JP2007146959A

JP2007146959A - シール構造

Info

Publication number: JP2007146959A
Application number: JP2005341928A
Authority: JP
Inventors: Yoshitoku Terasaka; 至徳寺阪; Masaru Murayama; 大村山; Shuji Mochinaga; 修二持永
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2005-11-28
Filing date: 2005-11-28
Publication date: 2007-06-14
Anticipated expiration: 2025-11-28
Also published as: JP4657897B2

Abstract

【課題】高温環境下での使用であっても、シール性の低下を抑えることができ、長期に渡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用ブーツのシール構造を提供する。
【解決手段】等速自在継手２の内側継手部材に連結されたシャフト９と、等速自在継手用ブーツ１との間のシール構造である。シャフト９のブーツ取付部２２に複数の周方向突起部２３、２４、２５を設ける。ブーツ１のシャフト固定部にブーツバンド１８を締付けたブーツ装着状態で、少なくとも１個の周方向突起部２５によるブーツ圧縮永久歪量が他の周方向突起部２３、２４によるブーツ圧縮永久歪量と相違する。
【選択図】図１

Description

本発明は、シール構造に関し、特に、等速自在継手の内側継手部材に連結されたシャフトと、等速自在継手用ブーツとの間のシール構造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進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。

この種のブーツは例えば図８に示すように、等速自在継手１００の外輪１０１に固定される大径部１０２と、内輪１０３から延びるシャフト１０４に固定される小径部１０５と、大径部１０２と小径部１０５との間に設けられ、谷１０６と山１０７とが交互に形成された蛇腹部１０８とを有する。そして、大径部１０２と小径部１０５とはそれぞれブーツバンド１０９が装着されることによって固定される。

すなわち、大径部１０２の外周面及び小径部１０５の外周面にはそれぞれバンド装着用溝１１０、１１１が設けられ、各溝１１０、１１１にブーツバンド１０９、１０９が嵌合される。また、シャフト１０４のブーツ取付部には、この図８に示すように、ブーツ溝１１２と、このブーツ溝１１２の両側の突起（周方向突起部）１１３、１１３とが設けられているものがある（特許文献１）。この場合、ブーツバンド１０９の締め付けによって、突起１１３、１１３をブーツの小径部１０５の一部に食い込ませることによって、シール性を高めている。

また、図９に示すように、シャフト１０４に複数の周方向溝１１５を設け、ブーツバンド１０９の締め付けによって、これらの周方向溝１１５に小径部１０５の内周面の一部を嵌合させるようにしているものもある。
特開２００２−３９３８３号公報

しかしながら、ブーツバンドによる締付部のシール性は、経時変化により低下する。このため、図８に示すようにシャフトに突起を設けたものであっても、図９に示すように複数の周方向溝を設けたものであっても、締付効果が十分でなくなる。近年では、熱可塑性エラストマーからなる樹脂ブーツは、ゴム製ブーツ（ＣＲブーツ）に比べて、疲労性や摩耗性、高速回転性（回転時振れ廻り性）に優れるため、普及している。このような樹脂ブーツが高温に曝されるとシール性の低下が加速される。これは、熱可塑性エラストマーの圧縮永久歪が大きく、反発力が低下するためであり、特に、デファレンシャルギア側（インボード側）での高温環境下(高温雰囲気下)でこの傾向が著しい。このため、従来のようなシール構造では、長期に渡って安定したシール機能を発揮することができない。

本発明は、上記課題に鑑みて、高温環境下での使用であっても、シール性の低下を抑えることができ、長期に渡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用ブーツのシール構造を提供する。

本発明のシール構造は、等速自在継手の内側継手部材に連結されたシャフトと、等速自在継手用ブーツとの間のシール構造において、前記シャフトのブーツ取付部に複数の周方向突起部を設けるとともに、ブーツのシャフト固定部にブーツバンドを締付けたブーツ装着状態で、少なくとも１個の周方向突起部によるブーツ圧縮永久歪量を他の周方向突起部によるブーツ圧縮永久歪量と相違させたものである。

ブーツ圧縮永久歪量に差を付けることにより、シール部（小径部）のいをゆる「へたり」を緩和してシール性の低下を抑えることができる。

外径寸法が同一である２個以上の周方向突起部を設けるとともに、外径寸法が同一の周方向突起部間に、これらの周方向突起部よりも小径の周方向突起部を配設して、外径寸法が同一の周方向突起部と小径の周方向突起部とで、ブーツ圧縮永久歪量に差を付けたり、外径寸法が同一の周方向突起部間に、これらの周方向突起部よりも大径の周方向突起部を配設して、外径寸法が同一の周方向突起部と大径の周方向突起部とで、ブーツ圧縮永久歪量に差を付けたりすることができる。さらに、外径寸法が異なる２個以上の周方向突起部を設け、外径寸法が異なる周方向突起部で、ブーツ圧縮永久歪量に差を付けることができる。

すなわち、外径寸法が同一の周方向突起部間に、これらの周方向突起部よりも小径の周方向突起部を配設した場合、小径の周方向突起部にて受ける圧縮応力は両側の周方向突起部にて受ける圧縮応力よりも低くなる。このため、軸方向に隣合う突起部において、接触する部位の圧縮応力が異なり、シール部の「へたり」が緩和され、シール性の低下を抑えることができる。

また、外径寸法が同一の周方向突起部間に、これらの周方向突起部よりも大径の周方向突起部を配設した場合、この大径の周方向突起部にて受ける圧縮応力は両側の周方向突起部にて受ける圧縮応力よりも高くなる。このため、前記の場合と同様、軸方向に隣合う突起部において、接触する部位の圧縮応力が異なり、シール部のへたりが緩和され、シール性の低下を抑えることができる。

外径寸法が異なる２個以上の周方向突起部を設けた場合、異なる周方向突起部毎に受ける圧縮応力相違し、シール部の「へたり」が緩和され、シール性の低下を抑えることができる。

このように、外径寸法が相違する周方向突起部を設けることによって、ブーツ圧縮永久歪量に差を簡単に付けることができる。

ブーツ材料を熱可塑性エラストマーとしたので、等速自在継手用ブーツは、疲労性や摩耗性、高速回転性（回転時振れ廻り性）に優れる。

本発明は、ブーツ圧縮永久歪量に差を付けることにより、シール部（小径部）の「へたり」を緩和してシール性の低下を抑えることができる。これによって、本発明の等速自在継手用ブーツを、高温雰囲気下で使用しても、安定したシール機能を長期に渡って発揮することができる。

外径寸法が相違する周方向突起部を設けることによって、ブーツ圧縮永久歪量の差を簡単に付けることができ、シール性向上の信頼性を高めることができる。

ブーツ材料を熱可塑性エラストマーとしたので、等速自在継手用ブーツは、疲労性や摩耗性、高速回転性（回転時振れ廻り性）に優れ、ブーツとしてより一層安定した機能を発揮することができる。

以下本発明の実施の形態を図１〜図７に基づいて説明する。

図１は本発明の第１実施形態のシール構造が使用された等速自在継手２と等速自在継手用ブーツ１を示し、この等速自在継手２は、内周面に複数の案内溝（トラック溝）３を軸方向に形成した外側継手部材としての外輪４と、外周面に複数の案内溝（トラック溝）５を形成した内側継手部材としての内輪６と、外輪４の案内溝３と内輪６の案内溝５とで協働して形成されるボールトラックに配される複数のボール７と、ボール７を収容するためのポケット８ａを有するケージ８等から構成される。また、内輪６の内周にセレーションやスプライン等のトルク伝達手段を介してシャフト９を結合している。

なお、等速自在継手２としては、この等速自在継手用ブーツ１を取付けることができるものであればよいので、固定式等速自在継手であっても、摺動式等速自在継手であってもよい。

等速自在継手用ブーツ１は、例えば、エステル系、オレフィン系、ウレタン系、アミド系、スチレン系等の熱可塑性エラストマーにて形成される。熱可塑性エラストマーは樹脂とゴムの中間の性質を持っている。熱可塑性エラストマーは、弾性体でありながら、熱可塑性樹脂の通常の成形機にて加工することができる。

等速自在継手用ブーツ１は、等速自在継手２の外側継手部材（外輪４）の開口端部に装着される大径部１０と、等速自在継手２の内側継手部材（内輪６）に連結されたシャフト９に装着される小径部１１と、大径部１０と小径部１１との間に設けられ、軸方向に沿って交互に配設される山部１２と谷部１３とを有する蛇腹部１４とを備える。山部１２と谷部１３とは傾斜部１５にて連結されている。

外輪４の開口部側の外周面に周方向切欠きからなるブーツ取付部１６が設けられ、このブーツ取付部１６に大径部１０が外嵌される。そして、大径部１０の外周面に形成された嵌合溝１７にブーツバンド１８を嵌着することによって、大径部１０を外輪４に固定している。

シャフト９には、外輪４から所定量突出した位置に、図１〜図３に示すように、周方向に沿ったブーツ取付用溝２０を有するブーツ取付部２２が設けられ、小径部１１がブーツ取付部２２に外嵌される。ブーツ取付用溝２０の開口端（軸方向端）に周方向突起部（突起）２３、２４が設けられている。この周方向突起部（突起）２３、２４は、ブーツ取付部２２の外径寸法Ｄよりも大きい外径寸法Ｄ１、Ｄ２を有し、その外径寸法Ｄ１、Ｄ２を同一としている。

また、ブーツ取付用溝２０内には、その軸方向中間部に周方向突起部２３、２４よりも小径の周方向突起部（突起）２５が設けられている。周方向突起部２５の外径寸法Ｄ３は、ブーツ取付部２２の外径寸法Ｄよりも小さく設定されている。そして、周方向突起部２５を設けることによって、ブーツ取付用溝２０を、周方向突起部２３と周方向突起部２５との間に形成される反蛇腹部側溝部２０ａと、周方向突起部２５と周方向突起部２４との間に形成される蛇腹部側溝部２０ｂとに分割している。なお、周方向突起部２３、２４の外周面２３ａ、２４ａの幅寸法（軸方向長さ）Ｗ１、Ｗ２は同一に設定され、周方向突起部２５の外周面２５ａの幅寸法（軸方向長さ）Ｗ３より大きく設定されている。

ブーツ１の小径部１１の内周面には、図４に示すように、断面扁平半楕円状の環状突部２６が、前記ブーツ取付用溝２０に対応して設けられている。また、ブーツ１の小径部１１の外周面には、バンド装着用溝２７が設けられている。

そして、ブーツ１の小径部１１がブーツ取付部２２に外嵌された状態で、バンド装着用溝２７にブーツバンド１８を嵌着することによって、小径部１１をシャフト９に固定している。この場合、図２に示すように、周方向突起部２３、２４がブーツ１の小径部１１の内周面に食い込むとともに、環状突部２６がブーツ取付用溝２０に嵌合して、周方向突起部２５がこの環状突部２６に食い込む。これによって、ブーツ１の小径部１１をブーツ取付部２２に装着（固定）することができる。

この際、外径寸法Ｄ１、Ｄ２が同一の周方向突起部２３、２４間に、これらの周方向突起部２３、２４よりも小径の周方向突起部２５を配設されているので、小径の周方向突起部２５にて受ける圧縮応力は両側の周方向突起部２３、２４にて受ける圧縮応力よりも低くなる。このため、軸方向に隣合う突起部２３、２５（２５、２４）において、接触する部位の圧縮応力が異なる。

このように、第１実施形態のシール構造では、ブーツ１の小径部（シャフト固定部）１１にブーツバンド１８を締付けてシャフト固定部をシャフト９に装着した状態（ブーツ装着状態）で、１個の周方向突起部２５によるブーツ圧縮永久歪量が他の周方向突起部２３、２４によるブーツ圧縮永久歪量と相違することになる。このため、シール部（小径部）の「へたり」を緩和してシール性の低下を抑えることができ、この等速自在継手用ブーツ１を、高温雰囲気下で使用しても、安定したシール機能を長期に渡って発揮することができる。

特に、ブーツ材料を熱可塑性エラストマーとしたので、等速自在継手用ブーツは疲労性や摩耗性、高速回転性（回転時振れ廻り性）に優れ、ブーツとしてより一層安定した機能を発揮することができる。

次に図５は第２実施形態を示し、この場合、ブーツ取付用溝２０内には、その軸方向中間部に外径寸法Ｄ４が周方向突起部２３、２４の外径寸法Ｄ１、Ｄ２よりも大きい大径の周方向突起部（突起）２８が設けられている。ブーツ取付用溝２０は、周方向突起部２３と周方向突起部２８との間に形成される反蛇腹部側溝部２０ａと、周方向突起部２８と周方向突起部２４との間に形成される蛇腹部側溝部２０ｂとに分割される。なお、周方向突起部２３、２４の外周面２３ａ、２４ａの幅寸法（軸方向長さ）Ｗ１、Ｗ２は周方向突起部２８の外周面２８ａの幅寸法（軸方向長さ）Ｗ４よりも大きく設定されている。

そして、ブーツ１の小径部１１がブーツ取付部２２に外嵌された状態で、バンド装着用溝２７にブーツバンド１８を嵌着することによって、小径部１１をシャフト９に固定している。この場合、図６に示すように、周方向突起部２３、２４がブーツ１の小径部１１の内周面に食い込むとともに、環状突部２６がブーツ取付用溝２０に嵌合して、周方向突起部２８がこの環状突部２６に食い込む。これによって、ブーツ１の小径部１１をブーツ取付部２２に装着（固定）することができる。

この際、外径寸法Ｄ１、Ｄ２が同一の周方向突起部２３、２４間に、これらの周方向突起部２３、２４よりも大径の周方向突起部２８を配設されているので、大径の周方向突起部２８にて受ける圧縮応力は両側の周方向突起部２３、２４にて受ける圧縮応力よりも高くなる。このため、軸方向に隣合う突起部２３、２８（２８、２４）において、接触する部位の圧縮応力が異なる。

このように、第２実施形態のシール構造でも、前記第１実施形態の等速自在継手用ブーツと同様の作用効果を奏する。

次に、図７は第３実施形態を示し、この場合、図５に示すシャフト９において、蛇腹部側の周方向突起部２４の外径寸法Ｄ２を、反蛇腹部側の周方向突起部２３の外径寸法Ｄ１よりも大きく設定している。このため、各周方向突起部２３、２８、２５の外径寸法が相違し、Ｄ＜Ｄ１＜Ｄ４＜Ｄ２となっている。

この場合も、ブーツ１の小径部１１がブーツ取付部２２に外嵌された状態で、バンド装着用溝２７にブーツバンド１８を嵌着することによって、小径部１１をシャフト９に固定することになる。したがって、各周方向突起部２３、２４がブーツ１の小径部１１の内周面に食い込むとともに、周方向突起部２８がこの環状突部２６に食い込む。これによって、ブーツ１の小径部１１をブーツ取付部２２に装着（固定）することができる。

第３実施形態では、各周方向突起部２３、２８、２４によるブーツ圧縮永久歪量に差が生じる。このため、第３実施形態のシール構造でも、前記第１実施形態の等速自在継手用ブーツと同様の作用効果を奏する。

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、シャフト９の周方向突起部は３個に限るものではなく、４個以上であってもよく、この場合、外径寸法がすべて相違するものであっても、少なくと２個の周方向突起部の外径寸法が同一であるようにしたりすることができる。また、外径寸法が同一の周方向突起部に、この同一の周方向突起部よりも大径の周方向突起部と小径の周方向突起部とを配置するようにしてもよく、この場合、大径の周方向突起部を蛇腹部側に配設したり、小径の周方向突起部を蛇腹部側に配設したりすることができる。

さらに、前記各実施形態では、小径の周方向突起部２５や大径の周方向突起部２８を、ブーツ取付用溝２０の軸方向中央部に配置していたが、どちらかの周方向突起部２３、２４側にずれていてもよい。また、各周方向突起部の外径寸法を相違させる場合、図７では、反蛇腹部側の周方向突起部２３を小径として蛇腹部側の周方向突起部２４を大径としているが、逆に、反蛇腹部側の周方向突起部を大径として蛇腹部側の周方向突起部を小径としてもよい。

各周方向突起部２３、２４、２５、２８の幅寸法Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４も種々変更できる。例えば、周方向突起部２３の幅寸法Ｗ１と周方向突起部２４の幅寸法Ｗ２とを相違させても、周方向突起部２５、２８の幅寸法Ｗ３、Ｗ４を周方向突起部２３、２４の幅寸法Ｗ１、Ｗ１よりも大きくしてもよい。

前記実施形態では、ブーツ取付用溝２０に対応して、環状突部２６が設けられているが、このような環状突部２６を設けなくてもよい。また、環状突部２６の断面形状は、扁平半楕円以外、半円形状、三角形状、台形状、矩形状等の種々のものを採用することができる。

ブーツ材料は、疲労性や摩耗性等の耐久性、耐熱老化性、耐油性等に優れる熱可塑性エラストマーが好ましいが、クロロプレン等のゴム材料であってもよい。

本発明の第１実施形態を示すシール構造を使用した等速自在継手と等速自在継手用ブーツの説明図である。前記第１実施形態の要部拡大断面図である。前記第１実施形態に使用されたシャフトの要部拡大図である。前記第１実施形態に使用された等速自在継手用ブーツの要部拡大断面図である。本発明の第２実施形態に使用されたシャフトの要部拡大図である。前記第２実施形態の要部拡大断面図である。本発明の第３実施形態に使用されたシャフトの要部拡大図である。従来のシール構造を使用した等速自在継手と等速自在継手用ブーツの説明図である。他の従来のシール構造を使用した等速自在継手と等速自在継手用ブーツの説明図である。

符号の説明

１等速自在継手用ブーツ
２等速自在継手
３案内溝
４外輪
５案内溝
６内輪
７ボール
８ケージ
８ａポケット
９シャフト
１０大径部
１１小径部
１２山部
１３谷部
１４蛇腹部
１５傾斜部
１６、２２ブーツ取付部部
１７嵌合溝
１８ブーツバンド
２０ブーツ取付用溝
２３、２４、２５、２８周方向突起部
２３ａ、２４ａ、２５ａ、２８ａ外周面
２６環状突部
２７バンド装着用溝
２８周方向突起部
１００等速自在継手
１０１外輪
１０２大径部
１０３内輪
１０４シャフト
１０５小径部
１０６谷
１０７山
１０８蛇腹部
１０９ブーツバンド
１１０バンド装着用溝
１１０各溝
１１２ブーツ溝
１１３突起

Claims

等速自在継手の内側継手部材に連結されたシャフトと、等速自在継手用ブーツとの間のシール構造において、
前記シャフトのブーツ取付部に複数の周方向突起部を設けるとともに、ブーツのシャフト固定部にブーツバンドを締付けたブーツ装着状態で、少なくとも１個の周方向突起部によるブーツ圧縮永久歪量を他の周方向突起部によるブーツ圧縮永久歪量と相違させたことを特徴とするシール構造。
外径寸法が同一である２個以上の周方向突起部を設けるとともに、外径寸法が同一の周方向突起部間に、これらの周方向突起部よりも小径の周方向突起部を配設して、外径寸法が同一の周方向突起部と小径の周方向突起部とで、ブーツ圧縮永久歪量に差を付けたことを特徴とする請求項１のシール構造。
外径寸法が同一である２個以上の周方向突起部を設けるとともに、外径寸法が同一の周方向突起部間に、これらの周方向突起部よりも大径の周方向突起部を配設して、外径寸法が同一の周方向突起部と大径の周方向突起部とで、ブーツ圧縮永久歪量に差を付けたことを特徴とする請求項１のシール構造。
外径寸法が異なる２個以上の周方向突起部を設け、外径寸法が異なる周方向突起部で、ブーツ圧縮永久歪量に差を付けたことを特徴とする請求項１のシール構造。
前記等速自在継手用ブーツのブーツ材料が熱可塑性エラストマーからなること特徴とする請求項１のシール構造。