(57)【要約】【課題】蛇腹部が小角度に屈曲するときの応力により小径筒部に亀裂が発生することを効果的に抑えることのできる等速ジョイント用ブーツを提供する。【解決手段】クランプ溝１０が外周面に形成された小径筒部１は、クランプ溝１０の蛇腹部側の側壁面１１から蛇腹部に向かって順に連続して形成された、軸方向に直状に延びる円柱表面部１２と、円柱表面部１２の蛇腹部側の端部から蛇腹部に向かって径方向外方に傾斜して延びる傾斜面部１３と、傾斜面部１３の蛇腹部側の端部から径方向外方に直状に延びる縦壁面部１４とを有している。これら円柱表面部１２、傾斜面部１３及び縦壁面部１４の応力緩和作用により、小径筒部１の特定箇所に応力集中することを抑えることができる。【選択図】    図２
2006250335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトに保持され、締め付け具が外装されるクランプ溝が外周面に形成された小径筒部と、該小径筒部と離間して同軸的に配置され該小径筒部より大径の大径筒部と、該小径筒部と該大径筒部とを一体に連結する全体の外形状が略円錐台形状の蛇腹部とからなる等速ジョイント用ブーツにおいて、
前記小径筒部は、前記クランプ溝の該蛇腹部側の側壁面から前記蛇腹部に向かって順に連続して形成された、軸方向に直状に延びる円柱表面部と、該円柱表面部の該蛇腹部側の端部から該蛇腹部に向かって径方向外方に傾斜又は湾曲して延びる傾斜／湾曲面部と、該傾斜／湾曲面部の該蛇腹部側の端部から径方向外方に直状に延びる縦壁面部とを有していることを特徴とする等速ジョイント用ブーツ。
【請求項２】
前記縦壁面部の高さをａ、前記クランプ溝の中心軸Ｌからの距離をＤとしたとき、下記（１）に示す関係式を満たすことを特徴とする請求項１記載の等速ジョイント用ブーツ。
０．０２２≦ａ／Ｄ≦０．１４５              …（１）
【請求項３】
前記円柱表面部の軸方向長さをｂ、前記クランプ溝の中心軸Ｌからの距離をＤとしたとき、下記（２）に示す関係式を満たすことを特徴とする請求項１又は２記載の等速ジョイント用ブーツ。
０．０７３≦ｂ／Ｄ≦０．２９１              …（２）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は等速ジョイント用ブーツに関し、より詳しくは前輪駆動車のドライブシャフト用ジョイントなどに不可欠な等速ジョイントに被覆され、等速ジョイントのジョイント部への水や埃の侵入を阻止する等速ジョイント用ブーツに関する。
【背景技術】
【０００２】
等速ジョイントのジョイント部はグリースが封入された蛇腹形状のブーツで覆われ、水や埃の侵入を阻止することによって大角度で滑らかな回転が維持されている。この等速ジョイント用ブーツは、ジョイントアウターレースなどに締結される大径筒部と、大径筒部より小径でシャフトに締結される小径筒部と、大径筒部と小径筒部を一体的に連結する略三角錐台形状の蛇腹部とから構成されている。そして使用時には、ジョイントアウターレースなどとシャフトのなす角度（ジョイント角）の変化に応じて蛇腹部が変形するため、その角度が大きくなってもブーツによってジョイント部を確実にシールすることができる。
【０００３】
ところが、上記ジョイント角が小さくなって、蛇腹部が２０度程度以下の小角度に屈曲しながら回転すると、小径筒部にかかる応力と、蛇腹部の谷部にかかる応力とが同程度になることがある。そうすると、蛇腹部との境界付近の小径筒部に、早期に亀裂が生じる場合がある。なお、蛇腹部の屈曲角度が大きいときは、小径筒部と比べて蛇腹部に大きな応力がかかり、蛇腹部で亀裂が発生する。このため、蛇腹部が２０度程度以下の小角度に屈曲する場合であっても、小径筒部の亀裂発生を抑えることができる、耐久性に優れた等速ジョイント用ブーツが望まれる。
【０００４】
そこで、特許文献１には、蛇腹部との境界付近の小径筒部に発生する亀裂を抑制する技術が開示されている。
【０００５】
この技術では、図７に示されるように、小径筒部９０の外周面に形成されたクランプ溝（締め付け具が外装される溝）９１の蛇腹部９２側肩部９３が全周にわたって切り欠かれており、これにより肩部９３に周方向に延びる切欠部９４が形成されている。そして、このような切欠部９４の存在により、肩部９３のボリュームが低減されるので、クランプ溝９１の蛇腹部９２側の端部にかかる応力を緩和することができ、ブーツの耐久性を向上させることができる、と記載されている。
【特許文献１】特開２００３−３２９１３６号公報（図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の等速ジョイント用ブーツによっても、蛇腹部が小角度に屈曲するときの応力による、小径筒部における亀裂発生を必ずしも十分には抑えることができない。
【０００７】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、蛇腹部が小角度に屈曲するときの応力により小径筒部に亀裂が発生することを効果的に抑えることのできる等速ジョイント用ブーツを提供することを解決すべき技術課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明の等速ジョイント用ブーツは、シャフトに保持され、締め付け具が外装されるクランプ溝が外周面に形成された小径筒部と、該小径筒部と離間して同軸的に配置され該小径筒部より大径の大径筒部と、該小径筒部と該大径筒部とを一体に連結する全体の外形状が略円錐台形状の蛇腹部とからなる等速ジョイント用ブーツにおいて、前記小径筒部は、前記クランプ溝の該蛇腹部側の側壁面から前記蛇腹部に向かって順に連続して形成された、軸方向に直状に延びる円柱表面部と、該円柱表面部の該蛇腹部側の端部から該蛇腹部に向かって径方向外方に傾斜又は湾曲して延びる傾斜／湾曲面部と、該傾斜／湾曲面部の該蛇腹部側の端部から径方向外方に直状に延びる縦壁面部とを有していることを特徴とするものである。
【０００９】
この等速ジョイント用ブーツは、小径筒部が、クランプ溝の蛇腹部側の側壁面から蛇腹部に向かって順に連続して形成された、軸方向に直状に延びる円柱表面部と、この円柱表面部の端部から蛇腹部に向かって径方向外方に傾斜又は湾曲して延びる傾斜／湾曲面部と、この傾斜／湾曲面部の端部から径方向外方に直状に延びる縦壁面部とを有している。これら円柱表面部、傾斜／湾曲面部及び縦壁面部の応力緩和作用により、小径筒部の特定箇所に応力集中することを抑えることができるので、蛇腹部が小角度に屈曲するときの応力により小径筒部に亀裂が発生することを効果的に抑えることが可能となる。
【００１０】
すなわち、蛇腹部が小角度に屈曲するときは、主に蛇腹部と小径筒部との境界付近における小径筒部に応力が集中し、この境界付近の小径筒部に亀裂が発生し易い。この点、本発明の等速ジョイントブーツでは、この亀裂が発生し易い応力集中部位付近に縦壁面部が設けられているので、表面積の増大により応力集中を緩和させることができる。
【００１１】
また、クランプ溝に締め付け具が締め付けられた状態で、蛇腹部が小角度に屈曲すれば、締め付け具付近と蛇腹部との間で大きな応力集中が起こりうる。この点、本発明では、蛇腹部から小径筒部側に伝わる応力は主に縦壁面部や傾斜／湾曲面部により効果的に分断又は吸収される一方、クランプ溝側の応力は軸方向に延びる円柱表面部により特に有効に吸収される。したがって、縦壁面部、傾斜／湾曲面部及び円柱表面部の三者が一体となって有効な応力緩和作用を果たしうる。
【００１２】
よって、本発明によれば、蛇腹部が小角度に屈曲するときの応力により小径筒部に亀裂が発生することを効果的に抑えることが可能となる。
【００１３】
本発明の等速ジョイント用ブーツは、好適な態様において、前記縦壁面部の高さをａ、前記クランプ溝の中心軸Ｌからの距離をＤとしたとき、下記（１）に示す関係式を満たす。
【００１４】
０．０２２≦ａ／Ｄ≦０．１４５              …（１）
ここに、前記クランプ溝の中心軸Ｌからの距離Ｄとは、小径筒部に設けられたクランプ溝の外周面と小径筒部の中心軸Ｌとがなす距離（すなわち、小径筒部に設けられたクランプ溝の外径の半分の値）を意味する（以下、同様。）。
【００１５】
このように縦壁面部の高さａが特定範囲に設定されていれば、蛇腹部が小角度に屈曲したときの応力集中による亀裂の発生を極めて効果的に防止することが可能となる。縦壁面部の高さａが低すぎて、上記ａ／Ｄの値が０．０２２未満、特に０．０１５以下になると、縦壁面部を設けたことによる効果が不十分となる。一方、縦壁面部の高さａが高すぎて、上記ａ／Ｄの値が０．１４５を超え、特に０．１８２以上になると、この縦壁面部付近の剛性が高くなりすぎて、小径筒部近傍の蛇腹部の動きを阻害する。このため、蛇腹部全体としても滑らかな動きが阻害され、応力集中により蛇腹部に亀裂が発生しやすくなる。
【００１６】
さらに、本発明の等速ジョイント用ブーツは、好適な態様において、前記円柱表面部の軸方向長さをｂ、前記クランプ溝の中心軸からの距離をＤとしたとき、下記（２）に示す関係式を満たす。
【００１７】
０．０７３≦ｂ／Ｄ≦０．２９１              …（２）
円柱表面部の軸方向長さｂが短すぎて、上記ｂ／Ｄの値が０．０７３未満になると、円柱表面部を設けたことによる効果が不十分となる。一方、円柱表面部の軸方向長さｂが長すぎて、上記ｂ／Ｄの値が０．２９１を超えると、縦壁面部の剛性が高くなりすぎて、小径筒部近傍の蛇腹部の動きを阻害する。なお、円柱表面部の軸方向長さｂは１〜４ｍｍ程度であることが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ具体的に説明する。
【００１９】
（実施形態）
図１に本実施形態に係る等速ジョイント用ブーツの軸線に沿った縦断面図を、図２に図１の丸Ａで囲まれた部分を拡大した部分断面図を、図３に図１の丸Ｂで囲まれた部分を拡大した部分断面図を示す。
【００２０】
この等速ジョイント用ブーツは、小径筒部１と、小径筒部１と離間して同軸的に配置された小径筒部１より大径の大径筒部２と、小径筒部１と大径筒部２とを一体に連結する全体の外形状が略円錐台形状の蛇腹部３とから構成され、大径筒部２及び蛇腹部３は熱可塑性エラストマーからブロー成形により形成され、小径筒部１は熱可塑性エラストマーから射出成形により蛇腹部３と一体的に製造されている。なお、熱可塑性エラストマーとしてはＴＰＥやＴＰＯ等を採用可能だが、本実施形態では、ＴＰＥを採用した。
【００２１】
小径筒部１、大径筒部２及び蛇腹部３は、負荷が作用しない状態において、それぞれ中心軸Ｌに対して同軸に位置している。また蛇腹部３は、小径筒部１側から順に第１山部３０、第１谷部３１、第２山部３２、第２谷部３３、第３山部３４、第３谷部部３５、第４山部３６、第４谷部３７……というように、山部及び谷部が交互に形成されている。
【００２２】
小径筒部１の外周表面には締め付け具としての金属バンド又はクランプが係合するクランプ溝１０が形成されている（図２参照）。そして、小径筒部１は、このクランプ溝１０の蛇腹部３側の側壁面１１から蛇腹部３に向かって順に連続して形成された、軸方向に直状に延びる円柱表面部１２と、この円柱表面部１２の蛇腹部３側の端部から蛇腹部３に向かって径方向外方に傾斜して延びる傾斜面部１３と、この傾斜面部１３の蛇腹部３側の端部から径方向外方で略軸直角方向に直状に延びる縦壁面部１４とを有している。
【００２３】
ここに、本実施形態では、円柱表面部１２の軸方向長さｂが１．７ｍｍ、傾斜面部１３の中心軸Ｌに対する傾斜角が約４５度、縦壁面部１４の高さａが０．６ｍｍ、クランプ溝１０の中心軸Ｌからの距離Ｄが１３．７５ｍｍにそれぞれ設定されている。そして、ｂ／Ｄの値が０．１２４、ａ／Ｄの値が０．０４４とされている。
【００２４】
なお、大径筒部２の外周表面にも金属バンド又はクランプが係合するクランプ溝２０が形成されている（図３参照）。そして、大径筒部２の第６谷部４１側の端部には、中心軸Ｌと平行な円柱表面をもつ肩部２１が形成されている。また、肩部２１の端部から第６谷部４１に連接する部分には、肩部２１から第６谷部４１に向かって傾斜する傾斜面２２をもつ円錐台形状のテーパ部２３が形成されている。
【００２５】
また、この等速ジョイント用ブーツは、小径筒部１がシャフトに嵌着されるとともに、大径筒部２がジョイントアウターレースに嵌着されて使用に供される。
【００２６】
（比較例）
図４に比較例の等速ジョイント用ブーツの要部拡大断面図を示す。このブーツは、縦壁面部１４を設けないこと以外は、実施形態と同一形状であり、同一材料から同様に製造された。
【００２７】
（ＦＥＡ解析による小角度時の応力評価）
上記実施形態及び比較例に係る等速ジョイント用ブーツについて、ＦＥＡ（有限要素法）解析により、ジョイント角（ジョイントアウターレースとシャフトのなす角度）が２０度となるように蛇腹部３が屈曲変形したときに、小径筒部１にかかる応力と、蛇腹部３にかかる応力とについて、シミュレーションを行った。
【００２８】
その結果を図５に示すように、本実施形態では、小径筒部１の応力が蛇腹部３の応力と比較して２０％程度、低減していたのに対し、比較例では、小径筒部１の応力と蛇腹部３の応力とが同程度であった。これにより、蛇腹部３が小角度に屈曲するときに小径筒部３にかかる応力が、縦壁面部１４の存在により低減されることが確認された。
【００２９】
（耐久試験評価）
上記実施形態及び比較例に係る等速ジョイント用ブーツについて、耐久性試験を行った。この耐久性試験は、雰囲気温度：９０℃、ジョイント角：２０度、回転数：１３００r.p.m.の条件で行った。
【００３０】
その結果を図６に示すように、本実施形態では、１５００時間後に蛇腹部３で破損したのに対し、比較例では、３００時間後に小径筒部１で破損してしまった。
【００３１】
（縦壁面部の高さａの評価）
前記実施形態において、縦壁面部１４の高さａを０．２〜２．５ｍｍの範囲で種々変更することにより、ａ／Ｄの値を０．０１５〜０．１８２の範囲で種々変更して、上述した条件の耐久性試験を行った。その結果を表１に示す。なお、表１の判定では、目標時間（２８０時間）をクリアするか否かにかかわらず、小径筒部１で破損したときは×とし、目標時間（２８０時間）をクリアし、かつ、蛇腹部３で破損したときは○とした。
【００３２】
【表１】
2006250335.tif 000003
【００３３】
表１からも明らかなように、縦壁面部１４の高さをａ、クランプ溝１０の中心軸Ｌからの距離をＤとしたとき、縦壁面部１４の高さａが０．３〜２．０ｍｍの範囲にあり、ａ／Ｄの値が０．０２２〜０．１４５の範囲にあれば、小径筒部１での破損を効果的に抑えることができ、好ましいことがわかる。また、縦壁面部１４の高さａが０．６ｍｍであり、ａ／Ｄの値が０．０４４であれば、小径筒部１での破損を抑える効果が特に大きいことがわかる。このため、縦壁面部１４の高さａは０．５〜１．０ｍｍ程度の範囲にあり、ａ／Ｄの値は０．０３６〜０．０７３程度の範囲にあれば、より好ましいことがわかる。
【００３４】
なお、上述の実施形態において、傾斜面部１３の代わりに緩やかに湾曲した湾曲面部とした場合も、同様の効果が得られると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態に係る等速ジョイント用ブーツの軸線に沿った縦断面図である。
【図２】本実施形態に係り、図１の丸Ａで囲まれた部分を拡大した部分断面図である。
【図３】本実施形態に係り、図１の丸Ｂで囲まれた部分を拡大した部分断面図である。
【図４】比較例の等速ジョイント用ブーツの部分断面図である。
【図５】本実施形態及び比較例に係る等速ジョイント用ブーツについて、ＦＥＡ解析により小角度時の応力を評価した結果を示す図である。
【図６】本実施形態及び比較例に係る等速ジョイント用ブーツについて、耐久性試験を行った結果を示す図である。
【図７】従来の等速ジョイント用ブーツの部分断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…小径筒部                  ２…大径筒部
３…蛇腹部                  １０…クランプ溝
１２…円柱表面部              １３…傾斜面部
１４…縦壁面部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2006250335.tif 000007
【図５】
2006250335.tif 000008
【図６】
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【図７】
2006250335.tif 000010