JP2003083449A - 樹脂製ジョイントブーツ - Google Patents
樹脂製ジョイントブーツInfo
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- F16D3/845—Shrouds, e.g. casings, covers; Sealing means specially adapted therefor enclosed covers allowing relative movement of joint parts due to the flexing of the cover
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Abstract
トブーツを提供する。 【解決手段】 一端に大径筒部1を、他端に該大径筒部
1と同軸的に小径筒部2を有し、両者が蛇腹部3を介し
て一体に連結された樹脂製ジョイントブーツにおいて、
大径筒部1における蛇腹部3に連なる肩部11の外形を
小径筒部2側に向かってテーパ状に傾斜させる。肩部テ
ーパ角αは6°〜15°が好適である。これにより、ブ
ーツを広角度に屈曲変形させたときに、屈曲内側におい
て肩部11が外側に張り出したように変形することが抑
制され、耐久性が飛躍的に向上する。
Description
ブーツに関し、詳しくは、自動車の等速ジョイントなど
に用いられる蛇腹状の樹脂製ジョイントブーツに関す
る。
ジョイントには、封入されているグリースを保持するた
め、あるいは塵埃等の進入を防ぐために、ジョイントブ
ーツが装着されている。
示したものである。このブーツは、等速ジョイントのハ
ウジング部に嵌着される大径筒部1と、該大径筒部1と
離間して同軸的に配置されてシャフトに嵌着される小径
筒部2と、両者を一体に連結する蛇腹部3とからなり、
射出成形やプレスブロー成形等で一体に成形されたもの
である。この従来のブーツでは、大径筒部1における蛇
腹部3に連なる肩部11の外形がブーツ中心線Lに対し
て平行に設定されており、すなわち、大径筒部1の肩部
11は単純な短円筒状をなしている。
来のブーツでは、特に広角度に屈曲変形した状態で回転
させたときに、耐屈曲疲労性や耐摩耗性といった耐久性
が十分でない場合があり、更なる耐久性の向上が求めら
れている。
ものであり、耐久性が飛躍的に向上された樹脂製ジョイ
ントブーツを提供することを目的とする。
のブーツのように大径筒部の肩部外形がブーツ中心線に
対して平行である場合、該ブーツを広角度に屈曲変形さ
せたときに、屈曲内側において肩部が外側に張り出した
ように変形してしまい、これにより、肩部の付け根部分
で屈曲疲労による亀裂が発生したり、また、上記肩部が
張り出し変形によって蛇腹部が不所望に折り重ねられ、
そのため蛇腹の谷部に亀裂が発生したりすることを知見
した。そして、大径筒部の肩部外形を小径筒部側に向か
ってテーパ状に傾斜させることにより、上記肩部の張り
出し変形を抑制して耐久性を向上することができること
を見い出し、本発明を完成するに至った。
ツは、一端に大径筒部を、他端に該大径筒部と同軸的に
小径筒部を有し、両者が蛇腹部を介して一体に連結され
た樹脂製ジョイントブーツにおいて、前記大径筒部にお
ける前記蛇腹部に連なる肩部の外形が前記他端側に向か
ってテーパ状に、即ち他端側ほど径が次第に小さくなる
ように、傾斜しているものである。
て、前記肩部外形のブーツ中心線に対する傾斜角度は6
°以上であることが好ましい。また、前記蛇腹部は、前
記大径筒部側から順に第1谷部、第1山部、第2谷部及
び第2山部を含む複数の谷部と山部が交互に連続してな
り、該山部の径が大径筒部から小径筒部へと順次に小さ
くなっており、前記第1山部の外径が前記大径筒部の外
径よりも大きく設定されていることが好適である。これ
により、大径筒部近傍の谷部、特に第2谷部での応力を
低減することができ、耐久性の向上が図られる。
脂製ジョイントブーツの半断面半側面図であり、図2は
該ブーツのジョイントへの取付状態を示す断面図、図3
は該ブーツの大径筒部の要部拡大断面図である。
装着される熱可塑性エラストマー樹脂製ブーツであり、
大径筒部1と、該大径筒部1と離間して同軸的に配置さ
れた小径筒部2と、これら大径筒部1と小径筒部2を一
体に連結する蛇腹部3とからなる。
グ部4の外周面に締付クランプ5によって外嵌固定され
る短円筒状をなしており、外周側に締付クランプ5を受
け入れる溝13を備えるとともに内周側にシール用突条
14を備える固定部12と、該固定部12より軸方向内
側に位置して固定部12と蛇腹部3とを連結する肩部1
1とからなる。
クランプ7によって外嵌固定される短円筒状をなしてお
り、大径筒部1と同軸的に、即ち共通の中心線Lを持つ
ように配置されている。小径筒部2にも、外周側には締
付クランプ7を受け入れるための溝が設けられ、また内
周側にシール用突条が設けられている。
の蛇腹体であり、その内部にグリース封入空間8を形成
する。蛇腹部3は、大径筒部1側から順に第1谷部3
1、第1山部32、第2谷部33、第2山部34、…と
複数の谷部と山部が交互に連続してなり、山部及び谷部
の径が大径筒部1から小径筒部2へと順次に小さくなる
ように設定されている。また、蛇腹を構成する斜面であ
って、大径筒部1及び小径筒部2に直接接続しないも
の、即ち蛇腹の両端以外の斜面は、ブーツ軸方向の断面
形状において、ブーツの外側に向かって凸の曲面状に形
成されている。
では、図3に示すように、大径筒部1における蛇腹部3
に連なる肩部11の外形が小径筒部2側に向かってテー
パ状に傾斜した形状とされている。すなわち、大径筒部
1の肩部11の外形は、蛇腹部3側ほど径が次第に小さ
くなるように、ブーツ中心線Lに対して傾斜している。
詳細には、肩部11は、固定部12の上記溝の縁部から
蛇腹部3に向かって延びて、ハウジング部4の開口端外
周面を取り囲む短円筒状部分であり、蛇腹部3における
第1谷部31に繋がる側壁31aの外端に接続されてい
る。そして、この短円筒状部分がブーツ中心線Lに対し
て傾斜したテーパ状に形成されている。肩部11のブー
ツ中心線Lに対する傾斜角度(以下、肩部テーパ角)α
は、後述するFEM解析の結果より、6°以上であるこ
とが好ましく、より好ましくは6°〜15°である。
て、第1山部32の外径が、大径筒部1の外径(大径筒
部1の最大径部分の外径)よりも大きく設定されてい
る。
ーツと、比較例として図4に示す従来の樹脂製ジョイン
トブーツとについて、広角度に屈曲変形させたときの蛇
腹部3の折り重ね形状を調査するとともに、耐久性試験
を行った。なお、この実施例では大径筒部1の肩部テー
パ角αが8°のものを用いた。
ブーツを、図2に示すように、等速ジョイントに組付
け、ジョイント角(ハウジング部4の中心線とシャフト
6の中心線のなす角度)を46°にして、X線撮影によ
り屈曲内側における蛇腹部3の折り重ね状態を調べた。
その結果、比較例のジョイントブーツでは、図5(b)
に示したように、屈曲内側において大径筒部1の肩部1
1が、蛇腹部3の山部とともに外側に張り出したように
変形していた。これに対して、実施例のジョイントブー
ツでは、図5(a)に示したように、屈曲内側において
大径筒部1の肩部11が外側に張り出すこともなく、蛇
腹部3が良好に折り重ねられていた。
た実施例及び比較例のジョイントブーツについて、雰囲
気温度=100℃、ジョイント角=40°、回転数=4
00r.p.m.にて耐久性試験を行った。その結果、比較例
のジョイントブーツでは、試験開始後10時間にて、大
径筒部1の肩部11の付け根部分で亀裂が発生するとと
もに、蛇腹部3の第2谷部で貫通亀裂が発生した。これ
に対し、実施例のジョイントブーツでは、45時間経過
後でもそのような亀裂が発生しておらず、耐屈曲疲労性
と耐摩耗性が飛躍的に向上していた。
sis Method)による解析(以下、FEM解析という)を
用いて、上記ジョイントブーツが広角度に変形した場合
における変形形状と応力の分布についてシミュレーショ
ンを行った。同シミュレーションでは、大径筒部1の肩
部テーパ角αを、0°(上記した比較例のジョイントブ
ーツ)、5°、6°、8°(上記した実施例のジョイン
トブーツ)、10°、15°の6通りとし、いずれもジ
ョイント角を46°とした。
られた広角度変形時の形状を図6〜11に示す。図6に
示すように、肩部テーパ角αが0°では、上記した現物
でのX線撮影結果と同様、屈曲内側において大径筒部1
の肩部11が外側に張り出していた。肩部テーパ角αが
5°の場合でも、図7に示すように、屈曲内側において
大径筒部1の肩部11が外側に張り出していた。これに
対して、図8〜11に示すように、肩部テーパ角αが6
°以上の場合には、屈曲内側において大径筒部1の肩部
11が外側に張り出しておらず、肩部テーパ角αが8°
の場合にも上記した現物でのX線撮影結果と同様の結果
が得られた。このシミュレーション結果より、大径筒部
1の肩部テーパ角αとしては、6°以上であることが肩
部11の外側への張り出し変形を抑制する上で好まし
く、より好ましくは6°〜15°であり、最適値は約8
°である。
ツ(肩部テーパ角α=8°)と上記比較例のジョイント
ブーツ(肩部テーパ角α=0°)とについて、広角度変
形時における応力と接触圧のFEM解析結果を示してい
る。
応力(蛇腹谷部に作用する応力)σのグラフである。こ
こで、θmaxとはジョイント最大角(46°)であり、
0.5θmaxおよび0.8θmaxは、それぞれジョイント
最大角の0.5倍、0.8倍の角度である。結果は、実
施例のジョイントブーツでは、比較例に対して、ジョイ
ント最大角θmaxでの応力σが5%低減されていた。
蛇腹間接触圧(図1における第1山部32から第2谷部
33に至る斜面と第2谷部33から第2山部34に至る
斜面との接触面圧)P1のグラフである。結果は、実施
例のジョイントブーツでは、比較例に対して、ジョイン
ト最大角θmaxでの蛇腹間接触圧P1が8%低減されて
いた。
シャフトと蛇腹部との接触圧P2のグラフである。結果
は、実施例のジョイントブーツでは、比較例に対して、
ジョイント最大角θmaxでのシャフト−蛇腹間接触圧P
2が20%低減されていた。
較例のジョイントブーツに対して優れた耐久性を有して
いることがシミュレーションによっても確認された。
ョイントブーツであると、大径筒部の肩部外形を小径筒
部側に向かってテーパ状に傾斜させたことにより、広角
度に屈曲変形させたときにおける上記肩部の張り出し変
形を抑制して耐久性を飛躍的に向上することができる。
の半断面半側面図である。
け状態を示す断面図である。
図である。
図である。
形時における要部断面図、(b)は比較例のジョイント
ブーツの広角度変形時における要部断面図である。
M解析によるシミュレーション図である。
M解析によるシミュレーション図である。
M解析によるシミュレーション図である。
M解析によるシミュレーション図である。
FEM解析によるシミュレーション図である。
FEM解析によるシミュレーション図である。
はジョイント角θ−応力σ線図、(b)はジョイント角
θ−蛇腹間接触圧P1線図、(c)はジョイント角θ−
シャフト蛇腹間接触圧P2線図である。
Claims (3)
- 【請求項1】一端に大径筒部を、他端に該大径筒部と同
軸的に小径筒部を有し、両者が蛇腹部を介して一体に連
結された樹脂製ジョイントブーツにおいて、 前記大径筒部における前記蛇腹部に連なる肩部の外形が
前記他端側に向かってテーパ状に傾斜している樹脂製ジ
ョイントブーツ。 - 【請求項2】前記肩部外形のブーツ中心線に対する傾斜
角度が6°以上であることを特徴とする請求項1記載の
樹脂製ジョイントブーツ。 - 【請求項3】前記蛇腹部は前記大径筒部側から順に第1
谷部、第1山部、第2谷部及び第2山部を含む複数の谷
部と山部が交互に連続してなり、該山部の径が大径筒部
から小径筒部へと順次に小さくなっており、前記第1山
部の外径が前記大径筒部の外径よりも大きく設定された
請求項1又は2記載の樹脂製ジョイントブーツ。
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