(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の相手部材に端部が取付固定される樹脂製の等速自在継手用ブーツの取付方法であって、
前記ブーツの端部の前記相手部材への取付固定は、前記ブーツの端部の取付面と前記相手部材の被取付面とを前記相手部材の被取付面の表層部分のみを高周波誘導により加熱し、前記金属に接している前記樹脂の境界部が分解温度以上の急速加熱で分解されて泡が発生することで接合一体化することにより行うことを特徴とするブーツ取付方法。
【請求項２】
前記ブーツ端部の取付面の素材を熱可塑性ポリエステル系エラストマーとすることを特徴とする請求項１に記載のブーツ取付方法。
【請求項３】
前記ブーツ端部の取付面の素材にカーボンブラックを添加することを特徴とする請求項１又は２に記載のブーツ取付方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の駆動軸や各種産業機械に用いられて、回転トルクを伝達する等速自在継手に装着されるブーツの取付方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
等速自在継手用のブーツは、継手内部に充填された潤滑成分の外部への漏出と外部から継手内部への異物の侵入を防止するために継手本体に装着されるものである。このブーツとしては、樹脂製のブーツとＣＲ（クロロプレン）製のブーツが広く知られているが、近年では、屈曲耐久性等の面から樹脂製のブーツが採用されることが多い。
【０００３】
図３に等速自在継手（ボールフィクス型の固定型等速自在継手であり、ＢＪと称されている）の一例を示す。この等速自在継手１０１は、外輪１０２、内輪１０３、ボール１０４、ケージ１０５を主要部とし、外輪１０２の内部には、内輪１０３とボール１０４とケージ１０５から成る内部部品１０６が収容配置されている。
【０００４】
外輪１０２は一端に開口部を有し、内球面に複数の曲線状のトラック溝１０７が形成されている。内輪１０３は、中心孔１１７にシャフト１１５がスプライン嵌合されてサークリップ１１６で抜け止めされており、外球面に外輪１０２のトラック溝１０７と対をなす複数の曲線状のトラック溝１０８が形成されている。外輪１０２のトラック溝１０７と内輪１０３のトラック溝１０８との間には複数のボール１０４が介在されており、これらのボール１０４は、外輪１０２と内輪１０３との間に配されたケージ１０５のポケット１０９で保持されている。なお、トラック溝（１０７、１０８）は軸方向全長に亘って曲線状に形成されており、この点がボールフィクス型等速自在継手の特徴となっている。
【０００５】
さて、このような等速自在継手１０１では、外輪１０２の開口部は樹脂製のブーツ１１０で覆われており、このブーツ１１０により、外輪１０２の内部に封入された潤滑成分が継手外部へ漏出するのを防止できると共に、外輪１０２の内部へ異物が侵入するのを防止することができる。
【０００６】
ブーツ１１０は、大径端部１１１と小径端部１１２および大径端部１１１と小径端部１１２とを連結する蛇腹部１１８とを有する。大径端部１１１は外輪１０２の開口端部１１９の外周面１２０に取り付けられ、小径端部１１２はシャフト１１５の外周面１２１に取り付けられ、それぞれの取付部分はブーツバンド（１１３、１１４）を加締めて固定されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−１５５００２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
さて、図３に示す特許文献１に記載の等速自在継手では、ブーツ１１０の取付固定は、大径端部１１１を外輪１０２の外周面１２０に取り付け、小径端部１１２をシャフト１１５の外周面１２１に取り付け、さらにそれぞれの取付部分をブーツバンド（１１３、１１４）を加締めることにより行う。
【０００８】
しかし、この場合、ブーツバンド（１１３，１１４）を別部品として使用しなければならないため、部品点数が多くなり、等速自在継手１０１の組立てに必要な製造コストが嵩む問題があった。また、ブーツバンド（１１３、１１４）を加締める作業も必要になるため、等速自在継手１０１の組立てに要する時間が長くなる問題もあった。
【０００９】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、ブーツバンドを省略して、等速自在継手をコンパクト化および軽量化し、かつ、等速自在継手の組立てに必要なコストを削減することができるブーツの取付方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するための本発明のブーツ取付方法は、金属製の相手部材に端部が取付固定される樹脂製の等速自在継手用ブーツの取付方法であって、前記ブーツの端部の前記相手部材への取付固定は、前記ブーツの端部の取付面と前記相手部材の被取付面とを前記相手部材の被取付面の表層部分のみを高周波誘導により加熱し、前記金属に接している前記樹脂の境界部が分解温度以上の急速加熱で分解されて泡が発生することで接合一体化することにより行うことを特徴とする。
【００１１】
この場合、金属製の相手部材の被取付面を間接的に加熱し、その熱でもってブーツの端部の取付面と相手部材の被取付面とを接合一体化することができるため、ブーツの端部を相手部材に取付固定することができる。なお、ここでいう「相手部材の被取付面を間接的に加熱する」とは、相手部材の被取付面を、直に熱を加えることなく加熱することを意味する。また、ここでいう「取付固定」とは、他の部品等に依存することなくブーツの端部を相手部材に取付けて固定することができることを意味する。
【００１２】
前記相手部材の被取付面の間接的な加熱は、高周波誘導により行う。
【００１３】
この高周波誘導は導電性の材料のみを加熱することができる方法であり、コイルの中にブーツの端部の取付面と相手部材の被取付面とをブーツの端部を外側にして密着させた状態でコイルに高周波電流を流すことにより行う。この場合、金属製、つまり導電性のある相手部材の被取付面が高周波によりブーツの端部を介して間接的に加熱され、その熱で相手部材の被取付面と接しているブーツの端部の取付面の境界部に泡が発生して、ブーツの端部の取付面と相手部材の被取付面とが接合一体化される。この結果、ブーツバンド等の固定部品を使用することなく、ブーツの端部を相手部材に取付固定することができる。
【００１４】
前記高周波誘導において、相手部材の被取付面は表層部分のみを加熱する。
【００１５】
これは、相手部材の被取付面の加熱深度（加熱された部分の表層からの深さ）が深い場合、つまり、相手部材の被取付面の加熱部分が表層部分のみでない場合は、加熱された相手部材の被取付面は、自己冷却（自然に冷却すること）できずに熱でブーツの樹脂成分を溶融させてしまい、これにより、ブーツの端部の取付面と接合一体化することができなくなるためである。
【００１６】
前記ブーツ端部の取付面の素材は熱可塑性ポリエステル系エラストマーとするのが好ましい。
【００１７】
熱可塑性ポリエステル系エラストマーは、機械的強度、成形性、弾性に優れておりブーツに必要とされる屈曲耐久性等の機能を具備させる素材として好ましい。また、熱可塑性ポリエステル系エラストマーは熱変形しにくく、耐熱温度が高いため、この素材を等速自在継手の作動時など高温化に晒されるブーツに適用すると、高温によりブーツの耐久性が低下するのを防止することができる。
【００１８】
前記ブーツ端部の取付面の素材にはカーボンブラックを添加するのが望ましい。
【００１９】
これは、前記ブーツ端部の取付面の素材にカーボンブラックを添加すると、ブーツの端部を黒色に着色できると共に、ブーツの端部の強度を向上させることができる。なお、ブーツの端部の取付面にカーボンブラックを添加した場合、既に述べたように、ブーツ端部の取付面と相手部材の被取付面とを高周波誘導により接合一体化する際においても、カーボンブラックは高周波に影響を与えることがないため、高周波誘導による接合を阻害することがない。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のブーツ取付方法は、ブーツの端部の相手部材への取付固定は、ブーツの端部の取付面と相手部材の被取付面とを相手部材の被取付面の表層部分のみを高周波誘導により加熱し、金属に接している樹脂の境界部が分解温度以上の急速加熱で分解されて泡が発生することで接合一体化することにより行う。この場合、ブーツの相手部材への取付固定は、ブーツバンド等の固定部品を使用することなく行うことができるため、部品点数を削減して等速自在継手の組立てに必要なコストを削減することができる。また、ブーツバンド等の固定部品を使用する必要がないことから、等速自在継手全体の構造を簡素化でき、等速自在継手のコンパクト化と軽量化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。
【００２４】
図１に本発明の実施形態として、本発明のブーツ取付方法を適用した固定型等速自在継手の一つであるアンダーカットフリー型の等速自在継手（ＵＪ）を示す。
【００２５】
この等速自在継手１は、外側継手部材である外輪２、内側継手部材である内輪３、ボール４、ケージ５を主要部とし、外輪２の内部には、内輪３とボール４とケージ５から成る内部部品６が収容配置されている。
【００２６】
外輪２は金属製であり、一端に開口部を有し、内球面に複数の曲線状のトラック溝７が形成されている。内輪３は、外球面に外輪２のトラック溝７と対をなす複数の曲線状のトラック溝８が形成され、中心孔１４に金属製のシャフト１５がスプライン嵌合され、このシャフト１５は、その先端部の外周面に形成された嵌合溝１６に嵌合されるサークリップ２０で抜け止めされている。外輪２のトラック溝７と内輪３のトラック溝８との間には複数のボール４が介在されており、これらのボール４は、外輪２と内輪３との間に配されたケージ５のポケット９で保持されている。なお、曲線状のトラック溝（７、８）は、外輪開口部側はフラットに形成され、外輪反開口部側は曲線状に形成されているため、この等速自在継手１は、高作動角をとっても、シャフト１５と外輪２の開口端部１７の内周面とが干渉しにくい。この点がアンダーカットフリー型の固定型等速自在継手の特徴となっている。
【００２７】
外輪２の開口部は樹脂製のブーツ１０で覆われており、このブーツ１０により、外輪２の内部に封入された潤滑成分が継手外部へ漏出するのを防止できると共に、外輪２の内部へ外部から異物が侵入するのを防止することができる。
【００２８】
ブーツ１０は、大径端部１１と小径端部１２および大径端部１１と小径端部１２とを連結する蛇腹部１３とを有する。大径端部１１は相手部材である外輪２の開口端部１７の外周面に取り付けられ、小径端部１２は相手部材であるシャフト１５の外周面に取り付けられている。
【００２９】
ここで、大径端部１１の外輪２への取付固定は、大径端部１１の内周面である取付面２１と外輪２の外周面である被取付面１８とを外輪２の被取付面１８を間接的に加熱して接合一体化することにより行う。また、小径端部１２のシャフト１５への取付固定は、小径端部１２の内周面である取付面２２とシャフト１５の外周面である被取付面１９とをシャフト１５の被取付面１９を間接的に加熱して接合一体化することにより行う。
【００３０】
この場合、ブーツ１０の大径端部１１と外輪２およびブーツ１０の小径端部１２とシャフト１５は、図１に示すように、ブーツバンド等の固定部品を使用することなく取付固定することができるため、部品点数を削減して等速自在継手１の組立てに必要なコストを削減することができる。また、ブーツバンドなどの固定部品が省略できることで、等速自在継手１の全体の構造を簡素化できるため、等速自在継手１の軽量化およびコンパクト化を実現することができる。
【００３１】
ここで、ブーツ１０の大径端部１１の取付面２１と外輪２の被取付面１８の接合一体化およびブーツ１０の小径端部１２の取付面２２とシャフト１５の被取付面１９の接合一体化において、外輪２の被取付面１８およびシャフト１５の被取付面１９を間接的に加熱する手段として、高周波誘導による接合法を採用する。ここで「間接的に加熱する」とは、外輪２の被取付面１８およびシャフト１５の被取付面１９を、直接熱を加えずに加熱することを意味する。
【００３２】
この高周波誘導による接合法は高周波で導電性のある材料を加熱する方法であり、まず、図２に示すように、環状の金属コイル１５０の中に、ブーツ１０の大径端部１１の取付面２１と金属製である外輪２の被取付面１８とを重ね合わせて密着させて配置し、環状の金属コイル１６０の中に、ブーツ１０の小径端部１２の取付面２２と金属製であるシャフト１５の被取付面１９とを重ね合わせて密着させて配置して、金属コイル（１５０、１６０）に高周波電流を流す。
【００３３】
この際、電磁誘導作用によって導電体である金属（外輪２の被取付面１８、シャフト１５の被取付面１９）は、鉄損（渦電流損とヒステリシス損の和）により発熱し、この熱で、金属（外輪２の被取付面１８、シャフト１５の被取付面１９）に接している樹脂（ブーツ１０の大径端部１１の取付面２１、ブーツ１０の小径端部１２の取付面２２）の境界部が分解温度以上に急速に加熱して分解され、泡が発生する。これにより、前記した泡の周辺部分の高温の融液と金属（外輪２の被取付面１８、シャフト１５の被取付面１９）の表面に高温・高圧の条件が発生して、図１に示すように、ブーツ１０の大径端部１１の取付面２１と外輪２の被取付面１８との間およびブーツ１０の小径端部１２の取付面２２とシャフト１５の被取付面１９との間には、目視できない接合部（２３、２４）が得られる。
この結果、大径端部１１の取付面２１と外輪２の被取付面１８および小径端部１２の取付面２２とシャフト１５の被取付面１９をそれぞれ接合一体化して、大径端部１１を外輪２へ取付固定し、小径端部１２をシャフト１５へ取付固定することができる。
【００３４】
このように、高周波誘導により大径端部１１の取付面２１と外輪２の被取付面１８および小径端部１２の取付面２２とシャフト１５の被取付面１９をそれぞれ接合一体化する場合、外輪２の被取付面１８およびシャフト１５の被取付面１９の加熱は表層部分のみとし、具体的には表面からの加熱深度を０．１ｍｍ以下とする。
【００３５】
これにより、外輪２の被取付面１８およびシャフト１５の被取付面１９は、加熱後すぐに自己冷却（自然に冷却すること）するため、加熱された外輪２の被取付面１８およびシャフト１５の被取付面１９が、その熱で大径端部１１の取付面２１および小径端部１２の取付面２２とを溶融してしまうことで、大径端部１１の取付面２１と外輪２の被取付面１８および小径端部１２の取付面２２とシャフト１５の被取付面１９の接合一体化が行えなくなることがない。
【００３６】
外輪２の被取付面１８およびシャフト１５の被取付面１９の加熱を表層部分のみとする手段としては、高周波誘導を行う装置の周波数を高くする、或は、加熱時間を短くする方法がある。
【００３７】
本実施形態では、高周波誘導装置の周波数を２００ｋＨｚ、高周波出力を１６０ｋＷ、加熱時間を０．２秒とすることで、外輪２の被取付面１８およびシャフト１５の被取付面１９の表層部分のみを６００℃程度で加熱して、大径端部１１の取付面２１と外輪２の被取付面１８および小径端部１２の取付面２２とシャフト１５の被取付面１９を接合一体化する。
【００３８】
なお、本実施形態のように、高周波誘導を行う装置の周波数を２００ｋＨｚとする場合、高周波出力は１５ｋＷ以上２５０ｋＷ未満とする必要がある。
【００３９】
これは、高周波出力が１５ｋｗ未満であると、外輪２の被取付面１８およびシャフト１５の被取付面１９の加熱温度が２５０℃より小さくなる傾向となり、この場合、外輪２の被取付面１８およびシャフト１５の被取付面１９の加熱が十分でなく、外輪２の被取付面１８と接している大径端部１１の取付面２１の境界部およびシャフト１５の被取付面１９と接している小径端部１２の取付面２２の境界部を分解温度以上に加熱して、大径端部１１の取付面２１と外輪２の被取付面１８および小径端部１２の取付面２２とシャフト１５の被取付面１９を接合一体化することができない。
【００４０】
また、高周波出力が２５０ｋｗ以上であると、外輪２の被取付面１８およびシャフト１５の被取付面１９の加熱温度が７００℃以上になる傾向となり、この場合、加熱された外輪２の被取付面１８および加熱されたシャフト１５の被取付面１９は、その熱で大径端部１１の取付面２１および小径端部１２の取付面２２を溶融させてしまい、大径端部１１の取付面２１と外輪２の被取付面１８および小径端部１２の取付面２２とシャフト１５の被取付面１９を接合一体化することができない。
【００４１】
なお、本実施形態のように、高周波誘導を行う装置の周波数を２００ｋＨｚとし、高周波出力を１５ｋＷ以上２５０ｋＷ未満とする場合、加熱時間は１秒以下に規制する。これにより、外輪２の被取付面１８およびシャフト１５の被取付面１９は、加熱深度を浅くして、加熱後すぐに自然冷却させることができるため、加熱された外輪２の被取付面１８およびシャフト１５の被取付面１９が、その熱で大径端部１１の取付面２１および小径端部１２の取付面２２を溶融させてしまうことがないため、大径端部１１の取付面２１と外輪２の被取付面１８および小径端部１２の取付面２２とシャフト１５の被取付面１９を接合一体化することができる。
【００４２】
本実施形態のブーツ１０は、大径端部１１の取付面２１と小径端部１２の取付面２２を含む全体を熱可塑性ポリエステル系エラストマーを素材として成形する。
【００４３】
熱可塑性ポリエステル系エラストマーは機械的強度や弾性に優れており、熱変形温度や耐熱温度が高く、また、成形性にも優れているため、ブーツ１０はこれらの機能を備えたものとなる。特に、ブーツ１０は、等速自在継手１が作動した際、高温の環境下に晒されるため、本実施形態のように、ブーツ１０を熱可塑性ポリエステル系エラストマーを素材として成形し耐熱性を具備させることは、ブーツ１０の耐久性を向上させる上で有効な手段となる。
【００４４】
また、大径端部１１の取付面２１の素材と小径端部１２の取付面２２の素材を含むブーツ１０の素材全体にカーボンブラックを添加する。
【００４５】
カーボンブラックは、直径３５００ｎｍ程度の炭素の微粒子であり、黒色顔料として使用され、樹脂やゴムの補強材として機能する。そのため、本実施形態のように、カーボンブラックをブーツ１０に添加すると、ブーツ１０を黒色に着色することができ、かつ、ブーツ１０の強度も向上させることができる。なお、大径端部１１の取付面２１の素材と小径端部１２の取付面２２の素材にカーボンブラックが添加されている場合、本実施形態のように、高周波誘導による手段で、大径端部１１の取付面２１と外輪２の被取付面１８および小径端部１２の取付面２２とシャフト１５の被取付面１９の接合一体化を行う際、高周波はカーボンブラックによる影響を受けることがないため、接合一体化を正常に行うことができる。
【００４６】
さらに、本実施形態では、ブーツ１０において、外輪２の被取付面１８とシャフト１５の被取付面１９に被膜処理を施す。
【００４７】
この被膜処理としては、パーカー処理（リン酸亜鉛化成処理）等の手段を採用することができる。この被膜処理により、外輪２の被取付面１８とシャフト１５の被取付面１９にリン酸塩被膜等の被膜被膜を形成して、外輪２の被取付面１８とシャフト１５の被取付面１９に錆が発生するのを防止できる。この結果、外輪２の被取付面１８とシャフト１５の被取付面１９に発生した錆により、既に述べた高周波誘導等の手段で外輪２の被取付面１８とシャフト１５の被取付面１９を間接的に加熱する際、この作業が正常に行えなくなるなどの事態を未然に回避することができる。
【００４８】
なお、本実施形態では、外輪２は、被取付面１８を含む全体をＳ５３Ｃ（ＪＩＳ番号：Ｇ４０５１）の機械構造用炭素鋼を素材として成形するが、これに限らず、本発明を実施する場合、外輪２の被取付面１８の成形に、以下の材料成分の条件を満足する素材を使用することができる。なお、単位は全て重量（％）である。
【００４９】
炭素（Ｃ）：０．５０〜０．５６、ケイ素（Ｓｉ）：０．１０〜０．４０、マンガン（Ｍｎ）：０．９７〜１．１０、リン（Ｐ）：０．０３以下、硫黄（Ｓ）：０．０４以下、クロム（Ｃｒ）：０．１〜０．２５、銅（Ｃｕ）：０．３以下、ニッケル（Ｎｉ）：０．２以下。
【００５０】
また、本実施形態では、シャフト１５は、被取付面１９を含む全体をＳ４０Ｃ（ＪＩＳ番号：Ｇ４０５１）或いはＳ４０Ｃにおいてボロンを含有させかつマンガンの含有量を多くしたＳＢＭ４０の機械構造用炭素鋼を素材として成形するが、これに限らず、本発明を実施する場合、シャフト１５の被取付面１９の成形に、以下の材料成分の条件を満足する素材を使用することができる。なお、単位は全て重量（％）である。
【００５１】
炭素（Ｃ）：０．３０〜０．４５、ケイ素（Ｓｉ）：０．３５以下、マンガン（Ｍｎ）：０．８０〜１．４０、リン（Ｐ）：０．０３以下、硫黄（Ｓ）：０．０１〜０．０４、クロム（Ｃｒ）：０．２以下、銅（Ｃｕ）：０．４以下、ボロン（Ｂ）：０．００４以下、ニッケル（Ｎｉ）：０．３以下。
【００５２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、これはあくまで例示であり、本実施形態になんら制限されることはなく、特許請求の範囲に記載の意味および内容の範囲内で種々なる変更が可能である。
【００５３】
例えば、本実施形態では、本発明を固定型等速自在継手の一つであるアンダーカットフリー型の等速自在継手（ＵＪ）に適用したが、図３に示すボールフィクス型の固定型等速自在継手（ＢＪ）にも本発明を適用することが可能である。また、固定型等速自在継手に限らず、周知の摺動型等速自在継手にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明のブーツ取付方法を適用した等速自在継手を示す断面図である。
【図２】図１に示す実施形態において、高周波誘導による接合法を説明する断面図である。
【図３】従来のブーツ取付方法を適用した等速自在継手を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１                                固定型等速自在継手（ＵＪ）
２                                外輪（相手部材）
１０                              樹脂製ブーツ
１１                              大径端部
１２                              小径端部
１５                              シャフト（相手部材）
１８                              被取付面（外輪外周面）
１９                              被取付面（シャフト外周面）
２１                              取付面（大径端部内周面）
２２                              取付面（小径端部内周面）
１５０、１６０                    金属コイル
【図１】
0005122218.tif 000002
【図２】
0005122218.tif 000003
【図３】
0005122218.tif 000004