JP2006342877A - 車輪軸受装置の隙間測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 より適正な軸受アキシャル隙間が得られるようにする。
【解決手段】内輪３のインナレース３ａと対向するアウタレース１ｂに円錐ころ４ｂを組み込んだアッセンブリの状態で、内輪３をハブ２の圧入部２ｃに圧入する。軸受アキシャル隙間が正の状態で圧入を一旦止める。肩部６とこれに対向する内輪の端面との間隔（Ｓ）を求めると共に、外輪１を回転させながら正の軸受アキシャル隙間（Δａ）を測定し、Δａ＝Δａ’−Ｓから負の軸受アキシャル隙間（Δａ）を求める。その後、内輪３を肩部６に当接するまで圧入する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両の車輪を回転自在に支持する車輪軸受装置の軸受隙間測定方法に関する。

車輪軸受装置は、上記のように、転動体としてボールではなく円錐ころを使用した車輪軸受装置は、トラック等のように重量の嵩む車両用として好ましく使用される。

ところで、車輪軸受装置にあっては、軸受の転動寿命、剛性、並びにフレッティング等の面から、軸受装置に予圧を付与して使用するのが有利である。このように軸受装置に予圧を付与することにより軸受アキシャル隙間は負の値となるが、負の軸受アキシャル隙間を実測することは困難であるため、そのままでは予圧量の管理が困難となる。

このような事情に鑑み、負の軸受アキシャル隙間を精度良くしかも簡易に測定できるようにした発明として、特開平７−１１９７３８号に記載されたものが知られている（特許文献１）。
特開平７−１１９７３８号公報

上記特許文献に記載された軸受隙間測定方法は、内輪をハブに圧入するに際し、軸受アキシャル隙間が正の状態で圧入を一旦止め、この状態におけるハブの肩部とこれに対向する内輪の端面との間の間隔（Ｓ）を求めると共に、この状態における軸受アキシャル隙間（Δａ’）を測定し、その後、内輪をハブの肩部に当接するまで圧入することによりΔａ＝Δａ’−Ｓから負の軸受アキシャル隙間（Δａ）を求めるものである。

この方法で負の軸受アキシャル隙間（Δａ）を求める場合、Δａの算出結果に対する信頼性向上を図るためには、軸受アキシャル隙間（Δａ’）の測定を精度良く行う必要がある。

また、この特許文献は、転動体としてボールを使用した車輪軸受装置についての軸受アキシャル隙間の測定方法に関するものであるが、転動体としてボールではなく円錐ころを使用した車輪軸受装置では、同様の方法で軸受隙間を測定するにしても、ボールとは異なる事情から特有の問題を生じる可能性がある。

すなわち保持器のポケットと円錐ころとの間にポケット隙間が存在するため、内輪をハブ輪に圧入する前の状態では、保持器に保持された円錐ころの姿勢は不安定である。円錐ころが正規姿勢からずれた状態で内輪を圧入すると、ボールの場合と異なり、円錐ころがインナレースやアウタレースに噛み込むおそれがある。噛み込みが生じると、内輪を規定位置まで圧入することが困難となり、正の軸受アキシャル隙間（Δａ’）、さらには負の軸受アキシャル隙間（Δａ）の測定精度に悪影響を与える。また、噛み込みによって、インナレースやアウタレース、あるいは円錐ころの外周面が傷つくおそれがある。

本発明は、かかる問題点を解消し、軸受アキシャル隙間をより適正に管理可能とすることを目的とする。

以上の課題を解決するため、本発明は、複列のインナレースと、インナレースと対向する複列のアウタレースを有する外輪と、インナレースとアウタレースの間に配置された複列の円錐ころと、複列のインナレースのうち、一方のインナレースを有する内側部材と、内側部材の圧入部を有するハブと、ハブの圧入部に圧入された内側部材と軸方向で当接可能の肩部とを備える車輪軸受装置の軸受隙間を測定する方法であって、ハブと外輪とを相対回転させながら軸受アキシャル隙間を測定するものである。

このように軸受アキシャル隙間の測定時にハブと外輪とを相対回転させることにより、測定値が全周にわたって平均化されたものとなるため、隙間測定の精度を高めることができる。

また、本発明は、内側部材を、肩部との間に間隔を残してハブの圧入部に圧入する仮圧入作業を行った後、肩部と内側部材との間隔（Ｓ）を測定すると共に、ハブおよび外輪を相対回転させながら軸受アキシャル隙間（Δａ’）の測定を行い、次いで内側部材を肩部と当接するまで圧入する本圧入作業を行うことにより、Δａ＝Δａ’−Ｓから負の軸受アキシャル隙間（Δａ）を求めるものである。

これにより負隙間を精度良くしかも簡易に測定することができる。この時、圧入完了時において内輪と肩部との間に間隔を設けておく必要がなく、両者を当接させた構造であっても隙間測定が可能となる。

この場合、内側部材の仮圧入作業および本圧入作業の少なくとも何れか一方で、ハブと外輪とを相対回転させれば、圧入作業前に円錐ころの姿勢にばらつきがある場合でも、円錐ころは適正な姿勢に矯正される。そのため、内側部材の圧入に伴う円錐ころのインナレースあるいはアウタレースへの噛み込みを防止することができる。これにより内側部材を規定位置まで確実に押し込むことが可能となるので、軸受アキシャル隙間の管理を精度良く行うことが可能となる。また、噛み込みによるレースや円錐ころ表面の傷付きを回避することができる。

内側部材のハブへの圧入は、例えば、内側部材のインナレースと対向するアウタレースに円錐ころを組み込んだアッセンブリを製作した上で行われる。この際、内側部材の仮圧入作業および本圧入作業のうち、少なくとも何れか一方を、ハブのアウトボード側を軸方向下向きにして行えば、内側部材の圧入中には外輪やハブが軸方向に移動することなく定位置に保持される。従って、外輪およびハブを相対回転させるための回転動力の伝達を簡易な機構で行うことが可能となり、組立装置の構造を簡略化することができる。

本発明によれば、軸受アキシャル隙間を精度よく測定することができる。従って、軸受アキシャル隙間が負である場合も、これを精度良くかつ簡易に測定することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。なお、以下の説明においては、車両に組み付けた状態で車両の外側寄りとなる側をアウトボード側といい（図１において図面左側）、車両の中央寄りとなる側をインボード側という（図１において図面右側）。

図１に示すハブ用軸受装置は、後述する軸受隙間測定方法を用いて負隙間を保証したものである。

この軸受装置は、二つの円錐ころ軸受の内輪正面（小端面）同士を対向させたいわゆる正面配列に相当するものであり、内周に複列のアウタレース１ａ、１ｂを設けた外輪１と、外輪１のインボード側のアウタレース１ｂに対向するインナレース３ａを外周に設けた、内側部材としての内輪３と、外輪１のアウトボード側のアウタレース１ａに対向するインナレース２ａ、および、内輪３を圧入するための圧入部２ｃを肩部６を介して外周に連ねて設けたハブ２と、外輪１とハブ２および内輪３との間に介在する複列の円錐ころ４ａ、４ｂと、円錐ころ４ａ、４ｂを保持する保持器５ａ、５ｂとで構成される。軸受装置の軸方向両端の開口部はシール部材８ａ、８ｂでシールされている。

図２に拡大して示すように、ハブ２には、一または複数のエアー通路２ｅが設けられている。エアー通路２ｅはハブ２の半径方向に延び、その一端はハブ２の内周面に開口し、他端は肩部６近傍にて外部に開口している。

外輪１の外周には、ナックル１９（図７参照）を介して外輪１を車体（図示省略）に固定するためのフランジ１ｃが一体形成されている。また、ハブ２のアウトボード側の軸端外周にはハブボルト７を装着するためのフランジ２ｄが一体形成され、ハブ２の圧入部２ｃには内輪３が圧入されている。

この車輪軸受装置の組立は、例えば以下の手順で行われる。
（１）先ず、アウトボード側の円錐ころ４ａを保持器５ａで保持し、これを外輪１のアウトボード側のアウタレース１ａに組込む。その後、外輪１のアウトボード側の内周面にシール部材８ａを圧入した上で、外輪１の内周にハブ２を挿入する。
（２）次に、インボード側の円錐ころ４ｂを保持器５ｂで保持し、これを外輪１のアウタレース１ｂに組込む。
（３）このようにして組み立てたアッセンブリを所定姿勢で支持し、その後、内輪３をハブ２の圧入部２ｃの外周面に圧入（仮圧入）する。この時、内輪３の小端面と肩部６との間には隙間（Ｓ）を残しておく。
（４）隙間（Ｓ）の幅を測定し、これに基づいて負の軸受アキシャル隙間量を求める。
（５）内輪３を、ハブ２の肩部６と軸方向で当接するまで圧入（本圧入）する。
（６）求めた負の軸受アキシャル隙間量が規格範囲内であれば、ハブ２のインボート側の端部に形成した円筒状の塑性変形部２ｆを揺動加締め等の手段で外径側に塑性変形させ、内輪３とハブ２を非分離に結合する。また、インボード側のシール部材８ｂを外輪１の内周面に圧入する。

図３は、上記の工程（３）および（５）において、内輪３をハブ２の圧入部２ｃに仮圧入および本圧入する際に使用する圧入装置を示す。この圧入工程で、後述するように軸受アキシャル隙間（Δａ）の隙間量が測定される。

圧入装置では、ハブ２のフランジ２ｄの端面を受け台１０の上面に接触させて、前記アッセンブリがアウトボート側を軸方向下向きにした姿勢で支持される。この時、受け台１０の上面に突設したピン１０ａをハブ２に設けた孔２ｇ（例えばハブボルト７の挿入孔）に挿入してアッセンブリの位置決めが行われる。受け台１０で支持する他は、他の部材を垂直方向で支持したり、二つの部材相互間で相手側を支持したりする必要はないので、圧入装置の構造を簡略化することができる。

この状態から所定深さの凹部（又は爪）１１ａを有する圧入治具１１を内輪３の端面に押し当て、圧入治具１１を、押圧部材１２を介してシリンダ１３で軸方向下向きに押し込み、内輪３をハブ２の圧入部２ｃに圧入する。この内輪３の圧入中、外輪１は回転駆動機構１４によって回転駆動される。図示例の回転駆動機構１４は、例えばモータＭとその出力軸に設けたギヤ列１５，１６とで構成され、出力側のギヤ１６を外輪１の外周面に外嵌し、これをボルト１７を介して外輪１のフランジ１ｃに固定した構造を有する。これ以外にもモータＭに駆動されるローラを外輪１の外周面に圧接させて外輪１を回転させるように構成することもできる。

図３に示す圧入装置にて、圧入治具１１の先端を内輪３の大径端面に当接させながら内輪３をハブ２の肩部６に向けて押し進めると（仮圧入作業）、図４に示すように、圧入治具１１の凹部１１ａ（深さＨ１）の底がハブ２の軸端の塑性変形部２ｆに当接した時点で内輪３はそれ以上進まなくなる。これにより、内輪３の圧入が一旦止められる。この時点では、内輪３の小径端面は肩部６に当接しておらず、両者の間には所定の間隔Ｓがあり、また、軸受アキシャル隙間は正である。

この仮圧入中は、外輪１が回転駆動機構１４で回転駆動されているので、仮に圧入前にインボード側の円錐ころ４ｂの姿勢にばらつきがあっても、各円錐ころ４ｂは、その中心軸が軸受装置の軸心を含む平面に沿うように姿勢矯正される。そのため、圧入に伴う円錐ころ４ｂとインナレース３ａおよびアウタレース１ｂとの噛み込みを防止することができ、これらレース３ａ、１ｂやころ４ｂ外周面の傷付きを回避することができる。また、円錐ころ４ｂの噛み込みを回避できるため、圧入治具１１の凹部１１ａの底がハブ２の軸端の塑性変形部２ｆに当接するまで確実に内輪３を推し進めることができる。従って、後述する間隔Ｓ、さらには正の軸受アキシャル隙間Δａ’の測定値に対する信頼性を向上させることができる。

また、仮圧入は、アッセンブリのアウトボード側を軸方向下向きにした姿勢で内輪を加圧することにより行われる。この場合、外輪１は軸方向に移動することなく定位置に保持されるので、モータＭの回転動力を容易に外輪１に伝達することができる。これとは逆にアッセンブリのインボード側を軸方向下向きにしてアッセンブリを押し下げ、ハブ２の圧入部２ｃを内輪３の内周に圧入する形態をとると、圧入に伴って外輪１の軸方向位置が移動するため、モータＭの回転動力を外輪１に伝達することが難しくなる。外輪１への回転動力の伝達手法としては、上述の手法以外に例えばローラを外輪１の外周面に圧接することが考えられるが、これでは圧入に伴ってローラと外輪との間に滑り（特に軸方向の滑り）を生じるので、外輪外周面の傷付き等の問題を生じる可能性があり、好ましくない。

次いで、ハブ２に形成したエアー通路２ｅの一端に、図２に示すように、空気・電気変換機等の検出手段２０およびレギュレータ２１を介して圧縮エアー源２２を接続し、エアー通路２ｅの一端から圧縮エアーＡを供給する。圧縮エアー源２２からの圧縮エアーＡはレギュレータ２１にて一定圧力に設定された後、検出手段２０を介してエアー通路２ｅに供給され、間隔Ｓから外部に噴出する。間隔Ｓの大きさと圧縮エアーＡの背圧、流量、流速とは比例関係にあるので、例えばこれらを検出手段２０によって検出することにより、間隔Ｓの大きさを求めることができる。この間隔Ｓの測定中、外輪１は回転させてもよく、あるいは静止させておいてもよい。

これと前後して、回転駆動機構１４で外輪１を回転させながら正の軸受アキシャル隙間Δａ’を測定する。ここで、軸受アキシャル隙間Δａ’の測定は、ハブ２（および内輪３）と外輪１との何れか一方を固定し、他方にアキシャル方向の測定荷重を交互にかけたときのアキシャル方向の動き量の算術平均値をいう。外輪１を回転させることで、全周にわたって平均化された軸受アキシャル隙間を測定することができるので、当該軸受アキシャル隙間の測定精度をより一層向上させることができる。

この軸受アキシャル隙間（Δａ’）の測定は、図３に示す圧入設備による仮圧入作業の終了後、そのままの状態（アッセンブリを受け台１０で軸方向下向きに支持した状態）で行うことができるが別工程に移送して軸受アキシャル隙間Δａ’を測定し、その後アッセンブリを前記圧入装置に戻すようにしてもよい。

その後、図５に示すように、圧入装置（図３）の圧入治具１１を、深さＨ２を有するものに取り替えた後、シリンダ１３を駆動して内輪３をハブ２の肩部６に当接するまで圧入する（本圧入工程）。この時の圧入ストロークはＳである。この本圧入でも外輪１を回転駆動機構１４で回転させることにより、円錐ころ４ｂの噛み込みを生じることなく確実に内輪３をハブ２の肩部６に当接させることができるので、負隙間量の測定精度を高めることができる。また、アッセンブリのアウトボード側を軸方向下向きにした状態で本圧入が行われるので、本圧入終了後、アッセンブリを塑性変形部２ｆの加締め工程や、シール部材８ｂの圧入工程に搬送する際にもアッセンブリを上下反転させる必要がなく、設備の簡略化を図ることができる。本圧入は、仮圧入と別の圧入装置を用いて行うこともできる。

以上により、Δａ＝Δａ’−Ｓから負の軸受アキシャル隙間Δａを求めることができる。

軸受隙間は、軸受部品の加工工程において、外輪１の複列のアウタレース１ａ、１ｂのピッチＰ０と溝幅、ハブ２のインナレース２ａの肩部６からの軸方向寸法Ｐ１と溝幅、および、内輪３のインナレース３ａの小径端面からの軸方向寸法Ｐ２等の寸法管理を行い、各部品を選択組合せすることによって所望の負隙間に設定することができる。そして、このようにして所望値に設定した負隙間を上記測定方法により測定し、これを保証することにより、軸受寿命等に対する信頼性を格段に向上させることができる。

なお、上記の説明では、内輪３の圧入を一旦止めるための手段として所定の深さＨ１を有する圧入治具１１を用いているが（図４）、他の手段として、圧入当初から圧縮エアーＡを供給し、これにより間隔Ｓを管理しながら適当な治具で内輪３を圧入してゆき、間隔Ｓが所望値になった時点で内輪３の圧入を一旦止めることもできる。この一連の工程でも、上記と同様に外輪１を回転させ、さらにはアッセンブリのアウトボート側を下向きにした姿勢に支持するのが望ましい。

また、上記の説明では、外輪１を回転させる場合を例示しているが、外輪１を静止させ、ハブ２および内輪３を回転させながら圧入作業を行っても同様の効果を得ることができる。

本発明の軸受隙間測定方法は、図１に示す車輪軸受装置に限らず、他の構成を有する車輪軸受装置にも同様に適用することができる。図６はその一例であり、外輪１の複列のアウタレース１ａ、１ｂに対向するインナレース２ａ、３ａを有する一対の内輪３、３０をハブ２に嵌合した従動輪用車輪軸受装置を示す。この場合、アウトボード側の内輪３０の小端面がインボード側の内輪３（内側部材）と軸方向で当接する肩部６となり、当該内輪３が上記と同様の手順を経てハブ２の圧入部２ｃに仮圧入および本圧入され、併せてその過程で軸受アキシャル隙間の隙間量測定が行われる。

図７は、図６と同様に外輪１の複列のアウタレース１ａ、１ｂに対向するインナレース２ａ、３ａを有する一対の内輪３、３０をハブ２に嵌合した駆動輪用車輪軸受装置であり、この軸受装置の組立にも本発明を適用することができる。この軸受装置は、塑性変形部の加締め加工ではなく、ナット９の締め付け力によって内輪３とハブを結合した点が図１および図６に示す軸受装置と異なる。この他、図示は省略するが、等速自在継手の外輪８を内側部材とする構成、すなわち外輪８にインボード側のインナレース３ａを設け、この外輪８をハブ２の圧入部２ｃに圧入してハブ２の肩部６と当接させた構成についても同様に本発明を適用することができる。

また、図示は省略するが、内輪とハブの肩部との間に間隔Ｗを設けたタイプのハブ用軸受装置にも（エアー通路を設けることにより）適用可能である。この場合、内輪の圧入完了後に、さらに、間隔Ｗを上記と同様にして求めることにより、Δａ＝Δａ’−（Ｓ−Ｗ）から負のアキシャル隙間Δａを求めることができる。

車輪軸受装置の断面図である。 車輪軸受装置の一部断面図である。 内輪の圧入装置を示す断面図である。 内輪の仮圧入工程を示す断面図である。 内輪の本圧入工程を示す断面図である。 車輪軸受装置の他の形態を示す断面図である。 車輪軸受装置の他の形態を示す断面図である。

符号の説明

１ 外輪
１ａ、１ｂ アウタレース
２ ハブ
２ａ インナレース
３ 内輪（内側部材）
３ａ インナレース
４ａ、４ｂ 円錐ころ
５ａ、５ｂ 保持器
６ 肩部
７ ハブボルト
８ 等速自在継手の外輪
９ ナット

Claims (4)

1. 複列のインナレースと、インナレースと対向する複列のアウタレースを有する外輪と、インナレースとアウタレースの間に配置された複列の円錐ころと、複列のインナレースのうち、一方のインナレースを有する内側部材と、内側部材の圧入部を有するハブと、ハブの圧入部に圧入された内側部材と軸方向で当接可能の肩部とを備える車輪軸受装置の軸受隙間を測定する方法であって、
   ハブと外輪とを相対回転させながら軸受アキシャル隙間を測定することを特徴とする車輪軸受装置の隙間測定方法。
2. 内側部材を、肩部との間に間隔を残してハブの圧入部に圧入する仮圧入作業を行った後、肩部と内側部材との間隔（Ｓ）を測定すると共に、請求項１に記載した軸受アキシャル隙間（Δａ’）の測定を行い、次いで内側部材を肩部と当接するまで圧入する本圧入作業を行うことにより、Δａ＝Δａ’−Ｓから負の軸受アキシャル隙間（Δａ）を求める車輪軸受装置の隙間測定方法。
3. 内側部材の仮圧入作業および本圧入作業の少なくとも何れか一方で、ハブと外輪とを相対回転させる請求項２記載の車輪軸受装置の隙間測定方法。
4. 内側部材の仮圧入作業および本圧入作業のうち、少なくとも何れか一方を、ハブのアウトボード側を軸方向下向きにして行う請求項３記載の車輪軸受装置の隙間測定方法。

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