JP2006097820A - 等速ジョイント用フレキシブルブーツ - Google Patents

Abstract

【課題】リアアクスル用の駆動軸等に使用される等速ジョイント用のフレキシブルブーツに要求される性能を十分に満たしつつ軽量かつコンパクト化を図ることのできるフレキシブルブーツを提供する。
【解決手段】等速ジョイント用フレキシブルブーツは、その一端に等速ジョイントの軸部材に取り付けられる小径取付部を、他端に等速ジョイントの外輪に取り付けられる大径取付部を備えるとともに、両取付部の間に一つ以上の山および谷を備えた蛇腹部を設け、大径取付部と蛇腹部および小径取付部と蛇腹部とをそれぞれ直線部で接続し、それぞれの直線部の軸方向距離は大径取付部とそれに隣接する直線部との境界から小径取付部とそれに隣接する直線部との境界までの全体軸方向距離の２０％以上とし、蛇腹部の軸方向距離は全体軸方向距離の２０％〜６０％として、蛇腹部が両取付部間で軸方向のほぼ中央に位置する構成を有する。
【選択図】図１

Description

本願は自動車の駆動軸等に使用される等速ジョイント用のフレキシブルブーツに関し、特に自動車の作動角の小さいリアアクスル用の駆動軸等に使用される等速ジョイント用のフレキシブルブーツに関する。

従来のリアアクスル用の駆動軸等に使用される等速ジョイント用フレキシブルブーツ（以下リアアクスル用のフレキシブルブーツと称す）は、多くはフロントアクスル用の駆動軸等に使用される等速ジョイント用のフレキシブルブーツ（以下フロントアクスル用のフレキシブルブーツと称す）を流用されている。
このフロントアクスル用のフレキシブルブーツは、一般的な構成として、シャフトに保持される小径取付部と、該小径取付部と離間して同軸的に配置され小径取付部より大径の大径取付部と、これらの小径取付部と大径取付部を一体的に連結するほぼ三角錐台形状の蛇腹部より構成され、該蛇腹部は複数の山部と谷部が交互に連続してなり、蛇腹部と小径取付部間には小径取付部の中心から大径取付部の中心までの距離に対して０．１から０．１６倍の長さのストレート部が形成されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２‐２９５５０９号公報（第１頁、図１）

このフロントアクスル用のフレキシブルブーツは従来その機能上、最大５０度の作動角に耐えるように蛇腹展開長（蛇腹部の外周総距離）を長くする必要があって、蛇腹部の山と谷の数は５−６個を備える必要があり、フレキシブルブーツの重量も嵩むものとなっている。

これに対し、リアアクスル用に使用されるフレキシブルブーツはその最大作動角は１５度程度であり、要求される性能はフロントアクスル用のフレキシブルブーツと比べると低いものである。
従って、リアアクスル用のフレキシブルブーツにフロントアクスル用のものをそのまま流用すると品質的、また機能面での不足はないがその重量は重くなって車両の軽量化に合わず、またコストも高いという問題があった。

本願はリアアクスル用のフレキシブルブーツに要求される性能を十分に満たしつつ軽量でコンパクト化を図ることのできるフレキシブルブーツを提供する。

そのため、本願の等速ジョイント用フレキシブルブーツでは、一端に等速ジョイントの軸部材に取り付けられる小径取付部を、他端に等速ジョイントの外輪に取り付けられる大径取付部を備えるとともに、両取付部の間に一つ以上の山および谷を備えた蛇腹部を設けて、大径取付部と蛇腹部、および小径取付部と蛇腹部とを、それぞれ直線部で接続し、それぞれの直線部の軸方向距離は、蛇腹部が軸方向において両取付部間のほぼ中央に位置するように、大径取付部とそれに隣接する直線部との境界から小径取付部とそれに隣接する直線部との境界までの軸方向距離を全体軸方向距離とすると、この全体軸方向距離の２０％以上であり、蛇腹部の軸方向距離は全体軸方向距離の２０％から６０％であることを特徴とする。

本願では大きな作動角には対応できないものの、この構成によってフレキシブルブーツがコンパクト化され、高速振れ回り性の向上が図れる。すなわち、
１） 蛇腹部と両取付部とをそれぞれ直線部で接続することにより、その部分に従来設けられていた蛇腹部分をなくして蛇腹の総数を減らすことができ、また直線部とすることで蛇腹部分がなくなるため径寸法が小さくなりコンパクト化できる。特に大径取付部に連なる部分を直線部とすることにより大径の山がなくなるため、コンパクト化に著しい効果が得られる。さらに直線部を設けたことでフレキシブルブーツ内のグリースが高速回転時にジョイント側に移動して高速振れ回り性を向上できる。
２）それぞれの直線部が上記全体軸方向距離の２０％以上の所要長さを確保することで蛇腹部は一端に偏在せず軸方向中間位置に存在する構成となる。もし蛇腹部が中央に存在せずどちらかの取付部に偏在していると、片方の直線部が長くなり過ぎて変形追従性が劣り、直線部の両端に過大な応力がかかって耐久性に問題が生じる。本願では蛇腹部が軸方向中間位置に存在するため、等速ジョイントの作動時にこのフレキシブルブーツに過大な応力は発生せず、耐久性が向上するものである。
３）蛇腹部が上記全体軸方向距離の６０％より長いとコンパクトな構成には成り難く、高速回転時に振れ回りが大きくなる。一方、蛇腹部がその２０％より短いと、等速ジョイント作動時の追随性が悪く過大な応力が発生する。本願では蛇腹部の長さを全体軸方向距離の２０％から６０％の範囲内に設定することで、コンパクト化と耐久性の向上を両立することができる。
蛇腹部のこの設定から、直線部の軸方向距離は全体軸方向距離に対し４０％から８０％の範囲内にある。

さらに上記構成によってフレキシブルブーツの軽量化が図れ、材料減少によるコスト低減、レイアウトの自由度が増す等の利点がある。

また本願では、上記フレキシブルブーツの蛇腹部は小径取付部側から上記全体軸方向距離の３０％〜７５％の範囲内に存在することがより好ましく、これによって上記効果をより高めることができる。

本願では、上記フレキシブルブーツにおいて蛇腹部の山および谷の数をそれぞれ三つ以下としてもよい。
蛇腹部の山および谷の数が三つより多いと直線部との寸法関係から山谷のピッチは小さくなりすぎて作動角がついた際に過接触する危険が生じ、また山谷のＲを小さくしなければならないので、成形性、屈曲疲労性が低下する。
本願では山および谷を三つ以下とすることにより、上記の欠点をカバーすると共にフレキシブルブーツのコンパクト化も図ることができる。

また本願では、フレキシブルブーツの材質を熱可塑性エラストマー製としてもよい。これは、本願のフレキシブルブーツの形状により応力集中が発生しないため柔軟性の低い樹脂材質でも適用することができる。またその樹脂の剛性により肉厚を薄くできて軽量化が図れるという効果が得られる。

本願のフレキシブルブーツは、自動車のリアアクスルに使用される等速ジョイント用として適用することができ、作動角は大きく取れないもののコンパクト化や軽量化を図ることができる特性から、リアアクスル用としての使用に特に好適なものである。

図1に本願の等速ジョイント用フレキシブルブーツの実施例の側部断面図を示す。

このフレキシブルブーツは、図１に示されるように、等速ジョイントの軸部材（図示せず）に取り付けられる小径取付部１と、等速ジョイントの外輪（図示せず）に取り付けられる大径取付部３を両端に備え、両取付部１，３の間に２つの山及び谷を備えた蛇腹部５が設けられ、さらに小径部１と蛇腹部５を直線部７で、大径部３と蛇腹部５を直線部９でそれぞれ接続した構成を有している。

この直線部７，９はコンパクト化、高速回転時のグリース移動による高速振れ回り性をより高めるため、大径側から小径側に向けて傾斜しており、すなわち大径側から小径側へ連続的に縮径されるテーパ状で直線状断面の傾斜円筒部により構成されている。なお直線部は必ずしも傾斜している必要はなく、例えば直線部9を大径側から小径側まで、または大径側と小径側のどちらか一方のみを同一径としても良い。

直線部７の軸方向距離Ｌ２は、大径取付部３と直線部９との境界１３から小径取付部１と直線部７との境界１１までの軸方向距離を全体軸方向距離Ｌとすると、この実施例では約４２％で、直線部９の軸方向距離Ｌ３は約２５％であり、蛇腹部５の軸方向距離Ｌ１は約３３％で、フレキシブルブーツのほぼ中央に配置されている。

図２に示す比較例のように、例えば蛇腹部１０５を大径取付部１０３よりに配置した構成では、等速ジョイントが作動した際、その作動角に追従しようとしてフレキシブルブーツに変形が必要となり、蛇腹部１０５と小径取付部１０１の間を接続する直線部１０７の端部Ａ,Ｂに過大な曲げ応力が発生し、フレキシブルブーツはこの直線部の端部で早期に壊れてしまうことが多い。
これに対して、本実施例の蛇腹部は全体軸方向距離Ｌのほぼ中央に配置されているので、等速ジョイントの作動に追従しても直線部に応力が集中することがなく、早期に壊れることはない。

このことは、図３、図４の有限要素法による解析結果から明らかである。これらの図は、図１の実施例のフレキシブルブーツと図２の比較例のフレキシブルブーツをジョイント作動角１５度にした場合の有限要素解析を行った結果を示すＦＥＭ（有限要素法）解析図を示すものである。
これらの図から分るように、図１の実施例のフレキシブルブーツでは滑らかに変形追従して直線部に応力集中していないと思われるが、図２の比較例では蛇腹部のすぐ右側の直線部に過大な曲げ応力が発生していると思われ、端部に座屈が生じている。
従って、図１の本願の実施例では無理な応力集中は発生しないで作動されるが、図２のフレキシブルブーツでは端部に座屈が生じ、その変形のため寿命が短くなりやすいことが、理解される。
これは蛇腹部を小径取付部よりに配置しても同じことがいえる。

また、適用する材料はゴム、樹脂等の一般にフロントアクスル用のフレキシブルブーツのものを採用することができるが、特に本願のフレキシブルブーツではそのほぼ中央に蛇腹部を配置するという構成により際立った応力集中は端部に発生しないため、熱可塑性エラストマなどの柔軟性の低い樹脂材質であっても適用することが可能である。これは材料の選択範囲を広げ、コストの低減に貢献する。またその樹脂の剛性により肉厚を薄くできて軽量化が図れるものである。
本願のこの実施例では、材料の硬度がＳｈｏｒｅＤで４２から５０すなわちＳｈｏｒｅＡで５０から９０のフレキシブルブーツに適用可能である。

本願のフレキシブルブーツでは、等速ジョイントの作動角が大きい場合には蛇腹部の山谷の数が少ないため対応が困難となるが、作動角が１５度以下において使用する場合であれば十分に追従可能であり、回転を伝達する等速ジョイントのカバーとして、非常にコンパクトな構成を提供しうるものである。
特に、従来フロント用に使用されていたフレキシブルブーツでは、大きい作動角にも対応しなければならないという要求される性能上、蛇腹部は蛇腹数が多く重量的にも重かったが、本願のフレキシブルブーツをリア用に使用されるフレキシブルブーツに適用すると、その要求される性能での作動角は小さいため、作動的にも十分に満足できて、蛇腹が少なく軽量でかつコンパクト化の図られた構成から、特に好適といえるものである。

本願によると、リアアクスル用のフレキシブルブーツとして必要な性能を満たした上で、重量が軽くかつコンパクト化の顕著な構成を備えるフレキシブルブーツを提供できる。

本願によるフレキシブルブーツの実施例の上半分を示す側部断面図。 本願のフレキシブルブーツとの比較のため、蛇腹部を大径取付部よりに設けた構成のフレキシブルブーツの上半分を示す側部断面図。 図１の実施例のフレキシブルブーツの有限要素解析結果を示す図。 図２の比較例のフレキシブルブーツの有限要素解析結果を示す図。

符号の説明

１，１０１ 小径取付部
３，１０３ 大径取付部
５，１０５ 蛇腹部
７，１０７ 小径取付部と蛇腹部の間の直線部
９ 大径取付部と蛇腹部の間の直線部
１１ 小径取付部と直線部の境界
１３ 大径取付部と直線部の境界
Ａ，Ｂ 直線部１０７の端部
Ｌ 全体軸方向距離
Ｌ１ 蛇腹部の軸方向距離
Ｌ２ 直線部７の軸方向距離
Ｌ３ 直線部９の軸方向距離

Claims (5)

1. 一端に等速ジョイントの軸部材に取り付けられる小径取付部を、他端に等速ジョイントの外輪に取り付けられる大径取付部を備えるとともに、前記両取付部の間に一つ以上の山および谷を備えた蛇腹部が設けられた等速ジョイント用フレキシブルブーツにおいて、
   前記大径取付部と前記蛇腹部、および前記小径取付部と前記蛇腹部とを、それぞれ直線部で接続し、それぞれの前記直線部の軸方向距離は、前記蛇腹部が前記両取付部間で軸方向のほぼ中央に位置するように、前記大径取付部とそれに隣接する前記直線部との境界から前記小径取付部とそれに隣接する前記直線部との境界までの全体軸方向距離の２０％以上であり、前記蛇腹部の軸方向距離は前記全体軸方向距離の２０％〜６０％であることを特徴とするフレキシブルブーツ。
2. 前記蛇腹部が、前記小径取付部側から前記全体軸方向距離の３０％〜７５％の範囲内で存在することを特徴とする請求項１に記載のフレキシブルブーツ。
3. 前記蛇腹部の山および谷がそれぞれ三つ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフレキシブルブーツ。
4. 前記フレキシブルブーツの材質が熱可塑性エラストマー製であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のフレキシブルブーツ。
5. 前記フレキシブルブーツが自動車のリアアクスルに使用される等速ジョイント用であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のフレキシブルブーツ。
   

Images