(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シェル形針状ころ軸受における外輪の外周面を嵌合させるための嵌合面を内周に有する円筒形状の測定部と、
前記測定部に対して軸方向に隣接して設けられ、前記測定部よりも外径及び重量の大きいベース部と、を備え、
前記測定部は、針状ころを組み込んだ前記外輪を前記嵌合面に嵌合させたときの前記測定部の拡径量が、前記外輪を実際の装着対象に嵌合させたときの前記装着対象の拡径量と同一となるような径方向の剛性を有している、シェル形針状ころ軸受用リングゲージ。
【請求項２】
前記嵌合面は、前記装着対象に対する前記外輪の軸方向の嵌合長さと同一の軸方向の長さを有している、請求項１に記載のシェル形針状ころ軸受用リングゲージ。
【請求項３】
前記測定部は、前記嵌合面が内周に形成された厚肉部と、前記厚肉部と前記ベース部との間に形成され、前記厚肉部よりも径方向に薄く形成された薄肉部とを有している、請求項１又は２に記載のシェル形針状ころ軸受用リングゲージ。
【請求項４】
前記薄肉部は、前記厚肉部よりも内径が大きく形成されている、請求項３に記載のシェル形針状ころ軸受用リングゲージ。
【請求項５】
前記ベース部は、円環状に形成されるとともに、内周面の内径が前記嵌合面の内径と同一寸法に形成されている、請求項１〜４のいずれかに記載のシェル形針状ころ軸受用リングゲージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シェル形針状ころ軸受用リングゲージに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両の操舵系に用いられる複数本のシャフトの端部同士や、車両の駆動系に用いられる複数本のシャフトの端部同士は、十字軸継手を介して互いに連結されている（例えば、特許文献１参照）。この十字軸継手は、例えば、図１に示すように、胴体部１６から四方へ十字状に突出する４本の軸部１７を有する十字軸１４と、各軸部１７に取り付けられるシェル形針状ころ軸受１３と、シェル形針状ころ軸受１３の外輪２１が取り付けられるヨーク１１，１２とを備えている。
【０００３】
シェル形針状ころ軸受１３の外輪２１は、円筒形状に形成された外輪本体２４と、外輪本体２４の軸方向の一端を塞ぐ閉塞部２５とを備えた有底円筒形状に形成されている。そして、外輪本体２４の外周面がヨーク１１，１２の軸受孔１１ｂ，１２ｂに嵌合されることによって、シェル形針状ころ軸受１３がヨーク１１，１２に装着される。
【０００４】
この種のシェル形針状ころ軸受１３における外輪２１は、薄肉の板材のプレス加工によって形成されるため寸法にばらつきが生じ易い。そのため、シェル形針状ころ軸受１３は、複数の針状ころ２２を組み込んだ状態で外輪２１をリングゲージ１３１（図５参照）と呼ばれる治具に嵌合し、外輪２１の外径を拘束した状態で複数の針状ころ２２に内接する円の直径（内接円径）Ｄ０を測定することによって寸法精度が評価されている。
【０００５】
リングゲージ１３１は円環状に形成され、その内径が十字軸継手１０のヨーク１１，１２に形成された軸受孔１１ｂ，１２ｂの内径と略同一となるように形成されている。したがって、リングゲージ１３１の内周面に外輪２１を嵌合させた状態で内接円径Ｄ０を測定することで、実際の装着対象であるヨーク１１，１２に装着した状態を想定した寸法精度の評価を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
シェル形針状ころ軸受に用いられるリングゲージは、繰り返しの使用に耐える耐久性が求められるため、剛性や耐摩耗性の高い材料、例えば工具鋼を用いて形成されている。一方、実際にシェル形針状ころ軸受が取り付けられるヨークは、通常、リングゲージよりも剛性が低い。その結果、リングゲージに装着して測定したシェル形針状ころ軸受の内接円径と、実際にヨークに装着した場合のシェル形針状ころ軸受の内接円径との差が大きくなる場合がある。特に、剛性の高いリングゲージによって外輪の外径が拘束された状態で測定されたシェル形針状ころ軸受の内接円径は、剛性の低いヨークに装着したシェル形針状ころ軸受の内接円径よりも小さくなる傾向にある。そのため、内接円径が寸法公差内と評価されたシェル形針状ころ軸受であっても、ヨークに装着したときにシェル形針状ころ軸受と十字軸の軸部との間の隙間が大きくなり、ガタが発生するおそれがある。
【０００８】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、リングゲージを用いて測定したシェル形針状ころ軸受の内接円径と、実際の装着対象に装着したときのシェル形針状ころ軸受の内接円径との乖離を少なくし、実際の装着対象にシェル形針状ころ軸受を装着したときのガタの発生を防止することができる、シェル形針状ころ軸受用のリングゲージ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】
【０００９】
本発明は、シェル形針状ころ軸受の外輪の外周面を嵌合させるための嵌合面を内周に有する円筒形状の測定部と、
前記測定部に対して軸方向に隣接して設けられ、前記測定部よりも外径及び重量の大きいベース部と、を備え、
前記測定部は、針状ころを組み込んだ前記外輪を前記嵌合面に嵌合させたときの前記測定部の拡径量が、前記外輪を実際の装着対象に嵌合させたときの前記装着対象の拡径量と同一となるような径方向の剛性を有している。
【００１０】
この構成によれば、リングゲージの測定部にシェル形針状ころ軸受の外輪を嵌合させた状態で測定した内接円径と、ヨーク等の実際の装着対象にシェル形針状ころ軸受の外輪を嵌合させたときの内接円径との乖離を少なくすることができる。そのため、前記装着対象に嵌合させたシェル形針状ころ軸受に軸を挿入した場合のガタの発生を抑制することができる。なお、上記構成において、測定部と装着対象との拡径量が「同一」というのは、双方の拡径量が完全に同一である場合だけでなく、実質的に同一とみなすことができる場合も含む。例えば、双方の拡径量の差が内接円径の寸法公差内に収まる程度に、双方の「拡径量」が接近している場合等も含む。
【００１１】
また、リングゲージは、測定部よりも外径及び重量の大きいベース部を備えているので、例えば、測定部に嵌合されたシェル形針状ころ軸受の内部に、内接円径を測定するためのピンゲージを挿入し、このピンゲージをシェル形針状ころ軸受から抜き取るときの荷重が所定の値である場合に当該ピンゲージの外径を内接円径として測定する手法を採用する場合に、リングゲージのベース部を利用して前記荷重を設定することが可能となる。また、ベース部は、測定部よりも外径が大きく形成されるので、ベース部を把持した状態でリングゲージを取り扱うことができ、リングゲージの操作性を高めることができる。
【００１２】
前記嵌合面は、前記装着対象に対する前記外輪の軸方向の嵌合長さと同一の軸方向の長さを有していることが好ましい。
このような構成によって、実際の装着対象に外輪を嵌合する状態により近い状態でシェル形針状ころ軸受の内接円径を測定することができる。なお、嵌合面の軸方向長さと、装着対象に対する外輪の軸方向の嵌合長さとが「同一」というのは、両者が完全に同一である場合に限らず、実質的に同一とみなすことができる場合も含む。例えば、装着対象に対する外輪の軸方向の嵌合長さが、シェル形針状ころ軸受の周方向で変化するような場合、嵌合面の軸方向長さを前記嵌合長さの平均値に設定することも前記「同一」に含まれる。
【００１３】
（１）前記測定部は、前記嵌合面が内周に形成された厚肉部と、前記厚肉部と前記ベース部との間に形成され、前記厚肉部よりも径方向に薄く形成された薄肉部とを有していることが好ましい。
この構成によれば、ベース部の剛性が、厚肉部の拡径量に影響を及ぼしてしまうことを薄肉部によって抑制することができる。
【００１４】
（２）前記薄肉部は、前記厚肉部よりも内径が大きく形成されていることが好ましい。
このような構成によって、測定部のうち厚肉部の内周面（嵌合面）のみに外輪を嵌合させることができ、厚肉部における嵌合面の軸方向の長さを、実際の装着対象に対する外輪の嵌合長さと同一に設定することが容易になる。
【００１５】
（３）前記ベース部は、円環状に形成されるとともに、内周面の内径が前記嵌合面の内径と同一寸法に形成されていることが好ましい。
この構成によれば、ベース部の内周面を基準面として、測定部に嵌合されたシェル形針状ころ軸受の各種寸法、例えば外輪の内径等を測定することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、リングゲージを用いて測定したシェル形針状ころ軸受の内接円径と、実際の装着対象に装着したシェル形針状ころ軸受の内接円径との乖離を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】十字軸継手を示す正面図（一部断面図）である。
【図２】シェル形針状ころ軸受の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るリングゲージの断面図である。
【図４】図３の要部を拡大して示す断面図である。
【図５】従来技術のリングゲージを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は、十字軸継手を示す正面図（一部断面図）である。この十字軸継手１０は、例えば車両の操舵車輪を操舵するための操舵装置に適用されており、コラムシャフトとインターミディエイトシャフトとの間、及びインターミディエイトシャフトとステアリングシャフトとの間等の、互いに連結される２本のシャフトの間に設けられている。
【００１９】
十字軸継手１０は、互いに連結される２本のシャフトのうち、一方のシャフトの端部に固定されるヨーク１１と、他方のシャフトの端部に固定されるヨーク１２と、各ヨーク１１，１２に取り付けられる針状ころ軸受１３と、針状ころ軸受１３に装着される十字軸１４とを備えている。各ヨーク１１，１２は、炭素鋼等により形成され、二股状に形成されたアーム１１ａ，１２ａを備えている。各アーム１１ａ，１２ａには針状ころ軸受１３を嵌合させるための軸受孔１１ｂ，１２ｂが形成されている。
【００２０】
十字軸１４は、胴体部１６と、この胴体部１６の側面から四方へ十字状に突出した４つの軸部１７とを有している。十字軸１４は鋼製であり、胴体部１６と４つの軸部１７とは鍛造等により一体成形されている。そして、４本の軸部１７にぞれぞれ針状ころ軸受１３が装着される。
【００２１】
図２は、針状ころ軸受の断面図である。針状ころ軸受１３は、シェル形針状ころ軸受であり、外輪２１と、複数の針状ころ２２とを有している。外輪２１は、薄肉の鋼板をプレス加工することによって有底円筒形状に形成されている。具体的に、外輪２１は、円筒形状の外輪本体２４と、外輪本体２４の軸方向の一端部を塞ぐ閉塞部２５とを有している。外輪本体２４の内周には、軌道面２４ａが形成されている。外輪本体２４の軸方向他端部には、径方向内側に折り曲げられた折曲部２６が形成されている。この折曲部２６と閉塞部２５とによって外輪２１の内部に配置された針状ころ２２の軸方向の位置が保持される。
【００２２】
針状ころ２２は、軸受鋼等によって形成されており、その外周面２２ａが転動面とされている。複数の針状ころ２２は、外輪本体２４の軌道面２４ａに沿って周方向に並べて配列され、当該軌道面２４ａ上を転動する。また、図１に示すように、複数の針状ころ２２の内側には十字軸１４の軸部１７が挿入される。複数の針状ころ２２は、軸部１７の外周面１７ａを軌道面として当該軌道面１７ａ上を転動する。
【００２３】
シェル形針状ころ軸受１３は、ヨーク１１，１２の軸受孔１１ｂ，１２ｂに嵌合されることによって、複数の針状ころ２２に内接する円の直径、すなわち内接円径Ｄ０の寸法精度が得られる設計となっている。そのため、シェル形針状ころ軸受１３の製造段階において、ヨーク等の製品（装着対象）を想定したリングゲージと呼ばれる治具にシェル形針状ころ軸受１３を嵌合し、その内接円径Ｄ０を測定することによってシェル形針状ころ軸受１３の寸法精度が管理されるようになっている。
【００２４】
図３は、本発明の一実施形態に係るリングゲージの一部断面図である。
本実施形態のリングゲージ３１は、ヨーク１１，１２と比較して硬度が高い工具鋼等によって形成され、測定部３２と、ベース部３３とを備えている。測定部３２は、円筒形状に形成されている。測定部３２の軸方向一方側には、より径方向に厚く形成された厚肉部４１が設けられ、他方側には、より径方向に薄く形成された薄肉部４２が形成されている。
【００２５】
厚肉部４１の外径と薄肉部４２の外径とは同一寸法に形成されている。したがって、測定部３２は、一定の外径Ｄ１を有している。また、厚肉部４１の内径Ｄ２は、薄肉部４２の内径Ｄ３よりも小さい。厚肉部４１の内周面４１ａと薄肉部４２の内周面４２ａとの境界には段部４３が形成されている。厚肉部４１の内周面４１ａは、シェル形針状ころ軸受１３の外輪２１を嵌合させる嵌合面とされている。
【００２６】
図４にも示すように、この嵌合面４１ａの軸方向の長さＬ１は、シェル形針状ころ軸受１３が嵌合されるヨーク１１，１２の軸受孔１１ｂ，１２ｂ（図１参照）の軸方向長さ（外輪２１の嵌合長さ）と同一であり、シェル形針状ころ軸受１３の外輪２１の軸方向の長さＬ２よりも短く形成されている。なお、軸受孔１１ｂ，１２ｂの軸方向の長さが一定ではなく周方向に変化しているような場合には、その軸方向の長さの平均値と同一となるように、嵌合面４１ａの長さＬ１が設定される。
【００２７】
シェル形針状ころ軸受１３は、閉塞部２５の外面が厚肉部４１の軸方向の一端面と面一となるように厚肉部４１に嵌合される。この場合、薄肉部４２の内周面４２ａは、厚肉部４１に嵌合された外輪２１には接触せず、外輪２１との間に隙間Ｓが形成される。ただし、シェル形針状ころ軸受１３は、閉塞部２５の外面が厚肉部４１の軸方向一端面と面一にならないように厚肉部４１に嵌合される場合もあり得る。
【００２８】
嵌合面４１ａの内径Ｄ２は、ヨーク１１，１２の軸受孔１１ｂ，１２ｂの内径と同一とされている。したがって、針状ころ２２を組み込んだ外輪２１を厚肉部４１に嵌合させることによって、軸受孔１１ｂ，１２ｂに外輪２１を嵌合させたときと同じ状態を形成することができる。そして、測定部３２の厚肉部４１に外輪２１を嵌合させた状態で複数の針状ころ２２の内接円径Ｄ０を測定することで、シェル形針状ころ軸受１３の寸法精度が評価される。
【００２９】
具体的に、シェル形針状ころ軸受１３の内接円径Ｄ０は、図３に示すように、シェル形針状ころ軸受１３にピンゲージ３５を挿入することによって測定される。ピンゲージ３５は、例えば１μｍ単位で外径が異なるものが複数準備され、所定の条件でピンゲージ３５をシェル形針状ころ軸受１３に挿入することができた場合に、そのピンゲージ３５の外径を内接円径Ｄ０として測定する。
【００３０】
ベース部３３は、円環状に形成され、測定部３２の薄肉部４２に隣接して測定部３２と同心状に設けられている。ベース部３３の軸方向の長さＬ３は、測定部３２の軸方向の長さＬ４と略同一とされていてもよいし、略同一でなくてもよい。ベース部３３の外径Ｄ４は、測定部３２の外径Ｄ１よりも大きく形成されている。したがって、ベース部３３は、測定部３２よりも径方向外方へ突出している。ベース部３３は、軸方向の長さＬ３よりも径方向の肉厚が大きくなるように形成されている。
【００３１】
ベース部３３の内径Ｄ５は、測定部３２における厚肉部４１の内径Ｄ２と同一寸法とされている。ベース部３３の内周面３３ａと測定部３２の薄肉部４２の内周面との境界には段部４４が形成されている。したがって、リングゲージ３１は、内周面の軸方向の中間部に周方向に沿った凹溝４５が形成された形態となっている。ベース部３３の内周面３３ａは、嵌合面４１ａと同一の寸法精度で加工される。そして、ベース部３３の内周面３３ａは、測定部３２に嵌合された針状ころ軸受１３の各種寸法を測定するための基準面とされる。例えば、外輪２１の軌道面２４ａの内径や母線形状がベース部３３の内周面３３ａを基準として測定される。
【００３２】
ベース部３３の外周面３３ｂには滑り止め用のローレット加工が施されている。ベース部３３は、測定部３２よりも大径であり、測定部３２から径方向に突出しているので、リングゲージ３１を取り扱う際の把持部として好適に利用することができる。
また、ベース部３３は、リングゲージ３１に所定の荷重を与えるためのウエイトとしても機能している。本実施形態では、測定部３２に針状ころ軸受１３を嵌合した状態で、針状ころ軸受１３に外径の異なる複数のピンゲージ３５を順次挿入していき、複数の針状ころ２２にピンゲージ３５が接触した状態で、ベース部３３の荷重によってピンゲージ３５から針状ころ軸受１３が抜け落ちない場合と抜け落ちた場合との境界で用いられたピンゲージ３５の外径を針状ころ軸受１３の内接円径Ｄ０として測定するようになっている。
【００３３】
測定部３２は、ヨーク１１，１２の軸受孔１１ｂ，１２ｂに針状ころ軸受１３を嵌合させたときのヨーク１１，１２の拡径量と、測定部３２に針状ころ軸受１３を嵌合させたときの拡径量とが略同一となるように、径方向の剛性が設定されている。すなわち、測定部３２は、ヨーク１１，１２等の装着対象と略同一の径方向の剛性を有している。具体的には、ヨーク１１，１２の軸受孔１１ｂ，１２ｂに針状ころ軸受１３を嵌合したときにヨーク１１，１２に付与される径方向の負荷と、その負荷によるヨーク１１，１２の拡径量とを解析により求め、その拡径量と同一の量で測定部３２が拡径するように測定部３２の肉厚等が解析により求められる。
【００３４】
このように、測定部３２は、針状ころ軸受１３を嵌合させたときに、実際の装着対象に針状ころ軸受１３を嵌合させたときの拡径量と略同一の量で拡径するため、測定部３２に嵌合させた状態で測定した針状ころ軸受１３の内接円径Ｄ０と、装着対象に針状ころ軸受１３を嵌合させたときの内接円径Ｄ０との乖離を小さくすることができる。そのため、十字軸継手１０のヨーク１１，１２に針状ころ軸受１３を嵌合し、針状ころ軸受１３の内部に十字軸１４の軸部１７を挿入したときに、軸部１７と針状ころ２２との間に大きな隙間が生じることによって十字軸継手１０にガタが生じるのを防止することができる。特に、車両の操舵装置においては、十字軸継手１０にガタがあるとステアリング操作に悪影響を及ぼすため、本実施形態におけるリングゲージ３１を用いた寸法精度の管理がより有効である。
【００３５】
ベース部３３は、測定部３２よりも径方向に厚く形成され、測定部３２より剛性が高い。そのため、測定部３２は、ベース部３３の近傍においてベース部３３の影響を受けて剛性が高まる傾向にある。しかし、本実施形態では、針状ころ軸受１３が嵌合される厚肉部４１とベース部３３との間に薄肉部４２が形成され、薄肉部４２の剛性を厚肉部４１よりも低下させることによって、ベース部３３の剛性が厚肉部４１に与える影響を可及的に小さくしている。
【００３６】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において適宜変更できるものである。
例えば、測定部３２の薄肉部４２は、測定部３２の外周面に凹溝を形成することによって構成してもよい。ただし、上記実施形態のように、測定部３２の内周面に凹溝４５を形成することによって薄肉部４２を形成すると、厚肉部４１の嵌合面４１ａの軸方向の長さを、実際の装着対象に対する外輪２１の嵌合長さと同一寸法に設定し易くなるため、好適である。
【００３７】
本発明の針状ころ軸受１３の外輪２１は、有底円筒形状（クローズエンドタイプ）に限らず、軸方向両端が開放した円筒形状（オープンエンドタイプ）のものであってもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１１：ヨーク（装着対象）、１３：シェル形針状ころ軸受、２１：外輪、２２：針状ころ、２２ａ：外周面、３１：リングゲージ、３２：測定部、３３：ベース部、３３ａ：内周面、４１：厚肉部、４１ａ：内周面（嵌合面）、４２：薄肉部、Ｄ０：内接円径
【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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