JP2009127636A - 等速ジョイント用ブーツ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、相手部材との当接による蛇腹腹部の摩耗や亀裂の発生を抑制して、シャフトを最大ジョイント角にまで傾倒させてもシール機能を高く維持することができる等速ジョイント用ブーツを提供することを課題とする。
【解決手段】本発明の等速ジョイント用ブーツは、ブロー成形したブーツ本体とこのブーツ本体の大径筒部に挿入されるリング状のグロメットとからなり、グロメットは、相手部材の凹部に係合する位置決め突起と相手部材の端面に沿って径方向に延びる係合部との間にグロメットに負荷される軸方向の押圧力を緩和する屈曲部を有する。
【選択図】図３

Description

本発明は、前輪駆動車のドライブシャフト用ジョイントなどに不可欠な等速ジョイントに被覆され、等速ジョイントのジョイント部への水や埃の侵入を阻止するブーツに関する。

等速ジョイントのジョイント部は従来よりグリースが封入された蛇腹形状のブーツで覆われ、水や埃の侵入を阻止することによって大角度で滑らかな回転が維持されている。この等速ジョイント用ブーツは、ジョイントアウターレースなどに保持される大径の大径筒部と、大径筒部より小径でシャフトに保持される小径筒部と、大径筒部と小径筒部とを一体的に連結する略円錐台形状の蛇腹部とから構成されている。そして、使用時にはジョイントアウターレースなどとシャフトのなす角度（ジョイント角）の変化に応じて蛇腹部が変形するため、その角度が大きくなってもブーツによってジョイント部を確実にシールすることができる。

この等速ジョイント用ブーツには、耐候性や耐疲労性に優れた熱可塑性エラストマが用いられている。しかしながら材質が熱可塑性エラストマでは、異形嵌合もしくは非円形嵌合の場合が多い大径筒部では、シール性の確保が難しいという問題があった。

そこで、ブーツ本体をポリエステル系熱可塑性エラストマで形成し、その大径筒部に軟質ゴム製のリング状のグロメットを挿入した等速ジョイント用ブーツが提案されている（例えば特許文献１参照）。この等速ジョイント用ブーツによれば、厚肉部と薄肉部を有する内周面が非円形のグロメットであっても、射出成形などで精度よく製造することができる。従って、ブーツ本体はさほど形状精度が高くなくてもよいのでブロー成形で製造することが可能となる。このようなグロメットを用いる等速ジョイント用ブーツでは、クランプによる締結力がブーツ本体の大径筒部を介してグロメットに伝わり、グロメットが弾性変形して相手部材に密着することで高いシール機能を発現することができる。

図７は従来のグロメットを有する等速ジョイント用ブーツの大径筒部の要部拡大断面図である。この等速ジョイント用ブーツ２００は、ブーツ本体１と、ブーツ本体１の大径筒部１１内に挿入されたリング状のグロメット２とから構成されている。

大径筒部１１は、相手部材３に締結するクランプを受け入れるクランプ溝１４を形成した締結部１１１と、この締結部１１１から軸方向に延び蛇腹部１２に連なる肩部１１２とからなっている。

また、グロメット２はその内周表面にシール突条２２と相手部材３の外周表面の凹部３ａと係合する位置決め突起２３とを有し、蛇腹部１２側で相手部材３の端面３ｂに係合する係合部２６が形成されている。

かかる構成の等速ジョイント用ブーツ２００をクランプ５によって相手部材３に組み付け、シャフト（図示せず）を傾斜させた場合の蛇腹部１２の変形の様子を図８に示す。蛇腹部１２は、シャフトの傾斜に伴い相手部材３側へ折り重ねられて第１谷部３１の近傍の腹部がグロメット２の係合部２６に押し付けられる。グロメット２は、蛇腹部１２よりも軟質であるので、蛇腹部１２の剛性により、ジョイント角の増大に伴う第１谷部３１の移動に沿って外周側に変形する。このためシール突条２２ａが相手部材表面から離間してシール機能が低下することがあった。

このような不都合を解消するために、第１谷部３１が当接するグロメット２の係合部２６を設けない場合には、第１谷部３１は相手部材３の端面３ｂに直接当接することになる。このためブーツを広角度に屈曲変形させて回転すると、蛇腹部１２が相手部材端面３ｂに強く押圧されて摺接することになり、蛇腹部１２の腹部が摩耗したり亀裂を生じる虞があった。
特開２００５−２４０９６２号公報

本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、シャフトを最大ジョイント角にまで傾倒したときでもグロメットによるシール機能を高く維持できるとともに、蛇腹腹部の摩耗や亀裂の発生を回避することができる等速ジョイント用ブーツを提供することを課題とする。

本発明の等速ジョイント用ブーツは、シャフトに保持される小径筒部と、この小径筒部と離間して同軸的に配置され小径筒部より大径の大径筒部と、小径筒部と大径筒部とを一体的に連結する略円錐台形状の蛇腹部とからなるブーツ本体と、大径筒部より軟質の材料から形成され内周断面が非円形で、内周表面にシール突条と相手部材の外周表面の凹部に係合する位置決め突起とを有するととのに、相手部材の端面に沿って径方向に延びる係合部を有し、大径筒部内に挿入された後に相手部材に嵌合されるリング状のグロメットとよりなり、大径筒部の外周表面から締結部材を縮径させることで相手部材に大径筒部及びグロメットが締結される等速ジョイント用ブーツであって、グロメットは、位置決め突起と係合部との間に少なくとも１つの山部又は谷部よりなる蛇腹状の屈曲部を有することを特徴とする。

本発明の等速ジョイント用ブーツによれば、ジョイント角が増大したときには蛇腹部がグロメットの係合部と接触する。このため、蛇腹腹部の摩耗や亀裂が発生しにくい。また、蛇腹部がグロメットの係合部と接触して係合部を軸方向に押圧しても、位置決め突起と係合部との間に設けられた蛇腹状の屈曲部が変形することでグロメットに作用する押圧力は吸収緩和される。このためシール突条が相手部材表面から離間することがない。従って、本発明によれば、ジョイント角が増大した場合でも、蛇腹部の摩耗や亀裂の発生を回避することができるとともに、シール機能を高く維持することができる。

本発明の等速ジョイント用ブーツにおいて、大径筒部およびグロメットが相手部材に締結された状態において、グロメットの係合部と相手部材の端面との間に隙間を有することが望ましい。この時、隙間はグロメット全長の４〜２２％とするとよい。

グロメットの係合部と相手部材の端面との間に隙間を設けることで、蛇腹によりグロメットに作用する軸方向の押圧力をより一層緩和することができる。

以下、本発明の一実施の形態について図１〜６を参照しながら説明する。図１は本実施形態の等速ジョイント用ブーツの分解斜視図であり、図２は該ブーツの軸方向断面図、図３は該ブーツの大径筒部の要部拡大断面図である。なお、図７と同様の箇所には同じ符号を付した。

この等速ジョイント用ブーツ１００は、ブーツ本体１と、ブーツ本体１の大径筒部１１内に挿入されたリング状のグロメット２とから構成されている。ブーツ本体１は比較的硬質の熱可塑性エラストマからブロー成形により形成され、グロメット２はゴムまたは比較的軟質の熱可塑性エラストマから射出成形により形成されている。

ブーツ本体１は、小径筒部１０と、小径筒部１０より大径の大径筒部１１と、小径筒部１０と大径筒部１１を一体的に連結する略円錐台形状の蛇腹部１２とよりなる。

大径筒部１１は、グロメット２の外周面にクランプによって外嵌固定される短円筒状をなしている。大径筒部１１は、外周側にクランプを受け入れるクランプ溝１４を備えるとともに、内周側にシール突条１３を備える締結部１１１と、クランプ溝１４の一端部を構成し該締結部１１１より蛇腹側に延伸して締結部１１１と蛇腹部１２とを連結する肩部１１２とからなる。

小径筒部１０は、シャフトの外周面にクランプによって外嵌固定される短円筒状をなしており、大径筒部１１と同軸的に配置されている。図示はしないが小径筒部１０にも、外周側には締結クランプを受け入れるための溝が設けられ、また、内周側にはシャフトに弾接するシール突条が設けられている。

蛇腹部１２は、両端に口径差のある断面円形の蛇腹体であり、その内部にグリース封入空間１５を形成している。蛇腹部１２は、大径筒部１１側から順に第１谷部３１、第１山部３２、第２谷部３３、第２山部３４、・・・と複数の谷部と山部が交互に連続してなり、山部および谷部の径が大径筒部１１から小径筒部１０へと順次小さくなるように形成されている。

グロメット２は、大径筒部１１に挿入された状態で相手部材であるジョイントアウターレース（以後、単にアウターレースという）３に嵌合される。このグロメット２は、外周は真円形であるが、内周表面はアウターレース３の外周表面に対応した非円形をなし、厚肉部２０と薄肉部２１とが円周方向に交互に形成されている。なお、厚肉部２０よりも薄肉で薄肉部２１よりも厚肉の中肉部（図示せず）が形成されているものもあるが、本明細書では、中肉部は厚肉部に含むものとする。

グロメット２の内周表面には、アウターレース３に弾接する三条のリング状のシール突条２２が周方向に延びて全周に互いに平行に形成されている。また、各薄肉部２１の一端面の近傍には、周方向に延びる位置決め突起２３がそれぞれ形成されている。

一方、グロメット２の外周表面には、大径筒部１１のシール突条１３が係合するリング溝２４が形成されている。また、グロメット２の蛇腹部１２側の端部は、アウターレース３の端面３ｂに沿って径方向に延びる係止部２６となっており、シール突条２２とこの係止部２６との間には蛇腹状の屈曲部２８が形成されている。他方、位置決め突起２３のある他端側には大径筒部１１側の位置決めストッパとしての突部２５が外周表面から突出するように形成されている。

アウターレース３は、径の大きな一般部３０と、径の小さな座刳り部３１とが周方向に交互に形成され、各大径部３０の表面にはグロメット２の位置決め突起２３が係合する周方向に延びる凹部３ａがそれぞれ形成されている。

図４は、本実施形態の等速用ジョイントブーツ１００をクランプ５によってアウターレース３に組み付け、シャフトを最大ジョイント角に傾斜させた場合の蛇腹部１２の変形の様子を示す要部断面図である。蛇腹部１２は、アウターレース３側へ折り重ねられ第１谷部３１の近傍がグロメット２の係止部２６に押し付けられる。しかし、蛇腹部１２の剛性によりグロメット２に作用する軸方向の押圧力は、グロメット２の蛇腹状の屈曲部２８の伸縮によって吸収・緩和される。このため、アウターレース３に対するグロメット２の軸方向の摺動は小さくなるので、シール突条２２のシール機能は損なわれることなく、ブーツ本来の優れた高いシール性を維持することができる。また、蛇腹部１２はアウターレース端面３ａに直接摺接することがないので、蛇腹部１２の耐久性を損なうこともない。

なお、上記では、位置決め突起２３が係止部２６の他端側に形成されているグロメットの形態について説明したが、グロメットにける位置決め突起２３の形成位置は特に限定されない。つまり、屈曲部２８が係止部２６と位置決め突起２３との間に形成されておれば、位置決め突起２３は締結部の直下（図５）やアウターレース３の端部近傍（図６）であってもよい。また、屈曲部２８は係止部２６に近接して設けられることが望ましく、係止部２６に連続して形成するとよい。屈曲部２８は少なくとも１個以上の山部（又は谷部）を有すればよく、屈曲部２８の形状は蛇腹部１２の押圧力や蛇腹の変位などを考慮して適宜決定すればよい。屈曲部２８の厚さは、シール突条２２や位置決め突起２３、クランプ溝１４などを除く一般部の厚さや係合部２６の厚さよりも薄い方が望ましく、一般部の厚さの５０〜８５％とすることが好ましい。

また、図５に示すように、大径筒部およびグロメットが相手部材に締結された状態において、グロメット２の係合部２６とアウターレース３の端面３ａとの間に隙間ｄを有することが望ましい。このようにグロメット２の係合部２６とアウターレース３の端面３ａとの間に隙間ｄを設けることで、グロメット２に作用する軸方向の押圧力をより一層緩和することができる。この時、隙間ｄはグロメット２の全長Ｇの４〜２２％とするとよい。隙間ｄが４％未満では押圧力緩和の更なる効果が小さい。また、２２％を越えて広いと蛇腹部１２の変位を阻害する虞があるので好ましくない。より好ましくは、１０〜２０％である。

以上のように、本実施形態の等速ジョイント用ブーツ１００によれば、蛇腹部１２の耐久性を維持しつつ、優れたシール性を発揮することができる。

図３に示す等速ジョイント用ブーツ１００（実施例）と、図７に示す従来の等速ジョイント用ブーツ２００（比較例）について、それぞれをアウターレース３に組み付け、シャフトを最大ジョイント角に傾斜させた場合のシール突条２２のシール面圧を比較した。なお、シール突条２２の面圧は、面圧シートを用いて三条のシール突条２２の全体の面圧とした。

（実施例）
全長Ｇが２６ｍｍであり、その屈曲部２８が厚さｔ：１．５ｍｍ、長さＬ：５．５ｍｍ、谷部が２個のグロメットを用いて組み付けた等速ジョイント用ブーツ１００を実施例とした。

（比較例）
図７に示す屈曲部を有さないグロメットを用いた従来の等速ジョイント用ブーツ２００である。屈曲部以外は、実施例と同様とした。

（測定結果）
測定結果を図９に示した。同図より知られるように、シール面圧は、実施例では３０ＭＰａであり、比較例では２０ＭＰａであった。実施例では比較例に比べてシール面圧が５０％向上しており、実施例の等速ジョイント用ブーツは本来の優れたシール性を維持していることが確認できた。

本実施形態の等速ジョイント用ブーツの分解斜視図である。 本実施形態の等速ジョイント用ブーツの軸方向断面図である。 本実施形態の等速ジョイント用ブーツの大径筒部の要部拡大断面図である。 本実施形態の等速用ジョイントブーツを組み付け、シャフトを最大ジョイント角に傾斜させた場合の蛇腹部の変形の様子を示す要部断面図である。 変形例の大径筒部の要部拡大断面図である。 変形例の大径筒部の要部拡大断面図である。 従来の等速ジョイント用ブーツの大径筒部の要部拡大断面図である。 従来の等速用ジョイントブーツを組み付け、シャフトを傾斜させた場合の蛇腹部の変形の様子を示す要部断面図である。 実施例と比較例の等速ジョイント用ブーツのシール面圧の測定結果を示す説明図である。

符号の説明

１：ブーツ本体 ２：グロメット ３：ジョイントアウターレース（相手部材） ３ｂ：アウターレース端面 ５：クランプ １０：小径筒部 １１：大径筒部 １２：蛇腹部 ２２：シール突条 ２３：位置決め突起 ２６：係合部 ２８：屈曲部 ３１：第１谷部

Claims (3)

1. シャフトに保持される小径筒部と、該小径筒部と離間して同軸的に配置され該小径筒部より大径の大径筒部と、該小径筒部と該大径筒部とを一体的に連結する略円錐台形状の蛇腹部とからなるブーツ本体と、
   該大径筒部より軟質の材料から形成され内周断面が非円形で、内周表面にシール突条と相手部材の外周表面の凹部に係合する位置決め突起とを有するとともに、該相手部材の端面に沿って径方向に延びる係合部を有し、該大径筒部内に挿入された後に該相手部材に嵌合されるリング状のグロメットとよりなり、
   該大径筒部の外周表面から締結部材を縮径させることで相手部材に該大径筒部及び該グロメットが締結される等速ジョイント用ブーツであって、
   前記グロメットは、前記位置決め突起と前記係合部との間に少なくとも１つの山部又は谷部よりなる蛇腹状の屈曲部を有することを特徴とする等速ジョイント用ブーツ。
2. 前記大径筒部および前記グロメットが前記相手部材に締結された状態において、前記グロメットの係合部と前記相手部材の端面との間に隙間を有する請求項１に記載の等速ジョイント用ブーツ。
3. 前記隙間は前記グロメット全長の４〜２２％である請求項２に記載の等速ジョイント用ブーツ。

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