JP4780719B2

JP4780719B2 - ベローズ装置

Info

Publication number: JP4780719B2
Application number: JP2006529762A
Authority: JP
Inventors: ダイジンガーマルクス
Original assignee: GKN Driveline International GmbH
Current assignee: GKN Driveline International GmbH
Priority date: 2003-05-21
Filing date: 2004-05-08
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2024-05-08
Also published as: US7607986B2; DE10322902B4; JP2007502956A; US20070042827A1; WO2004104438A1; DE10322902A1

Description

本発明は、トリポードジョイントのジョイント外側部分と、トリポードジョイントのジョイント内側部分に結合された軸との間に設けられたリングギャップをシールするための、長手方向軸線Ａを有するベローズ装置に関する。トリポードジョイントのジョイント外側部分の外周はその開口側において、横断面で見て三つ葉状である。すなわち、ジョイント内側部分のトリポードピンおよびローラ装置に応じて、ジョイント外側部分は３つの凸部と３つの凹部とを、周囲にわたって均等なピッチ角を置いて有している。それゆえ、ジョイント外側部分は、回転対称のベローズを直接被せ嵌める前提条件を充足していない。

この理由から、アダプタリングと、アダプタリングに結合されたベローズ区分とを備えたベローズを使用することが一般的である。その際、相応に形成された内面を有するアダプタリングは、ジョイント外側部分のクローバの葉状の外面に被せ嵌められることができる。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１２３２１６号明細書に示されたベローズ装置では、アダプタリングが熱溶接または接着によりベローズ区分に結合されている。アダプタリングには、半径方向の山部を備えた、周囲にわたって均等に分配された領域が形成されている。アダプタリング内には、この材料集積に基づいて、アダプタリングの製作時にひけおよび気泡が発生し得る。さらに、材料集積はアダプタリングの不均等な冷却につながる。これにより、収縮差に基づく変形傾向が高められる。

欧州特許出願公開第０９１５２６４号明細書から公知の、ブロー成形法で製作されたベローズ装置は、ベローズと、ベローズと一体的に結合されたアダプタリングとを有している。アダプタリングは、横断面で見て、ジョイント外側部分に適合された内側の壁区分と、円筒形の外側の壁区分とを有している。内側の壁区分と、円筒形の外側の壁区分との間には、半径方向で延在するばね弾性的なリブが設けられている。リブの厚さはほぼ壁区分の厚さに相当する。

欧州特許出願公開第１１８２３７２号明細書には、軸に結合するためのベローズと、ジョイント外側部分に結合するためのアダプタリングとを備えた、ブロー成形法で一体的に製作された類似のベローズ装置が示されている。アダプタリングは半径方向外側に、円筒形の輪郭を有しており、かつ半径方向内側に、ジョイント外側部分の外側輪郭に適合された三つ葉状の輪郭を有している。壁の、半径方向で比較的大きな肉厚の、そのようにして形成された領域には、複数の平行なスリットが、ベローズ装置の長手方向軸線に対して垂直な平面内で設けられている。

これらの点から出発して、本発明の課題は、トリポードジョイントのジョイント外側部分と、トリポードジョイントのジョイント内側部分に結合された軸との間に設けられたリングギャップをシールするためのベローズを改良して、良好なシール特性と、同時に改善された製作性とを有し、しかも固化時の変形が小さいベローズを提供することである。

上記課題を解決するために、トリポードジョイントのジョイント外側部分と、トリポードジョイントのジョイント内側部分に結合された軸との間に設けられたリング室をシールするために役立つベローズであって、ジョイント外側部分に接続するための弾性的なアダプタリングと、該アダプタリングに一体的に結合された弾性的なベローズ区分とが設けられており、該ベローズ区分が、アダプタリングと、軸に固定するためのカラーとの間で延在しており、アダプタリングが、円筒形の外面と、ジョイント外側部分に形状結合式に設置するための、横断面で見てジョイント外側部分の外側輪郭に適合された内面とを有している形式のものにおいて、少なくともアダプタリングの部分領域に、多数の孔が設けられており、該孔がアダプタリングの端面を起点としており、かつ蜂の巣状に配置されており、少なくとも１つの半径方向断面で、少なくとも２つの孔が半径方向で互いに隣接して配置されているようにすることが提案される。

この種のベローズが有する利点は、アダプタリングの内面と外面との間の半径方向の山部（肉厚化部）の領域でも、材料集積が発生しない点にある。こうして、射出成形されたアダプタリングの冷却時の気泡形成の危険が最小化され、かつ収縮に基づく変形の発生が僅かであるにすぎない。さらに、本発明によるアダプタリングは、半径方向で弾性的にばね状に形成されている。その結果、内面は緊締バンドの締め付けにより山部の領域でも良好に密にジョイント外側部分のクローバの葉状の外面に当て付けられ、かつ半径方向内側に向かって負荷される。さらに、孔状の構造が提供する利点は、アダプタリングが、孔を備えた領域で、リブを備えたアダプタリングに比して高い剛性を有している点にある。

有利な実施形態では、孔がベローズの長手方向軸線に対して平行に延在している。その際有利には、孔が盲孔として形成されており、かつベローズ区分が半径方向でその外面の領域でアダプタリングに結合されている。アダプタリングにおける材料集積をできるだけ僅かに維持するために、孔はほぼアダプタリングの軸方向の深さ全体にわたって延在している。このことが有する利点は、ブロー成形されたベローズ区分が回転対称に、アダプタリングとの接続領域で円筒形の横断面を備えて構成されていることができるという点にある。その結果、トリポードジョイントの運転時のベローズ区分内の応力は、均等に分配されている。特定の応用事例のために、孔が貫通孔として構成されており、ベローズ区分が半径方向でその内面の領域でアダプタリングに結合されているようになっていてもよい。本発明の具体例では、アダプタリングを通る少なくとも１つの半径方向断面で、少なくとも２つの孔が、異なる半径を有する円上で互いに隣接して配置されている。特に、３つまたはそれよりも多くの孔が半径方向で互いに隣接して配置されていてもよい。こうして、半径方向の山部を備えた領域が特に高い剛性を有していることが保証される。

第２の解決策によれば、トリポードジョイントのジョイント外側部分と、トリポードジョイントのジョイント内側部分に結合された軸との間に設けられたリング室をシールするために役立つ、長手方向軸線を有するベローズであって、ジョイント外側部分に接続するための弾性的なアダプタリングと、該アダプタリングに結合された弾性的なベローズ区分とが設けられており、該ベローズ区分が、アダプタリングと、軸に固定するためのカラーとの間で延在しており、アダプタリングが、円筒形の外面と、ジョイント外側部分に形状結合式に設置するための、横断面で見てジョイント外側部分の外側輪郭に適合された内面とを有している形式のものにおいて、少なくともアダプタリングの周囲の部分領域に、多数の孔が設けられており、該孔がアダプタリングの外面を起点としており、かつ蜂の巣状に配置されているようにした。この実施形態は剛性に関して、上に挙げた実施形態と同じ利点を提供する。

具体例では、孔が長手方向軸線に対して半径方向で延在している。孔は互いにほぼ同じ横断面を有しており、実質的に均等に壁に分配されており、かつ同じ密度で占積されている。有利には、孔が盲孔として構成されている。その結果、ジョイント室はシールされており、潤滑剤がジョイント室から漏れ出したり、異物がジョイント室内に入り込んだりすることはない。その際、ベローズ区分は有利な構成では回転対称であり、かつ半径方向で外面の領域でアダプタリングに結合されている。比較的大きな材料集積を有する領域を僅かに維持するために、アダプタリングの孔はほぼ内面にまで半径方向で延在している。

上記の両実施形態、すなわち端面を起点とする孔を備えた実施形態および外面を起点とする孔を備えた実施形態の有利な構成では、アダプタリング内に設けられた孔が軽微に錐形に構成されている。これにより、射出ブロー成形後の離型は簡単化される。孔は円形または楕円形の横断面を有していてもよいし、多角形、特に六角形の横断面を有していてもよい。六角形の横断面が有する利点は、隣接する孔の間に形成される壁がコンスタントな厚さを有している点にある。こうして、アダプタリングが孔の領域で均等な強度を有していることが保証される。有利には、孔が最高の占積密度で相並んで配置されており、その都度、隣接する２つの孔の間に、支持作用を有する１つのウェブが形成されている。

上記課題の別の解決策は、トリポードジョイントのジョイント外側部分と、トリポードジョイントのジョイント内側部分に結合された軸との間に設けられたリング室をシールするために役立つ、長手方向軸線を有するベローズであって、ジョイント外側部分に接続するための弾性的なアダプタリングと、該アダプタリングに結合された弾性的なベローズ区分とが設けられており、該ベローズ区分が、アダプタリングと、軸に固定するためのカラーとの間で延在しており、アダプタリングが、円筒形の外面と、ジョイント外側部分に形状結合式に設置するための、横断面で見てジョイント外側部分の外側輪郭に適合された内面とを有している形式のものにおいて、少なくともアダプタリングの周囲の部分領域に、多数の気孔状の中空室が設けられていることにある。このベローズは、アダプタリングに多数の孔を有する上記ベローズと同じ利点を提供する。

有利には、中空室がほぼ同じ直径を有しており、実質的に均等に分配されている。特に、中空室は最も狭い占積密度で配置されている。その結果、アダプタリングは特に高い剛性を、半径方向の山部を有する領域に有している。有利な実施形態では、中空室が全面的に閉鎖されている。その結果、アダプタリングはジョイントのリング室を密に閉鎖し、潤滑剤が外部に漏れることはない。これに対して択一的な実施形態では、中空室が少なくとも部分的に互いに開いた気孔状に形成されており、両端面のうちの少なくとも１つおよび両周面のうちの少なくとも１つが気孔なしに閉鎖されて構成されている。こうして、やはりジョイントのリング室を密に閉鎖することが保証されている。

本発明の別の有利な構成では、アダプタリングとベローズ区分とが上記解決策にしたがって一体的に形成されており、かつ射出ブロー成形法で製作されている。その際、アダプタリングとベローズ区分とは、熱可塑性のエラストマから製作されている。これに対して択一的な実施形態では、アダプタリングとベローズ区分とが二部分から形成されており、事後的に互いに結合されている。両構成部分を結合するために、従来慣用の形状結合（ｆｏｒｍｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ：形状による束縛）式または素材結合（ｓｔｏｆｆｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ：素材の凝集力もしくは界面接着力による束縛）式の接合方法、特に接着または溶接が使用されることができる。有利には、アダプタリングとベローズ区分とが、熱可塑性のエラストマから製作されている。ただし、別の材料組み合わせ、例えばアダプタリングをゴムから、ベローズ区分を熱可塑性のエラストマから製作する別の材料組み合わせも可能である。

本発明の有利な実施例を図示し、以下に説明する。
図１：本発明の第１の実施形態によるベローズの斜視図である。
図２：図１に示したベローズの、アダプタリングを軸方向で観察した抜粋図である。
図３：図１に示したベローズの縦断面図である。
図４：本発明の第２の実施形態によるベローズの斜視図である。
図５：図４に示したベローズの、アダプタリングの領域の横断面図である。
図６：本発明の第３の実施形態によるベローズの縦断面図である。
図７：図６に示したベローズの、アダプタリングの領域の横断面図である。

以下にまとめて説明する図１、図２および図３には、ベローズ１が示されている。ベローズ１はアダプタリング２とベローズ区分３とを有している。アダプタリング２とベローズ区分３とは一体的に形成されており、かつ弾性的な材料、特に熱可塑性プラスチックまたは弾性プラスチックから成る。ベローズ１は、図示されていないトリポードジョイントのジョイント室をシールするために役立つ。トリポードジョイントは、横断面で見てクローバの葉状の外側輪郭を備えたジョイント外側部分と、ジョイント外側部分内に係入するジョイント内側部分、すなわち星形のトリポードおよびローラ装置とを有している。星形のトリポード内には、軸がトルク伝達のために挿入されている。ジョイント外側部分と軸との間のジョイント室はベローズ区分３により橋渡しされる。ベローズ区分３は回転対称に構成されている。ベローズ区分３の第１のリングひだ４はアダプタリング２に結合されている。カラー５は軸に密閉性に設置される。その際、半径方向内側で部分的に環状に延在するリング突起１７が、軸の相応のリング溝内に、軸方向での固定のために係入することができる。カラー５を軸に固定するためにリング溝６が設けられている。リング溝６内には、図示されていない緊締バンドが係入することができる。

アダプタリング２は半径方向外側に、規則的に周囲にわたって分配された半径方向の突出部７を備えた円筒形の外面１０を有している。外面１０には、やはり図示されていない緊締バンドが、アダプタリングをジョイント外側部分に固定するために当て付けられることができる。アダプタリング２は半径方向内側に、部分的に環状に延在するリング突起１６を備えた内面８を有している。リング突起１６は、ジョイント外側部分の外面に設けられた相応のリング溝内に係入することができる。内面８は横断面で見て、ジョイント外側部分の外側輪郭に適合されている。その結果、アダプタリング２はジョイント外側部分に密に被せ嵌められることができる。この構成により、アダプタリング２は、規則的に周囲にわたって交互に分配された谷部（肉薄化部）９および山部（肉厚化部）１１を有している。

肉厚化された山部１１の領域で、アダプタリングの不均等な冷却、ひいては変形に至る材料集積（Ｍａｓｓｅｎａｎｈａｅｕｆｕｎｇ）を回避するために、半径方向面１３を起点として軸方向で延在する孔１２が設けられている。縦平面で見て、複数の孔は半径方向で互いに隣接して配置されている。孔はほぼ同じ横断面を有しており、実質的に均等に分配されており、かつ高い占積密度（Ｐａｃｋｕｎｇｓｄｉｃｈｔｅ）で互いに平行に配置されている。これをここでは「蜂の巣状の構造（ハニカム構造）」と呼ぶ。特に図３から見て取れるように、孔１２は盲孔として構成されている。その際、孔端部は、ベローズ区分３側の半径方向面１４に対して軸方向で間隔を置いて存在している。その結果、ジョイント室は外側に向かってシールされている。射出ブロー成形後の良好な離型を保証するために、孔１２はその軸方向の延在長さにわたって軽微に錐形に構成されている。

アダプタリング２に蜂の巣状の構造を備えた本発明によるベローズ１は、材料集積が減じられているという利点を有している。こうして、冷却時に発生する収縮や、収縮により引き起こされる変形もしくは歪みが最小化されると共に、重量が軽減されることが保証される。さらに、蜂の巣状の構造を有するアダプタリング２は、半径方向のリブを備えたアダプタリングに関して相対的に剛性に形成されており、かつ中実体に比して高い弾性を有している。こうして、内面８は、アダプタリング２をジョイント外側部分に被せ嵌めた状態で、全周にわたって密にジョイント外側部分の外面に当て付けられ、半径方向内側に向かって負荷される。

以下にまとめて説明する図４および図５には、本発明によるベローズの第２の実施形態が示されている。図１〜図３に示したものと同一の部材には同一の符号を付した。それゆえ、上述の説明を参照されたい。図１に示した実施形態とは異なり、このアダプタリング２′はその半径方向の山部１１′の領域に、円筒形の外面１０′を起点として半径方向内側に向かって延在する孔１２′を有している。孔１２′はほぼ同じ横断面を有しており、実質的に均等に分配されて、互いに高い占積密度で配置されている。その結果、孔１２′は蜂の巣状の構造を形成する。その際、孔１２′は盲孔として構成されている。孔端部はアダプタリング２′の内面８′に対して半径方向で間隔を置いて存在している。このことは特に図５から見て取れる。孔１２′は円形の横断面を有しており、半径方向内側に向かってテーパを成している。円錐形に構成したことにより、孔を形成するためのコアを備えた、製作のために使用される型が、射出ブロー成形後に簡単に再度離型されることができる。それというのも、そのようにしたことにより、コアと孔１２′の内壁との間の摩擦力が小さくなるからである。半径方向で延在する孔１２′を備えたこの実施形態は、図１〜図３に示した軸方向で延在する孔を備えた実施形態と同じ利点を提供する。

以下にまとめて説明する図６および図７には、本発明によるベローズの別の実施形態が示されている。その際、図１に示したものと同一の部材には同一の符号を付した。その点に関しては、上述の説明を参照されたい。その他の実施形態とは異なり、このベローズ１″は、気孔状の中空室１５を有している。中空室１５はすべてほぼ同じ直径を有しており、高い占積密度で配置されている。内面８″と、外面１０″と、アダプタリング２″の、ベローズ区分３″側の半径方向面１４″とが気孔なしに閉鎖されて形成されていることが見て取れる。その結果、ジョイント室は外側に向かってシールされており、異物が侵入したり、潤滑剤が漏れたりすることはない。アダプタリング２″の山部１１″を有する領域にフォーム状の構造を備えた本発明によるベローズ１″は、材料集積が減じられているという利点を有している。こうして、冷却時に発生する収縮や、収縮により引き起こされる変形が最小化されると共に、重量が軽減されることが保証される。さらに、フォーム状の構造を備えたアダプタリング２″は、リブを備えたアダプタリングに関して相対的に剛性に形成されている。こうして、内面８″は、アダプタリング２″をジョイント外側部分に被せ嵌めた状態で、全周にわたって密にジョイント外側部分の外面に当て付けられ、半径方向内側に向かって負荷される。

本発明の第１の実施形態によるベローズの斜視図である。図１に示したベローズの、アダプタリングを軸方向で観察した抜粋図である。図１に示したベローズの縦断面図である。本発明の第２の実施形態によるベローズの斜視図である。図４に示したベローズの、アダプタリングの領域の横断面図である。本発明の第３の実施形態によるベローズの縦断面図である。図６に示したベローズの、アダプタリングの領域の横断面図である。

符号の説明

１ベローズ、２アダプタリング、３ベローズ区分、４第１のカラー、５第２のカラー、６リング溝、７突出部、８内面、９谷部、１０外面、１１山部、１２孔、１３半径方向面、１４半径方向面、１５中空室、１６リング突起、１７リング突起、Ａ長手方向軸線

Claims

トリポードジョイントのジョイント外側部分と、トリポードジョイントのジョイント内側部分に結合された軸との間に設けられたリング室をシールするために役立つ、長手方向軸線（Ａ）を有するベローズであって、ジョイント外側部分に接続するための弾性的なアダプタリング（２）と、該アダプタリング（２）に一体成形された弾性的なベローズ区分（３）とが設けられており、該ベローズ区分（３）が、アダプタリング（２）と、軸に固定するためのカラー（５）との間で延在しており、アダプタリング（２）が、円筒形の外面（１０）と、ジョイント外側部分に形状結合式に設置するための、横断面で見てジョイント外側部分の外側輪郭に適合された内面（８）とを有している形式のものにおいて、少なくともアダプタリング（２）の周囲の部分領域に、多数の孔（１２）が設けられており、該孔（１２）がアダプタリング（２）の端面（１３）を起点としており、かつ蜂の巣状の構造でもって配置されており、少なくとも１つの半径方向断面及び周方向断面で、少なくとも２つの孔（１２）が半径方向及び周方向で互いに隣接して配置されていることを特徴とするベローズ。
少なくとも１つの半径方向断面で、少なくとも３つの孔（１２）が半径方向で互いに隣接して配置されている、請求項１記載のベローズ。
前記孔（１２）が盲孔として形成されており、かつほぼ前記アダプタリング（２）の軸方向の深さ全体にわたって延在している、請求項１又は２記載のベローズ。
トリポードジョイントのジョイント外側部分と、トリポードジョイントのジョイント内側部分に結合された軸との間に設けられたリング室をシールするために役立つ、長手方向軸線（Ａ）を有するベローズであって、ジョイント外側部分に接続するための弾性的なアダプタリング（２）と、該アダプタリング（２）に一体成形された弾性的なベローズ区分（３）とが設けられており、該ベローズ区分（３）が、アダプタリング（２）と、軸に固定するためのカラー（５）との間で延在しており、アダプタリング（２）が、円筒形の外面（１０）と、ジョイント外側部分に形状結合式に設置するための、横断面で見てジョイント外側部分の外側輪郭に適合された内面（８）とを有している形式のものにおいて、少なくともアダプタリング（２）の周囲の部分領域に、多数の孔（１２′）が設けられており、該孔（１２′）がアダプタリング（２）の外面（１０）を起点としており、かつ蜂の巣状の構造でもって配置されており、少なくとも１つの軸方向断面及び周方向断面で、少なくとも２つの孔（１２′）が軸方向及び周方向で互いに隣接して配置されていることを特徴とするベローズ。