JP2005036945A - 等速ジョイント用ブーツ - Google Patents

Abstract

【課題】平坦な表面をもつ相手部材に締結されるときに、十分なシール性と良好な組付性を両立させる。
【解決手段】ブロー成形にて製造されるブーツにおいて、クランプ溝に形成されるリング溝11の開口幅をw₁、底部の幅をw₂、深さをd₁としたとき、w₁≧d₁及びw₂＝（ 0.2〜 0.8）×w₁の関係を満たすようにした。
シール突条13の幅が広くなり過ぎることがなく、締結時に高い面圧が確保され高いシール性が発現される。また、締結時にリング溝11の両壁が当接してクランプへの反力が増大するような不具合が防止され、組付性が良好となる。
【選択図】 図２

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では、大径筒部の内周表面に無端のリング状のシール突条が形成され、大径筒部の外周表面にクランプが配置されて相手部材に締結することで、シール突条が相手部材に弾接して高いシール性が発現される。

上記したブーツは射出成形でも製造できるが、成形サイクル、作り易さなどからブロー成形により製造するのが望ましい。ところがブロー成形では、型面に接する外周表面の形状は正確に形成できるものの、内周表面の形状を規制するためには工夫が必要となる。そのため、大径筒部の内周表面にリング状のシール突条をブロー成形で形成しようとする場合には、例えば特開平02−221766号公報に記載されているように、型面に環状突条を形成しておき、その環状突条によってシール突条と、その反対側の外周表面にリング溝を形成する方法が知られている。さらに特開平02−221766号公報には、リング溝によってクランプによる相手部材への締結時に高いシール性が発現することも記載されている。

また特開平06−341552号公報には、シール突条の形状を軸線方向と直交する中心線に対して50〜65゜の角度をなす直線に接する形状と規定するとともに外周表面にシール突条より狭幅のリング溝を形成し、シール突条を相手部材の外周表面に形成されたリング凹溝に嵌入するように締結したブーツの固着構造が記載されている。このようにすれば、シール突条とリング凹溝との圧接部分を複数箇所とすることができ、シール強度が向上する。

ところが大径筒部の外周表面に形成されたリング溝の形状によっては、相手部材への締結時に種々の不具合が生じることが明らかとなった。例えば図11に示すようにリング溝の幅が比較的広い場合には、ブロー成形時に内周表面に形成されるシール突条の幅が大きくなるために、締結時に相手部材との面圧が低くなり十分なシール性が発現されない。また図10に示すようにリング溝の幅が比較的狭い場合には、シール突条の幅も狭くなるため相手部材との面圧は確保されるものの、締結時の変形によってリング溝の両壁が当接して、クランプへの反力が増大し組付性が悪化するという不具合があった。
特開平02−221766号 特開平06−341552号

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、平坦な表面をもつ相手部材に締結されるときに、十分なシール性と良好な組付性を両立させることを課題とする。

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、ブロー成形にて製造され、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し山部と谷部が交互に連続する略円錐台形状の蛇腹部と、よりなり、
少なくとも大径筒部の内周表面には無端のリング状のシール突条を有するとともに外周表面にはシール突起の反対側にリング溝を有し、外周表面をクランピングすることによりシール突条が相手部材の平坦な円柱表面に押圧されてシールされる等速ジョイント用ブーツであって、
リング溝の開口幅をw₁、リング溝の底部の幅をw₂、リング溝の深さをd₁としたとき、w₁≧d₁及びw₂＝（ 0.2〜 0.8）×w₁の関係を満たすことにある。

リング溝は開口部に底部へ向かって溝幅が狭くなるように傾斜するリング状のテーパ面を有することが好ましく、テーパ面は開口部の両側に形成されていることが望ましい。

またリング溝が、底部から開口に向かって小幅の第１溝と第１溝に連続する大幅の第２溝とを有する場合には、第２溝の開口幅をw₁、第１溝の幅をw₂、リング溝の深さをd₁、第１溝の深さをd₂としたとき、w₁≧d₁、w₂≧d₂及びd₁＝（ 1.2〜 2.2）×d₂の関係を満たすことが好ましい。

さらに大径筒部には、蛇腹部に連続する端部の反対側の端部とリング溝との間に第２のリング溝をもち、大径筒部の内周表面には第２のリング溝の反対側に第２のシール突条をもつことが好ましい。

上記のように構成された本発明の等速ジョイント用ブーツによれば、平坦な表面をもつ相手部材に締結されるときに、シール突起の面圧が高いため十分なシール性が発現され、かつクランプへの反力が小さく良好な組付性を確保することができる。

本発明の等速ジョイント用ブーツでは、リング溝の開口幅をw₁、リング溝の底部の幅をw₂、リング溝の深さをd₁としたとき、w₁≧d₁及びw₂＝（ 0.2〜 0.8）×w₁の関係が満たされている。w₂＝（ 0.2〜 0.8）×w₁としたことによって、シール突条の幅が広くなり過ぎることがなく、締結時に高い面圧が確保され高いシール性が発現される。そしてw₁≧d₁としたことによって、締結時にリング溝の両壁が当接してクランプへの反力が増大するような不具合が防止され、組付性が良好となる。w₁＜d₁ではリング溝が狭くなり過ぎて締結時にリング溝の両壁が当接する場合があり、w₂がw₁の 0.2倍未満では金型の信頼性が低下する。またw₂がw₁の 0.8倍を超えるとシール突条の面圧が低下する。w₁≧d₁及びw₂＝（ 0.2〜 0.8）×w₁の関係が満たされて初めて、十分なシール性と良好な組付性とが両立する。

リング溝は、開口部に底部へ向かって溝幅が狭くなるように傾斜するリング状のテーパ面を有することが望ましい。このようなテーパ面を有することによって、w₁を十分に大きくしつつシール突条の幅を狭くして面圧を高くすることができ、十分なシール性と良好な組付性とをさらに容易に両立させることができる。なおテーパ面は、開口部の片側のみに形成してもよいが、面圧の均一性という観点からは開口部の両側に形成することが望ましい。

またテーパ面は、リング溝の開口部から底部まで連続していてもよいし、開口部から所定深さまでに形成されていてもよい。後者の場合には、テーパ面の下端から垂直壁の溝が連続して形成されている。

さらに、底部から開口部まで、幅が順に大きくなる複数の溝を多段に重ねた形状のリング溝とすることもできる。

例えば底部から開口に向かって小幅の第１溝と、第１溝に連続する大幅の第２溝とを有するリング溝とした場合には、第２溝の開口幅をw₁、第１溝の幅をw₂、リング溝全体の深さをd₁、第１溝の深さをd₂としたとき、w₁≧d₁、w₂≧d₂及びd₁＝（ 1.2〜 2.2）×d₂の関係を満たすようにすることが望ましい。w₁＜d₁あるいはw₂＜d₂では、リング溝が狭くなり過ぎて締結時にリング溝の両壁が当接する場合がある。またd₁がd₂の 1.2倍未満では、金型の信頼性が低下し、d₁がd₂の 2.0倍を超えると、シール突条の幅が大きくなり過ぎて面圧が低下する。w₁≧d₁、w₂≧d₂及びd₁＝（ 1.2〜 2.0）×d₂の関係が満たされて初めて、十分なシール性と良好な組付性とが両立する。

なおブロー成形によれば、w₁、w₂、d₁及びd₂を上記の範囲で任意に設定することで、シール突条の幅及び高さが一義的に決まる。したがって本発明では、シール突条の形状を規定する必要はない。

また大径筒部には、蛇腹部に連続する端部の反対側の端部とリング溝との間に第２のリング溝をもち、大径筒部の内周表面には第２のリング溝の反対側に第２のシール突条をもつことが好ましい。メインシール機能を受け持つのは第１のシール突条であるが、軸方向の位置決めを兼ねた第２のシール突条を第１のシール突条の外側に形成することにより、外部からの泥水などが接触しないようにメインシール部を保護することができ、信頼性が格段に向上する。

本発明の等速ジョイント用ブーツは、ＴＰＥ，ＴＰＯなどの熱可塑性エラストマーなどを原料とし、ブロー成形にて製造される。シール突条及びリング溝は、少なくとも大径筒部に形成されるが、小径筒部にも形成することができる。また大径筒部及び小径筒部の径や厚さは何ら限定されず、また蛇腹部の形状も限定されるものではない。

以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明する。なお、各例で採用した第１リング溝11の寸法とそれぞれの関係を表１に示す。

（実施例１）
図１に本実施例の等速ジョイント用ブーツを半部断面で示す正面図を、図２にその要部拡大断面図を、図５にリング溝の拡大図を示す。このブーツは、大径筒部１と、小径筒部２と、小径筒部１と大径筒部２を一体的に連結し山部と谷部が交互に連続する略円錐台形状の蛇腹部３とから構成され、全体がＴＰＯからブロー成形で製造されている。

大径筒部１の外周表面には、クランプが係合するリング状のクランプ溝10が形成されている。クランプ溝10の外周表面には蛇腹部３に近い内側に第１リング溝11が形成され、その外側に第２リング溝12が形成されている。第１リング溝11と第２リング溝12は、クランプ溝10に沿って互いに平行に形成されている。そして大径筒部１の内周表面には、第１リング溝11及び第２リング溝12の裏面側に断面略半楕円形状の第１シール突条13と第２シール突条14とがそれぞれ形成されている。この第１シール突条13及び第２シール突条14は、ブロー成形時に第１リング溝11及び第２リング溝12の形成と同時に形成されたものである。

この大径筒部１には、図２に示す相手部材４が挿入され、クランプ溝10に装着される図示しないクランプによって締結される。相手部材４の大径筒部１が締結される表面は円柱表面となっており、その一部に位置決め溝40が形成されている。そして第２シール突条14が位置決め溝40と係合することで挿入の位置決めが行われ、第１シール突条13が平坦な円柱表面に圧接されることでシール性の大部分が発現される。また、メインシール機能を受け持つのは第１シール突条13であるが、軸方向の位置決めを兼ねた第２シール突条14は、第１シール突条13と大径筒部１の端部との間に設けられることにより、外部からの泥水などが接触しないようにメインシール部を保護している。

ここで第１リング溝11は、底部から開口部に向かって小幅の第１溝15と、第１溝15に連続する大幅の第２溝16とを有している。第２溝16は開口端から深さ 0.4mmの位置までに形成され、その両壁面は底部へ向かって溝幅が狭くなるように45゜に傾斜するテーパ面17となっている。

そして第１リング溝11は、表１に示すように、全体の深さ（d₁）が 1.1mmであり、第２溝16の開口幅（w₁）が 1.5mm、第１溝15の開口幅（w₂）が 0.7mm、第１溝15の深さ（d₂）が 0.7mmとなっている。すなわちw₁＞d₁、w₂＝d₂、w₂＝0.47×w₁及びd₁＝1.57×d₂の関係となっている。

（比較例１）
図10に本比較例の等速ジョイント用ブーツの要部拡大断面図を示す。このブーツは、第１リング溝11及び第１シール突条13の形状が異なること以外は実施例１と同一形状であり、同一材料から同様にブロー成形で製造された。

第１リング溝11は、表１に示すように、開口幅（w₁）が 0.5mmで開口から底部まで均一な幅を有し、その深さ（d₁）は 1.5mmである。

（比較例２）
図11に本比較例の等速ジョイント用ブーツの要部拡大断面図を示す。このブーツは、第１リング溝11及び第１シール突条13の形状が異なること以外は実施例１と同一形状であり、同一材料から同様にブロー成形で製造された。

第１リング溝11は、表１に示すように、開口幅（w₁）が 1.5mmで開口から底部まで均一な幅を有し、その深さ（d₁）は 1.1mmである。

＜試験・評価＞
実施例１、比較例１及び比較例２のブーツについて、相手部材へ種々の締めしろ（シメシロ）で締結した時の最大面圧とクランプへの反力をＦＥＡによって演算した。結果を図８及び図９に示す。

この演算によれば、実施例１のブーツは比較例１と同等の高い面圧が発現され、かつ比較例２と同等の反力となっている。すなわち第１リング溝11の形状が、w₁≧d₁、w₂≧d₂及びd₁＝（ 1.2〜 2.2）×d₂の関係を満たすことで、平坦な表面をもつ相手部材に締結されるときに、十分なシール性と良好な組付性が両立していることが明らかである。

（実施例２）
図３に本実施例の等速ジョイント用ブーツの要部拡大断面図を、図６にリング溝の拡大図を示す。示す。このブーツは、第１リング溝11の形状が異なること以外は実施例１と同一形状であり、同一材料から同様にブロー成形で製造された。

第１リング溝11は、表１に示すように、開口幅（w₁）が 1.5mm、底部の幅（w₂）が 0.5mmで、開口から底部までの両壁面がテーパ面17となっている。また全体の深さ（d₁）は 1.1mmである。

本実施例のブーツも上記と同様に評価したところ、実施例１と同等の結果を示した。すなわち第１リング溝11の形状が、w₁≧d₁及びw₂＝（ 0.2〜 0.8）×w₁の関係を満たすことで、平坦な表面をもつ相手部材に締結されるときに、十分なシール性と良好な組付性が両立していることが明らかである。

（実施例３）
図４に本実施例の等速ジョイント用ブーツの要部拡大断面図を、図７にリング溝の拡大図を示す。示す。このブーツは、第１リング溝11の形状が異なること以外は実施例１と同一形状であり、同一材料から同様にブロー成形で製造された。

第１リング溝11は、底部から開口部に向かって小幅の第１溝15と、第１溝15に連続する大幅の第２溝16とを有している。第２溝16は開口端から深さ 0.6mmの位置までに形成されている。第１リング溝11は、表１に示すように、全体の深さ（d₁）が 1.1mmであり、第２溝16の開口幅（w₁）が 1.5mm、第１溝15の開口幅（w₂）が 0.5mm、第１溝15の深さ（d₂）は 0.5mmとなっている。すなわちw₁＞d₁、w₂＝d₂、w₂＝0.33×w₁及びd₁＝ 2.2×d₂の関係となっている。

本実施例のブーツも上記と同様に評価したところ、実施例１と同等の結果を示した。すなわち第１リング溝11の形状が、w₁≧d₁、w₂≧d₂、w₂＝（ 0.2〜 0.8）×w₁、d₁＝（ 1.2〜 2.2）×d₂の関係を満たすことで、平坦な表面をもつ相手部材に締結されるときに、十分なシール性と良好な組付性が両立していることが明らかである。

すなわち本発明を利用すれば、ブロー成形によって十分なシール性と良好な組付性が両立した等速ジョイント用ブーツを安定して製造することができる。したがって生産性が向上し、安価でありながら信頼性の高い等速ジョイント用ブーツとなるとともに、それを搭載した車両のコストも低減される。

本発明の一実施例の等速ジョイント用ブーツの半部断面で示す正面図である。 相手部材と共に示す図１の要部拡大断面図である。 本発明の実施例２の等速ジョイント用ブーツの要部拡大断面図である。 本発明の実施例３の等速ジョイント用ブーツの要部拡大断面図である。 実施例１の等速ジョイント用ブーツの第１リング溝の拡大図である。 実施例２の等速ジョイント用ブーツの第１リング溝の拡大図である。 実施例３の等速ジョイント用ブーツの第１リング溝の拡大図である。 締めしろと最大面圧との関係を示すグラフである。 締めしろとクランプ反力との関係を示すグラフである。 比較例１の等速ジョイント用ブーツの要部拡大断面図である。 比較例２の等速ジョイント用ブーツの要部拡大断面図である。

符号の説明

１：大径筒部 ２：小径筒部 ３：蛇腹部
４：相手部材 10：クランプ溝 11：第１リング溝
13：第１シール突条 15：第１溝 16：第２溝

Claims (5)

1. ブロー成形にて製造され、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の大径筒部と、該小径筒部と該大径筒部を一体的に連結し山部と谷部が交互に連続する略円錐台形状の蛇腹部と、よりなり、
   少なくとも該大径筒部の内周表面には無端のリング状のシール突条を有するとともに外周表面には該シール突起の反対側にリング溝を有し、該外周表面をクランピングすることにより該シール突条が相手部材の平坦な円柱表面に押圧されてシールされる等速ジョイント用ブーツであって、
   該リング溝の開口幅をw₁、該リング溝の底部の幅をw₂、該リング溝の深さをd₁としたとき、w₁≧d₁及びw₂＝（ 0.2〜 0.8）×w₁の関係を満たすことを特徴とする等速ジョイント用ブーツ。
2. 前記リング溝は開口部に底部へ向かって溝幅が狭くなるように傾斜するリング状のテーパ面を有する請求項１に記載の等速ジョイント用ブーツ。
3. 前記テーパ面は前記開口部の両側に形成されている請求項２に記載の等速ジョイント用ブーツ。
4. 前記リング溝は底部から開口に向かって小幅の第１溝と該第１溝に連続する大幅の第２溝とを有し、該第２溝の開口幅をw₁、該第１溝の幅をw₂、該リング溝の深さをd₁、該第１溝の深さをd₂としたとき、w₁≧d₁、w₂≧d₂及びd₁＝（ 1.2〜 2.2）×d₂の関係を満たす請求項１〜３のいずれかに記載の等速ジョイント用ブーツ。
5. 前記大径筒部には、前記蛇腹部に連続する端部の反対側の端部と前記リング溝との間に第２のリング溝をもち、前記大径筒部の内周表面には該第２のリング溝の反対側に第２のシール突条をもつ請求項１に記載の等速ジョイント用ブーツ。

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