JP5340608B2 - 等速自在継手用ブーツ - Google Patents

Description

本発明は、例えば、自動車の動力伝達機構内の等速自在継手に装着されるブーツに関する。

周知のように、例えば自動車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洩防止を目的として、ブーツが装着される。

この種のブーツには、例えば、図４に示すようなものがある。このブーツ３１は、大径部３２、小径部３３、蛇腹部３４及び肩部３５を主な構成要素とする。一方、等速自在継手３６は、外側継手部材３７、内側継手部材（図示省略）、外側継手部材３７と内側継手部材との間に介在してトルクを伝達するトルク伝達部材（図示省略）を主な構成要素とする。ブーツ３１の大径部３２は、等速自在継手３６の外側継手部材３７の開口端側に嵌合されブーツバンド３８で締め付けられ固定される。ブーツ３１の小径部３３は、等速自在継手３６の内側継手部材に連結されたシャフト３９に嵌合されブーツバンド４０で締め付けられ固定される。

ところで、このブーツ３１の大径部３２を、等速自在継手３６の外側継手部材３７に嵌合する際には、大径部３２が図４に示す外側継手部材３７における固定すべき所定の位置を通過する恐れがあった。この問題に対して、特許文献１の実施形態に係る発明では、ブーツの肩部から蛇腹部にかけて、軸方向に対して８５〜９５°、望ましくは９０°前後の角度をなす直立部を形成している。これにより、大径リング部をハウジング部に嵌合する際に、直立部がハウジング部に係合し、大径リング部がハウジング部における所定の位置に嵌合される。
特開平９−９６３１８号公報

しかし、特許文献１の実施形態に係るブーツでは、肩部において、大径リング部との接続部分の厚さは薄く、直立部との接続部分では外周面に面取り部を形成しているため、肩部の厚さが不均一になっている。また、肩部の外形が、径方向外方側が尖ったものになっている。このような肩部の厚さの不均一や外形は、外部からの異物（例えば小石等）の衝突や、等速自在継手の動作によるブーツの変形に対して、応力集中の原因となり、耐久性が低下する可能性がある。

そこで、本発明は、上記事情に鑑み、等速自在継手の外側継手部材への適正な嵌合が可能であると共に耐久性の向上が可能な等速自在継手用ブーツを提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、請求項１の発明は、外側継手部材、内側継手部材、前記外側継手部材と内側継手部材との間に介在してトルクを伝達するトルク伝達部材とを有する等速自在継手における前記外側継手部材に取り付けられる大径部と、前記内側継手部材に連結されたシャフトに取り付けられる小径部と、前記小径部の前記大径部側に接続し且つ径方向外方に対して山状である山部と谷状である谷部を交互に有し且つ最も前記大径部側が谷部である蛇腹部と、前記大径部と前記最も大径部側の谷部との間を接続する肩部とを備えた等速自在継手用ブーツにおいて、作動角が０°の前記等速自在継手とシャフトに前記等速自在継手用ブーツを取り付けた状態で、前記肩部と最も大径部側の谷部において、前記大径部に隣接すると共に軸方向断面形状が径方向外方に臨んで凸を成す円弧部と、該円弧部に隣接すると共に軸方向断面形状が直線状を成す直線部とを形成し、該直線部の内周面を前記外側継手部材の開口端部に当接させ、前記円弧部から直線部までの厚さを均一にし、前記円弧部の軸方向断面形状を、径方向外方に臨んで凸を成す半円の円弧状とし、前記等速自在継手用ブーツの材質を熱可塑性ポリエステル系エラストマーとし、前記等速自在継手を、摺動式等速自在継手としたものであって、前記等速自在継手用ブーツが軸方向の力を受け圧縮され変形しても前記最も大径部側の谷部周辺の変形が抑制され、これにより、前記最も大径部側の谷部が前記外側継手部材の内部側に移動することが抑制されることを特徴とする。

ここで、「作動角が０°」とは、微小な角度の差異などにより厳密には作動角が０°ではないが、実質的に作動角が０°とみなせるものも含む（以下、同じ）。

また、ここで、「隣接する」とは、間に介在する部分がない状態で接続していることをいう（以下、同じ）。

また、ここで、「円弧状」とは、微小な形状の差異などにより厳密に円弧状ではないが
実質的に円弧状とみなせるものも含む（以下、同じ）。「直線状」、「均一」についても
同様である（以下、同じ）。更に、ここで、半円とは、中心角が１８０°から多少ずれていても実質的に半円とみなせるものも含む（以下、同じ）。

請求項１の発明によれば、円弧部の軸方向断面形状が径方向外方に臨んで凸を成す円弧状であるので、外力に対して効果的な応力分散作用が生じる。また、円弧部の内周面と外側継手部材の外周面との間に隙間が形成され、円弧部の厚さが均一であるので、円弧部のどの箇所でも略均等にクッション作用が生じる。従って、外部から異物が円弧部に衝突した場合に、損傷する可能性が低下する。また、円弧部から直線部までの厚さが均一であるので、外部からの異物の衝突や、等速自在継手の動作によるブーツの変形に対して、特定の箇所に応力が集中することが抑制される。これらの理由により、円弧部及び直線部、ひいてはブーツの耐久性が向上する。また、円弧部の軸方向断面形状が径方向外方に臨んで凸を成す円弧状であり且つ円弧部の厚さが均一であるので、等速自在継手が作動角をとった場合に、円弧部に蛇腹としての機能が生じる。

また、請求項１の発明によれば、直線部の内周面が外側継手部材の開口端部に当接する。このため、外側継手部材に大径部を取り付ける際に、直線部の内周面が外側継手部材の開口端部に当接して大径部が外側継手部材の所定の位置を通過することが抑制される。従って、大径部を外側継手部材の所定の位置に嵌合することが可能となる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記最も大径部側の谷部の最小内径を、前記外側継手部材の開口端における前記トルク伝達部材を収容する溝の最大径に対して９３％以上１００％以下としたものである。

ここで、溝の最大径とは、溝の内面と外側継手部材の軸線との距離のうち最大のものを２倍したものとする（以下、同じ）。

請求項２の発明によれば、最も大径部側の谷部が谷部としての機能を失うことなく且つブーツのコンパクト化が可能になる。また、等速自在継手が作動角を大きくとった場合に、最も大径部側の谷部が外側継手部材とシャフトとの間に挟まれることが抑制される。これにより、最も大径部側の谷部の損傷が抑制され、耐久性が向上する。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記直線部の内周面を、径方向に対して０°を超え１０°以下の角度で傾斜させたものである。

請求項３の発明によれば、等速自在継手が作動角を大きくとる場合、特に摺動式等速自在継手にてブーツが軸方向に圧縮された状態において、最も大径部側の谷部が外側継手部材とシャフトとの間に挟まれることが抑制される。これにより、最も大径部側の谷部の損傷が抑制され、耐久性が向上する。また、直線部の軸方向の距離を小さくでき、ブーツの軸方向のコンパクト化が可能になる。

請求項４の発明は、請求項１〜３の何れか一項の発明において、前記摺動式等速自在継手を、前記トルク伝達部材が３個以上１０個以下であるダブルオフセット型等速自在継手としたものである。

請求項４の発明では、トルク伝達部材が３個以上１０個以下であるダブルオフセット型等速自在継手用のブーツに用いることで、上記と同様の作用効果がより効果的に得られる。

本発明によれば、等速自在継手の外側継手部材への適正な嵌合が可能であると共に耐久性の向上が可能な等速自在継手用ブーツを提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る等速自在継手用ブーツを作動角０°の等速自在継手とシャフトに取り付けた状態を示す。等速自在継手用ブーツは、通常、圧縮や伸長されて取り付けられるが、便宜上、この状態では、等速自在継手用ブーツは等速自在継手とシャフトにより軸方向の力を実質的に受けていないものとする。このブーツ１は、大径部２、小径部３、蛇腹部４及び肩部５を主な構成要素とする。等速自在継手６は、本実施形態では、摺動式等速自在継手であるダブルオフセット型等速自在継手である。等速自在継手６は、外側継手部材７、内側継手部材（図示省略）、外側継手部材７と内側継手部材との間に介在してトルクを伝達するトルク伝達部材（図示省略）を主な構成要素とする。トルク伝達部材はボールであり、個数は特に限定されないが、３個以上１０個以下が好ましい。

ブーツ１の大径部２は、等速自在継手６の外側継手部材７の開口端側における所定の位置に嵌合されブーツバンド８で締め付けられ固定される。ブーツ１の小径部３は、等速自在継手６の内側継手部材に連結されたシャフト９における所定の位置に嵌合されブーツバンド１０で締め付けられ固定される。

蛇腹部４は、小径部３の大径部２側に接続し且つ径方向外方に対して山状である山部１１と谷状である谷部１２を交互に有する。最も大径部２側が谷部になっている。肩部５は、大径部２と最も大径部２側の谷部１２（以下、この谷部を谷部１３と記す）との間を接続する。

肩部５から谷部１３にかけて、詳しくは図２に示すように、大径部２に隣接すると共に軸方向断面形状が径方向外方に臨んで凸を成す円弧状である円弧部１４と、円弧部１４に隣接すると共に軸方向断面形状が直線状を成す直線部１５が形成されている。本実施形態では、円弧部１４の円弧形状は半円の円弧状であるが、これに限定されず、中心角が１８０°以上又は以下の円の円弧状であってもよい。しかし、中心角が１８０°の円すなわち半円の円弧状に近い方が、後述の円弧部１４の作用効果が大きい。直線部１５の内周面１６は軸方向の輪郭線が直線状であり、外側継手部材７の開口端部１７に当接している。円弧部１４から直線部１５までの厚さは均一である。

円弧部１４の軸方向断面形状が径方向外方に臨んで凸を成す円弧状であるので、外力に対して効果的な応力分散作用が生じる。また、円弧部１４の内周面１８と外側継手部材の外周面１９との間に隙間が形成され、円弧部１４の厚さが均一であるので、円弧部１４のどの箇所でも略均等にクッション作用が生じる。従って、外部から小石等の異物が円弧部１４に衝突した場合に、損傷する可能性が低下する。また、円弧部１４から直線部１５までの厚さが均一であるので、外部からの異物の衝突や、等速自在継手６の動作によるブーツ１の変形に対して、特定の箇所に応力が集中することが抑制される。これらの理由により、円弧部１４及び直線部１５、ひいてはブーツ１の耐久性が向上する。また、円弧部１４の軸方向断面形状が径方向外方に臨んで凸を成す円弧状であり且つ円弧部１４の厚さが均一であるので、等速自在継手６が作動角をとった場合に、円弧部１４に蛇腹としての機能が生じる。

円弧部１４の外径は、外側継手部材外径の１０２％以上１１０％以下、特に１０２％以上１０７％以下の範囲が望ましい。１０２％未満の場合には、円弧部１４の内周面１８と外側継手部材７の外周面１９との間の隙間が少なくなるため、クッション性が乏しくなり、外部から異物が円弧部１４に衝突した場合に、損傷する可能性が高まる。１１０％を超える場合には、ブーツ１のコンパクトさが阻害される。

円弧部１４の内周面１８の軸方向断面における半径は、１ｍｍ以上５ｍｍ以下、特に１ｍｍ以上３ｍｍ以下の範囲が望ましい。１ｍｍ未満の場合には、円弧部１４の内周面１８と外側継手部材７の外周面１９との間の隙間が少なくなるため、クッション性が乏しくなり、外部から異物が円弧部１４に衝突した場合に、損傷する可能性が高まる。５ｍｍを超える場合には、ブーツ１のコンパクトさが阻害される。

直線部１５の内周面１６が外側継手部材７の開口端部１７に当接するため、外側継手部材７に大径部２を取り付ける際に、直線部１５の内周面１６が外側継手部材７の開口端部１７に当接して大径部２が外側継手部材７における固定すべき所定の位置を通過することが抑制される。従って、大径部２を外側継手部材７における固定すべき所定の位置に容易に嵌合することが可能となる。

直線部１５の径方向（本実施形態では外側継手部材７の開口端面に沿った方向に等しい）に対する傾斜角度αは０°を越え１０°以下、特に０°を超え５°以下の範囲が望ましい。０°以下の場合には、ブーツ１が軸方向に圧縮されて谷部１３が外側継手部材７の内部側に移動した状態で等速自在継手６が作動角をとった場合に、谷部１３が外側継手部材７とシャフト９との間に挟まれる可能性が高まる。これにより、谷部１３が損傷する可能性が高まり、耐久性が低下する。１０°を超える場合には、直線部１５の軸方向の距離が大きくなり、ブーツ１の軸方向のコンパクトさが阻害される。

谷部１３の最小内径Ｄ１は、外側継手部材７の開口端におけるトルク伝達部材であるボールを収容する溝２０の最大径Ｄ２に対して９３％以上１００％以下の範囲が望ましい。９３％未満の場合には、ブーツ１が軸方向に圧縮されて谷部１３が外側継手部材７の内部側に移動した状態で等速自在継手６が作動角をとった場合に、谷部１３が外側継手部材７とシャフト９との間に挟まれる可能性が高まる。これにより、谷部１３が損傷する可能性が高まり、耐久性が低下する。１００％を超える場合には、谷部１３が谷部としての機能を失う可能性が高まり、また、ブーツ１のコンパクトさが阻害される。

ブーツ１の材質は、熱可塑性ポリエステル系エラストマーであることが望ましい。また、ブーツ１の材料は、ＪＩＳＫ６２５３に定められるタイプＤデュロメーター硬さが３８から５５、特に４５から５５のものが望ましい。このタイプＤデュロメーター硬さの材料である場合、外側継手部材７に大径部２を取り付ける際に、直線部１５の内周面１６が外側継手部材７の開口端部１７に当接することによる効果が大きい。即ち、大径部２が外側継手部材７における固定すべき所定の位置を通過することを抑制し、大径部２を外側継手部材７における固定すべき所定の位置に嵌合する効果が大きい。

なお、円弧部１４と直線部１５以外の蛇腹部４の形状は、任意の形状が適用できる。例えば、図３に示すブーツ１’の蛇腹部４’のような形状であってもよい。なお、図３に示すブーツ１’は、図１に示すブーツ１と同様に、作動角０°の等速自在継手６とシャフト９に取り付けた状態である。等速自在継手用ブーツは、通常、圧縮や伸長されて取り付けられるが、便宜上、この状態では、ブーツ１’は等速自在継手６とシャフト９により軸方向の力を実質的に受けていないものとする。ブーツ１’がブーツ１と異なるのは、谷部１３と最も大径部２側の山部１１（以下、山部２１と記す）との間の部分２２の長さが短いことである。これにより、ブーツ１に対してブーツ１’の軸方向の大きさがコンパクト化されている。

上記実施形態では、等速自在継手６として摺動式等速自在継手を使用している。摺動式等速自在継手は、固定式等速自在継手と比較して外側継手部材の開口端における溝の部分の厚さが薄く、また、シャフトが外側継手部材の内部方向に移動する場合がある。このため、従来のブーツでは、シャフトが外側継手部材の内部方向に移動することにより、ブーツが軸方向の力を受け圧縮され、最も大径部側の谷部が外側継手部材の内部側に移動する場合がある。このため、従来のブーツでは、摺動式等速自在継手が作動角を大きくとった場合に、最も大径部側の谷部が外側継手部材とシャフトとの間に挟まれ、最も大径部側の谷部が損傷する可能性が、固定式等速自在継手の場合に比較して高い。

これに対して、上記実施形態に係るブーツ１，１’では、等速自在継手６が摺動式自在継手であるにもかかわらず、ブーツ１，１’が軸方向の力を受け圧縮され変形しても谷部１３周辺の変形が抑制される。これにより、谷部１３が外側継手部材７の内部側に移動することが抑制され、更に等速自在継手６が作動角をとった場合にも、谷部１３が外側継手部材７とシャフト９との間に挟まれることが抑制される。従って、谷部１３が損傷する可能性が低下し、ブーツ１，１’の耐久性が向上する。即ち、本発明は、等速自在継手６が摺動式自在継手である場合、特にダブルオフセット型の摺動式等速自在継手の場合に、好適である。

しかし、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、トリポード型、クロスグルーブ型等の他の摺動式等速自在継手や、ツェッパ型、バーフィールド型、アンダーカットフリー型等の固定式等速自在継手にも適用可能である。

本発明は、上記実施形態の他にも、その技術的思想の範囲内で様々な変形が可能である。

本発明の実施形態に係る等速自在継手用ブーツを等速自在継手とシャフトに取り付けた状態での軸方向断面図である。 図１における要部拡大図である。 本発明の他の実施形態に係る等速自在継手用ブーツを等速自在継手とシャフトに取り付けた状態での軸方向断面図である。 従来の等速自在継手用ブーツを等速自在継手とシャフトに取り付けた状態での軸方向断面図である。

符号の説明

１，１’ 等速自在継手用ブーツ
２ 大径部
３ 小径部
４，４’ 蛇腹部
５ 肩部
６ 等速自在継手
７ 外側継手部材
９ シャフト
１１ 山部
１２，１３ 谷部
１４ 円弧部
１５ 直線部
１６ 直線部の内周面
１７ 開口端部
２０ 溝
Ｄ１ 最も大径部側の谷部の最小内径
Ｄ２ 外側継手部材の開口端における溝の最大径
α 傾斜角度

Claims (4)

1. 外側継手部材、内側継手部材、前記外側継手部材と内側継手部材との間に介在してトルクを伝達するトルク伝達部材とを有する等速自在継手における前記外側継手部材に取り付けられる大径部と、前記内側継手部材に連結されたシャフトに取り付けられる小径部と、前記小径部の前記大径部側に接続し且つ径方向外方に対して山状である山部と谷状である谷部を交互に有し且つ最も前記大径部側が谷部である蛇腹部と、前記大径部と前記最も大径部側の谷部との間を接続する肩部とを備えた等速自在継手用ブーツにおいて、
   作動角が０°の前記等速自在継手とシャフトに前記等速自在継手用ブーツを取り付けた状態で、前記肩部と最も大径部側の谷部において、前記大径部に隣接すると共に軸方向断面形状が径方向外方に臨んで凸を成す円弧部と、該円弧部に隣接すると共に軸方向断面形状が直線状を成す直線部とを形成し、該直線部の内周面を前記外側継手部材の開口端部に当接させ、前記円弧部から直線部までの厚さを均一にし、
   前記円弧部の軸方向断面形状を、径方向外方に臨んで凸を成す半円の円弧状とし、
   前記等速自在継手用ブーツの材質を熱可塑性ポリエステル系エラストマーとし、
   前記等速自在継手を、摺動式等速自在継手としたものであって、
   前記等速自在継手用ブーツが軸方向の力を受け圧縮され変形しても前記最も大径部側の谷部周辺の変形が抑制され、これにより、前記最も大径部側の谷部が前記外側継手部材の内部側に移動することが抑制されることを特徴とする等速自在継手用ブーツ。
2. 前記最も大径部側の谷部の最小内径を、前記外側継手部材の開口端における前記トルク伝達部材を収容する溝の最大径に対して９３％以上１００％以下とした請求項１に記載の等速自在継手用ブーツ。
3. 前記直線部の内周面を、径方向に対して０°を超え１０°以下の角度で傾斜させた請求項１又は２に記載の等速自在継手用ブーツ。
4. 前記摺動式等速自在継手を、前記トルク伝達部材が３個以上１０個以下であるダブルオフセット型等速自在継手とした請求項１〜３の何れか一項に記載の等速自在継手用ブーツ。

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