JP2021148218A - シール用弾性ブーツ - Google Patents

Abstract

【課題】円筒部に所定の締め付け力が付与されているか否かを容易にかつ正確に把握することのできるシール用弾性ブーツを提供する。【解決手段】大径円筒部２１の外周面に、大径円筒部２１に縮径方向の締め付け力を付与するブーツバンド３０が装着されるブーツ２０において、大径円筒部２１の軸方向外側の端部２１ａを、内側片２６と、内側片２６の径方向外側に位置する外側片２７とに分割する分割部２５を有し、大径円筒部２１に付与される締め付け力が増加するのに伴って、分割部２５の開口が径方向に拡大するように内側片２６と外側片２７とが相対変位する。【選択図】図３

Description

本発明は、樹脂やゴム等の弾性材料で筒状に形成され、取付対象に固定されることでシール機能を発揮するシール用弾性ブーツに関する。

例えば、自動車や各種産業機械などの動力伝達系に組み込まれ、駆動側と従動側の二軸間で回転動力を等速で伝達する等速自在継手は、有底筒状のカップ部を有する外側継手部材と、カップ部の内部空間に配置された継手内部部品とを備え、カップ部の内部空間には部材同士の接触部を潤滑するための潤滑剤（例えば、グリース）が充填される。この潤滑剤の外部漏洩や継手内部への異物侵入を防止するため、外側継手部材のカップ部、および継手内部部品を構成する内側継手部材に連結された軸部材には、ゴムや樹脂等の弾性材料で筒状に形成されたブーツ（シール用弾性ブーツ）の一端および他端にそれぞれ設けられた円筒部が固定される。

例えば下記の特許文献１に記載されているように、ブーツの一端および他端にそれぞれ設けられる円筒部は、その外周面をブーツバンドと称される帯状の締結部材で締め付けることによって取付対象に固定されるのが一般的である。ブーツバンドとしては、レバー（把手）および環状部を有し、レバーを折り返して環状部の周長を減少させることで締め付け力が発生するレバー式（特許文献１の図８）や、環状部の周方向の一部に設けられた耳部を加締めて環状部の周長を減少させることで締め付け力が発生する加締め式（特許文献１の図１０）、などがある。

潤滑剤の外部漏洩等を適切に防止するには、ブーツの円筒部に所定の締め付け力を付与する必要がある。そこで、下記の特許文献２には、締め付け力が付与される前（加締め前）のブーツの円筒部の肉厚と、この円筒部の取付対象（外側継手部材のカップ部）の外径との合計値を、締め付け力付与後（加締め後）のブーツバンドの内径で除して得られる値の百分率（バンド加締め率）が所定範囲に収まるようにブーツバンドを締め付けること、換言すると、カップ部の外径寸法に応じてブーツバンドの加締め量を変更すること、が提案されている。このような手法によれば、カップ部の外径寸法に関わらず、ブーツバンドの単位面積当たりの締め付け力を適切な範囲内に収めることができるので、締め付け力不足によるブーツの位置ズレに起因したシール性の低下、さらには、過剰な締め付け力が付与されることに起因したブーツの短寿命化を回避することができる、としている。

特開２０１１−２７２１２号公報 特開２００６−３１６９７９号公報

上記のとおり、特許文献２に記載された技術手段の要旨は、ブーツの円筒部の取付対象であるカップ部の外径寸法に応じてブーツバンドの加締め量（締め付け量）を変更することにある。しかしながら、係る技術手段においては、ブーツおよびブーツバンドの材料強度のばらつき、並びに寸法誤差などに起因した締め付け力の変動が何ら考慮されていない。そのため、実際の量産工程で生じる締め付け力の変動（ばらつき）を適切に確認することができず、ブーツに所定の締め付け力を付与できるとは限らない。従って、ブーツに所定の締め付け力が付与されていることを保証しようとすると大がかりで煩雑な検査や試験を追加的に実施することが必要となり、ブーツを装着した製品（例えば等速自在継手）の生産性が低下する。

以上の実情に鑑み、本発明の目的は、取付対象に固定される円筒部に所定の締め付け力が付与されているか否かを容易にかつ正確に把握することのできるシール用弾性ブーツを提供し、もって、このブーツを装着した製品の品質および生産性向上に寄与することにある。

上記の目的を達成するために創案された本発明は、弾性材料で筒状に形成され、軸方向の端部に設けられた円筒部の内周面が取付対象に固定されることによりシール機能を発揮するシール用弾性ブーツであって、円筒部の外周面に、円筒部に縮径方向の締め付け力を付与するブーツバンドが装着されるものにおいて、円筒部の軸方向外側の端部を、内側片と、内側片の径方向外側に位置する外側片とに分割する分割部を有し、円筒部に付与される締め付け力が増加するのに伴って、分割部の開口が径方向に拡大するように内側片と外側片とが相対変位することを特徴とする。

上記のように、ブーツバンドから円筒部に付与される縮径方向の締め付け力が増加するのに伴って分割部の開口（内側片の軸方向外側の端部と外側片の軸方向外側の端部の離間距離）が径方向に拡大するように内側片と外側片とが相対変位可能であれば、分割部の径方向の開口寸法（ブーツバンドの装着前後での開口寸法の変化量）に基づいて円筒部に付与されている締め付け力の大きさを把握することが可能となる。そのため、円筒部に所定の締め付け力が付与されているか否かは、円筒部の軸方向外側の端部を一見するだけで判別することが可能になる。また、円筒部の外周面をブーツバンドで締め付けたときの分割部の開口寸法は、円筒部の外周面をブーツバンドで実際に締め付けた結果が反映されたもの、すなわち、ブーツやブーツバンドの材料強度のばらつき、寸法誤差などに起因した締め付け力の変動も加味したものになる。従って、ブーツの円筒部に所定の締め付け力が付与されているか否かを容易にかつ正確に把握することが可能となる。

なお、分割部は、例えば、線状の切り込み（切断線）や径方向隙間で構成することができる。

分割部の軸方向内側の端部は、円筒部の外周面のうち、ブーツバンドの装着予定面の軸方向外側の端部よりも軸方向外側に位置させることができる。

分割部は、環状に形成することができる他、円弧状に形成することもできる。すなわち、分割部は、円筒部の全周にわたって形成しても良いし、円筒部の周方向の一箇所、又は複数箇所に形成しても良い。

本発明に係るシール用弾性ブーツは、例えば、等速自在継手に装着されるブーツとして、あるいは、ボールねじを備えた電動アクチュエータに装着されるブーツとして使用することができる。

以上で説明したように、本発明によれば、シール用弾性ブーツの円筒部に所定の締め付け力が付与されているか否か、ひいてはシール用弾性ブーツが所定のシール機能を発揮し得るか否かを容易にかつ正確に把握することが可能となる。これにより、このブーツを装着した製品の品質および生産性向上に寄与することができる。

本発明の実施形態に係るシール用弾性ブーツが装着されたブーツ付等速自在継手の一例を示す縦断面図である。 （ａ）図は、取付対象に固定される前のシール用弾性ブーツの部分縦断面図、（ｂ）図は、（ａ）図の左側面図である。 図１の部分拡大図である。 本発明の他の実施形態に係るシール用弾性ブーツの部分縦断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１に、ブーツ付きの等速自在継手１の一例を示す。この等速自在継手１は、自動車の車台上に搭載されたエンジンや電動モータ等の駆動源から出力される回転動力（トルク）を車輪に伝達するドライブシャフトを構成するものであり、自動車に組み込まれた状態では車輪側に配置されて角度変位のみを許容する。

すなわち、図１に示す等速自在継手１は、いわゆる固定式等速自在継手であり、カップ部６および軸部７を有する外側継手部材２と、カップ部６の内周に収容された継手内部部品とを備える。継手内部部品は、中心孔に軸部材１０がトルク伝達可能に連結された内側継手部材３と、カップ部６の内径面に形成された円弧状のトラック溝８と内側継手部材３の外径面に形成された円弧状のトラック溝９の間に配置され、外側継手部材２と内側継手部材３の間でトルクを伝達するボール４と、ボール４を保持した保持器５とを備える。ボール４は、周方向に離間した複数箇所（例えば６箇所）に配置される。

図示は省略しているが、外側継手部材２のカップ部６の内部空間にはグリース等の潤滑剤が充填されている。この潤滑剤の外部漏洩や継手外部からの異物侵入を防止するため、外側継手部材２のカップ部６と軸部材１０の間にはシール用弾性ブーツ２０（以下、単に「ブーツ２０」と言う。）が設けられている。このブーツ２０は、熱可塑性エラストマーを主成分とする樹脂材料を用いて筒状に型成形されたいわゆる樹脂ブーツであり、外側継手部材２のカップ部６に固定された大径円筒部２１と、軸部材１０に固定された小径円筒部２２と、両円筒部２１，２２を接続した蛇腹部２３とを一体に有する。蛇腹部２３は、外側継手部材２と内側継手部材３（軸部材１０）が相対的に角度変位するのに伴って弾性的に伸縮および屈曲変形する。

ブーツ２０の大径円筒部２１は、その外周面（環状溝２４）をブーツバンド３０で締め付けることにより外側継手部材２のカップ部６（の外周面）に密着状態で固定されている。また、ブーツ２０の小径円筒部２２は、その外周面（環状溝２４）をブーツバンド３０で締め付けることにより軸部材１０（の外周面）に密着状態で固定されている。図示例のブーツバンド３０は、いわゆる加締め式のブーツバンドであるが、他の形式のブーツバンド（例えば、レバー式のブーツバンド）が使用される場合もある。

以下、図２（ａ）（ｂ）および図３を参照して、本発明の第１実施形態に係るブーツ２０の特徴的構成について詳細に説明する。以下では、外側継手部材２のカップ部６に固定されるブーツ２０の大径円筒部２１を代表例にとって説明するが、軸部材１０に固定されるブーツ２０の小径円筒部２２についても大径円筒部２１と同様の構成を採用し得る。また、以下では「軸方向外側」および「軸方向内側」との語句を使用するが、これらはそれぞれ、ブーツ２０の軸線と平行な軸方向において、ブーツ２０の軸方向中央部との軸方向の離間距離が大きい側および小さい側をいう。例えば、図２（ａ）においては、紙面左側が軸方向外側であり、紙面右側が軸方向内側である。また、以下の説明において「径方向」とは、ブーツ２０の軸線に直交する方向であり、図２（ａ）においては、その紙面上下方向が「径方向」である。

図２（ａ）は、外側継手部材２のカップ部６および軸部材１０に固定される前の状態（単品状態）におけるブーツ２０の部分縦断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の左側面図である。図２（ａ）に示すように、ブーツ２０の大径円筒部２１の軸方向外側の端部２１ａには、大径円筒部２１の軸方向外側の端面２１ｂを軸方向の始端とし、上記端面２１ｂから軸方向内側に所定量シフトした位置を軸方向の終端とした分割部Ｂとしての線状の切り込み（切断線）２５が形成されている。図２（ｂ）に示すように、本実施形態の切断線２５は、環状に、すなわち大径円筒部２１の全周にわたって形成されている。これにより、大径円筒部２１の軸方向外側の端部２１ａのうち、切断線２５が形成された部位は、環状の内側片２６と、内側片２６の径方向外側に位置する環状の外側片２７とに分割されている。本実施形態の分割部Ｂの軸方向内側の端部（終端）Ｂａは、大径円筒部２１の外周面（環状溝２４の溝底面２４ａ）のうちブーツバンド３０の装着予定面Ａの軸方向外側の端部Ａａよりも軸方向外側に位置している。

上記の構成を有するブーツ２０の大径円筒部２１は、その内周に外側継手部材２のカップ部６を配置した状態で、環状溝２４の溝底面２４ａ（ブーツバンド３０の装着予定面Ａ）をブーツバンド３０で締め付け、装着予定面Ａに大径円筒部２１を縮径させる方向の締め付け力を付与することにより、カップ部６の外周面に密着状態で固定される。

このとき、大径円筒部２１の軸方向外側の端部２１ａのうち、内側片２６とその径方向外側に位置する外側片２７とに分割された部分においては、図３に示すように、大径円筒部２１に付与される縮径方向の締め付け力が増加するのに伴って分割部Ｂ（切断線２５）の開口が径方向に拡大するように内側片２６と外側片２７とが相対変位する。ここでは、内側片２６の姿勢は（ほぼ）変化しない一方で、外側片２７は、その付け根部を支点として、その軸方向外側の端部と内側片２６の軸方向外側の端部との離間距離を径方向に拡大させる向きに角度変位する。これは、ブーツバンド３０から大径円筒部２１に対して縮径方向の締め付け力が付与されると、大径円筒部２１のうちブーツバンド３０の直下位置にある肉が圧縮される結果、外側片２７を上記のように回動させる方向の引張力が大径円筒部２１の軸方向外側の端部２１ａに作用するからである。

従って、大径円筒部２１の外周面（装着予定面Ａ）をブーツバンド３０で締め付けることにより、大径円筒部２１にこれを縮径させる方向の締め付け力が付与されると、大径円筒部２１の軸方向外側の端部２１ａには、図３に示すように、内側片２６と外側片２７が相対変位するのに伴って分割部Ｂ（切断線２５）の開口が径方向に拡大し、周方向に延びる溝（ここでは環状溝）２８が形成される。この溝２９の溝幅は、大径円筒部２１に付与される締め付け力が増加するのに比例して大きくなる。

以上で説明したように、本実施形態のブーツ２０では、ブーツバンド３０から大径円筒部２１に付与される縮径方向の締め付け力が増加するのに伴って、分割部Ｂの開口(溝２８の溝幅)が径方向に拡大するように内側片２６と外側片２７とが相対変位する。係る構成によれば、分割部Ｂの径方向の開口寸法（ブーツバンド３０の装着前後での開口寸法の変化量）に基づいて大径円筒部２１に付与されている締め付け力の大きさを把握することが可能となる。そのため、大径円筒部２１に所定の締め付け力が付与されているか否かは、大径円筒部２１の軸方向外側の端部２１ａを一見するだけで判別することができる。また、大径円筒部２１の外周面をブーツバンド３０で締め付けたときの分割部Ｂの開口寸法は、大径円筒部２１をブーツバンド３０で実際に締め付けた結果が反映されたもの、すなわち、ブーツ２０やブーツバンド３０の材料強度のばらつき、寸法誤差などに起因した締め付け力の変動も加味したものになる。

従って、ブーツ２０の大径円筒部２１に所定の締め付け力が付与されているか否かを容易にかつ正確に把握することができる。なお、分割部Ｂの開口寸法は、ブーツバンド３０の締め付け作業に従事する作業者の目視によって確認することができる他、カメラ等の撮像装置によって撮影された画像に基づく画像検査によって確認することができる。特に、後者であれば、分割部Ｂの開口寸法の確認作業を自動化し、この確認作業を人手によって行う場合よりも作業品質および作業速度を飛躍的に高めることができるので、ブーツ付きの等速自在継手１の品質および生産性を飛躍的に高めることができる。

以上、本発明の一実施形態に係るブーツ２０、およびこのブーツ２０が固定されたブーツ付きの等速自在継手１について説明したが、本発明の実施の形態はこれに限られない。

例えば、ブーツ２０の大径円筒部２１の軸方向外側の端部２１ａを、内側片２６と、その径方向外側に位置する外側片２７とに分割するための分割部Ｂは、図４に示すような径方向隙間（内側片２６と外側片２７とを径方向で非接触の状態に保持する隙間）２９で構成することも可能である。このようにすれば、分割部Ｂを切断線２５で構成する場合に比べ、大径円筒部２１の外周面をブーツバンド３０で締め付けたときにおける内側片２６と外側片２７の相対変位量（特に外側片２７の角度変位量）を大きくすることが可能になる。そのため、ブーツバンド３０の装着後における分割部Ｂの開口寸法の確認作業、すなわち大径円筒部２１に所定の締め付け力が付与されているか否かの判定作業を、一層容易に行うことができる。

また、以上で説明した実施形態では、分割部Ｂを環状に（大径円筒部２１の全周にわたって）形成したが、分割部Ｂは、周方向で有端の円弧状に（大径円筒部２１の周方向の一箇所又は複数箇所）に形成しても良い。

また、以上では、樹脂製のブーツ２０に本発明を適用する場合について説明したが、本発明は、ゴム製のブーツに適用することも可能である。

また、以上では、ドライブシャフトを構成する等速自在継手１および軸部材１０に固定されることでシール機能を発揮するブーツ２０に本発明を適用する場合について説明したが、本発明は、プロペラシャフトを構成する等速自在継手および軸部材に固定されることでシール機能を発揮するブーツや、ボールねじを備えた電動アクチュエータを構成する二部材に固定されることでシール機能を発揮するブーツに適用することも可能である。

本発明は以上で説明した実施形態に何ら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内において、さらに種々の形態で実施し得ることは勿論のことである。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

１ 等速自在継手
２ 外側継手部材
６ カップ部
１０ 軸部材
２０ ブーツ（シール用弾性ブーツ）
２１ 大径円筒部（円筒部）
２１ａ （大径円筒部の）軸方向外側の端部
２２ 小径円筒部（円筒部）
２４ 環状溝
２５ 切り込み（分割部）
２６ 内側片
２７ 外側片
２８ 周方向の溝
２９ 径方向隙間（分割部）
３０ ブーツバンド
Ａ 装着予定面
Ａａ 軸方向外側の端部
Ｂ 分割部
Ｂａ 軸方向内側の端部

Claims (4)

1. 弾性材料で筒状に形成され、軸方向の端部に設けられた円筒部が取付対象に固定されることによりシール機能を発揮するシール用弾性ブーツであって、前記円筒部の外周面に、前記円筒部に縮径方向の締め付け力を付与するブーツバンドが装着されるものにおいて、
   前記円筒部の軸方向外側の端部を、内側片と、内側片の径方向外側に位置する外側片とに分割する分割部を有し、
   前記円筒部に付与される前記締め付け力が増加するのに伴って、前記分割部の開口が径方向に拡大するように前記内側片と前記外側片とが相対変位することを特徴とするシール用弾性ブーツ。
2. 前記分割部の軸方向内側の端部は、前記円筒部の外周面のうち前記ブーツバンドの装着予定面の軸方向外側の端部よりも軸方向外側に位置している請求項１に記載のシール用弾性ブーツ。
3. 前記分割部が環状に形成されている請求項１又は２に記載のシール用弾性ブーツ。
4. 前記分割部が円弧状に形成されている請求項１又は２に記載のシール用弾性ブーツ。

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