(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪と、当該外輪に挿入されたハブと、当該ハブの前記外輪と対向する部分に外嵌固定された内輪とを備え、前記外輪の内周部には第１の外輪軌道と第２の外輪軌道とが形成され、前記ハブの前記第１の外輪軌道と対向する部分には第１の内輪軌道が形成され、前記内輪の前記第２の外輪軌道と対向する部分には第２の内輪軌道が形成され、前記第１の外輪軌道と前記第１の内輪軌道との間には複数の外側転動体が配置され、前記第２の外輪軌道と前記第２の内輪軌道との間には複数の内側転動体が配置された複列転がり軸受の予圧を測定する方法であって、
前記内輪を前記ハブに仮組みした状態で、前記外側転動体及び外輪に予圧をかけない程度の軸方向荷重を前記外輪に加え、このときの前記外輪と前記ハブとの距離Ａを測定し、
前記内側転動体及び内輪に予圧をかけない程度の軸方向荷重を前記外輪に加え、このときの前記内輪と前記ハブとの距離Ｂを測定し、
前記内輪を、前記ハブに所定の予圧が付与される状態まで圧入した状態で、前記外輪と前記ハブとの距離Ａ’と、前記内輪と前記ハブとの距離Ｂ’とを測定し、
前記距離ＡとＡ’との差から第１の予圧隙間を求め、
前記距離ＢとＢ’との差から第２の予圧隙間を求め、
前記第１の予圧隙間と前記第２の予圧隙間とを合計して全体の予圧隙間を求め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２】
前記各距離を測定する前に、前記外輪又はハブを回転させることを特徴とする請求項１記載の複列転がり軸受の予圧測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、転動体が軸方向に複数列設けられた複列転がり軸受において、付与された予圧を測定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車の車輪を懸架装置に支持するための装置として、図５に示すような複列転がり軸受からなるハブユニット１が使用されている。図において、外輪２は、そのフランジ部２ａが懸架装置（図示せず）に取り付けられて、軸受の固定側を成す部材である。外輪２の内部には、軸受の可動側を成すハブ３のスピンドル部３ａが挿入され、外側（図の左側）の環状列を形成する複数個の転動体（以下、外側転動体という。）４ｅ及び内側（図の右側）の環状列を形成する複数個の転動体（以下、内側転動体という。）４ｉを介して、回転自在に保持されている。スピンドル部３ａの、内側転動体４ｉに対向する部分は、他の部分より小径な円柱部３ｂとして形成され、そこからさらに先端部には雄ねじ部３ｃが形成されている。円柱部３ｂには内輪５が外嵌固定され、さらにナット６が雄ねじ部３ｃに締め込まれている。
【０００３】
上記の外側転動体４ｅは、外輪２の内周部に形成された第１の外輪軌道２ｅと、スピンドル部３ａの外周部に形成された第１の内輪軌道３ｅとの間に、転動自在に保持されている。また、内側転動体４ｉは、外輪２の内周部に形成された第２の外輪軌道２ｉと、内輪５の外周部に形成された第２の内輪軌道５ｉとの間に、転動自在に保持されている。ハブ３の外周端部にはフランジ部３ｄが形成され、このフランジ部３ｄに複数のボルト７が固定されている。車輪のホイール（図示せず）は、このボルト７とナット（図示せず）により、ハブ３に固定され、ハブ３とともに回転する。外輪２の外側（図１における左側）端部の内周面には弾性体からなるシール８が取り付けられ、回転するハブ３と摺接して、水や異物が外輪２の内部へ侵入することを防いでいる。
なお、ハブユニットによっては、フランジ部３ｄにボルト７を設ける代わりにネジ孔を形成して、このネジ孔とボルトとによってホイールをハブ３に固定する形態のものもある。
【０００４】
上記のように構成されたハブユニット１においては、ナット６を所定のトルクで雄ねじ部３ｃに緊締したとき、外側転動体４ｅとその外輪軌道２ｅ及び内輪軌道３ｅとの間、並びに、内側転動体４ｉとその外輪軌道２ｉ及び内輪軌道５ｉとの間に適正な予圧が付与されるように、各部の寸法が調整されている。もし予圧が適正値より小さい場合は軸受剛性が不足し、著しく小さい場合はハブ３が振動して自動車の走行安定性が損なわれたり、騒音が発生する等の事態に至る。また、逆に、予圧が適正値より大きい場合は、回転抵抗の増大により自動車の動力性能や燃費が低下し、ハブユニット１の寿命も短くなる。従って、かかる弊害を生じないように、軸受の製造工程においては、所望の適正な予圧が付与されているかどうかを確認する必要がある。
【０００５】
そこで、従来は、軸受に付与された予圧と、当該軸受の軸受トルクとの間に一定の関係があることを利用して、外輪２とハブ３との相対回転に要する軸受トルクを測定し、この軸受トルクに基づいて、適正な予圧が付与されているか否かを確認していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の方法により軸受トルクを測定する場合、軸受自体が有する回転抵抗よりもシール８による摩擦抵抗の方がはるかに大きく、しかもこの摩擦抵抗のばらつきが大きいことから、軸受トルクの測定値の誤差が大きかった。従って、予圧を正確に測定することができず、適正な予圧が付与されていない軸受装置を発見することが困難であるという問題点があった。
【０００７】
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、軸受に付与されている予圧を測定して、その適否を正確に把握することができる方法の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、付与された予圧と予圧隙間との一定の関係に基づいて、予圧隙間を測定することにより等価的に予圧を測定して、予圧の適否を把握する。ここで、予圧隙間とは、予圧が付与されていない状態から予圧が付与された状態に転じたとき、軸受の転動体及びこれに関連した各部材の弾性変形により形成される負の「隙間」をいう。
【０００９】
すなわち、本発明は、外輪と、当該外輪に挿入されたハブと、当該ハブの前記外輪と対向する部分に外嵌固定された内輪とを備え、前記外輪の内周部には第１の外輪軌道と第２の外輪軌道とが形成され、前記ハブの前記第１の外輪軌道と対向する部分には第１の内輪軌道が形成され、前記内輪の前記第２の外輪軌道と対向する部分には第２の内輪軌道が形成され、前記第１の外輪軌道と前記第１の内輪軌道との間には複数の外側転動体が配置され、前記第２の外輪軌道と前記第２の内輪軌道との間には複数の内側転動体が配置された複列転がり軸受の予圧を測定する方法であって、
前記内輪を前記ハブに仮組みした状態で、前記外側転動体及び外輪に予圧をかけない程度の軸方向荷重を前記外輪に加え、このときの前記外輪と前記ハブとの距離Ａを測定し、
前記内側転動体及び内輪に予圧をかけない程度の軸方向荷重を前記外輪に加え、このときの前記内輪と前記ハブとの距離Ｂを測定し、
前記内輪を、前記ハブに所定の予圧が付与される状態まで圧入した状態で、前記外輪と前記ハブとの距離Ａ’と、前記内輪と前記ハブとの距離Ｂ’とを測定し、
前記距離ＡとＡ’との差から第１の予圧隙間を求め、
前記距離ＢとＢ’との差から第２の予圧隙間を求め、
前記第１の予圧隙間と前記第２の予圧隙間とを合計して全体の予圧隙間を求めることを特徴とするものである。
このように、転動体の列ごとに予圧隙間を求めてこれらを合計することにより軸受全体の正確な予圧隙間を測定することができる。予圧隙間は、付与された予圧に応じて形成された弾性変形量であるため、正確な予圧隙間を測定することは正確な予圧を測定することと等価である。従って、予圧隙間の測定値に基づき、軸受に適正な予圧が付与されているかどうかを正確に把握することができる。
【００１０】
また、前記各距離を測定する前に、前記外輪又はハブを回転させるようにしても良い。
荷重を加えた直後及び予圧を付与した直後は、転動体が軌道上に整列配置されずに、位置が上下にずれていることが多く、そのままの状態で各距離を測定すると、測定値が不正確になることがあるが、このように、測定前に内輪又はハブを回転させておくと、転動体が軌道面上に整列配置されて、正確な測定値を得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施形態による複列転がり軸受の予圧測定方法に基づいて、ハブユニット１の予圧隙間を測定する手順を示す断面図である。本実施形態においては、付与された予圧と予圧隙間との一定の関係に基づいて、予圧隙間を測定することにより等価的に予圧を測定する。ここで、予圧隙間とは、予圧が付与されていない状態から予圧が付与された状態に転じたとき、軸受の転動体及びこれに関連した各部材の弾性変形により形成される負の「隙間」をいう。また、予圧が付与されていない状態を正隙間の状態という。
図１において、ハブユニット１は図５に示す構成と同一であるので、前述の従来の技術における図５に関する説明を適用して、ここでは説明を省略する。
以下、ハブユニット１について、予圧隙間を測定する手順について説明する。
【００１２】
まず、図１の（ａ）において、内輪５を仮組みした状態（正隙間の状態となるように内輪５をハブ３の円柱部３ｂに浅く圧入し、ナット６も緊締していない状態）で、外側転動体４ｅ及び外輪２に予圧をかけない程度の軸方向外側（図１における下方）への荷重Ｆを、外輪２のフランジ部２ａにかける。そして、このときの外輪２のフランジ部２ａの軸方向内側（図１における上方）の面２ａ１とハブ３のフランジ部３ｄの軸方向外側の面３ｄ１との距離Ａを測定する。
【００１３】
次に、（ｂ）に示すように、内側転動体４ｉ及び内輪５に予圧をかけない程度の軸方向内側への荷重Ｆを、外輪２のフランジ部２ａにかける。そして、このときの外輪２のフランジ部２ａの軸方向内側の面２ａ１と内輪５の内側端面５ａとの距離Ｂを測定する。
【００１４】
次に、（ｃ）に示すように、ナット６を緊締して内輪５をハブ３の円柱部３ｂに完全に外嵌し且つ圧入した状態、すなわち所定の予圧が付与された状態で、外輪２のフランジ部２ａの軸方向内側の面２ａ１とハブ３のフランジ部３ｄの軸方向外側の面３ｄ１との距離Ａ’、並びに、外輪２のフランジ部２ａの軸方向内側の面２ａ１と内輪５の内側端面５ａとの距離Ｂ’を測定する。
【００１５】
なお、上記各距離の測定に際しては、外輪２を回転（例えば、１回転〜１／２０回転を行わせる。）させてＡ、Ｂ、Ａ’及びＢ’を複数回測定し、それらの平均値を求めることが好ましい。これは、外輪２の軸がハブ３や内輪５の軸に対して傾斜している場合（固定側部材の軸と可動側部材の軸とがずれている場合）などに測定が不正確になるからである。このように平均値をとることにより、誤差を低減して正確な測定値を得ることができる。
また、上記各距離を測定する前に、外輪２又はハブ３を回転させる工程を加えることが好ましい。これは、図１の（ａ）及び（ｂ）において荷重Ｆを加えた直後及び図１の（ｃ）において予圧を付与した直後は、転動体４ｅ及び４ｉが内輪５やハブ３の軌道上に整列配置されずに、転動体４ｅ及び４ｉの位置が上下にずれていることが多く、そのままの状態で上記各距離を測定すると、測定値が不正確になるからである。このように、測定前に内輪５又はハブ３を回転させておくと、転動体４ｅ及び４ｉが軌道面上に整列配置されて、正確な測定値を得ることができる。
【００１６】
上記のようにして求めた距離Ａ、Ａ’、Ｂ及びＢ’から予圧隙間ｄは、
ｄ＝（Ａ−Ａ’）＋（Ｂ−Ｂ’）  ・・・（１）
として得ることができる。すなわち、外側転動体４ｅ及び内側転動体４ｉの各列についての予圧隙間（Ａ−Ａ’）及び（Ｂ−Ｂ’）を合計することにより、軸受全体の予圧隙間ｄが求められる。予圧が付与された状態において、上記各転動体４ｅ及び４ｉと各軌道（図１の外輪軌道２ｅ及び２ｉ並びに内輪軌道３ｅ及び５ｉ）との当接面間には、実際には隙間が存在せず、当接面を構成する各部材の弾性変形により、負の「隙間」が形成される。この負の隙間を軸方向に合計したものが上記の予圧隙間である。このようにして求めた予圧隙間が適正な予圧に対応する予圧隙間及びその許容範囲内の値であれば、予圧は適正であることがわかる。また、そのような値でなければ、予圧が適正に付与されていないことがわかる。
【００１７】
上記実施形態によれば、図１の（ｃ）においてナット６を最終的に緊締し、それによって内輪５をハブ３の円柱部３ｂに完全に圧入するようにした。しかしながら、ハブユニットによっては、軸受メーカーでハブユニットの組立を行うものの、ナット６の緊締を行わないまま、自動車メーカーに納入する場合がある。この場合、最終的なナット６の緊締は自動車メーカーが行う。
図２は、第２の実施形態として、ナット６なしでハブユニット１の予圧隙間を測定する手順を示す断面図である。この第２の実施形態では、予圧隙間測定時の内輪５の圧入にナット６を用いる代わりに圧入治具９を用いる。この圧入治具９はハブユニット１の上方に昇降自在に配置されている。すなわち、圧入治具９は図示しない駆動手段の下端部に結合され、この駆動手段によって上下動させられる。この駆動手段としては、圧入治具９を圧入に必要な大きな力で上下方向に押し引きできて、なおかつ、圧入治具９の上下方向の位置を微妙に調整できる構造のもの、例えば、油圧シリンダ、送りねじ機構等が使用できる。圧入治具９は円筒カップ状に形成され、開口側の下端部が内輪５の内側端面５ａに当接するようになっている。
【００１８】
以下、第２の実施形態のハブユニット１における予圧隙間の測定方法について説明する。
図２の（ａ）において、圧入治具９によって内輪５をハブ３の円柱部３ｂに、正隙間の状態となるように浅く圧入し、仮組みする。ここで、一旦圧入治具９を一点鎖線で示す位置まで上げて内輪５から外す。そして、外側転動体４ｅ及び外輪２に予圧をかけない程度の軸方向内側（図２における上方）への荷重Ｆを、ハブ３のフランジ部３ｄの軸方向外側の面３ｄ１にかける。このときの外輪２の軸方向内側（図２における上方）の一端面２ｂとハブ３の雄ねじ部３ｃの先端面３ｃ１との距離Ｇを測定する。
【００１９】
次に、図２の（ｂ）に示すように、内側転動体４ｉ及び内輪５に予圧をかけない程度の軸方向外側（図２における下方）への荷重Ｆを、ハブ３の雄ねじ部３ｃの先端面３ｃ１にかける。そして、このときの外輪２の軸方向内側の一端面２ｂと内輪５の内側端面５ａとの距離Ｈを測定する。
次に、図２の（ｃ）に示すように、再び圧入治具９を内輪５に当てて、内輪５をハブ３の円柱部３ｂに完全に外嵌し、かつ、圧入した状態、すなわち所定の予圧が付与された状態とする。そして、圧入治具９を上方に上げて、このときの外輪２の軸方向内側の一端面２ｂとハブ３の雄ねじ部３ｃの先端面３ｃ１との距離Ｇ’、並びに、外輪２の軸方向内側の一端面２ｂと内輪５の内側端面５ａとの距離Ｈ’を測定する。
【００２０】
上記第２の実施形態によれば、距離を測定する際に３つの基準面が用いられている。１つは、外輪２の軸方向内側の一端面２ｂであり、他の１つは、内輪５の内側端面５ａであり、そしてもう１つは雄ねじ部３ｃの先端面３ｃ１である。これら３つの面は機械加工により平滑にされているので、測定精度をより高めることができる。
【００２１】
なお、上記第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、各距離の測定に際して、ハブ３又は外輪２を回転させて、Ｇ、Ｈ、Ｇ’及びＨ’を複数回測定してその平均値を求めることが好ましい。また、第１の実施形態と同様に、各距離を測定する前に外輪２又はハブ３を回転させる工程を加えることが好ましい。
上記のようにして求めた距離Ｇ、Ｈ、Ｇ’及びＨ’から予圧隙間ｄは、
ｄ＝（Ｇ’−Ｇ）＋（Ｈ’−Ｈ）  ・・・（２）
として得ることができる。すなわち、外側転動体４ｅ及び内側転動体４ｉの各列についての予圧隙間（Ｇ’−Ｇ）及び（Ｈ’−Ｈ）を合計することにより、軸受全体の予圧隙間ｄが求められる。
【００２２】
なお、上記２つの実施形態を考慮して、それぞれの方法を組み合わせることもできる。すなわち、第２の実施形態で説明したような距離Ｇ、Ｈ、Ｇ’及びＨ’に基づいて予圧隙間を測定する方法を、第１の実施形態で説明したようにハブ３を固定して外輪２に荷重Ｆをかける場合に適用することもできる。また、第１の実施形態で説明したような距離Ａ、Ｂ、Ａ’及びＢ’に基づいて予圧隙間を測定する方法を、第２の実施形態で説明したように外輪２を固定してハブ３に荷重Ｆをかける場合に適用することもできる。
【００２３】
上記のような予圧隙間測定方法は、エンジンからの駆動軸が取り付けられる駆動輪用のハブユニットにも適用できる。図３は駆動輪用のハブユニットを示す断面図である。図３において、ハブ３２の中心部には、内周面にスプライン３３が形成されたスプライン孔３２ａが形成されている。図示しないエンジンからの駆動力を伝える駆動軸が、このスプライン孔３２ａに嵌合される。このようなハブユニットの場合、予圧隙間ｄは第１の実施形態の場合と同様にして求めることができる。図３に示すように、外輪２の軸方向内側の一端面２ｂとハブ３２のフランジ部３２ｄの軸方向外側の一端面３２ｄ１との間で、内輪５の圧入前及び圧入後の距離Ｊ及びＪ’を測定し、かつ、外輪２の軸方向内側の一端面２ｂと内輪５の内側端面５ａとの間で、内輪５の圧入前及び圧入後の距離Ｋ及びＫ’を測定する。そして、
ｄ＝（Ｊ−Ｊ’）＋（Ｋ’−Ｋ）  ・・・（３）
の式によって予圧隙間ｄを求めることが可能である。
【００２４】
また、第２の実施形態の場合と同様にして予圧隙間ｄを求めることもできる。図４において、外輪２の軸方向内側の一端面２ｂとハブ３２の軸方向内側の一端面３２ｅとの間で、内輪５の圧入前及び圧入後の距離Ｌ及びＬ’を測定し、かつ、外輪２の軸方向内側の一端面２ｂと内輪５の内側端面５ａとの間で、内輪５の圧入前及び圧入後の距離Ｍ及びＭ’を測定する。そして、
ｄ＝（Ｌ−Ｌ’）＋（Ｍ’−Ｍ）  ・・・（４）
の式によって予圧隙間ｄを求めることも可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明は以下の効果を奏する。
【００２６】
本発明の複列転がり軸受の予圧測定方法は、一方の列の転動体と当該転動体に対応する軌道との第１の予圧隙間と、他方の列の転動体と当該転動体に対応する軌道との第２の予圧隙間とを別々に測定して、第１の予圧隙間及び第２の予圧隙間を合計することにより、軸受全体の正確な予圧隙間を得ることができる。予圧隙間は、付与された予圧に応じて形成された弾性変形量であるため、正確な予圧隙間を測定することは正確な予圧を測定することと等価である。従って、予圧隙間の測定値に基づき、軸受に適正な予圧が付与されているかどうかを正確に把握することができる。
【００２７】
また、各距離を測定する前に外輪又はハブを回転させることにより、荷重を加えた直後及び予圧を付与した直後でも、転動体が軌道面上に整列配置されて、正確な測定値を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による複列転がり軸受の予圧測定方法に基づいて、ハブユニットの予圧隙間を測定する手順を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態による複列転がり軸受の予圧測定方法に基づいて、ハブユニットの予圧隙間を測定する手順を示す断面図である。
【図３】異なるタイプのハブユニットに本発明の第１の実施形態が適用された状態を示す断面図である。
【図４】図３と同タイプのハブユニットに本発明の第２の実施形態が適用された状態を示す断面図である。
【図５】複列転がり軸受の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１        ハブユニット
２        外輪
２ｉ,２ｅ 外輪軌道
３,３２   ハブ
３ｅ,５ｉ 内輪軌道
４ｅ      外側転動体
４ｉ      内側転動体
５        内輪
【図１】
0003639421.tif 000002
【図２】
0003639421.tif 000003
【図３】
0003639421.tif 000004
【図４】
0003639421.tif 000005
【図５】
0003639421.tif 000006