JP2014526663A - 外部転動型ダイアフラムのオーバーモールド成形された高速等速ジョイントブーツ - Google Patents

Abstract

等速ジョイントブーツアセンブリは、軸方向に延在する円筒形の本体と、径方向に延在する移行部分と、軸方向に延在する概して円筒形の取り付け部分とを有するブーツ筒を含む。径方向に延在する移行部分は、軸方向に延在する円筒形の本体と、概して円筒形の取り付け部分と交差する。可撓性ブーツ部材は、円筒形の本体と、移行部分と、結合領域の取り付け部分とのうちの少なくとも２つの内面に付着されてもよい。

Description

本発明は一般に、等速ジョイントに関し、より具体的には、高速等速ジョイントおよび外部転動型ダイアフラムのブーツカバーアセンブリに関する。

等速ジョイントおよび類似する転動型継手は、２つの回転可能な部材の間のトルクを伝達するように動作する。等速ジョイントは通常、１つの回転可能な部材と係合するための内部ジョイント部材と、もう１つの回転可能な部材と係合するための外部ジョイント部材と、動作中に外部部材内に位置する回転アセンブリを覆って保護するためのブーツカバーアセンブリまたはグリースカバーとを含む。ブーツカバーアセンブリは部分的に可撓性であるため、ブーツカバーアセンブリは２つの回転する部材間の連接運動および相対的な軸運動を可能にしながら、回転する部材の１つの回りをシールすることができる。ブーツカバーアセンブリはグリースをジョイントの内部空洞に保持するための障壁を提供し、それによって摩擦が低減し、ジョイントの寿命が長くなる。ブーツカバーアセンブリはほこり、水および別の汚染物質が中に入らないようシールし、ジョイントの機能性を保つのに役立つ。

等速ジョイントは、等速ジョイントが使用される環境下で稼働し続けるために、常に潤滑剤（グリース）を必要とする。通常は、等速ジョイントはシールされたシステムを用いてグリースを含有する。等速ジョイントの主要構成部品は、ブーツおよび関連する取り付け筒を含むブーツカバーアセンブリである。ブーツには様々な種類がある。例として、転動型の、内部転動型ダイアフラム（ＩＲＤ）と、外部転動型ダイアフラム（ＥＲＤ）が挙げられる。特にＩＲＤおよびＥＲＤブーツに関しては、現在の業界標準では、ダイアフラムブーツを取り付け筒に圧着し、その後取り付け筒をジョイントに装着する。取り付け筒およびブーツは共に加硫処理されてもよく、または上部のみを共に圧着してもよい。それによって、ジョイント回転中に遠心力の圧力下にあるグリースは、ブーツおよび取り付け筒の側面との間に押し出される（噴出する）。

しかしながら、等速ジョイントの重要な特性は、ジョイントによって、外部環境へのシールを維持しながら、２つの軸間の相対的な軸運動が可能となることである。通常は、等速ジョイントは外部部材の外面の外周に延在するシール溝を含む。この溝は一般に、外部ジョイント部材に加工または切り込まれるため、追加の労働、費用および時間がかかる。溝は、Ｏリング型のシールを受容して配置するための通路を、ブーツアセンブリと、ブーツ筒と、等速ジョイントの外部部材との間の接続点に提供する。シールを用いて、圧力の上昇に関連する噴出現象を防止する。

さらに、等速ジョイントアセンブリの内部部品に関連する遠心力および摩擦によって、熱および高速稼働から生じる圧力の結果として、可撓性ブーツカバーの膨張または膨らみが生じる。可撓性ブーツカバーの変形は潤滑剤の量、等速ジョイント連接による潤滑剤のポンプ作用、温度、速度、グリースから揮発した気体の放出、可撓性ブーツの形状によって影響を受けることもある。可撓性部材の不断の伸縮により、可撓性ブーツおよび究極的には等速ジョイントの疲労、摩耗および最終的には故障が生じる。通常は、通気口が設けられ、任意の圧力を解放し、可撓性ブーツの膨張を最小限に抑え、または排除する。ただし、この通気口によって、ほこり、水およびその他のくずも等速ジョイントに入ってしまう。特に、等速ジョイントの通気は潤滑剤の漏れまたは損失につながり、また、汚染物質をジョイント内に侵入させることもあり、等速ジョイントの全体的な寿命が短くなる。

したがって、必要とされるのは、外部部材の外面の回りに配置される個別のシールを必要としない等速ジョイントおよびブーツカバーアセンブリである。さらに、可撓性ブーツの通気口が必要ではないように構成される等速ジョイントおよびブーツカバーアセンブリに対する需要がある。

本明細書では、等速ジョイントブーツアセンブリを開示する。等速ジョイントブーツアセンブリは、軸方向に延在する円筒形の本体と、径方向に延在する移行部分と、軸方向に延在する概して円筒形の取り付け部分とを有するブーツ筒を含んでいてもよい。径方向に延在する移行部分は、軸方向に延在する円筒形の本体と、概して円筒形の取り付け部分と交差してもよい。可撓性ブーツ部材は、関連する等速ジョイント（ＣＶＪ）と共に用いるために、円筒形の本体と、移行部分と、結合領域の取り付け部分とのうちの少なくとも２つの内面に取り付けられてもよい。本出願は様々な種類の等速ジョイントに適用されてもよい。これらの等速ジョイントは、刺し込み型、三脚、固定および高速などを含むがこれらに限定されない。ブーツはブーツ筒の少なくとも２つの内面に任意の既知の処理によって貼付されてもよい。この処理には、オーバーモールド成形、付着および接着を含むがこれらに限定されない。特に、可撓性ブーツを第１のジョイントの接続端部に貼付してもよく、それによって、ブーツは等速ジョイントの端部面とブーツ筒の第１の端部との間にシールを生成する。可撓性ブーツをブーツ筒と等速ジョイントとの間に配置することによって、外部にシールを配置する必要がなくなる。

ここで図を参照して、好ましい例示的実施形態を詳細に示す。図はいくつかの実施形態を示すが、本開示をよりよく例示し、説明するために、図の縮尺は必ずしも正確ではなく、一部の特徴は誇張、省略、または部分的に切断されることもある。さらに、本明細書に記載する実施形態は、網羅的であることを意図するものではなく、または別の方法で、図に示し、以下の詳細な説明で開示する形態および構成に正確に請求項を制限または限定することを意図するものではない。

代表的な等速ジョイントアセンブリおよび取り付けられた可撓性ブーツアセンブリの側面断面図を例示する。 代表的な可撓性ブーツアセンブリの側面断面図を例示する。 代表的な可撓性ブーツとブーツ筒の結合領域の丸で囲んだ区域２Ｂの拡大図を例示する。 可撓性ブーツを「成形したまま」の位置に備える代表的な可撓性ブーツアセンブリの等角図を例示する。 可撓性ブーツを備え、さらに所定の位置にダイアフラムを含む代表的な可撓性ブーツアセンブリの等角図を例示する。 可撓性ブーツダイアフラムを所定の位置に備える代表的な可撓性ブーツアセンブリの等角断面図を例示する。 代表的な等速ジョイントアセンブリおよび取り付けられた可撓性ブーツアセンブリの等角部分断面図を例示する。

図１は、ブーツアセンブリ１１２の代表的な構成を組み込んだ代表的な等速ジョイントアセンブリ１１０を例示する。より具体的には、等速ジョイントアセンブリ１１０は可撓性ブーツアセンブリ１１２と、等速ジョイント１１４とを含んでいてもよい。等速ジョイント１１４は、外部ジョイント部材１１６と、内部ジョイント部材１１８と、ジョイントケージ１２０と、複数のトルク伝達ボール１２２とを含んでいてもよい。外部ジョイント部材１１６は、第１の端部１２４と、第２の端部１２６とを含んでいてもよい。第１の端部１２４は、可撓性ブーツアセンブリ１１２とかみあうように構成されてもよく、第２の端部１２６は第２の回転可能な部材（不図示）と係合してもよい。第１の回転可能な部材または駆動軸１２８は、可撓性ブーツアセンブリ１１２を貫通して延在してもよく、内部ジョイント部材１１８に係合するか、または付着してもよい。

引き続き図１を参照すると、可撓性ブーツアセンブリ１１２の代表的な構成は、可撓性ブーツ１３２を受容するように構成される概して円筒形のブーツ筒１３０を含む。前述のように、可撓性ブーツには様々な種類がある。単なる一例として、内部転動型ダイアフラム（ＩＲＤ）および外部転動型ダイアフラム（ＥＲＤ）ブーツを以下に詳細に説明する。可撓性ブーツ１３２は第１の端部１４４と、第２の端部１４６とを含む。第１の端部１４４は、概して円筒形のブーツ筒１３０と接着するように構成されてもよい。代表的な可撓性ブーツ１３２は可撓性素材から構築されてもよい。可撓性素材とは、ゴム製の製品、プラスチック、シリコーン、エラストマ、熱可塑性エラストマ（ＴＰＥ）、および任意の別の可撓性複合素材などを含むがこれらに限定されない。ただし、別の適切な素材を適用に応じて使用してもよいことを理解されたい。別の適切な素材には、約５５〜７５ショアＡまたは約３５〜５５ショアＤの範囲の硬度値を有する素材を含むがこれらに限定されない。別の実施形態では、素材は約４０〜４４ショアＤの硬度を有していてもよい。通常は、可撓性ブーツカバーアセンブリ１１２の環境で特に使用可能な素材は、相対的に剛性な熱可塑性ポリエステルである。その理由は、成形工程中に結合領域１４０に形成される望ましい接着のためである。後述するように、この接着を利用して、ブーツ１３２をブーツ筒１３０に固定してもよい。

概して円筒形のブーツ筒１３０は、軸方向に延在する円筒形の本体１３４と、径方向に延在する移行部分１３６と、軸方向に延在する概して円筒形の取り付け部分１３８とを含んでいてもよい。ブーツ筒１３０は第１の実質的に剛性素材から形成される。この素材は、アルミニウム、鋼鉄、カーボンファイバおよび複合素材などであるが、これらに限定されない。

代表的な一構成では、可撓性ブーツ１３２を直接ブーツ筒１３０に成形し、物理的および／または化学的接着を結合領域１４０に形成してもよい。結合領域１４０は、軸方向に延在する円筒形の本体１３４の部分から、径方向に延在する移行部分１３６を超え、軸方向に延在し、概して円筒形の取り付け部分１３８の部分で終端するように延在してもよい。結合領域１４０によって、可撓性ブーツ１３２とブーツ筒１３０は少なくとも２つの表面上で接着できる。ただし、図に示すような代表的な構成では、２つの表面は垂直である。

例示するように、概して円筒形の取り付け部分１３８は、外部ジョイント部材１１６の第２の端部１２６の外面と係合およびかみ合うように構成されてもよい。さらに、第２の端部１２６は、外部ジョイント部材１１６の外面の外周に延在する係合溝１５０も含んでいてもよい。係合溝１５０は、リップ１４２を概して円筒形の取り付け部分１３８上に係合するための触覚表示または押し込み係止部を提供してもよい。

図２Ａおよび図２Ｂを参照すると、代表的な可撓性ブーツアセンブリ１１２は別の角度で示される。これらの図では、可撓性ブーツ１３２は「成形したまま」の状態で組み立て済みとして例示される。ブーツ筒１３０は型（不図示）内に配置され、概してＩＲＤ形状の特徴を模倣する円錐状にブーツは成形される。前述のように、組み立て中に、ブーツを裏返してＥＲＤ形状を形成してもよく、それによってダイアフラム１５４を形成する（図１に示す）。軸方向に延在する円筒形の本体１３４は径方向に延在する移行部分１３６と交差し、代表的な一構成では、結合領域１４０において概して９０°の第１の角度を形成する。さらに、移行部分１３６は概して円筒形の取り付け部分１３８と交差して、概して９０°の第２の角度を形成する。例示されるように、概して９０°の第１および第２の角度の交点は階段状の特徴に類似していてもよい。表面１３４、１３８が移行部分１３６と交差する限り、別の交差角度が十分である場合もあることを理解されたい。さらに、次のような別のブーツ筒１３２の構成も使用することができる。たとえば、ブーツ筒は、間隔の必要性および適用の必要性に基づき、用いる様々な等速ジョイントに関連して、ブーツ筒１３０内／上に構成される屈曲部または別の形状の特徴を備える非線形の壁を有する。これらの特徴は、内部等速ジョイント１１４の構成部品１１８、１２０および１２２に関して間隔を保つための、外端の突起１６０、またはブーツ筒１３０上に形成される曲線部とを含んでいてもよい。

引き続き図２Ａを参照すると、代表的な一構成における可撓性ブーツ１３２は、前述のように、ブーツ筒１３０に結合領域１４０でオーバーモールド成形されていることが例示される。それによって、可撓性ブーツ１３２の部分およびブーツ筒１３０の部分は、規定の大きさの区域で既知の方法を用いて互いに接着する。具体的には、規定の大きさの区域は可撓性ブーツ１３２を含む。可撓性ブーツ１３２は、代表的な構成では、結合領域１４０の軸方向に延在する部分に直接隣接する区域においておよそ１．５ｍｍから３ｍｍの厚さであってもよい。また、可撓性ブーツ１３２は移行部分１３６に隣接する結合領域でおよそ０．２５ｍｍから１ｍｍの厚さであってもよい。軸方向に延在する円筒形の本体１３４に接着される区域は、移行部分１３６の内側面１４８から結合領域１４０の内面に沿っておよそ７．５ｍｍから１０．５ｍｍまで延在してもよい。したがって、前述のように、結合領域１４０は全体でおよそ８．５ｍｍから１４．５ｍｍの長さを接着し、可撓性ブーツ１３２の少なくとも２つの外面と、ブーツ筒１３０の内面とを覆うことを理解されたい。

特に図２Ｂを参照すると、接着する連続区域が詳細に例示される。区域には角度のついた突起１５６が示される。突起１５６は移行部分１３６と、概して円筒形の取り付け部分１３８との交点に隣接して位置する。特に、代表的な一構成において、この区域はおよそ４５°の角度を有し、直角の内角で可撓性ブーツ１３２素材に追加の厚さを提供してもよい。素材のこの追加の厚さによって、追加のシール性能を提供するのに十分可撓性であってもよい。特に、可撓性ブーツアセンブリ１１２が等速ジョイントアセンブリ１１４とかみ合って、等速ジョイントアセンブリ１１０を形成するとき、可撓性ブーツ１３２は等速ジョイント面１６２とブーツ筒結合領域１４０との間の接続区域（例示せず）を圧縮および想定してもよい。２つのアセンブリ１１２、１１４の間に形成されるシールによって、外部ジョイント部材１１６の外面上に配置される補助シール（不図示）の必要がなくなる。これは従来の等速ジョイントアセンブリ（不図示）にはよく見られるものである。

図３および図４を参照すると、可撓性ブーツアセンブリ１１２を裏返して、「成形したまま」の外側に延在するＩＲＤの円錐状ブーツ（図３参照）をＥＲＤの形状に転換させてもよい。ＥＲＤの形状では、可撓性ブーツ１３２はその上に、内側に弧状を描き（図４参照）、ダイアフラム１５４を形成する。具体的には、図５を参照すると、代表的な可撓性ブーツアセンブリ１１２の断面図が例示される。第１の端部１４４はブーツ筒１３０に結合領域１４０で成形され、第２の端部１４６は今では結合領域１４０に隣接する。ＥＲＤの形状によって外部ダイアフラム１５４が形成される。外部ダイアフラム１５４は、可撓性ブーツ１３２を損傷する可能性がある、恒久的な変形をもたらさずに、伸縮することができる風船効果のように思われる。

図６を参照すると、代表的な等速ジョイントアセンブリ１１０の等角部分断面図が例示される。特に、ブーツ筒１３０が等速ジョイント１１４と係合するとき、結合領域１４０と接着する可撓性ブーツ１３２の部分は、ブーツ筒１３０と外部ジョイント部分１１６の等速ジョイント面１６２との間で圧縮されてもよい。可撓性ブーツ１３２の部分の圧縮によって、等速ジョイント１１４とブーツ筒１３０との間がシールされる。角度のついた区域１５６が組み込まれる場合は、追加の素材を提供して、圧縮区域（不図示）をシールするために圧縮してもよい。圧縮区域は等速ジョイント１１４の端部上の面取りまたは別の加工特徴によって、存在してもよい。さらに、図４に例示するように、可撓性ブーツ１３２の第２の端部１４６は回転する部材１２８の外周に延在する。バンド１５８または別の種類の締め付け要素を用いて可撓性ブーツ１３２を、等速ジョイント１１４の内部ジョイント部材１１８と係合する軸／回転する部材１２８に固定してもよい。

図１〜図６の代表的な実施形態は、代表的な等速ジョイントアセンブリ１１０を示す。等速ジョイントアセンブリ１１０によって、操作者は製造時間を短縮し、より弾力的な寿命の長い等速ジョイントを得ることができる。例示するように、代表的な実施形態では、操作者（不図示）は可撓性ブーツアセンブリ１１２および等速ジョイントアセンブリ１１４を、外部ジョイント１１６の外端部の回りに延在する補助シールを用いずに、組み立てることができる。さらに、前述のように、ブーツ筒１３０に付着される可撓性ブーツアセンブリ１１２を提供することによって、アセンブリは、任意の補助通気口を必要としない単体構造の可撓性ブーツを用いることができる。このように、前述のように、例示した代表的な実施形態では、可撓性ブーツを含む等速ジョイントアセンブリ１１０が示される。可撓性ブーツは結合領域１４０と等速ジョイント面１６２との間で圧縮する。この圧縮される区域によって、結合領域１４０と等速ジョイント面１６２との間にシール機能が形成され、外部シールを排除しながら、しっかりした取り付け面を提供する。具体的には、可撓性ブーツ１３２の第２の端部１４６は軸１２８にバンド１５８によって固定される。可撓性ブーツ１３２は通気口を用いずに伸縮することができる。したがって、通気口の排除によって、従来設計されたブーツアセンブリ（不図示）上の従来装備されていた通気口に流入することもある任意のほこりまたは汚染物質を排除することによって、より弾力的な等速ジョイントアセンブリが提供される。

前述の実施形態に関連して本発明を具体的に示し、説明してきたが、これらは単に、本発明の最良の形態の例示である。当業者には、本明細書に記載する本発明の実施形態に対して様々な代替を用いて、以下の請求項で定義する本発明の精神および範囲を逸脱することなく、本発明を実施してもよいことが理解されよう。以下の請求項は本発明の範囲を定義し、以下の請求項の範囲内の方法および機器およびその同等物も請求項の対象であることを意図する。本発明の説明は、本明細書に記載する要素の新規および非自明なすべての組み合わせを含むことが理解されるべきであり、請求項は、本出願または任意のこれらの要素の新規および非自明な組み合わせに対する将来の出願に提示されてもよい。さらに、前述の実施形態は例示的なものであり、いずれの単一の特徴または要素も、本出願または将来の出願で請求されてもよい可能性のあるすべての組み合わせに不可欠ではない。

Claims (20)

1. 等速ジョイントブーツであって、
   軸方向に延在する円筒形の本体を有するブーツ筒と、
   径方向に延在する移行部分と、
   軸方向に延在する円筒形の取り付け部分であって、前記径方向に延在する移行部分は、前記軸方向に延在する円筒形の本体と、前記円筒形の取り付け部分と交差する、円筒形の取り付け部分と、
   前記円筒形の本体と、前記移行部分と、結合領域の前記取り付け部分とのうちの少なくとも２つの内面に取り付けられる可撓性ブーツ部材と、
   を備える、等速ジョイントブーツ。
2. 前記可撓性ブーツは開口のない単体として構成される、請求項１に記載の等速ジョイントブーツ。
3. 前記ブーツ筒は単体として構成される、請求項１に記載の等速ジョイントブーツ。
4. 前記可撓性ブーツおよび前記ブーツ筒は、前記円筒形の本体と、前記径方向に延在する移行部分と、前記円筒形の取り付け部分とのうちの少なくとも２つにわたって、少なくともおよそ８．５ｍｍから１４．５ｍｍの長さで結合する、請求項１に記載の等速ジョイントブーツ。
5. 前記可撓性ブーツはおよそ１.５ｍｍから３ｍｍの厚さの断面を前記結合領域に有する、請求項１に記載の等速ジョイントブーツ。
6. 前記可撓性ブーツは、前記径方向に延在する部分と、前記概して円筒形の軸方向に延在する取り付け部分との間の交点に隣接して配置される角度のついた突起を含む、請求項１に記載の等速ジョイントブーツ。
7. 前記ブーツは前記ブーツ筒にオーバーモールド成形される、請求項１に記載の等速ジョイントブーツ。
8. 前記角度は、９０°より大きい角度と、９０°より小さい角度とのうちの少なくとも１つである、請求項１に記載の等速ジョイントブーツ。
9. 前記円筒形の本体と、前記径方向に延在する移行部分と、前記円筒形の取り付け部分とのうちの少なくとも１つは、概して剛性である、請求項１に記載の等速ジョイントブーツ。
10. 等速ジョイントシールシステムであって、
    等速ジョイントであって、前記ジョイントは内部ジョイント部材と、前記内部ジョイント部材に接続する外部ジョイント部材とを有する等速ジョイントと、
    等速ジョイントブーツアセンブリであって、前記ブーツアセンブリはブーツ筒に結合領域で付着する可撓性ブーツを有し、前記結合領域は少なくとも１つの軸方向に延在する表面と、前記軸方向に延在する表面と角度をつけて交差する少なくとも１つの径方向に延在する表面とを有し、前記可撓性ブーツは選択的に圧縮可能であり、前記ブーツ筒が前記外部ジョイント部材としっかりと固定されるときに、シールを形成する、等速ジョイントブーツアセンブリと、
    を備える、等速ジョイントシールシステム。
11. 前記２つの領域は規定の大きさの結合領域を含む、請求項９に記載の等速ジョイントシステム。
12. 前記可撓性ブーツおよび前記ブーツ筒は、少なくともおよそ８.５ｍｍから１４.５ｍｍの長さで、前記円筒形の本体と、前記径方向に延在する移行部分と、前記円筒形の取り付け部分とのうちの少なくとも２つにわたって付着される、請求項９に記載の等速ジョイントシステム。
13. 前記可撓性ブーツはおよそ１.５ｍｍから３ｍｍの厚さの断面を前記結合領域に有する、請求項９に記載の等速ジョイントシステム。
14. 前記可撓性ブーツは前記径方向に延在する部分と、概して円筒形の軸方向に延在する取り付け部分との間の交点に隣接して配置される角度のついた突起を含む、請求項９に記載の等速ジョイントシステム。
15. 前記可撓性ブーツは外部転動型ダイアフラムとして構成される、請求項９に記載の等速ジョイントシステム。
16. 前記角度は約９０°である、請求項９に記載の等速ジョイントシステム。
17. 前記角度は７０°〜１１０°の範囲である、請求項９に記載の等速ジョイントシステム。
18. 前記可撓性ブーツは開口のない単体であり、前記ブーツ筒は単体である、請求項９に記載の等速ジョイントシステム。
19. 前記等速ジョイントおよび前記ジョイントブーツアセンブリは、互いにしっかりと固定される場合はシールされ、圧力差に弾力的であり、そのため大気通気口は含まれない、請求項９に記載の等速ジョイントシステム。
20. 前記角度は、９０°より大きい角度と、９０°より小さい角度とのうちの少なくとも１つである、請求項９に記載の等速ジョイントシステム。

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