(57)【要約】【課題】蛇腹部全体で応力を緩和し、バックリングを防止する。【解決手段】第１谷部，第１山部，第２谷部，第２山部，第３谷部，第３山部，第４谷部，第４山部，第５谷部，第５山部，第６谷部，第６山部がこの順で連続してなる蛇腹部の、第２山部と第３山部との外径差，第３山部と第４山部との外径差，及び第４山部と第５山部との外径差のうちいずれか一つを、他の互いに隣接する山部どうしの外径差より大きくした。圧縮側で複数の山部が一ヶ所に重なるのが防止できるので、圧縮側及び伸長側の応力を低減することができる。【選択図】　図１
2004125085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大径の第１筒部と、該第１筒部と離間して同軸的に配置され該第１筒部より小径でシャフトに保持される第２筒部と、該第１筒部と該第２筒部を一体的に連結する略円錐台形状の蛇腹部と、よりなる等速ジョイント用ブーツにおいて、
該蛇腹部は該第１筒部側から順に第１谷部，第１山部，第２谷部，第２山部，第３谷部，第３山部，第４谷部，第４山部，第５谷部，第５山部，第６谷部，第６山部が連続してなり、
該第２山部，該第３山部，該第４山部，及び該第５山部は等ピッチであり、
該第２山部と該第３山部との外径差，該第３山部と該第４山部との外径差，及び該第４山部と該第５山部との外径差のうちいずれか一つが、他の互いに隣接する山部どうしの外径差より大きい大差部を構成することを特徴とする等速ジョイント用ブーツ。
【請求項２】
前記蛇腹部の中心軸を含む平面で切断した断面において、前記大差部から前記第１筒部側に続く二つの山部の頂点を結ぶ直線ｌ１　の該中心軸に対する角度θ１　と、前記大差部から前記第２筒部側に続く二つの山部の頂点を結ぶ直線ｌ２　の該中心軸に対する角度θ２　がそれぞれ２０゜±５゜である請求項１に記載の等速ジョイント用ブーツ。
【請求項３】
前記大差部を構成する一対の山部の外径の比の値が１．０５〜２．００である請求項１に記載の等速ジョイント用ブーツ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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ブーツに関する。
【０００２】
【従来の技術】
等速ジョイントのジョイント部は従来より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保持される大径の第１筒部と、第１筒部より小径でシャフトに保持される第２筒部と、第１筒部と第２筒部を一体的に連結する略円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の変化に応じて蛇腹部が変形するため、その作動角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】
従来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の中心軸とシャフトの中心軸とのなす作動角の変化への追従を容易とし、蛇腹部に発生する応力を小さくするために、蛇腹部の山部の外径が比較的大型に形成されている。ところが近年、自動車の軽量化が求められ、車体サイズのコンパクト化に伴って等速ジョイント用ブーツにも形状のコンパクト化が求められている。
【０００４】
等速ジョイント用ブーツのコンパクト化には、蛇腹部の外径を縮小することが必要不可欠である。しかし蛇腹部の外径を縮小すると、その分山谷間の膜長が短くなり、谷部の応力が増大するとともに、隣接する山部どうしの接触圧が大きくなって耐久性が低下するという不具合があった。
【０００５】
そこで実開平０６−０８７７７６号公報には、略円錐台形状の蛇腹部をもつ樹脂製ＣＶＪブーツにおいて、小径側の山谷群の山谷径差を大径側の山谷群の山谷径差より小さくすることが記載されている。このように構成することで、作動角が大きくつけられても、圧縮側における山谷径差の小さな小径側の山谷群の展開長は少なく、その分だけ大径側の山谷群の山部どうしが圧縮されるのを助長することがないので、その部分における接触圧を低減することができ、耐久性が向上する。
【０００６】
しかしながら、上記公報に記載のＣＶＪブーツの蛇腹部においては、大径側の山谷径差が大きいことから、作動角が大きくなったときに、大径側から二つ目の第２谷部がインボードジョイントアウターレースとシャフトの間に噛み込まれる場合があった。このように谷部が噛み込まれると谷部に大きな力が作用し、これが繰り返されると谷部の損傷によりシール性が損なわれる。したがってブーツを頻繁に交換せざるを得ず、寿命が短いという問題が生じる。
【０００７】
そこで特開２００１−０６５５９４号公報には、大径の第１筒部側から順に第１谷部、第１山部、第２谷部、第２山部、第３谷部、第３山部・・・と複数の山部及び谷部が交互に連続してなり、第１山部の外径は第１筒部の外径と略同一であって、中心軸を含む平面で切断した断面における第１山部の頂点から第２谷部を通過して第２山部の頂点を結ぶ線の長さは第２山部の頂点から第３谷部を通過して第３山部の頂点を結ぶ線の長さとほぼ等しく、第２谷部の深さ（ｈ）は第３谷部の深さ（Ｈ）に対してＨ／１．３　≦ｈ≦Ｈ／１．１　の範囲にある蛇腹部をもつ等速ジョイント用ブーツが開示されている。
【０００８】
この等速ジョイント用ブーツによれば、作動角が５０゜程度まで大きくなっても、圧縮側における第２谷部の噛み込みを防止することが可能となり、損傷によるシール性の低下を確実に阻止することができる。
【０００９】
【特許文献１】実開平０６−０８７７７６号
【特許文献２】特開２００１−０６５５９４号
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが特開２００１−０６５５９４号公報に記載の等速ジョイント用ブーツの蛇腹部においては、第１山部の膜長（中心軸を含む平面で切断した断面における第１谷部から第２谷部までの長さ）が短いために、作動角が大きい時の伸長側（２軸の交差角の広い方）で第１山部に反転（バックリング）が生じる恐れがあった。
【００１１】
このようなバックリングを防止するには、少なくとも第１山部の肉厚を厚くすることが有効であるが、そうすると蛇腹部の剛性が高くなり、使用時に発生する内部応力が大きくなって耐久性が低下するという不具合がある。
【００１２】
また特開２００１−０６５５９４号公報に記載の等速ジョイント用ブーツの蛇腹部においては、各山部の頂点がほぼ一直線上に位置していた。そのため作動角が大きい時の圧縮側では、複数の山部が一ヶ所に重なり合い、圧縮側の応力が大きいという不具合もあった。圧縮側の応力が大きいと伸長側の応力も大きくなるため、これによって上記バックリングが生じ易くなるという問題もある。
【００１３】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、蛇腹部の肉厚を厚くすることなく、蛇腹部全体で応力を緩和できるようにすることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の等速ジョイント用ブーツの特徴は、大径の第１筒部と、第１筒部と離間して同軸的に配置され第１筒部より小径でシャフトに保持される第２筒部と、第１筒部と第２筒部を一体的に連結する略円錐台形状の蛇腹部と、よりなる等速ジョイント用ブーツにおいて、
蛇腹部は第１筒部側から順に第１谷部，第１山部，第２谷部，第２山部，第３谷部，第３山部，第４谷部，第４山部，第５谷部，第５山部，第６谷部，第６山部が連続してなり、
第２山部，第３山部，第４山部，及び第５山部は等ピッチであり、
第２山部と第３山部との外径差，第３山部と第４山部との外径差，及び第４山部と第５山部との外径差のうちいずれか一つが、他の互いに隣接する山部どうしの外径差より大きい大差部を構成することにある。
【００１５】
上記した等速ジョイント用ブーツでは、蛇腹部の中心軸を含む平面で切断した断面において、大差部から第１筒部側に続く二つの山部の頂点を結ぶ直線ｌ１　の中心軸に対する角度θ１　と、大差部から第２筒部側に続く二つの山部の頂点を結ぶ直線ｌ２　の中心軸に対する角度θ２　がそれぞれ２０゜±５゜であることが望ましい。
【００１６】
また大差部を構成する一対の山部の外径の比の値が、１．０５〜２．００であることが望ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の等速ジョイント用ブーツの蛇腹部では、第２山部と第３山部との外径差，第３山部と第４山部との外径差，及び第４山部と第５山部との外径差のうちいずれか一つが、他の互いに隣接する山部どうしの外径差より大きい大差部を構成している。このように構成することで、作動角が中程度あるいは大きい時の圧縮側では、大差部において外径の大きい側の山部が外径の小さい山部の外側へ押し出されるため、複数の山部が一ヶ所に重なるのが防止でき、圧縮側の応力を低減することができる。そして作動角が大きい時の伸長側では、圧縮側での応力低減により伸長側でも応力が低減されるため、第１山部のバックリングも防止できる。
【００１８】
大差部において、外径が大きい山部の外径は外径が小さい山部の外径の１．０５〜２．００倍とするのが望ましく、１．０５〜１．２０の範囲とするのがさらに望ましい。外径比をこの範囲とすることで、上記作用がより確実に奏される。外径比が１．０５倍未満であると、作動角が中程度あるいは大きい時の圧縮側において複数の山部が一ヶ所に重なるようになり、圧縮側の応力を低減することが困難となる。また外径比が２．００倍を超えると、蛇腹部全体の外径が大きくなりコンパクト化に反するため好ましくない。
【００１９】
大差部を構成するのは、第２山部と第３山部との外径差，第３山部と第４山部との外径差，及び第４山部と第５山部との外径差のうちいずれか一つであるが、第３山部と第４山部とで大差部を構成するのが特に好ましい。このようにすれば、発生する応力を第４谷部を中心とする両側に効果的に分散することができるので、局部的な変形をより防止することができ耐久性が向上する。
【００２０】
そして本発明においては、第２山部，第３山部，第４山部，及び第５山部は等ピッチとする。このように設定することで、局部的に極端に変形するのが防止されて蛇腹部全体での応力緩和が可能となる。
【００２１】
また蛇腹部の中心軸線を含む平面で切断した断面において、図１にも示すように、大差部から第１筒部側に続く二つの山部の頂点を結ぶ直線ｌ１　の中心軸線Ｌに対する角度θ１　と、大差部から第２筒部側に続く二つの山部の頂点を結ぶ直線ｌ２　の中心軸線Ｌに対する角度θ２　がそれぞれ２０゜±５゜であることが望ましい。これによりコンパクト化と応力緩和性のバランスが向上する。
【００２２】
さらに、大差部から第１筒部側の山部の外径と谷部の外径の比（山径／谷径）は１．２５〜１．３０であることが望ましく、大差部から第２筒部側の山部の外径と谷部の外径の比（山径／谷径）は１．２１〜１．３０であることが望ましい。これによりコンパクト化と応力緩和性のバランスが向上する。
【００２３】
第１山部の外径は、コンパクト化のためにできるだけ小さくすることが好ましく、他の山部どうしの関係からは独立したものとなる。第２山部の外径と同等若しくは僅かに大きい程度とすることが好ましい。
【００２４】
第１谷部の外径は、第１谷部がインボードジョイントアウターレースとシャフトの間に噛み込まれるのを防止するために、インボードジョイントアウターレースの内径と同等以上とすることが望ましい。
【００２５】
したがって本発明の等速ジョイント用ブーツでは、蛇腹部の応力緩和特性に優れているので、蛇腹部の肉厚を　１．０±　０．２ｍｍと薄くしてもバックリングの恐れがない。これにより変形がさらに容易となるとともに、より軽量化を達成することができる。
【００２６】
上記した構成以外においては、本発明の等速ジョイント用ブーツは従来と同様に構成することができる。その材質としてはＴＰＥ，ＴＰＯなどの熱可塑性エラストマーなどが用いられ、一般にはブロー成形法にて製造することができる。
【００２７】
【実施例】
以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明する。
【００２８】
（実施例）
図１に本実施例の等速ジョイント用ブーツの半部断面で示す正面図を示す。この等速ジョイント用ブーツは、第１筒部１と、第１筒部１より小径の第２筒部２と、第１筒部１と第２筒部２を一体的に連結する略円錐台形状の蛇腹部３とから構成され、第１筒部１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、第２筒部２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。
【００２９】
蛇腹部３は、第１筒部１側から順に第１谷部１０、第１山部１１、第２谷部１２、第２山部１３、第３谷部１４、第３山部１５、第４谷部１６、第４山部１７、第５谷部１８、第５山部１９、第６谷部２０、第６山部２１が形成され、山部及び谷部が交互に形成されている。
【００３０】
表１に、この等速ジョイント用ブーツの寸法値を示す。なお全長は　１０３．３ｍｍであり、蛇腹部３の肉厚は　１．０ｍｍであって、第１筒部１及び第２筒部２の外径は最大外径を示し、間隔とは谷部の最小外径位置と山部の最大外径位置との中心軸線Ｌに平行方向の距離を示している。
【００３１】
【表１】
2004125085.tif 000003
【００３２】
第１山部１１の外径は、第１筒部１の最大外径より僅かに大きく形成されている。第２山部１３と第３山部１５の頂点を結ぶ直線ｌ１　は、蛇腹部３の中心軸線Ｌに対して２０゜傾斜している。また第４山部１７，第５山部１９及び第６山部２１の頂点は直線ｌ２　上に位置し、直線ｌ２　も蛇腹部３の中心軸線Ｌに対して２０゜傾斜している。つまり直線ｌ１　と直線ｌ２　とは互いに平行な位置関係にある。
【００３３】
そして第３山部１５と第４山部１７の外径差は１２．０ｍｍであって、第２山部１３と第３山部１５との外径差（　８．０ｍｍ）、第４山部１７と第５山部１９との外径差（　６．８ｍｍ）、及び第５山部１９と第６山部２１との外径差（　８．０ｍｍ）より大きく、直線ｌ２　は直線ｌ１　より中心軸線Ｌとの距離が短くなっている。つまり第３山部１５，第４谷部１６，第４山部１７で大差部が構成され、第３山部１５の外径は第４山部１７の外径の１．１９倍である。
【００３４】
第２山部１３と第２谷部１２との外径比は１．２９であり、第３山部１５と第３谷部１４との外径比は１．２５である。また第４山部１７と第４谷部１６の外径比は１．２１であり、第５山部１９と第５谷部１８の外径比は１．３０であり、第６山部２１と第６谷部２０との外径比は１．３０である。
【００３５】
また第１山部１１は、上記した関係から外れて独立し、第３山部１５の外径は第４山部１７の外径の１．１９倍となっている。さらに第２山部１３，第３山部１５，第４山部１７及び第５山部１９は等ピッチに形成されている。
【００３６】
（比較例）
図２及び図３に比較例の等速ジョイント用ブーツを示す。この等速ジョイント用ブーツは、特開２００１−０６５５９４号公報に記載の等速ジョイント用ブーツである。
【００３７】
蛇腹部３は、第１筒部１側から順に第１谷部１０、第１山部１１、第２谷部１２、第２山部１３、第３谷部１４、第３山部１５、第４谷部１６、第４山部１７、第５谷部１８、第５山部１９が形成され、山部及び谷部が交互に形成され、各山部の頂点を結ぶ線は直線となっている。
【００３８】
第１山部１１の外径は、第１筒部１の最大外径と同一に形成されている。そして中心軸を含む平面で切断した断面における第１山部１１の頂点（Ｐ１　）から第２谷部１２の底点（Ｐ２　）を通過して第２山部１３の頂点（Ｐ３　）を結ぶ線（Ｐ１　−Ｐ２　−Ｐ３　）の長さは、第２山部１３の頂点（Ｐ３　）から第３谷部１４の底点（Ｐ４　）を通過して第３山部１５の頂点（Ｐ５　）を結ぶ線（Ｐ３　−Ｐ４　−Ｐ５　）の長さと等しくされている。すなわち第１山部１１−第２谷部１２−第２山部１３の間の膜長は、第２山部１３−第３谷部１５−第３山部１５の間の膜長と等しくされている。なお、第４山部１７−第５谷部１８−第５山部１９の間の膜長を除いて、任意の山部から隣の山部までの間の膜長とそれに隣接する同等部分の膜長との割合がほぼ同一となるように設計されている。
【００３９】
さらに第２谷部１２の深さ（ｈ）は、第３谷部１４及びの深さ（Ｈ）に対してｈ＝Ｈ／　１．２の関係にあり、第２谷部１２は角度θ１　＝約９０゜と隣接する第１谷部１０及び第３谷部１４の角度θ２　より大きな角度となっている。
【００４０】
＜評価＞
実施例及び比較例の等速ジョイント用ブーツは、第１筒部１がジョイントアウターレースの外周表面に図示しないスナップリングによって固定され、第２筒部２がドライブシャフトの外周表面に図示しないスナップリングによって固定されて用いられる。
【００４１】
実施例及び比較例の等速ジョイント用ブーツを、作動角が小・中・大の３条件となるようにして用いた場合の変形状態をＦＥＡにて解析した。結果を図４に示す。図４より、実施例のブーツは、比較例に比べて圧縮側及び伸長側における各山部の変形状態が均一であることがわかり、バックリングも生じにくいであろうと推察される。
【００４２】
そこで実施例及び比較例のブーツをそれぞれ試験装置に配置し、作動角が小・中・大の３条件で回転駆動させたときに圧縮側に作用する応力を測定した。結果を図５に示す。また作動角が小・中・大の３条件で回転駆動させ、耐久時間を図６に示す。
【００４３】
図５及び図６より、実施例のブーツは比較例に比べて発生する応力が緩和されており、耐久性にも優れていることが明らかである。
【００４４】
【発明の効果】
すなわち本発明の等速ジョイント用ブーツによれば、蛇腹部全体で応力を緩和できるので、バックリングが防止でき耐久性が向上する。そして蛇腹部の肉厚を薄くすることができるので、軽量化も達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の等速ジョイント用ブーツの半部断面で示す正面図である。
【図２】比較例の等速ジョイント用ブーツの断面図である。
【図３】比較例の等速ジョイント用ブーツの要部拡大断面図である。
【図４】実施例及び比較例の等速ジョイント用ブーツのＦＥＡによる解析図である。
【図５】実施例及び比較例の等速ジョイント用ブーツの作動角と応力との関係を示すグラフである。
【図６】実施例及び比較例の等速ジョイント用ブーツの作動角と耐久時間との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１：第１筒部　　　　　　２：第２筒部　　　　　　３：蛇腹部
１０：第１谷部　　　　　　１１：第１山部　　　　　　１２：第２谷部
１３：第２山部　　　　　　１４：第３谷部　　　　　　１５：第３山部
１６：第４谷部　　　　　　１７：第４山部　　　　　　１８：第５谷部
１９：第５山部　　　　　　２０：第６谷部　　　　　　２１：第６山部
【図１】
2004125085.tif 000004
【図２】
2004125085.tif 000005
【図３】
2004125085.tif 000006
【図４】
2004125085.tif 000007
【図５】
2004125085.tif 000008
【図６】
2004125085.tif 000009