(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周に軌道面を有する円筒状の外輪と、外周面が前記軌道面を転走するように前記外輪の内側に組み込まれる複数のころと、を備えたシェル形総ころ軸受の製造時に使用されるころ整列治具であって、
前記外輪の内側に前記複数のころが組み込まれた状態で、前記外輪の径方向内側から任意の隣接するころ同士の間に差し込まれることで、当該ころ同士の間を除く他の隣接するころ同士の間の隙間を無くして当該他の隣接するころ同士を接触させるための差し込み部を備え、
前記差し込み部は、互いに逆向きに傾斜している第１側面と第２側面とを有し、これら両側面により前記差し込み部の差し込み方向に向かって断面形状が先細り形状に形成されており、
前記差し込み部が前記任意の隣接するころ同士の間に差し込まれた状態で、前記第１側面は、当該隣接するころのうち一方のころの外周面に線接触し得る第１接触面とされ、前記第２側面は、当該隣接するころのうち他方のころの外周面に線接触し得る第２接触面とされている
ことを特徴とするころ整列治具。
【請求項２】
前記差し込み部の前記差し込み方向の先端縁は、前記線接触方向における両端部から中央部にそれぞれ向かうに従って前記差し込み方向に突出するように形成されている請求項１に記載のころ整列治具。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のころ整列治具と、
前記ころ整列治具の差し込み部を差し込み方向に移動させるための駆動部と、
前記ころの欠品の有無を検査するために前記差し込み部の前記差し込み方向への移動量を検出する検出部と、
を備えていること特徴するころ検査装置。
【請求項４】
内周に軌道面を有する円筒状の外輪と、外周面が前記軌道面を転走するように前記外輪の内側に組み込まれる複数のころと、を備えたシェル形総ころ軸受の製造方法であって、
請求項１又は２に記載のころ整列治具を準備する準備工程と、
前記外輪の内側に前記複数のころを組み込む組み込み工程と、
前記組み込み工程の後に、前記ころ整列治具の差し込み部を前記外輪の径方向内側から任意の隣接するころ同士の間に差し込み、当該ころ同士の間を除く他の隣接するころ同士の間の隙間を無くして当該他の隣接するころ同士を接触させることで、前記複数のころを整列させるころ整列工程と、
を含むことを特徴とするシェル形総ころ軸受の製造方法。
【請求項５】
前記ころ整列工程は、前記差し込み部の差し込み方向への移動量に基づいて前記ころの欠品の有無を検査する検査工程を含む請求項４に記載のシェル形総ころ軸受の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ころ整列治具、ころ検査装置、及びシェル形総ころ軸受の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のステアリング装置では、同一軸線上にないステアリングメインシャフトとステアリングギヤシャフトとの間でトルク伝達を可能にするために、これら両シャフトの中間に配置されたインターミディエイトシャフトの両端に自在継手が連結されている。この自在継手は、胴部の外周に４本の軸部が十字状に配置された十字軸部材と、十字軸部材の各軸部に取り付けられたシェル形総ころ軸受とを備えている。シェル形総ころ軸受は、前記軸部周りに配設された転動体としての複数のころと、ころが内側に組み込まれるシェル形の外輪とで構成されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１６７７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記シェル形総ころ軸受は、ころを保持する保持器を備えていない総ころ型の軸受であるため、ころが本来の自転軸に対して傾く、いわゆるスキューが少なからず発生する。このスキューは、上記インターミディエイトシャフトの自在継手が、軸部ところとの間を負隙間の状態として使用される場合に特に問題となる。
【０００５】
具体的には、自在継手が上記負隙間の状態で使用される場合、シェル形総ころ軸受の組み立て時に、ころが本来の自転軸に対して傾いた状態で軸受カップに組み込まれると、その傾いた状態（スキューが発生した状態）のまま保持される。このような状態で自在継手を使用すると、トルク変動が生じたり、ころと外輪の壁部との摩擦抵抗により大きい折り曲げトルクが生じたりすることで、トルク伝達不良が発生するという問題があった。
【０００６】
上記のようにスキューが発生するのは、シェル形総ころ軸受の製造工程において、ころが外輪に無造作に配列されることが原因の一つと考えらえるが、これまで上記製造工程においてスキューの発生を抑制するための対策はなされてこなかった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、シェル形総ころ軸受の製造時にスキューが発生するのを抑制することができるころ整列治具、ころ検査装置、及びシェル形総ころ軸受の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のころ整列治具は、内周に軌道面を有する円筒状の外輪と、外周面が前記軌道面を転走するように前記外輪の内側に組み込まれる複数のころと、を備えたシェル形総ころ軸受の製造時に使用されるころ整列治具であって、前記外輪の内側に前記複数のころが組み込まれた状態で、前記外輪の径方向内側から任意の隣接するころ同士の間に差し込まれることで、当該ころ同士の間を除く他の隣接するころ同士の間の隙間を無くして当該他の隣接するころ同士を接触させるための差し込み部を備え、前記差し込み部は、互いに逆向きに傾斜している第１側面と第２側面とを有し、これら両側面により前記差し込み部の差し込み方向に向かって断面形状が先細り形状に形成されており、前記差し込み部が前記任意の隣接するころ同士の間に差し込まれた状態で、前記第１側面は、当該隣接するころのうち一方のころの外周面に線接触し得る第１接触面とされ、前記第２側面は、当該隣接するころのうち他方のころの外周面に線接触し得る第２接触面とされていることを特徴とする。
【０００８】
上記のように構成されたころ整列治具によれば、シェル形総ころ軸受の製造時に、外輪の内側に複数のころが組み込まれた状態で、任意の隣接するころ同士の間に、第１及び第２側面にて断面先細り形状に形成された差し込み部が差し込まれる。これにより、上記任意の隣接するころの各外周面が、差し込み部の第１側面及び第２側面にそれぞれ線接触するため、上記任意の隣接するころはそれぞれ傾くことなく整列される。
【０００９】
また、上記差し込み部の差し込みによって、上記任意の隣接するころ同士の間を除く他の隣接するころ同士の間の隙間は無くなり、当該他の隣接するころ同士の外周面は互いに接触する。その際、その外周面同士は、上記任意の隣接するころに倣って線接触するため、上記任意の隣接するころを除く他のころもそれぞれ傾くことなく整列される。したがって、上記複数のころのいずれかのころが、傾き（スキュー）が生じた状態で外輪に組み込まれていても、ころ整列治具によってころの傾きを直しながら全てのころを強制的に整列させることができる。これにより、シェル形総ころ軸受の製造時にスキューが発生するのを抑制することができる。
【００１０】
上記ころ整列治具において、前記差し込み部の前記差し込み方向の先端縁は、前記線接触方向における両端部から中央部にそれぞれ向かうに従って前記差し込み方向に突出するように形成されているのが好ましい。
この場合、差し込み部の上記先端縁は、線接触方向の中央部が差し込み方向に突出するように山形状に形成される。これにより、差し込み部を差し込むときに、スキューが発生しているころが、差し込み部の上記先端縁に乗り上がるのを効果的に抑制することができる。
【００１１】
本発明のころ検査装置は、上述のころ整列治具と、前記ころ整列治具の差し込み部を差し込み方向に移動させるための駆動部と、前記ころの欠品の有無を検査するために前記差し込み部の前記差し込み方向への移動量を検出する検出部と、を備えていることを特徴とする。
上記のように構成されたころ検査装置によれば、駆動部によりころ整列治具の差し込み部を差し込み方向に移動させることで、上述のように複数のころを傾きが生じないように整列させることができる。また、差し込み部が差し込み方向に移動することで、検出部により差し込み部の移動量を検出することができるので、その検出結果に基づいてころの欠品の有無についても判定することができる。したがって、上記複数のころを強制的に整列させるときに、ころの欠品検査も同時に行うことができる。
【００１２】
本発明のシェル形総ころ軸受の製造方法は、内周に軌道面を有する円筒状の外輪と、外周面が前記軌道面を転走するように前記外輪の内側に組み込まれる複数のころと、を備えたシェル形総ころ軸受の製造方法であって、上述のころ整列治具を準備する準備工程と、前記外輪の内側に前記複数のころを組み込む組み込み工程と、前記組み込み工程の後に、前記ころ整列治具の差し込み部を前記外輪の径方向内側から任意の隣接するころ同士の間に差し込み、当該ころ同士の間を除く他の隣接するころ同士の間の隙間を無くして当該他の隣接するころ同士を接触させることで、前記複数のころを整列させるころ整列工程と、を含むことを特徴とする。
上記のように構成されたシェル形総ころ軸受の製造方法によれば、上述したころ整列治具と同様の作用効果を奏する。
【００１３】
上記シェル形総ころ軸受の製造方法において、前記ころ整列工程は、前記差し込み部の差し込み方向への移動量に基づいて前記ころの欠品の有無を検査する検査工程を含むのが好ましい。この場合、ころ整列工程において、ころの欠品の有無を検査する検査工程も同時に行うことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、シェル形総ころ軸受の製造時にスキューが発生するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】シェル形総ころ軸受を示す軸方向断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るころ整列治具を示しており、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図３】上記シェル形総ころ軸受の製造時におけるころ整列治具の使用状態を示す説明図である。
【図４】整列工程において使用されるころ検査装置の概略構成図である。
【図５】上記ころ検査装置の使用状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態について添付図面を参照しながら詳述する。
図１は、シェル形総ころ軸受を示す軸方向断面図である。図１において、シェル形総ころ軸受１は、例えば、車両のステアリング装置においてインターミディエイトシャフトの端部に連結される自在継手の十字軸部材に取り付けられるものである。
【００１７】
シェル形総ころ軸受１は、有底円筒状に形成された外輪２と、この外輪２の内側に組み込まれる複数のころ３とを備えている。外輪２は、内周に軌道面４ａを有する円筒部４と、円筒部４の軸方向一端部を閉塞する円環部５と、円筒部４の軸方向他端部から径方向内方に延びる鍔部６を備えている。円筒部４は、ころ３を介して十字軸部材の軸部１０の外周面１０ａに嵌合している。
【００１８】
従って、ころ３の外周面３ａは、円筒部４の軌道面４ａを外輪軌道面、軸部１０の外周面１０ａを内輪軌道面として転送し、これによって外輪２が軸部１０の軸心Ｘ１回りに回動可能とされている。なお、外輪２内における軸部１０の外周面１０ａと円筒部４の軌道面４ａとの間のラジアル隙間は負隙間の場合もある。
【００１９】
図２は、本発明の一実施形態に係るころ整列治具２０を示しており、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。図２（ａ）及び（ｂ）において、ころ整列治具２０は、シェル形総ころ軸受１の製造時に使用されるものであり、棒状の支持部２１と、この支持部２１の長手方向一端部に固定された差し込み部２２とを備えている。
【００２０】
差し込み部２２は、互いに逆向きに傾斜している第１側面２３と第２側面２４とを有しおり、これら両側面２３，２４により、図２（ａ）の上方向（後述する差し込み方向）に向かって断面形状が先細り形状に形成されている。また、第１側面２３及び第２側面２４は、支持部２１の長手方向に所定長さＢを有している。この長さＢは、ころ３の外周面３ａの軸方向の長さＬ（図１参照）に対して下記式を満たすように設定されているが、できるだけ長いほうが好ましい。
Ｌ／４≦Ｂ≦Ｌ
【００２１】
差し込み部２２は、後述する図３（ｂ）に示すように、外輪２の内側に複数のころ３が組み込まれた状態で、外輪２の径方向内側から任意の隣接するころ３同士の間に差し込まれる。これにより、上記任意の隣接するころ３同士の間を除く他の隣接するころ３同士の間の隙間は無くなり、当該他の隣接するころ３同士は接触した状態となる。
【００２２】
また、差し込み部２２が隣接するころ３同士の間に差し込まれた状態で、第１及び第２側面２３，２４は、隣接するころ３の各外周面３ａに対して線接触するようになっている。したがって、第１側面２３は、隣接するころ３のうち一方のころの外周面に線接触し得る第１接触面とされ、第２側面２４は、隣接するころ３のうち他方のころの外周面に線接触し得る第２接触面とされている。以下、第１及び第２側面２３，２４が上記線接触し得る方向（図３（ｂ）の紙面垂直方向）を線接触方向という。
【００２３】
図２（ｂ）において、差し込み部２２の図中上側の先端縁は、支持部２１の長手方向（線接触方向）における両端部から中央部にそれぞれ向かうに従って図中上側に突出するようにテーパ状に形成されている。これにより、差し込み部２２の先端縁は、上記中央部の高さＨ１が上記両端部の高さＨ２よりも高い山形状に形成されている。なお、本実施形態の差し込み部２２の先端縁は、図中上側に突出するように円弧状に形成されていてもよい。
【００２４】
図３（ａ）及び（ｂ）は、シェル形総ころ軸受１の製造時におけるころ整列治具２０の使用状態を示す説明図である。シェル形総ころ軸受１の製造時には、上述のころ整列治具２０を準備する準備工程と、外輪２の円筒部４の内側に複数のころ３を組み込む組み込み工程とを行った後に、ころ整列治具２０を使用して上記複数のころ３の傾きを直して整列させるころ整列工程が行われる。なお、シェル形総ころ軸受１の製造時には、上記工程以外に、外輪２の内部に潤滑剤（グリース）を充填する工程も行われる。
【００２５】
上記ころ整列工程では、まず、図３（ａ）に示すように、内側に複数のころ３が組み込まれた外輪２の径方向内側に、ころ整列治具２０の差し込み部２２を配置する。その際、外輪２の軸心Ｘ２は、ころ整列治具２０の支持部２１の長手方向に沿うように配置する。
【００２６】
次に、図３（ｂ）に示すように、ころ整列治具２０の差し込み部２２の先端部を、外輪２の径方向内側から径方向外側に向かって任意の隣接するころ３同士の間に差し込む。その際、差し込み部２２の先端縁は、上述のように山形状に形成されているので、上記任意の隣接するころ３のうちスキューが発生しているころ３が、差し込み部２２の先端縁に乗り上がるのを効果的に抑制することができる。そして、差し込み部２２の先端部が適正に差し込まれると、両ころ３の各外周面３ａが、差し込み部２２の第１側面２３及び第２側面２４にそれぞれ線接触するため、上記任意の隣接するころ３はそれぞれ傾くことなく整列される。
【００２７】
また、差し込み部２２の先端部が差し込まれることによって、上記任意の隣接するころ３は、図中の矢印で示すように周方向両側へそれぞれ移動する。これにより、上記任意の隣接するころ３同士の間を除く他の隣接するころ３同士の間の隙間が無くなり、当該他の隣接するころ３同士の外周面３ａが互いに接触した状態となる。その際、その外周面３ａ同士は、上記任意の隣接するころ３に倣って線接触するため、上記任意の隣接するころ３を除く他のころ３もそれぞれ傾くことなく整列される。
【００２８】
したがって、外輪２の内側に組み込まれた複数のころ３のいずれかのころが、傾き（スキュー）が発生している状態で外輪２に組み込まれていても、ころ整列治具２０によってころ３の傾きを直しながら全てのころ３を強制的に整列させることができる。これにより、シェル形総ころ軸受１の製造時にスキューが発生するのを抑制することができる。
【００２９】
上述のころ整列工程では、差し込み部２２を差し込み方向（図３（ｂ）の上方向）へ移動させるときに、その移動量に基づいてころ３の欠品の有無を検査する検査工程が行われるようになっている。
図４は、上記検査工程を含む整列工程において使用されるころ検査装置３０の概略構成図である。ころ検査装置３０は、上記ころ整列治具２０と、回動部３１と、駆動部３２と、検出部３３とを備えている。
【００３０】
回動部３１は、ころ整列治具２０の差し込み部２２が上記差し込み方向（図４では上方向）へ移動するように、ころ整列治具２０の支持部２１を水平方向の軸心Ｙ回りに回動可能に支持している。
駆動部３２は、差し込み部２２を差し込み方向へ回動させるために、支持部２１を軸心Ｙ回りに回動駆動させるものである。本実施形態の駆動部３２は、シリンダ３４及び付勢部材３５を有している。
【００３１】
本実施形態では、差し込み部２２が支持部２１の回動支点（軸心Ｙ）よりも図中左側に配置されているのに対して、シリンダ３４及び付勢部材３５は、支持部２１の回動支点よりも図中右側に配置されている。
シリンダ３４は、例えばエアシリンダからなり、そのロッド３４ａの先端部は、支持部２１の図中右側へ延びる延長部２１ａの下端に接続されている。また、シリンダ３４の基部端は装置側の固定部に接続されている。これにより、シリンダ３４は、収縮動作によって支持部２１を下方へ回動駆動し、伸長動作によって支持部２１を上方へ回動駆動するようになっている。
【００３２】
付勢部材３５は、例えば引張コイルばねからなり、その一端部は上記延長部２１ａの下端に接続され、他端部は装置側の固定部に接続されている。これにより、付勢部材３５は、支持部２１を軸心Ｙ回りに下方へ回動させる方向、つまり差し込み部２２を軸心Ｙ回りに上方へ回動させる方向（差し込み方向）に付勢している。
【００３３】
検出部３３は、例えば距離センサからなり、ころ３の欠品の有無を検査するために差し込み部２２の差し込み方向への移動量を検出するものである。具体的には、検出部３３は、その検出面３３ａが支持部２１の延長部２１ａの上面に近接対向して配置されており、延長部２１ａが下方回動したときに、その下方向への移動量、つまり差し込み部２２の上方向への移動量を検出するようになっている。
【００３４】
図５は、ころ検査装置３０の使用状態を示す説明図である。以下、ころ検査装置３０の使用方法について図４及び図５を参照しながら説明する。
ころ検査装置３０によりころ３の整列及び欠品検査を行わないときには、図４に示すように、シリンダ３４は、その内部のエア圧により付勢部材３５の付勢力に抗して、伸長状態に保持されている。これにより、差し込み部２２は、図３（ａ）に示す差し込み前の状態に保持されている。
【００３５】
図４に示す状態から、ころ３の整列及び欠品検査を行う場合には、シリンダ３４の内部のエアを排出し、シリンダ３４を収縮可能な状態とする。そうすると、図５に示すように、ころ整列治具２０の支持部２１が、付勢部材３５の付勢力によって回動部３１の軸心Ｙ回りに下方へ回動するとともに、差し込み部２２が差し込み方向へ移動する。これにより、差し込み部２２は、図３（ｂ）に示す状態となり、上述のように複数のころ３を傾きが生じないように整列させることができる。
【００３６】
また、図５において、差し込み部２２が差し込み方向へ移動するときに、検出部３３は支持部２１の下方への移動量（差し込み部２２の上方向への移動量）を検出する。そして、その検出結果に基づいて、ころ３の欠品の有無について検査が行われる。例えば、差し込み部２２の移動量が閾値未満であれば、ころ３の欠品は無しという検査結果となり、差し込み部２２の移動量が閾値以上であれば、ころ３の欠品は有りという検査結果となる。
【００３７】
以上のように、本実施形態のころ検査装置３０によれば、駆動部３２によりころ整列治具２０の差し込み部２２を差し込み方向に移動させることで、複数のころ３の傾きが生じないように整列させることができる。また、差し込み部２２が差し込み方向に移動することで、検出部３３により差し込み部２２の移動量を検出することができるので、その検出結果に基づいてころ３の欠品の有無についても判定することができる。したがって、上記複数のころ３を整列させるときに、ころ３の欠品検査も同時に行うことができる。
【００３８】
なお、今回開示した実施形態は例示であって制限的なものではない。本発明の権利範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の構成と均等の範囲内での全ての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００３９】
１：シェル形総ころ軸受、２：外輪、３：ころ、３ａ：外周面、４ａ：軌道面、２０：ころ整列治具、２２：差し込み部、２３：第１側面、２４：第２側面、３０：ころ検査装置、３２：駆動部、３３：検出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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