WO2020022139A1

WO2020022139A1 - ステアリング用ブーツ

Info

Publication number: WO2020022139A1
Application number: PCT/JP2019/028075
Authority: WO
Inventors: 憲司信末
Original assignee: 株式会社フコク
Priority date: 2018-07-27
Filing date: 2019-07-17
Publication date: 2020-01-30
Also published as: JP7136620B2; JP2020016319A

Abstract

シール性、装着性、バンド締結後の位置ずれ防止、装着状態の視認性、及び外観上の識別性を確保しつつ、低コスト化を図ることが可能なステアリング用ブーツの提供を目的とする。この目的を達成するため、小径環状取付部と、蛇腹部と、大径環状取付部とを備え、タイロッドに装着されるステアリング用ブーツであって、小径環状取付部は、ブーツバンドで装着相手部材に締め付け固定するブーツバンド締結領域を備え、ブーツバンド締結領域の小径環状取付部の内周面に形成した内側環状凸部と、小径環状取付部の開口端から内側環状凸部が存在する位置まで延びたスリットと、ブーツバンド締結領域の小径環状取付部の内周面に形成した１以上の環状突起とを備えたことを特徴とするステアリング用ブーツを採用する。

Description

ステアリング用ブーツ

　本発明は、主に自動車に用いられるステアリング用ブーツに関する。

　従来より、自動車のステアリング装置は、タイロッドとステアリングラックハウジングとの間に、外部の水や塵埃等から保護するために可撓性を有するブーツを装着する。このステアリング用のブーツは、一般的に伸縮変形自在な蛇腹部と、タイロッドに装着する小径環状取付部と、ステアリングラックハウジングに装着する大径環状取付部とで構成する。

　ステアリング用ブーツは、小径環状取付部の内周面に備わる環状凸部を、タイロッドの外周面の周方向に備わる環状溝に嵌合することにより、タイロッドの所定の位置に固定される。そして、ステアリング用ブーツは、小径環状取付部及び大径環状取付部の外周面をバンドで締め付けることによって固定される。

　ところで、ステアリング用ブーツの環状凸部をタイロッドの環状溝に嵌め込む作業は、機械的に行うには技術面及びコスト面で難があるため、人力に頼らざるを得ない。しかし、ステアリング用ブーツをタイロッドに人力で装着する場合に、挿入荷重が過多になると環状凸部がタイロッドの環状溝を乗り越えてしまう。その結果、ステアリング用ブーツをタイロッドの所定の位置に正しく装着することが困難であった。

　上述した問題に対し、特許文献１には、合成樹脂製ブーツ端部の端縁から内方に向かって所要数のスリットを形成し、その端部にゴムリングをモールド成形して埋め込み固定した等速ジョイント用のブーツの取付構造が開示されている。

　また、特許文献２には、装着相手部材の溝部と係合する突起部の少なくとも一部に、側面に開口し周方向に延びる「すぐり」（スリット孔）を設けた等速ジョイント用ブーツが開示されている。

　特許文献１及び特許文献２に開示のブーツは、装着相手部品に装着する際の挿入荷重を低減させて、装着性の向上を図ろうとするものである。

実開平２－９３５２４号公報特開２００５－１８８６３７号公報

　しかし、特許文献１のブーツは、クロロプレンゴムやシリコンゴム等の軟質材料で形成されているため、装着相手部品であるシャフトの係合溝に倣いすぎて、ブーツを所定位置に係止させることが難しい。さらに、この係合溝に嵌合する突条がゴムリングの内部に設けられているため、ゴムリングの突条と装着相手部品の係合溝との嵌合状態を目視で確認できない。また、ゴムリングをブーツの端部に埋め込むことによって固定するという複雑な構成のため、製造コストの上昇を招く。そして、ゴムリングが軟質材料であるが故に相手部材との間に皺が発生しやすく、シール性を安定的にかつ十分に得られない。加えて、特許文献１のブーツは、従来のブーツと外観上見分けが付き難いため、作業者が仕向先を間違える等の発生リスクが高まる。

　また、特許文献２のブーツは、装着相手部材の溝部と係合する突起部に設けた「すぐり」により係合が正常に完了したか否かを作業者の感触や音で判定する。しかし、この判定の正確性は、個人差や環境差によって左右される。さらに、この突起部に設けた「すぐり」の大きさ等によっても作業者の感触や音は変化するため、正確な判定は難しい。加えて、ブーツの突起部と装着相手部材の溝部との係合状態を目視で確認できない。

　本発明は、シール性、装着性、バンド締結後の位置ずれ防止、装着状態の視認性、及び外観上の識別性を確保しつつ、低コスト化を図ることが可能なステアリング用ブーツを提供することを目的とする。

　本発明の発明者等は、鋭意研究の結果、以下の技術的思想に想到し、上述の課題を解決するに到った。

　本発明に係るステアリング用ブーツは、小径環状取付部と、蛇腹部と、大径環状取付部とを備え、タイロッドに装着されるステアリング用ブーツであって、小径環状取付部は、ブーツバンドで装着相手部材に締め付け固定するブーツバンド締結領域を備え、ブーツバンド締結領域の小径環状取付部の内周面に形成した内側環状凸部と、小径環状取付部の開口端から内側環状凸部が存在する位置まで延びたスリットと、ブーツバンド締結領域の小径環状取付部の内周面に形成した１以上の環状突起とを備えたことを特徴とする。

　本発明に係るステアリング用ブーツは、小径環状取付部のブーツバンド締結領域よりも先端側の外周面に、ブーツバンドを位置決めするための外側環状凸部を備え、内側環状凸部は、外側環状凸部よりも蛇腹部側に位置することが好ましい。

　本発明に係るステアリング用ブーツにおいて、スリットは、小径環状取付部の開口端における外周長をＬ、スリットの小径環状取付部の開口端における外周長をＧｎとしたとき、
　以下の条件式（１）を満たすことが好ましい。

　本発明に係るステアリング用ブーツは、タイロッドの中心軸線からタイロッドの外周面までの距離をＳｒ、タイロッドの中心軸線から内側環状凸部までの距離をＩｒ、タイロッドの中心軸線から環状突起の頂点までの距離をＰｒとしたとき、以下の条件式（２）を満たすことが好ましい。

　本発明に係るステアリング用ブーツは、タイロッドに装着する小径環状取付部の所定位置に環状凸部とスリットと環状突起とを備える。これによって、シール性、装着性、バンド締結後の位置ずれ防止、装着状態の視認性、及び外観上の識別性を確保できる。そして、従来に比べて他の部材を併用する必要もなく、低コスト化を図ることが可能になる。

本発明の一実施形態に係るステアリング用ブーツの全体斜視図である。本発明の小径環状取付部を例示する部分断面図である。本発明の図２と異なる形態の小径環状取付部を示す部分断面図である。図１に示した小径環状取付部の開口端の断面図である。本発明の小径環状取付部の内周形状とタイロッドの外周形状との関係を示す概略図である。（１）が実施例１及び比較例１で用いるステアリング用ブーツの小径環状取付部の内周形状を示す部分断面図であり、（２）が実施例２及び比較例２で用いるステアリング用ブーツの小径環状取付部の内周形状を示す部分断面図である。実施例１で用いる各ステアリング用ブーツに備わるスリットの小径環状取付部の開口端における外周長を例示した写真である。ステアリング用ブーツ及びタイロッドを示す図である。表１の最大挿入荷重（Ｎ）の平均値とスリット比の総和との関係を示すグラフである。表１の乗上荷重（Ｎ）の平均値とスリット比の総和との関係を示すグラフである。

　以下、本発明に係るステアリング用ブーツについて、自動車用のラックアンドピニオン式ステアリング装置に適用する場合を想定して説明する。また、以下には本発明の一実施形態を図面を用いて詳述するが、本発明はこれに限定解釈されるものではない。

　図１に示すように、本発明に係るステアリング用ブーツ１（以下、「ブーツ１」と称する。）は、小径環状取付部２と、蛇腹部１０と、大径環状取付部２０とを備え、タイロッドに装着されるステアリング用ブーツである。そして、図２及び図３に示すように、小径環状取付部２は、ブーツバンド３０で装着相手部材に締め付け固定するブーツバンド締結領域Ｘを備えることを前提とする。なお、図２及び図３は、ブーツバンド３０の取付位置を示すため、ブーツバンド３０を破線により図示している。小径環状取付部２は、「ブーツバンド締結領域Ｘの内周面に形成した内側環状凸部３」と、「小径環状取付部２の開口端から内側環状凸部３が存在する位置まで延びたスリット４」と、「ブーツバンド締結領域Ｘの内周面に形成した１以上の環状突起５」とを備えたことを特徴とする。以下、本発明において特徴的な「小径環状取付部２」について説明する。なお、「蛇腹部１０」、「大径環状取付部２０」については、従来のステアリング用ブーツに適用する技術概念を全て適用できるため、説明を省略する。以下に、小径環状取付部２を構成する「内側環状凸部３」、「スリット４」、「環状突起５」について順に説明する。

内側環状凸部：　図２を用いて説明すると、内側環状凸部３は、図８に示すタイロッド５０に備わる環状溝５１に嵌め込まれることにより、ブーツ１のタイロッド５０の所望位置への装着を可能にする。内側環状凸部３は、小径環状取付部２のブーツバンド締結領域Ｘの内周面に、内方に突出するように、環状に形成されている。ブーツバンド締結領域Ｘに巻かれたブーツバンド３０を締め付けたときに、内側環状凸部３がタイロッド５０の環状溝５１に確実に嵌め込まれる。その結果、内側環状凸部３が環状溝から抜け出すのを効果的に抑制することができる。なお、内側環状凸部３は、その形状に関して特に限定されないが、上述した効果を得る点で、タイロッド５０の環状溝３１に対して極力隙間の生じない形状であることが望ましい。

　また、図３に示すように、ブーツバンド３０の位置決めを補助するために、小径環状取付部２は、ブーツバンド締結領域Ｘよりも先端側の外周面に外側環状凸部６を備えることもできる。この場合には、内側環状凸部３は、ブーツバンド装着後にブーツ１が位置ずれすることを防止する観点から、外側環状凸部６よりも蛇腹部１０側に位置することが好ましい。なお、樹脂製のブーツ１は、ゴム製のものに比べ可撓性に劣るため、タイロッド５０に装着した後に位置ずれが生じやすい。しかし、ブーツ１は、上述した内側環状凸部３を備えることにより、樹脂製のブーツ１の場合でも、ブーツバンド３０の締付力によってタイロッド５０に強固に固定されて、位置ずれが生じにくくなる。

スリット：　図１～図３を用いて説明すると、スリット４は、タイロッドに対してブーツ１を装着する際の挿入荷重を低減すると共に、内側環状凸部３がタイロッドの環状溝に正常に嵌め込まれていることを目視で容易に確認するために備えられる。スリット４は、小径環状取付部２の開口端を軸方向に切り欠くことによって形成されている。スリット４は、小径環状取付部２の開口端から、内側環状凸部３の蛇腹部１０側の端までの長さを有することにより、上述した効果を得ることができる。特に、内側環状凸部３が弾性に富んだ材質からなる場合、感触や音のみでこの確認を行うことは困難である。しかし、スリット４を上述した位置に備えることで、この問題は起こらない。

　さらに、上述したスリット４は、図４に示すように、小径環状取付部２の開口端における外周長をＬ、スリット４の小径環状取付部２の開口端における外周長をＧｎとしたとき、以下の条件式（１）を満たすことが好ましい。

　ブーツ１のスリット４は、この条件式（１）に示す関係を満たす。これにより、ブーツ１は、図５に示すようにタイロッド５０に装着されるときに、タイロッド５０に対する挿入荷重を低減することができる。さらに、ブーツ１は、タイロッド５０に装着された状態にあるとき、タイロッド５０に対するシール性を確保することができると共に、内側環状凸部３がタイロッド５０の環状溝５１に嵌め込まれているか否かを目視で確認することができる。ここで、条件式（１）において外周長Ｌに対する外周長Ｇｎの比の総和が０．００５未満の場合、内側環状凸部３の嵌合状態の目視による確認が困難となり好ましくない。また、この総和が０．５以上の場合、後述する実施例にて説明するように、ブーツ１の装着性及びシール性の低下を招く恐れがあるため好ましくない。なお、スリット４の本数は１０本以上では、金型加工が難しくなり、製造コストが増えてしまうため好ましくない。また、スリット４は、小径環状取付部２の円周方向に均等に形成することが外観上の識別性を得る上で好ましい。３つの分割金型を用いてブロー成形を行うことによってブーツ１を製造する際には、スリット４の本数は３の倍数であることが好ましい。

　なお、小径環状取付部２が複数のスリット４を備える場合、各スリット４が小径環状取付部２の周方向に均等に配置されていることが、ブーツバンド３０を締結した後の位置ずれ防止、及び装着状態の視認性を確保する上でより好ましい。

環状突起：　図１～図３を用いて説明すると、環状突起５は、ブーツ１のタイロッドに対するシール性の向上を図るために備えられる。環状突起５は、小径環状取付部２のブーツバンド締結領域Ｘの内周面に１以上形成される。ブーツ１は、環状突起５を備えることにより、タイロッドに装着される際の接触面積が小さくなるため、摩擦抵抗を低減させて挿入荷重を低減することができる。さらに、ブーツ１は、環状突起５を備えることで、ブーツバンド３０を締結した時にシール性を確実に高めることができる。なお、環状突起５は、その形状に関して特に限定されず、例えば断面を円弧形状や三角形状等であってもよい。

タイロッド形状を考慮したブーツの設計思想：　図５を用いて説明すると、本発明に係るステアリング用ブーツ１は、タイロッド５０の中心軸線ＣＬからタイロッド５０の外周面５２までの距離をＳｒ、タイロッド５０の中心軸線ＣＬから内側環状凸部３までの距離をＩｒ、タイロッド５０の中心軸線ＣＬから環状突起５の頂点までの距離をＰｒとしたとき、以下の条件式（２）を満たすことが好ましい。

　ブーツ１は、この条件式（２）を満たすことにより、タイロッド５０に対するシール性を向上することができる。

　さらに、ブーツ１は、スリット４の形状や本数を種々変更することで、外観上の見分けが付きやすくなり、作業者が仕向先を間違える等の発生リスクを抑えることができる。なお、ブーツ１は、製造方法に関して特に限定されず、従前から用いられている方法を採用することができる。

　以下に本発明における実施例を用いて説明する。なお、本発明は、以下の実施例により何ら限定解釈されるものではない。

　本実施例１で用いるステアリング用ブーツ（以下、「実施例１のブーツ」と称する。）は、図６（１）に示す如く、内側環状凸部３を小径環状取付部２の開口端に備える。

　具体的に、実施例１のブーツは、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブタジエン（ＢＲ）等のオレフィン系熱可塑性エラストマ（ＴＰＶ）からなる。実施１のブーツは、中心軸線ＣＬから外周面５２までの距離Ｓｒが１０．０５ｍｍであるタイロッド５０に装着される。そして、小径環状取付部２の最小肉厚が１．７ｍｍ、タイロッド５０の中心軸線ＣＬから内側環状凸部３までの距離Ｉｒが７．７５ｍｍ、タイロッド５０の中心軸線ＣＬから環状突起５の頂点までの距離Ｐｒが８．１５ｍｍの形態を備えたものである（図５を参照のこと。）。

　また、本実施例１では、「小径環状取付部２の開口端における外周長Ｌ」に対する「スリット４の小径環状取付部２の開口端における外周長Ｇｎ」の比の総和（以下、「スリット比の総和」と称する。）が０．００５以上０．６以下の範囲であるブーツ１を準備した（図７（１）～（７）を参照のこと。）。なお、各ブーツは、３本のスリット４を備える。ブーツ１を固定した状態で、図５及び図８に示すように、タイロッド５０を大径環状取付部２０側からブーツ１に挿入して、内側環状凸部３をタイロッド５０の環状溝５１に嵌め込んだ。その後、タイロッド５０を引き続き挿入方向（図８中の白抜き矢印を参照のこと。）に移動させて、内側環状凸部３をタイロッド５０の外周面５２に乗り上げさせた。内側環状凸部３が環状溝５１に嵌め込まれるまでにブーツ１に掛かった荷重の最大値（以下、「最大挿入荷重」と称する。）と、内側環状凸部３が環状溝５１から抜けて外周面５２に乗り上げたきにブーツ１に掛かった荷重（以下、「乗上荷重」と称する。）とを測定した。

　以下、表１に、実施１ブーツを用いてこの確認を行った結果を示す。また、表１の結果に基づき、図９に、最大挿入荷重（Ｎ）の平均値とスリット比の総和との関係のグラフを示す。そして、図１０に、乗上荷重（Ｎ）の平均値とスリット比の総和との関係のグラフを示す。

　表１、図９及び図１０から分かるように、最大挿入荷重は、スリット比の総和が大きくなる程低減する。さらに、スリット比の総和が０．４を超えると、最大挿入荷重が一定値に収斂することが確認できた。最大挿入荷重が一定値に収斂する理由は、ブーツをタイロッドに挿入した当初は、内側環状凸部３の影響が支配的であったのが、スリット比の総和が大きくなるに従って小径環状取付部２の締め代の影響が支配的となるためであると推定される。ところで、タイロッド５０への挿入のしやすさ、及びタイロッド５０の環状溝５１への内側環状凸部３の装着性を考えると、最大挿入荷重は、乗上荷重よりも小さくなることが必要である。従って、挿入のしやすさ、及び装着性の２つの観点から、スリット比の総和は０．５未満であることが必要であることが分かった。また、スリット比の総和があまりに小さくなると、内側環状凸部３が環状溝５１へ正常に嵌め込まれたか否かを視認できなくなるため好ましくない。以上の結果から分かるように、スリット比の総和「Σ（Ｇｎ／Ｌ）（ｎ＝１～９）」は、０．００５以上０．５未満の範囲であることが好ましい。

　本実施例２で用いるステアリング用ブーツ（以下、「実施例２のブーツ」と称する。）は、図６（２）に示す如く、内側環状凸部３を小径環状取付部２の開口端から離れた位置（ブーツバンド締結領域Ｘ）に備えている。

　具体的に、実施例２のブーツは、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリブタジエン（ＢＲ）等のオレフィン系熱可塑性エラストマ（ＴＰＶ）からなる。実施２のブーツは、中心軸線ＣＬから外周面５２までの距離Ｓｒが８．３５ｍｍであるタイロッド５０に装着される。そして、小径環状取付部２の最小肉厚が１．４ｍｍ、タイロッド５０の中心軸線ＣＬから内側環状凸部３までの距離Ｉｒが６．２ｍｍ、タイロッド５０の中心軸線ＣＬから環状突起５の頂点までの距離Ｐｒが６．６ｍｍの形態を備えたものである（図５を参照のこと。）。

　また、本実施例２では、スリット比の総和が０．００５である実施例２のブーツを準備した（図７（１）を参照のこと。）。そして、この実施例２のブーツに対し、実施例１と同様の確認を行った。以下の表２に、その結果を示す。

　表２に示す結果から分かるように、実施例２のブーツは、スリット比の総和の条件が同じ条件の実施例１のブーツよりもタイロッド５０の最大挿入荷重の低減効果が図られる。この理由は、実施例２のブーツの方が実施例１のブーツよりも内側環状凸部３の位置がブーツ１の蛇腹部側にあり、スリット４の長さ（ブーツ中心軸方向のスリットの長さ）が長くなったからである。

比較例

［比較例１］
　本比較例１で用いるステアリング用ブーツ（以下、「比較例１のブーツ」と称する。）は、小径環状取付部２にスリット４を備えていない点を除き、実施例１のブーツと同じである。そして、本比較例１では、実施例１と同様の確認を行った。以下の表３に、その結果を示す。

　表３に示すように、比較例１のブーツは、実施例１のブーツと比較して、タイロッド５０の最大挿入荷重及び乗上荷重が共に高い値となった。この結果は、小径環状取付部２におけるスリット４の有無の違いによるものと考えられる。

［比較例２］
　本比較例２で用いるステアリング用ブーツ（以下、「比較例２のブーツ」と称する。）は、小径環状取付部２にスリット４を備えていない点を除き、実施例２のブーツと同じである。そして、本比較例２では、実施例２と同様の確認を行った。以下の表４に、その結果を示す。

　表４に示すように、比較例２のブーツは、実施例２のブーツと比較して、タイロッド５０の最大挿入荷重及び乗上荷重が共に高い値を示した。この結果は、小径環状取付部２におけるスリット４の有無の違いによるものと考えられる。また、最大挿入荷重は、比較例１のブーツよりも小さな値であった。これは、内側環状凸部３を小径環状取付部２の開口端近傍よりも蛇腹部１０側に位置させた方が、ブーツ１の挿入が容易となることを示している。

［まとめ］
　以上より、本発明に係るステアリング用ブーツ１は、スリット４を備えることにより、タイロッド５０に装着する際の挿入荷重を低減させて装着性を向上することができた。同時に、シール性を確保することもできた。

　本発明に係るステアリング用ブーツは、タイロッドに装着する小径環状取付部の所定位置に内側環状凸部と内側環状凸部まで延在するスリットと環状突起とを備える。これにより、シール性、装着性、バンド締結後の位置ずれ防止、装着状態の視認性、及び外観上の識別性を確保しつつ低コスト化を図ることができ、産業上の利用価値が極めて高いものである。

１　　　ステアリング用ブーツ（ブーツ）
２　　　小径環状取付部
３　　　内側環状凸部
４　　　スリット
５　　　環状突起
６　　　外側環状凸部
１０　　蛇腹部
２０　　大径環状取付部
３０　　ブーツバンド
５０　　タイロッド
５１　　環状溝
５２　　外周面
Ｘ　　　ブーツバンド締結領域
Ｌ　　　小径環状取付部の開口端における外周長
Ｇｎ　　スリットの小径環状取付部の開口端における外周長
ＣＬ　　タイロッドの中心軸線
Ｓｒ　　タイロッド中心軸線からタイロッド外周面までの距離
Ｉｒ　　タイロッド中心軸線から内側環状凸部までの距離
Ｐｒ　　タイロッド中心軸線から環状突起の頂点までの距離

Claims

　小径環状取付部と、蛇腹部と、大径環状取付部とを備え、タイロッドに装着されるステアリング用ブーツであって、
　当該小径環状取付部は、ブーツバンドで装着相手部材に締め付け固定するブーツバンド締結領域を備え、
　当該ブーツバンド締結領域の当該小径環状取付部の内周面に形成した内側環状凸部と、
　当該小径環状取付部の開口端から当該内側環状凸部が存在する位置まで延びたスリットと、
　当該ブーツバンド締結領域の当該小径環状取付部の内周面に形成した１以上の環状突起とを備えたことを特徴とするステアリング用ブーツ。
　前記小径環状取付部の前記ブーツバンド締結領域よりも先端側の外周面に、前記ブーツバンドを位置決めするための外側環状凸部を備え、
　前記内側環状凸部は、当該外側環状凸部よりも当該小径環状取付部の内周面の蛇腹部側に位置する請求項１に記載のステアリング用ブーツ。
　前記スリットは、前記小径環状取付部の開口端における外周長をＬ、当該スリットの当該開口端における外周長をＧｎとしたとき、
　以下の条件式（１）を満たす請求項１又は請求項２に記載のステアリング用ブーツ。
　前記タイロッドの中心軸線から当該タイロッドの外周面までの距離をＳｒ、当該タイロッドの中心軸線から前記内側環状凸部までの距離をＩｒ、当該タイロッドの中心軸線から前記環状突起の頂点までの距離をＰｒとしたとき、以下の条件式（２）を満たす請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のステアリング用ブーツ。