(57)【要約】【課題】  トリポード型等速自在継手に使用される深溝玉軸受の圧壊強度を向上させること。【解決手段】  本発明に係るトリポード型等速自在継手は、（Ａ）図に示すように、深溝玉軸受の外輪外径（Ｄ）、内輪内径（ｄ）、軸受幅（Ｗ）、ボール径（ｄB）及びボールのピッチ円直径（ＰＣＤ）が、２．４＜｛（Ｄ−ｄ）／２｝／ｄB、２．５＜（Ｗ／ｄB）、１．２＜｛Ｄ／（ＰＣＤ＋ｄB）｝の関係を満たしているので、（Ｂ）図に示す標準軸受（従来のトリポード型等速自在継手に使用される深溝玉軸受）と比較して、外輪６ａ及び内輪６ｂの肉厚が確保され、圧壊強度を向上させることができる。【選択図】図２
2005325946.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に軸方向に延びた３本のトラック溝が形成された外方継手部材と、半径方向に３本の脚軸を突設すると共に外方継手部材の内側に挿入されるトリポード部材と、外方継手部材のトラック溝に外輪を挿入すると共に、外輪を回転自在に支持する内輪をトリポード部材の脚軸に外嵌し、外輪の軌道面と内輪の軌道面との間に複数のボールを介在させた深溝玉軸受とを備え、外輪を回転させながら深溝玉軸受を外方継手部材のトラック溝に沿って移動させるように構成したトリポード型等速自在継手において、
深溝玉軸受の外輪外径（Ｄ）、内輪内径（ｄ）及びボール径（ｄB）の関係が、２．４＜｛（Ｄ−ｄ）／２｝／ｄBであることを特徴とするトリポード型等速自在継手。
【請求項２】
深溝玉軸受の軸受幅（Ｗ）及びボール径（ｄB）の関係が、２．５＜（Ｗ／ｄB）であることを特徴とする請求項１に記載のトリポード型等速自在継手。
【請求項３】
深溝玉軸受の外輪外径（Ｄ）、ボールのピッチ円直径（ＰＣＤ）及びボール径（ｄB）の関係が、１．２＜｛Ｄ／（ＰＣＤ＋ｄB）｝であることを特徴とする請求項１又は２に記載のトリポード型等速自在継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トリポード型等速自在継手に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のトリポード型等速自在継手の一例について、図１を参照して説明する。図１（Ａ）において、符号１は外方継手部材で、内周面の軸方向に三本のトラック溝２を形成してある。各トラック溝２には、外方継手部材１の円周方向に対向する一対の案内面３を形成してある。一対の案内面３は、外方継手部材１の軸線と平行な凹曲面（部分円筒面）である。符号４はトリポード部材で、半径方向に三本の脚軸５を突設してある。各脚軸５には、深溝玉軸受６を外嵌してある。
【０００３】
深溝玉軸受６は、図１（Ａ）のように、外周面を外方継手部材１の案内面３に対応する凸曲面（部分円筒面）状に形成して、外方継手部材１のトラック溝２に挿入する外輪６ａと、トリポード部材４の脚軸５に外嵌して外輪６ａを回転自在に支持する内輪６ｂと、外輪６ａと内輪６ｂとの間に介在する複数のボール６ｃとを主要な構成要素としている（例えば特許文献１〜４参照）。
【０００４】
上記のトリポード型等速自在継手は、外方継手部材１の内側にトリポード部材４を挿入して、外方継手部材１のトラック溝２にトリポード部材４の脚軸５に外嵌した深溝玉軸受６を係合させ、外方継手部材１及びトリポード部材４間に相対的軸方向変位（作動角）を付けた状態でトルクの伝達を可能にしてある。図１（Ｂ）に示すように、外方継手部材１及びトリポード部材４間に相対的軸方向変位（作動角θ）を付けた状態でトルクを付与すると、各深溝玉軸受６は、外輪６ａを回転させつつトラック溝２に沿って外方継手部材１の軸線方向に往復動する。このとき、外方継手部材１及びトリポード部材４間では深溝玉軸受６を介してトルクが伝達されるので、深溝玉軸受６に対してラジアル荷重が負荷される。特に、自動車や産業機械などにおいて、高トルクの伝達に使用されるトリポード型等速自在継手の場合は、深溝玉軸受６に対して過大なラジアル荷重が負荷されたときに、外輪６ａ及び内輪６ｂが破損することが実験で確かめられている。したがって、高トルク伝達用のトリポード型等速自在継手には、上記のラジアル荷重に対する強度を高めた深溝玉軸受を使用する必要がある。なお、ＦＥＭによる強度解析によると、外輪６ａ及び内輪６ｂが破損するときの最大主応力は、図１（Ｃ）の小ピッチのハッチングで示す領域に発生する。
【０００５】
一方、特許文献５（特開平１１−１３２２３１号公報）には、スライドシート用深溝玉軸受の外輪圧壊強度を向上させるために軸受構成要素の寸法関係が定義されている。しかし、高トルク伝達用のトリポード型等速自在継手に使用される深溝玉軸受６は、上記のスライドシート用深溝玉軸受よりも大きなラジアル荷重が負荷されるため、特許文献５で定義された軸受構成要素の寸法では外輪６ａ及び内輪６ｂの強度が不足する。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２２７１２４号公報
【特許文献２】特開２０００−２５７６４３号公報
【特許文献３】特開２００１−２９５８５５号公報
【特許文献４】特開２００２−３２３０６０号公報
【特許文献５】特開平１１−１３２２３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、斯かる実情に鑑み創案されたものであって、その目的は、例えば自動車や産業機械などに使用されるトリポード型等速自在継手にラジアル方向の耐荷重性を高めた深溝玉軸受を適用して高トルクの伝達に好適なトリポード型等速自在継手を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るトリポード型等速自在継手は、上記目的を達成するため、内周面に軸方向に延びた３本のトラック溝が形成された外方継手部材と、半径方向に３本の脚軸を突設すると共に外方継手部材の内側に挿入されるトリポード部材と、外方継手部材のトラック溝に外輪を挿入すると共に、外輪を回転自在に支持する内輪をトリポード部材の脚軸に外嵌し、外輪の軌道面と内輪の軌道面との間に複数のボールを介在させた深溝玉軸受とを備え、外輪を回転させながら深溝玉軸受を外方継手部材のトラック溝に沿って移動させるように構成したトリポード型等速自在継手において、深溝玉軸受の外輪外径（Ｄ）、内輪内径（ｄ）及びボール径（ｄB）の関係が、２．４＜｛（Ｄ−ｄ）／２｝／ｄBであることを特徴としている。
【０００９】
深溝玉軸受の外輪外径（Ｄ）は外輪が外方継手部材のトラック溝に収まるように定められ、また、内輪内径（ｄ）は内輪がトリポード部材の脚軸に外嵌し得るように定められる。したがって、深溝玉軸受のボール径（ｄB）は、｛（Ｄ−ｄ）／２｝の２．４分の１未満の値となる（ｄB＜｛（Ｄ−ｄ）／２｝／２．４）。ここで、｛（Ｄ−ｄ）／２｝は、内輪の内周部から外輪の外周部までの軸受肉厚の寸法である。一方、従来のトリポード型等速自在継手に使用されていた一般的な深溝玉軸受（以下、標準軸受という。）の場合、外輪外径（Ｄ）、内輪内径（ｄ）及びボール径（ｄB’）の関係は、１．５７＜（｛（Ｄ−ｄ）／２｝／ｄB’）＜２．１となっている。すなわち、標準軸受のボール径（ｄB’）は、（｛（Ｄ−ｄ）／２｝／２．１）＜ｄB’＜（｛（Ｄ−ｄ）／２｝／１．５７）の範囲内である。本トリポード型等速自在継手に使用される深溝玉軸受も標準軸受も、適用対象となるトリポード型等速自在継手の外方継手部材及びトリポード部材の規格が同じであれば、外輪外径（Ｄ）及び内輪内径（ｄ）が同じ寸法になる。すなわち、本トリポード型等速自在継手に使用される深溝玉軸受は、軸受肉厚｛（Ｄ−ｄ）／２｝が標準軸受と同じであれば、標準軸受よりもボール径（ｄB）が小さくなるので、外輪及び内輪の肉厚が確保され、外輪及び内輪の圧壊強度が高められる。
【００１０】
また、深溝玉軸受の軸受幅（Ｗ）及びボール径（ｄB）の関係は、２．５＜（Ｗ／ｄB）とする。軸受幅（Ｗ）は、深溝玉軸受が外方継手部材のトラック溝に収まるように定められる。したがって、ボール径（ｄB）は、軸受幅（Ｗ）の２．５分の１未満の寸法となる［ｄB＜（Ｗ／２．５）］。一方、標準軸受の場合、軸受幅（Ｗ）及びボール径（ｄB’）の関係は、１．２６＜（Ｗ／ｄB’）＜２．１となっている。すなわち、標準軸受のボール径（ｄB’）は、（Ｗ／２．１）＜ｄB’＜（Ｗ／１．２６）の範囲内である。本トリポード型等速自在継手に使用される深溝玉軸受も標準軸受も、適用対象となるトリポード型等速自在継手の外方継手部材及びトリポード部材の規格が同じであれば、軸受幅（Ｗ）が同じ寸法になる。すなわち、本トリポード型等速自在継手に使用される深溝玉軸受は、軸受幅（Ｗ）が標準軸受と同じであれば、標準軸受よりもボール径（ｄB）が小さくなるので、外輪及び内輪の肉厚が確保され、外輪及び内輪の圧壊強度が高められる。また、軸受幅（幅）との関係で、ボール径（ｄB）の上限を設定すると、図１（Ｃ）に示す領域で発生する最大主応力が緩和され、外輪及び内輪が破損し難くなる。
【００１１】
さらに、深溝玉軸受の外輪外径（Ｄ）、ボールのピッチ円直径（ＰＣＤ）及びボール径（ｄB）の関係は、１．２＜｛Ｄ／（ＰＣＤ＋ｄB）｝とする。ここで、（ＰＣＤ＋ｄB）は、外輪の軌道面に周方向に形成された円環状のボール溝の溝底部分における外輪の内径（以下、溝底径という。）である。すなわち、外輪の溝底径（ＰＣＤ＋ｄB）は、外輪外径（Ｄ）の１．２分の１未満の寸法となる［（ＰＣＤ＋ｄB）＜（Ｄ／１．２）］。一方、標準軸受の場合、外輪外径（Ｄ）、ボールのピッチ円直径（ＰＣＤ’）及びボール径（ｄB’）の関係は、１．０３＜Ｄ／（ＰＣＤ’＋ｄB’）＜１．１９となっている。すなわち、標準軸受の外輪の溝底径（ＰＣＤ’＋ｄB’）は、（Ｄ／１．１９）＜（ＰＣＤ’＋ｄB’）＜（Ｄ／１．０３）の範囲内である。本トリポード型等速自在継手に使用される深溝玉軸受も標準軸受も、適用対象となるトリポード型等速自在継手の外方継手部材及びトリポード部材の規格が同じであれば、外輪外径（Ｄ）が同じ寸法になる。すなわち、本トリポード型等速自在継手に使用される深溝玉軸受は、外輪外径（Ｄ）が標準軸受と同じであれば、標準軸受よりも外輪の溝底径（ＰＣＤ＋ｄB）が小さくなるので、ボール溝の溝底部分における外輪の肉厚寸法が確保され、外輪の圧壊強度を高めることができる。
【００１２】
なお、上記の各関係式２．４＜｛（Ｄ−ｄ）／２｝／ｄB、２．５＜（Ｗ／ｄB）、１．２＜｛Ｄ／（ＰＣＤ＋ｄB）｝は、深溝玉軸受に発生する最大主応力が所定値（しきい値）以下となるときの寸法関係から求めてあるので、それぞれ［｛（Ｄ−ｄ）／２｝／ｄB］、（Ｗ／ｄB）、｛Ｄ／（ＰＣＤ＋ｄB）｝の上限値を示していない。かかる上限値は、深溝玉軸受が外方継手部材とトリポード部材との間に介在し、かつ、他部品（外方継手部材等）と干渉しないという制約を受けることから、外方継手部材やトリポード部材などとの寸法関係で適宜定められる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、外方継手部材及びトリポード部材間でトルクを伝達する際に深溝玉軸受の外輪及び内輪に発生する最大主応力が低減されるように軸受構成要素の寸法関係を定めたので、ラジアル荷重に対する外輪及び内輪の圧壊強度が向上し、高トルクの伝達に好適なトリポード型等速自在継手を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００１５】
本発明に係るトリポード型等速自在継手は、図１（Ａ）に示す従来のトリポード型等速自在継手と同様、外方継手部材１、トリポード部材４及び深溝玉軸受６からなっている。外方継手部材１及びトリポード部材４は、従来のトリポード型等速自在継手に使用するものと同じものである。深溝玉軸受６は、外輪６ａ、内輪６ｂ及び複数個のボール６ｃを主要な構成要素とし、外輪６ａの外径（Ｄ）、内輪６ｂの内径（ｄ）、ボール径（ｄB）、軸受幅（Ｗ）及びボールのピッチ円直径（ＰＣＤ）の関係が、従来のトリポード型等速自在継手に使用される標準軸受と相違している。以下、この相違点を中心に説明する。
【００１６】
図２（Ａ）は、本発明に係るトリポード型等速自在継手に適用する深溝玉軸受の一実施形態を示す軸方向の概略断面図で、同図（Ｂ）は従来のトリポード型等速自在継手に適用する標準軸受の軸方向の概略断面図である。また、図３（Ａ）乃至（Ｃ）は、図２（Ａ）に示す深溝玉軸受の軸直交方向の概略断面を例示する図である。なお、この実施形態では、周方向に８個のボール６ｃを一列に配設した深溝玉軸受及び標準軸受を例に挙げて説明する。
【００１７】
本発明に係るトリポード型等速自在継手に適用する深溝玉軸受は、図２（Ａ）に示すように、外輪６ａの外径（Ｄ）、内輪６ｂの内径（ｄ）、ボール６ｃの直径（ｄB）、軸受幅（Ｗ）及びボール６ｃのピッチ円直径（ＰＣＤ）が、以下の関係式（１）〜（３）を満たすように構成してある。
【００１８】
【数１】
2005325946.tif 000003
・・・（１）
【数２】
2005325946.tif 000004
・・・（２）
【数３】
2005325946.tif 000005
・・・（３）
【００１９】
外輪６ａの外径（Ｄ）、内輪６ｂの内径（ｄ）及び軸受幅（Ｗ）は、図１（Ａ）に示すように、外輪６ａが外方継手部材１のトラック溝２の案内面３間に収まり、かつ、内輪６ｂがトリポード部材４の脚軸５に外嵌可能に構成されるので、外方継手部材１及びトリポード部材４の規格によって定められる寸法である。トリポード部材４の脚軸５は、例えば図３（Ａ）のように断面楕円形状のもの、図３（Ｂ）のように中心位置Ｏ1，Ｏ2が相違する２個の円の集合断面形状のもの、図３（Ｃ）のように中心位置Ｏ1，Ｏ2が相違する２個の楕円の集合断面形状のものなど、種々の断面形状のものがある。
【００２０】
このように、外輪６ａの外径（Ｄ）、内輪６ｂの内径（ｄ）及び軸受幅（Ｗ）の値は、外方継手部材１及びトリポード部材４の規格によって定められるから、上記の関係式（１）〜（３）においては定数と捉えることができる。したがって、上記の関係式（１）〜（３）は、下記の式（１）’〜（３）’のように変形される。
【００２１】
【数４】
2005325946.tif 000006
・・・（１）’
【数５】
2005325946.tif 000007
・・・（２）’
【数６】
2005325946.tif 000008
・・・（３）’
【００２２】
ここで、式（１）’における｛（Ｄ−ｄ）／２｝は、図２（Ａ）に示すように、内輪６ｂの内周部から外輪６ａの外周部までの軸受肉厚の寸法である。また、式（３）’における（ＰＣＤ＋ｄB）は、図２（Ａ）に示すように、外輪６ａの軌道面６ａ１に周方向に形成された円環状のボール溝６ａ２の溝底部分における外輪６ａの内径（溝底径）である。
【００２３】
一方、図２（Ｂ）に示す標準軸受は、外輪６ａの外径（Ｄ）、内輪６ｂの内径（ｄ）、ボール６ｃの直径（ｄB’）、軸受幅（Ｗ）及びボール６ｃのピッチ円直径（ＰＣＤ’）が、以下の関係式（４）〜（６）を満たすように構成されている。
【００２４】
【数７】
2005325946.tif 000009
・・・（４）
【数８】
2005325946.tif 000010
・・・（５）
【数９】
2005325946.tif 000011
・・・（６）
【００２５】
標準軸受は、本発明に係るトリポード型等速自在継手に適用される深溝玉軸受と同様に、外輪６ａの外径（Ｄ）、内輪６ｂの内径（ｄ）及び軸受幅（Ｗ）の寸法が外方継手部材１及びトリポード部材４の規格によって定められ、本発明に係るトリポード型等速自在継手に適用される深溝玉軸受と同じ寸法になっている。したがって、上記の関係式（４）〜（６）は、下記の式（４）’〜（６）’のように変形される。
【数１０】
2005325946.tif 000012
・・・（４）’
【数１１】
2005325946.tif 000013
・・・（５）’
【数１２】
2005325946.tif 000014
・・・（６）’
【００２６】
上記の関係式（１）’及び（４）’、並びに上記の関係式（２）’及び（５）’を比較すると、本発明に係るトリポード型等速自在継手に適用される深溝玉軸受のボール６ｃの直径（ｄB）は、標準軸受のボール６ｃの直径（ｄB’）よりも小さくなる。上記の関係式（１）’及び（４）’は、ボール６ｃの直径（ｄB）（ｄB’）の寸法範囲を軸受肉厚｛（Ｄ−ｄ）／２｝との関係で定めている。したがって、本発明に係るトリポード型等速自在継手に適用される深溝玉軸受は、ボール６ｃの直径（ｄB）が標準軸受のボール６ｃの直径（ｄB’）よりも小さい分だけ、標準軸受よりも外輪６ａ及び内輪６ｂの肉厚を確保することができる。また、上記の関係式（２）’及び（５）’は、ボール６ｃの直径（ｄB）（ｄB’）の寸法範囲を軸受幅（Ｗ）との関係で定めている。したがって、本発明に係るトリポード型等速自在継手に適用される深溝玉軸受は、軸受幅（Ｗ）に対するボール６ｃの大きさを小さくした分だけ、図１（Ｃ）に示す小ピッチのハッチング領域に発生する最大主応力を標準軸受よりも緩和させることができる。これにより、外輪６ａ及び内輪６ｂの圧壊強度を高めることができる。
【００２７】
また、上記の関係式（３）’及び（６）’を比較すると、本発明に係るトリポード型等速自在継手に適用される深溝玉軸受の外輪６ａの溝底径（ＰＣＤ＋ｄB）は、標準軸受の外輪６ａの溝底径（ＰＣＤ’＋ｄB’）よりも小さくなる。上記の関係式（３）’及び（６）’は、外輪６ａの溝底径（ＰＣＤ＋ｄB）（ＰＣＤ’＋ｄB’）の寸法範囲を外輪６ａの外径（Ｄ）との関係で定めている。したがって、本発明に係るトリポード型等速自在継手に適用される深溝玉軸受は、外輪６ａの外径（Ｄ）に対する溝底径（ＰＣＤ＋ｄB）の大きさを小さくした分だけ、ボール溝６ａ２の溝底部分における外輪６ａの肉厚を標準軸受よりも確保することができる。
【００２８】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々の変形が可能であって、例えば図２（Ａ）では本発明に係るトリポード型等速自在継手に適用される深溝玉軸受の外輪６ａの外径（Ｄ）、内輪６ｂの内径（ｄ）、ボール６ｃの直径（ｄB）及び軸受幅（Ｗ）が下記の関係式（７）を満たすようになっているが、下記の関係式（８）を満たすようにしても構わない。
【００２９】
【数１３】
2005325946.tif 000015
・・・（７）
【数１４】
2005325946.tif 000016
・・・（８）
【００３０】
また、上記の実施形態では、図２（Ａ）及び図３（Ａ）乃至（Ｃ）のように、外輪６ａ及び内輪６ｂ間に８個のボール６ｃを１列に配置してあるが、ボール６ｃの個数は、適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】（Ａ）図はトリポード型等速自在継手の軸直交方向の断面図で、（Ｂ）図はトリポード型等速自在継手の軸方向の断面図で、（Ｃ）図はトリポード型等速自在継手用深溝玉軸受の軸方向の部分断面図で深溝玉軸受の最大主応力の発生領域を示す図である。
【図２】（Ａ）図は本発明に係るトリポード型等速自在継手用深溝玉軸受の一実施形態を示す軸方向の断面図で、（Ｂ）図は（Ａ）図のトリポード型等速自在継手用深溝玉軸受と適用対象が同じである標準軸受の一例を示す軸方向の断面図である。
【図３】（Ａ）図乃至（Ｃ）図はトリポード型等速自在継手用深溝玉軸受の軸直交方向の断面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１     外方継手部材
２     トラック溝
３     案内面
４     トリポード部材
５     脚軸
６     トリポード型等速自在継手用深溝玉軸受
６ａ   外輪
６ｂ   内輪
６ｃ   ボール
【図１】
2005325946.tif 000017
【図２】
2005325946.tif 000018
【図３】
2005325946.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成16年5月17日(2004.5.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
【数１】
2005325946.tif 000020
【数２】
2005325946.tif 000021
【数３】
2005325946.tif 000022
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
【数４】
2005325946.tif 000023
【数５】
2005325946.tif 000024
【数６】
2005325946.tif 000025
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
【数７】
2005325946.tif 000026
【数８】
2005325946.tif 000027
【数９】
2005325946.tif 000028
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
標準軸受は、本発明に係るトリポード型等速自在継手に適用される深溝玉軸受と同様に、外輪６ａの外径（Ｄ）、内輪６ｂの内径（ｄ）及び軸受幅（Ｗ）の寸法が外方継手部材１及びトリポード部材４の規格によって定められ、本発明に係るトリポード型等速自在継手に適用される深溝玉軸受と同じ寸法になっている。したがって、上記の関係式（４）〜（６）は、下記の式（４）’〜（６）’のように変形される。
【数１０】
2005325946.tif 000029
【数１１】
2005325946.tif 000030
【数１２】
2005325946.tif 000031
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
【数１３】
2005325946.tif 000032
【数１４】
2005325946.tif 000033