JP2007056995A - 等速自在継手用フレキシブルブーツ - Google Patents

等速自在継手用フレキシブルブーツ Download PDF

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Abstract

【課題】ブーツの取付作業および製造工程を簡略化すること。
【解決手段】外側継手部材２ａと内側継手部材２ｂとの間にトルク伝達部材２ｃを収容し、内側継手部材２ｂに連結されたシャフト２ｅが継手外へ延在してなる等速自在継手の、外側継手部材２ａとシャフト２ｅの中間部外周との間に配設されるフレキシブルブーツ１であって、シャフト２ｅの外周面に固定される筒状の小径部１ａ２、外側継手部材２ａの内周面に補強環部１ｂを介して嵌合される大径部１ａ３、および小径部と大径部との間を接続するベローズ部１ａ１とを備え、補強環部１ｂの外周面１ｂ３を外側継手部材２ａの内周面（段部２ａ２）に嵌合したことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プロペラシャフト用に好適な等速自在継手用フレキシブルブーツに関する。
等速自在継手用フレキシブルブーツは、継手内部に封入されたグリースの漏れ出しや継手内部への異物侵入防止を目的として、等速自在継手の円筒状外側継手部材の開口端外周と、内側継手部材にスプライン結合されるシャフト外周に、それぞれ固定される。フレキシブルブーツには、蛇腹状の屈曲部を有するものと、断面Ｕ字形の屈曲部を有するものとがあり、それぞれ、用途に応じて使い分けられている。
プロペラシャフト用等速自在継手は、ドライブシャフト用等速自在継手と比較して常用回転域がかなり高速である。このため、プロペラシャフト用等速自在継手に使用されるフレキシブルブーツは、回転膨張しにくいＵ宇型の屈曲部を有すものが使用される。
図６に従来のプロペラシャフト用の等速自在継手を示す。この等速自在継手のブーツは、ゴム等の可撓性材料で構成されたブーツ本体１１と、金属製円筒状の補強環部１３とで構成される。ブーツ本体１１の大径部１１ａが補強環部１３を介して等速自在継手１２の外側継手部材１２ａに固定される。ブーツ本体１１の小径部１１ｂは、ブーツバンド１５で等速自在継手１２のシャフト１２ｂに固定される。大径部１１ａと小径部１１ｂは、断面Ｕ字形の屈曲部１１ｃで接続される。
補強環部１３の一端部は、ブーツ本体１１の大径部１１ａを抱込み把持する。補強環部１３の他端部は、外側継手部材１２ａに対するシール性と抜け止め強度を確保するために、外側継手部材１２ａの端部外周面にＯリング１４を介して圧入された後、ローリング加締等によって加締固定される。ブーツ本体１１の略Ｕ字形の屈曲部１１ｃは、補強環部１３の内周面とシャフト１２ｂの外周面との間の空間部に介挿され、継手が作動角をとって回転する際、半径方向の屈伸動作を繰り返す。
この種のブーツは、前述したように、回転膨張しにくい断面Ｕ字形であることと、屈曲部１１ｃの膨張変位が補強環部１３によって規制されることから、蛇腹状ブーツに比べて耐回転膨張性に優れる。しかしながら、図６に示すブーツでは、外側継手部材１２ａへの取付けに際し、Ｏリング１４の装着や、補強環部１３の圧入、加締作業、さらには防錆処理が必要であり、取付作業に手間と熟練を要する。また、製造工程においても、外側継手部材の外周面に対するＯリング溝の加工と、補強環部圧入に際しての寸法公差管理等が非常に複雑であった。
そこで、図７のように、やや小型化した補強環部１３ａをブーツと共に加硫一体化し、ＯリングとＯリング溝を不要にし、大径部１１ｄをブーツバンド１６で外側継手部材１２ａの外周に固定するようにしたフレキシブルブーツが提案されている（特許文献１）。
特開平１１−１５９５３８号公報
しかし、この改良型フレキシブルブーツは補強環部１３ａが一体成形されるために、加硫成形型内での補強環部１３ａの位置決め不良等に起因して、補強環部１３ａの回転中心位置とブーツ本体１１の回転中心位置とが微妙にズレて製造されてしまう場合がある。プロペラシャフト用等速自在継手は常用回転域が高速であるため、製造時に上記ズレ量が僅かでも発生すると、ブーツが遠心力で振れ回る可能性がある。ブーツが振れ回ると振動や騒音の発生原因となり、ひどい場合はブーツが外れる。
本発明はかかる課題を解決するものであって、加硫一体形の補強環部を有するブーツの振れ回りやブーツ外れを抑制することを目的とする。
本発明の等速自在継手用ブーツは、外側継手部材と内側継手部材との間にトルク伝達部材を収容し、前記内側継手部材に連結されたシャフトが継手外へ延在してなる等速自在継手の、前記外側継手部材と前記シャフトの中間部外周との間に配設されるフレキシブルブーツであって、前記シャフトの外周面に固定される筒状の小径部、前記外側継手部材の内周面に補強環部を介して嵌合される大径部、および前記小径部と大径部との間を接続するベローズ部とを備え、前記補強環部の外周面を前記外側継手部材の内周面に嵌合したことを特徴とする。
従来の加硫一体形補強環部を有するブーツの振動やブーツ外れの問題は、ブーツ本体（可僥性部分）の回転中心位置と補強環部の回転中心位置とがずれることにより、高速回転時にアンバランスを生じることが原因であった。本発明では、補強環部の外周面を前記外側継手部材の内周面に嵌合することにより、ブーツの振れ回りを抑制する。
補強環部は、外側継手部材との間のシール性確保や防錆処理を不要とする観点から、大径部で被覆してもよい。
補強環部を大径部で被覆しない場合は、大径部の開口端を外側継手部材の内周面に形成した段部に対して軸方向から当接させることにより外側継手部材との間のシール性を確保する。
補強環部は外側継手部材の内周面に圧入するだけでもよいが、補強環部の抜止めを確実にするために、外側継手部材の内周面との間に軸方向の抜止めとなる凹凸を形成してもよい。
また、補強環部にすり割りを形成して補強環部をスムーズに外側継手部材内に挿入可能にしてもよい。
本発明は以上のように、補強環部の外周面を外側継手部材の内周面に嵌合したので、製造時にブーツ本体と補強環部との中心位置が多少ずれていたとしても、外側継手部材の内周面に対する補強環部の嵌合によって外側継手部材と補強環部の中心位置が正確に整合されると共に補強環部が外側継手部材に拘束される結果、等速自在継手が高速回転してもブーツが振れ回りすることがなく、振れ回りに伴う振動や騒音の発生、さらにはブーツ外れといった問題を解消することができる。また、本発明のブーツは、外側継手部材と補強環部との間にＯリングを使用する必要がないので、外側継手部材に対するＯリング溝加工や、補強環部の圧入に際しての寸法公差管理等、複雑で煩わしい作業が一切なく、従来のブーツと比較して簡単低コストに製造可能である。
以下、本発明の実施形態を図１〜図５に基づき説明する。図１は、本発明に係るフレキシブルブーツ１をプロペラシャフト用の固定型等速自在継手２に取付けた状態を示す。等速自在継手２は、内周面に複数の曲線状の案内溝２ａ１を軸方向に形成した外側継手部材２ａ、外周面に複数の曲線状の案内溝２ｂ１を軸方向に形成した内側継手部材２ｂ、外側継手部材２ａの案内溝２ａ１と内側継手部材２ｂの案内溝２ｂ１とが協働して形成されるボールトラックに配されたボール２ｃ、ボール２ｃを作動角の角度２等分面内に保持する保持器２ｄ、および、内側継手部材２ｂにセレーション（又はスプライン）嵌合されたシャフト２ｅを備える。
フレキシブルブーツ１の本体１ａは、クロロプレンゴム（ＣＲゴム）等を加硫成形した一体成形品であって全体的に可撓性を有する。ブーツ本体１ａは、断面Ｕ字状のベローズ部１ａ１を主体とし、このベローズ部１ａ１の一端に筒状の小径部１ａ２を有し、他端に筒状の大径部１ａ３を有する。小径部１ａ２はシャフト２ｅの中間部外周面にブーツバンド１５で締付け固定される。大径部１ａ３は外側継手部材２ａの内周面に補強環部１ｂを介して嵌合される。補強環部１ｂは、ブーツ本体１ａよりも高剛性の例えば鋼板等の金属製であって、図５のように筒状に成形される。この補強環部１ｂの内周面に大径部１ａ３の外周面が一体的に加硫固着される。
外側継手部材２ａの内周面には、図２のように、補強環部１ｂが嵌合可能な段部２ａ２が形成される。この段部２ａ２の内周面に補強環部１ｂの外周面１ｂ３が圧嵌合する。補強環部１ｂの内側端部は、段部２ａ２の突当面２ａ３との間にわずかな隙間をあける。補強環部１ｂの外側端部は半径方向外方に直角に折曲げられてフランジ部１ｂ１を形成する。このフランジ部１ｂ１の内面が外側継手部材２ａの開口端に当接して第１シール部Ｓ１を構成する。第１シール部Ｓ１は金属同士の当接面となるので必要に応じて第１シール部Ｓ１に適度の弾性を有するシールプレートを介装してもよい。フランジ部１ｂ１の外面と大径部１ａ３の外側端面とは面一状を成す。大径部１ａ３の開口端が外側継手部材２ａの段部２ａ２の突当面２ａ３に当接して第２シール部Ｓ２を構成する。したがって、補強環部１ｂの軸方向長さＬ１よりも大径部１ａ３の軸方向長さＬ２の方が若干長い（Ｌ１＜Ｌ２）。
フレキシブルブーツ１の大径部１ａ３は、図２の構成に代えて、図３の構成を採用してもよい。図３は、補強環部１ｂ全体をブーツ１の加硫成形時に大径部１ａ３内に埋設した構成である。補強環部１ｂのフランジ部１ｂ１、内周面１ｂ２および外周面１ｂ３が、ブーツ本体１ａのゴム材によって被覆される。補強環部１ｂの外周面１ｂ３を覆うゴム層の厚みは、補強環部１ｂの内周面１ｂ２を被覆するゴム層の厚みよりもかなり薄い。これにより、外側継手部材２ａに対する補強環部１ｂの所定の嵌合固定力が確保されると共に、外側継手部材２ａの軸心に対する補強環部１ｂの軸心合わせが正確になる。大径部１ａ３の開口端および補強環部１ｂの内端は、図示例では段部２ａ２の突当面２ａ３から離間させる。これは、補強環部１ｂのフランジ部１ｂ１の内面を覆うゴム層と、補強環部１ｂの外周面１ｂ３を覆うゴム層が、第１シール部Ｓ１と第２シール部Ｓ２を構成するため、必ずしも大径部１ａ３の開口端を段部２ａ２の突当面２ａ３に当接させて図２のようなシール部Ｓ２を構成する必要がないからである。ただし、図３において大径部１ａ３の開口端を段部２ａ２の突当面２ａ３に当接させて第３のシール部を構成してもよいことは勿論である。
また、図２の構成に加えて、図４のように、補強環部１ｂの抜止めを形成することも可能である。すなわち、外側継手部材２ａの段部２ａ２内周面の奥側に係合用の凹部２ａ４を形成すると共に、補強環部１ｂの外周面に周方向に連続する凸部１ｂ４を形成し、補強環部１ｂの凸部１ｂ４を外側継手部材２ａの凹部２ａ４に係合させることにより補強環部１ｂの抜止めを図る。この場合、補強環部１ｂの外周面１ｂ３をゴム層で被覆すると抜止め作用がやや低下するので、図３の構成よりも図２の構成が望ましい。なお、補強環部１ｂの凸部１ｂ４はプレスにて形成可能であり、この場合、補強環部１ｂの内周面側の凸部１ｂ４と反対側位置に凹部が形成されるから、ブーツ１ａの大径部１ａ３との結合力が高まる。外側継手部材２ａと大径部１ａ３との間のシール構造は、図２と同様である（第１シール部Ｓ１および第２シール部Ｓ２）。したがって、補強環部１ｂの軸方向長さＬ１よりも大径部１ａ３の軸方向長さＬ２の方が若干長い（Ｌ１＜Ｌ２）。
凸部１ｂ４は補強環部１ｂの円周方向に連続して形成してもよいが、図５のように、補強環部１ｂの周方向に数箇所（少なくとも２箇所以上）形成してもよい。また、補強環部１ｂの内側端からすり割１ｂ５を形成してもよい。このようなすり割１ｂ５を円周方向等間隔に複数形成することにより、外側継手部材２ａに対する補強環部１ｂの挿入ないし嵌合をスムーズに行える。
本発明に係る等速自在継手用フレキシブルブーツは以上のように構成され、ブーツ本体１ａに対して補強環部１ｂがやや偏心した状態で一体加硫成形されたとしても、補強環部１ｂを外側継手部材２ａに嵌合させることにより、外側継手部材２ａと補強環部１ｂと軸心が正確に一致すると共に補強環部１ｂが外側継手部材２ａに拘束される。このため、継手の高速回転時に補強環部１ｂがその偏心によって振れ回りを起こすことがなく、振動・騒音やブーツ外れを防止することができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明のブーツは図１の固定型等速自在継手に限らず、摺動型等速自在継手、ダブルオフセット型、クロスグルーブ型、トリポード型等、他形式の等速自在継手にも同様に適用することができる。また、プロペラシャフト用等速自在継手に限らず、ドライブシャフト用等速自在継手にも適用可能なことは勿論である。また、ブーツのベローズ形状はプロペラシャフトのように高速回転のシャフトではＵ字状がよいが、ドライブシャフトなど比較的低速回転のシャフトでは蛇腹状でもよい。
本発明の実施形態のブーツを等速自在継手に取付けた状態を示す断面図。 ブーツの大径部周辺の拡大断面図。 変形例に係るブーツの大径部周辺の拡大断面図。 別の変形例に係るブーツの大径部周辺の拡大断面図。 補強環部の一部を切欠いた斜視図。 従来のフレキシブルブーツを装着した等速自在継手の断面図。 従来の別のフレキシブルブーツを装着した等速自在継手の断面図。
符号の説明
１ フレキシブルブーツ
１ａ ブーツ本体
１ａ１ ベローズ部
１ａ２ 小径部
１ａ３ 大径部
１ｂ 補強環部
１ｂ１ フランジ部
１ｂ２ 内周面
１ｂ３ 外周面
１ｂ４ 凸部
１ｂ５ すり割
２ 固定型等速自在継手
２ａ 外側継手部材
２ａ１ 案内溝
２ａ２ 段部
２ａ３ 突当面
２ａ４ 凹部
２ｂ 内側継手部材
２ｂ１ 案内溝
２ｃ ボール（トルク伝達部材）
２ｄ 保持器
２ｅ シャフト
１１ ブーツ本体
１１ａ 大径部
１１ｂ 小径部
１１ｃ 屈曲部
１１ｄ 大径部
１２ 等速自在継手
１２ａ 外側継手部材
１２ｂ シャフト
１３ 補強環部
１３ａ 補強環部
１４ Ｏリング
１５ ブーツバンド
１６ ブーツバンド
Ｓ１ 第１シール部
Ｓ２ 第２シール部

Claims (5)

  1. 外側継手部材と内側継手部材との間にトルク伝達部材を収容し、前記内側継手部材に連結されたシャフトが継手外へ延在してなる等速自在継手の、前記外側継手部材と前記シャフトの中間部外周との間に配設されるフレキシブルブーツであって、前記シャフトの外周面に固定される筒状の小径部、前記外側継手部材の内周面に補強環部を介して嵌合される大径部、および前記小径部と大径部との間を接続するベローズ部とを備え、前記補強環部の外周面を前記外側継手部材の内周面に嵌合したことを特徴とする等速自在継手用フレキシブルブーツ。
  2. 前記補強環部の内周面および外周面を前記大径部で被覆したことを特徴とする請求項１の等速自在継手用フレキシブルブーツ。
  3. 前記大径部の開口端を前記外側継手部材の内周面に形成した段部に対して軸方向から当接させたことを特徴とする請求項１または２の等速自在継手用フレキシブルブーツ。
  4. 前記外側継手部材の内周面と前記補強環部との間に軸方向の抜止めとなる凹凸を形成したことを特徴とする請求項１から３のいずれかの等速自在継手用フレキシブルブーツ。
  5. 前記補強環部にすり割りを形成したことを特徴とする請求項１から４のいずれかの等速自在継手用フレキシブルブーツ。
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