(57)【要約】  耐久性を低下させることなく蛇腹部１の柔軟な繰り返し変形を可能とすることによって、ジョイント角度が高角度である場合の回転抵抗の低減を図る。  このため、円周方向に延びる３山以上の山部１１１〜１１３とその間の谷部１２１〜１２２が反復形成された蛇腹部１と、その一端に形成された大径取付部２と、他端に形成された小径取付部３からなり、蛇腹部１における最も大径取付部２側の立ち上がり壁１ａ及び最も小径取付部３側の立ち上がり壁１ｆが蛇腹部１における他の部分より薄肉に形成されている。立ち上がり壁１ａ，１ｆの肉厚ｔ１と、蛇腹部１における他の部分の肉厚ｔ２との肉厚比ｔ１／ｔ２を、0.6≦ｔ１／ｔ２＜1.0とする。
2007049429.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周方向に延びる３山以上の山部（１１１〜１１３）とその間の谷部（１２１〜１２２）が反復形成された蛇腹部（１）と、この蛇腹部（１）の一端に形成された大径取付部（２）と、前記蛇腹部（１）の他端に形成された小径取付部（３）からなり、前記蛇腹部（１）における最も大径取付部（２）側の立ち上がり壁（１ａ）及び最も小径取付部（３）側の立ち上がり壁（１ｆ）のうち少なくとも一方が、前記蛇腹部（１）における他の部分より薄肉に形成されたことを特徴とする自在継手用ブーツ。
【請求項２】
相対的に薄肉である最も大径取付部（２）側の立ち上がり壁（１ａ）又は相対的に薄肉である最も小径取付部（３）側の立ち上がり壁（１ｆ）の肉厚（ｔ１）と、蛇腹部（１）における他の部分の肉厚（ｔ２）との肉厚比（ｔ１／ｔ２）が、
0.6≦ｔ１／ｔ２＜1.0
であることを特徴とする請求項１に記載の自在継手用ブーツ。
【請求項３】
最も大径取付部（２）側の山部（１１１）における小径取付部（３）側の立ち上がり壁（１ｂ）の傾斜角度（θ１）が、その小径取付部（３）側に隣接する立ち上がり壁（１ｃ）の傾斜角度（θ２）より大きく、最も小径取付部（３）側の山部（１１３）における大径取付部（２）側の立ち上がり壁（１ｅ）の傾斜角度（θ４）が、その大径取付部（２）側に隣接する立ち上がり壁（１ｄ）の傾斜角度（θ３）より大きく形成されたことを特徴とする請求項１に記載の自在継手用ブーツ。
【請求項４】
最も大径取付部（２）側の山部（１１１）とその大径取付部（２）側の裾部（１３１）との軸方向ピッチ（Ｐ１）が、前記最も大径取付部（２）側の山部（１１１）とその小径取付部（３）側に隣接する谷部（１２１）との軸方向ピッチ（Ｐ２）より小さく形成され、最も小径取付部（３）側の山部（１１３）とその小径取付部（３）側の裾部（１３２）との軸方向ピッチ（Ｐ４）が、前記最も小径取付部（３）側の山部（１１３）とその大径取付部（２）側に隣接する谷部（１２２）との軸方向ピッチ（Ｐ３）より小さく形成されたことを特徴とする請求項１に記載の自在継手用ブーツ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車のステアリング等に用いられる等速ジョイント（ＣＶＪ）等、自在継手に装着されて、この自在継手を密封するブーツに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車のステアリングにおける等速ジョイントは、内部のグリースの漏れや外部からの泥水やダストの侵入を防止するためのブーツで密封される。図８は、この種の自在継手用ブーツ１００を等速ジョイント２００と共に一部切断して示す側面図、図９は図８の自在継手用ブーツ１００が変形を受けた状態を等速ジョイント２００の一部と共に示す断面図である。【０００３】
図８に示されるブーツ１００は、ゴム状弾性材料等でブロー成形あるいは射出成形等により成形されたものであって、円周方向に延びる複数の山部１０１ａ，１０１ｃ，１０１ｅ及びその間の谷部１０１ｂ，１０１ｄが反復形成された伸縮変形自在な蛇腹部１０１と、この蛇腹部１０１の一端に形成された大径取付部１０２と、蛇腹部１０１の他端に形成された小径取付部１０３からなる（例えば下記の特許文献参照）。
【特許文献１】特開２０００−２６６０７２号公報
【特許文献２】特開２００３−０４９９４４号公報
【０００４】
このブーツ１００は、大径取付部１０２が、ステアリングの一方の回転軸２０２側に形成された等速ジョイント２００の外輪２０１の端部外周面に、金属製の締付バンド１０４により締め付け固定されると共に、小径取付部１０３が、前記等速ジョイント２００の内部ベアリング機構により、外輪２０１（回転軸２０２）の軸心に対して角変位自在に回動連結されたステアリングの他方の回転軸２０３の外周面に、金属製のもう一つの締付バンド１０５で締め付け固定されるものである。【０００５】
また、このブーツ１００は、外輪２０１（回転軸２０２）及び回転軸２０３と共に回転されるので、回転軸２０２に対して回転軸２０３が角変位した状態では、回転の半周期において蛇腹部１０１が引き伸ばされ、他の半周期において圧縮されるといった変形が繰り返されることになる。そして、ジョイント角度（回転軸２０２に対する回転軸２０３の角度）が高角度である場合は、図９の下半分に示されるように、蛇腹部１０１が圧縮される半周期において山部１０１ａ，１０１ｃ，１０１ｅ同士及び谷部１０１ｂ，１０１ｄ同士が接触するが、その接触面圧が大きく、このため回転抵抗の増大によって操舵トルクが大きくなると共に、早期摩耗の懸念もあった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題とするところは、耐久性を低下させることなく蛇腹部の柔軟な繰り返し変形を可能とすることによって、ジョイント角度が高角度である場合の回転抵抗の低減を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係る自在継手用ブーツは、円周方向に延びる３山以上の山部とその間の谷部が反復形成された蛇腹部と、この蛇腹部の一端に形成された大径取付部と、前記蛇腹部の他端に形成された小径取付部からなり、前記蛇腹部における最も大径取付部側の立ち上がり壁及び最も小径取付部側の立ち上がり壁のうち少なくとも一方が、前記蛇腹部における他の部分より薄肉に形成されたことを特徴とする。【０００８】
請求項２の発明に係る自在継手用ブーツは、請求項１に記載の構成において、相対的に薄肉である最も大径取付部側の立ち上がり壁又は相対的に薄肉である最も小径取付部側の立ち上がり壁の肉厚ｔ１と、蛇腹部における他の部分の肉厚ｔ２との肉厚比ｔ１／ｔ２を、
0.6≦ｔ１／ｔ２＜1.0
としたものである。【０００９】
請求項３の発明に係る自在継手用ブーツは、請求項１に記載の構成において、最も大径取付部側の山部における小径取付部側の立ち上がり壁の傾斜角度θ１が、その小径取付部側に隣接する立ち上がり壁の傾斜角度θ２より大きく、最も小径取付部側の山部における大径取付部側の立ち上がり壁の傾斜角度θ４が、その大径取付部側に隣接する立ち上がり壁の傾斜角度θ３より大きく形成されたものである。【００１０】
更に、請求項４の発明に係る自在継手用ブーツは、請求項１に記載の構成において、最も大径取付部側の山部とその大径取付部側の裾部との軸方向ピッチＰ１が、前記最も大径取付部側の山部とその小径取付部側に隣接する谷部との軸方向ピッチＰ２より小さく形成され、最も小径取付部側の山部とその小径取付部側の裾部との軸方向ピッチＰ４が、前記最も小径取付部側の山部とその大径取付部側に隣接する谷部との軸方向ピッチＰ３より小さく形成されたものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明に係る自在継手用ブーツによれば、ジョイント角度が高角度であっても、回転に伴って圧縮される側で、蛇腹部が外径側へ大きく変形することができ、しかも蛇腹部における最も大径取付部側の立ち上がり壁及び最も小径取付部側の立ち上がり壁のうち少なくとも一方の剛性が小さいため、回転に伴って山部同士及び谷部同士が接触しても、その接触力の増大が抑えられ、操舵における回転抵抗の増大も抑制される。【００１２】
請求項２の発明に係る自在継手用ブーツによれば、耐久性を低下させることなく、回転抵抗を低減し、かつ山部同士及び谷部同士の接触力の増大を抑えることができる。【００１３】
請求項３及び４の発明に係る自在継手用ブーツによれば、回転に伴う蛇腹部の圧縮側での山部同士及び谷部同士の接触開始が遅れ、すなわち接触開始角度が大きくなるので、これによっても接触力の増大が抑えられ、操舵における回転抵抗の増大が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の好ましい第一の形態による自在継手用ブーツを等速ジョイント２と共に一部切断して示す側面図である。
【図２】本発明の好ましい第二の形態による自在継手用ブーツを等速ジョイント２と共に一部切断して示す側面図である。
【図３】本発明の好ましい第三の形態による自在継手用ブーツを等速ジョイント２と共に一部切断して示す側面図である。
【図４】ジョイント角度と谷部１２１の両側間の接触力との関係をＦＥＭにより導いた結果を、実施例と比較例とで比較して示す説明図である。
【図５】ジョイント角度と谷部１２２の両側間の接触力との関係をＦＥＭにより導いた結果を、実施例と比較例とで比較して示す説明図である。
【図６】ジョイント角度と、蛇腹部１に作用する接触力の和との関係を、実施例と、蛇腹部１の肉厚だけが実施例と異なる比較例（ｔ１＝ｔ２）のブーツとで比較して示す説明図である。
【図７】肉厚比ｔ１／ｔ２を種々変更して、ジョイント角度を40digで回転させた時の、ブーツ回転耐久試験での亀裂発生時間及び回転トルク測定結果を示す説明図である。
【図８】従来の自在継手用ブーツ１００を等速ジョイント２００と共に一部切断して示す側面図である。
【図９】図８の自在継手用ブーツ１００が変形を受けた状態を、等速ジョイント２００の一部と共に示す断面図である。
【符号の説明】
【００１５】
１  蛇腹部
１ａ〜１ｆ  立ち上がり壁
１１１，１１２，１１３  山部
１２１，１２２  谷部
１３１，１３２  裾部
２  大径取付部
２ａ，３ａ  バンド取付溝
２ｂ，３ｂ  嵌合突条
３  小径取付部
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る自在継手用ブーツの好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、第一の形態による自在継手用ブーツを示す断面図である。【００１７】
すなわち図１に示されるブーツは、ゴム状弾性材料あるいは可撓性を有する合成樹脂材でブロー成形あるいは射出成形等により成形されたものであって、基本的な構造としては、先に説明した従来のものと同様、円周方向に延びる３つの山部１１１，１１２，１１３及びその間の２つの谷部１２１，１２２が反復形成された伸縮変形自在な蛇腹部１と、この蛇腹部１の一端に形成された大径取付部２と、蛇腹部１の他端に形成された小径取付部３からなる。【００１８】
大径取付部２の外周面には、金属製の締付バンドを取り付けるための円周方向に連続したバンド取付溝２ａが形成されており、内周面には円周方向に連続した嵌合突条２ｂが形成されている。また同様に、小径取付部３の外周面には、もうひとつの金属製の締付バンドを取り付けるための円周方向に連続したバンド取付溝３ａが形成されており、内周面には円周方向に連続した嵌合突条３ｂが形成されている。【００１９】
蛇腹部１における最も大径取付部２側の立ち上がり壁１ａ及び最も小径取付部３側の立ち上がり壁１ｆの肉厚ｔ１は、共に例えば1.2ｍｍであるのに対し、蛇腹部１における他の部分、（谷部１２１，１２２及びその両側の斜面を構成する立ち上がり壁１ｂ〜１ｅ）の肉厚ｔ２は、例えば1.5ｍｍであり、すなわちｔ１＜ｔ２となっている。そして後述する試験結果から、ｔ１とｔ２の比（肉厚比）ｔ１／ｔ２は、0.6≦ｔ１／ｔ２＜1.0とすることが好ましい。【００２０】
また、最も大径取付部２側の第一山部１１１における小径取付部３側の立ち上がり壁１ｂの傾斜角度θ１が、その小径取付部３側に谷部１２１をはさんで隣接する立ち上がり壁１ｃの傾斜角度θ２より大きく形成され（θ１＞θ２）、最も小径取付部３側の第三山部１１３における大径取付部２側の立ち上がり壁１ｅの傾斜角度θ４が、その大径取付部２側に谷部１２２をはさんで隣接する立ち上がり壁１ｄの傾斜角度θ３より大きく形成されている（θ３＜θ４）。なお、ここでいう傾斜角度θ１〜θ４は、軸心と垂直に交差する平面に対する傾斜角度のことである。【００２１】
更に、第一山部１１１とその大径取付部２側の裾部１３１との軸方向ピッチＰ１が、前記第一山部１１１とその小径取付部３側に隣接する谷部１２１との軸方向ピッチＰ２より小さく形成され、第三山部１１３とその小径取付部３側の裾部１３２との軸方向ピッチＰ４が、前記第三山部１１３とその大径取付部２側に隣接する谷部１２２との軸方向ピッチＰ３より小さく形成されている。【００２２】
上述の構成を備えるブーツは、先に説明した図８の従来技術と同様、大径取付部２が等速ジョイントの外輪の外周面における嵌合溝の形成部分に、締付バンドにより締め付け固定されると共に、小径取付部３が、ステアリングの回転軸の外周面における嵌合溝の形成部分に、もう一つの締付バンドで締め付け固定されることによって、前記等速ジョイントの内部ベアリング機構に外部から異物が侵入するのを防止すると共に、ベアリング機構に充填した潤滑用のグリース等が外部へ漏洩するのを防止するものである。【００２３】
そしてこのブーツは、ステアリングの操作によって、等速ジョイントの外輪及び回転軸と共に回転されるので、ジョイント角度によって、回転の半周期においては蛇腹部１が引き伸ばされ、他の半周期においては圧縮されるといった変形が繰り返される。【００２４】
そして、この形態によれば、蛇腹部１における最も大径取付部２側の立ち上がり壁１ａ及び最も小径取付部３側の立ち上がり壁１ｆの肉厚ｔ１が、蛇腹部１における他の部分（谷部１２１，１２２及びその両側の斜面を構成する立ち上がり壁１ｂ〜１ｅ）の肉厚ｔ２より薄肉であるため、ジョイント角度が高角度であっても、回転に伴って蛇腹部１が圧縮される側では、蛇腹部１が外径側へ大きく変形することができる。しかも、立ち上がり壁１ａ，１ｆの肉厚ｔ１が小さいことによって、その剛性が小さいため、回転に伴って蛇腹部１が圧縮される側で山部１１１〜１１３同士、及び谷部１２１，１２２同士が接触しても、その接触力の増大が抑えられる。その結果、操舵における回転抵抗の増大も抑制される。【００２５】
また、θ１＞θ２及びθ３＜θ４であることによって、中間の第二山部１１２の両側に谷部１２１，１２２をはさんで立ち上がる立ち上がり壁１ｂ，１ｅが、前記第二山部１１２の立ち上がり壁１ｃ，１ｄよりも軸方向へ大きく倒れた形状となっているため、回転に伴って蛇腹部１が圧縮される半周期において、第二山部１１２が畳まれやすくなる。しかもＰ１＜Ｐ２であることによって、第一山部１１１は、その峰が大径取付部２側へ偏在しており、Ｐ３＞Ｐ４であることによって、第三山部１１３は、その峰が小径取付部３側へ偏在しているので、第一山部１１１と第二山部１１２間のピッチＰ５及び第二山部１１２と第三山部１１３間のピッチＰ６を、当該ブーツの限られたサイズの中で比較的大きく設定することができる。【００２６】
このため、ジョイント角度を大きくしていった時に、蛇腹部１が圧縮される側では、まず第二山部１１２が畳まれる変形を開始してから、第二山部１１２と第一山部１１１及び第三山部１１３間のピッチＰ５，Ｐ６が狭まって、山部１１１〜１１３同士、及び谷部１２１，１２２同士が接触されることになる。したがって、蛇腹部１の圧縮側での接触開始を遅らせ（接触開始角度を大きくし）、すなわち、これによっても接触力の増大が抑えられ、操舵における回転抵抗の増大が抑制される。【００２７】
なお、上述した第一の形態では、蛇腹部１における最も大径取付部２側の立ち上がり壁１ａ及び最も小径取付部３側の立ち上がり壁１ｆの双方を、蛇腹部１における他の部分より薄肉に形成したが、いずれか一方の立ち上がり壁のみを、前記他の部分より薄肉としても良い。【００２８】
すなわち、図２は、本発明の好ましい第二の形態による自在継手用ブーツを等速ジョイント２と共に一部切断して示す側面図であって、このブーツは、蛇腹部１における最も大径取付部２側の立ち上がり壁１ａの肉厚ｔ１を、蛇腹部１における他の部分（谷部１２１，１２２と、その両側の斜面を構成する立ち上がり壁１ｂ〜１ｅ、及び最も小径取付部３側の立ち上がり壁１ｆ）の肉厚ｔ２より薄肉としたものである。他の部分は、図１と同様に構成されている。【００２９】
また、図３は、本発明の好ましい更に第三の形態による自在継手用ブーツを等速ジョイント２と共に一部切断して示す側面図であって、このブーツは、蛇腹部１における最も小径取付部３側の立ち上がり壁１ｆの肉厚ｔ１を、蛇腹部１における他の部分（谷部１２１，１２２と、その両側の斜面を構成する立ち上がり壁１ｂ〜１ｅ、及び最も大径取付部２側の立ち上がり壁１ａ）の肉厚ｔ２より薄肉としたものである。他の部分は、図１と同様に構成されている。【００３０】
第二又は第三の形態による自在継手用ブーツの場合も、蛇腹部１が圧縮される側で山部１１１〜１１３同士、及び谷部１２１，１２２同士が接触したときに、その接触力の増大が抑えられ、操舵における回転抵抗の増大が抑制されるといった効果が期待できる。
【実施例】
【００３１】
表１は、ジョイント角度を大きくしていった時の、蛇腹部１の圧縮側での谷部１２１の両側間、及び谷部１２２の両側間の接触開始角度を、図１に示されるものと同様に構成された本発明の実施例のブーツと、取付形状、取付寸法、セット長さはこの実施例と同じだが蛇腹部１の肉厚を均一（全てｔ２）とし、θ１＝θ２，θ３＝θ４とした比較例のブーツとで比較した結果を示すものである。この表１から、本発明のブーツによれば、圧縮側の接触開始を大幅に遅くなることがわかる。
【表１】
2007049429.tif 000003
【００３２】
また、図４は、ジョイント角度と谷部１２１の両側間の接触力との関係をＦＥＭにより導いた結果を、上記実施例のブーツと比較例のブーツとで比較して示す説明図、図５は、ジョイント角度と谷部１２２の両側間の接触力との関係を、上記実施例のブーツと比較例のブーツとで比較して示す説明図、図６は、ジョイント角度と、蛇腹部１に作用する接触力の和との関係を、上記実施例のブーツと、蛇腹部１の肉厚だけが実施例と異なる比較例（ｔ１＝ｔ２）のブーツとで比較して示す説明図である。これらの結果から明らかなように、実施例によるブーツは、ジョイント角度が高角度になっても接触力の増加が小さいことがわかる。【００３３】
更に、図７は、蛇腹部１における最も大径取付部２側の立ち上がり壁１ａ及び最も小径取付部３側の立ち上がり壁１ｆの肉厚ｔ１と、蛇腹部１における他の部分の肉厚ｔ２との肉厚比ｔ１／ｔ２を種々変更して、ジョイント角度を40digで回転させた時の、ブーツ回転耐久試験での亀裂発生時間（耐久時間）及び回転トルク測定結果を示す説明図である。【００３４】
この図７から明らかなように、肉厚比が0.6以上では耐久時間に大きな変化がないのに対し、0.6未満では急激に耐久性が低下することがわかる。また回転トルクについては、肉厚比が1.5以下では、肉厚比の増加に対してほぼ一定の率でトルクが増加しているが、1.5超では急激にトルクが増大することがわかる。そして、先に説明したように、蛇腹部１の圧縮による接触力の増大を抑制するにはｔ１＜ｔ２とすることが有効であるから、肉厚比ｔ１／ｔ２は、
0.6≦ｔ１／ｔ２＜1.0
とすることが好ましいことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明に係る自在継手用ブーツは、回転に伴って蛇腹部の山部同士及び谷部同士が接触しても、その接触力の増大が抑えられ、回転抵抗の増大も抑制されるので、例えば自動車のステアリング等に用いられる等速ジョイント等、自在継手に装着されて、この自在継手を密封する手段として利用可能である。
【図１】
2007049429.tif 000004
【図２】
2007049429.tif 000005
【図３】
2007049429.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2007049429.tif 000012
【国際調査報告】
2007049429.tif 000013
2007049429.tif 000014
2007049429.tif 000015
2007049429.tif 000016