JP4398530B2 - Wide angle constant velocity joint boots - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の駆動軸と被駆動軸とを連結する等速ジョイントにおいて、これらを囲むように取り付けられるジョイントブーツであって、特に、広角度対応型の等速ジョイントに適用すれば好適なブーツに関するものである。
【0002】
【従来技術】
この種の等速ジョイントブーツは、ゴム又は樹脂エラストマーのブロー成形により、山部と谷部とが交互に連続する筒状蛇腹部と、その両端の筒状固定部とが一体成形されている。そして、筒状固定部がクランプ部材により、等速ジョイントの駆動軸と被駆動軸側の外装ケースに夫々外装被着され、内部に潤滑用グリースが充填封入されて使用される。
【0003】
こうような等速ジョイントブーツにおいて、その筒状蛇腹部は、他の部材と干渉しないことは勿論のこと、その耐久性を維持し得る設計することが重要な課題となっている。特に、最近の等速ジョイントにおいては、そのジョイント角として50度以上の広角度での連結が行われており、このような広角度等速ジョイントに対応できるジョイントブーツの設計が重要な課題となっている。
【0004】
このような課題を解決する方策として、まず、ケースとの間でかみ込みが起こり得る筒状蛇腹部を山部から始めるように設定する方策が考えられる。図7はジョイントブーツ100の筒状蛇腹部101を筒状固定部102の軸方向内端部に対して山部101aから始まる解決案を示す断面図である。
【0005】
このような構成を採用すると、筒状蛇腹部101のかみ込みを防止することができるが、ケースに被着する筒状蛇腹部101の大径部側の径が大となり、ブーツ100自体が大きくなって、他の周辺部材との干渉が起こり、また、ブーツ内に封入するグリース量が増加してコストアップとなるため、実現性に乏しい。
【0006】
そこで、基本的には、筒状蛇腹部を谷部から始めて小径化を図る方策が前提となるが、ジョイント角が広角度(50度以上)の等速ジョイントになると、そのジョイント角を確保し、かつ周辺部材との干渉を抑えるために、外装ケースの外形をそのままにして、内径(φA:図1参照)を大きくすることになる。そうすると、ケースの肉厚が小さくなり、ジョイントブーツの第1の谷部がケース内側に入り易くなり、駆動軸に押されて、ますますケースとの間でかみ込みが発生し易くなる。
【0007】
ブーツのかみ込みを防止するために、第1の谷部の内径を大きくする方策もあるが、内径のアップ度合いにより、筒状蛇腹部の膜長が短くなり、繰り返し応力により耐久性が悪化する懸念がある。また、第1の谷部を軸方向で小径の駆動軸側に位置させる方策も考えられるが、第1の谷部はケースの軸方向内端部に当接して、組み付け時の位置決め機能を発揮させる必要があるため、採用できない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
広角度対応の等速ジョイントブーツに設計においては、上記検討結果に基づき、第1の谷部の内径を、外装ケースの半径方向内側における面取り始め寸法φD(図3参照)よりも小さく値で、かつ最大ジョイント角Jθmaxのときに、かみ込みが発生しない寸法に設定していたが、本発明者らが、上記設定のジョイントブーツのかみ込み試験を行ったところ、現実には、かみ込み現象が依然として起こっていることを発見した。
【0009】
この原因をFEM(finite element method:有限要素法)を使って鋭意検討した結果、駆動軸の最大ジョイント角Jθmaxに至るまでの途中のジョイント角θで、第1の谷部がケース内部に入り込み、かみ込みが起こっていることを発見した。
【0010】
図6はこのときのFEM解析図で、同図(a)はジョイント角θがθmaxのときのFEM解析図を、同図(b)は最大ジョイント角Jθmax(Jθmax>θmax)のときのFEM解析図を夫々示す。解析したジョイントブーツ100は、筒状蛇腹部101の第1の谷部101bの内径φCが98.1mm、ケース103の面取り始め径φDが102.5mmのものを使用した。図6中、符号103はケースを、104は駆動軸を夫々示す。
【0011】
この解析図から明らかな通り、同図(b)の最大ジョイント角Jθmaxでは、筒状蛇腹部101の第1の谷部101bがケース103の軸方向内側に入ることなく、かみ込みがないことを示している。従来は、この状態でかみ込みがないものと判断していた。同図(a)のジョイント角θmaxでは、筒状蛇腹部101の第1の谷部101bがケース103の軸方向及び径方向内側に入り込み、かみ込みが起こっていた。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記FEM解析結果に基づいて、かみ込みが発生しない第1の谷部の内径φCと、ケースの面取り始め径φDとの関係を模索した結果、0≦φD−φC≦φ2mmに設定したとき、かみ込みが全く発生しないことを見出した。
【0013】
このときのジョイントブーツの第1の谷部の入り込み寸法としては、図4のごとく、ケース面取り始め径から第1の谷部の半径方向内端までの寸法aがa≦2.2mm、第1の谷部のケース面取り始めの位置から軸方向内側への入り込み寸法bがb≦0の関係にあった。
【0014】
また、ジョイントブーツの肉厚、特に、筒状固定部の軸方向内端の肩部肉厚は、筒状蛇腹部の可撓性に影響を与え、その肉厚が薄いほど、その部分の剛性が低くなり、ジョイント角を付与したときに、圧縮側で半径方向外側に逃げやすくなるため有利である。ただ、ブロー成形の場合のブーツ厚みの成形限界(下限値)として0.5mmが挙げられ、また、上限値としては、上記設定範囲内では、4.5mmが挙げられる。すなわち、0≦φD−φC≦φ2mmの場合、その肩部肉厚として、0.5mm〜4.5mmの範囲が有効となる。
【0015】
また、ジョイント角としては、50度以上の広角度のものに適用すれば特に有効である。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は広角度等速ジョイントの概略断面図、図2はジョイントブーツの断面図、図3はジョイントブーツの第1の谷部とケースの面取り始め径との関係を示す図、図4は同じく第1の谷部のかみ込み状態を示す図である。
【0017】
図1のごとく、広角度等速ジョイント1は、例えば、エンジンからの駆動力を車輪側に伝達する伝達機構と一部として、デファレンシャル側の駆動軸2と、車輪側の被駆動軸3との連結部に使用されるものである。被駆動軸3側の端部には、駆動軸2側に開口した椀状の外装ケース5と、このケース5の中心部において駆動軸2の端部に固定された内輪6と、この内輪6の周面とケース5の内面との間で転動する複数のボール7と、このボール7を保持するケージ8とを備え、この連結部を囲むようにジョイントブーツ11が取り付けられ、内部に潤滑用グリースが充填封入されている。そして、駆動軸2と被駆動軸3とのジョイント角を広角度(少なくとも50度以上)に設定し得るように、ケース5の軸方向内端部には面取り加工9が施されている。
【0018】
ジョイントブーツ11は、ケース5の軸方向内端部の外周面5aと駆動軸2の被取付部12とにクランプ部材13、14により被着されるもので、両端部にケース5の外周面5a及び駆動軸2の被取付部12に被着される筒状固定部15と、この筒状固定部15、15間を連結する筒状蛇腹部16とが、ゴム又は熱可塑性樹脂エラストマーのブロー成形(インジェクション成形でも可)により一体成形されている。
【0019】
筒状蛇腹部16は、ケース5の外周面に被着される筒状固定部15から駆動軸2の被取付部12に向かって略円錐筒状に縮径されたもので、ケース側筒状固定部15の軸方向内端の大径肩部17から半径方向内側に縮径された第1の谷部16aから始まり、合計6個の山部16g〜16lと、6個の谷部16a〜16fとが交互に連続する形態となっている。なお、谷部及び山部の個数は、上記実施の形態に限られるものではなく、要求特性に応じて適宜選択できることは勿論である。
【0020】
図3のごとく、第1の谷部16aの内径φCとケース5の軸方向内端面の面取り始め径φDとの関係は、0≦φD−φC≦φ2mmに設定されており、これにより、ジョイント角θでの第1の谷部16aのケース入り込み寸法としては、ケース面取り始めから第1の谷部の半径方向内端までの寸法aがa≦2.2mm、第1の谷部のケース面取り始めの位置から軸方向内側への入り込み寸法bがb≦0の関係となり、第1の谷部16aのかみ込みが防止できる。また、ジョイントブーツ11の肉厚としては、0≦φD−φC≦φ2mmの場合、0.5mm〜4.5mmの範囲が有効である。
【0021】
また、第1の谷部16aのケース側傾斜壁20は、ケース5への組み付け時に、ケース5の軸方向内端壁面21に当接させて位置決め可能な傾斜角度、例えば軸線に対して60度程度の傾斜角度で成形されている。
【0022】
上記のように構成されたジョイントブーツ11をケース5及び駆動軸2の被取付部12に組み付けた場合、最大ジョイント角Jθmax(例えば51.3度)、及びジョイント角θmax(例えば46度)においても、かみ込みが発生しなかった。
【0023】
具体的には、表1に示す径のブーツについてかみ込み試験を行い、その結果によって第1の谷部16aのかみ込み評価を行った。なお、実施例として、試料No1、2、3を、また比較例として試料No4、No5を夫々挙げた。試料No1〜3は、いずれも0≦φD−φC≦φ2mmのブーツであり、試料No4は、φD−φC=φ2.1mm、試料No5は、φD−φC=φ2.2mmのブーツである。
【0024】
【表1】
【0025】
上記かみ込み試験の結果、0≦φD−φC≦2の範囲にある試料については、ケース面取り始めから第1の谷部16aの半径方向内端までの寸法aがa≦2.2mm、第1の谷部16aのケース面取り始めの位置から軸方向内側への入り込み寸法bがb≦0で、かみ込みが発生しなかった。図5に実施例3(試料No3)のジョイントブーツ11のジョイント角θmaxでのFEM解析図を示す。このFEM解析図から明らかなように、第1の谷部16aがケース5の内側に入り込んでおらず、かみ込みが発生していない。これに対し、試料No4、5の場合、a>2.2mmとなり、第1の谷部16aにかみ込み現象がみられた。
【0026】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り、本発明によると、筒状蛇腹部の筒状固定部側の第1の谷部の内径寸法をφC、ケースの半径方向内側における面取り始め寸法をφDとしたとき、第1の谷部の内径寸法を0≦φD−φC≦φ2mmとなるように設定すれば、ブーツのかみ込みが全く発生せず、耐久性に優れたジョイントブーツを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】広角度等速ジョイントの断面図
【図2】本発明に係るジョイントブーツ断面図
【図3】ジョイントブーツの第1の谷部とケースの面取り始め径との関係を示す図
【図4】同じく第1の谷部のかみ込み状態を示す図
【図5】実施例3のジョイントブーツ11のジョイント角θmaxでのFEM解析図
【図6】(a)はジョイント角θが46度のときのFEM解析図、(b)は最大ジョイント角Jθmaxgが51.3度のときのFEM解析図
【図7】ジョイントブーツかみ込みを防止する一解決案を示す断面図
【符号の説明】
1 等速ジョイント
2 駆動軸
3 被駆動軸
5 ケース
11 ジョイントブーツ
15 筒状固定部
16 筒状蛇腹部
16a〜16f 谷部
16g〜16l 山部
17 大径肩部
20 傾斜壁
21 ケース端面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a joint boot that is attached so as to surround a constant velocity joint that connects a driving shaft and a driven shaft of an automobile, and is particularly suitable when applied to a wide-angle type constant velocity joint. It relates to boots.
[0002]
[Prior art]
In this type of constant velocity joint boot, a cylindrical bellows portion in which ridges and valleys are alternately continuous and cylindrical fixing portions at both ends thereof are integrally formed by blow molding of rubber or resin elastomer. The cylindrical fixing portion is externally attached to the external case on the drive shaft and driven shaft side of the constant velocity joint by the clamp member, and is filled with lubricating grease and used.
[0003]
In such a constant velocity joint boot, it is an important subject to design the cylindrical bellows part so as not to interfere with other members but to maintain its durability. Especially in recent constant velocity joints, the joint angle is connected at a wide angle of 50 degrees or more, and the design of a joint boot that can cope with such a wide angle constant velocity joint is an important issue. ing.
[0004]
As a measure for solving such a problem, first, a measure can be conceived in which a cylindrical bellows portion that may bite between the case and the case is set to start from the peak portion. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a solution in which the
[0005]
By adopting such a configuration, the
[0006]
Therefore, basically, it is premised that the cylindrical bellows is started from the valley and the diameter is reduced, but if the joint angle is a constant velocity joint with a wide angle (50 degrees or more), the joint angle is secured. In order to suppress interference with peripheral members, the inner diameter (φA: see FIG. 1) is increased while leaving the outer shape of the outer case as it is. If it does so, the thickness of a case will become small, the 1st trough part of a joint boot will enter into a case inside easily, it will be pushed by a drive shaft, and it will become easy to generate | occur | produce between a case more and more.
[0007]
There is also a measure to increase the inner diameter of the first trough to prevent the boot from biting, but the membrane length of the cylindrical bellows becomes shorter due to the degree of increase of the inner diameter, and the durability deteriorates due to repeated stress. There are concerns. In addition, a measure for positioning the first trough on the side of the small-diameter drive shaft in the axial direction is also conceivable, but the first trough contacts the inner end of the case in the axial direction and exhibits a positioning function during assembly. Because it is necessary to make it, it cannot be adopted.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In designing a wide-angle constant velocity joint boot, based on the above examination results, the inner diameter of the first valley is a value smaller than the chamfering start dimension φD (see FIG. 3) on the radially inner side of the outer case, In addition, when the maximum joint angle Jθmax is set to a size that does not cause biting, the present inventors conducted a biting test on the joint boot set as described above. I found it still happening.
[0009]
As a result of earnest examination of this cause using FEM (finite element method: finite element method), the first trough enters the inside of the case at the joint angle θ on the way to the maximum joint angle Jθmax of the drive shaft, I found that biting occurred.
[0010]
FIG. 6 is an FEM analysis diagram at this time. FIG. 6A shows an FEM analysis diagram when the joint angle θ is θmax, and FIG. 6B shows an FEM analysis when the maximum joint angle Jθmax (Jθmax> θmax). Each figure is shown. As the
[0011]
As is apparent from this analysis diagram, at the maximum joint angle Jθmax in FIG. 5B, the first valley portion 101b of the
[0012]
[Means for Solving the Problems]
As a result of searching for the relationship between the inner diameter φC of the first valley where no biting occurs and the chamfering start diameter φD of the case based on the FEM analysis result, the present inventors have found that 0 ≦ φD−φC ≦ φ2 mm. When set to, it was found that no biting occurred.
[0013]
At this time, as shown in FIG. 4, the dimension a from the case chamfering start diameter to the radial inner end of the first valley is a ≦ 2.2 mm, as shown in FIG. The intrusion dimension b from the position at the beginning of the chamfering of the valley portion toward the inner side in the axial direction was in a relation of b ≦ 0.
[0014]
In addition, the thickness of the joint boot, particularly the shoulder thickness at the inner end in the axial direction of the cylindrical fixing part, affects the flexibility of the cylindrical bellows part, and the thinner the thickness, the more rigid the part. When the joint angle is given, it is advantageous because it is easy to escape radially outward on the compression side. However, 0.5 mm is mentioned as the molding limit (lower limit) of the boot thickness in the case of blow molding, and 4.5 mm is mentioned as the upper limit within the above setting range. That is, in the case of 0 ≦ φD−φC ≦ φ2 mm, the range of 0.5 mm to 4.5 mm is effective as the thickness of the shoulder portion.
[0015]
As the joint angle, it is particularly effective when applied to those 5 0 degrees or more wide angle.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a schematic cross-sectional view of a wide angle constant velocity joint, FIG. 2 is a cross-sectional view of a joint boot, FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the first valley of the joint boot and the chamfering start diameter of the case, and FIG. It is a figure which shows the biting state of a 1st trough part.
[0017]
As shown in FIG. 1, the wide-angle constant velocity joint 1 includes, for example, a transmission mechanism that transmits a driving force from an engine to a wheel side, and a differential-
[0018]
The
[0019]
The cylindrical bellows
[0020]
As shown in FIG. 3, the relationship between the inner diameter φC of the
[0021]
Further, the case-side inclined
[0022]
When the
[0023]
Specifically, a biting test was performed on boots having the diameters shown in Table 1, and the biting evaluation of the
[0024]
[Table 1]
[0025]
As a result of the above biting test, for the sample in the range of 0 ≦ φD−φC ≦ 2, the dimension a from the start of the chamfering of the case to the radially inner end of the
[0026]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, when the inner diameter dimension of the first valley portion on the cylindrical fixing portion side of the cylindrical bellows portion is φC, and the chamfering start dimension on the radially inner side of the case is φD, If the inner diameter dimension of the first valley portion is set to satisfy 0 ≦ φD−φC ≦ φ2 mm, the joint boot having excellent durability can be provided without any biting of the boot.
[Brief description of the drawings]
1 is a cross-sectional view of a wide angle constant velocity joint. FIG. 2 is a cross-sectional view of a joint boot according to the present invention. FIG. 3 is a view showing a relationship between a first valley of the joint boot and a chamfering start diameter of a case. 4 is a diagram showing the state of biting of the first valley portion. FIG. 5 is an FEM analysis diagram at the joint angle θmax of the
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Constant velocity joint 2 Drive shaft 3 Driven
Claims (1)
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
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Family
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Family Applications (1)
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