JPH0225064B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は波型可撓性ブーツに関し、特に機械的
に接手を囲みシールして軸線方向及び又は角度方
向変位を受けるブーツに関する。

前輪駆動車輛の駆動軸装置は、２本のアクスル
軸に夫々車内車外の定速自在接手例えば米国特許
第3464232号記載の接手を有する。接手は揺動し、
例えば最大40°の角度となり、この間にトルクが
アクスル軸から接手を経て伝達されるため、環状
波型可撓性ブーツのシールに困難な要求が課され
る。一般的に可撓性ブーツは高速回転間半径方向
の膨脹に対して大きな抵抗力があり、動的安定性
を有し、近接した実動車部品との間に所要の間隙
を保ち、低温下での動的撓みに耐え、シールの一
体性を保つための所要の摩耗引裂き抵抗を有し、
良い耐熱性を有することが要求される。

既知の定速接手シールのためのブーツは環状波
型射出成型全ゴムのテーパ付きブーツであり、例
えば米国特許第3646788号に記載されている。こ
の種接手用の市販のシール用ブーツはアクスル軸
に取付ける小直径の首部と、管部直径の少なくと
も３倍の大直径の口部とを有し、口部を定速接手
に取付ける。シールの壁の厚さは波型に沿つて平
均約2.7mmである。

既知のゴムシールは満足できなかつた。実用
上、車両製造者に周知の環境条件に基く高速回転
要件と低温曲げ要件とを共に満足させるシール用
ブーツを製造することが極めて困難であることが
明らかとなつた。高速回転試験では、接手4゜の角
度とし2150rpmで回転させた時に、最大許容半径
方向膨脹値が７mm以下となるだけの弾性率を必要
とする。上述の試験を通る所要弾性率と壁の厚さ
とを有するブーツは波型壁の剛性が過大となり−
40〓（−40℃）での曲げ試験が通らない。同様
に、ブーツの厚さを小さくして低温曲り試験に合
格し得る可撓性を得るようにすれば、ブーツの剛
性が減少して高速回転試験間のブーツの膨脹が過
大となる。この問題点を克服するために、各種の
組成が試みられている。

通常のゴムシールの他の問題点は摩耗及び引裂
きの抵抗が小さい点にある。自動車の修理工の取
扱不良による穿孔、ブーツの大角度の作動間に波
型に生ずるブーツの摩耗、道路上の障害物例えば
飛来した石等による裂け目又は穿孔によつてシー
ルブーツからの潤滑油漏洩が生じ、定速接手が損
傷する。経験上、ゴムシールに亀裂又は孔が生ず
れば損傷は拡大して遠心力のため潤滑油はブーツ
から漏洩する。

更に、シリコンゴムは車内シール用として好適
な耐熱性、例えば350〓（約180℃）を有するが、
引張強度、摩耗及び引裂き抵抗が小さいため、高
価なシリコンポリマーを車内ブーツとして使用し
難い。同様にしてシリコンポリマーは車外用とし
て低温曲げ特性は優れているが車外シールにも不
適とされている。

米国特許第1922431号はプロペラ軸自在接手用
可撓性ブーツを示し、非延伸性の紐を埋込み、外
面にゴム引きの交叉織りの布を被覆してブーツを
補強する。このらせん状波型のブーツはゴム層と
紐とゴム引き布層とをらせん状波型の中子上に重
ね、加硫した後に中子をねじ戻してブーツを外
す。このブーツの最大最小直径の比は小さく、交
叉織り布を被覆したため、本質的には製品の長手
方向の接手用である。このブーツは捩り負荷の下
では曲りが非対称となるため、偏心を生じて振動
を生じ、動釣合上不適である。

本発明の目的は、機械的接手を囲むための軽量
で最大最小直径比の大きな波型ブーツを提供し、
均等な曲り率を有し、摩耗抵抗、引裂き抵抗、亀
裂伝播抵抗が大きく、広範囲のポリマー材料例え
ばベース材料として安価なシリコン等から選択使
用でき、車内及び車外の定速接手のグリースシー
ルとして使用するのに好適であり、波型ブーツを
必要とする各種用途に使用できるブーツとするこ
とにある。他の目的は、車外定速接手のグリース
シール用として高速回転試験と低温曲り試験とに
共に合格するブーツを提供することにある。

本発明による機械的接手を囲むための波型可撓
性ブーツは一端の小寸法の首部から波型の谷部と
稜部とを経て外方端の大寸法の口部まで拡大する
波型ポリマー本体と、本体と一体として波型の谷
部と稜部とに追随する連続非接合管状布とを備え
る。

好適な実施例による機械的接手の両端間に延長
してシールする環状波型可撓性ブーツは、一端の
小直径の首部から波型の谷部と稜部とを経て他端
の大直径の口部まで拡がる成型環状波型薄壁本体
と、本体壁部内に埋込み波型の稜部において隣接
した谷部に比較して大きな開口度と大きな半径方
向の伸長とを行なつた連続非接合管状編物とを備
える。

好適な実施例による互に接合した２個の波型可
撓性ブーツを製造するための総合型は、長手方向
に互に離間し反対方向のテーパとした波型の傾斜
部と、傾斜部から外方に延長するほゞ直線の両端
部と、両傾斜部を互に結合する中央部とによつて
形成し２個の型スペースを互に連結した第１の半
型と、同様な形状の第２の半型とを備え、第１第
２の半型を合せ閉鎖して両者間に型スペースを形
成する。

本発明を例示とした実施例並びに図面について
説明する。各図において同じ符号は同様の部分又
は部品を示す。

本発明による図示の可撓性ブーツは例えば前輪
駆動軸装置の半軸に結合した定速自在接手を囲む
ために使用する。本発明のブーツは不同の外側寸
法を有する機械部分に結合するために軽量可撓性
長寿命のブーツを必要とする各種用途に使用でき
る。

第３図において、図示の可撓性ブーツ１０は車
外の定速自在接手、例えば米国特許第3646778号
記載の接手を封鎖して囲む。ベローズ状ブーツの
小直径首部１２を半軸１４にクランプリング１６
によつて取付ける。大直径の口部１８は円形シー
ルクランプ２２によつて定速自在接手ハウジング
２０に封鎖取付する。グリース等の潤滑剤をブー
ツ内に収容する。図示の車外接手の場合は、半軸
１４から角度θを40゜以下とした定速自在接手を
経て車両の前輪にトルクを伝達する。

第１，２図に示す通り、ブーツ１０は環状波型
のポリマーの本体を有し、波型は稜部（山）２４
と谷部２６から成る。各波型の傾斜角度は所要に
応じて選択する。この波型本体は小直径首部１２
の最小寸法からほゞ円錘形包括線に沿つてテーパ
して口部１８又はその付近での最大寸法に達す
る。ブーツの最大外側寸法と最小外側寸法との比
は少なくとも約1.5：１、好適な例では少なくと
も約２：１、最も好適な例では少なくとも約３：
１とする。この寸法関係は後述するブーツの補強
部分に適合する。

本発明によつて、可撓性ブーツの壁部を連続し
た接合しない管状布２８によつて補強し、布２８
は本体と一体の補強部を形成し、正確に波型の谷
２６、山２４に追随する。管状布の層は機械的圧
接、化学的接着の一方又は双方によつてポリマー
の本体に接着する。ポリマー本体に使用する材料
を選択して用途での機械的環境的影響に適合さ
せ、熱可塑性エラストマー材料が通常は好適であ
り、例えば天然ゴム、人造ゴム、熱可塑性エラス
トマー等を含む。定速自在接手用ブーツとして特
に好適な材料として、ネオプレン、シリコンゴ
ム、ポリエステル、ニトリル等を含む。もちろ
ん、実用上はポリマー基材とした材料に他のポリ
マー及び所要の充填剤、カーボンブラツク等の補
強剤、硬化剤、伸長剤、加速剤等を組合せる。

多くの用途では管状補強層２８がブーツ本体内
に完全に埋込まれ所要の一層以上を形成するのが
望ましい。しかし、１層以上の補強層が本体外面
を覆う構成とすることもできる。例えば第６図に
示す通り、ブーツの内外面に夫々の補強層３０，
３２を内側ポリマー層３４を挾んで接着する。補
強層３０，３２は所要に応じてエラストマー等を
カレンダー機等で含浸させることもできる。

連続非接合管状布補強の使用によつてブーツ本
体の壁部の厚さを著しく減少することができ、特
に波型に沿つて薄くし、ブーツの強度、可撓性、
動安定性、摩耗又は穿孔抵抗を減少せず、実用上
薄い壁部であつても特性は向上する。一般的に、
波型部の補強壁への厚さはブーツの最大外径の約
2.5％以下、好適な例では約2.0％以下とする。

管状布を形成する材料は伸長しない状態では半
径方向に大きな伸長性を有し、ブーツの最大外径
と最小外径との比によつて定まる伸長性とするこ
とが重要である。伸長比は２：１又は３：１以上
とする。各種の布の構成とすることができ、例え
ばストレツチ織、低パツクの小角度の丸編、及び
又はナイロン、ポリエステル、アラミド布等の弾
性繊維、高伸長布例えばスパンデツクス等を使用
できる。丸編とするのが好適である。

前述した通り、この丸編はブーツの形状の要求
するリフト比に適合する半径方向の弾性を必要と
する。通常は所要の弾性を有する丸編のリブ糸は
例えば１−及び−１又は第４図に示すゴム編と
し、第５図に示す連続管状非接合布の４本のウエ
ールの３本のコース部分２８を第４図に示す。周
知の通り、平編では２個の連続したウエールのル
ープは互に反対方向に引かれ、一方のウエール３
４のループは正面を向き、隣接したウエール３６
のループは裏側に引かれる。この編み方はジヤー
ジー編みと異なり大きな半径方向伸長が得られ
る。本編みも有利に使用でき、補強シールの製造
間に編目がほどけることがない。

連続管状布は接合部、重なり、耳がないことが
重要であり、ブーツに偏心を生ずるのを防ぎ、捩
り負荷の時に対称の撓み性を保つようにする。連
続非接合管状補強部を使用すれば、ブーツのシー
ルは動的に釣合い、均等な撓み率を有する。

勿論、丸編み及びゴム編み自体は周知である。
メリヤス地丸編みも周知であり、これを可撓性ラ
ジエータホースの補強に使用した例は米国特許第
2897840号、第2936812号に記載されている。編物
として周知の通り、引張強度を増すためには糸の
強力及びデニールを増し、編目でのループの強力
を増す。引張強度を大にする他の方法は編糸密度
を変え、単位寸法当りのコース、ウエールの数を
変える。

他の重要な特長はブーツの可撓特性の制御であ
り、波型外形に沿う補強部の被覆率を変化させて
行なう。稜部２４に対して谷部２６を選択的に強
化することによつて、ブーツを第３図のように大
きな角度に曲げた時にブーツのつぶれを防ぎ、隣
接した波型の側壁が離れた状態又は僅に触れる状
態を保ち、使用間の摩耗を防ぐ。このためには、
編物の補強部の被覆率即ち編目間隔を谷部におい
て密にし、稜部においては被覆率を粗にし、第２
図に示す。

第１図は本発明による波型ブーツ製造装置を示
す。この装置は総合型３８であり、雌雄両性型の
組の上型４０と下型４２から成る。上下型内に互
に連続した半部の型スペースを有する。各半型は
反対方向にテーパした波型傾斜部４６，４８を有
し、中間は中央部５０を形成し、テーパした傾斜
部より小さな凹凸であり、型の軸線に対してほゞ
同一軸線とする。各半型にはほゞ直線の端部５
２，５４を傾斜部から端部方向に延長させてブー
ツの小直径の首部を形成させる。上下型を組合せ
れば、第１第２の型本体４０，４２は型スペース
即ち、左スペース４４と右スペース４５とを形成
する。既知の型は単一スペースであり、型スペー
ス内に凹凸のマンドレル即ち中型を置いて、補強
部のない製品を射出成型等によつて製造した。圧
縮成型法も使用され、この場合はマンドレル上に
製品を盛上げた後に型に挿入した。

本発明の波型ブーツは各種の既知の方法で製造
でき、ブーツの壁部に補強部を置くことができ
る。例えば射出成型又はマンドレル上に積層する
方法がある。しかし、第１図に示す装置を使用す
るのが好適である。所要に応じて内側マンドレル
を使用して第１図に示す成型品５６を型内面５
２，４６，５０，４８，５４に接触させる。第１
図の左方に示す成型品５６から第１図の右側に示
す製品ブーツを製造し、補強層２８を壁部内に埋
込む。成型品５６の管状の熱硬化中子部材５８は
押出した加流可能ゴム管等とし、連続非接合管状
布２８を中子５８にかぶせ、外側熱硬化性ポリマ
ー被覆６０を管状補強部にかぶせる。

成型品５６は任意の既知の方法で製造でき、例
えばホース製造技法で製造し、本発明とは無関係
である。中子５８、被覆６０の厚さは長手方向に
変化させて製品の所要の厚さを得る。好適な製法
は、成型品５６を型３８の全長に置き、型両端に
所要の端部キヤツプ６２を置き、膨脹用流体例え
ばスチームを開口６１を経て管５８内に導入す
る。成型品５６は半径方向外方に膨脹して型面に
接触する。型内面に接触した後に硬化させる。可
撓性ブーツが加流可能材料製である時は熱と圧力
を図示しない加熱プラテンを経て供給し、２個の
ブーツを第１図の右側に示す最終形状とする。次
に型を開き、端部キヤツプを除去し、製品を得
る。両ブーツを介面６４でブーツ軸線の直角の面
で切断し、端部のトリム仕上を行なう。

次の実施例は本発明の可撓性ブーツを市販の標
準ブーツに比較する。

実施例 １ 高速回転試験（動安定試験） この試験ではシールブーツをゼネラルモータ
ース社のＸカーの標準車外接手とアクスル軸組
立体にクランプし、製造者仕様のグリース70〜
80ｇを充填した。

接手を角度4゜としてセツトし、1200rpmで２
分回転させてグリースを分散させ、停止した。
速度を休止から次第に増加し、ブーツを静止状
態から７mm外方に膨脹させた。この回転数を７
mm膨脹点として記録した。製造者の仕様は７mm
膨脹では最小2150rpm（140mph、約220Km／ｈ）
とする。市販のネオプレンゴム製の厚さ約2.6
mmのゴム製ブーツを試験した結果、７mm膨脹を
生ずる速度は2000〜2800rpmであつた。

本発明による補強ブーツを同じネオプレン材
料を使用して全ゴムブーツとし、厚さ約18mmと
した。このブーツは形状がほゞ第１図のブーツ
に類似し、補強部は200デニールのフイラメン
トナイロンをかゞり編みとして管状に編んだも
のを第１の２個のブーツに使用し14／１スパン
のナイロンの管状かゞり編みを第２の２個のブ
ーツの外面に接着した。両ブーツを上述の手順
に従つて７mm膨脹試験を行ない、速度は2490、
2420、2570、2510rpmであつた。200デニール
のナイロンの丸編をブーツの内面に接着した場
合は７mm膨脹が2110rpmであつた。

本発明ブーツを厚さ約1.8mmとし、ネオプレ
ンに代えてシリコンエラストマーを使用した。
第１のブーツは14／１スパンのナイロンの管状
かゞり編みとしてブーツ内面に接着し、７mm膨
脹は2940rpmであつた。第２のブーツは同じ丸
編みを２層使用した。第１の層は内面に接着
し、第２の層はブーツ本体内に埋込んだ。この
ブーツは７mm膨脹が3460rpmであつた。

２ 冷間試験（寒冷地可撓性試験） 高速回転試験と同様に上述の編んだナイロン
を使用したブーツを接手にクランプし、グリー
ス70〜80ｇを封入し、角度4゜で1200rpmで２分
間室温で回転させてグリースを分散させる。接
手角度を38〜39゜で固定して寒冷箱最大−40〓
（−40℃）内に16〜18時間放置する。

接手とブーツを一40〓で10分間250rpmで回
転させた後に、亀裂、グリースの漏れ、接手上
の動き、摩耗を検査する。

通常の全ゴムのブーツで高速回転試験を通る
ものは、弾性率が過大で冷間試験を通らない。
通常の全ゴムブーツで弾性率が低く冷間試験を
通るものは高速回転試験で破裂する。両試験を
通るためには弾性率の調整以外の手段を必要と
する。

本発明の補強したシールブーツを高速試験用
と同様に取付ければ、冷間試験を通り、亀裂、
グリースの漏れ、クランプ下の滑りは生ぜず、
特定の組成とする必要はない。

３ ASTM−D624試験（ゴムの引裂抵抗） かみそりで刻み目を入れた新月状のタブ端部
（ダイスＢ）付きの試料を使用し、把持部の伸
長率は500±50mmであつた。

制御試料は通常のゴムブーツに使用するネオ
プレンゴムであり、引裂き強度は46.4キロニユ
ートン／ｍであつた。粒子でつや出しした。約
2.6mm厚さの実際のブーツ壁の厚さに相当する
試料では引裂きに必要な力は120.2ニユートン
であつた。編物補強ネオプレン試料では中間基
準重量の撚り糸ナイロンのかゞり編みとし、本
発明のブーツに使用する材料に相当し、リブに
直角方向に86.8キロニユートン／ｍであり、編
物のリブは94.1キロニユートン／ｍであつた。
即ち、編物によつて引裂き強度は87〜103％大
きくなつた。厚さ約1.8mmの編物補強試料は本
発明補強ブーツの厚さに相当し、引裂きに要す
る力は154.3ニユートンであり、厚い既知のゴ
ム試料より28％の向上となる。

４ 落下ボール試験（落下ボール型対衝撃試験） 可変重量250〜370ｇのプランジヤの一端に直
径約16mmのボールを有し、鋼板上に置いたゴム
試料の上に落下させた。試料の破損を生ずるプ
ランジヤ最小高さを測定し、所要エネルギを計
算する。

厚さ約2.6mmのネオプレンの全ゴム試料は破
損のための平均所要エネルギは2.67×10⁷エル
グであつた。約1.8mmの厚さの全ゴム試料は所
要エネルギは1.65×10⁷エルグであつた。試験
３と同様な編物で補強した約1.8mmの厚さの補
強ネオプレン試料は破損に必要なエネルギは
2.65×10⁷エルグであり、実験誤差の範囲内で
厚いゴムの試料の結果に一致する。

５ グリース漏洩、孔拡大試験 編物補強約1.8mm厚さのネオプレンのブーツ
と約2.6mm厚さの全ネオプレンゴムブーツを波
型に沿つて各所に孔あけし、各種の接手角度、
速度で回転させてグリース損失を測定した。編
物は14／１撚り糸ナイロンのかゞり編みとし、
低基準重量の管状編物とした。試験結果は一定
していない。

ブーツの孔を大きな波の基部にあけて高速回
転させた時、大きな波の頂部に孔あけして低速
回転させた時、接手角度が大きい時は補強ブー
ツよりは全ゴムブーツの方がグリースの損失は
著しく少なかつた。ブーツの孔を大きな波にあ
けて高速回転させた時、接手角度が小さい時は
編物補強ブーツは厚い全ゴムブーツよりはグリ
ースの損失が著しく少なかつた。すべての試験
間、ブーツには測定可能の亀裂は生じなかつ
た。

６ ASTM・D813（亀裂生長試験） デマチア撓み試験機を使用して試料を室温で
130゜曲げる試験を行なつた。試料中央に約２mm
巾の工具で溝を穿孔した。試料は毎分300サイ
クル曲げた。

すべてのネオプレンゴム試料は100万サイク
ルに対する平均亀裂増加は約0.64mm、試験３で
使用した編物補強ネオプレン試料は同じサイク
ルに対して平均亀裂増加は約0.43mmであつた。
９千万サイクルが自動車の100000マイル走行に
相当する。

７ 曲り疲労試験 すべてのゴムブーツと編物補強ブーツとを高
速回転試験と同じ型式、即ち14／１撚り糸ナイ
ロンかゞり編低基準重量管状編物、を一定接手
角度20゜で2000rpmで回転した。本発明の補強
ブーツは極めて優れた動的安定性があり、半径
方向の振れは少ない。

本発明を代表的実施例について詳細に説明した
が本発明は各種の変型が可能であり、実施例並び
に図面は例示であつて発明を限定するものではな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるブーツの２個成形用型を
示し左半部は成型前の管状成型品とし右半部は成
型後の形状を示す断面図、第２図は第１図の２−
２線に沿い外側エラストマー被覆の一部を除去し
た拡大側面図、第３図は前輪駆動車の車外定速接
手のグリースシールとした可撓性ブーツの側面
図、第４図はブーツ補強用編物の一部の拡大正面
図、第５図は第４図の管状編物の端面図、第６図
は別のブーツ構造の部分拡大断面図である。 １０：可撓性ブーツ、１２：首部、１４：半
軸、１６，２２：クランプリング、１８：口部、
２４：稜部、２６：谷部、２８，３０，３２：管
状補強層、３４：ポリマー層、４０：上型、４
２：下型、４４，４５：型スペース、４６，４
８：傾斜部、５２，５４：端部、５６：管状成型
品。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 機械的接手例えば定速接手を囲みシールする
   環状波型可撓性ブーツであつて、一端の小直径の
   首部から波型の環状谷部と稜部とを経て他端の大
   直径の口部まで拡がるほゞ円錐形の囲みを有する
   環状波型エラストマー本体と、本体と一体として
   波型の谷部と稜部とに追随する連続非接合管状編
   み物とを備え、布補強本体の最大外側寸法と最小
   外側寸法との比を少なくとも約1.5：１とし、上
   記補強編み物は波型の谷部において稜部よりも大
   きな被覆率とすることを特徴とする可撓性ブー
   ツ。 ２ 前記布補強本体の最大外側寸法と最小外側寸
   法との比を少なくとも約２：１とする特許請求の
   範囲第１項記載のブーツ。 ３ 前記布補強本体の最大外側寸法と最小外側寸
   法との比を少なくとも約３：１とする特許請求の
   範囲第１項記載のブーツ。 ４ 前記布はほゞ波型の外側面に接着する特許請
   求の範囲第１項記載のブーツ。 ５ 前記布を本体壁部内に埋込む特許請求の範囲
   第１項記載のブーツ。 ６ 前記本体に一体として接着した第２の非接合
   管状編み物補強部を含む特許請求の範囲第１ない
   し第５項のいずれか一項に記載のブーツ。