JP2008261446A - 等速自在継手用ブーツ及び等速自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】等速自在継手が作動角を取った時のブーツの長い肩部における盛り上がり変形により疲労寿命が低下すること、及び、石等によってブーツの長い肩部が損傷することを、効果的に抑制してブーツの耐久性向上を図ること。
【解決手段】長い肩部５ｄを有する等速自在継手用ブーツ５において、長い肩部５ｄの軸方向２箇所以上に山部５ｄ１を形成し、山部５ｄ１相互間に谷部５ｄ２を形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車のドライブシャフトなどに使用される等速自在継手を被覆するブーツ及び等速自在継手に係り、特に、当該ブーツの大径部と蛇腹部との間に介在する肩部周辺の改良技術に関する。

周知のように、自動車のドライブシャフトなどに使用される等速自在継手には、継手内部に封入されたグリースの漏れ出し防止や継手内部への異物侵入防止を目的として蛇腹状のブーツが装着される。具体的には、図４に示すように、この種のブーツ１１は、その両端が等速自在継手の外側継手部材１２及びシャフト１３にそれぞれ嵌合されると共に、その両端の嵌合部がブーツバンド１４で締め付けられてそれぞれに固定される。この等速自在継手用ブーツは、一般にクロロプレンゴム（ＣＲ）等のゴム材料からなるゴムブーツと、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）等の樹脂材料からなる樹脂ブーツとに大別されるが、近年においては、耐回転膨張性や耐久性等の面から、樹脂ブーツが多く使用される傾向にある（特許文献１参照）。

そして、この種のブーツの一端を等速自在継手の外側継手部材１２に固定する場合には、外側継手部材１２の外周面１２ａの開口端面１２ｂ近傍にブーツ溝１２ｃを設け、そのブーツ溝１２ｃの外周側にブーツ１１の一端を被せると共に、そのブーツ１１の一端をブーツバンド１４により締めるという方法が一般的に採られている。
特開２００６−３１２９５３号公報

ところで、等速自在継手の軽量小型化という市場からの要求は、近年、益々強くなっていることから、外側継手部材１２を薄肉にして外径を小さくする必要性がある。しかしながら、等速自在継手が作動角を取って捩りトルクが付与された場合には、外側継手部材１２の開口端面１２ｂにおけるボール溝１２ｄ入り口部付近の応力が高くなる。そのため、外側継手部材１２を薄肉にした上にその開口端面１２ｂの近傍にブーツ溝１２ｃを形成したのでは、その近傍の応力が更に高くなり、外側継手部材１２の強度の低下を招く。

そこで、薄肉化しても十分な強度を有する外側継手部材１２を提供する為の一手段として、ブーツ溝１２ｃを外側継手部材１２の開口端面１２ｃの近傍に設けるのではなく、その近傍位置よりも外側継手部材１２の反開口端側に離隔した位置にブーツ溝１２ｃを設けることが考えられる。このようにすれば、外側継手部材１２の反開口端側は十分な肉厚を有することから、ブーツ溝１２ｃを形成することによる外側継手部材１２の強度への影響は少なくなる。

図５は、上記のような考えに基づいて、薄肉化した外側継手部材１２の外周面における従来よりも反開口端側に移行した位置にブーツ溝１２ｃを形成した状態で、ブーツ１１を取り付けた場合を例示するものである。すなわち、図５におけるブーツバンド１４と外側継手部材１２の開口端面１２ｂとの間のブーツ１１（以下、肩部１１ａと記す）の軸方向長さが、図４に示す場合に比べて長尺となり、上述の強度面の問題を回避することが可能となる。

しかしながら、このようなブーツ形状では、図６に示すように、等速自在継手の作動角θが大きくなった場合に、ブーツ１１の肩部１１ａに外周側に膨出するような態様で盛り上がりが生じる（一点鎖線で囲む部分参照）。そして、このようにブーツ１１の肩部１１ａに盛り上がりが生じる現象が繰り返されると、肩部１１ａの疲労寿命が低下する恐れがある。

また、図５に示すように、ブーツ１１の肩部１１ａが外側継手部材１２の外周面１２ａに広い領域で面接触すると、この等速自在継手を自動車のドライブシャフトに使用した場合に、路上から跳ね上がってくる石などにより外的損傷を受けやすくなる。これは、ブーツ１１の肩部１１ａにおける石などとの接触部分が、外側継手部材１２の外周面１２ａと面接触しているために弾性変形が阻害され、衝撃力を緩和できなくなることに由来するものである。

本発明は、上記事情に鑑み、等速自在継手が作動角を取った時のブーツの長い肩部における疲労寿命の低下、及び、石等によってブーツの長い肩部が損傷することを効果的に抑制してブーツの耐久性向上を図ることを技術的課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、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、前記外側継手部材の外周と前記シャフトの中間部外周との間に配設されるブーツであって、前記外側継手部材の外周面にブーツバンドで固定される筒状の大径部と、前記シャフトの外周面に固定される筒状の小径部と、前記大径部と小径部との間を接続する蛇腹部と、前記大径部と蛇腹部との間にあって外側継手部材の開口端側外周面に被さる肩部とを備え、作動角が０°の状態で、前記大径部のブーツバンドによる固定部を前記外側継手部材の開口端近傍から反開口端側に離隔させることにより前記肩部を前記外側継手部材の外周面に沿うように軸方向に所定長で延在させ且つ前記肩部の軸方向複数箇所に山部を設けたことを特徴とする。

このような構成によれば、等速自在継手の作動角が０°の状態にある時に、ブーツの肩部を外側継手部材の外周面に沿うように軸方向に所定長で延在させた上で、その肩部の複数箇所に山部を設けたことから、等速自在継手が作動角を取ることにより、ブーツの肩部の軸方向中間部を盛り上げさせるような力が作用しても、肩部の軸方向複数箇所に設けられた山部及びそれらの相互間の谷部の存在によって、その盛り上がりが抑制される。すなわち、上記のように肩部を盛り上げさせるような力が作用しても、軸方向複数箇所に設けられた山部が谷部を引き連れて盛り上がるように変形するという事態は、山部及び谷部が存在しない場合に比して、生じ難くなるため、疲労寿命低下を回避できることになる。また、ブーツの肩部の山部は、石などが衝突した際に、弾性変形しやすく緩衝作用が得られるため、ブーツの肩部の損傷を抑制することが可能となる。

上記構成において、前記肩部の軸方向複数箇所に設けた山部及びその相互間の谷部の形状が、継手が作動角を取った場合に、前記肩部の軸方向中間部の盛り上がりを抑制するように形成されていることが好ましい。

このような構成によれば、ブーツの肩部の複数箇所に設けた山部及びその相互間の谷部の形状が、作動角を取った場合に、ブーツの肩部における軸方向中間部の盛り上がりを抑制するように設定されているため、上述の請求項１の発明による作用効果、つまり作動角をとった場合のブーツの肩部における軸方向中間部の盛り上がりが抑制されるという作用効果を、より確実に得ることが可能となる。

また、本発明の等速自在継手は、上記構成の等速自在継手用ブーツを備えたことを特徴とする。

このような構成によれば、対応する上記の作用を有する。

上記構成において、前記外側継手部材の外周面が、前記大径部を固定するための溝を有し、該溝が前記等速自在継手の継手中心より、前記外側継手部材の反開口端側にあることが好ましい。

このような構成によれば、ブーツの大径部を固定するための溝が等速自在継手の継手中心より、外側継手部材の反開口端側にあるため、この溝の位置の外側継手部材の肉厚が継手中心の開口端側より厚く、この溝が外側継手部材の強度に与える悪影響が少なくなる。

上記構成において、前記外側継手部材の開口端側寄りの軸方向所定領域に、径が略同等の外周面部分を有し、該外周面部分に沿うように前記肩部が配設されていることが好ましい。

このような構成によれば、外側継手部材の開口端側寄りの軸方向所定領域に、径が略同等の外周面部分を有し、該外周面部分に沿うように肩部が配設されているため、外側継手部材の外周面が開口端側で縮径する場合に比して、ブーツの肩部における谷部が外側継手部材の外周面に接触しやすい状態とすることができる。そのため、外側継手部材の外周面が開口端側で縮径する場合には、肩部に仮に谷部が設けられていても、作動角を取ることにより、その谷部は自然に外側継手部材の外周面から離反して、肩部に盛り上がりが生じる場合と同様の問題を招き得るが、このような構成によれば、そのような問題は生じにくくなる。

本発明によれば、等速自在継手が作動角を取った時のブーツの長い肩部における繰り返し盛り上がり変形による疲労寿命低下、及び、石等によってブーツの長い肩部が損傷することを、効果的に抑制しブーツの耐久性向上を図ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る等速自在継手用ブーツを備えた固定式等速自在継手の作動角が０°の状態における軸方向断面図である。１は外側継手部材、２は内側継手部材、３はトルク伝達部材であるボール、４はケージ、５はブーツ、６はシャフトである。外側継手部材１は一端のマウス部１ａ、他端のステム部（図示省略）から成る。外側継手部材１のマウス部１ａは一端にて開口したカップ状で、その凹球面状内周面（以下、内球面という。）１ｂに、軸方向に延びた複数のボール溝１ｃが円周方向等間隔に形成されている。ボール溝１ｃは、マウス部１ａの開口端１ｄ（外側継手部材１の開口端１ｄ）まで延びている。外側継手部材１の外周面１ｅは、開口端側の軸方向所定領域で、径が同じ又は略同じであって、その外周面１ｅは、ブーツ５を固定するための溝１ｆ（以下ブーツ溝１ｆと記す）を有し、且つ、ブーツ溝１ｆは、継手中心Ｏよりも外側継手部材１の反開口端側に位置している。

内側継手部材２は、凸球面状外周面（以下、外球面という。）２ａを有し、その外球面２ａには軸方向に延びた複数のボール溝２ｂが円周方向等間隔に形成されると共に、それらのボール溝２ｂは内側継手部材２を軸方向に切り通すことにより形成されている。内側継手部材２はシャフト６とトルク伝達可能に結合するためのスプライン（またはセレーション）孔２ｃを有している。

外側継手部材１のボール溝１ｃと内側継手部材２のボール溝２ｂとは対をなし、各対のボール溝１ｃ，２ｂで構成されるトラックに１個ずつ、トルク伝達部材であるボール３が転動可能に組み込まれている。これらのボール３は、外側継手部材１のボール溝１ｃと内側継手部材２のボール溝２ｂとの間に介在してトルクを伝達するものであって、各ボール３は、ケージ４の円周方向に配設したポケット４ａ内に収容されている。ボール３の数は例えば６あるいは８個である。

ケージ４は、外側継手部材１と内側継手部材２との間に摺動可能に介在し、外球面４ｂにて外側継手部材１の内球面１ｃと摺接し、内球面４ｃにて内側継手部材２の外球面２ａと摺接する。ケージ４の内外球面４ｃ、４ｂやボール溝１ｃ、２ｂ等の摺動部は、継手内部のグリースにより潤滑される。

シャフト６は、内側継手部材２のスプライン（またはセレーション）孔２ｃに圧入され、サークリップ７等の止め輪により、内側継手部材２に対して抜け止めされている。これにより、シャフト６は、内側継手部材２にトルク伝達可能になっている。

外側継手部材１の開口端１ｄを覆って内部に封入したグリースの漏れを防止し、また、外部からの異物の侵入を防止するため、ブーツ５が装着してある。ブーツ５は熱可塑性ポリエステル系エラストマー等からなる樹脂ブーツである。ブーツ５は樹脂ブーツに限定されず例えばゴムブーツであってもよい。ブーツ５は、大径部５ａ、小径部５ｂ、蛇腹部５ｃ及び肩部５ｄを有する。大径部５ａは筒状であって、外側継手部材１のブーツ溝１ｆ付近に被せてブーツバンド５ｅで締め付けてある。小径部５ｂも筒状であって、シャフト６に嵌めてブーツバンド５ｆで締め付けてある。蛇腹部５ｃは、蛇腹状で大径部５ａと小径部５ｂとの間を接続している。肩部５ｄは、大径部５ａと蛇腹部５ｃとの間にあり、外側継手部材１の外周面１ｅの開口端側部分に被さっている。

肩部５ｄには、軸方向２箇所に山部５ｄ１が形成されており、これらの山部５ｄ１は高さが同一又は略同一である。山部５ｄ１の相互間には、１つの谷部５ｄ２が形成されている。山部５ｄ１は、肩部の軸方向３箇所以上に形成してもよく、その相互間の谷部５ｄ２も、山部５ｄ１の数に対応して、２つ以上形成してよい。

図２（Ａ）に拡大して示すように、山部５ｄ１の形状は、断面が円弧状である。谷部５ｄ２の形状は、断面の内周側輪郭線の一部に直線部分がある。谷部５ｄ２の断面の外周側輪郭線は円弧状である。山部５ｄ１の形状は、断面が円弧状に限らず、例えば図２（Ｂ）に示すような、断面が台形状のものや図２（Ｃ）に示すような断面が三角形状のものでもよい。谷部５ｄ２の形状は、断面の内周側輪郭線の一部に直線部分があるものに限らず、例えば円弧状としたものであってもよい。谷部５ｄ２の断面の外周側輪郭線は、円弧状に限らず、例えば図２（Ｂ）や図２（Ｃ）に示すように一部に直線部分があってもよい。

ブーツ５は、図３に示すように、固定式等速自在継手の作動角θが大きくなった場合でも、肩部５ｄにおける軸方向中間部の盛り上がりが抑制されるため、肩部５ｄにおける疲労寿命低下が抑制される。これは、上記形態のブーツ５における肩部５ｄの山部５ｄ１及び肩部５ｄ２の形状に由来するものである。

また、この固定式等速自在継手を自動車のドライブシャフトに使用した場合に、ブーツ５における肩部５ｄの山部５ｄ１が、弾性変形によりクッションの働きをするため、路上から跳ね上がってくる石などによる肩部５ｄの外的損傷が抑制される。

このように、上記形態のブーツ５では、肩部５ｄにおける軸方向中間部の盛り上がり変形による疲労寿命低下及び肩部５ｄにおける外的損傷が抑制されることにより、耐久性が向上する。

上記実施形態は、本発明を固定式等速自在継手用ブーツ及び固定式等速自在継手に適用したものであるが、本発明はこれ以外の等速自在継手用ブーツ及び等速自在継手にも適用可能である。例えば、ダブルオフセット型、クロスグルーブ型、トリポード型等の摺動式等速自在継手用ブーツ及び摺動式等速自在継手にも適用可能である。

本発明の実施形態に係る等速自在継手用ブーツを備えた固定式等速自在継手の作動角０°の状態における軸方向断面図である。 本発明の実施形態に係る等速自在継手用ブーツの肩部における軸方向断面の拡大図であって、（Ａ）は図１に対応するもので、（Ｂ）及び（Ｃ）は図１とは別の実施形態に対応するものである。 図１の等速自在継手用ブーツを備えた固定式等速自在継手の作動角θが大きい状態における軸方向断面図である。 従来の等速自在継手用ブーツを備えた固定式等速自在継手の作動角０°の状態における軸方向断面図である。 従来の長い肩部を有する等速自在継手用ブーツを備えた固定式等速自在継手の作動角０°の状態における軸方向断面図である。 図５の等速自在継手用ブーツを備えた固定式等速自在継手の作動角θが大きい状態における軸方向断面図である。

符号の説明

１ 外側継手部材
１ｄ 外側継手部材の開口端
１ｅ 外側継手部材の外周面
１ｆ 外側継手部材の溝（ブーツ溝）
２ 内側継手部材
３ トルク伝達部材（ボール）
５ ブーツ
５ａ ブーツの大径部
５ｂ ブーツの小径部
５ｃ ブーツの蛇腹部
５ｄ ブーツの肩部
５ｄ１ ブーツの肩部における山部
５ｄ２ ブーツの肩部における谷部
５ｅ ブーツの大径部用ブーツバンド
６ シャフト
Ｏ 継手中心
θ 作動角

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、前記外側継手部材の外周と前記シャフトの中間部外周との間に配設されるブーツであって、前記外側継手部材の外周面にブーツバンドで固定される筒状の大径部と、前記シャフトの外周面に固定される筒状の小径部と、前記大径部と小径部との間を接続する蛇腹部と、前記大径部と蛇腹部との間にあって外側継手部材の開口端側外周面に被さる肩部とを備え、作動角が０°の状態で、前記大径部のブーツバンドによる固定部を前記外側継手部材の開口端近傍から反開口端側に離隔させることにより前記肩部を前記外側継手部材の外周面に沿うように軸方向に所定長で延在させ且つ前記肩部の軸方向複数箇所に山部を設けたことを特徴とする等速自在継手用ブーツ。
2. 前記肩部の軸方向複数箇所に設けた山部及びその相互間の谷部の形状が、継手が作動角を取った場合に、前記肩部の軸方向中間部の盛り上がりを抑制するように形成されてい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. 請求項１〜２のいずれか１項に記載の等速自在継手用ブーツを備えたことを特徴とする等速自在継手。
4. 前記外側継手部材の外周面が、前記大径部を固定するための溝を有し、該溝が前記等速自在継手の継手中心より、前記外側継手部材の反開口端側にあることを特徴とする請求項３に記載の等速自在継手。
5. 前記外側継手部材の開口端側寄りの軸方向所定領域に、径が略同等の外周面部分を有し、該外周面部分に沿うように前記肩部が配設されていることを特徴とする請求項３に記載の等速自在継手。

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