JP2011144850A - 等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】 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する。
【解決手段】 一端に開口部を有する金属製の外側継手部材３と、外側継手部材３との間でボール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、外側継手部材３の開口部１３を閉塞する樹脂製の蛇腹状ブーツ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に外嵌してレーザ接合により固定し、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した等速自在継手であって、外側継手部材３の開口部１３の外周面１４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としての突起２６を配設する。
【選択図】 図１

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

実開平４−１２８５３６号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明の実施形態（突起）で、外側継手部材の開口部とブーツの大径端部とを示す部分拡大断面図である。 本発明の他の実施形態（凹溝）で、外側継手部材の開口部とブーツの大径端部とを示す部分拡大断面図である。 本発明の他の実施形態（金属アダプタ）で、外側継手部材の開口部とブーツの大径端部とを示す部分拡大断面図である。 本発明の実施形態で、ツェッパ型等速自在継手の全体構成を示す縦断面図である。 図４のＡ−Ａ線に沿う横断面図である。 外側継手部材の開口部とブーツの大径端部とをレーザ接合により固定する要領を説明するための部分拡大断面図である。 外側継手部材の開口部とブーツの大径端部とをレーザ接合により固定する要領を説明するための横断面図である。 従来の等速自在継手を示す断面図である。 図８の等速自在継手の外側継手部材の開口部とブーツの大径端部とを示す部分拡大断面図である。 本発明の前提としての等速自在継手を示す断面図である。 図１０の等速自在継手の外側継手部材の開口部とブーツの大径端部とを示す部分拡大断面図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (12)

1. 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等速自在継手。
2. 前記潤滑剤除去手段は、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である請求項１に記載の等速自在継手。
3. 前記外側継手部材の開口部外周面に対する前記突起の高さを０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下とした請求項２に記載の等速自在継手。
4. 前記潤滑剤除去手段は、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である請求項１に記載の等速自在継手。
5. 前記凹溝の軸方向幅寸法を１．０ｍｍ以上とした請求項４に記載の等速自在継手。
6. 前記潤滑剤除去手段は、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た請求項１に記載の等速自在継手。
7. 前記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請求項１〜６のいずれか一項に記載の等速自在継手。
8. 前記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以下である請求項１〜７のいずれか一項に記載の等速自在継手。
9. 前記レーザ接合は、半導体レーザあるいはファイバレーザにより行われる請求項１〜８のいずれか一項に記載の等速自在継手。
10. 前記レーザ接合でのレーザ光照射方式を連続式とした請求項１〜９のいずれか一項に記載の等速自在継手。
11. 前記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を持つ請求項１〜１０のいずれか一項に記載の等速自在継手。
12. 前記レーザ接合で使用するレーザ光は、２ｍｍ以上の長辺を有する矩形状のスポットサイズを持つ請求項１〜１０のいずれか一項に記載の等速自在継手。

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