JPWO2005121585A1 - 樹脂製ジョイントブーツの製造方法 - Google Patents

Abstract

大径筒部（１４）と小径筒部（１６）と蛇腹部（１８）とを備えてなるブーツ本体（１２）と、大径筒部の内側に嵌合されるブッシュ（３０）とを備える樹脂製ジョイントブーツ（１０）の製造方法であって、ブーツ本体とブッシュを別々に成形し、ブッシュをブーツ本体の大径筒部の内側に配置した後、レーザー溶着により両者を一体に固着する。大径筒部（１４）には開口端部の内周面に外広がりの傾斜面（２４）を設け、ブッシュ（３０）には上記傾斜面に当接配置される環状突出部（４２）を設けておき、レーザー（Ｒ）は環状突出部（４２）を透過させて傾斜面（４２）に照射させる。

Description

本発明は、例えば自動車の等速ジョイントにおけるシャフト部分を被覆するように用いられる蛇腹状の樹脂製ジョイントブーツに関し、詳しくは、自動車のドライブシャフト等の等速ジョイントに採用されているトリポートタイプのジョイント部に好適な樹脂製ジョイントブーツの製造方法に関するものである。

この種のトリポートタイプの等速ジョイントは、図６及び図７に示すように、入力側と出力側の一方のシャフト１に、ローラ２をそれぞれ回転可能に支承した３本のトラニオン３を軸直角方向に突出させて構成されたトリポート４と、他方のシャフト５の端部に連設されたアウターケース６とからなる。このアウターケース６は、その内周にトリポート４の３つのローラ２に対応して軸方向に沿う３本の摺動溝６ａを備える。そして、等速ジョイントは、これら各摺動溝６ａにトリポート４の３つのローラ２を軸方向に摺動可能に嵌め合わせることにより、両シャフト１，５の軸心交差角度を相対的に変更可能としながら、回転トルクを伝達できるように構成されている。
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。

上記のような問題点を解消して、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る樹脂製ジョイントブーツを得るためには、上記した凸状部を持つブッシュをブーツ本体とは別体に成形した上で、両者をレーザー溶着により一体に固着することが有利である。しかしながら、上記のようにブッシュは凸状部を内周部に持つものであるため、レーザー照射する際に、ブッシュの中心位置から径方向外方に向けてレーザー照射したのでは、凸状部の存在する箇所と存在しない箇所とで、ブッシュの樹脂材料部分を透過するレーザーの光路長に差が出てしまい、周方向において均一なエネルギーでのレーザー照射を行うことはできない。そのため、図８に示すように、ブーツ本体の大径筒部１１０の開口端１１０ａから軸方向に離間した位置の軸心（筒軸線）上から斜めにレーザーＲを照射する必要があるが、この場合、ブッシュ１１２を透過して大径筒部１１０の内周面１１０ｂに対して照射されるレーザーＲの照射角度βが垂直ではなく、斜めに照射されることになる。斜めに照射されると、溶着面である大径筒部１１０の内周面１１０ｂでレーザーＲが反射して、該内周面１１０ｂで吸収されるレーザーＲのエネルギーが小さくなるため、溶着不良が生じたり、それを避けるためにはレーザー強度を高くする必要がある。
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１は、本発明の一実施形態に係る樹脂製ジョイントブーツの半縦断側面図である。
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。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
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。

本発明は、自動車の等速ジョイントを始めとする各種ジョイントのシャフト部分を被覆するように用いられる蛇腹状の樹脂製ジョイントブーツの製造に利用することができるものである。

Claims (3)

1. 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。
2. 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。
3. 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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