JP6964478B2

JP6964478B2 - 高速回転用ブーツ

Info

Publication number: JP6964478B2
Application number: JP2017185624A
Authority: JP
Inventors: 大輔鈴木; 進一宇田; 健司小泉
Original assignee: キーパー株式会社
Priority date: 2017-09-27
Filing date: 2017-09-27
Publication date: 2021-11-10
Anticipated expiration: 2037-09-27
Also published as: JP2019060410A

Description

本発明は、高速回転用ブーツに関するものである。さらに詳述すると、本発明は、軸方向の伸縮を許容しながら動力伝達可能なプロペラシャフトに適用されるブーツに関するものである。

プロペラシャフトは、スプラインによりスライド可能な伸縮部への泥水の侵入を防止するために、伸縮部の外周面が例えばゴム及び樹脂からなる蛇腹円筒状のシール部材（ブーツと呼ばれる）により被覆されている。このようなプロペラシャフト用ブーツは、従来、シャフトに固定するための円筒状の固定部を両端に有し、その間が均一な山谷径差の蛇腹部即ち同じ直径の山部と同じ直径の谷部とで構成される蛇腹部で形成されている（図３参照）。このため、ブーツの固定部からもっとも離れている蛇腹部の中央部が遠心力の影響を受けやすく、プロペラシャフトが高速回転すると、蛇腹部の中央部が遠心力によって膨張して蛇腹部に振れ回りが発生してしまうことがある。また、蛇腹部の内周面にグリースが付着した状態でプロペラシャフトが高速回転すると、蛇腹部が偏った回転をしてブーツの振れ回りが発生してしまうことがある。このことは、比較的大きい伸縮量をもつブーツ、即ち蛇腹部の伸縮量が大きなブーツを備えたプロペラシャフトにおいて特に顕著である。

そこで、ブーツの蛇腹部の内周面と第１のシャフト及び第２のシャフトから成るプロペラシャフトの外周面との間に、蛇腹部の内周面を支持する伸縮可能な支持部材を備えることが提案されている（特許文献１）。支持部材は、第１のシャフト及び第２のシャフトの軸線方向に相対移動可能に嵌合する内外一対のエレメントからなり、蛇腹部の内周面と第１のシャフト及び第２のシャフトの外周面との間に伸縮可能に配置されて、蛇腹部の内周面に当接することで蛇腹部を支持するように構成されている。これにより、ブーツの蛇腹部の中心軸線側への移動が規制され、プロペラシャフトの高速回転時に遠心力に基づくグリースの偏りによるブーツの振れ回りを抑制することができるようにしている。

特開２０１１−２５５７３２号公報

しかしながら、ブーツの他に、内外一対のエレメントから成る支持部材を必要とするため、重量増と部品点数の増加を招くという弊害を伴う。

本発明は、蛇腹部を支持するような別部材を必要とせずにプロペラシャフトの高速回転時の遠心力によって蛇腹部の中央部が膨張して振れ回ってしまうことを抑制することができる高速回転用ブーツを提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、請求項１記載の発明は、弾性体製の蛇腹部と蛇腹部の両端部に相手部材と嵌合するための固定部とを有する高速回転用ブーツにおいて、蛇腹部の中央部に蛇腹部のその他の領域よりも曲げ剛性が高い剛性部を形成し、剛性部は、蛇腹部のその他の領域の山谷径差よりも小さい山谷径差の山谷で形成され、且つ剛性部の範囲は、ブーツ全長Lの５％以上〜４０％以下であるようにしている。

また、請求項２記載の高速回転用ブーツは、剛性部の山谷の山谷径差が、蛇腹部のその他の領域の山谷径差の２０〜８０％で形成されていることを特徴とする。

請求項１記載の高速回転用ブーツによれば、蛇腹部の中央部が蛇腹部のその他の領域よりも曲げ剛性が高い剛性部で構成されているため、蛇腹部を支持するような別部材を必要とせずにプロペラシャフトの高速回転時にブーツの固定部からもっとも離れている蛇腹部の中央部が遠心力によって膨張してしまうことを抑制でき、蛇腹部が振れ回わることを抑えられる。

また、請求項１記載の高速回転用ブーツによれば、中央付近の蛇腹部は、蛇腹部のその他の領域よりも小さな山谷で形成されているので、中央付近の蛇腹部は、蛇腹部のその他の領域よりも高剛性（剛構造）なものになる。このため、プロペラシャフトの高速回転時にブーツの固定部からもっとも離れている蛇腹部の中央部が遠心力によって膨張してしまうことを抑制でき、蛇腹部が振れ回わることを抑えられる。しかも、中央付近の蛇腹部は蛇腹部のその他の領域よりも高剛性になるものの蛇腹形状であるためスプラインによりスライド可能な伸縮部が伸縮した際に、ブーツの伸縮性を確保することができる。

本発明の高速回転用ブーツの実施形態の一例を示す中央縦断半截断面図である。本発明の高速回転用ブーツの他の実施形態の一例を示す中央縦断半截断面図である。従来の高速回転用ブーツの一例を示す中央縦断面図である。

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。

図１に、本発明の高速回転用ブーツの実施形態の一例を示す。この高速回転用ブーツは、合成樹脂またはゴムなどの弾性体製の蛇腹部１と蛇腹部１の両端部に相手部材と嵌合するための固定部２とを有し、蛇腹部１の中央部に蛇腹部１のその他の領域４よりも曲げ剛性が高い剛構造部（以下、剛性部３と呼ぶ）を形成するようにしている。

ここで、剛性部３は、蛇腹部１の中央部が蛇腹部１のその他の領域４よりも曲げ剛性が高い状態即ち剛構造にあれば良く、その形状や構造について特定のものに限られるものではない。例えば、図１に示すように、剛性部３は、蛇腹部１の山谷径差を局部的に変化させることにより形成するようにしても良い。具体的には、剛性部３の山谷径差（Ｉ）を蛇腹部１のその他の領域４の山谷径差（Ｈ）よりも小さくする（Ｉ＜Ｈ）ことで形成されている。

蛇腹部１の山谷径差を変化させることによって剛性部３を構成する場合には、中央付近の蛇腹は、少なくとも1個以上の山を形成していれば良い。さらに、剛性部３を構成する小さな山谷部が形成される範囲Ｍは、ブーツ全長Lの５％以上〜４０％以下であり、好ましくは５％以上〜３５％以下、より好ましくは１０％以上〜３５％以下、さらに好ましくは１０％以上〜３０％以下、最も好ましくは１５％以上〜２５％以下にすることである。５％未満の場合には、蛇腹部１の剛性が十分に確保できなくなる。他方、４０％超過の場合には、ブーツの展開長が小さくなり、ブーツとしての伸縮性が確保できなくなる。

ここで、蛇腹部１の剛性部３の山谷径差（Ｉ）と、蛇腹部１のその他の領域４の山谷径差（Ｈ）との関係は、Ｉ＝（Ｈの２０〜８０％）で形成されていることが好ましく、より好ましくはＩ＝（Ｈの３０％〜７５％）、最も好ましくはＩ＝（Ｈの４０％〜７０％）にすることである。２０％未満の場合には、山谷径差が小さすぎて伸縮性が確保しにくくなる。他方、８０％超過の場合には、山谷径差が大きく中央付近の蛇腹部１の剛性が確保できない。

さらに、蛇腹部１の剛性部３の内周面側の最大山径（φA）は、蛇腹部１のその他の領域４の最大山径（φB）と同等以下にすることが好ましい。剛性部３の内周面側の最大山径φAの方が蛇腹部１のその他の領域４の最大山径φBよりも大きくなる場合には、ブーツ両端の固定部２の内径即ち固定部２が装着される部分のシャフト（図示省略）から径方向に離れる距離が蛇腹部１のその他の領域４のそれよりも大きくなるためシャフトの高速回転時に遠心力の影響を受け易くなってしまう。また、蛇腹部１の剛性部３の内周面側の最小谷径（φａ）は、蛇腹部１のその他の領域４の最小谷径（φｂ）と同等以上にすることが好ましい。領域４の谷の内径はシャフトに干渉しないようにシャフト外径よりも大きくなっており、剛性部３の最小谷径φａの方が蛇腹部１のその他の領域４の最小谷径φｂよりも小さくなる場合には、シャフトからの距離が蛇腹部１のその他の領域４のそれよりも小さくなるためシャフトと接触し易くなってしまう。したがって、剛性部３の山谷は、蛇腹部１のその他の領域４の山と谷との間に形成され、尚且つ剛性部３の山谷径差（Ｉ）が蛇腹部１のその他の領域４の山谷径差（Ｈ）よりも小さくする（Ｉ＜Ｈ）ことがより好ましい。

また、図２に他の実施形態を示す。この実施形態の高速回転用ブーツは、山谷部に代えて山谷径差の無い円筒形のフラット部を形成することにより、蛇腹部１のその他の領域４よりも曲げ剛性が高い剛性部３を蛇腹部１の中央部に形成したものである。本実施形態の場合、剛性部３は、蛇腹部１の中央部の山部を形成せずに、谷部を結ぶ山谷径差の無い円筒形のフラット部を形成することによって構成されている。

筒形のフラット部から成る剛性部３が蛇腹部１の中央部に設けられることにより、蛇腹部１が剛性部（フラット部）３を境に二分されるため、ブーツ全長Lに比して蛇腹部１のその他の領域４（実質的な蛇腹部）の長さが短くなり、遠心力を受けても変形し難くなる。また、剛性部（フラット部）３が蛇腹部１の中央に設けられることにより、遠心力の影響を受けやすい蛇腹部１の中央部分の曲げ剛性が高く径方向に変形し難い構造となると同時に、剛性部（フラット部）３で分断された両側の蛇腹部１の遠心力による膨張をも抑制することができる。

また、図２に示す実施形態における剛性部３は、蛇腹部１の谷部を結ぶ円筒形のフラット部によって形成されているがこれに特に限られるものではなく、場合によっては、筒形の剛性部の中胴部分が外に膨らんだビール樽形あるいは中胴部分が内側に凹んだ鼓形に形成されても良い。また、筒形の剛性部３を形成する際には、図２に示すように谷部の位置に形成することに限られず、山部の頂部附近の位置、あるいは山部と谷部との間の中間位置に設けることも可能である。そして、本実施形態の場合、剛性部（フラット部）３は、蛇腹部１よりも僅かに肉厚としているが、場合によっては同じ肉厚としても良い。尚、フラット部は、本実施形態の場合、円筒形としているがこれに特に限定されるものではなく、楕円形、矩形、多角形などの各種断面の筒形としても良い。

ここで、剛性部３（フラット部）が形成される範囲Ｍは、ブーツ全長Lの３％以上〜３５％以下であることが好ましく、より好ましくは４％以上〜２０％以下、最も好ましくは５％以上〜１５％以下にすることである。３％未満の場合には、蛇腹部１の剛性が十分に確保できなくなる。他方、３５％超過の場合には、ブーツの展開長が小さくなり、ブーツとしての伸縮性が確保できなくなる。

さらに、剛性部３（フラット部）の内周面側の径（φＣ）は、蛇腹部１のその他の領域４の最大山径（φB）と同等以下にすることが好ましい。剛性部３の内周面側の径φＣの方が蛇腹部１のその他の領域４の最大山径φBよりも大きくなる場合には、ブーツ両端の固定部の内径即ち固定部が装着される部分のシャフトから径方向に離れる距離が蛇腹部１のその他の領域４のそれよりも大きくなるためシャフトの高速回転時に遠心力の影響を受け易くなってしまう。また、蛇腹部１の剛性部３（フラット部）の内周面側の径φＣは、蛇腹部１のその他の領域４の最小谷径（φＤ）と同等以上にすることが好ましい。領域４の谷の内径はシャフトに干渉しないようにシャフト外径よりも大きくなっており、剛性部３（フラット部）の内周面側の径φＣの方が蛇腹部１のその他の領域４の最小谷径φＤよりも小さくなる場合には、シャフトからの距離が蛇腹部１のその他の領域４のそれよりも小さくなるためシャフトと接触し易くなってしまう。したがって、剛性部３（フラット部）は、蛇腹部１のその他の領域４の山と谷との間に形成されることがより好ましい。

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、上述の実施形態では、蛇腹部１の中央に剛性部３が形成されているが、これに特に限られず、場合によっては蛇腹部１の中央よりもいずれか一方の端部側に僅かに偏って剛性部３が形成されても良い。この場合においてもブーツとしての伸縮性を確保しつつ高速回転時の遠心力によって蛇腹部１が膨張して振れ回ってしまうことをある程度抑制する効果が得られる。

１蛇腹部
２固定部
３剛性部（フラット部）
４蛇腹部のその他の領域（剛性部が設けられた中央部以外の領域）
φＡ蛇腹部の剛性部の内周面側の最大山径
φＢ蛇腹部のその他の領域の最大山径
φＣフラット部の内周面側の径
φＤ蛇腹部のその他の領域の最小谷径
φａ蛇腹部の剛性部の内周面側の最小谷径
φｂ蛇腹部のその他の領域の最小谷径
Ｌブーツ全長
Ｍ剛性部の形成される範囲（長さ）

Claims

弾性体製の蛇腹部と前記蛇腹部の両端部に相手部材と嵌合するための固定部とを有する高速回転用ブーツにおいて、
前記蛇腹部の中央部に前記蛇腹部のその他の領域よりも曲げ剛性が高い剛性部を形成し、
前記剛性部は、前記蛇腹部のその他の領域の山谷径差よりも小さい山谷径差の山谷で形成され、
且つ前記剛性部の範囲は、ブーツ全長Lの５％以上〜４０％以下である
ことを特徴とする高速回転用ブーツ。
前記剛性部の前記山谷の山谷径差は、前記蛇腹部のその他の領域の山谷径差の２０〜８０％で形成されていることを特徴とする請求項１記載の高速回転用ブーツ。