JP2009501308A - 一体式回転ダイアフラムを有する等速ジョイントブーツ - Google Patents

Abstract

連接ジョイントのブールカバー組立体。連接ジョイントは、第１の回転部と第２の回転部材とを含む。ブーツは、第１の材料から構成された第１の部分と、第２の材料から構成された第２の部分とを含む。第１の部分はブーツカバー組立体の第２の部分に結合される。

Description

本発明は、ブーツカバー組立体に関し、より詳細には、少なくとも２つの異なる材料から構成された等速ジョイント（ＣＶＪ）ブーツカバー組立体に関する。

ユニバーサルジョイント、特に等速ジョイントは、２つの回転部材間でトルクを伝達するように動作する。回転部材は通常、相対角度にあるそれぞれの軸で回転部材が動作できるように、ケージ又はヨークによって相互接続される。等速ジョイント及び同様の回転カップリングは通常、動作中にカップリングを囲んで保護するためのブーツカバー組立体を含む。ブーツカバー組立体は、部分的に可撓性であるので、ジョイントの連接性と相対軸移動を可能にすると同時にジョイントの周囲をシールすることができる。ブーツカバー組立体は、ジョイント内の潤滑油をシールし、摩擦を低減させてジョイント寿命を延ばすようにする。また、ブーツカバー組立体は、汚れ、水、その他の汚染物質を締め出し、ジョイントの機能性を保護する。しかしながら、ブーツカバー組立体のリークがジョイントの寿命を縮める可能性があり、グリース内の汚染物質がグリースの化学組成を乱し、その機能を劣化させる可能性がある。

ユニバーサルジョイントは、一般に、その動作特性によって分類される。１つの重要な動作特性は、該ジョイントにより接続された２つのシャフトの相対角速度に関連する。等速タイプのユニバーサルジョイントでは、２つのシャフト間の相対角度方向に関係なく、２つのシャフトの瞬間角速度が常に等しい。非等速タイプのユニバーサルジョイントでは、２つのシャフトの瞬間角速度は、角度方向に応じて変化する（但し、全回転の平均角速度は等しい）。別の重要な動作特性は、２つのシャフト間の相対的な軸方向移動を可能にするジョイントの能力である。固定ジョイントはこの相対移動は可能できないが、プランジジョイントは可能である。

図１は、従来技術のＣＶＪ２０を例示している。ＣＶＪ２０は、従動端部２２と駆動端部２４とを含む。ＣＶＪ２０は更に、シャフト２８に結合されたジョイント組立体２６を含み、これらの間にブーツカバー組立体３０が接続されている。ＣＶＪ２０は更に、従動端部２２をシールするグリースカバー３２を含む。ブーツカバー組立体３０は、金属カバー３４と可撓性ブーツ４０とを含む。金属カバー３４の一部はブーツ４０に圧着されてこれに取り付けられている。ブーツカバー組立体３０は、動作中にＣＶＪ２０の可動部を保護する。ジョイント組立体２６は、第１の回転部材４２、第２の回転部材４４、複数のボール４６を含む。シャフト２８は、第２の回転部材４４にスプライン結合され、これらの間の軸方向移動を可能にする。金属カバー３４は、金属カバー３４が第１の回転部材４２から金属カバー３４の圧着取り付け部まで延びた軸方向距離により定められる軸方向長さＬ１を有する。

ジョイント組立体２６は、プランジングトライポッド、固定トライポッド、プランジングボールジョイント、固定ボールジョイントを含む、あらゆるタイプの連接ユニバーサルジョイントとすることができる。典型的なジョイント組立体は、同一出願人の米国特許第６，８１７，９５０号、６，７７６，７２０号、６，５３３，６６９号、６，３６８，２２４号、米国特許第５，８９９，８１４号で開示されており、これらの開示事項は引用により全体が本明細書に組み込まれる。本明細書でより詳細に検討されているように、ブーツ４０は、ジョイント組立体２６に特に適合されている。ＣＶＪ２０の動作中、ブーツ４０は、ジョイント組立体２６とシャフト２８の相対軸変位に対応しながら、これらの間のシールを維持する。

引き続き図１を参照し、詳細には図２を参照すると、従来技術のブーツ４０は、小さな端部５４、大きな端部５６、中間部分５８、湾曲部分６０を有する本体を含む。図１に示されているように、小さな端部５４はシャフト２８に結合され、大きな端部５６は金属カバー３４に圧着される。金属カバー３４は第１の回転部材４２に結合されている。小さな端部５４は、従来のタイプの「ホースクランプ」コネクタ又は他の何らかの好適な手段でシャフト２８に結合される。

ブーツカバー組立体３０は現在の用途では十分なものとすることができるが、ＣＶＪ２０の相対動作角度がより大きくなると、シャフト２８が大きな端部５６への接触する可能性がある。この接触を回避するために、軸方向長さＬ１をより短くし、ＣＶＪ２０内でより大きな連接又はより大きな動作角度を可能にすることができる。しかしながら、軸方向長さＬ１が短くなることにより、シャフト２８と第２の回転部材４４との間の軸方向移動が湾曲部分６０の回転を引き起こし、より大きな動作角度での動作は、少なくとも部分的に圧着接続により伝達されるブーツ４０に応力を含むので、金属カバー３４と大きな端部５６との間の圧着接続部における応力が増大する。加えて、ＣＶＪ２０の回転速度（約１０，０００ｒｐｍを上回る）は、ブーツ４０に遠心力を与え、これによって、ブーツ４０の形状を変形させ、圧着接続部に追加の応力と力が加わる可能性がある。

更に、ブーツカバー組立体の製造プロセスの改善は、軽量化と製造の簡素化に役立つであろう。金属カバー３４とブーツ４０の間の圧着接続は、圧着が不適切であるか、又は応力が過剰であった場合にリークが生じる可能性がある。ＣＶＪ２０内の連接がより増大するか又は軸方向移動がより大きくなることで、圧着接続内の結合を除こうとする応力と力がより大きくなる。すなわち、湾曲部分６０で許容できる応力、力、偏位の値は、ブーツカバー組立体３０の圧着接続部では許容できないことになる。更に、望ましいブーツカバー組立体は、従来技術の圧着接続よりもより信頼性のあるカバーとブーツ間の相互接続を提供する。

米国特許第６，８１７，９５０号公報 米国特許第６，７７６，７２０号公報 米国特許第６，５３３，６６９号公報 米国特許第６，３６８，２２４号公報 米国特許第５，８９９，８１４号公報

従って、必要とされていることは、ジョイント組立体内で軸方向でのより大きな延びと相対角度に順応でき、軽量化でき、製造を簡素化でき、より信頼性のあるブーツカバー組立体を製作することができるブーツカバー組立体である。

本発明の実施態様は、連接ジョイント用のブーツカバー組立体を含む。連接ジョイントは、第１の材料から構成された第１の部分と、第２の材料から構成された第２の部分とを含む。第１の部分は、ブーツカバー組立体の第２の部分に結合される。

本発明の別の実施態様は、第１の回転部材と、該第１の回転部材に結合され且つ同心的に位置付けられた第２の回転部材と、ブーツカバー組立体とを有する連接ジョイントを含む。ブーツカバー組立体は少なくとも２つの個別の材料から構成され、ブーツカバー組立体は、第１の回転部材及び第２の回転部材の両方に選択的に結合される。

ここで例証として添付図面を参照しながら本発明を説明する。

図３は、従動端部１２２と駆動端部１２４とを有するジョイント１２０を示している。ジョイント１２０は更に、シャフト１２８に結合されたジョイント組立体１２６を含む。ブーツカバー組立体１３０は、ジョイント組立体１２６とシャフト１２８との間に接続されている。グリースカバー１３２は、ジョイント１２０の従動端部１２２をシールする。ジョイント組立体１２６は、第１の回転部材１４２、第２の回転部材１４４、複数のボール１４６を含む。図示のように、シャフト１２８は第２の回転部材１４４にスプライン結合されている。

図４及び５は、ブーツカバー組立体１３０を詳細に示している。ブーツカバー組立体１３０はジョイント１２０の可動部分を保護するのに役立つ。しかしながら、従来技術のブーツカバー組立体３０とは異なり、ブーツカバー組立体１３０は、従来の金属カバーを含まない。ブーツカバー組立体１３０は、カバー部分１５４、ブーツ部分１５６、結合箇所１５８を含む。

以下で検討するように、カバー部分１５４は第１の材料１６２から形成され、ブーツ部分１５６は第２の材料１６４から形成される。結合箇所１５８は、図３〜５では線で示されているが、好ましくは第１の材料１６２と第２の材料１６４の両方を含み、これらの間に化学的及び／又は物理的に接合（図５Ａに最も良く見える）された部位である。図３〜５では、カバー部分１５４の少なくとも一部上に形成されたシール部分１６０を示している。シール部分１６０は、好ましくは、カバー部分１５４と第１の回転部材１４２との間のシールを保証する可撓性材料で形成される。

カバー部分１５４は、第１の回転部材１４２に当接する半径方向に延びた環状面１７０と、第１の回転部材１４２と結合箇所１５８との間を延びる半径方向に延びた円筒型本体１７２とを有する。円筒型本体１７２は、カバー部分１５４が第１の回転部材１４２から結合箇所１５８まで延びる距離で決まる軸方向長さＬ２（図４参照）を有する。図示のように、ブーツカバー組立体１３０の軸方向長さＬ２は、ブーツカバー組立体３０の軸方向長さＬ１（図１参照）よりも短い。

カバー部分１５４は更に、保持ビード１７６（図４Ａで最も良く分かる）を形成した軸方向に延びるリップ１７４（図３、４）を含んでいる。カバー部分１５４は、これから延びる一体とされたシール１７８（図４Ｂで最も良く分かる）を設けている。保持ビード１７６は、第１の回転部材１４２の円形溝（図示せず）内に位置付けて、カバー部分１５４と第１の回転部材１４２との間でより効果的なシールを形成することもできる。カバー部分１５４はまた、固定具（図示せず）がカバー部分１５４を第１の回転部材１４２に直接固定できるようにするためのアパーチャを含む。

ブーツカバー組立体１３０は、射出成形によって形成することができる。ブーツカバー組立体１３０の成形プロセス中、モールド（図示せず）はツーショット射出用に準備される。ブーツカバー組立体１３０は、少なくとも第１の材料１６２と第２の材料１６４の注入を含む単一プロセスで成形することができる。モールドは、カバー部位とブーツ部位とを含む。ブーツカバー組立体１３０は、第１の材料がカバー部位に射出され、第２の材料がブーツ部位に射出されると、図３〜５に示す形状に成形することができる。次いで、成形されたブーツカバー組立体は硬化されてブーツカバー組立体１３０が形成される。

第１の材料１６２は、好ましくは比較的剛直な材料であり、特にポリブチレン・テレフタレート（ＰＢＴ）及びポリエチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）である熱可塑性樹脂のグループから選択することができ、或いは、熱可塑性ブルシニザート（vulcinizate）（ＴＰＶ）又はナイロンもしくはナイロンブレンドとすることができる。第１の材料１６２は、剛性と強度を高めるために樹脂と充填剤とすることができる。同様に好ましくは、第１の材料１６２は、硬度値が約７０〜約１５０ロックウェルＲの範囲、約４０〜約１４０ロックウェルＭの範囲、又は約７０ショアＤを超える範囲である。炭素繊維とガラス繊維などの充填剤が好ましいが、企図される樹脂と互換性のある他の充填剤を利用することもができる。

第２の材料１６４は、好ましくは可撓性材料であり、プラスチック、或いはゴム、シリコーン、又は熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）などの何らかのエラストマーとすることができる。同様に好ましくは、第２の材料１６４は、約５５〜７５ショアＡ、又は約３５〜５５ショアＤの範囲の硬度値、更に好ましくは、約４０〜４４ショアＤの硬度値を有する。具体的には典型的なブーツカバー組立体１３０環境と互換性のある材料は、ツーショット成形プロセス中に結合箇所１５８に形成される接合が望ましいことに起因して、第１の材料１６２については比較的剛性のある熱可塑性ポリマーであり、第２の材料１６４については熱可塑性ポリエステルエラストマーである。

シール部分１６０は、カバー部分１５４と第１の回転部材１４２との間のより信頼性のあるシールを提供する。シール部分１６０と保持ビード１７６は、好ましくは可撓性熱可塑性材料などのシール材料で形成することができ、第２の材料１６４と同じ材料で形成してもよい。シール部分１６０、保持ビード１７６、一体化シール１７８は、好ましくは、シール材料をモールド内に射出することによって成形プロセス中に形成されるが、オーバーモールド又は溶接を含む他のプロセスを利用してもよい。好ましくは、シール部分１６０は約２〜３ミリメートル厚である。カバー部分１５４を第１の回転部材１４２に固定するために固定具がアパーチャ１８０に挿通されると、望ましくは一体化シール１７８が圧縮されて、第１の回転部材に力を及ぼすことでこれらの間に確実なシールを形成する。

成形プロセスにより誘起される圧力により、結合箇所１５８がカバー部分１５４とブーツ部分１５６との間の信頼性のある接合を確実に形成する。成形プロセスの圧力とモールド内での樹脂（第１の材料１６２、第２の材料１６４）の流れは、化学的接合や物理的接合（図５Ａで最も良く示されている）の両方が存在する結合箇所１５８を提供する。化学的接合は架橋される。結合箇所１５８は、ジョイント１２０の動作中に選択的に剪断、圧縮、引っ張り状態にあるブーツ部分１５６とカバー部分１５４との間に接合を形成する。これら剪断力、圧縮力、張力は、ジョイント１２０の捻れと回転運動に起因するブーツカバー組立体１３０内の少なくとも偏位の結果である。

カバー部分１５４とブーツ部分１５６との間の接続は、従来技術の圧着接続よりも結合解除応力と力に対してより耐性がある。すなわち、ブーツカバー組立体１３０の結合箇所１５８において許容することができる応力、力、偏位の値は、ブーツカバー組立体３０の圧着接続においては許容可能ではない。このより耐性のある接続は、ジョイント１２０内でより大きな連接性と軸方向移動をより良好に受け容れることができる。

加えて、本発明の１つの態様によれば、カバー部分１５４の第１の材料１６２は、従来技術の金属カバー３４を製作するのに使用される金属よりも軽量である。従って、組み立てられると、ブーツカバー組立体１３０はより軽量のジョイント１２０ろなる。更に、ブーツカバー組立体１３０の軸方向長さＬ２は、ブーツ３０の軸方向長さＬ１よりも短いので、シャフト１２８は従来技術のシャフト２８よりも短くすることができる。より短いシャフト１２８は、ジョイント１２０の回転重量の低減に寄与することができる。更に、短縮された軸方向長さＬ２は、シャフト１２８がブーツカバー組立体１３０に接触する前により大きな角度のジョイント１２０内での連接を可能にする。

図６は、ブーツカバー組立体２３０の代替の実施形態を示している。ブーツカバー組立体２３０は、ブーツカバー組立体１３０と同様の用途を対象としており、第１の部分２５４、第２の部分２５６、結合部材２５８を含む。結合部材２５８は、第１の部分２５４と第２の部分２５６との間の接続部である。第１の部分２５４は第１の材料２６２から形成され、第２の部分２５６は第２の材料２６４から形成される。好ましくは、第１の部分２５４と第２の部分２５６は、結合部材２５８に成形される。１つの実施形態において、第１の部分２５４と第２の部分２５６は、結合部材２５８に同時に成形される。結合部材２５８はリン酸塩コーティング処理を施したステンレス鋼バンドとことができるが、結合部材２５８は、他の金属と他のコーティング、又は他の好適な材料から構成してもよい。同様に、結合部材２５８は、図６の実施形態に示される形状に限定されず、あらゆる好適な形状であってもよい。

図７は、ブーツカバー組立体３３０の別の代替の実施形態を示す。ブーツカバー組立体３３０は、内部回転ダイアフラムが望まれない固定ジョイントなど、ブーツカバー組立体１３０とは異なる用途を対象とする。ブーツカバー組立体３３０は、第１の部分３５４、第２の部分３５６、結合部材３５８を含む。第１の部分３５４は第１の材料３６２から形成され、第２の部分３５６は第２の材料３６４から形成される。結合部材３５８は、第１の部分３５４と第２の部分３５６との間の構造上の接続部である。好ましくは、第１の部分３５４と第２の部分３５６は、結合部材３５８上に成形される。１つの実施形態において、以下で検討されるように、第１の部分３５４及び第２の部分３５６は、結合部材３５８上に同時に成形される。結合部材３５８は、好ましくは結合部材２５８と同じ材料で構成される。

第１の材料２６２、３６２は、好ましくは比較的剛直な材料であり、特にポリブチレン・テレフタレート（ＰＢＴ）やポリエチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）である熱可塑性樹脂のグループから選択することができる。第１の材料２６２、３６２は、金属結合部材２５８、３５８に対して成形されると、特に結合部材２５８、３５８がリン酸塩コーティング処理を備えるときには強い接合を形成する。或いは、第１の部分２５４、３５４は、剛性と強度を高めるために樹脂と充填剤から成形することができる。炭素繊維及びガラス繊維などの充填剤が好ましいが、企図される樹脂と互換性のある他の充填剤を利用することもができる。

第２の材料２６４、３６４は、好ましくは可撓性材料であり、プラスチック、或いはゴム、シリコーン、又は熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）などの何らかのエラストマーとすることができる。第２の材料２６４は、金属結合部材２５８、３５８に対して成形されたとき、特に結合部材２５８、３５８がリン酸塩コーティング処理を備えるときには強い接合を形成する。シール部分２６０は、好ましくはシール部分１６０と同様の方法で形成される。

本発明は、本発明を実施する好ましい形態を含む特定の実施例に関して説明してきたが、当業者であれば、添付の請求項に記載された本発明の精神及び範囲内に含まれる上述のシステム及び技術の多くの変形及び置き換えが存在することは理解されるであろう。

従来技術の等速ジョイントの断面図である。 従来技術のブーツの断面図である。 本発明の実施形態によるジョイント組立体の断面図である。 本発明の実施形態によるブーツカバー組立体の断面図である。 図４の４Ａで示された図４の一部の拡大図である。 図４の４Ｂで示された図４の一部の拡大図である。 図４のブーツカバー組立体の拡大部分断面図である。 図５の５Ａで示された図５の一部の拡大図である。 本発明によるブーツカバー組立体の別の実施形態の拡大部分断面図である。 本発明によるブーツカバー組立体の別の実施形態の断面図である。 本発明によるブーツカバー組立体を形成するのに使用される成形装置の部分断面図である。 図８の成形装置の部分断面図である。

Claims (22)

1. 第１の回転部材と第２の回転部材とを含む連接ジョイント用のブーツカバー組立体であって、
   第１の材料から形成された第１の部分と、
   前記第１の材料とは異なる第２の材料から形成された第２の部分と、
   を備え、
   前記ブーツカバー組立体の第１の部分が、前記第１の部分の形成中に前記ブーツカバー組立体の第２の部分に固定されることを特徴とするブーツカバー組立体。
2. 前記第１の部分と前記第２の部分の間に介在する結合箇所を更に備え、前記結合箇所は前記第１の材料と前記第２の材料の両方を含むことを特徴とする請求項１に記載のブーツカバー組立体。
3. 前記結合箇所が、化学接合を含むことを特徴とする請求項２に記載のブーツカバー組立体。
4. 前記結合箇所が、物理接合を含むことを特徴とする請求項２に記載のブーツカバー組立体。
5. 前記第１の部分と前記第２の部分の間に介在する結合部材を更に備え、前記第１の部分と前記第２の部分のうちの少なくとも１つが前記結合部材に成形されることを特徴とする請求項１に記載のブーツカバー組立体。
6. 前記第１の部分と前記第２の部分の両方は、前記結合部材に同時に成形されることを特徴とする請求項５に記載のブーツカバー組立体。
7. 前記ブーツカバー組立体の第１の部分と前記第１の回転部材との間に位置付けられたビード部を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のブーツカバー組立体。
8. 前記第２の部分は、前記連接ジョイントの第２の回転部材に選択的に結合されることを特徴とする請求項１に記載のブーツカバー組立体。
9. 前記第１の部分は、前記連接ジョイントの第１の回転部材に選択的に結合されることを特徴とする請求項１に記載のブーツカバー組立体。
10. 前記第２の材料は、熱可塑性エラストマー、ゴム、シリコーンからなるグループから選択されることを特徴とする請求項１に記載のブーツカバー組立体。
11. 前記第１の材料は、ＰＢＴ、ＰＥＴ、充填ポリエステル樹脂からなるグループから選択されることを特徴とする請求項１に記載のブーツカバー組立体。
12. 前記第１の部分の少なくとも一部上に形成されたシール部分を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のブーツカバー組立体。
13. 連接ジョイントであって、
    第１の回転部材と、
    前記第１の回転部材に結合され且つ同軸に位置付けられた第２の回転部材と、
    少なくとも２つの別の材料から構成されたブーツカバー組立体と、
    を備え、前記ブーツカバー組立体が、前記第１の回転部材と前記第２の回転部材の両方に選択的に結合されることを特徴とする連接ジョイント。
14. 前記ブーツカバー組立体が更に、ブーツ部分とカバー部分とを備え、前記カバー部分が第１の材料から構成され、前記ブーツ部分が第２の材料から構成されていることを特徴とする請求項１３に記載の連接ジョイント。
15. 前記ブーツ部分と前記カバー部分の間に介在する結合箇所を更に備え、前記結合箇所は前記第１の材料と前記第２の材料の両方を含む、
    ことを特徴とする請求項１４に記載の連接ジョイント。
16. 前記ブーツ部分と前記カバー部分の間に介在する結合部材を更に備え、前記ブーツ部分と前記カバー部分のうちの少なくとも１つが前記結合部材に成形されることを特徴とする請求項１４に記載の連接ジョイント。
17. 前記ブーツカバー組立体の少なくとも一部が、熱可塑性エラストマー、ゴム、シリコーンからなるグループから選択されることを特徴とする請求項１３に記載の連接ジョイント。
18. 前記ブーツカバー組立体の少なくとも一部が、ＰＢＴ、ＰＥＴ、充填ポリエステル樹脂からなるグループから選択されることを特徴とする請求項１３に記載の連接ジョイント。
19. 前記第１の回転部材と前記ブーツカバー組立体との間に少なくとも部分的に介在するシール部分を更に備え、前記シール部分が前記カバー部分の少なくとも一部に形成されることを特徴とする請求項１３に記載の連接ジョイント。
20. 前記シール部分が一体化シールと保持ビードとを含むことを特徴とする請求項１９に記載の連接ジョイント。
21. 前記シール部分が、前記第１の回転部材内に形成された溝内に少なくとも部分的に介在するビードを含むことを特徴とする請求項１９に記載の連接ジョイント。
22. 前記シール部分が、前記ブーツカバー組立体とは異なる材料から形成されることを特徴とする請求項１９に記載の連接ジョイント。

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