JP5073319B2 - 等速ジョイント用ブーツ - Google Patents
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Description
このようなブーツTBは、例えば、ディファレンシャルギア(デフ)側またはハブ側の等速ジョイントJの外筐Gの外周面G1に嵌合される環状の大径側端部T1と、シャフトSの外周面S1に嵌合固定される環状の小径側端部T2と、前記大径側端部T1と小径側端部T2との間にわたって形成される円すい状の蛇腹部Vで構成されている。
すなわち、このような作業現場では、例えば、ハブ側の等速ジョイントJをハブに取付け固定する際に、取付け作業側の等速ジョイント(ハブ側の等速ジョイント)を片手でハブ側に当て付け、デフ側の等速ジョイントは何等保持されていない、いわゆる片持ち状態で固定作業を行っていた。
このようにシャフトSが自重で下がった状態のまま作業を続けていたのでは、その下がった(傾いた)シャフトSによりブーツの蛇腹部に過大な応力が掛かってしまい、蛇腹部Vに損傷を来たす虞がある。
そこで、従来から、図7に示す特許文献1に開示の図のように、金属製のアダプタAを等速ジョイントJの外筐GとブーツTBの大径側端部との間に一体に配し、シャフトSの傾きによる応力が直接蛇腹部Vに掛からないように配慮しているものが知られている。
等速ジョイントJ,アダプタA,ブーツTBの三つの部材をそれぞれ嵌合固定して一体化する工程が必要で、かつそれぞれの嵌合部位におけるシール性を高める必要性もあり、工程コスト手間などからコスト高騰を招いていた。
(2)欠品不良の虞
等速ジョイントJの外筐外周面G1とアダプタ内周面A2との金属部品同士の嵌合部位のシール性を図るため、その嵌合部位にOリング(図示省略)を別途配する必要がある。この時、等速ジョイントJとアダプタAとの嵌合作業においてOリングの組み込み忘れが発生する虞がある。このように、別途Oリングなどの別部品を介在する必要があることから、その別部品が要因となって欠品不良となる場合も考えられる。また、嵌合時においてOリングを傷めてしまう虞も考えられる。
(3)外部に露出する境界部が多いことによるグリース漏れの虞
等速ジョイントJの外筐外周面G1とアダプタ内周面A2との金属部材同士の境界、アダプタ外周面A1とブーツ内周面TB2の金属部材と樹脂部材との境界と、いわゆる接続部分が複数箇所存在するため、ジョイント内部のグリース漏れを招く要因も多くなる。
(4)金属同士の接触による不具合
アダプタAとシャフトSの金属部材同士の接触であるため、シャフトSに損傷を招く虞がある。また、このアダプタAは、その内面で、等速ジョイントを構成しているベアリング部品としてのボールBの軸方向への抜け防止も図っている。しかし、金属製のアダプタAとボールBとの金属部材同士の接触が生じるため、ボールBの外周面に損傷を与える虞があり、ボールBの転動に支障を来たす虞も考えられる。
前記等速ジョイントに接続されたシャフトが挿入される環状の小径側端部と、
谷部と山部とを有し、前記小径側端部と連続して設けられる蛇腹部と、
前記大径側端部と前記蛇腹部との間で連続して設けられ、前記シャフトの倒れを規制する環状の倒れ規制部とで構成されていることを特徴とする等速ジョイント用ブーツとしたことである。
前記倒れ規制部は、前記蛇腹部寄りの端部の内径が前記第1の谷部の内面の内径と略同等であって、かつ、軸方向の長さが前記第1の谷部から前記第2の谷部までの軸方向の長さよりも長い断面視円筒形状の内周面部を少なくとも有することを特徴とする等速ジョイント用ブーツとしたことである。
前記倒れ規制部は、前記蛇腹部寄りの端部の内径が前記第1の谷部の内面の内径と略同等の最小径部を有し、かつ、軸方向の長さが前記第1の谷部から前記第2の谷部までの軸方向の長さよりも長い断面視円すい形状の内周面部を少なくとも有することを特徴とする等速ジョイント用ブーツとしたことである。
第1の山部の外径をa、第1の谷部の内径をbとし、
前記倒れ規制部と前記蛇腹部との境界位置から前記第1の山部までの径方向高さを
1/2(a−b)としたときに、
t≧1/4(a−b)の関係にあることを特徴とする等速ジョイント用ブーツとしたことである。
なお、本実施例では、本発明の等速ジョイント用ブーツTBが適用される等速ジョイントJの一例として、例えば外筐Gと、該外筐G内に収容される内輪Nと、外筐Gと内輪Nとの間に組み込まれる複数個のボールBと、該ボールBを転動可能に保持するケージCからなるものとするが、本発明の等速ジョイント用ブーツTBが適用される等速ジョイントJは特にこれに限定解釈されるものではなく、周知一般の固定式ジョイント、摺動式ジョイントなど本発明の範囲内で適宜選択可能である。
さらに、バンド溝12の軸方向端部には、バンドが軸方向にずれることを防止するための段部13,14が形成されている。なお、本実施例では、蛇腹部V寄りの端部には全周にわたって段部(小径側端部寄りの立ち上り部)13が突設され、そして開口寄りの端部には周方向で段部14が2箇所断続的に突設されている。この段部14は、周方向でさらに細かく断続的に設けるものとすることも可能で、また端部の全周にわたって連続して設けるものとすることも可能である。
この大径側の突条15の形状及び配設本数は特に限定されず本発明の範囲内で設計変更可能である。なお、この突条15は、バンド溝12の軸方向略中央に対応して内周面9に構成している。
また、前記大径側の突条15の断面形状は、例えば図3に示すように、断面視円弧状であるが、断面視三角形状などの任意形状であってもよく、シール性能を向上することができる形状であれば特に限定はされない。そして、ブーツTBの軸方向(突条15の幅方向)における突条15の先端15aの位置は、突条15の略中央部分に設けられているが、軸方向にずれている形態であってもよく本発明の範囲内である。
この小径側のバンド溝1には、ブーツTBを前記シャフトSに締結するためのバンド(図示省略)が装着される。
また、前記小径側のバンド溝1におけるブーツTBの軸方向端部には、バンドが軸方向にずれることを防止するための段部2,3が形成されている。なお、本実施例では、蛇腹部V寄りの端部には全周にわたって段部2が設けられ、そして開口寄りの端部には全周にわたって段部3が4箇所断続的に設けられている。
なお、この段部3は、周方向の全周にわたって突条に設けるものとすることも可能である。
そして、各谷部5および山部6は、それぞれ倒れ規制部R2側から小径側端部T2側に向かうにつれて径が小さく設定され、その結果、蛇腹部Vは、全体として可撓性を有し、屈曲可能な略円すい状に形成されている。
なお、蛇腹部Vの構成は本実施例に何等限定されるものではなく、本発明の範囲内で谷部5と山部6の配設数やそれぞれの谷部5、山部6の角度などが設計変更可能である。
ボール受け部R21の外周面17は、例えば本実施例では、大径側端部T1の円筒状の外周面11と同一の外径をもって連続して軸方向に延設された円筒状に形成されている。なお、この外周面17の形状も本実施例形状に限定解釈されるものではなく本発明の範囲内で設計変更可能である。
また、本実施例のボール受け面16は、等速ジョイントJを構成するボールBの曲率と同じ曲率に形成されている。
本実施例のようにボール受け面16の曲率をボールBの曲率と同じ曲率とすることで、ボールBの接触面積を大きくとる事ができ、ボールB及びボール受け部R21の変形や損傷を防ぐことができる。また、ボール受け面16を湾曲させた面としているためボールBを確実に捉える事が出来る。
すなわち、D1>D2の場合、シャフトが支持部R22に規制される前に蛇腹の谷部5aに接触し、蛇腹を変形させてしまう虞がある。また、D1<D2の場合、車体への取り付け作業後もシャフトが支持部R22に規制されてしまい等速ジョイント本来の揺動角度が取れなくなる虞がある。
なお、本実施例の場合、内周面部18が軸方向全域にわたって同一径である円筒形状に形成しているため、この内周面部18の内径D1はどの位置であっても同一径であるが、少なくとも蛇腹部V寄りの端部の内径D1が前記第1の谷部5aの内面内径D2と略同等であって、かつ、その内径D1が内周面部18の最小径部であれば内周面部18は図示した円筒形状に限らず、その他の筒形状が本発明の範囲内で任意に選択可能である。
このように、L3>L4とすることで倒れ規制部R2に接触し始めるときのシャフトの倒れ角度を小さくすることが出来る。例えば、取り付け作業時などにおいて、シャフトSが自重で傾き、シャフトSの自重が支持部R22の内周面部18に掛かり、支持部R22を外方へと押圧する応力が作用しやすくなる。
つまりL3>L4の関係にすることによって、ジョイントの実使用範囲(実車での作動角)にてシャフトと干渉することなく、車体への取り付け作業時のみ、倒れ規制部R2がシャフトと接触し、シャフトの傾きを規制することが出来る。
これに対し、L3≦L4の場合には、倒れ規制部R2に接触し始めるときのシャフトの倒れ角度が大きくなり、内径端縁7が軸中心方向に倒れ込んでシャフトに噛み込まれる虞がある。また、取り付け作業時などにおいてシャフトが大きく折れ曲がることになり危険であるとともに、作業性も悪い。
このように、10mm以上離れた位置に内周面部18の他端19を位置させたのは、立ち上り部13から軸方向で小径側端部T2方向へと10mm以上離さないと抑制力を確保できない(てこの原理)からである。また、10mmより小さく(てこの支点に近づけることになる)した場合、強度を上げるためには、バンド溝12の肉厚を極端に厚くしなければならずコストアップ、重量アップになってしまう虞がある。
また、蛇腹部Vとの境界に位置する倒れ規制部R2の端面、すなわち円筒状面部20cの端縁(前述の外径端縁8と同じ)と内周面部18の端縁(前述の内径端縁7と同じ)との間(ブーツTBの軸心に対して直交する方向)に延設された端面(大径側端部の円環状の開口端面T11と同じ)は、ブーツTBの軸心に対して直交する径方向の平端面としている。
こうすることで、車に装着されてシャフトSが傾いて蛇腹部Vが折り畳まれたとき(圧縮されたとき)に、その全荷重を分散荷重で受け止めるようにしている。従って、蛇腹部Vの損傷を防止し耐久性が向上する。
支持部R22の径方向厚さをt、第1の山部6aをa、第1の谷部5aをbとし、大径側端部T1の支持部R22と蛇腹部Vとの境界位置(前述の内径端縁7)から第1の山部6aまでの軸方向高さを、
1/2(a−b)としたときに、t≧1/4(a−b)の関係にあるものとしている。
このような関係を具備するものとしたことにより、前述の自重によるシャフト倒れをシャフトSが蛇腹部Vを変形する前に規制し、ブーツ損傷を防止することが出来る。
支持部22に掛かるシャフトSの自重(シャフトSの自重+他方のジョイントの自重)による応力は、応力吸収部R3の弾性変形によって吸収されるため、バンド溝12の段部13付近での亀裂などの発生を防止することができる。
従って、例えば取り付け作業時などにおいて、シャフトSが自重で傾き、シャフトSの自重が支持部R22の内周面部18に掛かり、支持部R22を外方へと押圧する応力が作用したとしても、その応力をこの応力吸収部R3で吸収し、大径側端部T1、特に薄肉なバンド溝12にまで及ばせないようにしている。
先行技術によれば、等速ジョイントJの外筐外周面G1と金属製アダプタ内周面A2との金属部材同士の境界、金属製アダプタ外周面A1とブーツ内周面TB2の金属部材と樹脂部材との境界と、いわゆる接続部分が複数箇所存在するため、ジョイント内部のグリース漏れを招く要因も多かったが、本実施例1によればブーツTBと等速ジョイントJとの1カ所だけの接続となるため、そのような問題も解消される。
先行技術によれば、金属製アダプタAとシャフトSの金属部材同士の接触であるため、シャフトSに損傷を招く虞があったが、本実施例1によれば樹脂部材と金属部材との接触となることからそのような問題も解消される。
また、先行技術によれば、金属製アダプタAとボールBとの金属部材同士の接触も生じ、ボールBの外周面に損傷を与える虞があり、ボールBの転動に支障を来たす虞も考えられたが、本実施例1によれば上述と同様、樹脂部材と金属部材との接触となることからそのような問題も解消される。
更に本実施例によれば、支持部R22と大径側端部T1との間に、支持部R22に掛かった応力を吸収し、大径側端部T1へと及ぼさないものとする応力吸収部R3を備える構成を採用しているため、大径側端部T1の損傷防止を図ることが可能である。
例えば、本実施例では、小径側端部T2、蛇腹部V、倒れ規制部R2及び、大径側端部T1の所定形状の内周面を含む薄肉状円筒部M11を一体に成形した一次成形部分M1と、この一次成形部分M1の前記薄肉状円筒部M11の外周に所定の肉厚で射出成形して大径側端部T1の全体を一体成形する二次成形部分M2とで構成する方法を採択している。
図3において、一次成形部分(薄肉状円筒部M11)M1と二次成形部分M2の領域を区画するために破線を記している。
そして、その一体成形された一次成形部分M1の薄肉状円筒部M11の内周面(内周面9,面部10,ボール受け面16,内周面部18)に、該内周面形状に嵌り合う外周面形状を有した所定のコアを内装する。
そして、そのコアを内装した一次成形部分M1の薄肉状円筒部M11の外方から割型を配設し、その割型内周面と、薄肉状円筒部M11の外周面M11aとの間に所定の溶融材料注入領域を周方向に連続して形成する。すなわち、この場合の割型の内周面形状は、大径側端部T1の外周面(外周面11)と倒れ規制部R2の外周面(外周面17,外周面20)形状を成形するに適した形状になっている。
そして、その溶融材料注入領域に所定の溶融材料を射出注入し、所定時間経過して固化させることで、薄肉状円筒部M11の外周面M11aに所定の肉厚を持って射出成形された二次成形部分M2が成形される。
そして、その薄肉状円筒部の内周面との間に所定の溶融材料注入領域を周方向に連続して形成するようにコアを配設する。すなわち、この場合のコアの外周面形状は、大径側端部T1の内周面(内周面9,面部10)と倒れ規制部R2の内周面(ボール受け面16,内周面部18)形状を成形するに適した形状になっている。
そして、その溶融材料注入領域に所定の溶融材料を射出注入し、所定時間経過して固化させることで、薄肉状円筒部の内周面に所定の肉厚を持って射出成形された二次成形部分が成形される。
「実施例2」
また、本実施例2のブーツTBによる主たる作用効果、及びその他の構成部分については、実施例1におけるブーツTBによる作用効果及び構成と同一であるため、ここでの詳細な説明は省略する。
すなわち、本実施例によれば、上述した実施例の性能を維持しつつ、軽量化が図れる。また、例えば、摺動式ジョイントでは、ジョイントのスラスト運動(軸方向の摺動運動)により、ジョイントの内部構成品(ケージ等)が軸方向に移動し、カップの大口径部より突き出してくるが、支持部R22を断面視円すい形状にすることによって、ジョイントのスラスト運動時にジョイントの内部構成品との干渉を避け、且つ支持部R22は所定の角度にてシャフトと接触するため、シャフトの倒れを規制することが出来る。
G 等速ジョイントの外筐(外輪)
N 内輪
B ボール
C ケージ
S ドライブシャフト
TB 等速ジョイント用ブーツ
V 蛇腹部
5 谷部
6 山部
T1 大径側端部
T2 小径側端部
R2 倒れ規制部
R21 ボール受け部
R22 支持部
R3 応力吸収部
16 ボール受け面
18 内周面部
Claims (14)
- 等速ジョイントの外筺が挿入される環状の大径側端部と、
前記等速ジョイントに接続されたシャフトが挿入される環状の小径側端部と、
谷部と山部とを有し、前記小径側端部と連続して設けられる蛇腹部と、
前記大径側端部と前記蛇腹部との間で連続して設けられ、前記シャフトの倒れを規制する環状の倒れ規制部とで構成されていることを特徴とする等速ジョイント用ブーツ。 - 前記倒れ規制部の小径側端部寄りの一端は、前記倒れ規制部直近の蛇腹部の谷部と接続されていることを特徴とする請求項1に記載の等速ジョイント用ブーツ。
- 前記蛇腹部において、前記倒れ規制部から前記小径側端部に向かって第1の谷部、第1の山部、第2の谷部、第2の山部…第nの谷部、第nの山部としたときに、
前記倒れ規制部は、前記蛇腹部寄りの端部の内径が前記第1の谷部の内面の内径と略同等であって、かつ、軸方向の長さが前記第1の谷部から前記第2の谷部までの軸方向の長さよりも長い断面視円筒形状の内周面部を少なくとも有することを特徴とする請求項1に記載の等速ジョイント用ブーツ。 - 前記倒れ規制部の前記蛇腹部寄りの端部と前記大径側端部寄りの端部との軸方向距離が、前記倒れ規制部の前記蛇腹部側の端部の内周面と前記小径側端部に挿入されるシャフト外周面との径方向距離よりも長いことを特徴とする請求項2又は3に記載の等速ジョイント用ブーツ。
- 前記蛇腹部において、前記倒れ規制部から前記小径側端部に向かって第1の谷部、第1の山部、第2の谷部、第2の山部…第nの谷部、第nの山部としたときに、
前記倒れ規制部は、前記蛇腹部寄りの端部の内径が前記第1の谷部の内面の内径と略同等の最小径部を有し、かつ、軸方向の長さが前記第1の谷部から前記第2の谷部までの軸方向の長さよりも長い断面視円すい形状の内周面部を少なくとも有することを特徴とする請求項1に記載の等速ジョイント用ブーツ。 - 前記倒れ規制部の前記蛇腹部寄りの端部と前記大径側端部寄りの端部との軸方向距離が、前記倒れ規制部の前記蛇腹部側の端部の内周面と前記小径側端部に挿入されるシャフト外周面との径方向距離よりも長いことを特徴とする請求項5に記載の等速ジョイント用ブーツ。
- 前記内周面部の一端は、前記第1の谷部と接続され、前記内周面部の他端は、前記大径側端部の外周に備えられているバンド溝の前記小径側端部寄りの立ち上り部から軸方向で前記小径側端部方向へ10mm以上離れて位置することを特徴とする請求項3乃至6のいずれか一項に記載の等速ジョイント用ブーツ。
- 前記倒れ規制部は、その蛇腹部寄りの領域に円筒部を有し、前記円筒部の径方向厚さをtとし、
第1の山部の外径をa、第1の谷部の内径をbとし、
前記倒れ規制部と前記蛇腹部との境界位置から前記第1の山部までの径方向高さを
1/2(a−b)としたときに、
t≧1/4(a−b)の関係にあることを特徴とする請求項3乃至7のいずれか一項に記載の等速ジョイント用ブーツ。 - 前記倒れ規制部の小径側端部寄りの一端は、軸心に対して直交する径方向に延在する平端面であることを特徴とする請求項8に記載の等速ジョイント用ブーツ。
- 前記倒れ規制部は、その蛇腹部寄りの領域に円筒部を有し、前記円筒部と前記大径側端部との間に、シャフト倒れにより前記円筒部に掛かった応力を吸収する応力吸収部を含むことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の等速ジョイント用ブーツ。
- 前記応力吸収部は、肉厚が前記円筒部の径方向厚さtよりも薄く形成された部位を有することを特徴とする請求項10に記載の等速ジョイント用ブーツ。
- 前記内周面部の一端と前記大径側端部の内周面とを結ぶ面は、前記等速ジョイントを構成するボールが前記外筺から外れるのを防止するボール受け面を構成することを特徴とする請求項3乃至11のいずれか一項に記載の等速ジョイント用ブーツ。
- 前記ボール受け面は、少なくとも1カ所が外方に向けて折れる断面視Lの字状の環状溝であることを特徴とする請求項12に記載の等速ジョイント用ブーツ。
- 前記ボール受け面は、外方に向けて湾曲する断面視円弧状の環状溝で、等速ジョイントを構成するボールの曲率と略同等の曲率であることを特徴とする請求項12に記載の等速ジョイント用ブーツ。
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