JP4975341B2 - 等速自在継手用ブーツの取り付け構造 - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車や各種産業機械の動力伝達機構に組み込まれる等速自在継手の内側継手部材に連結されたシャフトと、その等速自在継手のシール性を確保する等速自在継手用ブーツとの取り付け構造に関する。

例えば自動車や各種産業機械の動力伝達機構に組み込まれる等速自在継手には、継手内部への塵埃などの異物侵入防止や継手内部に封入されたグリースの漏れ防止のため、蛇腹状の等速自在継手用ブーツが装着される。

この種のブーツ１０１は、例えば図４に示すように、等速自在継手１０２の外輪１０４に固定される大径部１１０と、内輪１０６から延びるシャフト１０９に固定される小径部１１１と、大径部１１０と小径部１１１との間で谷部１１３と山部１１２とが交互に形成された蛇腹部１１４とを有する。ブーツ１０１は、その大径部１１０および小径部１１１を締め付けバンド１１８により外輪１０４およびシャフト１０９にそれぞれ固定することにより取り付けられている。

ブーツ１０１の大径部１１０および小径部１１１の外周面には、凹溝１１７がそれぞれ設けられ、各凹溝１１７に締め付けバンド１１８が嵌合される。一方、シャフト１０９のブーツ取付部１２２には、凹溝１２０と、この凹溝１２０の両側の周方向突起部１２３，１２４とが設けられている。この場合、ブーツバンド１１８の締め付けによって、周方向突起部１２３，１２４をブーツ１０１の小径部１１１の一部に食い込ませることによって、シール性を確保している（図５参照）。
実開平４−１２８５３６号公報

ところで、等速自在継手用ブーツの取り付け構造では、ブーツ素材として熱可塑性エラストマーが広く採用されており、締め付けバンド１１８により拘束されるブーツ１０１の固定部（大径部１１０および小径部１１１）、特に、ブーツ１０１の小径部１１１は、シャフト１０９の周方向突起部１２３，１２４がブーツ１０１の小径部１１１の内径面に食い込むことによってシール性を確保する仕様が主流となっている。

しかしながら、ブーツ１０１の小径部１１１におけるシール性は、ブーツ１０１の経時変化により低下する。そのため、シャフト１０９の周方向突起部１２３，１２４がブーツ１０１の小径部１１１の内径面に食い込むことによる締め付け効果が十分でなくなる。

近年、熱可塑性エラストマーからなる樹脂ブーツは、ゴム製ブーツ（ＣＲブーツ）に比べて、疲労性や摩耗性などの耐久性、高速回転性（回転時振れ廻り性）に優れるため、普及しているが、熱可塑性エラストマーの圧縮永久歪みが大きく、反発力が低下するため、このような樹脂ブーツでは高温に曝されるとシール性が低下し易い。

特に、デファレンシャルギア側（インボード側）での高温環境下(高温雰囲気下)でこの傾向が著しく、ブーツ１０１のシール性低下が加速される。このため、従来のようなシール構造では、長期に渡って安定したシール機能を発揮することが困難で、シール性の低下によりブーツ１０１とシャフト１０９との間からグリース漏れが発生することがある。

なお、ブーツ１０１の経時変化によりシール性が低下することを抑制する手段として、シャフト１０９のブーツ取付部１２２とブーツ１０１の小径部１１１との間にＯリングを介在させることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、このＯリングによりブーツ１０１の経時変化によるシール性低下を抑制するためには、このＯリングにどのような素材を使用するかが重要であるにもかかわらず、最適な素材が明確でないというのが現状であった。

そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、高温環境下での使用であっても、シール性の低下を抑えることができ、安定したシール性を長期に亘って確保し得る等速自在継手用ブーツの取り付け構造を提供することにある。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、等速自在継手の内側継手部材から延びるシャフトと、そのシャフトに締め付けバンドにより固定される小径部を有する熱可塑性エラストマー製の等速自在継手用ブーツとを備え、ブーツ小径部の内径面に、内径方向に突出する突出部を設けると共に、シャフトのブーツ取付部に、軸方向に離間した二条の周方向突起部と、周方向突起部の間に位置する凹溝とを設け、ブーツ小径部をシャフトのブーツ取付部の外周に嵌合し、シャフトの凹溝にブーツ小径部の突出部を配置した状態でブーツ小径部の外径面を締め付けバンドで締め付けることにより、周方向突起部をブーツ小径部の内径面に食い込ませてブーツ小径部をシャフトに固定し、シャフトの周方向突起部間の凹溝とブーツ小径部の突出部との間のすき間に、ブーツ素材よりも圧縮永久歪み量の小さいリング状のシール部材を介在させたことを特徴とする。

本発明では、シャフトのブーツ取付部の凹溝とブーツのシャフト固定部との間にリング状のシール部材を介在させたことにより、熱などの影響を受けて経時変化によりブーツのシール性が低下したとしても、シール部材によりブーツのシール性低下を補完してそのシール性の低下を抑制する。

また、このシール部材は、ブーツ素材よりも圧縮永久歪み量が小さい素材からなることから、ブーツがその圧縮永久歪みにより反発力が低下してシール性が得られなくなった状態でも、シール部材がブーツに代わってシール性を確保する。

本発明におけるシール部材は、ブーツ素材よりも圧縮永久歪み量が小さい素材からなるＯリングを使用することが最適である。

また、このシール部材は、二個以上配設することが可能である。このようにシール部材を複数個配設すれば、ブーツの経時変化によるシール性低下を抑制することがより一層確実となる。

さらに、このシール部材は、ブーツのシャフト固定部およびシャフトの凹溝に適合した断面形状を有することが望ましい。このようにすれば、シール部材のシール機能を確実なものとすることができる。

本発明によれば、シャフトの周方向突起部間の凹溝とブーツのシャフト固定部との間に、ブーツ素材よりも圧縮永久歪み量の小さいリング状のシール部材を介在させたことにより、熱などの影響を受けて経時変化によりブーツのシール性が低下しても、シール部材によりブーツのシール性低下を補完してそのシール性の低下を抑制できる。

また、このシール部材は、ブーツ素材よりも圧縮永久歪み量が小さい素材からなることから、ブーツがその圧縮永久歪みにより反発力が低下してシール性が得られなくなった状態でも、シール部材がブーツに代わってシール性を確保できる。

その結果、高温環境下での使用であっても、シール性の低下を抑えることができ、安定したシール機能を長期に亘って発揮させることができる。

図１は、本発明の実施形態の取り付け構造を採用した等速自在継手２と等速自在継手用ブーツ１を示す。

この等速自在継手２は、内周面に複数のトラック溝３を軸方向に形成した外側継手部材としての外輪４と、外周面に複数のトラック溝５を形成した内側継手部材としての内輪６と、外輪４のトラック溝３と内輪６のトラック溝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を有するケージ８とで主要部が構成されている。また、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９を結合している。

なお、等速自在継手２としては、このブーツ１を取付けることができるものであればよいので、固定式等速自在継手あるいは摺動式等速自在継手のいずれであってもよい。

ブーツ１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される。熱可塑性エラストマーは樹脂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、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。

ブーツ１は、等速自在継手２の外輪４の開口端部に装着される外輪固定部としての大径部１０と、等速自在継手２の内輪６に連結されたシャフト９に装着されるシャフト固定部としての小径部１１と、大径部１０と小径部１１との間で軸方向に沿って交互に配設される山部１２と谷部１３とを有する蛇腹部１４とを備える。山部１２と谷部１３とは傾斜部１５にて連結されている。

外輪４の開口部側の外周面に周方向切欠きからなるブーツ取付部１６が設けられ、このブーツ取付部１６に大径部１０が外嵌される。この大径部１０の外周面に形成された嵌合溝１７に締め付けバンド１８を締着することによって、大径部１０を外輪４に固定している。

シャフト９には、外輪４から所定量突出した位置に、図１および図２に示すように、周方向に沿ったブーツ取付用凹溝２０を有するブーツ取付部２２が設けられ、小径部１１がブーツ取付部２２に外嵌される。このとき、ブーツ取付部２２の凹溝２０には、ブーツ１の小径部１１の内径面に内径方向に突出して設けられた突出部１９が配置される。この小径部１１の外周面に形成された嵌合溝１７に締め付けバンド１８を締着することによって、小径部１１をシャフト９に固定している。

このブーツ取付部２２には、シャフト外径面に凹溝２０が設けられ、その凹溝２０の開口端（軸方向端）に二条の周方向突起部２３，２４が設けられている。この周方向突起部２３，２４は、その外径寸法が同一であって、ブーツ取付部２２の外径寸法よりも大きく設定している。

ブーツ１の小径部１１は、シャフト９のブーツ取付部２２にシール部材３０を介して装着される。つまり、シャフト９の周方向突起部２３，２４間に位置する凹溝２０とブーツ１の小径部１１（突出部１９）の内径面との間のすき間４０に、ブーツ素材よりも圧縮永久歪み量の小さいリング状のシール部材３０を介在させる。

このシール部材３０としては、ブーツ素材よりも圧縮永久歪み量が小さい素材からなるＯリングが最適である。ここで、ブーツ１の素材としては、疲労性や摩耗性などの耐久性、耐熱老化性、耐油性、高速回転性（回転時振れ廻り性）に優れ、安定した機能を発揮する熱可塑性エラストマーがある。また、シール部材３０の素材としては、ブーツ素材である熱可塑性エラストマーよりも圧縮永久歪み量が小さいＣＲ、ＮＢＲ、シリコンあるいはフッ素ゴムなどが好適である。なお、他のブーツ素材としては、クロロプレン等のゴム材料であってもよい。

このようにシャフト９のブーツ取付部２２の凹溝２０とブーツ１の小径部１１の内径面との間にリング状のシール部材３０を介在させたことにより、熱などの影響を受けて経時変化によりブーツ１のシール性が低下したとしても、シール部材３０によりブーツ１のシール性低下を補完してそのシール性の低下を抑制することができる。

また、このシール部材３０は、ブーツ素材である熱可塑性エラストマーよりも圧縮永久歪み量が小さい素材からなることから、ブーツ１がその圧縮永久歪みにより反発力が低下してシール性が得られなくなった状態でも、シール部材３０がブーツ１に代わってシール性を確保する。

この実施形態では、１個のシール部材３０を介在させた場合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、二個以上のシール部材３０を配設するようにしてもよく、その数は任意である。このようにシール部材３０を複数個配設すれば、ブーツ１の経時変化によるシール性低下を抑制することがより一層確実となる。

また、シール部材３０は、Ｏリング等のリング状のもので、その断面形状も、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように円、楕円、四角など種々のものが可能である。一方、ブーツ１の小径部１１の内径面も、平坦なもの以外に周方向突起を設けたものもあり、また、シャフト９の凹溝２０も、その断面形状が半円形状、三角形状、台形状、矩形状等の種々のものがある。従って、シール部材３０の断面形状は、ブーツ１の小径部１１の内径面およびシャフト９の凹溝２０に適合した断面形状とすればよい。このようにすれば、シール部材３０のシール機能を確実なものとすることができる。

本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

本発明の実施形態で、ブーツを等速自在継手に装着した状態を示す断面図である。 図１の要部拡大断面図である。 シール部材の断面形状で、（ａ）は円形、（ｂ）は楕円形、（ｃ）は四角形を示す断面図である。 等速自在継手用ブーツの取り付け構造の従来例で、ブーツを等速自在継手に装着した状態を示す断面図である。 図５の要部拡大断面図である。

符号の説明

１ 等速自在継手用ブーツ
２ 等速自在継手
４ 外側継手部材（外輪）
６ 内側継手部材（内輪）
９ シャフト
１１ シャフト固定部（小径部）
１８ 締め付けバンド
２０ 凹溝
２２ ブーツ取付部
２３，２４ 周方向突起部
３０ シール部材（Ｏリング）

Claims (2)

1. 等速自在継手の内側継手部材から延びるシャフトと、そのシャフトに締め付けバンドにより固定される小径部を有する熱可塑性エラストマー製の等速自在継手用ブーツとを備え、
   ブーツ小径部の内径面に、内径方向に突出する突出部を設けると共に、前記シャフトのブーツ取付部に、軸方向に離間した二条の周方向突起部と、周方向突起部の間に位置する凹溝とを設け、
   ブーツ小径部を前記シャフトのブーツ取付部の外周に嵌合し、前記シャフトの凹溝にブーツ小径部の突出部を配置した状態でブーツ小径部の外径面を締め付けバンドで締め付けることにより、周方向突起部をブーツ小径部の内径面に食い込ませてブーツ小径部を前記シャフトに固定し、
   前記シャフトの周方向突起部間の凹溝とブーツ小径部の突出部との間のすき間に、ブーツ素材よりも圧縮永久歪み量の小さいリング状のシール部材を介在させたことを特徴とする等速自在継手用ブーツの取り付け構造。
2. 前記シール部材は、Ｏリングである請求項１に記載の等速自在継手用ブーツの取り付け構造。

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