JP4428080B2 - ブーツ - Google Patents

Description

本発明は、等速ジョイントに用いられるブーツに関するものである。

等速ジョイントは、ジョイント内部に潤滑剤（一般的には、グリース）を封じ込め、かつ、ジョイント内部への水や泥などの侵入を防ぐために、ブーツを装着する。ここで、等速ジョイントは、互いの交差角度が変化可能に設けられた入力軸と出力軸を、入力軸から出力軸へ等速回転を伝えることができるようにジョイントするものである。また、等速ジョイントにおいては、一方の軸に、ベアリング部品を収納するハウジングが設けられている。そして、上述のブーツは、その一端がハウジングの外周上に取り付けられ、その他端が他方の軸に取り付けられる。これらの取り付け部においては、上述の通り、潤滑剤を封じ込める等の目的のため、密封性能が要求される。

上述のハウジングにおいては、軽量化を目的として、必要以上の肉厚をなくすために、外周を等配で肉を削り凹形状を付与した異形状としたものが主流になっている。従って、ブーツにおけるハウジングへの取り付け部分も、ハウジングの形状に適合するように、外周異形状になっている（特許文献１〜４参照）。ここで、外周異形状とは、円形に対して円の中心点側に曲線状に凹んだ凹み部が等間隔に３箇所設けられた形状である。すなわち、外周異形状は、等間隔に設けられる３箇所の円弧部と各円弧部間にそれぞれ設けられる３箇所の凹み部とを有する形状である。このように外周異形状で構成されるハウジングとブーツとの取り付け部においては、円弧部と凹み部との境界付近における密封性能を如何に高めることができるかが課題となっている。

すなわち、ジョイントの回転時には、ブーツは、ねじりトルクを受ける。また、環境温度によってブーツは膨張・収縮する。このような、ねじりトルクや膨張収縮（特に低温時の収縮）が発生する環境下で密封性能を維持することが要求される。ここで、ブーツとハウジングがいずれも円形である場合には、ブーツのハウジングに対する密着部分の接触圧力は全体的に均一となる。従って、上記のようなねじりトルクや膨張収縮が発生する環境下でも安定した密封性能が発揮される。一方、外周異形状の場合には、ブーツのハウジングに対する密着部分の接触圧力を均一にするのは困難である。特に、円弧部と凹み部との境界付近においては、上記のようなねじりトルクや膨張収縮が発生する環境下では隙間が生じ易い。従って、かかる境界付近における密封性能を高めることが要求される。

本願の出願人は、密封性能を向上させるために、ブーツの内側に、ハウジング表面に密着する環状のシール部を設ける技術に関して、既に特許出願を行っている（特願２００３−３２８３６８）。かかる技術について、図９〜図１３を参照して説明する。図９はブーツにおけるハウジングへの嵌合面の一部を示す斜視図である。図１０は図９における嵌合面を周方向に見た模式図である。図１１は図９における嵌合面をブーツの底側から見た模式図である。図１２は図９に示すブーツにおいて、バンド締め付け時のブーツの嵌合面の様子を示すＦＥＭ解析図である。図１３は図１２における接触圧力分布を示すＦＥＭ解析図である。

当該技術に係るブーツにおけるハウジングに取り付けられる側は、その内周面がハウジングの外形形状に倣った形状で構成され、その外周面が円形形状で構成されている。このような構成により、ブーツの内側にハウジングを嵌合させて、ブーツの外側からバンドを締め付けることによって、ブーツをハウジングに取り付けている。

このように、ブーツにおけるハウジングへの嵌合部１１０の嵌合面の形状は、ハウジングの外形形状に倣った形状で構成される。すなわち、当該形状は、円弧部１１０ａと、円弧部１１０ａの中心点側に凹んだ凹み部１１０ｂとを有する。そして、嵌合部１１０には、ハウジング表面に密着してシールする複数（図示の例では３個）の環状のシール部１２０が設けられている。このようなシール部１２０を設けることによって、上記ねじりトルクや膨張収縮が発生する環境下においても、比較的安定した接触圧力を維持することが可能になる。このシール部１２０は、その高さを高くすると、シールリップ先端のハウジングに対する接触圧力を高くすることができる。そのため、特に、上述した円弧部１１０ａと凹み部１１０ｂとの境界付近においては、シール部１２０の高さを高く設定することで密封性能を確保している（図１１参照）。

しかしながら、このようなシール部１２０を設けるだけでは、円弧部１１０ａと凹み部１１０ｂとの境界付近において、安定した密封性能を発揮させることが困難な場合がある。すなわち、シール部１２０の高さを高くする場合には、接触圧力を高くすることができるものの、座屈が発生し易くなってしまう。図１２には、ＦＥＭ解析に基づき、バンドを締め付けた場合に、シールリップが座屈する様子（図中Ｚ１）を示している。また、図１３にはＦＥＭ解析に基づくシールリップ部の接触圧力プロファイルが示されている。図１３中、Ｚ２の部位が、図１２におけるＺ１に示す部位の接触圧力を示している。図から明らかなように、シールリップが座屈している部位においては、接触圧力が大きく低下している。従って、この部位においては、密封性能が低下してしまう。
実公昭６３−１０５８号公報 実公昭６３−１１３９２号公報 特開２００２−１２２２３７号公報 欧州特許ＥＰ１２７３８３４Ａ２明細書

本発明の目的は、密封性能の向上を図ることである。

すなわち、本発明のブーツは、
軸に垂直な外周形状が、円形に対して円の中心側に曲線状に凹んだ部分を部分的に有する形状で構成された等速ジョイント用ハウジングに対して嵌合されるブーツにおいて、
前記ハウジングに嵌合される嵌合面の形状が、該ハウジングの外形形状に倣って、円弧部と凹み部とを有する形状で構成されると共に、
前記ハウジングの外周表面に密着する環状のシール部を備えるブーツであって、
前記シール部は、その高さが、前記円弧部と凹み部との境界付近で他の位置における高さよりも高くなるように構成されると共に、
前記円弧部と凹み部との境界付近に設けられ、前記シール部の倒れを防止するリブを備えることを特徴とする。

本発明の構成によれば、リブを備えることによって、円弧部と凹み部との境界付近においてシール部の倒れが防止される。従って、当該境界付近においてシール部の高さを高くしても座屈の発生を抑制することができ、安定した密封性能を維持させることができる。

また、上述のリブとは別に、当該リブから離れた位置に補助的に、更にリブを設けることもできる。すなわち、円弧部と凹み部との境界付近にのみリブを設けるだけでは、シールリップ部の座屈を十分に防止できない場合には、補助的に他の箇所にもリブを設けることで、シールリップ部の座屈をより確実に防止できる。

以上説明したように、本発明によれば、密封性能が向上する。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

図１〜図７を参照して、本発明の実施例１に係るブーツについて説明する。

＜等速ジョイントの全体説明＞
図１及び図２を参照して、本発明の実施例に係るブーツが用いられる等速ジョイントについて説明する。図１は等速ジョイントのジョイント部を示す斜視図である。図２は本発明の実施例１に係るブーツの斜視図である。

等速ジョイントは、互いの交差角度が変化可能に設けられた入力軸と出力軸を、入力軸から出力軸へ等速回転を伝えることができるようにジョイントするものである。そして、これらの軸のうち、一方の軸には、ベアリング部品を収納するハウジング２００が設けられる。このハウジング２００は、ベアリング部品を収納できるスペースが最低限確保されれば良い。そのため、ハウジング２００は、必要以上の肉厚をなくして、軽量化を図るために、外周異形状となっている。ここで、外周異形状とは、円形に対して円の中心点側に曲線状に凹んだ凹み部２０２が等間隔に３箇所設けられた形状である。すなわち、外周異形状は、等間隔に設けられる３箇所の円弧部２０１と、各円弧部２０１の間にそれぞれ設けられる３箇所の凹み部２０２とを有する形状である。

そして、ジョイント部分には、ジョイント内部に潤滑剤（一般的には、グリース）を封じ込め、かつ、ジョイント内部への水や泥などの侵入を防ぐために、ブーツ１０が装着される。このブーツ１０は、例えば、ゴム材料により成形される。そして、このブーツ１０は、一端に第１嵌合部１１を有し、他端に第２嵌合部１５を有する。第１嵌合部１１はハウジング２００に嵌合され、第２嵌合部１５は他方の軸３００に嵌合される。軸３００は、通常、円柱状であるので、第２嵌合部１５の形状は円筒である。これに対して、上記の通り、ハウジング２００は外周異形状であるので、第１嵌合部１１の嵌合面の形状は、この形状に適合するように外周異形状である。

また、入力軸と出力軸は、互いの交差角度が変化するように相対的に移動する。また、入力軸と出力軸がスライド方向に移動する構成が採用される場合もある。従って、ブーツ１０は、相対的に移動する入力軸及び出力軸に追随して、密封性能を確保する必要がある。そのため、ブーツ１０は、第１嵌合部１１と第２嵌合部１５との間に、伸縮かつ揺動可能な蛇腹部１６を備えている。

そして、第１嵌合部１１及び第２嵌合部１５の嵌合部分においては、上記の通り、ジョイント内部に潤滑剤を封じ込めるなどの目的から、密封性能が要求される。第２嵌合部１５と軸３００との嵌合部分においては、円形どうしであることから、外周全周にわたって周方向の接触圧力を一定とすることが可能であるため、安定した密封性能を確保することは、一般的に容易である。これに対して、第１嵌合部１１とハウジング２００との嵌合部分においては、ブーツ内周部の形状は、外輪形状に倣う形状として設計されるものの、ブーツ内周形状の凹凸部のそれぞれの曲率は外輪のそれらと僅かながら異なるために、ブーツの内周面に付与したシールリップの周方向の接触圧力は凹凸の曲率の変化点で一定とすることができないために、安定した密封性能を確保することは、一般的に困難である。そこで、本実施例では、第１嵌合部１１を特徴的な構成としている。

＜ブーツの詳細説明＞
本実施例に係るブーツ１０について、特に、その第１嵌合部１１について説明する。なお、図３は図２におけるＸ部分の拡大図である。図４は図３における嵌合面を周方向に見た模式図である。図５はバンド締め付け時におけるブーツの嵌合面の様子を示すＦＥＭ解析図である。図６は図５における接触圧力分布を示すＦＥＭ解析図である。図７はリブの他の実施例を示す模式図である。

第１嵌合部１１においては、その外周面の形状は円形であり、その内周面（つまり、ハウジング２００との嵌合面）の形状はハウジング２００の外形形状に倣うように外周異形状である。従って、第１嵌合部１１におけるハウジング２００との嵌合面は、円弧部１１ａと、円弧部１１ａの中心点側に曲線状に凹んだ凹み部１１ｂとを有する（ブーツ１０自体（第１嵌合部１１自体）の形状で見れば、凹み部１１ｂが設けられた部分は内側に膨らんだ形状であるが、ここでは嵌合面の形状で見ているため凹み部という用語を用いる）。このように、第１嵌合部１１におけるハウジング２００との嵌合面はハウジング２００の外形形状に倣った形状であり、ブーツ１０の第１嵌合部１１が、ハウジング２００の外側に嵌合可能に構成されている。

また、これらが嵌合された状態で、ブーツ１０の外周面には、金属製の締め付けバンド４００が締め付けられる。なお、バンド４００は、適宜、公知技術（例えば、特開平８−１５９１０８号公報、特開平１０−２９９７２７号公報参照）を採用することができる。このように、ブーツ１０の嵌合面におけるハウジング２００に対する接触圧力は、バンド４００を締結することで高められる。

しかし、ブーツ１０の第１嵌合部１１においては、円弧部１１ａの部分と凹み部１１ｂの部分とでは、その肉厚が異なることから、バンド４００による締め付け力はハウジング２００側に均等には伝わらない。そのため、ブーツ１０の第１嵌合部１１におけるハウジング２００との嵌合面には、ハウジング２００の外周表面に密着する環状のシール部１２が複数設けられている。なお、このシール部１２は、本実施例では３個設けているが、その個数は、製品の大きさ等によって適宜設定すれば良い。このようにシール部１２を設けたことによって、上記背景技術で説明したような、ねじりトルクや膨張収縮が発生する環境下で、接触面圧が著しく低下してしまう部分の発生を抑制できる。

そして、円弧部１１ａと凹み部１１ｂとの境界付近には、シール部１２の倒れ（特に、軸方向への倒れ）を防止するリブ１３が設けられている。このようなリブ１３を設けることによって、シール部１２の高さを円弧部１１ａと凹み部１１ｂとの境界付近で高くしても、この付近でシール部１２の座屈を防止できる。

なお、リブ１３の形状や大きさは限定されるものではなく、適宜の形状や大きさを設定できる。より具体的には、リブ１３の高さは、シール部１２の高さと同じか、それよりも低ければ良い。本実施例では、リブ１３の高さはシール部１２の高さのおおよそ半分に設定している。図７に示す他の実施例ではリブ１３ａの高さ（特にシール部１２との接続部付近の高さ）はシール部１２の高さと略同一となるように設定している。また、本実施例ではリブ１３は、シール部１２間を繋ぐように設ける場合を示したが、これに限られるものではなく、シール部１２間を繋がないように設けても良い。また、リブ１３はシール部１２の片側にのみ設けても良いし、両側に設けても良い。本実施例では、３つのシール部１２のうち、真中のシール部１２には両側にリブ１３が設けられ、その他のシール部１２には片側にのみリブ１３が設けられている。図７に示す例では、真中のシール部１２の両側にリブ１３ａが設けられ、その他のシール部１２にも両側にリブ１３ａ，１３ｂが設けられている。更に、本実施例（図４参照）、及び図７に示す例では、リブ１３，１３ｂの
表面は湾曲する形状であるが、平面的な形状としても良い。

図５には、ＦＥＭ解析に基づき、バンド４００を締め付けた場合における、円弧部１１ａと凹み部１１ｂとの境界付近のシール部１２の様子が示されている。図５から分かるように、リブ１３がない場合には座屈が発生していた部位Ｙ１においても、本実施例では座屈は発生していない。また、図６にはＦＥＭ解析に基づく接触部位に対する接触圧力の分布が示されている。図６中、Ｙ２の部位が、図５におけるＹ１に示す部位（リブ１３が設けられている部位）の接触圧力を示している。図から明らかなように、リブ１３が設けられている部位においては、接触圧力が高くなっている。従って、上述のようなねじりトルクや膨張収縮が発生する環境下においても、円弧部１１ａと凹み部１１ｂとの境界付近におけるシール部１２とハウジング２００との接触圧力を十分高い値に維持させることができる。以上のように、本実施例によれば、円弧部１１ａと凹み部１１ｂとの境界付近における密封性能を向上させることができる。

図８には、本発明の実施例２が示されている。その他の基本的構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。

図８は本発明の実施例２に係るブーツの嵌合面をブーツの底側から見た概略図である。なお、図８は、リブが設けられている部分については、透視されている。図示のように、本実施例においては、円弧部１１ａと凹み部１１ｂとの境界付近に設けられたリブ１３の近傍に補助的にリブ（補助リブ）１４が２箇所に備えられている。従って、リブ１３だけでは、シール部１２の倒れを十分に防止できない場合であっても、補助的にリブ１４を設けたことによって、シール部１２の倒れがより確実に防止される。

図１は等速ジョイントのジョイント部を示す斜視図である。 図２は本発明の実施例１に係るブーツの斜視図である。 図３は図２におけるＸ部分の拡大図である。 図４は図３における嵌合面を周方向に見た模式図である。 図５はバンド締め付け時におけるブーツの嵌合面の様子を示すＦＥＭ解析図である。 図６は図５における接触圧力分布を示すＦＥＭ解析図である。 図７は嵌合面を周方向に見た実施例を示す模式図である。 図８は本発明の実施例２に係るブーツの嵌合面をブーツの底側から見た概略図である。 図９はブーツにおけるハウジングへの嵌合面の一部を示す斜視図である。 図１０は図９における嵌合面を周方向に見た模式図である。 図１１は図９における嵌合面をブーツの底側から見た模式図である。 図１２は図９に示すブーツにおいて、バンド締め付け時のブーツの嵌合面の様子を示すＦＥＭ解析図である。 図１３は図１２における接触圧力分布を示すＦＥＭ解析図である。

符号の説明

１０ ブーツ
１１ 第１嵌合部
１１ａ 円弧部
１１ｂ 凹み部
１２ シール部
１３，１３ａ，１３ｂ リブ
１４ リブ（補助リブ）
１５ 第２嵌合部
１６ 蛇腹部
２００ ハウジング
２０１ 円弧部
２０２ 凹み部
３００ 軸
４００ バンド

Claims (2)

1. 軸に垂直な外周形状が、円形に対して円の中心側に曲線状に凹んだ部分を部分的に有する形状で構成された等速ジョイント用ハウジングに対して嵌合されるブーツにおいて、
   前記ハウジングに嵌合される嵌合面の形状が、該ハウジングの外形形状に倣って、円弧部と凹み部とを有する形状で構成されると共に、
   前記ハウジングの外周表面に密着する環状のシール部を備えるブーツであって、
   前記シール部は、その高さが、前記円弧部と凹み部との境界付近で他の位置における高さよりも高くなるように構成されると共に、
   前記円弧部と凹み部との境界付近に設けられ、前記シール部の倒れを防止するリブを備えることを特徴とするブーツ。
2. 前記リブから離れた位置に補助リブを備えることを特徴とする請求項１に記載のブーツ。

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