JP5052089B2

JP5052089B2 - 等速ジョイント用ブーツ

Info

Publication number: JP5052089B2
Application number: JP2006278768A
Authority: JP
Inventors: 裕二古田; 智鈴木; 聡鈴木; 賢次大江
Original assignee: JTEKT Corp; Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: JTEKT Corp; Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2006-10-12
Filing date: 2006-10-12
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2026-10-12
Also published as: CN101523070A; CN101523070B; JP2008095842A

Description

本発明は、車両のドライブシャフトなどに用いられている等速ジョイントを被覆する等速ジョイント用ブーツに関する。

車両等の動力伝達装置においては、軸部及び等速ジョイントよりなるドライブシャフトを介して、駆動力がトランスミッションから駆動輪に伝達される。図１０に示すように、ドライブシャフトは、シャフトからなる内方部材８と、内方部材８の両側に配設されたジョイント４１、４２とを有する。一方のジョイント４１は、インボード側で、差動装置等の駆動部材に連結され、他方のジョイント４２は、アウトボード側で、駆動輪などの従動部材に連結される。

ジョイント４１，４２は、たとえば、ボールタイプであり、複数のボール溝８１が円周方向に等間隔で形成された内方部材８と、ボール溝８１内を転動するボール８０と、内方部材８のボール溝８１とボール８０とをカップ部７０に収容する外方部材７とからなる。インボード側のジョイント４１は、転動自在のボール８０を介して入力側の外方部材７から出力側の内方部材８に回転トルクを等速で伝達する。アウトボード側の等速ジョイント４２は、転動自在のボール８０を介して入力側の内方部材８から出力側の外方部材７に回転トルクを等速で伝達する。いずれの等速ジョイント４１，４２も、グリースが封入された蛇腹構造のブーツ１により被覆されて、外部からの異物の侵入が阻止されることによって大角度で滑らかな回転が維持されている。

この等速ジョイント用のブーツ１は、外方部材７に保持される大径筒部２と、大径筒部２よりも小径で内方部材８の軸部８３に保持される小径筒部３と、大径筒部２と小径筒部３とを一体に連結する略円錐台形状の伸縮性の蛇腹部１９とを有する。使用時には、外方部材７と内方部材８とのなす角度（ジョイント角）の変化に応じて蛇腹部１９が変形する。このため、ブーツ１は、ジョイント角が大きくなっても蛇腹部１９の変形によってジョイント４１，４２を確実にシールする。

ドライブシャフトを組み立てるには、まず、内方部材８の両端のボール溝８１にボール８０を配置し、その両端を外方部材７のカップ部７０内部に挿入する。次に、ブーツ１の小径筒部３を内方部材８の軸部８３にクランプ５３にて固定する。また、ブーツ１の大径筒部２を外方部材７のカップ部７０にクランプ５２にて固定する。

ドライブシャフトを車両に組付けるにあたっては、図１１に示すように、内方部材８の中央付近を手８５で把持して持ち上げられる。内方部材８の両端には、外方部材７が回転自在のボール８０を介して配設されている。このため、内方部材８を持ち上げたときに、内方部材８の両端に、所定重量の外方部材７が下方にぶら下がる。このとき、ブーツ１の蛇腹部１９が径方向に変形して、ブーツ１と外方部材７のカップ部７０内部のボール８０とが干渉してしまうことがある。ときには、図１２に示すように、ボール８０が外方部材７からはずれてしまう。ボール８０を外方部材７の中に組み付けるには、ブーツ１をジョイント４１，４２からはずし、更にジョイント４１，４２を分解した後、再度、内方部材８とボール８０と外方部材７とを組み付けてジョイント４１，４２を構成し、ブーツ１をジョイント４１，４２に固定しなければならない。このように、外方部材７からボール８０が外れると、再度ジョイント４１，４２の分解・組み立てを行う必要があり、手間である。

外方部材７からボール８０が外れてしまうのは、ブーツ１の蛇腹部１９の大径筒部２に近い部分が蛇腹形状であるため、剛性が弱く、変形しやすいためであると考えられる。かかる大径筒部２付近の蛇腹部１９の剛性を高める手段として、従来、特許文献１には、大径筒部の近傍に円筒状の剛性形成部を形成することが示されている。
実開平１−６９９１６号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、剛性筒部が円筒形状である。かかる剛性筒部の形状を工夫して更に剛性を高めて、大径筒部付近の剛性を更に高めたいという要望がある。本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、大径筒部付近の剛性を高めて、組付け時の変形を抑制することができる等速ジョイント用ブーツを提供することを課題とする。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の等速ジョイント用ブーツは、大径筒部と、該大径筒部と離間して同軸的に配置され該大径筒部より小径の小径筒部と、該大径筒部と該小径筒部とを連結する中間部と、からなる等速ジョイント用ブーツであって、
前記中間部は、前記小径筒部に一体に連結された伸縮性の蛇腹部と、該蛇腹部及び前記大径筒部に一体に連結された剛性形成部とからなり、
該剛性形成部は、前記蛇腹部から前記大径筒部に向けて拡径しているとともに、前記剛性形成部の外周面は階段状に複数の段部を有し、
前記剛性形成部の内周面は、前記剛性形成部の前記外周面に形成された前記段部の段差よりも小さい階段状の段部をもつことを特徴とする。

上記構成によれば、剛性形成部は、蛇腹部から大径筒部に向けて径が拡大しているとともに、剛性形成部の少なくとも外周面は階段状に複数の段部を有している。階段形状に複数の段部が形成された剛性形成部は、円筒形状の剛性形成部よりも剛性が高い。このため、大径筒部付近の剛性を高めることができる。それゆえ、ジョイントを持ち上げたときにも、外方部材の重量でブーツが下方に変形することを抑制でき、ボールが外方部材から外れることを抑制できる。

以上のように本発明によれば、大径筒部付近の剛性を高めて、組付け時の変形を抑制することができる等速ジョイント用ブーツを提供することができる。

等速ジョイントブーツにおける大径筒部近傍の剛性形成部は、蛇腹部から大径筒部に向けて拡径しているとともに、剛性形成部の少なくとも外周面は階段状に複数の段部を有する。

段部は、径外方向に突出した山部と径内方向に窪んだ谷部とが交互に繰り返されており、谷部と山部との間を略軸方向に連結する側面と、山部と谷部との間を略径方向に連結する端面とを有する。段部の側面は、段部の軸方向に平行であることが好ましい。この場合、剛性形成部は優れた剛性を発揮できる。また、段部の側面は、段部の軸方向に対してテーパー状に傾斜していても良い。この場合にも、ジョイント持ち上げ時に外方部材の重量に耐え得る程度の剛性を発揮できる。段部の端面は、段部の径方向に平行であることが好ましい。この場合、剛性形成部は優れた剛性を発揮できる。また、段部の端面は、段部の径方向に対してテーパー状に傾斜していてもよい。この場合にも、ジョイント持ち上げ時に外方部材の重量に耐え得る程度の剛性を発揮できる。

段部は、剛性形成部の少なくとも外周面に形成されているが、剛性形成部の内周面にも外周面の段部と同様の段部が形成されていてもよい。

剛性形成部の内周面は、剛性形成部の外周面に形成された段部の段差よりも小さい段部をもつ。すなわち、剛性形成部の内周面に形成された段部の段差は、剛性形成部の外周面に形成された段部の段差よりも小さい。段部の段差とは、段部の山部と谷部との距離をいう。このように剛性形成部の内周面に形成された段部の段差が小さい場合には、段差が同じ場合に比べて、外周面の段部の側面と内周面との間の径方向の厚みが大きくなり、また外周面の段部の端面と内周面との間の軸方向の厚みが大きくなる。このため、剛性形成部の剛性が更に向上する。

本発明の範囲外ではあるが、剛性形成部の内周面には、段部が形成されていなくてもよい。この場合には、蛇腹部から大径筒部に向けて、剛性形成部の内周面が直線状に拡径する。そのため、内周面に段部を形成した場合に比べて、更に、外周面の段部の側面と内周面との間の径方向の厚みが大きくなり、また外周面の段部の端面と内周面との間の軸方向の厚みが大きくなる。このため、剛性形成部の剛性が更に向上する。

段部の側面の径方向の厚み（Ａ）に対する端面の径方向の長さ（Ｂ）の比率（Ｂ／Ａ）は小さい方がよく、たとえば、Ｂ／Ａは０．５〜２．０であることが好ましい。０．５未満の場合には、剛性形成部が筒形状に近い形状になり、折り曲げやすくなるおそれがある（比較例２参照）。２．０を超える場合には、端面の長さ（Ｂ）が長すぎて端面に応力集中によるたわみが生じて剛性形成部全体の変形につながるおそれがある。

段部の段数は２以上であればよく、上限は５であることが好ましい。段数が多すぎてもそれに見合う効果の向上は期待できない。

蛇腹部の軸方向の長さ（Ｑ）に対する剛性形成部の軸方向の長さ（Ｐ）の比率（Ｐ／Ｑ）は、０．３〜２．０であることが好ましい。０．３未満の場合には、大径筒部付近が折れ曲がりやすくなるおそれがあり、２．０を超える場合には、蛇腹部が短くなり、ブーツの伸縮性が低下するおそれがある。

剛性形成部の肉厚は蛇腹部の肉厚と同じかそれ以上であることが好ましい。この場合には、剛性形成部の剛性が更に向上する。

また、蛇腹部における剛性形成部との連結部は、径内方向に窪み軸方向断面がＵ字溝形状である窪み部が形成されていることが好ましい。ブーツに外力が加わったときに、Ｕ字形状の窪み部によって蛇腹部の圧縮・伸縮がし易くなり、剛性形成部の変形を更に効果的に抑制できる。

ブーツは、合成樹脂からなり、たとえば、ＴＰＥ（ポリエステル系熱可塑性エラストマー）、ＴＰＯ（ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー）などの熱可塑性エラストマー樹脂、ゴムを用いて、ブロー成形、射出成形などの公知の方法で成形することができる。

以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明する。

（実施例１）
本発明の一実施例にかかる等速ジョイント用ブーツ１は、図１、図２に示すように、大径筒部２と、大径筒部２と離間して同軸的に配置され大径筒部２より小径の小径筒部３と、大径筒部２と小径筒部３とを連結する略円錐台形状の中間部１０とからなる。中間部１０は、小径筒部３に一体に連結された伸縮性の蛇腹部１９と、蛇腹部１９と大径筒部２に一体に連結された剛性形成部１１とからなる。剛性形成部１１は、蛇腹部１９から大径筒部２に向けて拡径しているとともに、剛性形成部１１の外周面１０１及び内周面１０２は、それぞれ階段状に複数の段部６１，６２を有する。

図３（ａ）に示すように、剛性形成部１１の外周面１０１の段部６１は、径外方向に突出した山部Ｍと径内方向に窪んだ谷部Ｖとが交互に繰り返されており、谷部Ｖと山部Ｍとの間を軸方向に連結する側面６１１と、山部Ｍと谷部Ｖとの間を径方向に連結する端面６１２とを有する。段部６１の側面６１１は、段部６１の軸方向に平行であり、段部６１の端面６１２は段部６１の径方向に平行である。山部Ｍにおける側面６１１と端面６１２のなす角度は直角、谷部Ｖにおける端面６１２と側面６１１とのなす角度も直角である。

外周面１０１の側面６１１の径方向の厚み（Ａ）に対する端面６１２の径方向の長さ（Ｂ）の比率（Ｂ／Ａ）は１．３９である。

剛性形成部１１の内周面１０２の段部６２は、径外方向に突出した山部ｍと径内方向に窪んだ谷部ｖとが交互に繰り返されており、谷部ｖと山部ｍとの間を略軸方向に連結する側面６２１と、山部ｍと谷部ｖとの間を略径方向に連結する端面６２２とを有する。側面６２１は、段部６２の軸方向に対して剛性形成部１１の拡径する側に傾斜している。端面６２２は、段部６２の径方向に対して剛性形成部１１の拡径する側に傾斜している。

剛性形成部１１の内周面１０２の段部６２の山部ｍと谷部ｖとの間の距離すなわち段部６２の段差ｈは、外周面５１の段部６１の山部Ｍと谷部Ｖとの間の距離すなわち段差Ｈよりも小さい。

剛性形成部１１のもっとも薄い部分の肉厚Ｄは蛇腹部１９の肉厚ｄと同程度である。
剛性形成部１１の外周面１０１の段部６１及び内周面１０２の段部６２の数はいずれも４つである。図１に示すように、蛇腹部１９は、山部Ｘと谷部Ｙとが繰り返され、その間を三角形状に連結する右上がり斜面１９１と左上がり斜面１９２とをもつ。

蛇腹部１９における剛性形成部１１との連結部は、径内方向に窪み軸方向断面がＵ字溝形状である窪み部１８が形成されている。蛇腹部１９の軸方向の長さＱに対する剛性形成部１１の軸方向の長さＰの比率（Ｐ／Ｑ）は、０．５である。

ブーツ１は、合成樹脂からなり、たとえば、ＴＰＥ（ポリエステル系熱可塑性エラストマー）、ＴＰＯ（ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー）などの熱可塑性エラストマー樹脂を用いて、ブロー成形で形成される。

図２、図１０に示すように、ブーツ１は、内方部材８と外方部材７との間を連結するジョイント４１、４２を被覆する。ジョイント４１，４２の外方部材７のカップ部７０にはブーツ１の大径筒部２を、内方部材８の軸部８３には小径筒部３を嵌め込む。そして、大径筒部２及び小径筒部３の外周面２２，３２にリング状のクランプ５２，５３をかしめて締結する。

等速ジョイント用のブーツ１は、図１０に示すように、シャフトからなる内方部材８と外方部材７との間のジョイント部４１、４２を覆うことにより、その内部のグリースの漏れを防止するとともに内部に水や埃の侵入を防止する。ブーツ１の大径筒部２の内周面２１には、外方部材７のカップ部７０を弾接させて、その外周面側からのクランプ５２の締結力により固定する。また、小径筒部３は、内方部材８の軸部８３に固定する。内方部材８の端部８４は、同軸的に外方部材７のカップ部７０に挿入されている。内方部材８の端部８４と外方部材７のカップ部７０との間には周方向に複数のボール８０が介在されていて、内方部材８と外方部材７とを揺動自在に連結している。そして、外方部材７及び内方部材８のうち駆動側の部材から、内方部材８及び外方部材７のうち従動側の部材へ、回転トルクが等速で伝達される。

（実施例２）
本例の等速ジョイント用ブーツは、図４に示すように、剛性形成部１２の外周面１０１の段部６１が実施例１よりも径外方向に突出して、段部６１の側面６１１が軸方向に対して傾斜している。段部６１の端面６１２は径方向と平行である。その他は実施例１と同様である。

（比較例１）
本比較例のブーツでは、図５に示すように、剛性形成部１５が蛇腹部１９から大径筒部２に向けて広がる碗形状であり、その外周面１０１及び内周面１０２に段部がない。その他の点は、実施例１と同様である。

（比較例２）
本比較例のブーツでは、図６に示すように、剛性形成部１６の全体が円筒状である点が、実施例１と相違する。剛性形成部１６の径は、蛇腹部１９よりも大きく大径筒部２よりも小さい。その他の点は実施例１と同様である。

（比較例３）
本比較例のブーツでは、図７に示すように、剛性形成部１７が蛇腹形状である点が、実施例１と相違する。剛性形成部１７は、谷部Ｗと山部Ｎが２回繰り返される形状である。剛性形成部１７と蛇腹部１８との間の連結部には谷部１８０が形成されている。その他の点は実施例１と同様である。

（評価）
実施例１，２及び比較例１〜３のブーツについて下記の物性を評価した。
（折り曲げトルク）ブーツの剛性形成部を折り曲げるのに必要なトルクを測定した。必要なトルクを４段階で評価した。◎は非常に大きい、○は大きい、△は中程度、×は小さいトルクで剛性形成部を折り曲げることができた場合を示す。
（疲労性）ブーツの剛性形成部を所定角度で折り曲げた状態で高熱環境下で所定時間放置する実験を行った。実験前後で応力変化を測定し、応力変化が所定量以下の場合の耐久時間を求めた。耐久時間が所定時間以上の場合を○、所定時間未満の場合を×とした。
（干渉性）図１０に示すように、ブーツ１の大径筒部２を外方部材７のカップ部７０にクランプ５２を用いて固定し、小径筒部３を内方部材８の軸部８３にクランプ５３を用いて固定した。これにより、カップ部７０とボール８０と内方部材８の端部８４とからなるジョイント４１，４２にブーツ１を組み付けた。この状態で、内方部材８を持ち上げたときに、ブーツがボールや外方部材と干渉するか否かについて調べた。外方部材やボールと干渉しない場合を○、干渉する場合を×とした。

以上の各測定結果から総合的に判断して、ブーツの総合特性について、◎（最良）、○（良）、△（普通）、×（不良）で評価した。評価結果を表１に示した。

同表より、実施例１，２は、いずれの物性評価についても良好な結果が得られた。これに対して、比較例１〜３は折り曲げトルクが小さく、剛性形成部の剛性が低かった。

以上の評価より、実施例１，２は、剛性形成部の剛性が高く、外力に対して変形しにくい形状であることがわかった。その理由は、実施例１，２の剛性形成部は階段状の複数の段部を有するため、比較例１の碗形状、比較例２の円筒形状、比較例３の蛇腹形状に比べて、高い剛性が得られたと考えられる。

また、実施例１ではブロー成形にてブーツを作製している。このため、ブーツの内周面は、外周面と同じ形状に成形しにくく、外周面よりもゆるやかな傾斜をもつ傾向にある。それゆえ、実施例１では、図３（ｂ）に示すように、剛性形成部１１の内周面１０２は径方向に対して傾斜した端面６２２と、軸方向に対して傾斜した側面６２１とをもつことになる。剛性形成部１１の内周面１０２に形成された段部６２の段差ｈは、外周面１０１に形成された段部６１の段差Ｈよりも小さい。このため、両者の段差Ｈ、ｈが同じ場合（図3(ｂ)中の点線）に比べて、外周面１０１の段部６１の側面６１１と内周面１０２との間の径方向の厚みＬ１が大きくなり、また外周面１０１の段部６１の端面６１２と内周面１０２との間の軸方向の厚みＬ２が大きくなる。このことも剛性形成部１１の剛性向上の要因であると考えられる。

参考例として、射出成形などで成形した場合には、図８に示すように、剛性形成部１３の内周面１０２を外周面１０１と同形状に成形することも可能である。この場合には、外周面１０１の段部６１の側面６１１と内周面１０２との間の径方向の厚みＬ１が蛇腹部１９の厚みｄと同程度になり、また外周面１０１の段部６１の端面６１２と内周面１０２との間の軸方向の厚みＬ２も蛇腹部１９の厚みｄと同程度となる。この場合でも、剛性形成部１３は階段形状であるため、円筒形状より断面係数が高い。それゆえ、剛性形成部１３は、高い剛性を発揮し、持ち上げられたときに変形しにくく、ボールや外方部材と干渉することを抑制できる。

また、他の参考例として、図９に示すように、剛性形成部１４の外周面１０１には階段形状の段部６１が形成され、その内周面１０２は段部がなく、蛇腹部１９から大径筒部２に向けて直線状に傾斜した傾斜面６３とすることができる。この場合には、実施例１の場合よりも、外周面１０１の段部６１の側面６１１と内周面１０２との間の径方向の厚みＬ１が大きくなり、また外周面１０１の段部６１の端面６１２と内周面１０２との間の軸方向の厚みＬ２が大きくなる。このため、実施例１よりも更に高い剛性が得られる。

実施例１の等速ジョイント用ブーツの断面図である。実施例１における、等速ジョイントにブーツを組付けた状態の断面図である。実施例１の剛性形成部の断面説明図である。実施例２の等速ジョイント用ブーツの断面図である。比較例１の等速ジョイント用ブーツの断面図である。比較例２の等速ジョイント用ブーツの断面図である。比較例３の等速ジョイント用ブーツの断面図である。参考例の剛性形成部の断面説明図である。他の参考例の剛性形成部の断面説明図である。ドライブシャフトの断面図である。従来例のドライブシャフトを持ち上げたときの問題点を示す説明図である。従来例のドライブシャフトを持ち上げたときの問題点を示す説明図である。

符号の説明

１：ブーツ、２：大径筒部、３：小径筒部、４１，４２：ジョイント、７：外方部材、８：内方部材、１１、１２，１３、１４：剛性形成部、１８：窪み部、１９：蛇腹部、６１，６２：段部、７０：カップ部、８０：ボール、８１、ボール溝、１０１：外周面、１０２：内周面、６１１、６２１：側面、６１２、６２２：端面

Claims

大径筒部と、該大径筒部と離間して同軸的に配置され該大径筒部より小径の小径筒部と、該大径筒部と該小径筒部とを連結する中間部と、からなる等速ジョイント用ブーツであって、
前記中間部は、前記小径筒部に一体に連結された伸縮性の蛇腹部と、該蛇腹部及び前記大径筒部に一体に連結された剛性形成部とからなり、
該剛性形成部は、前記蛇腹部から前記大径筒部に向けて拡径しているとともに、前記剛性形成部の外周面は階段状に複数の段部を有し、
前記剛性形成部の内周面は、前記剛性形成部の前記外周面に形成された前記段部の段差よりも小さい階段状の段部をもつことを特徴とする等速ジョイント用ブーツ。