JP2007064407A - 等速自在継手用ブーツ - Google Patents

Abstract

【課題】外側継手部材を軽量かつコンパクトに維持しつつ、ブーツに対する内側継手部材の干渉を低コストで確実に防止すること、内側継手部材の脱落防止のためのストッパー機能を具備可能にすること、ブーツの振れ回りを抑制ないし阻止すること。
【解決手段】等速自在継手の外側継手部材３上のブーツ取付部に装着される大径取付部１０ａ、等速自在継手の内側継手部材５に連結される第二の回転軸４上のブーツ取付部に装着される小径取付部１０ｂ、および、大径取付部１０ａと小径取付部１０ｂとを一体的に連結する蛇腹部１０ｃを有する等速自在継手用ブーツ１０において、大径取付部１０ａをその内径を一定に保持したまま蛇腹部１０ｃ側へ所定長延在させて筒体部１０ｄを形成すると共に、筒体部１０ｄの内周面に、当該筒体部１０ｄより高剛性の支持筒１１を内嵌し、この支持筒１１の一端を外側継手部材３の開口端外周と大径取付部１０ａとの間に挟み込んで固定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、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装着されるブーツに関するものであり、特に、ドライブシャフト用の摺動型等速自在継手において、内側継手部材が外側継手部材の開口側から一部はみ出して使用される型式に有効に適用可能なブーツに関する。

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てブーツが装着される。このブーツは、等速自在継手の外側継手部材の開口側端部外周面に形成されたブーツ取付部に装着される大径取付部と、等速自在継手の内側継手部材に連結される回転軸外周面に形成されたブーツ取付部に装着される小径取付部、および、大径取付部と小径取付部を一体的に連結する蛇腹部により構成される。

等速自在継手には作動角を取りながら回転したり、軸方向に摺動しながら回転する機能が備わっており、その挙動に追従できるブーツの柔軟性が必要である。等速自在継手の構造によっては、特に摺動機能を有する構造の等速自在継手に多く見られるが、その内側継手部材が外側継手部材の開口側端部からはみ出した状態で使用されるものもあり、このはみ出した内側継手部材との干渉によってブーツの機能が損なわれる場合がある。

そこで、内側継手部材が外側継手部材から過度にはみ出さないようにするため、図２に示すように外側継手部材１３の開口側端部内面に内側継手部材１７のはみ出しを阻止するクリップＣを取付けたもの（特許文献１参照）、図３に示すようにブーツＢの大径側形状を内側継手部材１７と干渉しないようにしたもの（特許文献２参照）、図４、図５のように、外側継手部材１３の開口側端部外周面に金属環Ｍを装着し、その金属環Ｍの先端部にブーツＢを取り付けたもの（特許文献３参照）、図６，図７の様に、金属環Ｍ１〜Ｍ４とブーツＢを部分的に一体に加工し、外側継手部材１３へ装着したものなどがある。
実用新案登録第２５９８８０４号公報 実開昭５８−１４２４５５号公報 実用新案登録第２５９８５３４号公報

図２のように、外側継手部材１３の開口端付近にストッパー機構としてクリップＣを設けた場合、そのクリップＣを嵌合するための溝部を外側継手部材１３に形成する加工工程が必要になるうえ、溝部を形成するために外側継手部材１３が軸線方向に長くなってしまい、コンパクトさに欠け重量増になるという問題がある。

一方、ストッパー機構のクリップＣと接触する内側継手部材１７の部位によっては、内側継手部材１７の一部が外側継手部材１３の開口部からはみ出す設計となる場合が生じる。この場合は、ストッパー機構は内側継手部材１７を外側継手部材１３から脱落しないように留めることが第一の目的であり、前述の継手設計とは相容れない。

外側継手部材１３を軸長方向により長くすることで外側継手部材１３の開口側端部から内側継手部材１７がはみ出さない設計をとればよいが、ストッパー機構の溝部の問題と同様に、継手のコンパクトさや重量増が問題となる。

図３の様にブーツＢの大径側形状を内側継手部材１７と干渉しないように円筒部Ｂ１としたものでは、作動角が極めて小さい時の干渉は回避できるものの、等速自在継手が作動角を少しでも大きく取った時には、円筒部Ｂ１が変形して内側継手部材１７がブーツＢと干渉したり、ブーツＢ自体の変形によりブーツＢの耐久性を損ねてしまう可能性がある。

図４、図５のように、外側継手部材１３の開口端外周面に金属環Ｍを装着し、この金属環Ｍの先端部にブーツＢを取り付ける構造では、外側継手部材１３と金属環Ｍとの第１の接合構造と、金属環ＭとブーツＢとの第２の接合構造の２箇所において、十分なシール性を確保する必要があり、コスト面と性能面で有利とは言えない。さらに、外側継手部材１３との嵌合のため金属環Ｍの要求加工精度が高いこと、金属環Ｍと外側継手部材１３との接合にボルト留めや加締め加工などが必要であること、図４の構造では金属環ＭとブーツＢとの接合に加締め加工が必要であること、図５の構造では同接合に締付部材（バンドＦ）が必要であることから、これらもコスト増の要因となる。

図６の構造では、図３と同様の問題、すなわち、作動角が少しでも大きくなると円筒部Ｂ２が変形して内側継手部材１７がブーツＢと干渉するおそれがある。

図７の構造では、図３におけるブーツＢと内側継手部材１７との干渉はある程度回避できるものの十分ではなく、加えて、円筒部Ｂ３の金属環Ｍ２、Ｍ３が外側継手部材１３に固定されていないために等速自在継手が回転した時にその部位が不安定となり、ブーツおよび等速自在継手に不可避的に発生するわずかな偏芯の影響で振れ回りが大きくなってしまう可能性がある。

本発明の目的は、外側継手部材を軽量かつコンパクトに維持しつつ、（１）ブーツに対する内側継手部材の干渉を低コストで確実に防止すること、（２）内側継手部材の脱落防止のためのストッパー機能を具備可能にすること、（３）ブーツの振れ回りを抑制ないし阻止することにある。

前記目的を達成するため、請求項１の発明は、等速自在継手の外側継手部材上のブーツ取付部に装着される大径取付部、等速自在継手の内側継手部材に連結される回転軸上のブーツ取付部に装着される小径取付部、および、前記大径取付部と小径取付部とを一体的に連結する蛇腹部を有する等速自在継手用ブーツにおいて、前記大径取付部をその内径を一定に保持したまま前記蛇腹部側へ所定長延在させて筒体部を形成すると共に、前記筒体部の内周面に、当該筒体部より高剛性の支持筒を内嵌し、この支持筒の一端を前記外側継手部材の開口端外周と前記大径取付部との間に挟み込んで固定したことを特徴とする。

このように、ブーツに筒体部を形成することによって、外側継手部材からはみ出し可能とできる分の内側継手部材の摺動距離を稼ぐことが可能となるため、外側継手部材の長さを短縮することが可能となり、外側継手部材の軽量コンパクト化を図ることができる。また、筒体部を高剛性の支持筒によって内側から支持するので、ブーツに対する内側継手部材の干渉を確実に防止することができ、さらに、支持筒は外側継手部材に固定されるため振れ回りを抑制ないし阻止することができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記支持筒の一端を前記外側継手部材の外周面に締まり嵌めしたことを特徴とする。締まり嵌めにより外側継手部材に対する支持筒の偏芯が低減されると共に、外側継手部材に対する固定力が増大して振れ回りに対する抑制作用が強化される。

請求項３の発明は、請求項１から３の発明において、前記支持筒の一端および大径取付部を、外側継手部材のブーツ取付部に共通の締付部材で共締めしたことを特徴とする。共通の締付部材で共締めすることにより、ブーツ大径取付部と支持筒を別々に外側継手部材に固定する場合に比べて作業性がよくなるうえ、ブーツのコンパクト化と外側継手部材の長さ短縮に有益である。

請求項４の発明は、請求項１から３の発明において、前記支持筒の他端を内径方向に湾曲させて湾曲部を形成したことを特徴とする。このような湾曲部を形成することにより支持筒の耐変形強度が増大し、薄肉材料でも十分な強度を確保することができる。

請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記内側継手部材を前記外側継手部材から引抜く方向に摺動させたときに前記内側継手部材が前記外側継手部材から脱落する直前位置で前記支持筒の湾曲部に干渉して引抜く方向の摺動が阻止されることを特徴とする。これは、支持筒の湾曲部を内側継手部材の脱落防止用ストッパーとするものである。従来のストッパーは外側継手部材に溝部を形成し、この溝部にクリップを装着したものであったが、本発明では支持筒がそのままストッパーを兼用可能であるから、外側継手部材に溝部を加工したり、別部材としてのクリップを装着する必要がない。

請求項６の発明は、請求項１から５の発明において、等速自在継手がトリポード型摺動式等速自在継手であることを特徴とする。外側継手部材から内側継手部材が一部はみ出すことにより摺動距離を稼ぐことができる代表的な型式がトリポード型摺動式等速自在継手である。本発明はトリポード型摺動式等速自在継手以外の継手にも適用可能であって、図４と図５に示すようなボールを使用した摺動型等速自在継手にも適用可能である。

本発明は前述したように、ブーツに筒体部を形成して外側継手部材の開口端からの内側継手部材のはみ出し可能な長さを稼ぐことによって外側継手部材の長さを短縮して外側継手部材の軽量コンパクト化を図ると共に、ブーツの筒体部を高剛性の支持筒で内側から支えて内側継手部材との干渉を確実に阻止することができる。また、支持筒は外側継手部材に固定するからブーツの偏芯による振れ回りを抑制ないし阻止することができる。また、支持筒に内径方向に湾曲した湾曲部を形成することにより、部品点数や加工工数を最小にして内側継手部材のストッパーを簡単に構成可能であり、ブーツないし継手の効率的な設計を可能にする。

支持筒の前記湾曲部は、リブ出し効果により支持筒の耐変形性を向上させる効果もあり、鋼板など適当な材料を選定すれば、湾曲部のリブ出し効果でかなり薄肉の支持筒でも十分な剛性を確保することが可能となる。

支持筒の湾曲部の先端位置は、内側継手部材が外側方向に摺動した時、外側継手部材から脱落する直前位置で内側継手部材の一部が当接する位置に位置決めしておくことにより、ブーツとのアッセンブリ状態にある等速自在継手で内側継手部材が外側継手部材から不測に脱落するのを防止することができる。

以下、図１に基づいて本発明の実施形態を説明する。図１は本発明に係るブーツ１０をトリポード型等速自在継手に適用したものの一例である。ここでは、便宜上、ある種類のダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手を用いて説明しているが、この形態に限定される訳ではない。つまり、他の型式のダブルローラタイプやシングルローラタイプのトリポード型等速自在継手にも効果的に本発明を適用することができる。このトリポード型等速自在継手は、第一の回転軸２の端部に固定される中空筒状の外側継手部材３と、第二の回転軸４の端部に固定される内側継手部材としてのトラニオンキット５（トラニオンとローラカセット）とから構成される。外側継手部材３の内周面には、円周方向三等分位置に、外側継手部材３の軸方向に延びる凹溝６が形成される。一方、トラニオンキット５は、第二の回転軸４の端部に固定するためのボス７と、ボス７の円周方向三等分位置から半径方向に突出した円柱状のジャーナル８と、このジャーナル８の外周面に嵌合されるダブルローラタイプのローラカセット９から構成される。各ジャーナル８の横断面は、継手の円周方向に長軸を有する楕円とされる。また、ジャーナル８の外周面は側面視でジャーナルの軸線方向と平行な直線状とされる。ローラカセット９は、内側ローラ９ａと、外側ローラ９ｂと、内外ローラ間に介設された複数の針状ころ９ｃで構成される。外側ローラ９ｂの内周部の内外両端位置にスナップリング９ｄが嵌合され、このスナップリング９ｄで内側ローラ９ａと針状ころ９ｃの抜止めがなされる。ローラカセット９は、ジャーナル８の回りで回転自在であって、外側継手部材３の凹溝６を構成する一対の円弧状ガイド面６ａ間にローラカセット９の外側ローラ９ｂが嵌合される。

上述のように構成されたトリポード型等速自在継手の使用時、たとえば第一の回転軸２が回転すると、この回転力は、外側継手部材３からローラカセット９の外側ローラ９ｂ、針状ころ９ｃ、内側ローラ９ａ、ジャーナル８を介してトラニオンキット５のボス７に伝わり、第二の回転軸４を回転させる。また、第一の回転軸２の中心軸と第二の回転軸４の中心軸とが不一致の場合、つまりトリポード型等速自在継手が作動角をとった場合には、両回転軸２，４の回転に伴って、各ジャーナル８がローラカセット９の内側ローラ内で継手軸線方向に傾斜変位する。この際、各ジャーナル８に支承されたローラカセット９の外側ローラ９ｂが、凹溝６のガイド面６ａ上を転動するとともに、ローラカセット９全体がジャーナル８の軸方向に相対変位する。これらの動きにより、第一、第二の回転軸２，４間で等速性をもって回転力が伝達される。

外側継手部材３の開口端側の外周面には、ブーツ取付部となる第１環状溝３ａが形成される。第二の回転軸４の外周面には、同じくブーツ取付部となる第２環状溝４ａが形成される。第１環状溝３ａと第２環状溝４ａに、ブーツ１０の大径取付部１０ａと小径取付部１０ｂがそれぞれ装着される。大径取付部１０ａと小径取付部１０ｂの外周面にブーツバンド１２ａ、１２ｂが取付けられ、これらブーツバンド１２ａ、１２ｂによって大径取付部１０ａと小径取付部１０ｂが各環状溝３ａ、４ａに締付け固定される。

ブーツ１０は、熱可塑性ポリエステル系エラストマー、クロロプレンゴム、ビニルメチルシリコーンゴムなどにより成形される。ブーツ１０は、前述した大径取付部１０ａと小径取付部１０ｂとの間に、蛇腹部１０ｃおよび筒体部１０ｄを有する。蛇腹部１０ｃは複数の山部と谷部を連続させたもので、ブーツ１０の可撓性を担う。蛇腹部１０ｃの一端は小径部１０ｂに連続し他端は筒体部１０ｄに連続する。筒体部１０ｄは、大径取付部１０ａの内径をほぼそのまま維持しつつ蛇腹部１０ｃ側に所定長Ｌで延在したものである。

筒体部１０ｄの内周面には支持筒１１が内嵌される。この支持筒１１は、例えば鋼板、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、硬質ゴム、カーボンファイバーやＦＲＰ樹脂などの複合材料など、ブーツ１０ないし筒体部１０ｄよりも高剛性の材料によりストレート筒状に成形される。金属製の支持筒１１の場合、その板厚は例えば０．４ｍｍ〜１．０ｍｍ程度が基準となる。外側継手部材３の開口端外形が円形の場合は支持筒１１は円筒状となる。外側継手部材３の開口端外形が非円形であれば、原則として支持筒１１もその形状に合わせるが、円筒状の支持筒１１を非円形の外側継手部材３に嵌合し、両者の隙間にブーツ材料その他の材料を埋め込んでもよい。

支持筒１１と外側継手部材３との間は密着していることが望ましく、支持筒１１の一端１１ａは外側継手部材３の開口端外周に所定の締め代で締まり嵌めされることが好ましい。あるいは、密着性を高めるため、支持筒１１と外側継手部材３との間に必要に応じて接着剤ないしシール剤を配してもよい。支持筒１１の一端１１ａの外周にブーツ１０の大径取付部１０ａが嵌合する。

支持筒１１の他端は、円筒状のままでもよいが、蛇腹部１０ｃの端部内周面に接しつつ内径方向に丸く湾曲した湾曲部１１ｂを形成することもできる。湾曲部１１ｂの先端は例えば図示例のように外側継手部材３の開口端側に向ってやや傾斜させる。湾曲部１１ｂは支持筒１１の耐変形性を補強する効果があるが、この湾曲部１１ｂを内側継手部材の脱落防止用ストッパーとして兼用させることもできる。

本発明に係る等速自在継手用ブーツ１０は以上のように構成され、ブーツ１０および支持筒１１は外側継手部材３と共に回転する。支持筒１１は外側継手部材３の開口端外周面に嵌合しているので、外側継手部材３との間の偏芯は最小限に留まる。ブーツ１０の筒体部１０ｄは、当該筒体部１０ｄに内嵌する支持筒１１で支持されるため、筒体部１０ｄの形状が保持されてブーツ１０の振れ回りが抑制される。継手が高作動角をとって回転すると蛇腹部１０ｃが変形する。この際、支持筒１１の湾曲部１１ｂは滑らかに湾曲して成形（図１では丸形）されているので、蛇腹部１０ｃが大きく変形してもその内周面が支持筒１１の端部に食い込んで損傷することがない。

等速自在継手をドライブシャフトに取付けた場合、車輪の上下動により第二の回転軸４の有効長が変化し、トラニオンキット５が図１矢印方向に往復動する。軽量コンパクト化のために外側継手部材３の長さを必要最小限にした設計においては、トラニオンキット５の一部が外側継手部材３から外側にはみ出すことがある。すなちわ、トラニオンキット５が外側方向に摺動し、外側ローラ９ｂが外側継手部材３の外側にはみ出る。従来の図３、図６、図７のような構造では、作動角を取ることによりブーツ１０が変形することで外側ローラ９ｂなどと干渉し、ブーツ１０が損傷する可能性が高かった。本発明はブーツ１０に筒体部１０ｄを形成してトラニオンキット５のはみ出し可能な長さを稼ぐことによって外側継手部材３の長さを短縮すると共に、筒体部１０ｄを支持筒１１で内側から支えてトラニオンキット５との干渉を確実に阻止する。支持筒１１の湾曲部１１ｂはリブ出し効果により支持筒１１の耐変形性を向上させる。鋼板など適当な材料を選定すれば、湾曲部１１ｂのリブ出し効果でかなり薄肉の支持筒１１でも十分な剛性を確保することが可能である。

支持筒１１の湾曲部１１ｂの先端位置は、トラニオンキット５が外側方向に摺動した時、外側継手部材３から外側ローラ９ｂが脱落する直前位置でその外側ローラ９ｂが当接する位置に位置決めする。これにより、トラニオンキット５が外側継手部材３から不測に脱落するのを防止することができる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。たとえば前記実施形態では支持筒１１の一端１１ａを外側継手部材３の開口端外周に締まり嵌めしたが、支持筒１１の一端１１ａを第１環状溝３ａの手前まで延長し、ブーツバンド１２ａで大径取付部１０ａを環状溝３ａに締付けると同時に、支持筒１１の一端１１ａの延長端を大径取付部１０ａに固定させる様にしてもよい。これにより、支持筒１１の一端１１ａは、外側継手部材３の開口端外周に隙間嵌めしても固定できて、嵌合作業を簡素化できる。ただし、隙間の量は、振れ回りを抑制する目的から極力小さい方が望ましい。

本発明に係るブーツを適用した等速自在継手の縦断面図。 従来の等速自在継手の縦断面図。 従来の等速自在継手の縦断面図。 従来の等速自在継手の縦断面図。 従来の等速自在継手の縦断面図。 従来の等速自在継手の縦断面図。 従来の等速自在継手の縦断面図。

符号の説明

２，４ 回転軸
３ 外側継手部材
３ａ 環状溝
４ａ 環状溝
５ トラニオンキット（内側継手部材）
６ 凹溝
６ａ ガイド面
７ ボス
８ ジャーナル
９ ローラカセット
９ａ 内側ローラ
９ｂ 外側ローラ
９ｃ 針状ころ
９ｄ スナップリング
１０ ブーツ
１０ａ 大径取付部
１０ｂ 小径取付部
１０ｃ 蛇腹部
１０ｄ 筒体部
１１ 支持筒
１１ａ 支持筒の一端
１１ｂ 支持筒の湾曲部
１２ａ、１２ｂ ブーツバンド
１３ 外側継手部材
１７ 内側継手部材
Ｂ ブーツ
Ｂ１ 円筒部
Ｂ２ 円筒部
Ｂ３ 円筒部
Ｃ クリップ
Ｆ バンド
Ｍ 金属環
Ｍ１-Ｍ４ 金属環

Claims (6)

1. 等速自在継手の外側継手部材上のブーツ取付部に装着される大径取付部、等速自在継手の内側継手部材に連結される回転軸上のブーツ取付部に装着される小径取付部、および、前記大径取付部と小径取付部とを一体的に連結する蛇腹部を有する等速自在継手用ブーツにおいて、前記大径取付部をその内径を一定に保持したまま前記蛇腹部側へ所定長延在させて筒体部を形成すると共に、前記筒体部の内周面に、当該筒体部より高剛性の支持筒を内嵌し、この支持筒の一端を前記外側継手部材の開口端外周と前記大径取付部との間に挟み込んで固定したことを特徴とする等速自在継手用ブーツ。
2. 前記支持筒の一端を前記外側継手部材の外周面に締まり嵌めしたことを特徴とする請求項１の等速自在継手用ブーツ。
3. 前記支持筒の一端および大径取付部を、外側継手部材のブーツ取付部に共通の締付部材で共締めしたことを特徴とする請求項１または２の等速自在継手用ブーツ。
4. 前記支持筒の他端を内径方向に湾曲させて湾曲部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ブーツ。
5. 前記内側継手部材を前記外側継手部材から引抜く方向に摺動させたときに前記内側継手部材が前記外側継手部材から脱落する直前位置で前記支持筒の湾曲部に干渉して引抜く方向の摺動が阻止されることを特徴とする請求項４の等速自在継手用ブーツ。
6. 等速自在継手がトリポード型摺動式等速自在継手であることを特徴とする請求項１から５のいずれかの等速自在継手用ブーツ。

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