JP2005127512A - 自在軸継手用ブーツ - Google Patents

Abstract

【課題】 周方向に重量の偏りがなく、高速回転運動時にも周方向断面形状が偏平とならない自在軸継手用ブーツを提供すること。
【解決手段】 ゴム状弾性体で形成され、小径リング部１８と大径リング部２０との間が蛇腹部２８とされた自在軸継手用ブーツ１２。小径リング部１８から大径リング部２０まで母線に沿って直線状に分割部２２が形成され、該分割部２２の両側が厚肉とされるとともにファスナー対２６が配されたシール部１４と、該シール部１４より薄肉で略同一肉厚とされ周方向で連結する一般部１６とを備えてなる。そして、シール部１４と略同一質量を備えた厚肉部４２を、シール部１４とともに周方向等分割する位置に備えることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車、工作機械、建設機械、各種の産業機械などの自在軸継手部位に保護部材として使用されるゴム状弾性体製の自在軸継手用ブーツ（以下、単に「ブーツ」と称することがある。）に関する。

さらに詳しくは、メインテナンスが容易なように縦方向に分割され、該分割部にファスナー対が配されるブーツに好適な発明に関する。

従来、上記分割タイプのブーツとして、下記構成の自在軸継手用ブーツが、本願出願人と同一人により提案されている（特許文献１の「特許請求の範囲」等参照）。

「ゴム状弾性体で形成され、小径リング部と大径リング部との間が蛇腹部とされ、前記小径リング部から大径リング部まで直線状に分割部が形成され、該分割部が厚肉部とされるとともにシールファスナーが配され、
該シールファスナーが、前記一方の分割部の端縁に沿って形成され、先端に膨出係止部を備えた帯状の係合凸条部と、他方の分割部の端縁に沿ってゴム状弾性体で形成され、前記係合凸条部と係合する係合溝を備えた帯状の被係合部とからなる構造である自在継手用ブーツ。」
しかし、上記構成の自在継手用ブーツは、自在軸継手部位に装着して使用した際に下記のような問題点が指摘されている。

自在軸継手の継手シャフトの高速回転運動によって生じる遠心力に伴い、厚肉とされたシールファスナー近傍への質量の偏りからブーツの周方向断面形状が偏平となり騒音が発生する。また、ブーツの周方向断面形状が偏平となることで、ブーツ内部に侵入したグリースが局在的にシールファスナー近傍に集中しやすくなり、長期間使用後に係合凸条部／係合溝間の係合力の低下、さらには、グリース滲みにつながるグリース通路が発生するおそれがあった。

なお、本発明の発明性に影響を与えるものではないが、分割タイプの自在軸継手用ブーツとして特許文献２・３等が存在する。
特許２７１４６３５号公報 特開平８−２６１３２４号公報 特開平９−１１９５２２号公報

本発明は、上記にかんがみて、周方向に重量の偏りがなく、高速回転運動時にも周方向断面形状が偏平とならない自在軸継手用ブーツを提供することを課題とする。さらには、グリースによる係合凸条部／係合溝間の係合力の低下、さらには、グリース滲みにつながるグリース通路の発生等が生じ難い自在軸継手用ブーツを提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を下記構成により解決する。

ゴム状弾性体で形成され、小径リング部と大径リング部との間が蛇腹部とされ、
前記小径リング部から大径リング部まで母線に沿って直線状に分割部が形成され、該分割部の両側が厚肉とされるとともにファスナー対が配されたシール部と、該シール部より薄肉で略同一肉厚とされ周方向で連結する一般部とを備えた自在軸継手用ブーツであって、
前記シール部と略同一質量を備えた厚肉部を、前記シール部とともに周方向等分割する位置に形成することを特徴とする自在軸継手用ブーツ。

シール部と略同一質量を備えた厚肉部を、シール部とともに周方向等分割する位置に形成することにより、ブーツ周方向に重量の偏りがなくなり、高速回転運動時にも周方向断面形状が偏平とならない。

上記構成において、前記大径リング部側の第一谷部の内周面にグリース反しリブを備えていることが望ましい。ブーツ内部へのグリースの侵入を押さえることができる。

上記グリース反しリブの突出高さとしては、約１．０〜２．５ｍｍであることが使用要求特性をより満足させることが出来て望ましい。

上記構成において、大径リング部側の少なくとも第一山部の内周面にグリース移動防止堰（リブ）が、前記シール部と共に周方向等分割する位置に形成されていることが望ましい。ブーツ内部に侵入したグリースがブーツ内周面に沿って移動するのを堰き止めることができる。

上記グリース移動防止堰の最大高さとしては、約０．５〜２．０ｍｍであることが望ましく、また、シール部と一般部の肉厚差を約０．５〜３．０ｍｍとすることが使用要求特性をより満足させることが出来て望ましい。

以下、本発明の実施形態を図例に基づいて説明をするが、本発明は当該構成に限られるものではない。即ち、本発明の要旨を逸脱しない限り各種の設計変更等が可能である。

本実施形態のブーツ１２は、前述の特許文献１記載における縦分割式のブーツに適用したものである（図１〜３参照。）即ち、基本的形態は下記の如く従来形態のブーツに適応させて説明することができる。

本発明のブーツ１２は、ゴム状弾性体で形成され、小径リング部１８と大径リング部２０との間が蛇腹部２４とされ、
小径リング部１８から大径リング部２０まで母線に沿って直線状（軸方向）に分割部２２が形成され、該分割部２２の両側が厚肉とされるとともにファスナー対２６が配されたシール部１４と、該シール部１４より薄肉で略同一肉厚とされ周方向で連結する一般部１６とを備えた形態である。

本発明のブーツ１２（通常、ブーツ１２内にはグリースを封入する。）は、耐グリース性を有するゴム状弾性体、具体的には、クロロプレンゴム、アクリルゴム等のゴム材料を使用して射出成形により拡開状態に成形する。

ここで、ゴム状弾性体とは、天然ゴム、合成ゴムばかりでなく、ゴム状弾性を有する熱可塑性エラストマーも含む。

小径リング部１８及び大径リング部２０は、ブーツ１２を自在軸継手部位に装着する際に固定部位としての役割を担う。また、蛇腹部２４は、ブーツ１２を自在軸継手部位に装着後、装着部位を包被して保護する役割を担う。図１においては、蛇腹部の山部２８、谷部３０がともに４箇所とされているが、蛇腹状でありさえすれば、３箇所未満でも、３箇所以上でもよい。以下、本明細書においては、大径リング部に近い側の山部から順に、第一山部、第二山部、第三山部…と示す。同様に、谷部においても大径リング部に近い側から順に、第一谷部、第二谷部、第三谷部…と示す。

ブーツ１２に分割部２２を形成するのは、ブーツ１２の自在軸継手部位への装着・脱着作業を容易化するためである。ブーツ１２は保護部材であるため定期的に交換を行うことが多く、交換時における装着・脱着作業等の容易化は非常に有益である。

即ち、分割部２２を形成しないと、装着作業において、ブーツ１２を小径リング部１８側もしくは大径リング部２０側から自在軸継手部位に挿入する必要があり、ブーツ１２を装着可能な状態まで自在軸継手部位を分解する必要性が出てくる。しかし、分割部２２を形成することで、ブーツ１２は自在軸継手部位を挟み込むようにして装着可能となる。よって、特にステアリングユニット等に装着する際には、分解作業や分解に伴う調整作業が不要となる。

そして、上記分割部２２を閉じるために、ブーツ１２は、ファスナー対２６が配されたシール部１４を備えている。ファスナー対２６を係合させると、ブーツ１２は一般部１６及びシール部１４を含めた周方向連続形状となる。分割部２２を閉じると、ファスナー対２６は厚肉に形成されたシール部１４に埋入された状態となり、保護部材として必要なシール性を確保する構成とされている。

なお図例においては、ブーツ１２の一般部１６に対してシール部１４の外側が突出した形態とされているが、逆にシール部１４の内側が突出した形態である場合にも本発明は適用可能である。

上記構成において、シール部１４と一般部１６の肉厚差を約０．５〜３．０ｍｍさらには、１．０〜２．０ｍｍとすることが使用要求特性をより満足させることができて望ましい。

シール部１４の構造としては、ブーツに汎用のファスナー対２６であればいずれも好適に使用可能である。例えば、特許文献１に記載の下記構成を有するシールファスナー構造等が好適である。

「一方の分割部の端縁に沿って形成され、先端に膨出係止部を備えた帯状の係合凸条部（ファスナー対の雄部３２）と、他方の分割部の端縁に沿ってゴム状弾性体で形成され、前記係合凸条部と係合する係合溝を備えた帯状の被係合部（ファスナー対の雌部３４）とからなる構造。」
上記シールファスナー構造における望ましい具体例の一つとして、同じく特許文献１の記載から抜粋し、一部本発明に用語を対応させて以下に記述する。なお、本発明のファスナー対２６は、当該構成に限定されるものではない。

「ファスナー対の雄部３２の厚みは、ファスナー対の雌部３４の隙間より小に構成されている。ファスナー対の雄部３２には、線状ばね材からなり、波形平面を有する被挟持インサートが埋設されて、ファスナー対の雄部３２に係合方向の剛性が付与されている。この被挟持インサートは、シール部１４からファスナー対の雄部３２における膨出係止部にわたり埋設可能な幅とする。そして、被挟持インサートの波形のピッチは、線径０．３ｍｍ、幅６ｍｍの場合、２〜５ｍｍとする。

ファスナー対の雌部３４における係合溝７の外周部には、線状ばね材からなり横断形状

が実質的に角部を有しない茄子形である挟持インサートが埋設されて、ファスナー対の雌部３４の開口端部間にばね挟持力が付与されている。挟持インサートの形状は、線状材を千鳥的に交互に折曲させて開口側先細りの溝状空間を形成した形状のものが使用可能である。この実質的に角部を有しない場合は、ばね材に屈曲疲労が発生し難く、長期間にわたり良好な挟持力を維持できる。また、これらのインサート材料は、金属製に限られず、所定のばね力を付与できるものなら、硬質プラスチックでもよい。」
本発明の特徴的形態は、上記基本的形態に加えて、シール部１４と略同一質量を備えた厚肉部４２を、シール部１４とともに周方向等分割する位置に形成したことである。

図例においては、厚肉部４２はブーツ１２の一般部１６に対して内側が突出した形態とされているが、逆にシール部１４の外側が突出した形態であってもよい。また、同じく図例において、厚肉部４２は１箇所にのみ形成されているが、シール部１４とともに周方向等分割する位置でさえあれば、２箇所、３箇所、４箇所…等、複数箇所に形成することができる。

厚肉部４２を形成しない場合、一般部１６に比して厚肉とされたシール部１４にブーツの質量が偏った状態にある。よって、ブーツを自在軸継手部位に装着して使用した際に、回転運動が高速になるほど回転によって生じる遠心力により、周方向断面形状が偏平となる。即ち、遠心力は回転軸から遠ざかる方向へ働く質量に比例した大きさの力であるため、相対的に質量の大きいシール部１４にかかる遠心力が一般部１６にかかる遠心力より大きくなり、結果的にシール部１４のみがより外側に膨れた形状となってしまう。そのためブーツの回転軸が偏心となり騒音が発生し、また、ブーツの耐久性の低下等も懸念される。

しかし本発明では、厚肉部４２がシール部１４とともに周方向等分割する位置に形成されており、ブーツ周方向の質量の偏りが解消されている。上記同様、シール部１４にかかる遠心力は一般部１６にかかる遠心力より大きいが、シール部と略同一質量を備えた厚肉部４２にかかる遠心力はシール部１４にかかる遠心力とほぼ同等の大きさであるため、周方向に均等に変形が起こり、周方向断面形状は偏平とならない。よって、回転軸の偏心は起こらず、騒音の発生を抑えることができ、ブーツの耐久性も向上する。

また、従来はブーツ１２の周方向断面形状が偏平となることで、ブーツ内部に侵入したグリースが局在的にシール部１４近傍に集中しやすくなり、長期間使用後にシール部１４の係合力の低下、さらには、グリース滲みにつながるグリース通路が発生するおそれがあった。本発明においてブーツ高速回転運動時の周方向断面形状が改善されたことから、グリースのシール部１４への局在化も従来に比して抑制することができた。

本実施形態のブーツ１２は、さらに第一谷部の内周面にグリース反しリブ４４を備えている（図１・２・４・６等参照）。グリース反しリブ４４は、第一山部の内周面全周にわたって形成することが望ましい。

自在軸継手のベアリング部（軸受け部）には、通常、グリースが封入されている。よって、ブーツ１２を装着して使用する際には大径リング部２０側からグリースがブーツ内部に侵入してしまう。ブーツ内部に侵入したグリースはブーツ１２の内面に沿って移動し、蛇腹部２４へと移動してしまう。本実施形態の如くグリース反しリブ４４を形成することで、ブーツ１２内部への大径リング部側からのグリースの侵入を従来に比して抑制することができる。

上記グリース反しリブ４４の突出高さとしては、約１．０〜２．５ｍｍであることが使用要求特性をより満足させることができて望ましい。突出高さが低すぎるとブーツ１２内部へのグリースの侵入を効果的に抑制し難く、逆に突出高さが高すぎると、装着使用時に包被する自在軸継手部位の継手シャフトとの干渉が発生するおそれがある。

本実施形態のブーツ１２は、さらに図１・４・５に示す如く、大径リング部２０側の第一山部・第二山部の内周面にグリース移動防止堰（リブ）４６が、シール部１４と共に周方向等分割する位置に形成されている。グリース移動防止堰（リブ）４６は、小径リング部２０側の最寄山部に形成してもよいが、空隙が狭小であるため形成しない方が望ましい。

また、シール部１４と相対する位置には、グリース移動防止堰（リブ）４６が形成されておらず、代わりに厚肉部４２のみが配されている（図５参照）。これは、ブーツ１２の一般部１６に対して厚肉部４２の内側が突出した形態とされているため、厚肉部４２がグリース移動防止堰（リブ）４６の役割を兼ね備えているからである。即ち形成される厚肉部４２が内側突出した形態であれば、本特許請求の範囲における、
「…グリース移動防止堰（リブ）４６が、シール部１４と共に周方向等分割する位置に形成されている…」
の記載は、
「…グリース移動防止堰（リブ）４６が、シール部１４及び厚肉部４２と共に周方向等分割する位置に形成されている…」
と読み替えることができる。これは、厚肉部４２が複数箇所形成されている場合も同様である。

グリース移動防止堰（リブ）４６を形成することで、上述の如くブーツ内部にグリースが侵入した場合、グリースがブーツ内周面に沿って周方向に移動するのを堰き止めることができる。第一山部の内周面に形成するのは、グリースが大径リング部２０側からブーツ内部に侵入しやすいことから、第一山部の内周面にグリースが溜まりやすくなるためである。

大径リング部２０側からグリースがブーツ内部に侵入した場合、図６（Ａ）の如く、グリースはブーツ１２の大径リング２０の内面に沿って移動する。グリースは蛇腹部２４の第一谷部の内周面に形成されたグリース反しリブ４４によってブーツ蛇腹部２８側への侵入をある程度抑制される（2)位置）。しかし、グリースの量が過剰であった場合や、図６（Ｂ）の如くブーツ１２が屈曲状態となった場合などには、グリース反しリブ４４を越えてグリースが蛇腹部２４へ侵入することとなる。その後、ブーツ１２の回転運動によって生じる遠心力により、回転軸からより遠い山部２８の内周面にグリースが移動して集中することとなる（3)位置）。

よって、グリースの集中しやすい山部２８の内周面にグリース移動防止堰（リブ）４６を形成することで、山部２８の内周面に到達したグリースの周方向への移動を堰き止めることができる。周方向へのグリースの移動を堰き止めることにより、山部の内周面を伝ってグリースがシール部１４の位置まで移動するのを抑えることができる。結果として、シール部１４におけるグリース集中とポンプ作用によるグリース漏れの可能性を低下させることができる。

上記グリース移動防止堰４６の最大高さとしては、約０．５〜２．０ｍｍとすることがグリース移動の堰き止めを効果的に行うことができて望ましい。

次に本実施形態を有するブーツ１２の使用態様を説明する（図７参照）。分割部２２を有するブーツであるため下記の如く装着・脱着作業における取付け・取り外し等が簡単である。

従来形態のブーツと同様にして、分割部２２が開の状態（拡開状態）から、ファスナー対の雄部３２をファスナー対の雌部３４に係合させて分割部２２を閉じることにより、自在軸継手の継手ハウジング３６に大径リング部２０を嵌着し、かつ、継手シャフト３８に小径リング部１８を嵌着して、ブーツ１２を自在軸継手に組み付ける。なお、自在軸継手のベアリング部（軸受け部）にグリースが封入されている。

ファスナー対２６の係合に関しては、ファスナー対の雄部３２を手で把持しながらファスナー対の雌部３４に大径リング部２０側または小径リング部１８側から、順次、押し込んで行く。

ファスナー対の雄部３２は、その膨出係止部が、ファスナー対の雌部３４の開口端部間を強制的に拡開して鍵孔状のファスナー対の雌部３４に係合する。このとき、ファスナー対の雄部３２には被挟持インサートが埋設され、挿入方向の剛性が付与されているため、係合作業性が良好である。また、ファスナー対の雌部３４の開口端部間は、挟持インサートで閉じ方向にばね力が付与されていることと、ファスナー対２６がゴム状弾性体で形成されていることが相まって、ファスナー対の雄部３２が、密接状態でファスナー対の雌部３４に挟持される形となり、シール部１４にシール機能が付与されることとなるとともに、大きな抜け止め力が発生する。

そして、大径リング部２０は、通常、金属製の締めバンド４０で固定を確実にしておく。

このとき、ファスナー対の雄部３２またはファスナー対の雌部３４の一方または双方にシリコーンオイルを塗布して係合作業を行うことが、係合作業性及び係合部のシール性が改善され望ましい。

そして、長期間使用後、ブーツ１２を取り替えるためには、大径リング部２０の締めバンド４０を取り外し、手で大径リング部２０の分割部両端部を把持して、大径リング部２０側から両側に引き裂くように力を加えると、ファスナー対２６の係合状態が解除される。こうして、ブーツ１２を拡開状態にして、取付け・取り外しが可能となる。

以上の如く、本発明のブーツ１２はシール部１４と略同一質量を備えた厚肉部４２を、シール部１４とともに周方向等分割する位置に形成することで、さらにはグリース反しリブ４４、グリース移動防止堰（リブ）４６を形成することで、グリースがシール部１４に集中するのを抑制できる。結果として、騒音発生や、シール部１４からのグリース漏れ（又はシール部１４の係合力低下）の可能性を低下することができる。

本実施形態のブーツの分割部開状態における斜視図である。 本実施形態のブーツを示す軸方向端面図である。 図２の３−３線端面図である。 グリース移動防止堰（リブ）を備えたブーツを示す軸方向半端面図である。 同じくグリース移動防止堰（リブ）を備えたブーツを示す山部の周方向端面図である。 本実施形態のブーツ内におけるグリースの移動を示す要部断面図である。 ブーツの装着態様を示す断面図である。

符号の説明

１２ 自在軸継手用ブーツ（ブーツ）
１４ シール部
１６ 一般部
１８ 小径リング部
２０ 大径リング部
２２ 分割部
２４ 蛇腹部
２６ ファスナー対
２８ 蛇腹部の山部
３０ 蛇腹部の谷部
４２ 厚肉部
４４ グリース反しリブ
４６ グリース移動防止堰（リブ）

Claims (5)

1. ゴム状弾性体で形成され、小径リング部と大径リング部との間が蛇腹部とされ、
   前記小径リング部から大径リング部まで母線に沿って直線状に分割部が形成され、該分割部の両側が厚肉とされるとともにファスナー対が配されたシール部と、該シール部より薄肉で略同一肉厚とされ周方向で連結する一般部とを備えた自在軸継手用ブーツであって、
   前記シール部と略同一質量を備えた厚肉部を、前記シール部とともに周方向等分割する位置に形成することを特徴とする自在軸継手用ブーツ。
2. 前記大径リング部側の第一谷部の内周面にグリース反しリブを備えていることを特徴とする請求項１記載の自在軸継手用ブーツ。
3. 前記グリース反しリブの突出高さが約１．０〜２．５ｍｍであることを特徴とする請求項２記載の自在軸継手用ブーツ。
4. 前記大径リング部側の少なくとも第一山部の内周面にグリース移動防止堰（リブ）が、前記シール部と共に周方向等分割する位置に形成されていることを特徴とする請求項１記載の自在軸継手用ブーツ。
5. 前記グリース移動防止堰の最大高さが約０．５〜２．０ｍｍであることを特徴とする請求項４記載の自在軸継手用ブーツ。
   
   

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