JP5484665B2 - 等速自在継手用ブーツ取付構造及び等速自在継手用シリコーン製ブーツ - Google Patents

Description

本発明は、等速自在継手用ブーツ取付構造及び等速自在継手用シリコーン製ブーツに関するものである。

自動車や各種産業機械における動力の伝達に用いられる等速自在継手には、継手内部への塵埃等の異物浸入防止や継手内部に封入されたグリースの漏れ防止を目的とし、蛇腹状のブーツが装着される。等速自在継手用ブーツの材料としては、シリコーン材、ＣＲ材（クロロプレン）、ＶＡＭＡＣ材（エチレンアクリルゴム）、ＣＭ材（塩素化ポリエチレン）等が知られている。

等速自在継手には、軸線方向の変位と作動角の変位とを許容する摺動式等速自在継手と、作動角の変位のみを許容する固定式等速自在継手とがある。例えば、摺動式等速自在継手であるトリポード型等速自在継手は、図６に示すように、外側継手部材としての外輪１と、内側継手部材としてのトリポード部材２と、トルク伝達部材としてのローラ３を主要な構成要素としている。

外側継手部材１はマウス部５と図示省略のステム部とからなる。マウス部５は反ステム部側に開口したカップ状で、その内径面に周方向に沿って１２０度ピッチで配設されるトラック溝６が形成される。

トリポード部材２はボス８と脚軸９とからなる。ボス８にはシャフト１０とトルク伝達可能に結合するスプラインまたはセレーション孔１１が形成してある。脚軸９はボス８の円周方向三等分位置から半径方向に突出している。トリポード部材２の各脚軸９は前記ローラ３を担持している。

ブーツ１５は、外輪１に固定される大径部１６と、トリポード部材２に連結されたシャフト１０に固定される小径部１７と、大径部１６と小径部１７との間に設けられる蛇腹部１８とを有する。そして、大径部１６と小径部１７とはそれぞれブーツバンド２０，２０が装着されることによって固定される（特許文献１参照）。なお、蛇腹部１８は、谷部１８ｂと山部１８ａとが交互に形成されてなる。

外輪１の外径面の開口側端部には、ブーツ嵌合凹部２１が設けられ、このブーツ嵌合凹部２１に大径部１６の内径部が嵌合し、この状態で、ブーツバンド２０が、大径部１６の外径面に形成されたバンド嵌合用溝２２に嵌合されて装着される。これによって、ブーツ１５の大径部１６が外輪１に固定される。

また、シャフト１０には、トリポード部材２から所定量突出した位置に、周方向に沿ったブーツ取付用溝２３を有するブーツ嵌合部２４が設けられ、小径部１７がブーツ嵌合部２４に外嵌される。そして、ブーツ１５の小径部１７の外周面に形成された嵌合溝２５にブーツバンド２０を嵌着することによって、小径部１７をシャフト１０に固定している。

ブーツバンドとしては、いわゆるワンタッチバンドと呼ばれるものやロープロファイルバンドと呼ばれるもの等がある。

ワンタッチバンドと呼ばれるブーツバンド２０は、図７に示すように、帯状の金属材からなるバンド部材３０を輪状に湾曲させてその両端を重ね合わせた状態で結合したものである。バンド部材３０の重ね合わせ部３１の一方にレバー部材３２を固着している。

このブーツバンド２０にて、ブーツ１５の小径部１７をシャフト１０に装着するには、まず、輪状のバンド部材３０を、ブーツ１５の小径部１７の嵌合溝２５に対して遊嵌状に外嵌し、この状態で、レバー部材３２をてこ作用を利用して折り返す。これによって、図８に示すように、ブーツ１５の小径部１７の嵌合溝２５に嵌合されたバンド部材３０が縮径してブーツ１５の小径部１７を締め付けることになる。なお、レバー部材３２の端部が、重ね合わせ部３１の近傍に配置される止め具３３（図７参照）に係止される。

ロープロファイルバンドは円環状体からなり、小径部１７の外径面に形成された嵌合溝２５等に嵌合させた後、縮径させることによって小径部１７を締め付けることになる。
特開平１０−２９９７８９号公報

近年の車両の高性能化・省スペース化に伴い、等速ジョイントの運転環境も厳しくなっており、要求される性能も高くなっている。特に高温条件下で用いられる等速自在継手用ブーツには、耐熱性向上を目的としてシリコーン材やＣＭ（塩素化ポリエチレン）材の適用が考えられる。また、１４０℃以上の高温雰囲気と、−４０℃以下の低温雰囲気の両方に耐えうる材料としては、シリコーン材が最も有効な材料として知られている。

しかしながら、シリコーン材はその材料特性から、一旦亀裂が発生すると亀裂が進展し易い。このため、等速自在継手用ブーツに適用する場合には、ＣＲ材等のその他材料に比べ、より亀裂を発生させない設計が求められる。

ところが、図７に示すようなバンドを使用すれば、前記したようにバンドの折り返し部を有することによって、この折り返し部がブーツ（この場合、小径部１７）を挟み込み、亀裂が発生するおそれがある。

また、ブーツバンドは断面が扁平の矩形体であり、図８に示すように、エッジ部２０ａ、２０ｂを有することになる。このため、このエッジ部２０ａ、２０ｂとの干渉部位に亀裂が発生するおそれがある。

本発明は、上記課題に鑑みて、安定したシール性を保持した上で、バンドとの干渉による亀裂を防止することが可能な等速自在継手用ブーツ取付構造及び等速自在継手用シリコーン製ブーツを提供する。

本発明の等速自在継手用ブーツ取付構造は、シリコーン製ブーツの嵌合溝にブーツバンドを嵌着し、この装着状態でブーツバンドを縮径させてシリコーン製ブーツを固定する等速自在継手用ブーツ取付構造であって、前記ブーツバンドを折り返し部を有さない円環状体とするとともに、ブーツバンド縮径状態において、バンドの軸方向外周縁部と、これに対応する嵌合溝の底部端部との干渉を回避する非干渉構造手段を設け、この非干渉構造手段が、バンドの軸方向外周縁部を外径側へ折り曲げることと、前記嵌合溝の底部端部に周方向溝を形成することによって構成され、この周方向溝の幅が前記折り曲げ幅より大きく形成され、折り曲げられたバンドの軸方向外周縁部が前記周方向溝の範囲内に位置しているものである。

本発明の等速自在継手用ブーツ取付構造では、非干渉構造手段によって、バンドの軸方向外周縁部と、これに対応する嵌合溝の底部との干渉を回避することができる。しかも、前記ワンタッチバンドのような折り返し部を有さない。

非干渉構造手段は、バンドの軸方向外周縁部を外径側へ折り曲げることと、前記嵌合溝の底部端部に周方向溝を形成することによって構成され、この周方向溝の幅が折り曲げ幅より大きく形成され、折り曲げられたバンドの軸方向外周縁部が前記周方向溝の範囲内に位置しているものである。これにより、軸方向外周縁部と嵌合溝の底部との間に隙間を形成することができて、これらの干渉を回避することができる。

本発明の等速自在継手用シリコーン製ブーツは、等速自在継手の外側継手部材に装着される大径部と、等速自在継手の内側継手部材に連結されたシャフトに装着される小径部と、大径部と小径部との間に配置されて、山部と谷部とが交互に形成される蛇腹部とを備え、前記請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の等速自在継手用ブーツ取付構造を介して、前記小径部をシャフトに固定したものである。

本発明の等速自在継手用シリコーン製ブーツは、等速自在継手の外側継手部材に装着される大径部と、等速自在継手の内側継手部材に連結されたシャフトに装着される小径部と、大径部と小径部との間に配置されて、山部と谷部とが交互に形成される蛇腹部とを備え、前記請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の等速自在継手用ブーツ取付構造を介して、前記大径部を等速自在継手の外側継手部材を固定したものである。

等速自在継手が、軸線方向の変位と作動角の変位とを許容する摺動式等速自在継手であっても、作動角の変位のみを許容する固定式等速自在継手であってもよい。

本発明は、バンドの軸方向外周縁部と、これに対応する嵌合溝の底部との干渉を回避することができ、バンドの軸方向外周縁部によるブーツの亀裂を防止することができる。しかも、折り返し部を有さないので、このような折り返し部によるブーツの亀裂を防止することができる。このため、ブーツ材料として、シリコーン製を用いることができ、高温雰囲気および低温雰囲気下において安定して用いることができる。しかも、ブーツの亀裂を防止することができることによって、長期にわたって安定したシール機能を発揮することができる。

バンドの軸方向外周縁部を外径側へ折り曲げることと、嵌合溝の底部端部の周方向溝を形成し、この周方向溝の幅が折り曲げ幅より大きく形成され、折り曲げられたバンドの軸方向外周縁部が前記周方向溝の範囲内に位置していることによって、簡単かつ安定して非干渉構造手段を構成することができる。

前記等速自在継手用ブーツ取付構造を用いて、ブーツ大径部を等速自在継手の外側継手部材と固定すれば、このブーツ大径部において、長期にわたって安定したシール機能を発揮することができる。また、前記等速自在継手用ブーツ取付構造を用いて、ブーツ小径部をシャフトと固定すれば、このブーツ小径部において、長期にわたって安定したシール機能を発揮することができる。

等速自在継手としては、摺動式等速自在継手であっても、固定式等速自在継手であってもよく、適用範囲は広く種々の等速自在継手に用いることができる。

以下本発明の実施の形態を図４（ｂ）および図５（ｂ）に基づいて説明する。図１〜図４（ａ）および図５（ａ）は本発明の参考例を示す。

摺動式等速自在継手であるトリポード型等速自在継手は、図１に示すように、外側継手部材としての外輪５１と、内側継手部材としてのトリポード部材５２と、トルク伝達部材としてのローラ５３を主要な構成要素としている。

外輪５１はマウス部５５と図示省略のステム部とからなる。マウス部５５は反ステム部側に開口したカップ状で、その内径面に周方向に沿って１２０度ピッチで配設されるトラック溝５６が形成される。

トリポード部材５２はボス５８と脚軸５９とからなる。ボス５８にはシャフト６０とトルク伝達可能に結合するスプラインまたはセレーション孔６１が形成してある。脚軸５９はボス５８の円周方向三等分位置から半径方向に突出している。トリポード部材５２の各脚軸５９は前記ローラ５３を担持している。

この場合のローラ５３はいわゆるダブルローラタイプであって、内側ローラ５３ａと、外側ローラ５３ｂと、内側ローラ５３ａと外側ローラ５３ｂとの間に介在される針状ころ５３ｃとを備える。なお、ローラ５３としては、内側ローラと外側ローラとの２つのローラを有さないシングルローラタイプであってもよい。

外輪５１の開口部はブーツ６５にて塞がれる。ブーツ６５は、外輪５１に固定される大径部６６と、トリポード部材５２に連結されたシャフト６０に固定される小径部６７と、大径部６６と小径部６７との間に設けられる蛇腹部６８とを有する。そして、大径部６６と小径部６７とはそれぞれブーツバンド６９，７０が装着されることによって固定される。なお、蛇腹部６８は、谷部６８ｂと山部６８ａとが交互に形成されてなる。

ブーツ６５はシリコーンにて形成される。シリコーンは、シロキサン結合を骨格とした高分子有機化合物（ポリマー）の総称である。シリコーンは無色・無臭で撥水性があり、重合度などの違いによりグリース、ワックス、オイル、ゴム（エラストマー）、ゲルなどの形態の製品が提供される。いずれも、相当する炭素骨格ポリマーに比べて耐油性・耐酸化性・耐熱性が高く、不導体である。

大径部６６とブーツバンド６９とが本発明に係る等速自在継手用ブーツ取付構造Ｍを介して固定され、小径部６７とブーツバンド７０とが本発明に係る等速自在継手用ブーツ取付構造Ｍを介して固定される。

大径部６６とブーツバンド６９とが本発明の参考例に係る等速自在継手用ブーツ取付構造Ｍを介して固定され、小径部６７とブーツバンド７０とが本発明の参考例に係る等速自在継手用ブーツ取付構造Ｍを介して固定される。

シャフト６０には、トリポード部材２から所定量突出した位置に、周方向に沿ったブーツ取付用溝７３を有するブーツ嵌合部７４が設けられ、小径部６７がブーツ嵌合部７４に外嵌される。この場合、小径部６７は、その内径面にブーツ嵌合部７４のブーツ取付用溝７３に嵌合する突隆部８０が設けられるとともに、その外径面にバンド７０が嵌合する前記嵌合溝７５が設けられている。なお、ブーツ取付用溝７３は、底面７３ａと、傾斜状の側面７３ｂ、７３ｃとからなる断面台形状である。このため、小径部６７がブーツ嵌合部７４に嵌合されて、後述するようにバンド７０が装着された状態では、突隆部８０がこのブーツ嵌合部７４の形状に対応した形状となる。なお、小径部６７の突隆部８０の内径面には、周方向に沿って形成される一対の小突起８１，８１が形成され、バンド７０の締め付けによって、この小突起８１，８１は圧潰状となる。このため、シール性の向上を図ることができる。

また、大径部６６側の等速自在継手用ブーツ取付構造Ｍも、図３に示すように、ブーツ
バンド６９は折り返し部を有さない円環状体とし、その断面形状が扁平矩形をなす。また
、その軸方向外周縁部６９ａ、６９ｂが外径側へ折曲げられている。これによって、バン
ド６９の軸方向外周縁部６９ａ、６９ｂと、これに対応する嵌合溝８２の底部端部８２ａ
、８２ｂとの干渉を回避する非干渉構造手段Ｓを構成することができる。

外輪５１の外径面の開口側にブーツ嵌合凹部８３が設けられる。また、大径部６６は、その内径面にブーツ嵌合凹部８３に嵌合する膨出部８４が設けられるとともに、その外径面にバンド６９が嵌合する前記嵌合溝８２が設けられている。なお、ブーツ嵌合凹部８３は、底面８３ａと、傾斜状の側面８３ｂ、８３ｃとからなる断面台形状である。このため、大径部６６がブーツ嵌合凹部８３に嵌合されて、後述するようにバンド６９が装着された状態では、膨出部８４がこのブーツ嵌合凹部８３の形状に対応した形状となる。

次にブーツ６５の装着方法を説明する。まず、小径部６７の装着方法を説明する。シャ
フト６０のブーツ嵌合部７４に小径部６７を外嵌させる。その後、ブーツバンド７０を小
径部６７に外嵌させ、この状態で、ブーツバンド７０を縮径させる。これによって、ブー
ツバンド７０を嵌合溝７５に嵌合させて、小径部６７を締め付けて、小径部６７を
シャフト６０に固定する。

次に、大径部６６の装着方法を説明する。外輪５１のブーツ嵌合凹部８３に大径部６６を外嵌させる。その後、ブーツバンド６９を大径部６６に外嵌させ、この状態で、ブーツバンド６９を縮径させる。これによって、ブーツバンド６９を嵌合溝８２に嵌合させて、大径部６６を締め付けて、大径部６６を外輪５１に固定する。

本発明によれば、バンド６９（７０）の軸方向外周縁部６９ａ、６９ｂ（７０ａ、７０ｂ）と、これに対応する嵌合溝７５（８２）の底部（この場合底部端部７５ａ、７５ｂ（８２ａ、８２ｂ））との干渉を回避することができ、バンド６９（７０）の軸方向外周縁部６９ａ、６９ｂ（７０ａ、７０ｂ）によるブーツの亀裂を防止することができる。しかも、折り返し部を有さないので、このような折り返し部によるブーツの亀裂を防止することができる。このため、ブーツ材料として、シリコーン製を用いることができ、高温雰囲気および低温雰囲気下において安定して用いることができる。しかも、ブーツ６５の亀裂を防止することができることによって、長期にわたって安定したシール機能を発揮することができる。

ところで、非干渉構造手段Ｓを構成する場合、前記実施形態では、バンド６９（７０）の軸方向外周縁部６９ａ、６９ｂ（７０ａ、７０ｂ）を外径側へ折曲げている、つまり屈曲させているが、屈曲部を有さない様に円弧状に湾曲させてもよい。

図４と図５は、小径部６７の嵌合溝７５の断面形状を相違させている。図４に示す嵌合
溝７５では、底部端部に周方向溝９０，９０を形成し、これによって、非干渉構造手段Ｓ
を構成している。この場合の周方向溝９０は、底面９１が軸方向外方から軸方向中央に向
かって外径側へ傾斜する傾斜面とされた断面三角形状の凹溝からなる。このため、図４（
ａ）では、軸方向外周縁部７０ａ，７０ｂを外径側へ折り曲げたり、湾曲させたりしてい
ない既存のバンド７０を使用することができる。

この図４（ａ）に示す非干渉構造手段Ｓであっても、バンド７０の軸方向外周縁部７０
ａ、７０ｂと、これに対応する嵌合溝７５の底部端部７５ａ、７５ｂとの干渉を回避する
ことができ、前記図１に示す非干渉構造手段Ｓと同様の作用効果を奏する。

また、図４（ａ）に示す形状の嵌合溝７５であっても、図４（ｂ）に示すように、バン
ド７０として、軸方向外周縁部７０ａ、７０ｂを外径側へ折曲げたり、湾曲させたりした
ものを使用してもよい。この場合、バンド７０の軸方向外周縁部７０ａ、７０ｂと、これ
に対応する嵌合溝７５の底部端部７５ａ、７５ｂとの干渉を一層回避することができる。

なお、図４（ｂ）に示す形状とすることで、バンド６９（７０）の軸方向外周縁部６９
ａ、６９ｂ（７０ａ、７０ｂ）が嵌合溝７５（８２）の底部に干渉する従来技術に対して
、応力が６０％程度減少した。

図５に示す嵌合溝７５では、周方向溝９０，９０間に中央凹溝９２が形成され、嵌合溝
７５の底面に一対の突起部９３、９３が設けられている。このため、図５（ａ）では、図
４（ａ）と同様、軸方向外周縁部７０ａ，７０ｂを外径側へ折り曲げたり、湾曲させたり
していない既存のバンド７０を使用することができ、図５（ｂ）に示すように、バンド７
０として、軸方向外周縁部７０ａ、７０ｂを外径側へ折曲げたり、湾曲させたりしたもの
を使用してもよい。

この図５に示す非干渉構造手段Ｓであっても、バンド７０の軸方向外周縁部７０ａ、７０ｂと、これに対応する嵌合溝の底部端部との干渉を回避することができ、前記図１に示す非干渉構造手段Ｓと同様の作用効果を奏する。特に、図５（ｂ）に示すように、軸方向外周縁部７０ａ、７０ｂを外径側へ折曲げたり、湾曲させたりしたものを使用するのが好ましい。

本発明のブーツが適用される等速自在継手には、高作動角を取ることのできるタイプ（例えばツェッパ型、バーフィールド型などのボールを用いた固定式等速自在継手）や、作動角はそれ程大きく取ることはできないが外側継手部材の軸線方向にスライドする機構を兼ね備えたタイプ（例えばダブルオフセット型、トリポード型、クロスグルーブ型などの摺動式等速自在継手）等がある。このため、本発明のブーツは、これらの種々の等速自在継手に適用することができる。これにより、耐亀裂性に優れた等速自在継手用シリコーン製ブーツを装着した、耐久性に優れる等速自在継手を構成することができる。

本発明のブーツは、特に自動車用のドライブシャフトに用いられるデファレンシャルギア側に使用する摺動式等速自在継手への適用が好ましい。これは、この等速自在継手が高温雰囲気中に曝される頻度が高いためである。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば、バンド６９（７０）の軸方向外周縁部７０ａ、７０ｂを折り曲げる場合、その折り曲げ角度、折り曲げ位置としては、嵌合溝７５，８２の底部と干渉せず、しかもブーツ６５の締め付けも安定できる範囲で変更できる。また、円弧状に湾曲させる場合、その曲率半径等も嵌合溝の底部と干渉せず、しかもブーツの締め付けも安定できる範囲で変更できる。

図４と図５の等速自在継手用ブーツ取付構造では、小径部６７側であったが、大径部６６側においても、図４や図５に示す形状の嵌合溝であってもよい。また、ブーツ６５の蛇腹部６８の山部６８ａと谷部６８ｂの数も前記実施形態に限定されるものではなく、長さ寸法（軸方向長さ）としても使用する等速自在継手等に種々変更できる。

なお、前記実施形態では、小径部６７の突隆部８０に小突起８１，８１を形成していたが、このような小突起８１，８１の数の増減は任意であり、また小突起８１を省略してもよい。小突起８１を設ける場合、シャフト６０側にこの小突起８１が嵌合する小溝を設けてもよい。また小突起は大径部６６に設けることも可能である。

本発明の参考例を示す等速自在継手用シリコーン製ブーツを使用した等速自在継手の断面図である。 本発明の参考例に係る等速自在継手用シリコーン製ブーツの小径部の拡大断面図である。 本発明の参考例に係る等速自在継手用シリコーン製ブーツの大径部の拡大断面図である。 嵌合溝の第１変形例を示し、（ａ）は軸方向端部に折曲を有さないバンドを使用した本発明の参考例を示す断面図であり、（ｂ）は軸方向端部に折曲を有するバンドを使用した本発明の実施形態を示す断面図である。 嵌合溝の第２変形例を示し、（ａ）は軸方向端部に折曲を有さないバンドを使用した本発明の参考例を示す断面図であり、（ｂ）は軸方向端部に折曲を有するバンドを使用した本発明の実施形態を示す断面図である。 従来の等速自在継手用シリコーン製ブーツを使用した断面図である。 従来のブーツバンドの簡略図である。 従来のブーツバンドの要部拡大簡略図である。

符号の説明

６０ シャフト
６５ ブーツ
６６ 大径部
６７ 小径部
６８ 蛇腹部
６９ ブーツバンド
６９ａ、６９ｂ 軸方向外周縁部
７０ ブーツバンド
７０ａ，７０ｂ 軸方向外周縁部
７５ 嵌合溝
８２ 嵌合溝
８２ａ，８２ｂ 底部端部
８３ ブーツ嵌合凹部
Ｓ 非干渉構造手段

Claims (5)

1. シリコーン製ブーツの嵌合溝にブーツバンドを嵌着し、この装着状態でブーツバンドを縮径させてシリコーン製ブーツを固定する等速自在継手用ブーツ取付構造であって、
   前記ブーツバンドを折り返し部を有さない円環状体とするとともに、ブーツバンド縮径状態において、バンドの軸方向外周縁部と、これに対応する嵌合溝の底部端部との干渉を回避する非干渉構造手段を設け、この非干渉構造手段が、バンドの軸方向外周縁部を外径側へ折り曲げることと、前記嵌合溝の底部端部に周方向溝を形成することによって構成され、この周方向溝の幅が前記折り曲げ幅より大きく形成され、折り曲げられたバンドの軸方向外周縁部が前記周方向溝の範囲内に位置していることを特徴とする等速自在継手用ブーツ取付構造。
2. 等速自在継手の外側継手部材に装着される大径部と、等速自在継手の内側継手部材に連結されたシャフトに装着される小径部と、大径部と小径部との間に配置されて、山部と谷部とが交互に形成される蛇腹部とを備え、請求項１に記載の等速自在継手用ブーツ取付構造を介して、前記小径部をシャフトに固定したことを特徴とする等速自在継手用シリコーン製ブーツ。
3. 等速自在継手の外側継手部材に装着される大径部と、等速自在継手の内側継手部材に連結されたシャフトに装着される小径部と、大径部と小径部との間に配置されて、山部と谷部とが交互に形成される蛇腹部とを備え、請求項１に記載の等速自在継手用ブーツ取付構造を介して、前記大径部を等速自在継手の外側継手部材に固定したことを特徴とする等速自在継手用シリコーン製ブーツ。
4. 前記等速自在継手が、軸線方向の変位と作動角の変位とを許容する摺動式等速自在継手であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の等速自在継手用シリコーン製ブーツ。
5. 前記等速自在継手が、作動角の変位のみを許容する固定式等速自在継手であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の等速自在継手用シリコーン製ブーツ。

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