JP2005121122A - 等速自在継手用ブーツ - Google Patents

Abstract

【課題】トリポード型等速自在継手のブーツの大径部のバンドによる締付け固定によって肉厚の花形部１２が軸線方向に膨張変形する量を抑制し、花形部１２の肉が蛇腹部側に押出されることにより生じる蛇腹部のひだの相互干渉等を防止してブーツの耐久性を向上させる。
【解決手段】トリポード型等速自在継手１のブーツ９において、大径部９ａを、外輪２のトラック溝５の薄肉円弧状底壁２ａの外面に嵌合する円筒部１０と、底壁２ａの周方向両端相互を繋ぎ外側が凹状面１１を成す厚肉連結壁２ｂの外面に嵌合する花形部１２と、花形部１２に形成した切欠き部（スリット２５または縦穴２７）で構成する。バンド１３ａの締付け固定による花形部１２の軸線方向膨張変形を、切欠き部（スリット２５または縦穴２７）に対する周囲の肉の充填で吸収する。
【選択図】図１

Description

本発明は等速自在継手用ブーツに係り、特に、トリポード型等速自在継手用ブーツにおいて大径部をバンドで締付け固定した時の大径部の花形部の軸線方向の変形を抑制したブーツに関する。

等速自在継手は自動車、航空機、船舶や各種産業機械などの動力伝達部に用いられる。等速自在継手の一種にトリポード型等速自在継手がある。このトリポード型等速自在継手は駆動側と従動側の二軸が作動角を生じても等速で回転トルクを伝達可能であり、かつ軸方向の相対変位を許容する構造を備えており、この特徴を利用して自動車等の動力伝達用に多く使用される。

図７（Ａ）は典型的な自動車用トリポード型等速自在継手１を示したものである。有底筒状の外輪２と一体の軸３がトランスミッションまたはデファレンシャルの出力軸（図示省略）に連結される。シャフト４が車輪ハブ（図示省略）側の等速自在継手に連結される。外輪２の内径面に軸方向に延びる３本のトラック溝５が周方向１２０°の間隔をおいて形成される。外輪２の内側に挿入されたシャフト４の先端にトラニオン６が嵌合される。トラニオン６の３本のジャーナル７にローラ８が回転自在に取付けられる。ローラ８はトラック溝５に嵌合して外輪２とシャフト４の相互間において回転トルクを伝達する。

図７（Ｂ）に示すように、外輪２の開口側はゴム製のブーツ９で閉塞される。ブーツ９は外輪２の外周面に嵌合する大径部９ａと、シャフト４の外周面に嵌合する小径部９ｂと、大径部９ａと小径部９ｂを繋ぐ蛇腹部９ｃを有する。トリポード型等速自在継手１の外輪２の周壁は、図７（Ｃ）に示すようにトラック溝５の薄肉円弧状底壁２ａと、底壁２ａの周方向両端相互を繋ぎ外側が凹状面１１を成す厚肉連結壁２ｂで構成される。ブーツ９の大径部９ａの内周面は、外輪２の開口側外周形状に嵌合するように成形される。すなわち、外輪２の薄肉円弧状底壁２ａの外側に嵌合する円筒部１０と、円筒部１０の周方向両端を繋ぎ外側凹状面１１を成す厚肉連結壁２ｂの外側に嵌合する花形部１２で構成される。３つの円筒部１０と花形部１２は、周方向６０°の等間隔で交互に連続している。

大径部９ａおよび小径部９ｂの外周はバンド１３ａ、１３ｂが径方向に収縮することにより締付け固定される。外輪２の外周面およびシャフト４の外周面には、ブーツ９の大径部９ａと小径部９ｂが嵌合する溝部１４、１５が形成される。ブーツ９の大径部９ａと小径部９ｂの外周面にはバンド１３ａ、１３ｂが嵌合するバンド嵌合溝１６、１７が形成される。外輪２およびシャフト４にブーツ９が固定されることにより、内部に充填された潤滑剤を密封し、かつ、外部からの異物の侵入を防ぐ役割を担う。

等速自在継手１は図８のように、外輪２の回転軸とトラニオン６のジャーナル７の中心軸を含む平面との交点２０を中心として、外輪２の回転軸とシャフト４の回転軸の相対角度θ（作動角）が増減変動する状態で、かつ、外輪２の端面に対する交点２０の軸方向位置Ｘが変動する状態で回転トルクを伝達する。

このような等速自在継手１に使用されるブーツ９の耐久性改善を目的とした先行技術は複数知られているが（例えば特許文献１〜３参照）、いずれも蛇腹部９ｃ自体の構成を改良したものであり、蛇腹部９ｃ自体の構成はまったく変えない本発明とは異なるものである。
特開２００１−５９５２７号 特開平７−３０１３３４号 実開平６−４５１６５号

トリポード型等速自在継手１が作動角なしで回転している間は、ブーツ９はほとんど変形せず大きな負荷は生じない。しかし、外輪２とシャフト４が作動角θを成した状態で回転するとブーツ９が比較的大きな変形を繰返し受ける。すなわち、ブーツ９の蛇腹部９ｃは相対角度θと軸方向位置Ｘの変動により、図８に示すように圧縮される側（図８ではシャフトの中心線より上側）と引張られる側（図８ではシャフトの中心線より下側）が生じる。圧縮される側において相対角度θと軸方向位置Ｘの右側変位量（軸３側への変位量）が大きい場合に、部分Ｐに示すように、蛇腹部９ｃにおいて大きな変形とひだの相互間干渉が生じる。

一方、ブーツ９の大径部９ａはバンド１３ａの径方向の収縮により外輪２に固定されるが、バンド１３ａの収縮により大径部９ａに軸線方向の膨張変形が生じる。花形部１２は円筒部１０に比べ肉厚が大きいために、この軸線方向の膨張変形量が円筒部１０よりも大きくなり、図９（Ａ）に示すように花形部１２に隣接し大径部９ａから蛇腹部９ｃへ繋がる部分Ｑ２が、円筒部１０に隣接した部分Ｑ１よりも相対的に蛇腹部９ｃ側（小径部９ｂ側）にＹだけ大きく押し出される。

このため、等速自在継手の回転による位相変化の際に、図８で円筒部１０が上側に位置する場合すなわち蛇腹部９ｃが圧縮される側に円筒部１０が位置する場合に比べると、蛇腹部９ｃが圧縮される側に花形部１２が位置する場合の方が、蛇腹部９ｃを圧縮する方向に部分的に強い変形と干渉が生じる。これにより蛇腹部９ｃの摩耗又は屈曲疲労が大きくなり、ブーツ９の耐久性が低下する要因となることがある。

蛇腹部９ｃの屈曲疲労による破損を抑制する手段として、従来、特開平１１−１５９６１５のように蛇腹部９ｃの谷部にＯリングを外嵌する方法などが開示さている。しかし、前述のような大径部９ａの花形部１２の軸線方向膨張変形により生じる蛇腹部９ｃの部分的な摩耗又は疲労についてはまったく考慮されていない。

本発明は、大径部の断面形状が円筒部１０と花形部１２のように肉厚が異なって非円形を成すトリポード型等速自在継手１のブーツ９において、バンド１３ａによる大径部９ａの締付け固定によって花形部１２が軸線方向に膨張変形することを抑制して花形部１２の肉が蛇腹部９ｃ側に押出されるのを防ぐことを目的とする。

前記課題を解決するため本発明の等速自在継手用ブーツは、トリポード型等速自在継手の外輪の開口側を閉塞するブーツであって、前記外輪の開口側外周に嵌合されバンドで締付け固定される大径部と、一端が前記外輪内に挿入され他端が前記外輪から外側に出たシャフトの外周に嵌合固定される小径部と、前記大径部と小径部との間を繋ぐ蛇腹部とを有するブーツにおいて、前記大径部を、前記外輪のトラック溝の薄肉円弧状底壁の外面に嵌合する円筒部分と、前記底壁の周方向両端相互を繋ぎ外側が凹面を成す厚肉連結壁の外面に嵌合する花形部と、前記花形部に形成した切欠き部で構成し、前記バンドの締付け固定による前記花形部の軸線方向の膨張変形を前記切欠き部に対する周囲の肉の充填で吸収するようにした（請求項１）。

前記切欠き部は、花形部の内周側または外周側で周方向に切込んだスリットで構成するか（請求項２および請求項３）、花形部の内周側または外周側に開口し周方向に整列した複数の縦穴で構成することができる（請求項４および請求項５）。前記切欠き部は前記バンドの締付け固定位置の蛇腹部側に隣接して形成するのが望ましい。

本発明のブーツは、以上のように花形部に切欠きを形成しているので、この切欠きに対する周囲の肉の充填により、バンド締付け固定時に大径部の花形部が軸線方向蛇腹部側に膨張変形する量が減少するため、等速自在継手の回転時の蛇腹部の繰返し圧縮変形量を小さくすることができる。また、大径部の円筒部と花形部の両位相間で軸線方向蛇腹部側に膨張変形する量が均一化される。大径部の円筒部と花形部の両位相間で軸線方向蛇腹部側に膨張変形する量が均一化され、等速自在継手の回転時の蛇腹部の繰返し圧縮変形量の振幅が小さくなる。

本発明は前述のようにブーツ大径部の花形部に切欠き部を形成したので、バンド締付け固定時の花形部の軸線方向蛇腹部側への膨張変形量を減少させることができ、これにより等速自在継手の回転時における蛇腹部の繰返し圧縮変形量が小さくなり、蛇腹部の部分的な強い干渉と変形を防止し、ブーツの耐久性を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

《第１実施形態》 図１（Ａ）（Ｂ）に本発明の第１実施形態を示す。この実施形態は、等速自在継手のブーツ９の大径部９ａの花形部１２に、その内周側において周方向に所定幅を有する一本のスリット２５を切込んだものである。スリット２５の深さは、図１（Ｂ）から分かるように、スリット２５底部における花形部１２の肉厚が円筒部１０と一致する深さである。従ってスリット２５形成位置では円筒部１０の肉厚が全周にわたって円環状に連続する。

スリットは図１（Ａ）で大径部９ａ外周面に形成されたバンド嵌合溝１６よりも蛇腹部９ｃ側に偏在した位置に成形するとよい。花形部１２の軸線方向中央部あるいは大径部側にスリット２５を形成した場合は当該スリット２５よりも蛇腹部９ｃ側でのバンド締付け時の軸線方向膨張変形量をスリット２５によって有効に吸収できなくなり、またバンド１３２の収縮による大径部９２の外輪２に対する締付性が低下するからである。これに対してスリット２５をバンド嵌合溝１６よりも蛇腹部９ｃ側に偏在した位置に成形すると、前記の締付性を損なわずにバンド締付け時の軸線方向膨張変形量をスリット２５によって確実に吸収することができる。なお、スリット２５の軸線方向形成位置とその作用は、以下の第２実施形態でもまったく同様である。

ブーツ９の材質は、加硫ゴム系のエラストマーまたはプラスチック系のエラストマーなど、適度な可撓性、強度、シール性および耐久性を有する材料であれば何でも適用できる。特に硬さがＪＩＳＫ６２５３によるデュロメータ硬さＡタイプにおいてＨＤＡ＝５０〜７０を示すゴム材料で効果が期待できる。またそのゴム材料としては、クロロプレンゴム、シリコーンゴム、ウレタン系ゴム、アクリル系ゴムなどが好適に使用できる。本実施形態をはじめ以下の実施形態２〜４は、すべて射出成形により全体を成形するゴム系材料を用いたブーツ９を示したものである。

《第２実施形態》 図２（Ａ）（Ｂ）に本発明の第２実施形態を示す。この実施形態は、等速自在継手のブーツ９の大径部９ａの花形部１２に、その外周側において周方向に所定幅を有する一本のスリット２６を切込んだものである。スリット２６の深さは、図１（Ｂ）から分かるように、スリット２６底部における花形部１２の肉厚が円筒部１０と一致する深さである。従ってスリット２６形成位置では円筒部１０の肉厚が全周にわたって連続する。

《第３実施形態》図３（Ａ）（Ｂ）に本発明の第３実施形態を示す。この実施形態は、等速自在継手のブーツ９の大径部９ａの花形部１２に、その内周側に開口し周方向に整列した複数の縦穴２７を形成したものである。縦穴２７の深さは、図３（Ｂ）から分かるように、縦穴２７底部における花形部１２の肉厚が円筒部１０と一致する深さである。従って縦穴２７形成位置では円筒部１０の肉厚が実質的に全周にわたって円環状に連続する。

縦穴２７は図１（Ａ）で大径部９ａ外周面に形成されたバンド嵌合溝１６よりも蛇腹部９ｃ側に偏在した位置に成形するとよい。花形部１２の軸線方向中央部あるいは大端面側に縦穴を形成した場合は当該縦穴よりも蛇腹部９ｃ側でのバンド締付け時の軸線方向膨張変形量を縦穴２７によって有効に吸収できなくなり、またバンド１３２の収縮による大径部９２の外輪２対する締付け性が低下するからである。これに対して縦穴２７をバンド嵌合溝１６よりも蛇腹部９ｃ側に偏在した位置に成形すると、前記の締付け性を損なわずにバンド締付け時の軸線方向膨張変形量を縦穴２７によって確実に吸収することができる。なお、縦穴２７の軸線方向形成位置とその作用は、以下の第４実施形態でもまったく同様である。

《第４実施形態》 図４（Ａ）（Ｂ）に本発明の第４実施形態を示す。この実施形態は、等速自在継手のブーツ９の大径部９ａの花形部１２に、その外周側に開口し周方向に整列した複数の縦穴２８を形成したものである。縦穴２８の深さは、図３（Ｂ）から分かるように、縦穴２８底部における花形部１２の肉厚が円筒部１０と一致する深さである。従って縦穴２８形成位置では円筒部１０の肉厚が実質的に全周にわたって連続する。

《第５実施形態》 図５（Ａ）（Ｂ）および図６（Ａ）（Ｂ）に本発明の第５実施形態を示す。この実施形態はプラスチック系材料でブーツ１９を形成したもので、前述の第１実施形態と同様に、大径部１９ａが円筒部１０、花形部１２および切欠き部としてのスリット２９で形成される。図５（Ｂ）はブーツ１９の大径部１９ａをバンド１３２により外輪２に固定した状態でのトリポード型等速自在継手の断面である。一般的にプラスチック系材料は前述のゴム系材料に比べて材料の強度い。蛇腹部９ｃはブロー成形または射出成形により成形される。またバンド嵌合溝１６、１７を有する大径部１９ａと小径部１９ｂは射出成形により成形される。ただし、蛇腹部１９ｃを含むブーツ１９の全体的形状は前述の第１実施形態とほとんど同じである。スリット２９は大径部１９ａの材料を削るなどして形成するか、射出成形によりブーツ１９の大径部１９ａと同時に成形する。前述の第２〜第４実施形態のブーツ９も、プラスチック系材料を用いて形成可能であることは勿論である。

スリット２５、２６、２９または縦穴２７、２８は、図７（Ｂ）に示すような従来の形状のものから大径部９ａの材料を削るなどして形成してもよいが、射出成形によりブーツ９、１９の成形と同時に本発明形態に仕上げることが製造上効率的である。

以上説明したブーツ９、１９の各実施形態の作用は共通しているので、以下に図８と図９（Ｂ）を参照して総括的に説明する。ブーツ９、１９の大径部９ａ、１９ａと小径部９ｂ、１９ｂを外輪２外周とシャフト４外周にそれぞれ嵌合させ、大径部９ａ、１９ａと小径部９ｂ、１９ｂをバンド１３ａ、１３ｂで締付け固定する。バンド１３ａ、１３ｂの収縮により大径部９ａ、１９ａに軸線方向膨張変形が生じる。花形部１２は円筒部１０に比べ肉厚が大きいため、従来は軸線方向膨張変形量が花形部１２で相対的に大きくなっていた。しかし、本発明のブーツ９、１９では花形部１２の軸線方向膨張変形により蛇腹部９ｃ、１９ｃ側に押出された肉がスリット２５（またはスリット２６、２８ないし縦穴２７、２８）の空隙に収容されるため、大径部９ａ、１９ａから蛇腹部９ｃ、１９ｃへ繋がる部分Ｑ３が蛇腹部９ｃ、１９ｃ側に押出されるのを抑制することができ、大径部の円筒部１０と花形部１２の両位相間で軸線方向蛇腹部９ｃ側に膨張変形する量が均一化される。これにより等速自在継手の回転時の蛇腹部９ｃ、１９ｃの繰返し圧縮変形量が小さくなり、蛇腹部９ｃ、１９ｃの部分的な強い干渉と変形が抑制され、ブーツ９、１９の耐久性が向上する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく特許請求の範囲の技術的思想に基づき種々の変形が可能である。例えば前記実施形態では切欠き部としてのスリット２５、２６、２９の数を１とし、縦穴２７、２８の数を７としたが、スリット２５、２６、２９は１以上の適数形成してもよいし、縦穴２７、２８は７以上または７以下の適数で形成してもよい。また、スリットと縦穴を適数組合せて形成してもよい。

（Ａ）は本発明に係るブーツの大径部の断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図。 （Ａ）は本発明に係るブーツの大径部の断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図。 （Ａ）は本発明に係るブーツの大径部の断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図。 （Ａ）は本発明に係るブーツの大径部の断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図。 （Ａ）はプラスチックブーツの断面図、（Ｂ）は等速自在継手に取付けた状態のブーツの大径部を含む断面図。 （Ａ）は本発明に係るプラスチックブーツの大径部の断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図。 （Ａ）はトリポード型等速自在継手の断面図、（Ｂ）は従来のブーツの断面図、（Ｃ）は等速自在継手に取付けた状態のブーツの大径部を含む断面図。 作動角をつけた状態のトリポード型等速自在継手の断面図。 （Ａ）は従来のブーツの大径部の断面図、（Ｂ）は本発明に係るブーツの大径部の断面図。

符号の説明

１ トリポード型等速自在継手
２ 外輪
２ａ 薄肉円弧状底壁
２ｂ 厚肉連結壁
３ 軸
４ シャフト
５ トラック溝
６ トラニオン
７ ジャーナル
８ ローラ
９ ブーツ
９ａ 大径部
９ｂ 小径部
９ｃ 蛇腹部
１０ 円筒部
１１ 凹状面
１２ 花形部
１３ａ、１３ｂ 金属製バンド
１４、１５ 溝部
１６、１７ バンド嵌合溝
１９ ブーツ
１９ａ 大径部
１９ｂ 小径部
１９ｃ 蛇腹部
２０ 交点
２５、２６、２９ スリット
２７、２８ 縦穴

Claims (6)

1. トリポード型等速自在継手の外輪の開口側を閉塞するブーツであって、前記外輪の開口側外周に嵌合されバンドで締付け固定される大径部と、一端が前記外輪内に挿入され他端が前記外輪から外側に出たシャフトの外周に嵌合固定される小径部と、前記大径部と小径部との間を繋ぐ蛇腹部とを有するブーツにおいて、
   前記大径部を、前記外輪のトラック溝の薄肉円弧状底壁の外面に嵌合する円筒部分と、前記底壁の周方向両端相互をつなぎ外側が凹面を成す厚肉連結壁の外面に嵌合する花形部と、前記花形部に形成した切欠き部で構成し、前記バンドの締付け固定による前記花形部の軸線方向の膨張変形を前記切欠き部に対する周囲の肉の充填で吸収するようにしたことを特徴とする等速自在継手用ブーツ。
2. 前記切欠き部が、前記花形部の内周側で周方向に切込んだスリットであることを特徴とする請求項１記載の等速自在継手用ブーツ。
3. 前記切欠き部が、前記花形部の外周側で周方向に切込んだスリットであることを特徴とする請求項１記載の等速自在継手用ブーツ。
4. 前記切欠き部が、前記花形部の内周側に開口し周方向に整列した複数の縦穴であることを特徴とする請求項１記載の等速自在継手用ブーツ。
5. 前記切欠き部が、前記花形部の外周側に開口し周方向に整列した複数の縦穴であることを特徴とする請求項１記載の等速自在継手用ブーツ。
6. 前記スリットまたは縦穴を、前記バンドの締付け固定位置の蛇腹部側に隣接して形成したことを特徴とする請求項２から５のいずれか記載の等速自在継手用ブーツ。
   
   
   

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