JP2009275758A - 等速自在継手用ブーツ - Google Patents

Abstract

【課題】山部同士の摩耗性や谷部とシャフトとの摩耗性、山谷部の疲労性の良好なバランスを保つことが可能となって、耐久性が向上する等速自在継手用ブーツを提供する。
【解決手段】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装着される大径部１３と、等速自在継手の内側継手部材に連結されたシャフト９に装着される小径部１４と、大径部１３と小径部１４との間に配置される蛇腹部１５とを備える。蛇腹部１５は、複数の山部７と、山部７と軸方向に沿って交互に配設される複数の谷部６と、隣合う山部７と谷部６とを連結する複数の連結部１２とを備える。大径部１３に最も近い山部７の外径縁と小径部１４に最も近い山部７の外径縁とを結ぶ直線Ｌ１上又は直線Ｌ１よりも内径側に、他の山部７の外径縁が位置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、等速自在継手用ブーツに関する。

等速自在継手は、従来自動車向けの用途としては、ドライブシャフト用として使用されることが多かった。しかしながら、近年では燃費向上やＮＶＨ向上のため、後輪に動力を伝えるプロペラシャフトにも用いられることが多くなってきた。

また、等速自在継手は継手内部にグリースを封入させるため、継手開口部をブーツで覆うことで、内部のグリースが流出しないようにシールしている。この種のブーツは、等速自在継手の外側継手部材としての外輪に固定される大径部と、内側継手部材としての内輪から延びるシャフトに固定される小径部と、大径部と小径部との間に設けられ、谷部と山部とが交互に形成された蛇腹部とを有する。そして、大径部と小径部とはそれぞれブーツバンドが装着されることによって固定される。

等速自在継手用ブーツには、クロロプレンゴム等を使用したゴム製ブーツが主流であったが、近年は耐久性向上のため熱可塑性の樹脂材料が用いられるようになってきた。この樹脂材料を用いたブーツの形状は種々のものが知られている（特許文献１〜特許文献７）。
実開平９−８９１０８号公報 実開平７−１０５６１号公報 実開平６−８２４６３号公報 特開２００２−２５７１５２号公報 特開平６−１２９５３６号公報 特開平８−１３５６７５号公報 実開平７−３８７５８号公報

前記特許文献等に記載の等速ジョイント用樹脂ブーツは自動車のドライブシャフト等に使用されるものである。すなわち、従来の樹脂ブーツは自動車のドライブシャフト用として開発されていたためである。このため、大角度（50°）まで折り曲げ可能だが、背反事項としてブーツ自体が大きくなる。そのため、高速回転時には最大回転数３０００ｒｐｍ程度でブーツが膨張し破損してしまう。

また、自動車のプロペラシャフト用としては、折り曲げ可能な角度は低角度（20°程度以下）で十分であるが、高速回転時に最大回転数：７０００〜１００００ｒｐｍ程度でも使用可能であることを要求される。

そのため、ドライブシャフト用に設計された樹脂ブーツは高速回転時にブーツが膨張し破損してしまうため、プロペラシャフト用には適用不可であった。

本発明は、上記課題に鑑みて、山部同士の摩耗性や谷部とシャフトとの摩耗性、山谷部の疲労性の良好なバランスを保つことが可能となって、耐久性が向上する等速自在継手用ブーツおよびこのようなブーツを使用可能な等速自在継手を提供する。

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装着される大径部と、等速自在継手の内側継手部材に連結されたシャフトに装着される小径部と、大径部と小径部との間に配置される蛇腹部とを備えた等速自在継手用ブーツにおいて、蛇腹部は、複数の山部と、この山部と軸方向に沿って交互に配設される複数の谷部と、隣合う山部と谷部とを連結する複数の連結部とを備え、大径部に最も近い山部の外径縁と小径部に最も近い山部の外径縁とを結ぶ直線上又はこの直線よりも内径側に、他の山部の外径縁が位置し、かつ、山部を、大径部側の複数の山部からなる大径側群と、小径部側の複数の山部からなる小径側群とに分け、大径側群の山部の肉厚を小径側群の山部の肉厚よりも薄くしたものである。

本発明の等速自在継手用ブーツによれば、大径部に最も近い山部の外径縁と小径部に最も近い山部の外径縁とを結ぶ直線上又はこの直線よりも内径側に、他の山部の外径縁が位置するので、高速回転中においてもブーツ中央部が外径側へ大きく膨らむことを抑えることができる。また、大径部が等速自在継手の外側継手部材に装着されているので、大径部に最も近い山部の外径側へ膨張は抑えられる。小径部がシャフトに固定されるので、小径部に最も近い山部の外径側へ膨張は抑えられる。

この種のブーツは一般的には、軸方向に圧縮した状態で装着される。このため、山部を、大径部側の複数の山部からなる大径側群と、小径部側の複数の山部からなる小径側群とに分け、大径側群の山部の肉厚を小径側群の山部の肉厚よりも薄くすることによって、このブーツを等速自在継手に装着（軸方向に圧縮した状態での装着）した際、小径側の山部の開き角度は変化せずに大きく開いたままであるが、大径側の山部の開き角度は小さくなる。

山部の最外径が大きいの方が高速回転時に遠心力の影響を受ける。大径部に近い山部の最外径が大きくなる。このため、大径側の山部の開き角度が小さくなっていれば、この遠心力が作用しても、この大径部側の山部の外径側への膨張を防止できる。

蛇腹部の山部の数が５である場合、小径部に最も近い山部と、これに隣り合う山部との２個を小径側群とし、他の３個の山部を大径側群としたり、小径部に最も近い山部と、これに隣り合う山部と、さらに隣り合う山部との３個を小径側群とし、他の２個の山部を大径側群としたりすることができる。

蛇腹部の山部の数が６以上である場合、小径部に最も近い山部と、これに隣り合う山部との２個を小径側群とし、他の山部を大径側群としたり、小径部に最も近い山部と、これに隣り合う山部と、さらに隣り合う山部との３個を小径側群とし、他の山部を大径側群としたりすることができる。

ブーツ材質として、熱可塑性ポリエステル系エラストマーを使用することができる。

本発明では、高速回転時においても、ブーツ中央部の膨張（外径側への膨らみ）を防止でき、低角度・高速回転で使用された際にブーツ寿命（耐久性）・回転膨張性が良好となる。特に、大径側群の山部の肉厚を小径側群の山部の肉厚よりも薄くすることによって、高速回転時のブーツの膨張を有効に防止できる。

ブーツ材料を熱可塑性エラストマーとすることによって、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。

このように、本発明にかかるブーツは、低角度・高速回転での使用に耐えることができ、プロペラシャフト用等速自在継手に最適となる。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。図１に本発明に係る等速自在継手用ブーツを示し、図２に等速自在継手用ブーツを使用した等速自在継手を示している。

この等速自在継手は、図２に示すように、内周面に複数の案内溝（トラック溝）４を軸方向に形成した外側継手部材としての外輪１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２と、外輪１の案内溝４と内輪２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３と、ボール３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２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。

等速自在継手用ブーツ１０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、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。

また、等速自在継手用ブーツ１０は、硬さが、ＪＩＳ Ｋ６２５３によるデュロメータＤで３５以上５０以下である熱可塑性ポリエステル系エラストマーとすることができる。熱可塑性ポリエステル系エラストマーは、加硫ゴムのような非常に柔軟な材料と、ポリスチレン、ポリアミドやポリブチレンテレフタレートのような高剛性な熱可塑性樹脂との中間の弾性率を持つ材料である。この熱可塑性ポリエステル系エラストマーは、加硫ゴムと高剛性な熱可塑性樹脂の両者の特徴を有し、変形を受けても、元の形状に復元するゴム弾性、加硫ゴムより高い機械的強度、一般的な熱可塑性樹脂に適用できる全ての成形加工法が適用できる熱可塑性などの特徴を示す材料である。

等速自在継手用ブーツ１０は、等速自在継手の外側継手部材（外輪１）の開口端部に装着される大径部１３と、等速自在継手の内側継手部材（内輪２）に連結されたシャフト９に装着される小径部１４と、大径部１３と小径部１４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７と谷部６とを有する蛇腹部１５とを備える。山部７と谷部６とは傾斜部（連結部）１２にて連結されている。

外輪１の開口部側の外周面には、周方向に沿った溝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１３が外嵌される。そして、ブーツ１０の大径部１３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１３を外輪１に固定している。

シャフト９には、外輪１から所定量突出した位置に、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１４がブーツ取付部２２に外嵌される。そして、ブーツ１０の小径部１４の外周面に形成された嵌合溝１９にブーツバンド１８を嵌着することによって、小径部１４をシャフト９に固定している。

蛇腹部１５において、山部７を小径部１４側から大径部１３に向かって順に第１山７ａ、第２山７ｂ、第３山７ｃ、第４山７ｄ、第５山７ｅと呼び、谷部６を小径部１４側から大径部１３に向かって順に第１谷６ａ、第２谷６ｂ、第３谷６ｃ、第４谷６ｄ、第５谷６ｅと呼ぶ場合がある。

図３に示すように、蛇腹部１５において、谷部６はその断面形状をＵ字形状としている。また、谷部６と山部７とを連結する連結部１２を直線状としている。

蛇腹部１５は、大径部１３に最も近い山部７（７ｅ）の外径縁と小径部１４に最も近い山部７（７ａ）の外径縁とを結ぶ直線Ｌ１直線よりも内径側に、他の山部７（７ｂ、７ｃ、７ｄ）の外径縁が位置する。

また、大径部側の複数の山部７からなる大径側群２６と、小径部側の複数の山部７からなる小径側群２５とに分け、大径側群２６の山部７の肉厚Ｔを小径側群２５の山部７の肉厚Ｔよりも薄くする。

図例の場合、小径側群２５は、第１山７ａと第２山７ｂであり、大径側群２６は、他の第３山７ｃ、第４山７ｄ、第５山７ｅである。そして、第１山７ａの肉厚をＴ１とし、第２山７ｂをＴ２とし、第３山７ｃの肉厚をＴ３とし、第４山７ｄの肉厚をＴ４とし、第５山７ｅの肉厚をＴ５とした場合、[Ｔ１、Ｔ２]＞[Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５]としている。すなわち、Ｔ１とＴ２は、Ｔ３、Ｔ４、及びＴ５よりも肉厚が大きいことであり、Ｔ１とＴ２とは同一であっても、どちらかが小さかったりしてもよい。また、Ｔ３とＴ４とＴ５とは全てが同一であったり、Ｔ３とＴ４とＴ５のうちいずれか一つが大きかったり、小さかったり、全てが相異していていしてもよい。

ところで、前記実施形態では、大径部１３に最も近い山部７の外径縁と小径部１４に最も近い山部７の外径縁とを結ぶ直線Ｌ１よりも内径側に、他の山部７の外径縁が位置するものであったが、他の山部７の外径縁が直線Ｌ１上に配設されるものであってもよい。

また、小径側群２５として、第１山７ａと第２山７ｂと第３山７ｃであり、大径側群２６として、他の第４山７ｄ、第５山７ｅであってもよい。この場合、第１山７ａの肉厚をＴ１とし、第２山７ｂをＴ２とし、第３山７ｃの肉厚をＴ３とし、第４山７ｄの肉厚をＴ４とし、第５山７ｅの肉厚をＴ５とした場合、[Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３]＞[Ｔ４、Ｔ５]としている。なお、この場合であっても、大径部１３に最も近い山部７の外径縁と小径部１４に最も近い山部７の外径縁とを結ぶ直線Ｌ１上又はこの直線Ｌ１よりも内径側に、他の山部７の外径縁が位置する。

蛇腹部１５の山部７が６個である場合、小径側群２５として、第１山７ａと第２山７ｂとし、大径側群２６として、他の第３山７ｃと第４山７ｄと第５山７ｅとすることができる。この場合、第１山７ａの肉厚をＴ１とし、第２山７ｂをＴ２とし、第３山７ｃの肉厚をＴ３とし、第４山７ｄの肉厚をＴ４とし、第５山７ｅの肉厚をＴ５とし、第６山７ｆの肉厚をＴ６とした場合、[Ｔ１、Ｔ２]＞[Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６]とすることになる。

また、蛇腹部１５の山部７が６個である場合において、小径側群２５を、第１山７ａと第２山７ｂと第３山７ｃとし、大径側群２６を、第４山７ｄ、第５山７ｅ、第６山７ｆとすることができる。この場合、[Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３]＞[Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６]とすることになる。なお、蛇腹部１５の山部７が６個であっても、大径部１３に最も近い山部７の外径縁と小径部１４に最も近い山部７の外径縁とを結ぶ直線Ｌ１上又はこの直線Ｌ１よりも内径側に、他の山部７の外径縁が位置する。

本発明では、大径部１３に最も近い山部７の外径縁と小径部１４に最も近い山部７の縁とを結ぶ直線Ｌ１上又はこの直線Ｌ１よりも内径側に、他の山部７の外径縁が位置するので、高速回転中においてもブーツ中央部が外径側へ膨らむことを抑えることができる。また、大径部１３が等速自在継手の外側継手部材に装着されているので、大径部１３に最も近い山部７の外径側へ膨張は抑えられる。小径部１４がシャフト９に固定されるので、小径部１４に最も近い山部７の外径側へ膨張は抑えられる。

このため、高速回転時においても、ブーツ中央部の膨張（外径方向への膨らみ）を防止でき、低角度・高速回転で使用された際にブーツ寿命（耐久性）・回転膨張性が良好となる。特に、小径側群の山部７の肉厚Ｔを大径側群の山部７の肉厚Ｔよりも薄くすることによって、高速回転時のブーツの膨張を有効に防止できる。

ブーツ材料を熱可塑性エラストマーとすることによって、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。

このように、本発明にかかるブーツは、低角度・高速回転での使用に耐えることができ、プロペラシャフト用等速自在継手に最適となる。

また、谷部６を断面Ｕ字状に形成すれば、より耐久性（谷部の疲労性と蛇腹部の凹み防止）を向上することができる。谷部６の断面形状をＵ字状とするともに、山部７と谷部６とを連結する連結部１２が直線状であれば、大きな作動角を取った際に、蛇腹部１５が円滑に折畳み変形することができる。

硬さが、ＪＩＳ Ｋ６２５３によるデュロメータＤで３５以上５０以下である熱可塑性ポリエステル系エラストマーとすることにより、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長期にわたって発揮することができる。なお、硬さが、ＪＩＳ Ｋ６２５３によるデュロメータＤで３５未満の場合や、５０を超える場合は、疲労性や摩耗性にあまり優れるものではない。

このため、本発明のブーツは、ツェッパ型、バーフィールド型等の固定式等速自在継手や、外側継手部材の軸線方向にスライドする機構を備えたタイプ（例えば、ダブルオフセット型、トリポード型、クロスグルーブ型等の摺動式等速自在継手）など、あらゆる等速自在継手に適用できる。これにより、疲労性や摩耗性に優れた等速自在継手用ブーツを装着した、耐久性に優れる等速自在継手を構成することができる。すなわち、ブーツにおける蛇腹部１５の大径部側の山部７は、適切な剛性を保持した上で、大きな作動角を取った際に円滑に折畳み変形することが求められ、それを達成することに本発明のものが適している。

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、蛇腹部１５として、山部７が７個以上であってもよい。この場合、小径部１４に最も近い山部７と、これに隣り合う山部７との２個、又は、小径部１４に最も近い山部７と、これに隣り合う山部７と、さらに隣り合う山部７との３個を小径側群２５とし、他の山部７を大径側群２６の山部７とすることになる。また、摺動式等速自在継手の場合は、固定式等速自在継手よりも作動角が大きくないことから、デュロメータＤによる硬さが５０を超える熱可塑性ポリエステル系エラストマーを使用することができる。あるいは、固定式等速自在継手においても、後輪用駆動軸に適用する場合は、作動角が大きくないことから、デュロメータＤによる硬さが５０を超える熱可塑性ポリエステル系エラストマーを使用することができる。なお、ブーツ材質として、熱可塑性ポリエステル系エラストマーに限るものではなく、従来からこの種のブーツに使用されている樹脂であればよい。

本発明の実施形態を示す等速自在継手用ブーツの断面図である。 前記等速自在継手用ブーツを使用した等速自在継手の断面図である。 前記等速自在継手用ブーツの拡大断面図である。

符号の説明

６ 谷部
７ 山部
１２ 連結部
１３ 大径部
１４ 小径部
１５ 蛇腹部
２５ 小径側群
２６ 大径側群

Claims (6)

1. 等速自在継手の外側継手部材に装着される大径部と、等速自在継手の内側継手部材に連結されたシャフトに装着される小径部と、大径部と小径部との間に配置される蛇腹部とを備えた等速自在継手用ブーツにおいて、
   蛇腹部は、複数の山部と、この山部と軸方向に沿って交互に配設される複数の谷部と、隣合う山部と谷部とを連結する複数の連結部とを備え、大径部に最も近い山部の外径縁と小径部に最も近い山部の外径縁とを結ぶ直線上又はこの直線よりも内径側に、他の山部の外径縁が位置し、かつ、山部を、大径部側の複数の山部からなる大径側群と、小径部側の複数の山部からなる小径側群とに分け、大径側群の山部の肉厚を小径側群の山部の肉厚よりも薄くしたことを特徴とする等速自在継手用ブーツ。
2. 蛇腹部の山部の数が５であり、小径部に最も近い山部と、これに隣り合う山部との２個を小径側群とし、他の３個の山部を大径側群とした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. 蛇腹部の山部の数が５であり、小径部に最も近い山部と、これに隣り合う山部と、さらに隣り合う山部との３個を小径側群とし、他の２個の山部を大径側群とした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。
4. 蛇腹部の山部の数が６以上であり、小径部に最も近い山部と、これに隣り合う山部との２個を小径側群とし、他の山部を大径側群とした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。
5. 蛇腹部の山部の数が６以上であり、小径部に最も近い山部と、これに隣り合う山部と、さらに隣り合う山部との３個を小径側群とし、他の山部を大径側群とした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。
6. ブーツ材料が熱可塑性ポリエステル系エラストマーからなることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の等速自在継手用ブーツ。

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