(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジョイント角が５０度以上の広角度の等速ジョイントの外装ケースの軸方向内端部に外装被着される筒状固定部と、この筒状固定部の軸方向内端部に、谷部から始まり、かつ谷部と山部とが交互に連続する筒状蛇腹部とが一体成形され、等速ジョイントのジョイント角が最大ジョイント角に至るまで前記筒状蛇腹部の筒状固定部側の第１の谷部がケース内部に入り込むかみ込みを防止するよう、前記筒状固定部の軸方向内端部の肉厚が０．５ｍｍ〜４．５ｍｍの範囲に設定されると共に、前記第１の谷部の内径寸法をφＣ、前記ケースの半径方向内側における面取り始め寸法をφＤとしたとき、第１の谷部の内径寸法が０≦φＤ−φＣ≦φ２ｍｍとなるように設定された等速ジョイントブーツ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の駆動軸と被駆動軸とを連結する等速ジョイントにおいて、これらを囲むように取り付けられるジョイントブーツであって、特に、広角度対応型の等速ジョイントに適用すれば好適なブーツに関するものである。
【０００２】
【従来技術】
この種の等速ジョイントブーツは、ゴム又は樹脂エラストマーのブロー成形により、山部と谷部とが交互に連続する筒状蛇腹部と、その両端の筒状固定部とが一体成形されている。そして、筒状固定部がクランプ部材により、等速ジョイントの駆動軸と被駆動軸側の外装ケースに夫々外装被着され、内部に潤滑用グリースが充填封入されて使用される。
【０００３】
こうような等速ジョイントブーツにおいて、その筒状蛇腹部は、他の部材と干渉しないことは勿論のこと、その耐久性を維持し得る設計することが重要な課題となっている。特に、最近の等速ジョイントにおいては、そのジョイント角として５０度以上の広角度での連結が行われており、このような広角度等速ジョイントに対応できるジョイントブーツの設計が重要な課題となっている。
【０００４】
このような課題を解決する方策として、まず、ケースとの間でかみ込みが起こり得る筒状蛇腹部を山部から始めるように設定する方策が考えられる。図７はジョイントブーツ１００の筒状蛇腹部１０１を筒状固定部１０２の軸方向内端部に対して山部１０１ａから始まる解決案を示す断面図である。
【０００５】
このような構成を採用すると、筒状蛇腹部１０１のかみ込みを防止することができるが、ケースに被着する筒状蛇腹部１０１の大径部側の径が大となり、ブーツ１００自体が大きくなって、他の周辺部材との干渉が起こり、また、ブーツ内に封入するグリース量が増加してコストアップとなるため、実現性に乏しい。
【０００６】
そこで、基本的には、筒状蛇腹部を谷部から始めて小径化を図る方策が前提となるが、ジョイント角が広角度（５０度以上）の等速ジョイントになると、そのジョイント角を確保し、かつ周辺部材との干渉を抑えるために、外装ケースの外形をそのままにして、内径（φＡ：図１参照）を大きくすることになる。そうすると、ケースの肉厚が小さくなり、ジョイントブーツの第１の谷部がケース内側に入り易くなり、駆動軸に押されて、ますますケースとの間でかみ込みが発生し易くなる。
【０００７】
ブーツのかみ込みを防止するために、第１の谷部の内径を大きくする方策もあるが、内径のアップ度合いにより、筒状蛇腹部の膜長が短くなり、繰り返し応力により耐久性が悪化する懸念がある。また、第１の谷部を軸方向で小径の駆動軸側に位置させる方策も考えられるが、第１の谷部はケースの軸方向内端部に当接して、組み付け時の位置決め機能を発揮させる必要があるため、採用できない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
広角度対応の等速ジョイントブーツに設計においては、上記検討結果に基づき、第１の谷部の内径を、外装ケースの半径方向内側における面取り始め寸法φＤ（図３参照）よりも小さく値で、かつ最大ジョイント角Ｊθｍａｘのときに、かみ込みが発生しない寸法に設定していたが、本発明者らが、上記設定のジョイントブーツのかみ込み試験を行ったところ、現実には、かみ込み現象が依然として起こっていることを発見した。
【０００９】
この原因をＦＥＭ（ｆｉｎｉｔｅ  ｅｌｅｍｅｎｔ  ｍｅｔｈｏｄ：有限要素法）を使って鋭意検討した結果、駆動軸の最大ジョイント角Ｊθｍａｘに至るまでの途中のジョイント角θで、第１の谷部がケース内部に入り込み、かみ込みが起こっていることを発見した。
【００１０】
図６はこのときのＦＥＭ解析図で、同図（ａ）はジョイント角θがθｍａｘのときのＦＥＭ解析図を、同図（ｂ）は最大ジョイント角Ｊθｍａｘ（Ｊθｍａｘ＞θｍａｘ）のときのＦＥＭ解析図を夫々示す。解析したジョイントブーツ１００は、筒状蛇腹部１０１の第１の谷部１０１ｂの内径φＣが９８．１ｍｍ、ケース１０３の面取り始め径φＤが１０２．５ｍｍのものを使用した。図６中、符号１０３はケースを、１０４は駆動軸を夫々示す。
【００１１】
この解析図から明らかな通り、同図（ｂ）の最大ジョイント角Ｊθｍａｘでは、筒状蛇腹部１０１の第１の谷部１０１ｂがケース１０３の軸方向内側に入ることなく、かみ込みがないことを示している。従来は、この状態でかみ込みがないものと判断していた。同図（ａ）のジョイント角θｍａｘでは、筒状蛇腹部１０１の第１の谷部１０１ｂがケース１０３の軸方向及び径方向内側に入り込み、かみ込みが起こっていた。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記ＦＥＭ解析結果に基づいて、かみ込みが発生しない第１の谷部の内径φＣと、ケースの面取り始め径φＤとの関係を模索した結果、０≦φＤ−φＣ≦φ２ｍｍに設定したとき、かみ込みが全く発生しないことを見出した。
【００１３】
このときのジョイントブーツの第１の谷部の入り込み寸法としては、図４のごとく、ケース面取り始め径から第１の谷部の半径方向内端までの寸法ａがａ≦２．２ｍｍ、第１の谷部のケース面取り始めの位置から軸方向内側への入り込み寸法ｂがｂ≦０の関係にあった。
【００１４】
また、ジョイントブーツの肉厚、特に、筒状固定部の軸方向内端の肩部肉厚は、筒状蛇腹部の可撓性に影響を与え、その肉厚が薄いほど、その部分の剛性が低くなり、ジョイント角を付与したときに、圧縮側で半径方向外側に逃げやすくなるため有利である。ただ、ブロー成形の場合のブーツ厚みの成形限界（下限値）として０．５ｍｍが挙げられ、また、上限値としては、上記設定範囲内では、４．５ｍｍが挙げられる。すなわち、０≦φＤ−φＣ≦φ２ｍｍの場合、その肩部肉厚として、０．５ｍｍ〜４．５ｍｍの範囲が有効となる。
【００１５】
また、ジョイント角としては、５０度以上の広角度のものに適用すれば特に有効である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は広角度等速ジョイントの概略断面図、図２はジョイントブーツの断面図、図３はジョイントブーツの第１の谷部とケースの面取り始め径との関係を示す図、図４は同じく第１の谷部のかみ込み状態を示す図である。
【００１７】
図１のごとく、広角度等速ジョイント１は、例えば、エンジンからの駆動力を車輪側に伝達する伝達機構と一部として、デファレンシャル側の駆動軸２と、車輪側の被駆動軸３との連結部に使用されるものである。被駆動軸３側の端部には、駆動軸２側に開口した椀状の外装ケース５と、このケース５の中心部において駆動軸２の端部に固定された内輪６と、この内輪６の周面とケース５の内面との間で転動する複数のボール７と、このボール７を保持するケージ８とを備え、この連結部を囲むようにジョイントブーツ１１が取り付けられ、内部に潤滑用グリースが充填封入されている。そして、駆動軸２と被駆動軸３とのジョイント角を広角度（少なくとも５０度以上）に設定し得るように、ケース５の軸方向内端部には面取り加工９が施されている。
【００１８】
ジョイントブーツ１１は、ケース５の軸方向内端部の外周面５ａと駆動軸２の被取付部１２とにクランプ部材１３、１４により被着されるもので、両端部にケース５の外周面５ａ及び駆動軸２の被取付部１２に被着される筒状固定部１５と、この筒状固定部１５、１５間を連結する筒状蛇腹部１６とが、ゴム又は熱可塑性樹脂エラストマーのブロー成形（インジェクション成形でも可）により一体成形されている。
【００１９】
筒状蛇腹部１６は、ケース５の外周面に被着される筒状固定部１５から駆動軸２の被取付部１２に向かって略円錐筒状に縮径されたもので、ケース側筒状固定部１５の軸方向内端の大径肩部１７から半径方向内側に縮径された第１の谷部１６ａから始まり、合計６個の山部１６ｇ〜１６ｌと、６個の谷部１６ａ〜１６ｆとが交互に連続する形態となっている。なお、谷部及び山部の個数は、上記実施の形態に限られるものではなく、要求特性に応じて適宜選択できることは勿論である。
【００２０】
図３のごとく、第１の谷部１６ａの内径φＣとケース５の軸方向内端面の面取り始め径φＤとの関係は、０≦φＤ−φＣ≦φ２ｍｍに設定されており、これにより、ジョイント角θでの第１の谷部１６ａのケース入り込み寸法としては、ケース面取り始めから第１の谷部の半径方向内端までの寸法ａがａ≦２．２ｍｍ、第１の谷部のケース面取り始めの位置から軸方向内側への入り込み寸法ｂがｂ≦０の関係となり、第１の谷部１６ａのかみ込みが防止できる。また、ジョイントブーツ１１の肉厚としては、０≦φＤ−φＣ≦φ２ｍｍの場合、０．５ｍｍ〜４．５ｍｍの範囲が有効である。
【００２１】
また、第１の谷部１６ａのケース側傾斜壁２０は、ケース５への組み付け時に、ケース５の軸方向内端壁面２１に当接させて位置決め可能な傾斜角度、例えば軸線に対して６０度程度の傾斜角度で成形されている。
【００２２】
上記のように構成されたジョイントブーツ１１をケース５及び駆動軸２の被取付部１２に組み付けた場合、最大ジョイント角Ｊθｍａｘ（例えば５１．３度）、及びジョイント角θｍａｘ（例えば４６度）においても、かみ込みが発生しなかった。
【００２３】
具体的には、表１に示す径のブーツについてかみ込み試験を行い、その結果によって第１の谷部１６ａのかみ込み評価を行った。なお、実施例として、試料Ｎｏ１、２、３を、また比較例として試料Ｎｏ４、Ｎｏ５を夫々挙げた。試料Ｎｏ１〜３は、いずれも０≦φＤ−φＣ≦φ２ｍｍのブーツであり、試料Ｎｏ４は、φＤ−φＣ＝φ２．１ｍｍ、試料Ｎｏ５は、φＤ−φＣ＝φ２．２ｍｍのブーツである。
【００２４】
【表１】
0004398530.tif 000002
【００２５】
上記かみ込み試験の結果、０≦φＤ−φＣ≦２の範囲にある試料については、ケース面取り始めから第１の谷部１６ａの半径方向内端までの寸法ａがａ≦２．２ｍｍ、第１の谷部１６ａのケース面取り始めの位置から軸方向内側への入り込み寸法ｂがｂ≦０で、かみ込みが発生しなかった。図５に実施例３（試料Ｎｏ３）のジョイントブーツ１１のジョイント角θｍａｘでのＦＥＭ解析図を示す。このＦＥＭ解析図から明らかなように、第１の谷部１６ａがケース５の内側に入り込んでおらず、かみ込みが発生していない。これに対し、試料Ｎｏ４、５の場合、ａ＞２．２ｍｍとなり、第１の谷部１６ａにかみ込み現象がみられた。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り、本発明によると、筒状蛇腹部の筒状固定部側の第１の谷部の内径寸法をφＣ、ケースの半径方向内側における面取り始め寸法をφＤとしたとき、第１の谷部の内径寸法を０≦φＤ−φＣ≦φ２ｍｍとなるように設定すれば、ブーツのかみ込みが全く発生せず、耐久性に優れたジョイントブーツを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】広角度等速ジョイントの断面図
【図２】本発明に係るジョイントブーツ断面図
【図３】ジョイントブーツの第１の谷部とケースの面取り始め径との関係を示す図
【図４】同じく第１の谷部のかみ込み状態を示す図
【図５】実施例３のジョイントブーツ１１のジョイント角θｍａｘでのＦＥＭ解析図
【図６】（ａ）はジョイント角θが４６度のときのＦＥＭ解析図、（ｂ）は最大ジョイント角Ｊθｍａｘｇが５１．３度のときのＦＥＭ解析図
【図７】ジョイントブーツかみ込みを防止する一解決案を示す断面図
【符号の説明】
１    等速ジョイント
２    駆動軸
３    被駆動軸
５    ケース
１１    ジョイントブーツ
１５    筒状固定部
１６    筒状蛇腹部
１６ａ〜１６ｆ    谷部
１６ｇ〜１６ｌ    山部
１７    大径肩部
２０    傾斜壁
２１    ケース端面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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