JPH0217222A - 入力軸周囲の密封を改善した機械継手用多要素ブーツ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、動力伝達機械継手、特に動作中に関節運動し
やすい継手に使用されるブーツに関する。

さらに詳細には、本発明は、少なくとも一部分が半剛性
であるようなブーツに関する。特に、本発明は、前輪駆
動式自動車の前輪駆動機構に使用されるＳ類の定速度継
手に使用されるブーツに関し、この場合、ブーツにおい
て、機械継手の外レースを包囲する部分は、それぞれが
半剛性でるる複数の介在構成要素〃・ら構成される。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕

定速度駆動継手は前輪駆動自動車の伝動車軸から駆動さ
れる自動車の前輪へ動力を伝達する手段として自動車用
に広く使用されている。駆動される車輪ごとにそのよう
々継手を１つ又は２つ以上設けても良い。この種の駆動
継手は、その内部で必要とされる潤滑を維持するため及
び継手を塵や、その他の外部汚染物質から防護するため
に密封されなければ々らない。

従来、この密封機能を得るために使用されてきた装置は
通常はブーツと呼ばれるもので、可撓性の構成を有し、
通常は弾性材料から製造され、波形又はプリーツ状の構
造をとるのが普通である。

しかしながら、このような可撓性の構成によって、ブー
ツには、定速度駆動継手の通常り軸方向にアライメント
される入力軸と出力軸の関節運動、すなわち角運動に対
応する能力が与えられる。

自動車の定速度駆動継手を密封する可撓性ブーツは非常
に大量に利用されてはいるが、きわめて高価であシ、ま
た、可撓性であるために手作業による取付けを必要とす
る。従って、取付けるべき部品の寸法が厳密であって初
めて可能になる低コストの機械式組立て方法の利用はで
きない。さらに、可撓性ブーツは弾性材料から製造され
るので、路面障害及びその他の形態の集中衝撃によって
引裂きゃ、穴あきを生じやすい。その上、エラストマー
材料の物理的特性は、自動車の通常の寿命内に生じるよ
う々低温や高温の影響を受けたときに劣化することが知
られている。また、ブーツと関連する継手を適正に潤滑
するためＫは波形又はプリーツ状のブーツの内部容積を
グリースで満たさ々ければならないので、その分、必要
なグリースの量が増す。さらに、ブーツを製造する材料
となるニジストマーの多くはグリースに触れると劣化し
、その結果、このような可撓性ブーツの有効寿命は制限
されてしまう。

同時出願に係る米国出願第８３２．８６５号には、半剛
性材料から製造される機械継手用多要素ブーツが記載さ
れている。このブーツの内側部材はほぼ球形であり、そ
の開放端部で機械継手の球形外面と密封係合する。内側
部材は、軸方向に設けられる入力軸用隙間開口をさらに
有する。半球形の外側部材は内側部材の上に同心に配設
され、内側部材との間に球形凹部を規定する。機械継手
の入力軸と密封係合する中間部材は、内側部材及び外側
部材によシ形成される球形凹部に密封状態で移動自在に
受入れられる球形７う／ジを有する。

このブーツで発生する問題は、入力軸と中間部材との間
の密封が不備なことである。この密封の不備により、機
械継手の内部へ塵や水の侵入を許すことになシ、まｅ、
ｆＲ滑剤（グリース）の漏れを起こすことにもなるので
、機械継手の早期故障を招く。「０」リング及びそれに
類似する種類のシールを使用してこの問題を解決しよう
とする様々な試みがなされ九が、十分な解決には至らず
、余シにコストが高くなるものもあった。本発明は、機
械継手の入力軸とブーツの中間部材との間に確実な密封
を成立させる新規な軸シールを有する防護ブーツである
。

〔問題点を解決する念めの手段〕

本発明は、入力軸と、出力軸と、入力軸と出力軸とが互
いに相対的に関節運動することができるように入力軸を
出力軸に結合する結合手段とを有する種類の動力伝達機
械継手を密封するブーツである。結合手段は、入力軸及
び出力軸のいずれか一方に結合される球形外面を有する
外レースを含む。

ブーツは、外レースの球形外面と密封係合する開放端部
を有する半球形半剛性の内側部材を含む。

内側部材は、開放端部とは反対側の端部に、入力軸及び
出力軸のうち他方のものと外接する第１の隙間開口をさ
らに有する。ブーツは、内側部材と同心であり且つそれ
に結合される半球形半剛性の外側部材をさらに含む。外
側部材は、内側部材の第１の隙間開口と同心の第２の隙
間開口を有する。

内側部材及び外側部材の少なくとも一方は、内側部材と
外側部材との間に球形凹部を形成する肉薄部分を有する
。球形凹部は第１及び第２の隙間開口に隣接する端部で
開いている。球形フランジを有する半剛性の中間部材は
球形凹部に密封状態で摺動自在に受入れられ、円筒形ボ
スは入力軸及び出力軸のうち他方のものと密封状態で外
接する。

球形フランジの開放端部の半径は、球形凹部の内部にお
ける中間部材の所定の角度の関節運動を可能にするよう
に選択される。中間部材の円筒形ボスの外面には、環状
凹部が設けられている。ブーツは軸シールをさらに含み
、軸シールは、これを中間部材に係止するために円筒形
ボスの環状凹部に受入れられる内方へ突出し次環状ドグ
を有する。

軸シールは、入力軸及び出力軸のうち他方のものの外面
と密封係合する少なくとも１つの内方へ延出し几リプを
さらに有する。

本発明の目的は、入力軸周囲の密封を改善した動力伝達
機械継手を密封するブーツを提供することである。

さらに詳細には、本発明の目的は、入力部材及び出力部
材が互いに相対的に関節運動する機械継手の動力伝達部
を密封する改良されたブーツを提供することである。

本発明の別の目的は、ブーツの少なくとも１つの構成要
素を入力軸に対して密封する新規な軸シ−ルを有する定
速度駆動継手を密封するブーツを提供することである。

本発明のさらに別の目的は、前輪駆動自動車の前輪を駆
動するために使用される定速度駆動継手のための密封を
改善したブーツを提供することである。

本発明のさらに別の目的は、ブーツがそれぞれ半剛性材
料から形成される複数の球形構成要素を有するＬ５な、
前輪駆動自動車の定速度駆動継手を密封するブーツを提
供することである。構成要素は互いに同心に配設され、
そのような同心の構成要素のうち内側の要素は、継手の
球形外面を有する別の部材とブーツとの間で関節運動を
可能にするように、その部材の球形外面と密封係合する
。

本発明のその他の目的及び利点は添付の図面と関連する
以下の詳細な説明から明白になるであろう。

〔実施例〕

以下、添付の図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は、全体を図中符号１１で指示される固定形、す
なわち非プランジ形の定速度駆動継手を示す。定速度駆
動継手１１は入力端部１２で入力軸１３からの動力全受
取り、定速度駆動継手１１の出力端部１５から延出する
出力軸１４により、その動力を被駆動部材（図示せず）
へ伝達する。

従来の技術において知られているように、動力は、保持
器１７に収納された円周方向の一連の、通常は６個の玉
１６によって入力軸１３から出力軸１４へ伝達される。

玉１６は、入力軸１３にキー結合されるか、又はその他
の方法によシ係合されている内レース１９の球面１８の
上をころがると同時に、外レース２２に設けられる弧状
溝２０の内面２１の上をころがる。外レース２２は出力
軸１４から一体に延出している。出力軸１４と外レース
２２は、九とえば鍛造によシル体に形成される。

動作中、入力軸１３と出力軸１４は第１図に示される正
規の軸方向の向きの関節運動を受ける。

前輪駆動の自動車に使用される駆動継手の場合、通常の
路面振動、路面の凹凸及び車両の高速コーナリングが原
因となって、この関節運動は各方向に４５度（４５）の
大きさにもなる。定速度駆動継手１１自体は、玉１６が
内レース１９の球面１８及び外レース２２の弧状内面２
１とそれぞれころがり係合していること（よう、この程
度の関節運動には事実上対処することができる。

これまで説明したように、定速度駆動継手１１は互いに
相対的に動く精密加工された構成要素を含み、従って、
潤滑されなければならないと共に、自動車の使用環境下
で発生すると思われるちり、その他の汚染物質の影響を
受けてはならない。この目的を達成するために、駆動継
手１１には、その内部を密封する密封ブーツ２３が設け
られている。密封ブーツ２３は、定速度駆動継手１１自
体が受ける程度の関節運動に１そのような関節運動中に
密封能力を失うことなく対処することができなければな
らない。自動車に適用する場合、密封ブーツ２３にニジ
得られる密封は確実でなければならないと共に、長年に
わたり有効な密封を維持できるようにすべきである。

前述の通り、定速度駆動継手１１は入力軸１３と出力軸
１４との間の相当の角度の関節運動に対応することがで
きなければならない。自動車の前輪駆動継手の場合、こ
の関節運動は通常の運転中は各方向にほぼ２０度（２０
）であるが、急激にターンしたときなどの厳しい条件の
下では４５度（４５）　Ｋも達する場合がある。駆動継
手の外レースに球形外面２４を設けると共に、密封ブー
ツ２３を複数の介在部材から構成することに工り、密封
ブーツ２３に必要な関節運動を得ることができる。

鍛造外レースの場合、球形外面２４はコスト低減の念め
に機械加工されないのが好ましい。密封ブーツの第１の
部材は、外レース２２の球形外面２４と密封係合する半
径方向内側へ延出したリプ２６が設けられている内側部
材２５である。内方へ延出するリプ２６の内径は外レー
スの球形外面２４の直径より小さいので、内側部材２５
はセンター越えスナップばめにニジ内レースに保持され
る。

また、本発明の密封ブーツを、円筒形又はその他の非球
形の外レースを使用する既存の自在継手と共に利用可能
とすることも意図されている。そのような場合には、外
レースにプラスチック製又はその他の種類の取付は具を
装着すべきであル、この取付は具は内側部材の内方へ延
出するリプ２６との間に面と面との密封係合を成立させ
る次めに球形外面を有していなければならない。密封ブ
ーツ２３は、内側部材２５と同心に且つ内側部材２５と
少なくとも一部で係合する状態で配設される外側部材２
７をさらに含む。内側部材はその開放端部の中間に設け
られる周囲ビード２８と、入力軸１３が貫通する開口３
０と、周囲ビード２８から開口３０まで延出する一部肉
薄部分３１とを有する。外側部材２７も開口５２を有し
、この開口５２は内側部材の開口３０と同心であり、同
様に入力軸１３が貫通する。

外側部材２７の前方部分３２は、内側部材２５で、その
開放端部２９に設けられる半径方向フランジ３３と周囲
ビード２８との間に形成される凹部に受入れられて、外
側部材２７１内側部材２５に係止するために肉厚になっ
ている。内側部材２５と外側部材２Ｔは、軸方向に十分
な力を加えることによルこれらの部材を互いにスナップ
係止できるように、十分な可撓性を有する。

内側部材２５の一部肉薄部分の外面と、外側部材２７の
内面とは、入力軸用開口３０から周囲ビード２８に延び
る球形凹部３４ｔ−規定する。密封ブーツ２３の中間部
材３５は、球形凹部３４に密封状態で受入れられるほぼ
球形で半剛性のフランジ３８を有する。中間部材３５は
、入力軸１３を包囲し且つ入力軸１３と密封係合する円
筒形ボス３１をさらに有する。内側部材２５と中間部材
３５との間の密封を確保するために、Ｍ３図にさらに明
瞭に示されるように、球形フランジ３６の開放端部の周
囲に内部ビード３８を設けても良い。同様に、内側部材
２５は、開口３０の周囲に、中間部材３５の内面と密封
係合するＲ状リップ３９を有していても良い。

入力軸１３と中間部材３５の円筒形ボス３Ｔとの間の密
封は、軸シール４０にエル行われる。第２図を参照して
説明すると、円筒形ボス３７は、軸シール４０の機械継
手に対向する部分に設けられる内方へ突出した環状ドグ
キャッチ４２を受入れる環状係止凹部４１ｔ−有する。

ドグキャッチ４２の端面は、円筒形ボス３７の面取シ縁
部４４と共動して、軸方向に十分な力を加えることにニ
ジドグキャッチ４２を環状係止凹部４１にラッチできる
ようにする面取シ縁部４３を有する。軸シール４０の環
状ドグキャッチ４２と、円筒形ボス３Ｔに形成される環
状係止凹部４１とは、軸シール４０を中間部材３５に係
止するスナップロックを有効に構成する。ドグキャッチ
４２に対向する軸シール４０の端部は、入力軸１３の外
面と密封係合する１対の内方へ延出した軸シールリプ４
５を有する。

軸シール４０の別の実施例は第３図に示されている。こ
の実施例においては、中間部材３５０円筒形ボス３７は
第２図に関して説明したような環状係止凹部４１ｆ：含
む。図中符号４６で示される別の実施例による軸シール
は、第２図に示される第１の実施例のドグキャッチ４２
と、内方へ延出する軸シールリプ４５とＫそれぞれ対応
する環状ドグキャッチ４１と、１対の内方へ延出する軸
シールリプ４８とを有する。軸シール４６は、中間部材
３５のフランジ３６及び外側部材２７の外面と同心の半
球形一体シールド４９をさらに含む。

シールド４９は、外側部材２Ｔの外面と密封係合する環
状リップ５０を有する。密封作用をさらに向上させるた
めに、外側部材２Ｔの入力軸開口５２の周囲にビード５
１のよう表環状ビードを設けても良い。このビード５１
はシールド４９の内面と密封係合する。

定速度駆動継手１１の関節運動は、球形凹部３４の内部
における中間部材３５のフランジ３６の関節運動によシ
一部吸収される。球形凹部３４内のフランジ３６の関節
運動は自動車の通常の動作中に起こるバンプ及び回転振
動を吸収するのに十分な程度であるのが好ましい。球形
凹部３４の深さと、フランジ３６の直径は、フランジ３
Ｂが所定の角度だけ角変位自在であるように設定される
。

自動車の前輪駆動継手の場合、この所定の角度は各方向
に約２０度（２０）である。また、フランジ３６の大き
さと球形凹部３４の深さは、関節運動の程度が所定の角
度を越えたときにフランジ３６の開放端部が球形凹部３
４の底部と係合するように設定される。さらに、関節運
動は、その場合、外レース２２の球形外面２４を中心と
する内側部材２５及び外側部材２７の回転変位により得
られる。この関節運動は各方向への３０度（３０）まで
の付加的関節運動に対応できると思われるが、これは、
自動車の前輪駆動継手で通常要求される関節運動より少
なくとも５度（５）大きい。この付加的関節運動は急激
な旋回及び／又は苛酷な路面条件等の異常々状況でのみ
効果を表わす。

内側部材２５、外側部材２７、中間部材３５及び軸シー
ル４０Ｕ頑丈で破壊されにくい非弾性又は半剛性高分子
材料から製造されるのが好ましい。

ポリウレタン材料はこれらの部材をそれぞれ製造するの
に好適であることが実証されている。外側部材２７は、
その耐破壊性を最大にし且つ内側部材２５より良い密封
特性を得るために、内側部材２５を形成する之めに使用
される材料より幾分硬い材料から形成されるのが好まし
い。このように製造した場合、密封ブーツ２３は従来の
駆動継手の可撓性エラストマーブーツに比べて穴あき又
は引裂きに対する耐性がかなり高くなシ、精密な許容差
の範囲内に入る寸法を有するようになるので、組立て時
の機械的処理技術を考えたとき有利でらシ、このように
して組立て工程の人件費を減らすことができる。さらに
、密封ブーツ２３は自動車の前輪駆動継手の通常の寿命
の間に発生する可能性のある極端な高温や低温に対して
従来りり高い耐性を示すと共に、定速度駆動継手１１に
入れられるグリースと接触することによって起こる劣化
に対してもニジ高い耐性を示す。密封ブーツ２３のもう
１つの特徴として、中間部材３５のフランジ３６の内面
の一部が定速度駆動継手内のグ１７−スと接触している
念めに、球形凹部３４内におけるフランジ３６の摺動運
動が本質的に自己潤滑性のものとなることが挙げられる
。この自己潤滑は、関節運動中にグリースをフランジ３
６の内面と接触する状態に保持しようとする定速度駆動
継手の回転中のグリースに対する遠心力にニジ倍増され
る。密封ブーツ２３のさらに別の特徴は、内側部材２５
の開放端部の周囲ビード２８により形成される開口の直
径が外レース２２の球形外面２４の直径より小さいこと
と、内側部材２５が非弾性という特性を有するために、
スナップばめによシ外レースの球形外面２４の所定の場
所に保持されて、保持を助ける之めのクランプ又はリン
グを必要としないことである。これは、定速度駆動継手
の製造に要する部品のコスト及びそのような部品の組立
てコストをさらに低減する。同様に、中間部材３５は内
側部材２５と外側部材２７との間に軸シール４０により
密封保持されて、保持を助けるためのクランプ又は溝を
必要としないので、材料コスト及び組立てコストを一層
低減することができる。

本発明は定速度駆動継手に適用されると特に有用である
と考えられるので、本発明の密封ブーツの様々な実施例
をその工うな用途に適用した場合について説明した。し
かしながら、この種のブーツ、すなわちシールはその他
の種類、たとえば三脚形又は玉接触形の駆動継手や、フ
ック継手又はカルダン継手等の非定速度駆動継手にも使
用可能であることが理解されるであろう。

本発明の好ましい一実施例及び変形実施例を説明したが
、ここに説明した本発明に対し特許請求の範囲に記載さ
れる本発明の精神から逸脱せずに変形を実施しつること
は当業者には明白であろう。

従って、ここに記載した本発明の説明は本発明の原理を
例示するのみで、その範囲を限定しようとするものでは
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による密封ブーツの好ましい実施例を
含む定速度駆動継手の部分断面側面図、第２図は、軸シ
ールの詳細を示す拡大部分横断面図、及び第３図は、本
発明にＩる密封ブーツの別の実施例を示す第１図と同様
の部分図である。 １１・・・・定速度駆動継手、１３・・・・入力軸、１
４・・〜・・出力軸、１９・・・・内レーベ ス、２２・・・・外レース、２３・・・・密封ブーツ、
２４・・・・球形外面、２５・・・・内側部材、２７・
・・・外側部材、２Ｂ・・・・周囲ビード、３０・・・
・開口、３１　・・　・・一部内薄部分、３４・・・・
球形凹部、３５・・・・中間部材、３６・・・・フラン
ジ、３γ・・・・円筒形ボス、４０・・・・軸シール、
４１・・・・環状係止凹部、４２・・・・環状ドグキャ
ッチ、４３．４４・・・・面取シ縁部、４５・・・・軸
シールリプ、４６・・・・軸シール、４７・・・・環状
ドグキャッチ、４８・・・・軸シールリプ、４９・・・
・シールド、５０・・・・環状リップ、５１　・　・　
・　・ビード、５２・　・　・　・開口。 特許出願人　　ジーケーエヌ・オートモーテイプ・イン
コーホレーテッド 代 理 人 山 ハ 政 樹

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力軸と、出力軸と、前記入力軸と前記出力軸と
   が互いに相対的に関節運動することができるように前記
   入力軸を前記出力軸に結合する結合手段とを有し、前記
   結合手段は、前記入力軸及び出力軸のいずれか一方に結
   合される球形外面を有する外レースを含むような種類の
   動力伝達機械継手を密封するブーツにおいて、 前記結合手段の前記外レースの前記球形外面と密封係合
   する開放端部と、前記開放端部とは反対側の端部にあつ
   て、前記入力軸及び出力軸のうち他方のものと外接する
   第１の隙間開口とを有する半球形半剛性の内側部材と、 前記内側部材と同心であり且つそれに結合される半球形
   半剛性の外側部材であつて、前記外側部材は、前記内側
   部材の前記第１の隙間開口と同心の第２の隙間開口を有
   し、前記内側部材及び外側部材の少なくとも一方は、前
   記内側部材と前記外側部材との間に球形凹部を形成する
   肉薄部分を有し、前記球形凹部は前記第１及び第２の隙
   間開口に隣接する端部で開口しているものと； 前記球形凹部に密封状態で摺動自在に受入れられる球形
   フランジと、前記入力軸及び出力軸のうちの前記他方の
   ものと密封状態で外接する円筒形ボスとを有する半剛性
   の中間部材であつて、前記球形凹部の深さと、前記球形
   フランジの開放端部における半径は前記球形凹部におけ
   る前記中間部材の所定の角度の関節運動を可能にするよ
   うに選択され、前記円筒形ボスはその外面に設けられる
   環状係止凹部を有するものと； 軸シールを前記中間部材に係止するために前記円筒形ボ
   スの前記環状係止凹部に受入れられる内方へ突出した環
   状ドグと、前記入力軸及び出力軸のうちの前記他方のも
   のの外面と密封係合する少なくとも１つの内方へ延出す
   るリブとを有する軸シールとを具備するブーツ。
2. （２）入力軸と、出力軸と、前記入力軸及び出力軸のい
   ずれか一方に結合される内レースと、前記入力軸及び出
   力軸のうち他方のものに結合される球形外面を有する外
   レースと、前記内レースを前記外レースに回転自在及び
   関節運動自在に結合する手段とを有する種類の間接運動
   回転継手を密封するブーツにおいて、 前記外レースの前記球形外面と密封係合する開放端部と
   、前記入力軸及び出力軸のうち前記一方のものと外接す
   る第１の隙間開口と、外面に前記開放端部に隣接して設
   けられる周囲凹部とを有する球形の内側部材と； 前記内側部材の上にそれと同心に配設される球形の外側
   部材であつて、前記外側部材は、これを前記内側部材に
   係止するために前記周囲凹部に受入れられる内方へ突出
   した環状部分を有すると共に、前記第１の隙間開口とほ
   ぼ同心の第２の隙間開口を有し、前記内側部材及び外側
   部材の少なくとも一方は、前記第１及び第２の隙間開口
   に隣接して開放端部を有する球形凹部を形成する肉薄部
   分を有するものと； 前記球形凹部に密封状態で移動自在に配設される球形フ
   ランジと、前記入力軸及び出力軸のうち前記一方のもの
   と密封状態で外接する円筒形ボスとを有し、前記円筒形
   ボスが、その外面に設けられる環状係止凹部を有する中
   間部材と； 軸シールを前記中間部材に係止するために前記環状係止
   凹部に受入れられる内方へ突出した環状ドグとを有し、
   前記入力軸及び出力軸のうち前記一方のものと密封係合
   する１対の内方へ延出する軸シールリブをさらに有する
   軸シールとを具備するブーツ。
3. （３）入力軸と、出力軸と、前記入力軸を前記出力軸に
   結合する結合手段とを有する機械継手のブーツで、前記
   入力軸及び出力軸のいずれか一方と外接する円筒形ボス
   を有する少なくとも１つの部分を有するブーツに使用さ
   れる軸シールにおいて、前記円筒形ボスの外面に設けら
   れる環状係止凹部と； 前記入力軸及び出力軸のうち前記一方のものと密封係合
   する少なくとも１つの内方へ突出したリブと、前記シー
   ル部材を前記円筒形ボスに係止するために前記環状係止
   凹部に受入れられる内方へ突出した環状ドグキヤツチと
   を有し、前記円筒形ボスに隣接して前記入力軸及び出力
   軸のうち前記一方のものと外接するシール部材とを具備
   する軸シール。