(57)【要約】【課題】広角度で屈曲変形した状態で回転させたときの耐久性に優れるジョイントブーツを提供する。【解決手段】シャフト２に取り付けられる小径取付部１２と、アウターケース１に取り付けられる大径取付部１４と、両者を連結する蛇腹部１６とからなるジョイントブーツ１０において、大径取付部１４の固定用凹溝２４を、アウターケース１の先端部１Ｂ外周を取り囲む筒状連結部４０を介して蛇腹部１６と連結し、筒状連結部４０を蛇腹部１６側に向かって漸次径大となるように傾斜した逆テーパ筒状とし、筒状連結部４０が傾斜面部４２を介して蛇腹部の第１谷部３０Ａと連結されるようにするとともに、筒状連結部と傾斜面部とで構成される山４４の頂部４４Ａを蛇腹部１６側に偏らせて設け、これにより、屈曲変形時に屈曲内側ｉで上記山４４が外側に張り出した状態にて折畳まれるようにする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトに取り付けられる筒状の小径取付部と、アウターケース側に取り付けられ前記小径取付部よりも大径筒状の大径取付部と、両者を一体に連結する蛇腹部とからなるジョイントブーツであって、
前記大径取付部は、締付部材を受け入れるための周方向に延びる固定用凹溝を備え、該固定用凹溝が前記アウターケースの先端部外周を取り囲む筒状連結部を介して前記蛇腹部と連結されており、該筒状連結部が蛇腹部側に向かって漸次に径大となるように傾斜した逆テーパ筒状をなし、該筒状連結部が傾斜面部を介して前記蛇腹部の第１谷部と連結されており、前記筒状連結部と前記傾斜面部とで構成される山の頂部が蛇腹部側に偏らせて設けられたことを特徴とするジョイントブーツ。
【請求項２】
ジョイントブーツの屈曲変形時に屈曲内側において前記筒状連結部と前記傾斜面部とで構成される山が外側に張り出すようにして折畳まれることを特徴とする請求項１記載のジョイントブーツ。
【請求項３】
前記筒状連結部の軸方向に対する傾斜角度が、前記蛇腹部の大径取付部寄りの山群における各山部の大径取付部側斜面の軸方向に対する傾斜角度よりも小に設定されたことを特徴とする請求項１又は２記載のジョイントブーツ。
【請求項４】
前記蛇腹部の小径取付部寄りの山群における各山部の大径取付部側斜面の軸方向に対する傾斜角度が、前記大径取付部寄りの山群における各山部の大径取付部側斜面の軸方向に対する傾斜角度よりも小に設定されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のジョイントブーツ。
【請求項５】
ジョイントブーツの軸方向断面において、前記筒状連結部の外形ラインの延長線が、前記固定用凹溝の軸方向中心よりも蛇腹部側の位置で溝底面と交差している請求項１〜４のいずれかに記載のジョイントブーツ。
【請求項６】
ジョイントブーツの軸方向断面において、前記筒状連結部の外形ラインの延長線が、前記固定用凹溝の軸方向中心より蛇腹部側の領域を２等分する１／４点と前記軸方向中心との間の位置で溝底面と交差している請求項１〜４のいずれかに記載のジョイントブーツ。
【請求項７】
前記第１谷部の小径取付部側に隣接する第１山部の頂部が、前記筒状連結部と前記傾斜面部とで構成される山の頂部よりも径方向内方であって、かつ、前記筒状連結部の固定用凹溝側端よりも径方向外方に位置していることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のジョイントブーツ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として自動車の等速ジョイントなどに用いられる蛇腹状のジョイントブーツに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車や産業機械などの駆動シャフトのジョイントには、封入されているグリースを保持するため、あるいは塵埃や異物等の進入を防ぐために、適度に伸縮や曲げ変形が可能な蛇腹状をなすジョイントブーツが装着されている。
【０００３】
かかるジョイントブーツは、両端部に口径差のある筒状のジャバラ構造を有しており、等速ジョイントのアウターケースに取り付けられる大径取付部と、該大径取付部と離間して同軸的に配置されてシャフトに取り付けられる小径取付部と、両者を一体に連結する蛇腹部とからなり、熱可塑性エラストマー樹脂などの弾性材料で一体に成形されている（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００４】
従来のジョイントブーツにおいて、大径取付部には、リング状の締付部材を受け入れるための周方向に延びる固定用凹溝が外周面に設けられており、該固定用凹溝と蛇腹部とを連結する筒状連結部は、単純なストレートの円筒状に形成されていた。
【特許文献１】特開平４−１６５１２１号公報
【特許文献２】特開平６−３４１５５１号公報
【特許文献３】特開平７−５５００１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような筒状連結部を持つジョイントブーツにおいては、広角度に屈曲変形した状態で回転させたときに耐久性に劣る場合がある。特に、アウターケースの外径に対してブーツ組み付け時の軸方向長が小さいジョイントブーツでこの問題が生じやすい。
【０００６】
かかる耐久性の低下は、本発明者の解析によれば、ジョイントブーツを広角度に屈曲変形されたときに、屈曲の内側において、アウターケースとシャフトとの間で蛇腹部が挟み込まれることに起因することが判明した。すなわち、図６に示すように、ジョイントブーツ１００の屈曲内側ｉでは、アウターケース１の先端面とシャフト２との間に蛇腹部１０１が折畳み状態にて挟み込まれて、蛇腹部１０１の各斜面間の面圧が大きくなる。また、回転に伴って蛇腹部１０１が屈曲内側ｉに入り込みにくく、スムーズな回転が妨げられることにより、蛇腹部１０１に不所望な折れやへこみが生じて、その痕が残り、これにより一層不所望に変形しやすくなる。これらの現象は、特にブーツを構成する材料自体が変形しにくくなる低温時に生じやすく、耐久性を損なうことになる。
【０００７】
なお、上記特許文献２，３には、大径取付部から谷部を介することなく径方向外方に張出し形成された逆テーパ筒状部を持つジョイントブーツが開示されているが、これらの文献における上記逆テーパ筒状部は、アウターケースの先端部外周を取り込むものではなく（即ち、アウターケースの先端面よりも小径取付部側に位置している。）、従って、それ自体が蛇腹部の第１山部の大径取付部側斜面を構成するものである。また、該第１山部の小径取付部側斜面は、上記逆テーパ筒状部と略同等の傾斜角度に設定されており、本発明特有の構成を何ら開示するものではない。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑みて、広角度で屈曲変形した状態で回転させたときの耐久性に優れるジョイントブーツを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るジョイントブーツは、シャフトに取り付けられる筒状の小径取付部と、アウターケース側に取り付けられ前記小径取付部よりも大径筒状の大径取付部と、両者を一体に連結する蛇腹部とからなるジョイントブーツであって、前記大径取付部が、締付部材を受け入れるための周方向に延びる固定用凹溝を外周面に備え、該固定用凹溝が前記アウターケースの先端部外周を取り囲む筒状連結部を介して前記蛇腹部と連結されており、該筒状連結部が蛇腹部側に向かって漸次に径大となるように傾斜した逆テーパ筒状をなし、該筒状連結部が傾斜面部を介して前記蛇腹部の第１谷部と連結されており、前記筒状連結部と前記傾斜面部とで構成される山の頂部が蛇腹部側に偏らせて設けられたものである。
【００１０】
このようにアウターケースの先端部外周を取り囲む筒状連結部を、外側に張り出した逆テーパ筒状部に形成したことにより、ジョイントブーツを広角度で屈曲変形させたときに、屈曲内側において、上記筒状連結部と傾斜面部とで構成される山が外側に張り出すようにして折畳まれることになる。そのため、蛇腹部がアウターケースの先端面とシャフトとの間で挟み込まれるのを低減することができ、耐久性を向上することができる。また、特に本発明では、上記筒状連結部と傾斜面部とで構成される山の頂部が蛇腹部側に偏らせて設けられており、これにより傾斜面部の傾斜角度が大に設定されているため、筒状連結部の固定用凹溝側への過剰な倒れ込みを抑制することができる。
【００１１】
本発明のジョイントブーツにおいては、前記筒状連結部の軸方向に対する傾斜角度が、前記蛇腹部の大径取付部寄りの山群における各山部の大径取付部側斜面の軸方向に対する傾斜角度よりも小に設定されていることが好ましい。この場合、屈曲内側における筒状連結部の固定用凹溝側への倒れ込みをより一層抑制することができる。
【００１２】
本発明のジョイントブーツにおいては、前記蛇腹部の小径取付部寄りの山群における各山部の大径取付部側斜面の軸方向に対する傾斜角度が、前記大径取付部寄りの山群における各山部の大径取付部側斜面の軸方向に対する傾斜角度よりも小に設定されていることが好ましい。この場合、屈曲内側において、小径取付部寄りの山群の拡がりが抑えられるので、大径取付部寄りの山群にて各斜面間の面圧が大きくなることを、より一層抑制することができる。
【００１３】
本発明のジョイントブーツにおいては、上記作用効果をより一層発揮させるため、ジョイントブーツの軸方向断面において、前記筒状連結部の外形ラインの延長線が、前記固定用凹溝の軸方向中心よりも蛇腹部側の位置で溝底面と交差していることが好ましい。更には、ジョイントブーツの軸方向断面において、前記筒状連結部の外形ラインの延長線が、前記固定用凹溝の軸方向中心より蛇腹部側の領域を２等分する１／４点と前記軸方向中心との間の位置で溝底面と交差していることが好ましい。
【００１４】
また、本発明のジョイントブーツにおいては、前記第１谷部の小径取付部側に隣接する第１山部の頂部が、前記筒状連結部と前記傾斜面部とで構成される山の頂部よりも径方向内方であって、かつ、前記筒状連結部の固定用凹溝側端よりも径方向外方に位置していることが、上記作用効果を高める上で好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、アウターケースとシャフトとの間での蛇腹部の挟み込みを低減することができ、ジョイントブーツの耐久性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は実施例１に係るジョイントブーツ１０の半断面半側面図であり、図２は該ジョイントブーツ１０の等速ジョイントへの組み付け状態を示す半断面図である。このジョイントブーツ１０は、自動車の等速ジョイントに装着される熱可塑性エラストマー樹脂製ブーツであり、シャフト２に取り付けられる小径取付部１２と、アウターケース１側に取り付けられる大径取付部１４と、両者を一体に連結する蛇腹部１６とからなる。
【００１８】
このジョイントブーツ１０は、アウターケース１の外径Ｄに対して組み付け時の軸方向長Ｌ１が小さいブーツである。より詳細には、組み付け前の軸方向長Ｌ０は上記外径Ｄよりも大であるが、組み付け時に軸方向に圧縮して上記外径Ｄよりも軸方向長Ｌ１が小になるように組み付けられるものである。ここで、軸方向長Ｌ０，Ｌ１は、小径取付部１２と大径取付部１４の各シール突条２０，２６間の距離とする。
【００１９】
小径取付部１２は、シャフト２に外嵌固定される短円筒状をなしており、その外周面にはリング状の締付部材３を受け入れるための周方向に延びる固定用凹溝１８が設けられている。また、内周面には、シャフト２の外周面に設けられたシール溝４に嵌合するシール突条２０が設けられている。また、図４に示すように、固定用凹溝１８の蛇腹部１６側の肩部には、小径取付部１２側における成形性及び耐久性を向上するための切欠部２２が、全周にわたって設けられている。
【００２０】
大径取付部１４は、アウターケース１に外嵌固定される短円筒状をなしており、その外周面にはリング状の締付部材５を受け入れるための固定用凹溝２４が全周にわたって設けられている。また、内周面には、アウターケース１の外周面に設けられたシール溝６に嵌合するシール突条２６が設けられている。大径取付部１４は、小径側取付部１４と同軸的に、即ち共通の軸Ｏを持つように配置されている。
【００２１】
蛇腹部１６は、両端に口径差のある断面円形の蛇腹体であり、その内部にグリース封入空間２８を形成する。蛇腹部１６は、大径取付部１４側から順に第１谷部３０Ａ、第１山部３２Ａ、第２谷部３０Ｂ、第２山部３２Ｂ……というように、谷部と山部が交互に連続して形成された複数の谷部及び山部からなる。詳細には、蛇腹部１６は、大径取付部１４側から順に第１山部３２Ａ、第２山部３２Ｂ、第３山部３２Ｃ、第４山部３２Ｄおよび第５山部３２Ｅの５山を備えてなり、これらは断面形状により区別される２つの山群からなる。即ち、第１山部３２Ａ、第２山部３２Ｂおよび第３山部３２Ｃからなる大径取付部寄りの山群３４と、第４山部３２Ｄおよび第５山部３２Ｅからなる小径取付部寄りの山群３６とで構成されている。
【００２２】
そして、小径取付部寄りの山群３６では、各山部３２Ｄ、３２Ｅが小径取付部１２側に寝かされている。すなわち、小径取付部寄りの山群３６における各山部３２Ｄ、３２Ｅの大径取付部側斜面３８Ｄ、３８Ｅの軸方向に対する傾斜角度α１，α２が、大径取付部寄りの山群３４における各山部３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃの大径取付部側斜面３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃの軸方向に対する傾斜角度β１、β２、β３よりも小に設定されている。なお、小径取付部寄りの山群３６における各大径取付部側斜面３８Ｄ、３８Ｅは軸方向断面（ブーツ中心線（即ち、軸Ｏ）を通る断面形状。以下同じ。）において互いに略平行に形成されており、大径取付部寄りの山群３４における各大径取付部側斜面３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃも軸方向断面において互いに略平行に形成されている。
【００２３】
図２，３に示すように、大径取付部１４において、上記固定用凹溝２４は、アウターケース１の先端部１Ｂの外周を空間をおいて取り囲む筒状連結部４０を介して、蛇腹部１６と連結されている。この筒状連結部４０は、大径取付部１４の肩部を構成するものであって、蛇腹部１６側に向かって漸次に径大となるように傾斜した断面円形の逆テーパ筒状をなしており、径方向内方に落ち込む傾斜面部４２を介して蛇腹部１６の第１谷部３０Ａと連結されている。筒状連結部４０は、固定用凹溝２４の蛇腹部側肩部からそのまま径方向外方に張り出すように傾斜して設けられており、固定用凹溝２４と逆テーパ筒状の筒状連結部４０との間にはストレート状の筒部は介在していない。
【００２４】
そして、この筒状連結部４０と傾斜面部４２とで構成される山４４の頂部４４Ａが、該山４４の軸方向中心に対して蛇腹部１６側、即ち小径取付部１２側に偏らせて設けられている。これにより、図３に示すように、傾斜面部４２は、軸方向に対して略垂直な急斜面状に形成されており、即ち、傾斜面部４２の軸方向に対する傾斜角度θが略９０°（詳細には８０°〜９０°程度）に設定されている。
【００２５】
また、筒状連結部４０は、その軸方向に対する傾斜角度γが、蛇腹部１６の大径取付部寄りの山群３４における各山部３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃの大径取付部側斜面３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃの軸方向に対する傾斜角度β１、β２、β３よりも小に設定されており、しかも、この例では、該傾斜角度γが、小径取付部寄りの山群３６における各山部３２Ｄ、３２Ｅの大径取付部側斜面３８Ｄ、３８Ｅの軸方向に対する傾斜角度α１，α２と略同じ角度に設定されている（図１参照）。
【００２６】
また、図３に示すように、筒状連結部４０は、軸方向断面において、その外形ラインの延長線Ｐが、上記固定用凹溝２４の軸方向中心Ｍよりも蛇腹部１６側の位置で溝底面２４Ａと交差するように、上記傾斜角度γが設定されている。ここで、軸方向中心Ｍとは、固定用凹溝２４の軸方向幅をＷとしたとき、これを２等分する点である。上記外形ラインの延長線Ｐは、より詳細には、固定用凹溝２４の軸方向中心Ｍより蛇腹部１６側の領域を２等分する１／４点Ｎと軸方向中心Ｍとの間の領域Ｑ内で溝底面２４Ａと交差するように、上記傾斜角度γが設定されている。
【００２７】
また、筒状連結部４０と蛇腹部１６の第１山部３２Ａとの関係では、第１山部３２Ａの頂部４６が、筒状連結部４０と傾斜面部４２とで構成される山４４の頂部４４Ａよりも径方向内方であって、かつ、筒状連結部４０の固定用凹溝側端４０Ａよりも径方向外方に位置するように設けられている。すなわち、第１山部３２Ａの頂部４６は、上記山４４の頂部４４Ａと筒状連結部４０の固定用凹溝側端４０Ａとの間の径方向領域Ｒ内に設けられている（図３参照）。
【００２８】
以上の構成を持つ実施例１のジョイントブーツ１０と、比較例として上記逆テーパ筒状の筒状連結部４０を持たない（単なる筒状の連結部を持つ）ジョイントブーツ１００とについて、広角度に屈曲変形させたときの蛇腹部の折り重ね形状を調査した。すなわち、有限要素法による解析（以下、ＦＥＭ解析という）を用いて、上記ジョイントブーツが広角度に変形した場合における変形形状についてシミュレーションを行った。
【００２９】
その結果、図６に示すように、比較例のジョイントブーツ１００では、屈曲内側ｉにおいて、アウターケース１の先端面と傾斜したシャフト２の外周面との間に、蛇腹部１０１が折畳み状態にて挟み込まれており、そのため、蛇腹部１０１の各斜面間の面圧が大きいものであった。これに対し、実施例１のジョイントブーツ１０では、図５に示すように、屈曲内側ｉにおいて、筒状連結部４０と傾斜面部４２とで構成される山４４が外側に張り出すようにして、即ちアウターケース１の径方向外方側で、断面Ｖ字状に折畳まれていた。かかる筒状連結部４０の外側への張り出しに伴って、蛇腹部１６も径方向外方側にて折畳まれており、そのため、アウターケース１の先端面１Ａ（図２参照）とシャフト２との間に蛇腹部１６が挟み込まれることが抑制されており、蛇腹部１６の各斜面間の面圧も小さいものであった。しかも、上記蛇腹部１６構成により、屈曲内側ｉにおける小径取付部寄りの山群３６の拡がりが抑えられているので、蛇腹部１６の各斜面間の面圧を一層低減することができる。なお、図５，６において符号ｏは屈曲外側を示す。
【００３０】
また、実施例１では、図５に示すように、筒状連結部４０は外側に張り出し変形はするものの、上記特有の構成により、固定用凹溝２４側への過剰な倒れ込みは抑制されているので、締付部材５との接触を回避することができる。
【００３１】
よって、本実施例のジョイントブーツ１０であると、広角度で屈曲変形した状態で回転させたときの耐久性を飛躍的に向上することができる。
【００３２】
図７は実施例２に係るジョイントブーツ１０Ａの半断面半側面図であり、図８は該ジョイントブーツ１０Ａの等速ジョイントへの組み付け状態を示す半断面図、図９は該ジョイントブーツ１０Ａの大径取付部１４を拡大した断面図である。実施例２のジョイントブーツ１０Ａは、基本的には上記した実施例１のジョイントブーツ１０と同様の構成を持つものである。そのため、対応する箇所には共通の符号を付し、特に説明しない限り、同じ構成を持つものとして説明を省略する。
【００３３】
実施例２のジョイントブーツ１０Ａでは、筒状連結部４０の傾斜角度γを、実施例１のものに対して大きくした点に特徴がある。すなわち、この例では、筒状連結部４０の軸方向に対する傾斜角度γが、大径取付部寄りの山群３４における各山部３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃの大径取付部側斜面３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃの軸方向に対する傾斜角度β１、β２、β３と略同じ角度に設定され、小径取付部寄りの山群３６における各山部３２Ｄ、３２Ｅの大径取付部側斜面３８Ｄ、３８Ｅの軸方向に対する傾斜角度α１，α２よりも大に設定されている。
【００３４】
また、図９に示すように、筒状連結部４０は、軸方向断面において、その外形ラインの延長線Ｐが、固定用凹溝２４の上記１／４点Ｎよりも蛇腹部１６側の領域Ｓ内で溝底面２４Ａと交差するように、上記傾斜角度γが設定されている。
【００３５】
このように筒状連結部４０の傾斜角度γを大きくすることにより、広角度に屈曲変形させたときに、屈曲内側ｉにおいて、筒状連結部４０と傾斜面部４２とで構成される山４４が外側により一層張り出しやすくなり、そのため、アウターケース１の先端面１Ａとシャフト２との間に蛇腹部１６が挟み込まれることをより一層抑制することができる。但し、筒状連結部４０の固定用凹溝２４側への過剰な倒れ込みを抑制して締付部材５との接触を回避するという点では、上記実施例１の構成の方が有利である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明のジョイントブーツは、自動車や産業機械等の駆動シャフトのジョイントに装着して利用することができ、特に自動車の等速ジョイントに好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施例１に係るジョイントブーツの半断面半側面図
【図２】同ジョイントブーツを等速ジョイントに組み付けた状態を示す断面図
【図３】同ジョイントブーツの大径取付部の断面図
【図４】同ジョイントブーツの小径取付部の断面図
【図５】実施例１のＦＥＭ解析によるシミュレーション図
【図６】比較例のＦＥＭ解析によるシミュレーション図
【図７】実施例２に係るジョイントブーツの半断面半側面図
【図８】同ジョイントブーツを等速ジョイントに組み付けた状態を示す断面図
【図９】同ジョイントブーツの大径取付部の断面図
【符号の説明】
【００３８】
１…アウターケース、１Ｂ…先端部、２…シャフト、５…締付部材、１０，１０Ａ…ジョイントブーツ、１２…小径取付部、１４…大径取付部、１６…蛇腹部、２４…固定用凹溝、２４Ａ…溝底面、３０Ａ…第１谷部、３２Ａ…第１山部、３４…大径取付部寄りの山群、３６…小径取付部寄りの山群、３８Ａ〜Ｅ…大径取付部側斜面、４０…筒状連結部、４２…傾斜面部、４４…筒状連結部と傾斜面部で構成される山、４４Ａ…頂部、４６…第１山部の頂部、ｉ…屈曲内側、Ｍ…固定用凹溝の軸方向中心、Ｎ…固定用凹溝の１／４点、Ｏ…軸、Ｐ…筒状連結部の外形ラインの延長線、α１〜２…小径取付部寄りの山群における各山部の大径取付部側斜面の軸方向に対する傾斜角度、β１〜３…大径取付部寄りの山群における各山部の大径取付部側斜面の軸方向に対する傾斜角度、γ…筒状連結部の軸方向に対する傾斜角度、
【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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【図８】
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【図９】
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