JP2010065783A

JP2010065783A - 軸受装置の組立方法

Info

Publication number: JP2010065783A
Application number: JP2008233756A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Maeda; 敏幸前田; Kazuhisa Kajiwara; 一寿梶原; Kenji Nakamura; 謙司中村; Sukeyuki Takahashi; 祐之高橋
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2008-09-11
Filing date: 2008-09-11
Publication date: 2010-03-25
Anticipated expiration: 2028-09-11
Also published as: JP5347391B2

Abstract

【課題】固有振動数のばらつきを抑制して予圧量の管理にかかる精度を向上させることのできる軸受装置の組立方法を提供する。
【解決手段】転がり軸受装置１の固定体３のフランジ部３２は、加振部９によって、振動を付与される。そして、転がり軸受装置１に付与された振動は、振動検出部１０の非接触型のセンサによって、検出されるとともに、演算判定部１１によって、固定体３の曲げ振動モードが検出される。固定体３の曲げ振動モードの固有振動数は、予め設定した固定体３の曲げ振動モードの固有振動数に基づいて、転がり軸受装置１の予圧量が推定される。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両の車体に取り付けられた車軸を回転可能に支持する軸受装置の組立方法に関し、より詳細には、軸受装置の予圧量の測定方法に関する。

上記軸受装置としては、車軸と共に回転する回転体と、車体に取り付けられるとともに回転体を外囲する固定体と、回転体および固定体の間に配置される転動体とを備える転がり軸受装置が知られている。そして、一般に、転がり軸受装置では、回転体と固定体との間の軸方向隙間および径方向隙間の精度の確保や軸方向における振動および異音の抑制を目的として、回転体と固定体とによって、転動体に予圧が付与される。

また、転がり軸受装置の予圧の大きさを示す予圧量の管理は、転がり軸受装置の組立の際に、振動付与装置によって転がり軸受装置に振動を付与するとともに、転がり軸受装置に付与された振動を検出し、その検出結果に基づいて算出した転がり軸受装置の固有振動数から予圧量を推定することによって行われていた（例えば、特許文献１参照）。

ここで、図９を参照して、従来の転がり軸受装置の予圧量の測定方法について説明する。
図９に示すように、転がり軸受装置１００は、車軸を回転可能に支持するハブシャフト１０１と、ハブシャフト１０１に固定された内輪部材１０２と、内輪部材１０２を外囲する外輪部材１０３と、ハブシャフト１０１および内輪部材１０２のそれぞれと外輪部材１０３との間に配置された転動体１０４とにより構成されている。また、ハブシャフト１０１の軸方向の上側には、ねじ部１０１ａが設けられている。そして、ねじ部１０１ａには、軸方向において、内輪部材１０２を挟むようにナット１０５が螺合される。

上記転がり軸受装置１００の予圧量を測定する測定装置ＡＲは、転がり軸受装置１００を載置する治具１１０、転がり軸受装置１００に軸方向の振動を付与する加振器１２０、転がり軸受装置１００の振動を検出する振動検出部１３０、および振動検出部１３０により検出された情報から固有振動数を算出する演算処理部１４０により構成されている。

加振器１２０は、所定の測定周波数帯の下限から上限まで掃引するように振動して、転がり軸受装置１００に振動を付与する。即ち、転がり軸受装置１００は、加振器１２０によって、転がり軸受装置１００の軸方向の振動モードである縦振動モードの振動が主に付与される。

振動検出部１３０は、外輪部材１０３およびねじ部１０１ａに取り付けられた振動検出センサ１３１により、転がり軸受装置１００の振動をモニタする。即ち、振動検出センサ１３１は、転がり軸受装置１００の振動に応じた信号を出力する。この出力信号は、加算アンプ１３２、メインアンプ１３３、およびハイパスフィルタ１３４を通過し、演算処理部１４０に入力される。

演算処理部１４０は、固有振動数の振動モードを得る伝達関数演算装置１４１、固有振動数から軸受剛性を算出する剛性変換演算装置１４２、および軸受剛性から予圧量を算出する予圧演算装置１４３の順に、振動検出センサ１３１からの出力信号を通過させた後、予圧演算装置１４３の演算結果としての予圧量を表示部１４４に表示する。
特開２０００−７４７８８号公報

ところで、予圧量の測定において、ハブシャフト１０１、内輪部材１０２、および外輪部材１０３と転動体１０４との接触角の公差等に起因して、固有振動数にばらつきが生じるようになる。

上記従来の測定装置ＡＲでは、伝達関数演算装置１４１により得られる固有振動数のばらつきが特に大きいため、固有振動数に基づいて最終的に得られる予圧量についてもばらつきが比較的大きくなる。したがって、予圧量のばらつきに起因して、予圧量の管理にかかる精度を十分に高めることが困難となっている。

そこで、本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、固有振動数のばらつきを抑制して予圧量の管理にかかる精度を向上させることのできる軸受装置の組立方法を提供することである。

本発明の請求項１に記載の発明は、車軸と共に回転する回転体と、前記回転体を外囲する固定体と、径方向において、前記回転体および前記固定体の間に配置されるとともに、前記回転体および前記固定体によって予圧が付与される転動体とを備える軸受装置の組立方法において、前記回転体、前記固定体、および前記転動体をそれぞれ組み合わせて軸受装置を組立てる第１工程と、前記第１工程により組立てられた前記軸受装置の予圧を測定する第２工程とを備え、前記第２工程は、加振手段によって前記軸受装置に振動を付与する第３工程と、前記第３工程において、前記軸受装置に付与した前記振動を検出手段によって検出し、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記軸受装置の曲げ振動モードの固有振動数を演算する第４工程と、前記第４工程によって検出された曲げ振動モードの固有振動数と、予め設定した判定値としての曲げ振動モードの固有振動数とに基づいて、前記軸受装置の前記転動体に付与された予圧量を推定する第５工程とを備えることを要旨とする。

本願発明者によれば、曲げ振動モードの固有振動数のばらつきと縦振動モードの固有振動数のばらつきとの比較検討したところ、曲げ振動モードの固有振動数のばらつきの方が小さくなることが確認されている。これは、曲げ振動モードの固有振動数が接触角の公差の影響を受けにくいためと考えられる。上記発明は、こうした事実に鑑み、予圧量の測定の際、曲げ振動モードの固有振動数を演算するようにしているため、図９に示す従来の転がり軸受装置の予圧量の測定方法と比較して、固有振動数のばらつきを抑制して予圧量の管理にかかる精度を向上させることができる。

本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の軸受装置の組立方法において、前記第５工程では、前記判定値として、曲げ振動モードの固有振動数の上限値及び下限値を用い、前記第４工程によって検出した曲げ振動モードの固有振動数が、前記上限値及び前記下限値との間の領域である閾値領域の範囲内にあるか否かに基づいて、前記予圧量の推定を行うことを要旨とする。

この発明によれば、予め設定された判定値として、軸受装置の曲げ振動モードの固有振動数の上限値と下限値との間の領域である閾値領域と測定された軸受装置の固有振動数との比較によって、予圧量が適正か否かを推定することができるため、作業者が、容易に予圧量が適正か否かの推定を行うことができる。

本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１および請求項２のいずれかに記載の軸受装置の組立方法において、前記第３工程では、前記加振手段として、前記軸受装置の前記固定体をハンマリングする装置を用いることを要旨とする。

この発明によれば、加振手段をハンマリングとすることにより、従来の加振器によって振動を付与する構造と比較して、軸受装置に振動を付与する時間を短縮することができる。したがって、軸受装置の組立時間を短縮することができるとともに、軸受装置に振動を付与し続ける必要がないため、振動によって、転動体と固定体および回転体とが接触することにより互いに発生する傷を抑えることができる。

本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の組立方法において、前記第４工程では、前記検出手段として、前記軸受装置に対して非接触のセンサを用いることを要旨とする。

この発明によれば、検出手段として、軸受装置に非接触のセンサを用いることにより、軸受装置の検出手段による重量変化を防止することができる。即ち、軸受装置の検出手段の重量による固有振動数の変化を防止することができる。したがって、軸受装置の予圧量の管理にかかる精度を向上させることができる。

本発明によれば、固有振動数のばらつきを抑制して予圧量の管理にかかる精度を向上させることのできる軸受装置の組立方法を提供することができる。

図１〜図８を参照して、本発明の軸受装置の組立方法について、車両の車体および車輪に取り付けられるとともに車軸を回転可能に支持する転がり軸受装置の組立方法として具体化した一実施形態について説明する。

また、以降では、転がり軸受装置の中心軸に沿う方向を「軸方向」とし、転がり軸受装置の中心軸に対して直交する方向を「径方向」とし、回転体が回転する方向を「周方向」とする。

まず、図１を参照して、本実施形態の転がり軸受装置１について説明する。
図１に示すように、転がり軸受装置１は、車輪に取り付けられて、車軸と共に回転する回転体２と、車体に取り付けられて、回転体２を外囲する固定体３と、径方向において、回転体２および固定体３の間の空間に配置される保持器５と、保持器５によってそれぞれ保持される複数の転動体４とにより構成されている。そして、転動体４を介して、回転体２が、固定体３に対して中心軸を中心に回転可能となる。

回転体２には、軸方向に沿って設けられた円筒部２１と、径方向において、円筒部２１から外側に向けて延設されるフランジ部２２と、円筒部２１の軸方向の車体側に固定された内輪２４とが設けられている。フランジ部２２は、車両の車輪にボルトによって固定される。また、径方向において、フランジ部２２の内側には、フランジ部２２から軸方向の車外側に向けて延設される略円筒形状のインロー部２３が設けられている。インロー部２３は、車輪のホイールと嵌合する。また、内輪２４は、かしめにより円筒部２１の上端部２１ｂに固定されている。内輪２４には、転動体４が潤滑油を介して摺接する車体側軌道溝２４ａが設けられている。また、円筒部２１の軸方向の車外側には、転動体４が潤滑油を介して摺接する車外側軌道溝２１ａが設けられている。

固定体３には、回転体２の円筒部２１を外囲する円筒部３１と、径方向において、円筒部３１から外側に向けて延設されるフランジ部３２とが設けられている。フランジ部３２には、ボルトを固定する貫通孔３２ａが設けられている。そして、固定体３は、フランジ部３２に車体と接続するナックルがボルトによって固定されることにより、車体に対して固定される。また、周方向において、フランジ部３２は、一定の距離を介して４個設けられている。円筒部３１の内周面（即ち、径方向における円筒部３１の内側の面）には、車体側軌道溝３１ａおよび車外側軌道溝３１ｂが設けられている。

保持器５は、回転体２の円筒部２１の外周面、即ち、径方向における円筒部２１の外側の面と円筒部３１の内周面との間に形成された空間において、各転動体４が、車体側軌道溝２４ａ，３１ａおよび車外側軌道溝２１ａ，３１ｂに対応する態様で設けられている。即ち、回転体２の車体側軌道溝２４ａと固定体３の車体側軌道溝３１ａとの間には、潤滑油を介して、内輪２４および固定体３のそれぞれに接触した状態で転動体４が配置されている。また、回転体２の車外側軌道溝２１ａと固定体３の車外側軌道溝３１ｂとの間には、潤滑油を介して、円筒部２１および固定体３のそれぞれに接触した状態で転動体４が配置されている。各転動体４には、円筒部２１と内輪２４とがかしめられた状態において、回転体２および固定体３によって予圧が加えられている。

径方向において、回転体２と固定体３との間には、転がり軸受装置１の外部の空間より、転動体４に向かい塵および泥水等の侵入を抑制するシールである車外側シール６および車体側シール７がそれぞれ設けられている。即ち、軸方向において、車外側軌道溝２１ａ，３１ｂより車外側に車外側シール６が設けられ、また、軸方向において、車体側軌道溝２４ａ，３１ａより車体側に車体側シール７が設けられている。

次に、図２および図３を参照して、転がり軸受装置の予圧量の測定装置Ａの構成について説明する。
図２に示すように、測定装置Ａは、転がり軸受装置１を載置する治具８と、治具８に載置された転がり軸受装置１に振動を付与する加振部９と、加振部９により付与された転がり軸受装置１の振動を検出する振動検出部１０と、振動検出部１０の出力信号に基づいて、転がり軸受装置１の予圧量が適正か否かの判定を行う演算判定部１１とにより構成されている。

治具８は、例えば、ゴムシートのような転がり軸受装置１の振動を吸収する弾性部材により構成された平板状の部材である。そして、転がり軸受装置１は、治具８の軸方向の車体側の面８ａに対して、回転体２のインロー部２３の車外側の端部２３ａが接触するように、治具８に載置される。

加振部９は、軸方向において、転がり軸受装置１の固定体３のフランジ部３２より車体側に配置されるとともに、フランジ部３２に衝撃を与えることによって、転がり軸受装置１に振動を付与する。即ち、固定体３に対して、ハンマリングを行う。

ここで、図３を参照して、加振部９の詳細な構成について説明する。
図３に示すように、加振部９は、直動型の電磁式ソレノイド（以下、単に「ソレノイド９ａ」という。）と、ソレノイド９ａを固定するとともに支持するフレーム９ｂとにより構成されている。ソレノイド９ａは、フレーム９ｂに固定された中空円筒形状の固定鉄心９ｃ、固定鉄心９ｃに導電線を巻きつけて形成されたコイル９ｄ、および固定鉄心９ｃに対して往復運動である略円柱形状の可動鉄心９ｅにより構成されている。可動鉄心９ｅの軸方向の車体側の端部９ｆには、フレーム９ｂと可動鉄心９ｅとを接続するコイルバネ等の弾性部材９ｇが配設されている。また、可動鉄心９ｅの軸方向の車外側の端部には、フランジ部３２に衝撃を付与するためのハンマ９ｈが固定されている。また、弾性部材９ｇは、ハンマ９ｈをフランジ部３２から離間方向（即ち、図３の軸方向の車体側）に付勢する。これにより、可動鉄心９ｅは、コイル９ｄへの通電されていないとき、弾性部材９ｇの力により初期設定位置、即ち、フランジ部３２に対して軸方向に所定の間隔を経た位置に保持される。

フランジ部３２への衝撃の付与は、次のように行われる。
まず、コイル９ｄへ通電する。これにより、可動鉄心９ｅは、弾性部材９ｇの付勢力に対抗して、初期設定位置からフランジ部３２に向かい軸方向に沿って直線移動する。そして、ハンマ９ｈが、フランジ部３２に衝突し（図３における２点鎖線のハンマ９ｈ）、これによりフランジ部３２に衝撃が付与される。その後、コイル９ｄの通電を遮断すると、可動鉄心９ｅは、弾性部材９ｇの付勢力により、フランジ部３２から離間方向（即ち、図３の軸方向の車体側）に移動する。そして、可動鉄心９ｅは、再び初期設定位置に保持される。

ここで、測定装置Ａは、転がり軸受装置１の曲げ振動モードに基づいて予圧量の測定を行うため、ハンマ９ｈによるフランジ部３２への衝撃の付与は、曲げ振動モードの振動がより顕著に現れるように行われることが望ましい。そこで、フランジ部３２に対するハンマ９ｈの衝突位置を、フランジ部３２において、貫通孔３２ａより径方向の外側の部位（以下、「外側部位」という。）に設定している。

また、図２を参照して、振動検出部１０および演算判定部１１の構成について説明する。
図２に示すように、軸方向において、振動検出部１０は、固定体３のフランジ部３２に対向して配置されるとともに、フランジ部３２に対して、軸方向に離間して配置される非接触型のセンサである。この振動検出部１０には、レーザドップラ振動計を用いる。そして、振動検出部１０は、加振手段９によって、転がり軸受装置１に付与された振動を検出するとともに、演算判定部１１に、検出した振動を出力信号として伝達する。

演算判定部１１は、振動検出部１０からの出力信号を周波数毎に分解する演算部１１ａと、固定体３の曲げ振動モードの固有振動数の閾値領域との比較を行う判定部１１ｂとを有する。演算部１１ａは、アナライザとして、高速フーリエ変換（Fast Fourier Transform：FFT）を備えている。また、判定部１１ｂは、演算部１１ａから得た固定体３の曲げ振動モードの固有振動数と、予め設定された固定体３の曲げ振動モードの固有振動数の閾値領域とに基づいて、予圧量が適正か否かを判定する。この閾値領域は、固定体３の曲げ振動モードの固有振動数の上限値および下限値の間にある領域として予め設定される。また、これら固有振動数の上限値および下限値は、転がり軸受装置１の負隙間量（以下、単に「負隙間量」という。）についての上限値および下限値に基づいて、予め設定される。

ここで、負隙間量とは、円筒部２１と内輪２４とがかしめられた後の状態において、転動体４とそれぞれ接触する車体側軌道溝２４ａ，３１ａの位置との軸方向の差の値から、円筒部２１と内輪２４とが加締められる前の状態において、転動体４と車体側軌道溝２４ａ，３１ａの位置との軸方向の差の値を引いた量をいう。即ち、転動体４および車体側軌道溝２４ａの接触位置と転動体４および車体側軌道溝３１ａの接触位置との軸方向の距離であって、円筒部２１および内輪２４をかしめた後の距離から円筒部２１および内輪２４をかしめる前の距離を減じた量に相当する。さらに換言すれば、負隙間量とは、転動体４に予圧が加えられた後の状態において、転動体４とそれぞれ接触する車体側軌道溝２４ａ，３１ａの位置との軸方向の差の値から、転動体４に予圧が加えられる前の状態において、転動体４と車体側軌道溝２４ａ，３１ａの位置との軸方向の差の値を引いた値をいうことができる。

次に、図４および図５を参照して、本実施形態の転がり軸受装置の予圧量の判定方法と従来の転がり軸受装置の予圧量の判定方法との違いについて説明する。
図４および図５は、固定体３の曲げ振動モード（図４）および縦振動モード（図５）のそれぞれにおける固有振動数と負隙間量との関係について、転がり軸受装置１の三次元モデルから有限要素法によって、転動体４と回転体２、内輪２４、および固定体３との接触角および曲率の公差の合計の上限値および下限値をそれぞれ解析した結果である。

図４に示すように、例えば、負隙間量が−３５μｍの地点において、曲げ振動モードの固有振動数の上限値の曲線（以下、単に「上限曲線Ａ１」という。）の固有振動数および曲げ振動モードの固有振動数の下限値の曲線（以下、単に「下限曲線Ｂ１」という。）の固有振動数との差Ｒ１は、約４０Ｈｚである。そして、下限曲線Ｂ１上において、上記地点での上限曲線Ａ１の固有振動数と同じ固有振動数が得られる負隙間量は、約−４４μｍの地点である。したがって、同じ曲げ振動モードの固有振動数において、上限曲線Ａ１における負隙間量と下限曲線Ｂ１における負隙間量との差Ｄ１は、約９μｍとなる。

一方、図５に示すように、同様に、負隙間量が−３５μｍの地点において、縦振動モードの固有振動数の上限値の曲線（以下、「上限曲線Ａ２」という。）における固有振動数および曲げ振動モードの固有振動数の下限値の曲線（以下、「下限曲線Ｂ２」という。）における固有振動数との差Ｒ２は、約５００Ｈｚである。そして、下限曲線Ｂ２上において、上記地点での上限曲線Ａ２の固有振動数と同じ固有振動数が得られる負隙間量は、約−６５μｍの地点である。したがって、同じ縦振動モードの固有振動数において、上限曲線Ａ２における負隙間量と下限曲線Ｂ２における負隙間量との差Ｄ２は、約３０μｍとなる。

このように、曲げ振動モードと縦振動モードとの間において、同じ負隙間量における上限曲線上の固有振動数と下限曲線上の固有振動数との差Ｒ１，Ｒ２が互いに異なる。即ち、上記に例示したケースにおいて、曲げ振動モードでは、約４０Ｈｚ（図４のＲ１）であるのに対して、縦振動モードでは、約５００Ｈｚ（図５のＲ２）であり、曲げ振動モードの方が小さい値を示す。

また、同じ固有振動数における上限曲線の負隙間量と下限曲線の負隙間量との差Ｄ１，Ｄ２も互いに異なる。即ち、上記にて例示したケースにおいて、曲げ振動モードでは、約９μｍ（図４のＤ１）であるのに対して、縦振動モードでは、約３０μｍ（図５のＤ２）であり、曲げ振動モードの方が小さい値を示す。

したがって、本実施形態の曲げ振動モードを用いた転がり軸受装置１の予圧量の測定方法によれば、従来の縦振動モードを用いた転がり軸受装置の予圧量の測定方法と比較して、任意の固有振動数に対する負隙間量のばらつきが小さいため、即ち、負隙間量から推定される転がり軸受装置の予圧量のばらつきが小さいため、転がり軸受装置の予圧量の測定を高精度に行うことができる。

次に、図２および図９を参照して、本実施形態の転がり軸受装置の予圧量の測定方法における振動付与方法と従来の転がり軸受装置の予圧量の測定方法における振動付与方法との違いについて説明する。

図９に示すように、従来の転がり軸受装置１００の予圧量の測定方法では、加振器１２０が、測定周波数帯の下限から上限まで掃引するように振動して、転がり軸受装置１００に振動を付与する。即ち、加振器１２０は、転がり軸受装置１００に付与する振動の周波数を変更することによって、外輪部材１０３の固有振動数との共振周波数を検出していた。

一方、図２に示すように、本実施形態の転がり軸受装置１の予圧量の測定方法では、加振器１２０が、固定体３のフランジ部３２を、１回衝突するのみで、固定体３の曲げ振動モードの固有振動数を検出している。したがって、従来の転がり軸受装置１００の予圧量の測定方法と比較して、本発明の転がり軸受装置１の予圧量の測定方法は、作業者が転がり軸受装置の予圧量が適正か否かを判定する時間を短縮することができる。その結果、従来の転がり軸受装置１００と比較して、転がり軸受装置１の生産効率を向上させることができる。その上、本発明の転がり軸受装置１の予圧量の測定方法における加振部９の加振の時間は、従来の転がり軸受装置１００の予圧量の測定方法における加振器１２０の加振の時間と比較して、短いため、転動体４と回転体２、内輪２４、および固定体３の車体側軌道溝２４ａ，３１ａと車外側軌道溝２１ａ，３１ｂとの振動による傷の形成を抑制することができる。

次に、図６を参照して、本実施形態の転がり軸受装置１の測定装置Ａの振動検出部１０と、従来の転がり軸受装置の予圧量の測定方法に用いられる接触式のセンサとの違いについて説明する。

図６のグラフは、固定体３の重量変化量に対する固定体３の曲げ振動モードの固有振動数の関係を示している。このグラフにより、固定体３の曲げ振動モードの固有振動数は、固定体３の重量変化とともに変化することが分かる。具体的には、固定体３の曲げ振動モードの固有振動数は、固定体３の重量が増加するに伴い、減少することが分かる。

ここで、例えば、図９に示すように、従来の転がり軸受装置の予圧量の測定装置ＡＲのように振動検出センサ１３１として接触型のセンサを用いる場合、固定体３にセンサを直接取り付けなければならない。したがって、センサの重量が固定体３に加算されるため、固定体３の固有振動数は、センサの重量分、減少してしまう。その結果、図４において解析した曲げ振動モードと負隙間量との関係から推定される転がり軸受装置の予圧量と、実際の転がり軸受装置の予圧量とは、大幅に異なってしまう。

そこで、本実施形態の転がり軸受装置１の測定装置Ａの振動検出部１０は、非接触型のセンサを用いることにより、固定体３にセンサの重量が加算されることを回避している。また、センサの重量、およびセンサを固定体３へ取り付ける際のセンサと固定体３との接触圧（即ち、固定体３にセンサを取り付ける際、センサが固定体３に加える力）のばらつきによる固定体３の曲げ振動モードの固有振動数のばらつきを回避することができる。その結果、固定体３の曲げ振動モードの固有振動数が変化することなく、図４に示すグラフに基づいて、転がり軸受装置１の予圧量を推定することができる。

また、接触型のセンサにおいては、作業者が、固定体３に接触型のセンサを取り付ける工程およびセンサを固定体３から取り外す工程が必要である。しかしながら、本実施形態の非接触型のセンサにおいては、転がり軸受装置１を治具８に載置した時点で、非接触型のセンサが、フランジ部３２と軸方向に対向する位置に配置されることとなるため、上記の２つの工程を不要とすることができる。その結果、本発明の転がり軸受装置１の予圧量の測定方法は、従来の転がり軸受装置１００の予圧量の測定方法と比較して、作業者が予圧量を判定する時間を短縮することができる。

次に、図４、図７、及び図８を参照して、本発明の転がり軸受装置の組立方法について説明する。
まず、ステップＳ１において、第１工程として、回転体２、固定体３、および転動体４を組み合わせることにより、転がり軸受装置１を組立てる。具体的には、回転体２に内輪２４を固定し、保持器５に保持された転動体４を径方向における回転体２および固定体３の間に配置する。そして、回転体２の円筒部２１の上端部２１ｂと内輪２４とを加締める。また、径方向において、回転体２、内輪２４および固定体３の間に、車外側シール６および車体側シール７を配設する。

次に、第２工程として、第１工程において組み立てられた転がり軸受装置１の予圧量を測定する。
具体的には、まず、ステップＳ２において、転がり軸受装置１を治具８に載置する。そして、第３工程として、ステップＳ３において、転がり軸受装置１の固定体３のフランジ部３２に加振手段である加振部９によって、振動を付与する。

次に、第４工程として、加振部９によって転がり軸受装置１の固定体３のフランジ部３２に付与された振動を振動検出手段である振動検出部１０によって検出するとともに、曲げ振動モードの固有振動数を検出する。具体的には、ステップＳ４において、振動検出部１０によって、固定体３に付与された振動の曲げ振動モードの振動を測定する。そして、ステップＳ５において、振動検出部１０によって測定された振動から、演算判定部１１の演算部１１ａによって、固定体３の曲げ振動モードの固有振動数を検出する。より詳細には、まず、振動検出部１０によって、測定された振動は、演算部１１ａでの高速フーリエ変換によって、図８に示すグラフのように、振動値（ｄＢ）が、周波数（Ｈｚ）毎に分解される。そして、図８の結果より、最も振動値が大きいＰ地点を、固定体３の曲げ振動モードの固有振動数として検出する。即ち、加振部９によって、振動が付与された場合の共振周波数（即ち、最も振動値が高い周波数）が固定体３の曲げ振動モードの固有振動数となる。特に、測定装置Ａでは、加振部９が、固定体３のフランジ部３２の外側部位に衝撃を付与することにより、固定体３の曲げ振動モードが大きくなる。したがって、図８に示されるグラフから固定体３の曲げ振動モードの固有振動数を的確に検出することが可能となる。

そして、ステップＳ６において、第５工程として、図４に示す予め設定された転がり軸受装置１の固定体３の曲げ振動モードの固有振動数と転がり軸受装置１の予圧量との関係を示すデータと、第３工程によって検出された固定体３の曲げ振動モードの固有振動数とを比較して、転がり軸受装置１に付与された予圧量が適正か否かを判定する。ここで、図４において、予圧量は、負隙間量から推定することが可能であるため、予圧量の上限値および下限値の閾値から転がり軸受装置１の負隙間量の上限値および下限値の閾値を設定することができる。したがって、負隙間量の上限値および下限値の閾値に対応する固定体３の曲げ振動モードの固有振動数の上限値および下限値の閾値との間である閾値領域が、転がり軸受装置１の予圧量の閾値領域となる。これにより、振動モードの固有振動数の閾値領域内に、第４工程において検出された固定体３の曲げ振動モードの固有振動数が入るか否かに基づいて、予圧量が適正か否かを判定する。

本実施形態の転がり軸受装置１の組立方法によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）本実施形態の転がり軸受装置１の組立方法では、固定体３の曲げ振動モードの固有振動数により、転がり軸受装置１の予圧量を測定する方法とする。この方法によれば、縦振動モードに基づく転がり軸受装置１の予圧量を測定する方法と比較して、曲げ振動モードに基づく転がり軸受装置１の予圧量を測定する方法では、転動体４と固定体３の車体側軌道溝３１ａおよび車外側軌道溝３１ｂ、回転体２の車外側軌道溝２１ａ、および内輪２４の車体側軌道溝２４ａとの接触角や曲率の影響が小さいため、検出された固有振動数に基づく負隙間の公差幅（ばらつき）を小さくすることができる。したがって、負隙間に基づいて予圧量が推定されるため、固有振動数による転がり軸受装置１の予圧量の推定を高精度に行うことができる。その結果、転がり軸受装置１の予圧量の管理にかかる精度を向上させることができる。

（２）また、縦振動モードに基づく転がり軸受装置１の予圧量を推定する方法と比較して、曲げ振動モードに基づく転がり軸受装置１の予圧量を推定する方法では、図４に示す縦振動モードの固有振動数数のデータの上限曲線Ａ２と下限曲線Ｂ２との差Ｒ２と比較して、図３に示す予め作成された固有振動数のデータの上限曲線Ａ１と下限曲線Ｂ１との差Ｒ１が小さいため、固有振動数の上限曲線と下限曲線とに基づく負隙間量のばらつきを小さくすることができる。したがって、縦振動モードに基づく転がり軸受装置１の予圧量を推定する方法と比較して、曲げ振動モードに基づく転がり軸受装置１の予圧量を推定する方法では、固有振動数の上限曲線と下限曲線とに基づく負隙間量のばらつきが小さいため、負隙間量の上限値および下限値の閾値を小さく設定することができる。その結果、固有振動数による転がり軸受装置１の予圧量の測定をより高精度に行うことができる。その結果、転がり軸受装置１の予圧量の管理にかかる精度を向上させることができる。

（３）本実施形態の転がり軸受装置１の組立方法によれば、予め設定された固定体３の曲げ振動モードの上限値および下限値の間の領域である閾値領域内に、第４工程において検出された固定体３の曲げ振動モードの固有振動数が入るか否かによって、予圧量が適正か否かを推定する方法とする。したがって、第４工程において検出された固定体３の曲げ振動モードの固有振動数が閾値領域内に入るか否かに基づいて、転がり軸受装置１の予圧量が適正か否かを推定することが可能であるため、作業者が、容易に転がり軸受装置１の予圧量が適正か否かを推定することができる。

（４）本実施形態の転がり軸受装置１の組立方法によれば、加振手段である加振部９をハンマリングする装置を用いる。これにより、図９に示す従来の加振器１２０によって振動を付与する構造と比較して、転がり軸受装置１に振動を付与する時間を短縮することができる。したがって、転がり軸受装置１の組立時間を短縮することができる。その上、ハンマリングは、転がり軸受装置１に振動を付与し続ける必要がないために、振動によって、転動体４と固定体３の車体側軌道溝３１ａおよび車外側軌道溝３１ｂ、回転体２の車外側軌道溝２１ａ、および内輪２４の車体側軌道溝２４ａとが互いに接触することにより発生する傷を抑えることができる。

（５）本実施形態の転がり軸受装置の組立方法によれば、検出手段である振動検出部１０が、非接触型のセンサを用いる。これにより、転がり軸受装置１の固定体３の振動検出部１０のセンサによる重量変化を回避することができる。即ち、固定体３の振動検出部１０のセンサの重量による曲げ振動モードの固有振動数の変化を回避することができる。したがって、転がり軸受装置１の予圧量を高精度に測定することができる。その結果、転がり軸受装置１の予圧量の管理にかかる精度を向上させることができる。

（その他の実施形態）
本実施形態の転がり軸受装置および予圧の推定方法によれば、以下の変形も可能である。

・上記実施形態では、加振部９の非接触型のセンサとして、レーザドップラ振動計を用いたが、本発明は、レーザドップラ振動計に限定されることはない。例えば、レーザドップラ振動計の他に、渦電流型、静電容量型、およびレーザ型のような非接触の振動計を用いてもよい。

・上記実施形態では、加振部９として、ソレノイド９ａを用いたが、本発明の加振部９の構造は、ソレノイド９ａに限定されることはない。例えば、加振部９として、固定体３のフランジ部３２に、鋼球等の部材を落下させることによって、フランジ部３２に衝撃を与えてもよい。また、例えば、棒状の部材によって、フランジ部３２を打つことにより、フランジ部３２に衝撃を与えてもよい。

・上記実施形態では、回転体２と内輪２４とを固定する構造として、回転体２と内輪２４とをかしめたが、本発明は、この回転体２と内輪２４との固定構造に限定されることはない。例えば、上記固定構造として、回転体２にねじ部を設けるとともに、ねじ部にナットを螺合することによって回転体２と内輪２４とを固定してもよい。また、例えば、転がり軸受装置は、等速ジョイント（不図示）と一体型となる構成であってもよい。

・上記実施形態では、加振部９によって、固定体３のフランジ部３２に振動を与えたが、本発明の加振部９によって衝撃を与える部位は、これに限定されることはない。転がり軸受装置１の曲げ振動モードの固有振動数を検出できればよいために、加振部９によって、回転体２のフランジ部２２に振動を与えてもよい。

・上記実施形態では、転がり軸受装置１の予圧量の推定方法として、固有振動数の上限値および下限値の閾値である閾値の差Ｒ１と測定された固定体３の曲げ振動モードの固有振動数との比較を作業者が行ったが、本発明は、この予圧量の推定方法に限定されることはない。例えば、閾値の差Ｒ１と測定された固定体３の曲げ振動モードの固有振動数との比較結果（例えば、比較結果としてＯＫ／ＮＧのみが表示される。）を表示する表示装置を設けることにより、表示装置に表示される上記比較結果のみから、作業者が転がり軸受装置１の予圧量が適正か否かを推定してもよい。

・上記実施形態では、転動体４として、球状の鋼球を用いたが、本発明の転動体４の構成はこれに限定されることなく、円柱状のころ等の他の形状のものを用いてもよい。

本発明の転がり軸受装置の組立方法を具体化した一実施形態について、同転がり軸受装置の断面構造を示す断面図。同実施形態の転がり軸受装置の組立方法について、同転がり軸受装置の予圧の測定装置を示す模式図。同実施形態の転がり軸受装置の組立方法について、同転がり軸受装置の予圧の測定装置の加振部を示した模式図。同実施形態の転がり軸受装置の組立方法について、同転がり軸受装置の固定体の固有振動数と軸方向における負隙間量との関係を三次元モデルから有限要素法によって解析した転動体と回転体、内輪、および固定体との接触角および曲率の公差の上限および下限による曲げ振動モードの閾値を示すグラフ。同実施形態の転がり軸受装置の組立方法について、同転がり軸受装置の固定体の固有振動数と軸方向における負隙間量との関係を三次元モデルから有限要素法によって解析した転動体と回転体、内輪、および固定体との接触角および曲率の公差の上限および下限による縦振動モードの閾値を示すグラフ。同実施形態の転がり軸受装置の組立方法について、センサの重量と固定体の曲げ振動モードの固有振動数との関係を示すグラフ。同実施形態の転がり軸受装置の組立方法について、同転がり軸受装置の組立工程を示すフロー図。同実施形態の転がり軸受装置の組立方法について、演算判定部の演算部によって得られた周波数と振動値との関係を示すグラフ。従来の転がり軸受装置の組立方法について、同転がり軸受装置の予圧の測定装置を示す模式図。

符号の説明

１…転がり軸受装置（軸受装置）、２…回転体、２１…円筒部、２１ａ…車外側軌道溝、２１ｂ…上端部、２２…フランジ部、２３…インロー部、２３ａ…端部、２４…内輪（回転体）、２４ａ…車体側軌道溝、３…固定体、３１…円筒部、３１ａ…車体側軌道溝、３１ｂ…車外側軌道溝、３２…フランジ部、３２ａ…貫通孔、４…転動体、６…車体側シール、７…車外側シール、８…治具、８ａ…面、９…加振部（加振手段）、９ａ…ソレノイド、９ｂ…フレーム、９ｃ…固定鉄心、９ｄ…コイル、９ｅ…可動鉄心、９ｆ…端部、９ｇ…弾性部材、９ｈ…ハンマ、１０…振動検出部（検出手段）、１１…演算判定部、１１ａ…演算部、１１ｂ…判定部。

Claims

車軸と共に回転する回転体と、前記回転体を外囲する固定体と、径方向において、前記回転体および前記固定体の間に配置されるとともに、前記回転体および前記固定体によって予圧が付与される転動体とを備える軸受装置の組立方法において、
前記回転体、前記固定体、および前記転動体をそれぞれ組み合わせて軸受装置を組立てる第１工程と、
前記第１工程により組立てられた前記軸受装置の予圧を測定する第２工程とを備え、
前記第２工程は、
加振手段によって前記軸受装置に振動を付与する第３工程と、
前記第３工程において、前記軸受装置に付与した前記振動を検出手段によって検出し、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記軸受装置の曲げ振動モードの固有振動数を演算する第４工程と、
前記第４工程によって検出された曲げ振動モードの固有振動数と、予め設定した判定値としての曲げ振動モードの固有振動数とに基づいて、前記軸受装置の前記転動体に付与された予圧量を推定する第５工程とを備える
ことを特徴とする軸受装置の組立方法。
請求項１に記載の軸受装置の組立方法において、
前記第５工程では、前記判定値として、曲げ振動モードの固有振動数の上限値及び下限値を用い、前記第４工程によって検出した曲げ振動モードの固有振動数が、前記上限値及び前記下限値との間の領域である閾値領域の範囲内にあるか否かに基づいて、前記予圧量の推定を行う
ことを特徴とする軸受装置の組立方法。
請求項１および請求項２のいずれかに記載の軸受装置の組立方法において、
前記第３工程では、前記加振手段として、前記軸受装置の前記固定体をハンマリングする装置を用いる
ことを特徴とする軸受装置の組立方法。
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の組立方法において、
前記第４工程では、前記検出手段として、前記軸受装置に対して非接触のセンサを用いる
ことを特徴とする軸受装置の組立方法。