JP4506028B2 - 複列転がり軸受の予圧測定方法および予圧測定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複列転がり軸受の予圧測定方法および予圧測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複列転がり軸受の一例として複列アンギュラ玉軸受の場合、その組み立て品において所要の剛性を確保するため、転動体に軸方向で予圧を与えて負隙間としているのが一般的である。
【０００３】
そのため、負隙間が所要のものとなっているか測定しながら、ナット等の締結具を締結、あるいはかしめによって予圧を与えて組み付けるようにすることが従来周知である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、その予圧の測定を、従来は組み立て後に行うのでは無く、ナットの締め付け、もしくは軸端かしめの前の正隙間状態で隙間を測定し、その値から、あらかじめ正隙間状態で実測しておいたナットの締め付けトルク、もしくは軸端かしめ力と隙間の減少との関係を求め、その関係に応じて、所望の予圧に達するように締め付けトルク等を設定して組付けるようにしていた。
【０００５】
よって、従来の方法では、ナットの座面の潤滑状況やかしめ条件が、あらかじめ実測しておいた条件と異なると、組み付け後の負隙間に誤差が生じる。
【０００６】
このため、与圧が適正に与えられて負隙間が正しく設定されているか否か、従来においては、そのかしめを行った複列アンギュラ玉軸受で確認することができなかった。
【０００７】
また、軸受装置の製造途中で予圧測定を全数に対して行うことは生産効率の妨げとなるので、多数の軸受装置の中から無作為に取り出したサンプルに対してのみ予圧測定することがある。その場合、予圧測定されたものが良品でも、測定していない軸受装置の中に検査から洩れて不良品が存在するおそれがあるため、予圧測定を簡易なものにして不良品を極力洩れなく発見することが望まれていた。
【０００８】
このような事情に鑑み、本発明は、軸受を組み付けた後においても転動体に対する予圧を従来に比して簡易に知ることのできる予圧測定方法および予圧測定装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る複列転がり軸受の予圧測定方法は、複列転がり軸受に対して付与した予圧を測定する方法であって、前記軸受の内・外輪のうち、一方部材を固定した状態で、他方部材に対してその中心軸線を回転中心に対して傾かせるための外力を加えることにより、前記両部材の相対的な傾きを検出し、当該検出結果に基づいて前記軸受の予圧を間接的に認識することを特徴とする。
【００１０】
本発明の複列転がり軸受の予圧測定方法によれば、傾きを生じさせる外力による外輪と内輪との相対的な傾き度合いが大きいほど予圧が小さく剛性が低いものとなっている対応関係にあるから、検出された内・外輪の相対的な傾き度合いに応じてその軸受に対する予圧を知ることができ、傾きを生じさせるような外力を与えるという簡単な方法を採用することによって、簡易にかつ効率的に軸受の予圧を知ることができる。
【００１１】
また、前記一方部材の固定が、その軸方向一端側を軸方向と径方向で不動に位置決めすることによって行われ、また、前記他方部材に対する外力の加担が、その軸方向他端面における１点に対してアキシャル荷重を加えることにより行われることが好ましい。
【００１２】
この場合、外力を加担する箇所が１箇所であるので、その外力のアキシャル荷重を加担する手段としてリニアアクチュエータ等の簡易なものを採用できるとともに、その荷重も精度良く定めて加担することができるので、測定精度も高いものとなる利点がある。
【００１３】
また、前記傾きの検出が、前記他方部材の軸方向他端面において離れた２点の軸方向変位量と、前記一方部材の軸方向他端面において前記他方部材の２点と同一位相となる２点の軸方向変位量とをそれぞれ測定する処理と、前記両部材に関してそれぞれ測定した各２点の軸方向変位量の偏差を個別に求めることにより、この各偏差に基づいて前記両部材の傾きをそれぞれ認識する処理と、前記認識した両部材の各傾きに基づいて前記両部材の相対的な傾きを認識する処理とによって行われることが好ましい。
【００１４】
この場合、外輪や内輪の傾き検出を角度検出で行うものでなく、変位量の検出によるものであるから、その検出手段は簡易なもので良いとともに、測定精度が高まる等の利点がある。
【００１５】
また、前記傾き検出時に前記他方部材および一方部材の軸方向変位量を測定する各２点が、それぞれ１８０度対向する位置に特定されているとともに、これら各２点の計４点が、前記他方部材に対して外力を加担する１点と、回転中心とを結ぶ直線上に、配置されていることが好ましい。
【００１６】
この場合、外力を加担する１点と、他方部材および一方部材の軸方向変位量を測定する各２点の全てが回転中心とを結ぶ直線上に配置されているから、両部材の傾きのための計算が簡易なものとなるとともに、精度良く軸方向変位量を検出できることになり、予圧も高精度に測定できる。
【００１７】
本発明に係る複列転がり軸受の予圧測定装置は、軸受の内・外輪のうち、一方部材を固定した状態で、他方部材に対してその中心軸線を回転中心に対して傾けせるための外力を加える外力付加手段と、該外力付加手段から加えられる外力による前記外輪と前記内輪との相対的な傾きを検出する傾き検出手段と、該傾き検出手段の検出結果に基づいて前記軸受の予圧を算出する予圧算出手段とを備えていることを特徴とする。
【００１８】
本発明の軸受の予圧測定装置によれば、転がり軸受の外輪と内輪とのうちの一方部材を固定し、他方部材に対しては軸方向で傾きを生じさせるように外力を加えることによって、その外力による外輪と内輪との相対的な傾き度合いを検出し、その検出結果に基づいて、傾き度合いが大きいほど予圧が小さく剛性が低いものとなる対応関係にあるから、その傾き度合いに応じてその軸受に対する予圧を知ることができ、傾きを生じさせるような外力を与えるという簡単な装置を採用することによって、簡易に、かつ効率的に軸受の予圧を知ることができる。
【００１９】
また、該複列転がり軸受の予圧測定装置としては、前記傾き検出手段は、前記他方部材の軸方向他端面において離れた２点の軸方向変位量と、前記一方部材の軸方向他端面において前記他方部材の２点と同一位相となる２点の軸方向変位量とをそれぞれ測定する変位量検出手段と、前記両部材に関してそれぞれ測定した各２点の軸方向変位量の偏差を個別に求めることにより、この各偏差に基づいて前記両部材の傾きをそれぞれ認識する個別傾き検出手段と、前記認識した両部材の各傾きに基づいて前記両部材の相対的な傾きを認識する相対傾き検出手段とを備えることが好ましい。
【００２０】
この場合、傾きを生じさせる外力を加える前と後とにおける外輪および内輪上の点の軸方向での変位量を検出するものであるから、傾きを直接角度等で検出するものに比して簡易かつ安価な変位量検出手段を利用するもので傾き検出ができることになる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００２２】
図１から図４は本発明の一実施形態を示している。ここでは、複列転がり軸受として、自動車の駆動輪が取り付けられるタイプの車軸用軸受装置を例に挙げる。図１は、車軸用軸受装置の予圧を測定する装置及び方法の説明図、図２は、車軸用軸受装置を示す断面図、図３は、かしめ工程を示す断面図、図４は、複列転がり軸受の予圧測定における外輪と内輪との変位検出位置等を示す平面図である。
【００２３】
図２に示すように、車軸用軸受装置は、ハブホイール１と、複列アンギュラ玉軸受２と、等速ジョイント３とを備えている。
【００２４】
ハブホイール１は、中空構造となっており、その外周面の軸方向中間部には車輪取付け用の径方向外向きのフランジ１１が形成され、また、中心孔内周面ＨにはスプラインＳが形成され、外周面においてフランジ１１よりも車両インナ側には複列転がり軸受２における車両アウタ側の玉２２群の軌道面１２が形成された構成となっている。
【００２５】
複列アンギュラ玉軸受２は、二列の軌道溝を有する単一の外輪２１と、二列で配設される転動体としての複数の玉２２と、二つの冠形保持器２３と、車両インナ側の玉２２群に関する内輪２４とから構成されており、車両アウタ側の玉２２群の軌道となる内輪については上述したようにハブホイール１の軌道面１２部分を利用している。
【００２６】
等速ジョイント３は、周知のツェッパタイプ（バーフィールド型）の等速ジョイントと呼ばれるものとされ、外輪３１、内輪３２、玉３３および保持器３４などから構成されている。
【００２７】
外輪３１は、内輪３２、玉３３および保持器３４などが収納配設される椀形部３５と、この椀形部３５の小径側に一体に連接される軸部３６とから構成されている。
【００２８】
軸部３６の外周面には、スプラインが形成されており、ハブホイール１の中心孔内周面Ｈに対してスプライン嵌合される。
【００２９】
このハブホイール１の車両インナ側端部は、径方向外向きに屈曲されて軸受装置２の内輪２４の車両インナ側端面に対してかしめつけられている。このかしめ部には、符号１４を付してある。
【００３０】
このかしめ部１４により、複列アンギュラ玉軸受２の内輪２４が車両アウタ側に押圧されることにより、複列アンギュラ玉軸受２に対して所要の予圧（圧縮応力）が付与された状態となり、また、複列アンギュラ玉軸受２がハブホイール１に対して抜け止めされる。
【００３１】
また、ハブホイール１に対して等速ジョイント３が複列転がり軸受２の近傍に隣り合わされる形態で結合される。
【００３２】
そして、ハブホイール１のフランジ１１に対して図示しないディスクブレーキ装置のディスクロータおよび車輪があてがわれて複数のボルト１３により装着される。
【００３３】
また、複列転がり軸受２の外輪２１に設けてある径方向外向きのフランジ２５が、車体側のナックル６などにボルト止めされる。
【００３４】
さらに、等速ジョイント３の内輪３２に対してシャフト５がスプライン嵌合されて止め輪（符号省略）などで抜け止め固定される。前述のシャフト５の他端側は、図示しない別の等速ジョイントを介して車両のデファレンシャル装置に取り付けられる。
【００３５】
このような車軸用軸受装置では、シャフト５の回転動力が、等速ジョイント３を介してハブホイール１に取り付けられてある車輪（図示省略）に対して伝達される。
【００３６】
上記車軸用軸受装置は、かしめ工程を経て製造工程を完了することになるため、次にかしめ工程等を簡単に説明する。
【００３７】
仮組み状態の車軸用軸受装置に対してかしめ加工を次のように行う。まず、図３（ａ）に示すように、軸受２等を外嵌していないハブホイール１の車両アウタ側の端面に対して第１治具５０をあてがい、このハブホイール１の車両インナ側を上にした姿勢で基台６０上に配置する。
【００３８】
上記第１治具５０は、円柱形状の金属部材からなり、ハブホイール１の車両アウタ側の円筒部分に対して所要の隙間を介して嵌合する程度の大きさに設定されている。
【００３９】
このような準備をしておいてから、ハブホイール１の車両インナ側軸端に対して、図３（ｂ）に示すように、ローリングかしめを行う。
【００４０】
このローリングかしめは、アキシャル荷重Ｐをかけながらかしめ工具７０をローリングさせるのであるが、これにより、ハブホイール１の車両インナ側軸端が徐々に径方向外向きに屈曲させられることになり、最後には、この屈曲部分が、複列アンギュラ玉軸受２の内輪２４の車両インナ側端面に対して押し付けられることになり、これで、複列アンギュラ玉軸受２に対して所要の予圧が付与されるとともに、複列アンギュラ玉軸受２がハブホイール１に対して結合される。
【００４１】
このようにしてかしめ作業が終了する。（図３（ｃ）参照）。
【００４２】
その後、図１に示すように、該複列アンギュラ玉軸受２の予圧を次のようにして測定し、予圧が適正範囲にあって良品の場合、等速ジョイント３の軸部３６をハブホイール１の中心孔内周面Ｈにスプライン嵌合し、軸嵌合に伴いＣ形止め輪３８で抜け止めされる。
【００４３】
次に、本発明に係る予圧測定方法について説明する。
【００４４】
図１に示すように、組み付けられた状態のハブホイール１を、支持台８０に軸方向及び径方向で不動に載置固定する。このように、ハブホイール１が固定されることにより、ハブホイール１に嵌合支持される一方部材としての内輪２４が軸方向及び径方向で不動に固定されることになる。この場合、ハブホイール１は、図１に示すようにボルト１３の螺着締結でフランジ１１を支持台８０に固定したり、固定用治具でフランジ１１を支持台８０に固定したりしても良い。
【００４５】
そのとき、支持台８０におけるハブホイール１のフランジ１１の載置面が水平になっていることが、他方部材としての外輪２１上面および内輪２４上面もほぼ水平に設定される上で望ましい。
【００４６】
次いで、外輪２１の他端面としての上端面と、内輪２４の他端面としての上端面とにそれぞれダイヤルゲージ７ａ〜７ｄにおける変位検出用のスピンドルの先端を軸方向で変位可能に当接する。
【００４７】
その軸方向変位の検出対象位置は、図１および図４に示すように、外輪２１において後述するように荷重Ｆを与える箇所、および軸心Ｐを通る仮想直線Ｌ上の外輪２１の上面の２点Ａ，Ｄと、同じ仮想直線Ｌ上の内輪２４の上面の２点Ｂ，Ｃとである。
【００４８】
その外輪２１の上面の２点は、上記仮想直線上で径の両端に振り分けられたそれぞれの位置であり、その内輪２４Ａ，Ｄの上面の２点も、上記仮想直線上で径の両端に振り分けられたそれぞれの位置となっている。なお、各点Ａ，Ｄは、外輪２１上面の径方向での幅の中央位置に設定し、各点Ｂ，Ｃは、内輪２４上面の径方向での幅の中央位置に設定することが好ましい。
【００４９】
その状態で、各ダイヤルゲージは７ａ〜７ｄその変位前位置が基準位置の零点となるように調整される。その後、前記フランジ１１の上面における平面視で前記仮想直線Ｌが通る位置Ｘに対して、外力を、すなわち軸方向に沿う下向きのアキシャル荷重Ｆを外力付与手段８によって加える。
【００５０】
ここで、外力付与手段８は、プッシャを備える例えば電動シリンダ等のリニアアクチュエータ９、及び、このリニアアクチュエータ９を駆動制御する制御手段１０で構成され、その付与されている荷重Ｆの値がどの程度であるか、リニアアクチュエータを駆動制御する制御手段１０において、例えば電動モータのトルク検出等によって検出できるようにしている。
【００５１】
そして、予め設定された値の荷重Ｆを外力付与手段８によって与えられることで、外輪２１には、その荷重付与位置Ｘが下降し、荷重付与位置Ｘの反対側が上昇する傾きが生じる。すなわち、外輪２１の中心軸線が内輪２４の回転中心に対し相対的に傾くことになる。このときの傾きは、前記複列アンギュラ玉軸受２の予圧に応じて、予圧が高いほど剛性が高くなることから小さくなる関係にある。
【００５２】
また、その外輪２１の傾きに連動して外輪２１および玉２２を介して内輪２４にも力が作用することで、固定側の内輪２４も弾性変形の範囲で微小ではあるが幾分傾くことになる。
【００５３】
そして、その車軸用軸受装置に対応させて予め設定した荷重値Ｆまで付与した状態のときの、前記ダイヤルゲージ７ａ〜７ｄの値を人手によって読み取って、あるいは電気的に自動的に読み取って、その値をデータとして、前記制御手段１０の演算手段に入力する。
【００５４】
荷重Ｆによる外輪２１の傾きは、前記各ダイヤルゲージ７ａ〜７ｄのうち、ダイヤルゲージ７ａと、ダイヤルゲージ７ｄとにより検出される変位により各検出位置での軸方向での変位として検出される。すなわち、ダイヤルゲージ７ａで検出される変位量をａ1とし、ダイヤルゲージ７ｄで検出される変位量をａ2とすると、前記荷重Ｆによる外輪２１の傾きθ1は、θ1＝（ａ1＋ａ2）／Ｌ1によって求められる。ここで、ａ1＋ａ2は外輪２１の測定点各２点の軸方向変位量の偏差、Ｌ1は、ダイヤルゲージ７ａ，７ｄの測定点間距離である。また、各ダイヤルゲージ７ａ〜７ｄは変位量検出手段を構成している。
【００５５】
同様に、内輪２４の傾きは、前記各ダイヤルゲージ７ａ〜７ｄのうち、ダイヤルゲージ７ｂと、ダイヤルゲージ７ｃとにより検出される変位により各検出位置での軸方向での変位として検出される。すなわち、ダイヤルゲージ７ｂで検出される変位量をｂ1とし、ダイヤルゲージ７ｃで検出される変位量をｂ2とすると、前記荷重Ｆによる外輪２１の傾きθ2は、θ2＝（ｂ1＋ｂ2）／Ｌ2によって求められる。ここで、ｂ1＋ｂ2は内輪２４の測定点各２点の軸方向変位量の偏差、Ｌ2は、ダイヤルゲージ７ｂ，７ｃの測定点間距離である。また、演算手段は、外輪２１、内輪２４それぞれの傾きθ1，θ2を検出する個別傾き検出手段を構成している。
【００５６】
そして、次に、演算手段によって、外輪２１と内輪２４との相対的な傾きθが、θ＝θ1−θ2の式によって求められる。ここで、演算手段は外輪２１と内輪２４との相対的な傾きθを検出する相対傾き検出手段を構成している。
【００５７】
この求められた傾きθの逆数に適宜係数Ｋを掛けた値が求める予圧になる。
つまり、予圧Ｐは、Ｐ＝Ｋ／θで求められる。
【００５８】
ここで、Ｋは、荷重Ｆの値や、荷重付与位置、変位検出位置等に対応して固有値となるパラメータである。このパラメータは荷重値を異ならせたり、荷重付与位置や変位位置等を異ならせたりして予め測定されて得られた結果を用いる。
【００５９】
この予圧Ｐの算出は、ダイヤルゲージ７ａ〜７ｄの各検出値が入力される前記制御手段１０で演算されることによって行われる。なお、入力されたデータは、デジタル信号化され、そのデジタル信号となった情報により、制御手段に備えるマイコン等で演算処理される。
【００６０】
なお、上記実施の形態では、外輪と内輪とのそれぞれの軸方向に対する傾き度合いを検出して、互いの相対的な傾き度合いを得るようにした方法を示したが、例えば固定された内輪については、その軸方向に対する傾きの検出を行わず、内輪は軸方向に対してその端面が直交面を成すものと仮定し、外輪についてのみ軸方向に対する傾きを検出し、外輪と内輪との相対的な傾き度合いはその外輪の傾き度合いの検出結果であるとして、予圧を判断するようにしても良い。この場合、内輪の傾き検出は行わないから、そのための測定装置等を不要にできる。
【００６１】
なお、上記実施の形態では、内輪側の軸を固定したものを示したが、外輪を固定するようにしても良い。この場合、内輪側に軸方向に対する傾きが生じさせる外力を加えることになる。また、この場合、外輪についてはその荷重の影響での傾きがほとんど生じないと考えられるので、内輪の傾き度合いについてのみ検出し、外輪と内輪との相対的な傾き度合いは、検出された内輪の傾き度合いが相当するものとなり、それに基いて、予圧を算出するようにしても良い。
【００６２】
上記実施の形態では、変位検出手段としてダイヤルゲージで変位検出するものを示したが、それとは別の変位検出手段を採用しても良い。また、外輪や内輪の軸方向に対する傾き角度を直接角度として検出できる手段を採用しても良い。
【００６３】
上記実施の形態では、ハブホイール１の車両インナ側端部を、軸受装置２の内輪２４の車両インナ側端面に対してかしめたものを示したが、ハブホイールの車両インナ側端部に対してナットを螺着締結して、そのナットによる締結で軸受装置２の内輪２４の車両インナ側端面に対して予圧を加える状態で固定するものに対しても、本発明を適用できる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明に係る複列転がり軸受の予圧測定方法によれば、傾きを生じさせる外力による外輪と内輪との相対的な傾き度合いが大きいほど予圧が小さく剛性が低いものとなっている対応関係にあるから、検出結果の傾き度合いに応じてその軸受に対する予圧を知ることができ、傾きを生じさせるような外力を与えるという簡単な方法を採用することによって、簡易にかつ効率的に軸受の予圧を知ることができる。したがって、組付け後の軸受装置を全数検査するようにしても検査効率良く良品と不良品と識別できる。
【００６５】
また、本発明に係る複列転がり軸受予圧測定装置によれば、転がり軸受の外輪と内輪とのうちの一方部材を固定し、他方部材に対しては軸方向で傾きを生じさせるように外力を加えることによって、その外力による外輪と内輪との相対的な傾き度合いを検出し、その検出結果に基づいて、傾き度合いが大きいほど予圧が小さく剛性が低いものとなる対応関係にあるから、その傾き度合いに応じてその軸受に対する予圧を知ることができ、傾きを生じさせるような外力を与えるという簡単な装置を採用することによって、簡易に、かつ効率的に軸受の予圧を知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】複列転がり軸受と該軸受の予圧測定装置とを示す説明図
【図２】車軸用軸受装置を示す縦断側面図
【図３】かしめ工程を示す縦断面図
【図４】複列転がり軸受の予圧測定における外輪と内輪との変位検出位置等を示す平面図
【符号の説明】
７ａ〜７ｂ 変位量検出手段（ダイヤルゲージ）
８ 外力付加手段
２１ 外輪（他方部材）
２４ 内輪（一方部材）
【発明の属する技術分野】
本発明は、複列転がり軸受の予圧測定方法および予圧測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複列転がり軸受の一例として複列アンギュラ玉軸受の場合、その組み立て品において所要の剛性を確保するため、転動体に軸方向で予圧を与えて負隙間としているのが一般的である。
【０００３】
そのため、負隙間が所要のものとなっているか測定しながら、ナット等の締結具を締結、あるいはかしめによって予圧を与えて組み付けるようにすることが従来周知である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、その予圧の測定を、従来は組み立て後に行うのでは無く、ナットの締め付け、もしくは軸端かしめの前の正隙間状態で隙間を測定し、その値から、あらかじめ正隙間状態で実測しておいたナットの締め付けトルク、もしくは軸端かしめ力と隙間の減少との関係を求め、その関係に応じて、所望の予圧に達するように締め付けトルク等を設定して組付けるようにしていた。
【０００５】
よって、従来の方法では、ナットの座面の潤滑状況やかしめ条件が、あらかじめ実測しておいた条件と異なると、組み付け後の負隙間に誤差が生じる。
【０００６】
このため、与圧が適正に与えられて負隙間が正しく設定されているか否か、従来においては、そのかしめを行った複列アンギュラ玉軸受で確認することができなかった。
【０００７】
また、軸受装置の製造途中で予圧測定を全数に対して行うことは生産効率の妨げとなるので、多数の軸受装置の中から無作為に取り出したサンプルに対してのみ予圧測定することがある。その場合、予圧測定されたものが良品でも、測定していない軸受装置の中に検査から洩れて不良品が存在するおそれがあるため、予圧測定を簡易なものにして不良品を極力洩れなく発見することが望まれていた。
【０００８】
このような事情に鑑み、本発明は、軸受を組み付けた後においても転動体に対する予圧を従来に比して簡易に知ることのできる予圧測定方法および予圧測定装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る複列転がり軸受の予圧測定方法は、複列転がり軸受に対して付与した予圧を測定する方法であって、前記軸受の内・外輪のうち、一方部材を固定した状態で、他方部材に対してその中心軸線を回転中心に対して傾かせるための外力を加えることにより、前記両部材の相対的な傾きを検出し、当該検出結果に基づいて前記軸受の予圧を間接的に認識することを特徴とする。
【００１０】
本発明の複列転がり軸受の予圧測定方法によれば、傾きを生じさせる外力による外輪と内輪との相対的な傾き度合いが大きいほど予圧が小さく剛性が低いものとなっている対応関係にあるから、検出された内・外輪の相対的な傾き度合いに応じてその軸受に対する予圧を知ることができ、傾きを生じさせるような外力を与えるという簡単な方法を採用することによって、簡易にかつ効率的に軸受の予圧を知ることができる。
【００１１】
また、前記一方部材の固定が、その軸方向一端側を軸方向と径方向で不動に位置決めすることによって行われ、また、前記他方部材に対する外力の加担が、その軸方向他端面における１点に対してアキシャル荷重を加えることにより行われることが好ましい。
【００１２】
この場合、外力を加担する箇所が１箇所であるので、その外力のアキシャル荷重を加担する手段としてリニアアクチュエータ等の簡易なものを採用できるとともに、その荷重も精度良く定めて加担することができるので、測定精度も高いものとなる利点がある。
【００１３】
また、前記傾きの検出が、前記他方部材の軸方向他端面において離れた２点の軸方向変位量と、前記一方部材の軸方向他端面において前記他方部材の２点と同一位相となる２点の軸方向変位量とをそれぞれ測定する処理と、前記両部材に関してそれぞれ測定した各２点の軸方向変位量の偏差を個別に求めることにより、この各偏差に基づいて前記両部材の傾きをそれぞれ認識する処理と、前記認識した両部材の各傾きに基づいて前記両部材の相対的な傾きを認識する処理とによって行われることが好ましい。
【００１４】
この場合、外輪や内輪の傾き検出を角度検出で行うものでなく、変位量の検出によるものであるから、その検出手段は簡易なもので良いとともに、測定精度が高まる等の利点がある。
【００１５】
また、前記傾き検出時に前記他方部材および一方部材の軸方向変位量を測定する各２点が、それぞれ１８０度対向する位置に特定されているとともに、これら各２点の計４点が、前記他方部材に対して外力を加担する１点と、回転中心とを結ぶ直線上に、配置されていることが好ましい。
【００１６】
この場合、外力を加担する１点と、他方部材および一方部材の軸方向変位量を測定する各２点の全てが回転中心とを結ぶ直線上に配置されているから、両部材の傾きのための計算が簡易なものとなるとともに、精度良く軸方向変位量を検出できることになり、予圧も高精度に測定できる。
【００１７】
本発明に係る複列転がり軸受の予圧測定装置は、軸受の内・外輪のうち、一方部材を固定した状態で、他方部材に対してその中心軸線を回転中心に対して傾けせるための外力を加える外力付加手段と、該外力付加手段から加えられる外力による前記外輪と前記内輪との相対的な傾きを検出する傾き検出手段と、該傾き検出手段の検出結果に基づいて前記軸受の予圧を算出する予圧算出手段とを備えていることを特徴とする。
【００１８】
本発明の軸受の予圧測定装置によれば、転がり軸受の外輪と内輪とのうちの一方部材を固定し、他方部材に対しては軸方向で傾きを生じさせるように外力を加えることによって、その外力による外輪と内輪との相対的な傾き度合いを検出し、その検出結果に基づいて、傾き度合いが大きいほど予圧が小さく剛性が低いものとなる対応関係にあるから、その傾き度合いに応じてその軸受に対する予圧を知ることができ、傾きを生じさせるような外力を与えるという簡単な装置を採用することによって、簡易に、かつ効率的に軸受の予圧を知ることができる。
【００１９】
また、該複列転がり軸受の予圧測定装置としては、前記傾き検出手段は、前記他方部材の軸方向他端面において離れた２点の軸方向変位量と、前記一方部材の軸方向他端面において前記他方部材の２点と同一位相となる２点の軸方向変位量とをそれぞれ測定する変位量検出手段と、前記両部材に関してそれぞれ測定した各２点の軸方向変位量の偏差を個別に求めることにより、この各偏差に基づいて前記両部材の傾きをそれぞれ認識する個別傾き検出手段と、前記認識した両部材の各傾きに基づいて前記両部材の相対的な傾きを認識する相対傾き検出手段とを備えることが好ましい。
【００２０】
この場合、傾きを生じさせる外力を加える前と後とにおける外輪および内輪上の点の軸方向での変位量を検出するものであるから、傾きを直接角度等で検出するものに比して簡易かつ安価な変位量検出手段を利用するもので傾き検出ができることになる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細を図面に示す実施形態に基づいて説明する。
【００２２】
図１から図４は本発明の一実施形態を示している。ここでは、複列転がり軸受として、自動車の駆動輪が取り付けられるタイプの車軸用軸受装置を例に挙げる。図１は、車軸用軸受装置の予圧を測定する装置及び方法の説明図、図２は、車軸用軸受装置を示す断面図、図３は、かしめ工程を示す断面図、図４は、複列転がり軸受の予圧測定における外輪と内輪との変位検出位置等を示す平面図である。
【００２３】
図２に示すように、車軸用軸受装置は、ハブホイール１と、複列アンギュラ玉軸受２と、等速ジョイント３とを備えている。
【００２４】
ハブホイール１は、中空構造となっており、その外周面の軸方向中間部には車輪取付け用の径方向外向きのフランジ１１が形成され、また、中心孔内周面ＨにはスプラインＳが形成され、外周面においてフランジ１１よりも車両インナ側には複列転がり軸受２における車両アウタ側の玉２２群の軌道面１２が形成された構成となっている。
【００２５】
複列アンギュラ玉軸受２は、二列の軌道溝を有する単一の外輪２１と、二列で配設される転動体としての複数の玉２２と、二つの冠形保持器２３と、車両インナ側の玉２２群に関する内輪２４とから構成されており、車両アウタ側の玉２２群の軌道となる内輪については上述したようにハブホイール１の軌道面１２部分を利用している。
【００２６】
等速ジョイント３は、周知のツェッパタイプ（バーフィールド型）の等速ジョイントと呼ばれるものとされ、外輪３１、内輪３２、玉３３および保持器３４などから構成されている。
【００２７】
外輪３１は、内輪３２、玉３３および保持器３４などが収納配設される椀形部３５と、この椀形部３５の小径側に一体に連接される軸部３６とから構成されている。
【００２８】
軸部３６の外周面には、スプラインが形成されており、ハブホイール１の中心孔内周面Ｈに対してスプライン嵌合される。
【００２９】
このハブホイール１の車両インナ側端部は、径方向外向きに屈曲されて軸受装置２の内輪２４の車両インナ側端面に対してかしめつけられている。このかしめ部には、符号１４を付してある。
【００３０】
このかしめ部１４により、複列アンギュラ玉軸受２の内輪２４が車両アウタ側に押圧されることにより、複列アンギュラ玉軸受２に対して所要の予圧（圧縮応力）が付与された状態となり、また、複列アンギュラ玉軸受２がハブホイール１に対して抜け止めされる。
【００３１】
また、ハブホイール１に対して等速ジョイント３が複列転がり軸受２の近傍に隣り合わされる形態で結合される。
【００３２】
そして、ハブホイール１のフランジ１１に対して図示しないディスクブレーキ装置のディスクロータおよび車輪があてがわれて複数のボルト１３により装着される。
【００３３】
また、複列転がり軸受２の外輪２１に設けてある径方向外向きのフランジ２５が、車体側のナックル６などにボルト止めされる。
【００３４】
さらに、等速ジョイント３の内輪３２に対してシャフト５がスプライン嵌合されて止め輪（符号省略）などで抜け止め固定される。前述のシャフト５の他端側は、図示しない別の等速ジョイントを介して車両のデファレンシャル装置に取り付けられる。
【００３５】
このような車軸用軸受装置では、シャフト５の回転動力が、等速ジョイント３を介してハブホイール１に取り付けられてある車輪（図示省略）に対して伝達される。
【００３６】
上記車軸用軸受装置は、かしめ工程を経て製造工程を完了することになるため、次にかしめ工程等を簡単に説明する。
【００３７】
仮組み状態の車軸用軸受装置に対してかしめ加工を次のように行う。まず、図３（ａ）に示すように、軸受２等を外嵌していないハブホイール１の車両アウタ側の端面に対して第１治具５０をあてがい、このハブホイール１の車両インナ側を上にした姿勢で基台６０上に配置する。
【００３８】
上記第１治具５０は、円柱形状の金属部材からなり、ハブホイール１の車両アウタ側の円筒部分に対して所要の隙間を介して嵌合する程度の大きさに設定されている。
【００３９】
このような準備をしておいてから、ハブホイール１の車両インナ側軸端に対して、図３（ｂ）に示すように、ローリングかしめを行う。
【００４０】
このローリングかしめは、アキシャル荷重Ｐをかけながらかしめ工具７０をローリングさせるのであるが、これにより、ハブホイール１の車両インナ側軸端が徐々に径方向外向きに屈曲させられることになり、最後には、この屈曲部分が、複列アンギュラ玉軸受２の内輪２４の車両インナ側端面に対して押し付けられることになり、これで、複列アンギュラ玉軸受２に対して所要の予圧が付与されるとともに、複列アンギュラ玉軸受２がハブホイール１に対して結合される。
【００４１】
このようにしてかしめ作業が終了する。（図３（ｃ）参照）。
【００４２】
その後、図１に示すように、該複列アンギュラ玉軸受２の予圧を次のようにして測定し、予圧が適正範囲にあって良品の場合、等速ジョイント３の軸部３６をハブホイール１の中心孔内周面Ｈにスプライン嵌合し、軸嵌合に伴いＣ形止め輪３８で抜け止めされる。
【００４３】
次に、本発明に係る予圧測定方法について説明する。
【００４４】
図１に示すように、組み付けられた状態のハブホイール１を、支持台８０に軸方向及び径方向で不動に載置固定する。このように、ハブホイール１が固定されることにより、ハブホイール１に嵌合支持される一方部材としての内輪２４が軸方向及び径方向で不動に固定されることになる。この場合、ハブホイール１は、図１に示すようにボルト１３の螺着締結でフランジ１１を支持台８０に固定したり、固定用治具でフランジ１１を支持台８０に固定したりしても良い。
【００４５】
そのとき、支持台８０におけるハブホイール１のフランジ１１の載置面が水平になっていることが、他方部材としての外輪２１上面および内輪２４上面もほぼ水平に設定される上で望ましい。
【００４６】
次いで、外輪２１の他端面としての上端面と、内輪２４の他端面としての上端面とにそれぞれダイヤルゲージ７ａ〜７ｄにおける変位検出用のスピンドルの先端を軸方向で変位可能に当接する。
【００４７】
その軸方向変位の検出対象位置は、図１および図４に示すように、外輪２１において後述するように荷重Ｆを与える箇所、および軸心Ｐを通る仮想直線Ｌ上の外輪２１の上面の２点Ａ，Ｄと、同じ仮想直線Ｌ上の内輪２４の上面の２点Ｂ，Ｃとである。
【００４８】
その外輪２１の上面の２点は、上記仮想直線上で径の両端に振り分けられたそれぞれの位置であり、その内輪２４Ａ，Ｄの上面の２点も、上記仮想直線上で径の両端に振り分けられたそれぞれの位置となっている。なお、各点Ａ，Ｄは、外輪２１上面の径方向での幅の中央位置に設定し、各点Ｂ，Ｃは、内輪２４上面の径方向での幅の中央位置に設定することが好ましい。
【００４９】
その状態で、各ダイヤルゲージは７ａ〜７ｄその変位前位置が基準位置の零点となるように調整される。その後、前記フランジ１１の上面における平面視で前記仮想直線Ｌが通る位置Ｘに対して、外力を、すなわち軸方向に沿う下向きのアキシャル荷重Ｆを外力付与手段８によって加える。
【００５０】
ここで、外力付与手段８は、プッシャを備える例えば電動シリンダ等のリニアアクチュエータ９、及び、このリニアアクチュエータ９を駆動制御する制御手段１０で構成され、その付与されている荷重Ｆの値がどの程度であるか、リニアアクチュエータを駆動制御する制御手段１０において、例えば電動モータのトルク検出等によって検出できるようにしている。
【００５１】
そして、予め設定された値の荷重Ｆを外力付与手段８によって与えられることで、外輪２１には、その荷重付与位置Ｘが下降し、荷重付与位置Ｘの反対側が上昇する傾きが生じる。すなわち、外輪２１の中心軸線が内輪２４の回転中心に対し相対的に傾くことになる。このときの傾きは、前記複列アンギュラ玉軸受２の予圧に応じて、予圧が高いほど剛性が高くなることから小さくなる関係にある。
【００５２】
また、その外輪２１の傾きに連動して外輪２１および玉２２を介して内輪２４にも力が作用することで、固定側の内輪２４も弾性変形の範囲で微小ではあるが幾分傾くことになる。
【００５３】
そして、その車軸用軸受装置に対応させて予め設定した荷重値Ｆまで付与した状態のときの、前記ダイヤルゲージ７ａ〜７ｄの値を人手によって読み取って、あるいは電気的に自動的に読み取って、その値をデータとして、前記制御手段１０の演算手段に入力する。
【００５４】
荷重Ｆによる外輪２１の傾きは、前記各ダイヤルゲージ７ａ〜７ｄのうち、ダイヤルゲージ７ａと、ダイヤルゲージ７ｄとにより検出される変位により各検出位置での軸方向での変位として検出される。すなわち、ダイヤルゲージ７ａで検出される変位量をａ1とし、ダイヤルゲージ７ｄで検出される変位量をａ2とすると、前記荷重Ｆによる外輪２１の傾きθ1は、θ1＝（ａ1＋ａ2）／Ｌ1によって求められる。ここで、ａ1＋ａ2は外輪２１の測定点各２点の軸方向変位量の偏差、Ｌ1は、ダイヤルゲージ７ａ，７ｄの測定点間距離である。また、各ダイヤルゲージ７ａ〜７ｄは変位量検出手段を構成している。
【００５５】
同様に、内輪２４の傾きは、前記各ダイヤルゲージ７ａ〜７ｄのうち、ダイヤルゲージ７ｂと、ダイヤルゲージ７ｃとにより検出される変位により各検出位置での軸方向での変位として検出される。すなわち、ダイヤルゲージ７ｂで検出される変位量をｂ1とし、ダイヤルゲージ７ｃで検出される変位量をｂ2とすると、前記荷重Ｆによる外輪２１の傾きθ2は、θ2＝（ｂ1＋ｂ2）／Ｌ2によって求められる。ここで、ｂ1＋ｂ2は内輪２４の測定点各２点の軸方向変位量の偏差、Ｌ2は、ダイヤルゲージ７ｂ，７ｃの測定点間距離である。また、演算手段は、外輪２１、内輪２４それぞれの傾きθ1，θ2を検出する個別傾き検出手段を構成している。
【００５６】
そして、次に、演算手段によって、外輪２１と内輪２４との相対的な傾きθが、θ＝θ1−θ2の式によって求められる。ここで、演算手段は外輪２１と内輪２４との相対的な傾きθを検出する相対傾き検出手段を構成している。
【００５７】
この求められた傾きθの逆数に適宜係数Ｋを掛けた値が求める予圧になる。
つまり、予圧Ｐは、Ｐ＝Ｋ／θで求められる。
【００５８】
ここで、Ｋは、荷重Ｆの値や、荷重付与位置、変位検出位置等に対応して固有値となるパラメータである。このパラメータは荷重値を異ならせたり、荷重付与位置や変位位置等を異ならせたりして予め測定されて得られた結果を用いる。
【００５９】
この予圧Ｐの算出は、ダイヤルゲージ７ａ〜７ｄの各検出値が入力される前記制御手段１０で演算されることによって行われる。なお、入力されたデータは、デジタル信号化され、そのデジタル信号となった情報により、制御手段に備えるマイコン等で演算処理される。
【００６０】
なお、上記実施の形態では、外輪と内輪とのそれぞれの軸方向に対する傾き度合いを検出して、互いの相対的な傾き度合いを得るようにした方法を示したが、例えば固定された内輪については、その軸方向に対する傾きの検出を行わず、内輪は軸方向に対してその端面が直交面を成すものと仮定し、外輪についてのみ軸方向に対する傾きを検出し、外輪と内輪との相対的な傾き度合いはその外輪の傾き度合いの検出結果であるとして、予圧を判断するようにしても良い。この場合、内輪の傾き検出は行わないから、そのための測定装置等を不要にできる。
【００６１】
なお、上記実施の形態では、内輪側の軸を固定したものを示したが、外輪を固定するようにしても良い。この場合、内輪側に軸方向に対する傾きが生じさせる外力を加えることになる。また、この場合、外輪についてはその荷重の影響での傾きがほとんど生じないと考えられるので、内輪の傾き度合いについてのみ検出し、外輪と内輪との相対的な傾き度合いは、検出された内輪の傾き度合いが相当するものとなり、それに基いて、予圧を算出するようにしても良い。
【００６２】
上記実施の形態では、変位検出手段としてダイヤルゲージで変位検出するものを示したが、それとは別の変位検出手段を採用しても良い。また、外輪や内輪の軸方向に対する傾き角度を直接角度として検出できる手段を採用しても良い。
【００６３】
上記実施の形態では、ハブホイール１の車両インナ側端部を、軸受装置２の内輪２４の車両インナ側端面に対してかしめたものを示したが、ハブホイールの車両インナ側端部に対してナットを螺着締結して、そのナットによる締結で軸受装置２の内輪２４の車両インナ側端面に対して予圧を加える状態で固定するものに対しても、本発明を適用できる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明に係る複列転がり軸受の予圧測定方法によれば、傾きを生じさせる外力による外輪と内輪との相対的な傾き度合いが大きいほど予圧が小さく剛性が低いものとなっている対応関係にあるから、検出結果の傾き度合いに応じてその軸受に対する予圧を知ることができ、傾きを生じさせるような外力を与えるという簡単な方法を採用することによって、簡易にかつ効率的に軸受の予圧を知ることができる。したがって、組付け後の軸受装置を全数検査するようにしても検査効率良く良品と不良品と識別できる。
【００６５】
また、本発明に係る複列転がり軸受予圧測定装置によれば、転がり軸受の外輪と内輪とのうちの一方部材を固定し、他方部材に対しては軸方向で傾きを生じさせるように外力を加えることによって、その外力による外輪と内輪との相対的な傾き度合いを検出し、その検出結果に基づいて、傾き度合いが大きいほど予圧が小さく剛性が低いものとなる対応関係にあるから、その傾き度合いに応じてその軸受に対する予圧を知ることができ、傾きを生じさせるような外力を与えるという簡単な装置を採用することによって、簡易に、かつ効率的に軸受の予圧を知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】複列転がり軸受と該軸受の予圧測定装置とを示す説明図
【図２】車軸用軸受装置を示す縦断側面図
【図３】かしめ工程を示す縦断面図
【図４】複列転がり軸受の予圧測定における外輪と内輪との変位検出位置等を示す平面図
【符号の説明】
７ａ〜７ｂ 変位量検出手段（ダイヤルゲージ）
８ 外力付加手段
２１ 外輪（他方部材）
２４ 内輪（一方部材）
Claims (6)
- 複列転がり軸受に対して付与した予圧を測定する方法であって、
前記軸受の内・外輪のうち、一方部材を固定した状態で、他方部材に対してその中心軸線を回転中心に対して傾かせるための外力を加えることにより、前記両部材の相対的な傾きを検出し、
当該検出結果に基づいて前記軸受の予圧を認識する、ことを特徴とする複列転がり軸受の予圧測定方法。 - 請求項１に記載の複列転がり軸受の予圧測定方法において、
前記一方部材の固定が、その軸方向一端側を軸方向と径方向で不動に位置決めすることによって行われ、また、前記他方部材に対する外力の加担が、その軸方向他端面における１点に対してアキシャル荷重を加えることにより行われる、ことを特徴構成とする複列転がり軸受の予圧測定方法。 - 請求項１または２に記載の複列転がり軸受の予圧測定方法において、
前記傾きの検出が、前記他方部材の軸方向他端面において離れた２点の軸方向変位量と、前記一方部材の軸方向他端面において前記他方部材の２点と同一位相となる２点の軸方向変位量とをそれぞれ測定する処理と、
前記両部材に関してそれぞれ測定した各２点の軸方向変位量の偏差を個別に求めることにより、この各偏差に基づいて前記両部材の傾きをそれぞれ認識する処理と、
前記認識した両部材の各傾きに基づいて前記両部材の相対的な傾きを認識する処理とによって行われる、ことを特徴とする複列転がり軸受の予圧測定方法。 - 請求項３に記載の複列転がり軸受の予圧測定方法において、
前記傾き検出時に前記他方部材および一方部材の軸方向変位量を測定する各２点が、それぞれ１８０度対向する位置に特定されているとともに、
これら各２点の計４点が、前記他方部材に対して外力を加担する１点と、回転中心とを結ぶ直線上に、配置されている、ことを特徴とする複列転がり軸受の予圧測定方法。 - 複列転がり軸受に対して付与した予圧を測定する装置であって、
前記軸受の内・外輪のうち、一方部材を固定した状態で、他方部材に対してその中心軸線を回転中心に対して傾けせるための外力を加える外力付加手段と、該外力付加手段から加えられる外力による前記外輪と前記内輪との相対的な傾きを検出する傾き検出手段と、該傾き検出手段の検出結果に基づいて前記軸受の予圧を算出する予圧算出手段とを備えている、ことを特徴とする複列転がり軸受の予圧測定装置。 - 請求項５に記載の複列転がり軸受の予圧測定装置において、
前記傾き検出手段は、
前記他方部材の軸方向他端面において離れた２点の軸方向変位量と、前記一方部材の軸方向他端面において前記他方部材の２点と同一位相となる２点の軸方向変位量とをそれぞれ測定する変位量検出手段と、
前記両部材に関してそれぞれ測定した各２点の軸方向変位量の偏差を個別に求めることにより、この各偏差に基づいて前記両部材の傾きをそれぞれ認識する個別傾き検出手段と、
前記認識した両部材の各傾きに基づいて前記両部材の相対的な傾きを認識する相対傾き検出手段と、
を備える、ことを特徴とする軸受の予圧測定装置。
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