(57)【要約】【課題】測定工程数の少ないシム厚推定方法の提供。【解決手段】段付き軸（２１）を備える軸受装置（２０）におけるシム厚推定方法である。スペーサ（２）をハウジング（２５）とケース本体（２６）とで挟ませる。厚みを増加させつつ厚みの増加量と荷重とを計測する増厚計測ユニット（１）を、ハウジング（２５）と軸受（２２）との間に配置する。増厚計測ユニット（１）の厚みを増加させて、ハウジング（２５）と軸受（２２）とを離間させる方向に荷重をかけつつ、増厚計測ユニット（１）の厚みと荷重とを測定する。測定された荷重が適正荷重の範囲に含まれる状態における増厚計測ユニット（１）の厚みの増加量Ｔ１３と、スペーサ（２）の厚みＬ１と、増厚計測ユニットの厚みの増加を開始したときの増厚計測ユニットの厚みＴ０とに基づいて、シムの適正シム厚Ｔ３を推定する。【選択図】図２
2016109584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の軸受で段付き軸の段部を挟み込み、前記一対の前記軸受を挟むようにハウジングとケース本体とを組み付け、前記ハウジングと前記軸受との隙間に適正荷重を生じさせるためにシムを挟ませている軸受装置におけるシム厚推定方法であって、
スペーサを前記ハウジングと前記ケース本体とで挟ませ、
厚みを増加させつつ厚みの増加量と荷重とを計測する増厚計測ユニットを、前記ハウジングと前記軸受との間に配置して、
前記増厚計測ユニットの厚みを増加させて、前記ハウジングと前記軸受とを離間させる方向に荷重をかけつつ、前記増厚計測ユニットの厚みと荷重とを測定し、
前記測定された荷重が前記適正荷重の範囲に含まれる状態における前記増厚計測ユニットの厚みの増加量Ｔ１３と、前記スペーサの厚みＬ１と、前記増厚計測ユニットの厚みの増加を開始したときの前記増厚計測ユニットの厚みＴ０と、に基づいて、前記シムの適正シム厚Ｔ３を推定するシム厚推定方法。
【請求項２】
前記適正シム厚Ｔ３は、次式から求められることを特徴とする請求項１に記載されるシム厚推定方法。
Ｔ３＝Ｔ１３―（Ｌ１―Ｔ０）
【請求項３】
前記増厚計測ユニットの厚みを前記スペーサの厚みに一致させた後で、前記増厚計測ユニットを前記ハウジングと前記軸受との間に配置することを特徴とする請求項１又は２に記載されるシム厚推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シム厚推定方法に関し、特に、軸受装置の内部において用いられるシムのシム厚推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
径方向に突き出る段部を有する段付き軸がある。このような段付き軸の段部を２つの軸受で挟み込み、この２つの軸受を挟むようにケースに保持させて、段付き軸の軸方向におけるずれを抑制させる軸受装置がある。ケースは、少なくとも２体のケース部材を合わせることにより、構成される。このような軸受装置では、シム（詰め物）を軸受とケースとの間に挟み込むことで、荷重を軸受と段付き軸の段部とに与え得る。この荷重により、段付き軸が軸方向にずれることを抑制することができる。
【０００３】
このような軸受装置の一例として、図５に示すように、段付き軸２１と、円錐ころ軸受２２、２３と、ケース２４とを有する軸受装置２０がある。ケース２４は、ハウジング２５とケース本体２６とを互いの合わせ面２５ａ、２６ａで合わせて、締結することにより、構成される。軸受装置２０では、シム２７を円錐ころ軸受２２と、ハウジング２５の内壁との間に挟み込むことで、荷重が段付き軸２１の段部２１ａ、円錐ころ軸受２２、２３に与えられる。この荷重は、シムの厚みによって、調整することができる。
【０００４】
適正荷重を与える場合のシムの厚み、つまり、適正シム厚を推定するシム厚推定方法が開発されている。例えば、本出願の発明者は、非特許文献１に開示されるように、第１の測定工程と第２の測定工程とを有するシム厚推定方法を開発した。
【０００５】
第１の測定工程では、荷重・隙間測定装置８１を用いる。荷重・隙間測定装置８１は、荷重・隙間測定装置８１自体の厚みを増加させつつ、荷重と荷重・隙間測定装置８１自体の厚みとを計測する。第１の測定工程では、荷重・隙間測定装置８１を用いて、望ましい荷重をハウジングとケース本体とを離間させる方向にかけたときの、ハウジングとケース本体との隙間を計測する。例えば、図７に示すように、段付き軸２１及び円錐ころ軸受２２、２３の代わりに荷重・隙間測定装置８１をケース２４の内側に配置する。荷重・隙間測定装置８１を用いて、ハウジング２５とケース本体２６との隙間を大きくするように荷重をかけつつ、ハウジング２５とケース本体２６との隙間を測定する。これにより、望ましい荷重をケース２４にかけたときの、ハウジング２５、ケース本体２６の隙間Ｔ９１を計測することができる。
【０００６】
第２の測定工程では、荷重を圧縮方向にかけつつ圧縮対象物の厚みを測定する荷重・厚み測定装置を用いて、望ましい荷重をケースにかけたときの、２つの軸受と段部とを合計した厚みを計測する。例えば、図８に示すように、円錐ころ軸受２２、２３及び段部２１ａを挟み込むように荷重・厚み測定装置８２を設置する。荷重・厚み測定装置８２を用いて、円錐ころ軸受２２、２３及び段部２１ａを軸方向に縮ませるように荷重をかけつつ、円錐ころ軸受２２、２３と段部２１ａとの軸方向における長さ、つまり、厚みを測定する。これにより、望ましい荷重を円錐ころ軸受２２、２３にかけたときの、円錐ころ軸受２２、２３と段部２１ａとの厚みＴ９２が計測される。
【０００７】
シム２７（図５参照）の適正シム厚Ｔ３は、下記の数式９を用いることによって、推定される。
Ｔ３＝Ｔ９１−Ｔ９２  …（数式９）
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】山本剛志著、「シム厚推定方法」、トヨタ技術公開集（発行番号２７３１４）、２０１４年５月３０日、Ｎｏ.２８１、ｐ１２７−１２８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
非特許文献１に開示されるシム厚推定方法は、２つの測定工程を含んでいる。より測定工程数の少ないシム厚推定方法が要求されている。
【００１０】
そこで、本発明は、上記した事情を背景としてなされたものであり、測定工程数の少ないシム厚推定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】
【００１１】
本発明にかかるシム厚推定方法は、
一対の軸受（例えば、円錐ころ軸受）で段付き軸の段部を挟み込み、前記一対の前記軸受を挟むようにハウジングとケース本体とを組み付け、前記ハウジングと前記軸受との隙間に適正荷重を生じさせるためにシムを挟ませている軸受装置におけるシム厚推定方法であって、
スペーサを前記ハウジングと前記ケース本体とで挟ませ、
厚みを増加させつつ厚みの増加量と荷重とを計測する増厚計測ユニットを、前記ハウジングと前記軸受との間に配置して、
前記増厚計測ユニットの厚みを増加させて、前記ハウジングと前記軸受とを離間させる方向に荷重をかけつつ、前記増厚計測ユニットの厚みと荷重とを測定し、
前記測定された荷重が前記適正荷重の範囲に含まれる状態における前記増厚計測ユニットの厚みの増加量Ｔ１３と、前記スペーサの厚みＬ１と、前記増厚計測ユニットの厚みの増加を開始したときの前記増厚計測ユニットの厚みＴ０と、に基づいて、前記シムの適正シム厚Ｔ３を推定する。
【００１２】
このような構成によれば、ハウジングとケース本体と段付き軸と軸受を組み付けた状態でシム厚を測定するので、一つの測定工程で行える。したがって、少ない測定工程でシム厚を推定することができる。
【００１３】
また、前記適正シム厚Ｔ３は、次式から求められることを特徴としてもよい。
Ｔ３＝Ｔ１３―（Ｌ１―Ｔ０）
また、前記増厚計測ユニットの厚みを前記スペーサの厚みに一致させた後で、前記増厚計測ユニットを前記ハウジングと前記軸受との間に配置することを特徴としてもよい。
【００１４】
このような構成によれば、シム厚を良好な精度で推定することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、測定工程数の少ないシム厚推定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】増厚計測ユニットとスペーサとを示す模式図である。
【図２】増厚計測ユニットとスペーサとを示す模式図である。
【図３】実施の形態１にかかるシム厚推定方法の一工程を示す模式図である。
【図４】実施の形態１にかかるシム厚推定方法の一工程を示す模式図である。
【図５】軸受装置を示す模式図である。
【図６】軸受装置を示す模式図である。
【図７】従来のシム厚推定方法における工程の一つを示す模式図である。
【図８】従来のシム厚推定方法における工程の一つを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施の形態１．
（シム及び軸受装置）
図５及び図６を参照して、実施の形態１にかかるシム厚推定方法の推定対象となるシムと、そのシムを備える軸受装置について説明する。図５及び図６は、軸受装置を示す模式図である。図５に示すように、軸受装置２０は、段付き軸２１と、円錐ころ軸受２２、２３と、ケース２４と、シム２７とを含む。
【００１８】
段付き軸２１は、段部２１ａと、段部２１ａの両端から軸方向に延びる軸部２１ｂとを有する。段部２１ａは、径方向において軸部２１ｂから突き出る形状を有する。段部２１ａは、軸部２１ｂよりも大きな径を有する。
【００１９】
円錐ころ軸受２２は、内輪２２ｃと、内輪２２ｃの外側に配置された複数の円錐ころ２２ａと、複数の円錐ころ２２ａの外側を囲む外輪２２ｂとを有する。円錐ころ軸受２２は、段部２１ａの一端に接するように、軸部２１ｂに配置される。
【００２０】
同様に、円錐ころ軸受２３は、内輪２３ｃと、内輪２３ｃの外側に配置された複数の円錐ころ２３ａと、複数の円錐ころ２３ａの外側を囲む外輪２３ｂとを有する。円錐ころ軸受２３は、段部２１ａの他端に接するように、軸部２１ｂに配置される。
【００２１】
ケース２４は、ハウジング２５と、ケース本体２６とを含む。ハウジング２５は合わせ面２５ａを有し、ケース本体２６は合わせ面２６ａを有する。合わせ面２５ａ、２６ａを突き合わせた後で、ハウジング２５とケース本体２６とを締結することで、ケース２４が形成される。ハウジング２５とケース本体２６とは、いずれも段付き軸２１の軸部２１ｂを挿入可能な挿入孔を有する。ケース本体２６の内側には、段付き軸２１と、円錐ころ軸受２２、２３とに加えて、別体の部品、例えば、ギヤなどを入れてもよい。
【００２２】
シム２７は、ハウジング２５と円錐ころ軸受２２との間に配置されており、具体的には、ハウジング２５と外輪２２ｂとの間に配置されている。シム２７は、例えば、所定の厚みを有する板状体である。シム２７の厚みは、シム２７をハウジング２５と円錐ころ軸受２２との間に配置していない場合のハウジング２５と円錐ころ軸受２２との隙間Ｔ１（図６参照）と比較して大きい。シム２７をハウジング２５と円錐ころ軸受２２との間に配置することで、荷重が円錐ころ軸受２２、２３と段部２１ａとに与えられる。
【００２３】
ここで、シム２７の適正シム厚Ｔ３（図５参照）と、ハウジング２５と円錐ころ軸受２２との隙間Ｔ１と、望ましい荷重、すなわち、適正荷重を円錐ころ軸受２２、２３に与えるための必要なシム厚の増加量Ｔ２（図示略）との関係は、下記の数式１により、推定される。
Ｔ３＝Ｔ１＋Ｔ２  …（数式１）
ここで、適正荷重は、所定の範囲を有してもよい。また、シム２７の適正シム厚Ｔ３は、適正荷重がハウジング２５と円錐ころ軸受２２とに生じたときのシム２７の厚みである。なお、シム２７の適正シム厚Ｔ３と、荷重のかかっていない状態、例えば、大気圧下におけるシム２７の厚みとの差は、軸受装置の実用上問題とならない大きさである。
【００２４】
（シム厚推定方法）
次に、図１〜４を参照して実施の形態１にかかるシム厚推定方法について説明する。図１及び図２は、増厚計測ユニットとスペーサとを示す模式図である。図３及び図４は、実施の形態１にかかるシム厚推定方法の測定工程の一工程を示す模式図である。
【００２５】
シム厚推定方法の測定工程では、図１に示すように、増厚計測ユニット１と、スペーサ２とを用いる。
【００２６】
増厚計測ユニット１は、ケース接触部１１と、軸受接触部１２とを含む。ケース接触部１１は、ハウジング２５（図５参照）の内壁面に荷重を加えるのに好適な形状を有するとよく、このような好適な形状は、例えば、ハウジング２５の内壁面に倣った形状である。軸受接触部１２は、円錐ころ軸受２２（図５参照）に荷重を加えるのに好適な形状を有するとよい。具体的には、軸受接触部１２は、外輪２２ｂの外縁を覆うような形状、例えば、外輪２２ｂの上面と接触する接触面１２ａと、外輪２２ｂの外周面を覆うように突き出る突出部１２ｂとを有する形状である。ケース接触部１１と軸受接触部１２とは、ハウジング２５とケース本体２６と比較して、高いヤング率を有すると好ましい。
【００２７】
増厚計測ユニット１は、ケース接触部１１と、軸受接触部１２とを、互いに離間又は接近させることで、増厚計測ユニット１自体の厚みを調整することができる。図１及び図２に示すように、増厚計測ユニット１自体の厚みは、例えば、厚さＬ１から厚さＬ２まで伸ばすことができる。なお、図１及び図２では、厚みの比較をするため、増厚計測ユニット１とスペーサ２とは、それぞれの厚さの起点が共通の一直線上に位置するように記載されている。増厚計測ユニット１は、ケース接触部１１と軸受接触部１２とを互いに離間又は接近させる機構を有してもよい。ケース接触部１１と軸受接触部１２とを離間又は接近させる機構は、一軸方向に伸縮可能なアクチュエータであり、例えば、電動ボールネジ、油圧シリンダ、空圧シリンダなどである。
【００２８】
増厚計測ユニット１は、増厚計測ユニット１自体の厚みを計測する厚み計測部（図示略）を有してもよい。厚み計測部は、例えば、ケース接触部１１と軸受接触部１２と間の距離を計測するセンサ（図示略）と、算出部（図示略）とを有する。算出部は、この計測した距離から、増厚計測ユニット１がケース接触部１１と軸受接触部１２とを互いに離間させた際のストローク量を算出する。このストローク量は、増厚計測ユニット１の厚みの増加量である。または、算出部は、この計測した距離と、ケース接触部１１と軸受接触部１２とのそれぞれの厚みとに基づいて、増厚計測ユニット１自体の厚みを算出してもよい。具体的には、増厚計測ユニット１自体の厚みは、ケース接触部１１におけるハウジング２５の内壁面と接触する上面１１ａと、軸受接触部１２の外輪２２ｂと接触する接触面１２ａとの距離である。増厚計測ユニット１は、情報処理機器等（図示略）に接続されて、情報処理機器等は、増厚計測ユニット１により計測された情報を使用者に表示する。
【００２９】
スペーサ２は、ハウジング２５とケース本体２６との間隔を維持できるようにその間に配置される。言い換えると、スペーサ２は、ハウジング２５とケース本体２６とに挟まれている。スペーサ２は、例えば、ハウジング２５の合わせ面２５ａ、ケース本体２６の合わせ面２６ａと同じ形状の断面形状を有する筒状体である。スペーサ２とハウジング２５とを、スペーサ２の一端と合わせ面２５ａとで締結し、スペーサ２とケース本体２６とを、スペーサ２の他端と合わせ面２６ａとで締結してもよい。スペーサ２は、ハウジング２５とケース本体２６と比較して、高いヤング率を有すると好ましい。
【００３０】
次に、シム厚推定方法について説明する。
図１に示すように、シム厚推定方法の測定工程に先立って、増厚計測ユニット１の厚みＴ０をスペーサ２の厚みＬ１に一致させるように調整してもよい。この調整を行うことで、後述する増厚計測ユニット１の厚みの調整をしなくとも、良好な精度でシム厚を推定することができる。
【００３１】
まず、図３に示すように、増厚計測ユニット１とスペーサ２とを、軸受装置２０に組み込む。具体的には、増厚計測ユニット１をハウジング２５と軸受２２の間に配置し、スペーサ２をハウジング２５とケース本体２６とで挟ませる。ここで、ハウジング２５と円錐ころ軸受２２との隙間Ｔ１１が、シム２７をハウジング２５と円錐ころ軸受２２との間に配置していない場合のハウジング２５と円錐ころ軸受２２との隙間Ｔ１（図６参照）と同じ距離になるように、増厚計測ユニット１の厚みを調整してもよい。
【００３２】
次いで、図４に示すように、増厚計測ユニット１の厚みを増加させて、ハウジング２５と円錐ころ軸受２２とを離間させる方向に荷重をかけつつ、増厚計測ユニット１の厚みと荷重とを測定する。具体的には、ケース接触部１１をハウジング２５側に移動させ、ハウジング２５に当ててハウジング２５に外方に向かって荷重をかけつつ、軸受接触部１２を円錐ころ軸受２２に当てて段部２１ａ側に荷重をかける。続いて、その荷重と増厚計測ユニット１の厚みの計測を開始する。ここで、ケース接触部１１のハウジング２５側への移動を開始したときの増厚計測ユニットの厚みはＴ０とする。荷重を高めながら長さを測定していき、測定された荷重が適正荷重の範囲に含まれる状態における増厚計測ユニット１の厚みの増加量Ｔ１３、すなわち、ストローク量Ｔ１３を計測する。
【００３３】
ここで、ストローク量Ｔ１３と、スペーサの厚みＬ１と、増厚計測ユニット１の厚みの増加を開始したときにおける増厚計測ユニット１の厚みＴ０とに基づいて、適正シム厚Ｔ３を推定することができる。
具体的には、適正シム厚Ｔ３は、下記の数式２を用いて、推定することができる。
Ｔ３＝Ｔ１３―（Ｌ１―Ｔ０）  …（数式２）
【００３４】
なお、ストローク量Ｔ１３と、増厚計測ユニット１とスペーサ２とを軸受装置２０に組み込んだときのハウジング２５と円錐ころ軸受２２との隙間Ｔ１１（図３参照）と、シム２７をハウジング２５と円錐ころ軸受２２との間に挟ませていない場合のハウジング２５と円錐ころ軸受２２との隙間Ｔ１（図６参照）とに基づいて、適正シム厚Ｔ３を推定することができる。
具体的には、適正シム厚Ｔ３は、下記の数式３を用いて、推定することができる。
Ｔ３＝Ｔ１３―（Ｔ１１―Ｔ１）  …（数式３）
上記した増厚計測ユニット１の厚みを調整した場合、下記の数式４を用いて、推定することができる。
Ｔ３＝Ｔ１３  …（数式４）
【００３５】
以上、実施の形態１にかかるシム厚推定方法によれば、ハウジングとケース本体と段付き軸と軸受とを組み付けた状態で測定を行うため、測定工程１つと少ない測定工程数で、シム厚を推定することができる。
【００３６】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、実施の形態１にかかるシム厚推定方法における軸受装置では円錐ころ軸受を用いたが、多種多様な軸受を用いてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１  増厚計測ユニット                      ２  スペーサ
２０  軸受装置                            
２１  段付き軸                            ２１ａ  段部
２２、２３  円錐ころ軸受                  
２５  ハウジング                          ２６  ケース本体
２７  シム
【図１】
2016109584.tif 000003
【図２】
2016109584.tif 000004
【図３】
2016109584.tif 000005
【図４】
2016109584.tif 000006
【図５】
2016109584.tif 000007
【図６】
2016109584.tif 000008
【図７】
2016109584.tif 000009
【図８】
2016109584.tif 000010