JP4832837B2

JP4832837B2 - 等速自在継手用ブーツ

Info

Publication number: JP4832837B2
Application number: JP2005270358A
Authority: JP
Inventors: 剛上野; 幹男富山; 慎太郎原田; 智也大角; 篤人竹村
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2005-09-16
Filing date: 2005-09-16
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2025-09-16
Also published as: EP1925838A4; CN101292092A; CN101292092B; US20090214286A1; JP2007078148A; EP1925838A1; WO2007032301A1; EP1925838B1

Description

本発明は、等速自在継手用ブーツに関し、特に、自動車や各種産業機械における動力の伝達に用いられる等速自在継手用ブーツに関するものである。

自動車や各種産業機械における動力の伝達に用いられる等速自在継手には、継手内部への塵埃等の異物進入防止や継手内部に封入されたグリースの漏れ防止を目的とし、蛇腹状のブーツが装着される。最近では熱可塑性エラストマーからなる樹脂ブーツが使用されるようになった。

この種のブーツは図３に示すように、等速自在継手１００の外輪１０１に固定される大径部１０２と、内輪１０３から延びるシャフト１０４に固定される小径部１０５と、大径部１０２と小径部１０５との間に設けられ、谷１０６と山１０７とが交互に形成された蛇腹部１０８とを有する。なお、大径部１０２と小径部１０５とはそれぞれブーツバンド１０９が装着されることによって固定される。

等速自在継手１００への装着時において、継手非屈曲状態（シャフト１０４の軸心と外輪１０１の軸心とが一致している状態）では、最も大径部１０２寄りの谷１０６は外輪１０１に接触しない。しかしながら、継手屈曲状態（シャフト１０４の軸心が外輪１０１の軸心に対して傾斜している状態）で使用された場合、最も大径部１０２寄りの谷１０６が外輪１０１の開口部１０１ａにおいて開口端部とシャフト１０４とに挟まって損傷することがある。損傷すれば、ブーツとしての機能を発揮することができないので、交換等を行う必要があった。そこで、図３に示すような従来のものにおいて、谷１０６が開口端部とシャフト１０４の間に挟まれないようにするには、谷１０６の径を大きくする必要がある。

谷１０６が挟まれないようにしたものとしては、大径部と蛇腹部との間に円筒状部を設けたものがある（特許文献１）。すなわち、図４に示すように、内径寸法が外輪１０１の外径寸法よりも大きい円筒状部１１１を、大径部１０２と蛇腹部１０８との間に介設している。この際、円筒状部１１１の肉厚を蛇腹部１０８の肉厚よりも厚くしている。そして、この円筒状部１１１を設けることによって、蛇腹部１０８と外輪１０１の開口部１０１ａとの間に距離を持たせ、挟まれないようにしている。

さらに、図５に示すように、円筒状部１１１を、大径部１０２側から小径部１０５側に向かって順次拡径させたものがある。この場合、屈曲時に蛇腹部１０８から矢印方向Ａの力を受けた場合に、仮想線で示すように、外径方向に撓み、挟まれないようにしている。

また、ブーツ肉厚を種々設定することによって、継手屈曲状態において、蛇腹部の擦れ合いによる摩耗を防止するようにして、耐摩耗性の向上を図るもの（特許文献２及び特許文献３）、継手の屈曲に追従してブーツを屈曲させて、破損を防止して屈曲疲労性の向上を図るものがある（特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７）。
実用新案登録第２５２５６１９号公報実開平７−１０５６１号公報実開平６−８２４６３号公報特開２００２−２５７１５２号公報特開平６−１２９５３６号公報特開平８−１３５６７５号公報実開平７−３８７５８号公報

谷１０６の径を大きくした場合、蛇腹長（蛇腹膜長）を確保するために、山１０７を高く設計する必要がある。このため、蛇腹部の最大外径が大きくなって、スペース的に不利となる。

特許文献１においては、円筒状部１１１の軸方向長さを比較的大きくとる必要がある。このため、ブーツ全体の軸方向長さが大となり、蛇腹部１０８の谷１０６や山１０７の数や配置ピッチが制限されたりして、可撓性や伸縮性に劣ることがある。

また、特許文献２と特許文献３等に記載のものでは、耐摩耗性の向上を図るものあり、特許文献４から特許文献７等に記載のものでは、屈曲疲労性の向上を図って、ブーツの寿命を延ばすようにするものである。このため、このような特許文献等に記載のものでは、外輪開口部において蛇腹部が挟まれるのを防止できるものではない。

本発明は、上記課題に鑑みて、コンパクトな形状で、外輪開口部において蛇腹部が挟まれるのを防止できる等速自在継手用ブーツを提供する。

本発明の等速自在継手用ブーツは、等速自在継手の外側継手部材の開口端部に装着される大径部と、等速自在継手の内側継手部材に連結されたシャフトに装着される小径部と、大径部と小径部との間に設けられ、軸方向に沿って交互に配設される山と谷とを有する蛇腹部とを備えた等速自在継手用ブーツにおいて、大径部および小径部に山を隣設させ、軸方向中央部の山谷を基準として、この基準の山谷よりも小径部側の山谷の肉厚を、基準の山谷の基準肉厚よりも小さくし、基準の山谷よりも大径部側の山谷の肉厚を、前記基準肉厚よりも大きくすると共に、大径部に隣設する山の肉厚を前記基準肉厚とするものである。

大径部および小径部に山を隣設させ、軸方向中央部の山谷を基準として、この基準の山谷よりも小径部側の山谷の肉厚を、基準の山谷の基準肉厚よりも小さくし、基準の山谷よりも大径部側の山谷の肉厚を、前記基準肉厚よりも大きくすると共に、大径部に隣設する山の肉厚を前記基準肉厚としたことによって、継手屈曲状態（シャフトの軸心が外輪の軸心に対して傾斜している状態）で使用された場合において、最も大径部寄りの谷が外輪の開口端部とシャフトとに挟まるのを回避するように変位することになる。

挟み込みを回避する上で、基準肉厚よりも大きい山の肉厚を、基準肉厚よりも大きい谷の肉厚よりも大きくするのが好ましい。例えば、蛇腹部は、その山が７個であり、その谷が６個であって、小径部から３番目の山および谷が基準となる。

また、山谷の肉厚を８５％から１１５％の範囲で増減させることも可能である。この際、任意に選択した２つの山および谷の肉厚の差を一定に維持させるのが好ましい。

ブーツ材料としては、エステル系、オレフィン系、ウレタン系、アミド系、スチレン系等の熱可塑性エラストマーを用いることができる。

本発明は、継手屈曲状態で、蛇腹部の谷が、外輪の開口部において開口端部とシャフトとに挟まれることが回避される。これにより、蛇腹部の継手側へのかみ込みによる損傷を防止でき、長期にわたってブーツとしての機能を発揮することができる。また、かみ込みが防止されるので、外径寸法を大きく取る必要がなく、周辺機器との干渉範囲を縮小でき、ブーツ設計の自由度も増す。特に、最も大径部分寄り（大径部最近接位置）の谷の径を外輪のトラック部径よりも小さくして（下げて）、蛇腹長（蛇腹膜長）を確保した設計が可能となり、全体として径方向及び軸方向にコンパクトな設計が可能となる。

山谷の肉厚を８５％から１１５％の範囲で増減させることも可能であり、このため、このブーツはあまり高い寸法精度が要求されず、製造の簡略化を図ることができる。

ブーツ材料が熱可塑性エラストマーであるので、この等速自在継手用ブーツは、強度的に優れ、耐磨耗性においても有利である。

以下本発明の実施の形態を図１と図２に基づいて説明する。

等速自在継手用ブーツ１は、図１に示すように、等速自在継手２に取付けられる。等速自在継手２は、内周面に複数の案内溝（トラック溝）３を軸方向に形成した外側継手部材（外輪）４と、外周面に複数の案内溝（トラック溝）５を形成した内側継手部材（内輪）６と、外輪４の案内溝３と内輪６の案内溝５とで協働して形成されるボールトラックに配される複数のボール７と、ボール７を収容するためのポケット８ａを有する保持器８等から構成される。

内輪６の内周にセレーションやスプライン等のトルク伝達手段を介してシャフト１０を結合している。すなわち、シャフト１０の端部には、スプライン２４が形成されたスプライン形成部２５が設けられ、このスプライン形成部２５を内輪６の中心孔に挿入することによって、シャフト１０のスプライン２４と、内輪６の内周面に形成されたスプライン２６とが嵌合する。また、スプライン形成部２５には、スプライン２４の軸方向範囲内に止め輪溝２７が形成され、この止め輪溝２７に止め輪２８が嵌合され、抜け止め機構が構成されている。

なお、等速自在継手２としては、この等速自在継手用ブーツ１を取付けることができるものであればよいので、ツェッパ型、バーフィールド型などの固定式等速自在継手やダブルオフセット型、トリポード型、クロスグルーブ型などの摺動式等速自在継手等の種々のものを使用することができる。

等速自在継手用ブーツ１（以下、単にブーツ１と呼ぶ場合がある）は、例えば、エステル系、オレフィン系、ウレタン系、アミド系、スチレン系等の熱可塑性エラストマーにて形成している。熱可塑性エラストマーはプラスチックとゴムの中間の性質を持っている。熱可塑性エラストマーは、ゴム弾性体でありながら、熱可塑性樹脂の通常の成形機にて加工することができる。また、熱可塑性エラストマーは、自己補強性を有し、補強材を用いることなく十分な強度を有し、しかも、通常のゴム成形での加硫工程を必要とせず、さらには配合の簡素化を図れる等の利点がある。

等速自在継手用ブーツ１は筒状体からなり、外輪４に固定される大径部１１と、内輪６から延びるシャフト１０に固定される小径部１２と、大径部１１と小径部１２との間の蛇腹部１３とを有する。蛇腹部１３は、谷１５と山１６とが軸方向に沿って交互に複数配設されている。このため、このブーツ１は可撓性と軸方向の伸縮性を具備する。なお、谷１５と山１６とは傾斜部１７にて連結されている。

外輪４の開口側の外周面には周方向に沿った環状の係合溝２０が形成され、この係合溝２０を覆うように、ブーツ１の大径部１１が外輪４の開口側に外嵌される。そして、大径部１１の外周面に形成された嵌合溝１８にブーツバンド２１を嵌着することによって、大径部１１を外輪４に固定している。

シャフト１０には、外輪４から所定量突出した位置に、周方向に沿った環状の係合溝２３を有するブーツ取付け部２２が設けられ、この係合溝２３を覆うように、ブーツ１の小径部１２がブーツ取付け部２２に外嵌される。そして、小径部１２の外周面に形成された嵌合溝１９にブーツバンド２１を嵌着することによって、小径部１２をシャフト１０に固定している。

ブーツ１の蛇腹部１３は、７個の山１６と６個の谷１５とを有する。このため、大径部１１および小径部１２に山１６が隣設することになる。ここで、小径部１２から大径部１１に向かって、山１６においては、順次、第１の山１６ａ、第２の山１６ｂ、第３の山１６ｃ、第４の山１６ｄ、第５の山１６ｅ、第６の山１６ｆ、第７の山１６ｇと呼び、谷１５においては、順次、第１の谷１５ａ、第２の谷１５ｂ、第３の谷１５ｃ、第４の谷１５ｄ、第５の谷１５ｅ、第６の谷１５ｆと呼ぶ。

蛇腹部１３は、軸方向中央部の山谷１６、１５を基準として、この基準の山谷１６、１５よりも小径部１２側の山谷１６、１５の肉厚ｍ、ｒ（図２参照）を、基準の山谷１６、１５の基準肉厚よりも小さくし、基準の山谷１６、１５よりも大径部１１側の山谷１６、１５の肉厚を、前記基準肉厚よりも大きくしている。さらに、大径部１１に隣設する山１６（第７の山１６ｇ）の肉厚ｍを前記基準肉厚とするものである。

具体的には、次の表１のように各山１６の肉厚ｍと谷１５の肉厚ｒとを設定する。表１において、Ａは基準肉厚を示し、このＡは使用するブーツ材料等に応じて任意に設定できる。第３の山１６ｃの肉厚ｍ３および第３の谷１５ｃの肉厚ｒ３を基準肉厚としている。

第１の山１６ａの肉厚ｍ１と第２の山１６ｂの肉厚ｍ２とを、それぞれ、基準肉厚Ａよりも０．１５ｍｍ程度小さくしている。第４の山１６ｄの肉厚ｍ４を、基準肉厚Ａよりも０．１ｍｍ程度大きくし、第５の山１６ｅの肉厚ｍ５と第６の山１６ｆの肉厚ｍ６とを、それぞれ、基準肉厚Ａよりも０．１５ｍｍ程度大きくしている。第７の山１６ｇの肉厚ｍ７を基準肉厚Ａとしている。

第１の谷１５ａの肉厚ｒ１と第２の谷１５ｂの肉厚ｒ２とを、それぞれ、基準肉厚Ａよりも０．１５ｍｍ程度小さくしている。第４の谷１５ｄの肉厚ｒ４と第５の谷１５ｅの肉厚ｒ５と第６の谷１５ｆの肉厚ｒ６とを、それぞれ、基準肉厚Ａよりも０．１ｍｍ程度大きくしている。

このように、大径部１１および小径部１２に山１６を隣設させ、軸方向中央部の山谷１６、１５を基準として、この基準の山谷１６、１５よりも小径部１２側の山谷１６、１５の肉厚を、基準の山谷１６、１５の基準肉厚よりもに小さくし、基準の山谷１６、１５よりも大径部１１側の山谷１６、１５の肉厚を、前記基準肉厚よりもに大きくすると共に、大径部に隣設する山の肉厚を前記基準肉厚としたことによって、継手屈曲状態（シャフトの軸心が外輪の軸心に対して傾斜している状態）で使用された場合において、最も大径部１１寄りの谷１５が外輪４の開口端部４ａとシャフト１０とに挟まるのを回避するように変位することができる。

表１のように、山谷１６、１５の肉厚ｍ、ｒを設定することによって、継手屈曲状態で、蛇腹部１３の谷１５が、外輪４の開口端部４ａとシャフト１０とに挟まれることが回避されるので、蛇腹部１３の継手側へのかみ込みによる損傷を防止でき、長期にわたってブーツとしての機能を発揮することができる。また、かみ込みが防止されるので、外径寸法を大きく取る必要がなく、周辺機器との干渉範囲を縮小でき、ブーツ設計の自由度も増す。特に、最も大径部分寄り（大径部最近接位置）の谷１５の径を外輪４のトラック部径よりも小さくして（下げて）、蛇腹長（蛇腹膜長）を確保した設計が可能となり、全体として径方向及び軸方向にコンパクトな設計が可能となる。

ブーツ材料が熱可塑性エラストマーであるので、この等速自在継手用ブーツ１は、強度的に優れ、耐磨耗性においても有利である。

山谷１６、１５の肉厚ｍ、ｒを８５％から１１５％の範囲で増減させることも可能である。この際、任意に選択した２つの山１６および谷１５の肉厚ｍ、ｒの差を一定に維持させることが好ましい。

すなわち、肉厚ｍ、ｒを増減させる場合、前記表１のように設定されるものを基準として、例えば、８５％に減少させたものと、この基準のものと、１１５％に増加させたものとを比較すると、８５％に減少させたものにおける任意の２つの山１６および谷１５の肉厚の差と、この基準のものにおける任意の２つの山１６及び谷１５の肉厚の差と、１１５％に増加させたものにおける任意の２つの山１６及び谷１５の肉厚の差とをそれぞれ同一に設定する。

具体的には、基準のものにおいて、第１の山１６ａの肉厚をｍ１１、第２の山１６ｂの肉厚をｍ１２とし、以下同様に、第ｎの山１６ｎの肉厚をｍ１ｎとし、８５％に減少させたものにおいて、第１の山１６ａの肉厚をｍ２１、第２の山１６ｂの肉厚をｍ２２とし、以下同様に、第ｎの山１６ｎの肉厚をｍ２ｎとし、１１５％に増加させたものにおいて、第１の山１６ａの肉厚をｍ３１、第２の山１６ｂの肉厚をｍ３２とし、以下同様に、第ｎの山１６ｎの肉厚をｍ３ｎとすれば、以下の数１の関係となる。

また、基準のものにおいて、第１の谷１５ａの肉厚をｒ１１、第２の谷１５ｂの肉厚をｒ１２とし、以下同様に、第ｎの谷１５ｎの肉厚をｒ１ｎとし、８５％に減少させたものにおいて、第１の谷１５ａの肉厚をｒ２１、第２の谷１５ｂの肉厚をｒ２２とし、以下同様に、第ｎの谷１５ｎの肉厚をｒ２ｎとし、１１５％に増加させたものにおいて、第１の谷１５ａの肉厚をｒ３１、第２の谷１５ｂの肉厚をｒ３２とし、以下同様に、第ｎの谷１５ｎの肉厚をｒ３ｎとすれば、以下の数２の関係となる。

このように、山谷の肉厚を８５％から１１５％の範囲で増減させることも可能であり、増減させたものであっても、継手屈曲状態で、蛇腹部１３の谷１５が、外輪４の開口端部４ａとシャフト１０とに挟まれることが回避される。このため、このブーツ１では、あまり高い寸法精度が要求されず、製造の簡略化を図ることができる。ブーツ１の挟み込み（噛み込み）回避のためには、任意に選択した２つの山１６および谷１５の肉厚ｍ、ｒの差を一定に維持させるのが好ましい。

ところで、前記表１のように構成した場合には、噛み込みを有効に防止できたが、表２や表３のように肉厚ｍ、ｒを設定すれば、噛み込みを防止できなかった。

すなわち、表２に示すものにおいては、第５の山１６ｅと第６の山１６ｆを基準肉厚Ａよりも０．０５ｍｍ程度大きくし、他の山１６および谷１５の肉厚ｍ、ｒを基準肉厚Ａとしている。

表３に示すものは、第３の山１６ｃと第４の山１６ｄと第７の山１６ｇと第３の谷１５ｃとを基準肉厚Ａとしている。第１の山１６ａと第２の山１６ｂと第１の谷１５ａと第２の谷１５ｂとを基準肉厚Ａよりも０．１ｍｍ程度小さくし、第５の山１６ｅと第６の山１６ｆとを基準肉厚Ａよりも０．０５ｍｍ程度大きくし、第４の谷１５ｄと第５の谷１５ｅと第６の谷１６ｆとを基準肉厚Ａよりも０．１ｍｍ程度大きくしている。

なお、ブーツ材料は、熱可塑性エラストマーが好ましいが、他の樹脂やゴムであってもよい。この場合、適度な可撓性、強度性、シール性、及び耐久性を有する材料を選択するのが好ましい。

山谷１６、１５の数の増減は任意であり、また、基準となる山谷１６、１５も第３の山谷１６、１５に限るものではない。

本発明の実施の形態を示す等速自在継手用ブーツを等速自在継手に装着した状態の断面図である。前記等速自在継手用ブーツの要部拡大断面図である。従来の等速自在継手用ブーツを等速自在継手に装着した状態の断面図である。従来の等速自在継手用ブーツ挟み込み防止構造を示す要部断面図である。従来の他の等速自在継手用ブーツの挟み込み防止構造を示す要部断面図である。

符号の説明

１等速自在継手用ブーツ
２等速自在継手
３案内溝
４外輪
４ａ開口端部
５案内溝
６内輪
７ボール
８ａポケット
８保持器
１０シャフト
１１大径部
１２小径部
１３蛇腹部
１５谷
１６山
１７傾斜部
１８嵌合溝
１９嵌合溝
２０係合溝
２１ブーツバンド
２２ブーツ取付け部
２３係合溝
２４スプライン
２５スプライン形成部
２６スプライン
２７止め輪溝
２８止め輪
１００等速自在継手
１０１外輪
１０１ａ開口部
１０２大径部
１０３内輪
１０４シャフト
１０５小径部
１０６谷
１０７山
１０８蛇腹部
１０９ブーツバンド
１１１円筒状部
Ａ矢印方向
ｍ、ｒ肉厚

Claims

等速自在継手の外側継手部材の開口端部に装着される大径部と、等速自在継手の内側継手部材に連結されたシャフトに装着される小径部と、大径部と小径部との間に設けられ、軸方向に沿って交互に配設される山と谷とを有する蛇腹部とを備えた等速自在継手用ブーツにおいて、大径部および小径部に山を隣設させ、軸方向中央部の山谷を基準として、この基準の山谷よりも小径部側の山谷の肉厚を、基準の山谷の基準肉厚よりも小さくし、基準の山谷よりも大径部側の山谷の肉厚を、前記基準肉厚よりも大きくすると共に、大径部に隣設する山の肉厚を前記基準肉厚とすることを特徴とする等速自在継手用ブーツ。
基準肉厚よりも大きい山の肉厚を、基準肉厚よりも大きい谷の肉厚よりも大きくしたことを特徴とした請求項１の等速自在継手用ブーツ。
蛇腹部は、その山が７個であり、その谷が６個であって、小径部から３番目の山および谷が基準となることを特徴とする請求項１又は請求項２の等速自在継手用ブーツ。
山谷の肉厚を８５％から１１５％の範囲で増減させたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかの等速自在継手用ブーツ。
任意に選択した２つの山および谷の肉厚の差を一定に維持させて、山谷の肉厚を８５％から１１５％の範囲で増減させたことを特徴とする請求項４の等速自在継手用ブーツ。
ブーツ材料が、エステル系、オレフィン系、ウレタン系、アミド系、スチレン系等の熱可塑性エラストマーであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの等速自在継手用ブーツ。