JP2008240818A - 等速自在継手用ブーツ - Google Patents

Abstract

【課題】 耐久性を低下させることなく屈曲作動角の高角化（５０°以上）が可能である等速自在継手用ブーツを提供する。
【解決手段】 樹脂製のブーツ７における蛇腹部７ｃの最小径谷部１１ａに、凹溝１３を環状に形成することにより、ブーツ７が屈曲作動角を取る際、最小径谷部１１ａを弾性変形可能とし、ブーツ７が高角な屈曲作動角（５０°以上）を取る際に、蛇腹部７ｃの山部１０が凹むことで、ブーツ７の弾性変形力が低下するのを防止する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車の駆動軸や各種産業機械に用いられ、回転トルクを伝達する等速自在継手に取り付ける等速自在継手用ブーツに関するものである。

等速自在継手用ブーツは、等速自在継手の内部（継手内部）に封入されたグリースや潤滑油等の潤滑成分の外部への漏出、および、外部から継手内部に異物が侵入するのを防止する機能を果たす。

図４に従来の等速自在継手用ブーツ（以下ブーツとする）を取り付けた固定型等速自在継手の一つであるボールフィクス型等速自在継手（ＢＪ）を示す。

この等速自在継手は、外側継手部材である外輪１、内側継手部材である内輪３、ボール４、ケージ５で主要部が構成されている。外輪１は、内球面に複数のトラック溝１ａが形成されている。内輪３は、外球面に外輪１のトラック溝１ａと対をなす複数のトラック溝３ａが形成され、これら外輪１のトラック溝１ａと内輪３のトラック溝３ａとの間に複数のボール４が介在され、このボール４は外輪１と内輪３との間に配置されるケージ５のポケット５ａで保持されている。

内輪３は中心孔２を有し、この中心孔２には軸部材であるシャフト６の一端が挿嵌されている。このシャフト６から外輪１の開口端部に亙って、樹脂製で筒状のブーツ５７が取り付けられている。

このブーツ５７は、大径部５７ａと小径部５７ｂおよび蛇腹部５７ｃとからなり、蛇腹部５７ｃは大径部５７ａと小径部５７ｂを連結している。大径部５７ａは外輪１の開口端部の外周面に取り付けられ、小径部５７ｂはシャフト６の外周面に取り付けられ、それぞれの取り付け部分はブーツバンド８、９で締め付けて固定されている。蛇腹部５７ｃは大径部側から小径部側に向けて縮径し、複数の山部５０と谷部５１が交互に形成されている。なお、この山部５０と谷部５１の点線で囲んだ部分における拡大図を図４中に交せて示している。

なお、樹脂製のブーツ５７は、例えば、熱可塑性ポリエステルエラストマー、熱可塑性ポリウレタンエラストマー、熱可塑性ポリアミドエラストマー、熱可塑性ポリオレフィンエラストマーなどの高硬度、高弾性率の熱可塑性樹脂材料の中から選ばれたベース樹脂に、無定形ソフトシリカ、クレー、カーボンブラックなどの無機質粒状体や、クルミ殻、椿の実、梅の果実の核などを粉砕した植物性粒状体を配合して成形することができる（特許文献１参照）。
特開平１０−１２２３６６号公報

さて、図４に示したブーツ５７であると、谷部５１の肉厚が厚いため、ブーツ５７の弾性変形力が充分でなく屈曲耐久性に問題があるため、谷部５１にかかる応力が増大して皺が発生することが、ブーツ５７に対して高角な屈曲作動角（軸部材に対する屈曲角度）をとった状態での回転耐久試験により判明した。この谷部５１に生じる皺は亀裂の発生の原因となり、ブーツ５７の短寿命に繋がる。

あるいは、図４に示すブーツ５７の課題を解決するブーツとして、図５に示す等速自在継手のブーツ６７が知られている。なお、この図５において、図４に示す等速自在継手と同じ部位、機能、形態を有する部品については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

この図５に示すブーツ６７は樹脂製かつ筒状で、図４に示すブーツ５７と同様、大径部６７ａと小径部６７ｂおよび蛇腹部６７ｃからなり、蛇腹部６７ｃは大径部６７ａと小径部６７ｂを連結し、かつ、大径部側から小径部側に向けて縮径しており、複数の山部６０と谷部６１が交互に形成されている。

蛇腹部６７ｃの全ての谷部６１には、溝部６２が環状に形成されている。溝部６２の形状としては、図５に示す形状以外にも、谷部６１の変形、亀裂を考慮して種々の形状が提案されている。このように、谷部６１に溝部６２を形成することで、谷部６１の肉厚が薄くなるため、ブーツ６７は外力に対して弾性変形しやすくなり、屈曲耐久性を向上させることができる。なお、山部６０と谷部６１の点線で囲んだ部分における拡大図を図５中に交わせて示している。

しかしながら、図４あるいは図５のいずれのブーツも、５０°以上の高角な屈曲作動角を取れば、山部がブーツの屈曲時に加わる力に耐え切れずに凹み、これに伴い、ブーツの弾性変形力が低下する問題がある。

この課題を解決する方法として、ブーツの蛇腹部の膜長（山部の内径と谷部の内径の差）を大きくしてブーツを弾性変形し易くする方法が考えられている。このように、蛇腹部の膜長を大きくする方法としては、山部の各内径を大きくするか、あるいは、谷部の各内径を小さくすることが考えられる。

しかし、山部の内径を大きくすれば、ブーツの回転膨張性が悪くなる。換言すれば、等速自在継手の高速回転により、ブーツの山部が膨張し、他部材との干渉を起こす。また、谷部の内径を小さくすれば、ブーツが屈曲作動角をとる際、シャフトと干渉しやすくなり、谷部の早期摩耗などの不具合が生じ、いずれにおいてもブーツの短寿命に繋がる。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、耐久性を低下させることなく屈曲作動角の高角化（５０°以上）が可能である等速自在継手用ブーツを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための本発明の等速自在継手用ブーツは、等速自在継手の外側継手部材に連結される大径部と、前記等速自在継手の内側継手部材から延びる軸部材に連結される小径部と、前記大径部側から前記小径部側に向けて縮径する山部と谷部を有し、前記大径部と前記小径部を連結する蛇腹部とからなる筒状の等速自在継手用ブーツであって、前記蛇腹部の最小径谷部のみにその最小径谷部を変形可能とする環状の凹溝を形成することを特徴とする。

ここで、蛇腹部の最小径谷部とは、蛇腹部の谷部において最も小径部側に位置する谷部を意味する。この最小径谷部と蛇腹部の山部において最も小径部側の谷部（最小径山部）はブーツが屈曲作動角をとる際、殆ど弾性変形しないことが本出願人により判明した。

本発明は、上記したブーツが屈曲作動角を取る際の最小径谷部の特徴に着眼したものであり、最小径谷部のみに凹溝を環状に形成する。この場合、最小径谷部に形成する凹溝により、ブーツが屈曲作動角を取る際、最小径谷部が弾性変形可能となる。

なお、凹溝の形状は、スリット状など、上記の作用を奏する形状であれば特に限定されるものではない。

上記の本発明を適用するブーツは樹脂製であるのが望ましい。これは、樹脂は軽量であるため、重量面で等速自在継手に悪影響を与えることがないことが理由として挙げられる。また、樹脂として弾性のあるものを使用する場合には、ブーツは外部からの衝撃の吸収性が良くなって耐久性が向上し、また、弾性力により屈曲作動角を取り易くなる。

さらに、本発明を適用するブーツは、熱可塑性ポリエステル系エラストマー製であるのが望ましい。熱可塑性ポリエステル系エラストマーは耐寒性に優れ、高硬度で、弾性力が高い樹脂である。ブーツを熱可塑性ポリエステル系エラストマー製とすると、上記した樹脂製ブーツの作用および効果が顕著になる。

ブーツの蛇腹部のうち少なくとも最小径谷部に環状の溝部を形成し、その溝部の溝底に凹溝を形成するのが望ましい。

本発明は、蛇腹部の谷部のうち少なくとも最小径谷部に溝部を環状に形成するため、ブーツが屈曲作動角を取る際に弾性変形し易くなり、ブーツの屈曲耐久性を向上させることができる。なお、溝部は蛇腹部の谷部のうち最小径谷部を含む数個に形成するようにしてもよいが、全ての谷部に形成すると上記の作用および効果が顕著となる。

さらに本発明は、溝部の溝底に凹溝を環状に形成することにより、ブーツが屈曲作動角を取る際、最小径谷部が弾性変形可能となる。このため、ブーツが高角な屈曲作動角（５０°以上）を取る際にも、蛇腹部の山部が凹むことがなく、ブーツの弾性変形力が低下するのを防止することができるため、ブーツの屈曲作動角の高角化を実現することができる。なお、本発明では、既に述べたブーツの蛇腹部の膜長を大きくすることによる他部材との干渉も起こらないため、ブーツの耐久性を低下させることもない。

凹溝は軸方向に複数個スリット状に形成するのが好ましい。

既に述べたように、蛇腹部の最小径谷部に凹溝を形成することにより、ブーツが屈曲作動角を取る際、最小径谷部が弾性変形可能となり、ブーツが高角な屈曲作動角（５０°以上）を取る際にも、蛇腹部の山部が凹むことがなくなり、ブーツの弾性変形力が低下するのが防止されるため、ブーツの屈曲作動角の高角化を実現することができるが、本発明のように、最小径谷部に前記凹溝を軸方向に複数個スリット状に形成することで、上記の作用および効果が顕著となる。

本発明の等速自在継手用ブーツは、ブーツの蛇腹部の最小径谷部に凹溝を形成することにより、ブーツが屈曲作動角を取る際、最小径谷部を弾性変形可能とする。これにより、ブーツが高角な屈曲作動角（５０°以上）を取る際にも、蛇腹部の山部が凹むことがなく、ブーツの弾性変形力が低下するのを防止することができるため、ブーツの屈曲作動角を高角化することができる。

以下本発明の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態において、図４に示す従来の等速自在継手と同じ部位、機能、形態を有する部品については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図１に本発明の第１の実施形態を示す。この図１に示す等速自在継手の外輪１の開口部は、筒状のブーツ７とシャフト６により密閉されている。

このブーツ７は樹脂製とする。ブーツ７を樹脂製とすると、ブーツ７は軽量となり、重量面で等速自在継手に悪影響を与えることがない。また、樹脂として弾性のあるものを使用する場合には、ブーツ７は外部からの衝撃の吸収性が良くなって耐久性が向上し、また、弾性力により屈曲作動角を取り易くなる。

ブーツ７の素材について更に述べると、ブーツ７は熱可塑性ポリエステル系エラストマー製であるのが望ましい。この理由としては、熱可塑性ポリエステル系エラストマーは耐寒性に優れ、高硬度で、弾性力が高い樹脂であるため、ブーツ７を熱可塑性ポリエステル系エラストマー製とすることで、上記の樹脂製ブーツの作用および効果が顕著になる。

上記ブーツ７は大径部７ａと小径部７ｂおよび蛇腹部７ｃで構成されており、大径部７ａは外輪１の開口端部の外周面に取り付けられ、小径部７ｂはシャフト６の外周面に取り付けられる。蛇腹部７ｃは大径部７ａと小径部７ｂを連結しており、大径部側から小径部側に向けて縮径し、複数の山部１０と谷部１１が交互に形成されている。

さて、ブーツ７の蛇腹部７ｃの最小径谷部１１ａには、図中点線で囲んだ部分の拡大図に示すように、凹溝１３を環状に形成する。ここで、最小径谷部１１ａとは、蛇腹部７ｃの谷部１１において、最も小径部側に位置する谷部１１を意味する。

本実施形態の様に、蛇腹部７ｃの最小径谷部１１ａに凹溝１３を環状に形成することで、ブーツ７が屈曲作動角を取る際、最小径谷部１１ａが弾性変形可能となる。これにより、ブーツ７が高角な屈曲作動角（５０°以上）を取る際にも、蛇腹部７ｃの山部１０が凹むことがなく、ブーツ７の弾性変形力が低下するのを防止できるため、ブーツ７の屈曲作動角の高角化（５０°以上）を実現することができる。なお、本発明では、既に述べたブーツ７の蛇腹部７ｃの膜長を大きくすることによる他部材との干渉も起こらないため、ブーツ７の耐久性を低下させることもない。

図２に本発明の第２の実施形態を示す。この図２に示す等速自在継手の外輪１の開口部は、筒状のブーツ２７とシャフト６により密閉されている。なお、ブーツ２７の素材については、第１の実施形態と同じであるため、その詳細な説明を省略する。

ブーツ２７は大径部２７ａと小径部２７ｂおよび蛇腹部２７ｃで構成されており、大径部２７ａは外輪１の開口端部の外周面に取り付けられ、小径部２７ｂはシャフト６の外周面に取り付けられる。蛇腹部２７ｃは大径部２７ａと小径部２７ｂを連結しており、大径部側から小径部側に向けて縮径し、複数の山部２０と谷部２１が交互に形成されている。

蛇腹部２７ｃの全ての谷部２１には溝部２２を環状に形成する。このように、谷部２１に溝部２２を形成することで、ブーツ２７が屈曲作動角を取る際、ブーツ２７が弾性変形し易くなり、ブーツ２７の屈曲耐久性を向上させることができる。なお、溝部２２は、本実施形態のように全ての谷部２１に形成するのが望ましいが、最小径谷部２１ａを含む数個の谷部２１に形成するようにしてもよい。

また、本実施形態では、図中点線で囲んだ部分の拡大図に示すように、最小径谷部２１ａに形成した溝部２２の溝底に凹溝１４を環状に形成する。この時の作用および効果については図１に示す第１の実施形態と同じであるため、その詳細な説明を省略する。

図３に本発明の第３の実施形態を示す。この図３に示す等速自在継手の外輪１の開口部は、筒状のブーツ３７とシャフト６により密閉されている。なお、ブーツ３７の素材については、第１の実施形態と同じであるため、その詳細な説明を省略する。

ブーツ３７は大径部３７ａと小径部３７ｂおよび蛇腹部３７ｃで構成されており、大径部３７ａは外輪１の開口端部の外周面に取り付けられ、小径部３７ｂはシャフト６の外周面に取り付ける。蛇腹部３７ｃは大径部３７ａと小径部３７ｂを連結しており、大径部側から小径部側に向けて縮径し、複数の山部３０と谷部３１が交互に形成されている。

本実施形態では、谷部３１には全て溝部３２を環状に形成する。このように、谷部３１に溝部３２を形成することで、ブーツ２７が屈曲作動角を取る際、ブーツ２７が弾性変形し易くなり、ブーツ２７の屈曲耐久性を向上させることができる。なお、溝部３２は、本実施形態のように全ての谷部３１に形成するのが望ましいが、最小径谷部３１ａを含む数個の谷部３１に形成するようにしてもよい。

また、本実施形態では、図中点線で囲んだ部分の拡大図に示すように、最小径谷部３１ａに形成した溝部３２の溝底に凹溝１５を軸方向に複数個スリット状に形成する。最小径谷部３１ａに凹溝１５を形成する時の作用および効果は、図１に示す第１の実施形態と同じであるが、この作用および効果が本実施形態では顕著となる。

以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、これらはあくまで例示であり、特許請求の範囲に記載の意味および内容の範囲内において全ての変更が可能である。

例えば、図３に示す第３の実施形態では、蛇腹部の全ての谷部に溝部を形成し、最小径谷部に形成した溝部の溝底に凹溝を軸方向に複数個スリット状に形成したが、谷部には溝部を形成せず、最小径谷部に凹溝を軸方向に複数個スリット状に形成することもできる。この場合においても、図３に示す第３の実施形態と同様、ブーツの屈曲作動角を、最小径谷部に凹溝を一つだけ形成する場合よりも高角化（５０°以上）することができる。

本発明の第１の実施形態を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態を示す断面図である。 従来の等速自在継手用ブーツを取り付けた等速自在継手を示す断面図である。 図４とは異なる従来の等速自在継手用ブーツを取り付けた等速自在継手を示す断面図である。

符号の説明

１ 外輪（外側継手部材）
３ 内輪（内側継手部材）
６ シャフト（軸部材）
７、２７、３７ ブーツ
７ａ、２７ａ、３７ａ 大径部
７ｂ、２７ｂ、３７ｂ 小径部
７ｃ、２７ｃ、３７ｃ 蛇腹部
１０、２０、３０ 山部
１１、２１、３１ 谷部
１１ａ、２１ａ、３１ａ 最小径谷部
２２、３２ 溝部
１３、１４、１５ 凹溝

Claims (5)

1. 等速自在継手の外側継手部材に連結される大径部と、前記等速自在継手の内側継手部材から延びる軸部材に連結される小径部と、前記大径部側から前記小径部側に向けて縮径し、複数の山部と谷部が交互に形成され、前記大径部と前記小径部を連結する蛇腹部とからなる筒状の等速自在継手用ブーツであって、
   前記蛇腹部の最小径谷部のみにその最小径谷部を変形可能とする環状の凹溝を形成することを特徴とする等速自在継手用ブーツ。
2. 前記ブーツが樹脂製であることを特徴とする請求項１に記載の等速自在継手用ブーツ。
3. 前記ブーツが熱可塑性ポリエステル系エラストマー製であることを特徴とする請求項１又は２に記載の等速自在継手用ブーツ。
4. 前記谷部のうち少なくとも前記最小径谷部に環状の溝部を形成し、その溝部の溝底に前記凹溝を形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の等速自在継手用ブーツ。
5. 前記凹溝を軸方向に複数個スリット状に配設したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の等速自在継手用ブーツ。

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