JP2002195282A - 自在継手用ブーツ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 長寿命で耐久性に優れる自在継手用ブーツを
提供する。 【解決手段】 ブーツ１１の成形角度２１（第１固定部
１２の中心軸３０と第２固定部１３の中心軸３２との交
差角度）を０度より大きくとることにより、ステアリン
グが中立位置近傍にあるときのブーツの蛇腹部１４にか
かる歪みを低減させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等のステア
リング機構に使用される自在継手用ブーツに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】特開平７−２９３５７４号公報に掲載さ
れている自動車のステアリング装置等に使用される自在
継手用ブーツを図６に示す。等速自在継手５４は第１軸
５６に連なるケース５５と、ケース５５内に揺動自在に
保持された第２軸５７とを備えており、自在継手用ブー
ツ（以下、「ブーツ」という。）５０により被覆されて
いる。

【０００３】ブーツ５０の蛇腹部５３は弾性変形容易、
且つ伸縮自在とされており、前記第２軸５７の揺動によ
り、蛇腹部５３が弾性変形及び伸縮する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】自動車等のステアリン
グ機構に使用される自在継手は、運転者が操作するステ
アリングホイール及び操向車輪につながる操舵機構の配
置の関係上常時屈曲しており、また、そこに使用される
ブーツも同様に常時屈曲している。操舵機構は、直進状
態を中心に左右に回転されるため、直進状態でブーツの
交差角平面凸側に位置する回転位相位置の蛇腹部がその
使用期間中で最大引っ張り応力を受ける頻度が最も高く
なる。このため、該凸側で早期に破損するおそれがあっ
た。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、上記の
問題に対処することにある。本発明の請求項１に係る発
明は、車両のステアリング機構に配設され、第１軸に連
なるケースと同ケース内に揺動自在に保持される第２軸
とを備えた自在継手を被覆するための自在継手用ブーツ
において、前記ケース側に対して第１クランプにて取り
付けられる第１固定部と、前記第２軸に対して第２クラ
ンプにて取り付けられる第２固定部と、前記第１固定部
と前記第２固定部との間を連結して一体形成されると共
に、伸縮自在の蛇腹部とを備え、前記第１固定部の中心
軸線と前記第２固定部の中心軸線との交差角度が自由状
態において０度より大きくなるように成形されているこ
とを特徴とする。

【０００６】また、本発明の請求項２に係る発明は、請
求項１に記載の自在継手用ブーツにおいて、前記第１固
定部の中心軸線と前記第２固定部の中心軸線とによって
形成される交差角平面と、前記ステアリング機構の中立
位置における自在継手の前記第１軸の中心軸線と前記第
２軸の中心軸線とによって形成される平面とがほぼ一致
するようにしたことを特徴とする。

【０００７】また、本発明の請求項３に係る発明は、請
求項１または２に記載の自在継手用ブーツにおいて、前
記第１固定部の中心軸線と前記第２固定部の中心軸線と
によって形成される交差角平面上に、前記ブーツの成形
用金型の合わせ面が位置することを特徴とする。

【０００８】

【発明の作用・効果】本発明の請求項１に係る自在継手
用ブーツにおいては、ステアリングの回転方向の中立位
置、即ち車両が直進状態にあるときのブーツにかかる負
荷を低減できる。例えば、ブーツの成形角度を車両搭載
時の自在継手の屈曲角度と一致させた場合、中立位置に
おいてブーツは屈曲角度がほぼ０となり、ブーツは無負
荷状態（歪みが発生していない状態）となる。通常運転
において、車両は走行中の大半が直進状態であることか
ら、その間ブーツは無負荷状態となり、ブーツの長寿命
化が可能となる。

【０００９】また、本発明の請求項２に係る自在継手用
ブーツにおいては、車両で直進状態におけるブーツにか
かる歪みを最小に抑えることができるので、ブーツの長
寿命化が可能となる。

【００１０】また、本発明の請求項３に係る自在継手用
ブーツにおいては、成形時にアンダーカット部分ができ
ないので、従来通り簡単に製造できる。また、前記交差
角平面上のブーツ外表面には、成形用金型の合わせ目に
パーティングラインができ、これを組み付け時の目印と
することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下本発明に係る実施の形態を図
面に基づいて説明する。

【００１２】先ず、自動車等に使用されているステアリ
ング装置６０について説明する。図５は、ステアリング
装置全体の概念図である。

【００１３】自動車のステアリング装置６０において、
ステアリングホイール(ハンドル）６１に与えられた回
転トルクは、ステアリングコラムの主軸(メインシャフ
ト）６２から中間軸（インターミディエイトシャフト）
６３を介してギヤ軸６４に入力され、さらにステアリン
グギヤボックス６５内のラックアンドピニオン機構で直
線運動に変換されることにより、リンク機構（ナックル
等）６６を介して車輪６７に転舵力として伝えられる。

【００１４】自在継手６８、６９は、図１に示す公知の
固定式等速自在継手１６で構成されており、これら自在
継手６８、６９を介し、中間軸６３が主軸６２及びギヤ
軸６４に対してそれぞれ交差角度θａ、θｂで連結され
ている。自在継手６８、６９が等速自在継手１６にて構
成されていることにより、ステアリングホイール６１か
らの主軸６２の回転は、交差角θａ、θｂに係らず、等
速性を保った状態でギヤ軸６４に伝えられる。

【００１５】なお、交差角度θａ、θｂは車種によって
異なり、また、同一車種であっても運転者によって調整
可能なステアリングのチルト調整機能によって調整設定
範囲内で変化する。

【００１６】次に、図１ないし図５に基づき、等速自在
継手１６を説明する。なお、等速自在継手１６それ自体
は公知の固定式等速自在継手であるので、その説明は省
略する。

【００１７】等速自在継手１６は、ヨーク２０がケース
１７に一体的に取り付けられるとともに、軸１８がケー
ス１７内で揺動自在に組み付けられている。等速自在継
手１６は、揺動中心３４を中心に揺動し、車両に搭載し
た状態では、ヨーク２０の中心軸線３６と軸１８の中心
軸線３８とが所定の交差角２１（θａまたはθｂ）をな
す。

【００１８】ヨーク２０は、その内周に雌スプラインが
形成されており、雄スプラインが形成された第１軸が挿
入されるようになっている。ヨーク２０には締め付け部
２０ａが形成されていて、締め付け部２０ａは図４に示
すように、スリット４１によりヨーク２０の中心軸線３
６方向に２分割されている。締め付け部２０ａには穴２
０ｂが貫通しており、第１軸をヨーク２０に挿入後、穴
２０ｂにボルトを通しナットで締め付けることにより、
第１軸がケース１７に一体的に取り付けられる。一方、
軸１８の先端にも同様のヨークがあって、第２軸が軸１
８に取り付けられる。

【００１９】ところで、等速自在継手１６はケース１７
を下側に配置するのが好ましい。これは、等速自在継手
１６内に充填されるグリスが重力によりケース１７内に
溜まるため、比較的少量のグリスで等速自在継手１６を
潤滑することができるからである。つまり、等速自在継
手１６がが図５に示す自在継手６８として使用される場
合、第１軸は中間軸６３、第２軸は主軸６２であり、同
様に、自在継手６９として使用される場合、第１軸はギ
ヤ軸６４、第２軸は中間軸６３である。

【００２０】等速自在継手１６は、インジェクション成
形された合成ゴムからなるブーツ１１により被覆されて
いる。ブーツ１１は、第１取り付け部としての筒状の第
１固定部１２、第２取り付け部としての筒状の第２固定
部１３、及び第１固定部１２と第２固定部１３とを連結
する蛇腹状の蛇腹部１４を備えている。

【００２１】第１固定部１２は第１クランプ１５によっ
て等速自在継手１６のケース１７に固定され、第２固定
部１３はケース１７に揺動自在に保持された軸１８に第
２クランプ１９によって固定されている。両クランプ１
５，１９により、前記ブーツ１１内部の液密性が保持さ
れている。前記蛇腹部１４は複数の谷部１４ａと複数の
山部１４ｂとがそれぞれ交互に連続して形成され、弾性
変形容易、且つ伸縮自在とされている。

【００２２】このように組み付けられた状態では、ブー
ツ１１の両固定部１２、１３の中心軸線のなす角度は等
速自在継手１６の交差角２１に一致している。

【００２３】図２は、本発明に係るブーツ１１の単品概
観図である。ブーツ１１は、前記第１固定部１２の中心
軸線３０及び第２固定部１３の中心軸線３２の交差角２
２が０度より大きい任意の角度となるように成形され、
両中心軸線３０、３２の交点は、等速自在継手１６の揺
動中心３４にほぼ一致している。すなわち、ブーツ１１
は、負荷のない自由状態（すなわち屈曲角度がゼロの状
態）で、図２に示すような形状となっている。

【００２４】このように成形されたブーツ１１を等速自
在継手１６に組み付ける。組み付けの際、ヨーク２０及
び軸１８の中心軸線３６、３８のなす平面と、第１固定
部１２及び第２固定部１３の中心軸線３０、３２のなす
平面とがほぼ一致するようにする。こうすることによ
り、ステアリングが中立位置、即ち直進状態にあるとき
のブーツ１１に負荷される角度がブーツ１１の成形角度
２２だけ小さくなり、その分屈曲負荷を低減することが
可能となる。

【００２５】例えば、ブーツ１１の成形角度２２を等速
自在継手１６の車両搭載時の等速自在継手１６の屈曲角
度２１と一致させた場合、ステアリングが中立位置にあ
るときのブーツ１１の屈曲角度がゼロになり、ブーツ１
１にかかる負荷をなくすことができる。

【００２６】通常運転では、ステアリングは中立位置近
傍での使用頻度が圧倒的に高いため、中立位置でのブー
ツ１１の屈曲角度をゼロとすることにより、ブーツ１１
に発生していた恒常的な歪みが解消されることになりブ
ーツ寿命を飛躍的に向上させることができる。

【００２７】なお、ブーツ１１の成形角度２２は必ずし
も等速自在継手１６の屈曲角度２１にあわせる必要はな
い。ブーツ１６の成形角度は、等速自在継手２１の屈曲
角度２１とその半分の角度の間で適宜設定する。

【００２８】例えば、ブーツ１１の成形角度２２を等速
自在継手１６の屈曲角度２１にほぼ一致させた場合、ス
テアリングホイール６１が中立位置から１８０度回転し
たときにかかる負荷が、従来のブーツにかかる負荷の２
倍となるが、ステアリングホイール６１が中立位置にあ
るときのブーツ１１にかかる負荷を無負荷とすることが
できる。

【００２９】また、ブーツ１１の成形角度２２を等速自
在継手１６の屈曲角度２１の半分に設定した場合、ブー
ツ１１には、中立位置から１８０度回転した位置では屈
曲角度２１の１．５倍（従来の負荷の１．５倍）に相当
する負荷がかかるが、ステアリングホイール６１の中立
位置では等速自在継手１６の屈曲角度２１の半分（従来
の負荷の半分）に相当する負荷がかかることとなる。

【００３０】いずれにせよ、前述のように通常運転で
は、ステアリングは中立位置近傍での使用頻度が圧倒的
に高いため、中立位置での負荷を低減することによりブ
ーツにかかる累積歪は小さくなるので、ブーツの長寿命
化が可能となる。

【００３１】ここで、上述のステアリング回転角度と標
準状態（無負荷状態）からのブーツ１１の屈曲角度の関
系を図３のグラフを使って説明する。ブーツ１１には、
ブーツ１１の標準状態からの屈曲角度にほぼ比例する負
荷がかかっている。

【００３２】等速自在継手１６を自在継手６８に適用し
た場合、等速自在継手１６の屈曲角度２１はθａであ
る。ここで、ブーツ１１の成形角度２２をαとして説明
する。

【００３３】図中一点鎖線に示すように、α＝０度、す
なわち従来のブーツにおいては、ステアリング回転角度
に関係なく、ブーツは常にθａだけ屈曲しており、この
角度θａに比例した負荷が恒常的にかかっている。

【００３４】つぎに、図中破線に示すように、α＝θ
ａ、すなわちブーツの成形角度２２と等速自在継手１６
の車両車搭載時の屈曲角度２１とを一致させた場合、ス
テアリング中立位置ではブーツの屈曲角度がゼロとなり
無負荷状態となる。そして、ステアリング回転角度が±
１８０度の時にブーツの屈曲角度が最大となり、等速自
在継手１６の屈曲角度２１の２倍の２θａとなる。この
ときの負荷は、α＝０度としたときの２倍である。

【００３５】また、図中実線に示すように、α＝０．５
θａ、すなわちブーツの成形角度２２を等速自在継手１
６の車両搭載時の屈曲角度２１の半分にした場合、ステ
アリング中立位置ではブーツの屈曲角度は０．５θａと
なり、ブーツ１１にかかる負荷は従来の半分である。そ
して、ステアリング回転角度が±１８０度の時にブーツ
の屈曲角度が最大の１．５θａ（従来の負荷の１．５
倍）となり、α＝θａの場合と比べて最大屈曲角度、す
なわちブーツ１１にかかる最大負荷を小さくすることが
できる。

【００３６】次に、ブーツ１１の取付方法に関して説明
する。

【００３７】従来のブーツでは、ブーツ形状は軸対称で
あったため取付けの際にブーツの位相を気にする必要が
なかった。本発明のブーツ１１においては、ステアリン
グ等速自在継手１６の車両搭載時の屈曲角度２１に応じ
て角度付きで成形されているために取付け位相が重要と
なる。

【００３８】ステアリングが中立位置にあるときにブー
ツ１１に発生する歪みを最小にするためには、中立位置
での等速自在継手１６の交差角平面（軸線３６，３８が
なす平面）とブーツ１１の交差角平面（軸線３０，３２
がなす平面）を一致させる必要がある。

【００３９】そのために、図４に示すように等速自在継
手１６のケース１７側のヨーク２０に軸方向に設けられ
たスリット４１を、等速自在継手１６の前記交差角平面
上に位置させ、等速自在継手１６側の円周方向位置の目
印とする。

【００４０】また、ブーツ１１の前記交差角平面上にブ
ーツ成形用の金型（外型）の合わせ目がくるようにする
ことにより、ブーツ成形時にブーツ外表面の前記交差角
平面上にパーティングライン４２が必然的に形成される
ようにし、ブーツ１１側の円周方向位置の目印とする。

【００４１】スリット４１とパーティングライン４２を
一致させて組付けることにより、中立位置での等速自在
継手１６の交差角平面とブーツ１１の交差角平面を一致
させることができる。なお、軸１８の先端に設けられた
図示しないヨークに対して、同様に位相あわせを行って
も良い。

【００４２】このようにすることにより、等速自在継手
１６側に目印を特別に設けることなくブーツ１１との取
付位相を合わせることができ、新たな目印を作るための
コストが発生しない。

【００４３】また、ブーツにも特別に目印を設ける必要
がないので新たなコストが発生しない。

【００４４】本実施形態において、ブーツ１１は、合成
ゴムのインジェクション成形により成形されているが、
合成樹脂をプレスブロー成形して成形しても良い。な
お、ブーツ１１の素材は、変形及び伸縮可能であれば如
何なる材質であってもよい。

【００４５】本実施形態においては、ブーツ１１の伸縮
部が蛇腹構造となっているが、蛇腹以外の伸縮可能な構
造であってもよい。このようにしても、第２軸１８の揺
動をブーツ１１の変形及び伸縮により許容することがで
きる。

【００４６】本実施形態においては、パーティングライ
ン４２をブーツ１１の円周方向の目印としているが、ブ
ーツ外表面に突起を設けて、それをブーツ円周方向の目
印としてもよい。

【００４７】本実施形態においては、ブーツ１１は等速
自在継手用で説明しているが、別用途で使用される自在
継手用として使用されても構わない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る自在継手用ブーツの
側面概観図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る自在継手用ブーツ単
品の側面概観図である。

【図３】本発明の実施の形態に係る自在継手用ブーツに
おけるステアリング回転角度とブーツの標準状態からの
屈曲角度の関系を表すグラフである。

【図４】本発明の実施の形態に係る自在継手用ブーツを
自在継手に取付けた状態の正面概観図である。

【図５】本発明の実施の形態に係る自在継手用ブーツを
車両に取付けた状態の概念図である。

【図６】従来の自在継手用ブーツの概観図である。

【符号の説明】

１１…自在継手用ブーツ １２…第１固定部（第１取着部） １３…第２固定部（第２取着部） １４…蛇腹部 １４ａ…谷部 １４ｂ…山部 １５…第１クランプ １６…等速自在継手 １７…ケース １８…軸 １９…第２クランプ ２０…ヨーク ２１…継手屈曲角度 ２２…ブーツ１１の成形角度 ３０…第１固定部の中心軸 ３２…第２固定部の中心軸 ３４…自在継手の回転中心位置 ３６…第１軸の中心軸 ３８…第２軸の中心軸 ４１…スリット ４２…パーティングライン（ブーツ成形用金型の合わせ
目跡） ４３…スプライン結合部 ５０…ブーツ ５１…第１固定部 ５２…第２固定部 ５３…蛇腹部 ５４…等速自在継手 ５５…ケース ５６…第１軸 ５７…第２軸 ５８…第１クランプ ５９…第２クランプ ６０…ステアリング装置 ６１…ステアリングホイール（ハンドル） ６２…主軸（メインシャフト） ６３…中間軸（インターミディエイトシャフト） ６４…ギヤ軸 ６５…ステアリングギヤボックス ６６…リンク機構 ６７…車輪 ６８…自在継手 ６９…自在継手

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両のステアリング機構に配設され、第１
   軸に連なるケースと同ケース内に揺動自在に保持される
   第２軸とを備えた自在継手を被覆するための自在継手用
   ブーツにおいて、 前記ケース側に対して第１クランプにて取り付けられる
   第１固定部と、前記第２軸に対して第２クランプにて取
   り付けられる第２固定部と、前記第１固定部と前記第２
   固定部との間を連結して一体形成されると共に、伸縮自
   在の蛇腹部とを備え、 前記第１固定部の中心軸線と前記第２固定部の中心軸線
   との交差角度が自由状態において０度より大きくなるよ
   うに成形されていることを特徴とする自在継手用ブー
   ツ。
2. 【請求項２】前記第１固定部の中心軸線と前記第２固定
   部の中心軸線とによって形成される交差角平面と、前記
   ステアリング機構の中立位置における自在継手の前記第
   １軸の中心軸線と前記第２軸の中心軸線とによって形成
   される平面とがほぼ一致するようにしたことを特徴とす
   る請求項１に記載の自在継手用ブーツ。
3. 【請求項３】前記第１固定部の中心軸線と前記第２固定
   部の中心軸線とによって形成される交差角平面上に、前
   記ブーツの成形用金型の合わせ面が位置することを特徴
   とする請求項１または２に記載の自在継手用ブーツ。