JP5845118B2 - Constant velocity universal boots - Google Patents
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本発明は等速自在継手用ブーツに関する。さらに詳述すると、本発明は、シリコーンゴム製等速自在継手用ブーツに関する。 The present invention relates to a constant velocity universal joint boot. More specifically, the present invention relates to a boot for a silicone rubber constant velocity universal joint.
近年の自動車の高性能化に伴い、等速自在継手の使用条件は過酷になる傾向にある。等速自在継手に対し、より高トルク、高回転の使用条件が要求されることで、等速自在継手の発熱量が増加する傾向にある。また、デファレンシャルギア側に装備されるドライブシャフト用等速自在継手や、プロペラシャフト用等速自在継手では、省スペース化により、排気管との距離が近くなるレイアウトとなることで、その輻射熱の影響を大きく受ける傾向にあったりする。その結果、等速自在継手に装着されているブーツは、より高温に曝されることとなり、特に耐熱性が必要となる等速自在継手の場合には、耐熱性に優れたシリコーンゴムから成るシリコーンゴム製等速自在継手用ブーツの使用が望まれている(特許文献1)。 With the recent high performance of automobiles, the use conditions of constant velocity universal joints tend to be severe. The constant velocity universal joint tends to increase the amount of heat generated by the constant velocity universal joint by requiring use conditions of higher torque and higher rotation. In addition, the constant velocity universal joint for drive shafts and the constant velocity universal joint for propeller shafts installed on the differential gear side have a layout that is closer to the exhaust pipe due to space saving, so the influence of radiant heat There is a tendency to receive greatly. As a result, the boots attached to the constant velocity universal joints are exposed to higher temperatures, and in the case of constant velocity universal joints that particularly require heat resistance, a silicone made of silicone rubber having excellent heat resistance. The use of rubber constant velocity universal joint boots is desired (Patent Document 1).
そして、ブーツの高温での耐久性をさらに高めるため、シリコーンゴムにレアアースの一つである酸化セリウムを添加しているものがある。シリコーンゴムに酸化セリウムや水酸化セリウムなどのセリウム化合物を添加すれば、耐熱性が向上することは知られている(特許文献2)。 In order to further increase the durability of the boot at high temperature, there is one in which cerium oxide, which is one of rare earths, is added to silicone rubber. It is known that heat resistance is improved by adding a cerium compound such as cerium oxide or cerium hydroxide to silicone rubber (Patent Document 2).
しかしながら、酸化セリウムは産出地が限られていることから入手性が不安定で、価格も高騰し易く安定供給に不安があることから、ブーツ材料への使用に支障を来たす可能性がある。 However, the availability of cerium oxide is unstable due to the limited production area, the price is likely to rise, and there is concern about the stable supply, which may hinder the use of boot materials.
そこで、本発明は酸化セリウムなどのレアアースを添加しないシリコーンゴムを使用して、従来と同様の高温での耐久性を有するブーツを得ることを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to obtain a boot having durability at a high temperature similar to that of the prior art by using a silicone rubber to which rare earth such as cerium oxide is not added.
本発明者等は、かかる目的を達成するため種々実験・研究した結果、ベンガラと酸化チタン並びにバリウムジルコネートをシリコーンゴムに添加する場合に高温での耐久性が向上することを知見するに至った。 As a result of various experiments and researches to achieve such an object, the present inventors have come to know that durability at high temperatures is improved when Bengala, titanium oxide and barium zirconate are added to silicone rubber. .
本発明はかかる知見に基づくものであり、請求項1記載の発明は、シリコーンゴムから成るシリコーンゴム製等速自在継手用ブーツにおいて、シリコーンゴムにベンガラと酸化チタンを添加するようにしている。 The present invention is based on such knowledge. According to the first aspect of the present invention, in the boot for a constant velocity universal joint made of silicone rubber, bengara and titanium oxide are added to the silicone rubber.
また、請求項2記載の発明は、請求項1記載のシリコーンゴムから成るシリコーンゴム製等速自在継手用ブーツにおいて、バリウムジルコネートがさらに添加されているものである。 According to a second aspect of the present invention, in the boot for a constant velocity universal joint made of silicone rubber according to the first aspect of the present invention, barium zirconate is further added.
また、請求項3記載の発明は、請求項1または2記載のシリコーンゴム製等速自在継手用ブーツが等速自在継手の外側継手部材に固定される大径取付部と、等速自在継手の内側継手部材に連結されたシャフトに固定される小径取付部と、前記両取付部間に備えられる複数の山谷を有する蛇腹部からなり、前記蛇腹部の谷部外周面の曲率が山部外周面の曲率よりも小さいものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a large-diameter mounting portion for fixing the silicone rubber constant velocity universal joint boot according to the first or second aspect to an outer joint member of the constant velocity universal joint, and a constant velocity universal joint. A small-diameter mounting portion fixed to the shaft connected to the inner joint member, and a bellows portion having a plurality of peaks and valleys provided between the both mounting portions, and the curvature of the valley outer peripheral surface of the bellows portion is a peak outer peripheral surface It is smaller than the curvature of.
さらに、請求項4記載の発明は、請求項1または2記載のシリコーンゴム製等速自在継手用ブーツが自動車のプロペラシャフト用であり、等速自在継手の外側継手部材に装着された環状部材の端部に固定される大径取付部と、等速自在継手の内側継手部材に連結されたシャフトに固定される小径取付部と前記両取付部間に備えられU字状に湾曲した屈曲部を有するベロー部からなるものである。 Further, in the invention described in claim 4, the silicone rubber constant velocity universal joint boot according to claim 1 or 2 is for a propeller shaft of an automobile, and an annular member mounted on an outer joint member of the constant velocity universal joint is provided. A large-diameter mounting portion fixed to the end portion, a small-diameter mounting portion fixed to a shaft connected to the inner joint member of the constant velocity universal joint, and a bent portion that is provided between the two mounting portions and curved in a U-shape. It consists of the bellows part which has.
請求項1記載のシリコーンゴムから成るシリコーンゴム製等速自在継手用ブーツによれば、ベンガラと酸化チタンという、一般に容易かつ安定的に比較的安価に入手できる添加剤を使って、所定時間の2倍の試験において蛇腹谷部に僅かに亀裂が認められるものの実用上は仕様を満足できる程度の耐久性が得られた。 According to the silicone rubber constant velocity universal joint boot made of the silicone rubber according to claim 1, it is possible to use two additives for a predetermined period of time, such as bengara and titanium oxide, which are generally easily and stably available at a relatively low cost. Although a slight crack was observed in the bellows valley portion in the double test, durability enough to satisfy the specifications was obtained in practical use.
さらにバリウムジルコネートを添加した請求項2記載の発明にかかるシリコーンゴム製等速自在継手用ブーツによれば、ベンガラと酸化チタンのみを添加する場合よりも高温での耐久性を向上させることができ、所定時間の2倍の試験において亀裂が認められず、酸化セリウムを添加する場合と同等あるいはそれ以上の耐久性が得られた。 Further, according to the silicone rubber constant velocity universal joint boot according to claim 2 to which barium zirconate is added, durability at a high temperature can be improved as compared with the case where only bengara and titanium oxide are added. In the test twice as long as the predetermined time, no crack was observed, and durability equal to or higher than that obtained when cerium oxide was added was obtained.
また、請求項3記載のシリコーンゴム製等速自在継手用ブーツによれば、等速自在継手が作動角を取った際に最も影響を受けやすいブーツ谷部の圧縮側位相の変形を抑制してブーツの耐久性をより向上することができる。 According to the silicone rubber constant velocity universal joint boot according to claim 3, it is possible to suppress the deformation of the compression side phase of the boot trough which is most easily affected when the constant velocity universal joint takes an operating angle. The durability of the boot can be further improved.
さらに、請求項4記載の自動車のプロペラシャフト用シリコーンゴム製等速自在継手用ブーツによれば、U字状に湾曲した屈曲部が大きなR形状で形成されるので、等速自在継手が高速回転した際のブーツ屈曲部の振れ回りを抑制すると共にブーツの耐久性をより向上することができる。 Furthermore, according to the boot for a silicone rubber constant velocity universal joint for a propeller shaft of an automobile according to claim 4, since the bent portion curved in a U shape is formed in a large R shape, the constant velocity universal joint is rotated at a high speed. In this case, it is possible to suppress the swinging of the boot bent portion and improve the durability of the boot.
以下、本発明の構成を図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the drawings.
本発明のシリコーンゴムから成るシリコーンゴム製等速自在継手用ブーツは、そのブーツ材料であるシリコーンゴム中にベンガラと酸化チタンを添加したことを特徴としている。ここで、ベンガラと酸化チタンの一方のみを配合したものではブーツに要求される耐久性を満足することができないが、ベンガラと酸化チタンをともに配合することでブーツの高温での耐久性が高まり、ブーツに要求される性能を保持することができる。ここで、ブーツ素材としてのシリコーンゴムは、例えばビニルメチルシリコーンゴム(VQM)の使用が好ましい。なお、本明細書において、「ブーツの耐久性」とは、ブーツの変形に伴う屈曲疲労性や干渉による摩耗性などを意味する。 The boot for a constant velocity universal joint made of silicone rubber according to the present invention is characterized in that Bengala and titanium oxide are added to the silicone rubber as the boot material. Here, the combination of only one of Bengala and titanium oxide cannot satisfy the durability required for boots, but the combination of Bengala and titanium oxide together increases the durability of the boots at high temperatures, The performance required for boots can be maintained. Here, it is preferable to use, for example, vinyl methyl silicone rubber (VQM) as the silicone rubber as the boot material. In this specification, “durability of boot” means bending fatigue due to deformation of the boot, wear due to interference, and the like.
シリコーンゴムに対するベンガラと酸化チタンとの添加量は、実験の結果、シリコーンゴム100重量部に対して各々3重量部で十分な効果が得られることを知見した。添加剤はシリコーンゴムの耐久性を向上させるために添加するものなので、シリコーンゴム100重量部に対してベンガラと酸化チタンとの添加量が3重量部で十分ならば、それ以上添加すれば当然耐久性は向上するものの、過分の添加は無駄である上に好ましくない結果を招く。即ち、添加量が多すぎればシリコーンゴム材料中に異物が増えることとなり、ゴムとしての基本性能が悪化してしまう懸念がある。 As a result of the experiment, it was found that the effect of adding 3 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the silicone rubber is sufficient for the addition amount of Bengala and titanium oxide to the silicone rubber. Since the additive is added to improve the durability of the silicone rubber, if 3 parts by weight of Bengala and titanium oxide is sufficient with respect to 100 parts by weight of the silicone rubber, it will naturally be durable if more is added. Although the performance is improved, the excessive addition is wasteful and causes undesirable results. That is, if the amount added is too large, foreign matter will increase in the silicone rubber material, and there is a concern that the basic performance as a rubber will deteriorate.
さらに本発明のシリコーンゴム製等速自在継手用ブーツにおいては、シリコーンゴムに上述のベンガラと酸化チタンに加えてバリウムジルコネートを添加することで、高温での耐久性がより向上することを知見した。即ち、ベンガラと酸化チタンだけでなく、さらにバリウムジルコネートを添加する場合、その添加量を少なくしても高温での耐久性が維持されることを知見した。ベンガラと酸化チタンとバリウムジルコネートとを添加する場合、各添加量をシリコーンゴム100重量部に対して0.5重量部としても、蛇腹谷部に僅かに亀裂が認められるものの、実用上は仕様を満足できる程度の耐久性が所定時間の2倍の試験においても得られた。そして、ベンガラと酸化チタンとバリウムジルコネートの各添加量をシリコーンゴム100重量部に対して少なくとも1重量部とすれば、亀裂は認められず、酸化セリウムを添加する場合と同等あるいはそれ以上の耐久性が得られることを知見した。この高温での耐久性は、ベンガラと酸化チタンとバリウムジルコネートの各添加量をシリコーンゴム100重量部に対して1重量部以上添加するのであれば、2重量部でも、3重量部でも同様に得られる。そこで、添加剤としての機能が十分な結果を得られるのであれば、コスト面で有利なより少量の添加量とすることが好ましい。つまり、シリコーンゴムにベンガラと酸化チタンとバリウムジルコネートとを添加する場合には、好ましくはシリコーンゴム100重量部に対してベンガラと酸化チタンとバリウムジルコネートとは各々1〜3重量部の範囲、より好ましくは1から2重量部の範囲とすることである。 Furthermore, in the boots for constant velocity universal joints made of silicone rubber according to the present invention, it was found that durability at high temperature is further improved by adding barium zirconate to silicone rubber in addition to the aforementioned bengara and titanium oxide. . That is, it was found that when not only Bengala and titanium oxide but also barium zirconate is added, durability at high temperatures is maintained even if the addition amount is reduced. When bengara, titanium oxide and barium zirconate are added, even if the added amount is 0.5 parts by weight with respect to 100 parts by weight of silicone rubber, a slight crack is observed in the bellows valley part. Durability to the extent that can be satisfied was also obtained in a test twice as long as the predetermined time. And if each addition amount of Bengala, titanium oxide and barium zirconate is at least 1 part by weight with respect to 100 parts by weight of silicone rubber, cracks are not recognized, and durability equal to or higher than that when cerium oxide is added. It was found that sex was obtained. The durability at this high temperature is the same for both 2 parts by weight and 3 parts by weight as long as 1 part by weight or more of Bengala, titanium oxide and barium zirconate is added to 100 parts by weight of silicone rubber. can get. Therefore, if a sufficient result can be obtained as a function as an additive, it is preferable to make the addition amount smaller, which is advantageous in terms of cost. That is, when adding bengara, titanium oxide and barium zirconate to silicone rubber, preferably bengara, titanium oxide and barium zirconate are each in the range of 1 to 3 parts by weight with respect to 100 parts by weight of silicone rubber. More preferably, it is in the range of 1 to 2 parts by weight.
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに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において種々変形実施可能である。例えば、本発明を適用するシリコーンゴム製等速自在継手用ブーツとしては、そのブーツ形態に特に限定されず、図1に示すような複数の山谷を有する蛇腹状の屈曲部を有するブーツであっても、図2に示すようなU字状に湾曲した屈曲部を有するブーツであっても良い。 The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, the silicone rubber constant velocity universal joint boot to which the present invention is applied is not particularly limited to the boot form, and has a bellows-like bent portion having a plurality of valleys as shown in FIG. Alternatively, a boot having a bent portion curved in a U shape as shown in FIG. 2 may be used.
(試験1)
図1に示す蛇腹状の屈曲部を有するブーツを製作し、摺動式トリポード型等速自在継手に装着して、作動角15deg、雰囲気温度140℃、回転数500rpmの条件で所定時間の2倍の時間回転させて、耐久性について評価した。その結果を表1に示す。ちなみに、ブーツ材料は、過酸化物の架橋タイプであるシリコーンゴム100重量部に表1に示す添加剤と添加量をそれぞれ添加したものである。
(Test 1)
A boot having a bellows-like bent portion as shown in FIG. 1 is manufactured and mounted on a sliding tripod type constant velocity universal joint. , And the durability was evaluated. The results are shown in Table 1. Incidentally, the boot material is obtained by adding the additives and addition amounts shown in Table 1 to 100 parts by weight of silicone rubber, which is a crosslinked type of peroxide.
この試験結果から、実施例2〜4はともに所定時間の2倍作動後の状態が亀裂無しであるので、コスト面から配合量を少なくした実施例2または実施例3が好ましいことがわかる。これに対し、実施例1は添加剤の添加量が少なかったため僅かに亀裂が認められるものの、実用上は仕様を満足できるものと考えられる。また、実施例5はバリウムジルコネートを添加しなかったため僅かに亀裂が認められるものの、実用上は仕様を満足できるものと考えられる。 From this test result, it can be seen that Examples 2 and 4 are preferable in Example 2 or Example 3 in which the blending amount is reduced from the viewpoint of cost because the state after operation twice as long as the predetermined time is free of cracks. On the other hand, in Example 1, although the amount of additive added was small, a slight crack was observed, but it is considered that the specification can be satisfied in practical use. Further, in Example 5, since barium zirconate was not added, a slight crack was observed, but it is considered that the specification can be satisfied in practical use.
ここで、試験に使用した図1の蛇腹状のシリコーンゴム製等速自在継手用ブーツ5aは、等速自在継手1aの外側継手部材2aに嵌合されて固定される外筒端部(大径取付部)6aと、内側継手部材3aに連結されたシャフト4aに嵌合されて固定される内筒端部(小径取付部)7aと、これら外筒端部6aと内筒端部7aとの間を繋ぐ複数の山谷を有する蛇腹状の屈曲部とを備え、等速自在継手1aを密封するように覆うものである。そして、ブーツ5aの蛇腹形状は、蛇腹部の谷部外周面の曲率を山部外周面の曲率よりも小さくしている。すなわち蛇腹谷部の湾曲の半径を山部の湾曲の半径よりも大きくすることで作動角を取った際のブーツ谷部の圧縮側位相の変形を抑制して谷部の耐久性を向上させている。谷部外周面の曲率を山部外周面の曲率と同等以上とすると、谷部が大きく潰されてしまい亀裂の起点を生じ易くなる。なお、このシリコーンゴム製等速自在継手用ブーツ5aは、外筒端部6aを外側継手部材2aに嵌合して締結バンド11a等で固定する一方、内筒端部7aを内側継手部材3aのシャフト4aに締結バンド11b等で固定する。シャフト4aの内筒端部7aを固定する部位の外周面にはブーツ溝9aが形成され、該ブーツ溝9aに内筒端部7aが嵌入される。ちなみに、ブーツ溝9aの両側にそれぞれ環状突出部8aを設けることにより、ブーツ溝9aに入っている内筒端部7aのシャフト4aへの固定をさらに強固なものとできる。
Here, the bellows-like silicone rubber constant velocity universal joint boot 5a of FIG. 1 used in the test is fitted to the outer joint member 2a of the constant velocity universal joint 1a and fixed to the outer cylinder end (large diameter). (Attachment part) 6a, inner cylinder end part (small diameter attachment part) 7a fitted and fixed to the shaft 4a connected to the inner joint member 3a, and these outer cylinder end part 6a and inner
(試験2)
図2に示すようなU字状に湾曲した屈曲部を有するブーツを製作し、摺動式クロスグルーブ型等速自在継手に装着して、作動角5deg、雰囲気温度150℃、回転数5000rpmの条件で所定時間の2倍の時間回転させて、耐久性について評価した。その結果を表2に示す。ちなみに、ブーツ材料は、過酸化物の架橋タイプであるシリコーンゴム100重量部に表2に示す添加剤と添加量をそれぞれ添加したものである。
(Test 2)
A boot having a bent portion curved in a U-shape as shown in FIG. 2 is manufactured and mounted on a sliding cross groove type constant velocity universal joint, with an operating angle of 5 deg, an ambient temperature of 150 ° C., and a rotational speed of 5000 rpm. Then, it was rotated for twice the predetermined time and evaluated for durability. The results are shown in Table 2. Incidentally, the boot material is obtained by adding the additives and addition amounts shown in Table 2 to 100 parts by weight of silicone rubber which is a crosslinked type of peroxide.
この試験結果から、実施例7〜9はともに所定時間作動後の状態が亀裂無しであるので、コスト面から配合量を少なくした実施例7または実施例8が好ましいことがわかる。これに対し、実施例6は添加剤の添加量が少なかったため僅かに亀裂が認められるものの、実用上は仕様を満足できるものと考えられる。また、実施例10はバリウムジルコネートを添加しなかったため僅かに亀裂が認められるものの、実用上は仕様を満足できるものと考えられる。 From these test results, it can be seen that Examples 7 to 9 are preferable to be Example 7 or Example 8 in which the blending amount is reduced from the viewpoint of cost because the state after operation for a predetermined time is not cracked. On the other hand, in Example 6, since the amount of the additive added was small, a slight crack was observed, but it is considered that the specification can be satisfied in practical use. In Example 10, since barium zirconate was not added, a slight crack was observed, but it is considered that the specification can be satisfied in practical use.
ここで、試験に使用した図2のU字状に湾曲した屈曲部を有するシリコーンゴム製等速自在継手用ブーツ5bは、等速自在継手1bの外側継手部材2bに装着した環状部材10bを介して、外側継手部材2bと内側継手部材3bに連結されたシャフト4bとの間にかけて装着されて等速自在継手1bを密封するように覆うものである。このブーツ5bは、自動車のプロペラシャフトのシリコーンゴム製等速自在継手用ブーツであり、等速自在継手1bの外側継手部材2bに装着された環状部材10bの端部に固定される外筒端部(大径取付部)6bと、内側継手部材3bに連結されたシャフト4bに固定される内筒端部(小径取付部)7bと、それらの間に備えられU字状に湾曲した屈曲部13を備え、U字状に大きく湾曲した屈曲部13によって等速自在継手1bが高速回転した際のブーツ屈曲部の振れ回りを抑制すると共に、ブーツの耐久性を向上させる。
Here, the silicone rubber constant velocity universal
なお、このシリコーンゴム製等速自在継手用ブーツ5bは、外側継手部材2bに装着された環状部材10bに外筒端部6bが固定されることによりシールされる。固定方法としては、図2に示すように、環状部材10bに凹部14を設け、この凹部14にシリコーンゴム製等速自在継手用ブーツ5bの外筒端部6bの先端を嵌合して環状部材10bの凹部14を加締める方法等があげられる。なお、この外筒端部6bと環状部材10bとの固定方法は一例であってこれに限られるものではない。すなわち、環状部材10bに外筒端部6bを締結バンド等によって固定してもよいし、環状部材10bをシリコーンゴム製等速自在継手用ブーツ5bとあらかじめ一体に成形して外側継手部材2bに装着してもよい。図中の符号15は、ブーツ内部に充填されるグリースが漏れ出さない程度の空気抜き用の溝である。
The silicone rubber constant velocity universal
また、シリコーンゴム製等速自在継手用ブーツ5bの内筒端部7bはシャフト4bに固定されシールされている。このシャフト4bの内筒端部7bを固定する部位の外周面にはブーツ溝9bが形成され、このブーツ溝9bに内筒端部7bが嵌合して締結バンド11b等で固定する。また、ブーツ溝9bの両側にそれぞれ環状突出部8bを設けることにより、ブーツ溝9bに入っている内筒端部7bのシャフト4bへの固定をさらに強固なものとできる。
The
5a,5b シリコーンゴムからなるシリコーンゴム製等速自在継手用ブーツ 5a, 5b Silicone rubber constant velocity universal joint boots made of silicone rubber
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