JPS5917289B2 - 自在継手用ブ−ツの構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、自在継手に使用される蛇腹状のブーツの構
造に関するものである。

自動車の車輪軸は駆動軸と自在継手を介して連結されて
回転する。

そして上記自在継手を収納する継手ケースと駆動軸との
外側をゴムなどの弾性材料で成形された蛇腹状のブーツ
で覆い、上記継手ケース内に砂塵などが侵入するのを防
止するとともに、ブーツ内に封入されたグリースによっ
て自在継手の潤滑を行なっている。

上記のブーツとして、３個の頂部を有する蛇腹状のブー
ツが一般に知られているが、この公知のブーツは、蛇腹
を形成する傾斜方向長さの全長が短いために駆動軸と車
輪軸との間のジヨイント角度が３０度以上に屈折された
とき、屈折の外側において蛇腹がほぼ一平面状に伸ばさ
れブーツを形成するゴム自体が伸長してブーツが破損す
ることになるので、屈折度が大きいジヨイントには使用
することができなかった。

上記の欠点を除くために、傾斜方向長さの全長を長くす
ることが考えられるが、蛇腹の凹部の深さが大きくなっ
てブーツ成型時にブーツを金型から脱離する操作が困難
となり、また屈折の内側の折りたたみ形状が不規側とな
って隣接する傾斜面同士が線接触してブーツの寿命が短
かくなる。

上記の問題を解決するために、この発明者らは頂部を４
個として傾斜方向長さの全長を長くしたブーツを試みた
が、これとても十分な広角度のジヨイント角度用ブーツ
としてなお若干の欠点があることを知った。

上記の４個の頂部を有するブーツの構造を第１図によっ
て説明すると、駆動軸に嵌着される小径部Ａと、継手ケ
ースに嵌着される大径部Ｂとの間に、軸方向に対して直
角な環状の頂部１ 、２ 、３゜４をほぼ等間隔ｔに、
かつ頂部１，２，３，４の直径りが小径部Ａより大径部
Ｂへ向かうに伴って順次大きくなるように４段に設けら
れている。

そして小径部Ａに近い第１頂部１、第２頂部２と第１谷
部１１、第２谷部１２、第３谷部１３とを連結する小径
部側平面１ ａ 、２ａの頂部１，２における直径方向
面に対する角度θｌａ、θ２ａは０〜６度、大径部側平
面１ｂ、２ｂの直径方向面に対する角度θ１ｂ、θ２ｂ
は３０〜３８度になるように成形され、また大径部Ｂに
近い第３頂部３、第４頂部４と第３谷部１３、第４谷部
１４、第５谷部１５とを連結する小径部側平面３ａ、４
ａの頂部３，４における直径方向面に対する角度θ３ａ
ｙθ４ａば１１〜１７度、大径部側平面３ｂ、４ｂの直
径方向面に対する角度θ３ｂ、θ４ｂは４５〜７０度に
なるように成形され、さらに円筒状の大径部Ｂの内端部
５と第５谷部１５とを連結する小径部側平面の直径方向
面に対する角度θ５ａは０〜３度になるように成形され
て、各頂部１，２゜３．４は直径方向面に対して小径部
Ａ側に傾いている。

上記のように角度θ１ａ、θ２ａ、θ３ａ、θ４ａを小
さく、これに隣接する角度θ１ｂ、θ２ｂ。

θ３ｂ、θ４ｂを大きくして各頂部１．２，３．４を小
径部Ａ側に傾けたのは、金型内で形成されたブーツを内
部金型から小径部側に引抜いて脱離することを容易にす
るためである。

上記のブーツを成形されたままの状態で駆動軸と継手ケ
ースとにわたって取付け、第２図に示すように、駆動軸
）（ａと車輪軸ｘｂとの間のジヨイント角度αが３０度
以上に屈折された場合、屈折の内側においては、ブーツ
の大径部Ｂ側に軸方向の圧縮力Ｐが作用するのに対して
、屈折の外側においては、大径部Ｂ側に軸方向の伸長力
Ｅ７５作用する。

そして大径部Ｂ側に近い第３頂部３、第４頂部４におい
て、大径部側平面３ｂ、４ｂの傾斜方向長さが、小径部
側平面３ａ、４ａの傾斜方向長さより大きく、かつ角度
θ３ｂ、θ４ｂが角度θ３ａ、θ４ａより太きいだめ、
屈折の内側における軸方向の圧縮力Ｐに対する大径部側
平面３ｂ。

４ｂの曲がり抵抗が大きくかつ小径部側平面３ ａ。

４ａの曲がり抵抗が小さいために第３頂部３、第４頂部
４が十分に折りたたまれないで、向かいあう大径部側平
面３ｂと小径部側平面４ａとがその折りたたみ部におい
て空間部を形成して線接触６する。

このような線接触６の状態が１駆動軸Ｘａとともに回転
するブーツの回転によって反復されると、駆動軸Ｘａの
通常回転（たとえば４００ｒｐｍ、時速４０ｋｍ／１１
ｒ）時に上記線接触６の反復による摩耗によってブーツ
が破損することになる。

さらに上記構造のブーツは、頂部間の間隔ｔがほぼ等し
く成形されているので、駆動軸の高速回転（たとえば１
８００ｒｐｍ）時に、ブーツ内に封入したグリースの遠
心力によって第３頂部３、第４頂部４が直径方向に膨張
してその付近にある他の部品と干渉する不具合を生ずる
。

この発明は、上記第１図のブーツの欠点を除去すること
を目的とするものである。

すなわちこの発明は、自在継手を介して接続される駆動
軸と継手ケースとにわたって取付けられ、駆動軸に固着
される小径部より継手ケースに固着される大径部に向か
って頂部の直径が順次大きくなるように成形された４〜
６個の頂部を有する蛇腹状のブーツにおいて、蛇腹状の
各頂部の直径方向面に対して、小径部に近い少なくとも
２個の頂部における小径部側平面の角度を０〜６度、大
径部側平面の角度を３０〜３８度にそれぞれ成形すると
共に、大径部に近い少なくとも２個の頂部における小径
部側平面の角度を１１−１７度に・、大径部側平面の角
度を０〜３５度、大径部内端部の小径部側平面の角度を
０〜６度にそれぞれ成形し、また大径部に近い頂部間の
距離は小径部に近い頂部間の距離より短かく、かつ大径
部に近い頂部と小径部に近い頂部とが隣接する頂部間の
距離が他の頂部間の距離に対して１，５〜１．８倍に成
形されており、さらにこの頂部間を接続する谷部の厚み
が他の頂部間を接続する谷部の厚みの１．４〜１．６倍
に成形されていることを特徴とする自在継手用ブーツの
構造である。

以下にこの発明を第３図によって説明すると、小径部Ａ
に近い第１頂部１および第２頂部２における直径方向面
に対する小径部側平面？ａ、２ａの角度θ１ａ、θ２ａ
は０〜６度、大径部側平面ｌｂ、２ｂの角度θ１ｂ、θ
２ｂは３０〜３８度であって、上記第１図の構造とほと
んど同じであり、かつ第１頂部１、第２頂部２間の距離
ｔ１ も第１図のものと大差がない。

θ、ａ、θ２ａを０〜６度としたのは、この発明のよう
な高角度のジヨイント用ブーツでは、蛇腹が変形状態に
なった際に、ゴムの圧縮と引張の強度のバランスが最適
となるためでちゃ、かつθ１ａ、θ２ａが６度を越える
と第１頂部１と第２頂部２との距離ｔ１が大きくなって
目的の寸法より長くなる。

一方、大径部Ｂに近い第３頂部３および第４頂部４にお
ける直径方向面に対する小径部側平面３ａ、４ａの角度
θ３ ａ。

θ４ａば１１〜１７度、大径部側平面３ｂ、４ｂの角度
θ３ｂ、θ４ｂば０〜３５度である。

θ３ａ。θ４ａが１１度未惜であると、ブーツを広角度
に屈折した際、第２図に示すように大径部側平面３ｂと
小径部側平面４ａとが線接触を生じてこの部分のゴム膜
の早期破損を生じ、これに反しθ３ ａ ５θ４ａが１
７度を越えると、またθ３ｂ、θ４ｂが３５度を越える
と、いずれの場合も上記θ３ａ。

θ４ａが１１度未満である場合と同様に大径部側平面３
ｂと小径部側平面４ ａとが線接触する。

そして大径部Ｂの内端部５から内部に延びる小径部側平
面５ａの直径方向面に対する角度θ５ａば０〜６度であ
る。

θ、ａが６度を越える場合も、上記と同様に、ブーツを
広角度に屈折した際第４頂部４０大径部側乎面４ｂと内
端部５の小径部側平面５ａとが線接触して、この部分の
ゴム膜の破損を生ずる。

上記のように第３頂部３および第４頂部４０大径部側乎
面３ｂ、４ｂの直径方向面に対する角度θ３ｂ、θ４ｂ
を小さくすることによって、第３頂部３０大径部側乎面
３ｂと第４頂部４０大径部側平面４ｂの傾斜角度はよシ
垂直に近づくために、ゴム膜の同一長さでは、第３頂部
３と第４頂部４との間の距離ｔ３、第４頂部４と大径部
Ｂの内端部５との間の距離ｔ４は上記ｔ１ より小さ
く成形される。

すなわちｔｓ （４、ｔ４ ＜ ４の関係となり、この
１３，１４の短縮された距離だけ１２の距離がより大き
くなり、従って１２は１１，１３，１４の１．５〜１．
８倍となる。

そしてｔ１＋ｔ２＋ｔ３＋ｔ４は上記に説明した第１図
のｔＸ４と同じになって、同じサイズでありながら、こ
の発明のブーツはジヨイント角度が第１図のものよりも
広い角度に適する構造となる。

なお、上記に説明した第３図には、小径部Ａおよび大径
部Ｂの内面に２段の環状突条を形成したものが示されて
いるが、これはブーツを増付けた際のシール性を向上し
たものである。

この発明の上記構造のブーツを使用して駆動軸Ｘａと車
輪軸ｘｂとの間のジヨイント角度αが３０度以上となっ
た場合、屈折の内側においてブーツの大径部Ｂ側に近い
第３頂部３、第４頂部４に軸方向の圧縮力Ｐが作用する
と、大径部側平面３ｂ、４ｂの傾斜方向長さが小径部側
平面３ａ。

４ａの傾斜方向長さより小さく、かつ角度θ３ｂ。

θ４ｂが従来（第１図）のものに比べて小さく、その結
果θ３ａ＋θ３ｂ＋θ４ａ＋θ４ｂの各合計角度が小さ
いために大径部側平面３ｂ、４ｂの圧縮力Ｐに対する曲
げ抵抗が小さくて、第４図に示すように、第３頂部３、
第４頂部４が十分に折りたたまれて向かいあう大径部側
平面３ｂと小径部側平面４ａとが平面接触することにな
り、駆動軸の通常回転時に摩耗によってブーツが破損す
ることが軽減される。

さらにブーツの大径部側の頂部間の距離ｔ３．．ｅ、４
は中央部における第２頂部−第３頂部間の距離ｔ３ よ
り小さく形成されているので第４谷部１４、第５谷部１
５の曲率半径が小さく、従って直径方向の遠心力に対す
る耐圧剛性が大きくなり、その結果駆動軸の高速回転時
に第３頂部、第４頂部が遠心力によって直径方向に膨張
するのが抑制され、その付近にある他の部品と干渉する
不具合がなくなる。

その反面、第２頂部−第３頂部間の距離ｔ２は大きく形
成されて（・るので第３谷部１３の曲率半径が大きく、
従って遠心力によって膨張され易くなるが、更にこの耐
膨張性を向上させるためにこの谷部のゴムの厚みを厚く
して、遠心力に対する抵抗を安全に持たせたものである
。

すなわち上記ブーツは厚み１８〜３．５ｍｍのゴムで成
形されているが、上記第３谷部１３付近の厚みを上記厚
みに対して１．４〜１．６倍に厚くして、この部分の剛
性を増加させることによって、上記第３谷部１３がブー
ツの回転によって直径方向に膨張することを抑制するこ
とで解決したのである。

・ なお、この発明のブーツの各頂部は、大径部Ｂ側
に傾斜しているので、成型後の脱型は、第１図のブーツ
に比較してやや困難となるが、成型後、大径部Ｂ側より
ブーツ内に圧縮空気を充填させ、その内圧によるブーツ
のゴム膨張作用によって、金型から離脱させることがで
きる。

上記に説明したブーツは、頂部を４段に成形したものを
示したが、この発明は大径部に近い頂部と小径部に近い
頂部とが隣接する頂部間の距離が他の頂部間の距離に対
して１．５〜１．８倍に成形される限りにおいては、頂
部の数を５〜６個に成形してもよい。

この場合、小径部に近い頂部の数は２個もしくは３個、
大径部に近い頂部の数は３個となる。

この発明は、フロントエンジン、フロントドライブ車の
ドライブシャフトとタイヤ駆動軸とのジヨイント部のカ
バーとして好適であり、特にジヨイント角度が大きくな
る必要性がある場合、たとえばジヨイント角度３５〜４
５度のトリポット型のジヨイント用カバーに最適である
。

以下にこの発明の実施例について説明する。

実施例 小型部Ａの外径３６ｍｍ、大径部Ｂの外径８９ｍｍ、軸
方向の長さ１１０ｍｍ、ブーツ壁の厚み２．２朋であっ
て、下表に示すこの発明の実施例の構造と第１図の構造
とのブーツを成形した。

上記ブーツを駆動軸Ｘａと継手ケースＸｃとの間に取付
け、駆動軸Ｘａを４０Ｏｒｐｍに回転し、かつジヨイン
ト角度αを変化させてブーツが破損するに至るまでの時
間を測定した結果を第５図のグラフに示した。

まだ、７５℃の雰囲気温度で駆動軸を１８（Ｘ）ｒｐ
ｍで回転したときのブーツのゴム硬度と最大半径の変化
量との関係を第６図のグラフで示しだ。

上記第５図のグラフでわかるように、ジヨイント角度が
３０度を越えた場合におけるブーツの使用可能時間は本
発明品の方がはるかに長い。

また上記第６図のグラフに示したように、高速回転時の
ブーツの半径方向の膨張は、いずれのゴム硬度であって
もこの発明の方がはるかに小さい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のブーツの構造の一部の垂直断面図、第２
図は従来のブーツのジヨイント角度が大きい場合の垂直
断面図、第３図はこの発明のブーツの構造の一部の垂直
断面図、第４図はこの発明のブーツの第２図同様の垂直
断面図、第５図はジヨイント角度とブーツの破損時間と
の関係を示すグラフ、第６図はゴム硬度とブーツの最大
半径変化量との関係を示すグラフである。 Ａ・・・小径部、Ｂ・・・大径部、１，２，３，４・・
・頂部、５・・・大径部の内端部、ｌａ、２ａ）３ａ、
４ａ、５ａａ・・・小径部側平面、１ｂ、２ｂ、３ｂ、
４ｂ・・・大径部側平面、θ１ａ、θ２ａ）θ３ａ、θ
４ａ、θ、ａ・・・直径方向面に対する小径部側平面の
角度、θ１ｂ、θ２ｂ、θ３ｂ。 θ４ｂ・・・直径方向面に対する大径部側平面の角度、
Ｘａ・・・１駆動軸、Ｘｃ・・・継手ケース、ｔ２・・
・第２頂部と第３頂部との距離。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 自在継手を介して接続される駆動軸と継手ケースと
   にわたって取付けられ、駆動軸に固着される小径部より
   継手ケースに固着される大径部に向かって頂部の直径が
   順次大きくなるように成形された４〜６個の頂部を有す
   る蛇腹状のブーツにおいて、蛇腹状の谷頂部の直径方向
   面に対して、小径部に近い少なくとも２個の頂部におけ
   る小径部側平面の角度を０〜６度、大径部側平面の角度
   を３０〜３８度にそれぞれ成形すると共に、大径部に近
   い少なくとも２個の頂部における小径部側平面の角度を
   １１〜１７度、大径部側平面の角度を０〜３５度、大径
   部内端部の小径部側平面の角度を０〜６度にそれぞれ成
   形し、また大径部に近い頂部間の距離は小径部に近い頂
   部間の距離より短かくかつ大径部に近い頂部と小径部に
   近い頂部とが隣接する頂部間の距離が他の頂部間の距離
   に対して１．５〜１，８倍に成形されており、さらにこ
   の頂部間を接続する谷部の厚みが他の頂部間を接続する
   谷部の厚みの１．４〜１．６倍に成形されていることを
   特徴とする自在継手用ブーツの構造。