JP4993285B2

JP4993285B2 - 等速ジョイント用ブーツ

Info

Publication number: JP4993285B2
Application number: JP2007088794A
Authority: JP
Inventors: 浩志熊崎; 智鈴木; 治竹内
Original assignee: JTEKT Corp; Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: JTEKT Corp; Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2007-03-29
Filing date: 2007-03-29
Publication date: 2012-08-08
Anticipated expiration: 2027-03-29
Also published as: EP1975475A2; EP1975475B1; US20080258409A1; US7753380B2; JP2008248962A; DE602008001521D1; EP1975475A3

Description

本発明は等速ジョイント用ブーツに関し、より詳しく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等速ジョイント用ブーツに関する。

自動車のエンジン側から駆動輪への駆動伝達、特に前輪駆動車のドライブシャフトに等速ジョイントが用いられている。この等速ジョイントには、ジョイント部を潤滑するためのグリースを封入したり、ジョイント部への水や埃の侵入を防止したりするためのブーツが装着されている。

このような等速ジョイント用ブーツとして、図５に示されるように、ジョイントアウターレース(図示せず)などに締結される大径筒部８１と、大径筒部８１より小径でクランプやバンド等の締結具９０によりシャフト９１に締結される小径筒部８２と、大径筒部８１と小径筒部８２を一体的に連結する略三角錐台形状の蛇腹部８３とから構成されたものが知られている(例えば、特許文献１参照)。

この等速ジョイント用ブーツは、使用時には、大径筒部８１が締結されたジョイントアウターレース及び小径筒部８２が締結されたシャフト９１と共に回転する。そして、図５に示されるように、ジョイントアウターレースに対してシャフト９１が傾いて、ジョイントアウターレースとシャフト９１のなす角度（ジョイント角）が変化すれば、ジョイントアウターレース及びシャフト９１と共に回転する等速ジョイント用ブーツの蛇腹部８３がジョイント角の変化に応じて変形することで、ジョイント部をシールする。

なお、一般的な等速ジョイント用ブーツにおいては、小径筒部８２の蛇腹部８３側の端部から蛇腹部８３の第１山部８４の頂部に向かって延びる、立ち上がり壁８５の立ち上がり角度θは、通常、６５〜８５度程度とされている。

ところが、大きなジョイント角での回転時には、等速ジョイント用ブーツが大きく屈曲変形した状態で回転することから、上記立ち上がり壁８５が大きく変形し、その結果以下に示すような問題があった。

すなわち、ジョイントアウターレースに対してシャフト９１が傾くことで、等速ジョイントブーツが屈曲する際、その屈曲点は等速ジョイントブーツの軸方向における中心ではなく、ジョイントアウターレースとシャフト９１とのジョイント部に近い大径筒部８１側である。そして、等速ジョイント用ブーツの屈曲状態においては、角度の狭まる側（図５の右側で、ジョイントアウターレースに対してシャフト９１が傾く側）では圧縮応力が作用し、反対側の角度の広がる側（図５の左側）では引張り応力が作用する。

このため、角度の狭まる圧縮側において、大径筒部８１側の蛇腹部８３の山部が圧縮されて谷部が径方向内方に引き込まれる。しかし、角度の狭まる圧縮側で小径筒部８２側の蛇腹部８３においては、大径筒部８１側の蛇腹部８３の谷部が径方向内方に引き込まれることから、小径筒部８２に隣接する第１山部８４の圧縮側部分８４ａが、角度の狭まる側であるにもかかわらず大径筒部８１側に倒れ込むこととなる。

一方、角度の広がる引張り側では、大径筒部８１側の蛇腹部８３に大きな引張り応力が作用するが、小径筒部８２に隣接する第１山部８４の引張り側部分８４ｂは、反対の圧縮側部分８４ａが大径筒部８１側に倒れ込むことから、角度の広がる側であるにもかかわらず小径筒部８２側に倒れ込むこととなる。

このように、等速ジョイント用ブーツが屈曲状態で回転すると、小径筒部８２に隣接する第１山部８４は、圧縮側部分８４ａが大径筒部８１側に倒れこむ状態と引張り側部分８４ｂが小径筒部８２側に倒れ込む状態とを交互に繰り返す。これにより、立ち上がり壁８５は、圧縮側部分８５ａで立ち上がり角度が小さくなる方向に倒れ込む状態と、引張り側部分８５ｂで立ち上がり角度が大きくなる方向に起き上がる状態とを交互に繰り返すこととなる。その結果、図６に示されるように、小径筒部８２の蛇腹部８３側の端部においては、圧縮側部分８２ａで締結具９０が沈み込む状態と引張り側部分８２ｂで締結具９０が浮き上がる状態とを交互に繰り返すこととなる。

このとき、ジョイント角が大きくなれば、それに伴い小径筒部８２に隣接する第１山部８４の上記倒れ込みも大きくなるため、上記締結具９０の浮き沈みも大きくなる。その結果、小径筒部８２の蛇腹部８３側の端部には、等速ジョイント用ブーツ内のグリースを小径筒部８２側に引き込んでブーツ外に吐き出そうとするポンピング作用が働き、グリース洩れが発生するおそれがある。

ここに、特許文献２には、小径筒部の軸方向長さを延長することで、小径筒部の開口側端部に配設された締結具よりも小径筒部の蛇腹部側の部分に、保持筒部を設けた等速ジョイント用ブーツが記載されている。この等速ジョイント用ブーツでは、締結具よりも蛇腹部側にある小径筒部の保持筒部の存在により、上記グリース洩れの問題を解消できると考えられる。
特開２００１−３９５０号公報実開平６−７３５３３号公報

しかしながら、上記特許文献２に記載の等速ジョイント用ブーツでは、上記保持筒部の長さ分だけ軸方向長さが長くなるので、大型化してしまう。一方、等速ジョイント用ブーツの大型化を避けようとすれば、上記保持筒部の軸方向長さ分だけ、蛇腹部の軸方向長さを短くしなければならないので、蛇腹部における耐久性が低下したり、必要な機能を確保することが困難になったりする。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、大型化を避けるとともに蛇腹部における耐久性や機能を低下させることなく、グリース洩れの対策を施した等速ジョイント用ブーツを提供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は、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の大径筒部と、該小径筒部と該大径筒部とを一体に連結する全体の外形状が略円錐台形状の蛇腹部とからなる等速ジョイント用ブーツにおいて、前記蛇腹部は、前記小径筒部側から第１山部、第１谷部、第２山部、第２谷部、…の順で複数の山部及び谷部が交互に形成されてなり、前記小径筒部が前記シャフトに保持されるとともに、前記大径筒部が相手部材に保持された取付状態において、前記小径筒部の前記蛇腹部側の端部と前記第１山部の頂部とを繋ぐ立ち上がり壁と、中心軸線とのなす立ち上がり角度が２５〜３５度であるとともに、前記第１山部の頂部と前記第１谷部の底部とを繋ぐ第１蛇腹壁と、中心軸線とのなす角度が８５〜９５度であることを特徴とするものである。

本発明の等速ジョイント用ブーツでは、小径筒部がシャフトに保持されるとともに、大径筒部が相手部材に保持された取付状態（蛇腹部に外力が作用していない取付状態）において、小径筒部の端部から蛇腹部の第１山部への立ち上がり壁の立ち上がり角度が４５度未満の２５〜３５度とされている。このため、この等速ジョイント用ブーツが屈曲状態で回転すれば、立ち上がり壁の引張り側で、立ち上がり角度が大きくなる方向に起き上がるが、その起き上がり量は小さくなる。したがって、この等速ジョイント用ブーツが大きく屈曲した状態で回転しても、小径筒部の蛇腹部側の端部における浮き上がりを抑えることができ、ポンピング作用によるグリース洩れを抑えることが可能となる。

ここに、立ち上がり壁の立ち上がり角度が４５度以上になると、等速ジョイント用ブーツの屈曲回転時に、立ち上がり壁の起きあがりを抑えることが困難になる。

また、本発明の等速ジョイント用ブーツでは、立ち上がり壁の立ち上がり角度を小さくすることで、グリース洩れ対策をしている。このため、保持筒部を別途設ける従来の等速ジョイント用ブーツのように、ブーツ全体の軸方向長さが長くなったり、あるいは蛇腹部の軸方向長さが短くなったりするようなことはない。したがって、ブーツが大型化したり、あるいは蛇腹部における耐久性や機能が低下したりするようなことはない。

ここに、前記立ち上がり壁の立ち上がり角度θは、小径筒部の浮き上がりを抑える観点からは、小さい方が望ましい。しかし、立ち上がり壁の立ち上がり角度θが小さくなりすぎると、この立ち上がり壁を含む蛇腹部が必要な振動吸収機能を発揮しなくなるおそれがある。

そこで、本発明の等速ジョイント用ブーツにおいては、立ち上がり壁の立ち上がり角度θを２５〜３５度としている。立ち上がり壁の立ち上がり角度θが２５〜３５度であれば、蛇腹部としての振動吸収機能を有効に維持しつつ、立ち上がり壁の起き上がりを効果的に抑えることができる。

また、立ち上がり壁の起き上がりに対しては、蛇腹部に外力が作用していない取付状態における、第１山部の頂部と第１谷部の底部とを繋ぐ第１蛇腹壁が中心軸線となす角度αの大きさも影響する。すなわち、蛇腹部に外力が作用していない取付状態において、通常の蛇腹形状のように、第１蛇腹壁の上記角度αが例えば４０〜６０度程度である場合は、蛇腹部の圧縮により上記角度αが初期の４０〜６０度から９０度に近づくように第１蛇腹壁が変形すれば、それに伴い第１山部の頂部が径方向外方に変位しつつ立ち上がり壁が起き上がる。このため、蛇腹部に外力が作用していない取付状態において、第１蛇腹壁の上記角度αが９０度に近ければ近いほど、圧縮時の第１蛇腹壁の変形に伴う立ち上がり壁の起き上がりが小さくなる。

そこで、本発明の等速ジョイント用ブーツにおいては、小径筒部がシャフトに保持されるとともに、大径筒部が相手部材に保持された取付状態（蛇腹部に外力が作用していない取付状態）において、第１山部の頂部と第１谷部の底部とを繋ぐ第１蛇腹壁と、中心軸線とのなす角度αを８５〜９５度としている。第１蛇腹壁の角度αが９０度であることが好ましい。第１蛇腹壁の角度αが８５〜９５度であれば、立ち上がり壁の起き上がりをより効果的に抑えることができる。

なお、ブロー成形により蛇腹部を成形する場合は、角度αが９０度を超えるように（第１蛇腹壁が立ち上がり壁の径方向内方に入り込むように）、第１蛇腹壁を成形することが困難である。このため、この場合は、ブロー成形時においては角度αが９０度以下である第１蛇腹壁を成形しておき、その後、蛇腹部を軸方向に予備圧縮させることで角度αが９０度を超えるようにシャフト及び相手部材に小径筒部及び大径筒部を取り付ければよい。

したがって、本発明の等速ジョイント用ブーツによれば、大型化を避けるとともに蛇腹部における耐久性や機能を低下させることなく、グリース洩れを有効に抑えることができる。

以下、本発明の等速ジョイント用ブーツの具体的な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本実施形態に係る等速ジョイント用ブーツをシャフト及び相手部材に取り付けた状態を部分的に示し、この等速ジョイント用ブーツの中心軸線Ｏに沿う部分縦断面図である。図２は、図１の要部を拡大して示す部分拡大断面図である。図３は、この等速ジョイント用ブーツの使用状態を示す断面図である。

この等速ジョイント用ブーツは、小径筒部１と、小径筒部１と離間して同軸的に配置された小径筒部１より大径の大径筒部２と、小径筒部１と大径筒部２とを一体に連結する全体の外形状が略円錐台形状の蛇腹部３とから構成されている。

この等速ジョイント用ブーツは、熱可塑性樹脂より一体成形されたものである。この熱可塑性樹脂としては、ポリエステル系、ポリウレタン系、ポリアミド系、ポリオレフィン系などの熱可塑性エラストマーの単体またはブレンド体を用いることができる。また、等速ジョイント用ブーツを一体成形するには、プレスブロー成形、押出しブロー成形、射出ブロー成形、射出成形等の公知の成形方法を用いることができる。

小径筒部１、大径筒部２及び蛇腹部３は、外力が作用していない自然状態において、それぞれ等速ジョイント用ブーツの中心軸線Ｏに対して同軸に配置されている。

小径筒部１の外周表面には金属バンド又はクランプ等の締結具６が係合する環状のクランプ溝１０が形成されている。また、小径筒部１の内周表面には断面円弧状の環状突部１１が形成されている。同じく、大径筒部２の外周表面には金属バンド又はクランプ等の締結具６が係合する環状のクランプ溝２０が形成されている。また、大径筒部２の内周表面には断面円弧状の環状突部２１が形成されている。

蛇腹部３は、小径筒部１の蛇腹部３側の端部１ａから順に第１山部３０、第１谷部３１、第２山部３２、第２谷部３３、……というように、山部及び谷部が交互に形成されている。また、蛇腹部３は、小径筒部１の蛇腹部３側の端部１ａと第１山部３０の頂部３０ａとを繋ぐ、第１山部３０の立ち上がり壁３４を有している。

ここに、本実施形態の等速ジョイント用ブーツでは、外力が作用していない自然状態において、立ち上がり壁３４と中心軸線Ｏとのなす立ち上がり角度θが３０度とされている。

また、外力が作用していない自然状態において、第１山部３０の頂部３０ａと第１谷部３１の底部３１ａとを繋ぐ第１蛇腹壁３５と、中心軸線Ｏとのなす角度αが９０度とされている。

この等速ジョイント用ブーツは、小径筒部１がシャフト４に嵌着されるとともに、大径筒部２が相手部材であるジョイントアウターレース５に嵌着されて使用に供される。この取付状態で、小径筒部１は、環状突部１１がシャフト４の環状溝４１に係合するとともに、クランプ溝１０内に配設された締結具６で締結されている。また、大径筒部２は、環状突部２１がジョイントアウターレース５の環状溝５１に係合するとともに、クランプ溝２０内に配設された締結具６で締結されている。

かかる構成を有する本実施形態の等速ジョイント用ブーツでは、立ち上がり壁３４の立ち上がり角度θが３０度とされている。このため、この等速ジョイント用ブーツが屈曲状態で回転しても、立ち上がり壁３４の引張り側で、立ち上がり角度θが大きくなる方向に起き上がることを抑えることができる。

すなわち、図３に示されるように、ジョイントアウターレース５に対してシャフト４が傾くことで、等速ジョイントブーツが屈曲すると、角度の狭まる側（図３の右側で、ジョイントアウターレース５に対してシャフト４が傾く側）では圧縮応力が作用し、反対側の角度の広がる側（図３の左側）では引張り応力が作用する。このとき、角度の狭まる圧縮側において、蛇腹部３の屈曲点に近い大径筒部２側の蛇腹部３の山部が圧縮されて谷部が径方向内方に引き込まれる。これにより、角度の狭まる圧縮側で小径筒部２側の蛇腹部３においては、第１山部３０の圧縮側部分３０Ａが大径筒部２側に倒れ込むので、立ち上がり壁３４は、圧縮側部分３４Ａで立ち上がり角度θが小さくなる方向に倒れ込む。

一方、角度の広がる引張り側においては、反対の圧縮側において立ち上がり壁３４の圧縮側部分３４Ａが立ち上がり角度θを小さくする方向に倒れ込むことにより、立ち上がり壁３４の引張り側部分３４Ｂが立ち上がり角度θを大きくする方向に起き上がろうとする。しかし、本実施形態では、立ち上がり壁３４の立ち上がり角度θが３０度と小さくされているので、立ち上がり壁３４の引張り側部分３４Ｂが起き上がること自体を効果的に抑えることができる。

また、本実施形態の等速ジョイント用ブーツでは、蛇腹部３に外力が作用していない取付状態において、第１蛇腹壁３５と中心軸線Ｏとのなす角度αが９０度とされている。このため、第１蛇腹壁３５が変形しても、それに伴い第１山部３０の頂部３０ａを径方向外方に変位させつつ立ち上がり壁３４を起き上がらせようとする応力が、立ち上がり壁３４に作用することはない。

このため、等速ジョイント用ブーツが大きな屈曲状態で回転したとしても、立ち上がり壁３４が引張り側部分３４Ｂで起き上がること自体を抑えることができ、小径筒部１の蛇腹部３側の端部１ａにおける浮き上がりを抑えることが可能となる。したがって、小径筒部１の蛇腹部３側の端部１ａが浮き沈みすることにより発生するポンピング作用を抑えることができ、グリース洩れを抑えることが可能となる。

また、本実施形態の等速ジョイント用ブーツでは、立ち上がり壁３４の立ち上がり角度θを小さくすることで、グリース洩れ対策をしているため、従来の等速ジョイント用ブーツのように保持筒部を別途設ける必要がない。このため、ブーツ全体の軸方向長さが長くなったり、あるいは蛇腹部３の軸方向長さが短くなったりするようなことはない。したがって、ブーツが大型化したり、あるいは蛇腹部３における耐久性や機能が低下したりするようなことはない。

したがって、本実施形態の等速ジョイント用ブーツによれば、大型化を避けるとともに蛇腹部３における耐久性や機能を低下させることなく、グリース洩れを有効に抑えることができる。

（ＦＥＡ解析によるグリース洩れ評価）
上記実施形態に係る等速ジョイント用ブーツについて、ＦＥＡ（有限要素法）解析により、ジョイント角（ジョイントアウターレース５とシャフト４のなす角度）：２０度、雰囲気温度：室温、回転数：６００ｒｐｍの条件で回転させたときに、グリース洩れが何時間で発生するかについて、シミュレーションを行った。

比較のため、立ち上がり壁３４の立ち上がり角度θを７０度とし、かつ、第１蛇腹壁３５の角度αを５０度とすること以外は、上記実施形態に係る等速ジョイント用ブーツと同一形状であり、同一材料から同様に製造された比較例の等速ジョイント用ブーツについても同様に評価した。

これらの結果を図４に示すように、比較例の等速ジョイント用ブーツ（従来品）では７０時間でグリース漏れが発生したのに対し、本実施形態に係る等速ジョイント用ブーツ（本発明品）では、グリース洩れが発生するまでの時間が１７０時間であった。これにより、立ち上がり壁３４の立ち上がり角度θを３０度と小さくすること、及び第１蛇腹壁３５の角度αを９０度とすることによる、グリース洩れ低減効果が確認された。

本発明の実施形態に係る等速ジョイント用ブーツをシャフト及び相手部材に取り付けた状態を部分的に示し、この等速ジョイント用ブーツの中心軸線に沿った部分断面図である。本実施形態に係り、図１の要部を拡大して示す部分拡大断面図である。本実施形態に係る等速ジョイント用ブーツの使用状態を示す断面図である。本実施形態及び比較例に係る等速ジョイント用ブーツについて、ＦＥＡ解析によりグリース洩れを評価した結果を示す図である。従来の等速ジョイント用ブーツの使用状態を示す断面図である。従来の等速ジョイント用ブーツについて、ポンピング作用が発生する様子を説明する要部拡大断面図である。

符号の説明

１…小径筒部２…大径筒部
３…蛇腹部４…シャフト
５…ジョイントアウターレース（相手部材）
３０…第１山部３１…第１谷部
３２…第２山部３３…第２谷部
３４…立ち上がり壁３５…第１蛇腹壁

Claims

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の大径筒部と、該小径筒部と該大径筒部とを一体に連結する全体の外形状が略円錐台形状の蛇腹部とからなる等速ジョイント用ブーツにおいて、
前記蛇腹部は、前記小径筒部側から第１山部、第１谷部、第２山部、第２谷部、…の順で複数の山部及び谷部が交互に形成されてなり、
前記小径筒部が前記シャフトに保持されるとともに、前記大径筒部が相手部材に保持された取付状態において、
前記小径筒部の前記蛇腹部側の端部と前記第１山部の頂部とを繋ぐ立ち上がり壁と、中心軸線とのなす立ち上がり角度が２５〜３５度であるとともに、前記第１山部の頂部と前記第１谷部の底部とを繋ぐ第１蛇腹壁と、中心軸線とのなす角度が８５〜９５度であることを特徴とする等速ジョイント用ブーツ。