JP2006097810A - 自在継手用ブーツ - Google Patents

Abstract

【課題】数十ミリの伸び量の変動に容易に追従でき、かつ回転時の変形量を小さくするとともにバックリングも防止する。
【解決手段】蛇腹部は、中心軸を含む平面で切断したときに山部どうしの稜線を結ぶ山接線が中心軸に対して角度θ₁ で交差する高角蛇腹部４と、山接線が中心軸に対して角度θ₂ で交差する低角蛇腹部５と、を備え、角度θ₁ が角度θ₂ より大きく、かつ低角蛇腹部５における山部の最大外径をシャフトの直径の 2.3倍以下とした。
低角蛇腹部５で軸方向の伸縮性を確保し、高角蛇腹部４で膜長を確保し回転時の変形を防止する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、プロペラシャフトとユニバーサルジョイントとのジョイント部などに被覆されるブーツに関する。

自動車のプロペラシャフトとユニバーサルジョイントとのジョイント部には、主として水や埃などの侵入を防止すること、及びジョイント部にグリースを封入することを目的として、ゴム状弾性体からなるブーツが被覆されている。このブーツは、例えば特開平08−100824号公報に記載されているように略ラッパ形状に形成され、小径の一端部がプロペラシャフトにクランプされ、他端側では反転された大径の他端部がユニバーサルジョイントの外輪にクランプされている。したがってジョイント部はブーツで覆われているため水や埃の侵入が防止され、封入されているグリースが漏れるのも防止されている。

ところがジョイント部は高速回転するため、ブーツ側に封入されているグリースに遠心力が作用することによって、ブーツが異常変形して耐久性が低下するという不具合があった。そのため特開平08−100824号公報では、ブーツアダプタに窓状の孔部を設け、その孔部をゴム状弾性体製の膜体で閉塞することを提案している。このように構成したことで、膜体が優先的に外方へ膨出するように変形するので、ブーツ本体の異常変形を防止することができる。

ところで自動車の場合には、車種によってプロペラシャフトの長さがまちまちであるために、小径部のクランプ位置が数十ミリ変動する。しかし長さが異なるブーツを複数種類製造することは、コスト面で問題があるため、できるだけ少ない種類で、望ましくは一つのブーツでクランプ位置の変動に対応させることが望ましい。しかし従来のラッパ形状のブーツでは、数十ミリの伸び量の変動に追従することは困難であるため、複数種類のブーツを用意せざるを得ず、その結果コストが高いという問題があった。

また自動車の組付工程においては、部品にブーツを組付けた状態で搬送される場合があり、その場合にはブーツに曲げの応力が作用する場合があった。このような場合には、従来のラッパ形状のブーツでは応力に耐え切れず脱落あるいは破損の恐れがある。さらに使用時にはブーツには若干ながら曲げの応力が作用したり、50℃以上にも温度が上昇したりする場合があり、そのような状態で高速回転されるという過酷な状況下でも異常な変形を防止する必要がある。

そこで、ＣＶＪブーツなどのような蛇腹形状のブーツとすることが考えられる。山部と谷部とが連続する蛇腹形状のブーツとすれば、ラッパ形状のブーツに比べて軸方向の変形量が大きいので、数十ミリの伸び量の変動に容易に追従する。したがって一種類のブーツを多数の車種で共用することができ、コストを低減することができる。しかしながら蛇腹形状のブーツでは、ラッパ形状のブーツに比べて径方向の変形量も大きくなるため、高速回転時の遠心力と高温によって大きく膨張し、耐振れ回り性に問題があることが明らかとなった。また曲げの応力が作用すると、ユニバーサルジョイントの外輪にクランプされた大径端部側の山部が陥没するバックリングが生じる場合があることもわかった。
特開平08−100824号

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、数十ミリの伸び量の変動に容易に追従でき、かつ回転時の変形量を小さくするとともにバックリングも防止することを、解決すべき課題とする。

上記課題を解決する本発明の自在継手用ブーツの特徴は、自在継手の外輪に固定される筒状の大径嵌合部と、自在継手のシャフトに固定される筒状の小径嵌合部と、大径嵌合部と小径嵌合部とを連結し複数の山部と谷部とをもつ蛇腹部と、からなり、
蛇腹部は、大径嵌合部に連続しシャフトの中心軸を含む平面で切断したときに山部どうしの稜線を結ぶ山接線が中心軸に対して角度θ₁ で交差する高角蛇腹部と、境界谷部を挟んで高角蛇腹部に連続し中心軸を含む平面で切断したときに山部どうしの稜線を結ぶ山接線が中心軸に対して角度θ₂ で交差する低角蛇腹部と、を備え、
角度θ₁ が角度θ₂ より大きく、かつ低角蛇腹部における山部の最大外径がシャフトの直径の 2.3倍以下であることにある。

中心軸方向に投影した長さにおいて、大径嵌合部のクランプ中心から大径嵌合部より数えて３個目の山部の頂点までの距離は、大径嵌合部のクランプ中心から小径嵌合部のクランプ中心までの距離の 0.5倍以下であることが望ましい。

また、樹脂製であり蛇腹部の肉厚は 0.6〜 1.4mmであることが望ましい。

本発明の自在継手用ブーツによれば、蛇腹形状であるので数十ミリの伸び量の変動に容易に追従できる。したがって一種類のブーツを多数の車種で共用することができ、コストを低減することができる。また低角蛇腹部の容積が小さいので、グリースの封入量が低減でき高速回転時の遠心力も低減されるため、異常変形を防止することができ耐久性に優れている。また高角蛇腹部により膜長を確保することができ、伸縮時の応力を低減できるので、バックリングを防止できるとともに耐疲労性が向上する。

本発明の自在継手用ブーツは、大径嵌合部と、小径嵌合部と、蛇腹部とから構成されている。大径嵌合部は筒状の一端部であり、クランプで自在継手の外輪に固定される。また小径嵌合部は、大径嵌合部と反対側に形成された筒状の他端部であり、クランプでシャフトに固定される。そして大径嵌合部と小径嵌合部との間に、複数の山部と谷部とをもつ蛇腹部が形成されている。

蛇腹部は、大径嵌合部に連続する高角蛇腹部と、一端が高角蛇腹部に連続し他端が小径嵌合に連続する低角蛇腹部と、から構成されている。そしてシャフトの中心軸を含む平面で切断したときに、高角蛇腹部は山部どうしの稜線を結ぶ山接線が中心軸に対して角度θ₁ で交差し、低角蛇腹部は山部どうしの稜線を結ぶ山接線が中心軸に対して角度θ₂ で交差し、角度θ₁ ＞角度θ₂ の関係にあるとともに、低角蛇腹部における山部の最大外径がシャフトの直径の 2.3倍以下である。

すなわち低角蛇腹部では、軸方向の伸縮が容易であるので、数十ミリの伸び量の変動に容易に追従することができる。さらに低角蛇腹部は容積が小さくグリースの封入量が低減されるので、遠心力による異常変形を防止することができる。また高角蛇腹部では、山接線を中心軸方向に投影した長さに対する実際の山接線の長さの比が大きいので、膜長を十分に確保することができ伸縮時の応力を低減できるので、バックリングを防止できるとともに耐疲労性あるいは耐振れ回り性が向上する。低角蛇腹部における山部の最大外径は、シャフトの直径の2.13倍以下であることが特に望ましい。

蛇腹部は、高角蛇腹部と低角蛇腹部のみから構成されていることが望ましいが、場合によっては低角蛇腹部と小径嵌合部との間に別の蛇腹部が形成されていてもよい。

蛇腹部の長さは用途に応じて種々選択できるが、高角蛇腹部と低角蛇腹部との構成割合は、長さの比で高角蛇腹部：低角蛇腹部＝３：７〜６：４の範囲とするのが望ましい。低角蛇腹部の割合がこの範囲より小さいと軸方向の伸縮性が低下し、数十ミリの伸び量の変動に追従するのが困難となる。また低角蛇腹部の割合がこの範囲より大きくなると耐疲労性が低下する。

高角蛇腹部部における山部の数は、２〜３個の範囲とするのが好ましい。この範囲より少ないと膜長が短くなって耐疲労性の低下及びバックリングが生じ易くなり、この範囲より多くなると耐振れ回り性が低下する。また低角蛇腹部における山部の数は、３〜５個の範囲が好ましい。この範囲より少ないと数十ミリの伸び量の変動に追従することが困難となり、この範囲より多くなると耐振れ回り性が低下する。

中心軸方向に投影した長さにおいて、大径嵌合部のクランプ中心から大径嵌合部より数えて３個目の山部の頂点までの距離は、大径嵌合部のクランプ中心から小径嵌合部のクランプ中心までの距離の 0.5倍以下であることが望ましい。３個目の山部の頂点までの距離が 0.5倍を超えると、低角蛇腹部の比率が小さくなって、遠心力による異常変形が生じ易くなる。0.43倍以下とするのが特に望ましい。また大径嵌合部より数えて３個目の山部は、低角蛇腹部に含まれることが望ましい。

角度θ₂ は、０°〜８°の範囲とすることが望ましい。角度θ₂ が０°より小さいと形状が成立しない。また８°より大きくなると、低角蛇腹部の容積が大きくなって遠心力により異常変形が生じる場合がある。そして角度θ₁ は、角度θ₂ の２〜３倍大きいことが望ましい。角度θ₁ の大きさがこの範囲より小さいとバックリングが生じ易くなり、この範囲より大きくなると耐振れ回り性の低下及び谷部のジョイントへの入り込みによる噛み込みが発生する場合がある。

本発明のブーツは、ゴムから形成することも可能であるが、熱可塑性エラストマなどの樹脂製とすることが望ましい。樹脂製とすることで蛇腹部の肉厚を薄くすることができ、自在継手の外輪及びシャフトへの組付性が向上する。蛇腹部の厚さは 0.6〜 1.4mmとすることが望ましい。これより薄いと成形が困難となり、これより厚くなると組付性が低下する。

以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明する。

（実施例）
図１及び図２に本発明の一実施例のブーツの断面図を示す。このブーツはポリエステル系の熱可塑性エラストマから形成され、円筒状の大径嵌合部１と、円筒状の小径嵌合部２と、大径嵌合部１と小径嵌合部２とを連結し複数の山部と谷部とをもつ蛇腹部３とから構成されている。大径嵌合部１がユニバーサルジョイントの外輪にクランプされ、小径嵌合部２がプロペラシャフトにクランプされ、内部にグリースが封入されて用いられる。

このブーツは、小径嵌合部２が射出成形にて形成され、蛇腹部３と大径嵌合部１とはブロー成形にて形成されている。

大径嵌合部１の内周表面には内周を一周するシール突条10が形成され、外周表面にはクランプ溝11が形成されている。また小径嵌合部２の内周表面には内周を一周する一対のシール突条20が形成され、外周表面にはクランプ溝21が形成されている。

蛇腹部３には、大径嵌合部１から小径嵌合部２に向かって、高角蛇腹部４と低角蛇腹部５とがこの順で形成されている。蛇腹部３の肉厚は、 0.6mm〜1.40mmとなるように制御されている。

高角蛇腹部４は、大径嵌合部１に連続する第１谷部40と、第１谷部40に連続する第１山部41と、第１山部41に連続する第２谷部42と、第２谷部42に連続する第２山部43と、第２山部43に連続する第３谷部44と、から構成され、中心軸を含む平面で切断したときに、第１山部41と第２山部43の稜線どうしを結ぶ山接線が中心軸に対して角度θ₁ で交差している。

低角蛇腹部５は、第３谷部44に連続する第３山部50と、第３山部50に連続する第４谷部51と、第４谷部51に連続する第４山部52と、第４山部52に連続する第５谷部53と、第５谷部53に連続する第５山部54と、第５山部54に連続する第６谷部55と、第６谷部55及び小径嵌合部２に連続する第６山部56と、から構成されている。そして中心軸を含む平面で切断したときに、第３山部50と第４山部52の稜線どうしを結ぶ山接線、第４山部52と第５山部54の稜線どうしを結ぶ山接線、及び第５山部54と第６山部56の稜線どうしを結ぶ山接線は、それぞれ中心軸に対して角度θ₁ より小さな角度で交差している。図２には、平均的な角度θ₂ で示している。

そして本実施例のブーツでは、角度θ₁ が19°、角度θ₂ が７°であって、θ₁ ＞θ₂ の関係にある。また低角蛇腹部５における最大外径をもつ第３山部50の外半径（ｒ）は、プロペラシャフトの半径（Ｒ）の2.13倍である。さらに中心軸方向に投影した長さにおいて、大径嵌合部１のクランプ中心から第３山部50の頂点までの距離（ｌ）は、大径嵌合部１のクランプ中心から小径嵌合部２のクランプ中心までの距離（Ｌ）の0.43倍となっている。

（比較例）
図３に示すように、中心軸を含む平面で切断したときに、隣接する山部の稜線どうしを結ぶ山接線が、中心軸に対してほぼ同一の12.0°で交差している蛇腹部をもつこと以外は実施例１と同様の形状のブーツを比較例１のブーツとした。

（従来例）
特開平08−100824号公報に記載の、蛇腹部をもたないラッパ形状のブーツを従来例とした。

＜試験・評価＞
それぞれのブーツを、軸方向長さが0.75倍〜1.25倍となるように軸方向に伸縮させ、スライド変形への追従性を評価した。またそれぞれのブーツを、ユニバーサルジョイントとプロペラシャフトとのジョイント部に相当する試験装置に、グリースを封入した状態でクランプにて組付け、80℃に加熱した状態で5200 rpmで回転させた。回転時には、大径嵌合部１の中心軸と小径嵌合部２の中心軸とが±26°の範囲で交差するように変動させた。そして回転時の変形量の大小、バックリングの有無を目視で評価した。

それぞれの結果を表１に示す。異常が無いものを○とし、異常があるものを×としている。

表より、本発明のブーツによれば、数十ミリの伸び量の変動に容易に追従できる。したがって多数の車種で共用することができ、コストを低減することができる。そして高速回転時のバックリングなどの異常変形を防止することができ、耐振れ回り性に優れていることがわかる。

本発明の一実施例のブーツの断面図である。 本発明の一実施例のブーツの形状の詳細を示す説明図である。 比較例のブーツの断面図である。

符号の説明

１：大径嵌合部 ２：小径嵌合部 ３：蛇腹部
４：高角蛇腹部 ５：低角蛇腹部 50：第３山部

Claims (3)

1. 自在継手の外輪に固定される筒状の大径嵌合部と、自在継手のシャフトに固定される筒状の小径嵌合部と、該大径嵌合部と該小径嵌合部とを連結し複数の山部と谷部とをもつ蛇腹部と、からなり、
   該蛇腹部は、該大径嵌合部に連続し該シャフトの中心軸を含む平面で切断したときに山部どうしの稜線を結ぶ山接線が該中心軸に対して角度θ₁ で交差する高角蛇腹部と、境界谷部を挟んで該高角蛇腹部に連続し該中心軸を含む平面で切断したときに山部どうしの稜線を結ぶ山接線が該中心軸に対して角度θ₂ で交差する低角蛇腹部と、を備え、
   角度θ₁ が角度θ₂ より大きく、かつ該低角蛇腹部における山部の最大外径が該シャフトの直径の 2.3倍以下であることを特徴とする自在継手用ブーツ。
2. 前記中心軸方向に投影した長さにおいて、前記大径嵌合部のクランプ中心から前記大径嵌合部より数えて３個目の山部の頂点までの距離は、前記大径嵌合部のクランプ中心から前記小径嵌合部のクランプ中心までの距離の 0.5倍以下である請求項１に記載の自在継手用ブーツ。
3. 樹脂製であり、前記蛇腹部の肉厚は 0.6〜 1.4mmである請求項１に記載の自在継手用ブーツ。

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