JP2008025742A - 等速自在継手用ブーツの取り付け構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ブーツ装着時におけるシール部材の損傷によるシール性の低下を回避することができ、安定したシール性を長期に亘って確保し得る等速自在継手用ブーツの取り付け構造を提供する。
【解決手段】等速自在継手２の内輪６から延びるシャフト９と、そのシャフト９に締め付けバンド１８により固定される等速自在継手用ブーツ１とを備え、シャフト９のブーツ取付部２２に環状の凹部２０を設けると共に、その凹部２０とブーツ１の小径部１１との間にはシール部材３０が介在している。凹部２０をシャフト９の外周面と区画する境界部位には環状突起２３，２４が設けられ、環状突起２３，２４の外径寸法φＡは、凹部２０に収容配置された締め付けバンド１８固定前のシール部材３０の外径寸法φＢよりも大きく設定されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば自動車や各種産業機械の動力伝達機構に組み込まれる等速自在継手の内側継手部材に連結されたシャフトと、その等速自在継手のシール性を確保する等速自在継手用ブーツとの取り付け構造に関する。

例えば自動車や各種産業機械の動力伝達機構に組み込まれる等速自在継手には、継手内部への塵埃などの異物侵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、蛇腹状の等速自在継手用ブーツが装着される。

この種のブーツ１０１は、例えば図６に示すように、等速自在継手１０２の外輪１０４に固定される大径部１１０と、内輪１０６から延びるシャフト１０９に固定される小径部１１１と、大径部１１０と小径部１１１との間で谷部１１３と山部１１２とが交互に形成された蛇腹部１１４とを有する。ブーツ１０１は、その大径部１１０および小径部１１１の外周を締め付けバンド１１８で外輪１０４およびシャフト１０９にそれぞれ締着することにより、外輪１０４およびシャフト１０９に固定されている。

ブーツ１０１の大径部１１０および小径部１１１の外周面には、凹溝１１７がそれぞれ設けられ、各凹溝１１７に締め付けバンド１１８が嵌合される。一方、シャフト１０９のブーツ取付部１２２には、凹部１２０が設けられ、この凹溝１２０の軸方向両側には環状突起１２３、１２４が設けられている。ブーツ１０１は一般に樹脂材料で形成され、その固定部（大径部１１０および小径部１１１）のうち特に小径部１１１は、締め付けバンド１１８を締め付け、シャフト１０９に設けられた環状突起１２３，１２４をその内径面に食い込ませることによって、シール性が確保される仕様となっている。

樹脂製ブーツとしては、ゴム製ブーツに比べ、成形性、耐疲労性、耐摩耗性、高速回転性（回転時振れ廻り性）等に優れた特性を示す熱可塑性エラストマ−製ブーツが近年多用される傾向にある。しかしながら、熱可塑性エラストマ−製ブーツは、ゴム製ブーツに比べ圧縮永久歪みが大きく、反発力が低下し易いため、経時変化によりシール性が低下し易い。

特に、ディ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）でこの傾向が著しく、ブーツ１０１のシール性低下が加速される。そのため、従来のようなシール構造では、長期に亘って安定したシール機能を発揮するのが困難で、シール性の低下によりブーツ１０１とシャフト１０９との間からグリース漏れが発生する場合がある。

かかるシール性低下の抑制手段として、図７に示すように、シャフト１０９のブーツ取付部１２２とブーツ１０１の小径部１１１との間にリング状のシール部材（例えば、Ｏリング）１３０を介在させた構成が公知である（例えば、特許文献１参照）。
実開平４−１２８５３６号公報

上記特許文献１の構成は、例えば、シャフト１０９の凹溝１２０にシール部材１３０を装着した後、ブーツ１０１の小径部１１１をブーツ取付部１２２に外嵌・固定することによって得られるものであり、外嵌する際、ブーツ１０１の小径部１１１はシール部材１３０を乗り越える必要がある。ところで、Ｏリングを始めとするシール部材１３０は、所定の潰し代を付与することによりはじめてシール機能を発揮するものである。そのため、シール性向上の観点からいえば、シール部材１３０は、その外径寸法がブーツ１０１の小径部１１１の内径寸法よりも大きいものを使用する必要があるが、かかる構成だとブーツ１０１をブーツ取付部１２２に外嵌する際にブーツ１０１とシール部材１３０とが干渉し、シール部材１３０にねじれが生じたり、シール部材１３０を損傷させたりするおそれがある。

シール部材１３０がねじれたり損傷したりすると、所望のシール性低下の抑制効果が得られない恐れがある。かかる事態を回避する手段の一例として、ブーツ１０１の小径部１１１、特にその開口端側の内径寸法をシール部材１３０の外径寸法よりも大きくすることが考えられるが、樹脂製ブーツ１０１の剛性は比較的高く設定されているため、締め付けバンド１１８で締め付けても小径部１１１の開口端側がシャフト１０９に十分に密着せず、シール性を確保するのが難しくなる。

本発明は前述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ブーツ装着時におけるシール部材のねじれや損傷によるシール性の低下を回避することができ、安定したシール性を長期に亘って確保し得る等速自在継手用ブーツの取り付け構造を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明では、等速自在継手の内側継手部材から延びるシャフトと、そのシャフトに締め付けバンドにより固定される等速自在継手用ブーツとを備え、シャフトのブーツ取付部に環状の凹部を設けると共に、その凹部とブーツのシャフト固定部との間にシール部材を介在させた等速自在継手用ブーツの取り付け構造において、ブーツ取付部における凹部の軸方向両側に位置し、凹部をシャフト外周面と区画する境界部位の外径寸法を、凹部に収容配置された締め付けバンド固定前のシール部材の外径寸法よりも大きく設定したことを特徴とする等速自在継手用ブーツの取り付け構造を提供する。

かかる構成とすることにより、ブーツの小径部をシャフトのブーツ取付部に外嵌する際、ブーツ小径部、特にその開口端側の内径面がシール部材に干渉するのを回避することができ、両者の干渉によるシール部材の損傷を防止することができる。従って、シール部材を設けることによるシール性低下の抑制効果を確実に享受することができる。

上記構成において、凹部をシャフト外周面と区画する境界部位には、環状突起を設けることができる。かかる環状突起を設けることにより、ブーツの小径部外周を締め付けバンドで締め付けると、ブーツの小径部内径面に環状突起を食い込ませることができる。これにより、更なるシール性向上を図ることができる。

前記境界部位は、その外径寸法をシャフトの外周面と一致させても良い。

ブーツの小径部内径面のうち、固定時にシャフトの凹部に対向する部位には、小径部の開口端部よりも内径側に突出した凸部を設けるのが望ましい。シール部材に所定の潰し代を与え、シール部材を配設することによるシール性低下の抑制効果を確実に得るためである。

以上のように、本発明によれば、ブーツ装着時におけるシール部材の損傷によるシール性の低下を回避することができ、ブーツとシャフトとの間に安定したシール機能を長期に亘って確保することができる。

図１は、本発明に係る取り付け構造を採用した等速自在継手２と等速自在継手用ブーツ１の第１実施形態を示すものである。

この等速自在継手２は、内周面に複数のトラック溝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のトラック溝３と内輪６のトラック溝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とで主要部が構成されている。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、ブーツ１を取り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あるいは摺動式等速自在継手のいずれであってもよい。

ブーツ１は、等速自在継手２の外輪４の開口端部に装着される外輪固定部としての大径部１０と、等速自在継手２の内輪６に連結されたシャフト９に装着されるシャフト固定部としての小径部１１と、大径部１０と小径部１１との間で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。

上記構成のブーツ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−にて形成され、要求特性に対して安定した機能を発揮し得るものが適宜選択使用される。熱可塑性エラストマ−は樹脂とゴムの中間の性質を有するものであり、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。なお、ブーツ１は、クロロプレンゴム（ＣＲゴム）等のゴム材料で形成することもできる。

外輪４の開口部側の外周面には周方向切り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にブーツ１の大径部１０が外嵌される。この大径部１０の外周面に形成された嵌合溝１７に締め付けバンド１８を締着することによって、ブーツ１の大径部１０が外輪４に固定される。

シャフト９には、外輪４から所定量突出した位置に、環状の凹部２０を有するブーツ取付部２２が設けられ、このブーツ取付部２２にブーツ１の小径部１１が外嵌される。凹部２０の軸方向両端、すなわち凹部２０をシャフト９の外周面と区画する境界部位には、環状突起２３，２４が設けられている。

ブーツ１の小径部１１は、シャフト９のブーツ取付部２２にシール部材３０を介して装着される。つまり、シャフト９の環状突起２３，２４間に位置する凹溝２０とブーツ１の小径部１１の内径面との間にはシール部材３０が介在している。このシール部材３０としては、図２（ａ）に示すように、締め付けバンド１８の締着前におけるその外径寸法φＢが、環状突起２３，２４の外径寸法φＡよりも小さいものを用いている。換言すると、環状突起２３，２４の外径寸法φＡは、締め付けバンド１８締着前におけるシール部材３０の外径寸法φＢよりも大きく設定されている。

シール部材３０の具体例としてはＯリングを挙げることができ、その素材としては、クロロプレンゴム（ＣＲ）、二トリルゴム（ＮＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、シリコンゴム（ＶＭＱ、ＦＶＭＱ等）、あるいはフッ素ゴム（ＦＫＭ，ＦＦＫＭ、ＦＥＰＭ等）などのゴム材料が使用可能である。もちろん、ゴム材料に限らず、その他の樹脂材料でシール部材３０を形成することもできる。

このようにシャフト９のブーツ取付部２２の凹溝２０とブーツ１の小径部１１の内径面との間にリング状のシール部材３０を介在させたことにより、熱などの影響による経時変化によりブーツ１のシール性が低下したとしても、シール部材３０によりブーツ１のシール性低下を補完してそのシール性の低下を抑制することができる。

ところで、ブーツ１が本実施形態のように熱可塑性エラストマーで形成されている場合に、当該ブーツ１が、継手作動に伴う温度上昇により高温環境下に曝されると、その圧縮永久歪みによって弾性復元力（反発力）が低下し、ブーツ１とシャフト９との間に所定のシール性が得られなくなる場合がある。かかる事態を回避するため、シール部材３０は、ブーツ素材である熱可塑性エラストマ−よりも高温環境下で圧縮永久変形歪み量が小さい素材で形成するのが望ましく、上述したゴム材料は、かかる条件を満足するものである。なお、シール部材３０の素材は、前述したものの中でも、耐熱限界温度が比較的高いアクリルゴム、水素化ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、シリコンゴム、あるいはフッ素ゴムを選択使用するのが一層望ましい。

以上の構成からなるブーツ１、シール部材３０、およびシャフト９は次のような手順で組み付けられる。まず、シャフト９のブーツ取付部２２に設けられた凹部２０にシール部材３０を外嵌し、次いでブーツ１の小径部１１を図２（ｂ）に示すようにしてブーツ取付部２２に外嵌する。このとき、ブーツ１の小径部１１、より厳密には小径部１１の開口端部は、シール部材３０を乗り越えることとなるが、シール部材３０によるシール性の確保を考慮して、シール部材３０の外径寸法φＢが、環状突起２３，２４の外径寸法φＡよりも大きく設定されていると（φＢ＞φＡ）、ブーツ１の小径部１１とシール部材３０とが干渉し、シール部材３０がねじれたり損傷したりする恐れがある。かかる場合には、シール部材３０を設けることによるシール性低下の抑制効果が得られなくなる恐れがある。

ブーツ１の小径部１１とシール部材３０との干渉を回避するための手段の一例として、ブーツ１の小径部１１、特にその開口端側の内径寸法をシール部材３０の外径寸法よりも大きくすることが考えられるが、樹脂製ブーツ１の剛性は比較的高く設定されているため、締め付けバンド１８で締め付けても小径部１１の開口端側がシャフト９に十分に密着せず、シール性を確保するのが難しくなるため好ましい手段とは言い難い。

これに対し本発明では、上述したように、シール部材３０の収容部となる凹部２０を区画する環状突起２３，２４の外径寸法φＡを、締め付けバンド１８固定前のシール部材３０の外径寸法φＢよりも大きく設定した（φＡ＞φＢ）。これにより、上記のようにシール部材３０のねじれや損傷を招くことなく、ブーツ１の小径部１１をシャフト９のブーツ取付部２２に外嵌することができ、シール部材３０を設けることによるシール性低下の抑制効果を確実に享受することが可能となる。

そして、図３に示すように、ブーツ１の小径部外周面に設けられた嵌合溝１７に締め付けバンド１８を締着することにより、ブーツ１の小径部１１がシャフト９に固定される。このとき、本実施形態では、凹部２０をシャフト９の外周面と区画する区画部位に環状突起２３，２４が設けられているので、締め付けバンド１８の締着時には、ブーツ１の小径部１１に該環状突起２３，２４が食い込むため、ブーツ１のシール性が高まる。

なお、シール部材３０を配設することによるシール性低下の抑制効果を確実に得るために、シール部材３０に付与されるべき潰し代は、ブーツ１の小径部内径面のうち、シャフト９の凹部２０に対向する部位に設けられた凸部１９によって付与することができる。この凸部１９は、シール部材３０を乗り越える必要はなく、かつ滑らかな曲面で形成されているので、挿入時にシール部材３０がねじれたり損傷したりする恐れはない。

図４は、本発明にかかる取り付け構造を採用した等速自在継手２と等速自在継手用ブーツ１の第２実施形態の要部拡大図である。この実施形態では、図４（ａ）に示すように、凹部２０の軸方向両端に設けられ、凹部２０をシャフト９の外周面と区画する境界部位はシャフト９の外周面と一致している。この場合、凹部２０をシャフト９の外周面と区画する境界部位の外径寸法φＡ’は、締め付けバンド１８固定前のシール部材３０の外径寸法φＢ’よりも大きく設定されている。そのため、図４（ｂ）に示すように、ブーツ１の小径部１１をシャフト９のブーツ固定部２２に外嵌する際の両者の干渉は、図２（ｂ）に示す場合と同様に回避可能となる。なお、これ以外の構成は、上述した第１実施形態に係る取り付け構造と同様であるので、詳細な説明は省略する。

以上で説明を行った実施形態では、一個のシール部材３０を介在させたが、本発明はこれに限定されることなく、二個以上のシール部材３０を配設するようにしてもよく、その数は任意である。このように、シール部材３０を複数個配設すれば、ブーツ１のシール性低下をより一層抑制することができる。

また、シール部材３０は、Ｏリング等のリング状のもので、その断面形状も、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、円、楕円、四角など種々のものが使用可能である。また、シャフト９の凹部２０も、その断面形状が半円形状、三角形状、台形状、矩形状等の種々のものがある。従って、シール部材３０の断面形状は、ブーツ１の小径部１１およびシャフト９の凹部２０に適合した断面形状とすればよい。

以上、本発明の実施形態について説明を行ったが、本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことである。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内の全ての変更を含む。

本発明の第１実施形態で、ブーツを等速自在継手に装着した状態を示す断面図である。 （ａ）図は、ブーツ取り付け前におけるシャフトの要部拡大断面図、（ｂ）図は、シャフトにブーツを取り付ける状態を示す要部拡大断面図である。 図１の要部拡大断面図である。 （ａ）図は、第２実施形態に係るブーツ取り付け前におけるシャフトの要部拡大断面図、（ｂ）図は、（ａ）図に示す構成において、シャフトにブーツを取り付ける状態を示す要部拡大断面図である。 シール部材の断面形状で、（ａ）図は円形、（ｂ）図は楕円形、（ｃ）図は四角形を示す断面図である。 等速自在継手用ブーツの取り付け構造の従来例で、ブーツを等速自在継手に装着した状態を示す断面図である。 図６の要部拡大断面図である。

符号の説明

１ 等速自在継手用ブーツ
２ 等速自在継手
４ 外輪
９ シャフト
１１ 小径部
１８ 締め付けバンド
２０ 凹部
２２ ブーツ取付部
２３，２４ 環状突起
３０ シール部材
φＡ、φＡ’ 環状突起の外径寸法
φＢ、φＢ’ 締め付けバンド固定前のシール部材の外径寸法

Claims (3)

1. 等速自在継手の内側継手部材から延びるシャフトと、そのシャフトに締め付けバンドにより固定される等速自在継手用ブーツとを備え、前記シャフトのブーツ取付部に環状の凹部を設けると共に、その凹部とブーツのシャフト固定部との間にシール部材を介在させた等速自在継手用ブーツの取り付け構造において、
   前記ブーツ取付部における前記凹部の軸方向両側に位置し、前記凹部をシャフト外周面と区画する境界部位の外径寸法を、前記凹部に収容配置された前記締め付けバンド固定前の前記シール部材の外径寸法よりも大きく設定したことを特徴とする等速自在継手用ブールの取り付け構造。
2. 前記境界部位に、環状突起が設けられている請求項１に記載の等速自在継手用ブーツの取り付け構造。
3. 前記境界部位は、シャフトの外周面と一致している請求項１に記載の等速自在継手用ブーツの取り付け構造。

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