(57)【要約】【課題】  ブーツのバンドが締め付けられる部分における周方向の応力分布の均一化を図り、耐久性の向上を図ったブーツを提供する。【解決手段】  ブーツ１０の第１取り付け口１２の外周側におけるバンド２１が締め付けられる領域に、軸方向に伸びる溝１２ａを、周方向に等間隔に複数設けることで、バンド２１が締め付けられることで発生する周方向の応力を分散させるようにした。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
等速ジョイントに取り付けられると共に、伸縮自在かつ揺動自在なブーツであって、
内周側に等速ジョイントの軸またはハウジングが嵌め込まれ、かつ、外周側にバンドが締め付けられる略円筒状の取り付け口を備えると共に、
該取り付け口の前記バンドが締め付けられる領域の少なくとも一部には、該取り付け口の外周側及び内周側の少なくともいずれか一方に、円筒軸方向に伸びる溝が、周方向に複数設けられることを特徴とするブーツ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、等速ジョイントに用いられるブーツに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
等速ジョイントには、ジョイント内部に潤滑剤（一般的には、グリース）を封じ込め、かつ、ジョイント内部への水や泥などの侵入を防ぐために、ブーツが装着される（特許文献１，２参照）。ここで、等速ジョイントは、互いの交差角度が変化可能に設けられた入力軸と出力軸を、入力軸から出力軸へ等速回転を伝えることができるようにジョイントするものである。また、等速ジョイントにおいては、一方の軸に、ベアリング部品を収納するハウジングが設けられている。そして、上述のブーツは、その一端が他方の軸に固定され、その他端がハウジングに固定される。
【０００３】
これらの固定部においては、上述の通り、潤滑剤を封じ込める等の目的のため、密封性能が要求される。そして、これらの固定部においては、ブーツの外周側からバンドが締め付けられる。このバンドの締め付けによって、ブーツが固定される。また、上記の通り、互いの交差角度が変化可能に設けられた入力軸と出力軸のジョイント部分を密封しなければならないことから、ブーツは、伸縮自在かつ揺動自在に構成される。また、自動車に用いられる場合には、一般的に、等速ジョイントのジョイント部分は屈曲した状態で回転する。以上のように構成される等速ジョイントに用いられるブーツにおいては、繰り返し応力による疲労破壊に至るまでの寿命を如何に延ばすことができるかが課題となっている。
【０００４】
図１１〜図１３を参照して、繰り返し応力による疲労破壊について説明する。図１１は等速ジョイントの使用状態を示す模式的断面図である。図１２はブーツと軸との固定部分にバンドを締め付ける様子を示す模式的断面図である。図１３はブーツの軸への取り付け部付近に疲労破壊による亀裂が生じた様子を示す斜視図である。
【０００５】
図１１に示すように、ブーツ１００は、軸３０に固定される第１取り付け口１１２とハウジング４０に固定される第２取り付け口１１３と、これらの間に設けられる伸縮自在かつ揺動自在な蛇腹状の胴体部１１１とを備える。そして、上述のように、ジョイント部分は屈曲した状態で回転するため、胴体部１１１においては、伸張する部分Ｐ１，Ｐ３と圧縮する部分Ｐ２が生じる。このようにブーツ１００が変形した状態で回転することから、特に、小径である第１取り付け口１１２と胴体部１１１との境界付近Ｑに、繰り返しの伸張屈曲による応力集中が作用する。なお、第２取り付け口１１３においても、同様に、繰り返しの伸張屈曲による応力集中が作用するが、第１取り付け口１１２に比べると、応力集中は少ない。
【０００６】
また、ブーツ１００の第１取り付け口１１２においては、バンド２１の締め付けによって、周方向に不均一な応力分布が生じる。例えば、バンド２１がΩバンドの場合、図１２中Ｒで示すΩ形状の部分を、両側から挟み込むことによってバンド２１を縮径させる。これにより、第１取り付け口１１２はバンド２１によって締め付けられる。このとき、第１取り付け口１１２は、バンド２１の構造上、Ω形状の部分Ｒに向かって引っ張られる（図１２中、矢印方向）。そのため、第１取り付け口１１２においては、Ω形状の部分Ｒ付近が最も圧縮応力が高く、そこから離れるにしたがって徐々に圧縮応力が低くなり、ある場所を境に引っ張り応力へと変化し、Ω形状の部分Ｒと１８０度反対側の付近で最も引っ張り応力が高くなるような、周方向の応力分布が生じる。なお、Ωバンドに限らず、他のバンドを用いた場合でも、バンド締め付け時には、第１取り付け口１１２は１箇所に向けて引っ張られるので、同様の現象が生じる。また、第２取り付け口１１３においても、当該
部分の形状が円筒形状の場合には、同様のことが言える。
【０００７】
以上のように、バンド２１の締め付けによって発生する周方向の不均一な応力分布と、繰り返しの伸張屈曲による応力集中の作用によって、疲労破壊が生じる。この疲労破壊の態様の多くは、第１取り付け口１１２における、胴体部１１１との境界付近に生じる、円筒軸方向に伸びる亀裂Ｓである（図１３参照）。
【０００８】
また、ブーツの材料としては、ゴムや熱可塑性樹脂が用いられる。特に、軽量化を目的として、熱可塑性樹脂を材料とするブーツが主流になりつつある。しかし、熱可塑性樹脂の場合には、比較的合成が高く、ゴムに比べて、上述のような繰り返し応力による疲労破壊が早期に発生するという欠点がある。
【特許文献１】米国特許第４，９３６，８１１
【特許文献２】特開平２−２７８０２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的の１つとして、ブーツのバンドが締め付けられる部分における周方向の応力分布の均一化を図ることが挙げられる。
【００１０】
本発明の目的の１つとして、耐久性の向上を図ることが挙げられる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
【００１２】
すなわち、本発明は、ブーツにおける軸またはハウジングへの取り付け口がバンドによって締め付けられた場合に、当該取り付け口の一部に発生する応力集中を緩和させる構成を採用した。これにより、取り付け口における周方向の応力分布の均一化が図られることで、繰り返し応力による疲労破壊に至るまでの寿命を延ばすことができる。
【００１３】
より具体的な本発明のブーツとしては、
等速ジョイントに取り付けられると共に、伸縮自在かつ揺動自在なブーツであって、
内周側に等速ジョイントの軸またはハウジングが嵌め込まれ、かつ、外周側にバンドが締め付けられる略円筒状の取り付け口を備えると共に、
該取り付け口の前記バンドが締め付けられる領域の少なくとも一部には、該取り付け口の外周側及び内周側の少なくともいずれか一方に、円筒軸方向に伸びる溝が、周方向に複数設けられることを特徴とするものが挙げられる。
【００１４】
本発明の構成によれば、取り付け口の外周側にバンドが締め付けられた場合に、周方向に複数設けられた溝によって、締め付けにより発生する応力が分散される。これにより、応力分布の均一化が図られ、応力集中が緩和される。従って、疲労破壊に至るまでの寿命が延びる。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明によれば、ブーツのバンドが締め付けられる部分における周方向の応力分布の均一化を図ることができる。また、これにより、応力集中が緩和され、耐久性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形
状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００１７】
図１〜図１０を参照して、本発明の実施例に係るブーツについて説明する。
【００１８】
＜等速ジョイントの概要＞
図１を参照して、等速ジョイントの概要を説明する。図１は等速ジョイントの部分を示す斜視図である。
【００１９】
等速ジョイントは、互いの交差角度が変化可能に設けられた入力軸と出力軸を、入力軸から出力軸へ等速回転を伝えることができるようにジョイントするものである。そして、これらの軸のうち、一方の軸には、ベアリング部品を収納するハウジング４０が設けられる。
【００２０】
そして、ジョイント部分には、ジョイント内部に潤滑剤（一般的には、グリース）を封じ込め、かつ、ジョイント内部への水や泥などの侵入を防ぐために、ブーツ１０が装着される。このブーツ１０は、軽量化を目的として、熱可塑性エラストマーなどの熱可塑性材料によりブロー成形により成形される。このブーツ１０は、その一端が軸３０に固定され、その他端がハウジング４０に固定される。
【００２１】
＜ブーツの詳細＞
図１〜図５を参照して、本発明の実施例に係るブーツの構成について説明する。図２は本発明の実施例に係るブーツの斜視図である。図３は本発明の実施例に係るブーツの断面図（軸心を通るように切断した断面図）である。ただし、図３においては、ブーツだけでなく、ブーツを軸及びハウジングに締め付けるためのバンド等についても示している。図４は本発明の実施例に係るブーツにおける取り付け口付近を示す斜視図である。図５は本発明の実施例に係るブーツにおける取り付け口に設けられた溝の模式図である。なお、図５（ａ）は平面図であり、図５（ｂ）は断面図（溝の長手方向に溝底に垂直に切断した断面図）である。
【００２２】
ブーツ１０は、胴体部１１と、軸３０に固定される第１取り付け口１２と、ハウジング４０に固定される第２取り付け口１３とを備える。第１取り付け口１２及び第２取り付け口１３は、その内周側に軸３０及びハウジング４０を嵌め込むことから、いずれも円筒形状である。また、入力軸と出力軸は、互いの交差角度が変化するように相対的に移動する。また、入力軸と出力軸がスライド方向に移動する構成が採用される場合もある。従って、ブーツ１０は、相対的に移動する入力軸及び出力軸に追随して、密封性能を確保する必要がある。そのため、ブーツ１０の胴体部１１は、伸縮自在かつ揺動自在となるように蛇腹形状となっている。
【００２３】
そして、ブーツ１０の第１取り付け口１２と軸３０との固定部、及びブーツ１０の第２取り付け口１３とハウジング４０との固定部においては、上記の通り、ジョイント内部に潤滑剤を封じ込めるなどの目的から、密封性能が要求される。
【００２４】
ここで、第１取り付け口１２においては、その内周側に軸３０が嵌め込まれる。そして、第１取り付け口１２の外周側からバンド２１が締め付けられる。これにより、第１取り付け口１２の内周面と軸３０の外周面との密着力が高まり、良好な密封性能が得られる。また、第２取り付け口１３においても、その内周側にハウジング４０が嵌め込まれる。そして、第２取り付け口１３の外周側からバンド２２が締め付けられる。これにより、第２取り付け口１３の内周面とハウジング４０の外周面との密着力が高まり、良好な密封性能
が得られる。
【００２５】
＜＜ブーツの軸に対する取り付け口の詳細＞＞
上記の通り、第１取り付け口１２の外周側に、直接、バンド２１が締め付けられる。従って、バンド２１の締め付けにより、第１取り付け口１２は、バンド２１の構造上、周方向に引っ張られる。この引っ張りによって、第１取り付け口１２に周方向に不均一な応力分布が生じると、早期に疲労破壊に至ってしまう原因となる。言い換えると、第１取り付け口１２における応力分布を均一にするほど、疲労破壊に至るまでの寿命を延ばすことができる。
【００２６】
そこで、本実施例においては、第１取り付け口１２の外周側におけるバンド２１が締め付けられる領域に、軸方向に伸びる溝１２ａが、周方向に等間隔に複数設けられている。なお、本実施例では、溝１２ａの軸方向の長さ、及び配置位置は、バンド２１が締め付けられる領域のうち、胴体部１１側の一部の領域に限られるようにした。これは、第１取り付け口１２において、特に疲労破壊による亀裂が生じ易い部分に限定して溝１２ａを設けたことによるものである。ただし、溝１２ａの軸方向の長さや配置位置は、図４に示す例に限定されることなく、溝１２ａの長さをバンド２１の幅と同程度にしても良いし、溝１２ａが設けられる領域が、バンド２１が締め付けられる領域よりも外（例えば、胴体部１１側）に飛び出すようにしても良い。
【００２７】
図５を参照して、溝１２ａの具体例を説明する。溝１２ａの形状は、長方形の一端を丸めた形状である。溝１２ａの幅Ｗは０．１ｍｍ〜５ｍｍの範囲とする。溝１２ａの深さｈは、ブーツ１０の肉厚の０．１％〜９．５％の範囲とする。溝１２ａの長さＬは特に限定されない。以上は、一般的なブーツ１０に適用される好適な一例を示すものであるが、これらに限定されるものではない。従って、溝１２ａの形状は図５に示すものに限定されるものではないし、先端Ｒの有無についても適宜選択可能である。
【００２８】
以上のように、本実施例においては、バンド２１の締め付けにより、バンド２１の構造上、第１取り付け口１２が周方向に引っ張られても、第１取り付け口１２の外周側に設けられた複数の溝１２ａによって応力が分散される。これは、引っ張られる部分の肉が溝１２ａに逃げるためである。これにより、応力分布の均一化が図られ、応力集中が緩和される。なお、応力分布を完全に均一にすることは困難であるが、溝１２ａを設けない場合に比べると、かなり応力分布の均一化が図られる。従って、ブーツ１０の第１取り付け口１２においては、バンド２１の締め付けを起因とする応力集中が緩和されるため、疲労破壊に至るまでの寿命を延ばすことができる。
【００２９】
図６には、第１取り付け口１２に設ける溝の位置を変えた変形例が示されている。なお、図６は溝の位置の変形例を示す第１取り付け口付近の模式的断面図である。すなわち、上記図４に示す例では、溝１２ａを第１取り付け口１２の外周側に複数設ける例を示した。しかし、第１取り付け口１２の内周側に溝１２ｂを複数設けた場合であっても、同様に、応力分布の均一化を図ることは言うまでもないことである。従って、第１取り付け口１２の内周側に、軸方向に伸びる溝１２ｂを複数設けることによっても、バンド２１の締め付けを起因とする応力集中が緩和されるため、疲労破壊に至るまでの寿命を延ばすことができる。勿論、外周側と内周側それぞれに（例えば交互に）、軸方向に伸びる複数の溝を設けても同様の効果を得ることは言うまでもない。
【００３０】
＜ＦＥＭ解析による溝がある場合とない場合の比較結果＞
図７〜図１０には、第１取り付け口１２に溝１２ａを設けない場合（従来例）と、第１取り付け口１２に溝１２ａを設けた場合（本実施例）について、バンドによる締め付けを行った後のＦＥＭ解析に基づく応力分布を比較した結果が示されている。
【００３１】
図７は本発明の実施例に係るブーツにおけるバンド締め付け後のＦＥＭ解析に基づく応力分布図である。図８は従来例に係るブーツにおけるバンド締め付け後のＦＥＭ解析に基づく応力分布図である。なお、図７に示すブーツと図８に示すブーツは、溝の有無のみが異なる。これらの図から、溝１２ａを設けた本実施例に係るブーツ１０のほうが、応力が分散されて、応力集中が緩和されていることが分かる。
【００３２】
図９は周方向部位と周方向応力との関係について、本発明の実施例に係るブーツと従来例に係るブーツを比較したグラフである。また、図１０は周方向部位と周方向応力との関係について、本発明の実施例に係るブーツと従来例に係るブーツを比較した表である。また、これらの図においては、図７や図８に示すＸ部分（第１取り付け口１２の内周側であって、胴体部１１との境界部分）の周方向の応力を、異なる周方向部位について解析したものである。そして、これらの図においては、最も周方向の応力が高くなる部分（バンド２１がΩバンドの場合にはΩ部分に付近）を角度０°として、０〜９０°までの部位について、円周方向の応力を解析したものである。そして、図９において、Ｌ１は本発明の実施例に係るブーツについてのグラフであり、Ｌ２は従来例に係るブーツについてのグラフである。また、図１０においては、（ａ）は従来例に係るブーツについての表であり、（ｂ）は本発明の実施例に係るブーツについての表である。
【００３３】
これらのグラフや表からも、溝１２ａを設けた本実施例に係るブーツ１０のほうが、応力が分散されて、応力集中が緩和されていることが分かる。
【００３４】
＜その他＞
本実施例においては、ブーツの軸側の取り付け口（第１取り付け口１２）について説明したが、ハウジング側の取り付け口（第２取り付け口１３）についても、軸側の取り付け口と同様の問題が生じ得る。そこで、この場合には、ハウジング側の取り付け口にも、円筒軸方向に伸びる溝を周方向に複数設けると好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は等速ジョイントの部分を示す斜視図である。
【図２】図２は本発明の実施例に係るブーツの斜視図である。
【図３】図３は本発明の実施例に係るブーツの断面図である。
【図４】図４は本発明の実施例に係るブーツにおける取り付け口付近を示す斜視図である。
【図５】図５は本発明の実施例に係るブーツにおける取り付け口に設けられた溝の模式図である。
【図６】図６は溝の位置の変形例を示す第１取り付け口付近の模式的断面図である。
【図７】図７は本発明の実施例に係るブーツにおけるバンド締め付け後のＦＥＭ解析に基づく応力分布図である。
【図８】図８は従来例に係るブーツにおけるバンド締め付け後のＦＥＭ解析に基づく応力分布図である。
【図９】図９は周方向部位と周方向応力との関係について、本発明の実施例に係るブーツと従来例に係るブーツを比較したグラフである。
【図１０】図１０は周方向部位と周方向応力との関係について、本発明の実施例に係るブーツと従来例に係るブーツを比較した表である。
【図１１】図１１は等速ジョイントの使用状態を示す模式的断面図である。
【図１２】図１２はブーツと軸との固定部分にバンドを締め付ける様子を示す模式的断面図である。
【図１３】図１３はブーツの軸への取り付け部付近に疲労破壊による亀裂が生じた様子を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  ブーツ
１１  胴体部
１２  第１取り付け口
１２ａ，１２ｂ  溝
１３  第２取り付け口
２１，２２  バンド
３０  軸
４０  ハウジング
【図１】
2005273723.tif 000003
【図２】
2005273723.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005273723.tif 000006
【図５】
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【図６】
2005273723.tif 000008
【図７】
2005273723.tif 000009
【図８】
2005273723.tif 000010
【図９】
2005273723.tif 000011
【図１０】
2005273723.tif 000012
【図１１】
2005273723.tif 000013
【図１２】
2005273723.tif 000014
【図１３】
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