JP2006329297A - 等速ジョイント - Google Patents

Abstract

【課題】ブーツバンドを締め付けたときにブーツの固定部を外輪部材のブーツ取付部に対して確実に位置決めすることが可能な外輪部材の端部形状を有する等速ジョイントを提供することにある。
【解決手段】係合溝の溝底と傾斜角度θからなる傾斜面の立ち上がり部位との間で水平方向に沿って離間する所定距離をＬ２とし、環状凸部の頂部とブーツの端面との間で水平方向に沿って離間する所定距離をＬ１と、前記Ｌ２とＬ１との差をＬとした場合（Ｌ＝Ｌ２−Ｌ１）、前記Ｌ（ｍｍ）及びθ（度）は、下記（１）〜（５）の関係式を充足する許容範囲Ｍに設定されるとよい。
（１）Ｌ≦０．０８３３θ−３．４７９６
（２）Ｌ≦−０．０１８８θ＋１．２３５３
（３）Ｌ≧０．０１７６θ−３．３７２
（４）θ≧２０
（５）θ≦６０
【選択図】図５

Description

本発明は、樹脂ブーツの固定部がブーツバンドによって固定される外輪部材のブーツ取付部が設けられた等速ジョイントに関する。

例えば、自動車等の車両において、駆動軸から従動軸に対して回転駆動力を伝達するために、継手としての等速ジョイントが一般的に使用されている。この等速ジョイントには、ジョイント内部に封入されたグリスの漏れ出し防止やジョイント内部への異物進入防止を目的として蛇腹形状のブーツが装着されている。

具体的には、ブーツの一端部が等速ジョイントを構成するアウタカップの開口部を閉塞するように装着され、ブーツの他端部がドリブン側のシャフトの外周部を囲繞するように嵌着され、前記ブーツの一端部及び他端部は、それぞれ、大径及び小径のブーツバンドで締め付けて固定される。

この等速ジョイント用のブーツとしては、ゴム材料からなるゴムブーツと、樹脂製材料からなる樹脂ブーツとが一般的に用いられており、近時では、耐回転膨張性や耐久性等の観点から樹脂ブーツが多用される傾向にある。

特に、樹脂ブーツは、ゴムブーツと比較して弾性が小さいため、相手部材への嵌め込み状態が不安定になり易く、相手部材との取付構造において特別な工夫が必要とされる。

従来技術に係るこの種の樹脂ブーツ取付構造に関し、例えば、特許文献１及び特許文献２には、図７に示されるように、外輪部材１のブーツ取付部の外周に環状の係合溝２と前記係合溝２の両側に配置された環状の突起部３ａ、３ｂとが一体的に形成され、ブーツ端部の固定部４に設けられた環状の凸部５を前記係合溝２に嵌め合わせて両者の位置決めをした後、前記固定部４をブーツバンド６で締め付けて固定することが開示されている。

特開平７−２８００９２号公報 特開平１１−１６６６２４号公報

例えば、特許文献１の段落［０００５］には、ブーツの固定部の抜け止め強度とシール性を確保するために、ブーツの固定部の凸部の高さを比較的大きく設定する必要があるとし、一方、樹脂ブーツは一般に硬度がＨＤ５０程度と高く、ゴムブーツに比べて弾性変形しにくいので、凸部が高すぎると相手部材（等速ジョイントの外輪、軸）への嵌合作業が困難になるという問題点もあった、と記載されている。

前記特許文献１及び特許文献２に開示された樹脂ブーツの取付構造では、ブーツの固定部をブーツバンドで締め付けた際、前記ブーツの固定部の内壁に対して突起部が食い込むためにシール性が向上すると一応思われるが、樹脂ブーツの固定部を外輪部材の端部に対して装着する嵌合作業を容易に遂行するために前記凸部の高さを低く設定するとシール性を劣化させると共に、ブーツバンドを締め付けたときに係合溝に対して前記凸部がうまく嵌合せずにブーツの固定部が外輪部材の奥側又は手前側にずれてしまいブーツ取付部に対して確実な位置決めがしずらいという問題がある。

本発明は、前記の問題に鑑みてなされたものであり、ブーツバンドを締め付けたときにブーツの固定部を外輪部材のブーツ取付部に対して確実に位置決めすることが可能な外輪部材の端部形状を有する等速ジョイントを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、樹脂製のブーツの端部に設けられた筒状の固定部を外輪部材の端部に形成されたブーツ取付部に装着した後、前記ブーツ固定部をブーツバンドで緊締することにより、前記ブーツ固定部が外輪部材のブーツ取付部に固定される等速ジョイントにおいて、
前記外輪部材のブーツ取付部には、前記ブーツ固定部が装着される断面略平坦な環状面と、前記環状面に形成された係合溝と、前記環状面に対して傾斜する環状の傾斜面とが設けられ、前記係合溝の溝底と前記傾斜面の立ち上がり部位との間で水平方向に沿って離間する所定距離をＬ２とし、
前記ブーツの端部には、前記係合溝に係合する環状凸部が設けられ、前記環状凸部の頂部と前記ブーツの端面との間で水平方向に沿って離間する所定距離をＬ１とし、
前記所定距離Ｌ２と前記所定距離Ｌ１との差をＬとし（Ｌ＝Ｌ２−Ｌ１）、前記環状面に対する前記傾斜面の傾斜角度をθとした場合、前記Ｌ（ｍｍ）及びθ（度）は、下記（１）〜（５）の関係式を充足する範囲に設定されることを特徴とする。

（１）Ｌ≦０．０８３３θ−３．４７９６
（２）Ｌ≦−０．０１８８θ＋１．２３５３
（３）Ｌ≧０．０１７６θ−３．３７２
（４）θ≧２０
（５）θ≦６０

本発明によれば、上記（１）〜（５）の関係式を充足する範囲に基づいて、係合溝の溝底と傾斜面の立ち上がり部位との間で離間する所定距離Ｌ２の値と、環状面に対する傾斜面の傾斜角度θの値とをそれぞれ設定することにより、ブーツバンドを締め付けたときに、ブーツ固定部が外輪部材のブーツ取付部に対してずれることがなく確実に位置決めされ、さらに、所定のシール性を確保することができると共に、加工性をも考慮した好適な外輪部材の端部形状を設定することができる。

この場合、傾斜角度θが２０度未満であるとブーツ端部の傾斜面に対する乗り上げ量が増大してシール性及び位置決め性が劣化すると共に、前記傾斜角度θが６０度を超えると前記傾斜面の機械加工が困難となる。

さらに、シール特性、位置決め性、及び加工性等を総合的に勘案された最適範囲として、前記Ｌ（ｍｍ）及びθ（度）は、下記（６）〜（８）の関係式を充足する範囲に設定されるとよい。

（６）Ｌ≦０．０８３３θ−３．４７９６
（７）Ｌ≧０．０８３３θ−４．７９６
（８）θ＝４５±１．５

ブーツバンドを締め付けたときにブーツの固定部が外輪部材のブーツ取付部に対して確実に位置決めされると共に、シール性を確保することができる。

本発明に係る等速ジョイントについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図１において参照符号１０は、本発明の実施の形態に係るトリポート型の等速ジョイントを示し、この等速ジョイント１０は、図示しない第１軸の一端部に一体的に連結されて開口部１１を有する有底円筒状の外輪部材１２と、第２軸１４の一端部に固着されて外輪部材１２の孔部内に収納されるインナ部材１６とを含む。

さらに前記等速ジョイント１０は、大径な固定部１８である一端部が前記外輪部材１２の端部外周面（後述するブーツ取付部２０）に嵌着され小径な固定部（図示せず）である他端部が前記第２軸１４の外周部に嵌着される樹脂製のブーツ２２と、前記ブーツ２２の大径な固定部１８を外輪部材１２のブーツ取付部２０に固定する大径なブーツバンド２４と、前記ブーツ２２の小径な固定部を第２軸の外周面に固定する小径なブーツバンド（図示せず）とを含む。

前記外輪部材１２の内壁面には、軸線方向に沿って延在し、軸心の回りにそれぞれ１２０度の間隔をおいて３本の案内溝２６ａ〜２６ｃが形成される（但し、案内溝２６ｂ、２６ｃは図示するのを省略している）。前記案内溝２６ａ〜２６ｃは、断面が曲線状に形成された天井部と、前記天井部の両側に相互に対向し断面円弧状に形成された摺動部とから構成される。

第２軸１４にはリング状部分を含むスパイダ２８がセレーション嵌合され、前記スパイダ２８の外周面には、それぞれ案内溝２６ａ〜２６ｃに向かって膨出し軸心の回りに１２０度の間隔をおいて３本のトラニオン３０ａ〜３０ｃが一体的に形成される（但し、トラニオン３０ｃは、図示するのを省略している）。前記各トラニオン３０ａ（３０ｂ、３０ｃ）は、外径が一定の円柱状に形成される。

前記トラニオン３０ａ（３０ｂ、３０ｃ）の外周部には、複数本の転動体３２を介してリング状のローラ部材３４が外嵌される。転動体３２は、例えば、ニードル、ころ等を含む転がり軸受けであればよい。なお、前記移動体２２を設けることがなく、ローラ部材（リング体）を前記トラニオン３０ａ（３０ｂ、３０ｃ）の外周面に対して摺動自在に直接装着するようにしてもよい。

前記外輪部材１２は、開口部１１を有するカップ部１２ａと、前記カップ部１２ａと一体的に形成された軸部１２ｂとから構成される。前記外輪部材１２の開口部１１側の端縁部近傍の外周面には、ブーツ２２端部の大径な固定部１８が装着されるブーツ取付部２０が形成される。

このブーツ取付部２０には、図２に示されるように、外輪部材１２の開口部１１の端縁部から軸部１４ｂ側に向かって所定幅だけ周方向に沿って切り欠いて形成された断面略平坦な環状面３６と、外輪部材１２の開口部１１の端縁部から軸線方向に沿って所定長だけ離間する前記環状面３６の所定位置に形成された断面略円弧状の環状の係合溝３８と、前記係合溝３８を間にしたその両側に近接して膨出形成された一対の環状突起部４０ａ、４０ｂと、前記平坦な環状面３６に対して傾斜角度θだけ傾斜する環状の傾斜面４４とが設けられる。

この場合、前記係合溝３８の溝底４２からなる起点と前記環状面３６に連続して傾斜面４４が立ち上がる起点との間であって、外輪部材１２の軸線Ｔ１と平行な水平方向に沿った所定距離をＬ２とする。

なお、図３に示されるように、前記一対の環状突起部４０ａ、４０ｂを膨出させることがなく、環状面３６と同一平面でフラットに形成された部位に所定の溝底４２を有する係合溝３８を設けるように構成してもよい。

ブーツ２２は山部と谷部とが交互に連続する断面波状に形成された蛇腹部を有し、前記蛇腹部の一端部には、外輪部材１２のブーツ取付部２０の外径Ｄ２に対応する内径Ｄ１からなる固定部１８が設けられ（図４参照）、前記蛇腹部２６の他端部には、第２軸１４の外径に対応して小径に形成された固定部（図示せず）が設けられる。なお、前記ブーツ２２の固定部１８の内径Ｄ１と前記外輪部材１２の外径Ｄ２とは、Ｄ１≦Ｄ２の関係を充足するように設定される。なお、図４において、Ｔ２はブーツ２２の軸線を示している。

外輪部材１２のブーツ取付部２０に装着される前記固定部１８には、外輪部材１２のブーツ取付部２０の係合溝３８に係合して位置決めされる環状凸部４６が膨出形成される。前記環状凸部４６の頂部４６ａとブーツ２２の端面との間であって、水平方向に沿って離間した所定距離をＬ１とする。

本発明の実施の形態に係る等速ジョイント１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、外輪部材１２に対してブーツ２２の固定部１８が装着される外輪部材１２の端部形状（ブーツ取付部２０の形状）の設定手法について説明する。

先ず、前述したように、前記ブーツ２２の固定部１８の内径Ｄ１と前記外輪部材１２のブーツ取付部２０の外径Ｄ２とは、Ｄ１≦Ｄ２の関係を充足するように設定されるとよい。

次に、係合溝３８の溝底４２と傾斜面４４の立ち上がり部位との間で水平方向に沿って離間した所定距離Ｌ２と、環状凸部４６の頂部４６ａとブーツ２２の端面との間であって水平方向に沿って離間した所定距離Ｌ１との差をＬとし（Ｌ＝Ｌ２−Ｌ１）、環状面３６に対する傾斜面４４の傾斜角度θと前記Ｌ（Ｌ２−Ｌ１）との関係が図５に示される許容範囲Ｍ内（網線部分参照）に設定されるとよい。

この許容範囲Ｍは、前記Ｌ（ｍｍ）とθ（度）との間の下記（１）〜（５）の関係式によって囲繞される領域によって設定される。

（１）Ｌ≦０．０８３３θ−３．４７９６
（２）Ｌ≦−０．０１８８θ＋１．２３５３
（３）Ｌ≧０．０１７６θ−３．３７２
（４）θ≧２０
（５）θ≦６０

なお、図５中において、直線（１）〜（５）は、それぞれ上記の関係式に対応する直線を示している。この場合、傾斜角度θが２０度未満であるとブーツ２２端部の傾斜面４４に対する乗り上げ量が増大してシール性及び位置決め性が劣化すると共に、前記傾斜角度θが６０度を超えると傾斜面４４の機械加工が困難となるからである。

さらに、シール特性、位置決め性、及び加工性等を総合的に勘案すると最適範囲Ｎ（斜線部分参照）は、前記Ｌ（ｍｍ）とθ（度）との下記（６）〜（８）の関係式によって囲繞される領域によって設定されるとよい。

（６）Ｌ≦０．０８３３θ−３．４７９６
（７）Ｌ≧０．０８３３θ−４．７９６
（８）θ＝４５±１．５

なお、前記（１）〜（８）の関係式は、実験及びシミュレーションによって求められたものである。

本実施の形態では、以上のように設定された許容範囲Ｍに基づいて外輪部材１２の端部形状（ブーツ取付部２０の形状）を設定することにより、ブーツバンド２４を締め付けたときにブーツ２２の固定部１８を外輪部材１２のブーツ取付部２０に対して確実に位置決めすることができる。

換言すると、図５に示される許容範囲Ｍにおいて係合溝３８の溝底４２と傾斜面４４の立ち上がり部位との間で離間する所定距離Ｌ２の値と、環状面３６に対する傾斜面４４の傾斜角度θの値とをそれぞれ設定することにより、ブーツバンド２４を締め付けたときに、該ブーツ２２の固定部１８が軸部１２ｂ側又は端縁部側にずれることがなくブーツ取付部２０に対して確実に位置決めされ、さらに、所定のシール性を確保することができると共に、加工性をも考慮した好適な外輪部材１２の端部形状を設定することができる。

なお、ブーツ２２における環状凸部４６の頂部４６ａと端面との間の離間間隔である所定距離Ｌ１は予め設定されているものとし、市販の汎用ブーツを利用することにより効率的に大量生産することができてコストダウンを図ることができる。

さらに、上記の実施の形態では、トリポート型等速ジョイント１０を構成する外輪部材１２の端部形状（ブーツ取付部２０の形状）について説明しているが、これに限定されるものではなく、図６に示されるようなバーフィールド型の等速ジョイント１００の外輪部材１０２の端部形状に対しても適用することが可能である。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。

この等速ジョイント１００は、図示しない第１軸に連結される軸部１０２ｂを有する外輪部材１０２と、第２軸１０４に連結されて前記外輪部材１０２の開口部１０６内に収容されるインナ部材１０８とから構成される。

前記外輪部材１０２の内壁には軸方向に沿って延在し、軸心の回りにそれぞれ６０度の間隔をおいて６本の第１案内溝１１０が形成される。

インナ部材１０８は、外周面の周方向に沿って前記第１案内溝１１０に対応する複数の第２案内溝１１２が形成されたインナリング１１４と、前記外輪部材１０２の内壁面に形成された第１案内溝１１０と前記インナリング１１４の外径面に形成された第２案内溝１１２との間で転動可能に配設され、回転トルク伝達機能を営む複数（例えば、６個）のボール１１６と、前記ボール１１６を保持する複数の保持窓１１８が周方向に沿って形成され外輪部材１０２と前記インナリング１１４との間に介装されたリテーナ１２０とを備える。

なお、外輪部材１０２の端部に設けられる所定距離Ｌ２及び傾斜面４４の傾斜角度θの設定等は、トリポート型の外輪部材１２と同様に設定範囲Ｍ又は最適範囲Ｎに基づいてなされるため、その詳細な説明を省略する。

本発明の実施の形態に係るトリポート型の等速ジョイントの軸線方向に沿った縦断面図である。 図１の等速ジョイントを構成する外輪部材の部分拡大縦断面図である。 変形例に係る外輪部材の部分拡大縦断面図である。 図１の等速ジョイントを構成するブーツの部分拡大縦断面図である。 Ｌとθとの関係における許容範囲を示す説明図である。 本発明の他の実施の形態に係るバーフィールド型の等速ジョイントの軸線方向に沿った縦断面図である。 従来技術におけるブーツ取付構造を示す部分拡大縦断面図である。

符号の説明

１０、１００…等速ジョイント １２、１０２…外輪部材
１８…固定部 ２０…ブーツ取付部
２２…ブーツ ２４…ブーツバンド
２６ａ〜２６ｃ、１１０、１１２…案内溝 ３０ａ〜３０ｃ…トラニオン
３４…ローラ部材 ３６…環状面
３８…係合溝 ４０ａ、４０ｂ…環状突起部
４２…溝底 ４４…傾斜面
４６…環状凸部 ４６ａ…頂部

Claims (2)

1. 樹脂製のブーツの端部に設けられた筒状の固定部を外輪部材の端部に形成されたブーツ取付部に装着した後、前記ブーツ固定部をブーツバンドで緊締することにより、前記ブーツ固定部が外輪部材のブーツ取付部に固定される等速ジョイントにおいて、
   前記外輪部材のブーツ取付部には、前記ブーツ固定部が装着される断面略平坦な環状面と、前記環状面に形成された係合溝と、前記環状面に対して傾斜する環状の傾斜面とが設けられ、前記係合溝の溝底と前記傾斜面の立ち上がり部位との間で水平方向に沿って離間する所定距離をＬ２とし、
   前記ブーツの端部には、前記係合溝に係合する環状凸部が設けられ、前記環状凸部の頂部と前記ブーツの端面との間で水平方向に沿って離間する所定距離をＬ１とし、
   前記所定距離Ｌ２と前記所定距離Ｌ１との差をＬとし（Ｌ＝Ｌ２−Ｌ１）、前記環状面に対する前記傾斜面の傾斜角度をθとした場合、前記Ｌ（ｍｍ）及びθ（度）は、下記（１）〜（５）の関係式を充足する範囲に設定されることを特徴とする等速ジョイント。
   （１）Ｌ≦０．０８３３θ−３．４７９６
   （２）Ｌ≦−０．０１８８θ＋１．２３５３
   （３）Ｌ≧０．０１７６θ−３．３７２
   （４）θ≧２０
   （５）θ≦６０
2. 請求項１記載の等速ジョイントにおいて、
   前記Ｌ（ｍｍ）及びθ（度）は、下記（６）〜（８）の関係式を充足する範囲に設定されることを特徴とする等速ジョイント。
   （６）Ｌ≦０．０８３３θ−３．４７９６
   （７）Ｌ≧０．０８３３θ−４．７９６
   （８）θ＝４５±１．５

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