JP2005201456A

JP2005201456A - 車輪支持用転がり軸受ユニットの組み立て方法

Info

Publication number: JP2005201456A
Application number: JP2005069740A
Authority: JP
Inventors: Chuichi Sato; 忠一佐藤; Hiroyuki Sawai; 弘幸沢井
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2005-03-11
Filing date: 2005-03-11
Publication date: 2005-07-28

Abstract

【課題】軸受の組立加工時に予圧量を適正に確保することができる軸受の予圧付与装置を提供する。
【解決手段】軸受の予圧付与装置では、揺動型加締め装置２１の加締め型２６ａを徐々に降下させて加締め加工を開始すると、ある時点ｔ０から組合せ軸受１０に予圧が加わり回転トルクＴが変動する。その変動幅が予め設定された所定幅Δにまで達すると、予圧が所定値に達したと判断し、加締め加工を終了する。これにより、組合せ軸受の加締め加工時に予圧量を適正に調節することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、内輪を軸方向に締め付けることにより、該内輪および外輪間に介在する転動体に予圧を付与して軸受を組み立てる軸受の予圧付与装置に関する。

図９は従来の自動車用軸受ユニットの構造を示す断面図である。自動車用軸受ユニットは、第２内輪ａが一体に形成されたホイール軸ｂの端部に第１内輪ｃを外嵌し、第１、第２内輪ｃ、ａおよび外輪ｄ間に複列のボールｅを介在させることによって複列アンギュラ玉軸受を形成する。この複列アンギュラ玉軸受では、ホイール軸ｂの端部に形成されたねじ部にワッシャｆを介してナットｇを締め付けることにより、第１内輪ｃを介してボールｅに与えられる予圧を管理する。

そして、ナットｇに形成された切り欠き部ｈの加締めを行い、弛み止めして軸受ユニットの組み立てを完成させる。

しかしながら、上記従来のように軸受ユニットを組み立てる場合、組立を完了した後に予圧を測定してみなければ予圧が適正であるかわからなかった。すなわち、ナットの締結具合によっては予圧が過多となり、軸受剛性が高くなって組立軸受は不良になってしまう。また一方、予圧が過少であると、予圧抜けの原因になってしまう。

そこで、本発明は軸受の組立加工時に予圧量を適正に確保できる軸受の予圧付与装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の軸受の予圧付与装置は、内輪を軸方向に締め付けることにより、該内輪および外輪間に介在する転動体に予圧を付与して軸受を組み立てる軸受の予圧付与装置において、前記内輪に対して行われる締め付けを増加させる締付増加手段と、前記予圧を検出する予圧検出手段と、該検出される予圧が所定値に達したか否かを判別する予圧判別手段と、該予圧が所定値に達した場合、前記内輪に対して行われる締め付けを解除する締付解除手段とを備え、該締め付けの解除により前記軸受の組み立てを完了することを特徴とする。

締付増加手段としては、軸を外嵌する内輪に対して軸端部の加締めを行うことにより内輪を締め付ける加締め装置であってもよいし、軸端部に形成されたねじ部にナットを螺合させることにより内輪を締め付けるものであってもよい。

予圧検出手段としては、軸受の回転トルクの変動により予圧を検出するものでもよいし、軸受の固有振動数を測定し、測定された固有振動数の変化により予圧を検出するものでもよい。また、検出される予圧と比較される所定値は、軸受剛性が高くなり過ぎず、かつ予圧抜けが生じない適正な範囲内に設定される。

本発明の請求項１に記載の軸受の予圧付与装置によれば、内輪を軸方向に締め付けることにより、該内輪および外輪間に介在する転動体に予圧を付与して軸受を組み立てる際、締付増加手段により前記内輪に対して行われる締め付けを増加させながら、予圧検出手段により前記予圧を検出し、予圧判別手段により該検出される予圧が所定値に達したか否かを判別し、該予圧が所定値に達した場合、締付解除手段により前記内輪に対して行われる締め付けを解除し、該締め付けの解除により前記軸受の組み立てを完了するので、軸受の組立加工時に予圧量を適正に確保することができる。

したがって、軸端部を加締めることによって予圧量を調節する軸受ユニットの場合、加締め不足、加締め過ぎといった軸受の性能上、不都合な不良品の発生を防止できる。

本発明の軸受の予圧付与装置の実施の形態について説明する。

［第１の実施形態］
図１は組合せ軸受の構造を示す図である。自動車用ホイール軸受として用いられる組合せ軸受１０は、内周に複列の転走面１１ａ、１１ｂが形成された外輪１１、外輪１１の転走面１１ｂに対向する転走面１２ａが外周に形成された第１内輪１２、外輪１１の転走面１１ａに対向する転走面１３ａが外周に形成され、かつ第１内輪１２が圧入される圧入部１３ｃを連設したホイール軸として一体に形成された第２内輪１３、外輪１１と第１内輪１２および第２内輪１３との間に設けられたボール１４ａ、１４ｂが組み合わされた構造を有する。

第２内輪１３の軸端部１３ｅには凹部１３ｆが形成されており、後述する揺動型加締め装置２１のかしめ型２６ａと対向している。また、外輪１１および第２内輪１３には、それぞれフランジ部１１ｃおよびフランジ部１３ｄが形成されている。

図２は揺動型加締め装置のワーク保持台に組合せ軸受が固定された状態を示す断面図である。揺動型加締め装置２１は、フランジ部１３ｄをボルト１８で締め付けることにより組合せ軸受１０を固定するワーク保持台２３、ワーク保持台２３に立設する部材２４に取り付けられ、回転時に組合せ軸受１０の振れ止めを行う振れ止め板２５、かしめ型２６ａが取り付けられた押圧部２６を有する。

このような揺動型加締め装置２１では、押圧部２６は組合せ軸受１０の軸に対し僅かな傾きθを持って取り付けられており、揺動回転しながら軸端部１３ｅに接近して凹部１３ｆに収納されるかしめ型２６ａによって軸端部１３ｅを内側から押圧する。

かしめ型２６ａによって押圧された軸端部１３ｅは、第１内輪１２によって外径側から拘束を受けた状態でかしめ型２６ａの形状を凹部１３ｆの空間に充満させる形で徐々に変形する。軸端部１３ｅの変形によって第１内輪１２は軸方向に押し込まれて締め付けられる。これにより、第１内輪１２の転走面１２ａと第２内輪１３の転走面１３ａとが接近するので、外輪１１と転動体１４ａ、１４ｂとの間に隙間がなくなり、第１、第２内輪１２、１３および外輪１１間に介在する転動体１４ａ、１４ｂ間に予圧が発生する。予圧量が予め設定された所定値に達すると、揺動型加締め装置２１を後退させて加締め加工を終了する。図２では、加締め加工が終了した状態が示されている。

図３は組合せ軸受１０に取り付けられた予圧モニタ装置の構成を概略的に示す図である。予圧モニタ装置３０は、フランジ部１１ｃ上方の外輪１１側面と接触するゴム部材が取り付けられた歯車３２、歯車３２と歯合する外輪回転用歯車３３、歯車３３を回転駆動するモータ（Ｍ）３４、モータ３４の回転トルクを検出するトルク検出器（Ｔ）３５、および検出された回転トルクを予め設定された所定値と比較する判定器３６を有する。トルク検出器３５としては、電力計が用いられる。

予圧モニタ装置３０では、モータ３４を駆動し、歯車３３、３２を介して外輪１１を回転させ、外輪１１の回転トルクをトルク検出器３５で検出し、検出された回転トルクに基づいて予圧を測定し、測定された予圧が予め設定された所定値、つまり組合せ軸受１０に適した予圧に達した場合、揺動型加締め装置２１を後退させる。

そして、揺動型加締め装置２１による加締め加工を終了した後も回転トルクを監視して予圧量が適正であることを確認する。

図４は加締め加工時間ｔに対する揺動型加締め装置２１の加締め型２６ａの位置および回転トルクＴの変化を示すグラフである。揺動型加締め装置２１の加締め型２６ａの位置Ａを徐々に降下させて加締め加工を開始すると、ある時点ｔ０から組合せ軸受１０に予圧が加わり回転トルクＴが変動し始める。その変動幅が予め設定された所定幅Δにまで達すると（時点ｔ１）、組合せ軸受１０に適した予圧が加わったと判断して加締め加工を終了する。これにより、加締め型２６ａの位置Ａを原点に復帰させる。

このように、本実施形態の軸受の予圧付与装置では、組合せ軸受１０の加締め加工時に予圧量を適正に付与することができる。したがって、加締め不足、加締め過ぎといった軸受の性能上、不都合な不良品の発生を防止できる。

図５は外輪１１を回転させる他の機構を示す図である。モータ１３４の軸先端部には側面にゴム部材が固着されたドライブホイール１３５が取り付けられている。ドライブホイール１３５は外輪１１の軸方向の端面に接触しており、モータ１３５の回転動力を伝達して外輪１１を回転させる。

［第２の実施形態］
前記第１の実施形態では、外輪１１の回転トルクを検出することにより組合せ軸受１０の予圧を測定していたが、第２の実施形態では外輪１１の振動を検出することにより予圧を測定する。組合せ軸受１０および揺動型加締め装置２１の構造については前記第１の実施形態と同様である。

図６は第２の実施形態における予圧モニタ装置の構成を示す図である。この予圧モニタ装置４０は、加振器４１、加振用アンプ４２、速度型振動センサ５１、ＦＦＴスペクトル周波数分析器５５および予圧判定器５６から構成される。予圧判定器５６には、差分演算器５７、比較器５８および信号発生器５９が設けられている。

速度型振動センサ（ムービングピックアップ）５１は外輪１１のフランジ部１１ｃの下面に取り付けられており、加振器４１によって与えられる振動を外輪１１を介して検知する。

速度型振動センサ５１によって検知された軸受の剛性に基づく振動信号は、ＦＦＴスペクトル周波数分析器５５に入力される。周波数分析器５５は速度型振動センサ５１からの振動信号を分析して振動スペクトルを取得し、取得した振動スペクトルに基づき、縦軸を組合せ軸受１０のコンプライアンスＣ、横軸を周波数ｆとするコンプライアンス曲線を得る。図７は縦軸を組合せ軸受１０のコンプライアンスＣ、横軸を周波数ｆとするコンプライアンス曲線を示すグラフである。

前記第１の実施形態における図４と同様に、加締め加工時間ｔの経過につれて加締め型２６ａの位置Ａを降下させると、回転トルクＴの場合と同様にある時点ｔ０から組合せ軸受１０の固有振動数が高くなり、コンプライアンスＣのピーク周波数も高くなる。加締めを強くする程、組合せ軸受１０の軸受隙間が減少するので、組合せ軸受１０の固有振動数、すなわちコンプライアンスＣのピーク周波数は高い方にシフトする。図７において、実線および点線はそれぞれ組合せ軸受１０に予圧が加わる前後のコンプライアンス曲線を示す。

差分演算器５７は予圧が加わる前の組合せ軸受１０の固有振動数と予圧が加わった後の固有振動数との差分、つまり変化幅Δｆを演算する（図７参照）。比較器５８は、固有振動数の変化幅Δｆが予め設定された組合せ軸受１０の適正な予圧量に相当する幅に達したか否かを判定する。達していると判定された場合、信号発生器５９は加締め終了信号を出力する。この加締め終了信号により、揺動型加締め装置２１の加締め型２６ａの位置Ａを原点に復帰させる。

このように、第２の実施形態の軸受の予圧付与装置では、前記第１の実施形態と同様に組合せ軸受の加締め加工時に予圧量を適正に付与することができる。

尚、本実施形態では、加振器および振動センサをそれぞれフランジ部１１ｃの上下端面に取り付けたが、外輪１１の側面に取り付けるようにしてもよい。図８は外輪１１の側面に取り付けられた加振器および振動センサの配置を示す図である。振動センサ１４１は速度型振動センサであり、フランジ部１１ｃ上方の外輪１１の側面に取り付けられている。一方、加振器１４１は油圧式加振器であり、フランジ部１１ｃ下方の外輪１１の側面に取り付けられている。加振器としては、油圧式のものに限らず、電動式のものでもよい。

組合せ軸受の構造を示す図である。揺動型加締め装置のワーク保持台に組合せ軸受が固定された状態を示す断面図である。組合せ軸受１０に取り付けられた予圧モニタ装置の構成を概略的に示す図である。加締め加工時間ｔに対する揺動型加締め装置の加締め位置および回転トルクの変化を示すグラフである。外輪１１を回転させる他の機構を示す図である。第２の実施形態における予圧モニタ装置の構成を示す図である。縦軸を組合せ軸受１０のコンプライアンスＣ、横軸を周波数ｆとするコンプライアンス曲線を示すグラフである。外輪１１の側面に取り付けられた加振器および振動センサの配置を示す図である。従来の自動車用軸受ユニットの構造を示す断面図である。

符号の説明

１０組合せ軸受
１１外輪
１２第１内輪
１３第２内輪
１４ａ、１４ｂボール
２１揺動型加締め装置
２６ａかしめ型
３４モータ
３５トルク検出器
３６判定器
４１加振器
５１振動センサ
５５周波数分析器
５６予圧判定器

Claims

内輪を軸方向に締め付けることにより、該内輪および外輪間に介在する転動体に予圧を付与して軸受を組み立てる軸受の予圧付与装置において、
前記内輪に対して行われる締め付けを増加させる締付増加手段と、
前記予圧を検出する予圧検出手段と、
該検出される予圧が所定値に達したか否かを判別する予圧判別手段と、
該予圧が所定値に達した場合、前記内輪に対して行われる締め付けを解除する締付解除手段とを備え、
該締め付けの解除により前記軸受の組み立てを完了することを特徴とする軸受の予圧付与装置。