JP4074318B2 - ジョイントブーツ - Google Patents

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Description

【技術分野】
【0001】
本発明は、アウターケースに外嵌して取付けられる筒状の大径側取付け部と、シャフトに取付けられる小径側取付け部と、これらを連結する蛇腹部とを設け、前記大径側取付け部の外周面を断面円形状に形成するとともに、前記大径側取付け部の内周部に、径方向内方側に向けて突出する複数の凸部を周方向に分散させて設け、前記アウターケースの外周部に形成した複数の凹部に前記複数の凸部を各別に外嵌可能に構成してあるジョイントブーツに関する。
【背景技術】
【0002】
自動車のドライブシャフト等に設けられる等速ジョイントの一つに、軸方向に位置変更自在で回転力を伝達可能なトリポートタイプの等速ジョイントがある。この等速ジョイントは、図4,図5に示すように、入力側(又は出力側)のシャフト3にローラ付きの3本のトラニオン31を軸直角方向に突設し、出力側(又は入力側)のシャフト40の端部にアウターケース1を設け、アウターケース1の内周部に、ローラ32が転動する3本の溝34を周方向に分散配設して構成してある。33はトリポートである。
【0003】
冒頭に記載したジョイントブーツはこのような等速ジョイントに対して設けられ、等速ジョイント側への塵埃や異物の侵入を防止するとともに、等速ジョイントの周りのグリースを保持している。前記アウターケース1には、径方向内方側に凹む複数の凹部8を周方向に分散させて設け、ケースの軽量化等を図ってある。これに対応させて、ジョイントブーツの大径側取付け部2の内周部に、径方向内方側に向けて突出する複数の凸部7を周方向に分散させて設けてある。
【0004】
従来、上記のジョイントブーツは、特開2003−329059号公報に開示されているように、全体が樹脂材によって一体に形成されていた。
【0005】
上記従来の構成によれば、ジョイントブーツ全体が樹脂材で一体に形成されていたために、大径側取付け部の硬度が硬くなってアウターケースに対する大径側取付け部の密着性が良くなく、シール性の面で改善の余地が残されていた。
【発明の開示】
本発明の目的は、アウターケースに対する大径側取付け部のシール性を良くすることができるジョイントブーツを提供する点にある。
【0006】
本発明の特徴は、アウターケースに外嵌して取付けられる筒状の大径側取付け部と、シャフトに取付けられる小径側取付け部と、これらを連結する蛇腹部とを設け、前記大径側取付け部の外周面を断面円形状に形成するとともに、前記大径側取付け部の内周部に、径方向内方側に向けて突出する複数の凸部を周方向に分散させて設け、前記アウターケースの外周部に形成した複数の凹部に前記複数の凸部を各別に外嵌可能に構成してあるジョイントブーツであって、前記蛇腹部を樹脂材で形成し、前記大径側取付け部を前記蛇腹部とは別体に前記蛇腹部よりも軟らかい樹脂材又はゴム部材で形成し、前記大径側取付け部に外嵌する嵌合筒部を前記蛇腹部の一端部に延設し、前記嵌合筒部の端面を軸方向で受止め可能な拡径部を前記大径側取付け部の外周部に形成し、前記拡径部の前記軸方向における長さを、前記嵌合筒部の肉厚よりも長く設定し、前記凸部に、前記大径側取付け部の一端面側に開口し前記周方向に並ぶ複数の第1肉抜き穴と、他端面側に開口し前記周方向に並ぶ複数の第2肉抜き穴とを形成し、隣合う第1肉抜き穴同士を仕切る第1仕切り壁の幅と、隣合う第2肉抜き穴同士を仕切る第2仕切り壁の幅と、前記凸部の嵌合周壁部の肉厚とを同一又はほぼ同一に設定し、前記複数の第1肉抜き穴と第2肉抜き穴との間の大径側取 付け部分の肉厚を、前記第1仕切り壁の幅と、前記第2仕切り壁の幅と、前記嵌合周壁部の肉厚とのいずれよりも厚く設定してある点にある。
【0007】
この構成によれば、大径側取付け部を前記蛇腹部とは別体に形成して、蛇腹部を樹脂材で形成し、大径側取付け部を蛇腹部よりも軟らかい樹脂材又はゴム部材で形成してあるから、蛇腹部の耐久性を向上させることができるとともに、アウターケースに対する大径側取付け部の密着性を向上させることができる。
【0008】
また、前記嵌合筒部の端面を軸方向で受止め可能な拡径部を前記大径側取付け部の外周部に形成し、前記拡径部の前記軸方向における長さを、前記嵌合筒部の肉厚よりも長く設定してあるから、拡径部の軸方向における剛性を高めることができる。その結果、組付け性を向上させることができ、例えば、ロボットハンドで蛇腹部と大径側取付け部を組付ける場合や人為的に組付ける場合に、嵌合筒部が拡径部を押し倒して乗り越えてしまう組付け不良を回避できる。
【0009】
そして、蛇腹部の一端部に、大径側取付け部に外嵌する嵌合筒部を延設したことで、嵌合筒部に大径側取付け部を確実に組付けることができる。
【0010】
本発明において、前記蛇腹部側の前記大径側取付け部の一端部を、蛇腹部側ほど小径のテーパー筒状に構成してあると、嵌合筒部と大径側取付け部を嵌合させる際にテーパー筒状の前記一端部で嵌合筒部を案内することができて両者を嵌合させやすくなる。
【0011】
本発明において、前記凸部に、前記大径側取付け部の一端面側に開口し前記周方向に並ぶ複数の第1肉抜き穴と、他端面側に開口し前記周方向に並ぶ複数の第2肉抜き穴とを形成し、隣合う第1肉抜き穴同士を仕切る第1仕切り壁の幅と、隣合う第2肉抜き穴同士を仕切る第2仕切り壁の幅と、前記凸部の嵌合周壁部の肉厚とを同一又はほぼ同一に設定してあると、次の作用を奏することができる。
【0012】
つまり、成形工程で凸部に対応する樹脂材料(大径側取付け部をゴム部材で形成する場合はゴム材料)を、肉抜き穴が形成してない構造よりも早く冷却させることができる。また、複数の第1肉抜き穴と第2肉抜き穴との間の大径側取付け部分で凸部の嵌合周壁部を支持することができて、凸部の嵌合周壁部の肉厚を厚くしなくても済む。
【0013】
例えば、大径側取付け部の一端面側に開口する肉抜き穴だけを形成し、他端面側に開口する肉抜き穴を形成してない構造では、他端面側に対応する樹脂材料(又はゴム材料)の量が、一端面側に対応する樹脂材料(又はゴム材料)の量よりも多くなり、前記他端面側に対応する樹脂材料(又はゴム材料)の冷却速度が、一端面側に対応する樹脂材料(又はゴム材料)の冷却速度よりも遅くなって冷却後に凸部に歪が出やすくなる不具合があるが、本発明の上記の構成によれば、大径側取付け部を蛇腹部とは別体に形成して、一端面側に開口する複数の第1肉抜き穴と、他端面側に開口する複数の第2肉抜き穴とのいずれも形成してあるから、上記の両冷却速度に大きな差が出にくくすることができ、上記の不具合を回避することができる。そして、大径側取付け部を蛇腹部とは別体に形成したことで、大径側取付け部に複数の肉抜き穴を形成する際の型抜きを、蛇腹部に邪魔されることなく行うことができる。
【0014】
しかも、第1仕切り壁の幅と第2仕切り壁の幅と嵌合周壁部の肉厚とを同一又はほぼ同一に設定したことで、第1仕切り壁に対応する樹脂材料(又はゴム材料)の冷却速度と、第2仕切り壁に対応する樹脂材料(又はゴム材料)の冷却速度と、嵌合周壁部に対応する樹脂材料(又はゴム材料)の冷却速度とに大きな差が出にくくすることができる。その結果、樹脂材料(又はゴム材料)の冷却速度が異なることに起因する凸部側の歪の発生を防止して、大径側取付け部を所望の形状に精度よく成形しやすくすることができ、アウターケースに対する大径側取付け部の密着性をさらに向上させることができる。
【0015】
本発明において、前記第1仕切り壁の幅と、隣合う第2肉抜き穴同士を仕切る第2仕切り壁の幅と、前記凸部の嵌合周壁部の肉厚とを、前記周方向で隣合う凸部間に位置する大径側取付け部の周壁の肉厚と同一又はほぼ同一に設定してあると、第1仕切り壁に対応する樹脂材料(又はゴム材料)の冷却速度と、第2仕切り壁に対応する樹脂材料(又はゴム材料)の冷却速度と、嵌合周壁部に対応する樹脂材料(又はゴム材料)の冷却速度と、大径側取付け部の前記周壁に対応する樹脂材料(又はゴム材料)の冷却速度とに大きな差が出にくくすることができる。その結果、樹脂材料(又はゴム材料)の冷却速度が異なることに起因する凸部側の歪の発生を防止して、大径側取付け部を所望の形状に精度よく成形しやすくすることができる。
【0016】
本発明において、前記複数の第1肉抜き穴と第2肉抜き穴との間の大径側取付け部分の肉厚を、前記第1仕切り壁の幅と、前記第2仕切り壁の幅と、前記嵌合周壁部の肉厚とのいずれよりも厚く設定してあると、例えば、締付けバンドで大径側取付け部をアウターケースに締付け固定したときに、その締付け力を嵌合周壁部に、より確実に伝えることができる。
【0017】
本発明において、前記拡径部の前記軸方向における長さを1.5mm〜5mmに設定してあると、製作コストの増大を抑制した状態で拡径部の軸方向における剛性を高めやすくすることができる。すなわち、前記長さが1.5mm未満であると剛性が低くなるという問題があり、5mmを越えるとゴム材料が多くなって製作コストが高くなるという問題があるが、1.5mm〜5mmに設定することで、これらの問題を解消することができる。
【0018】
本発明において、前記大径側取付け部の硬度をJISA硬度で55度〜85度、蛇腹部5の硬度をJISD硬度で40度〜50度に設定してあると(JISK6253に準拠)、次の作用を奏することができる。すなわち、大径側取付け部2の硬度がJISA硬度で55度未満であると、大径側取付け部2が軟らかくなり過ぎてシール性が悪くなり、85度を越えると硬くなりすぎて締め付け性が低下するという問題があるが、大径側取付け部2の硬度をJISA硬度で55度〜85度に設定することで、これらの問題を解消することができる。本発明者は上記の大径側取付け部の特性を次の実験により確認した。JISA硬度がそれぞれ40度、55度、70度、85度、90度の樹脂材から成る5個の大径側取付け部を製作し、これら5個の大径側付け部を5個の蛇腹部にそれぞれ取付ける。そして、大径側取付け部をトリポートタイプの等速ジョイントのアウターケースに取付け、小径側取付け部をシャフトに取付け、ジョイントブーツ内にグリースを封入する(組み付け構造については図4と図5を参照、後述の[実施形態]の項で各部材の構造について説明してある)。この組み付け状態で、アウターケースとシャフトを軸方向に相対移動(摺動)させる操作と、アウターケースとシャフトを最大角度をなす状態にまで屈曲させる操作と、シャフトを軸心周りに回転させる操作とを、任意の組み合で多数回繰り返す。その後に大径側取付け部とアウターケースの間からのグリースの漏れを観察したところ、ジョイントブーツの特性を示す表1に示すように、JISA硬度が40度の大径側取付け部ではグリースの漏れが観察された(表1における×印)が、それ以外の硬度(55度、70度、85度、90度)の大径側取付け部ではグリースの洩れはなかった(表1における○印)。また、大径側取付け部をアウターケースに取付け、蛇腹部の一端部に延設した嵌合筒部を大径側取付け部に外嵌して、締め付けバンドで人力で締め付けた際にJISA硬度が90度の大径側取付け部では大きな締め付け力を要したが(表1における×印)、それ以外の硬度(40度、55度、70度、85度)の大径側取付け部では大きな締め付け力を要しなかった(表1における○印)。
【表1】
Figure 0004074318
【0019】
蛇腹部5の硬度がJISD硬度で40度未満であると、剛性が少なくなって例えば衝撃力で変形しやすくなり、50度を越えると硬くなりすぎて耐久性が低下する問題があるが、蛇腹部5の硬度をJISD硬度で40度〜50度に設定することで、これらの問題を解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0020】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。図1,図2,図3に、自動車のトリポートタイプの等速ジョイントに対して設けられるジョイントブーツを示してある。
【0021】
前記等速ジョイントは、図4,図5に示すように、入力側のシャフト3にローラ付きの3本のトラニオン31を軸直角方向に突設し、出力側のシャフト40の端部にアウターケース1を設け、アウターケース1の内周部に、ローラ32が転動する3本の溝34を周方向に分散配設して構成してある。33はトリポートである。ジョイントブーツは、アウターケース1に外嵌して取付けられる筒状の大径側取付け部2と、シャフト3に取付けられる筒状の小径側取付け部4と、これらを連結する蛇腹部5とから成り、大径側取付け部2と蛇腹部5とを別体に形成し、大径側取付け部2に外嵌固定する嵌合筒部6を蛇腹部5の一端部5Aに延設してある。
【0022】
そして、蛇腹部5及び小径側取付け部4を熱可塑性エラストマー樹脂材で一体に形成し、大径側取付け部2を蛇腹部5よりも軟らかい樹脂材で形成し、大径側取付け部2にアウターケース1よりも小径の内周部50を設けて、大径側取付け部2をアウターケース1に密着外嵌可能に構成してある。例えば、大径側取付け部2の硬度をJISA硬度で55度〜85度、蛇腹部5の硬度をJISD硬度で40度〜50度に設定することができる(JISK6253に準拠)。前記大径側取付け部2を構成する樹脂材としてはTPO(Thermo Plastic Olefin)を挙げることができ、一例として、AES(Advanced Elastmer Systems)社のサントプレーン(商品名)がある。前記蛇腹部5及び小径側取付け部4を構成する樹脂材としてはTPEE、TPO等を挙げることができる。
【0023】
大径側取付け部2の外周部に、嵌合筒部6の内周部に突設した環状凸部51に嵌合する浅い環状溝52を設けてある。また、大径側取付け部2の外周面2Aを断面円形状に形成するとともに、大径側取付け部2の内周部に、径方向内方側に向けて突出する3個の凸部7を、周方向に120度ごとに均等に分散させて設け、アウターケース1の外周部に形成した3個の凹部8に3個の凸部7を各別に外嵌可能に構成してある。
【0024】
大径側取付け部2の凸部7は横断面形状がなだらかな山形状に形成されている。そして、前記周方向の凸部7の中心線Lに関して、大径側取付け部2の軸芯方向視で対称な形状に設定され、隣合う凸部7間の円弧状の周壁15と滑らかに連なっている。3個の凸部7の前記中心線Lは、軸芯Oに対して放射状に、かつ、周方向に120度ごとに位置する。
【0025】
大径側取付け部2と小径側取付け部4とは同芯状で、いずれの外周部にも、締め付けバンド35が巻回される環状溝9,19を形成してある。蛇腹部5は小径側取付け部4側ほど小径のテーパー状に形成され、その中空部がグリース封入空間Sになっている。
【0026】
図2,図3に示すように、凸部7に、大径側取付け部2の一端面7A側に開口し、中心線Lに関して対称な二対の有底の第1肉抜き穴21A,22A,23A,24A(図2参照)と、他端面7B側に開口し、中心線Lに関して対称な二対の有底の第2肉抜き穴21B,22B,23B,24B(図3参照)とを、大径側取付け部2の軸芯方向中心側の支持壁37(大径側取付け部分に相当、図1参照)を挟んで形成してある。このように、複数の第1肉抜き穴21A,22A,23A,24Aを前記周方向に並ばせるとともに、複数の第2肉抜き穴21B,22B,23B,24Bを前記周方向に並ばせてある。複数の第1肉抜き穴21A,22A,23A,24Aの深さは互いに同一である。また、複数の第2肉抜き穴21B,22B,23B,24Bの深さも互いに同一であり、かつ、それら複数の第2肉抜き穴21B,22B,23B,24Bの深さは複数の第1肉抜き穴21A,22A,23A,24Aよりも少し浅くなっている。
【0027】
中心線Lに近い一対の内側の第1肉抜き穴22A,23Aは、大径側取付け部2の外周面2A側が窄まった台形状で、中心線Lから遠い一対の外側の第1肉抜き穴21A,24Aよりも大きく、全ての内周面(底面を除く)が前記軸芯Oと平行になっている。一対の内側の第1肉抜き穴22A,23A同士を仕切る中央の第1仕切り壁13の幅T2はほぼ全長にわたって一定である。
【0028】
一対の外側の第1肉抜き穴21A,24Aは三角形状で、全ての内周面(底面を除く)が前記軸芯Oと平行になっている。内側の第1肉抜き穴22A(又は23A)と外側の第1肉抜き穴21A(又は24A)を仕切る別の第1仕切り壁13は、前記軸芯方向視で大径側取付け部2の外周面側ほど前記中央の第1の仕切り壁13に近ずく傾斜姿勢になっている。前記別の第1仕切り壁13の幅T2もほぼ全長にわたって一定である。
【0029】
前記第2肉抜き穴21B,22B,23B,24Bの構造は第1肉抜き穴21A,22A,23A,24Aと同一構造であり、位置や形状が同一である。つまり、大径側取付け部2の軸芯方向視で、第1肉抜き穴21Aと第2肉抜き穴21Bが同一形状で、互いに重なっており、第1肉抜き穴22Aと第2肉抜き穴22Bが同一形状で、互いに重なっており、第1肉抜き穴23Aと第2肉抜き穴23Bが同一形状で、互いに重なっており、第1肉抜き穴24Aと第2肉抜き穴24Bが同一形状で、互いに重なっている。
【0030】
そして、第1仕切り壁13の幅T2と、隣合う第2肉抜き穴21B,22B,23B,24B同士を仕切る第2仕切り壁14の幅T5と、凸部7の嵌合周壁部12の肉厚T1と、前記周方向で隣合う凸部7間に位置する大径側取付け部2の周壁15の肉厚T4(前記環状溝52が形成されていない周壁部分の肉厚である。図1参照)とを同一又はほぼ同一に設定してある。
【0031】
また、これらの肉厚等T1,T2,T4,T5よりも、前記軸芯方向における支持壁37の肉厚T3(肉厚は一定である)を厚くして、前記肉厚等T1,T2,T4,T5の2倍の厚さに設定してある。
【0032】
大径側取付け部2の外周部に、嵌合筒部6の端面6Aを軸方向で受止め可能な拡径部39を形成し、嵌合筒部6と大径側取付け部2とを嵌合させるに伴って、嵌合筒部6が拡径部39を押し倒すことがないように、拡径部39の軸方向における長さXを嵌合筒部6の肉厚Zよりも長く設定して軸方向の拡径部39の剛性を高めてある。つまり、前記長さXは嵌合筒部6が拡径部39を押し倒してしまうことがないような長さであり、例えば1.5mm〜5mmに設定することができる。嵌合筒部6の肉厚Zとは、締め付けバンド35が巻回される環状溝9よりも先端側(図面の右側)の部分の肉厚の最大値である。
【0033】
さらに、蛇腹部5側の大径側取付け部2の一端部61を、蛇腹部5側ほど小径のテーパー筒状に構成してある。
【0034】
上記構造のジョイントブーツを等速ジョイントに取付ける場合、図4に示すように、蛇腹部5の嵌合筒部6を大径側取付け部2に外嵌固定するとともに、大径側取付け部2をアウターケース1に外嵌し、小径側取付け部4をシャフト3に外嵌し、大径側取付け部2の環状溝9と小径側取付け部4の環状溝19に締め付けバンド35を締付けて固定する。
【0035】
前記肉抜き穴の数は、上記の実施形態で示した数に限られるものではない。前記大径側取付け部2を構成する樹脂材はTPEE(例えば、東洋紡績(株)社製のペルプレン(商品名)、東レーデュポン社製のハイトレル(商品名))であってもよい。前記大径側取付け部2を例えばCR(クロロプレンゴム)、NBR(ニトリロブタジエンゴム)等のゴム部材で形成してあってもよい。この場合も大径側取付け部2をJISA硬度で55度〜85度に設定することができる。
【産業上の利用の可能性】
【0036】
本発明によれば、大径側取付け部を所望の形状に精度よく成形することができて、例えば締付けバンドで大径側取付け部をアウターケースに締付け固定したときに、アウターケース側の凹部と大径側取付け部側の凸部との間に隙間ができるのを回避でき、アウターケースに対する大径側取付け部のシール性を良くすることができ、しかも、蛇腹部と大径側取付け部を組付ける場合に、嵌合筒部が拡径部を押し倒して乗り越えてしまう組付け不良を回避できて生産性を上げることができるジョイントブーツを提供することができた。
【0037】
また、前記凸部に、前記大径側取付け部の一端面側に開口し前記周方向に並ぶ複数の第1肉抜き穴と、他端面側に開口し前記周方向に並ぶ複数の第2肉抜き穴とを形成し、隣合う第1肉抜き穴同士を仕切る第1仕切り壁の幅と、隣合う第2肉抜き穴同士を仕切る第2仕切り壁の幅と、前記凸部の嵌合周壁部の肉厚とを同一又はほぼ同一に設定したので、アウターケースに対する大径側取付け部の密着性をさらに向上させることができ、前記シール性をさらに良くすることができる。
【0038】
更に、複数の第1肉抜き穴と第2肉抜き穴との間の大径側取付け部分の肉厚を、前記第1仕切り壁の幅と、前記第2仕切り壁の幅と、前記嵌合周壁部の肉厚とのいずれよりも厚く設定したので、例えば、締付けバンドで大径側取付け部をアウターケースに締付け固定したときに、その締付け力を嵌合周壁部に、より確実に伝えることができて、前記シール性をさらに良くすることができる。
【0039】
本発明において、第1仕切り壁の幅と、隣合う第2肉抜き穴同士を仕切る第2仕切り壁の幅と、前記凸部の嵌合周壁部の肉厚とを、前記周方向で隣合う凸部間に位置する大径側取付け部の周壁の肉厚と同一又はほぼ同一に設定してあると、大径側取付け部を所望の形状に精度よく成形しやすくすることができて、前記シール性をさらに良くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】ジョイントブーツの縦断面図である。
【図2】大径側取付け部の一端面の外方側から大径側取付け部を見た図である。
【図3】大径側取付け部の他端面の外方側から大径側取付け部を見た図である。
【図4】ジョイントブーツを等速ジョイントに組付けた状態を示す断面図である。
【図5】ジョイントブーツを等速ジョイントに組付けた状態を示す図である。

Claims (2)

  1. アウターケースに外嵌して取付けられる筒状の大径側取付け部と、シャフトに取付けられる小径側取付け部と、これらを連結する蛇腹部とを設け、前記大径側取付け部の外周面を断面円形状に形成するとともに、前記大径側取付け部の内周部に、径方向内方側に向けて突出する複数の凸部を周方向に分散させて設け、前記アウターケースの外周部に形成した複数の凹部に前記複数の凸部を各別に外嵌可能に構成してあるジョイントブーツであって、
    前記蛇腹部を樹脂材で形成し、前記大径側取付け部を前記蛇腹部とは別体に前記蛇腹部よりも軟らかい樹脂材又はゴム部材で形成し、前記大径側取付け部に外嵌する嵌合筒部を前記蛇腹部の一端部に延設し、前記嵌合筒部の端面を軸方向で受止め可能な拡径部を前記大径側取付け部の外周部に形成し、前記拡径部の前記軸方向における長さを、前記嵌合筒部の肉厚よりも長く設定し
    前記凸部に、前記大径側取付け部の一端面側に開口し前記周方向に並ぶ複数の第1肉抜き穴と、他端面側に開口し前記周方向に並ぶ複数の第2肉抜き穴とを形成し、隣合う第1肉抜き穴同士を仕切る第1仕切り壁の幅と、隣合う第2肉抜き穴同士を仕切る第2仕切り壁の幅と、前記凸部の嵌合周壁部の肉厚とを同一又はほぼ同一に設定し、
    前記複数の第1肉抜き穴と第2肉抜き穴との間の大径側取付け部分の肉厚を、前記第1仕切り壁の幅と、前記第2仕切り壁の幅と、前記嵌合周壁部の肉厚とのいずれよりも厚く設定してあるジョイントブーツ。
  2. 前記第1仕切り壁の幅と、隣合う第2肉抜き穴同士を仕切る第2仕切り壁の幅と、前記凸部の嵌合周壁部の肉厚とを、前記周方向で隣合う凸部間に位置する大径側取付け部の周壁の肉厚と同一又はほぼ同一に設定してある請求項1記載のジョイントブーツ。
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