JP2013190042A - 等速自在継手用ブーツ - Google Patents

Abstract

【課題】酸化セリウムなどのレアアースを添加しないシリコーンゴムを使用して、従来と同様の高温での耐久性を有するブーツを得る。
【解決手段】ブーツ素材のシリコーンゴムにベンガラと酸化チタンを添加するようにしたものであり、より好ましくはバリウムジルコネートがさらに添加されるものである。
【選択図】なし

Description

本発明は等速自在継手用ブーツに関する。さらに詳述すると、本発明は、シリコーンゴム製等速自在継手用ブーツに関する。

近年の自動車の高性能化に伴い、等速自在継手の使用条件は過酷になる傾向にある。等速自在継手に対し、より高トルク、高回転の使用条件が要求されることで、等速自在継手の発熱量が増加する傾向にある。また、デファレンシャルギア側に装備されるドライブシャフト用等速自在継手や、プロペラシャフト用等速自在継手では、省スペース化により、排気管との距離が近くなるレイアウトとなることで、その輻射熱の影響を大きく受ける傾向にあったりする。その結果、等速自在継手に装着されているブーツは、より高温に曝されることとなり、特に耐熱性が必要となる等速自在継手の場合には、耐熱性に優れたシリコーンゴムから成るシリコーンゴム製等速自在継手用ブーツの使用が望まれている（特許文献１）。

そして、ブーツの高温での耐久性をさらに高めるため、シリコーンゴムにレアアースの一つである酸化セリウムを添加しているものがある。シリコーンゴムに酸化セリウムや水酸化セリウムなどのセリウム化合物を添加すれば、耐熱性が向上することは知られている（特許文献２）。

特開２００５−２１４３９５号公報 特開２００６−２６５４５６号公報

しかしながら、酸化セリウムは産出地が限られていることから入手性が不安定で、価格も高騰し易く安定供給に不安があることから、ブーツ材料への使用に支障を来たす可能性がある。

そこで、本発明は酸化セリウムなどのレアアースを添加しないシリコーンゴムを使用して、従来と同様の高温での耐久性を有するブーツを得ることを目的とする。

本発明者等は、かかる目的を達成するため種々実験・研究した結果、ベンガラと酸化チタン並びにバリウムジルコネートをシリコーンゴムに添加する場合に高温での耐久性が向上することを知見するに至った。

本発明はかかる知見に基づくものであり、請求項１記載の発明は、シリコーンゴムから成る等速自在継手用ブーツにおいて、シリコーンゴムにベンガラと酸化チタンを添加するようにしている。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のシリコーンゴムから成る等速自在継手用ブーツにおいて、バリウムジルコネートがさらに添加されているものである。

また、請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の等速自在継手用ブーツが等速自在継手の外側継手部材に固定される大径取付部と、等速自在継手の内側継手部材に連結されたシャフトに固定される小径取付部と、前記両取付部間に備えられる複数の山谷を有する蛇腹部からなり、前記蛇腹部の谷部外周面の曲率が山部外周面の曲率よりも小さいものである。

さらに、請求項４記載の発明は、請求項１または２記載の等速自在継手用ブーツが自動車のプロペラシャフト用であり、等速自在継手の外側継手部材に装着された環状部材の端部に固定される大径取付部と、等速自在継手の内側継手部材に連結されたシャフトに固定される小径取付部と前記両取付部間に備えられＵ字状に湾曲した屈曲部を有するベロー部からなるものである。

請求項１記載のシリコーンゴムから成る等速自在継手用ブーツによれば、ベンガラと酸化チタンという、一般に容易かつ安定的に比較的安価に入手できる添加剤を使って、所定時間の２倍の試験において蛇腹谷部に僅かに亀裂が認められるものの実用上は仕様を満足できる程度の耐久性が得られた。

さらにバリウムジルコネートを添加した請求項２記載の発明にかかるシリコーンゴム製等速自在継手用ブーツによれば、ベンガラと酸化チタンのみを添加する場合よりも高温での耐久性を向上させることができ、所定時間の２倍の試験において亀裂が認められず、酸化セリウムを添加する場合と同等あるいはそれ以上の耐久性が得られた。

また、請求項３記載のシリコーンゴム製等速自在継手用ブーツによれば、等速自在継手が作動角を取った際に最も影響を受けやすいブーツ谷部の圧縮側位相の変形を抑制してブーツの耐久性をより向上することができる。

さらに、請求項４記載の自動車のプロペラシャフト用シリコーンゴム製等速自在継手用ブーツによれば、Ｕ字状に湾曲した屈曲部が大きなＲ形状で形成されるので、等速自在継手が高速回転した際のブーツ屈曲部の振れ回りを抑制すると共にブーツの耐久性をより向上することができる。

本発明にかかる等速自在継手の例を示す一部断面図である。 本発明にかかる等速自在継手の他の例を示す一部断面図である。

以下、本発明の構成を図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。

本発明のシリコーンゴムから成る等速自在継手用ブーツは、そのブーツ材料であるシリコーンゴム中にベンガラと酸化チタンを添加したことを特徴としている。ここで、ベンガラと酸化チタンの一方のみを配合したものではブーツに要求される耐久性を満足することができないが、ベンガラと酸化チタンをともに配合することでブーツの高温での耐久性が高まり、ブーツに要求される性能を保持することができる。ここで、ブーツ素材としてのシリコーンゴムは、例えばビニルメチルシリコーンゴム（ＶＱＭ）の使用が好ましい。なお、本明細書において、「ブーツの耐久性」とは、ブーツの変形に伴う屈曲疲労性や干渉による摩耗性などを意味する。

シリコーンゴムに対するベンガラと酸化チタンとの添加量は、実験の結果、シリコーンゴム１００重量部に対して各々３重量部で十分な効果が得られることを知見した。添加剤はシリコーンゴムの耐久性を向上させるために添加するものなので、シリコーンゴム１００重量部に対してベンガラと酸化チタンとの添加量が３重量部で十分ならば、それ以上添加すれば当然耐久性は向上するものの、過分の添加は無駄である上に好ましくない結果を招く。即ち、添加量が多すぎればシリコーンゴム材料中に異物が増えることとなり、ゴムとしての基本性能が悪化してしまう懸念がある。

さらに本発明の等速自在継手用ブーツにおいては、シリコーンゴムに上述のベンガラと酸化チタンに加えてバリウムジルコネートを添加することで、高温での耐久性がより向上することを知見した。即ち、ベンガラと酸化チタンだけでなく、さらにバリウムジルコネートを添加する場合、その添加量を少なくしても高温での耐久性が維持されることを知見した。ベンガラと酸化チタンとバリウムジルコネートとを添加する場合、各添加量をシリコーンゴム１００重量部に対して０．５重量部としても、蛇腹谷部に僅かに亀裂が認められるものの、実用上は仕様を満足できる程度の耐久性が所定時間の２倍の試験においても得られた。そして、ベンガラと酸化チタンとバリウムジルコネートの各添加量をシリコーンゴム１００重量部に対して少なくとも１重量部とすれば、亀裂は認められず、酸化セリウムを添加する場合と同等あるいはそれ以上の耐久性が得られることを知見した。この高温での耐久性は、ベンガラと酸化チタンとバリウムジルコネートの各添加量をシリコーンゴム１００重量部に対して１重量部以上添加するのであれば、２重量部でも、３重量部でも同様に得られる。そこで、添加剤としての機能が十分な結果を得られるのであれば、コスト面で有利なより少量の添加量とすることが好ましい。つまり、シリコーンゴムにベンガラと酸化チタンとバリウムジルコネートとを添加する場合には、好ましくはシリコーンゴム１００重量部に対してベンガラと酸化チタンとバリウムジルコネートとは各々１〜３重量部の範囲、より好ましくは１から２重量部の範囲とすることである。

なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、本発明を適用する等速自在継手用ブーツとしては、そのブーツ形態に特に限定されず、図１に示すような複数の山谷を有する蛇腹状の屈曲部を有するブーツであっても、図２に示すようなＵ字状に湾曲した屈曲部を有するブーツであっても良い。

（試験１）
図１に示す蛇腹状の屈曲部を有するブーツを製作し、摺動式トリポード型等速自在継手に装着して、作動角１５deg、雰囲気温度１４０℃、回転数５００ｒｐｍの条件で所定時間の２倍の時間回転させて、耐久性について評価した。その結果を表１に示す。ちなみに、ブーツ材料は、過酸化物の架橋タイプであるシリコーンゴム１００重量部に表１に示す添加剤と添加量をそれぞれ添加したものである。

この試験結果から、実施例２〜４はともに所定時間の２倍作動後の状態が亀裂無しであるので、コスト面から配合量を少なくした実施例２または実施例３が好ましいことがわかる。これに対し、実施例１は添加剤の添加量が少なかったため僅かに亀裂が認められるものの、実用上は仕様を満足できるものと考えられる。また、実施例５はバリウムジルコネートを添加しなかったため僅かに亀裂が認められるものの、実用上は仕様を満足できるものと考えられる。

ここで、試験に使用した図１の蛇腹状の等速自在継手用ブーツ５ａは、等速自在継手１ａの外側継手部材２ａに嵌合されて固定される外筒端部（大径取付部）６ａと、内側継手部材３ａに連結されたシャフト４ａに嵌合されて固定される内筒端部（小径取付部）７ａと、これら外筒端部６ａと内筒端部７ａとの間を繋ぐ複数の山谷を有する蛇腹状の屈曲部とを備え、等速自在継手１ａを密封するように覆うものである。そして、ブーツ５ａの蛇腹形状は、蛇腹部の谷部外周面の曲率を山部外周面の曲率よりも小さくしている。すなわち蛇腹谷部の湾曲の半径を山部の湾曲の半径よりも大きくすることで作動角を取った際のブーツ谷部の圧縮側位相の変形を抑制して谷部の耐久性を向上させている。谷部外周面の曲率を山部外周面の曲率と同等以上とすると、谷部が大きく潰されてしまい亀裂の起点を生じ易くなる。なお、この等速自在継手用ブーツ５ａは、外筒端部６ａを外側継手部材２ａに嵌合して締結バンド１１ａ等で固定する一方、内筒端部７ａを内側継手部材３ａのシャフト４ａに締結バンド１１ｂ等で固定する。シャフト４ａの内筒端部７ａを固定する部位の外周面にはブーツ溝９ａが形成され、該ブーツ溝９ａに内筒端部７ａが嵌入される。ちなみに、ブーツ溝９ａの両側にそれぞれ環状突出部８ａを設けることにより、ブーツ溝９ａに入っている内筒端部７ａのシャフト４ａへの固定をさらに強固なものとできる。

（試験２）
図２に示すようなＵ字状に湾曲した屈曲部を有するブーツを製作し、摺動式クロスグルーブ型等速自在継手に装着して、作動角５deg、雰囲気温度１５０℃、回転数５０００ｒｐｍの条件で所定時間の２倍の時間回転させて、耐久性について評価した。その結果を表２に示す。ちなみに、ブーツ材料は、過酸化物の架橋タイプであるシリコーンゴム１００重量部に表２に示す添加剤と添加量をそれぞれ添加したものである。

この試験結果から、実施例７〜９はともに所定時間作動後の状態が亀裂無しであるので、コスト面から配合量を少なくした実施例７または実施例８が好ましいことがわかる。これに対し、実施例６は添加剤の添加量が少なかったため僅かに亀裂が認められるものの、実用上は仕様を満足できるものと考えられる。また、実施例１０はバリウムジルコネートを添加しなかったため僅かに亀裂が認められるものの、実用上は仕様を満足できるものと考えられる。

ここで、試験に使用した図２のＵ字状に湾曲した屈曲部を有する等速自在継手用ブーツ５ｂは、等速自在継手１ｂの外側継手部材２ｂに装着した環状部材１０ｂを介して、外側継手部材２ｂと内側継手部材３ｂに連結されたシャフト４ｂとの間にかけて装着されて等速自在継手１ｂを密封するように覆うものである。このブーツ５ｂは、自動車のプロペラシャフトの等速自在継手用ブーツであり、等速自在継手１ｂの外側継手部材２ｂに装着された環状部材１０ｂの端部に固定される外筒端部（大径取付部）６ｂと、内側継手部材３ｂに連結されたシャフト４ｂに固定される内筒端部（小径取付部）７ｂと、それらの間に備えられＵ字状に湾曲した屈曲部１３を備え、Ｕ字状に大きく湾曲した屈曲部１３によって等速自在継手１ｂが高速回転した際のブーツ屈曲部の振れ回りを抑制すると共に、ブーツの耐久性を向上させる。

なお、この等速自在継手用ブーツ５ｂは、外側継手部材２ｂに装着された環状部材１０ｂに外筒端部６ｂが固定されることによりシールされる。固定方法としては、図２に示すように、環状部材１０ｂに凹部１４を設け、この凹部１４に等速自在継手用ブーツ５ｂの外筒端部６ｂの先端を嵌合して環状部材１０ｂの凹部１４を加締める方法等があげられる。なお、この外筒端部６ｂと環状部材１０ｂとの固定方法は一例であってこれに限られるものではない。すなわち、環状部材１０ｂに外筒端部６ｂを締結バンド等によって固定してもよいし、環状部材１０ｂを等速自在継手用ブーツ５ｂとあらかじめ一体に成形して外側継手部材２ｂに装着してもよい。図中の符号１５は、ブーツ内部に充填されるグリースが漏れ出さない程度の空気抜き用の溝である。

また、等速自在継手用ブーツ５ｂの内筒端部７ｂはシャフト４ｂに固定されシールされている。このシャフト４ｂの内筒端部７ｂを固定する部位の外周面にはブーツ溝９ｂが形成され、このブーツ溝９ｂに内筒端部７ｂが嵌合して締結バンド１１ｂ等で固定する。また、ブーツ溝９ｂの両側にそれぞれ環状突出部８ｂを設けることにより、ブーツ溝９ｂに入っている内筒端部７ｂのシャフト４ｂへの固定をさらに強固なものとできる。

５ａ，５ｂ シリコーンゴムからなる等速自在継手用ブーツ

Claims (4)

1. ベンガラと酸化チタンを添加し、また酸化セリウムなどのレアアースを添加していないシリコーンゴムからなる等速自在継手用ブーツ。
2. バリウムジルコネートがさらに添加されている請求項１記載の等速自在継手用ブーツ。
3. 前記ブーツは等速自在継手の外側継手部材に固定される大径取付部と、等速自在継手の内側継手部材に連結されたシャフトに固定される小径取付部と、前記両取付部間に備えられる複数の山谷を有する蛇腹部からなり、前記蛇腹部の谷部外周面の曲率が山部外周面の曲率よりも小さいものである請求項１または２記載の等速自在継手用ブーツ。
4. 前記ブーツは自動車のプロペラシャフト用であり、等速自在継手の外側継手部材に連結された環状部材の端部に固定される大径取付部と、等速自在継手の内側継手部材に連結されたシャフトに固定される小径取付部と前記両取付部間に備えられＵ字状に湾曲した屈曲部を有するベロー部からなる請求項１または２記載の等速自在継手用ブーツ。

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