(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側継手部材と内側継手部材との間にトルク伝達部材を収容し、前記内側継手部材に連結されたシャフトが継手外へ延在してなる等速自在継手の、前記外側継手部材の外周と前記シャフトの中間部外周との間に配設されるブーツであって、前記外側継手部材の外周面にブーツバンドで固定される筒状の大径部、前記シャフトの外周面に固定される筒状の小径部および前記大径部と小径部との間を接続する蛇腹部を備え、前記蛇腹部は複数の山部、複数の谷部および前記山部と谷部を繋ぐ複数の斜面部で構成され、
小径部側から数えてｎ番目の山部を挟んで内面同士が対向する一対の斜面部のうち小径部側の斜面部の中央肉厚をＴn、大径部側の斜面部の中央肉厚をｔnとしたとき、少なくとも任意一対の斜面部でｔn＜Ｔnであり、かつ、それ以外の対を成す斜面部ではｔn≦Ｔnである関係と、
小径部側から数えてｎ番目の谷部の肉厚をＲn、総谷数をＮとしたとき、Ｒ1≦Ｒ2≦…≦ＲN-2＜ＲN-1≦ＲNとなる関係と、および、
小径部側から数えてｎ番目の山部の肉厚をPnとしたとき、以下の関係を満たすことを特徴とする等速自在継手用ブーツ。
蛇腹部が山部４つで構成されるとき、P2＜P1＜P3≦P4
蛇腹部が山部５つで構成されるとき、P2＜P1≦P3＜P4≦P5
蛇腹部が山部６つで構成されるとき、P2＜P1≦P3＜P4≦P5≦P6
蛇腹部が山部７つで構成されるとき、P2＜P1≦P3≦P4＜P5≦P6≦P7
蛇腹部が山部８つで構成されるとき、P2＜P1≦P3≦P4＜P5≦P6≦P7≦P8
蛇腹部が山部９つで構成されるとき、P2＜P1≦P3≦P4≦P5＜P6≦P7≦P8≦P9
【請求項２】
蛇腹部の山部を小径部側山部群と大径部側山部群に山部数で均等二分し、この際山部数が奇数の場合は中央の山部を小径部側山部群に分類したとき、前記小径部側山部群のうち小径部側から２番目の山部を除く山部肉厚は、当該山部の両側に隣接する谷部肉厚以上であり、かつ、前記大径部側山部群の山部肉厚は、当該山部の両側に隣接する谷部肉厚よりも厚い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
【請求項３】
蛇腹部の山部と谷部を繋ぐ全ての斜面部において、谷部を中心として、小径部側斜面とシャフト中心線との交差角（β）が、大径部側斜面とシャフト中心線との交差角（α）よりも小さい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。
【請求項４】
谷部断面形状がＵ字状を成していることを特徴とする請求項１から３のいずれか記載の等速自在継手用ブーツ。
【請求項５】
ＪＩＳ  Ｋ６２５３に規定されるタイプＤデュロメーターによる硬さが３５以上５０以下である熱可塑性ポリエステル系エラストマーからなる請求項１から４のいずれか記載の等速自在継手用ブーツ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか記載の等速自在継手用ブーツを装着した固定式等速自在継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のドライブシャフトなどに使用される等速自在継手を被覆するブーツに係り、特に、高作動角対応型継手に装着した場合の摩耗性や疲労性などの耐久性をより向上させ、安定したブーツ変形状態を確実に保つことのできる等速自在継手用ブーツに関する。
【背景技術】
【０００２】
等速自在継手には、内部に封入したグリースの外部への漏れ防止や、外部からの異物侵入を防止する目的でブーツが装着される。この等速自在継手用ブーツは、等速自在継手の外側継手部材の開口端部に設けたブーツ取付部に装着される大径部と、等速自在継手の内側継手部材に連結された駆動軸(シャフト)上に装着される小径部と、両取付部を一体に連結する蛇腹部から構成される。等速自在継手には、作動角を取りながら回転したり、軸方向に摺動しながら回転する機能が備わっており、その挙動に追従できるブーツの柔軟性を確保するために、蛇腹形状をしている。等速自在継手用ブーツには、クロロプレンゴム等のゴム製ブーツや熱可塑性エラストマー材を使用した樹脂ブーツがある。樹脂ブーツはゴム製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、適用が拡大している。特に、作動角を大きく取ることが必要な自動車の前輪側に使用される等速自在継手用ブーツにおいて、前記したような優れた性能を示す樹脂ブーツが主流となっている。樹脂ブーツの形状や肉厚に関しては、例えば特許文献１〜５に係る発明が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２５７１５２号公報
【特許文献２】実開平６−８２４６３号公報
【特許文献３】特開平６−１２９５３６号公報
【特許文献４】特開平７−２５９９９３号公報
【特許文献５】実開平７−１０５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
等速自在継手用ブーツは、等速自在継手が作動角を取ったり摺動したりする動きに追従するために変形する。その変形に伴い、隣接する山部が干渉することで摩耗を生じたり、谷部内面とシャフトが干渉することで摩耗する。あるいは、山部や谷部に繰り返し応力が発生することで疲労亀裂を生じたりする。それらが進行するとブーツが破損に至る場合がある。また、継手が高作動角を取ることでブーツが大きく変形し、蛇腹が円滑に折り畳まれ難くなって、蛇腹部に凹みを生じる場合がある。これらの摩耗性や疲労性などの耐久性をより向上させるとともに安定したブーツ変形状態を確実に保つことのできる設計がブーツには求められる。
【０００５】
特許文献１は、６山以上の山・谷からなる蛇腹部の剛性が、中央部分＞大径装着部寄り部分＞小径装着部寄り部分であり、谷部、山部の少なくとも一方の肉厚の大小関係が、上述の順序であることを開示している。更に、中央部分の谷部の曲率半径が他の谷部の曲率半径より大きいことを開示している。
【０００６】
特許文献２は、ブーツ蛇腹部の谷部肉厚を、大径部に向かって徐々に大きくすることを開示している。
【０００７】
特許文献３は、６〜８山からなり、大径固着部から数えて１〜４山までの肉厚を１．１〜１．６ｍｍとし、大径固着部から数えて１〜３谷までの肉厚は１山〜４山までの肉厚と略同一かやや厚めとすることを開示している。
【０００８】
特許文献４は、山部最小厚さが谷部最大厚さの２．３倍未満であり、山部最大厚さが１．２５ｍｍ未満としている。また、山部最大厚さは谷部最小厚さの０．８〜１．２５倍としている。更には、谷部にはＵ字状断面形状を有し、蛇腹全体は、３つのゾーンにより構成されることを開示している。
【０００９】
特許文献５は、蛇腹部を有するブーツで、各山部とこれに接続する各谷部との間の距離はほぼ同一であり、各谷部と該谷部から小径部側に接続する各山部との半径方向の段差比が２６〜３６％の範囲で、各山部肉厚は、該山部に接続する各谷部肉厚の６０〜１００％の範囲にあることを開示している。
【００１０】
しかし、上述のブーツでは、摩耗性、疲労性において、十分な性能を発揮できるとは言えない。また、安定したブーツ変形状態を確保することも困難で、特に高作動角時には蛇腹部に凹みを生じる場合がある。これらを解消するためには、コンパクトさに欠けたブーツ設計を取らざるを得ないことになる。
本発明は高作動角対応型等速自在継手に使用する場合のブーツの摩耗性や疲労性、さらには蛇腹部の凹みなどを防止し、もって等速自在継手用ブーツの耐久性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するため、請求項１の等速自在継手用ブーツは、外側継手部材と内側継手部材との間にトルク伝達部材を収容し、前記内側継手部材に連結されたシャフトが継手外へ延在してなる等速自在継手の、前記外側継手部材の外周と前記シャフトの中間部外周との間に配設されるブーツであって、前記外側継手部材の外周面にブーツバンドで固定される筒状の大径部、前記シャフトの外周面に固定される筒状の小径部および前記大径部と小径部との間を接続する蛇腹部を備え、前記蛇腹部は複数の山部、複数の谷部および前記山部と谷部を繋ぐ複数の斜面部で構成され、小径部側から数えてｎ番目の山部を挟んで内面同士が対向する一対の斜面部のうち小径部側の斜面部の中央肉厚をＴn、大径部側の斜面部の中央肉厚をｔnとしたとき、少なくとも任意一対の斜面部でｔn＜Ｔnであり、かつ、それ以外の対を成す斜面部ではｔn≦Ｔnである関係と、小径部側から数えてｎ番目の谷部の肉厚をＲn、総谷数をＮとしたとき、Ｒ1≦Ｒ2≦…≦ＲN-2＜ＲN-1≦ＲNとなる関係と、および、小径部側から数えてｎ番目の山部の肉厚をPnとしたとき、以下の関係を満たすことを特徴とする。
蛇腹部が山部４つで構成されるとき、P2＜P1＜P3≦P4…（１）、
蛇腹部が山部５つで構成されるとき、P2＜P1≦P3＜P4≦P5…（２）、
蛇腹部が山部６つで構成されるとき、P2＜P1≦P3＜P4≦P5≦P6…（３）、
蛇腹部が山部７つで構成されるとき、P2＜P1≦P3≦P4＜P5≦P6≦P7…（４）、
蛇腹部が山部８つで構成されるとき、P2＜P1≦P3≦P4＜P5≦P6≦P7≦P8…（５）、
蛇腹部が山部９つで構成されるとき、P2＜P1≦P3≦P4≦P5＜P6≦P7≦P8≦P9…（６）
【００１２】
本発明は基本的に山部が４つから９つのブーツに適用するが、山部が１０以上のブーツにも同様に適用可能である。その場合、前記（１）〜（６）の関係式であらわされる法則を１０以上の山部を有するブーツにも適用する。
【００１３】
（１）〜（６）の関係式の考え方は以下の通りである。すなわち、複数の山部を小径部側の山部と大径部側の山部に２つの群に分類し、この際、総山数が奇数の場合、中間に位置する山部は小径部側の山部とし、その山部肉厚は、小径部側山部群肉厚＜大径部側山部群肉厚であり、かつ、大径部側山部肉厚は、大径部側に行くに従い、その手前の山部肉厚と同じか、厚くなければならない。更に、小径部側から２番目の２山肉厚P２は、最も薄い肉厚でなければならない。以上の規則性から、例えば４山構造の場合、P２＜P１＜P３≦P４となる（前記（１）式）。５山構造の場合、P２＜P１≦P３＜P４≦P５（前記（２）式）となる。６山構造では、P２＜P１≦P３＜P４≦P５≦P６（前記（３）式）となる。このような考え方で前記関係式が導かれている。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、蛇腹部の山部を小径部側山部群と大径部側山部群に山部数で均等二分し、この際山部数が奇数の場合は中央の山部を小径部側山部群に分類したとき、前記小径部側山部群のうち小径部側から２番目の山部を除く山部肉厚は、当該山部の両側に隣接する谷部肉厚以上であり、かつ、前記大径部側山部群の山部肉厚は、当該山部の両側に隣接する谷部肉厚よりも厚いことを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、蛇腹部の山部と谷部を繋ぐ全ての斜面部において、谷部を中心として、小径部側斜面とシャフト中心線との交差角（β）が、大径部側斜面とシャフト中心線との交差角（α）よりも小さいことを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項１から３のいずれかの発明において、谷部断面形状がＵ字状を成していることを特徴とする。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項１から４のいずれかの発明において、ＪＩＳ  Ｋ６２５３に規定されるタイプＤデュロメーターによる硬さが３５以上５０以下である熱可塑性ポリエステル系エラストマーでブーツを構成したものである。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項１から５のいずれかのブーツを装着した固定式等速自在継手である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、等速自在継手が作動角を取った時に、ブーツが変形した際の山部同士の干渉圧や、谷部とシャフトとの干渉圧、そしてブーツ谷部への応力集中を効果的に分散させて均等化を図ることができ、ブーツの摩耗性や疲労性を向上できる。更に、高作動角時でもブーツが柔軟に変形しながら形状をしっかり保つことができ、蛇腹部の凹みを防止することができる。これらの効果により、より優れた耐久性を有する等速自在継手用ブーツを得ることが可能となり、あるいは、同等の耐久性を有した状態では、ブーツ全体のコンパクト化を達成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図１に基づいて説明する。
図１は本発明の実施形態に係る等速自在継手用ブーツ１の半断面を示す。ブーツ１の全体概略形状は従来とほぼ同様であって、等速自在継手の外側継手部材の外周面に固定される大径部１ａと、等速自在継手のシャフト外周面に固定される小径部１ｂと、大径部と小径部の間を接続する蛇腹部１ｃでブーツ１が構成される。このブーツ１は熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）等の樹脂材料から成形したものである。
【００２１】
蛇腹部１ｃは４つから９つ程度の山部５と、その山部５間の谷部６、そして山部５と谷部６を繋ぐ斜面７から成る。また、最も大径部側の谷部６は、大径部１ａと繋がれた大径肩部１ｄと称する部分と斜面７ａを介して繋がれている。なお、大径肩部１ｄは山部５と区別している。
【００２２】
山部５は小径部１ｂ側から順番に１山、２山、…と称することとし、谷部６は小径部１ｂ側から順番に１谷、２谷、…と称することとする。１山の垂直方向肉厚を『P１』、２山の垂直方向肉厚を『P２』、以下同様に称す。また、１谷の垂直方向肉厚を『Ｒ１』、２谷の垂直方向肉厚を『Ｒ２』、以下同様に称す。更に、２山の小径部側斜面中央付近の肉厚を『Ｔ２』、２山の大径部側斜面中央付近の肉厚を『ｔ２』、３山の小径部側斜面中央付近の肉厚を『Ｔ３』、３山の大径部側斜面中央付近の肉厚を『ｔ３』、以下同様に称す。
本発明のブーツは、Ｔ２≧ｔ２、Ｔ３≧ｔ３、Ｔ４≧ｔ４、…であって、かつ、少なくとも一箇所において、小径部側斜面中央付近の肉厚は、その大径部側斜面中央付近の肉厚よりも厚くなければならない。
【００２３】
また、谷部肉厚は、Ｒ１≦Ｒ２≦Ｒ３≦Ｒ４≦Ｒ５≦…であり、かつ、大径部側から２つの谷部肉厚は、それ以外の谷部肉厚よりも厚くなければならない。つまり、４つの谷部６で構成される場合は、Ｒ１≦Ｒ２＜Ｒ３≦Ｒ４であり、５つの谷部６で構成される場合は、Ｒ１≦Ｒ２≦Ｒ３＜Ｒ４≦Ｒ５となる。
【００２４】
さらに、複数の山部５を小径部側の複数の山部と大径部側の複数の山部の２つの群に分類した場合（山数が奇数の場合は中間に位置する山部は小径部側の山部とする）、その山部肉厚は、小径部側山部群肉厚＜大径部側山部群肉厚であり、かつ、大径部側山部肉厚は、大径部側に行くに従い、その手前の山部肉厚と同じか、厚くなければならない。
【００２５】
更に、２山肉厚P２は、最も薄い肉厚でなければならない。
以上の規則性から、４山構造の場合、P２＜P１＜P３≦P４となる。図１の５山構造の場合、P２＜P１≦P３＜P４≦P５となる。６山構造では、P２＜P１≦P３＜P４≦P５≦P６となる。
【００２６】
なお、大径部側の山部群肉厚は、小径部側の２山を除く山部群肉厚の１．１〜１．４倍が好ましい。１．１倍未満では、耐久性向上の効果に乏しく、１．４倍を越えると、却って耐久性が悪化したり、悪化しなくても、ブーツ重量が増えることから適切とは言えない。
【００２７】
また、２山を除く前記小径部側山部群肉厚は、隣接する谷部肉厚と同じか、より厚肉であり、かつ、前記大径部側山部肉厚は、隣接する谷部肉厚よりも厚肉でなければならない。大径部側山部群肉厚は、隣接する谷部肉厚の薄い方の１．１倍以上が好ましい。１．１倍未満では、十分な耐久性の向上が望み難い。
【００２８】
一方、斜面部の形状設計に関しても重要な特徴がある。例えば２谷は、３山に繋がる３山小径部側斜面と２山に繋がる２山大径部側斜面で構成される。ブーツに外力を加えない状態での３山小径部側斜面とシャフト中心線８との交差角を『α』、２山大径部側斜面とシャフト中心線との交差角を『β』（いずれも鋭角側）とした場合、α＞βとしなければならない。これにより、継手が高作動角を取った時に谷部が大径部側に傾斜しながら滑らかに折り畳まれることで、斜面に掛かる接触力や山・谷に掛かる応力が均等に分散されるため、斜面の摩耗性や山・谷部の疲労性が向上する。また、変形状態が安定することから、蛇腹部の凹みを更に防止することができる。
【００２９】
この関係は、ブーツを構成する全ての谷部６において必要である。また、その全てのαと全てのβは、それぞれでほぼ同程度の角度を示すことが好ましく、その差異は±１０゜の範囲にあることが好ましい。これにより、高作動角を取った時の変形状態が、蛇腹全体でより均等に保たれることで、斜面に掛かる接触力や山・谷に掛かる応力が均等に分散されるため、斜面の摩耗性や山・谷部の疲労性が向上する。また、変形状態が安定することから、蛇腹部の凹みを更に防止することができる。
【００３０】
なお、谷部６はＵ字状断面形状を成していることが好ましく、より耐久性を向上することができる。
【００３１】
本発明は、θ＝４５ｄｅｇ以上の高作動角を取ることのできるタイプ（例えば、ツェッパ型、バーフィールド型などのボールを用いたタイプの固定式等速自在継手）や、外側継手部材の軸線方向にスライドする機構を備えたタイプ（例えば、ダブルオフセット型、トリポード型、クロスグルーブ型などの摺動型等速自在継手）など、あらゆる等速自在継手に使用するブーツに適用できるが、等速自在継手の作動角を大きく取ることのできるタイプに適用することがより効果的であり、特に固定式等速自在継手に適用することが効果的である。
【００３２】
また、本形状は、熱可塑性エラストマー材を使用した樹脂ブーツの形状について開示しているが、特に、ＪＩＳ  Ｋ６２５３に規定されるタイプＤデュロメーターによる硬さが３５以上５０以下である熱可塑性ポリエステル系エラストマー製ブーツにおいて、より好適に適用できる。
【００３３】
本願による蛇腹形状を適用することにより、山同士の摩耗性や谷とシャフトとの摩耗性、山・谷部の疲労性などのブーツ耐久性が向上する。また、耐凹み性の向上も図ることができ、バランスの良いブーツ性能を保持することが可能となり、ブーツのコンパクト化を更に図ることができる。
【００３４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に含まれる技術的思想に基づき種々の変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明の等速自在継手用ブーツは、４５°以上の大きな作動角を取ることのできるタイプ、例えは、ツェッパ型、バーフィールド型などのボールを用いた固定式等速自在継手や、外側継手部材の軸線方向にスライドする機構を備えたタイプ、例えば、ダブルオフセット型、トリポード型、クロスグルーブ型などの摺動型等速自在継手など、あらゆる等速自在継手に使用するブーツに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態に係る等速自在継手用ブーツの半断面図。
【符号の説明】
【００３７】
１     等速自在継手用ブーツ
１ａ   大径部
１ｂ   小径部
１ｃ   蛇腹部
１ｄ   肩部
５     山部
６     谷部
７     斜面
８     シャフト中心線
【図１】
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