JPH02159536A - ベアリングの予圧量測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は絹み付は後のベアリングの予圧量の測定方法に
関する。

［従来の技術］ 自動車のアクスルベアリング等のように、ベアリング使
用に際して予圧をかけて用いる場合がある。この予圧量
は十分に制御されないと不都合を生ずる場合がある。即
ち予圧が大きすぎると、摩擦モーメントの増大、異常発
熱、疲れ寿命の低下を招き易く、逆に予圧が小さすぎれ
ば転動体と軌道面との間ですべりを生じ、異常音や部分
的な摩耗を生じ易い。従って、予圧を制御し、適切な量
の予圧をかけることが必要である。このため正確な予圧
量測定方法を確立することが必須となる。

従来、ベアリングの予圧量の測定方法としては、■ベア
リングに回転力を与えて回転し始めるときのモーメント
、即ち起動摩擦モーメントを測定する方法、■トルク計
を設けた締め付は工具によるベアリング締め付は用ハブ
ナツトの締め付は時のトルクを測定する方法、■ハブナ
ツトの締め付けに応じて発生する、ベアリングの軸方向
変位量を測定する方法、■ベアリング全体の共振周波数
がハブナツトの締め付は量に応じて変化することから、
その共振周波数を検出しこの周波数と予圧量との関係か
ら予圧量を求める方法（特開昭５９−１８８５３５号）
、等が提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、■起動摩擦モーメント測定方法では、アクスル
ベアリングのようにオイルシールがベアリングに刊み込
まれる場合は、予圧量以外に、オイルシールの摺動部分
の摩擦が大きく起動摩擦トルクに影響し、またオイルシ
ールがなくともベアリング内のグリースの潤滑状態によ
っても起動摩擦トルクが大きく変動する。この変動は第
５図の一点鎖線で示される通り比較的大きなものである
。

■ナツト締め付はトルク測定方法では、締め付はトルク
が小さくなるにつれて、誤差が大きく不正確なものとな
る。また測定は締め付は作業と同時に行われるので、取
付後の測定は予圧量を変更することになり実質的に不可
能である。

■軸方向変位量測定方法では、密集して取り付けられた
各種部品により測定作業が妨害されあるいは測定作業の
効率が低下し、機械に組み込まれたベアリングの変位量
を正確に測定することは困難である。

従って、■〜■の方法では、実際にベアリングが使用さ
れている状態での正確な予圧量の測定はほとんど不可能
である。

これに比較して、■共振周波数測定方法では、予め共振
周波数と予圧量との関係を測定しておけ乙よ、発振子と
受扇子とをベアリングに取り付けるだけで測定でき、オ
イルシールやグリースの状態による影響を小さく抑える
ことができ、締め付は作業やベアリング自体の形状や絹
み込んだ部位の形状に影響されることはない。

しかし、この方法では加振する周波数帯の中から共振周
波数を検出する必要があることから、振動を検出するセ
ンサとして非共振型のセンサを用いる必要がある。更に
、共振が予想される周波数帯を対象に測定しなくてはな
らないため、数百Ｈ２程度の低周波数帯での測定を行わ
なくてはならない。

このような種ｇＩ？：Ｄセンサや周波帯を用いなくては
ならないため、同様な周波数帯にある外部振動も検出さ
れやすく、外部振動に対するＳ／Ｎ比が著しく低下する
という問題点があった。

更に、共振周波数を検出しなくてはならないという点か
ら、周波数分析機器が不可欠であり、装置として複雑と
なり、コスト的にも不利とならざるを得ない。

本発明は上記共振周波数測定方法ζζおける問題点を解
決し、機械に糺み込んだ後のベアリングに対しても、簡
単な構成でかつノイズの影響を極力抑えた測定方法を提
供するものである。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するためになされた本発明のベアリング
の予圧量測定方法は、 ベアリングの転動体を介して、内輪側から外輪側へある
いは外輪側から内輪側へ、振動を伝達させ、その伝達の
際の振幅の変化からベアリングの予圧量を測定すること
を特撮とする。

［作用コ 振動が物体から他の物体に伝達するには物体同士が直接
・間接に接触していることが必要である。

しかもその接触状態が強固であればあるほど、伝達後の
振幅の減衰は少なくなる。

従って転動体と内輪・外輪との接触の強さを直接に表し
ている予圧量が大きければ大きいほど、減衰は少なくて
内輪から外輪またはその逆方向に伝達されることになる
。このことから、伝達前後での振幅の変化を測定すれは
ベアリングの予圧量が判明する。この伝達状態の測定に
利用する振動は、特定の一周波数の振動を用いるのみで
十分である。即ち、Ｓ／Ｎ比が高い周波数帯の任意の一
周波数を用いることが可能となる。更に、検出するのは
一周波数のみでよいことから共振型のセンサを用いるこ
とができ、−層Ｓ／Ｎ比を上げることが出来るとともに
、周波数分析機器が不必要となり、測定機器が簡素化さ
れる。

［実施例コ 次に本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第２図は、本発明一実施例の測定方法が適用されている
ベアリングの予圧量測定装置のシステム構成図である。

本装置は振動発生部１と振動測定部３とから構成されて
いる。

揚動発生部１はパルス発生器１ａと発振子１ｂとから構
成されている。パルス発生器１ａは所定周波数の電圧パ
ルスを発生するものであり、ここでは、その周波数を音
波に変換すると超音波に属する周波数である。発振子１
ｂは、圧電素子を主体とした発振子であり、パルス発生
器１ａからのパルス信号を受けて、パルス周波数に対応
する振動を発生する。この場合は超音波振動を発生する
。

振動測定部３は受振子３ａ、プリアンプ３ｂ、メインア
ンプ３ｃ、フィルタ３ｄ、検波回路３ｅオシロスコープ
３ｆ、及びペンレコーダ３ｇから構成されている。受振
子３ａは圧電素子を主体とした共振型素子であり、発振
子１ｂの出力振動を捉えて電圧振動に変換する。プリア
ンプ３ｂ及びメインアンプ３ｃはこの電圧振動を増幅す
る。フィルタ３ｄは特定の周波数帯、この場合、上記受
振子３ａが検出する周波数帯をバスすることにより、超
音波信号を適正に整形する。この整形された信号はオシ
ロスコープ３ｆへ人力され、超音波振動の波形が表示さ
れる。またフィルタ３ｄにて整形された信号は検波回路
３ｅにて振動の振幅信号に変換されて記録紙にグラフと
して記録される。

オシロスコープ３ｆや記録紙へ表示されることにより、
測定者が目視でｌｌｉ察し好適な予圧量か否かが判定で
きる。

このように構成されたベアリングの予圧量測定装置は、
次に述べるごとくベアリング５に配設されて、ベアリン
グ５の予圧量を測定する。本実施例にて測定対象とされ
ているベアリング５は自動車の遊動輪車軸に用いられる
複列アンギュラボールベアリングであり、実際に車軸に
取り付けられているものを対象としている。即ち、その
内輪５ｂはハブシャフト７の嵌合軸７ａと嵌合し、ハブ
シャフト７はボルト９により図示しないショックアブソ
ーバやサスペンションアームに固定されている。内輪δ
ｂは、軸方向に分割している２つの小内輪５ｂ−１，５
ｂ−２から構成されている。

ハブシャフト７はこの２つの小内輪５ｂ−１，５ｂ−２
に嵌合し、かつ嵌合軸７ａの先端の螺合部７ｂにはハブ
ナツト１１が螺入されているので、その螺入により小内
輪５ｂ−１，５ｂ−２同士の締め付は力が調節可能にな
っている。この小内輪５ｂ−１．５ｂ−２間の締め付は
力調節により、内輪５ｂの転動面と外輪５ａの転動面と
による鋼球５ｃの挾持圧、即ち予圧量が調節できる。尚
、鋼球５ｃには保持器５ｄが設けられている。

予圧量測定に際して、振動発生部１の発振子１ｂが、ベ
アリング５の外輪５ａに固定され、一方、振動測定部３
の受振子３ａが、ベアリング５の内輪５ｂに嵌合してい
るハブシャフト７に固定される。

この状態でパルス発生器１ａの電源をオンして作動させ
、電圧パルスを出力すると、発振子１ｂから同一の周波
数の超音波振動が出力される。この超音波振動は、まず
外輪５ａに伝達し、次に外輪５ａに接触している転動体
である鋼球５ｃに伝達する。更に鋼球５ｃから内輪５ｂ
に伝達し、内輪５ｂからハブシャフト７に伝達する。こ
のハブシャフト７の振動を受振子３ａが捉える。

このようにして、振動発生部１の発振子１ｂが出力した
超音波振動を振動測定部３の受振子３ａが捉えることに
なり、最終的にオシロスコープ３ｆや記録紙へ捉えられ
た波形が表示される。例えはオシロスコープ３ｆについ
ては、第３図に示すような波形が観測される。

この発振子１ｂから受振子３ａに至る超音波扇動の伝達
経路には、外輪５ａと鋼球５ｃとの接触部、及び内輪５
ｂと鋼球５ｃとの接触部が存在する。この０両接触部で
は、前述のごとく、ハブナツト１１の螺入力により、そ
の挟持圧（予圧量）が変動するよう構成されている。即
ち、ハブナツト１１を強く螺入すればするほど、その螺
入力に応じて、小内輪５ｂ−１，５ｂ−２同士が強く引
き付けられ転動面同士も近付くことにより挟持圧（予圧
量）が上昇し、その逆にハブナツト１１を緩めれは、転
動面同士が離れて挟持圧（予圧量）が下降する。

この予圧量の変動は、鋼球５ｃと外輪５ａ及び内輪５ｂ
との接触面積や、接触部周辺の圧力による歪量を変動さ
せることになる。接触面積が大きく、接触部周辺の歪量
が高ければ高いほど、振動の伝達率は高くなるので、結
局、予圧量が高いほど振動の減衰は小さくなることにな
る。

この相関関係を実験により確認すると、第１表のごとく
の結果を得た。それを検量線としてグラフに表すと第２
図のごとくとなる。この検量線を作成するために用いた
測定試料としては、実車に取り付けた内径φ３０ｍｍの
アンギュラベアリングを用い、予圧量はハブシャフト７
にかけた軸方向の荷重とし、振動として１４０ＫＨｚを
出力し、その伝達されてくる振動を受振子３ａで受けて
、受振子３ａの出力電圧ｖｐを測定した。

第１表 乙のように、予圧量は振動の伝達とは、はぼリニアに相
関することが判る。この関係は、ベアリング５の回転位
置の違いや、オイルシール１３の有無、あるいはベアリ
ングδ中のグリース量の大小によってもほとんど変化す
ることがない。

従って、発振子１ｂの出力が一定ならば、受振子３ａの
出力電圧Ｖｐを測定するだる士で、予圧量が上記検量線
から十分正確に判明する。

従来の共振による測定ではＳ／Ｎ比が低く、共振周波数
を測定しても誤差が大きく、予圧量が正確に決定できな
い。また起動摩擦トルクによる測定は、第５図に示すご
とく、オイルシール１３無しでは、明確な相関があるが
、オイルシール１３を設けると、−点鎖線で示すごとく
同一起動摩擦トルクでも検出される予圧量に大きな幅が
あり、要求される正確な予圧量コントロールに利用する
ことは不可能である。

従って、本実施例の方法によれば、伝達してきた振動の
振幅を測定するだけできわめて正確に予圧量が測定でき
、実車に翻立後も容易に測定でき、十分精密な予圧量コ
ントロールが可能となる。

上記実施例では、複列アンギュラボールベアリングを用
いたが、予圧が必要な他のベアリングでも同様に適用で
きる。

また振動は外輪５ａ側から内輪５ｂ側に伝達されたが、
内輪５ｂ側から外輪５ａ側へ伝達するようにして測定し
ても同様な効果が得られる。尚、発振子１ｂ、受振子３
ａも直接に内輪５ｂ、外輪５ａに取り付けてもよく、実
施例のごとく振動検出に影響を与えないハブシャフト７
等に取り付けてもよい。

上記実施例では振動の測定結果を測定者が確認する構成
としたが、第４図に示すごとく検波回路３ｅからの振幅
を表す信号をコンピュータ等からなる制御回路５０に人
力し、制御回路５０にて信号の波形から予圧量を判断し
、警告ランプ５１、ＣＲＴ５３あるいはプリンタ５５に
その結果を出力するようにしてもよい。

即ち、制御回路５０によりパルス発生器１ａが起動され
、その測定結果が検波回路３ｅから得られると、メモリ
に格納されている第２図に該当するマツプから予圧量を
演算し、各測定毎にＣＲＴ５３及びプリンタ５５に表示
及び記録し、その値が基準値の許容幅に含まれていなけ
れば、警告ランプ５１を点灯させるようにしてもよい。

尚、キーボード５７は制御回路５０へ測定開始・終了等
の各種の指示を与えるためのものである。

［発明の効果］ 本発明は、ベアリングの転動体を介して、内輪側から外
輪側へあるいは外輪側から内輪側へ、振動を伝達させ、
その伝達の際の振幅の変化からベアリングの予圧量を測
定しているため、装置に既に糺み込んだベアリングでも
容易に測定できると共に、測定結果に対するオイルシー
ル等のベアリングの付属物の影響が極力抑えられ、正確
な予圧量が検出できる。

従って予圧量のコントロールも精密にでき、大きすぎる
ことによる摩擦モーメントの増大、異常発熱、疲れ寿命
の低下や、小さすぎることによる異常音発生や部分的な
摩耗を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例が適用されているベアリング
の予圧量測定装置のシステム構成図、第２図はその測定
電圧と予圧量との相関を示す検量用グラフ、第３図はオ
シロスコープでの波形表示の説明図、第４図は他の測定
装置例の構成図、第５図は従来の起動摩擦トルク法によ
る起動摩擦トルクと予圧量との相関を示すグラフである
。 １・・・振動発生部 ３・・−振動測定部 ５・・・ベアリング ５ｂ・・・内輪 １ｂ・・・発振子 ３ａ・・・受振子 ５ａ・・・外輪 ５Ｃ・・・鋼球

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　ベアリングの転動体を介して、内輪側から外輪側へ
   あるいは外輪側から内輪側へ、振動を伝達させ、その伝
   達の際の振幅の変化からベアリングの予圧量を測定する
   ことを特徴とするベアリングの予圧量測定方法。