JP4434004B2 - 等速ジョイント用ブーツ - Google Patents

Description

本発明は、前輪駆動車のドライブシャフト用ジョイントなどに不可欠な等速ジョイントに被覆され、等速ジョイントのジョイント部への水や埃の侵入を阻止するブーツに関する。

等速ジョイントのジョイント部は従来よりグリースが封入された蛇腹形状のブーツで覆われ、水や埃の侵入を阻止することによって大角度で滑らかな回転が維持されている。この等速ジョイント用ブーツは、ジョイントアウターレースなどに保持される大径の大径筒部と、大径筒部より小径でシャフトに保持される小径筒部と、大径筒部と小径筒部を一体的に連結する略円錐台形状の蛇腹部とから構成されている。そして使用時には、ジョイントアウターレースなどとシャフトのなす角度（ジョイント角）の変化に応じて蛇腹部が変形するため、その角度が大きくなってもブーツによってジョイント部を確実にシールすることができる。

この等速ジョイント用ブーツは、古くはゴムから形成されることが多かったが、ゴムでは耐久性に限界があるため、近年では耐候性、耐熱性、耐疲労性に優れた熱可塑性エラストマが用いられている。一方、等速ジョイント用ブーツには、ジョイント内への水や埃の侵入を確実に防止するというシール機能を付与する必要がある。しかしながら大径筒部は異形嵌合もしくは非円形嵌合の場合が多いという事情から、材質が熱可塑性エラストマでは弾性が高くゴムほど追従性が良くないため、シール性の確保が難しいという問題があった。また等速ジョイント用ブーツの成形方法としては、ブロー成形が便利である。しかしながら相手部材の表面は一般に非円形であり、ブーツもそれに対応する形状とする必要がある。しかしそのようなブーツを製造する場合、ブロー成形では大径筒部の内周表面形状を相手部材とのシール性が高くなるように形成することが困難であり、その面からもシール性の確保が困難となる。

そこで例えば実開平02−087131号には、ブーツ本体をポリエステル系熱可塑性エラストマで形成し、その大径筒部に軟質ゴム製のリング状のグロメットを挿入した等速ジョイント用ブーツが開示されている。この等速ジョイント用ブーツによれば、厚肉部と薄肉部を有し内周面が非円形であっても、グロメットとしてブーツ本体と別に形成できるため、射出成形などで精度よく製造することができる。またブーツ本体はさほど形状精度が高くなくてもよく、ブロー成形で製造することが可能となる。そしてクランプによる締結力が大径筒部を介してグロメットに伝わり、グロメットが弾性変形して相手部材に密着することでシール機能が発現される。つまりブーツ本体で耐久性を確保でき、グロメットで相手部材とのシール性を確保することができる。またグロメットに比べて形状が大きなブーツ本体をブロー成形で製造できるので、工数が低減され安価となる。

さらに近年では熱可塑性エラストマの性能が向上しているため、例えば特願2003−276944号に提案されているように、射出ブロー成形方法を用いることでグロメットが一体化された形状の大径筒部をもつ等速ジョイント用ブーツを製造することも行われつつある。

このように内周側に異形断面部をもつ等速ジョイント用ブーツは、グロメットと大径筒部が、あるいは大径筒部が相手部材に嵌合され、その後クランプで大径筒部の外周から締結される。したがって相手部材への嵌合時には、挿入の位置決めが必要となる。そのため従来は、相手部材の外周表面に凹部を形成するとともにグロメットの内周表面あるいは大径筒部の内周表面に位置決め突起を形成し、位置決め突起が凹部に係合することで位置決めを行っている。

ところが大径筒部は比較的硬質であるために、相手部材への嵌合時に位置決め突起が相手部材の外周表面と摺接する際に拡径方向の変形が規制され、嵌合の抵抗となって嵌合の作業性が悪いという問題があった。また嵌合時に位置決め突起が相手部材の凹部に係合しても、変形量が僅かであるために嵌合の節度感が得られず、位置決めされたかどうかの確認ができないという不具合があった。

またグロメット又は大径筒部には内周にリング状のシール突条が形成され、その位置はクランプの締めしろの範囲にある。また位置決め突起の先端にもシール突条が形成される場合が多い。しかしそうすると、相手部材への嵌合時にシール突条が相手部材と摺接するために、シール突条に摩耗や損傷が生じる場合があり、その場合にはシール性に不具合が生じてしまう。

そこで実開平02−071122号には、大径筒部の端面から軸方向に延びるスリットを形成し、そのスリットを避けて位置決め突起を形成した等速ジョイント用ブーツが開示されている。このようにすれば、スリットによって大径筒部の拡径が容易となるため、嵌合時の抵抗を低減できるが、位置決め突起が凹部に係合する際の節度感は得られにくい。またブーツ本体とグロメットとからなる等速ジョイント用ブーツにおいて、この構造を採用することを考えた場合、節度感の問題に加えてさらに、グロメットあるいは大径筒部にスリットを形成することはシール性の観点からは推奨できることではなく、工数も多大となるという問題がある。
実開平02−087131号 実開平02−071122号 特願2003−276944号

本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、シール性を高く維持することができるとともに、相手部材への嵌合時の抵抗を低減でき、しかも嵌合完了時に節度感が得られるようにすることを目的とする。

上記課題を解決する本発明の等速ジョイント用ブーツの特徴は、シャフトに保持される小径筒部と、小径筒部と離間して同軸的に配置され小径筒部より大径で内周断面が非円形の大径筒部と、小径筒部と大径筒部を一体的に連結する略円錐台形状の蛇腹部とからなり、大径筒部の外周表面から締結部材を縮径させることで相手部材に大径筒部が締結される等速ジョイント用ブーツであって、
大径筒部は、内周表面に形成されたシール突条と、周方向に互いに間隔を隔てて端面から軸方向外方に延設された複数の張り出し部と、張り出し部から径方向内周側に突出形成され相手部材の外周表面に形成された凹部と係合する位置決め突起と、を有することにある。

本発明の等速ジョイント用ブーツによれば、位置決め突起は大径筒部の端面から軸方向外方に延設された複数の張り出し部に形成されているので、締結部材の締めしろから外れシール性には影響がない。そして張り出し部は、片持ち状であるとともに軸方向で異形断面部の位置から外れているので、大径筒部で規制されることなく径方向に容易に弾性変形する。したがって嵌合時の抵抗が軽減される。さらに位置決め突起が相手部材の凹部の位置に到達すると、張り出し部が大きな弾性反力で元の形状に復元するため、良好な節度感が得られ、位置決めを確実に行うことができる。

本発明は、異形断面部を大径筒部と一体に形成したものに関し、大径筒部は、周方向に互いに間隔を隔てて端面から軸方向外方に延設された複数の張り出し部と、張り出し部から径方向内周側に突出形成され相手部材の外周表面に形成された凹部と係合する位置決め突起と、を有する。

ブーツ本体は、シャフトに保持される小径筒部と、小径筒部と離間して同軸的に配置され小径筒部より大径の大径筒部と、小径筒部と大径筒部を一体的に連結する略円錐台形状の蛇腹部とからなる。少なくとも大径筒部の外周表面には、クランプなどの締結部材が係合するクランプ溝が形成されている。

このブーツ本体は、ポリエステル系あるいはポリオレフィン系などの熱可塑性エラストマから形成することが望ましい。これにより耐久性の高いブーツとすることができる。また成形方法は特に制限されないが、射出ブロー成形で製造することが好ましい。

大径筒部は、内周断面が非円形で内周表面にシール突条を有し、嵌合される相手部材の外周表面の形状に対応する厚肉部と薄肉部をもつリング状のものである。そして大径筒部は、周方向に互いに間隔を隔てて端面から軸方向外方に延設された複数の張り出し部と、張り出し部から径方向内周側に突出形成され相手部材の外周表面に形成された凹部と係合する位置決め突起と、を有している。

張り出し部の数は、嵌合時の安定性を確保する意味から複数個とされる。大径筒部の軸芯に対して対称に形成することが望ましい。張り出し部の周方向の位置は、薄肉部から延出するように張り出し部を形成しているので、相手部材の凹部の加工が容易となる。またクランプで締結していない嵌合時と、クランプで締結された後とで、張り出し部の変形荷重の差が大きいほど、挿入し易さと外れにくさとが両立し易いが、薄肉部から延出するように張り出し部を形成すれば、両変形荷重の差を大きくすることができる。

さらに、位置決め突起を大径筒部の張り出し部側の端面に近接した位置に形成すれば、上記の変形荷重の差をさらに大きくすることができるので、挿入し易さと外れにくさとが両立するとともに、嵌合時の節度感がより向上する。

なお位置決め突起は、嵌合方向に向かう表面になだらかに傾斜する傾斜面をもつ断面形状とすることが望ましい。これにより嵌合時の抵抗をより低減することができる。また傾斜面と反対側の表面を、内周表面から鋭角気味に立ち上がる表面とすれば、位置決め突起が相手部材の凹部から外れるのを防止することができる。

異形断面の大径筒部は、内周表面にシール突条が形成されている。シール突条は、締結部材の締めしろの内周表面に形成される。このシール突条は、１本でもよいが、２本以上形成することが好ましい。

相手部材としてはジョイントアウターレースが代表的であり、外周表面の位置決め突起が係合する位置に対応する凹部が形成される。

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。

（実施例１）
図１に本実施例の等速ジョイント用ブーツと相手部材との分解斜視図を、図２に相手部材に嵌合した状態の要部拡大断面図を示す。この等速ジョイント用ブーツは、ブーツ本体１からなり、比較的硬質の熱可塑性エラストマーから射出ブロー成形により形成されている。

ブーツ本体１は、小径筒部10と、小径筒部10より大径の大径筒部11と、小径筒部10と大径筒部11を一体的に連結する略円錐台形状の蛇腹部12とよりなる。大径筒部11の外周は真円形であるが、内周表面はジョイントアウターレース２の外周表面に対応した非円形をなし、厚肉部13と薄肉部14とがそれぞれ３箇所ずつ円周方向に交互に形成されている。大径筒部11の外周表面には幅広の略平坦なクランプ溝15が形成され、内周表面には、ジョイントアウターレース２に弾接する三条のリング状のシール突条16が円周方向に延びて全周に互いに平行に形成されている。

薄肉部14には、大径筒部11の端面から軸方向に延出する板状の張り出し部３がそれぞれ形成され、張り出し部３の内周側表面には位置決め突起30が形成されている。位置決め突起30は、大径筒部11の張り出し部３側の端面に近接した位置に形成され、張り出し部３からほぼ垂直に突出する垂面31と、垂面31の端部から嵌合方向に向かってなだらかに傾斜して張り出し部３に連続する傾斜面32とを有し、張り出し部３の周方向に延びている。

ジョイントアウターレース２は、径の大きな大径部20と、径の小さな小径部21とがそれぞれ３箇所ずつ周方向に交互に形成され、大径部20の表面に周方向に延びる凹部22がそれぞれ形成されている。大径部20は大径筒部11の薄肉部14の形状に対応し、小径部21は大径筒部11の厚肉部13の形状に対応している。また凹部22は、位置決め突起30が係合可能な角溝状に形成されている。

上記のように構成された本実施例の等速ジョイント用ブーツを組み付けるには、ブーツ本体１の大径筒部11に、ジョイントアウターレース２を嵌合する。この時、張り出し部３の位置決め突起30より先端側の部分がジョイントアウターレース２に当接することで、嵌合の案内部として機能する。大径筒部11の薄肉部14から張り出し部３側が延出して形成されているので、挿入が容易である。

そして位置決め突起30がジョイントアウターレース２に当接すると、位置決め突起30の内径はジョイントアウターレース２の大径部20の外径より小さいので、張り出し部３には拡径の力が作用する。しかし張り出し部３は片持ち状であるので容易に弾性変形し、位置決め突起30による嵌合の抵抗が軽減される。そして、位置決め突起30は、大径筒部11の張り出し部３側の端面に近接した位置に形成されているので、嵌合時の節度感があり、また外れにくい。

さらに嵌合が進行し、位置決め突起18が凹部22の位置になると、張り出し部３に蓄えられていた弾性反力によって位置決め突起30は急激に凹部22内に入り、その瞬間嵌合の抵抗が急激に低下する。したがって位置決めが完了したことを節度感よく認知することができ、嵌合不良を未然に防止することができる。

また嵌合状態では、位置決め突起30はクランプ溝15から外れた位置にあるので、クランプによる締結力は三条のリング状のシール突条16にのみ伝わり、高いシール性が発現される。

（比較例との試験）
実施例１の等速ジョイント用ブーツと、二条のシール突条の中間に位置決め突起を有し、位置決め突起の先端にもシール突条が形成されたこと以外は実施例１と同様に製造された比較例の等速ジョイント用ブーツを用い、ジョイントアウターレース２への挿入荷重を測定した。結果を表１に示す。

また実施例１及び比較例の等速ジョイント用ブーツをジョイントアウターレース２及びシャフトに組み付けた後、高温で 500時間保持して熱劣化させ、その後低温にてジョイント角20°、600rpmで回転させ、封入されたグリースが漏れ出すまでの時間を測定した。その結果、どちらの等速ジョイント用ブーツも 300時間経過後でも漏れが認められなかった。

すなわち実施例１の等速ジョイント用ブーツによれば、従来と同等のシール性を確保しつつ、挿入荷重を大幅に低減できることが明らかであり、これは位置決め突起をシール突条の位置からずれた張り出し部に形成した効果である。

（参考例）
図３及び図４に示す本参考例の等速ジョイント用ブーツは、ブーツ本体１’と、ブーツ本体１’の大径筒部11’内に挿入されたリング状のグロメット４とから構成されている。ブーツ本体１’は比較的硬質の熱可塑性エラストマーから射出ブロー成形により形成され、グロメット４はゴム又は比較的軟質の熱可塑性エラストマーから射出成形により形成されている。

ブーツ本体１’は、小径筒部10’と、小径筒部10’より大径の大径筒部11’と、小径筒部10’と大径筒部11’を一体的に連結する略円錐台形状の蛇腹部12’とよりなる。大径筒部11’の内周表面には、大径筒部11’を一周するリング状の突条19が形成されている。突条19は表面が断面円弧状に形成されている。また大径筒部11’の外周表面には幅広の略平坦なクランプ溝15’が形成されている。さらに突条19の軸方向両側には、大径筒部11’の内周表面を一周する２条の第２のシール突条16’が形成されている。そして実施例１と同様に、大径筒部11’の端面から軸方向に延出する板状の張り出し部３’が３箇所に形成され、各張り出し部３’の内周側表面には位置決め突起30’が形成されている。

グロメット４は大径筒部11’に挿入され、その状態で相手部材であるジョイントアウターレース２’に嵌合される。このグロメット４は、外周は真円形であるが、内周表面はジョイントアウターレース２’の外周表面に対応した非円形をなし、厚肉部40と薄肉部41とが円周方向に交互に形成されている。

グロメット４の内周表面には、ジョイントアウターレース２’に弾接する三条のリング状のシール突条42が円周方向に延びて全周に互いに平行に形成されている。またグロメット３の外周表面には、突条19が係合するリング溝43が形成されている。またジョイントアウターレース２’には、グロメット４の内径に対応する外径をもつ縮径部23が形成されている。

上記のように構成された本参考例の等速ジョイント用ブーツでは、先ずブーツ本体１’の大径筒部11’にグロメット４が挿入され、突条19がリング溝43に係合することで挿入の位置決めがなされる。この時、３本のシール突条42はともにクランプ溝15’の幅内に位置し、張り出し部３’はグロメット４から突出している。

その状態で、グロメット４内にジョイントアウターレース２’の縮径部23を嵌合するとともに、張り出し部３’に大径部20’を嵌合する。この時、張り出し部３’の位置決め突起30’より先端側の部分がジョイントアウターレース２’に当接することで、嵌合の案内部として機能する。大径筒部11’の薄肉部14’から張り出し部３側が延出して形成されているので、挿入が容易である。

そして位置決め突起30’がジョイントアウターレース２’に当接すると、位置決め突起30’の内径はジョイントアウターレース２’の大径部20’の外径より小さいので、張り出し部３’には拡径の力が作用する。しかし張り出し部３’は片持ち状であるので容易に弾性変形し、位置決め突起30’による嵌合の抵抗が軽減される。そして位置決め突起30’は、大径筒部11’の張り出し部３’側の端面に近接した位置に形成されているので、嵌合時の節度感があり、また外れにくい。

さらに嵌合が進行し、位置決め突起30’が凹部22’の位置になると、張り出し部３’に蓄えられていた弾性反力によって位置決め突起30’は急激に凹部22’内に入り、その瞬間嵌合の抵抗が急激に低下する。したがって位置決めが完了したことを節度感よく認知することができ、嵌合不良を未然に防止することができる。

また嵌合状態では、位置決め突起30’はクランプ溝15’から外れた位置にあるので、クランプによる締結力は大径筒部11’を介して三条のリング状のシール突条42にのみ伝わり、高いシール性が発現される。

本発明の一実施例の等速ジョイント用ブーツを相手部材とともに示す斜視図である。 本発明の一実施例の等速ジョイント用ブーツを相手部材に嵌合した状態で示す要部拡大断面図である。 参考例の等速ジョイント用ブーツの分解斜視図である。 参考例の等速ジョイント用ブーツを相手部材に嵌合した状態で示す要部拡大断面図である。

符号の説明

１：ブーツ本体 ２：ジョイントアウターレース ３：張り出し部
４：グロメット 11：大径筒部 13：厚肉部 14：薄肉部 22：凹部 30：位置決め突起

Claims (1)

1. シャフトに保持される小径筒部と、該小径筒部と離間して同軸的に配置され該小径筒部より大径で内周断面が非円形の大径筒部と、該小径筒部と該大径筒部を一体的に連結する略円錐台形状の蛇腹部とからなり、該大径筒部の外周表面から締結部材を縮径させることで相手部材に該大径筒部が締結される等速ジョイント用ブーツであって、
   該大径筒部は厚肉部と薄肉部を備え、内周表面に形成されたシール突条と、周方向に互いに間隔を隔てて該薄肉部の端面から軸方向外方に延設された複数の張り出し部と、該張り出し部から径方向内周側に突出形成され該相手部材の外周表面に形成された凹部と係合する位置決め突起と、を有することを特徴とする等速ジョイント用ブーツ。

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