(57)【要約】【課題】車輪用転がり軸受装置の組立て前後の固有値周波数を測定し、この固有値周波数の変化量から転動体の予圧すきまの変化量を精度良く求めることにある。【解決手段】車輪用転がり軸受装置のハブユニット１０は外輪部１８と内輪部２０との間にボール２２が配され、内輪部１８がハブ軸部１４の端部のかしめ加工により固定されて組付けられている。その予圧すきま測定方法は、予め、当該車輪用転がり軸受装置がとる構造形態におけるボール２２の予圧すきま量の変化量に対する固有値周波数の変化量の固有特性を求めておき、測定対象の個々の車輪用転がり軸受装置について、前記ハブ軸部１４の端部のかしめ加工前と加工後の固有値周波数を測定し、このかしめ加工前後の固有値周波数の変化量から前記予め求めた固有特性に基づいて転動体のかしめ加工前後の予圧すきまの変化量を測定する。【選択図】図１
2009248595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外輪部と内輪部との間に転動体が配され、内輪部がハブ軸部の端部のかしめ加工により固定されて組付けられる車輪用転がり軸受装置の予圧すきま測定方法であって、
当該車輪用転がり軸受装置がとる構造形態における転動体の予圧すきま量の変化量に対する固有値周波数の変化量の固有特性を予め求めておき、
測定対象の個々の車輪用転がり軸受装置について、前記ハブ軸部の端部のかしめ加工前と加工後の固有値周波数を測定し、このかしめ加工前後の固有値周波数の変化量から前記予め求めた固有特性に基づいて転動体のかしめ加工前後の予圧すきまの変化量を測定することを特徴とする車輪用転がり軸受装置の予圧すきま測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の車輪用転がり軸受装置の予圧すきま測定方法であって、
前記外輪部と内輪部との間に配される転動体はボールからなり、該ボール列は二列に配列されている複列アンギュラ玉軸受であることを特徴とする車輪用転がり軸受装置の予圧すきま測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車輪用転がり軸受装置の予圧すきま測定方法に関する。更に詳しくは、外輪部と内輪部との間に転動体が配され、内輪部がハブ軸部の端部のかしめ加工により固定されて組付けられる車輪用転がり軸受装置の予圧すきま測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車の車輪用転がり軸受装置は、外輪と内輪との間にボールの転動体が複数列配列されて構成される。この場合、転動体は外輪と内輪の転動面に対して負のすきまが与えられた状態として組立てられる。この転動体に対する予圧すきま量の設定は、通常は内輪を軸方向に締め付けることにより行われる。
内輪の軸方向の締め付けは、ハブ軸部の軸部に対して軸方向に締め付けることにより行われるものであり、ナットの螺合締め付けにより行われる方法もあるが、最近では、ハブ軸部の軸部端部を内輪に対してかしめ加工することにより行う方法がとられるようになった。
かしめ加工により組立てられる転がり軸受装置の負の予圧すきま量を測定する方法としては、例えば、下記特許文献１による方法がある。この測定方法は、かしめ加工により組立てられた外輪を回転させると、その回転トルクが予圧状態に応じて変動することから、組立て後の外輪の回転トルクにより予圧すきま量を測定するものである。
【０００３】
なお、車輪用転がり軸受装置における負の予圧すきま量の管理は、周知の如く、重要なものである。すなわち。もし、予圧すきま量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が振動して騒音が発生する等の事態に至る恐れもある。また、逆に、予圧すきま量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する恐れもある。したがって、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、所望の適正な予圧すきま量が付与されているかどうかを正確に確認する必要があり、適正な予圧すきま量範囲に管理することは重要となっている。
【特許文献１】特開平１１−４４３１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したような従来の測定方法によれば、かしめ加工により組立てられた転がり軸受装置の一応の予圧すきま量は測定することできるが、精度に欠けるものであった。
すなわち、上述したような回転トルクによる予圧すきまの測定方法の場合、回転トルクに影響する要因が予圧すきま以外にも、転がり軸受装置に取付けられた密封装置の摺動抵抗や、グリースなどの潤滑剤の攪拌に伴う攪拌抵抗などがあり、これらの要因による回転トルクも加味されるため、純粋な予圧のみによる回転トルクではなく、転動体の軌道面に対する正確な負のすきまを測定していることにはならなかった。
【０００５】
そこで、本発明者らは、製品のバラツキに影響されない予圧すきま量の測定要素の研究に着目し、鋭意研究した結果、製品のバラツキの有無にかかわりなく、車両用転がり軸受装置がとる構造形態毎に、転動体の予圧すきまの変化量と当該転がり軸受装置の固有値周波数の変化量には一定の比例関係があることを見出した。
而して、本発明が解決しようとする課題は、車輪用転がり軸受装置の組立て前後の固有値周波数を測定し、その固有値周波数の変化量から転動体の予圧すきまの変化量を精度良く求めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するために、本発明に係る車輪用転がり軸受装置の予圧すきま測定方法は次の手段をとる。
先ず、本発明の第１の発明は、外輪部と内輪部との間に転動体が配され、内輪部がハブ軸部の端部のかしめ加工により固定されて組付けられる車輪用転がり軸受装置の予圧すきま測定方法であって、当該車輪用転がり軸受装置がとる構造形態における転動体の予圧すきま量の変化量に対する固有値周波数の変化量の固有特性を予め求めておき、測定対象の個々の車輪用転がり軸受装置について、前記ハブ軸部の端部のかしめ加工前と加工後の固有値周波数を測定し、このかしめ加工前後の固有値周波数の変化量から前記予め求めた固有特性に基づいて転動体のかしめ加工前後の予圧すきまの変化量を測定するものである。
【０００７】
この第１の発明によれば、次のようにして車輪用転がり軸受装置のかしめ加工前後の予圧すきまの変化量を求めることができる。
先ず、予め、車輪用転がり軸受装置がとる構造形態における転動体の予圧すきま量の変化量に対する固有値周波数の変化量の固有特性を求めておく、この固有特性が本発明者らが鋭意研究した結果、見出したものである。
上記により求めた固有特性に基づき、測定対象の個々の車輪用転がり軸受装置について、ハブ軸部端部のかしめ加工前と加工後の固有値周波数を測定して、かしめ加工前後の固有値周波数の変化量を求め、この固有値周波数の変化量からかしめ加工前後の転動体の予圧すきまの変化量を測定することができる。この求められる変化量は、かしめ加工前後における予圧すきま量の絶対値を測定するものではなく、かしめ加工により転動体に対する負の予圧すきま量がどの程度進行したのかのレベルを示すものである。
【０００８】
次に、本発明の第２の発明は、上記第1の発明の車輪用転がり軸受装置の負すきま測定方法であって、外輪部と内輪部との間に配される転動体はボールからなり、このボール列は二列に配列されている複列アンギュラ玉軸受であることを特徴とする。
この第２の発明によれば、普通には車輪用転がり軸受装置の転動体はボールが用いられており、かつ、このボールは軸方向に２列配列された構成のものであるので、かかる構成の複列アンギュラ玉軸受からなる車輪用転がり軸受装置について予圧すきま測定を精確に行うことができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の車輪用転がり軸受装置の負すきま測定方法は上述した手段をとることにより次の効果を得ることができる。
先ず、上述した第１の発明によれば、車輪用転がり軸受装置の組立て前後の固有値周波数を測定し、その固有値周波数の変化量から転動体の予圧すきま量の変化量を精度良く求めることができる。
次に、上述した第２の発明によれば、上述した第１の発明による測定を、車輪用転がり軸受装置として普通に構成される複列アンギュラ玉軸受に適用して、その測定を精度良く行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明に係る測定方法を実施するための最良の形態の一実施例を、図面を用いて説明する。なお、この実施例では、ハブユニットに備えられる転がり軸受がいわゆる複列アンギュラ玉軸受となっている。
図１は本発明にかかる測定方法を適用する一実施例の複列転がり軸受からなるハブユニットを示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は断面図を示す。
ハブユニット１０はハブ１２のハブ軸部１４の外周に転がり軸受１６が構成されてなっている。転がり軸受１６は外輪部１８と内輪部２０との間に転動体としてのボール２２が介在されて構成されている。ボール２２は軸方向に２列に配列されている。各列のボール２２はそれぞれ保持ケージにより保持されて配列されている。
【００１１】
外輪部１８は、後述する内輪部２０を形成するハブ軸部１４を挿入することのできる概略円筒状部材として形成されている。図１（Ｂ）で見て、円筒の内周面の上下位置には２列に配設されるボール２２の転動面が形成されている。また、円筒の外周面の上方位置にはフランジ２４が一体的に形成されている。このフランジ２４は車体側部材の懸架装置のナックルアームに取付けられ、これによりハブユニット１０が車体側に支持される。
内輪部２０は、この実施例では、ハブ軸部１４自体の外周面と、別に独立構成部品として形成した内輪部材２６とによって構成されている。詳細には、図１（Ｂ）で見て、下方位置に配列されるボール２２の転動面を形成する内輪部２０はハブ軸部１４の外周面により直接形成される構成となっており、上方位置に配列されるボール２２の転動面を形成する内輪部２０は別途形成された内輪部材２６の外周面で構成されている。内輪部材２６はハブ軸部１４に外嵌する筒状形状とされており、ハブ軸部１４に嵌合して取付けられる。
内輪部材２６が嵌合されて取付けられるハブ軸部１４ａ部分は、その外径が内輪部材２６が嵌合する厚み分だけ小径に形成されており、嵌合先端部が断面で見て段付き２８形状となっている。
なお、ハブ軸部１４の他端側（図１（Ｂ）で下方）には、フランジ３０が径方向に延出して形成されている。このフランジには、周知の如く、図示を省略したブレーキディスクや車輪が取付けられる。
【００１２】
ハブユニット１０として組立てるための外輪部１８と内輪部２０の組付けは、図１（Ｂ）で見て、先ず、内輪部２０としてのハブ軸部１４と外輪部１８との間に上下２列にボール２２を配列した状態とする。この状態で、ハブ軸部１４の端部の小径のハブ軸部１４ａに別部品として形成した内輪部材２６を嵌合させて、ハブ軸部１４ａの端部を内輪部材２６の端面に対してかしめ加工する。このかしめ加工によりハブ軸部１４が回転可能状態として組み付けられる。かしめ加工された後の状態が図１（Ｂ）にハブ軸部１４ａを実線で示す状態である。
この組立てにおけるハブ軸部１４ａの端部のかしめ加工は、内輪部材２６を小径のハブ軸部１４ａの段付き２８に対して圧し込む、いわゆる軸方向へ荷重をかける加工として行われる。この加工によりボール２２の外輪部１８及び内輪部２０の転動面に対する予圧すきまは、いわゆる予圧が与えられた負のすきまとなる。
【００１３】
次に、上記ハブユニット１０として組込まれた転がり軸受１６の予圧すきまを測定する方法を説明する。
先ず、上記ハブユニット１０に組込まれる転がり軸受の構造形態の基準となる転がり軸受（以下この基準の転がり軸受を意味する場合は１６Mの符号を付する）を準備する。この基準の転がり軸受１６Mについて内輪部材２６を徐々に軸方向に圧し込んでいく、この圧し込んでいく軸方向の各位置において、その各位置における固有値周波数Ｈｚを測定すると共に、その各位置におけるボール２２の負のすきま量μｍを測定し、これら測定値から固有値周波数の変化量と負の予圧すきまの変化量との比例関係の固有特性を求める。この固有特性を定性的に示したのが、図２の線図である。
なお、上記における基準の転がり軸受１６Mの軸方向への内輪部材２６の圧し込み各位置における固有値周波数と負のすきま量の測定は次のようにして行うのが良い。図１（Ｂ）におけるハブ軸部１４ａの端部をかしめ加工により圧し込むのを、基準の転がり軸受１６Ｍではナットによるねじ締め付け構成として、ナットの締め付け量をボールの転動面に対する負のすきま量の増加量として測定するとともに、その各締め付け位置において固有値周波数を測定する。
【００１４】
固有値周波数の測定は、図１の外輪部１８のフランジ２４をハンマーリングで振動を与え、対称位置で加速度をピックアップして、その固有値周波数を測定する。この実施例の場合は、図１に黒三角印で示すＫ点がハンマリング位置であり、黒丸印で示すＰ点が加速度ピック位置である。Ｋ点位置とＰ点位置とは１８０度離れた対称位置となっている。なお、この両点の位置はこの実施例の位置に限定されるものではなく、適宜可能な位置に設定すれば良いものである。例えば、この実施例では、両点位置を外輪部１８のフランジ２４に設定したが、ハブ１２のフランジ３０に設定しても良い。
上記のようにして測定された固有値周波数と負の予圧すきま量に基づいて本発明者らは鋭意研究した結果、その固有値周波数の変化量と負の予圧すきまの変化量には、転がり軸受のとる構造形態毎に一定の比例関係にあることを見出したものである。これは、転がり軸受は外輪部、ボール、内輪部間にバネ系が成立しており、予圧すきま量の変化によってバネ定数も変化する事に着目し、外輪部もしくは内輪部の固有値周波数から予圧すきま量の変化を測定できることを見出したものである。この考え方の基に上記両者の関係を定性的に線図として示したのが図２の固有特性線図である。この図２の固有特性線図に示すように、固有値周波数変化量Ｘｃが大きければ大きいほど負の予圧すきま変化量Ｙｃも大きくなる関係にある。この線図の傾きは転がり軸受がとる構造形態が異なれば異なった傾きになるものである。
【００１５】
基準となる転がり軸受１６Mにより測定した固有特性線図より、測定対象とする個々の転がり軸受１６におけるかしめ加工前後の固有値周波数Ｘを測定することにより予圧すきま変化量Ｙｃを精度良く求めることができる。その方法を順次説明する。
先ず、かしめ加工前の測定対象とする転がり軸受１６を備えたハブユニット１０をかしめ加工する加工装置台にセットする。加工装置台にセットされた転がり軸受１６の内輪部材２６に対して、予め適宜手段により軸方向に圧し込み力をかけて、ボール２２の転動面における遊び等の転がり軸受１６の遊びすきまを無くしておく。この状態がかしめ加工の加工前状態である。この状態を図１（Ｂ）にハブ軸部１４ａの端部を破線で示した状態である。
次に、上記かしめ加工前状態の転がり軸受１６に対して、上述した基準の転がり軸受１６Mに対して測定したのと同じようにして固有値周波数を測定する。すなわち、図１において、外輪部１８のフランジ２４に黒三角印で示すＫ点をハンマーリングで振動を与え、対称位置の黒丸印で示すＰ点で加速度をピックアップして、その固有値周波数を測定する。これにより測定されたかしめ加工前の固有値周波数をＸ１（Ｈｚ）とする。
【００１６】
上記によりかしめ加工前の固有値周波数Ｘ１を測定した後、ハブ軸部１４ａの端部を内輪部材２６に対して予め定められた加圧に基づいてかしめ加工を行って、内輪部材２６を軸方向に圧し込んでボール２２の負の予圧すきまを増加させて加工を終了する。この状態がかしめ加工の加工後状態である。この状態が図１（Ｂ）にハブ軸部１４ａの端部を実線で示す状態である。
このかしめ加工の加工後状態で、再度、加工前状態の測定と同じようにして加工後状態の固有値周波数を測定する。すなわち、図１において、外輪部１８のフランジ２４に黒三角印で示すＫ点をハンマーリングで振動を与え、対称位置の黒丸印で示すＰ点で加速度をピックアップして、その固有値周波数を測定する。これにより測定されたかしめ加工後  の固有値周波数をＸ２（Ｈｚ）とする。
【００１７】
次に、上記により測定したかしめ加工前後の固有値周波数Ｘ１，Ｘ２から、かしめ加工前後のその固有値周波数変動量Ｘｃを求める。固有値周波数変動量Ｘｃは次式により求められる。
Ｘｃ（Ｈｚ）＝Ｘ２−X１・・・（１）
上記（１）式によりかしめ加工前後の固有値周波数変動量Ｘｃが求められると、上述した基準となる転がり軸受を測定して得られた図２に示す固有特定線図から、個々の測定対象とする転がり軸受１６の負の予圧すきま変化量を求めることができる。例えば、上記（１）式により求められた測定対象の転がり軸受１６の固有値周波数変動量Ｘｃが図２に示すＸｃ１であった場合には、線図上のａ点となり、ａ点に対応する負の予圧すきま変化量はＹｃ１（μｍ）となる。すなわち、かしめ加工前の遊びすきまを無くした状態からＹｃ１（μｍ）のすきま量だけ負のすきまが増大したことを測定できたことになる。同様にして、上記（１）式により求められた測定対象の転がり軸受１６の固有値周波数変動量Ｘｃが図２に示すＸｃ２であった場合には、線図上のｂ点となり、ａ点に対応するＹｃ２（μｍ）のすきま量だけ負のすきまが増大したことを測定できたことになる。
この測定された負のすきま変化量Ｙｃは製品の製造上のばらつきによるすきま変化量が除かれたものであり、精度の良い負のすきまを測定したことになるものである。
【００１８】
上記により測定される負のすきま量は、転動体としてのボール２２に対するかしめ加工前後で変化した負の予圧すきま変化量であり、かしめ加工後におけるハブユニット１０に組込まれた転がり軸受１６の絶対的な予圧すきま量を測定したものではない。絶対的なかしめ予圧すきま量の測定が必要な場合には、次のように追加測定すれば測定することができる。
この場合には、前述の加工装置台にセットされたかしめ加工の加工前状態で、先ず、当該加工前状態における転がり軸受１６の絶対的な予圧すきま量を測定する。このかしめ加工前の予圧すきまの測定は、ボール２２と転動面との間に荷重があまり作用していない状態の測定であることから、既存の測定方法でも比較的精度良くその予圧すきま量を測定することができるものである。例えば、特開２０００−９５６２号公報（前掲の特許文献２）に開示されているような測定方法で測定することができる。そして、このかしめ加工前状態で測定した予圧すきま量をＹｂとすると、この予圧すきま量Ｙｂに上記により測定したかしめ加工前後の予圧すきま変化量Ｙｃを加えたものが、かしめ加工後の絶対的な負の予圧かしめ量Ｙｔとして測定される。
Ｙｔ（−μｍ）＝Ｙｂ＋Ｙｃ・・・（２）
これにより測定された最終的製品としてのかしめ加工後の絶対的な負の予圧かしめ量Ｙｔは従来の測定方法により測定された予圧かしめ量に比べ、精度の良いものとなっている。すなわち、かしめ加工前後の予圧かしめ変化量は製品のバラツキの影響を受けないものであり、かしめ加工前に測定した絶対的な予圧すきま量は前述したように比較的精度良く測定できるものであることから、トータルとして測定されるかしめ加工後の絶対的な負の予圧かしめ量も精度の良いものとなっている。
【００１９】
図３はかしめ加工後の固有値周波数のみで負の予圧すきま量を測定する場合の予圧すきま量のばらつきを説明するための線図である。この線図の２本の線は製品のバラツキによるばらつき幅を表わしている。今、かしめ加工後に測定される固有値周波数をＸ２とすると、図３の線図から分かるように負の予圧すきま量はＹｔ１からＹｔ２の幅の範囲にあることになり、その測定対象とする個々の転がり軸受１６の負の予圧すきま量を精確に把握することができない。これに対して上述の測定方法で測定した場合には、このＹｔ１からＹｔ２の幅の中の特定の点として測定することができ、精度良く測定することができるものである。
したがって、測定対象とする個々の転がり軸受の最終製品としての合否判断も精度良く行うことができる。その結果、製品の予圧すきまのばらつきの縮小につながり、製品間の性能ばらつきの縮小が可能となる。
なお、最終製品としての合否判断はかしめ加工後の絶対的な負の予圧すきま量により判断するものであるが、場合によってはかしめ加工前後の予圧すきま変化量Ｙｃ又はかしめ加工前状態の予圧すきま量Ｙｂで判断しても良い。すなわち、かしめ加工前後における固有値周波数の変化量から求めた予圧すきま量の変化量自体の数値が異常な数値であれば、その段階で事前に製品としての不合格を判断することもできる。同様に、適宜方法で求めたかしめ加工前の予圧すきま量の絶対的数値が異常な数値であれば、その段階で事前に製品としての不合格を判断することもできる。
【００２０】
以上、本発明の一実施例の測定方法について説明したが、本発明はその他各種の実施形態が考えられるものである。
例えば、上記の実施例では、いわゆる複列アンギュラ玉軸受の構造形態の負の予圧すきま量を測定する場合について説明したが、対象とする転がり軸受はその他周知の各種の転がり軸受に適用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】一実施例の複列転がり軸受のハブユニットを示し、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は断面図である。
【図２】固有値周波数変化量と予圧すきま変化量の関係を示す固有特性線図である。
【図３】加工後の絶対的固有値周波数に対する予圧すきま量のばらつきを示す線図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０    ハブユニット
１２    ハブ
１４    ハブ軸部
１４ａ  小径部
１６    転がり軸受
１８    外輪部
２０    内輪部
２２    ボール（転動体）
２４    フランジ
２６    内輪部材
２８    段付き
３０    フランジ
Ｘ      固有値周波数
Ｘｃ    固有値周波数変化量
Ｙ      予圧すきま量
Ｙｃ    予圧すきま変化量
Ｋ点    ハンマリング位置
Ｐ点    加速度ピック位置
【図１】
2009248595.tif 000003
【図２】
2009248595.tif 000004
【図３】
2009248595.tif 000005