JP2003336659A - 等速ジョイント用ブーツ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱可塑性エラストマー製等速ジョイント用ブ
ーツの、水の存在下における斜面同士の接触による異音
の発生を抑制する。 【解決手段】 少なくとも一つの蛇腹谷部を構成する二
斜面の一方の斜面のみ、その表面を凹凸化して、他方の
斜面と接触する突起を形成し、該突起間に水保持部を形
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動車の等速ジョイ
ント等に使用される熱可塑性エラストマー製の等速ジョ
イント用ブーツに関する。

【０００２】

【従来の技術】上記ブーツにおいて、熱可塑性エラスト
マーを用いたものは、特にその表面に水が付着した状態
でジョイントに高作動角が付いて回転した際にブーツ蛇
腹部の対向する斜面同士が接触し、擦れて異音が発生す
るという問題がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題に鑑
み、熱可塑性エラストマー製等速ジョイント用ブーツ
の、特に水の存在下における斜面同士の接触による異音
の発生を抑制することを課題とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、ブーツ蛇腹部
の対向する斜面同士が接触してスティックスリップが発
生した場合、ブーツの斜面同士の接触部に水の介在する
部分と介在しない部分が混在すると、両者で摩擦係数が
異なるためスティックスリップの振幅が大きくなり、こ
の振幅が大きくなることが異音発生の一因であることを
突き止め、その解決のため、熱可塑性エラストマー製の
等速ジョイント用ブーツにおいて、少なくとも一つの蛇
腹谷部を構成する二斜面のうち一方の斜面のみ、その表
面を凹凸化して、他方の斜面と接触する突起と、該突起
間の水保持部とを形成する構成とした。

【０００５】この本発明の構成により、ジョイント回転
時、ブーツの一方の斜面に形成された突起と他方の斜面
が接触するとともに斜面部突起間の水保持部が水を保持
し、この水保持部に隣接する突起面上の接触部に水を潤
滑剤として供給し、二斜面の接触部間の摩擦を低減す
る。特に突起と水保持部が適当な大きさ、間隔で存在す
るため、水も均等に分布されやすく、接触部に水の介在
する部分と介在しない部分が混在しにくくなり、接触部
の接触状態が略均一となってスティックスリップが発生
しても振幅が大きくなりにくい。

【０００６】そして接触する二斜面のうち一方の斜面の
み、その表面を凹凸化するため、水保持部に確実に必要
量の水を保持することができると共に、突起と他方の斜
面との接触状態は常に安定したものとなる。なぜなら二
斜面の双方に突起を形成した場合には、一方の斜面の水
保持部に他方の斜面の突起が入り込み、水を保持する十
分な溝空間が確保できなくなって必要量の水の保持がで
きなくなったり、両斜面の突起同士のかみ合いによる摩
擦抵抗の増加、突起同士の接触による接触状態の不安定
さ（面積、面圧の変動）等により異音が発生する危険が
高まるからである。

【０００７】また本発明において、等速ジョイントの作
動角が最大の時に、ブーツの二斜面で斜面同士の接触範
囲の凹凸化された部分の見かけ上の接触面積と、一方の
斜面の凹凸化された表面の突起の部分と他方の斜面と接
触している実際の接触面積との割合を２０％から８０％
の範囲に規定することにより、接触圧と突起の面積のバ
ランスが良好になり、接触部全体に確実に水が供給され
て部分的に無潤滑状態を生じることがない。この接触面
積の割合が２０％未満であると、二斜面の接触圧すなわ
ち一方の斜面の突起と他方の斜面との接触圧が高くなり
過ぎて接触部分に水が供給されず異音が発生する危険が
高まる。また接触面積の割合が８０％を超えると、水保
持部が狭くなり水量を十分に保持できなくなると共に水
を供給すべき接触部分の面積が広すぎて接触部全体に水
が供給されず異音が発生する危険が高まる。

【０００８】本発明でさらにこの接触面積の割合を４０
％から８０％の範囲に規定することにより、接触圧と突
起の面積のバランスがより良好となり、接触部全体に十
分に水が供給されて異音発生を確実に防止できる。

【０００９】また本発明において、突起間の平均距離Ｌ
と突起の平均高さＹの関係をブーツの曲げ弾性率Ｅｆに
よって、Ｌ≦（Ｅｆ・Ｙ／２１７．５）^1/3の式に表さ
れる関係に規定することにより、二斜面の接触圧によっ
て水保持部に他方の斜面が湾曲して入り込んでも、他方
の斜面は水保持部の底面に接地せず空間が確保され、必
要量の水を保持することができる。

【００１０】さらに本発明において、上記の突起として
しぼ状の微小突起と水保持部を凹凸化された表面全体に
分散することにより、水がより均等に分布されやすくな
るとともに、接触部の接触状態が良好となる。特に微少
突起が多数分散して形成されることから単位面積当りで
の水保持部からの水の供給面積を小さくできるので、突
起全体に確実に水を供給できる。反対に一個当りの突起
が大きい場合にはその突起の表面の中心にまで水を供給
することが難しくなると考えられる。

【００１１】またさらに本発明において、突起を周方向
に略等間隔で規則的にかつ放射状に整列させることによ
って、突起と水保持部が隣接して適切な間隔で存在する
ので、水が均等に分布されやすい。ここで、突起と水保
持部は斜面同士の摩擦（接触、スティックスリップ）方
向である周方向に隣接しているので、水保持部から突起
への水の供給がより良好に行われる。また本発明におい
て、突起を径方向に略等間隔で同心円状に形成すること
により、突起と水保持部が隣接し適切な間隔で存在する
ことになるので、水が均等に分布されやすい。特に、突
起と水保持部が径方向に隣接しているので、ジョイント
の回転に伴い遠心力により水保持部から突起への水の供
給が良好に行われる。

【００１２】

【実施例】図１に本発明による第１実施例の熱可塑性エ
ラストマー製等速ジョイント用ブーツ１の半断面側面図
を示す。このブーツ１は、各谷部２を構成する二斜面
３，４の大径側斜面３（図の左側）に多数のしぼ状の微
小突起５（図２）を形成することにより表面を凹凸化し
ている。

【００１３】ここで凹凸化は、全ての谷部２に施す必要
はなく、異音の発生が危惧される谷部２に形成すれば十
分である。また、凹凸化を施すのは二斜面の内の大径側
斜面３に特定する必要はなく、大径側斜面３か小径側斜
面４のどちらか一方の斜面にのみに形成していれば良
い。さらに凹凸化はその斜面全体に形成する必要はな
く、少なくとも作動角が付いた際に相対する斜面と接触
し異音の発生が危惧される部分、すなわち山頂付近に形
成されていれば良い。なお、本発明でいう凹凸化とは、
略同一の形状・大きさの突起が略規則的に整列している
ものに限られず、突起の形状、大きさ、整列状態が不揃
いなものであっても、水を十分保持して接触部全体に略
均等に水を供給分布できるようなものであれば良い。

【００１４】また、本発明では他方の斜面は平滑面とさ
れているが、本発明でいう平滑面とは一般的なゴム、樹
脂製品における平滑面をいう。言い換えればゴム、樹脂
製品用の一般的な金型加工による平滑面をいう。さら
に、本発明でいう突起とは、斜面上に突起を直接形成し
たものに限られず、斜面上に凹部を設けることにより間
接的に形成されるものも含まれる。

【００１５】本第１実施例においては、ブーツを成形す
る金型のブーツ斜面に突起を形成する対応部分に、化学
処理を施して金型面を粗面化し、この金型でブーツを成
形して、斜面にしぼ状の微小突起を形成している。この
形成された微小突起の大きさは最大で０．５ｍｍ程度、
高さを０．１ｍｍ程度としている。なお、微小突起は、
金型にブラスト処理等を施して凹凸化を行ない、この金
型でブーツを成形することにより、ブーツ斜面を凹凸化
して形成しても良い。こうして形成された微小突起５の
周囲が水保持部９となる。

【００１６】図３に本発明の第２実施例を示す。本実施
例においては斜面３に周方向に略等間隔にかつ規則的に
整列した放射状突起６を形成して表面を凹凸化してい
る。なお、本発明でいう「放射状」とは軸中心から放射
状に真っ直ぐに延びているもののみに限定されるもので
はなく、放射線上から角度をもって傾斜したものや放射
線が渦巻状に湾曲した突起７（図４）等も含む。

【００１７】本実施例においては、ブーツを成形する金
型でブーツの斜面に突起を形成する対応部分に溝を刻設
することにより成形するブーツ上に放射状突起を形成し
ており、突起の周方向最大幅は０．６ｍｍ、突起すなわ
ち水保持部の高さは０．１ｍｍ、突起間距離すなわち水
保持部の幅は０．４ｍｍとしている。

【００１８】図５に本発明の第３実施例を示す。本実施
例においては斜面３に径方向に略等間隔に同心円状の突
起８を形成して表面を凹凸化している。この突起の幅は
１．６ｍｍ、突起すなわち水保持部の高さは０．１ｍ
ｍ、突起間距離すなわち水保持部の幅は０．４ｍｍとし
ている。

【００１９】本発明においては、等速ジョイントの作動
角を最大にして回転した時に、ブーツの蛇腹谷部を構成
する斜面同士が接触している範囲の凹凸化された部分の
見かけ上の接触面積に対して、一方の斜面の凹凸化され
た表面の突起の部分で他方の斜面と接触している実際の
接触面積が２０％から８０％、より好ましくは４０％か
ら８０％であることが望ましい。これは本発明者等が行
った以下の試験結果に基づくものである。

【００２０】図１に示す形状のブーツをジョイントに取
付け、一般的なジョイントの最大作動角４５°における
ブーツ蛇腹谷部の斜面同士が接触している部分の面積を
見かけの接触面積とし、この見かけの接触面積部分に形
成されているしぼ状の微小突起の面積を実際の接触面積
として、凹凸化の程度すなわちしぼ状の微小突起の占め
る面積を変更して実際の接触面積を変えたブーツをジョ
イントに取付け、水を常時掛けた状態でジョイントを回
転（回転数：１００ｒｐｍ）させながら作動角４５°を
付けて異音の有無を試験した。この結果を表１に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】なお実際の接触面積と見かけの接触面積の
面積割合の測定は、ジョイントに取付けたブーツの谷部
を構成する２斜面間に感圧紙を挟んで固定し、ジョイン
トに最大作動角４５度を付けた状態で回転させて感圧紙
に斜面間の接触部を記録させた後、その感圧紙の接触部
をコンピュータで画像解析して面積割合を計測すること
によって行なった。

【００２３】この表から理解されるように、見かけの接
触面積に対し実際の接触面積が２０％未満の場合、異音
が発生し、また８０％を超えた場合に異音が発生した。

【００２４】これは、この面積割合が２０％未満である
と、二斜面の接触圧が高くなり過ぎて接触部分に水が供
給できずに異音が発生し、また面積割合が８０％を超え
ると、突起部の接触面積が大きく水保持部が狭くなって
十分な水量が保持できなくなると共に水を供給すべき接
触部分の面積が広すぎて接触部全体に水が供給されず異
音が発生すると考えられる。したがって、面積割合がこ
の範囲にあると、接触圧と突起の面積のバランスが良好
になり、接触部全体に確実に水が供給されて部分的に無
潤滑状態を生じることがなく、異音を発する危険性がな
くなるものである。特に、面積割合が４０％から８０％
の間の範囲にあると、接触圧と突起の面積のバランスは
極めて良好となり、異音発生をより確実に防止すること
ができる。

【００２５】さらに、図１に示す形状のブーツの大径側
斜面に図２、図３、図５に示すしぼ状突起、放射状突
起、同心円状突起をそれぞれほぼ同じ面積割合で形成し
たブーツをジョイントに取付け、水を常時掛けた状態で
ジョイントを回転（回転数：１００ｒｐｍ）させながら
作動角を変化させて異音の有無を試験した。この結果を
表２に示す。この表で比較例として、従来の平滑面と平
滑面との２斜面で谷部を構成したブーツと、逆にしぼ状
突起を両斜面に設けた谷部のブーツを使用した。また試
験結果の音発生の有無は表１と同一の記号表記を用い
た。

【００２６】

【表２】

【００２７】この表からわかるように、比較例ではジョ
イント作動角がいずれの角度においても異音が発生した
が、本発明による実施例では、ジョイント作動角がどの
角度においても異音は発生しなかった。すなわち、本発
明による一方の斜面のみを凹凸化させたブーツは異音発
生防止に効果的であり、特にしぼ状突起や放射状突起を
形成して斜面を凹凸化した場合により効果的であること
がわかった。

【００２８】またさらに、本発明において、斜面に形成
される突起とその間の水保持部は、Ｌ≦（Ｅｆ・Ｙ／２
１７．５）^1/3の関係を満たすことが望ましい。ここ
で、Ｌ：平均突起間距離、Ｙ：平均突起高さ、Ｅｆ：熱
可塑性エラストマーの曲げ弾性率である。

【００２９】この関係は、蛇腹谷部を構成する斜面が平
滑な従来のブーツにおいて異音が発生する最小のジョイ
ント作動角時の最大接触圧力を基に、本願のブーツの突
起に他方の斜面が押し付けられても水保持部に過剰に他
方の斜面が入りこまないことを示すもので、水を確実に
保持することを保証するものである。

【００３０】すなわち、他方の斜面がこの水保持部を覆
って押し付けられた状態を、力学上模式的に、他方の斜
面（曲げ弾性率Ｅｆの熱可塑性エラストマー製）を水保
持部の端部間Ｌで支持される二点支持の単位幅当たりの
柱として想定し、この柱に上記の最大接触圧力から算出
されたこの柱部分にかかる力を加えた状態を考え、その
時のたわみが水保持部の深さＹまで達する条件と実験の
結果より規定したものである。参考に材料の曲げ弾性率
が６０ＭＰａ、１００ＭＰａ、１４０ＭＰａの場合の上
式でのそれぞれの関係を図６に示す。

【００３１】

【発明の効果】上記に記載したように、本発明の構成に
よると、熱可塑性エラストマー製の等速ジョイント用ブ
ーツにおいて、該ブーツの蛇腹谷部を構成する二斜面の
内、一方の斜面のみの表面を凹凸化して、他方の斜面と
接触する突起を形成しかつその間に水保持部を確保する
ことにより、特にジョイントに高作動角がついた場合の
回転においても水の存在下における異音の発生が抑制で
きるものである。

【００３２】特に、斜面の接触部においてその見かけ上
の接触面積と実際の接触面積の間の関係が２０％から８
０％の範囲にあるようにすることが好ましく、これによ
りさらに異音の発生を抑制することができる。より好ま
しくは、上記の見かけ上の接触面積と実際の接触面積の
間の関係を４０％から８０％の範囲にすることによっ
て、異音の発生をより確実に防止できる。

【００３３】さらに、本発明において、突起間の平均距
離Ｌ、突起の平均高さＹ、ブーツの材料である熱可塑性
エラストマーの曲げ弾性率Ｅｆの間に、Ｌ≦（Ｅｆ・Ｙ
／２１７．５）^1/3の関係を有することが好ましく、こ
れにより、より確実に異音の発生を防止できる。さら
に、本発明において、突起が、その形状をしぼ状の微小
突起として凹凸化された部分に多数分散して形成された
り、周方向に略等間隔で規則的に整列した放射状突起で
あったり、径方向に略等間隔に形成された同心円状の突
起であったりすることにより、異音の発生を効果的に防
止できる。

【００３４】なお本明細書に記載された実施例はその請
求の範囲を理解されるための例示であり、これらに限定
されるものでないことは当業者には理解されるであろ
う。本発明は請求の範囲の精神及び範疇からはずれるこ
となく、本発明の関連する当業者にとって明白なる変更
例をも包含するものと理解されたい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による等速ジョイントブー
ツの半断面側面図。

【図２】図１の実施例のブーツの蛇腹谷部を構成する二
斜面のうち、大径側斜面上に形成された、しぼ状の微小
突起をＡ方向からの矢視において示した図。

【図３】第１実施例のしぼ状の微小突起の代りに、周方
向に略等間隔で規則的に整列した放射状突起を備えた、
本発明の第２実施例で、図２と同様の図。

【図４】図３の第２実施例の突起の変更例で、渦巻状に
湾曲された突起を示した図。

【図５】第１実施例のしぼ状の微小突起の代りに、径方
向に略等間隔に形成された同心円状の突起を備えた、本
発明の第３実施例で、図２と同様の図。

【図６】本発明による突起と水保持部の関係式におい
て、材料の曲げ弾性率を規定した場合の突起間距離Ｌと
突起高さＹの関係を示した図。

【符号の説明】

１ ブーツ ２ 蛇腹谷部 ３ 大径側斜面 ４ 小径側斜面 ５ しぼ状突起 ６ 放射状突起 ７ 放射状突起 ８ 同心円状突起 ９ 水保持部 Ｌ 平均突起間距離 Ｙ 平均突起高さ Ｅｆ 曲げ弾性率

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J043 AA03 FA07 FA20 FB04 3J045 AA20 BA02 BA03 CB03 DA01 EA03

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱可塑性エラストマー製の等速ジョイン
   ト用ブーツであって、少なくとも一つの蛇腹谷部を構成
   する二斜面のうち一方の斜面のみその表面を凹凸化し
   て、他方の斜面と接触する突起と、該突起間の水保持部
   とを形成したことを特徴とする等速ジョイント用ブー
   ツ。
2. 【請求項２】 等速ジョイントの作動角が最大の時に、
   前記ブーツの二斜面で斜面同士が接触している範囲の凹
   凸化された部分の見かけ上の接触面積に対し、前記一方
   の斜面の凹凸化された表面の突起の部分で他方の斜面と
   接触している実際の接触面積が２０％から８０％の範囲
   であることを特徴とする請求項１記載の等速ジョイント
   用ブーツ。
3. 【請求項３】 前記一方の斜面の凹凸化された表面の突
   起の部分で他方の斜面と接触している実際の接触面積が
   ４０％から８０％の範囲であることを特徴とする請求項
   ２に記載の等速ジョイント用ブーツ。
4. 【請求項４】 前記突起間の平均距離をＬ、前記突起の
   平均高さをＹ、ブーツの材料である熱可塑性エラストマ
   ーの曲げ弾性率をＥｆとすると、Ｌ≦（Ｅｆ・Ｙ／２１
   ７．５）^1/3の関係を有することを特徴とする請求項１
   から請求項３のいずれか一項に記載の等速ジョイント用
   ブーツ。
5. 【請求項５】 前記突起がしぼ状の微小突起であり、前
   記凹凸化された部分に多数分散して形成されていること
   を特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記
   載の等速ジョイント用ブーツ。
6. 【請求項６】 前記突起が周方向に略等間隔で規則的に
   整列した放射状突起であることを特徴とする請求項１か
   ら請求項４のいずれか一項に記載の等速ジョイント用ブ
   ーツ。
7. 【請求項７】 前記突起が径方向に略等間隔に形成され
   た同心円状の突起であることを特徴とする請求項１から
   請求項４のいずれか一項に記載の等速ジョイント用ブー
   ツ。