JP6537915B2 - ピッチ円錐角測定方法及び測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、フェイススプラインなどの回転動力伝達要素におけるピッチ円錐角測定方法及び測定装置に関する。

例えば、自動車等のエンジン動力を車輪に伝達する動力伝達装置は、エンジンから車輪へ動力を伝達すると共に、走行時における車両のバウンドによる角度変位や軸方向変位に加えて、車両の旋回のための角度変位を許容する必要がある。そのため、一般的に、自動車等のドライブシャフトは、デフ側（インボード側）に角度変位と軸方向変位に対応できる摺動式等速自在継手を、駆動車輪側（アウトボード側）に大きな作動角が取れる固定式等速自在継手をそれぞれ配設し、双方の等速自在継手をシャフトで連結した構造を有する。また、駆動車輪側の等速自在継手（固定式等速自在継手）は、駆動車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置に連結される。

ところで、近年の自動車の燃費向上に対する要求は高まる一方であり、自動車部品の１つである車輪用軸受装置にも軽量化が強く望まれている。従来、車輪用軸受装置の軽量化を図るための提案は色々となされているが、それと共に自動車の組立現場あるいは補修市場において、組立、分解作業を簡略化して作業コストの削減を図ることも強く要求されている。

図１に示す車輪用軸受装置１は、このような要求を満たし得る構造の代表的な例である。この車輪用軸受装置１はユニット化され、かつ等速自在継手３１と着脱自在に構成される。ここで、車輪用軸受装置１は、外方部材２と、ハブ輪３と、内輪４と、転動体としてのボール５、及び保持器６を主に具備する。外方部材２の内周には複列の外側軌道面７、７が形成され、外周には車体のナックル（図示省略）に取り付けるための車体取付フランジ２ａが一体に形成される。ハブ輪３には、一端部に車輪（図示省略）を取り付けるための車輪取付フランジ８が一体に形成され、外周に外方部材２の複列の外側軌道面７、７の一方に対向する内側軌道面９と、この内側軌道面９から軸方向に延びる円筒状の小径段部１０が形成される。この小径段部１０に内輪４が圧入され、内輪４の外周に外方部材２の複列の外側軌道面７、７の他方に対向する内側軌道面９が形成される。また、ハブ輪３と内輪４とにより内方部材１１が構成される。外方部材２の複列の外側軌道面７、７と内方部材１１の複列の内側軌道面９、９との間に複数のボール５、５が転動自在に組み込まれ、各ボール５は保持器６に収容される。内輪４は、ハブ輪３の小径段部１０の端部を径方向外方に塑性変形させて形成した加締め部１７によって軸方向に固定される。この場合、加締め部１７の端面にフェイススプライン１８が形成される。

一方、等速自在継手３１は、外側継手部材３２と、内側継手部材３３と、保持器３４、及びトルク伝達ボール３５を主に具備する。外側継手部材３２は、カップ部３６と、このカップ部３６と一体に形成された底部３７とからなり、底部３７の内周に雌ねじ部３８が形成されている。この場合、底部３７の肩部３９にフェイススプライン４０が形成されている。このフェイススプライン４０は、ハブ輪３の加締め部１７の端面に形成されたフェイススプライン１８と軸方向に当接させることで相互に噛み合った状態となり、これによりシャフト（図示省略）からの回転トルクが等速自在継手３１およびハブ輪３を介して車輪取付フランジ８に伝達可能となる。

上記構成の等速自在継手３１と車輪用軸受装置１とは、例えば外側継手部材３２の底部３７の雌ねじ３８に締結ボルト２０を螺合させることによって、軸方向に締付け固定される。このような着脱自在なユニットの構成により、軽量・コンパクト化を図ることができると共に、分解、組立作業が簡素化される。

ところで、この種の回転動力伝達要素における製造後の検査項目の一つに、ピッチ円錘角がある。ピッチ円錐角とは、図２及び図３（ａ）（ｂ）に示すように、一方のフェイススプライン４０を構成する歯４１と、対となる他方のフェイススプライン１８を構成する歯１９との噛み合い位置Ｐｅ１，Ｐｅ２…を通過するピッチ円Ｐｃ１，Ｐｃ２…（後述する図４を参照）を、フェイススプライン１８，４０の回転軸方向に重ね合わせた際に得られる円錐状の基準面（ピッチ円錐ＰＣ）の頂角θを指す。このピッチ円錐角θはフェイススプライン４０，１８の強度にも影響することから、その精度を評価することが重要となる。

ここで、例えば特許文献１には、歯車の歯形を測定するための方法として、接触式プローブの測定子を用いる方法が提案されている。

特開２０１１−１３３２３７号公報

例えば、特許文献１に記載の測定技術を用いて、フェイススプラインのピッチ円錐角を求めることも可能ではあるが、その場合には、接触式プローブで歯面上の一定の領域を走査しなければならないため、測定作業に要する時間が長くなる。また、上記測定技術に係る試験機（接触式プローブを備えた三次元形状測定装置）は非常に高価である。以上の理由より、特許文献１に記載の如き既存の測定技術は、例えばインラインでの測定作業など、量産品に対する全数検査には適さない。

もちろん、以上の問題は何もフェイススプラインに限ったことではなく、複数の凸条部を円周方向に配列してなり、相対する凸条部との係合により回転動力を伝達可能な回転動力伝達要素一般に広く当てはまる問題である。

以上の事情に鑑み、本発明は、フェイススプラインなどの回転動力伝達要素のピッチ円錘角を簡便かつ短時間に測定することを、解決すべき技術的課題とする。

前記課題の解決は、本発明に係るピッチ円錐角測定方法により達成される。すなわち、この測定方法は、複数の凸条部を周方向に配列してなり、相対する凸条部との係合により回転動力を伝達可能とする回転動力伝達要素のピッチ円錐角を測定するための方法であって、凸条部に所定形状及び寸法の当接部を当接させる第一の当接工程と、第一の当接工程で凸条部と当接部とが当接した位置から回転動力伝達要素の回転軸方向に直交する向きに所定の径方向距離だけ離れた位置で、凸条部に当接部を当接させる第二の当接工程と、第一の当接工程で凸条部が当接部と当接した位置と、第二の当接工程で凸条部が当接部と当接した位置との間の回転軸方向の距離を測定する距離測定工程、及び測定した回転軸方向の距離と、所定の径方向距離とに基づき、回転動力伝達要素のピッチ円錐角を算出するピッチ円錐角算出工程とを具備する点をもって特徴付けられる。

本発明に係る測定方法によれば、回転動力伝達要素の回転軸方向に直交する向き、すなわち径方向に所定の距離（径方向距離）だけ相互に離れた二箇所で、所定形状及び寸法を有する当接部を凸条部に当接させて、その際の二箇所の当接位置間の回転軸方向の距離、いわば凸条部との当接位置の相対高さを取得するだけで、三角関数に基づいて回転動力伝達要素のピッチ円錐角を求めることができる。よって、非常に簡易かつ容易に回転動力伝達要素のピッチ円錐角を求めることができる。また、所定形状及び寸法の当接部を二箇所で凸条部に当接させた際の当接部と凸条部との当接位置間の回転軸方向の距離を測定するだけでの作業で足りるため、作業時間も短くて済む。また、上述の動作及び作業で足りるのであれば、必要となる設備も簡素なもので済むため、作業コストの低減化が可能となる。

また、本発明に係るピッチ円錐角測定方法は、第一及び第二の当接工程で、当接部を回転軸方向に移動させることで凸条部と当接させるものであってもよい。

本発明は、上述のように、二箇所で凸条部と当接部とを当接させ、その際の各当接位置の回転軸方向の距離を測定するものであるから、各当接工程で、当接部を回転軸方向に移動させることで凸条部と当接させるようにすれば、その際の当接部のストローク量（回転軸方向の移動量）に基づき、上記回転軸方向の距離を求めることができる。これにより、より高い精度で回転軸方向の距離を求めることができるので、回転軸方向の距離に基づき算出されるピッチ円錐角の算出精度を高めることができる。

また、本発明に係るピッチ円錐角測定方法は、凸条部と相対する凸条部との噛み合い位置で凸条部と当接するように、当接部の形状及び寸法が設定されるものであってもよい。

本発明の測定対象となる回転動力伝達要素のピッチ円錐角は、既述の通り、当該回転動力伝達要素の複数のピッチ円を回転軸方向に重ね合わせた際に得られるピッチ円錐の頂角であり、ピッチ円は、回転動力伝達要素の凸条部と、相対する凸条部との噛み合い位置を通過する仮想円である（図３及び後述する図４を参照）。従って、凸条部と相対する凸条部との噛み合い位置で凸条部と当接するように、当接部の形状及び寸法を設定することで、当接部と凸条部との当接点は、凸条部と相対する凸条部との噛み合い位置上にあるとみなすことができる。よって、この場合、距離測定工程で得た、当接部と凸条部との当接位置間の回転軸方向の距離をそのまま、ピッチ円錐角の算出に用いることができる。すなわち、（回転軸方向の距離）／（所定の径方向距離）＝ｔａｎ｛９０°−（ピッチ円錐角の二分の一）｝として、測定値の補正等を行うことなく、直接的にピッチ円錐角を算出することが可能となる（後述する図１０を参照）。従って、このことによっても、ピッチ円錐角の算出精度を高めることができる。

また、本発明に係るピッチ円錐角測定方法は、当接部が球状をなすものであってもよい。

このように当接部を球状とすることで、凸条部の形状（特に側面の形状）の如何によらず、正確に狙った位置で凸条部と当接部とを点状に当接させることができる。また、凸状部を球状とすることで、当接部が予定される位置からずれて凸条部に当たったとしても、当接部自体を凸条部の側面（例えば歯面）間の所定位置に案内することができる。よって、非常に安定した当接作業及びその後の距離測定作業を行うことが可能となる。

また、本発明に係るピッチ円錐角測定方法は、二つの当接部を用いて、一方の当接部を相対変位量測定部で弾性的に支持し、他方の当接部を相対変位量測定部と一体的に移動可能とし、一方の当接部を凸条部に当接させた状態から、他方の当接部を回転軸方向に移動させて凸条部に当接させるまでの間の他方の当接部の回転軸方向の移動距離を、一方の当接部の回転軸方向の相対変位量として相対変位量測定部で測定し、測定した移動距離に基づき、回転軸方向の相対距離を算出するものであってもよい。

上述のように、二つの当接部と相対変位量測定部を設けて、これらを一体的に回転軸方向に移動させて、先に一方の当接部を凸条部に当接させ、次に他方の当接部を回転軸方向に引き続き移動させて凸条部と当接させることで、自動的に回転軸方向の相対距離を算出することができる。従って、個別に各当接部と凸条部との当接位置を検出しなくても、当接部の凸条部への近接動作及び当接動作の中で自動的に回転軸方向の相対距離を算出することができる。また、二つの当接部と相対変位量測定部とを一体的に移動するための機構があれば、作業者の熟練度の如何によらず、安定した測定精度を得ることができる。

以上の説明に係るピッチ円錐角測定方法は、例えば回転動力伝達要素がフェイススプラインである場合に好適に適用することが可能である。

また、以上の説明に係るピッチ円錐角測定方法は、例えば凸条部が形成された回転動力伝達要素と、相対する凸条部が形成された対となる回転動力伝達要素の少なくとも一方が、車輪用軸受装置を構成する場合に好適に適用可能である。

あるいは、以上の説明に係るピッチ円錐角測定方法は、例えば凸条部が形成された回転動力伝達要素と、相対する凸条部が形成された対となる回転動力伝達要素の少なくとも一方が、等速自在継手を構成する場合に好適に適用可能である。

あるいは、以上の説明に係るピッチ円錐角測定方法は、例えば凸条部が形成された回転動力伝達要素と、相対する凸条部が形成された対となる回転動力伝達要素の一方が車輪用軸受装置を構成し、他方が等速自在継手を構成する場合に好適に適用可能である。

また、前記課題の解決は、本発明に係るピッチ円錐角測定装置によっても達成される。すなわち、この測定装置は、複数の凸条部を周方向に配列してなり、相対する凸条部との係合により回転動力を伝達可能とする回転動力伝達要素のピッチ円錐角を測定するための装置であって、所定形状及び寸法を有し、凸条部に当接可能な第一の当接部と、所定形状及び寸法を有し、凸条部と第一の当接部とが当接した位置から回転動力伝達要素の回転軸方向に直交する向きに所定の径方向距離だけ離れた位置で、凸条部に当接可能な第二の当接部と、第一の当接部が凸条部と当接した位置と、第二の当接部が凸条部と当接した位置との間の回転軸方向の距離を測定する距離測定部とを具備した点をもって特徴付けられる。

本発明に係る測定装置によれば、本発明に係る測定方法と同様、回転動力伝達要素の回転軸方向に直交する向き、すなわち径方向に所定の距離（径方向距離）だけ相互に離れた二箇所で、所定形状及び寸法を有する当接部を凸条部に当接させて、その際の二箇所の当接位置間の回転軸方向の距離、いわば凸条部との当接位置の相対高さを取得するだけで、三角関数に基づいて回転動力伝達要素のピッチ円錐角を求めることができる。よって、非常に簡易かつ容易に回転動力伝達要素のピッチ円錐角を求めることができる。また、所定形状及び寸法の当接部を二箇所で凸条部に当接させた際の当接部と凸条部との当接位置間の回転軸方向の距離を測定するだけでの作業で足りるため、作業時間も短くて済む。また、上述の動作及び作業で足りるのであれば、必要となる設備も簡素なもので済むため、作業コストの低減化が可能となる。

以上のように、本発明によれば、フェイススプラインなどの回転動力伝達要素のピッチ円錘角を簡便かつ短時間に測定することができる。

本発明の一実施形態に係る車輪用軸受装置及び等速自在継手の断面図である。 回転動力伝達要素におけるピッチ円錐角を説明するための要部断面図である。 （ａ）は図２に示す回転動力伝達要素のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は図２に示す回転動力伝達要素のＢ−Ｂ断面図である。 図１に示す等速自在継手の側に設けられるフェイススプラインの平面図である。 本発明の一実施形態に係るピッチ円錐角測定装置の側面図である。 図５に示すピッチ円錐角測定装置の正面図である。 図５に示す測定装置を用いたピッチ円錐角測定方法の一例を説明するための図で、測定対象となるフェイススプラインを測定装置の所定位置に配置した状態を示す正面図である。 図５に示す測定装置を用いたピッチ円錐角測定方法の一例を説明するための図で、第一の当接部をフェイススプラインの歯面に当接させた状態を示す要部拡大断面図である。 （ａ）は図８に示す状態における第一の当接部と歯面との位置関係を示すＣ−Ｃ断面図、（ｂ）は図８に示す状態における第二の当接部と歯面との位置関係を示すＤ−Ｄ断面図である。 図５に示す測定装置を用いたピッチ円錐角測定方法の一例を説明するための図で、第二の当接部をフェイススプラインの歯面に当接させた状態を示す要部拡大断面図である。 （ａ）は図１０に示す状態における第一の当接部と歯面との位置関係を示すＥ−Ｅ断面図、（ｂ）は図１０に示す状態における第二の当接部と歯面との位置関係を示すＦ−Ｆ断面図である。 模範ブロックを用いた距離測定部の校正動作の一例を説明するための図で、模範ブロックを測定装置の所定装置に配置した状態を示す正面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づき説明する。

図４は、図１に示す等速自在継手３１の底部３７に形成されるフェイススプライン４０をその回転軸（ここでは外側継手部材３２の回転軸Ｌ）に沿った方向から見た図（平面図）である。このフェイススプライン４０は、凸条部としての複数の歯４１を円周方向に配列してなる。本実施形態では、フェイススプライン４０は、その回転軸Ｌまわりに対称な形状をなす。また、各歯４１は、フェイススプライン４０の（ひいては外側継手部材３２の）半径方向に沿って延びており、その断面形状は半径方向の何れの断面上においても同一である。円周方向で隣り合う歯４１，４１間の距離（すなわち歯底４２の円周方向寸法）は、回転軸Ｌから半径方向外径側に向かうにつれて増大している。ここでフェイススプライン４０の諸元の一例を挙げると、四輪駆動車を含む乗用車に使用される場合のフェイススプライン４０の外径寸法はφ４５〜７０ｍｍ程度で、歯４１のモジュールは１〜３ｍｍ程度、圧力角は２０〜３０°程度の範囲である。車輪用軸受装置１の側に設けられるフェイススプライン１８も同一の形状及び諸元を有する。

これらフェイススプライン１８，４０は種々の方法により形成することが可能である。例えば等速自在継手３１の側に設けられるフェイススプライン４０は、図示は省略するが、外側継手部材３２を塑性加工で成形する際、同時にその底部３７の肩部３９に成形することが可能である。もちろん、外側継手部材３２を製作した後、その底部３７の肩部３９に塑性加工でフェイススプライン４０を成形することも可能である。あるいは、塑性加工以外の適宜の手段（例えばＮＣ制御による切削加工等）でフェイススプライン４０を形成することも可能である。

また、例えば車輪用軸受装置１の側に設けられるフェイススプライン１８は、ロータリーモードの揺動成形機（図示は省略）を用いることで、加締め部１７と同時に成形することが可能である。もちろん、フェイススプライン１８の成形方法は、上記のロータリーモードの揺動成形に限られず、他の揺動成形あるいは塑性加工等で成形することも可能である。

次に、上記フェイススプライン１８，４０におけるピッチ円錐角測定方法の一例を、図５〜図１１に基づき説明する。なお、本実施形態では、上記フェイススプライン１８，４０のうち、等速自在継手３１の側に設けられたフェイススプライン４０のピッチ円錐角を測定する場合を例にとって説明する。

図５は、本発明の一実施形態に係るピッチ円錐角測定装置５０の全体構成を示す正面図、図６は、ピッチ円錐角測定装置５０の側面図をそれぞれ示している。図５及び図６に示すように、ピッチ円錐角測定装置５０は、凸条部としてのフェイススプライン４０の歯４１に当接可能な第一の当接部５１と、第一の当接部５１と別個に設けられ、フェイススプライン４０の歯４１に当接可能な第二の当接部５２と、距離測定部５３と、第一及び第二の当接部５１，５２と距離測定部５３を一体的に昇降する昇降機構５４とを具備する。

第一の当接部５１は、等速自在継手３１側のフェイススプライン４０の歯４１の歯面４１ａと当接可能な限りにおいて、任意の形状及び寸法をとることが可能であり、例えば本実施形態では球状をなす。また、この際、第一の当接部５１は、例えば後述する図９（ａ）等に示すように、測定対象となるフェイススプライン４０の歯４１と、相対するフェイススプライン１８の歯１９との噛み合い位置Ｐｅ１で、歯４１の歯面４１ａと当接するように、その外径寸法が設定される。

第二の当接部５２は、第一の当接部５１とは、その移動方向と直交する向きに所定の距離だけ離れた位置に配設されている。具体的には、図８に示すように、第一の当接部５１の中心軸Ｃ１から、等速自在継手３１の回転軸Ｌに沿った方向に直交する向き（図８でいえば、左右方向）に所定の径方向距離ｄだけ離れた位置に中心軸Ｃ２が位置するよう、第二の当接部５２が配設される。

また、第二の当接部５２は、第一の当接部５１と同様、等速自在継手３１側のフェイススプライン４０の歯４１の歯面４１ａと当接可能な限りにおいて、任意の形状及び寸法をとることが可能であり、例えば本実施形態では球状をなす。また、この際、第二の当接部５２は、例えば後述する図１１（ｂ）等に示すように、測定対象となるフェイススプライン４０の歯４１と、相対するフェイススプライン１８の歯１９との噛み合い位置Ｐｅ２で、歯４１の歯面４１ａと当接するように、その外径寸法が設定される。本実施形態のように、フェイススプライン４０の歯４１がその長手方向にわたって同一の断面形状を成す場合、第二の当接部５２の外径寸法は、第一の当接部５１の外径寸法と同一の大きさに設定される。

距離測定部５３は、第一の当接部５１を歯４１の歯面４１ａに当接させた状態からの、第二の当接部５２の回転軸Ｌ方向の相対移動距離を測定可能とするものである。本実施形態では、距離測定部５３は、例えば相対変位量測定部としてのダイヤルゲージ５５で構成され、その測定子５５ａを第一の当接部５１に連結した可動ピン５６に当接させることで、可動ピン５６に連結した第一の当接部５１を弾性的に支持可能としている。

昇降機構５４は、支柱５７と、支柱５７に対してスライド可能に取り付けられたスライド部５８と、スライド部５８に駆動力を付与する昇降用送りハンドル５９とを有するもので、例えばハイトゲージなどを昇降機構５４として用いることが可能である。本実施形態では、昇降機構５４の支柱５７は、測定対象となるフェイススプライン４０の回転軸Ｌに平行に設けられると共に（図７）、スライド部５８に、第一の当接部５１と第二の当接部５２、及び距離測定部５３とが一体的に設けられる。これにより、昇降用送りハンドル５９を駆動した（図示例では作業者の回転操作により駆動力を付与した）際、スライド部５８に一体的に設けられた第一及び第二の当接部５１，５２が、等速自在継手３１の回転軸Ｌに沿って昇降するようになっている（図７）。

また、本実施形態では、第一及び第二の当接部５１，５２の近傍に位置決め部６０が設けられている。この位置決め部６０は、例えば水平方向に伸びる連結部６１を介してスライド部５８に連結固定されており、図７に示すように、測定対象となるフェイススプライン４０が形成された外側継手部材３２の外周面と当接した状態で、第一及び第二の当接部５１，５２が、共通の歯４１の径方向所定位置でそれぞれ歯面４１ａと当接可能なように、外側継手部材３２を位置決め可能としている。なお、符号６２は定盤を示している（図５〜図７を参照）。

以下、上記構成の測定装置５０を用いたフェイススプライン４０のピッチ円錐角θの測定方法の一例を、主に図７〜図１１に基づいて説明する。

（Ｓ１）位置決め工程
まず図７に示すように、ピッチ円錐角測定装置５０の位置決め部６０に、測定対象となるフェイススプライン４０が形成された外側継手部材３２（あるいは外側継手部材３２を備えた等速自在継手３１）を当接させる。この際、フェイススプライン４０の回転軸Ｌがスライド部５８の昇降方向と平行になるように外側継手部材３２の外周面を位置決め部６１に当接させることで、フェイススプライン４０が所定の姿勢及び位置に位置決めされた状態となる。

（Ｓ２）第一の当接工程
次に、昇降機構５４の昇降用送りハンドル５９を駆動させることにより、スライド部５８を下降させて、スライド部５８に一体的に設けられた第一の当接部５１をフェイススプライン４０の歯面４１ａに当接させる（図８、図９（ａ））。本実施形態では、第一の当接部５１は、測定対象となるフェイススプライン４０の歯４１と、相対する歯１９との噛み合い位置Ｐｅ１で、円周方向に隣り合う歯面４１ａ，４１ａと当接する。この状態、すなわち第一の当接部５１が歯面４１ａと当接した状態において、距離測定部５３を構成するダイヤルゲージ５５の目盛り量（第一の当接部５１の相対位置）をゼロとしておく。なお、この際、第二の当接部５２はまだ歯面４１ａに当接していない（図８、図９（ｂ））。

（Ｓ３）第二の当接工程
このように第一の当接部５１が歯面４１ａと当接した状態から、昇降機構５４のスライド部５８をさらに下降させて、スライド部５８に一体的に設けられた第二の当接部５２をフェイススプライン４０の歯面４１ａに当接させる（図１０，図１１（ｂ））。本実施形態では、第二の当接部５２は、第一の当接部５１が当接した歯面４１ａと共通の歯面４１ａと当接し（図１０）、かつ、相対する歯１９との噛み合い位置Ｐｅ２で、円周方向に隣り合う歯面４１ａ，４１ａと当接する（図１１（ｂ））。

（Ｓ４）相対距離測定工程
このようにして第一及び第二の当接部５１，５２を共通の歯面４１ａに当接させた後、第一の当接部５１と歯面４１ａとが当接した位置と、第二の当接部５２と歯面４１ａとが当接した位置との回転軸Ｌ方向の相対距離を測定する。本実施形態では、噛み合い位置Ｐｅ１で歯面４１ａと当接した状態の第一の当接部５１の中心位置Ｏ１と、噛み合い位置Ｐｅ２で歯面４１ａと当接した状態の第二の当接部５２の中心位置Ｏ２との回転軸Ｌ方向の離間距離Ｓ（図１０）を測定する。ここで、第一の当接部５１が歯面４１ａと当接した状態から、第二の当接部５２が歯面４１ａと当接した状態に至る間の第二の当接部５２の下降量は、ダイヤルゲージ５５（図７）の相対変位量に相当する。また、第一及び第二の当接部５１，５２と歯面４１ａとの当接位置が共に噛み合い位置Ｐｅ１，Ｐｅ２に等しく、双方の当接部５１，５２の形状及び寸法が等しい場合、上述したダイヤルゲージ５５の相対変位量は、双方の当接部５１，５２の中心位置Ｏ１，Ｏ２間の初期離間距離Ｓ０（図６を参照）から、第一及び第二の当接部５１，５２を歯面４１ａに当接させた際の中心位置Ｏ１，Ｏ２間の離間距離Ｓを差し引いた値に等しい。また、この離間距離Ｓは、各噛み合い位置Ｐｅ１，Ｐｅ２におけるピッチ円半径ＰＣＤ１，ＰＣＤ２（図８等を参照）の差ＰＣＤ１−ＰＣＤ２に等しいものとみなすことができる。よって、第二の当接部５２が歯面４１ａに当接した状態のダイヤルゲージ５５の目盛り量から、第一の当接部５１が歯面４１ａに当接した際のダイヤルゲージ５５の目盛り量を差し引いた値（の絶対値）を初期離間距離Ｓ０から減じた値が、離間距離Ｓとして測定される。本実施形態では、第一の当接部５１が歯面４１ａと当接した際のダイヤルゲージ５５の目盛り量をゼロとしているので、第二の当接部５２が歯面４１ａと当接した状態におけるダイヤルゲージ５５の目盛り量（絶対値）を初期離間距離Ｓ０から差し引いた値が、離間距離Ｓとなる。

（Ｓ５）ピッチ円錐角算出工程
最後に、上記工程Ｓ４で取得した離間距離Ｓと、径方向距離ｄとに基づき、フェイススプライン４０のピッチ円錐角θを算出する。図１０に示すように、第一及び第二の当接部５１，５２の中心位置Ｏ１，Ｏ２の間の鉛直方向の離間距離Ｓと、径方向距離ｄとの間には、下記の数式１が成り立つ。ここで、角度αは、第一及び第二の当接部５１，５２の中心位置Ｏ１，Ｏ２を結ぶ直線と、回転軸Ｌに直交する直線とが交差する角度であり、算出対象となるピッチ円錐角θとの間には、下記の数式２が成り立つ。

従って、数式１及び数式２より、ピッチ円錐角θは、中心位置Ｏ１，Ｏ２の間の鉛直方向の離間距離Ｓと、径方向距離ｄの関数として、数式３のようにして求めることができる。

このように、本発明に係る測定装置５０によれば、フェイススプライン４０の回転軸Ｌ方向に直交する向き、すなわちフェイススプライン４０の径方向に所定の距離（径方向距離ｄ）だけ離れた二箇所で、所定形状及び寸法を有する当接部５１，５２を歯面４１ａに当接させて、その際の二箇所の当接位置Ｐｅ１，Ｐｅ２間の回転軸Ｌ方向の離間距離Ｓを取得するだけで、三角関数に基づいてフェイススプライン４０のピッチ円錐角θを求めることができる。よって、非常に簡易かつ容易にフェイススプライン４０のピッチ円錐角θを求めることができる。また、所定形状及び寸法の当接部５１，５２を二箇所で歯面４１ａに当接させた際の当接部５１，５２と歯面４１ａとの当接位置Ｐｅ１，Ｐｅ２間の回転軸Ｌ方向の離間距離Ｓを測定するだけでの作業で足りるため、作業時間も短くて済む。また、上述の動作及び作業で足りるのであれば、必要となる設備も簡素なもので済むため、作業コストを下げることができる。

特に、本実施形態のように、第一の当接部５１を距離測定部５３としてのダイヤルゲージ５５で弾性支持し、第一の当接部５１が歯面４１ａに当接した状態から、第二の当接部５２が歯面４１ａに当接した状態に至る間の第二の当接部５２の下降量をダイヤルゲージ５５の目盛り変動量（第一の当接部５１のダイヤルゲージ５５に対する相対変位量）として取得するようにしたので、第一及び第二の当接部５１，５２とを下降させて、順に共通の歯面４１ａに当接させるだけの作業で、自動的に離間距離Ｓ、ひいてはピッチ円錐角θを求めることができる。よって、より簡便にピッチ円錘角θを求めることが可能となる。また、第一及び第二の当接部５１，５２と距離測定部５３とを一体的に移動するための機構（昇降機構５４）を設けることで、作業者の熟練度の如何によらず、安定した測定精度を得ることができる。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、上述したピッチ円錐角測定方法及び測定装置５０は、本発明の範囲内である限りにおいて、他の形態を採ることも可能である。

例えば上記実施形態では、第一及び第二の当接部５１，５２の外径寸法を、測定対象となるフェイススプライン４０の歯４１と、相対するフェイススプライン１８の歯１９との噛み合い位置Ｐｅ１で、各当接部５１，５２が歯４１の歯面４１ａと当接するように、その外径寸法を設定した場合を説明したが、もちろんこれ以外の形状及び寸法に設定することも可能である。例えば図示は省略するが、予め、設定した各当接部５１，５２の形状及び寸法に基づいて、歯面４１ａと各当接部５１，５２との当接位置を求めると共に、各当接位置と噛み合い位置Ｐｅ１，Ｐｅ２との回転軸Ｌ方向の離間距離をそれぞれ算出し、これら算出離間距離を補正値として取得しておく。これにより、実際の歯面４１ａとの当接位置と噛み合い位置Ｐｅ１，Ｐｅ２との高さ方向のズレを考慮して、正確にピッチ円錐角θを算出することが可能となる。

また、上記実施形態では、二つの当接部５１，５２を用いて、ピッチ円錐角θを求めた場合を例示したが、もちろん本発明はこれ以外の構成及び方法をとることも可能である。

例えば、上記実施形態では、第一の当接部５１の相対移動距離を距離測定部５３（ダイヤルゲージ５５）で測定し、測定した相対移動距離に基づき離間距離Ｓを算出した場合を例示したが、もちろんこれ以外の手段で離間距離Ｓを算出することも可能である。例えば図示は省略するが、各当接部５１，５２のスライド方向の位置を検出可能な位置検出部を設けることで、第一の当接部５１が歯面４１ａに当接した位置から、第二の当接部５２が歯面４１ａに当接した位置までの回転軸Ｌ方向の離間距離Ｓを算出するようにしてもかまわない。

あるいは、上記実施形態のように昇降機構５４としてハイトゲージを用いるのであれば、各当接部５１，５２が歯面４１ａに当接したことを検出する当接検出部を設けて、当接を検出した際の回転軸Ｌ方向の位置を取得することによって、回転軸Ｌ方向の離間距離Ｓを算出するようにしてもかまわない。

また、図１２に示すように、第一平坦面６４及び第二平坦面６５を有する模範ブロック６３を用いて、距離測定部５３（ダイヤルゲージ５５）の校正を行っておくことで、上述した相対距離測定工程Ｓ４と、ピッチ円錐角算出工程Ｓ５を簡易化することも可能である。すなわち、模範ブロック６３の互いに平行な第一平坦面６４と第二平坦面６５との段差を、第一及び第二の当接部５１，５２の中心位置Ｏ１，Ｏ２間の離間距離Ｓの狙い寸法に設定しておく。そして、この模範ブロック６３を位置決め部６０に当接させた状態で、第一の当接部５１を第一平坦面６４に当接させ、然る後、第二の当接部５２を第二平坦面６５に当接させる（図１２）。そして、この状態におけるダイヤルゲージ５５の目盛りをゼロに設定する。このようにダイヤルゲージ５５の目盛りをゼロに設定しておけば、後は、実際に測定対象となるフェイススプライン４０の歯面４１ａに第一及び第二の当接部５１，５２を順に当接させ、その際のダイヤルゲージ５５の目盛り（具体的にはゼロからの正負何れかへの振れ量）を読み取るだけで、フェイススプライン４０のピッチ円錐角θが許容範囲内に収まっているか否かを瞬時に判定することが可能となる（予めピッチ円錐角θの上限時及び下限時における離間距離Ｓを逆算して、離間距離Ｓの狙い寸法からの許容され得る振れ幅を算出しておく）。

また、以上の説明では、フェイススプライン４０のピッチ円錐角θを測定対象とし他場合を例示したが、本発明に係る測定方法及び測定装置５０は、もちろんフェイススプライン４０以外の回転動力伝達要素にも適用可能である。すなわち、ピッチ円錐角を有し、複数の凸条部を周方向に配列してなるものである限りにおいて、任意の構成の回転動力伝達要素に本発明を適用することが可能である。

１ 車輪用軸受装置
２ 外方部材
３ ハブ輪
４ 内輪
５ ボール
６ 保持器
１７ 加締め部
１８，４０ フェイススプライン
１９，４１ 歯
３１ 等速自在継手
３２ 外側継手部材
３３ 内側継手部材
３４ 保持器
３５ トルク伝達ボール
４１ａ 歯面
４２ 歯底
５０ ピッチ円錐角測定装置
５１ 第一の当接部
５２ 第二の当接部
５３ 相対変位量測定部
５４ 昇降機構
５５ ダイヤルゲージ
５５ａ 測定子
５６ 可動ピン
５７ 支柱
５８ スライド部
５９ 昇降用送りハンドル
６０ 位置決め部
６１ 連結部
６２ 定盤
６３ 模範ブロック
Ｃ１ 中心軸（第一の当接部）
Ｃ２ 中心軸（第二の当接部）
ｄ 径方向距離
Ｌ 回転軸
Ｏ１ 中心位置（第一の当接部）
Ｏ２ 中心位置（第二の当接部）
ＰＣ ピッチ円錐
Ｐｃ１，Ｐｃ２ ピッチ円
ＰＣＤ１，ＰＣＤ２ ピッチ円半径
Ｐｅ１，Ｐｅ２ 噛み合い位置
Ｓ 離間距離
Ｓ０ 初期離間距離
θ ピッチ円錐角

Claims (10)

1. 複数の凸条部を周方向に配列してなり、相対する凸条部との係合により回転動力を伝達可能とする回転動力伝達要素のピッチ円錐角を測定するための方法であって、
   前記凸条部に所定形状及び寸法の当接部を当接させる第一の当接工程と、
   前記第一の当接工程で前記凸条部と前記当接部とが当接した位置から前記回転動力伝達要素の回転軸方向に直交する向きに所定の径方向距離だけ離れた位置で、前記凸条部に前記当接部を当接させる第二の当接工程と、
   前記第一の当接工程で前記凸条部が前記当接部に当接した位置と、前記第二の当接工程で前記凸条部が前記当接部に当接した位置との間の前記回転軸方向の距離を測定する距離測定工程、及び
   前記測定した回転軸方向の距離と、前記所定の径方向距離とに基づき、前記回転動力伝達要素のピッチ円錐角を算出するピッチ円錐角算出工程とを具備したピッチ円錐角測定方法。
2. 前記第一及び第二の当接工程で、前記当接部を前記回転軸方向に移動させることで前記凸条部と当接させる請求項１に記載のピッチ円錐角測定方法。
3. 前記凸条部と前記相対する凸条部との噛み合い位置で前記凸条部と当接するように、前記当接部の形状及び寸法が設定される請求項１又は２に記載のピッチ円錐角測定方法。
4. 前記当接部が球状をなす請求項１〜３に記載のピッチ円錐角測定方法。
5. 二つの前記当接部を用いて、一方の当接部を相対変位量測定部で弾性的に支持し、他方の当接部を前記相対変位量測定部と一体的に移動可能とし、
   前記一方の当接部を前記凸条部に当接させた状態から、前記他方の当接部を前記回転軸方向に移動させて前記凸条部に当接させるまでの間の前記他方の当接部の前記回転軸方向の移動距離を、前記一方の当接部の前記回転軸方向の相対変位量として前記相対変位量測定部で測定し、
   前記測定した移動距離に基づき、前記回転軸方向の距離を算出する請求項１〜４の何れかに記載のピッチ円錐角測定方法。
6. 前記回転動力伝達要素はフェイススプラインである請求項１〜５の何れかに記載のピッチ円錐角測定方法。
7. 前記凸条部が形成された前記回転動力伝達要素と、前記相対する凸条部が形成された対となる回転動力伝達要素の少なくとも一方が、車輪用軸受装置を構成する請求項１〜６の何れかに記載のピッチ円錐角測定方法。
8. 前記凸条部が形成された前記回転動力伝達要素と、前記相対する凸条部が形成された対となる回転動力伝達要素の少なくとも一方が、等速自在継手を構成する請求項１〜６の何れかに記載のピッチ円錐角測定方法。
9. 前記凸条部が形成された前記回転動力伝達要素と、前記相対する凸条部が形成された対となる回転動力伝達要素の一方が車輪用軸受装置を構成し、他方が等速自在継手を構成する請求項１〜６の何れかに記載のピッチ円錐角測定方法。
10. 複数の凸条部を周方向に配列してなり、相対する凸条部との係合により回転動力を伝達可能とする回転動力伝達要素のピッチ円錐角を測定するための装置であって、
    所定形状及び寸法を有し、前記凸条部に当接可能な第一の当接部と、
    前記凸条部と前記第一の当接部とが当接した位置から前記回転動力伝達要素の回転軸方向に直交する向きに所定の径方向距離だけ離れた位置で、前記凸条部に当接可能な第二の当接部と、
    前記第一の当接部が前記凸条部と当接した位置と、前記第二の当接部が前記凸条部と当接した位置との間の前記回転軸方向の距離を測定する距離測定部とを具備したピッチ円錐角測定装置。

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