JP2014020503A - プロペラシャフト用ブーツ - Google Patents

Abstract

【課題】振れ回りの発生および遠心力による膨張を抑制するプロペラシャフト用ブーツを提供することを目的とする。
【解決手段】プロペラシャフト用ブーツ３０は、端部を第一軸部材１０に固定され軸方向に伸縮可能な第一蛇腹部３１と、端部を第二軸部材２０に固定され軸方向に伸縮可能な第二蛇腹部３２と、第一蛇腹部３１と第二蛇腹部３２を連結するとともに、第一軸部材１０または第二軸部材２０の外周面に対して嵌め合いの状態とし且つ軸方向に移動可能であり、第一蛇腹部３１および第二蛇腹部３２の径方向移動を規制する規制部３３とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、軸方向の伸縮を許容しながら動力伝達可能なプロペラシャフトに適用されるブーツに関するものである。

プロペラシャフトは、スプラインによりスライド可能な伸縮部をグリースにより潤滑され、このグリースの漏れや伸縮部への泥水の侵入を防止するために、伸縮部の外周面をブーツにより被覆されている。プロペラシャフトに適用されるブーツとして、例えば特許文献１には、軸方向に伸縮可能な蛇腹部を有し、その蛇腹部の両端をプロペラシャフトの各軸部材に固定されるものが開示されている。

このようなプロペラシャフト用ブーツにおいては、蛇腹部の内周面にグリースが付着した状態でプロペラシャフトが高速回転すると、蛇腹部が偏った回転をしてブーツの振れ回りが発生してしまうことがある。そこで、特許文献２には、ブーツの内周側に当該ブーツの内周面を支持可能な支持部材を備えるプロペラシャフトが開示されている。これによると、ブーツが偏った回転をする前に、ブーツの径方向移動を支持部材により規制することで、ブーツの振れ回りの発生を抑制できるものとされている。

特開平０７−０８３２８５号公報 特開２０１１−２５５７３２号公報

ところで、車両の悪路走行などに対応するためにサスペンションのストローク量を増加させると、これに伴ってプロペラシャフトの最大スライド量も増加する必要がある。そうすると、プロペラシャフトの伸縮部を被覆するブーツも軸方向長さを長くすることになるので、車両の通常路走行時においてブーツの振れ回りが発生しやすく、また蛇腹部の一部が遠心力により膨張しやすくなることが懸念される。

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、振れ回りの発生および遠心力による膨張を抑制するプロペラシャフト用ブーツを提供することを目的とする。

（請求項１）本発明に係るプロペラシャフト用ブーツは、外周面に雄スプラインを有する第一軸部材と内周面に前記雄スプラインに対して噛み合う雌スプラインを有する第二軸部材とを備えるプロペラシャフトに適用され、該プロペラシャフトの外周面を被覆するプロペラシャフト用ブーツであって、端部を前記第一軸部材に固定され軸方向に伸縮可能な第一蛇腹部と、端部を前記第二軸部材に固定され軸方向に伸縮可能な第二蛇腹部と、前記第一蛇腹部と前記第二蛇腹部を連結するとともに、前記第一軸部材または前記第二軸部材の外周面に対して嵌め合いの状態とし且つ軸方向に移動可能であり、前記第一蛇腹部および前記第二蛇腹部の径方向移動を規制する規制部と、を備える。

（請求項２）また、前記第一蛇腹部および前記第二蛇腹部のうち、車両の通常路走行時に前記第二軸部材の軸方向端部の外周側に位置している一方側蛇腹部は、軸方向のばね定数が他方側蛇腹部の軸方向のばね定数よりも小さくなるように形成されているようにしてもよい。
（請求項３）また、前記一方側蛇腹部の厚みは、前記他方側蛇腹部の厚みよりも薄く形成されているようにしてもよい。
（請求項４）また、前記一方側蛇腹部のピッチは、前記他方側蛇腹部のピッチよりも大きく形成されているようにしてもよい。

（請求項５）また、前記規制部は、前記プロペラシャフトのスライド量が小さい車両の通常路走行時には前記第二軸部材の外周面に対して嵌め合いの状態とし且つ軸方向に移動可能であり、前記プロペラシャフトのスライド量が大きい前記車両の悪路走行時には前記第二軸部材の外周面から前記第一軸部材側に離脱可能とするようにしてもよい。
（請求項６）また、前記規制部の内径は、前記第二蛇腹部の谷部の内径よりも小さく形成され、前記規制部の内周面のうち前記第二蛇腹部側は、前記第二蛇腹部側に向かうに従って内径が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）本発明によると、規制部が第一蛇腹部および第二蛇腹部の径方向移動を規制するので、各蛇腹部の偏った回転を防止して、ブーツの振れ回りの発生を抑制できる。また、プロペラシャフトの最大スライド量の増加に対応してブーツの軸方向長さを延長された場合においても、第一蛇腹部および第二蛇腹部との間で規制部が各蛇腹部の径方向移動を規制するので、ブーツ全体として遠心力による膨張を抑制できる。

（請求項２）ブーツの規制部は、第一軸部材または第二軸部材と接触している状態でプロペラシャフトがスライドすると、接触している軸部材の外周面に対して摺動することになり、この摺動に伴う摩耗が懸念される。そこで、本発明では、各蛇腹部の軸方向のばね定数を相違させて、各蛇腹部の伸縮量に差が生じるようにしている。つまり、車両の通常路走行時において第二軸部材の端部の外周側に位置する一方側蛇腹部は、他方側蛇腹部よりも軸方向のばね定数が小さいため、プロペラシャフトがスライドした際には優先的に伸縮することになる。また、他方側蛇腹部は、ばね定数と規制部の摺動抵抗などに応じて補助的に伸縮することになる。このように、プロペラシャフトのスライド量が同程度であっても、規制部の軸方向の摺動量を低減できるので、摺動に伴う摩耗を低減することができる。

（請求項３）本発明によると、一方側蛇腹部と他方側蛇腹部のそれぞれの厚みを変えることで、各蛇腹部の軸方向のばね定数を相違させることができる。つまり、厚みを薄くするほど蛇腹部の軸方向のばね定数を小さくし、反対に厚みを厚くするほど蛇腹部の軸方向のばね定数を大きくできる。これにより、上記と同様に、規制部の摺動に伴う摩耗を低減できる。

（請求項４）本発明によると、一方側蛇腹部と他方側蛇腹部のそれぞれのピッチ（隣り合う山部の間隔）を変えることで、各蛇腹部の軸方向のばね定数を相違させることができる。つまり、ピッチを大きくすると軸方向の単位長さあたりの山部および谷部の数が少ないので伸縮しやすくなり、蛇腹部の軸方向のばね定数を小さくできる。これにより、上記と同様に、規制部の摺動に伴う摩耗を低減できる。

（請求項５）本発明によると、規制部は、車両の通常路走行時には第二軸部材の外周面に対して嵌め合いの状態としているため、プロペラシャフトが高速回転したとしてもブーツの振れ回りの発生および遠心力による膨張を確実に抑制することができる。一方で、車両の悪路走行時には、プロペラシャフトのスライド量は増加するが、高速走行時と比較して車両速度が低いため、プロペラシャフトの回転数が低く、ブーツの振れ回りが発生しづらい状態といえる。そこで、ブーツは、車両の悪路走行時には第二軸部材から規制部を離脱可能として、各蛇腹部によりブーツ全体として必要な伸縮量を確保することができる。

（請求項６）本発明によると、規制部が第二軸部材から離脱した後に、プロペラシャフトのスライド量が低下した場合に、規制部の内周面が第二軸部材の端部と接触して案内され、規制部が再び第二軸部材の外周面に対して嵌め合いの状態となることを促すことができる。つまり、車両の悪路走行時に第二軸部材から離脱していた規制部は、車両が通常走行に移行した際に再び第二軸部材の外周側に好適に移動することができる。これにより、ブーツは、車両の走行状態に対応して、ブーツの振れ回りおよび遠心力による膨張の発生を抑制するとともに、ブーツ全体として必要な伸縮量を確保することができる。

実施形態におけるプロペラシャフトの一部を断面で示す正面図である。 図１におけるＡ部を拡大して示す図である。 リング部が第二軸部材から離脱している状態を示す拡大図である。

＜実施形態＞
（プロペラシャフト１の構成）
本実施形態のプロペラシャフト１の構成について図１を参照して説明する。プロペラシャフト１は、車両の前後方向に延びるように配置され、エンジンなどの駆動源により発生されたトルクをディファレンシャル装置へ伝達するように構成されている。このプロペラシャフト１は、第一軸部材１０と、第二軸部材２０と、ブーツ３０と、ブーツバンド４１，４２とを備える。

第一軸部材１０は、ヨーク部１１と、ヨーク部１１の底部側（図１の右側）に一体的に形成された軸部１２とを有する。ヨーク部１１は、軸方向一方側に開口するＵ字形状に形成されている。このヨーク部１１は、プロペラシャフト１の一端側においてユニバーサルジョイントの一部を構成し、対向するヨーク部とともに十字軸を回転可能に支持している。第一軸部材１０の軸部１２は、外周面に雄スプライン１２ａを有する。また、軸部１２の外周面のうちヨーク部１１側には、ブーツ３０との間でシールされる環状溝１２ｂが形成されている。

第二軸部材２０は、柱状の軸本体部２１と、軸本体部２１の一方側（図１の左側）端部に連結される筒部２２と、軸本体部２１の他方側端部に一体的に形成されるヨーク部２３とを有する。筒部２２は、円筒状に形成され、内周面に雌スプライン２２ａを有する。この雌スプライン２２ａは、第一軸部材１０における軸部１２の雄スプライン１２ａに対して軸方向に摺動可能かつ回転規制させるように噛み合っている。つまり、プロペラシャフト１は、雄スプライン１２ａを有する軸部１２および雌スプライン２２ａを有する筒部２２により、軸方向にスライド可能な伸縮部を構成されている。

また、第二軸部材２０における筒部２２の外周面のうち軸本体部２１側には、ブーツ３０との間でシールされる環状溝２２ｂが形成されている。ヨーク部２３は、軸方向他方側に開口するＵ字形状に形成されている。このヨーク部２３は、プロペラシャフト１の他端側においてユニバーサルジョイントの一部を構成し、対向するヨーク部とともに十字軸を回転可能に支持している。

ブーツ３０は、全体形状としては筒状に形成され、プロペラシャフト１の伸縮部の外周面を被覆して、雄スプライン１２ａおよび雌スプライン２２ａを潤滑するグリースの漏れや伸縮部への泥水の浸入を防止している。このブーツ３０は、樹脂製またはゴム製からなり、第一蛇腹部３１と、第二蛇腹部３２と、リング部３３（本発明の「規制部」に相当する）とを備える。

第一蛇腹部３１および第二蛇腹部３２は、山部と谷部を交互に複数設けられ、軸方向に伸縮可能となっている。第一蛇腹部３１の軸方向一方側の端部には取付部３１ａが形成され、第二蛇腹部３２の軸方向他方側の端部には取付部３２ａが形成されている。第一蛇腹部３１の取付部３１ａは、第一軸部材１０における軸部１２の環状溝１２ｂに取り付けられ、外周面をブーツバンド４１により径方向内方へ押し付けられることによりシールされている。同様に、第二蛇腹部３２の取付部３２ａは、第二軸部材２０における筒部２２の環状溝２２ｂに取り付けられ、外周面をブーツバンド４２により径方向内方へ押し付けられることによりシールされている。

リング部３３は、環状からなり、第一蛇腹部３１と第二蛇腹部３２を連結するように一体的に形成されている。このリング部３３は、円筒状の内周面を有し、第二軸部材２０の筒部２２の外周面に対して嵌め合いの状態とし且つ軸方向に移動可能となっている。ここで、「嵌め合い」とは、ＪＩＳで規定される、すきまばめ、締まりばめ、中間ばめの３種類に分けられた「はめあい」をいう（ＪＩＳＢ０４０１参照）。本実施形態では、筒部２２とリング部３３の内周面との間に隙間のできる「すきまばめ」による嵌め合いの状態としている。

そして、リング部３３は、第一蛇腹部３１または第二蛇腹部３２が偏りなどにより径方向移動しようとした際には、リング部３３の内周面が筒部２２の外周面と接触することにより、第一蛇腹部３１および第二蛇腹部３２の径方向移動を規制する構成となっている。また、リング部３３は、プロペラシャフト１のスライドに伴って伸縮する第一蛇腹部３１および第二蛇腹部３２の伸縮量に応じて、第二軸部材２０の筒部２２の外周面を軸方向に移動可能となっている。

（ブーツ３０の詳細構成）
次に、ブーツ３０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。第一蛇腹部３１および第二蛇腹部３２は、軸方向長さを等しく形成され、それぞれのピッチ（隣り合う山部の間隔）も等しく形成されている。ここで、ブーツ３０のリング部３３は、上述したように、第二軸部材２０の筒部２２の外周面に嵌め合いの状態とされている。従って、図２に示すように、第二軸部材２０における筒部２２の軸方向端部２２ｃの外周側には、２つの蛇腹部のうち第一蛇腹部３１が位置している。つまり、第一蛇腹部３１は、プロペラシャフト１の初期状態において、第一軸部材１０と第二軸部材２０の継ぎ目を被覆している。

また、第一蛇腹部３１および第二蛇腹部３２は、山部と谷部を交互に複数設けられることにより、軸方向に所定のばね定数をもって伸縮可能となっている。そして、本実施形態において、第一蛇腹部３１の軸方向のばね定数ｋ１は、第二蛇腹部３２の軸方向のばね定数ｋ２よりも小さくなるように形成されている（ｋ１＜ｋ２）。より詳細には、第一蛇腹部３１の厚みＴ１は、第二蛇腹部３２の厚みＴ２よりも薄く形成されている（Ｔ１＜Ｔ２）。このように、各蛇腹部３１，３２の厚みを変えることで、伸縮のしやすさを変えて各ばね定数ｋ１，ｋ２を相違させている。ここで、各蛇腹部３１，３２の「厚み」とは、各蛇腹部３１，３２が伸縮する際に変形する部位において、当該部位の内周面と外周面との距離に相当する。

各蛇腹部３１，３２の軸方向のばね定数ｋ１，ｋ２が相違すると、ブーツ３０が全体として伸縮した場合には各蛇腹部３１，３２の伸縮量に差が生じることになる。具体的には、筒部２２の端部２２ｃの外周側に位置する第一蛇腹部３１は、第二蛇腹部３２よりも軸方向のばね定数が小さいため、プロペラシャフト１がスライドした際には優先的に伸縮する。一方で、第二蛇腹部３２は、各ばね定数ｋ１，ｋ２とリング部３３の摺動抵抗などに応じた伸縮量で補助的に伸縮する。このような構成において、第一蛇腹部３１は本発明の「一方側蛇腹部」に相当し、第二蛇腹部３２は本発明の「他方側蛇腹部」に相当する。

リング部３３の内径Ｒｎは、図２に示すように、第二蛇腹部３２の谷部の内径Ｒｂよりも小さく形成され、第二蛇腹部３２の谷部が第二軸部材２０の外周面に接触することを防止している。また、リング部３３の厚みＴｎは、第二蛇腹部３２の厚みＴ２よりも厚く形成されている（Ｔｎ＞Ｔ２＞Ｔ１）。つまり、リング部３３は、第一蛇腹部３１および第二蛇腹部３２と比較して、径方向の剛性が高く径方向に変形しにくい構成となっている。これにより、リング部３３は、連結する第一蛇腹部３１および第二蛇腹部３２の遠心力による膨張を抑制している。

また、リング部３３は、プロペラシャフト１のスライド量が小さい車両の通常路走行時には、第二軸部材２０における筒部２２の外周面に対して嵌め合いの状態とし且つ軸方向に移動可能である。一方で、プロペラシャフト１のスライド量が大きい車両の悪路走行時には、図３に示すように、第二軸部材２０における筒部２２の外周面から第一軸部材１０側に離脱可能としている。これにより、第二蛇腹部３２が伸縮しやすい状態となり、プロペラシャフト１の大きなスライド量に対応可能としている。ここで、「悪路走行」とは車両におけるサスペンションのストロークが大きくなるような凹凸のある路面の走行をいい、「通常路走行」とは悪路走行以外の走行をいう。

さらに、リング部３３の内周面のうち第二蛇腹部３２側は、第二蛇腹部３２側に向かうに従って内径が大きくなるように、テーパ部３３ａが形成されている。このテーパ部３３ａは、筒部２２から離脱したリング部３３が元の状態に戻るために案内する部位である。詳細には、先ず、車両が悪路走行から通常路走行に移行すると、プロペラシャフト１のスライド量が低下して第一蛇腹部３１および第二蛇腹部３２が収縮する。このとき、リング部３３のテーパ部３３ａが筒部２２の端部２２ｃと接触して、リング部３３が第二軸部材２０に対して心出しされるように案内される。これにより、リング部３３は、再び第二軸部材２０における筒部２２の外周面に対して嵌め合いの状態となる。

（実施形態の構成による効果）
上述したプロペラシャフト１のブーツ３０によると、リング部３３が第一蛇腹部３１および第二蛇腹部３２の径方向移動を規制することで、各蛇腹部３１，３２の偏った回転を防止して、ブーツ３０の振れ回りの発生を抑制できる。また、例えばプロペラシャフト１の最大スライド量の増加などに対応するために、ブーツ３０の軸方向長さを延長された場合においても、第一蛇腹部３１および第二蛇腹部３２との間でリング部３３が各蛇腹部３１，３２の径方向移動を規制するので、ブーツ３０全体として遠心力による膨張を抑制できる。

また、ブーツ３０は、第一蛇腹部３１と第二蛇腹部３２のそれぞれの厚みを変えることで、各蛇腹部３１，３２の軸方向のばね定数ｋ１，ｋ２を相違させている。これにより、ブーツ３０が伸縮した際に、各蛇腹部３１，３２の伸縮量に差が生じるようにしている。つまり、ばね定数が第二蛇腹部３２よりも小さい第一蛇腹部３１を、プロペラシャフト１がスライドした際に優先的に伸縮させることができる。これにより、プロペラシャフト１のスライド量に対して、リング部３３の軸方向の移動量を低減できる。そうすると、リング部３３が第二軸部材２０と接触している場合には、リング部３３の摺動に伴う摩耗を低減することができる。

リング部３３は、車両の通常路走行時には第二軸部材２０の外周面に対して嵌め合いの状態としているため、プロペラシャフト１が高速回転したとしてもブーツ３０の振れ回りの発生および遠心力による膨張を確実に抑制することができる。一方で、車両の悪路走行時には、プロペラシャフト１のスライド量は増加するが、高速走行時と比較して車両速度が低いため、プロペラシャフト１の回転数が低く、ブーツ３０の振れ回りが発生しづらい状態といえる。そこで、ブーツ３０は、車両の悪路走行時には第二軸部材２０からリング部３３を離脱可能として、各蛇腹部３１，３２によりブーツ３０全体として必要な伸縮量を確保することができる。

さらに、リング部３３が第二軸部材２０から離脱した後に、プロペラシャフト１のスライド量が低下した場合に、リング部３３のテーパ部３３ａが筒部２２の端部２２ｃと接触して案内され、リング部３３が再び第二軸部材２０の外周面に対して嵌め合いの状態となることを促すことができる。つまり、車両の悪路走行時に第二軸部材２０から離脱していたリング部３３は、車両が通常路走行に移行した際に再び第二軸部材２０の外周側に好適に移動することができる。これにより、ブーツ３０は、車両の走行状態に対応して、ブーツ３０の振れ回りおよび遠心力による膨張の発生を抑制するとともに、ブーツ３０全体として必要な伸縮量を確保することができる。

＜実施形態の変形態様＞
本実施形態において、第一蛇腹部３１と第二蛇腹部３２の軸方向のばね定数ｋ１，ｋ２を相違させるために、各蛇腹部３１，３２の厚みＴ１，Ｔ２を変えるようにした。これに対して、各蛇腹部３１，３２のピッチを変更することでばね定数ｋ１，ｋ２を相違させてもよい。つまり、第一蛇腹部３１のピッチを、第二蛇腹部３２のピッチよりも大きくなるように形成する。これにより、第一蛇腹部３１は、軸方向の単位長さあたりの山部および谷部の数が第二蛇腹部３２よりも少ないので伸縮しやすくなり、軸方向のばね定数ｋ１を小さくできる。これにより、厚みを変える構成と同様の効果を奏する。その他に、ばね定数ｋ１，ｋ２を相違させるものとして、例えば、各蛇腹部３１，３２の材質を変更したり、これらを複合的に組み合わせたりすることが考えられる。

また、本実施形態において、各蛇腹部３１，３２の径方向移動を規制する規制部として、円筒状の内周面を有するリング部３３とした。規制部は、第二軸部材２０の外周面に対して嵌め合いの状態とし且つ軸方向に移動可能であればよく、種々の形状を適宜設定することができる。例えば、規制部は、環状本体と、該環状本体の内周面から径方向内方に突起した複数の突起部とにより構成されるようにしてもよい。

リング部３３は、プロペラシャフト１の各軸部材１０，２０のうち雌スプライン２２ａを有する第二軸部材２０の外周面に嵌め合いの状態とした。その他に、リング部３３は、雄スプライン１２ａを有する第一軸部材１０の外周面に嵌め合いの状態としてもよい。この態様においては、第二軸部材２０における筒部２２の軸方向端部２２ｃの外周側には第二蛇腹部３２が位置することになり、第二蛇腹部３２が本発明の「一方側蛇腹部」に相当し、第一蛇腹部３１が「他方側蛇腹部」に相当する。よって、本態様で各蛇腹部３１，３２の軸方向のばね定数を相違させる場合には、本実施形態とは反対に、第二蛇腹部３２のばね定数ｋ２が第一蛇腹部３１のばね定数ｋ１よりも小さくなるように形成するとよい。これにより、本実施形態と同様の効果を奏する。

１：プロペラシャフト、 １０：第一軸部材、 １２ａ：雄スプライン、 ２０：第二軸部材、 ２２ａ：雌スプライン、 ２２ｃ：端部、 ３０：ブーツ、 ３１：第一蛇腹部（一方側蛇腹部）、 ３２：第二蛇腹部（他方側蛇腹部）、 ３３：リング部（規制部）、 ３３ａ：テーパ部

Claims (6)

1. 外周面に雄スプラインを有する第一軸部材と内周面に前記雄スプラインに対して噛み合う雌スプラインを有する第二軸部材とを備えるプロペラシャフトに適用され、該プロペラシャフトの外周面を被覆するプロペラシャフト用ブーツであって、
   端部を前記第一軸部材に固定され軸方向に伸縮可能な第一蛇腹部と、
   端部を前記第二軸部材に固定され軸方向に伸縮可能な第二蛇腹部と、
   前記第一蛇腹部と前記第二蛇腹部を連結するとともに、前記第一軸部材または前記第二軸部材の外周面に対して嵌め合いの状態とし且つ軸方向に移動可能であり、前記第一蛇腹部および前記第二蛇腹部の径方向移動を規制する規制部と、
   を備えるプロペラシャフト用ブーツ。
2. 前記第一蛇腹部および前記第二蛇腹部のうち、車両の通常路走行時に前記第二軸部材の軸方向端部の外周側に位置している一方側蛇腹部は、軸方向のばね定数が他方側蛇腹部の軸方向のばね定数よりも小さくなるように形成されている、請求項１のプロペラシャフト用ブーツ。
3. 前記一方側蛇腹部の厚みは、前記他方側蛇腹部の厚みよりも薄く形成されている、請求項２のプロペラシャフト用ブーツ。
4. 前記一方側蛇腹部のピッチは、前記他方側蛇腹部のピッチよりも大きく形成されている、請求項２または３のプロペラシャフト用ブーツ。
5. 前記規制部は、
   前記プロペラシャフトのスライド量が小さい車両の通常路走行時には前記第二軸部材の外周面に対して嵌め合いの状態とし且つ軸方向に移動可能であり、
   前記プロペラシャフトのスライド量が大きい前記車両の悪路走行時には前記第二軸部材の外周面から前記第一軸部材側に離脱可能とする、請求項１〜４の何れか一項のプロペラシャフト用ブーツ。
6. 前記規制部の内径は、前記第二蛇腹部の谷部の内径よりも小さく形成され、
   前記規制部の内周面のうち前記第二蛇腹部側は、前記第二蛇腹部側に向かうに従って内径が大きくなるように形成されている、請求項５のプロペラシャフト用ブーツ。

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