JP2009079700A - 等速自在継手用ブーツ - Google Patents

Abstract

【課題】 等速自在継手が５０°以上の高作動角をとることを可能にする等速自在継手用ブーツを、その機能および耐久性を損なうことなく提供する。
【解決手段】 ブーツ１３の蛇腹部１６を形成する複数の山部１７において、少なくとも外輪側から数えて一番目の第一山部の頂部位に凹部２５を形成する。この凹部２５の対向内側面（２６、２７）の外径側端部に一対の突状部（２８、２９）を形成し、この突状部（２８、２９）の先端部（３０、３１）は、凹部２５を軸方向に二等分する線αに向かって縮径するテーパ面とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車の駆動軸や各種産業機械に用いられ、回転トルクを伝達する等速自在継手に取り付ける等速自在継手用ブーツに関するものである。

等速自在継手用ブーツは、等速自在継手の内部（継手内部）に封入されたグリースや潤滑油等の潤滑成分の外部への漏出および外部から継手内部への異物の侵入を防止する機能を果たす。

このような等速自在継手用ブーツ（以下ブーツと略する）が取り付けられた等速自在継手として、図１１に固定型等速自在継手の一つであるアンダーカットフリー型等速自在継手（ＵＪ）を例示する。

この等速自在継手１０１は、外輪１０２、内輪１０３、ボール１０４、ケージ１０５を主要部とし、外輪１０２の内側には、内輪１０３、ボール１０４、ケージ１０５で構成される内部部品１０６が収容配置されている。

外輪１０２は一端に開口部を有し、内周面に複数のトラック溝１０７が形成されている。内輪１０３は外周面に複数のトラック溝１０８が形成され、その中心孔１０９にはシャフト１１０がスプライン嵌合されて丸サークリップ１１１で抜け止めされている。外輪１０２のトラック溝１０７と内輪１０３のトラック溝１０８との間には複数のボール１０４が介在され、このボール１０４は、外輪１０２と内輪１０３との間に配置されたケージ１０５のポケット１１２で保持されている。

さて、外輪１０２の開口部は既に述べたブーツ１１３で覆われている。このブーツ１１３は、大径端部１１４と、小径端部１１５と、大径端部１１４と小径端部１１５を連結する蛇腹部１１６とを有する。この蛇腹部１１６は大径端部側から小径端部側に向けてそれぞれ縮径する複数の山部１１７および谷部１１８が交互に形成されて成る。大径端部１１４は外輪１０２の開口端部１１９の外周面１２０に取り付けられ、小径端部１１５はシャフト１１０の外周面１２３に取り付けられ、それぞれの取り付け部分はブーツバンド（１２１、１２２）を加締めて固定されている（特許文献１参照）。
特開２００７−１５５００２号公報

さて、図１１に示す特許文献１に記載の等速自在継手は、５０°以上の高作動角をとってブーツ１１３の蛇腹部１１６が屈曲すると、蛇腹部１１６では、反屈曲方向側の山部１１７（特に大径端部側）が伸びてその頂部位が凹み、ブーツ１１３のフレキシブル性が低下し、寿命が低下する問題がある。

この課題を解決する方法として、ブーツ１１３の蛇腹部１１６の膜長（軸方向の断面形状に沿った長さ）を長くしてブーツ１１３を弾性変形し易くする方法が考えられている。このように、蛇腹部１１６の膜長を大きくする方法としては、山部１１７の外径を大きくする、若しくは、谷部１１８の内径を小さくすることが考えられる。

しかし、谷部１１８の内径を小さくすれば、等速自在継手１０１が作動角をとった際、谷部１１８がシャフト１１０と干渉して摩耗する問題があり、これはブーツ１１３の耐久性の低下に繋がる。また、山部１１７の外径を大きくすると、蛇腹部１１６の外径が大きくなるため、等速自在継手１０１が回転した際、ブーツ１１３にかかる遠心力が大きくなって、その遠心力で谷部１１８が膨張し（ブーツ１１３の回転膨張性が悪くなり）、これにより、山部１１７の外径と谷部１１８の内径の差が小さくなって蛇腹部１１６の山谷がなくなるため、ブーツ１１３がフレキシブル性を失い、その機能を損なうおそれがあった。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、等速自在継手が５０°以上の高作動角をとることを可能にする等速自在継手用ブーツを、その機能および耐久性を損なうことなく提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための本発明の等速自在継手用ブーツは、一端部が等速自在継手の外側継手部材に取り付けられ、他端部が前記外側継手部材の開口部から伸びた軸部材に取り付けられ、前記一端部と前記他端部とを連結し、かつ、複数の山部および谷部が交互に形成されて成る蛇腹部を有する等速自在継手用ブーツであって、前記蛇腹部の山部のうち、少なくとも外側継手部材側に位置する第一山部の頂部位に、等速自在継手が作動角をとった際の凹みを防止する凹部を環状に形成したことを特徴とする。

等速自在継手が作動角をとってブーツの蛇腹部が屈曲すると、その蛇腹部の反屈曲方向側では、外側継手部材側の山部は軸方向に伸びてその頂部位が凹みやすい。これは蛇腹部の大径端部側で特に顕著である。そのため、本発明のように、少なくとも第一山部（外側継手部材側から数えて一番目の山部）の頂部位に凹部を形成すると、等速自在対継手が作動角をとってブーツの蛇腹部が屈曲し、その蛇腹部の反屈曲方向側で少なくとも第一山部の頂部位が凹もうとしても、この作用を第一山部の頂部位に形成した凹部により抑えることができる。

また、前記凹部は前記蛇腹部の山部のうち外側継手部材側に位置する第二山部の頂部位にも形成するのが好ましい。

既に述べたように、等速自在継手が作動角をとってブーツの蛇腹部が屈曲すると、その蛇腹部の反屈曲方向側では、外側継手部材側の山部は軸方向に伸びてその頂部位が凹みやすい。しかし、上記した第一山部に加え、第二山部の頂部位にも凹部を設けると、等速自在継手が高作動角をとってブーツの蛇腹部が大きく屈曲し、その蛇腹部の反屈曲方向側で、第一山部および第二山部の頂部位が凹もうとしても、この作用を第一山部および第二山部の頂部位に形成した凹部により抑えることができる。そのため、蛇腹部の外側継手部材側の耐凹み性が大幅に向上し、この結果、等速自在継手は高作動角を確実にとることができる。

また、前記凹部の対向内側面には継手が作動角をとった際に屈曲方向側が磨耗するのを抑える為、互いに接触する一対の突状部を設けるのが望ましい。

等速自在継手が作動角をとってブーツの蛇腹部が屈曲すると、その蛇腹部の屈曲方向側では、少なくとも第一山部が収縮し、その頂部位に形成した凹部の対向する内側面が互いに接触しようとする。しかし、本発明のように凹部の対向内側面に一対の突状部を設けることで、等速自在継手が作動角をとってブーツの蛇腹部が屈曲した際、その蛇腹部の屈曲方向側では、少なくとも第一山部の頂部位に形成した凹部の対向内側面に設けた一対の突状部が互いに接触するため、凹部の対向内側面が直接接触して摩耗するのを防止することができる。

前記一対の突状部は前記凹部の対向内側面の外径側端部に設けるのが好ましい。

等速自在継手が作動角をとってブーツの蛇腹部が屈曲すると、その蛇腹部の屈曲方向側では、少なくとも第一山部が収縮し、その頂部位に形成した凹部の対向する内側面が互いに接触しようとする。これは、凹部の外径側端部の対向内側面で特に顕著である。この理由は、蛇腹部が屈曲すると、凹部の対向内側面において外径側端部が最も早期に接触することから、等速自在継手が作動角をとった際の接触頻度が凹部の対向内側面のうちで最も多くなり、接触摩耗が生じやすいためである。そのため、本発明のように、凹部の対向内側面の外径側端部に一対の突状部を設けることは、蛇腹部の屈曲方向側で、少なくとも第一山部の対向内側面の接触摩耗を効率よく防止する手段として有効である。

前記一対の突状部の対向する先端部は面状とするのが望ましい。

ここで、「突状部の対向する先端部」とは、等速自在継手が作動角をとってブーツの蛇腹部が屈曲した際、その蛇腹部の屈曲方向側において、少なくとも第一山部に形成した凹部に設けた一対の突状部の互いに接触する部分のことを意味する。本発明のように、突状部の接触部分（突状部の先端部）を面状とすることで、突状部の先端部での接触面積が大きくなるため、ブーツ屈曲側の少なくとも第一山部において、その頂部位に形成された凹部の対向内側面の接触摩耗を防止できると共に、接触時に受ける力を面状の先端部で分散して、突状部自体の耐久性を向上させることができる。

前記一対の突状部は前記ブーツとの一体成形により設けるのが望ましい。

このように、突状部をブーツとの一体形成により設けることで、突状部として別部品を使用する必要がなくなるため、部品点数を削減することができる。そのため、ブーツの作製に必要な製造コストを削減することができる。

本発明の等速自在継手用ブーツでは、蛇腹部において、少なくとも外側継手部材側の第一山部の頂部位に凹部を形成する。この場合、等速自在継手が高作動角をとってブーツの蛇腹部が大きく屈曲しても、その蛇腹部の反屈曲方向側では、少なくとも第一山部の頂部位が凹むのを防止できるため、蛇腹部の外側継手部材側の屈曲性を向上させることができる。この結果、本発明のブーツを取り付ける等速自在継手は高作動角をとることが可能になる。なお、本発明では、ブーツの膜長は、図１１に示す従来のブーツのように、山部の内径を大きくしたり、谷部の内径を小さくするなどして長くすることがないため、ブーツの機能および耐久性を損なうこともない。

以下に本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。

図５に、本発明の第１の実施形態として、本発明の等速自在継手用ブーツを取り付けた
た等速自在継手を示す。

この等速自在継手１は、固定型等速自在継手の一つであるアンダーカットフリー型等速自在継手（ＵＪ）であり、外側継手部材である外輪２、内側継手部材である内輪３、ボール４、ケージ５を主要部とする。外輪２の内側には、内輪３、ボール４、ケージ５で構成される内部部品６が収容配置されている。

外輪２は一端に開口部を有し、内周面に複数のトラック溝７が形成されている。内輪３は外周面に複数のトラック溝８が形成され、その中心孔９には外輪２の開口部からシャフト１０がスプライン嵌合されている。このシャフト１０は、その端部の外周面に形成された凹溝２３と内輪３の中心孔９の端部に形成された環状の凹溝３４との間に介在された丸サークリップ１１で抜け止めされている。外輪２のトラック溝７と内輪３のトラック溝８との間には複数のボール４が介在され、このボール４は、外輪２と内輪３との間に配置されたケージ５のポケット１２で保持されている。

外輪２の開口部はブーツ１３で覆われている。このブーツ１３は、一端部である大径端部１４と他端部である小径端部１５および大径端部１４と小径端部１５を連結する蛇腹部１６を有する。この蛇腹部１６は大径端部側から小径端部側に向けてそれぞれ縮径する複数の山部１７および谷部１８が交互に形成されて成る。大径端部１４は外輪２の開口端部１９の外周面２０に取り付けられ、小径端部１５はシャフト１０の外周面３２に取り付けられ、それぞれの取り付け部分はブーツバンド（２１、２２）を加締めて固定されている。

さて、本実施形態では、図５のＸ₁部分の拡大図である図３および図５のＸ₂部分の拡大図である図１に示すように、ブーツ１３において、外側継手部材側（以下外輪側とする）に位置する第一山部２４（外輪側から数えて一番目の山部１７）の頂部位に凹部２５を環状に形成する。この凹部２５は、底部３３とこの底部３３の軸方向両側から外径方向に伸びる一対の対向内側面（２６、２７）とから成る。

等速自在継手１が図５中に白抜き矢印で示す方向に５０°以上の高作動角をとって、同方向にブーツ１３の蛇腹部１６が大きく屈曲すると、その蛇腹部１６の反屈曲方向側（図中の白抜き矢印方向側とは逆側）では、第一山部２４（図中Ｘ₁で囲んだ部分）が図４に示すように伸びて、その頂部位に凹もうとする力が作用する。しかし、本実施形態のように、第一山部２４の頂部位に凹部２５を設けると、この凹部２５が第一山部２４の頂部位の凹もうとする作用を抑えるため、第一山部２４が凹むことがない。そのため、蛇腹部１６の外輪側の屈曲性（屈曲のし易さ）が向上する。この結果、等速自在継手１は５０°以上の高作動角をとることが可能になる。

また、第一山部２４に形成した凹部２５の対向内側面（２６、２７）の外径側端部には、一対の突状部（２８、２９）をブーツ１３との一体成形により設け、この突状部（２８、２９）の互いに対向する先端部（３０、３１）は、凹部２５を軸方向に二等分する線（図中αで示す）に向かって縮径するテーパ面とする。

等速自在継手１が図５中に白抜き矢印で示す方向に作動角をとって、同方向にブーツ１３の蛇腹部１６が屈曲すると、その蛇腹部１６の屈曲方向側（図中の白抜き矢印方向側）の第一山部２４（図中Ｘ₂で囲んだ部分）は、図２に示すように収縮して、凹部２５の対向内側面（２６、２７）が接触しようとする。しかし、本実施形態のように、凹部２５の対向内側面（２６、２７）に一対の突状部（２８、２９）を設けた場合、対向内側面（２６、２７）が互いに接触しようとしても、これに設けた一対の突状部（２８、２９）の先端部（３０、３１）が先に接触する。このように、突状部（２８、２９）の先端部（３０、３１）が互いに接触することで、対向内側面（２６、２７）が互いに接触して摩耗するのを防止することができる。

また、突状部（２８、２９）の接触部、つまり、突状部（２８、２９）の先端部（３０、３１）は、図１および図３に示すように、凹部２５を軸方向に二等分する線（図中α）に向かって縮径するテーパ面とするため、突状部（２８、２９）は、先端部（３０、３１）が互いに接触しても、接触時の力がテーパ面同士の面接触により分散されるため、突状部（２８、２９）の耐久性を向上させることができる。

また、突状部（２８、２９）はブーツ１３との一体成形で設けるため、突状部として別部品を使用する必要がなくなる。このため、部品点数を削減して、ブーツ１３の作製に必要なコストを削減することができる。なお、本実施形態では、ブーツ１３の蛇腹部１６の膜長は、図１１に示す従来のブーツのように、山部１７の外径を大きくしたり、谷部１８の内径を小さくするなどして長くすることがないため、ブーツ１３の機能および耐久性を損なうこともない。

図６に本発明の第２の実施形態として固定型等速自在継手４１（ＵＪ）を示す。なお、本実施形態において、図５に示す第１の実施形態と同じ部位、機能、形態を有する部品については同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。

この等速自在継手４１は、外輪２の開口部はブーツ４３で覆われており、このブーツ４３は、一端部である大径端部４４と他端部である小径端部４５および大径端部４４と小径端部４５を連結する蛇腹部４６とを有し、蛇腹部４６は大径端部側から小径端部側に向けてそれぞれ縮径する複数の山部４７および谷部４８が交互に形成されて成る。外輪２の開口端部１９の外周面２０には大径端部４４が取り付けられ、小径端部４５はシャフト１０の外周面３２に取り付けられ、それぞれの取付部分は、ブーツバンド（２１、２２）を加締めて固定されている。

本実施形態では、図６のＹ₁部分の拡大図である図９および図６のＹ₂部分の拡大図である図７に示すように、ブーツ４３の第一山部５４（外輪側から数えて一番目の山部４７）と第二山部６３（外輪側から数えて二番目の山部４７）の頂部位にそれぞれ凹部（５５、６４）を形成する。この凹部（５５、６４）は底部（６２、６７）と、この底部（６２、６７）の軸方向両側から外径方向に伸びる対向内側面（５６、５７および６５、６６）とから成る。

等速自在継手４１が図６中に白抜き矢印で示す方向に５０°以上の高作動角をとって、図中白抜き矢印方向にブーツ４３の蛇腹部４６が大きく屈曲すると、その蛇腹部４６の反屈曲方向側（図中の白抜き矢印方向側とは逆側）の第一山部５４および第二山部６３（図中Ｙ₁で囲んだ部分）は、図１０に示すように伸びて、その頂部位に凹もうとする力が作用する。しかし、本実施形態のように、第一山部５４および第二山部６３に凹部（５５、６４）を設けると、この凹部（５５、６４）が前記した第一山部２４および第二山部６３の頂部位の凹もうとする作用を抑えるため、第一山部２４および第二山部６３が凹むことがない。そのため、蛇腹部４６の外輪側の屈曲性（屈曲のし易さ）が大きく向上し、さらに言えば、この作用は図５に示す第１の実施形態よりも顕著になる。この結果、等速自在継手４１は５０°以上の高作動角を確実にとることができる。

また、本実施形態では、凹部（５５、６４）の対向内側面（５６、５７および６５、６６）に一対の突状部（５８、５９および６８、６９）をブーツ４３との一体成形により設け、この突状部の対向する先端部（６０、６１および７０、７１）は、凹部（５５、６４）を軸方向に二等分する線（図中βで示す）に向かって縮径するテーパ面とする。

等速自在継手４１が作動角をとってブーツ４３が図６中に白抜き矢印で示すように屈曲すると、ブーツ４３の屈曲方向側（図中の白抜き矢印方向側）の第一山部５４および第二山部６３（図中Ｙ₂で囲んだ部分）は、図８に示すように収縮して、凹部（５５、６４）の対向内側面（５６、５７および６５、６６）が接触しようとする。しかし、本実施形態のように、凹部（５５、６４）の対向内側面（５６、５７および６５、６６）に一対の突状部（５８、５９および６８、６９）を設けた場合、対向内側面（５６、５７および６５、６６）が互いに接触しようとしても、これに設けた一対の突状部（５８、５９および６８、６９）の先端部（６０、６１および７０、７１）が互いに接触する。このように、突状部（５８、５９および６８、６９）の先端部（６０、６１および７０、７１）が互いに接触することで、凹部（５５、６４）の対向内側面（２６、２７）が互いに接触して摩耗するのを防止することができる。

また、突状部（５８、５９および６８、６９）の接触部、つまり、突状部（５８、５９および６８、６９）の先端部（６０、６１および７０、７１）は、図７および図９に示すように、凹部２５を軸方向に二等分する線（図中β）に向かって縮径するテーパ面としているため、突状部（５８、５９および６８、６９）は、先端部（６０、６１および７０、７１）が互いに接触しても、接触時の力がテーパ面同士の面接触により分散されるため、突状部（５８、５９および６８、６９）の耐久性を向上させることができる。

なお、突状部（５８、５９および６８、６９）はブーツ４３との一体成形により設けるため、突状部として別部品を使用する必要がなくなり、これにより、ブーツ４３の作製に必要な製造コストを削減することができる。なお、本実施形態においても、ブーツ４３の蛇腹部４６の膜長は、図１１に示す従来のブーツのように、山部４７の外径を大きくしたり、谷部４８の内径を小さくするなどして長くすることがないため、ブーツ４３の機能および耐久性を損なうことがない。

これまでに、本発明の実施の形態について説明を行ったが、これらに制限されることなく、特許請求の範囲に記載の意味および内容を逸脱しない範囲内で種々なる変更が可能である。

例えば、ここで挙げた実施形態では、第一山部および第二山部に形成した凹部の対向内側面の外径側端部に一対の突状部を設けたが、この突状部の対向内側面での配置位置は、外径側端部に限らず、対向内側面の接触摩耗を防止するという本発明の目的とする効果が得られるのであれば、任意に変更が可能である。

また、ここで挙げた実施形態では、樹脂製のブーツに本発明を適用したが、ＣＲ（クロロプレンゴム）製のブーツにも本発明を適用することができる。そして、本発明の等速自在継手用ブーツは、実施形態で挙げた固定型等速自在継手に限らず、周知の摺動型等速自在継手にも適用することができる。

さらに、本実施形態のブーツの蛇腹部は、複数の山部および谷部が大径端部側から小径端部側に向けてそれぞれ縮径する形状としているが、山部および谷部が大径端部側から小径端部側まで一定であるブーツにも本発明を適用することができ、また、ブーツの小径端部をシャフトの外周面に取り付けられた連結部品（金属板など）に取り付ける場合にも、本発明を適用することができる。

図５におけるＸ₂部分の拡大図である。 図５に示したＸ₂部分の第一山部が収縮した状態を示す断面図である。 図５におけるＸ₁部分の拡大図である。 図５に示したＸ₁部分の第一山部が伸びた状態を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態を示す断面図である。 図６におけるＹ₂部分の拡大図である。 図６に示したＹ₂部分の第一山部および第二山部が収縮した状態を示す断面図である。 図６におけるＹ₁部分の拡大図である。 図６に示したＹ₁部分の第一山部および第二山部が伸びた状態を示す断面図である 従来の等速自在継手用ブーツを装着した等速自在継手を示す断面図である。

符号の説明

１ 固定型等速自在継手（ＵＪ）
２ 外輪（外側継手部材）
１０ シャフト（他部品）
１３、４３ ブーツ
１４、４４ 大径端部（一端部）
１５、４５ 小径端部（他端部）
１６、４６ 蛇腹部
１７、４７ 山部
１８、４８ 谷部
２４、５４ 第一山部
６３ 第二山部
２５、５５、６４ 凹部
２６、２７、５６、５７、６５、６６ 対向内側面
２８、２９、５８、５９、６８、６９ 突状部
３０、３１、６０、６１、７０、７１ 先端部（テーパ面）

Claims (6)

1. 一端部が等速自在継手の外側継手部材に取り付けられ、他端部が前記外側継手部材の開口部から伸びた軸部材に取り付けられ、前記一端部と前記他端部とを連結し、かつ、複数の山部および谷部が交互に形成されて成る蛇腹部を有する等速自在継手用ブーツであって、
   前記蛇腹部の山部のうち、少なくとも外側継手部材側に位置する第一山部の頂部位に、等速自在継手が作動角をとった際の凹みを防止する凹部を環状に形成したことを特徴とする等速自在継手用ブーツ。
2. 前記凹部を、前記外側継手部材側に位置する第二山部の頂部位に形成したことを特徴とする請求項１に記載の等速自在継手用ブーツ。
3. 前記凹部の対向内側面に継手が作動角をとった際に互いに接触する一対の突状部を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の等速自在継手用ブーツ。
4. 前記一対の突状部を前記凹部の対向内側面の外径側端部に設けたことを特徴とする請求項３に記載の等速自在継手用ブーツ。
5. 前記一対の突状部の対向する先端部を面状としたことを特徴とする請求項３又は４に記載の等速自在継手用ブーツ。
6. 前記一対の突状部を前記ブーツとの一体成形により設けたことを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の等速自在継手用ブーツ。

Images