JP5367714B2 - ブーツ - Google Patents

Description

本発明はブーツに関し、特に等速動力伝達摺動または等速自在継手用のブーツである、互いに回転可能に固定されるように接続され、互いに接線上で屈曲可能であり、互いに軸方向に移動可能な２つの部材間の、環状の間隙を封止するブーツに関する。

冒頭に述べたこの種のブーツとして、先行技術において各種の形態のものが知られている。これらのブーツは、これまで用いられてきた可撓性材料と比較して機械的および化学的な意味で抵抗が改善された硬質ポリマー材料で製造されるようになってきている。このブーツは、第１部材、特に外部ジョイント部材への取付け用の第１取付領域と、第２部材、特にシャフトへの取付け用の第２取付領域と、第１取付領域と第２取付領域との間に延在して複数の環状の折畳部または巻込部のある折畳領域とを有する。これらの環状の折畳部は、それぞれ環状の山折部を介して接続された２つの環状側壁部を有し、２つの環状谷折部の間に配された、複数の外折部として実現される。

ブーツ、特に等速動力伝達摺動または等速自在継手用ブーツの使用に関する問題は、ポリマー材料が用いられる場合に動作中に起こる疲労現象である。こうした疲労現象は、許容可能な温度依存の歪み振幅を超えることにより引き起こされる。この継手の場合、屈曲したブーツの回転中に谷折部を閉じたり開いたりすることによる交互の屈曲の結果、交互の引っ張り／収縮歪みが起こる。

したがって、本発明の目的は、疲労挙動に関して好適な設計のブーツを提供することにある。

上記目的は、本発明によれば、継手用の第１取付領域と、シャフト用の第２取付領域と、複数の（環状）折畳部と、第２取付領域に向って直径ｄが減少する少なくとも２つの折畳部を有する第１折畳領域と、２つの折畳部の間の環状谷折部に設けられた少なくとも１つの特に回転する分離要素と、を備えるブーツにより実現することができる。この直径の異なる折畳部を有する第１折畳領域に分離要素を設けることにより、分離要素を設ける結果、屈曲したブーツが回転して交互に屈曲する際に生じる開口角が谷折部それぞれの２つの屈曲要素に分割されるため、この折畳領域における交互の引っ張り／収縮歪みを効果的に半減させることができる。

好適な一実施形態において、上記分離要素は、環状谷折部を２つの好適な同一の小谷部に分割する。分離要素の高さｈ１は、好適には、基本的に小谷部の内幅ｂの約１．３５〜約１．６５倍に相当し、さらに好ましくは小谷部の内幅ｂの約１．４〜約１．５５倍に相当する。分離要素の高さｈ１が上記範囲から著しく外れる場合、また上記範囲に達しない場合、谷折部それぞれが全体として不安定になり、高い歪み振幅による悪影響を生じる虞がある。対照的に、分離要素の高さｈ１の範囲を上方向に大幅に逸脱する場合には、本発明にかかるブーツの製造における問題を引き起こし、さらにある状況下においてはねじり強さおよび剪断強さの値に悪影響を与えることになる。

本発明にかかるブーツのさらに有利な実施形態において、上記小谷部の内部高さｈ２は、小谷部の内幅ｂの約２倍に相当する。小谷部の内幅ｂがブーツの平均材料厚にほぼ相当するよう好適に設けられる場合には、基本的に小谷部の内幅ｂの２倍に相当する内部高さｈ２は、最終的に、屈曲性能とねじり強さおよび剪断強さの値との間の妥協として、当該環状谷折部における小谷部の壁厚となる。内部高さｈ２の値の偏差は約±１０パーセントが許容範囲であり、言い換えると、内部高さｈ２の範囲は約１．８ｂ〜約２．２ｂである。

さらに好ましくは、小谷部の間の距離が約１．３ｂ〜約１．７ｂの範囲にあり、さらに好ましくは約１．４ｂ〜約１．６ｂの範囲にあり、より一層好ましくは約１．５ｂであり、ここで、ｂは小谷部の内幅である。当該環状谷折部の２つの小谷部の間の距離が小さいと、この２つの小谷部は互いに独立して動作しない。この距離が上記範囲に指定されたよりも大きい場合、本発明にかかるブーツの全体のサイズが不必要に大きくなり、製造コストが増加する。

分離要素の高さｈ１は、小谷部の基部から分離要素の環状山部まで測定されたものであり、小谷部の内幅ｂは、本発明にかかるブーツの折畳領域の、一方が分離要素の端部、他方が折畳部端部壁によって形成された、小谷部の環状側壁部により決定される。この場合、小谷部の端部それぞれは、基本的に互いにほぼ平行な方向を向いている。一方、小谷部の高さｈ２は、小谷部の基部から折畳部の隣接する端部の転換点まで測定され、この転換点で、各折畳部を形成するために、端部が分離要素の端部に対して当初基本的に平行な方向のあとで屈曲する。最後に、上記分離要素の幅は、屈曲していないブーツでは基本的に互いに平行に延びる２つの側端部の間が測定される。

米国特許第５，２３６，３９４号は、第１取付領域から第２取付領域に向って径が小さくなる環状の折畳部または巻込部を有する第１機能領域と、直径が基本的に同じである環状の折畳部を有する第２機能領域との、２つの機能領域を備えるブーツを開示する。この２つの機能領域は、２つの機能領域を接続する谷折部に設けられたリブ要素によって分割されている。接続領域は、このブーツの２つの機能領域の間のシャフトに対して基本的に同心円状に保持されるようになっている。したがって、上記文献で開示された接合領域は、ブーツの折畳領域の２つの機能領域の機能を確保することを目的とする。また、米国特許第５，２３６，３９４号に開示されるブーツは、接合領域に、当該環状谷折部に形成される小谷部の内幅とほぼ同じくらいの幅の平坦に設計されたビーズを有する。上記ビーズは平坦に実現されているため、小谷部それぞれの内幅よりも高さが小さい。米国特許第５，２３６，３９４号にかかる当該環状谷折部の実施形態は、機能が異なる２つの折畳領域にしっかりとした接続を行うために選択される。しかしながら、その結果、上記文献に開示されたブーツは、その具体的な実施形態によって、分離要素が第１カラー領域からより小さい第２カラー領域に向って折畳部の径が小さくなる折畳領域に設けられているだけでなく、歪み振幅を減少させることにより交互の引っ張り／収縮歪みの低減に寄与する本発明にかかるブーツとは、何ら共通点を有しない。理想的には、本発明によれば、少なくとも１つの分離要素が、歪み振幅が最大である上記折畳領域におけるブーツの環状谷折部に設けられている。

好適な一実施形態において、上記分離要素は、比較的大きな上記第１取付領域から数え始めて、第３（環状）谷折部に設けられ、より好ましくは、比較的大きな上記第１取付領域から始まって第２取付領域に向って直径ｄが小さくなる少なくとももう１つの折畳部が上記分離要素に続いて設けられる。折畳部の数は、好ましくは少なくとも２つ、さらに一層好ましくはちょうど２つである。

さらに好適な一実施形態において、基本的に同一の直径を有する少なくとも２つの折畳部を有する第２折畳領域が、折畳部の直径ｄが減少する上記第１折畳領域の後に設けられる。ここで、基本的に同一とは、結果として本発明にかかるブーツが機能する方法に悪影響を与えないように、上記第２折畳領域における折畳部の直径ｄが互いに±１０パーセント以上違わないことを意味する。ただし、上記第２折畳領域においては、少なくとも２つの折畳部が同一の直径ｄを有することが好ましい。

上記第１および第２折畳領域の直径ｄは、環状の折畳部の折畳先端部それぞれの内壁または外壁から計算され、この場合、本発明において、直径ｄは同様に決定される。これは、基本的に、環状の山折部それぞれの近傍にある環状折畳領域において本発明にかかるブーツの材料厚が好都合に基本的に同一であることに依存し、この場合、第２折畳領域の山折畳部において、第１折畳領域よりも、ある程度厚みのある材料を選択することができる。

分離要素を備える上記環状谷折部の外縁は、好適には上記谷折部の内縁に沿った形状をしている。また、上記谷折部の外縁の放射状片は、好適には内周囲に沿って延びる切欠によって分割されている。結果として、２つの純粋な屈曲要素が、交互の引っ張り／収縮歪みが効果的に低減されるように２つの小谷部の領域に形成される。屈曲機能が結果として悪影響を受けるため、好適には２つの小谷部の間の外縁に軟接合が配されないようにする。ここで、周方向切欠は、好ましくは左右対称に上記２つの小谷部の間のブーツ材料に切り込まれるように実現される。上記谷折部の外縁の放射状片は、好適に互いに直接隣接する。これにより、谷折部それぞれの屈曲機能に悪影響を与えうる接合領域の形成を防止することができる。

最後に、本発明は、本発明にかかる、等速動力伝達または等速継手、好ましくは等速動力伝達摺動または等速自在継手の環状の間隙を封止するためのブーツの使用に関するものである。

本発明の上記およびさらなる利点は、添付の図面を参照してより詳細に説明される。

本発明にかかるブーツの斜視図である。 図１に示す本発明にかかるブーツの長手方向の部分断面図である。 図２の詳細図であり、分離要素を有する環状谷折部の構成に関する。 分離要素のない谷折部の開口角の説明図である。 発明のブーツにかかる分離要素を有する谷折部の開口角の説明図である。

まず、本発明は図に示す特徴の組み合わせに限定されないことを明示しておく。むしろ、図面の説明を含む本明細書に開示されるそれぞれの特徴を、図面で特定する特徴と組み合わせることができる。特に、特許請求項に組み込まれた参照符号は、本発明の保護範囲を何ら限定するものではなく、単に図に示す例示的実施形態を参照するものである。また、図１〜３にかかる本発明のブーツ１０の実施形態は、特に設けられる環状の折畳部の数に関して一例示的実施形態を構成するに過ぎないことを述べておく。第１折畳領域１８および第２折畳領域２０に設けられる折畳部の数はこれより多くても少なくても良い。

図１は、比較的大きい第１取付領域１２と比較的小さい第２取付領域１４を有する、特にシャフトに設けることのできる、本発明のブーツ１０の斜視図である。第２取付領域１４の方向に向って径が小さくなる複数の環状の折畳部を有する第１折畳領域と、直径が基本的に同じである複数の折畳部を有する第２折畳領域２０が、第１取付領域１２と第２取付領域１４との間に設けられている。

図２は、ブーツ１０の長手方向の部分断面図を示し、ブーツ１０は各折畳部１６．１〜１６．４の内壁のその環状の山折部で測定した直径ｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４が第１取付領域１２から第２取付領域１４の方向に向って小さくなる第１折畳領域１８の環状の折畳部１６．１〜１６．４を有する。ここで、直径ｄ１は直径ｄ２よりも大きく、直径ｄ２は直径ｄ３よりも大きく、さらに直径ｄ３は直径ｄ４よりも大きい。第２折畳領域は、直径ｄ５，ｄ６，ｄ７が基本的に同じである折畳部３２．１，３２．２，３２．３を有する。環状谷折部２２は分離要素２８（これについては図３参照）を有し、第１折畳領域１２の第２折畳部１６．２と第３折畳部１６．３との間に設けられる。折畳部１６．１は環状谷折部２４．１と２４．２の間に延び、折畳部１６．２は谷折部２４．２と２２の間に延び、折畳部１６．３は谷折部２２と谷折部２４．３の間に延び、折畳部１６．４は谷折部２４．３と谷折部２４．４の間に延びる。第２折畳領域２０の折畳部３２．１〜３２．３は、環状谷折部２４．４と２４．５と、または２４．５と２４．６と、または２４．６と第２取付領域１４との間に設けられる。ブーツ１０は、図２においては、中心軸４２に向って示されている。

また、図３は、分離要素２８をよりよく説明するために図２の要部Ｅを示す。この分離要素は、第１取付領域１２から第２取付領域１４に向って径が小さくなる折畳部１６．２と１６．３との間の環状谷折部２２に設けられる。分離要素２８は、ブーツ１０の全周面の周囲に連続的に設けられるように環状リブとして実現され、２つの同一の小谷部３０．１および３０．２を形成する。この小谷部３０．１および３０．２は、内縁３６．１および３６．２と放射状片３８．１および３８．２を有する外縁３４を有する。ブーツの材料内に突き刺すように延びる切欠４０が放射状片３８．１と３８．２との間に設けられており、その結果、放射状片３８．１および３８．２が直接互いに隣接して設けられる。

各小谷部３０．１および３０．２は、分離要素２８の端部または側壁部の間で測定された内幅ｂを有し、折畳部１６．２または１６．３それぞれの端部は反対側に設けられている。分離要素２８自体は小谷部３０．１または３０．２の内幅ｂの１．５倍に相当する幅を有する。分離要素２８の幅は、図３において平行に延びる２つの側端部または側壁部の間で測定したものである。また、分離要素２８は、小谷部３０．１および３０．２の内幅ｂの１．５倍に相当する高さを有する。この場合、分離要素２８の高さｈ１は、２つの小谷部３０．１および３０．２のいずれか一方の基部および環状リブの形で実現されている分離要素２８の転換点から始まる分離要素２８の上部サイドの長さに一致する。最後に、小谷部３０．１および３０．２は、その内幅ｂの約２倍に相当する高さｈ２を有する。高さｈ２は、小谷部３０．１および３０．２それぞれの基部から始まって折畳部１６．２および１６．３それぞれの端部の転換点までと決定される。ここで、谷折部２２の領域における折畳部１６．２および１６．３それぞれの端部は、まず基本的に互いにほぼ平行に伸びてその後反対方向に屈曲するように実現される。

図４は、本発明にかかるブーツ１０に見られるような谷折部また先行技術にかかるブーツの環状谷折部であってもよい環状谷折部２４の挙動、および開口の角度θを例として示す。この場合、まず第一に、ブーツが収縮側に屈曲するとき、少なくとも一部領域で互いに支えあう隣接する折畳部の端部を輪郭線で示し、次に、それぞれの端部が引っ張り側にある状態を斜線図で示す。輪郭線で示す収縮側の状態においては、左折畳部４４および右折畳部４６の外側壁４５および４７が少なくとも一部領域で互いに支えあう。

図４に対して、図５に示す状態では、分離要素が再び本発明にかかるブーツ１０の分離要素２８を有する環状谷折部２２に現れる。分離要素２８を設けるということは、実際に２つの屈曲した要素が設けられることを意味し、その結果、開口の角度θが半分になる。反対側にある折畳端４４および４６の外側壁４５および４７は、ここでは直接的に比較的小さな部分的領域で互いに支えあい、特に環状谷折部の領域において互いに離間している。したがって歪み振幅が低減され、交互の引っ張り／収縮歪みが減少する。

したがって、本発明にかかるブーツは、その疲労現象が先行技術にかかるブーツに比べて減少するように交互の引っ張り／収縮歪みを低減するという利点を有する。分離要素２８およびブーツの平均材料厚と呼ばれるこの領域で実現されるほぼ同一の壁厚を有する環状谷折部２２の具体的な実施例により、ねじりおよび剪断歪みに対する抵抗力が先行技術にかかるブーツより既知の範囲に維持される。

Claims (10)

1. 継手用の第１取付領域と、シャフト用の第２取付領域（１４）と、複数の折畳部（１６，３２）と、第２取付領域（１４）に向って直径ｄが減少する少なくとも２つの折畳部（１６）を有する第１折畳領域（１８）と、２つの折畳部（１６）の間の環状谷折部（２２）に設けられた少なくとも１つの回転する分離要素（２８）と、を備え、
   前記分離要素（２８）を備える前記谷折部（２２）の外縁（３４）が前記小谷部（３０．１，３０．２）の内縁（３６）に沿った形状をしていることを特徴とするブーツ（１０）。
2. 前記分離要素（２８）が、前記環状谷折部（２２）を２つの環状小谷部（３０．１，３０．２）に分割することを特徴とする、請求項１に記載のブーツ。
3. 前記分離要素（２８）の高さｈ１が、小谷部（３０．１，３０．２）の内幅ｂの１．３５〜１．６５倍に相当することを特徴とする、請求項２に記載のブーツ。
4. 前記小谷部（３０．１，３０．２）の内部高さｈ２が、小谷部（３０．１，３０．２）の内幅ｂの２倍に相当することを特徴とする、請求項２または３に記載のブーツ。
5. 前記分離要素（２８）が、前記第１取付領域（１２）から数え始めて、第３環状谷折部に設けられることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のブーツ。
6. 前記第２取付領域（１４）に向って直径ｄが減少する少なくとももう１つの折畳部（１６．３，１６．４）が、前記分離要素（２８）に続いて設けられることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のブーツ。
7. 同一の直径ｄを有する少なくとも２つの折畳部（３２）を有する第２折畳領域（２０）が前記第１折畳領域（１８）の後に設けられることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載のブーツ。
8. 前記谷折部（２２）の前記外縁（３４）の放射状片（３８．１，３８．２）が、内周囲に沿って延びる切欠（４０）によって分割されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載のブーツ。
9. 前記放射状片（３８．１，３８．２）が互いに直接隣接していることを特徴とする、請求項８に記載のブーツ。
10. 等速動力伝達または等速継手の環状の間隙を封止する請求項１〜９のいずれかに記載のブーツ（１０）の使用方法。

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