JP2007146960A

JP2007146960A - シール構造

Info

Publication number: JP2007146960A
Application number: JP2005341931A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Suzuki; 正鈴木; Masaru Murayama; 大村山; Shuji Mochinaga; 修二持永
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2005-11-28
Filing date: 2005-11-28
Publication date: 2007-06-14

Abstract

【課題】高温環境下での使用であっても、シール性の低下を抑えることができ、長期に渡って安定したシール機能を発揮することができる等速自在継手用ブーツのシール構造を提供する。
【解決手段】等速自在継手の内側継手部材に連結されたシャフト９と、等速自在継手用ブーツ１との間のシール構造である。シャフト９のブーツ取付部２２に少なくとも一対の周方向突起部２３、２４を設ける。ブーツバンド１８を締付けるブーツ１のシャフト固定部１１に、シャフトの周方向突起部２３、２４間においてシャフト９に圧接する環状突部２６を少なくとも１個設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、シール構造に関し、特に、等速自在継手の内側継手部材に連結されたシャフトと、等速自在継手用ブーツとの間のシール構造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。

この種のブーツは例えば図１０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１０６と山１０７とが交互に形成された蛇腹部１０８とを有する。そして、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。

すなわち、大径部１０２の外周面及び小径部１０５の外周面にはそれぞれバンド装着用溝１１０、１１１が設けられ、各溝１１０、１１１にブーツバンド１０９、１０９が嵌合される。また、シャフト１０４のブーツ取付部には、ブーツ溝１１２と、このブーツ溝１１２の両側の突起（周方向突起部）１１３、１１３とが設けられている。この場合、ブーツバンド１０９の締め付けによって、突起１１３、１１３をブーツの小径部１０５の一部に食い込むことによって、シール性を高めている。

また、図１１に示すように、シャフト１０４に複数の周方向溝１１５を設け、ブーツバンド１０９の締め付けによって、これらの周方向溝１１５に小径部１０５の内周面の一部を嵌合させるようにしているものもある。

さらには、ブーツの小径部の内周面に環状凸条を設け、この環状凸条を被装着側の凹条に嵌合させるものもある（特許文献１）。
特開２００２−３９３８３号公報実開昭６１−１２９９６８号公報

しかしながら、ブーツバンドによる締付部のシール性は、経時変化により低下する。このため、図１０に示すようにシャフトに突起を設けたもの（前記特許文献１に記載もの）であっても、図１１に示すように複数の周方向溝を設けたものであっても、ブーツの小径部の内周面に環状凸条を設けたもの（前記特許文献２に記載もの）であっても、締付効果が十分でなくなる。近年では、熱可塑性エラストマーからなる樹脂ブーツは、ゴム製ブーツ（ＣＲブーツ）に比べて、疲労性や摩耗性、高速回転性（回転時振れ廻り性）に優れるため、普及している。このような樹脂ブーツでは高温に曝されるとシール性の低下する。これは、熱可塑性エラストマーの圧縮永久歪が大きく、反発力が低下するためであり、特に、デファレンシャルギア側（インボード側）での高温環境下(高温雰囲気下)でこの傾向が著しい。このため、従来のようなシール構造では、長期に渡って安定したシール機能を発揮することができない。

本発明は、上記課題に鑑みて、高温環境下での使用であっても、シール性の低下を抑えることができ、長期に渡って安定したシール機能を発揮することができる等速自在継手用ブーツのシール構造を提供する。

本発明のシール構造は、等速自在継手の内側継手部材に連結されたシャフトと、等速自在継手用ブーツとの間のシール構造において、前記シャフトのブーツ取付部に少なくとも一対の周方向突起部を設けるとともに、ブーツバンドを締付けるブーツのシャフト固定部に、前記シャフトの周方向突起部間においてシャフトに圧接する突部を少なくとも１個設けたものである。

ブーツのシャフト固定部にブーツバンドを締付ければ、一対の周方向突起部がシャフト固定部に食い込むとともに、ブーツ側の突部がシャフトの周方向突起部間においてシャフトに圧接する。

すなわち、ブーツバンドを締付けられることによって、ブーツ側の突部がシャフトに押し付けられて圧潰して緊迫力が発生し、シャフト側の周方向突起部をブーツに食い込ませるだけでは不足するシール性の低下を補うことができる。

等速自在継手用ブーツに、同一寸法形状の環状突部を少なくとも２個設けたり、異なる寸法形状の環状突部を少なくとも２個設けたりすることができる。環状突部が同一寸法形状あれば、生じる圧縮永久歪量が同じであり、環状突部が異なる寸法形状であれば、生じる圧縮永久歪量が異なる。

ブーツ材料を熱可塑性エラストマーとしたので、等速自在継手用ブーツは、疲労性や摩耗性、高速回転性（回転時振れ廻り性）に優れる。

本発明は、ブーツバンドを締付けられることによって、ブーツ側の環状突部がシャフトに押し付けられて圧潰して緊迫力が発生し、シャフト側の周方向突起部をブーツに食い込ませるだけでは不足するシール性の低下を補うことができる。このため、本発明の等速自在継手用ブーツを、高温雰囲気下で使用しても、安定したシール機能を長期に渡って発揮することができる。

等速自在継手用ブーツに、同一寸法形状の環状突部を少なくとも２個を設けたり、異なる寸法形状の環状突部を少なくとも２個設けたりすることができる。環状突部が同一寸法形状あれば、生じる圧縮永久歪量が同じであり、環状突部が異なる寸法形状であれば、生じる圧縮永久歪量が異なる。生じる圧縮永久歪量が異なれば、シール部（小径部）の「へたり」が緩和され、シール性の低下を抑えることができる。

ブーツ材料を熱可塑性エラストマーとしたので、等速自在継手用ブーツは、疲労性や摩耗性、高速回転性（回転時振れ廻り性）に優れ、ブーツとして安定した機能を発揮することができる。

以下本発明の実施の形態を図１〜図９に基づいて説明する。

図１は本発明の第１実施形態のシール構造が使用された等速自在継手２と等速自在継手用ブーツ１を示し、この等速自在継手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側継手部材としての外輪４と、外周面に複数の案内溝（トラック溝）５を形成した内側継手部材としての内輪６と、外輪４の案内溝３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を有するケージ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９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、固定式等速自在継手であっても、摺動式等速自在継手であってもよい。

等速自在継手用ブーツ１は、例えば、エステル系、オレフィン系、ウレタン系、アミド系、スチレン系等の熱可塑性エラストマーにて形成される。熱可塑性エラストマーは樹脂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、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。

等速自在継手用ブーツ１は、等速自在継手２の外側継手部材（外輪４）の開口端部に装着される大径部１０と、等速自在継手２の内側継手部材（内輪６）に連結されたシャフト９に装着される小径部１１と、大径部１０と小径部１１との間に設けられ、軸方向に沿って交互に配設される山部１２と谷部１３とを有する蛇腹部１４とを備える。山部１２と谷部１３とは傾斜部１５にて連結されている。

外輪４の開口部側の外周面に周方向切欠きからなるブーツ取付部１６が設けられ、このブーツ取付部１６に大径部１０が外嵌される。そして、大径部１０の外周面に形成された嵌合溝１７にブーツバンド１８を嵌着することによって、大径部１０を外輪４に固定している。

シャフト９には、外輪４から所定量突出した位置に、図１と図３に示すように、周方向に沿ったブーツ取付用溝２０を有するブーツ取付部２２が設けられ、小径部１１がブーツ取付部２２に外嵌される。ブーツ取付用溝２０の開口端（軸方向端）に周方向突起部（突起）２３、２４が設けられている。この周方向突起部２３、２４は、その外径寸法が同一であって、ブーツ取付部２２の外径寸法よりも大きく設定している。また、周方向突起部２３、２４の外周面２３ａ、２４ａの幅寸法（軸方向長さ）は同一に設定されている。

ブーツ１の小径部１１の内周面には、図２に示すように、断面半楕円状の環状突部２６が、前記ブーツ取付用溝２０に対応して設けられている。また、ブーツ１の小径部１１の外周面には、バンド装着用溝２７が設けられている。環状突部２６は図３に示すように、その突出長さＡがブーツ取付用溝２０の深さＢ（ブーツ取付部２２の外周面からの深さ）よりも大きく設定されるとともに、その幅寸法Ｃ（シャフト軸方向長さ）がブーツ取付用溝２０の幅寸法Ｅ（シャフト軸方向長さ）よりも小さく設定されている。

そして、ブーツ１の小径部１１がブーツ取付部２２に外嵌された状態で、バンド装着用溝２７にブーツバンド１８を嵌着することによって、小径部１１をシャフト９に固定している。この場合、図３に示すように、周方向突起部２３、２４がブーツ１の小径部１１の内周面に食い込むとともに、ブーツ取付用溝２０に嵌合している環状突部２６がこのブーツ取付用溝２０の底面に押し潰される。これによって、ブーツ１の小径部１１をブーツ取付部２２に装着（固定）することができる。

このように、第１実施形態のシール構造では、ブーツバンド１８を締付けられることによって、環状突部２６がシャフト９に押し付けられて圧潰して緊迫力が発生し、シャフト側の周方向突起部２３、２４をブーツ１に食い込ませるだけでは不足するシール性の低下を補うことができる。このため、本発明の等速自在継手用ブーツ１を、高温雰囲気下で使用しても、安定したシール機能を長期に渡って発揮することができる。

特に、ブーツ材料を熱可塑性エラストマーとしたので、等速自在継手用ブーツ１は疲労性や摩耗性、高速回転性（回転時振れ廻り性）に優れ、ブーツ１としてより一層安定した機能を発揮することができる。

次に図４は第２実施形態を示し、この場合、環状突部２６を２個備えている。図４では、各環状突部２６はその断面形状が山形状とされ、中心線Ｌに関して対称に形成される。すなわち、断面において、中心線Ｌにて折り返すことによって、環状突部２６、２６は同一寸法形状となる。なお、本発明では、このように中心線Ｌにて折り返すことによって、同一寸法形状となる場合も同一寸法形状と呼ぶ。

この場合、各環状突部２６の突出長さＡがブーツ取付用溝２０の深さＢと略同一又は深さＢよりも大きく設定されるとともに、その２個合わせた幅寸法Ｃ（シャフト軸方向長さ）がブーツ取付用溝２０の幅寸法Ｅ（シャフト軸方向長さ）よりも小さく設定されている。

図５に示すように、ブーツ１をシャフト９に装着すれば、周方向突起部２３、２４がブーツ１の小径部１１の内周面に食い込むとともに、２個の環状突部２６、２６がブーツ取付用溝２０に嵌合状となって、この環状突部２６、２６がブーツ取付用溝２０の底面に圧接する。

また、図６では、各環状突部２６はその断面形状が矩形状とされ、中心線Ｌに関して対称に形成される。図８では、反蛇腹部側の環状突部２６は断面形状が矩形状とされ、蛇腹部側の環状突部２６は断面形状が三角形状とされている。

図６の場合でも図８の場合でも、図６〜図９に示すように、各環状突部２６の突出長さＡがブーツ取付用溝２０の深さＢと略同一又は深さＢよりも大きく設定されるとともに、その２個合わせた幅寸法Ｃがブーツ取付用溝２０の幅寸法Ｅよりも小さく設定されている。

このため、図６の場合でも図８の場合でも、ブーツ１をシャフト９に装着すれば、図７と図９に示すように、周方向突起部２３、２４がブーツ１の小径部１１の内周面に食い込むとともに、２個の環状突部２６、２６がブーツ取付用溝２０に嵌合状となって、この環状突部２６、２６がブーツ取付用溝２０の底面に圧接する。

このように、等速自在継手用ブーツに、同一寸法形状の環状突部２６を少なくとも２個を設けたり、異なる寸法形状の環状突部２６を少なくとも２個設けたりすることができる。環状突部２６が同一寸法形状あれば、生じる圧縮永久歪量が同じであり、環状突部２６が異なる寸法形状であれば、生じる圧縮永久歪量が異なる。

生じる圧縮永久歪量が異なれば、シール部全体のへたりが緩和され、シール性の低下を抑えることができる。

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って、例えば、環状突部２６の数は１個や２個に限るものではなく、３個以上であってもよい。また、各断面形状としても、三角、矩形、台形等の種々の形状のものを選択できる。環状突部２６が複数個有する場合、すべての環状突部２６が同一寸法形状であっても、異なる寸法形状であってもよく、全環状突部２６のうち任意に選択した複数個の環状突部２６のみを同一寸法形状としてもよい。

前記実施形態では、一対の周方向突起部２３、２４間にブーツ取付用溝２０が形成されているが、このようなブーツ取付用溝２０を省略してもよい。また、ブーツ取付用溝２０を設ける場合、その断面形状を、半円形状、三角形状、台形状、矩形状等の種々のものを採用することができる。

ブーツ材料は、疲労性や摩耗性等の耐久性、耐熱老化性、耐油性等に優れる熱可塑性エラストマーが好ましいが、クロロプレン等のゴム材料であってもよい。

本発明の第１実施形態を示すシール構造を使用した等速自在継手と等速自在継手用ブーツの説明図である。前記等速自在継手用ブーツの要部拡大断面図である。前記第１実施形態のシール構造の拡大断面図である。第２実施形態に使用される等速自在継手用ブーツの要部拡大断面図である。前記第２実施形態のシール構造の拡大断面図である。前記第２実施形態に使用された等速自在継手用ブーツの第１変形例を示す要部拡大図である。前記図６の等速自在継手用ブーツを使用したシール構造の断面図である。前記第２実施形態に使用された等速自在継手用ブーツの第２変形例を示す要部拡大図である。図８の等速自在継手用ブーツを使用したシール構造の断面図である。従来のシール構造を使用した等速自在継手と等速自在継手ブーツの説明図である。他の従来のシール構造を使用した等速自在継手と等速自在継手ブーツの説明図である。

符号の説明

１等速自在継手用ブーツ
２等速自在継手
３案内溝
４外輪
５案内溝
６内輪
７ボール
８ケージ
８ａポケット
９シャフト
１０大径部
１１小径部
１２山部
１３谷部
１４蛇腹部
１５傾斜部
１６ブーツ取付部
１７嵌合溝
１８ブーツバンド
２０ブーツ取付用溝
２２ブーツ取付部
２３周方向突起部
２３ａ外周面
２５周方向突起部
２６環状突部
２７バンド装着用溝
１００等速自在継手
１０１外輪
１０２大径部
１０３内輪
１０４シャフト
１０５小径部
１０６谷
１０７山
１０８蛇腹部
１０９ブーツバンド
１１０バンド装着用溝
１１０各溝
１１２ブーツ溝
１１３突起
１１５周方向溝

Claims

等速自在継手の内側継手部材に連結されたシャフトと、等速自在継手用ブーツとの間のシール構造において、
前記シャフトのブーツ取付部に少なくとも一対の周方向突起部を設けるとともに、ブーツバンドを締付けるブーツのシャフト固定部に、前記シャフトの周方向突起部間においてシャフトに圧接する環状突部を少なくとも１個設けたことを特徴とするシール構造。
等速自在継手用ブーツに、同一寸法形状の環状突部を少なくとも２個設けたことを特徴とする請求項１のシール構造。
等速自在継手用ブーツに、異なる寸法形状の環状突部を少なくとも２個設けたことを特徴とする請求項１のシール構造。
前記等速自在継手用ブーツのブーツ材料が熱可塑性エラストマーからなること特徴とする請求項１のシール構造。