(57)【要約】【課題】周囲の温度変化による負圧の影響を低減するとともに、小型化により軽量化、内部のグリース量低減及び小スペース化を図ることができる樹脂製ジョイントブーツを提供する。【解決手段】大径筒部１２と、小径筒部１４と、両者を一体に連結する蛇腹部１６と、を備えた樹脂製ジョイントブーツ１０において、蛇腹部１６は、大径筒部１２側から順に設けられた第１谷部２８−１、第１山部３０−１、第２谷部２８−２、第２山部３０−２、第３谷部２８−３及び第３山部３０−３からなる３山３谷形状であり、大径筒部１２側から山部の外径が順次小さくなるように設定されており、ジョイントブーツの軸方向全長Ｌが、大径筒部１２の外径Ｄよりも小さく設定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
締付部材を受け入れるための大径側固定用凹部を外周面に備える大径筒部と、
締付部材を受け入れるための小径側固定用凹部を外周面に備える小径筒部と、
前記大径筒部と前記小径筒部を一体に連結するものであって、大径筒部側から順に第１谷部、第１山部、第２谷部及び第２山部を含む複数の谷部と山部が交互に連続してなり、大径筒部側から山部の外径が順次小さくなるように設定された蛇腹部と、
を備える樹脂製ジョイントブーツにおいて、
前記ジョイントブーツの軸方向全長（Ｌ）が、前記大径筒部の外径（Ｄ）よりも小さく設定されたことを特徴とする樹脂製ジョイントブーツ。
【請求項２】
前記蛇腹部が、大径筒部側から順に設けられた第１谷部、第１山部、第２谷部、第２山部、第３谷部及び第３山部からなる３山３谷形状である請求項１記載の樹脂製ジョイントブーツ。
【請求項３】
軸方向に沿った断面形状において、前記第２山部の大径筒部側斜面の軸方向に対する傾斜角度が前記第２山部の小径筒部側斜面の軸方向に対する傾斜角度よりも小に設定されるとともに、前記大径筒部側斜面の延長線が前記大径側固定用凹部の軸方向中心よりも軸方向外方側でブーツ軸芯に交差し、かつ前記小径筒部側斜面の延長線が前記第３山部の頂点よりも軸方向内方側でブーツ軸芯に交差するよう設定された請求項２記載の樹脂製ジョイントブーツ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として自動車の等速ジョイントなどに用いられる蛇腹状の樹脂製ジョイントブーツに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車や産業機械などの駆動シャフトのジョイントには、封入されているグリースを保持するため、あるいは塵埃や異物等の進入を防ぐために、適度に伸縮や曲げ変形が可能な蛇腹状をなすジョイントブーツが装着されている。
【０００３】
ジョイントブーツは、両端部に口径差のある筒状のジャバラ構造を有しており、等速ジョイントの円筒形のアウターケースに取り付けられる大径筒部と、該大径筒部と離間して同軸的に配置されてシャフトに取り付けられる小径筒部と、両者を一体に連結する蛇腹部とからなり、熱可塑性エラストマー樹脂などの弾性材料を用いたブロー成形等により一体に成形されている（下記特許文献１〜３参照）。
【０００４】
例えば、図７は、比較例に係る従来の樹脂製ジョイントブーツ１００の一例を示したものである。このジョイントブーツ１００は、大径筒部１０２と、小径筒部１０４と、両者を一体に連結する蛇腹部１０６とを備えてなる。蛇腹部１０６は、大径筒部１０２側から順に、第１谷部１０８Ａ、第１山部１１０Ａ、第２谷部１０８Ｂ及び第２山部１１０Ｂを含む６つの谷部と６つの山部が交互に連続してなる６山６谷形状に形成されている。
【０００５】
一般にジョイントにおいては、実際の使用時（即ち、シャフトの回転時）における最大屈曲角度（ジョイント使用最大角度）と、ジョイントを車体に組み付ける際の許容範囲となる最大角度（ジョイント許容最大角度）とは異なり、後者の方が大きく設定されている。そのため、ジョイントに組み付けられるジョイントブーツは、ジョイント非回転時についてはジョイント許容最大角度においてジョイントブーツの良好な屈曲形状が維持されるようにしつつ、ジョイント回転時についてはジョイント使用最大角度において屈曲変形するジョイントブーツが所望の耐久性を確保できるように設計されなければならない。
【０００６】
図５（ａ）及び（ｂ）は、上記比較例のジョイントブーツ１００のジョイント許容最大角度での屈曲形状を示したものであり、良好な屈曲形状が維持されている。また、図６（ａ）及び（ｂ）は、同ジョイントブーツ１００のジョイント使用最大角度での屈曲形状を示したものであり、所望の耐久性を確保し得る良好な屈曲形状となっている。
【０００７】
図５，６に示すように、従来はジョイント許容最大角度とジョイント使用最大角度が大きく設定されていたが、改良によってこれらが小さくなりつつある。従来の樹脂製ジョイントブーツは、上記特許文献１〜３に開示のものも含めていずれも、軸方向全長Ｌ０が大径筒部１０２の外径Ｄ０よりも大きく設定されていた（図７参照）。これは、樹脂製ジョイントブーツでは、ゴム製ジョイントブーツに比べて、剛性が高く、広角度の屈曲変形に対する疲労性に劣るため、かかる疲労性を確保するためには、軸方向全長を大きくして山数を多く設定することで屈曲しやすさを確保することが不可欠と考えられていたためである。しかしながら、このような軸方向全長の大きなジョイントブーツを、上記のようなジョイント最大角度の小さなジョイントに装着したのでは、性能の余裕代が非常に大きいという問題がある。
【０００８】
また、従来の樹脂製ジョイントブーツでは、軸方向全長Ｌ０が大径筒部の外径Ｄ０よりも大きく、また蛇腹部の山数が多いことにより、周囲の温度変化による負圧の影響を受けやすいという問題がある。すなわち、ジョイントブーツは、周囲が高温となることで内部が正圧となり、両端の大径筒部や小径筒部のシール部を通って内部の空気が排出された後、周囲が低温になると内部が負圧となる。図８は、上記比較例のジョイントブーツ１００について、（ａ）常圧での状態と、（ｂ）負圧での状態を示したものである。従来のジョイントブーツは軸方向全長が長いことから、負圧時に、大径筒部側の山部が大径側に引き寄せられるように圧縮変形しており、性能が損なわれてしまう場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−６３２２４号公報
【特許文献２】特開２００２−２１８７３号公報
【特許文献３】特開２００８−３２１９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、周囲の温度変化による負圧の影響を低減するとともに、小型化により軽量化、内部のグリース量低減及び小スペース化を図ることができる樹脂製ジョイントブーツを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る樹脂製ジョイントブーツは、締付部材を受け入れるための大径側固定用凹部を外周面に備える大径筒部と、締付部材を受け入れるための小径側固定用凹部を外周面に備える小径筒部と、前記大径筒部と前記小径筒部を一体に連結するものであって、大径筒部側から順に第１谷部、第１山部、第２谷部及び第２山部を含む複数の谷部と山部が交互に連続してなり、大径筒部側から山部の外径が順次小さくなるように設定された蛇腹部と、を備える樹脂製ジョイントブーツにおいて、前記ジョイントブーツの軸方向全長（Ｌ）が、前記大径筒部の外径（Ｄ）よりも小さく設定されたものである。
【００１２】
このようにジョイントブーツの軸方向全長を小さく設定したことにより、ジョイント最大角度の小さなジョイントに対して、性能を確保しつつジョイントブーツを小型化して、軽量化できるとともに、内部に封入するグリース量を低減することができ、更には小スペース化も可能となる。また、ジョイントブーツの軸方向全長を小さく設定したことにより、周囲の温度変化による負圧の影響を低減することができる。
【００１３】
上記樹脂製ジョイントブーツにおいては、前記蛇腹部が、大径筒部側から順に設けられた第１谷部、第１山部、第２谷部、第２山部、第３谷部及び第３山部からなる３山３谷形状であることが好ましい。蛇腹部の山数としては、例えば２〜４山とすることもできるが、小型化及び負圧の影響を低減する上では山数はできるだけ少ない方が好ましい。一方で、２山では、性能を確保できるジョイント最大角度が小さくなりすぎ、また、蛇腹部の軸方向寸法が小さくなりすぎてジョイントブーツを押出ブロー成形する際のパリソンの肉厚制御が難しい。そのため、蛇腹部を３山３谷形状とすることにより、成形性を損なうことなく、またジョイント最大角度をある程度確保しつつ、小型化及び負圧の影響を低減することができる。
【００１４】
上記樹脂製ジョイントブーツは、軸方向に沿った断面形状において、前記第２山部の大径筒部側斜面の軸方向に対する傾斜角度が前記第２山部の小径筒部側斜面の軸方向に対する傾斜角度よりも小に設定されるとともに、前記大径筒部側斜面の延長線が前記大径側固定用凹部の軸方向中心よりも軸方向外方側でブーツ軸芯に交差し、かつ前記小径筒部側斜面の延長線が前記第３山部の頂点よりも軸方向内方側でブーツ軸芯に交差するよう設定されていることが好ましい。このように設定することで、第２山部が小径筒側に寝かされた姿勢となるので、屈曲内側における蛇腹部の折畳み形状を良好なものとして耐久性を向上することができる。また、第２山部が寝かされた姿勢となることで、押出ブロー成形時のパリソンにおいて第２山部とその両側の谷部の肉厚差を小さくすることができ、パリソンの成形性を向上することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の樹脂製ジョイントブーツであると、周囲の温度変化による負圧の影響を低減することができるとともに、小型化による軽量化、内部のグリース量の低減及び小スペース化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の１実施例に係るジョイントブーツの半断面半側面図である。
【図２】同ジョイントブーツの押出ブロー成形におけるパリソン作製工程の断面図である。
【図３】同押出ブロー成形におけるブロー工程の断面図である。
【図４】実施例のジョイントブーツについての組み付け時の状態を示すＦＥＭ解析によるシミュレーション図であり、（ａ）はブーツ内部が常圧の状態、（ｂ）はブーツ内部が負圧の状態をそれぞれ示す。
【図５】ジョイント許容最大角度でのＦＥＭ解析によるシミュレーション図であり、（ａ）及び（ｂ）は比較例のジョイントブーツの断面図及び側面図、（ｃ）及び（ｄ）は実施例のジョイントブーツの断面図及び側面図である。
【図６】ジョイント使用最大角度でのＦＥＭ解析によるシミュレーション図であり、（ａ）及び（ｂ）は比較例のジョイントブーツの断面図及び側面図、（ｃ）及び（ｄ）は実施例のジョイントブーツの断面図及び側面図である。
【図７】比較例のジョイントブーツの半断面半側面図である。
【図８】比較例のジョイントブーツについての組み付け時の状態を示すＦＥＭ解析によるシミュレーション図であり、（ａ）はブーツ内部が常圧の状態、（ｂ）はブーツ内部が負圧の状態をそれぞれ示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１に示す本発明の一実施例に係るジョイントブーツ１０は、自動車の等速ジョイントに装着される熱可塑性エラストマー樹脂製ブーツであり、アウターケース１に取り付けられる大径筒部１２と、シャフト２に取り付けられる小径筒部１４と、両者を一体に連結する蛇腹部１６とからなる。
【００１９】
大径筒部１２は、アウターケース１の外周面に対して外嵌固定される短円筒状をなしている。大径筒部１２の外周面にはリング状の締付部材３を受け入れるための周方向に延びる大径側固定用凹部１８が全周にわたって設けられている。また、内周面には、アウターケース１の外周面に設けられたシール用溝（不図示）に嵌合するシール突条２０が全周にわたって設けられている。
【００２０】
小径筒部１４は、シャフト２の外周面に対して外嵌固定される短円筒状をなしている。小径筒部１４の外周面にはリング状の締付部材４を受け入れるための周方向に延びる小径側固定用凹部２２が全周にわたって設けられている。また、内周面には、シャフト２の外周面に設けられたシール用溝（不図示）に嵌合するシール突条２４が設けられている。小径筒部１４は、大径筒部１２と離間して、同軸的に、即ち共通の軸芯（即ち、ブーツ軸芯）Ｏを持つように配置されている。
【００２１】
蛇腹部１６は、両端に口径差のある断面円形の蛇腹体であり、その内部にグリース封入空間２６を形成する。蛇腹部１６は、大径筒部１２側から順に第１谷部２８−１、第１山部３０−１、第２谷部２８−２、第２山部３０−２……というように、谷部と山部が交互に連続して形成された複数の谷部及び山部からなる。山部と谷部の外径は、それぞれ、大径筒部１２から小径筒部１４へと順次に小さくなるように設定されている。
【００２２】
蛇腹部１６は、この例では、第１山部３０−１、第２山部３０−２及び第３山部３０−３との３つの山部と、第１谷部２８−１、第２谷部２８−２及び第３谷部２８−３との３つの谷部とからなる３山３谷形状となっている。
【００２３】
各山部３０−１〜３は、小径筒部１４側に寝かされた形状とされている。すなわち、図１に示す軸方向Ｘに沿った断面形状において、各山部３０−１〜３の大径筒部１２側斜面の軸方向Ｘに対する傾斜角度が小径筒部１４側斜面の軸方向Ｘに対する傾斜角度よりも小に設定されている。例えば、第２山部３０−２について、大径筒部側斜面の軸方向Ｘに対する傾斜角度αは、小径筒部側斜面の軸方向Ｘに対する傾斜角度βよりも小さい（α＜β）。
【００２４】
このジョイントブーツ１０では、その軸方向全長Ｌが、大径筒部１２の外径（詳細には、大径側固定用凹部１８と蛇腹部１６とを連結する連結筒部１９の外径）Ｄよりも小さく設定されている（Ｌ＜Ｄ）。大径筒部１２の外径Ｄはアウターケース１の外径によって定まるので、上記比較例のジョイントブーツ１００に対してこの外径Ｄは略一定である。本実施例によれば、軸方向全長Ｌを外径Ｄよりも小さく設定したことで、ジョイントブーツ１０は大幅に小型化されている。軸方向全長Ｌと外径Ｄの比は、０．７≦Ｌ／Ｄ＜１であることが好ましく、この例ではＬ／Ｄ＝０．９に設定されている。これにより、両者の比がＬ０／Ｄ０＝１．３に設定された上記比較例のジョイントブーツ１００に対し、質量で３０％減、内部のグリース量で４０％減の軽量、低コスト化が図れている。
【００２５】
また、このジョイントブーツ１０は、屈曲変形時に、大径側固定用凹部１８の蛇腹部側端と小径側固定用凹部２２の蛇腹部側端との間で変形可能であるが、この変形可能な軸方向寸法Ｍと上記外径Ｄとの関係については、０．４≦Ｍ／Ｄ≦０．７であることが、小型化、負圧の影響軽減及び成形性の点で好ましく、この例ではＭ／Ｄ＝０．５４に設定されている。
【００２６】
また、このジョイントブーツ１０では、第２山部３０−２の形状に関し、大径筒部１２側斜面の延長線Ｐが、大径側固定用凹部１８の軸方向中心Ｖよりも軸方向Ｘ外方側でブーツ軸芯Ｏに交差し（即ち、該延長線Ｐと軸芯Ｏの交点Ｓは、該軸方向中心Ｖよりも反蛇腹部側にある。）、かつ、小径筒部１４側斜面の延長線Ｑが、第３山部３０−３の頂点Ｗよりも軸方向Ｘ内方側でブーツ軸芯Ｏに交差するように（即ち、該延長線Ｑと軸芯Ｏの交点Ｔは、該頂点Ｗよりも第２山部側にある。）、設定されている。なお、第２山部３０−２の形状で規定するのは、３山構造の蛇腹部１６では、第２山部３０−２の設計代が大きく、この形状を規定すれば、その両側で大径筒部１２と小径筒部１４にそれぞれ連結される第１山部３０−１と第３山部３０−３の形状はある程度定まるからである。
【００２７】
以上の構成を持つジョイントブーツ１０は、熱可塑性エラストマー樹脂の押出ブロー成形により成形することができる。押出ブロー成形は、図２，３に示すように、先端面に溶融樹脂を筒状に吐出可能なオリフィスを備える押出ダイ５０と、該押出ダイ５０の先端面に対して軸方向に進退可能な引出部５２と、押出ダイ５０と引出部５２の間に配された左右分割式のブロー成形型５４とを備えた成形装置を用いて行うことができる。
【００２８】
詳細には、押出ダイ５０の先端面に引出部５２を合わせて、押出ダイ５０から引出部５２のキャビティ５６内に溶融樹脂を射出して小径筒部１４を射出成形する。射出成形後、押出ダイ５０のコア５８を上下動させて溶融樹脂の吐出量を調整しながら、引出部５２を軸方向Ｘ、即ち上方に移動させてパリソン６０を引き出す（図２参照）。パリソン６０を所定長引き出してから引出部５２を停止させるとともに押出ダイ５０のコア５８を上方に移動させて先端面のオリフィス６２を閉鎖する。その後、ブロー成形型５４を押出ダイ５０と引出部５２との間にセットして型閉めし、引出部５２の空気供給部６４からパリソン６０内に空気を送り込んでブロー成形する（図３参照）。ブロー成形後、成形品を脱型して底部６６をカットすることにより樹脂製ジョイントブーツ１０が得られる。
【００２９】
本実施例のジョイントブーツ１０であると、上記のように軸方向全長Ｌを小さく設定したことにより、従来よりもジョイント最大角度の小さなジョイントに対して、十分に性能を確保しつつ、大幅に小型化することができ、軽量化、グリース量の低減、及び小スペース化が可能となった。図５（ｃ）及び（ｄ）は、実施例のジョイントブーツ１０のジョイント許容最大角度での屈曲形状を示したものであり、図５（ａ）及び（ｂ）に示す比較例のジョイントブーツ１００に対して、山数を減らして大幅な小型化を図ったものでありながら、該比較例と同等の良好な屈曲形状が維持されている。また、図６（ｃ）及び（ｄ）は、実施例のジョイントブーツ１０のジョイント使用最大角度での屈曲形状を示したものであり、図６（ａ）及び（ｂ）に示す比較例のジョイントブーツ１００に対して、山数を減らして大幅な小型化を図ったものでありながら、所望の耐久性を確保し得る良好な屈曲形状となっている。
【００３０】
また、実施例のジョイントブーツ１０であると、軸方向全長Ｌを小さく設定し、また蛇腹部１６を３山３谷形状として山数を減らしたことにより、周囲の温度変化による負圧の影響を低減することができる。図４は、実施例のジョイントブーツ１０について、内部のグリース封入空間２６が、（ａ）常圧での状態と、（ｂ）負圧での状態を示したものである。図示するように、実施例のジョイントブーツ１０では、内部が負圧となっても、常圧の場合とほぼ同等の形状を維持することができ、図８に示す比較例のジョイントブーツ１００と比べて、負圧の影響を明らかに低減することができた。このように実施例のジョイントブーツ１０であると、周囲の温度変化による負圧の影響を低減することができるので、負圧による蛇腹部１６の不所望な変形を回避して耐久性を向上することができる。
【００３１】
また、実施例のジョイントブーツ１０であると、第２山部３０−２を小径筒部１４側に寝かした形状とした上で、その大径筒部側斜面の延長線Ｐが大径側固定用凹部１８の軸方向中心Ｖよりも軸方向外方側でブーツ軸芯Ｏに交差し、かつ小径筒部側斜面の延長線Ｑが第３山部３０−３の頂点Ｗよりも軸方向内方側でブーツ軸芯Ｏに交差するよう設定したので、図５（ｃ），（ｄ）及び図６（ｃ），（ｄ）に示すように、蛇腹部１６が３山３谷形状を持つものにおいて、屈曲内側での蛇腹部１６の折畳み形状を良好なものとして耐久性を向上することができる。
【００３２】
上記の押出ブロー成形において、蛇腹部１６の山部３０−１〜３は谷部２８−１〜３よりもブロー時に引き伸ばされることから、図２に示すように、パリソン６０では、山部３０−１〜３に対応する部分での肉厚Ｇが厚く、谷部２８−１〜３に対応する部分での肉厚Ｈが薄くなるように、軸方向Ｘで肉厚差を付ける必要がある。このような肉厚差は、山部３０−１〜３が鋭いほど、また山数が少ないほど、大きく設定する必要があり、肉厚差が大きいと、パリソン６０の肉厚制御が難しい。これに対し、実施例のジョイントブーツ１０であると、蛇腹部１６を３山形状としたことで、２山形状の場合に比べて蛇腹部１６の軸方向寸法を確保することができるので、パリソン６０の肉厚制御が容易となる。また、実施例のジョイントブーツ１０であると、第２山部３０−２を含む各山部３０−１〜３が寝かされた姿勢となっているので、山部と谷部の肉厚差（Ｇ−Ｈ）を小さくすることができる。以上より、パリソン６０の成形性を向上することができる。
【００３３】
なお、上記実施例では、蛇腹部１６を３山３谷形状としたが、本発明において、蛇腹部の山数は、例えば２山や４山とすることもできる。押出ブロー成形時における成形性を損なうことなく、またジョイント最大角度をある程度確保しつつ、小型化及び負圧の影響を低減する上では、３山３谷形状であることが好ましい。
【符号の説明】
【００３４】
１０…樹脂製ジョイントブーツ
１２…大径筒部、１４…小径筒部、１６…蛇腹部
１８…大径側固定用凹部、２２…小径側固定用凹部
２８−１…第１谷部、２８−２…第２谷部、２８−３…第３谷部
３０−１…第１山部、３０−２…第２山部、３０−３…第３山部
Ｄ…大径筒部の外径、Ｌ…ブーツの軸方向全長
Ｏ…ブーツ軸芯、Ｘ…軸方向
Ｐ…第２山部の大径筒部側斜面の延長線、Ｑ…第２山部の小径筒部側斜面の延長線
Ｖ…大径側固定用凹部の軸方向中心、Ｗ…第３山部の頂点
α…第２山部の大径筒部側斜面の傾斜角度、β…第２山部の小径筒部側斜面の傾斜角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図７】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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