JP2006266412A - Constant velocity universal joint and boots for constant velocity universal joint - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、自動車や各種産業機械等の動力伝達系で使用される等速自在継手および等速自在継手用ブーツに関する。 The present invention relates to a constant velocity universal joint and a constant velocity universal joint boot used in power transmission systems of automobiles and various industrial machines.
自動車用などの等速自在継手は、内部に封入されたグリースの漏れや外部からの異物の侵入を防止する目的でブーツを装着して使用される。このブーツは、等速自在継手の外側継手部材の端部に設けたブーツ取付部に装着される大径取付部と、等速自在継手に連結された第二の回転軸に設けたブーツ取付部に装着される小径取付部と、両取付部間にあって両者を連結する蛇腹状部位より構成される。等速自在継手用ブーツの材料としては、クロロプレンなどのゴムや熱可塑性エラストマーなどが広く用いられている。 Constant velocity universal joints for automobiles and the like are used with boots attached for the purpose of preventing leakage of grease sealed inside and entry of foreign matter from the outside. This boot has a large-diameter mounting portion attached to the boot mounting portion provided at the end of the outer joint member of the constant velocity universal joint, and a boot mounting portion provided on the second rotating shaft connected to the constant velocity universal joint. And a bellows-like portion between the two attachment portions and connecting the two attachment portions. As materials for constant velocity universal joint boots, rubbers such as chloroprene and thermoplastic elastomers are widely used.
一方、等速自在継手には、θ=45〜50deg程度の大きな作動角を取ることのできる固定式等速自在継手(例えばツェッパ型、バーフィールド型など)や、作動角はそれ程大きく取ることはできないが外側継手部材の軸線方向にスライドする機構を兼ね備えた摺動式等速自在継手(例えばダブルオフセット型、トリポード型、クロスグルーブ型など)がある。そして、等速自在継手の外側継手部材には、その開口部の輪郭形状が円筒状のものもあれば非円筒形状のものもある。等速自在継手の軽量化や加工性等の観点から、内部構造を考慮した非円筒形状とする方が効率的である場合が多数存在する。そのような非円筒形状をした外側継手部材に適用される等速自在継手用ブーツには主にクロロプレンラバー製ブーツが使用されてきた。昨今では熱可塑性エラストマー製ブーツの使用も検討されている(特許文献1〜5参照)。
等速自在継手用ブーツはクロロプレンラバー製ブーツから熱可塑性エラストマー製ブーツに置き換わる傾向にある。しかしながら、外側継手部材の輪郭が非円筒形状をした等速自在継手にはクロロプレンラバー製ブーツが主に使用されている。これは、熱可塑性エラストマー製ブーツは、大径取付部を円周方向に厚肉部と薄肉部が交互に現れる非円筒形状に成形することや、軸方向も含めた複雑な形状に成形することが困難なためである。あるいは、熱可塑性エラストマーは材料特性上、弾性にやや乏しく材料硬さも高いため、外側継手部材への装着性に難があったり、シール性が不十分となったりする場合があるためである。 Constant velocity universal joint boots tend to replace chloroprene rubber boots with thermoplastic elastomer boots. However, chloroprene rubber boots are mainly used for constant velocity universal joints whose outer joint members have a non-cylindrical shape. This is because the boot made of thermoplastic elastomer is molded into a non-cylindrical shape in which the thick-walled part and the thin-walled part appear alternately in the circumferential direction, or in a complicated shape including the axial direction. This is because it is difficult. Alternatively, the thermoplastic elastomer is slightly poor in elasticity and high in material hardness in terms of material characteristics, so that it may be difficult to attach to the outer joint member or the sealing performance may be insufficient.
熱可塑性エラストマー製ブーツを非円筒形状の外側継手部材に取り付ける際には、非円筒形状をした外側継手部材と円筒形状をしたブーツの大径取付部との間、または、非円筒形状をした外側継手部材に対してブーツの大径取付部を外側継手部材に沿った非円筒形状に成形し、そのブーツの大径取付部外面とバンドとの間に、中間部材(ブッシング)を介在させることが考えられる。しかし、この形態では部品点数が多くなり、管理上も組付け工程上も好ましくない。しかもコストが高くなる。あるいは、ブッシングにある程度の厚みが必要なため継手の外径寸法が大きくなる。さらには、外側継手部材/ブーツ間およびブーツ/ブッシング間の接触部におけるシール性も不十分である。 When attaching the thermoplastic elastomer boot to the non-cylindrical outer joint member, between the non-cylindrical outer joint member and the large-diameter mounting portion of the cylindrical boot, or the non-cylindrical outer side A large-diameter mounting portion of the boot is formed into a non-cylindrical shape along the outer joint member with respect to the joint member, and an intermediate member (bushing) is interposed between the outer surface of the large-diameter mounting portion of the boot and the band. Conceivable. However, in this embodiment, the number of parts increases, which is not preferable in terms of management and assembly process. In addition, the cost increases. Alternatively, since the bushing requires a certain thickness, the outer diameter of the joint becomes large. Furthermore, the sealing performance at the contact portion between the outer joint member / boot and between the boot / bushing is insufficient.
ブーツの大径取付部をほぼ一定肉厚にて非円筒形状の外側継手部材に沿った形状に成形し、そのブーツ外面をその非円筒形状に沿った形状をしたバンドで締め付けることも考えられるが、バンドが複雑な形状となるためコストが高くなり、シール性も不十分である。 Although the large-diameter mounting portion of the boot is formed into a shape along the non-cylindrical outer joint member with a substantially constant thickness, the boot outer surface may be tightened with a band shaped along the non-cylindrical shape. Since the band has a complicated shape, the cost increases and the sealing performance is insufficient.
また、ブーツの大径取付部内面の形状は非円筒形状をした外側継手部材に沿った形状とし、ブーツの大径取付部外面は円筒形状をしたブーツとして、厚肉部に肉抜き部を設けた形状の熱可塑性エラストマー製ブーツなども提案されているが(たとえば特許文献5の図2参照)、この形状では十分なシール性が得られないという問題がある。 In addition, the shape of the inner surface of the large-diameter mounting portion of the boot is a shape along the outer joint member having a non-cylindrical shape, and the outer surface of the large-diameter mounting portion of the boot is a cylindrical boot, and a thickened portion is provided in the thick wall portion. Although a thermoplastic elastomer boot having a different shape has been proposed (see, for example, FIG. 2 of Patent Document 5), there is a problem that sufficient sealing performance cannot be obtained with this shape.
一方、外側継手部材の輪郭が非円筒形状をした等速自在継手の代表例であるトリポード型等速自在継手はドライブシャフトのデフ側に使用される場合が多く、排気管等からの熱の影響を受ける可能性が高い。また、摺動式等速自在継手であるため蛇腹の収縮・伸張量が大きい。この摺動および熱影響により、熱可塑性エラストマー製ブーツは一層高いレベルのシール性が必要とされることから、上述の対応例では十分でない。 On the other hand, the tripod type constant velocity universal joint, which is a typical example of a constant velocity universal joint whose outer joint member has a non-cylindrical shape, is often used on the differential side of the drive shaft, and is affected by heat from the exhaust pipe, etc. There is a high possibility of receiving. In addition, since it is a sliding constant velocity universal joint, the amount of contraction / extension of the bellows is large. Due to this sliding and thermal influence, the boot made of thermoplastic elastomer requires a higher level of sealing performance, so the above-mentioned corresponding example is not sufficient.
また、ブーツ耐久性についても、変形によって蛇腹の応力分布に偏りが生じ、小径取付部から隣接する蛇腹部の山にかけての部分すなわち小径立ち上がり部の変形が大きくなってしまい、ブーツ寿命を低下させることがある。あるいは、熱可塑性であるため高温下で軟化する特性があり、ある温度以上の高温に曝されながら変形を伴うとそのままの形状に永久変形を残し、ブーツ寿命に影響するおそれがある。 Also, with regard to boot durability, the stress distribution of the bellows is biased due to deformation, and the deformation from the small diameter mounting portion to the adjacent bellows portion, that is, the deformation of the small diameter rising portion becomes large, thereby reducing the boot life. There is. Alternatively, since it is thermoplastic, it has the property of softening at high temperatures, and if it undergoes deformation while being exposed to a high temperature of a certain temperature or more, it may leave a permanent deformation in its original shape and affect the boot life.
本発明の主要な目的は、等速自在継手用熱可塑性エラストマー製ブーツの小径立ち上がり部の変形を防止あるいは極力小さくしてブーツの耐久性を向上させることにある。 The main object of the present invention is to improve the durability of the boot by preventing or minimizing the deformation of the small diameter rising portion of the thermoplastic elastomer boot for the constant velocity universal joint.
本発明の等速自在継手は、第一の回転軸と第二の回転軸を連結する等速自在継手であって、第一の回転軸とトルク伝達可能に結合する外側継手部材と、第二の回転軸とトルク伝達可能に結合する内側継手部材と、外側継手部材と内側継手部材との間に介在してトルクを伝達するトルク伝達部材と、外側継手部材と第二の回転軸との間に装着して継手内部に充填したグリースの漏洩および外部からの異物の侵入を防止するための熱可塑性エラストマー製ブーツとを具備し、前記外側継手部材のブーツ取付部は非円筒形状の外周面を有し、前記ブーツは、外側継手部材に取り付ける大径取付部と、第二の回転軸に取り付ける小径取付部と、大径取付部と小径取付部とを連結する蛇腹部とを有し、大径取付部の外周面は円筒形状で、内周面は外側継手部材のブーツ取付部の輪郭に沿った非円筒形状であり、大径取付部の全容積がブーツ材料で充足され、かつ、少なくとも小径取付部から隣接する第一山にかけての小径立ち上がり部が他の部位よりも厚肉であることを特徴とするものである。 The constant velocity universal joint of the present invention is a constant velocity universal joint that connects a first rotary shaft and a second rotary shaft, and an outer joint member that is coupled to the first rotary shaft so as to be able to transmit torque, Between the outer joint member and the second rotary shaft, the inner joint member coupled so as to be able to transmit torque, the torque transmission member interposed between the outer joint member and the inner joint member, and the second rotational shaft. A boot made of thermoplastic elastomer for preventing leakage of grease filled in the joint and entry of foreign matter from the outside, and the boot mounting portion of the outer joint member has a non-cylindrical outer peripheral surface. The boot includes a large-diameter attachment portion attached to the outer joint member, a small-diameter attachment portion attached to the second rotating shaft, and a bellows portion connecting the large-diameter attachment portion and the small-diameter attachment portion. The outer peripheral surface of the diameter mounting part is cylindrical and the inner peripheral surface is the outer joint. Non-cylindrical shape along the contour of the boot mounting part of the member, the entire volume of the large diameter mounting part is filled with the boot material, and at least the small diameter rising part from the small diameter mounting part to the adjacent first mountain is the other It is characterized by being thicker than the part.
ここで、蛇腹部は交互に現れる山と谷によって構成されるが、小径取付部から大径取付部に向かって、第一山、第一谷、第二山、第二谷のように呼ぶこととする。 Here, the bellows part is composed of peaks and valleys that appear alternately, but from the small-diameter mounting part to the large-diameter mounting part, call it the first mountain, the first valley, the second mountain, and the second valley. And
本発明によれば、ブーツの少なくとも小径立ち上がり部を他の部位よりも厚肉とすることにより、ブーツを軸線方向に圧縮した際、小径取付部に隣接する第一山とその次に隣接する第一谷を除いた蛇腹部分では均等に応力が分散する。その結果、等速自在継手のあらゆる可動範囲において、従来のような反り返る変形が発生しない。したがって、熱可塑性エラストマー製であることとも相俟って、当該ブーツの耐久性が向上する。 According to the present invention, when the boot is compressed in the axial direction by making at least the small-diameter rising portion of the boot thicker than other portions, the first mountain adjacent to the small-diameter mounting portion and the second adjacent next The stress is evenly distributed in the bellows part excluding Ichiya. As a result, the warping deformation as in the conventional case does not occur in any movable range of the constant velocity universal joint. Therefore, in combination with being made of a thermoplastic elastomer, the durability of the boot is improved.
すなわち、ブーツの少なくとも小径立ち上がり部分すなわち小径取付部から隣接する第一山にかけての部分の剛性を高めることで、応力が掛かっても変形しにくくなる。このような熱可塑性エラストマー製ブーツを適用することで、等速自在継手の内圧の変化や高温を原因とする変形によるブーツ耐久性の低下を防止することが可能となる。大径取付部がすべて材料で充足されていることから十分なシール性も確保できる。したがって、ブーツ性能の信頼性が向上する。しかも、部品点数を増やさないのでコストも抑えることができる。たとえば自動車用ドライブシャフトのデフ側に使用される摺動式等速自在継手は排気管からの放熱等の影響で高温雰囲気に曝されるが、このような条件下で使用される場合に本発明の効果はとりわけ顕著となる。 That is, by increasing the rigidity of at least the small-diameter rising portion of the boot, that is, the portion extending from the small-diameter mounting portion to the adjacent first mountain, it becomes difficult to deform even when stress is applied. By applying such a boot made of thermoplastic elastomer, it becomes possible to prevent a decrease in boot durability due to a change in internal pressure of the constant velocity universal joint or deformation caused by a high temperature. Since all the large-diameter mounting parts are filled with material, sufficient sealing performance can be secured. Therefore, the reliability of boot performance is improved. In addition, since the number of parts is not increased, the cost can be reduced. For example, a sliding type constant velocity universal joint used on the differential side of a drive shaft for an automobile is exposed to a high temperature atmosphere due to heat radiation from an exhaust pipe. The effect is particularly remarkable.
以下、熱可塑性エラストマー製ブーツを備えたトリポード型等速自在継手に適用した場合を例にとって実施の形態を説明する。 Hereinafter, an embodiment will be described by taking as an example a case where it is applied to a tripod type constant velocity universal joint provided with a boot made of a thermoplastic elastomer.
まず、図1および図2に示すように、トリポード型等速自在継手1は、外側継手部材2と、内側継手部材としてのトリポード部材4と、トルク伝達部材としてのローラ6を主要な構成要素としており、さらにブーツ10を具備している。
First, as shown in FIGS. 1 and 2, the tripod type constant velocity universal joint 1 includes an
図示した実施の形態では、外側継手部材2は一体に形成されたマウス部22とステム部26とからなる。ステム部26は端部に形成したスプライン軸28にて第一の回転軸(図示せず)とトルク伝達可能に結合する。マウス部22は一端にて開口したカップ状で、内周の円周方向三等分位置に軸方向に延びるトラック溝24が形成してある。マウス部22の外周面は、横断面(図2)で見ると、大径部22aと小径部22bが交互に現れる非円筒形状である。この実施の形態の場合、大径部22aはトラック溝24に対応する凸円弧形状の部分で、小径部は隣り合うトラック溝24間の部分に対応する凹円弧形状の部分である。
In the illustrated embodiment, the outer
トリポード部材4はボス42と脚軸46とからなる。ボス42には第二の回転軸3とトルク伝達可能に結合するスプライン穴44が形成してある。脚軸46はボス42の円周方向三等分位置から半径方向に突出している。トリポード部材4の各脚軸46はローラ6を担持している。脚軸46とローラ6との間には複数の針状ころ8が介在させてあり、ローラ6は脚軸46の軸線を中心として回転自在である。なお、図1ではローラ6の脱落防止のための止め輪やワッシャ等を省略してある。また、ここでは、一つの脚軸46にローラ6を一つ装着した構造のものを例示してあるが、二つのローラを具備する構造のものであってもよい。
The
図3にマウス部22の大径部22aの縦断面を示す。図示するように、端部近傍に円周方向に伸びるブーツ溝30が形成してある。このブーツ溝30付近を外側継手部材のブーツ取付部と呼ぶこととする。ブーツ溝30の底面は部分円筒面形状で、縦断面では軸線に平行な直線である。大径部22aの円周方向の一部または全部にわたって、突出部32が形成してある。突出部32は外側継手部材2の端面38付近に位置しているのが好ましい。
FIG. 3 shows a longitudinal section of the
図示した実施の形態の場合、突出部32の軸方向両側はいずれも斜面34,36である。これらの斜面34,36の軸線に対する傾斜角度は25°以上60°以下、好ましくは25°以上45°以下とする。これにより、外側継手部材2の旋削加工効率を良くすると同時にブーツ10の大径取付部12を外側継手部材2に嵌合させる際の装着性を向上させ、かつ、ブーツ装着後における外側継手部材2に対するブーツ10の抜け防止作用および位置安定性も向上させることができる。
In the case of the illustrated embodiment, both sides of the
第一の斜面すなわち外側継手部材2の端面38とは反対側の斜面34の角度が60°よりも大きくなると、外側継手部材2のブーツ取付部の加工性が低下してしまう。一方、25°未満の場合、外側継手部材2に嵌合させた後のブーツ10の軸方向への抜け防止作用や位置安定性が低下してしまう。また、軸方向に長い突起となることで、外側継手部材2のブーツ取付部の全幅が大きくなってしまい、スペース効率や強度上好ましくない。第二の斜面すなわち外側継手部材2の端面38側の斜面36の角度が60°よりも大きくなるとブーツ装着性が阻害される。一方、25°未満の場合、突出部32が軸方向に長くなることでブーツ取付部の全幅が大きくなってしまい、スペース効率や強度上好ましくない。
If the angle of the first inclined surface, that is, the
ブーツ10は熱可塑性エラストマー製で、あらゆる部位が熱可塑性エラストマーにより充足され、空隙は全く存在しない。特に取付部に空隙が存在すると、バンド13(図1参照)の締付力が外側継手部材2のブーツ取付部に十分伝わらず、シール性が損なわれる。採用し得る材料の例としては、JIS K 6253によるタイプDデュロメータ硬さが35以上50以下の熱可塑性ポリエステル系エラストマーを挙げることができる。なお、クロロプレン等のJIS K 6253によるタイプAデュロメータ硬さが50以上70以下で示されるゴム材であっても効果を示すが、JIS K 6253によるタイプDデュロメータ硬さが35以上50以下で示される熱可塑性ポリエステル系エラストマーなど、材料硬さが高い材料である場合、より効果を発揮できる。
The
図4に示すように、ブーツ10の全体概観は円すい台形状で、大径取付部12と小径取付部14と両者間の蛇腹部16とからなる。なお、蛇腹部16の山谷の呼び名は、小径取付部14から大径取付部12に向かって順番に、第一山m1、第一谷n1、第二山m2、第二谷n2、第三山m3等々のように呼ぶこととする。大径取付部12を外側継手部材2に嵌合させ、小径取付部14を第二の回転軸3(図1)に嵌合させて、それぞれ、ブーツバンド13,15で締め付けて固定するようになっている。このため、各取付部の外周にブーツバンド13,15を受け入れるためのバンド溝18が形成してある。バンド溝18の底面は円筒面形状で縦断面が軸線に平行である。
As shown in FIG. 4, the overall appearance of the
外側継手部材2に対するブーツ10の装着性もさることながら、ブーツ10に対するバンド13,15の装着性も、等速自在継手を組み立てる上で考慮すべき重要な因子である。たとえば、バンド溝18の両側壁は全周に連続的に設けてもよいが、その場合バンドの装着性を低下させる場合がある。そこで、バンド溝18の両側壁のうち、特に図4の右側に現れている端面側の側壁を形成する突部19については、バンド13の装着性に問題がなく、しかもバンド13の位置が安定する設定として、次のような構成とするのが好ましい。すなわち、図5から分かるように、突部19を円周方向に断続的に、たとえば三等分位置に配置し、各突部19の高さを0.6mm以上1.2mm以下、軸方向寸法を0.6mm以上2.0mm以下、さらに円周方向寸法をブーツ軸心から10°以上25°以下の範囲とする。
In addition to the mountability of the
ブーツ10の大径取付部の内周面は、図5に示すように、外側継手部材2のマウス部22の外周面形状に沿う形状となっている。すなわち、マウス部22の大径部22aに対応する薄肉部12aと、小径部22bに対応する厚肉部12bとが交互に現れる。
As shown in FIG. 5, the inner peripheral surface of the large-diameter mounting portion of the
大径取付部12の薄肉部12aの内周面は、縦断面で見ると、図6に示すように、端面側から面取り部A、軸線に平行な直線部B、窪みC、肩当てDが連続して形成してある。
As shown in FIG. 6, the inner peripheral surface of the
面取り部Aは、軸線に対して20°以上60°以下の角度で端面から1mm以上設ける。このような面取り部Aを設けることにより、上述のブーツ装着性をさらに向上させることができる。面取り部Aの端面側径は、外側継手部材2の突出部32の端面側斜面36の最小径よりも大きく設定してある。外側継手部材2の突出部32の端面側斜面36と端面38との会合部分は丸みを付けて滑らかにつないである。これにより、ブーツ10を装着するとき、当該丸み部分によってブーツ10の面取り部Aが案内されるため、一層円滑にブーツ10の装着を行うことができる。
The chamfered portion A is provided at least 1 mm from the end surface at an angle of 20 ° to 60 ° with respect to the axis. By providing such a chamfered portion A, the above-described boot mounting property can be further improved. The end surface side diameter of the chamfered portion A is set larger than the minimum diameter of the end surface side inclined
窪みCは、外側継手部材2の突出部32を受け入れるため、突出部32の斜面34,36と接する斜面C1,C2を有する。これらを第三の斜面C1、第四の斜面C2とすると、第三の斜面C1が突出部32の第一の斜面34に対応し、第四の斜面C2が突出部32の第二の斜面36に対応する。このような構成であるため、窪みCは外側継手部材2の突出部32と嵌合して軸方向への抜け防止作用を発生させる。
The recess C has slopes C 1 and C 2 that contact the
ブーツ10の大径取付部12は、外側継手部材2のブーツ取付部に容易に装着でき、かつ、バンド13で締め付けられた際に十分なシール性を発揮することが求められる。そのため、ブーツ10の大径取付部12の内面に設けた窪みCは、外側継手部材2の突出部32に沿う形状である。
The large-
ブーツ10の窪みCから肩当てDにかけての部分の輪郭は、外側継手部材2の突出部32から端面38にかけての部分の輪郭にほぼ一致する。そして、肩当てDは外側継手部材2の端面38と当接してブーツ10の軸方向位置を安定させる役割を果たす。
The contour of the portion of the
大径取付部12と蛇腹部16をつなぐ肩部17が蛇腹部16や大径取付部12の肉厚よりも厚肉に形成されている。ここで、肩部17とは、ブーツ10の大径取付部12に設けたバンド溝18の蛇腹部16側の端面18aから蛇腹部16の最終谷16aに繋がる斜面17aまでの部位を指す。この肩部17の最薄肉厚が大径取付部12における最薄肉部である窪みC部分の肉厚の2倍以上であることが好ましい。このような構成は、ブーツ肉厚が薄肉、具体的には蛇腹肉厚が0.5mmから2.0mm程度であるブーツにおいて、より効果を発揮する。
A
斜面17aは、図6に例示したように最終谷16aに向かって縮径する斜面であってもよく、図8に示すように円筒形を成していてもよい。あるいは、図9に示すように一旦外径方向に広がってから縮径するような形状であってもよい。また、肩部17は、図6に例示したように外側継手部材2のブーツ取付部における突出部32ないし端面38と接触する設計を取ってもよいし、空間を設ける設計を取ってもよい。
The
ブーツ10の大径取付部12のうち厚肉部12bの内周面は、図7に示すように、端面側から、面取り部Aと軸線に平行な直線部Fが連続して形成してある。面取り部Aは既に述べた薄肉部のそれと同じである。図6と図7を対比すれば明らかなように、この厚肉部12bは、肩部17においても必然的に厚肉である。
As shown in FIG. 7, the inner peripheral surface of the thick-
ブーツ10の大径取付部12の内周面に全周にわたって連続した突起Eが形成してある。この突起Eは薄肉部および厚肉部における上記直線部B,Fに位置する。突起Eの断面形状は半円や半楕円等でもよいが、三角形がより好ましい。図示する実施の形態では、突起Eの横断面は三角形で、頂点がブーツの半径方向内側つまり軸心側に向いている。突起Eは外側継手部材2のブーツ溝30と接触してシール機能を発揮する。突起Eは二条以上設けてもよい。あるいは、この突起Eとは別の不連続な突起を設けてもよい。バンド13で締め付けることにより、突起Eが外側継手部材2の非円筒形状からなるブーツ取付部のブーツ溝30に対して円周上均一に密着して十分なシール性を発揮する。その突起Eが密着する外側継手部材2のブーツ溝30の底面は平滑である。ブーツ溝30の底面は突起を設ける等の種々形状が考えられるが、外側継手部材2の加工工数の点から平滑であることが好ましい。
Protrusions E that are continuous over the entire circumference are formed on the inner circumferential surface of the large-
ブーツ10の大径取付部12における突起Eは、薄肉部12aと厚肉部12bの境界部においては凹円弧状に丸みをつけて滑らかにつないである。これにより、図10に示すように、外側継手部材2のブーツ溝30の円周方向端部の、異なる二曲面の接合部において、通常の締めしろの他の部位よりもブーツが外側継手部材に食い込むことが可能となってシール性が向上する。ただし、曲率半径が大きすぎると中央部が「担ぐ」ことになってすきまが生じてしまい、シール性が低下する。したがって、当該丸みの曲率半径は0.5mm以上5mm以下が好ましい。
The protrusion E in the large-
窪みCと突起Eの部位と外側継手部材2のブーツ取付部に対する締めしろは、突起Eの部位が弾性変形により外側継手部材2の突出部32を乗り越え、かつ、突起Eと外側継手部材2のブーツ溝30との間において十分なシール性を保つことができる設定が必要である。
As for the margin of the recess C and the protrusion E and the boot attachment portion of the outer
ブーツ材質が熱可塑性エラストマー、特にJIS K 6253によるタイプDデュロメータ硬さが35以上50以下で示される熱可塑性ポリエステル系エラストマーである場合など、材料硬さが高い場合にはこの締めしろ設定が重要である。これに装着されるブーツ10の大径取付部12に設けられた窪みCの突出部32に対する締めしろが半径で0.1mm以上1.0mm以下であり、かつ、突起Eの先端のブーツ溝30に対する締めしろが半径で0.1mm以上1.5以下であることが好ましい。さらに、突起Eの高さは0.3mm以上1.0mm以下が好ましい。
When the material of the boot is high, such as when the material of the boot is a thermoplastic elastomer, especially a thermoplastic polyester elastomer with a type D durometer hardness of 35 or more and 50 or less according to JIS K 6253, this tightening setting is important. is there. The margin for the
述べたような締めしろ設定であれば、突起Eに外側継手部材2の突出部32を越えさせてブーツ10の大径取付部12を装着することができ、その後、バンド13で締め付けることによって、外側継手部材2のブーツ取付部にブーツ10の大径取付部12を強固に密着させて取り付けることができる。上述の締めしろよりも小さく設定した場合、バンド13を締めた時点でブーツ10が変形することにより局部的にすきまを生じる可能性がある。一方、上述の締めしろよりも大きい設定とすると、ブーツ装着が困難となる。また、突起Eの高さが0.3mm未満の場合、外側継手部材2の溝30に対する密着性が低くなり、十分なシール性が得られない。突起Eの高さが1.0mmを越える場合は、突起部の体積が大きくなりすぎて設計的にもシール性の面でも効率的でない。
With the tightening setting as described above, the large-
ブーツ10の窪みCと突起Eはバンド溝18の幅の範囲内に位置させるのが好ましい。このような構成とすることにより、突起Eにバンドの締付け力が垂直方向に伝達され、かつ、突出部32と嵌合する窪みCの軸方向への拘束が強化されるため、より安定したシール性が得られる。
The recess C and the protrusion E of the
ところで、自動車用ドライブシャフトのデフ側の摺動式等速自在継手のように、排気管からの放熱の影響などで雰囲気温度が高温になり、その熱影響を受け易い環境下で使用される場合や、あるいは、等速自在継手自体の発熱により高温になる環境下で使用される場合のように、等速自在継手が熱影響を受けると継手内の空気が膨張して内圧が上昇する。同時に、熱影響を受けたブーツ材料は常温時よりも軟化するためブーツ剛性が下がり、設計上の剛性の低い部位の変形量が他の部位よりも更に大きくなってしまう。摺動式等速自在継手では、さらに摺動(プランジング)による内容積の変化も加わるため、より変形に対して敏感になる。通常、ブーツ10の蛇腹部16は、常温におけるブーツ変形時点の応力の分散を考慮して、小径取付部14から大径取付部12に至るすべての部位に均等に応力が分散するように設計される。
By the way, when the ambient temperature becomes high due to the effect of heat dissipation from the exhaust pipe, such as a sliding type constant velocity universal joint on the differential side of the drive shaft for automobiles, it is used in an environment that is easily affected by the heat Or, when the constant velocity universal joint is affected by heat, such as when used in an environment where the constant velocity universal joint itself generates heat, the air in the joint expands to increase the internal pressure. At the same time, since the boot material affected by heat is softened more than at normal temperature, the boot rigidity is lowered, and the deformation amount of the part having low design rigidity is further increased than the other parts. The sliding-type constant velocity universal joint is more sensitive to deformation because the internal volume changes due to sliding (plunging). Normally, the
しかし、摺動式等速自在継手で高温に曝される機会が多い場合は特に、小径取付部14付近に応力が集中してしまう。蛇腹部16全体に均等に応力が分散する従来の設計では、小径立ち上がり部すなわち小径取付部14から第一山m1にかけての斜面部分から第一山m1付近が小径取付部14側に撓んで反り返るといった変形が発生しやすくなる。その結果、小径取付部14付近の耐久性が低下してしまう場合がある。そこで、蛇腹部16のうち、少なくとも小径立ち上がり部、あるいは、さらに第一山m1から第一谷n1にかけての斜面部分についても、他の部分よりも厚肉にすることで、これらの部分の剛性を高めて変形を抑える。蛇腹部16の残余の部分すなわち第一山m1または第一谷n1から大径取付部12に至るまでの部分は、均等に応力が分散する設計とする。このような構成とすることにより、小径取付部14付近の耐久性の低下を抑えることができる。
However, especially when the sliding type constant velocity universal joint is frequently exposed to a high temperature, stress is concentrated near the small-
これは、ブーツ材質がJIS K 6253によるタイプDデュロメータ硬さが35以上50以下の熱可塑性ポリエステル系エラストマーである場合に特に効果的である。従来の熱可塑性エラストマー製ブーツでは、ブーツを軸方向に圧縮すると、初めはばねのように均等に縮むが、ある地点で小径立ち上がり部が小径取付部14側に反転する動きを見せる。しかし、この実施の形態のように小径立ち上がり部付近の剛性を向上させることで、小径立ち上がり部が反転することなく最後まで均等に変形することができ、特に高温時のブーツ10の耐久性を向上させることができる。ここで、「最後まで」とは、ブーツ10を軸線方向に圧縮してすべての隣接する山の斜面が接触した状態をいう。
This is particularly effective when the boot material is a thermoplastic polyester elastomer having a type D durometer hardness of 35 or more and 50 or less according to JIS K 6253. In the conventional boot made of thermoplastic elastomer, when the boot is compressed in the axial direction, it initially shrinks evenly like a spring, but at a certain point, the small diameter rising part reverses toward the small
表1に、従来の熱可塑性エラストマー製ブーツ(比較例)と実施の形態による熱可塑性エラストマー製ブーツ(実施例)とについて実施した、耐久性と大径取付部のシール性の試験結果を対比して示す。試験条件は、作動角θ=10deg、回転数1200rpmで、所定時間継続運転した後、ブーツの状態を点検して判定した。耐久性については、「良い」は継続運転可能、「悪い」は破損したことを意味する。シール性(大径取付部)については、「良い」はグリース漏れなし、「悪い」はグリース漏れが発生したことを意味する。 Table 1 compares the test results of durability and sealing performance of large-diameter mounting parts, which were carried out on conventional thermoplastic elastomer boots (comparative example) and thermoplastic elastomer boots according to the embodiment (examples). Show. Test conditions were determined by inspecting the state of the boot after a continuous operation for a predetermined time at an operating angle θ = 10 deg and a rotation speed of 1200 rpm. Regarding durability, “good” means that continuous operation is possible, and “bad” means that it has been damaged. As for sealing performance (large-diameter mounting portion), “good” means no grease leakage, and “bad” means that grease leakage occurred.
以上の説明ではトリポード型等速自在継手を例にとったが、本発明は外側継手部材のブーツ取付部が非円筒形状であるすべての等速自在継手に適用することができる。例えば、図11ないし図13に示すように、トリポード型のうち外側継手部材のブーツ取付部が円筒形状ではないものにも適用できる。また、トリポード型以外の、例えばダブルオフセット型(図14ないし図16参照)やツェッパ型(図17参照)などのトルク伝達部材としてボールを用いた等速自在継手にも適用できる。 Although the tripod type constant velocity universal joint is taken as an example in the above description, the present invention can be applied to all constant velocity universal joints in which the boot mounting portion of the outer joint member has a non-cylindrical shape. For example, as shown in FIGS. 11 to 13, the invention can be applied to a tripod type in which the boot attachment portion of the outer joint member is not cylindrical. Further, the present invention can be applied to a constant velocity universal joint using a ball as a torque transmission member other than the tripod type, such as a double offset type (see FIGS. 14 to 16) or a Zepper type (see FIG. 17).
1 トリポード型等速自在継手
2 外側継手部材
22 マウス部
22a 大径部
22b 小径部
24 トラック溝
30 ブーツ溝
32 突出部
38 端面
26 ステム部
28 スプライン軸
4 トリポード部材
42 ボス
44 スプライン穴
46 脚軸
6 ローラ
8 針状ころ
10 ブーツ
12 大径取付部
12a 薄肉部
12b 厚肉部
14 小径取付部
16 蛇腹部
17 肩部
18 バンド溝
19 突部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tripod type constant velocity
44
Claims (10)
前記外側継手部材のブーツ取付部が非円筒形状の外周面を有し、
前記ブーツが、外側継手部材に取り付ける大径取付部と、第二の回転軸に取り付ける小径取付部と、大径取付部と小径取付部とを連結する蛇腹部とを有し、大径取付部の外周面が円筒形状で、内周面が外側継手部材のブーツ取付部の輪郭に沿った非円筒形状であり、大径取付部の全容積がブーツ材料で充足され、かつ、少なくとも小径取付部から隣接する第一山にかけての小径立ち上がり部が他の部位よりも厚肉であることを特徴とする等速自在継手。 A constant velocity universal joint that connects the first rotary shaft and the second rotary shaft, the outer joint member that is coupled to the first rotary shaft so as to be able to transmit torque, and the second rotary shaft that is coupled so as to be able to transmit torque The inner joint member, the torque transmission member that transmits the torque interposed between the outer joint member and the inner joint member, and the outer joint member and the second rotating shaft are mounted to fill the inside of the joint. A thermoplastic elastomer boot for preventing leakage of grease and entry of foreign matter from the outside,
A boot mounting portion of the outer joint member has a non-cylindrical outer peripheral surface;
The boot has a large-diameter attachment portion that is attached to the outer joint member, a small-diameter attachment portion that is attached to the second rotating shaft, and a bellows portion that connects the large-diameter attachment portion and the small-diameter attachment portion. The outer peripheral surface of the outer peripheral member has a cylindrical shape, the inner peripheral surface has a non-cylindrical shape along the contour of the boot mounting portion of the outer joint member, the entire volume of the large-diameter mounting portion is satisfied with the boot material, and at least the small-diameter mounting portion A constant velocity universal joint characterized in that a small-diameter rising portion from a first to an adjacent first mountain is thicker than other portions.
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