JP6955451B2 - 等速自在継手用ブーツ - Google Patents

Description

本発明は、自動車や各種産業機械に使用される等速自在継手に装着される等速自在継手用ブーツに関する。

近年、自動車の付加価値を高めるために、車両の小回り向上や居住空間の拡大などの要望が増している。このためには、車両の最小回転半径の縮小やホイールベースの延長が必要となり、これらに対応するためにタイヤの切れ角を大きくする必要がある。操舵輪が駆動輪であるＦＦ車（前輪駆動車）や４ＷＤ車（四輪駆動車）では、エンジン出力をデファレンシャルギヤから駆動輪へ伝達するフロントドライブシャフトの中で、駆動輪側に設置される固定式等速自在継手の最大作動角を大きくすることが要求される。

等速自在継手が高作動角を取って回転する場合、ブーツの蛇腹同士が接触し、この接触部における周速差による摩耗、耐久性の低下や、外側継手部材とシャフト間への蛇腹部の噛み込みによる耐久性の低下などが問題になる。そのため、高作動角域での耐久性の向上を目的とした様々な形状のブーツが提案されている（特許文献１〜４）。

特許文献１のブーツは、肩部形状が小径側に向かって縮径するテーパ形状となっており、ブーツ屈曲時における肩部の半径方向外側への張り出しを抑制することで蛇腹部の折り畳み形状が改善され、耐久性が向上するとしている。特許文献２のブーツは、肩部を軸方向に５ｍｍ以上延長することで、バンドの耳部への干渉を防止するものである。

特許文献３のブーツは、等速自在継手が高作動角になる際に、大径側取付部に最も近い谷部をシャフトに常に接触させることで、高作動角時の肩部の外径側への持ち上がりを抑制し、ブーツのバンド下の亀裂の発生を防止することで耐久性を向上させるとしている。特許文献４のブーツは、屈曲作動時に大径側取付部に最も近い山部とその小径側に位置する斜面部とが互いに接触するものにおいて、斜面部に屈曲部を設けることにより、スムーズに曲げられ、接触圧を小さく抑え、摩耗による破損を防止することができるとしている。

特許第３７１９１７７号公報 特許２００７−２１１９２７号公報 特開２００４−１２５００８号公報 特開２００１−５９５２７号公報

ところが、特許文献１のブーツは、継手が高作動角を取った際、外側継手部材の開口部近傍のブーツ谷部がシャフトと外側継手部材に噛み込まれ易くなり、耐久性が低下する可能性がある。また、従来の円筒状肩部の場合と比べ、テーパ形状によりブーツの膜長が短くなるため、引張側の谷部における引張応力が大きくなり、疲労が蓄積されやすいことが考えられる。特許文献２のブーツでは、高作動角時、圧縮側の肩部が突っ張り棒のように機能し、押されることでバンドが外側継手部材の大径側取付部から外れる可能性がある。また、大径側取付部の取付位置が従来品よりも外側継手部材の開口側とは反対方向に大きくずれているため、ドライブシャフトの車両組付け時に周辺機器とのクリアランスが小さくなり、車両設計自由度や搭載性において問題が考えられる。

特許文献３のブーツは、圧縮時、肩部が湾曲するように変形するため、大径側取付部が外側継手部材の開口側とは反対方向に押され、ブーツがブーツ取付溝から外れる可能性がある。また、ブーツが大径側取付部を持ち上げようとするため、内部のグリースの漏れも懸念される。特許文献４のブーツは、大径側取付部に最も近い大径端谷部が外側継手部材の開口側端面に対して半径方向の比較的に内側で接触するので、蛇腹部の山部と谷部が軸方向に圧縮されて折り重なって変形し、蛇腹部の斜面部の摩耗や、外側継手部材とシャフトとの間への大径端谷部の噛み込みが懸念される。

以上に説明した従来のブーツは高作動角時の種々の問題があり、近年の自動車における車両の小回り向上や居住空間の拡大などの要望に対応できる５０°以上の最大作動角（以下、超高作動角ともいう。）には到達できないことが判明した。これに着目したのが本発明である。

以上の問題に鑑み、本発明は、車両設計自由度や搭載性がよく、超高作動角においても耐久性、耐疲労性が良好な等速自在継手用ブーツを提供することを目的とする。

本発明者は、上記の目的を達成するため、図９〜１１に示す最大作動角が５０°以下の現行等速自在継手に使用されているブーツについて種々検討、検証を行った。図９〜１１は開発過程の知見を示す図で、図９は、現行等速自在継手に使用されているブーツの縦断面図で、図１０は、図９の等速自在継手用ブーツの高作動角時の屈曲状態を示す縦断面図で、図１１（ａ）は、図９のＦ部を拡大した縦断面図で、図１１（ｂ）は、図１０のＧ部を拡大した縦断面図である。検討、検証の結果、次の知見が得られた。

すなわち、図９、図１１（ａ）に示すように、上記のブーツ１０１は、大径側取付部１０４の肩部１０２が小径側に向かって半径方向外側に開くテーパ形状であり、大きな作動角を取る際は、圧縮側の肩部１０２は、半径方向に大きく張り出す。大きな作動角を取る際は、図１０、図１１（ｂ）に示すように、肩部１０２が大径側のブーツバンド１０５の角部や突起部１０５ａに接触し、さらに超高作動角を取ろうとすると、肩部１０２とブーツバンド１０５の角部や突起部１０５ａとの接触、食い込みが強くなり、摩耗により耐久性が低下することになる。また、蛇腹部１０３が無理に折り畳まれるため、蛇腹部１０３同士が強く接触し、耐久性が低下することがある。

引張側においては、ブーツ１０１の膜長が不足して山部で凹みが発生したり、谷部に負荷する応力が増大することで耐久性が低下することがある。また、高作動角時の小径側においては、小径側取付部１０６から蛇腹部１０３と連結する部位１０７（小径側立ち上がり部）の曲率半径が小さくなるため、小径側取付部１０６への負荷応力が大きくなり、耐久性が低下することがある。

本発明者は、上記知見に基づいて、以下の新規な着想によって、本発明に至った。
（１）大径側取付部に最も近い大径端谷部を外側継手部材の開口端部の半径方向外側端に当接させて圧縮に対する支点とすること。
（２）大径側取付部と蛇腹部との間の肩部を無くし、外側継手部材の開口端部の外周形状に沿って開口側に向かって縮径する形状のコーナー部を形成すること。
（３）大径側取付部に最も近い大径端山部と大径端谷部の径差を隣接する山部と谷部の径差より小さくすること。

上記の（１）、（２）の着想が相まって、ブーツの圧縮側では、大径端谷部を支点に大径端山部が大径側取付部の方向に反り返り、コーナー部で受け止められる。この状態の大径端山部に他の山部が倒れ掛かり折り重なる変形形態となる。この変形形態において、（３）の着想が加わって、超高作動角時に、大径端山部がブーツバンドの突起部に接触することがなく、かつ、この大径端山部（コーナー部で受け止められている）により、倒れ掛かった他の山部がブーツバンドの半径方向外側に回避させることができる。これにより蛇腹部がブーツバンドの突起部に接触しないことが検証された。また、蛇腹部がブーツバンドの突起部に接触しないことにより、大径端の蛇腹部を除くその他の蛇腹部の超高作動角に対応可能な膜長を確保するブーツの形状設計の自由度が向上することが判明した。

加えて、（１）、（２）の着想が相まって、外側継手部材とシャフトの間に大径端谷部が噛み込まれる可能性が低く、早期破損を防止できると共に、大径側取付部の軸方向位置を従来品と同位置に設定でき、車両設計自由度や搭載性が良くなることが判明した。

さらに、有利な構成として、小径側取付部に最も近い小径端山部、小径端谷部のそれぞれの縦断面における外周面の曲率半径を大きくし剛性を低減することで、小径側取付部周辺における引張と圧縮の繰り返し応力を軽減でき、耐久性が向上することが判明した。

前述の目的を達成する技術的手段として、本発明は、等速自在継手の外側継手部材の外周面に装着され、ブーツバンドにより締付け固定される大径側取付部と、シャフトの外周面に装着され、ブーツバンドにより締付け固定される小径側取付部と、前記大径側取付部と前記小径側取付部を一体に連結する蛇腹部とを備え、前記蛇腹部が軸方向に交互に形成された複数の山部と谷部とからなる等速自在継手用ブーツにおいて、前記大径側取付部と、この大径側取付部に最も近い大径端谷部とが、コーナー部を介して接続され、前記コーナー部が、前記外側継手部材の開口端部の外周面に形成されたチャンファ部に対応する軸方向位置に設けられ、かつ、前記チャンファ部に略沿って開口側に向けて縮径する形状を有し、前記等速自在継手用ブーツの前記大径側取付部を前記外側継手部材の外周面に装着し前記ブーツバンドで締付け固定した状態で、前記大径端谷部が、前記外側継手部材の開口端部の半径方向外側端部に当接するように構成され、前記大径側取付部に最も近い大径端山部と前記大径端谷部の径差が、前記大径端山部と前記大径端谷部に隣接する山部と谷部の径差より小さく設定され、前記小径側取付部に最も近い小径端山部および小径端谷部のそれぞれの縦断面における外周面の曲率半径をＲａｘ、Ｒｂｘとし、前記大径端山部および前記大径端谷部を除くその他の山部および谷部のそれぞれの縦断面における外周面の曲率半径をＲａ、Ｒｂとしたとき、Ｒａｘ＞ＲａおよびＲｂｘ＞Ｒｂを満たし、前記等速自在継手が高作動角を取ったとき、前記大径端谷部を支点として前記大径端山部および他の山部が前記大径側取付部の方向に反り返り折り重なる変形形態を有すると共に前記大径端山部が前記ブーツバンドの突起部に接触しないことを特徴とする。また、第２の発明は、等速自在継手の外側継手部材の外周面に装着され、ブーツバンドにより締付け固定される大径側取付部と、シャフトの外周面に装着され、ブーツバンドにより締付け固定される小径側取付部と、前記大径側取付部と前記小径側取付部を一体に連結する蛇腹部とを備え、前記蛇腹部が軸方向に交互に形成された複数の山部と谷部とからなる等速自在継手用ブーツにおいて、前記大径側取付部と、この大径側取付部に最も近い大径端谷部とが、コーナー部を介して接続され、前記コーナー部が、前記外側継手部材の開口端部の外周面に形成されたチャンファ部に対応する軸方向位置に設けられ、かつ、前記チャンファ部に略沿って開口側に向けて縮径する形状を有し、前記等速自在継手用ブーツの前記大径側取付部を前記外側継手部材の外周面に装着し前記ブーツバンドで締付け固定した状態で、前記大径端谷部が、前記外側継手部材の開口端部の半径方向外側端部に当接するように構成され、前記大径側取付部に最も近い大径端山部と前記大径端谷部の径差が、前記大径端山部と前記大径端谷部に隣接する山部と谷部の径差より小さく設定され、前記大径端谷部が当接する前記外側継手部材の開口端部の半径方向外側端部が前記チャンファ部であり、前記等速自在継手が高作動角を取ったとき、前記大径端谷部を支点として前記大径端山部および他の山部が前記大径側取付部の方向に反り返り折り重なる変形形態を有すると共に前記大径端山部が前記ブーツバンドの突起部に接触しないことを特徴とする。

上記の構成により、車両設計自由度や搭載性がよく、超高作動角においても耐久性、耐疲労性が良好な等速自在継手用ブーツを実現することができる。具体的には、上記の小径側取付部に最も近い小径端山部および小径端谷部のそれぞれの縦断面における外周面の曲率半径をＲａｘ、Ｒｂｘとし、大径端山部および大径端谷部を除くその他の山部および谷部のそれぞれの縦断面における外周面の曲率半径をＲａ、Ｒｂとしたとき、Ｒａｘ＞ＲａおよびＲｂｘ＞Ｒｂを満たす。これにより、小径端山部および小径端谷部の剛性を低減し、小径側取付部周辺における引張と圧縮の繰り返し応力を軽減でき、耐久性を向上させることができる。また、上記の大径端谷部が当接する外側継手部材の開口端部の半径方向外側端部がチャンファ部であることにより、圧縮側では、大径端谷部を支点に大径端山部が大径側取付部の方向に反り返り、この大径端山部に他の山部が倒れ掛かり折り重なる変形形態を促進することができ、また、外側継手部材とシャフトの間に大径端谷部が噛み込まれる可能性が極めて低く、早期破損を防止できる。

上記のコーナー部の長さをｔとし、大径端谷部の縦断面における外周面の曲率半径をＲｂｙとし、大径側取付部と接続するコーナー部の端部と入口チャンファとの間の距離をＬとしたとき、ｔ＜Ｌ−２Ｒｂｙを満たすことが好ましい。これにより、超高作動角時に、大径端谷部が外側継手部材とシャフトの間に噛み込まれることを防止し、また、大径端谷部が外側継手部材の開口端部の半径方向外側端部に当接させるブーツ形状が容易に得られる。

上記の前記コーナー部の外周面がテーパ形状であることにより、大径端山部がコーナー部で確実に受け止められ、この大径端山部に倒れ掛かった他の山部がブーツバンドの半径方向外側に回避されている。

上記の等速自在継手用ブーツが熱可塑性ポリエステル系エラストマーからなることにより、高い耐久性を発揮することができる。

本発明によれば、車両設計自由度や搭載性がよく、超高作動角においても耐久性、耐疲労性が良好な等速自在継手用ブーツを実現することができる。

本発明の第１の実施形態に係る等速自在継手用ブーツが装着された等速自在継手の縦断面図である。 （ａ）図は、図１の等速自在継手用ブーツの単体の縦断面図で、（ｂ）図は、（ａ）図のＢ部を拡大した縦断面図で、（ｃ）図は、（ａ）図のＣ部を拡大した縦断面図である。 （ａ）図は、 図１のＡ部を拡大した縦断面図で、（ｂ）図は、（ａ）図の外側継手部材の開口端部の外周面に形成されたチャンファ部を拡大した縦断面図である。 （ａ）図はブーツバンドの平面図で、（ｂ）図はブーツバンドの側面図である。 （ａ）図はブールバンドの締付け前の状態を示す側面図で、（ｂ）図はブーツバンドの締付け後の状態を示す側面図である。 図１の等速自在継手用ブーツの超高作動角時の屈曲状態を示す縦断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る等速自在継手用ブーツが装着された等速自在継手の縦断面図である。 （ａ）図は、図７のＥ部を拡大した縦断面図で、（ｂ）図は、（ａ）図の外側継手部材の開口端部の外周面に形成されたチャンファ部を拡大した縦断面図である。 開発過程の知見を示す図で、現行等速自在継手に使用されているブーツの縦断面図である。 図９の等速自在継手用ブーツの高作動角時の屈曲状態を示す縦断面図である。 （ａ）図は、図９のＦ部を拡大した縦断面図で、（ｂ）図は、図１０のＧ部を拡大した縦断面図である。

本発明の第１の実施形態に係る等速自在継手用ブーツを図１〜図６に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る等速自在継手用ブーツが装着された等速自在継手の縦断面図で、図２（ａ）は、図１の等速自在継手用ブーツの単体の縦断面図で、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ部を拡大した縦断面図で、図２（ｃ）は、図２（ａ）のＣ部を拡大した縦断面図で、図３（ａ）は、図１のＡ部を拡大した縦断面図で、図３（ｂ）は、図３（ａ）の外側継手部材の開口端部の外周面に形成されたチャンファ部を拡大した縦断面図である。図４（ａ）はブーツバンドの平面図で、図４（ｂ）はブーツバンドの側面図で、図５（ａ）はブーツバンドの締付け前の状態を示す側面図で、図５（ｂ）はブーツバンドの締付け後の状態を示す側面図である。図６は、図１の等速自在継手用ブーツの超高作動角時の屈曲状態を示す縦断面図である。

まず、本実施形態の等速自在継手用ブーツが装着された等速自在継手の概要を図１に基づいて説明する。等速自在継手３１は、いわゆる、アンダーカットフリー型固定式等速自在継手であり、外側継手部材３２、内側継手部材３３、トルク伝達ボール（以下、単にボールともいう）３４および保持器３５を主な構成とする。外側継手部材３２の球状内周面３６には複数のトラック溝３７が円周方向等間隔に、かつ軸方向に沿って形成されている。内側継手部材３３の球状外周面３８には、外側継手部材３２のトラック溝３７に対向するトラック溝３９が円周方向等間隔に、かつ軸方向に沿って形成されている。外側継手部材３２のトラック溝３７と内側継手部材３３のトラック溝３９との間にトルクを伝達する複数のボール３４が１個ずつ組み込まれている。外側継手部材３２の球状内周面３６と内側継手部材３３の球状外周面３８との間に、ボール３４を保持する保持器３５が配置されている。

外側継手部材３２の球状内周面３６と嵌合する保持器３５の球状外周面４２および内側継手部材３３の球状外周面３８と嵌合する保持器３５の球状内周面４３の曲率中心は、いずれも、継手中心Ｏに対して軸方向反対側に等距離で小量オフセット（図示省略）されている。外側継手部材３２のトラック溝３７の曲率中心Ｏ１と、内側継手部材３３のトラック溝３９の曲率中心Ｏ２は、継手中心Ｏに対して、互いに反対側で軸方向に等距離ｆだけオフセットされ、外側継手部材３２のトラック溝３７は開口側に直線状部分３７ｓを有し、内側継手部材３３のトラック溝３９は奥側に直線状部分３９ｓを有する。以上の構成により、継手が作動角をとったとき、外側継手部材３２と内側継手部材３３の両軸線がなす角度（作動角）を二等分する平面上にボール３４が常に案内され、二軸間で等速に回転が伝達されることになる。

等速自在継手３１は、トラック溝３７、３９が直線状部分３７ｓ、３９ｓを有するアンダーカットフリー型固定式等速自在継手であるので、もともと高作動角に向いているが、さらに、５０°以上の超高作動角に対応できるように外側継手部材３２の開口側でのボール３４とトラック溝３７（３７ｓ）間の案内状態やボール３４の保持状態等に工夫が施されている。

内側継手部材３３の内周面４４にはスプライン（セレーションを含む、以下同じ）４５が形成され、このスプライン４５にシャフト４６のスプライン４７が嵌合され、止め輪４８により軸方向に固定される。

図１では、超高作動角に対応できる等速自在継手３１として、アンダーカットフリー型固定式等速自在継手を例示したが、これに限られず、内外継手部材のトラック溝の形態や、外側継手部材の開口側でのボールとトラック溝間の案内状態やボールの保持状態等が、超高作動角に対応可能な他の型式の固定式等速自在継手であってもよく、固定式等速自在継手の型式は問わない。

次に、本実施形態の等速自在継手用ブーツを説明する。図１に示すように、等速自在継手用ブーツ（以下、単にブーツともいう。）１は、外側継手部材３２の外周面に取付けられる大径側取付部４と、シャフト４６に取付けられる小径側取付部６と、大径側取付部４と小径側取付部６の間を接続する蛇腹部３を主な構成とする。蛇腹部３は２山〜７山程度の山部３ａと谷部３ｂとで構成される。

ブーツ１の大径側取付部４は、外側継手部材３２の外周に設けられたブーツ取付溝３２ａに嵌合させてブーツバンド５によって締付け固定され、小径側取付部６は、シャフト４６のブーツ取付溝４６ａに嵌合させてブーツバンド５’によって締付け固定される。

図２（ａ）、図２（ｂ）および図２（ｃ）に示すように、ブーツ１の蛇腹部３は、小径側取付部６から大径側取付部４に向かって、小径側取付部６に最も近い小径端山部３ａ₁、小径端谷部３ｂ₁、第２山部３ａ₂、第２谷部３ｂ₂、第３山部３ａ₃、第３谷部３ｂ₃、第４山部３ａ₄、第４谷部３ｂ₄、そして大径側取付部４に最も近い大径端山部３ａ₅、大径端谷部３ｂ₅とからなり。山部３ａ、谷部３ｂが軸方向に交互に形成されている。大径端谷部３ｂ₅はコーナー部２を経て大径側取付部４に接続されている。

各山部３ａと谷部３ｂの縦断面における外周面の曲率半径は、それぞれ、小径側取付部６に最も近い小径端山部３ａ₁がＲａｘ、小径端谷部３ｂ₁がＲｂｘ、第２山部３ａ₂がＲａ₂、第２谷部３ｂ₂がＲｂ₂、第３山部３ａ₃がＲａ₃、第３谷部３ｂ₃がＲｂ₃、第４山部３ａ₄がＲａ₄、第４谷部３ｂ₄がＲｂ₄、そして大径側取付部４に最も近い大径端山部３ａ₅がＲａｙ、大径端谷部３ｂ₅がＲｂｙとなっている。

図２（ｂ）に示すように、大径側取付部４は、外周面にバンド取付溝４ａと、バンド取付溝４ａの軸方向の両端に突状部４ｂ、４ｃが形成されている。突状部４ｂ、４ｃは、それぞれ周方向に環状に形成されている。突状部４ｂの蛇腹部側の近傍にコーナー部２が形成されている。大径側取付部４の内周面には環状の突状部４ｄが形成され、図１に示すように、突状部４ｄは、外側継手部材３２のブーツ取付溝３２ａに嵌合する。

ブーツ１は、熱可塑性ポリエステル系エラストマーから形成されている。ＪＩＳ Ｋ６２５３に規定されるタイプＤデュロメーターによる硬さが３５以上５３以下である熱可塑性ポリエステル系エラストマーからなるので、高い耐久性を発揮することができる。熱可塑性ポリエステル系エラストマーは、加硫ゴムのような柔軟な材料と、熱可塑性樹脂のような高剛性な材料との中間の弾性率を持つ材料である。この熱可塑性ポリエステル系エラストマーは、加硫ゴムと熱可塑性樹脂の両者の特徴を有し、変形を受けても元の形状に復元する弾性、加硫ゴムより高い機械的強度、一般的な熱可塑性樹脂に適用できる全ての成形加工法が適用できる特徴を示す材料である。

本実施形態のブーツ１の特徴的な構成は、以下の新たな着想に基づいている。
（１）大径側取付部４に最も近い大径端谷部３ｂ₅を外側継手部材３２の開口端部の半径方向外側端に当接させて圧縮に対する支点とすること。
（２）大径側取付部４と蛇腹部３との間の肩部を無くし、外側継手部材３２の開口端部の外周形状に沿って開口側に向かって縮径する形状のコーナー部２を形成すること。
（３）大径側取付部４に最も近い大径端山部３ａ₅と大径端谷部３ｂ₅の径差を隣接する山部３ａ₄と谷部３ｂ₄の径差より小さくすること。

本実施形態のブーツ１の特徴的な構成を具体的に説明する。図３（ａ）、図３（ｂ）に基づいて、ブーツ１の大径側取付部４とその周辺の構造を説明する。図３（ａ）に示すように、ブーツ１の大径側取付部４を外側継手部材３２の外周面３２ｂに嵌合させ、大径側取付部４の内周面に形成された突状部４ｄが外側継手部材３２の外周に設けられたブーツ取付溝３２ａに嵌合させた状態でブーツ１が外側継手部材３２に装着される。そして、バンド取付溝４ａに外嵌したブーツバンド５を締め付けて大径側取付部４が外側継手部材３２の外周面３２ｂに固定される。

大径側取付部４をブーツバンド５で締め付け固定した状態で、ブーツ１の大径端谷部３ｂ₅が、外側継手部材３２の開口端部の半径方向外側端部Ｔ〔図３（ｂ）参照〕に当接する。図３（ａ）に示すように、コーナー部２は、外側継手部材３２の開口端部の外周面に形成されたチャンファ部４９に対応する軸方向位置に設けられ、コーナー部２の外周面は、チャンファ部４９の形状に略沿って外側継手部材３２の開口側に向けて縮径するテーパ形状を有する。コーナー部２の外周面のテーパ形状は、図６に示すように、大径端谷部３ｂ₅を支点に大径端山部３ａ₅が大径側取付部４の方向に反り返ったときに、大径端山部３ａ₅が確実に受け止められる。尚、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、コーナー部２の内周面は、その縦断面における形状が略円弧状に形成され、チャンファ部４９との間に若干間隙が設けられている。これは、ブーツ１のブロー成形では内周面を金型で拘束しないので、成形精度を考慮して、チャンファ部４９との干渉を避けるための逃げとしての隙間である。

図３（ｂ）に基づいて、外側継手部材３２の開口端部の外周面に形成されたチャンファ部４９の詳細を説明する。図３（ｂ）では、図を見やすくするためブーツを破線で図示している。本実施形態のブーツ１が装着される外側継手部材３２のチャンファ部４９の縦断面は、外側継手部材３２の開口側に向けて縮径するテーパ形状部４９ｂとこのテーパ形状部４９ｂに滑らかに接続された曲率半径ｒ１を有する円弧部４９ａとからなる。円弧部４９ａは、外側継手部材３２の開口端面５０に滑らかに接続され、その接続部はＫである。テーパ形状部４９ｂと円弧部４９ａとからなるチャンファ部４９の形状は、倣い旋削加工が可能で生産性が良好なため標準的なチャンファ仕様となっている。

本実施形態のブーツ１では、大径側取付部４をブーツバンド５で締付け固定した状態で大径端谷部３ｂ₅が、図３（ｂ）に示すように、外側継手部材３２の開口端部の半径方向外側端部Ｔに当接する。厳密には、チャンファ部４９の円弧部４９ａと開口端面５０の接続部Ｋよりわずかに外側の円弧部４９ａ上の接続部Ｐで当接している。本実施形態のブーツ１では、接続部Ｐが外側継手部材３２の開口端部の半径方向の最大限外側に設定されているので、圧縮側では、図６に示すように、大径端谷部３ｂ₅を支点に大径端山部３ａ₅が大径側取付部４の方向に反り返り、この大径端山部３ａ₅に他の山部が倒れ掛かり折り重なる変形形態を促進することができ、また、外側継手部材３２とシャフト４６の間に大径端谷部３ｂ₅が噛み込まれる可能性が極めて低く、早期破損を防止できる。

ただし、前述した接続部Ｐは、チャンファ部４９（円弧部４９ａ）上にあることに限定されるものではなく、大径端谷部３ｂ₅の圧縮に対する支点の機能を考慮して適宜設定することができる。すなわち、接続部Ｐは、外側継手部材３２の開口端部の半径方向外側領域において軸方向の圧縮力を支持可能な部位であればよい。したがって、半径方向外側端部Ｔは外側継手部材３２の開口端面５０を含み、例えば、接続部Ｐを開口端面５０に設定してもよい。尚、接続部Ｐは作動角に応じて周方向の幅を有し、また、圧縮力を受けると、接続部Ｐは、チャンファ部４９の円弧部４９ａから開口端面５０にまで接触範囲が及ぶ。本明細書および特許請求の範囲における外側継手部材の開口端部の半径方向外側端部は上記の意味を有する。

図３（ａ）に示すように、コーナー部２は、大径側取付部４との接続端と大径端谷部３ｂ₅との接続端を有し、両接続端を破線で示す。２つの破線の間の寸法がコーナー部２の長さであり、この長さをｔとする。外側継手部材３２の開口端面５０には、入口チャンファ３２ｃが設けられている。入口チャンファ３２ｃは、最大作動角を取ったときにシャフト４６の外径面との間に僅かに余裕（例えば、角度で１°程度）のある形状、寸法に設定され、入口チャンファ３２ｃは、シャフト４６が最大作動角を超えたときのストッパ面として機能する（図６参照）。本実施形態のブーツ１では、大径側取付部４と接続するコーナー部２の端部と入口チャンファ３２ｃとの間の距離をＬとすると、コーナー部２の長さｔ、大径側取付部４に最も近い大径端谷部３ｂ₅の縦断面における外周面の曲率半径Ｒｂｙとの関係は、ｔ＜Ｌ−２Ｒｂｙに設定されている。この寸法設定により、超高作動角時に、大径端谷部３ｂ₅が外側継手部材３２とシャフト４６の間に噛み込まれることを防止し、また、大径端谷部３ｂ₅が外側継手部材３２の開口端部の半径方向外側端部Ｔに確実に当接させるブーツ形状が容易に得られる。

上記に対して、コーナー部２の長さｔが長い場合、大径側取付部４と大径端谷部３ｂ₅との間に肩部がないことから、高作動角時に大径端谷部３ｂ₅が外側継手部材３２とシャフト４６の間に噛み込まれ易くなり、また、コーナー部２が外側継手部材３２のチャンファ部４９から浮き上がり、大径側取付部４の周辺を外側継手部材３２の開口側とは反対方向に押す力が発生するため大径側取付部４が外側継手部材３２のブーツ取付溝３２ａから外れる可能性やグリース漏れが発生する可能性がある。

大径端山部３ａ₅と大径端谷部３ｂ₅の肉厚の中心間の径差はΔＤ₅に設定され、大径端山部３ａ₅と大径端谷部３ｂ₅に隣接する第４山部３ａ₄と第４谷部３ｂ₄の肉厚の中心間の径差は、ΔＤ₄に設定されている。本明細書および特許請求の範囲における径差は、山部および谷部の肉厚の中心間の寸法を基準にする。

大径端山部３ａ₅と大径端谷部３ｂ₅の肉厚の中心間の径差ΔＤ₅は、大径端山部３ａ₅と大径端谷部３ｂ₅に隣接する第４山部３ａ₄と第４谷部３ｂ₄の肉厚の中心間の径差ΔＤ₄より小さく設定されている。これにより、超高作動角時に、大径端山部３ａ₅がブーツバンド５の突起部５ａに接触することがなく、かつ、コーナー部２で受け止められている大径端山部３ａ₅により、倒れ掛かった他の山部３ａ₄、３ａ₃、３ａ₂、３ａ₁がブーツバンド５の半径方向外側に回避させることができ、蛇腹部３がブーツバンド５の突起部５ａに接触しない。また、蛇腹部３がブーツバンド５の突起部５ａに接触しないことにより、大径端の蛇腹部３を除くその他の蛇腹部３の超高作動角に対応可能な膜長を確保するブーツの形状設計の自由度が向上する。

図２（ａ）、図２（ｂ）および図２（ｃ）に示すように、小径端山部３ａ₁の曲率半径Ｒａｘは、大径端山部３ａ₅を除くその他の山部３ａ₂、３ａ₃、３ａ₄、の曲率半径Ｒａ₂、Ｒａ₃、Ｒａ₄より大きく設定され、小径端谷部３ｂ₁の曲率半径Ｒｂｘは、大径端谷部３ａ₅を除くその他の谷部３ｂ₂、３ｂ₃、３ｂ₄、の曲率半径Ｒｂ₂、Ｒｂ₃、Ｒｂ₄より大きく設定されている。これにより、小径端山部３ａ₁および小径端谷部３ｂ₁の剛性を低減し、小径側取付部６周辺における引張と圧縮の繰り返し応力を軽減でき、耐久性を向上させることができる。

次に、ブーツバンド５の概要を図４、図５に基づいて説明する。ここでは、大径側のブーツバンド５を例示して説明するが、小径側のブーツバンド５’も同様である。図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、ブーツバンド５は帯状に形成され、ブーツバンド５の一端部側〔図４（ａ）、図４（ｂ）の右端部側〕に第１の係合孔５５、第２の係合孔５６、第１の工具爪５ａ、案内溝部５８および段部５９が形成され、他端部側〔図４（ａ）、図４（ｂ）の左端部側〕に案内舌部５７、第２の工具爪５４、仮止め爪５３、第２の係合爪５２および第１の係合爪５１が形成されている。

第１の工具爪５ａは、第２の係合孔５６を跨いで形成され、断面が弓状で、平面から見るとアーチ状に突出させて形成されている。ブーツバンド５では、第１の工具爪５ａが、係合爪５１、５２や仮止め爪５３等に比べて幅と高さが大きいので、第１の工具爪５ａが本明細書および特許請求の範囲におけるブーツバンドの突起部に該当する。

図４（ａ）、図４（ｂ）に示すブーツバンド５をリング状に巻いて、図５（ａ）に示すように、一端部側を外径側とし他端部側を内径側として両端部を重ね合わせる。このとき、他端部側の案内舌部５７を一端部側の案内溝部５８に僅かに挿入し、仮止め爪５３を第２の係合孔５６に嵌合させてブーツバンド５が仮止めされる。仮止め状態のブーツバンド５は拡径状態にあり、その内径は、図２（ｂ）に示すブーツ１の大径側取付部４の突状部４ｃを乗り越えて（弾性変形等も含めて）バンド取付溝４ａに装着可能な寸法に設定されている。したがって、ブーツバンド５を仮止め状態のままでバンド取付溝４ａに外嵌できる。これが、図５（ａ）に示すブーツバンド１の締付け前の状態である。

その後、図５（ａ）に示す第１の工具爪５ａと第２の工具爪５４とを工具（図示省略）によって引寄せてブーツバンド５を縮径させ、図５（ｂ）に示すように、第１の係合爪５１、第２の係合爪５２を、それぞれ第１の係合孔５５、第２の係合孔５６に係止させ、ブーツバンド５の締付け後の状態となる。このようにして、図３（ａ）に示すように、ブーツ１の大径側取付部４が外側継手部材３２の外周面３２ｂに締付け固定される。ブーツバンド５には、段部５９、案内溝部５８および案内舌部５７が設けられており、締付け状態で内周面に段差が生じないので、ブーツ１の大径側取付部４のシール性が良好となる。また、ブーツバンド５は、ロープロファイルバンドと称されるもので、突起部（第１の工具爪５ａ）の高さが低く、高作動角を取るブーツのバンドとして好適である。

ただし、ブーツバンドとして、ロープロファイルバンドに限定されるものではなく、レバー部を有するワンタッチタイプのバンドや加締め耳部を有するオメガタイプのバンドを適用することも可能である。

本実施形態のブーツ１が高作動角を取ったときの状態を図６に示す。同図より以下の内容が要約して理解できる。
（１）超高作動角に対応可能なブーツ１の大径側取付部４の軸方向位置は従来品と同位置に配置され、車両設計自由度や搭載性がよい。
（２）圧縮側では、大径端谷部３ｂ₅を支点に大径端山部３ａ₅が大径側取付部４の方向に反り返り、この大径端山部３ａ₅に他の山部が倒れ掛かり折り重なる変形形態となっている。
（３）大径端山部３ａ₅がブーツバンド５の突起部５ａに接触することがなく、かつ、コーナー部２で受け止められている大径端山部３ａ₅により、倒れ掛かった他の山部３ａ₄、３ａ₃、３ａ₂、３ａ₁がブーツバンド５の半径方向外側に回避されている。
（４）大径端谷部３ｂ₅は外側継手部材３２とシャフト４６の間への噛み込みがない。
（５）圧縮側および引張側において、ブーツの形状設計の自由度が向上し、大径端の蛇腹部３を除くその他の蛇腹部３の膜長を超高作動角に対応可能に確保できている。
（６）小径端山部３ａ₁および小径端谷部３ｂ₁の剛性が低減され、小径側取付部６周辺における引張と圧縮の繰り返し応力を軽減されている。

本実施形態のブーツ１は、車両設計自由度や搭載性がよく、超高作動角においても耐久性、耐疲労性が良好な等速自在継手用ブーツを実現することができる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る等速自在継手用ブーツを図７、図８に基づいて説明する。図７は、本実施形態に係る等速自在継手用ブーツが装着された等速自在継手の縦断面図で、図８（ａ）は、図７のＥ部を拡大した縦断面図で、図８（ｂ）は、図８（ａ）の外側継手部材の開口端部の外周面に形成されたチャンファ部を拡大した縦断面図で、第１の実施形態と同様に、図を見やすくするためブーツを破線で図示している。本実施形態の等速自在継手用ブーツは、第１の実施形態と比べて、コーナー部の形状が異なる。また、外側継手部材の開口端部の外周面に形成されたチャンファ部の形状が異なる。その他の構成は第１の実施形態と同じである。そのため、第１の実施形態と同じ機能を有する部位には、同一の符号を付して、要点のみを説明する。

本実施形態のブーツ１では、図８（ａ）に示すように、コーナー部２の外周面および内周面の縦断面における形状は、それぞれ略円弧形状に形成されている。これは、図８（ｂ）に示すように、外側継手部材３２の開口端部の外周面に形成されたチャンファ部４９が曲率半径ｒ２の円弧形状であることに対応させたためである。コーナー部２の外周面の略円弧形状は、チャンファ部４９の形状に略沿って外側継手部材３２の開口側に向けて縮径している。本実施形態においても、コーナー部２の内周面とチャンファ部４９との間に干渉を避けるための逃げとしての隙間が形成されている。

本実施形態のブーツ１では、図８（ｂ）に示すように、外側継手部材３２の開口端部の外周面に形成されたチャンファ部４９と開口端面５０との接続部はＫである。ブーツ１の大径側取付部４をブーツバンド５で締付け固定した状態で大径端谷部３ｂ₅は、外側継手部材３２の開口端部の半径方向外側端部Ｔに当接している。厳密には、チャンファ部４９と開口端面５０との接続部Ｋと同じ位置である接触部Ｐで当接している。この場合も、接触部Ｐは作動角に応じて周方向の幅を有し、また、圧縮力を受けると、接触部Ｐは、チャンファ部４９から開口端面５０にまで接触範囲が及ぶ。

その他の構成については、前述した第１の実施形態の等速自在継手用ブーツと同じであるので、前述した内容を準用し、説明を省略する。本実施形態のブーツ１においても、車両設計自由度や搭載性がよく、超高作動角においても耐久性、耐疲労性が良好な等速自在継手用ブーツを実現することができる。

以上の実施形態では、蛇腹部が５山、５谷からなるブーツを例示したが、これに限定されるものではなく、山部、谷部の数が５山、５谷よりも少ないものや多いものも適宜適用することができる。

本発明は前述した実施形態に何ら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内において、さらに種々の形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

１ 等速自在継手用ブーツ
２ コーナー部
３ 蛇腹部
３ａ 山部
３ａ₁ 小径端山部
３ａ₅ 大径端山部
３ｂ 谷部
３ｂ₁ 小径端山部
３ｂ₅ 大径端山部
４ 大径側取付部
５ ブーツバンド
５ａ 突起部
６ 小径側取付部
３１ 等速自在継手
３２ 外側継手部材
３２ｃ 入口チャンファ
３３ 内側継手部材
３４ ボール
３５ 保持器
４６ シャフト
４９ チャンファ部
５０ 開口端面
Ｋ 接続部
Ｌ 大径側取付部と接続するコーナー部の端部と入口チャンファとの間の距離
Ｐ 接触部
Ｒａ 曲率半径
Ｒａｘ 曲率半径
Ｒａｙ 曲率半径
Ｒｂ 曲率半径
Ｒｂｘ 曲率半径
Ｒｂｙ 曲率半径
Ｔ 半径方向外側端部
ｔ コーナー部の長さ
ΔＤ 径差

Claims (5)

1. 等速自在継手の外側継手部材の外周面に装着され、ブーツバンドにより締付け固定される大径側取付部と、シャフトの外周面に装着され、ブーツバンドにより締付け固定される小径側取付部と、前記大径側取付部と前記小径側取付部を一体に連結する蛇腹部とを備え、前記蛇腹部が軸方向に交互に形成された複数の山部と谷部とからなる等速自在継手用ブーツにおいて、
   前記大径側取付部と、この大径側取付部に最も近い大径端谷部とが、コーナー部を介して接続され、
   前記コーナー部が、前記外側継手部材の開口端部の外周面に形成されたチャンファ部に対応する軸方向位置に設けられ、かつ、前記チャンファ部に略沿って開口側に向けて縮径する形状を有し、
   前記等速自在継手用ブーツの前記大径側取付部を前記外側継手部材の外周面に装着し前記ブーツバンドで締付け固定した状態で、前記大径端谷部が、前記外側継手部材の開口端部の半径方向外側端部に当接するように構成され、
   前記大径側取付部に最も近い大径端山部と前記大径端谷部の径差が、前記大径端山部と前記大径端谷部に隣接する山部と谷部の径差より小さく設定され、
   前記小径側取付部に最も近い小径端山部および小径端谷部のそれぞれの縦断面における外周面の曲率半径をＲａｘ、Ｒｂｘとし、前記大径端山部および前記大径端谷部を除くその他の山部および谷部のそれぞれの縦断面における外周面の曲率半径をＲａ、Ｒｂとしたとき、Ｒａｘ＞ＲａおよびＲｂｘ＞Ｒｂを満たし、
   前記等速自在継手が高作動角を取ったとき、前記大径端谷部を支点として前記大径端山部および他の山部が前記大径側取付部の方向に反り返り折り重なる変形形態を有すると共に前記大径端山部が前記ブーツバンドの突起部に接触しないことを特徴とする等速自在継手用ブーツ。
2. 等速自在継手の外側継手部材の外周面に装着され、ブーツバンドにより締付け固定される大径側取付部と、シャフトの外周面に装着され、ブーツバンドにより締付け固定される小径側取付部と、前記大径側取付部と前記小径側取付部を一体に連結する蛇腹部とを備え、前記蛇腹部が軸方向に交互に形成された複数の山部と谷部とからなる等速自在継手用ブーツにおいて、
   前記大径側取付部と、この大径側取付部に最も近い大径端谷部とが、コーナー部を介して接続され、
   前記コーナー部が、前記外側継手部材の開口端部の外周面に形成されたチャンファ部に対応する軸方向位置に設けられ、かつ、前記チャンファ部に略沿って開口側に向けて縮径する形状を有し、
   前記等速自在継手用ブーツの前記大径側取付部を前記外側継手部材の外周面に装着し前記ブーツバンドで締付け固定した状態で、前記大径端谷部が、前記外側継手部材の開口端部の半径方向外側端部に当接するように構成され、
   前記大径側取付部に最も近い大径端山部と前記大径端谷部の径差が、前記大径端山部と前記大径端谷部に隣接する山部と谷部の径差より小さく設定され、
   前記大径端谷部が当接する前記外側継手部材の開口端部の半径方向外側端部が前記チャンファ部であり、
   前記等速自在継手が高作動角を取ったとき、前記大径端谷部を支点として前記大径端山部および他の山部が前記大径側取付部の方向に反り返り折り重なる変形形態を有すると共に前記大径端山部が前記ブーツバンドの突起部に接触しないことを特徴とする等速自在継手用ブーツ。
3. 前記コーナー部の長さをｔとし、前記大径端谷部の縦断面における外周面の曲率半径をＲｂｙとし、前記大径側取付部と接続する前記コーナー部の端部と入口チャンファとの間の距離をＬとしたとき、ｔ＜Ｌ−２Ｒｂｙを満たすことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の等速自在継手用ブーツ。
4. 前記コーナー部の外周面がテーパ形状であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の等速自在継手用ブーツ。
5. 前記等速自在継手用ブーツが熱可塑性ポリエステル系エラストマーからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の等速自在継手用ブーツ。

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