JP4512476B2 - 継手用ブーツ - Google Patents

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Description

本発明は、一端部が等速ジョイントのアウタ部材に緊締され、且つ他端部が軸部材の側周壁に緊締される継手用ブーツに関する。
自動車は、内燃機関、モータ等の各種のエンジンで発生した回転動力がデファレンシャルギヤからハーフシャフトやスプラインシャフト等の複数の伝達軸を介してハブに伝達され、これによりタイヤが回転することに伴って走行する。
ここで、デファレンシャルギヤとスプラインシャフトとはいわゆるインボード側等速ジョイントを介して連結され、一方、スプラインシャフトとハブとはいわゆるアウトボード側等速ジョイントを介して連結される。これらの等速ジョイントはともに、一端が開口した中空状のアウタ部材を有し、このアウタ部材から前記した各種の伝達軸にかけて、ゴム製又は樹脂製の継手用ブーツが装着される。
一般的に、アウタ部材の外径は前記伝達軸の直径に比して大きく、このため、継手用ブーツは、アウタ部材の外周壁に緊締される大径筒部と、伝達軸の側周壁に緊締される小径筒部とが設けられ、これら大径筒部と小径筒部との間に、大径筒部から小径筒部に向かうに従って徐々に縮径する蛇腹部が介在する形態となっている。なお、大径筒部及び小径筒部は、例えば、金属製バンド等の緊締部材を介して、アウタ部材外周壁及び伝達軸側周壁に緊締される。
この種の継手用ブーツは、該継手用ブーツに予め封入されたグリースを保持するとともに、外部から水や汚泥等の異物が入り込むことを防止するシール部材として機能する。
ところで、近年、自動車を軽量化するべく、該自動車を構成する各部材を軽量化することが希求されている。この観点から、等速ジョイントのアウタ部材に対し、例えば、肉壁の一部を切り欠いたような形態の凹部を複数箇所設けることがある。この場合、継手用ブーツにおける大径筒部の開口近傍の内周壁には、前記各凹部に挿入される厚肉部が設けられる。
しかしながら、大径筒部をアウタ部材に緊締すると、大径筒部における厚肉部同士の間の部位(以下、薄肉部という)が伸張し、その結果、凹部と厚肉部との間に間隙が生じることがある。このような事態が生じると、間隙からグリースが流失したり、間隙を介して水や埃等が入り込んでしまう。
このような不具合を回避するべく、特許文献1には、アウタ部材の軸方向(アウタ部材の略円形開口の直径方向と直交する方向)に沿って、厚肉部に溝を設けることが提案されており、また、特許文献2には、厚肉部と薄肉部との境界部に円周方向に沿って延在するリップを設けることが提案されている。
その一方で、特許文献3、4には、それぞれ、厚肉部のボリューム逃し穴又は逃しクリアランスを設けることが提案されている。
特開平10−110738号公報 特開平10−196673号公報 特開2003−194093号公報 特開2004−108591号公報
しかしながら、特許文献1〜4に記載された技術は、いずれも原材料から継手用ブーツを成形するための金型構造が複雑となるとともに、成形作業自体も容易でなくなるという不都合を招く。さらに、リップを設ける場合、このリップの存在によって、大径筒部にアウタ部材を挿入することが困難となる。
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、容易に成形することが可能であり、しかも、大径筒部にアウタ部材を挿入することも容易な継手用ブーツを提供することを目的とする。
前記の目的を達成するために、本発明は、等速ジョイントのアウタ部材の外周壁に緊締される大径筒部と、軸部材の側周壁に緊締される小径筒部と、前記大径筒部と前記小径筒部との間に介在して前記大径筒部から前記小径筒部に向かうに従って縮径する蛇腹部とを具備する継手用ブーツであって、
前記大径筒部は、開口に比して内径が小さい薄肉部を有し、
前記開口から前記薄肉部に至るまでに、前記小径筒部に向かうに従って前記大径筒部の内径を縮径する第1テーパ部を設け、
前記大径筒部の内周壁に、前記アウタ部材の外周壁に設けられた凹部に挿入される厚肉部を設け、
前記厚肉部は、前記開口の端部を起点とし且つ前記小径筒部に向かうに従って前記大径筒部の内径を縮径するとともに、円周方向で前記第1テーパ部に連なり且つ該第1テーパ部と縮径終端を同一とする第2テーパ部を有することを特徴とする。
このように構成された継手用ブーツでは、大径筒部に第1テーパ部及び第2テーパ部が存在するため、大径筒部に等速ジョイントにアウタ部材を挿入する際、これら第1テーパ部及び第2テーパ部にアウタ部材の隅部が当接すると、アウタ部材を挿入するための力に、大径筒部を拡開する方向に作用する分力が生じる。すなわち、大径筒部が容易に拡開するので、アウタ部材を容易に挿入することができる。
また、厚肉部とアウタ部材の凹部との位置合わせを行うべく継手用ブーツをアウタ部材に対して相対的に回転させる際、アウタ部材が第1テーパ部及び第2テーパ部に沿って容易に相対的に回転する。すなわち、前記の位置合わせを容易に行うことができる。
しかも、このような構成の継手用ブーツは、第1テーパ部及び第2テーパ部を設けるためのテーパ部が設けられた金型を使用して成形することができるので、複雑な形状の金型を作製する必要はない。従って、コスト的に有利である。
また、成形体を金型から取り外す際に第1テーパ部及び第2テーパ部が妨げになることはなく、従って、成形作業が煩雑になることもない。
この継手用ブーツでは、第1テーパ部及び第2テーパ部から延在する仮想線と、大径筒部の直径との交差角度が35°〜55°であることが好ましい。この場合、アウタ部材を挿入することが著しく容易となるとともに、装着用バンド等の緊締部材を取り付けた後の継手用ブーツのシール能が著しく良好となるからである。
また、大径筒部に、開口から延在するとともに、円周方向に直交する方向で前記第1テーパ部に連なる等径部を設ける。アウタ部材の外壁面に設けられた環状溝に薄肉部が挿入された際、等径部と第1テーパ部との境界部は、アウタ部材の外壁面と環状溝との境界部に当接する。この当接によってアウタ部材のそれ以上の挿入が抑制され、結局、継手用ブーツの位置決めが容易となる。
さらに、第1テーパ部及び第2テーパ部の縮径終端が、大径筒部の外周壁に設けられた緊締部材装着溝の幅方向の範囲内であることが好ましい。この場合、継手用ブーツにおいて、緊締部材による締め付け力が作用する面積が、縮径終端が緊締部材装着溝の大径筒部開口側端よりも開口に近い側に位置する場合に比して小さくなる。このため、薄肉部に大きな締め付け力が作用するので、大径筒部を堅牢に緊締することができる。換言すれば、継手用ブーツのシール能を向上させることができる。
本発明によれば、大径筒部の内周壁に第1テーパ部及び第2テーパ部を設けるようにして継手用ブーツを構成したので、該継手用ブーツに等速ジョイントのアウタ部材を挿入することや、継手用ブーツとアウタ部材とを相対的に回転させることが容易となる。換言すれば、組み付け性が向上するという効果が得られる。
しかも、本発明によれば、継手用ブーツを成形するための金型の形状が複雑になることはなく、成形作業が困難となることもない。
以下、本発明に係る継手用ブーツにつき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
先ず、エンジンからの駆動力をタイヤに伝達する駆動力伝達機構において、本実施の形態に係る継手用ブーツが組み込まれた部位の要部概略斜視図を図1に示すとともに、その一部切欠側面図を図2に示す。これら図1及び図2中、参照符号10は図示しないハブに連結されたスプラインシャフトを示し、このスプラインシャフト10は、摺動型等速ジョイントであるトリポート型等速ジョイント14を介して図示しないハーフシャフトに連結されている。そして、トリポート型等速ジョイント14からスプラインシャフト10にわたって、本実施の形態に係る継手用ブーツ16が装着されている。
継手用ブーツ16の図示を省略した図3に示すように、トリポート型等速ジョイント14は、アウタ部材20と、該アウタ部材20の内部に挿入されたインナ部材22とを有し、このうち、アウタ部材20には、長尺な軸部28と、該軸部28の先端部に設けられた筒状部30とが設けられる。軸部28には、図示しないデファレンシャルギアから延在する前記ハーフシャフトが連結される。
また、筒状部30の内壁面には、図3及び図4に示すように、該アウタ部材20の軸線方向に沿って延在するとともに互いに120°で離間した3本の案内溝32a〜32cが形成される。これら案内溝32a〜32cは、筒状部30の外周面に沿って延在する方向に設けられた天井部34と、該天井部34から略直交する方向に沿って互いに対向する摺動部としての転動面36とから構成される。
この筒状部30の外壁面には、該筒状部30を軽量化するべく、いわゆる肉盗みとして、筒状部30の外壁を軸方向に沿って陥没させた形態の凹溝(凹部)38a〜38cが互いに等間隔で離間して3箇所に設けられている。また、円周方向に沿って、継手用ブーツ16の後述する薄肉部を挿入するための環状溝40が設けられている(図3参照)。
一方、スプラインシャフト10の先端部に連結されたインナ部材22は、前記筒状部30の中空内部に挿入されている(図2及び図3参照)。図4に示すように、このインナ部材22には、案内溝32a〜32cに指向して膨出するとともに、互いに120°離間した3本のトラニオン42a〜42cが一体的に形成されている。
トラニオン42a〜42cの側壁部には、それぞれ、円筒状のホルダ44が外嵌されている。ホルダ44の内周面は直線状に形成され、一方、トラニオン42a〜42cの側壁部は湾曲している(図4参照)。このため、トラニオン42a〜42cは、図4における矢印A方向、すなわち、ホルダ44の軸線方向に沿って摺動自在であり、且つホルダ44に対して矢印B方向に所定角度で傾動自在となる。さらに、トラニオン42a〜42cは、矢印C方向に回動自在にもなる。
ホルダ44の上端部は、トラニオン42a〜42cの平滑先端面に比して天井部34側に突出するとともに、天井部34との間に若干のクリアランスが生じるように位置決めされている。
ホルダ44の外周部には、複数のニードルベアリング46を介してローラ48が外嵌されている。このローラ48の湾曲した側壁部が案内溝32a〜32cの転動面36に対して摺接することにより、該ローラ48が転動面36に沿って筒状部30内で図3における矢印X方向に摺動し、その結果、インナ部材22が筒状部30に対して相対的に変位する。
本実施の形態に係る継手用ブーツ16は、以上のように構成されたトリポート型等速ジョイント14のアウタ部材20の一部からスプラインシャフト10の端部にわたる部位を囲繞する。
この継手用ブーツ16は、図1、図2及び図5に示すように、その一端部に開口径がアウタ部材20の外径に対応する大径筒部50を有し、且つ他端部に開口径がスプラインシャフト10の直径に対応する小径筒部52を有する。
大径筒部50の外周壁には、所定幅で陥没した環状のバンド装着溝54が形成され、該バンド装着溝54には、固定用バンド56(図1及び図2参照)が装着される。一方、小径筒部52の外周にも同様に、所定幅で陥没した環状のバンド装着溝58(図5参照)が形成され、このバンド装着溝58には固定用バンド60が装着される。これら固定用バンド56、60の外周面の一部は、図示しない加締め治具によって左右方向から挟み込むように加締められる。これにより、固定用バンド56が大径筒部50を介して筒状部30の外壁面を囲繞するようにバンド装着溝54に装着されるとともに、固定用バンド60が小径筒部52を介してスプラインシャフト10の側周壁を囲繞するようにバンド装着溝58に装着され、その結果、大径筒部50及び小径筒部52の各々が筒状部30の外周壁、スプラインシャフト10の側周壁に緊締される。以上の緊締によって、両バンド56、60を加締める前に継手用ブーツ16内に予め充填されたグリース組成物が封入される。
なお、図1及び図2中、参照符号62、64は、前記固定用バンド56、60の外周面が加締められることに伴って半径外方向に所定長だけ突出形成された加締部を示す。
また、継手用ブーツ16において、大径筒部50と小径筒部52との間には、凹部と凸部が交互に連続するとともに、大径筒部50から小径筒部52に向かうに従って縮径する蛇腹部66が介在する。
図5に示すように、大径筒部50は、開口に比して内径が小さく、且つ後述する厚肉部74a〜74cの各々の間に連なる薄肉部68を有する。この薄肉部68は、筒状部30の環状溝40に挿入される。
そして、開口から薄肉部68に至るまでには、継手用ブーツ16における長手方向に沿って延在する等径部70と、小径筒部52に向かうに従って大径筒部50の内径を縮径する第1テーパ部72とが設けられている。すなわち、大径筒部50の内径は、等径部70では同一であり、第1テーパ部72から薄肉部68にかけて縮径されている。
大径筒部50の内周壁には、直径方向内側に指向して膨出する厚肉部74a〜74cが3箇所に設けられている。厚肉部74a〜74cの各々は、凹溝38a〜38cに挿入される。
厚肉部74a〜74cは、開口を起点とし、小径筒部52に向かうに従って大径筒部50の内径を縮径する第2テーパ部76を有する。この第2テーパ部76は、前記等径部70及び前記第1テーパ部72と円周方向で連なっており、且つ第1テーパ部72と縮径終端が同一である。
ここで、大径筒部50の軸方向に沿う断面を拡大して図6に示す。第1テーパ部72及び第2テーパ部76は同一角度で傾斜しており、これら第1テーパ部72及び第2テーパ部76から延在する仮想線L1と、大径筒部50の直径との交差角度θは、後述する理由から、35°〜55°に設定することが好ましく、40°〜50°に設定することがより好ましい。
また、図6に示すように、第1テーパ部72及び第2テーパ部76の縮径終端は、バンド装着溝54における大径筒部50の開口側端部に比して、小径筒部52側にある。すなわち、薄肉部68の起点は、バンド装着溝54の幅方向の範囲内に位置する。
そして、薄肉部68には、3本の環状突起部78a〜78cが円周方向に沿って設けられている。環状突起部78a〜78cは厚肉部74a〜74cを経由して、大径筒部50の内周壁を周回している。
本実施の形態に係る継手用ブーツ16は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその作用効果につき説明する。
トリポート型等速ジョイント14に対する継手用ブーツ16の取り付けは、以下のようにして行われる。先ず、小径筒部52にスプラインシャフト10が挿入され、このスプラインシャフト10に取り付けられたインナ部材22が筒状部30に挿入され、ローラ48は、該ローラ48の湾曲した側壁部が案内溝32a〜32cの転動面36に摺接可能に挿入される。
次に、図7Aに示すように、大径筒部50に、トリポート型等速ジョイント14を構成する筒状部30を挿入する。なお、図7Aではスプラインシャフト10やインナ部材22等の図示を省略しており、以下においても同様である。
大径筒部50に筒状部30を挿入する際、継手用ブーツ16の厚肉部74a〜74cの円周方向の位置は、筒状部30の凹溝38a〜38cの位置に可及的に合致させればよく、必ずしも完全に合致させる必要はない。
この挿入の際、継手用ブーツ16の内周壁に第1テーパ部72及び第2テーパ部76が設けられているので、特に第2テーパ部76に筒状部30の隅部が当接した際、該第2テーパ部76によって、筒状部30を挿入しようとする力に継手用ブーツ16を拡開する方向の分力が生じる。このため、継手用ブーツ16が容易に拡開し、その結果、筒状部30の該継手用ブーツ16への挿入が容易に行われる。
そして、図7B、図7Cに示すように、筒状部30は、継手用ブーツ16の薄肉部68が環状溝40に係合するまで挿入される。この挿入は、等径部70と第1テーパ部72との境界部が環状溝40と筒状部30の外壁面との境界部に当接することによって終了し、これにより継手用ブーツ16の位置決めを容易に行うことができる。
その後、厚肉部74a〜74cの位置が図8Aに示すように凹溝38a〜38cの位置と合致していない場合、継手用ブーツ16又は筒状部30を相対的に回転させ、図8Bに示すように、厚肉部74a〜74cと凹溝38a〜38cとの位置合わせを行う。
この位置合わせの際、筒状部30は、第1テーパ部72及び第2テーパ部76に沿って継手用ブーツ16に対し相対的に容易に回転する。換言すれば、第1テーパ部72及び第2テーパ部76を設けたことにより、厚肉部74a〜74cと凹溝38a〜38cとの位置合わせが著しく容易となる。
このように、継手用ブーツ16における大径筒部50の内周壁に第1テーパ部72及び第2テーパ部76を設けることにより、トリポート型等速ジョイント14に対するこの継手用ブーツ16の取り付け(組み付け性)が容易となる。
その後、バンド装着溝54に固定用バンド56(図1及び図2参照)が装着される一方で、バンド装着溝58(図5参照)に固定用バンド60が装着される。これら固定用バンド56、60の外周面の一部は、図示しない加締め治具によって左右方向から挟み込むように加締められ、この加締めに伴い、固定用バンド56、60の外周面に加締部62、64が突出形成される。以上のようにして、大径筒部50及び小径筒部52の各々がアウタ部材20の外周壁、スプラインシャフト10の側周壁に緊締される。
ここで、本実施の形態では、上記したように、薄肉部68の起点がバンド装着溝54の幅方向の範囲内に位置している(図6参照)。この場合、上記の緊締に伴って締め付けられる薄肉部68の面積が、バンド装着溝54における大径筒部50の開口側端よりも一層前方(大径筒部50の開口側)に起点を有する場合の薄肉部68に比して小さくなる。このため、薄肉部68に大きな締め付け力が作用するので、大径筒部50を堅牢に緊締することができ、結局、継手用ブーツ16のシール能を向上させることができる。なお、この際、環状突起部78a〜78cは、環状溝40部内で圧潰される。
自動車のエンジンが運転されることに伴い、回転力は、デファレンシャルギアからハーフシャフト及びトリポート型等速ジョイント14のアウタ部材20を介してインナ部材22に伝達され、これによりスプラインシャフト10が所定方向に回転動作する。
自動車が走行すると、タイヤが路面の凹凸に応じて上下することに伴い、スプラインシャフト10が上下方向に変位する。また、運転者によってハンドルが操作された際、スプラインシャフト10が進退動作する。この際、継手用ブーツ16は、蛇腹部66が伸張したり湾曲したりすることによってスプラインシャフト10の変位・動作に追従する。
この走行の際、継手用ブーツ16は、その内部に封入されたグリースを保持するとともに、雨水をはじめとする水分や埃等がトリポート型等速ジョイント14の内部に進入することを防止するシール機能を営む。なお、このシール機能は、第1テーパ部72及び第2テーパ部76がなす前記交差角度θ(図6参照)に依存して変化する。
図9に、交差角度θと、継手用ブーツ16の筒状部30への組み付けの容易度、及び継手用ブーツ16のシール能との関係を示す。なお、図中、「組み付け性」は、第1テーパ部72及び第2テーパ部76が設けられていない継手用ブーツに比して組み付けがどの程度容易であるのかを示し、「◎」「○」「△」は、それぞれ、「組み付けが著しく容易」「組み付けが容易」「同程度」であることを示す。また、「シール性」は、第1テーパ部72及び第2テーパ部76が設けられていない継手用ブーツに比してシール能がどの程度優れているのかを表し、「◎」「○」は、それぞれ、「シール能が著しく優れている」「シール能が優れている」ことを意味する。
この図9から、交差角度θを35°〜55°、より好ましくは40°〜50°に設定することにより、組み付けが著しく容易であり、且つシール能が著しく優れる継手用ブーツ16を構成できることが諒解される。
また、この継手用ブーツ16を樹脂やゴムの流動体(溶湯)から成形するための金型には、第1テーパ部72及び第2テーパ部76を設けるためのテーパ部を形成すればよく、その他の部位を設ける必要は特にない。すなわち、複雑な金型を作製してそのためにコストが高騰することはない。しかも、成形体を金型から取り外す際に第1テーパ部72及び第2テーパ部76が妨げになることはなく、従って、成形作業が煩雑になることもない。
なお、上記した実施の形態では、第1テーパ部72及び第2テーパ部76の縮径終端をバンド装着溝54の幅方向内としたが、特にこれに限定されるものではなく、締め付け力が確保されるのであれば、バンド装着溝54よりも前方に位置するようにしてもよい。
また、継手用ブーツ16の大径筒部50及び小径筒部52をそれぞれ緊締するための緊締部材としては、加締部62、64が形成される固定用バンド56、60に特に限定されるものではなく、大径筒部50及び小径筒部52を筒状部30の外周壁、スプラインシャフト10の側周壁に確実に緊締可能な部材であれば如何なるものであってもよい。
本実施の形態に係る継手用ブーツが組み込まれた駆動力伝達機構の要部概略斜視図である。 図1の部位の一部切欠側面図である。 継手用ブーツの図示を省略して示した図2の等速ジョイントの要部概略断面図である。 図2の等速ジョイントの要部拡大正面図である。 本実施の形態に係る継手用ブーツの全体概略斜視図である。 図5の継手用ブーツにおける大径筒部開口近傍の要部拡大断面図である。 図7A〜図7Cは、大径筒部に筒状部を挿入している状態を示す一部断面説明図である。 図8A、図8Bは、厚肉部と凹溝との位置合わせを挿入している状態を示す正面説明図である。 交差角度θと、継手用ブーツの組み付け性の容易度及びシール能との関係を示す図表である。
符号の説明
10…スプラインシャフト 14…トリポート型等速ジョイント
16…継手用ブーツ 20…アウタ部材
22…インナ部材 28…軸部
30…筒状部 32a〜32c…案内溝
36…転動面 38a〜38c…凹溝
40…環状溝 42a〜42c…トラニオン
48…ローラ 50…大径筒部
52…小径筒部 54、58…バンド装着溝
56、60…固定用バンド 66…蛇腹部
68…薄肉部 70…等径部
72…第1テーパ部 74a〜74c…厚肉部
76…第2テーパ部 78a〜78c…環状突起部

Claims (3)

  1. 等速ジョイントのアウタ部材の外周壁に緊締される大径筒部と、軸部材の側周壁に緊締される小径筒部と、前記大径筒部と前記小径筒部との間に介在して前記大径筒部から前記小径筒部に向かうに従って縮径する蛇腹部とを具備する継手用ブーツであって、
    前記大径筒部は、開口に比して内径が小さい薄肉部を有し、
    前記開口から前記薄肉部に至るまでの内周壁に、前記開口から延在する等径部と、円周方向に直交する方向で前記等径部に連なるとともに、前記小径筒部に向かうに従って前記大径筒部の内径を縮径する第1テーパ部を設け、
    前記大径筒部の開口から前記小径筒部に向かって延在するとともに、前記等径部、前記第1テーパ部及び前記薄肉部から隆起し且つ前記薄肉部に比して肉厚が大きく設定され、前記アウタ部材の外周壁に設けられた凹部に挿入される厚肉部を設け、
    前記厚肉部は、前記開口の端部を起点とし且つ前記小径筒部に向かうに従って前記大径筒部の内径を縮径するとともに、円周方向で前記第1テーパ部に連なり且つ該第1テーパ部と縮径終端を同一とする第2テーパ部を有することを特徴とする継手用ブーツ。
  2. 請求項1記載のブーツにおいて、前記第1テーパ部及び前記第2テーパ部から延在する仮想線と、前記大径筒部の直径との交差角度が35°〜55°であることを特徴とする継手用ブーツ。
  3. 請求項1又は2記載のブーツにおいて、前記第1テーパ部及び前記第2テーパ部の縮径終端が、前記大径筒部の外周壁に設けられた緊締部材装着溝の幅方向の範囲内であることを特徴とする継手用ブーツ。
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