WO2007049429A1 - 自在継手用ブーツ - Google Patents

Abstract

　耐久性を低下させることなく蛇腹部１の柔軟な繰り返し変形を可能とすることによって、ジョイント角度が高角度である場合の回転抵抗の低減を図る。 　このため、円周方向に延びる３山以上の山部１１１～１１３とその間の谷部１２１～１２２が反復形成された蛇腹部１と、その一端に形成された大径取付部２と、他端に形成された小径取付部３からなり、蛇腹部１における最も大径取付部２側の立ち上がり壁１ａ及び最も小径取付部３側の立ち上がり壁１ｆが蛇腹部１における他の部分より薄肉に形成されている。立ち上がり壁１ａ，１ｆの肉厚ｔ１と、蛇腹部１における他の部分の肉厚ｔ２との肉厚比ｔ１／ｔ２を、 0.6≦ｔ１／ｔ２＜1.0 とする。

Description

明 細 書

自在継手用ブーツ

技術分野

[0001] 本発明は、例えば自動車のステアリング等に用いられる等速ジョイント（CVJ)等、自 在継手に装着されて、この自在継手を密封するブーツに関するものである。

背景技術

[0002] 自動車のステアリングにおける等速ジョイントは、内部のグリースの漏れや外部から の泥水やダストの侵入を防止するためのブーツで密封される。図 8は、この種の自在 継手用ブーツ 100を等速ジョイント 200と共に一部切断して示す側面図、図 9は図 8 の自在継手用ブーツ 100が変形を受けた状態を等速ジョイント 200の一部と共に示 す断面図である。

[0003] 図 8に示されるブーツ 100は、ゴム状弾性材料等でブロー成形あるいは射出成形 等により成形されたものであって、円周方向に延びる複数の山部 101a, 101c, 101 e及びその間の谷部 101b, 101dが反復形成された伸縮変形自在な蛇腹部 101と、 この蛇腹部 101の一端に形成された大径取付部 102と、蛇腹部 101の他端に形成さ れた小径取付部 103からなる (例えば下記の特許文献参照)。

特許文献 1：特開 2000— 266072号公報

特許文献 2 :特開 2003— 049944号公報

[0004] このブーツ 100は、大径取付部 102が、ステアリングの一方の回転軸 202側に形成 された等速ジョイント 200の外輪 201の端部外周面に、金属製の締付バンド 104によ り締め付け固定されると共に、小径取付部 103が、前記等速ジョイント 200の内部べ ァリング機構により、外輪 201 (回転軸 202)の軸心に対して角変位自在に回動連結 されたステアリングの他方の回転軸 203の外周面に、金属製のもう一つの締付バンド 105で締め付け固定されるものである。

[0005] また、このブーツ 100は、外輪 201 (回転軸 202)及び回転軸 203と共に回転される ので、回転軸 202に対して回転軸 203が角変位した状態では、回転の半周期にお いて蛇腹部 101が引き伸ばされ、他の半周期において圧縮されるといった変形が繰 り返されることになる。そして、ジョイント角度（回転軸 202に対する回転軸 203の角度 )が高角度である場合は、図 9の下半分に示されるように、蛇腹部 101が圧縮される 半周期において山部 101a, 101c, lOle同士及び谷部 101b, 101d同士が接触す るが、その接触面圧が大きぐこのため回転抵抗の増大によって操舵トルクが大きくな ると共に、早期摩耗の懸念もあった。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] 本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題とする ところは、耐久性を低下させることなく蛇腹部の柔軟な繰り返し変形を可能とすること によって、ジョイント角度が高角度である場合の回転抵抗の低減を図ることにある。 課題を解決するための手段

[0007] 上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項 1の発明に係る 自在継手用ブーツは、円周方向に延びる 3山以上の山部とその間の谷部が反復形 成された蛇腹部と、この蛇腹部の一端に形成された大径取付部と、前記蛇腹部の他 端に形成された小径取付部力 なり、前記蛇腹部における最も大径取付部側の立ち 上がり壁及び最も小径取付部側の立ち上がり壁のうち少なくとも一方が、前記蛇腹部 における他の部分より薄肉に形成されたことを特徴とする。

[0008] 請求項 2の発明に係る自在継手用ブーツは、請求項 1に記載の構成にぉ 、て、相 対的に薄肉である最も大径取付部側の立ち上がり壁又は相対的に薄肉である最も 小径取付部側の立ち上がり壁の肉厚 tと、蛇腹部における他の部分の肉厚 tとの肉

1 2 厚比 t Ztを、

1 2

0.6≤t Zt < 1·0

1 2

としたものである。

[0009] 請求項 3の発明に係る自在継手用ブーツは、請求項 1に記載の構成にぉ 、て、最 も大径取付部側の山部における小径取付部側の立ち上がり壁の傾斜角度 Θ 力 そ の小径取付部側に隣接する立ち上がり壁の傾斜角度 Θ より大きぐ最も小径取付部

2

側の山部における大径取付部側の立ち上がり壁の傾斜角度 Θ 1S その大径取付部

4

側に隣接する立ち上がり壁の傾斜角度 Θ より大きく形成されたものである。 [0010] 更に、請求項 4の発明に係る自在継手用ブーツは、請求項 1に記載の構成におい て、最も大径取付部側の山部とその大径取付部側の裾部との軸方向ピッチ P力 前 記最も大径取付部側の山部とその小径取付部側に隣接する谷部との軸方向ピッチ P

2より小さく形成され、最も小径取付部側の山部とその小径取付部側の裾部との軸方 向ピッチ p ί 前記最も小径取付部側の山部とその大径取付部側に隣接する谷部と

4

の軸方向ピッチ Ρ

3より小さく形成されたものである。

発明の効果

[0011] 請求項 1の発明に係る自在継手用ブーツによれば、ジョイント角度が高角度であつ ても、回転に伴って圧縮される側で、蛇腹部が外径側へ大きく変形することができ、し 力も蛇腹部における最も大径取付部側の立ち上がり壁及び最も小径取付部側の立 ち上がり壁のうち少なくとも一方の剛性が小さいため、回転に伴って山部同士及び谷 部同士が接触しても、その接触力の増大が抑えられ、操舵における回転抵抗の増大 も抑制される。

[0012] 請求項 2の発明に係る自在継手用ブーツによれば、耐久性を低下させることなぐ 回転抵抗を低減し、かつ山部同士及び谷部同士の接触力の増大を抑えることができ る。

[0013] 請求項 3及び 4の発明に係る自在継手用ブーツによれば、回転に伴う蛇腹部の圧 縮側での山部同士及び谷部同士の接触開始が遅れ、すなわち接触開始角度が大き くなるので、これによつても接触力の増大が抑えられ、操舵における回転抵抗の増大 が抑制される。

図面の簡単な説明

[0014] [図 1]本発明の好ましい第一の形態による自在継手用ブーツを等速ジョイント 2と共に 一部切断して示す側面図である。

[図 2]本発明の好ましい第二の形態による自在継手用ブーツを等速ジョイント 2と共に 一部切断して示す側面図である。

[図 3]本発明の好ましい第三の形態による自在継手用ブーツを等速ジョイント 2と共に 一部切断して示す側面図である。

[図 4]ジョイント角度と谷部 12の両側間の接触力との関係を FEMにより導 、た結果 を、実施例と比較例とで比較して示す説明図である。

[図 5]ジョイント角度と谷部 12の両側間の接触力との関係を FEMにより導 、た結果

2

を、実施例と比較例とで比較して示す説明図である。

[図 6]ジョイント角度と、蛇腹部 1に作用する接触力の和との関係を、実施例と、蛇腹 部 1の肉厚だけが実施例と異なる比較例 (t =t )のブーツとで比較して示す説明図

1 2

である。

[図 7]肉厚比 t Ztを種々変更して、ジョイント角度を 40digで回転させた時の、ブーツ

1 2

回転耐久試験での亀裂発生時間及び回転トルク測定結果を示す説明図である。

[図 8]従来の自在継手用ブーツ 100を等速ジョイント 200と共に一部切断して示す側 面図である。

[図 9]図 8の自在継手用ブーツ 100が変形を受けた状態を、等速ジョイント 200の一 部と共に示す断面図である。

符号の説明

[0015] 1 蛇腹部

la〜： Lf 立ち上がり壁

11， 11， 11 山部

1 2 3

12 , 12 谷部

1 2

13 , 13 裾部

1 2

2 大径取付部

2a, 3a バンド取付溝

2b, 3b 嵌合突条

3 小径取付部

発明を実施するための最良の形態

[0016] 以下、本発明に係る自在継手用ブーツの好ましい実施の形態について、図面を参 照しながら説明する。図 1は、第一の形態による自在継手用ブーツを示す断面図で ある。

[0017] すなわち図 1に示されるブーツは、ゴム状弾性材料あるいは可撓性を有する合成榭 脂材でブロー成形ある!/、は射出成形等により成形されたものであって、基本的な構 造としては、先に説明した従来のものと同様、円周方向に延びる 3つの山部 11 , 11

1 2

, 11及びその間の 2つの谷部 12 , 12が反復形成された伸縮変形自在な蛇腹部 1

3 1 2

と、この蛇腹部 1の一端に形成された大径取付部 2と、蛇腹部 1の他端に形成された 小径取付部 3からなる。

[0018] 大径取付部 2の外周面には、金属製の締付バンドを取り付けるための円周方向に 連続したバンド取付溝 2aが形成されており、内周面には円周方向に連続した嵌合突 条 2bが形成されている。また同様に、小径取付部 3の外周面には、もうひとつの金属 製の締付バンドを取り付けるための円周方向に連続したバンド取付溝 3aが形成され ており、内周面には円周方向に連続した嵌合突条 3bが形成されている。

[0019] 蛇腹部 1における最も大径取付部 2側の立ち上がり壁 la及び最も小径取付部 3側 の立ち上がり壁 Ifの肉厚 tは、共に例えば 1.2mmであるのに対し、蛇腹部 1における 他の部分、（谷部 12 , 12及びその両側の斜面を構成する立ち上がり壁 lb〜le)の

1 2

肉厚 tは、例えば 1.5mmであり、すなわち t < tとなっている。そして後述する試験

2 1 2

結果から、 tと tの比（肉厚比） t Ztは、 0.6≤t Ztく 1.0とすることが好ましい。

1 2 1 2 1 2

[0020] また、最も大径取付部 2側の第一山部 11における小径取付部 3側の立ち上がり壁 lbの傾斜角度 Θ 力 その小径取付部 3側に谷部 12ェをはさんで隣接する立ち上がり 壁 lcの傾斜角度 Θ より大きく形成され（θ > θ )、最も小径取付部 3側の第三山部

2 1 2

11における大径取付部 2側の立ち上がり壁 leの傾斜角度 0 力 その大径取付部 2

3 4

側に谷部 12をはさんで隣接する立ち上がり壁 Idの傾斜角度 0 より大きく形成され

2 3 ている（0 < Θ )。なお、ここでいう傾斜角度 0 〜θ は、軸心と垂直に交差する平

3 4 1 4

面に対する傾斜角度のことである。

[0021] 更に、第一山部 11とその大径取付部 2側の裾部 13との軸方向ピッチ Ρ力 前記 第一山部 11とその小径取付部 3側に隣接する谷部 12との軸方向ピッチ Ρより小さ

1 1 2 く形成され、第三山部 11とその小径取付部 3側の裾部 13との軸方向ピッチ Ρが、

3 2 4 前記第三山部 11とその大径取付部 2側に隣接する谷部 12との軸方向ピッチ Ρより

3 2 3 小さく形成されている。

[0022] 上述の構成を備えるブーツは、先に説明した図 8の従来技術と同様、大径取付部 2 が等速ジョイントの外輪の外周面における嵌合溝の形成部分に、締付バンドにより締 め付け固定されると共に、小径取付部 3が、ステアリングの回転軸の外周面における 嵌合溝の形成部分に、もう一つの締付バンドで締め付け固定されることによって、前 記等速ジョイントの内部ベアリング機構に外部力 異物が侵入するのを防止すると共 に、ベアリング機構に充填した潤滑用のグリース等が外部へ漏洩するのを防止するも のである。

[0023] そしてこのブーツは、ステアリングの操作によって、等速ジョイントの外輪及び回転 軸と共に回転されるので、ジョイント角度によって、回転の半周期においては蛇腹部 1 が引き伸ばされ、他の半周期においては圧縮されるといった変形が繰り返される。

[0024] そして、この形態によれば、蛇腹部 1における最も大径取付部 2側の立ち上がり壁 1 a及び最も小径取付部 3側の立ち上がり壁 Ifの肉厚 t 蛇腹部 1における他の部分 (谷部 12 , 12及びその両側の斜面を構成する立ち上がり壁 lb〜le)の肉厚 tより

1 2 2 薄肉であるため、ジョイント角度が高角度であっても、回転に伴って蛇腹部 1が圧縮さ れる側では、蛇腹部 1が外径側へ大きく変形することができる。し力も、立ち上がり壁 la, Ifの肉厚 tが小さいことによって、その剛性が小さいため、回転に伴って蛇腹部 1が圧縮される側で山部 11〜11同士、及び谷部 12 , 12同士が接触しても、その

1 3 1 2

接触力の増大が抑えられる。その結果、操舵における回転抵抗の増大も抑制される [0025] また、 θ > Θ 及び 0 < Θ であることによって、中間の第二山部 11の両側に谷

1 2 3 4 2

部 12 , 12をはさんで立ち上がる立ち上がり壁 lb, leが、前記第二山部 11の立ち

1 2 2 上がり壁 lc, Idよりも軸方向へ大きく倒れた形状となっているため、回転に伴って蛇 腹部 1が圧縮される半周期において、第二山部 11が畳まれやすくなる。しかも P <

2 1

Pであることによって、第一山部 11は、その峰が大径取付部 2側へ偏在しており、 P

2 1

>Pであることによって、第三山部 11は、その峰が小径取付部 3側へ偏在している

3 4 3

ので、第一山部 11と第二山部 11間のピッチ P及び第二山部 11と第三山部 11間

1 2 5 2 3 のピッチ Pを、当該ブーツの限られたサイズの中で比較的大きく設定することができ

6

る。

[0026] このため、ジョイント角度を大きくしていった時に、蛇腹部 1が圧縮される側では、ま ず第二山部 11が畳まれる変形を開始してから、第二山部 11と第一山部 11及び 第三山部 11間のピッチ P , Pが狭まって、山部 11〜11同士、及び谷部 12 , 12

3 5 6 1 3 1 2 同士が接触されること〖こなる。したがって、蛇腹部 1の圧縮側での接触開始を遅らせ（ 接触開始角度を大きくし)、すなわち、これによつても接触力の増大が抑えられ、操舵 における回転抵抗の増大が抑制される。

[0027] なお、上述した第一の形態では、蛇腹部 1における最も大径取付部 2側の立ち上が り壁 la及び最も小径取付部 3側の立ち上がり壁 Ifの双方を、蛇腹部 1における他の 部分より薄肉に形成したが、いずれか一方の立ち上がり壁のみを、前記他の部分より 薄肉としても良い。

[0028] すなわち、図 2は、本発明の好ましい第二の形態による自在継手用ブーツを等速ジ ョイント 2と共に一部切断して示す側面図であって、このブーツは、蛇腹部 1における 最も大径取付部 2側の立ち上がり壁 laの肉厚 tを、蛇腹部 1における他の部分 (谷部 12 , 12と、その両側の斜面を構成する立ち上がり壁 lb〜le、及び最も小径取付

1 2

部 3側の立ち上がり壁 If)の肉厚 tより薄肉としたものである。他の部分は、図 1と同

2

様に構成されている。

[0029] また、図 3は、本発明の好ましい更に第三の形態による自在継手用ブーツを等速ジ ョイント 2と共に一部切断して示す側面図であって、このブーツは、蛇腹部 1における 最も小径取付部 3側の立ち上がり壁 Ifの肉厚 tを、蛇腹部 1における他の部分 (谷部 12 , 12と、その両側の斜面を構成する立ち上がり壁 lb〜le、及び最も大径取付

1 2

部 2側の立ち上がり壁 la)の肉厚 tより薄肉としたものである。他の部分は、図 1と同

2

様に構成されている。

[0030] 第二又は第三の形態による自在継手用ブーツの場合も、蛇腹部 1が圧縮される側 で山部 11〜11同士、及び谷部 12 , 12同士が接触したときに、その接触力の増

1 3 1 2

大が抑えられ、操舵における回転抵抗の増大が抑制されるといった効果が期待でき る。

実施例

[0031] 表 1は、ジョイント角度を大きくしていった時の、蛇腹部 1の圧縮側での谷部 12の両 側間、及び谷部 12

2の両側間の接触開始角度を、図 1に示されるものと同様に構成さ れた本発明の実施例のブーツと、取付形状、取付寸法、セット長さはこの実施例と同 じだが蛇腹部 1の肉厚を均一（全て t )とし、 θ = θ , θ = θ とした比較例のブー

2 1 2 3 4

ッとで比較した結果を示すものである。この表 1から、本発明のブーツによれば、圧縮 側の接触開始を大幅に遅くなることがわかる。

[表 1]

[0032] また、図 4は、ジョイント角度と谷部 12の両側間の接触力との関係を FEMにより導 いた結果を、上記実施例のブーツと比較例のブーツとで比較して示す説明図、図 5 は、ジョイント角度と谷部 12の両側間の接触力との関係を、上記実施例のブーツと

2

比較例のブーツとで比較して示す説明図、図 6は、ジョイント角度と、蛇腹部 1に作用 する接触力の和との関係を、上記実施例のブーツと、蛇腹部 1の肉厚だけが実施例 と異なる比較例 (t =t )のブーツとで比較して示す説明図である。これらの結果から

1 2

明らかなように、実施例によるブーツは、ジョイント角度が高角度になっても接触力の 増加が小さいことがわかる。

[0033] 更に、図 7は、蛇腹部 1における最も大径取付部 2側の立ち上がり壁 la及び最も小 径取付部 3側の立ち上がり壁 Ifの肉厚 tと、蛇腹部 1における他の部分の肉厚 tとの

1 2 肉厚比 t /tを種々変更して、ジョイント角度を 40digで回転させた時の、ブーツ回転

1 2

耐久試験での亀裂発生時間 (耐久時間)及び回転トルク測定結果を示す説明図であ る。

[0034] この図 7から明らかなように、肉厚比が 0.6以上では耐久時間に大きな変化がないの に対し、 0.6未満では急激に耐久性が低下することがわかる。また回転トルクについて は、肉厚比が 1.5以下では、肉厚比の増加に対してほぼ一定の率でトルクが増加して いる力 1.5超では急激にトルクが増大することがわかる。そして、先に説明したように 、蛇腹部 1の圧縮による接触力の増大を抑制するには t <tとすることが有効である

1 2

から、肉厚比 t Ztは、 0.6≤t Ztく 1.0

1 2

とすることが好まし 、ことがわかる。

産業上の利用可能性

本発明に係る自在継手用ブーツは、回転に伴って蛇腹部の山部同士及び谷部同 士が接触しても、その接触力の増大が抑えられ、回転抵抗の増大も抑制されるので、 例えば自動車のステアリング等に用いられる等速ジョイント等、自在継手に装着され て、この自在継手を密封する手段として利用可能である。

Claims

請求の範囲

[1] 円周方向に延びる 3山以上の山部（11〜11 )とその間の谷部（12〜12 )が反復 形成された蛇腹部（1)と、この蛇腹部（1)の一端に形成された大径取付部 (2)と、前 記蛇腹部（1)の他端に形成された小径取付部（3)からなり、前記蛇腹部（1)におけ る最も大径取付部（2)側の立ち上がり壁（ la)及び最も小径取付部（3)側の立ち上が り壁（If)のうち少なくとも一方が、前記蛇腹部（1)における他の部分より薄肉に形成 されたことを特徴とする自在継手用ブーツ。

[2] 相対的に薄肉である最も大径取付部（2)側の立ち上がり壁（la)又は相対的に薄 肉である最も小径取付部（3)側の立ち上がり壁（If)の肉厚 (t )と、蛇腹部（1)にお ける他の部分の肉厚 (t )との肉厚比 (t Zt )力

2 1 2

0.6≤t Zt < 1·0

1 2

であることを特徴とする請求項 1に記載の自在継手用ブーツ。

[3] 最も大径取付部（2)側の山部（11 )における小径取付部（3)側の立ち上がり壁（1 b)の傾斜角度（ Θ )が、その小径取付部（3)側に隣接する立ち上がり壁（lc)の傾斜 角度（Θ )より大きぐ最も小径取付部（3)側の山部（11 )における大径取付部（2)

2 3

側の立ち上がり壁（le)の傾斜角度（ Θ )が、その大径取付部（2)側に隣接する立ち

4

上がり壁（Id)の傾斜角度（ Θ )より大きく形成されたことを特徴とする請求項 1に記

3

載の自在継手用ブーツ。

[4] 最も大径取付部（2)側の山部（11 )とその大径取付部（2)側の裾部（13 )との軸 方向ピッチ (P )が、前記最も大径取付部（2)側の山部（11 )とその小径取付部（3) 側に隣接する谷部（12 )との軸方向ピッチ (P )より小さく形成され、最も小径取付部

1 2

(3)側の山部（11 )とその小径取付部（3)側の裾部（13 )との軸方向ピッチ (P )が、

3 2 4 前記最も小径取付部（3)側の山部（ 11 )とその大径取付部（2)側に隣接する谷部（

3

12 )との軸方向ピッチ (P )より小さく形成されたことを特徴とする請求項 1に記載の

2 3

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