JP2007032761A - 等速自在継手用樹脂ブーツ - Google Patents

Abstract

【課題】 コンパクトな形状で、外輪開口部において蛇腹部が挟みこまれるのを防止できる等速自在継手用樹脂ブーツを提供する。
【解決手段】 大径部１１と蛇腹部１３との間に、大径部１１から連設される円筒状の肩部２５と、肩部２５から内径方向に延びる径方向壁部２６とを配設する。径方向壁部２６に屈曲部２７や湾曲部３２を設ける。継手屈曲状態で、屈曲部２７や湾曲部３２は、外輪端面１４に当接して、径方向壁部２６に連続する蛇腹部１３の大径部最近接位置の谷部１５を小径部側に押出す支点部を構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、等速自在継手用ブーツに関し、特に、自動車や各種産業機械における動力の伝達に用いられる等速自在継手の樹脂ブーツに関するものである。

自動車や各種産業機械における動力の伝達に用いられる等速自在継手には、継手内部への塵埃等の異物進入防止や継手内部に封入されたグリースの漏れ防止を目的とし、蛇腹状のブーツが装着される。最近では樹脂からなる樹脂ブーツが使用されるようになった。

この種のブーツは図５に示すように、等速自在継手１００の外輪１０１に固定される大径部１０２と、内輪１０３から延びるシャフト１０４に固定される小径部１０５と、大径部１０２と小径部１０５との間に設けられ、谷部１０６と山部１０７とが交互に形成された蛇腹部１０８とを有する。なお、大径部１０２と小径部１０５とはそれぞれブーツバンド１０９が装着されることによって固定される。

等速自在継手１００への装着時において、継手非屈曲状態（シャフト１０４の軸心と外輪１０１の軸心とが一致している状態）では、最も大径部１０２寄りの谷部１０６は外輪１０１に接触しない。しかしながら、継手屈曲状態（シャフト１０４の軸心が外輪１０１の軸心に対して傾斜している状態）で使用された場合、最も大径部１０２寄りの谷部１０６が外輪１０１の開口部１０１ａにおいて開口端部とシャフト１０４とに挟まって損傷することがある。損傷すれば、ブーツとしての機能を発揮することができないので、交換等を行う必要があった。そこで、図５に示すような従来のものにおいて、谷部１０６が開口端部とシャフト１０４の間に挟まれないようにするには、谷部１０６の径を大きくする必要がある。

谷部１０６が挟まれないようにしたものとしては、大径部と蛇腹部との間に円筒状部を設けたものがある（特許文献１）。すなわち、図６に示すように、内径寸法が外輪１０１の外径寸法よりも大きい円筒状部１１１を、大径部１０２と蛇腹部１０８との間に介設している。この際、円筒状部１１１の肉厚を蛇腹部１０８の肉厚よりも大きくしている。そして、この円筒状部１１１を設けることによって、蛇腹部１０８と外輪１０１の開口部１０１ａとの間に距離を持たせ、挟まれないようにしている。

さらに、図７に示すように、円筒状部１１１を、大径部１０２側から小径部１０５側に向かって順次拡径させたものがある。この場合、屈曲時に蛇腹部１０８から矢印方向Ａの力を受けた場合に、仮想線で示すように、外径方向に撓み、挟まれないようにしている。

また、図８に示すように、大径部１０２と蛇腹部１０８との間に直立部１１２を設けたものがある（特許文献２）。
実用新案登録第２５２５６１９号公報 特開平９−９６３１８号公報

谷部１０６の径を大きくした場合、蛇腹長（蛇腹膜長）を確保するために、山部１０７を高く設計する必要がある。このため、蛇腹部の最大外径が大きくなって、スペース的に不利となる。

特許文献１においては、円筒状部１１１の軸方向長さを比較的大きくとる必要がある。このため、ブーツ全体の軸方向長さが大となり、蛇腹部１０８の谷部１０６や山部１０７の数や配置ピッチが制限されたりして、可撓性や伸縮性に劣ることがある。

また、特許文献２においては、肩部１１３から最も大径部１０２寄りの谷部１０６の軸方向の動きが制限され、蛇腹部１０８の他の部位において長さを確保する必要がある。このため、前記特許文献１に記載のものと同様、ブーツ全体の軸方向長さが大となる。

本発明は、上記課題に鑑みて、コンパクトな形状で、外輪開口部において蛇腹部が挟まれるのを防止できる等速自在継手用樹脂ブーツを提供する。

本発明の等速自在継手用樹脂ブーツは、等速自在継手の外輪に固定される大径部と、内輪から延びるシャフトに固定される小径部と、大径部と小径部との間に設けられ、谷部と山部とが交互に形成された蛇腹部とを有する等速自在継手用樹脂ブーツにおいて、前記大径部と蛇腹部との間に、大径部から連設される円筒状の肩部と、前記肩部から内径方向に延びる径方向壁部とを配設し、前記径方向壁部に屈曲部を設け、継手屈曲状態で、前記屈曲部は外輪端面に当接して、径方向壁部に連続する蛇腹部の大径部最近接位置の谷部を小径部側に押出す支点部を構成するものである。

また、本発明は、等速自在継手の外輪に固定される大径部と、内輪から延びるシャフトに固定される小径部と、大径部と小径部との間に設けられ、谷部と山部とが交互に形成された蛇腹部とを有する等速自在継手用樹脂ブーツにおいて、前記大径部と蛇腹部との間に、大径部から連設される円筒状の肩部と、前記肩部から内径方向に延びる径方向壁部とを配設し、前記径方向壁部に湾曲部を設け、継手屈曲状態で、前記湾曲部は外輪端面に当接して、径方向壁部に連続する蛇腹部の大径部最近接位置の谷部を小径部側に押出す支点部を構成するものである。

継手屈曲状態で、屈曲部や湾曲部が、外輪端面に当接して径方向壁部に連続する蛇腹部の大径部最近接位置の谷部を小径部側に押出す支点部を構成するので、蛇腹部の谷部が、外輪の開口部において開口端部とシャフトとに挟まれることが回避される。

また本発明は、前記支点部が外輪のトラック部よりも外径側に配置される。これにより、支点部は確実に外輪端面に当接する。

また本発明は、継手非屈曲状態において、前記肩部から径方向壁部に連続する蛇腹部の大径部最近接位置の谷部までが外輪に接触しない。これにより、継手非屈曲状態において、蛇腹部の変位（弾性変形）が規制されず、可撓性及び伸縮性を有効に発揮することができる。

ブーツ材料としては、ポリエステル系、ポリウレタン系、ポリオレフィン系等の熱可塑性エラストマーを用いることができる。

本発明は、継手屈曲状態で、蛇腹部の谷部が、外輪の開口部において開口端部とシャフトとに挟まれることが回避される。これにより、蛇腹部の継手側へのかみ込みによる損傷を防止でき、長期にわたってブーツとしての機能を発揮することができる。また、かみ込みが防止されるので、外径寸法を大きく取る必要がなく、周辺機器との干渉範囲を縮小することができ、ブーツ設計の自由度も増す。特に、最も大径部分寄り（大径部最近接位置）の谷部の径を外輪のトラック部径よりも小さくして（下げて）、蛇腹長（蛇腹膜長）を確保した設計が可能となり、全体として径方向及び軸方向にコンパクトな設計が可能となる。

さらに、最も大径部分寄りの谷部の位置は、従来のものに比べて大径部寄り（外輪寄り）とすることができ、一層軸方向にコンパクトな設計が可能となる。

しかも、大径部と蛇腹部との間に、円筒状の肩部と、肩部から内径方向に延びる径方向壁部（屈曲部や湾曲部を形成した径方向壁部）とを設けるのみであり、ブーツ全体形状としてはシンプルである。

支点部は外輪のトラック部よりも外径側に配置されて、確実に外輪端面に当接するので、蛇腹部の大径部最近接位置の谷部の小径部側への押し出しが安定し、かみ込み防止の信頼性が向上する。

継手非屈曲状態において、蛇腹部の変位（弾性変形）が規制されず、可撓性及び伸縮性を有効に発揮することができる。

ブーツ材料が熱可塑性エラストマーであるので、この等速自在継手用樹脂ブーツは、強度的に優れ、耐磨耗性においても有利である。

以下本発明の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。

等速自在継手用樹脂ブーツ１は、図１に示すように、等速自在継手２に取付けられる。等速自在継手２は、内周面に複数の案内溝（トラック溝）３を軸方向に形成した外輪４と、外周面に複数の案内溝（トラック溝）５を形成した内輪６と、外輪４の案内溝４と内輪６の案内溝５とで協働して形成されるボールトラックに配される複数のボール７と、ボール７を収容するためのポケット８ａを有する保持器８等から構成される。また、内輪６の内周にセレーションやスプライン等のトルク伝達手段を介してシャフト１０を結合している。

なお、等速自在継手２としては、この等速自在継手用樹脂ブーツ１を取付けることができるものであればよいので、ダブルオフセット型、トリポート型、クロスグループ型等の種々のものを使用することができる。

等速自在継手用樹脂ブーツ１（以下、単にブーツ１と呼ぶ場合がある）は、例えば、ポリエステル系、ポリウレタン系、ポリオレフィン系等の熱可塑性エラストマーにて形成している。熱可塑性エラストマーはプラスチックとゴムの中間の性質を持っている。熱可塑性エラストマーは、ゴム弾性体でありながら、熱可塑性樹脂の通常の成形機にて加工することができる。また、熱可塑性エラストマーは、自己補強性を有し、補強材を用いることなく十分な強度を有し、しかも、通常のゴム成形での加硫工程を必要とせず、さらには配合の簡素化を図れる等の利点がある。

等速自在継手用樹脂ブーツ１は筒状体からなり、外輪４に固定される大径部１１と、内輪６から延びるシャフト１０に固定される小径部１２と、大径部１１と小径部１２との間の蛇腹部１３とを有する。蛇腹部１３は、谷部１５と山部１６とが軸方向に沿って交互に複数配設されている。このため、このブーツ１は可撓性と軸方向の伸縮性を具備する。なお、谷部１５と山部１６とは傾斜部１７にて連結されている。

外輪４の開口端側の外周面には周方向に沿った環状の係合溝２０が形成され、この係合溝２０を覆うように、ブーツ１の大径部１１が外輪４の開口部４ａ側に外嵌される。そして、大径部１１の外周面に形成された嵌合溝１８にブーツバンド２１を嵌着することによって、大径部１１を外輪４に固定している。

シャフト１０には、外輪４から所定量突出した位置にブーツ取付け部２２が設けられ、このブーツ取付け部２２に周方向に沿った環状の係合溝２３が形成されている。この係合溝２３を覆うように、ブーツ１の小径部１２がブーツ取付け部２２に外嵌され、この小径部１２の外周面に形成された嵌合溝１９にブーツバンド２１を嵌着することによって、小径部１２をシャフト１０に固定している。

第1の実施の形態を示すブーツ１は、大径部１１と蛇腹部１３との間に、図２に示すように、大径部１１から連設される円筒状の肩部２５と、肩部２５から内径方向に延びる径方向壁部２６とを連設している。肩部２５は、その内周面が外輪４の外周面よりも大径に設定されている。径方向壁部２６には屈曲部２７が設けられる。径方向壁部２６は、肩部２５から軸方向と略直交する方向に沿って内径方向に延びる第１壁部２８と、第１壁部２８から屈曲部２７を介して小径部側に傾斜する第２壁部２９とからなる。

径方向壁部２６の屈曲部２７は、継手非屈曲状態（シャフト１０の軸心と外輪４の軸心とが一致している状態）では、外輪４に接触しない。すなわち、第１壁部２８は、継手非屈曲状態で外輪４の端面１４に所定間隔をもって対向して略平行に配置される。このため、肩部２５の内周面が外輪４の外周面よりも大径に設定されているのと相まって、継手非屈曲状態において、肩部２５から径方向壁部２６に連続する蛇腹部１３の大径部最近接位置の谷部１５までが外輪４に接触しない。

継手屈曲状態（シャフト１０の軸心が外輪４の軸心に対して所定角度以上に傾斜する状態）では、径方向壁部２６が弾性変形して仮想線で示すように、外輪４の端面１４に当接する。すなわち、シャフト１０の軸心が外輪４の軸心に対して傾斜していくことによって、屈曲部２７が外輪４の端面１４に接近し、所定角度以上になったときに当接することになる。そして、屈曲部２７が外輪４の端面１４に当接した場合、屈曲部２７は、径方向壁部２６に連続する蛇腹部１３の大径部最近接位置の谷部１５を小径部１２側に押出す支点部を構成することになる。なお、支点部が外輪４の端面１４に当接するためには、支点部となる屈曲部２７が外輪４のトラック部（案内溝３）よりも外径側に配置される必要がある。

このように、継手２が屈曲状態となった場合には、径方向壁部２６の屈曲部２７（支点部）によって、蛇腹部１３の大径部最近接位置の谷部１５が外輪４から逃げることができる。このため、継手屈曲状態で、蛇腹部１３の谷部１５が、外輪４の開口部４ａにおいて開口端部とシャフト１０とに挟まれることが回避される。これにより、蛇腹部１３の継手側へのかみ込みによる損傷を防止でき、長期にわたってブーツとしての機能を発揮することができる。また、かみ込みが防止されるので、外径寸法を大きく取る必要がなく、周辺機器との干渉範囲を縮小することができ、ブーツ設計の自由度も増す。特に、最も大径部１１分寄りの谷部１５の径を外輪４のトラック部径よりも小さくして（下げて）、蛇腹長（蛇腹膜長）を確保した設計が可能となり、全体として径方向及び軸方向にコンパクトな設計が可能となる。

さらに、最も大径部１１分寄りの谷部１５の位置は、従来のものに比べて大径部寄り（外輪寄り）とすることができ、一層軸方向にコンパクトな設計が可能となる。

しかも、大径部１１と蛇腹部１３との間に、円筒状の肩部２５と、肩部２５から内径方向に延びる径方向壁部２６（屈曲部２７や湾曲部３２を形成した径方向壁部）とを設けるのみであり、ブーツ全体形状としてはシンプルである。

支点部は外輪４のトラック部よりも外径側に配置されて、確実に外輪端面１４に当接するので、蛇腹部１３の大径部最近接位置の谷部１５の小径部１２側への押し出しが安定して、かみ込み防止の信頼性が向上する。

継手非屈曲状態において、肩部２５から径方向壁部２６に連続する蛇腹部１３の大径部最近接位置の谷部１５までが外輪４に接触しないので、継手非屈曲状態において、蛇腹部の変位（弾性変形）が規制されず、可撓性及び伸縮性を有効に発揮することができる。

ブーツ材料が熱可塑性エラストマーであるので、この等速自在継手用樹脂ブーツ１は、強度的に優れ、耐磨耗性においても有利である。

図２に示す径方向壁部２６では、継手非屈曲状態において、第1壁部２８が外輪４の端面１４と略並行に配置されているが、図３に示すように、第1壁部２８が内径側に向かって順次外輪４の端面１４側に傾斜する傾斜壁２８ａであってもよい。この場合でも、傾斜壁２８ａと、第２壁部２９との間に屈曲部２７が形成される。継手非屈曲状態で、屈曲部２７は外輪４に接触しない。

図３に示す径方向壁部２６を有するブーツ１であっても、継手２が屈曲状態となった場合には、径方向壁部２６の屈曲部２７（支点部）によって、蛇腹部１３の大径部最近接位置の谷部１５が外輪４から逃げることができる。このため、継手屈曲状態で、蛇腹部１３の谷部１５が、外輪４の開口部４ａにおいて開口端部とシャフト１０とに挟まれることが回避される。

径方向壁部２６としては、図４に示すもの（第２の実施の形態を示すもの）であってもよい。この径方向壁部２６は、断面逆Ｓ字状体からなり、肩部２５に連設される外径側湾曲壁３０と、この外径側湾曲壁３０に連設される内径側湾曲壁３１とを有する。外径側湾曲壁３０は反外輪側に膨出する曲壁からなり、内径側湾曲壁３１は外輪側に膨出する曲壁からなる。

この場合も、継手非屈曲状態において、肩部２５から径方向壁部２６に連続する蛇腹部１３の大径部最近接位置の谷部１５までが外輪４に接触しないが、シャフト１０の軸心が外輪４の軸心に対して傾斜するように屈曲していけば、内径側湾曲壁３１の湾曲部３２（具体的には、内径側湾曲壁３１の外輪４の端面１４に対面する部位）が外輪４の端面１４に接近していき当接することになる。そして、湾曲部３２が外輪４の端面１４に当接した場合、湾曲部３２は、径方向壁部２６に連続する蛇腹部１３の大径部最近接位置の谷部１５を小径部１２側に押出す支点部を構成することになる。なお、支点部が外輪４の端面１４に当接するためには、支点部となる湾曲部３２が外輪４のトラック部（案内溝３）よりも外径側に配置される必要がある。

このように、図４に示す径方向壁部２６を有するブーツ１であっても、継手２が屈曲状態となった場合には、径方向壁部２６の湾曲部３２（支点部）によって、蛇腹部１３の大径部最近接位置の谷部１５が外輪４から逃げることができる。このため、継手屈曲状態で、蛇腹部１３の谷部１５が、外輪４の開口部４ａにおいて開口端部とシャフト１０とに挟まれることが回避される。従って、図４に示すブーツ１であっても、図２と図３に示すブーツ１と同じような作用効果を奏することができる。

前記各ブーツ１を等速自在継手２に取付ける際に、軸方向に伸縮させない自由状態の軸方向長さでもって装着しても、軸方向に所定量圧縮した状態でもって装着してもよい。要は、取付けられて、シャフト１０の軸心が外輪４の軸心に対して傾斜した継手屈曲状態で、屈曲部２７や湾曲部３２が外輪４の端面１４に当接して、径方向壁部２６に連続する蛇腹部１３の大径部最近接位置の谷部１５を小径部１２側に押出す支点部を構成すればよい。

図２に示すブーツ１における第２壁部２９の傾斜角度、及び図３に示すブーツ１における第１壁部２８（傾斜壁２８ａ）や第２壁部２９の傾斜角度は、屈曲部２７が、蛇腹部１３の大径部最近接位置の谷部１５を小径部１２側に押出す支点部を構成することができる範囲で変更できる。

図４のブーツ１において、図示例では、外径側湾曲壁３０の曲率半径と内径側湾曲壁３１の曲率半径とが略一致しているが、相違させてもよい。また、外径側湾曲壁３０に代えて、図２や図３に示す第1壁部２８（２８ａ）のような平板状の壁としてもよい。

また、継手非屈曲状態における径方向壁部２６と外輪４の端面１４との隙間寸法は、ブーツ１の可撓性や伸縮性に支障をきたさない範囲で変更できる。蛇腹部１３の谷部１５と山部１６の数や傾斜部１７の傾斜角度等も、ブーツ１の可撓性等に支障をきたさない範囲で変更できる。

径方向壁部２６の屈曲部２７や湾曲部３２が外輪４の端面１４に当接する継手屈曲状態の傾斜角度は、使用される等速自在継手の屈曲可能範囲内で設定することができる。

各ブーツ１は熱可塑性エラストマーであるため、熱可塑性樹脂の通常の成形機にて加工することができる。このため、ブロー成形、インジェクション成形、インジェクションブロー成形等の成形方法に因らないで成形することが可能である。

なお、ブーツ材料は、熱可塑性エラストマーが好ましいが、他の樹脂であってもよい。この場合、適度な可撓性、強度性、シール性、及び耐久性を有する材料を選択するのが好ましい。

本発明の第1の実施の形態を示す等速自在継手用ブーツを等速自在継手に装着した状態の断面図である。 第1の実施の形態の等速自在継手用ブーツの要部拡大断面図である。 第1の実施の形態の変形例の要部拡大断面図である。 第２の実施の形態の等速自在継手用ブーツの要部拡大断面図である。 従来の等速自在継手用ブーツを等速自在継手に装着した状態の断面図である。 挟み込み防止構造の従来の等速自在継手用ブーツの要部断面図である。 挟み込み防止構造の従来の他の等速自在継手用ブーツの要部断面図である。 挟み込み防止構造の従来の別の等速自在継手用ブーツの要部断面図である。

符号の説明

１ 等速自在継手用樹脂ブーツ
２ 等速自在継手
３ 案内溝
４ 外輪
４ａ 開口部
５ 案内溝
６ 内輪
７ ボール
８ 保持器
８ａ ポケット
１０ シャフト
１１ 大径部
１２ 小径部
１３ 蛇腹部
１４ 外輪端面
１５ 谷部
１６ 山部
１７ 傾斜部
１８、１９ 嵌合溝
２０ 係合溝
２１ ブーツバンド
２２ ブーツ取付け部
２３ 係合溝
２５ 肩部
２６ 径方向壁部
２７ 屈曲部
２８ 壁部
２８ａ 傾斜壁
２９ 壁部
３０ 外径側湾曲壁
３１ 内径側湾曲壁
３２ 内径側湾曲部
１００ 等速自在継手
１０１ 外輪
１０１ａ 開口部
１０２ 大径部
１０３ 内輪
１０４ シャフト
１０５ 小径部
１０６ 谷部
１０７ 山部
１０８ 蛇腹部
１０９ ブーツバンド
１１１ 円筒状部
１１２ 直立部
１１３ 肩部

Claims (5)

1. 等速自在継手の外輪に固定される大径部と、内輪から延びるシャフトに固定される小径部と、大径部と小径部との間に設けられ、谷部と山部とが交互に形成された蛇腹部とを有する等速自在継手用樹脂ブーツにおいて、前記大径部と蛇腹部との間に、大径部から連設される円筒状の肩部と、前記肩部から内径方向に延びる径方向壁部とを配設し、前記径方向壁部に屈曲部を設け、継手屈曲状態で、前記屈曲部は外輪端面に当接して、径方向壁部に連続する蛇腹部の大径部最近接位置の谷部を小径部側に押出す支点部を構成することを特徴とする等速自在継手用樹脂ブーツ。
2. 等速自在継手の外輪に固定される大径部と、内輪から延びるシャフトに固定される小径部と、大径部と小径部との間に設けられ、谷部と山部とが交互に形成された蛇腹部とを有する等速自在継手用樹脂ブーツにおいて、前記大径部と蛇腹部との間に、大径部から連設される円筒状の肩部と、前記肩部から内径方向に延びる径方向壁部とを配設し、前記径方向壁部に湾曲部を設け、継手屈曲状態で、前記湾曲部は外輪端面に当接して、径方向壁部に連続する蛇腹部の大径部最近接位置の谷部を小径部側に押出す支点部を構成することを特徴とする等速自在継手用樹脂ブーツ。
3. 前記支点部が外輪のトラック部よりも外径側に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の等速自在継手用樹脂ブーツ。
4. 継手非屈曲状態において、前記肩部から径方向壁部を介して連続する蛇腹部の大径部最近接位置の谷部までが外輪に接触しないことを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載の等速自在継手用樹脂ブーツ。
5. ブーツ材料が、ポリエステル系、ポリウレタン系、ポリオレフィン系等の熱可塑性エラストマーであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか記載の等速自在継手用樹脂ブーツ。

Images