 樹脂製ジョイントブーツの製造方法 - Google Patents
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Description
このような等速ジョイントにおいては、ジョイント内部への塵埃や異物の浸入を防止するため、あるいはまた封入したグリースが漏れ出さないように保持するために、一般に、アウターケース6からトリポート4側のシャフト1部分を覆うように伸縮及び曲げ変形可能な蛇腹状の樹脂製ジョイントブーツ100が装着されている。
かかるジョイントブーツ100は、軸方向の一端部がアウターケース6の外周に嵌着されてリング状締付部材7により固定される大径側取付部102として形成され、他端部がトリポート4側のシャフト1の外周にリング状締付部材8により固定される小径側取付部103として形成され、両者が蛇腹部101により一体に連結されて構成されている。そして、アウターケース6が、図7に示すように内周の摺動溝6aの配置に対応して、外周形状が周方向に凹凸形状をなしているため、大径側取付部102は、その内周形状がアウターケース6の外周形状に対応した非円形状をなしている。すなわち、大径側取付部102の内周は、アウターケース6の凹状部6bに対応して周方向の3箇所において内方への凸状部104を備えて形成されている。
日本国特開2003−329057号(JP2003−329057A)には、このような凸状部を一体に設けた大径側取付部を備えるジョイントブーツが提案されている。しかしながら、この場合、複数の凸状部を形成するために厚肉部と薄肉部とを周方向に交互に配置した複雑な形態の筒状の取付部をインジェクションブロー成形などにより蛇腹部と一体に形成する必要がある。そのためには、特殊な成形金型を使用しなければならず、製造コストの上昇につながりやすい。また、成形後における樹脂の収縮によるヒケも発生しやすく、それが原因でアウターケースに装着したときにシール性を損なうことにもなりかねない。このようなヒケの問題を解消するには、非常に高い成形精度や凸状部の形状改良等が要求されることになり、製造コストの一層の上昇を招くことにもなる。
欧州特許出願公開第924450号(EP0924450A2)には、上記のような凸状部を持つブッシュをブーツ本体とは別体に成形し、ブーツ本体の円形状の大径筒部の内周に該ブッシュを配置してからスピン溶接により両者を一体化する技術が開示されている。しかしながら、スピン溶接では、回転により発生する摩擦熱で樹脂を加熱溶融させて溶着するものであるため、溶着に要する時間が過大となり、結果として製造コストの上昇を招くことになる。
本発明は、上記のような実情に鑑みてなされたもので、製作コストの上昇を抑制しつつ、アウターケースとの間のシール性に優れ、しかも、耐久性を十分に確保することができる樹脂製ジョイントブーツの製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る樹脂製ジョイントブーツの製造方法は、次の工程を含むものである。
軸方向一端側の大径筒部と、他端側の小径筒部と、両者を一体に連結する蛇腹部とを備えてなるブーツ本体であって、前記大径筒部の開口端部における内周面に外広がりの傾斜面を備えるブーツ本体を、レーザーエネルギー吸収性の熱可塑性樹脂材料から成形する工程;
前記大径筒部の内側に嵌合されるブッシュであって、前記大径筒部の内周面に係合する断面円形状の外周壁と、周方向の複数箇所において内方への凸状部を持つ内周壁とを備えてなり、前記大径筒部の開口端側に配置される軸方向端部に前記傾斜面に当接配置される環状突出部を備えるブッシュを、レーザーエネルギー透過性の樹脂材料から成形する工程;および
前記ブッシュを前記ブーツ本体の前記大径筒部の内側に配置し、レーザーを、前記ブッシュの前記環状突出部を透過させて前記ブーツ本体の前記傾斜面に照射することにより、前記環状突出部と前記傾斜面との当接部を加熱溶融させて溶着し、これにより前記ブーツ本体と前記ブッシュを一体化させる工程。
かかる本発明によれば、アウターケース外周の複数の凹状部に嵌入する凸状部をその内周に有するブッシュをブーツ本体とは別体に成形し、成形後に両者をレーザー溶着により一体化するものであるから、それらを始めから一体成形する場合に比べて、製造工数自体は増えるものの、特殊な成形金型の使用が不要となること、レーザー溶着に要する時間が一体成形の場合の成形サイクル時間よりも短かくてすむこと、さらに、成形後における収縮に起因するヒケの発生が非常に少なく、それに対処するための高い成形精度や形状改良等も要求されないことが相俟って、全体として製造コストの低減が図れるとともに、アウターケースとの間のシール性も良好に確保することが可能である。
また、ブーツ本体とブッシュとはレーザー溶着によって一体に固着されるものであるから、ジョイントブーツの装着使用時にブッシュが抜け出るとか、ガタ付くとかいったこともなく、両者を一体成形したものと同等な一体性を持たせて樹脂製ジョイントブーツ全体の耐久性を十分に確保することが可能である。
更に、ブーツ本体の内周面に外広がり傾斜面を設けるとともに、ブッシュには該傾斜面に当接配置される環状突出部を設け、該環状突出部を透過させて前記傾斜面にレーザー照射するようにしたので、ブーツ本体から軸方向に離間した位置での軸心(筒軸線)上から斜めにレーザーを照射する際に、前記傾斜面に対するレーザーの照射角度を垂直または垂直に近い角度にすることができる。そのため、ブッシュの内周部に凸状部を持つものでありながら、効率的なレーザー溶着を行うことができる。すなわち、レーザーの強度を小さくして消費電力のアップをできるだけ抑制しつつも、レーザーによる溶着性能を良好に確保できる。
本発明の製造方法において、前記環状突出部は、前記ブーツ本体の前記傾斜面に当接配置される溶着面と、レーザーが入射される入射面とを備え、これら溶着面と入射面との間隔で定義される前記環状突出部の厚みが一定であることが好ましい。このようにレーザーが透過する環状突出部の厚みを一定とすることにより、仮にレーザー照射装置に対するブーツ本体の装着誤差によりレーザーの照射位置がずれたとしても、環状突出部を透過するレーザーの光路長を一定にすることができ、溶着不良を回避することができる。
本発明の製造方法においては、また、前記ブーツ本体の前記傾斜面に対してレーザーを略垂直(より詳細には、90°±10°の範囲内)に照射することが好ましく、これにより効率的なレーザー溶着を行うことができる。
図2は、該樹脂製ジョイントブーツをその大径筒部側からみた正面図である。
図3は、該樹脂製ジョイントブーツにおけるブーツ本体とブッシュとのレーザー溶着工程を示す概略図である。
図4は、実施形態に係るブーツ本体とブッシュとのレーザー溶着時の要部拡大断面図である。
図5は、他の実施形態に係るブーツ本体とブッシュとのレーザー溶着時の要部拡大断面図である。
図6は、従来の樹脂製ジョイントブーツを装着したトリポートタイプの等速ジョインを示す縦断側面図である。
図7は、同上等速ジョイントの正面図である。
図8は、比較例に係るブーツ本体とブッシュとのレーザー溶着時の要部拡大断面図である。
図1および2に示す本実施形態に係る樹脂製ジョイントブーツ10は、図6および7に示す自動車用のトリポートタイプの等速ジョイントに装着されるものであり、ブーツ本体12とブッシュ30とを一体に固着してなる。
ブーツ本体12は、軸方向一端側の大径筒部14と、該大径筒部14と離間して同軸的に配置された他端側の小径筒部16と、これら大径筒部14と小径筒部16を一体に連結する蛇腹部18とからなる。大径筒部14は、ブッシュ30をインサート材として介在させた状態でアウターケース6に外嵌固定される短円筒状をなしており、その外周面にリング状の締付部材7(図6参照)を受け入れるための周方向に延びる固定用凹部20を備える。小径筒部16は、トリポート4側のシャフト1に外嵌固定される短円筒状をなしており、外周面にリング状の締付部材8(図6参照)を受け入れるための周方向に延びる固定用凹部22を備える。蛇腹部18は、両端に口径差のある断面円形の蛇腹体であり、大径筒部14から小径筒部16へと順次に小さくなるようにテーパ状に形成され、その内部にグリース封入空間を形成する。
図1,2に示すように、大径筒部14は、その外周面14aおよび内周面14bともに断面円形状をなしている。そして、図4に拡大して示すように、大径筒部14の開口端部における内周面14bには外広がりの傾斜面24が形成されている。より詳細には、大径筒部14の内周面14bは、その開口端部が軸方向外方ほど半径方向外方に広がる逆テーパ状に形成されており、これにより、当該開口端部には、筒軸線に対して傾斜した傾斜面24が全周にわたって形成されている。
ブッシュ30は、ブーツ本体12の大径筒部14の内側に嵌合されるものであり、大径筒部14の内周面14bに係合する断面円形状の外周壁30aと、周方向に3箇所の凹状部6bが均等配置されたアウターケース6の外周形状に対応して、周方向の3箇所において内方に湾曲面状に張り出し形成された凸状部32を持つ内周壁30bとを備えてなる。ブッシュ30は、この実施形態では、大径筒部14の内周面14bに当接するものであって略一定の肉厚を持つ筒状部分34と、この筒状部分34の内周面から内方に張り出して凸状部32を形成する内側壁部36と、内側壁部36の周方向中央部において外側の筒状部分34との間を連結する支持壁部38とからなる。これにより、凸状部32は、その周方向中心線Mを境にして左右対称に2つの凹部40,40が形成されており、この凹部40,40の存在によってブッシュ30自身の樹脂成形後における収縮に起因するヒケの発生を抑制している。
図4に拡大して示すように、ブッシュ30には、上記大径筒部14の開口端側に配置される軸方向端部において、上記傾斜面24に当接配置される環状突出部42が形成されており、この環状突出部42と傾斜面24との当接部が後述するレーザー溶着により一体化されている。
この環状突出部42は、上記筒状部分34の軸方向端部において、ブッシュ30の軸方向端面30cを越えて突出しており、かつ、外広がりの上記傾斜面24に沿うように径方向外方に屈曲して延設されている。また、環状突出部42は、上記傾斜面24に当接配置されレーザーRにより当該傾斜面24に溶着される溶着面42aと、レーザーが入射される入射面42bとを備え、これら溶着面42aと入射面42bとの間隔により定義される環状突出部42の厚みTが一定となるように、溶着面42aと入射面42bとは互いに平行に形成されている。
この樹脂製ジョイントブーツ10を製造する際には、上記形状のブーツ本体12を、カーボンブラック等が配合されたレーザーエネルギー吸収性の熱可塑性樹脂材料から、インジェクションブロー成形などの公知の成形方法により成形する。また、ブッシュ30を、例えばカーボンブラックが配合されていないレーザーエネルギー透過性の熱可塑性樹脂材料から、インジェクション成形などによって、上記ブーツ本体12とは別体に成形する。
このようにして別々に成形したブーツ本体12とブッシュ30を用いて、ブッシュ30をブーツ本体12の大径筒部14の内側に同心状に嵌合させた後、レーザー溶着によって両者を一体化させる。
レーザー溶着は、図3に示すようなレーザー照射装置を用いて行うことができる。すなわち、ブッシュ30を嵌合させたブーツ本体12を、大径筒部14側を上に向けた状態で治具50を用いて固定し、ブーツ本体12から軸方向上方に離間した位置における軸心L(筒軸線)上の点Xから、斜めに(即ち、軸心Lに対して傾斜した角度で)レーザーRを照射する。レーザーRは、レーザー照射器52から照射され、軸心L上に配されたミラー54の点Xで反射されてから、ブッシュ30の環状突出部42に向けて照射される。その際、ミラー54は軸心Lを中心に回転し、これによりレーザーRは円錐面状の照射軌跡を描くとともに、環状突出部42の周方向においてその全周にわたってレーザーRが照射されることになる。
このようにして環状突出部42に照射されたレーザーRは、ブッシュ30がレーザーエネルギー透過性の熱可塑性樹脂材料からなるため、図4に示すように環状突出部42を透過してブーツ本体12の傾斜面24に照射される。すると、ブーツ本体12はレーザーエネルギー吸収性の熱可塑性樹脂材料からなるため、レーザーRは傾斜面24に吸収され、これにより環状突出部42と傾斜面24との当接部が加熱溶融されて溶着する。
この場合において、本実施形態では、ブーツ本体12に傾斜面24を設け、これに当接配置されるブッシュ30側の環状突出部42を透過させてから傾斜面24にレーザー照射するようにしているので、ミラー54から傾斜面24に照射されるレーザーRの照射角度αを略垂直にすることができる。そのため、傾斜面24におけるレーザーRの反射を抑えて、効率的なレーザー溶着を行うことができる。
また、ブッシュ30は周方向の複数箇所に内側への凸状部32を持つものであるが、凸状部32の端面を越えて軸方向に突出する環状突出部42を設けて、この環状突出部42に対してレーザーRを照射するようにしているので、凸状部32を透過させることなく大径筒部14の内周面14bにレーザーRを照射させることができる。そのため、ブッシュ30を透過するレーザーRの光路長を周方向で一定として、周方向において均一なエネルギーでのレーザー溶着を行うことができる。
また、レーザーRが透過する環状突出部42の厚みTが上記のように一定であるため、仮にブーツ本体12の装着誤差によりレーザーRの照射位置が軸方向においてずれたとしても、環状突出部42を透過するレーザーRの光路長を一定にすることができ、溶着不良を回避することができる。
図5は、上記実施形態の変更例に係るブーツ本体12とブッシュ30とのレーザー溶着時の状態を示したものである。この例では、傾斜面24は、大径筒部14の開口端部の内周面14bにおいて段差状に形成されている。従って、図4に示す例とは異なり、段差部としての傾斜面24の外側(開口端側)には、軸心に平行な面15が更に設けられている。その他の構成は上記実施形態と同様であり、この場合にも、上記実施形態と同様の作用効果が奏される。また、この例であると、溶着面となる傾斜面24の外側に軸心平行面15が確保され、そこに環状突出部42の先端面42cが当接配置されている。このように溶着面の外側に軸心平行面15と環状突出部42との当接部が確保されていることから、外部から溶着部への異物の浸入を抑制することができ、溶着部の耐久性を向上することができる。
以上説明した本実施形態の製造方法であると、アウターケース6外周の複数の凹状部6bに嵌入する複数の凸状部32をその内周に有するブッシュ30をブーツ本体12とは別体に成形し、成形後に両者をレーザー溶着により一体化するため、それらを始めから一体成形する場合に比べて、製造工数自体は増えるものの、特殊な成形金型の使用が不要となること、レーザー溶着に要する時間が一体成形の場合の成形サイクル時間よりも短かくてすむこと、さらに、成形後における収縮に起因するヒケの発生が非常に少なく、それに対処するための高い成形精度や形状改良等も要求されないことが相俟って、全体として製造コストの低減が図れるとともに、アウターケース6との間のシール性も良好に確保することが可能である。
また、ブーツ本体12とブッシュ30とはレーザー溶着によって一体に固着されるものであるから、ジョイントブーツ10の装着使用時にブッシュ30が抜け出るとか、ガタ付くとかいった心配もなく、両者を一体成形したものと同等な一体性を持たせて樹脂製ジョイントブーツ全体の耐久性を十分に確保することが可能である。
Claims (3)
- 軸方向一端側の大径筒部と、他端側の小径筒部と、両者を一体に連結する蛇腹部とを備えてなるブーツ本体であって、前記大径筒部の開口端部における内周面に外広がりの傾斜面を備えるブーツ本体を、レーザーエネルギー吸収性の熱可塑性樹脂材料から成形する工程と、
前記大径筒部の内側に嵌合されるブッシュであって、前記大径筒部の内周面に係合する断面円形状の外周壁と、周方向の複数箇所において内方への凸状部を持つ内周壁とを備えてなり、前記大径筒部の開口端側に配置される軸方向端部に前記傾斜面に当接配置される環状突出部を備えるブッシュを、レーザーエネルギー透過性の樹脂材料から成形する工程と、
前記ブッシュを前記ブーツ本体の前記大径筒部の内側に配置し、レーザーを、前記ブッシュの前記環状突出部を透過させて前記ブーツ本体の前記傾斜面に照射することにより、前記環状突出部と前記傾斜面との当接部を加熱溶融させて溶着し、これにより前記ブーツ本体と前記ブッシュを一体化させる工程と、
を含む樹脂製ジョイントブーツの製造方法。 - 前記環状突出部は、前記ブーツ本体の前記傾斜面に当接配置される溶着面と、レーザーが入射される入射面とを備え、これら溶着面と入射面との間隔で定義される前記環状突出部の厚みが一定であることを特徴とする請求項1記載の樹脂製ジョイントブーツの製造方法。
- 前記ブーツ本体の前記傾斜面に対してレーザーを略垂直に照射することを特徴とする請求項1又は2記載の樹脂製ジョイントブーツの製造方法。
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