JP2013204685A - 自在継手 - Google Patents

Abstract

【課題】軸部材に対するブーツのシール性を向上することができる自在継手を提供することを目的とする。
【解決手段】自在継手１は、二つの軸部材１１，１７と、ブーツ２０とを備える。ブーツ２０は、環状溝１７１の外側に位置する外周面において径方向外方に突起した環状の突条部２３２と、突条部２３２と環状溝１７１の溝側面１７１ｂ，１７１ｃとの間に位置する内周面において径方向内方に突起した環状からなり、突条部がクランパ４０により締め付けられると環状溝１７１の溝側面１７１ｂ，１７１ｃに押し付けられるリップ部２３３，２３４とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、自在継手に関するものであり、特に、自在継手を構成する二部材間を被覆するブーツに関するものである。

自在継手として、例えば、特許文献１には、車両のドライブシャフトに適用される等速ジョイントが開示されている。このような自在継手では、回転する二つの軸部材のジョイント部をブーツにより被覆し、当該ジョイント部への粉塵の混入を防止している。また、自在継手のブーツには、クランパによって軸部材の外周面に装着されているが、ブーツの内部に封入されたグリースが外部に漏れないようにするシール機能が要求される。そこで、例えば、特許文献２には、クランパを装着されるブーツの装着溝の溝底に、環状突起を設けられたブーツが開示されている。このブーツによれば、クランパにより締め付けられると、装着溝の前面が均等に締め付けられるので、軸部材のブーツ取付部に対して高いシール性を保持できるとされている。

特開２００９−８５２８２号公報 特開平０２−２２１７６７号公報

ところで、自在継手のブーツとしては、ゴム製および樹脂製がある。ゴム製ブーツおよび樹脂製ブーツは、熱劣化などによって硬度および剛性が高くなる。ブーツの硬度および剛性が高くなってしまうと、軸部材に対する面圧が低下し、ブーツの姿勢によっては軸部材との間に隙間が生じてシール性が低下するおそれがある。また、ブーツは、クランパにより径方向内方へ押し付けられているため、長期に亘って圧縮力を付与され続けると塑性流動が生じ、これによってもシール性が低下することがある。

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、軸部材に対するブーツのシール性を向上することができる自在継手を提供することを目的とする。

（請求項１）本発明に係る自在継手は、互いの相対角度を可変にまたは回転軸方向に移動可能に連結され、外周面に環状溝を有する二つの軸部材と、前記二つの軸部材の間を被覆するとともに、クランパにより外周面を締め付けられて前記環状溝との間でシールするブーツと、を備え、前記ブーツは、前記環状溝の外側に位置する外周面において径方向外方に突起した環状の突条部と、前記突条部と前記環状溝の溝側面との間に位置する内周面において径方向内方に突起した環状からなり、前記突条部が前記クランパにより締め付けられると前記環状溝の前記溝側面に押し付けられるリップ部と、を有する。

（請求項２）また、前記ブーツは、前記環状溝に収容されるとともに、前記突条部が間に位置するように設けられた複数の前記リップ部を有し、複数の前記リップ部は、前記突条部が前記クランパにより締め付けられると前記環状溝における両側の溝側面との間でそれぞれシールするようにしてもよい。
（請求項３）また、前記ブーツは、その内周面のうち前記突条部の内側に位置する部位において、前記リップ部が設けられた前記内周面の内径よりも大径の環状からなる凹部をさらに有するようにしてもよい。
（請求項４）また、前記凹部の開口幅は、前記突条部の幅よりも大きくなるように形成されているようにしてもよい。

（請求項１）本発明によれば、クランパにより締め付けられると、突条部と環状溝の溝側面との間に位置する内周面に形成されたリップ部が環状溝の溝側面に押し付けられる。ここで、従来ではクランパによりブーツを環状溝に対して径方向内方に押し付けて、環状溝の溝底面との間でシールしている。そのため、ブーツの硬度などの変化によって、特に溝側面との間に隙間が生じることがあり、これがシール性を低下させていることが見出された。そこで、本発明では、上記構成により、積極的に環状溝の溝側面にリップ部を全周に亘って押し付けて、当該溝側面との間でのシールを可能としている。これにより、溝底面に加えて溝側面との間でシールすることができ、ブーツの硬度などが変化しても軸部材に対して高いシール性を維持することができる。

（請求項２）本発明によれば、ブーツは、突条部が間に位置するように設けられた複数のリップ部を有し、クランパにより締め付けられると環状溝における両側の溝側面との間で各リップ部がそれぞれシールするようにしている。これにより、ブーツは、各リップ部が互いに反対向きの軸方向押付力で環状溝の溝側面にそれぞれ押し付けられるため、別の軸方向移動規制手段を用いることなく軸方向押付力を大きく設定できる。よって、軸部材における環状溝の溝底面に加えて両側の溝側面との間での高いシールを可能としている。そのため、ブーツの硬度などが変化しても環状溝の溝側面との間に隙間が生じることを抑制することができる。結果として、高いシール性を維持することが可能となる。さらに、軸方向両側の溝側面と接触することで、ブーツにおけるクランパに締め付けられる部位の軸方向移動を規制することができる。

（請求項３）本発明によれば、ブーツは、その内周面に凹部を有している。そのため、ブーツがクランパにより締め付けられると突条部の内周側の部位が凹部を埋めるように移動し、さらに凹部を構成する側方部位が環状溝の溝側面に向かって移動する。このようにブーツが変形することにより、環状溝の溝側面にリップ部が確実に押し付けられるため、軸部材に対するブーツのシール性を向上することができる。

（請求項４）本発明によれば、凹部の開口幅が突条部の幅よりも大きくなるように形成されている。そのため、ブーツがクランパにより締め付けられた際に、ブーツが好適に変形して環状溝の溝側面にリップ部をより確実に押し付けることができる。

実施形態における等速ジョイントの軸方向断面図である。 図１におけるブーツのクランプ部の拡大軸方向断面図である。 ブーツのクランプ部をクランパにより締め付ける前の状態を示す拡大軸方向断面図である。 図３におけるブーツがクランパによりシャフトの環状溝との間でシールされている状態を示す図である。 実施形態の変形態様におけるブーツのクランプ部の拡大軸方向断面図である。

以下、本発明の自在継手を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。なお、実施形態では、自在継手として車両のドライブシャフトに適用される等速ジョイントを例示する。

＜実施形態＞
（等速ジョイント１の全体構成）
本実施形態の等速ジョイント１の全体構成について図１を参照して説明する。この等速ジョイント１は、摺動式トリポード型等速ジョイントであり、車両のディファレンシャルギヤと車軸を連結するドライブシャフトに用いられる。この等速ジョイント１は、図１に示すように、ジョイント部１０と、ブーツ２０と、ブーツ２０の両端部にそれぞれ装着される大径クランパ３０および小径クランパ４０を備える。

ジョイント部１０は、二つの軸部材としての外輪１１とシャフト１７とを互いの相対角度を可変に、且つ回転軸方向に移動可能に連結する。具体的には、ジョイント部１０は、外輪１１と、トリポード１２と、ローラ１３と、複数の軸状転動体１４と、リテーナ１５と、スナップリング１６と、シャフト１７とから構成される。外輪１１は、例えば有底筒状に形成され、外輪１１の底面外側は、上記のディファレンシャルギヤに連結されている。また、外輪１１の内周面には、外輪回転軸方向に延びる軌道溝１１１が周方向に等間隔に３本形成されている。

トリポード１２は、ボス部１２１と、当該ボス部１２１の径方向外側であって周方向に等間隔に立設された３本のトリポード軸部１２２とを備える。このトリポード１２は、外輪１１の内側に配置されている。ローラ１３は、環状に形成され、トリポード軸部１２２の外周側に複数の軸状転動体１４を介して軸支されている。つまり、ローラ１３は、それぞれのトリポード軸部１２２に対して回転可能にかつ軸方向に摺動可能に配置されている。さらに、ローラ１３は、軌道溝１１１に嵌挿され、この軌道溝１１１に対して転動可能に係合している。

リテーナ１５は、トリポード軸部１２２の外周側であって、軸状転動体１４に対して軸方向に隣接するように配置される。このリテーナ１５は、トリポード軸部１２２に対する軸状転動体１４の軸方向移動を規制し、軸状転動体１４の抜け止めの役割を有している。そして、リテーナ１５は、トリポード軸部１２２のリング溝に係止されるスナップリング１６により、トリポード軸部１２２から抜け落ちないようにされている。また、シャフト１７の一端が、トリポード１２のボス部１２１に嵌合されている。

また、外輪１１の外周面のうち開口側（図１の右側）には、ブーツ２０の大径側のクランプ部２２が押し付けられて、ブーツ２０との間でシールされる環状溝１１２が形成されている。また、シャフト１７の外周面には、ブーツ２０の小径側のクランプ部２３が押し付けられて、ブーツ２０との間でシールされる環状溝１７１が形成されている。

ブーツ２０は、全体形状としては筒状に形成されており、二つの軸部材との間、即ち外輪１１の開口側とシャフト１７の外周面との間を被覆する。このブーツ２０は、樹脂製またはゴム製からなる。ブーツ２０は、蛇腹部２１と、大径クランプ部２２と、小径クランプ部２３とから構成される。蛇腹部２１は、ブーツ２０の中心線方向に伸縮自在であるとともに、ジョイント角（外輪１１とシャフト１７とを互いの相対角度）の変化に追従するように変形する。

大径クランプ部２２は、外周面を大径クランパ３０により径方向内方へ押し付けられることにより、相手部材である外輪１１の外周面との間でシールする。また、小径クランプ部２３は、外周面を小径クランパ４０により径方向内方へ押し付けられることにより、相手部材であるシャフト１７の外周面との間でシールする。

大径クランパ３０および小径クランパ４０は、例えば、Ω形ブーツバンド、折返し式（ワンタッチ式）ブーツバンドなどが適用される。そして、大径クランパ３０は、ブーツ２０の大径クランプ部２２の外周側に装着され、かしめなどにより縮径されることで、大径クランプ部２２を締め付ける。それに伴って、大径クランプ部２２を外輪１１の外周面に押し付ける。このようにして、大径クランプ部２２と外輪１１との間でシール性能を発揮するようになっている。

また、小径クランパ４０は、ブーツ２０の小径クランプ部２３の外周側に装着され、大径クランパ３０と同様に、かしめなどにより縮径されることで、小径クランプ部２３を締め付ける。それに伴って、小径クランプ部２３をシャフト１７の外周面に押し付ける。このようにして、小径クランプ部２３とシャフト１７との間でシール性能を発揮するようになっている。

（ブーツ２０の小径クランプ部２３の詳細構成）
次に、ブーツ２０の小径クランプ部２３の詳細構成について、図２および図３を参照して説明する。上述したように、小径クランプ部２３は、小径クランパ４０によりシャフト１７の外周面に押し付けられて、当該外周面との間でシールする機能を発揮する。この小径クランプ部２３について、先ず、シャフト１７に配置されていない状態、即ち小径クランパ４０によって径方向内方へ押し付けられていない状態の形状を説明する。

小径クランプ部２３の外周面には、図２に示すように、小径クランパ４０を装着するための装着溝２３１が全周に亘って形成されている。これにより、小径クランパ４０は、装着溝２３１を構成する軸方向両側の肩部によって軸方向に位置決めされるとともに、ブーツ２０からの脱落を防止されている。ここで、「軸方向」とは、筒状からなる小径クランプ部２３の中心軸の延伸方向をいう。また、この装着溝２３１は、図３に示すように、小径クランパ４０によりブーツ２０がシャフト１７に装着される際に、当該シャフト１７の環状溝１７１の外側に位置するように配置される。

小径クランプ部２３の装着溝２３１の溝底には、径方向外方に突起した突条部２３２が形成されている。本実施形態において、突条部２３２は、環状に形成され、軸方向の断面形状が矩形状をなしている。この突条部２３２は、図３に示すように、小径クランパ４０が縮径してブーツ２０を締め付ける際に、装着溝２３１の溝底面のうち当該小径クランプ部２３の内周面と最初に接触する部位である。

さらに、小径クランプ部２３の内周面には、径方向内方に突起した環状からなる二つのリップ部２３３，２３４が周方向に全周に亘って形成されている。これらのリップ部２３３，２３４は、軸方向の断面形状が台形状をなし、装着溝２３１の径方向内方に設けられている。より詳細には、軸方向一方側（図２，３の右側）に位置するリップ部２３３は、小径クランプ部２３の内周面のうち、突条部２３２とシャフト１７の環状溝１７１の溝側面１７１ｂとの間に位置する部位に設けられている。

同様に、軸方向他方側（図２，３の左側）に位置するリップ部２３４は、小径クランプ部２３の内周面のうち、突条部２３２とシャフト１７の環状溝１７１の溝側面１７１ｃとの間に位置する部位に設けられている。このように、二つのリップ部２３３，２３４は、環状溝１７１に収容されるとともに、突条部２３２が間に位置するように設けられている。

これにより、それぞれのリップ部２３３，２３４は、突条部２３２が小径クランパ４０により締め付けられると、環状溝１７１の溝側面１７１ｂ，１７１ｃに押し付けられるように構成されている。また、本実施形態においては、突条部２３２が両側のリップ部２３３，２３４に共通して対応する構成としているが、二つのリップ部２３３，２３４のそれぞれに対応する二つの突条部を設けるようにしてもよい。

また、小径クランプ部２３の内周面には、凹部２３５が周方向に全周に亘って形成されている。この凹部２３５は、図２に示すように、ブーツ２０の内周面のうち突条部２３２の内周側に位置する部位において、径方向外方に陥入した環状に形成されている。より詳細には、凹部２３５の内径Ｄ１は、リップ部２３３，２３４が設けられた内周面の内径Ｄ２よりも大径（Ｄ１＞Ｄ２）となっている。

凹部２３５は、軸方向の断面形状が矩形をなしており、その開口幅Ｌ１が突条部２３２の軸方向幅Ｌ２によりも大きく（Ｌ１＞Ｌ２）なるように形成されている。そして、凹部２３５は、上述したように、シャフト１７の環状溝１７１に対するブーツ２０の各部位の位置関係によって、ブーツ２０が小径クランパ４０により締め付けられることにより、その開口部がさらに広がるようになっている。

（軸部材に対するブーツ２０の装着工程）
上述した形状からなる小径クランプ部２３をシ軸部材であるシャフト１７の外周面に配置し、小径クランパ４０によってブーツ２０を装着する工程について、図３および図４を参照して説明する。先ず、ブーツ２０の小径クランプ部２３は、図３に示すように、シャフト１７の環状溝１７１に対して各リップ部２３３，２３４が環状溝１７１の溝側面１７１ｂ，１７１ｃにそれぞれ隣り合うように配置される。このような状態で、小径クランパ４０を縮径させていくと、図３に示すように、小径クランパ４０の内周面と小径クランプ部２３の突条部２３２とが最初に接触する。

そして、さらに小径クランパ４０を縮径させてブーツ２０を締め付けると、小径クランプ部２３の内周面が環状溝１７１の溝底面１７１ａに接近していく。そうすると、突条部２３２の内周側の部位が凹部２３５を埋めるように移動する。このとき、小径クランプ部２３の凹部２３５の開口部が徐々に広がり、凹部２３５の底部が環状溝１７１に接近するように変形する。これに伴い、凹部２３５を構成する軸方向両側の側方部位が、シャフト１７の環状溝１７１の溝側面１７１ｂ，１７１ｃに向かって移動することになる。

これにより、各リップ部２３３，２３４は、径方向内方へ押し付けられるとともに、環状溝１７１の溝側面１７１ｂ，１７１ｃに全周に亘って押し付けられることになる。小径クランパ４０が所定の内径となるまで縮径されると、図４に示すように、ブーツ２０がシャフト１７の環状溝１７１との間でシールされている状態となる。このとき、小径クランプ部２３は、締め付けの過程において上述したように変形し、図４の矢印で示すように、リップ部２３３，２３４が環状溝１７１の溝側面１７１ｂ，１７１ｃに押し付けられる。また、本実施形態においては、リップ部２３３，２３４の一部、凹部２３５の底部などが環状溝１７１の溝底面１７１ａに接触し、溝底面１７１ａとの間でもシールされている状態となっている。

（実施形態の構成による効果）
上述した等速ジョイント１によると、環状溝１７１の溝側面１７１ｂ，１７１ｃにリップ部２３３，２３４を押し付けるようにして、当該溝側面１７１ｂ，１７１ｃとの間でのシールしている。つまり、本実施形態の等速ジョイント１では、小径クランパ４０が突条部２３２を有する小径クランプ部２３を締め付けると、この小径クランプ部２３が弾性変形して、環状溝１７１の溝底面１７１ａに加えて溝側面１７１ｂ，１７１ｃとの間でシールする構成としている。これにより、ブーツ２０の硬度などが変化してもシャフト１７に対して高いシール性を維持することができる。

また、等速ジョイント１のブーツ２０は、複数のリップ部２３３，２３４を有するものとした。これにより、ブーツ２０は、各リップ部２３３，２３４が互いに反対向きの軸方向押付力で環状溝１７１の溝側面１７１ｂ，１７１ｃにそれぞれ押し付けられるため、別の軸方向移動規制手段を用いることなく軸方向押付力を大きく設定できる。よって、シャフト１７における環状溝１７１の両側の溝側面１７１ｂ，１７１ｃとの間での高いシールを可能としている。

そのため、ブーツ２０の硬度などが変化しても環状溝１７１の溝側面１７１ｂ，１７１ｃとの間に隙間が生じることを抑制することができる。結果として、高いシール性を維持することが可能となる。さらに、軸方向両側の溝側面１７１ｂ，１７１ｃと接触することで、ブーツ２０における小径クランパ４０に締め付けられる部位の軸方向移動を規制することができる。

また、ブーツ２０は、その内周面に凹部２３５を有している。そのため、ブーツ２０が小径クランパ４０により締め付けられると突条部２３２の内周側の部位が凹部２３５を埋めるように移動する。さらに、凹部２３５の開口幅が広がって、凹部２３５を構成する側方部位が環状溝１７１の溝側面１７１ｂ，１７１ｃに向かって移動する。このようにブーツ２０が変形することにより、環状溝１７１の溝側面１７１ｂ，１７１ｃにリップ部２３３，２３４が確実に押し付けられるため、シャフト１７に対するブーツ２０のシール性をさらに向上することができる。

また、凹部２３５の開口幅Ｌ１が突条部２３２の軸方向幅Ｌ２よりも大きく（Ｌ１＞Ｌ２）なるように形成されている。そのため、ブーツ２０が小径クランパ４０により締め付けられた際に、リップ部２３３，２３４を溝側面１７１ｂ，１７１ｃに接近させるように、ブーツ２０を好適に変形させることができる。

＜実施形態の変形態様＞
本実施形態では、自在継手として摺動式トリポード型等速ジョイントを例示して説明した。ここで、本発明の特徴部分は、ブーツと、当該ブーツとの間でシールする相手部材に係る構成である。従って、本発明は、その他の固定式などの等速ジョイント、または不等速ジョイントにも適用することができる。また、ブーツ２０では、小径クランプ部２３について説明したが、大径クランプ部２２に対しても適用可能である。

その他に、ブーツ２０の突条部２３２および凹部２３５は、軸方向の断面形状について矩形状をなすものとした。さらに、ブーツ２０の各リップ部２３３，２３４については、軸方向の断面形状が台形状をなすものとした。これに対して、各部位の断面形状は、クランパや相手部材の環状溝の形状などに対応して適宜設定することが可能である。例えば、図５に示すように、ブーツ１２０は、その小径クランプ部１２３の断面形状が全体として波形となるように形成されるようにしてもよい。図５における小径クランプ部１２３の各部位２３１〜２３５は、本実施形態で例示した図２における小径クランプ部２３の各部位２３１〜２３５と対応する。このような構成においても実施形態と同様の効果を奏する。

また、本実施形態のブーツ２０の小径クランプ部２３は、二つのリップ部２３３，２３４に一の突条部２３２が共通して対応するものとした。これに対して、小径クランプ部２３が複数のリップ部を有する場合において、それぞれのリップ部に対応する突条部、凹部を設ける構成としてもよい。これにより、例えば、ブーツのクランプ部が軸方向にある程度の長さを有する場合には、複数のリップ部に対して突条部を適宜設けることにより好適にシールすることが可能となる。

１：等速ジョイント（自在継手）、 １０ジョイント部、 １１：外輪（軸部材）、 １１１：軌道溝、 １１２：環状溝、 １２：トリポード、 １２１：ボス部、 １２２：トリポード軸部、 １３：ローラ、 １４：軸状転動体、 １５：リテーナ、 １６：スナップリング、 １７：シャフト（軸部材）、 １７１：環状溝、 １７１ａ：溝底面、 １７１ｂ，１７１ｃ：溝側面、 ２０，１２０：ブーツ、 ２１：蛇腹部、 ２２：大径クランプ部、 ２３：小径クランプ部、 ２３１：装着溝、 ２３２：突条部、 ２３３，２３４：リップ部、 ２３５：凹部、 ３０：大径クランパ、 ４０：小径クランパ

Claims (4)

1. 互いの相対角度を可変にまたは回転軸方向に移動可能に連結され、外周面に環状溝を有する二つの軸部材と、
   前記二つの軸部材の間を被覆するとともに、クランパにより外周面を締め付けられて前記環状溝との間でシールするブーツと、を備え、
   前記ブーツは、
   前記環状溝の外側に位置する外周面において径方向外方に突起した環状の突条部と、
   前記突条部と前記環状溝の溝側面との間に位置する内周面において径方向内方に突起した環状からなり、前記突条部が前記クランパにより締め付けられると前記環状溝の前記溝側面に押し付けられるリップ部と、を有する自在継手。
2. 前記ブーツは、前記環状溝に収容されるとともに、前記突条部が間に位置するように設けられた複数の前記リップ部を有し、
   複数の前記リップ部は、前記突条部が前記クランパにより締め付けられると前記環状溝における両側の溝側面との間でそれぞれシールする、請求項１の自在継手。
3. 前記ブーツは、その内周面のうち前記突条部の内側に位置する部位において、前記リップ部が設けられた前記内周面の内径よりも大径の環状からなる凹部をさらに有する、請求項１または２の自在継手。
4. 前記凹部の開口幅は、前記突条部の幅よりも大きくなるように形成されている、請求項２の自在継手。

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