JP7483556B2 - 車輪用軸受装置の予圧検査方法 - Google Patents

Description

本発明は車輪用軸受装置の予圧検査方法に関する。

従来、自動車等の懸架装置において車輪を回転自在に支持する車輪用軸受装置が知られている。このような車輪用軸受装置においては、軸受装置を構成する転動体と軌道輪との間に予圧が付与されている。

軸受装置に予圧を付与することにより、軸受装置の剛性を高めるとともに振動および騒音を抑制することができる。しかし、予圧を過大に付与すると回転トルクの増加や寿命の低下を招く原因となり得るため、軸受装置に適正な予圧が付与されているかどうかを確認することが重要である。

軸受装置に付与されている予圧を確認する方法としては、例えば特許文献１に開示されるように、複列に転動体が設けられた転がり軸受において、軸方向における予圧隙間を測定することによって、当該軸受に付与された予圧を測定する予圧測定方法が知られている。

軸受に付与された予圧を予圧隙間から求める場合、例えばハブ輪を内輪に加締めて内方部材を構成する仕様の車輪用軸受装置においては、ハブ輪を加締めた際の内輪の押込量を予圧隙間減少量に換算し、予圧隙間減少量と加締加工前の予圧隙間とを合わせることで、軸受装置に付与された予圧を求めることが可能である。

特開平１０－１８５７１７号公報

しかし、ハブ輪を内輪に加締める構成の軸受装置においては、加締加工時に内側軌道面の形状崩れ等の異常が生じた場合、内輪の押込量から予圧隙間減少量を精度良く求めることが困難となり、軸受装置に付与された予圧の測定値の信頼度が低下するおそれがある。

そこで、本発明においては、車輪用軸受装置に付与されている予圧をより高い信頼度で検査することができる車輪用軸受装置の予圧検査方法を提供する。

即ち、第一の発明は、内周に複列の外側軌道面を有する外方部材と、外周に軸方向に延びる小径段部を有したハブ輪、および前記ハブ輪の小径段部に圧入された内輪からなり、前記複列の外側軌道面に対向する複列の内側軌道面を有する内方部材と、前記外方部材と前記内方部材との両軌道面間に転動自在に収容された複列の転動体と、を備えた車輪用軸受装置の予圧検査方法であって、前記ハブ輪の前記小径段部に対して、前記内輪を、軸方向において前記内輪が前記ハブ輪に当接する位置まで圧入する圧入工程と、前記圧入工程後における前記ハブ輪のアウター側端部から前記内輪のインナー側端部までの第１の内輪高さを測定する第１の内輪高さ測定工程と、前記圧入工程後における前記両軌道面と前記転動体との軸方向負隙間を測定し、前記軸方向負隙間に基づいて前記車輪用軸受装置の軸受予圧値を算出する第１の軸受予圧値算出工程と、前記圧入工程後に前記内方部材と前記外方部材とを相対的に回転させたときの前記車輪用軸受装置の圧入後回転トルクを測定する圧入後回転トルク測定工程と、前記第１の内輪高さ測定工程と前記圧入後回転トルク測定工程の後で、前記小径段部のインナー側端部を前記内輪に加締める加締工程と、前記加締工程後における前記小径段部と前記内輪との加締部の温度を測定する加締後温度測定工程と、前記加締工程後における前記ハブ輪のアウター側端部から前記内輪のインナー側端部までの第２の内輪高さを測定する第２の内輪高さ測定工程と、前記第１の内輪高さと前記第２の内輪高さの差分高さを算出するとともに、前記加締部の温度に基づいて前記差分高さを補正し、補正後の前記差分高さに基づいて前記ハブ輪に対する前記内輪の押込み量を推定する内輪押込み量推定工程と、推定した前記内輪の押込み量に基づいて前記内輪と前記ハブ輪の隙間減少量を算出するとともに、前記隙間減少量に基づいて前記内輪と前記ハブ輪の最終隙間を算出する最終隙間算出工程と、算出した前記最終隙間に基づいて前記車輪用軸受装置の第２の軸受予圧値を算出する第２の軸受予圧値算出工程と、前記加締工程後に前記内方部材と前記外方部材とを相対的に回転させたときの前記車輪用軸受装置の加締後回転トルクを測定する加締後回転トルク測定工程と、前記加締工程後の前記加締部の温度に基づいて前記加締後回転トルクにおける温度変化に起因するトルク増加量を推定するとともに、前記加締後回転トルクから前記トルク増加量を減じて前記加締後回転トルクを補正する加締後回転トルク補正工程と、前記圧入後回転トルクと補正後の前記加締後回転トルクとの差分トルクを算出するとともに、前記差分トルクに基づいて加締加工に起因する予圧変化量を推定する予圧変化量推定工程と、前記第１の軸受予圧値に前記予圧変化量を加えて第３の軸受予圧値を算出する第３の軸受予圧値算出工程と、前記第２の軸受予圧値と前記第３の軸受予圧値がそれぞれ所定の閾値範囲内であるか否かと、前記第２の軸受予圧値と前記第３の軸受予圧値との差分予圧値が所定の閾値範囲内であるか否かと、に基づいて前記車輪用軸受装置に付与された予圧の適否を判定する判定工程と、を備えることを特徴とする車輪用軸受装置の予圧検査方法である。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

即ち、第一の発明によれば、車輪用軸受装置に付与されている予圧をより高い信頼度で検査することができる。

予圧検査方法が実施される車輪用軸受装置を示す側面断面図である。 予圧検査方法のフローを示す図である。 内輪がハブ輪の小径段部に仮圧入された状態の車輪用軸受装置を示す側面断面図である。 内輪がハブ輪の小径段部に圧入された状態の車輪用軸受装置を示す側面断面図である。 ハブ輪と外輪とを相対的に回転させたときの時間とトルクとの関係を示す図である。 ハブ輪と外輪とを相対的に回転させたときの回転数とトルクとの関係を示す図である。 ハブ輪の小径段部を内輪に加締めた状態の車輪用軸受装置を示す側面断面図である。 加締部温度と回転トルク増加量との関係を示す図である。 軸受予圧と回転トルクとの関係を示す図である。 第２の回転トルク測定工程後に外輪のインナー側端部にインナー側シール部材を装着する様子を示す側面断面図である。 加締前温度測定工程を行う場合の予圧検査方法の第１実施例のフローを示す図である。 加締加工前の加締部に対応する部位の温度を測定している状態の車輪用軸受装置を示す側面断面図である 加締前温度測定工程を行う場合の予圧検査方法の第２実施例のフローを示す図である。

［車輪用軸受装置］
以下に、図１を用いて、本発明に係る予圧検査方法が実施される車輪用軸受装置の第一実施形態である車輪用軸受装置１について説明する。

図１に示す車輪用軸受装置１は、自動車等の車両の懸架装置において車輪を回転自在に支持するものである。車輪用軸受装置１は第３世代と称呼される構成を備えており、外方部材である外輪２と、内方部材であるハブ輪３および内輪４と、転動列である二列のインナー側ボール列５およびアウター側ボール列６と、インナー側シール部材９およびアウター側シール部材１０とを具備する。ここで、インナー側とは、車体に取り付けた際の車輪用軸受装置１の車体側を表し、アウター側とは、車体に取り付けた際の車輪用軸受装置１の車輪側を表す。また、軸方向とは、車輪用軸受装置１の回転軸に沿った方向を表す。

外輪２のインナー側端部には、インナー側シール部材９が嵌合可能なインナー側開口部２ａが形成されている。外輪２のアウター側端部には、アウター側シール部材１０が嵌合可能なアウター側開口部２ｂが形成されている。外輪２の内周面には、インナー側の外側軌道面２ｃと、アウター側の外側軌道面２ｄとが形成されている。外輪２の外周面には、外輪２を車体側部材に取り付けるための車体取り付けフランジ２ｅが一体的に形成されている。車体取り付けフランジ２ｅには、車体側部材と外輪２とを締結する締結部材（ここでは、ボルト）が挿入されるボルト孔２ｇが設けられている。

ハブ輪３のインナー側端部には、外周面にアウター側端部よりも縮径された小径段部３ａが形成されている。ハブ輪３における小径段部３ａのアウター側端部には肩部３ｅが形成されている。ハブ輪３のアウター側端部には、車輪を取り付けるための車輪取り付けフランジ３ｂが一体的に形成されている。車輪取り付けフランジ３ｂには、ハブ輪３と車輪又はブレーキ部品とを締結するためのハブボルトが圧入されるボルト孔３ｆが設けられている。

ハブ輪３には、外輪２のアウター側の外側軌道面２ｄに対向するようにアウター側の内側軌道面３ｃが設けられている。ハブ輪３における車輪取り付けフランジ３ｂの基部側には、アウター側シール部材１０が摺接するリップ摺動面３ｄが形成されている。アウター側シール部材１０は、外輪２とハブ輪３とによって形成された環状空間のアウター側開口端に嵌合している。ハブ輪３は、車輪取り付けフランジ３ｂよりもアウター側の端部にアウター側端面３ｇを有している。

ハブ輪３の小径段部３ａには、内輪４が設けられている。内輪４は、圧入および加締加工によりハブ輪３の小径段部３ａに固定されている。内輪４は、転動列であるインナー側ボール列５およびアウター側ボール列６に予圧を付与している。内輪４は、インナー側端部にインナー側端面４ｂを有しており、アウター側端部にアウター側端面４ｃを有している。ハブ輪３のインナー側端部には、内輪４のインナー側端面４ｂに加締められた加締部３ｈが形成されている。なお、内輪４において、ハブ輪３の加締部３ｈが密接されている部位を内輪４側の加締部４ｄと呼ぶ。加締部４ｄは、インナー側端面４ｂの一部である。即ち、車輪用軸受装置１における加締部は、ハブ輪３側の加締部３ｈと内輪４側の加締部４ｄにより構成されている。

内輪４の外周面には、内側軌道面４ａが形成されている。つまり、ハブ輪３のインナー側には、内輪４によって内側軌道面４ａが構成されている。内輪４の内側軌道面４ａは、外輪２のインナー側の外側軌道面２ｃと対向している。

転動列であるインナー側ボール列５とアウター側ボール列６とは、転動体である複数のボール７が保持器８によって保持されることにより構成されている。インナー側ボール列５は、内輪４の内側軌道面４ａと、外輪２のインナー側の外側軌道面２ｃとの間に転動自在に挟まれている。アウター側ボール列６は、ハブ輪３の内側軌道面３ｃと、外輪２のアウター側の外側軌道面２ｄとの間に転動自在に挟まれている。

車輪用軸受装置１においては、外輪２と、ハブ輪３および内輪４と、インナー側ボール列５と、アウター側ボール列６とによって複列アンギュラ玉軸受が構成されている。なお、車輪用軸受装置１は複列円錐ころ軸受によって構成されていてもよい。

［予圧検査方法］
次に車輪用軸受装置１の予圧検査方法について説明する。図２に示すように、本実施形態における予圧検査方法は、車輪用軸受装置１の組立を行う途中で行っている。具体的には、予圧検査方法は、仮圧入工程（Ｓ０１）、圧入工程（Ｓ０２）、第１の内輪高さ測定工程（Ｓ０３）、第１の軸受予圧値算出工程（Ｓ０４）、なじみ工程（Ｓ０５）、圧入後回転トルク測定工程（Ｓ０６）、加締工程（Ｓ０７）、加締後温度測定工程（Ｓ０８）、第２の内輪高さ測定工程（Ｓ０９）、押込み変化量推定工程（Ｓ１０）、内輪押込み量推定工程（Ｓ１１）、最終隙間算出工程（Ｓ１２）、第２の軸受予圧値算出工程（Ｓ１３）、加締後回転トルク測定工程（Ｓ１４）、トルク増加量推定工程（Ｓ１５）、加締後回転トルク補正工程（Ｓ１６）、予圧変化量推定工程（Ｓ１７）、第３の軸受予圧値算出工程（Ｓ１８）、判定工程（Ｓ１９）、およびインナー側シール部材装着工程（Ｓ２０）を備えている。予圧検査方法の各工程について、以下に説明する。

（仮圧入工程）
図３に示すように、ハブ輪３は、軸方向が垂直方向となり、アウター側端面３ｇが下方に位置する姿勢で、支持台１１に載置されている。支持台１１にはハブ輪３のアウター側端面３ｇが接地している。支持台１１に載置されたハブ輪３には、外輪２がインナー側ボール列５およびアウター側ボール列６を介して回転可能に装着されている。外輪２のアウター側端部には、アウター側シール部材１０が嵌合されている。ハブ輪３と外輪２との間にはグリースが充填されている。

仮圧入工程（Ｓ０１）においては、まず支持台１１に載置されたハブ輪３の小径段部３ａに、内輪４を仮圧入する。内輪４の仮圧入は、内輪４を上方から小径段部３ａに圧入し、内輪４のアウター側端面４ｃがハブ輪３の肩部３ｅに当接する手前で圧入を停止することにより行われる。ここで、内輪４の圧入作業は、例えば、油圧シリンダ又はエアシリンダ等の押込装置を用いて所定の圧力を作用させた状態で行われる。内輪４の仮圧入が完了した時点では、軌道面（例えば外側軌道面２ｃおよび内側軌道面４ａ）と転動体（例えばボール７）との間には軸方向正隙間Ｇ０が存在している。この軸方向正隙間Ｇ０は、例えば外輪２の軸方向移動量から測定することができる。

仮圧入工程（Ｓ０１）においては、軌道面（例えば外側軌道面２ｃおよび内側軌道面４ａ）と転動体（例えばボール７）との間の軸方向正隙間Ｇ０と、内輪４の仮圧入後における、ハブ輪３のアウター側端面３ｇと内輪４のインナー側端面４ｂとの間の軸方向寸法Ｈ０とを測定する。軸方向寸法Ｈ０は、ダイヤルゲージ等の計測器１２により測定することができる。

（圧入工程）
仮圧入工程（Ｓ０１）の後に圧入工程（Ｓ０２）を実施する。図４に示すように、圧入工程（Ｓ０２）においては、内輪４のアウター側端面４ｃがハブ輪３の肩部３ｅに当接する位置まで、内輪４を小径段部３ａに圧入する。

（第１の内輪高さ測定工程）
圧入工程（Ｓ０２）の後に第１の内輪高さ測定工程（Ｓ０３）を実施する。図４に示すように、内輪４の小径段部３ａへの圧入が完了した後に、内輪４の圧入後におけるハブ輪３のアウター側端面３ｇと内輪４のインナー側端面４ｂとの間の軸方向寸法である第１の内輪高さＨ１を測定する。また、軸方向寸法Ｈ０から第１の内輪高さＨ１を引いた値を、仮圧入工程（Ｓ０１）において測定した軌道面と転動体間の軸方向正隙間Ｇ０から引くことで、内輪４の圧入後における軌道面と転動体間の軸方向負隙間Ｇ１を求める（Ｇ１＝Ｇ０－（Ｈ０－Ｈ１））。

（第１の軸受予圧値算出工程）
第１の内輪高さ測定工程（Ｓ０３）の後に第１の軸受予圧値算出工程（Ｓ０４）を実施する。第１の軸受予圧値算出工程（Ｓ０４）においては、圧入工程（Ｓ０２）で求めた軸方向負隙間Ｇ１に基づいて、圧入工程後の軸受に付与されている第１の軸受予圧値Ｐ１を算出する。第１の軸受予圧値Ｐ１は、車輪用軸受装置１における軸方向負隙間と軸受予圧値との関係を、予め実験等により求めておき、この関係に圧入工程（Ｓ０２）で求めた軸方向負隙間Ｇ１を当て嵌めることにより算出する。なお、この軸方向負隙間と軸受予圧値との関係は、車輪用軸受装置１の仕様毎に求めることができる。

（なじみ工程）
第１の軸受予圧値算出工程（Ｓ０４）の後になじみ工程（Ｓ０５）を実施する。なじみ工程（Ｓ０５）においては、内輪４が圧入されたハブ輪３と、外輪２とを相対的に回転させることにより、ハブ輪３と外輪２との間に充填されているグリースをインナー側ボール列５およびアウター側ボール列６のボール７になじませる。なじみ工程（Ｓ０５）においては、外輪２を固定しておいて、ハブ輪３を回転させてもよいし、ハブ輪３を固定しておいて外輪２を回転させてもよい。

なじみ工程（Ｓ０５）を実施することで、ハブ輪３と外輪２とを相対的に回転させたときに、グリースとボール７との間に生じる抵抗を一定にすることができる。これにより、後に実施される圧入後回転トルク測定工程（Ｓ０６）および加締後回転トルク測定工程（Ｓ１４）において車輪用軸受装置１の回転トルクを測定したときに、測定した回転トルクにばらつきが生じることを抑制することが可能となる。

（圧入後回転トルク測定工程）
なじみ工程（Ｓ０５）の後に圧入後回転トルク測定工程（Ｓ０６）を実施する。図４に示すように、圧入後回転トルク測定工程（Ｓ０６）においては、小径段部３ａに内輪４が圧入されたハブ輪３と、外輪２とを相対的に回転させたときの第１の回転トルクＴａを、トルク測定器１３により測定する。圧入後回転トルク測定工程（Ｓ０６）においては、外輪２を固定しておいて、ハブ輪３を回転させてもよいし、ハブ輪３を固定しておいて外輪２を回転させてもよい。

ハブ輪３を回転させた場合は、外輪２を回転させた場合よりもインナー側ボール列５およびアウター側ボール列６におけるボール７の公転速度が遅くなり、ハブ輪３の回転速度が変化したときに測定される回転トルク値のばらつきが小さくなるため、回転トルク測定工程では、ハブ輪３を回転させるほうが好ましい。なお、ハブ輪３を回転させる場合には、ハブ輪３が載置されている支持台１１を回転させることにより、ハブ輪３を回転させることができる。

また、圧入後回転トルク測定工程（Ｓ０６）においては、軸受の起動トルクではなく、回転トルクを測定している。図５に示すように、起動トルクは軸受の回転を開始したときの初動トルクのピーク値であるが、時間の経過に伴って低下していき、経時的な変化が大きい。よって、繰り返し再現性に乏しい。これに対し、回転トルクは軸受が回転を開始した後のトルクであり、経時的な変化が殆どなく一定の値を示す。従って、圧入後回転トルク測定工程（Ｓ０６）においては、回転トルクである第１の回転トルクＴａを測定することにより、軸受のトルク値を高精度に測定することが可能となっている。

図６に示すように、ハブ輪３と外輪２とを相対的に回転させたときの軸受の回転トルクは、ハブ輪３または外輪２の回転数が一定値以上の範囲においては回転数が増えるに従って増加していくが、ハブ輪３または外輪２の回転数が極小さいときには回転数が上昇するにつれて減少し、その後に増加転じている。つまり、軸受の回転トルクは、回転数の上昇に伴って減少から増加に転じる領域があり、その領域においては、回転数の変化に対する回転トルクの変動度合いが小さくなっている。

圧入後回転トルク測定工程（Ｓ０６）においては、ハブ輪３または外輪２は、測定される回転トルクにばらつきが生じないように一定回転数で回転させている。また、ハブ輪３または外輪２の回転数は、回転トルクが減少から増加に転じる領域における回転数Ｎ１～Ｎ２の範囲に設定している。これにより、第１の回転トルクＴａの測定中に仮に回転数が変化したとしても、回転トルクの変動を小さくすることが可能である。

圧入後回転トルク測定工程（Ｓ０６）においては、内方部材３、４と外方部材２との間に動摩擦力が発生している状態で回転トルクを測定している。具体的には、内方部材３、４と転動体７との間、ハブ輪３とアウター側シール部材１０との間及び外輪２と転動体７、アウター側シール部材１０との間に動摩擦力が発生している状態で、回転トルクの測定を行っている。一般的に、動摩擦係数は、静摩擦係数と比較して小さく、かつ、ばらつきが小さいので、回転トルクを高精度に測定することができる。

本実施形態では、回転数の範囲の下限値となる回転数Ｎ１は、動摩擦力が生じている状態で回転トルクの測定が可能となる１０回転／ｍｉｎに設定される。回転数の範囲の上限値となる回転数Ｎ２は、ハブ輪３と外輪２との間に充填されるグリースの撹拌抵抗が極力小さくなる回転数である６０回転／ｍｉｎに設定される。ハブ輪３または外輪２の回転数は、１０回転／ｍｉｎ～６０回転／ｍｉｎの範囲の中でも、回転数の変化に対する回転トルクの変動が最も小さくなる１０回転／ｍｉｎ程度に設定することが好ましい。

圧入後回転トルク測定工程（Ｓ０６）においては、ハブ輪３または外輪２を、回転数の変化に対する回転トルクの変動度合いが小さくなる、小さな回転数Ｎ１～Ｎ２の範囲にて回転させることで、仮にハブ輪３または外輪２の回転数が変化した場合でも、回転トルクの変動を最小限に抑えることができ、回転トルクを高精度で測定することが可能となっている。

また、圧入後回転トルク測定工程（Ｓ０６）においては、外輪２とハブ輪３とによって形成された環状空間のアウター側開口端にアウター側シール部材１０が嵌合された状態で、車輪用軸受装置１の回転トルクが測定されている。ここで、アウター側シール部材１０は、内輪４の固定のために加締められるハブ輪３の小径段部３ａとは軸方向反対側に位置しているため、次に述べる加締工程（Ｓ０７）において、仮に内側軌道面４ａ等に異常が生じても、アウター側シール部材１０のシールトルクに影響が生じ難く、車輪用軸受装置１の回転トルクにも変化が生じ難い。

（加締工程）
圧入後回転トルク測定工程（Ｓ０６）の後に加締工程（Ｓ０７）を実施する。加締工程（Ｓ０７）においては、ハブ輪３における小径段部３ａのインナー側端部を内輪４のインナー側端面４ｂに加締める加締加工を行う。加締加工は、例えば揺動加締め加工により行うことができる。

（加締後温度測定工程）
加締工程（Ｓ０７）の後に加締後温度測定工程（Ｓ０８）を実施する。加締後温度測定工程（Ｓ０８）においては、ハブ輪３における小径段部３ａのインナー側端部を内輪４のインナー側端面４ｂに加締めた加締部３ｈ・４ｄの温度ｔ１を測定する。温度ｔ１の測定は、温度測定器１４によって行う。

加締後温度測定工程（Ｓ０８）における加締部３ｈ・４ｄの温度測定は、例えば、揺動加締め加工を行うための加締装置に対して、組み立て途中の車輪用軸受装置１を移載する移載装置の一部に加締部３ｈ・４ｄの温度測定を行う温度測定器１４を設けておくことが好ましい。このような構成とすれば、組み立て途中の車輪用軸受装置１を加締加工後に加締装置から次工程に向けて移載する工程の途中で効率よく温度を測定することができる。温度測定器１４としては、接触式および非接触式のものを用いることができる。なお、加締後温度測定工程（Ｓ０８）において温度測定を行う部位は、加締加工による温度上昇の影響を適切に捉えることができる部位であればよく、内輪４のインナー側端面４ｂとしてもよい。

そして、加締後温度測定工程（Ｓ０８）の後に、第２の内輪高さ測定工程（Ｓ０９）および加締後回転トルク測定工程（Ｓ１４）を実施する。なお、第２の内輪高さ測定工程（Ｓ０９）と加締後回転トルク測定工程（Ｓ１４）の実施タイミングの先後は問わない。

ここではまず、第２の内輪高さ測定工程（Ｓ０９）に続く一連の工程（Ｓ０９）～（Ｓ１３）を説明する。各工程（Ｓ０９）～（Ｓ１３）は、所謂すきま法による予圧検査方法に係る工程である。

（第２の内輪高さ測定工程）
加締後温度測定工程（Ｓ０８）の後に第２の内輪高さ測定工程（Ｓ０９）を実施する。第２の内輪高さ測定工程（Ｓ０９）においては、図７に示すように、加締加工後におけるハブ輪３のアウター側端面３ｇと内輪４のインナー側端面４ｂとの間の軸方向寸法である第２の内輪高さＨ２を測定する。そして、第１の内輪高さＨ１から第２の内輪高さＨ２を引いた値である内輪４の押込み量Ｄを算出する。（Ｄ＝Ｈ１－Ｈ２）。内輪４の押込み量Ｄは、内輪４の圧入完了後から小径段部３ａの加締加工完了後までの内輪４の軸方向の移動量を示すものである。

（押込み変化量推定工程）
第２の内輪高さ測定工程（Ｓ０９）の後に押込み変化量推定工程（Ｓ１０）を実施する。押込み変化量推定工程（Ｓ１０）においては、加締部３ｈ・４ｄの温度ｔ１に基づいて、加締加工時の温度上昇に起因する内輪４の押込み量Ｄの変化量である押込み量減少量ΔＤを推定する。加締加工後の車輪用軸受装置１においては、温度上昇によりハブ輪３および内輪４が膨張するため、内輪４の押込み量Ｄは、温度上昇がない場合に比べて小さくなっている。この小さくなっている分の押込み量Ｄが、押込み量減少量ΔＤである。押込み量減少量ΔＤは、例えば加締部３ｈ・４ｄの温度ｔ１と、押込み量減少量ΔＤとの関係を予め実験等により求めておき、この関係に測定した温度ｔ１を当て嵌めることにより推定することができる。なお、この加締部３ｈ・４ｄの温度ｔ１と、押込み量減少量ΔＤとの関係は、車輪用軸受装置１の仕様毎に求めることができる。

（内輪押込み量推定工程）
押込み変化量推定工程（Ｓ１０）の後に内輪押込み量推定工程（Ｓ１１）を実施する。内輪押込み量推定工程（Ｓ１１）においては、押込み量減少量ΔＤに基づいて内輪４の押込み量Ｄを補正し、補正後の押込み量Ｄである補正後押込み量Ｄｈを推定する。（Ｄｈ＝Ｄ＋ΔＤ）

（最終隙間算出工程）
内輪押込み量推定工程（Ｓ１１）の後に最終隙間算出工程（Ｓ１２）を実施する。最終隙間算出工程（Ｓ１２）においては、加締加工前の軸方向負隙間Ｇ１から内輪４の補正後の押込み量Ｄｈより算出される隙間減少量ΔＧを減じて最終隙間Ｇ２を算出する。（Ｇ２＝Ｇ１－ΔＧ）隙間減少量ΔＧは、押込み量Ｄと隙間減少量ΔＧとの関係を予め実験等により求めておき、この関係に測定した補正後の押込み量Ｄｈを当て嵌めることにより推定することができる。なお、この押込み量Ｄと隙間減少量ΔＧとの関係は、車輪用軸受装置１の仕様毎に求めることができる。

（第１の軸受予圧値算出工程）
最終隙間算出工程（Ｓ１２）の後に第２の軸受予圧値算出工程（Ｓ１３）を実施する。第２の軸受予圧値算出工程（Ｓ１３）においては、最終隙間Ｇ２に基づいて、加締加工後の軸受に付与されている軸受予圧値Ｐ２をすきま法により算出する。軸受予圧値Ｐ２は、車輪用軸受装置１における最終隙間と軸受予圧値との関係を、予め実験等により求めておき、この関係に最終隙間Ｇ２を当て嵌めることにより算出する。なお、この最終隙間と軸受予圧値との関係は、車輪用軸受装置１の仕様毎に求めることができる。

次に、加締後回転トルク測定工程（Ｓ１４）に続く一連の工程（Ｓ１４）～（Ｓ１８）を説明する。各工程（Ｓ１４）～（Ｓ１８）は、所謂トルク法による予圧検査方法に係る工程である。なお、前述したすきま法による予圧検査方法に係る一連の工程（Ｓ０９）～（Ｓ１３）に含まれる各工程と、以下で説明するトルク法による予圧検査方法に係る一連の工程（Ｓ１４）～（Ｓ１８）に含まれる各工程の間では、実施タイミングの先後は関係なく、各一連の工程は平行して行うことができる。

（加締後回転トルク測定工程）
加締後温度測定工程（Ｓ０８）の後には、加締後回転トルク測定工程（Ｓ１４）を実施する。加締後回転トルク測定工程（Ｓ１４）においては、圧入後回転トルク測定工程（Ｓ０６）と同様に、内方部材３、４と外方部材２との間に動摩擦力が発生している状態で回転トルクを測定している。加締後回転トルク測定工程（Ｓ１４）においては、小径段部３ａが内輪４に加締められたハブ輪と外輪とを相対的に回転させたときの第２の回転トルクＴｂを、トルク測定器１３により測定する。但し、圧入後回転トルク測定工程（Ｓ０６）の場合と同様に、ハブ輪３を回転させた方が、ハブ輪３の回転速度が変化したときに測定される回転トルク値のばらつきが小さくなるため好ましい。

加締後温度測定工程（Ｓ０８）は、加締後回転トルク測定工程（Ｓ１４）の直前に実施することが好ましく、加締後温度測定工程（Ｓ０８）から加締後回転トルク測定工程（Ｓ１４）を行うまでの時間をできる限り短くすることが好ましい。加締後温度測定工程（Ｓ０８）から加締後回転トルク測定工程（Ｓ１４）を行うまでの時間を短くすることで、温度降下を少なくすることができ、これにより、後述する第３の軸受予圧値Ｐ３の算出精度を高めることができる。

（トルク増加量推定工程）
加締後回転トルク測定工程（Ｓ１４）の後にトルク増加量推定工程（Ｓ１５）を実施する。トルク増加量推定工程（Ｓ１５）においては、加締後温度測定工程（Ｓ０８）で測定した加締部３ｈ・４ｄの温度に基づいて、加締加工時の温度上昇に起因する第２の回転トルクＴｂの増加量ΔＴｂを推定する。

この場合、増加量ΔＴｂは、図８に示すように、加締部３ｈ・４ｄの温度と第２の回転トルクＴｂの増加量との関係（線Ｑ）を予め実験等により求めておき、この関係に加締部３ｈ・４ｄの温度ｔ１を当て嵌めることにより推定する。なお、この加締部３ｈ・４ｄの温度と第２の回転トルクＴｂの増加量との関係は、車輪用軸受装置１の仕様毎に求めることができる。

（加締後回転トルク補正工程）
トルク増加量推定工程（Ｓ１５）の後に加締後回転トルク補正工程（Ｓ１６）を実施する。加締後回転トルク補正工程（Ｓ１６）においては、トルク増加量推定工程（Ｓ１５）で推定した第２の回転トルクＴｂの増加量ΔＴｂに基づいて、第２の回転トルクＴｂを補正する。具体的には、第２の回転トルクＴｂの値から増加量ΔＴｂを減じて、補正後の第２の回転トルクＴｂである第３の回転トルクＴｃ（Ｔｃ＝Ｔｂ－ΔＴｂ）を算出する。

（予圧変化量推定工程）
加締後回転トルク補正工程（Ｓ１６）の後に予圧変化量推定工程（Ｓ１７）を実施する。予圧変化量推定工程（Ｓ１７）においては、図９に示すような、軸受予圧と回転トルクとの関係（線Ｒ）を予め実験等により求めておき、この関係に第１の回転トルクＴａと第３の回転トルクＴｃを当て嵌めて差分トルクΔＴを算出する。そして、予圧変化量推定工程（Ｓ１７）においては、算出した差分トルクΔＴに基づいて、図９に示す関係より加締加工に起因する予圧変化量ΔＰを推定する。

この場合、予圧変化量ΔＰは、図９に示すように、車輪用軸受装置１の軸受予圧と軸受の回転トルクとの関係（曲線Ｑ）を予め実験等により求めておき、この関係に差分トルクΔＴを当て嵌めることにより算出する。なお、この軸受予圧と軸受の回転トルクとの関係（線Ｒ）は、車輪用軸受装置１の仕様毎に求めることができる。

（第３の軸受予圧値算出工程）
予圧変化量推定工程（Ｓ１７）の後には、第３の軸受予圧値算出工程（Ｓ１８）を実施する。第３の軸受予圧値算出工程（Ｓ１８）においては、第１の軸受予圧値Ｐ１に予圧変化量ΔＰを加算して、第３の軸受予圧値Ｐ３を算出する。

（判定工程）
第２の軸受予圧値算出工程（Ｓ１３）と、第３の軸受予圧値算出工程（Ｓ１８）が完了した後に判定工程（Ｓ１９）を実施する。判定工程（Ｓ１９）においては、１）第２の軸受予圧値Ｐ２が所定の閾値内であるか否か、２）第３の軸受予圧値Ｐ３が所定の閾値内であるか否か、３）第２の軸受予圧値Ｐ２と第３の軸受予圧値Ｐ３の相対差が所定の閾値内であるか否か、の３つの条件に基づいて、車輪用軸受装置１に付与された予圧の適否を判定する。

本実施形態に係る予圧検査方法においては、第２の軸受予圧値Ｐ２を算出する際に、加締加工時の温度上昇を考慮して最終隙間Ｇ３を補正している。このため、すきま法に基づいて精度よく第２の軸受予圧値Ｐ２を算出することが可能になっており、判定工程（Ｓ１９）においては、第２の軸受予圧値Ｐ２に基づく判定精度が高められている。

また、本実施形態に係る予圧検査方法においては、圧入後回転トルクと加締後回転トルクに基づいて第３の軸受予圧値Ｐ３を算出する際に、加締加工時の温度上昇を考慮して予圧変化量ΔＰを補正している。このため、トルク法に基づいて精度よく第３の軸受予圧値Ｐ３を算出することが可能になっており、判定工程（Ｓ１９）においては、第３の軸受予圧値Ｐ３に基づく判定精度が高められている。

さらに、本実施形態に係る予圧検査方法においては、所謂すきま法により算出された第２の軸受予圧値Ｐ２と、所謂トルク法により算出された第３の軸受予圧値Ｐ３とを照合して、両者が予め設定した相対差の範囲内に収まることを確認することで、車輪用軸受装置１の軸受に付与されている予圧値をさらに高精度に検証することが可能となっている。その結果、判定工程（Ｓ１９）において、車輪用軸受装置１の予圧範囲が適正か否かを従来よりも高精度に検証することができるため、軸受寿命が確保された車輪用軸受装置１を安定的に供給することができる。

（インナー側シール部材装着工程）
判定工程（Ｓ１９）の後にインナー側シール部材装着工程（Ｓ２０）を実施することで、車輪用軸受装置１の組立工程が完了する。すなわち、インナー側シール部材装着工程（Ｓ２０）は、車輪用軸受装置１の組立方法の一部である。図１０に示すように、インナー側シール部材装着工程（Ｓ２０）においては、外輪２のインナー側開口部２ａにインナー側シール部材９を嵌合することにより、外輪２のインナー側端部と内輪４のインナー側端部との間にインナー側シール部材９を装着する。

インナー側シール部材９を加締工程（Ｓ０７）の前に装着すると、加締工程（Ｓ０７）におけるハブ輪３の加締め度合等によってインナー側シール部材９の外輪２および内輪４との間の摺動抵抗が変化する。また、加締工程（Ｓ０７）の後であっても加締後回転トルク測定工程（Ｓ１４）の前にインナー側シール部材９を装着すると、インナー側シール部材９の装着状態によってインナー側シール部材９の外輪２および内輪４との間の摺動抵抗が変化する。

従って、インナー側シール部材９を加締工程（Ｓ０７）または加締後回転トルク測定工程（Ｓ１４）の前に装着すると、加締後回転トルク測定工程（Ｓ１４）において測定される第２の回転トルクＴｂのばらつきに影響を及ぼすおそれがある。同様に、圧入後回転トルク測定工程（Ｓ０６）の前にインナー側シール部材９を装着した場合は、インナー側シール部材９の装着状態によって、圧入後回転トルク測定工程（Ｓ０６）において測定される第１の回転トルクＴａのばらつきに影響を及ぼすおそれがある。

しかし、本実施形態においては、加締後回転トルク測定工程（Ｓ１４）の後にインナー側シール部材装着工程（Ｓ２０）を実施するようにしているので、圧入後回転トルク測定工程（Ｓ０６）および加締後回転トルク測定工程（Ｓ１４）おいて車輪用軸受装置１の第１の回転トルクＴａおよび第２の回転トルクＴｂを測定する際に、インナー側シール部材９の影響による回転トルクのばらつきが生じることがなく、車輪用軸受装置１の回転トルクを高精度に測定することが可能となっている。

なお、本実施形態においては従動輪用の車輪用軸受装置１について説明したが、本予圧検査方法は、ハブ輪を加締加工する仕様の駆動輪用の車輪用軸受装置にも適用することができる。

（加締前温度測定工程）
車輪用軸受装置１の予圧検査方法においては、図１１に示すように、加締工程（Ｓ０７）の前に加締前温度測定工程（Ｓ２１）を実施すると好ましい。加締前温度測定工程（Ｓ２１）においては、図１２に示すように、ハブ輪３における小径段部３ａのインナー側端部を内輪４のインナー側端面４ｂに加締める前の加締部３ｈ・４ｄに対応する部位の温度ｔ０を測定する。

図２に示した車輪用軸受装置１の予圧検査方法においては、加締めた後の加締部３ｈ・４ｄの温度ｔ１のみを測定している。この場合、車輪用軸受装置１の加締める前の加締部３ｈ・４ｄに対応する部位の温度は、車輪用軸受装置１の周囲温度（常温）に等しいものとして、加締め後における加締部３ｈ・４ｄの温度上昇を算出している。しかしながら、車輪用軸受装置１の周囲温度は、検査装置の設置環境（国・地域・季節・時刻等）の差異により変化する。

一方、図１１に示した車輪用軸受装置１の予圧検査方法のように、加締加工前の加締部３ｈ・４ｄに対応する部位の温度を正確に把握する構成として、加締加工後における加締部３ｈ・４ｄの温度上昇値を算出すれば、車輪用軸受装置１の予圧検査の精度をさらに高めることが可能になる。

また、図１３に示すように、加締前温度測定工程（Ｓ２１）は、第１の内輪高さ測定工程（Ｓ０３）と同時に行うとより好ましい。このような構成は、第１の内輪高さ測定工程（Ｓ０３）において第１の内輪高さＨ１を測定するための測定装置の一部に温度測定器１４を設ける構成とすることによって容易に実現することができる。このような構成とすれば、組み立て途中の車輪用軸受装置１について、第１の内輪高さＨ１を測定すると同時に、加締部３ｈ・４ｄに対応する部位の温度を測定することが可能になり、検査精度の向上を図りながら、一連の予圧検査の工程を短縮させることができる。なお、温度測定器としては、接触式および非接触式のものを用いることができる。

さらに、図１３に示すように、加締前温度測定工程（Ｓ２１）を、なじみ工程（Ｓ０５）および圧入後回転トルク測定工程（Ｓ０６）よりも前に行うことで、なじみ工程（Ｓ０５）や圧入後回転トルク測定工程（Ｓ０６）の実施により生じる車輪用軸受装置１の温度変化の影響も排除することができる。これにより、加締前温度測定工程（Ｓ２１）を、なじみ工程（Ｓ０５）および圧入後回転トルク測定工程（Ｓ０６）の後に行った場合（図１１参照）に比べて、軸受予圧値の推定精度をよりよくすることができる。

さらに、図１３に示すように、加締後温度測定工程（Ｓ０８）は、第２の内輪高さ測定工程（Ｓ０９）と同時に行うとより好ましい。上述したように、第１の内輪高さ測定工程（Ｓ０３）において第１の内輪高さＨ１を測定するための測定装置の一部に温度測定器１４を設ける構成とすれば、組み立て途中の車輪用軸受装置１について、第２の内輪高さＨ２を測定すると同時に、加締部３ｈ・４ｄの温度を測定することも可能になる。これにより、一連の予圧検査の工程をさらに短縮させることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明を行ったが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、あくまで例示であって、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

１ 車輪用軸受装置
２ 外輪
２ｃ （インナー側の）外側軌道面
２ｄ （アウター側の）外側軌道面
３ ハブ輪
３ａ 小径段部
３ｃ 内側軌道面
４ 内輪
４ａ 内側軌道面
５ インナー側ボール列
６ アウター側ボール列
７ ボール
９ インナー側シール部材
Ｇ１ 軸方向負隙間
Ｇ２ 最終隙間
Ｐ１ 第１の軸受予圧値
Ｐ２ 第２の軸受予圧値
Ｐ３ 第３の軸受予圧値
Ｓ０２ 圧入工程
Ｓ０３ 第１の内輪高さ測定工程
Ｓ０４ 第１の軸受予圧値算出工程
Ｓ０６ 圧入後回転トルク測定工程
Ｓ０７ 加締工程
Ｓ０８ 加締後温度測定工程
Ｓ０９ 第２の内輪高さ測定工程
Ｓ１１ 内輪押込み量推定工程
Ｓ１２ 最終隙間算出工程
Ｓ１３ 第２の軸受予圧値算出工程
Ｓ１４ 加締後回転トルク測定工程
Ｓ１５ トルク増加量推定工程
Ｓ１６ 加締後回転トルク補正工程
Ｓ１７ 予圧変化量推定工程
Ｓ１８ 第３の軸受予圧値算出工程
Ｓ１９ 判定工程
Ｓ２１ 加締前温度測定工程
Ｔａ 第１の回転トルク
Ｔｂ 第２の回転トルク
ΔＴ 差分トルク
ΔＰ 予圧変化量
Ｄ （内輪の）押込み量
ΔＤ 押込み量減少量
Ｄｈ 補正後の押込み量

Claims (6)

1. 内周に複列の外側軌道面を有する外方部材と、
   外周に軸方向に延びる小径段部を有したハブ輪、および前記ハブ輪の小径段部に圧入された内輪からなり、前記複列の外側軌道面に対向する複列の内側軌道面を有する内方部材と、
   前記外方部材と前記内方部材との両軌道面間に転動自在に収容された複列の転動体と、
   を備えた車輪用軸受装置の予圧検査方法であって、
   前記ハブ輪の前記小径段部に対して、前記内輪を、軸方向において前記内輪が前記ハブ輪に当接する位置まで圧入する圧入工程と、
   前記圧入工程後における前記ハブ輪のアウター側端部から前記内輪のインナー側端部までの第１の内輪高さを測定する第１の内輪高さ測定工程と、
   前記圧入工程後における前記両軌道面と前記転動体との軸方向負隙間を測定し、前記軸方向負隙間に基づいて前記車輪用軸受装置の軸受予圧値を算出する第１の軸受予圧値算出工程と、
   前記圧入工程後に前記内方部材と前記外方部材とを相対的に回転させたときの前記車輪用軸受装置の圧入後回転トルクを測定する圧入後回転トルク測定工程と、
   前記第１の内輪高さ測定工程と前記圧入後回転トルク測定工程の後で、前記小径段部のインナー側端部を前記内輪に加締める加締工程と、
   前記加締工程後における前記小径段部と前記内輪との加締部の温度を測定する加締後温度測定工程と、
   前記加締工程後における前記ハブ輪のアウター側端部から前記内輪のインナー側端部までの第２の内輪高さを測定する第２の内輪高さ測定工程と、
   前記第１の内輪高さと前記第２の内輪高さの差分より前記内輪の押込み量を算出するとともに、前記加締部の温度に基づいて前記内輪の押込み量を補正し、前記ハブ輪に対する補正後の前記内輪の押込み量を推定する内輪押込み量推定工程と、
   推定した補正後の前記内輪の押込み量に基づいて前記両軌道面と前記転動体の隙間減少量を算出するとともに、前記隙間減少量と前記軸方向負隙間に基づいて前記内輪と前記ハブ輪の最終隙間を算出する最終隙間算出工程と、
   算出した前記最終隙間に基づいて前記車輪用軸受装置の第２の軸受予圧値を算出する第２の軸受予圧値算出工程と、
   前記加締工程後に前記内方部材と前記外方部材とを相対的に回転させたときの前記車輪用軸受装置の加締後回転トルクを測定する加締後回転トルク測定工程と、
   前記加締工程後の前記加締部の温度に基づいて前記加締後回転トルクにおける温度変化に起因するトルク増加量を推定するとともに、前記加締後回転トルクから前記トルク増加量を減じて前記加締後回転トルクを補正する加締後回転トルク補正工程と、
   前記圧入後回転トルクと補正後の前記加締後回転トルクとの差分トルクを算出するとともに、前記差分トルクに基づいて加締加工に起因する予圧変化量を推定する予圧変化量推定工程と、
   前記第１の軸受予圧値に前記予圧変化量を加えて第３の軸受予圧値を算出する第３の軸受予圧値算出工程と、
   前記第２の軸受予圧値と前記第３の軸受予圧値がそれぞれ所定の閾値内であるか否かと、前記第２の軸受予圧値と前記第３の軸受予圧値の相対差が所定の閾値内であるか否かと、に基づいて前記車輪用軸受装置に付与された予圧の適否を判定する判定工程と、を備えることを特徴とする車輪用軸受装置の予圧検査方法。
2. 前記加締部の温度を、
   該加締部を構成する前記内輪の温度とした請求項１に記載の車輪用軸受装置の予圧検査方法。
3. 前記加締工程の前に前記加締部の温度を測定する加締前温度測定工程をさらに備え、
   前記加締工程前の前記加締部に対応する部位の温度と前記加締工程後の前記加締部の温度との温度変化量を算出し、
   前記内輪押込み量推定工程および前記トルク増加量推定工程における前記加締部の温度として前記温度変化量を用いる請求項１または請求項２に記載の車輪用軸受装置の予圧検査方法。
4. 前記加締前温度測定工程を、前記第１の内輪高さ測定工程において同時に行う請求項３に記載の車輪用軸受装置の予圧検査方法。
5. 前記加締後温度測定工程を、前記第２の内輪高さ測定工程において同時に行う請求項１～請求項４の何れか一項に記載の車輪用軸受装置の予圧検査方法。
6. 前記加締後温度測定工程を、前記加締後回転トルク測定工程の直前に行う請求項１～請求項５の何れか一項に記載の車輪用軸受装置の予圧検査方法。

Images