JP3818848B2

JP3818848B2 - 自在継手用ブーツ

Info

Publication number: JP3818848B2
Application number: JP2000398381A
Authority: JP
Inventors: 誠岡田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2000-12-27
Filing date: 2000-12-27
Publication date: 2006-09-06
Anticipated expiration: 2020-12-27
Also published as: JP2002195282A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等のステアリング機構に使用される自在継手用ブーツに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特開平７−２９３５７４号公報に掲載されている自動車のステアリング装置等に使用される自在継手用ブーツを図６に示す。等速自在継手５４は第１軸５６に連なるケース５５と、ケース５５内に揺動自在に保持された第２軸５７とを備えており、自在継手用ブーツ（以下、「ブーツ」という。）５０により被覆されている。
【０００３】
ブーツ５０の蛇腹部５３は弾性変形容易、且つ伸縮自在とされており、前記第２軸５７の揺動により、蛇腹部５３が弾性変形及び伸縮する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
自動車等のステアリング機構に使用される自在継手は、運転者が操作するステアリングホイール及び操向車輪につながる操舵機構の配置の関係上常時屈曲しており、また、そこに使用されるブーツも同様に常時屈曲している。操舵機構は、直進状態を中心に左右に回転されるため、直進状態でブーツの交差角平面凸側に位置する回転位相位置の蛇腹部がその使用期間中で最大引っ張り応力を受ける頻度が最も高くなる。このため、該凸側で早期に破損するおそれがあった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、上記の問題に対処することにある。本発明の請求項１に係る発明は、車両のステアリング機構に配設され、第１軸に連なるケースと同ケース内に揺動自在に保持される第２軸とを備えた自在継手を被覆するための自在継手用ブーツにおいて、
前記ケース側に対して第１クランプにて取り付けられる第１固定部と、前記第２軸に対して第２クランプにて取り付けられる第２固定部と、前記第１固定部と前記第２固定部との間を連結して一体形成されると共に、伸縮自在の蛇腹部とを備え、
前記第１固定部の中心軸線と前記第２固定部の中心軸線との交差角度が自由状態において０度より大きくなるように成形されていることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の自在継手用ブーツにおいて、前記第１固定部の中心軸線と前記第２固定部の中心軸線とによって形成される交差角平面と、前記ステアリング機構の中立位置における自在継手の前記第１軸の中心軸線と前記第２軸の中心軸線とによって形成される平面とがほぼ一致するようにしたことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の自在継手用ブーツにおいて、前記第１固定部の中心軸線と前記第２固定部の中心軸線とによって形成される交差角平面上に、前記ブーツの成形用金型の合わせ面が位置することを特徴とする。
【０００８】
【発明の作用・効果】
本発明の請求項１に係る自在継手用ブーツにおいては、ステアリングの回転方向の中立位置、即ち車両が直進状態にあるときのブーツにかかる負荷を低減できる。例えば、ブーツの成形角度を車両搭載時の自在継手の屈曲角度と一致させた場合、中立位置においてブーツは屈曲角度がほぼ０となり、ブーツは無負荷状態（歪みが発生していない状態）となる。通常運転において、車両は走行中の大半が直進状態であることから、その間ブーツは無負荷状態となり、ブーツの長寿命化が可能となる。
【０００９】
また、本発明の請求項２に係る自在継手用ブーツにおいては、車両で直進状態におけるブーツにかかる歪みを最小に抑えることができるので、ブーツの長寿命化が可能となる。
【００１０】
また、本発明の請求項３に係る自在継手用ブーツにおいては、成形時にアンダーカット部分ができないので、従来通り簡単に製造できる。また、前記交差角平面上のブーツ外表面には、成形用金型の合わせ目にパーティングラインができ、これを組み付け時の目印とすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明に係る実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
先ず、自動車等に使用されているステアリング装置６０について説明する。図５は、ステアリング装置全体の概念図である。
【００１３】
自動車のステアリング装置６０において、ステアリングホイール(ハンドル）６１に与えられた回転トルクは、ステアリングコラムの主軸(メインシャフト）６２から中間軸（インターミディエイトシャフト）６３を介してギヤ軸６４に入力され、さらにステアリングギヤボックス６５内のラックアンドピニオン機構で直線運動に変換されることにより、リンク機構（ナックル等）６６を介して車輪６７に転舵力として伝えられる。
【００１４】
自在継手６８、６９は、図１に示す公知の固定式等速自在継手１６で構成されており、これら自在継手６８、６９を介し、中間軸６３が主軸６２及びギヤ軸６４に対してそれぞれ交差角度θａ、θｂで連結されている。自在継手６８、６９が等速自在継手１６にて構成されていることにより、ステアリングホイール６１からの主軸６２の回転は、交差角θａ、θｂに係らず、等速性を保った状態でギヤ軸６４に伝えられる。
【００１５】
なお、交差角度θａ、θｂは車種によって異なり、また、同一車種であっても運転者によって調整可能なステアリングのチルト調整機能によって調整設定範囲内で変化する。
【００１６】
次に、図１ないし図５に基づき、等速自在継手１６を説明する。なお、等速自在継手１６それ自体は公知の固定式等速自在継手であるので、その説明は省略する。
【００１７】
等速自在継手１６は、ヨーク２０がケース１７に一体的に取り付けられるとともに、軸１８がケース１７内で揺動自在に組み付けられている。等速自在継手１６は、揺動中心３４を中心に揺動し、車両に搭載した状態では、ヨーク２０の中心軸線３６と軸１８の中心軸線３８とが所定の交差角２１（θａまたはθｂ）をなす。
【００１８】
ヨーク２０は、その内周に雌スプラインが形成されており、雄スプラインが形成された第１軸が挿入されるようになっている。ヨーク２０には締め付け部２０ａが形成されていて、締め付け部２０ａは図４に示すように、スリット４１によりヨーク２０の中心軸線３６方向に２分割されている。締め付け部２０ａには穴２０ｂが貫通しており、第１軸をヨーク２０に挿入後、穴２０ｂにボルトを通しナットで締め付けることにより、第１軸がケース１７に一体的に取り付けられる。一方、軸１８の先端にも同様のヨークがあって、第２軸が軸１８に取り付けられる。
【００１９】
ところで、等速自在継手１６はケース１７を下側に配置するのが好ましい。これは、等速自在継手１６内に充填されるグリスが重力によりケース１７内に溜まるため、比較的少量のグリスで等速自在継手１６を潤滑することができるからである。つまり、等速自在継手１６がが図５に示す自在継手６８として使用される場合、第１軸は中間軸６３、第２軸は主軸６２であり、同様に、自在継手６９として使用される場合、第１軸はギヤ軸６４、第２軸は中間軸６３である。
【００２０】
等速自在継手１６は、インジェクション成形された合成ゴムからなるブーツ１１により被覆されている。ブーツ１１は、第１取り付け部としての筒状の第１固定部１２、第２取り付け部としての筒状の第２固定部１３、及び第１固定部１２と第２固定部１３とを連結する蛇腹状の蛇腹部１４を備えている。
【００２１】
第１固定部１２は第１クランプ１５によって等速自在継手１６のケース１７に固定され、第２固定部１３はケース１７に揺動自在に保持された軸１８に第２クランプ１９によって固定されている。両クランプ１５，１９により、前記ブーツ１１内部の液密性が保持されている。前記蛇腹部１４は複数の谷部１４ａと複数の山部１４ｂとがそれぞれ交互に連続して形成され、弾性変形容易、且つ伸縮自在とされている。
【００２２】
このように組み付けられた状態では、ブーツ１１の両固定部１２、１３の中心軸線のなす角度は等速自在継手１６の交差角２１に一致している。
【００２３】
図２は、本発明に係るブーツ１１の単品概観図である。ブーツ１１は、前記第１固定部１２の中心軸線３０及び第２固定部１３の中心軸線３２の交差角２２が０度より大きい任意の角度となるように成形され、両中心軸線３０、３２の交点は、等速自在継手１６の揺動中心３４にほぼ一致している。すなわち、ブーツ１１は、負荷のない自由状態（すなわち屈曲角度がゼロの状態）で、図２に示すような形状となっている。
【００２４】
このように成形されたブーツ１１を等速自在継手１６に組み付ける。組み付けの際、ヨーク２０及び軸１８の中心軸線３６、３８のなす平面と、第１固定部１２及び第２固定部１３の中心軸線３０、３２のなす平面とがほぼ一致するようにする。こうすることにより、ステアリングが中立位置、即ち直進状態にあるときのブーツ１１に負荷される角度がブーツ１１の成形角度２２だけ小さくなり、その分屈曲負荷を低減することが可能となる。
【００２５】
例えば、ブーツ１１の成形角度２２を等速自在継手１６の車両搭載時の等速自在継手１６の屈曲角度２１と一致させた場合、ステアリングが中立位置にあるときのブーツ１１の屈曲角度がゼロになり、ブーツ１１にかかる負荷をなくすことができる。
【００２６】
通常運転では、ステアリングは中立位置近傍での使用頻度が圧倒的に高いため、中立位置でのブーツ１１の屈曲角度をゼロとすることにより、ブーツ１１に発生していた恒常的な歪みが解消されることになりブーツ寿命を飛躍的に向上させることができる。
【００２７】
なお、ブーツ１１の成形角度２２は必ずしも等速自在継手１６の屈曲角度２１にあわせる必要はない。ブーツ１６の成形角度は、等速自在継手２１の屈曲角度２１とその半分の角度の間で適宜設定する。
【００２８】
例えば、ブーツ１１の成形角度２２を等速自在継手１６の屈曲角度２１にほぼ一致させた場合、ステアリングホイール６１が中立位置から１８０度回転したときにかかる負荷が、従来のブーツにかかる負荷の２倍となるが、ステアリングホイール６１が中立位置にあるときのブーツ１１にかかる負荷を無負荷とすることができる。
【００２９】
また、ブーツ１１の成形角度２２を等速自在継手１６の屈曲角度２１の半分に設定した場合、ブーツ１１には、中立位置から１８０度回転した位置では屈曲角度２１の１．５倍（従来の負荷の１．５倍）に相当する負荷がかかるが、ステアリングホイール６１の中立位置では等速自在継手１６の屈曲角度２１の半分（従来の負荷の半分）に相当する負荷がかかることとなる。
【００３０】
いずれにせよ、前述のように通常運転では、ステアリングは中立位置近傍での使用頻度が圧倒的に高いため、中立位置での負荷を低減することによりブーツにかかる累積歪は小さくなるので、ブーツの長寿命化が可能となる。
【００３１】
ここで、上述のステアリング回転角度と標準状態（無負荷状態）からのブーツ１１の屈曲角度の関系を図３のグラフを使って説明する。ブーツ１１には、ブーツ１１の標準状態からの屈曲角度にほぼ比例する負荷がかかっている。
【００３２】
等速自在継手１６を自在継手６８に適用した場合、等速自在継手１６の屈曲角度２１はθａである。ここで、ブーツ１１の成形角度２２をαとして説明する。
【００３３】
図中一点鎖線に示すように、α＝０度、すなわち従来のブーツにおいては、ステアリング回転角度に関係なく、ブーツは常にθａだけ屈曲しており、この角度θａに比例した負荷が恒常的にかかっている。
【００３４】
つぎに、図中破線に示すように、α＝θａ、すなわちブーツの成形角度２２と等速自在継手１６の車両車搭載時の屈曲角度２１とを一致させた場合、ステアリング中立位置ではブーツの屈曲角度がゼロとなり無負荷状態となる。そして、ステアリング回転角度が±１８０度の時にブーツの屈曲角度が最大となり、等速自在継手１６の屈曲角度２１の２倍の２θａとなる。このときの負荷は、α＝０度としたときの２倍である。
【００３５】
また、図中実線に示すように、α＝０．５θａ、すなわちブーツの成形角度２２を等速自在継手１６の車両搭載時の屈曲角度２１の半分にした場合、ステアリング中立位置ではブーツの屈曲角度は０．５θａとなり、ブーツ１１にかかる負荷は従来の半分である。そして、ステアリング回転角度が±１８０度の時にブーツの屈曲角度が最大の１．５θａ（従来の負荷の１．５倍）となり、α＝θａの場合と比べて最大屈曲角度、すなわちブーツ１１にかかる最大負荷を小さくすることができる。
【００３６】
次に、ブーツ１１の取付方法に関して説明する。
【００３７】
従来のブーツでは、ブーツ形状は軸対称であったため取付けの際にブーツの位相を気にする必要がなかった。本発明のブーツ１１においては、ステアリング等速自在継手１６の車両搭載時の屈曲角度２１に応じて角度付きで成形されているために取付け位相が重要となる。
【００３８】
ステアリングが中立位置にあるときにブーツ１１に発生する歪みを最小にするためには、中立位置での等速自在継手１６の交差角平面（軸線３６，３８がなす平面）とブーツ１１の交差角平面（軸線３０，３２がなす平面）を一致させる必要がある。
【００３９】
そのために、図４に示すように等速自在継手１６のケース１７側のヨーク２０に軸方向に設けられたスリット４１を、等速自在継手１６の前記交差角平面上に位置させ、等速自在継手１６側の円周方向位置の目印とする。
【００４０】
また、ブーツ１１の前記交差角平面上にブーツ成形用の金型（外型）の合わせ目がくるようにすることにより、ブーツ成形時にブーツ外表面の前記交差角平面上にパーティングライン４２が必然的に形成されるようにし、ブーツ１１側の円周方向位置の目印とする。
【００４１】
スリット４１とパーティングライン４２を一致させて組付けることにより、中立位置での等速自在継手１６の交差角平面とブーツ１１の交差角平面を一致させることができる。なお、軸１８の先端に設けられた図示しないヨークに対して、同様に位相あわせを行っても良い。
【００４２】
このようにすることにより、等速自在継手１６側に目印を特別に設けることなくブーツ１１との取付位相を合わせることができ、新たな目印を作るためのコストが発生しない。
【００４３】
また、ブーツにも特別に目印を設ける必要がないので新たなコストが発生しない。
【００４４】
本実施形態において、ブーツ１１は、合成ゴムのインジェクション成形により成形されているが、合成樹脂をプレスブロー成形して成形しても良い。なお、ブーツ１１の素材は、変形及び伸縮可能であれば如何なる材質であってもよい。
【００４５】
本実施形態においては、ブーツ１１の伸縮部が蛇腹構造となっているが、蛇腹以外の伸縮可能な構造であってもよい。このようにしても、第２軸１８の揺動をブーツ１１の変形及び伸縮により許容することができる。
【００４６】
本実施形態においては、パーティングライン４２をブーツ１１の円周方向の目印としているが、ブーツ外表面に突起を設けて、それをブーツ円周方向の目印としてもよい。
【００４７】
本実施形態においては、ブーツ１１は等速自在継手用で説明しているが、別用途で使用される自在継手用として使用されても構わない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る自在継手用ブーツの側面概観図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る自在継手用ブーツ単品の側面概観図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る自在継手用ブーツにおけるステアリング回転角度とブーツの標準状態からの屈曲角度の関系を表すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態に係る自在継手用ブーツを自在継手に取付けた状態の正面概観図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る自在継手用ブーツを車両に取付けた状態の概念図である。
【図６】従来の自在継手用ブーツの概観図である。
【符号の説明】
１１…自在継手用ブーツ
１２…第１固定部（第１取着部）
１３…第２固定部（第２取着部）
１４…蛇腹部
１４ａ…谷部
１４ｂ…山部
１５…第１クランプ
１６…等速自在継手
１７…ケース
１８…軸
１９…第２クランプ
２０…ヨーク
２１…継手屈曲角度
２２…ブーツ１１の成形角度
３０…第１固定部の中心軸
３２…第２固定部の中心軸
３４…自在継手の回転中心位置
３６…第１軸の中心軸
３８…第２軸の中心軸
４１…スリット
４２…パーティングライン（ブーツ成形用金型の合わせ目跡）
４３…スプライン結合部
５０…ブーツ
５１…第１固定部
５２…第２固定部
５３…蛇腹部
５４…等速自在継手
５５…ケース
５６…第１軸
５７…第２軸
５８…第１クランプ
５９…第２クランプ
６０…ステアリング装置
６１…ステアリングホイール（ハンドル）
６２…主軸（メインシャフト）
６３…中間軸（インターミディエイトシャフト）
６４…ギヤ軸
６５…ステアリングギヤボックス
６６…リンク機構
６７…車輪
６８…自在継手
６９…自在継手

Claims

車両のステアリング機構に配設され、第１軸に連なるケースと同ケース内に揺動自在に保持される第２軸とを備えた自在継手を被覆するための自在継手用ブーツにおいて、
前記ケース側に対して第１クランプにて取り付けられる第１固定部と、前記第２軸に対して第２クランプにて取り付けられる第２固定部と、前記第１固定部と前記第２固定部との間を連結して一体形成されると共に、伸縮自在の蛇腹部とを備え、
前記第１固定部の中心軸線と前記第２固定部の中心軸線との交差角度が自由状態において０度より大きくなるように成形されていることを特徴とする自在継手用ブーツ。
前記第１固定部の中心軸線と前記第２固定部の中心軸線とによって形成される交差角平面と、前記ステアリング機構の中立位置における自在継手の前記第１軸の中心軸線と前記第２軸の中心軸線とによって形成される平面とがほぼ一致するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の自在継手用ブーツ。
前記第１固定部の中心軸線と前記第２固定部の中心軸線とによって形成される交差角平面上に、前記ブーツの成形用金型の合わせ面が位置することを特徴とする請求項１または２に記載の自在継手用ブーツ。