JPS61502139A - 位置固定のジヨイントのためのベロ−ズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 位置固定のジヨイントのためのベローズ本発明は、５σまで“偏位する位置固定 のジヨイントのためのベローズであって、ポリエーテルエステルをベースとする 熱可塑性エジストマから成っていて、少なくとも６つの襞を有している形式のも のに関する。

位置固定のジヨイント特に等速回転ジヨイントのためのベローズはかなシ以前か ら周知であシ、一般に天然ビム又は合成ゴム及び両者の混合体並びにポリウレタ ンから製造される。この場合偏位の範囲は連続的に拡大された。なぜならば、こ れらのベローズ構造によって主として自動車伝動装置のジヨイント軸を保護する ことが望まれておシ、シかも自動車においては旋回円周を可能な限ル小さく保つ ことが望まれているからでおる。５［ｆまでの偏位に耐えられるという条件に基 づいて、ベローズには多くの要求がなされ、これらの要求は、ベローズがその内 部にグリースを受容すること及び極めて高い回転数を長い時間にわたって、つま シ一般に１５００００〜２０００００らのキロメートル寿命に相当する約８〜１ ０年の時間にわたって維持しなくてはならないことによってさらにきびしいもの になる。

別の要求は、極端な天候条件下におけるベローズの使用可能性である。つまりベ ローズは老化現象を起こすことなく暑い砂漠においても寒冷の極地範囲において も使用可能であることが望まれている。極地範囲では実地において、低い温度に よって極めてしばしばベローズに裂は目が生じ、つまシベローズを備えた自動車 ジヨイントは、裂は目を通して侵入する汚れによって短時間の後に摩耗してしま うということが見られた。

この寒さに対する技術上の問題を解決するために、寒冷地における条件に耐える 新しい材料が探求された。

そこでごく最近は、低温に対して極めて強いポリエーテルエステルをベースとす る熱可塑性エラストマを材料として用いることが提案されている。しかしながら この材料は、従来用いられたゴムをベースとする原材料と比べて極めて小さな弾 性度しか有しておらず、従って組付は時及び軸スリーブとしての使用に際しても まったく別の特性を有しているので、この材料から要求に見合うベローズを形成 するためには特別なステップが必要である。

ゆえに本発明の課題は、冷温に対して強い材料からつまシボリエーテルエステル をベースとするエラストマから、極地範囲において生じるような極めて低い温度 においても損傷することなくｓ＋ｊ’の偏位に耐えかつ長い耐用寿命を有するベ ローズを提供することである。

この課題を解決するために本発明の構成では、５（ｆまで偏位する位置固定のジ ヨイントのためのベローズであって、ポリエーテルエステルをベースとする熱可 塑性エラストマから成っていて、少なくとも６つの襞を有している形式のものに おいて、少なくとも第１の襞の前側面並びに場合〈よっては第２の襞の前側面が 、ジヨイントとは反対の側から見て１５：１〜８：１の襞先端に対する装置の側 面壁厚の比を有し、その他のすべての側面が６−１〜４：１の側面壁厚の比を有 しベロ・−ズの、ジヨイントとは反対の側は通常、小さな軸直径を有する側であ る。従ってこの範囲における襞もまた比較的小さい。ジヨイントの屈曲時にベロ ーズは屈曲の外角側において延ばされ、屈曲の内角側において押し縮められる。

この場合率さな襞の範囲ではしばしば、内側範囲において襞が直接型なり合い、 屈曲の外側範囲においては、襞に対して直角につまシ軸に沿って延びる折れ込み 部が生じる。イム材料は折れ込みにも重なり合いにも耐えられるが、特に動的な 負荷時にはしかしながら著しく小さな延性しか有していないポリエーテルエラス トマのような材料は耐えられない。このような材料では重なシ合いや折れ込みに よってスリーブは確実に短時間のうちに破損してしまう。

襞数を増すことによって折れ込みのおそれを防止することができるが、しかしな がら他方では同時に、屈曲の内側範囲においてスリーブが重なり合う確率が高ま り、この現象はこの材料ではさらにスリーブの破損を惹起する。本発明ではこの 重なシ合いは、ベローズの側面が装置から襞先端に向かって先細になっていて、 この場合側面の先細比が互いに異なっていることによって回避されている。第１ の襞の前側面はいかなる場合でも比較的厚く構成されており、つまシ重なシ合い に対して大きな抵抗力を持っている。同−襞の向かい合っている側面は装置にお いて著しく小さな壁厚を有している。つまりジヨイントの屈曲時にこの側面は、 前側面にかぶさることなしに前側面にもたれる。従って第２の襞の前側面は第１ の襞の後側面にもたれることができ、これによって同様に重なり合いは生じない 。

本発明の有利な実施態様では、第１の襞及び場合によっては第２の襞の前側面の 側面壁厚が装置の範囲にオイて２〜３．５ｎの間に位置している。その他の襞の 側面壁厚はこの場合有利には装置の範囲において１．２〜２．２ｍｍの間に位置 している。すなわち壁厚は著しく異なっており、つまシすべての後側面はよ）薄 く構成されていて、これによってよシ容易に変形可能で６Ｄ、この結果スリーブ の重なり合いが確実に回避される。

また襞先端の範囲において側面壁厚は有利には０．２〜０．４間の間に位置して おり、このように構成されていることによっても必要な強度を維持しながら高い 弾性度を得ることができる。

例 熱可塑性ポリエステルエラストマ（デュポン社の登録商標であるハイトレル）か らプロー成形法に基づいて等速回転ジヨイント用の５つの襞を備えたベローズが 製作された。ジヨイント側のスリーブ内径は８０ｕ１小さなスリーブ内径は２５ ｍであり、第１の襞の前側面の壁厚は装置の範囲で２．５ｍｍ、襞先端で０．４ ｙｔｒｘ、第２の襞の前側面は装置の範囲において２．２ｎの厚さを有し、襞先 端の範囲において０−３５ｍ１の厚さを有していた。その他すべての側面は装置 の範囲において１゛、６ｎ１襞先端の範囲において０−５ｔｎｘの寸法を有して いた。

何個の襞の間における装置には負荷軽減溝が設けられていた。また襞は互いに下 記の角度で配置されていた：第１の襞、前側面、角度β２６°、 後側面、角度γ２６°。

第２の襞、前側面、角度β３２°、 後側面、角度γ２ｆ０ 第３の襞、前側面、角度β６４°、 後側面、角度γ２９゜ 第４の襞、前側面、角度β３３°、 後側面、角度γ２８°。

最後の襞、前側面、角度β６１°、 後側面、角度γ３５°。

高さくＨ）に対する幅（Ｂ）の比は以下の通りである： 第１の襞ｉ＝１．０ 第２の襞署＝ｉ、ｉｓ 第６の襞、＝１．２ 第４の襞−ｇ＝１．１４ 第５の襞丑＝１．１５ つばの間におけるベローズの製造長さは１３０ｉｎ。

組込み長さは８４ｍであった。これらのベローズにおいて以下のテストが行われ た： １、静的な偏位時における変形特性 ２、ｎ＝３２００分までの回転テスト ３、　高温作用時における機能テスト ４、低温作用時における機能テスト 軸スリーブ試験台は互いに対する角度を調節可能な２つの柱体から成っておシ、 °両柱体の間には、ベローズを装着された駆動可能な等速回転ジヨイントが取り 付けられた。ベローズの緊締長さは８４ｍｍであった。

ジヨイントには３０．９のグリスが、ベローズには５０９のグリスが詰められた 。グリスとしては「モリコーチ■Ｎ２４６１Ｃ」が使用された。

回転試験台には、０・・・３５００分−１の回転数範囲において無段階式の調整 可能な駆動装置が設けられた。

緊締ベルトを用いて試料が密に組み付けられた試験心棒の中心軸線は、２ｆＩＩ 格子の０点に正確に調節された。

ストロざのフラッシュ頻度数はこの場合、スリーブの各形状変化が可視にかつ測 定可能になシ、写真によって記録され得るように回転数に調和させられた。各回 転数段階における変形はｔ＝１５分の経過後に測定された。

検査前における実際寸法に対するスリーブの回転数段階１６００　；　１８００ 　；　２０００　；　２２００　；２４００；２６００；２８００；３０００； ３２００分−１における直径変化が検出された。試験心棒は、ΔＢ＝９５１５℃ の一定温度の調整可能な熱風送風機の上に保持された。

表には襞における形状変化の寸法が示されている。

直径−増大 試験されたスリーブはｎ＝２４００分−１までは拡大しなかった。ｎ＝２４００ 分−１を越えてｎ＝３２００分−１までにおいて初めてわずかな拡大が生じた。

ベローズはまったく損傷せず、またグリスも流出しなかった。

高温テスト ベローズは温度１００℃にもたらされた。軸スＩＪ−ブ試験台は曲げ角２゛０° に調節され、等速回転ジヨイントは毎分１４０回転の回転数で２４０時間駆動さ れた。

２つのベローズがこの検査を受けた。２４０時間の後にグリスが流出することも なく、またベローズにおける損傷も確認されなかった。

低温テスト ４０のベローズが温度−４０℃にもたらされた。軸スリーブ試験台における等速 回転ジヨイントの曲げ角は１８°に調節され、回転数は１５分間毎分１１００回 転に保たれた。その後で６０分の停止時間中にベローズは再び一４０℃に戻し冷 却され、次いで再び回転数１１００で１５分間運動させられた。このような負荷 交番を２０回行った後においてすべて４つの試料にはグリスの流出も損傷も見ら れなかった。

耐用寿命及び疲れ強度 ２つの試料が順番に下記の負荷を加えられた：ａ）温度４５℃、ジヨイント偏位 １５°、回転数毎分１０００回転、継続時間２００時間、 ｂ）温度−６５℃、ジヨイント偏位１５°、０から毎分１０００回転まで３００ 回始動、 Ｃ）温度４５℃、ジヨイント偏位３０°、回転数毎分２５０回転、継続時間４時 間、 ｄ）温度−６５℃、ジヨイント偏位３０°、０から毎分２５０回転まで６０回始 動、 ｅ）温度９０℃、ジヨイント偏位４２°、回転数毎分２０回転、継続時間４時間 、 ｆ）温度−３５°Ｃ、ジヨイント偏位４２°、０から毎分２０回転まで１５回始 動、 ｇ）温度−４０℃、ジヨイント偏位５ｃｆ、０から毎分２５０回転まで６０回始 動。

この試験の後においてベローズにはグリス流出もまた機能を損う損傷も確認され なかった。襞の接触範囲においてわずかな摩耗が見られた。偏位角１０°の際に 第５と第４の襞との間において第１の接触が発生し、偏位角１７．５°の際に第 ４と第３の襞との間において第２の接触が発生し、偏位角２２．５の際に第３と 第２の襞との間において第６の接触が発生し、３７．５で第２と第１の襞との間 において第４の接触が発生し、４０．５゜を越えるとすべての襞が連続的に接触 した。

以下においては図面を参照しながら本発明を説明する： 第１図はベローズを備えた等速回転ジヨイントを部分的に断面して示す図、 第２図はベローズを部分的に断面して示す正面図、第６図、第４図、第５図及び 第６図は本発明によるベローズを備えた等速回転ジヨイントを種種異なった曲げ 位置で示す図、 第７図及び第８図は先行技術によるビム製ベローズを備えた等速回転ジヨイント を異なった曲げ角度で示す図である。

等速回転ジヨイント７は、軸１０が旋回可能に支承されている位置固定範囲９か ら成っている。軸１０は、ベローズ１３の小さなつば１２を受容するために働く ２つの環状隆起部１１を有している。ベロ・−ズ１３のつば１２は両環状隆起部 １１の間の範囲において軸１０に緊定帯１４によって保持される。同様にベロー ズ１３の大きなつば１５も等速回転ジヨイント７の位置固定範囲９における環状 溝１日に緊定帯１４によって固定される。

第１の襞１の前側面３は装置５の範囲において６゜２０隨の壁厚を有し、壁先端 ６に向かって０−６０ｚｘに先細になっている。第２の襞２の前側面３は装置５ の範囲において２．４０１１の壁厚を有し、０．４０ｍに先細になっている。第 １の襞１の後側面４及び第２の襞２の後側面４は装置５の範囲において等しい寸 法つまＤ　１．５０顛を有し、０．６０ないしはＯ９４０ｗｘに先細になってい る。第６の襞２１の前側面３における装置５は１．８０ｎ１第４の襞２０の前側 面３における装置５は１．６５ｎ１第５の襞１９の前側面３における装置は１゜ ４０ｚｘである。対応する後側面４は装置５においてそれぞれ１゜５０ｉ１１１ ；　１．３５ｍｍ　；　１−！ｌ　Ｏ尻翼の厚さを有している。

後側面４はそれぞれＯ−４０ｗｍ　；　Ｏ−２５ｉｍ　；　０．２０ｗｍに先細 になっている。

装置５の範囲において何個の襞の間には環状の負荷軽減溝１７が配置されておシ 、この負荷軽減溝１７によってベローズの収縮及び伸長が容易になる。

軸１０の偏位によって等速回転ジヨイント７の位置固定範囲９の中心線８の延長 線と傾いた軸１０との間には曲げ角αが形成される。第３図ではこの曲げ角αは １０°である。この場合襞は互いに第１の接触を生ぜしめ、この際には第５の襞 １９と第４の襞２０とが互いに接触しており、第４図では曲げ角αは２２．５° であシ、この場合第４の襞２０が第３の襞２１と接触し、第６の襞２１はこの時 に初めて第２の襞２と接触する。

第５図では曲げ角αは６７．５°であシ、この場合第４の接触が生ぜしめられ、 つまシいまやさらに第２の襞２が第１の襞１に接触している。第６図には４０． ５°に゛曲げられた場合が示されておシ、この場合にはすべての襞が互いに連続 的に接触している。

第７図及び第８図には先行技術による等速回転ジヨイントが示されておシ、第７ 図に示された等速回転ジヨイント７は２２．５°の曲げ角αを、第８図に示され た等速回転ジヨイント７は４０．５°の曲げ角αを有している。図面かられかる ように２２．５°の屈曲時に既に第１の襞１は下位の襞と重なシ初め、４０．５ °の曲げ角αでは完全に重なっておシ、さらに実際に引き延ばされた範囲には明 らかに折れ込み部２２が形成されている。

二Ｔ石５ｉ 二Ｔ万ｒ２ ｎ３ Ｘ＋ ニｈｓ 二り万ｒＨ 二しシｉ７ 二Ｔ石５ｔｉ ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　−ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨＲＥＰＯＲ丁 ＯＮ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．５０°まで偏位する位置固定のジョイントのためのべローズであって、ポリ エーテルエステルをベースとする熱可塑性エラストマから成っていて、少なくと も３つの髪を有している形式のものにおいて、少なくとも第１の髪（１）の前側 面（３）並びに場合によっては第２の髪（２）の前側面（３）が、ジョイント（ ７）とは反対の側から見て、１５：１〜８：１の髪先端（６）に対する髪底（５ ）の側面壁厚の比を有し、その他のすべての側面（８）が６：１〜４：１の側面 壁厚の比を有していることを特徴とする、位置固定のジョイントのためのベロー ズ。
2. ２．第１の髪（１）及び場合によっては第２の髪（２）の前側面（３）の側面壁 厚が髪底（５）の範囲において２．０〜３．５ｍｍの間に位置している、請求の 範囲第１項記載のベローズ。
3. ３．その他の髪（８）の側面壁厚が髪底（５）の範囲において１．２〜２．２ｍ ｍの間に位置している、請求の範囲第１項又は第２項記載のベローズ。
4. ４．側面壁厚が髪先端（６）の範囲において０．２〜０．４ｍｍの間に位置して いる、請求の範囲第１項から第３項までのいずれか１項記載のべローズ。