(57)【要約】  アンギュラ玉軸受の接触角取得方法は、アンギュラ玉軸受１０の一方の軌道輪１２の回転数を検出する第１検出工程、アンギュラ玉軸受１０の玉１３の公転に伴う他方の軌道輪１１の変形を外部から検出する第２検出工程、及び、第１検出工程の検出結果と、第２検出工程の検出結果と、玉１３の諸元データとを用いて玉１３の接触角αを求める演算工程と、を含む。
2020196089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンギュラ玉軸受の一方の軌道輪の回転数を検出する第１検出工程、
前記アンギュラ玉軸受の玉の公転に伴う他方の軌道輪の変形を外部から検出する第２検出工程、及び、
前記第１検出工程の検出結果と、前記第２検出工程の検出結果と、前記玉に関する諸元データとを用いて前記玉の接触角を求める演算工程と、を含む、アンギュラ玉軸受の接触角取得方法。
【請求項２】
前記第２検出工程において、前記他方の軌道輪の変形がひずみゲージにより検出される、請求項１に記載のアンギュラ玉軸受の接触角取得方法。
【請求項３】
前記第２検出工程において、前記他方の軌道輪の変形が変位センサにより検出される、請求項１に記載のアンギュラ玉軸受の接触角取得方法。
【請求項４】
前記他方の軌道輪の変形の検出位置が、当該軌道輪のうち前記玉の軌道が形成されている面と反対である周面における、前記アンギュラ玉軸受の軸心に垂直で前記玉の中心を通る直線上の第１点と、前記他方の軌道輪の軌道と前記玉との接触点及び当該玉の中心を通る直線上の第２点との間の範囲内に設定されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のアンギュラ玉軸受の接触角取得方法。
【請求項５】
前記アンギュラ玉軸受が、
複列の外側軌道を有する外輪と、複列の内側軌道を有する内軸と、前記外側軌道と前記内側軌道との間に配置され、各軌道に接触角をもって接触する玉とを備え、前記内軸が、軸方向一方側の内側軌道を有する軸部材と、軸方向他方側の内側軌道を有しかつ前記軸部材にかしめ固定される内輪部材とを有する、車輪用軸受装置である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のアンギュラ玉軸受の接触角取得方法。
【請求項６】
前記第１検出工程、前記第２検出工程、及び前記演算工程が前記車輪用軸受装置の組み立て工程と並行して行われる、請求項５に記載のアンギュラ玉軸受の接触角取得方法。
【請求項７】
前記第１検出工程は、
前記アンギュラ玉軸受の前記一方の軌道輪の回転数を検出する工程と、
検出した当該一方の軌道輪の回転数と前記玉に関する諸元データと前記玉の接触角の設計値とを用いて、当該一方の軌道輪を回転させた場合の当該玉の公転に伴う前記他方の軌道輪の周期的な変位の周波数の推定値を、求める推定工程と、を含み、
前記第２検出工程は、前記他方の軌道輪の変形として、前記一方の軌道輪を回転させた状態で当該他方の軌道輪の変位をセンサによって外部から検出し、
前記演算工程は、
前記第２検出工程の検出結果を周波数解析する解析工程、
前記推定工程で求められた推定値に基づいて、前記解析工程における解析結果から前記他方の軌道輪の変位の周波数を決定する決定工程、及び、
前記決定工程で決定された周波数と前記一方の軌道輪の回転数と前記玉に関する諸元データとを用いて前記玉の接触角を求める演算工程、を含む請求項１〜６のいずれか一項に記載のアンギュラ玉軸受の接触角取得方法。
【請求項８】
前記演算工程において求められた接触角が、接触角の設計値の許容誤差範囲内に収まっているか否かを判定する判定工程を更に含む、請求項７に記載のアンギュラ玉軸受の接触角取得方法。
【請求項９】
外輪と、外輪の径方向内側に配置された内輪と、前記外輪と前記内輪との間に配置された複数の玉とを備えるアンギュラ玉軸受の接触角取得方法であって、
前記内輪を回転させた場合の玉の公転に伴う前記外輪の周期的な変位の周波数の推定値を、前記内輪の回転数と前記玉に関する諸元データと前記玉の接触角の設計値とを用いて求める推定工程、
前記内輪を回転させた状態で前記外輪の前記変位をセンサによって外部から検出する検出工程、
前記検出工程の検出結果を周波数解析する解析工程、
前記推定工程で求められた推定値に基づいて、前記解析工程における解析結果から前記外輪の変位の周波数を決定する決定工程、及び、
前記決定工程で決定された周波数と前記内輪の回転数と前記玉に関する諸元データとを用いて前記玉の接触角を求める演算工程と、を含む、アンギュラ玉軸受の接触角取得方法。
【請求項１０】
前記センサが、非接触センサである、請求項９に記載のアンギュラ玉軸受の接触角取得方法。
【請求項１１】
前記センサが、接触型センサであり、前記外輪に対して着脱可能に構成されている、請求項９に記載のアンギュラ玉軸受の接触角取得方法。
【請求項１２】
前記センサが前記外輪の変位を検出する範囲は、当該外輪の外面における、前記アンギュラ玉軸受の中心軸に垂直で前記玉の中心を通る直線上の第１点と、前記外輪の軌道と前記玉との接触点及び当該玉の中心を通る直線上の第２点との間の範囲と少なくとも一部が重複している、請求項９〜１１のいずれか１項に記載のアンギュラ玉軸受の接触角取得方法。
【請求項１３】
前記演算工程において求められた接触角が、接触角の設計値の許容誤差範囲内に収まっているか否かを判定する判定工程を更に含む、請求項９〜１２のいずれか１項に記載のアンギュラ玉軸受の接触角取得方法。
【請求項１４】
アンギュラ玉軸受である車輪用軸受装置の製造方法であって、
前記車輪用軸受装置は、
内周面の軸方向一方側及び軸方向他方側に形成されている第１の外側軌道及び第２の外側軌道を有する外輪と、
外周面に第１の内側軌道が形成されている軸部材及び当該軸部材の軸方向他方側の小径部に嵌合すると共に外周面に第２の内側軌道が形成されている内輪部材を有する内軸と、
前記第１の外側軌道と前記第１の内側軌道とに対して接触角を有して接触する複数の第１の玉と、
前記第２の外側軌道と前記第２の内側軌道とに対して接触角を有して接触する複数の第２の玉と、
を備えていて、
前記第１の内側軌道に前記複数の第１の玉を載せる工程、当該複数の第１の玉に前記第１の外側軌道が載るようにして前記軸部材と前記外輪とを組む工程、前記第２の外側軌道に前記複数の第２の玉を載せると共に、当該複数の第２の玉に前記内輪部材の前記第２の内側軌道が載るようにして当該内輪部材を前記小径部に嵌合させる工程、及び、前記軸部材の軸方向他方側の端部を径方向外方へ塑性変形させてかしめることによって当該内輪部材を当該軸部材に固定する固定工程、を含む組み立て工程と、
前記組み立て工程を経て前記車輪用軸受装置が組み立てられた状態で、又は、前記固定工程と並行して、前記接触角を求める接触角取得工程と、
を備え、
前記接触角取得工程で前記接触角を求める方法は、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のアンギュラ玉軸受の接触角取得方法である、製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、アンギュラ玉軸受の接触角取得方法及び車輪用軸受装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両においては車輪を支持するために車輪用軸受装置（ハブユニット）が用いられる（例えば、特許文献１参照）。車輪用軸受装置１１０は、図１５に示すように、外輪１１１と、内軸１１２と、外輪１１１と内軸１１２との間に複列に配置された玉１１３とを備える。各列の玉１１３は、外輪１１１及び内軸１１２に形成された軌道１１１ｂ，１１６ｅ，１１７ｅに所定の接触角αで接触する。したがって、車輪用軸受装置１１０は、玉１３が軌道１１１ｂ，１１６ｅ，１１７ｅに斜接するアンギュラ玉軸受である。【０００３】
内軸１１２は、軸方向一方側の軌道１１６ｅが形成された軸部材１６と、軸方向他方側の軌道１１７ｅが形成された内輪部材１１７とを有する。内輪部材１１７は、軸部材１１６に形成された小径部１１６ｃに嵌合するとともに、軸部材１１６の軸方向他方側の端部１１６ｄを径方向外方にかしめることによって小径部１１６ｃに固定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１５２４号公報
【発明の概要】
【０００５】
本開示のアンギュラ玉軸受の接触角取得方法は、アンギュラ玉軸受の一方の軌道輪の回転数を検出する第１検出工程、前記アンギュラ玉軸受の玉の公転に伴う他方の軌道輪の変形を外部から検出する第２検出工程、及び、前記第１検出工程の検出結果と、前記第２検出工程の検出結果と、前記玉に関する諸元データとを用いて前記玉の接触角を求める演算工程と、を含む。
【０００６】
本開示のアンギュラ玉軸受の接触角取得方法は、外輪と、外輪の径方向内側に配置された内輪と、前記外輪と前記内輪との間に配置された複数の玉とを備えるアンギュラ玉軸受の接触角取得方法であって、前記内輪を回転させた場合の玉の公転に伴う前記外輪の周期的な変位の周波数の推定値を、前記内輪の回転数と前記玉に関する諸元データと前記玉の接触角の設計値とを用いて求める推定工程、前記内輪を回転させた状態で前記外輪の前記変位をセンサによって外部から検出する検出工程、前記検出工程の検出結果を周波数解析する解析工程、前記推定工程で求められた推定値に基づいて、前記解析工程における解析結果から前記外輪の変位の周波数を決定する決定工程、及び、前記決定工程で決定された周波数と前記内輪の回転数と前記玉に関する諸元データとを用いて前記玉の接触角を求める演算工程と、を含む。
【０００７】
本開示は、アンギュラ玉軸受である車輪用軸受装置の製造方法であって、前記車輪用軸受装置は、内周面の軸方向一方側及び軸方向他方側に形成されている第１の外側軌道及び第２の外側軌道を有する外輪と、外周面に第１の内側軌道が形成されている軸部材及び当該軸部材の軸方向他方側の小径部に嵌合すると共に外周面に第２の内側軌道が形成されている内輪部材を有する内軸と、前記第１の外側軌道と前記第１の内側軌道とに対して接触角を有して接触する複数の第１の玉と、前記第２の外側軌道と前記第２の内側軌道とに対して接触角を有して接触する複数の第２の玉と、を備えていて、
前記第１の内側軌道に前記複数の第１の玉を載せる工程、当該複数の第１の玉に前記第１の外側軌道が載るようにして前記軸部材と前記外輪とを組む工程、前記第２の外側軌道に前記複数の第２の玉を載せると共に、当該複数の第２の玉に前記内輪部材の前記第２の内側軌道が載るようにして当該内輪部材を前記小径部に嵌合させる工程、及び、前記軸部材の軸方向他方側の端部を径方向外方へ塑性変形させてかしめることによって当該内輪部材１７を当該軸部材に固定する固定工程、を含む組み立て工程と、
前記組み立て工程を経て前記車輪用軸受装置が組み立てられた状態で、又は、前記固定工程と並行して、前記接触角を求める接触角取得工程と、を備え、
前記接触角取得工程で前記接触角を求める方法は、前記アンギュラ玉軸受の接触角取得方法である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１発明の第１の実施形態に係る接触角取得方法に使用するアンギュラ玉軸受の断面図である。
【図２】変形検出センサを示す説明図である。
【図３】回転検出センサ及び変形検出センサの出力結果を示すグラフである。
【図４】車輪用軸受装置の製造装置の一例を示す断面図である。
【図５】第１発明の第２の実施形態に係る接触角取得方法で使用する変形検出センサを示す説明図である。
【図６】第２発明の第１の実施形態に係る接触角取得方法に使用するアンギュラ玉軸受の断面図である。
【図７】変位検出センサを示す説明図である。
【図８】変位検出センサの検出結果を示すグラフである。
【図９】変位検出センサの検出結果を周波数解析したグラフである。
【図１０】第２発明の第２の実施形態に係る接触角取得方法で使用する変位検出センサを示す説明図である。
【図１１】車輪用軸受装置の製造装置の他の例を示す断面図である。
【図１２】図１１に示す製造装置の断面図である。
【図１３】図１１に示す製造装置の断面図である。
【図１４】図１１に示す製造装置の断面図である。
【図１５】アンギュラ玉軸受である車輪用軸受装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜本開示の発明が解決しようとする課題＞
図１５に示す車輪用軸受装置１１０を組み立てるとき、小径部１１６ｃに嵌合させた内輪部材１１７は、軸部材１１６の軸方向他方側の端部１１６ｄをかしめることによって軸方向一方側へ押圧される。この押圧の荷重によって軌道１１１ｂ，１１６ｅ，１１７ｅに対する玉１１３の接触角αが変動する。玉１１３の接触角αは、車輪用軸受装置１１０の剛性（予圧）や回転トルクに影響を与える。このため、接触角αが、設計で定められた適正な値（設計値）となるように車輪用軸受装置１１０を組み立てることが求められる。
【００１０】
しかしながら、組み立て後の車輪用軸受装置１１０において、軌道１１１ｂ，１１６ｅ，１１７ｅと１玉１３との接触部分は外輪１１１と内軸１１２との間に配置されるので、接触角αを直接測定することは困難である。外輪１１１と内軸１１２との間の軸方向両端部がシール部材１１８，１１９で覆われている場合、接触角αの測定は実質的に不可能である。そのため、現状では、車輪用軸受装置１１０の組み立て工程で軸部材１１６の端部１１６ｄをかしめる際の荷重を管理することによって接触角αを所望に設定している。しかしながら、この方法では、接触角αのばらつきが大きくなり、これが製品の品質にばらつきを生じさせる原因となっていた。
【００１１】
本開示は、組み立てられた状態のアンギュラ玉軸受であっても軌道に対する玉の接触角を取得することができる方法、及び、その方法を用いた車輪用軸受装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
＜本開示の発明の効果＞
組み立てた状態のアンギュラ玉軸受であっても軌道に対する玉の接触角を取得することができる。
【００１３】
＜本開示の発明の実施形態の概要＞
以下、本開示の発明の実施形態の概要を列記して説明する。
【００１４】
（第１発明について）
（１）本開示のアンギュラ玉軸受の接触角取得方法は、アンギュラ玉軸受の一方の軌道輪の回転数を検出する第１検出工程、前記アンギュラ玉軸受の玉の公転に伴う他方の軌道輪の変形を外部から検出する第２検出工程、及び、前記第１検出工程の検出結果と、前記第２検出工程の検出結果と、前記玉に関する諸元データとを用いて前記玉の接触角を求める演算工程と、を含む。
【００１５】
この接触角取得方法によれば、アンギュラ玉軸受の玉の公転に伴う軌道輪の変形を外部から検出し、その検出結果を用いて玉の接触角を求める。このため、アンギュラ玉軸受を組み立てた状態であっても玉の接触角を求めることができる。求められた接触角は、アンギュラ玉軸受の品質管理等に活用することができる。
【００１６】
（２）好ましくは、前記第２の検出工程では、前記他方の軌道輪の変形がひずみゲージにより検出される。
この構成によって、他方の軌道輪の変形を外部から検出することができる。
【００１７】
（３）好ましくは、前記第２の検出工程では、前記他方の軌道輪の変形が変位センサにより検出される。
この構成によって、他方の軌道輪の変形を外部から検出することができる。
【００１８】
（４）好ましくは、前記他方の軌道輪の変形の検出位置が、当該軌道輪のうち前記玉の軌道が形成されている面と反対である周面における、前記アンギュラ玉軸受の軸心に垂直で前記玉の中心を通る直線上の第１点と、前記他方の軌道輪の軌道と前記玉との接触点及び当該玉の中心を通る直線上の第２点との間の範囲内に設定されている。
この構成によって、変形の大きな範囲を対象として効率よく軌道輪の変形を検出することができる。
【００１９】
（５）好ましくは、前記アンギュラ玉軸受が、複列の外側軌道を有する外輪と、複列の内側軌道を有する内軸と、前記外側軌道と前記内側軌道との間に配置され、各軌道に接触角をもって接触する複数の玉とを備え、前記内軸が、軸方向一方側の内側軌道を有する軸部材と、軸方向他方側の内側軌道を有しかつ前記軸部材にかしめ固定される内輪部材とを有する車輪用軸受装置である。
【００２０】
（６）好ましくは、前記第１の検出工程、前記第２の検出工程、及び前記演算工程が前記車輪用軸受装置の組み立て工程と並行して行われる。
このような方法によって、適切な接触角が得られるように車輪用軸受装置を組み立てることができる。
【００２１】
（７）好ましくは、前記第１検出工程は、前記アンギュラ玉軸受の前記一方の軌道輪の回転数を検出する工程と、検出した当該一方の軌道輪の回転数と前記玉に関する諸元データと前記玉の接触角の設計値とを用いて、当該一方の軌道輪を回転させた場合の当該玉の公転に伴う前記他方の軌道輪の周期的な変位の周波数の推定値を、求める推定工程と、を含み、前記第２検出工程は、前記他方の軌道輪の変形として、前記一方の軌道輪を回転させた状態で当該他方の軌道輪の変位をセンサによって外部から検出し、前記演算工程は、前記第２検出工程の検出結果を周波数解析する解析工程、  記推定工程で求められた推定値に基づいて、前記解析工程における解析結果から前記他方の軌道輪の変位の周波数を決定する決定工程、及び、前記決定工程で決定された周波数と前記一方の軌道輪の回転数と前記玉に関する諸元データとを用いて前記玉の接触角を求める演算工程、を含む。
【００２２】
（８）好ましくは、前記接触角取得方法は、前記演算工程において求められた接触角が、接触角の設計値の許容誤差範囲内に収まっているか否かを判定する判定工程を更に含む。
【００２３】
（第２発明について）
（９）本開示は、外輪と、外輪の径方向内側に配置された内輪と、前記外輪と前記内輪との間に配置された複数の玉とを備えるアンギュラ玉軸受の接触角取得方法であって、前記内輪を回転させた場合の玉の公転に伴う前記外輪の周期的な変位の周波数の推定値を、前記内輪の回転数と前記玉に関する諸元データと前記玉の接触角の設計値とを用いて求める推定工程、前記内輪を回転させた状態で前記外輪の前記変位をセンサによって外部から検出する検出工程、前記検出工程の検出結果を周波数解析する解析工程、前記推定工程で求められた推定値に基づいて、前記解析工程における解析結果から前記外輪の変位の周波数を決定する決定工程、及び、前記決定工程で決定された周波数と前記内輪の回転数と前記玉に関する諸元データとを用いて前記玉の接触角を求める演算工程と、を含む。
【００２４】
この接触角取得方法では、アンギュラ玉軸受の玉の公転に伴う外輪の変位の周波数の推定値を求める。センサによって前記変位を外部から検出してその検出結果を周波数解析する。前記変位の周波数の推定値に基づいて、周波数解析の結果から前記変位の周波数を決定し、決定した周波数等を用いて玉の接触角を求める。このため、アンギュラ玉軸受を組み立てた状態であっても玉の接触角を求めることができる。求められた接触角は、アンギュラ玉軸受の品質管理等に活用することができる。
【００２５】
センサは、玉の公転に伴う外輪の変位とは異なる要因で発生する変位やノイズ等を検出することがある。このため、センサの検出結果から玉の公転に伴う外輪の変位の周波数を直接的に決定することが困難な場合がある。本開示では、玉の接触角の設計値を用いて決定すべき周波数の推定値を求め、この推定値との比較に基づいて、センサの検出結果の周波数解析から玉の公転に伴う外輪の変位の周波数を決定する。このため、より正確に玉の接触角を求めることができる。
【００２６】
（１０）好ましくは、前記センサが、非接触センサである。この構成によって、外輪に直接センサを装着したり、センサを内蔵したりする必要がない。このため、玉の公転に伴う外輪の変位の検出を簡単な構成で迅速に行うことができる。
【００２７】
（１１）好ましくは、前記センサが、接触型センサであり、前記外輪に対して着脱可能に構成されている。この構成によって、外輪にセンサを内蔵する必要がなく、玉の接触角を求めるときに、外輪にセンサを取り付ければよい。
【００２８】
（１２）好ましくは、前記センサが前記外輪の変位を検出する範囲は、当該外輪の外面における、前記アンギュラ玉軸受の中心軸に垂直で前記玉の中心を通る直線上の第１点と、前記外輪の軌道と前記玉との接触点及び当該玉の中心を通る直線上の第２点との間の範囲と少なくとも一部が重複している。この構成によって、玉の転動に伴う外輪の変位が大きい範囲を対象として効率よく当該変位を検出することができる。
【００２９】
（１３）好ましくは、前記接触角取得方法は、前記演算工程において求められた接触角が、当該接触角の設計値の許容誤差範囲内に収まっているか否かを判定する判定工程を更に含む。この構成によって、車輪用軸受装置の製品の品質のばらつきを抑制することができる。
【００３０】
（アンギュラ玉軸受である車輪用軸受装置の製造方法）
（１４）アンギュラ玉軸受である車輪用軸受装置の製造方法であって、
前記車輪用軸受装置は、内周面の軸方向一方側及び軸方向他方側に形成されている第１の外側軌道及び第２の外側軌道を有する外輪と、外周面に第１の内側軌道が形成されている軸部材及び当該軸部材の軸方向他方側の小径部に嵌合すると共に外周面に第２の内側軌道が形成されている内輪部材を有する内軸と、前記第１の外側軌道と前記第１の内側軌道とに対して接触角を有して接触する複数の第１の玉と、前記第２の外側軌道と前記第２の内側軌道とに対して接触角を有して接触する複数の第２の玉と、を備えていて、
前記第１の内側軌道に前記複数の第１の玉を載せる工程、当該複数の第１の玉に前記第１の外側軌道が載るようにして前記軸部材と前記外輪とを組む工程、前記第２の外側軌道に前記複数の第２の玉を載せると共に、当該複数の第２の玉に前記内輪部材の前記第２の内側軌道が載るようにして当該内輪部材を前記小径部に嵌合させる工程、及び、前記軸部材の軸方向他方側の端部を径方向外方へ塑性変形させてかしめることによって当該内輪部材を当該軸部材に固定する固定工程、を含む組み立て工程と、
前記組み立て工程を経て前記車輪用軸受装置が組み立てられた状態で、又は、前記固定工程と並行して、前記接触角を求める接触角取得工程と、を備え、
前記接触角取得工程で前記接触角を求める方法は、前記（１）〜（１３）のいずれか１項に記載のアンギュラ玉軸受の接触角取得方法である。
【００３１】
＜本開示の発明の実施形態の詳細＞
以下、本開示の発明の実施形態を説明する。
（第１発明について）
［第１発明の第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る接触角取得方法に使用するアンギュラ玉軸受の断面図である。本実施形態のアンギュラ玉軸受は、自動車等の車両に用いられる車輪用軸受装置（ハブユニット）１０である。
【００３２】
車輪用軸受装置１０は、自動車の車体に設けられている懸架装置に対して車輪を回転自在に支持する。車輪用軸受装置１０は、外輪１１と、内軸１２と、玉１３と、保持器１４とを備える。なお、以下の説明においては、車輪用軸受装置１０の中心軸Ｃ１に平行な方向（図１の左右方向）を軸方向という。また、車輪用軸受装置１０が自動車の車体に設けられた状態において、車両アウタ側となる図１の左側を軸方向一方側といい、車両インナ側となる図１の右側を軸方向他方側という。
【００３３】
本開示では、内軸１２の中心軸及び外輪１１の中心軸が一致していて、この中心軸を車輪用軸受装置１０の中心軸Ｃ１とする。中心軸Ｃ１に直交する方向が径方向である。
【００３４】
外輪１１と内軸１２とは同心状に配置されている。本実施形態では、外輪１１に対して内軸１２が中心軸Ｃ１回りに回転自在となる。車輪用軸受装置１０は、図示しない車輪やブレーキディスクがフランジ部１６ｂに固定される内軸１２を、車体に対して回転自在に支持する。
【００３５】
外輪１１は、機械構造用炭素鋼等により形成されている。外輪１１は、円筒形状に形成され、外周面１１ａにフランジ１１ｃを有する。フランジ１１ｃは、ボルトにより車体側の懸架装置に固定される。外輪１１の内周面に、複列の外側軌道１１ｂが形成されている。
【００３６】
内軸１２は、機械構造用炭素鋼等により形成されている。内軸１２は、アンギュラ玉軸受の内輪を構成する。内軸１２は、軸部材１６と、内輪部材１７とで構成される。
軸部材１６は、軸方向に沿って延びる本体部１６ａと、本体部１６ａから径方向外方に突出するフランジ部１６ｂとを有する。本体部１６ａとフランジ部１６ｂとは、一体に形成されている。フランジ部１６ｂは、本体部１６ａの軸方向一方側に設けられている。フランジ部１６ｂには、車輪やブレーキディスク（図示せず）が取り付けられる。
【００３７】
内輪部材１７は、環状に形成されている部材であり、軸部材１６の軸方向他方側の端部に固定されている。具体的には、軸部材１６の軸方向他方側には、本体部１６ａの他の部分よりも外径が小さく形成された小径部１６ｃが設けられている。この小径部１６ｃに内輪部材１７が嵌合している。そして、軸部材１６の軸方向他方側の端部１６ｄを径方向外方へ塑性変形させてかしめることによって内輪部材１７が軸部材１６に固定される。
【００３８】
軸部材１６の本体部１６ａの外周面に、内側軌道１６ｅが形成されている。内側軌道１６ｅは、軸方向一方側の外側軌道１１ｂに対向する。内輪部材１７の外周面に、内側軌道１７ｅが形成されている。内側軌道１７ｅは、軸方向他方側の外側軌道１１ｂに対向する。
軸方向一方側において、第１の外側軌道１１ｂと第１の内側軌道１６ｅとの間に、複数の第１の玉１３が配設されている。軸方向他方側において、第２の外側軌道１１ｂと第２の内側軌道１７ｅとの間に、複数の第２の玉１３が配設されている。各列の複数の玉１３は、保持器１４により周方向に間隔をあけて保持されている。外側軌道１１ｂ及び内側軌道１６ｅ，１７ｅは、それぞれ断面において凹円弧形状に形成されている。第１の玉１３は、第１の外側軌道１１ｂ及び第１の内側軌道１６ｅそれぞれに対して接触角αを有して点接触する。第２の玉１３は、第２の外側軌道１１ｂ及び第２の内側軌道１７ｅそれぞれに対して接触角αを有して点接触する。したがって、車輪用軸受装置１０は、複列のアンギュラ玉軸受を構成し、外輪１１及び内軸１２が、それぞれ軌道輪を構成する。
【００３９】
外輪１１の軸方向両端部と内軸１２との間、より詳細には、外輪１１の軸方向一方側の端部と本体部１６ａとの間、及び、外輪１１の軸方向他方側の端部と内輪部材１７との間に、それぞれシール部材１８、１９が取り付けられている。シール部材１８、１９は、外輪１１と内軸１２との間に形成される環状空間に泥水等の異物が浸入するのを防ぎ、かつ環状空間内の潤滑剤が漏出しないように封止する役割を有している。
【００４０】
以上の構成を有する車輪用軸受装置１０において、外側軌道１１ｂ及び内側軌道１６ｅ，１７ｅに対する玉１３の接触角αは、車輪用軸受装置１０の剛性や回転トルクに影響を与える。このため、接触角αを、設計により定められた適切な値に設定することが求められる。しかし、車輪用軸受装置１０の内部に配置される玉１３の接触角αを直接測定することは困難である。そのため、内輪部材１７を軸部材１６にかしめ固定する際の荷重を管理することによって、接触角αが適切な値となるように、車輪用軸受装置１０が組み立てられる。
しかし、車輪用軸受装置１０を構成する各部品には寸法誤差等が存在する。このため、かしめ固定する際の荷重を管理するだけでは玉１３の接触角αにバラツキが生じやすい。その結果、車輪用軸受装置１０の製品の品質を一定に保つことが困難となる。
そのため、本実施形態では、組み立てられた状態の車輪用軸受装置１０であっても玉１３の接触角αを取得できるようにすることで、車輪用軸受装置１０の品質向上等を図る。
【００４１】
［接触角の取得方法］
以下、具体的な接触角の取得方法について説明する。
図１に示すように、本実施形態では、内軸１２を回転させているときの、内軸１２の回転数と外輪１１の変形とをセンサ２２，２１が検出し、処理装置２０が、センサ２２，２１の検出結果を用いて玉１３の接触角αを求める。つまり、本実施形態の接触角取得方法は、内軸１２の回転数を検出する第１検出工程と、外輪１１の変形を検出する第２検出工程と、第１検出工程及び第２検出工程の検出結果を用いて玉１３の接触角αを求める演算工程と、を含む。
【００４２】
処理装置２０は、例えば、ＣＰＵ等を含む制御部２０ａと、ＨＤＤ等のストレージや揮発性メモリ等を含む記憶部２０ｂとを有するコンピュータにより構成される。制御部２０ａは、記憶部２０ｂから読み出したコンピュータプログラムを実行することにより、玉１３の接触角αを演算する処理を行う。
【００４３】
処理装置２０は、接触角αを求めるための情報として、以下に説明する式（１）及び式（２）と、これらの式（１）及び式（２）に含まれるパラメータとを記憶部２０ｂに記憶する。
式（１）は、玉１３の公転数ｆを求めるための式である。
【００４４】
【数１】
2020196089.tif 000003
【００４５】
ただし、Ｄｗは、玉１３の直径、Ｄｐｗは、玉１３のピッチ円直径、αは、接触角、ｆｒは、所定時間における内軸１２の回転数である。Ｄｗ及びＤｅｗは、同じ単位である。ｆ及びｆｒは、同じ単位である。
【００４６】
玉１３の公転数ｆは、玉１３の個数ｎと、外輪１１の周方向の特定位置を玉１３が所定時間（単位時間）に通過する回数（玉１３の通過数）ｐとを用いて、次式（２）のように表すことができる。
ｆ＝ｐ／ｎ  ・・・  （２）
【００４７】
以上の式（１）及び式（２）において、玉１３に関する諸元データである直径Ｄｗ、ピッチ円直径Ｄｐｗ、及び個数ｎは、既知の値であり、記憶部２０ｂに記憶されている。内軸１２の回転数ｆｒと、玉１３の通過数ｐとは、それぞれセンサ２２，２１の検出結果から処理装置２０により求められる。
【００４８】
内軸１２の回転数ｆｒは、回転検出センサ２２の検出結果を用いて求められる。回転検出センサ２２として、例えば、光学式回転検出センサが用いられる。光学式回転検出センサは、内軸１２のフランジ部１６ｂに向けて光を照射し、フランジ部１６ｂに設けられた反射板２２ａからの反射光を計測する。回転検出センサ２２の検出結果は、処理装置２０に送信される。なお、回転検出センサ２２による検出箇所は、内軸１２の回転に伴って周期的に移動する箇所であれば特に限定されない。
【００４９】
玉１３の通過数ｐは、変形検出センサ２１の検出結果を用いて求められる。変形検出センサ２１は、外輪１１の外周面１１ａに設けられ、外側軌道１１ｂ上を玉１３が公転することに伴う外輪１１の変形を外部から検出する。具体的に、本実施形態では、変形検出センサ２１としてひずみゲージ２１Ａが用いられる。ひずみゲージ２１Ａによって外輪１１の外周面１１ａのひずみが測定される。ひずみゲージ２１Ａの検出結果は、処理装置２０に送信される。
【００５０】
図２は、変形検出センサ２１を示す説明図である。
ひずみゲージ２１Ａは、図２に示す範囲Ｒ内の外輪１１の変形を検出するように設けられる。この範囲Ｒは、外輪１１の外周面１１ａにおける第１の点Ｐ１と第２の点Ｐ２との間の範囲である。第１の点Ｐ１は、車輪用軸受装置１０の中心軸Ｃ１に垂直で、玉１３の中心を通る直線Ｌ１上の点である。第２の点Ｐ２は、外側軌道１１ｂと玉１３との接触点と、玉１３の中心とを通る直線（接触角αをなす直線）Ｌ２上の点である。この範囲Ｒは、外側軌道１１ｂ上を玉１３が転動することによって外輪１１が比較的大きく変形する部位である。ひずみゲージ２１Ａは、範囲Ｒの全体における外輪１１の変形を検出するように設けられていてもよいし、範囲Ｒ内の一部の変形を検出するように設けられていてもよい。
【００５１】
図３は、回転検出センサ２２及び変形検出センサ２１の出力結果を示すグラフである。
このグラフの横軸は、時間であり、縦軸は、各センサ２１，２２の信号の出力値（電圧値）である。回転検出センサ２２は、内軸１２が一回転するたびに信号を出力する。図３（上のグラフ）には、内軸１２の１０回転分の出力が示されている。
【００５２】
ひずみゲージ２１Ａは、外輪１１の変形が大きいほど大きな信号を出力する。外側軌道１１ｂ上を玉１３が転動し、ひずみゲージ２１Ａの直下を通ると、外輪１１が玉１３によって径方向外方へ押圧される。このため、ひずみゲージ２１Ａが取り付けられた部分の外輪１１の弾性変形が大きくなる。また、ひずみゲージ２１Ａの直下を玉１３が過ぎると、玉１３によって径方向外方へ押圧されなくなる。このため、外輪１１の弾性変形が解消される。ひずみゲージ２１Ａは、このような外輪１１の変形を反映し、上下に変動する信号を出力する。したがって、上下に変動するグラフの山の部分が、玉１３がひずみゲージ２１Ａの直下を通っているタイミングであると考えることができる。
【００５３】
処理装置２０は、上記の式（２）を用い、玉１３の通過数ｐを玉１３の個数ｎで割ることによって玉１３の公転数ｆを求める。そして、処理装置２０は、上記の式（１）を用い、玉１３の公転数ｆと、回転検出センサ２２で検出した回転数ｆｒと、玉１３の諸元データＤｗ，Ｄｐｗとから玉１３の接触角αを求める。
【００５４】
このように求められた玉１３の接触角αが所定の設計値の許容誤差範囲に収まっていれば、その車輪用軸受装置１０は、所定の品質を満たす製品となる。また、接触角αが所定よりも小さければ、内軸１２の軸部材１６のかしめ加工を追加的に行うことによって接触角αを大きくする。これにより、所定の品質を確保することもできる。
【００５５】
ひずみゲージ２１Ａには、正確なひずみの検出は求められておらず、図３に示すように、出力の上下の変動を検出できれば足りる。そのため、外輪１１の外周面１１ａにおけるひずみゲージ２１Ａの取り付け個所を平滑にする下処理は不要である。外輪１１は、通常鋳造によって形成され、その外周面は鋳肌が残った状態となっている。ひずみゲージ２１Ａを取り付けるために鋳肌を削るような下処理は不要である。外周面が鋳肌の状態で、実際の製品における接触角αの取得が可能である。
【００５６】
以上のような接触角αの取得は、車輪用軸受装置１０の組み立て後に限らず、車輪用軸受装置１０の組み立て工程（製造工程）と並行して行うこともできる。
図４は、車輪用軸受装置１０の製造装置の一例を示す断面図である。
この製造装置３０は、内軸１２の軸部材１６における軸方向他方側の端部１６ｄをかしめ加工することによって、内輪部材１７を小径部１６ｃに固定するための装置である。
【００５７】
製造装置３０は、回転機構３１、かしめ機構３２、及び拘束機構３３を備える。車輪用軸受装置１０は、内軸１２の中心軸Ｃ１を上下方向として、かしめ加工される軸方向他方側が上となる姿勢で回転機構３１の回転体３１ａ上に装着される。回転体３１ａは、図示しない電動モータにより上下方向の基準軸Ｚ回りに回転し、内軸１２も同時に回転する。接触角αを取得するために用いられるセンサ２１，２２は、回転体３１ａに装着された車輪用軸受装置１０に対して取り付けられる。
【００５８】
かしめ機構３２は、パンチ３２ａと、固定スピンドル３２ｂとを有する。
固定スピンドル３２ｂは、製造装置３０の基準軸（基準線）Ｚを中心とする柱状の部材であり、図示しない昇降フレームに固定され、上下方向に移動可能である。固定スピンドル３２ｂには、下方に向かって開口している孔３２ｃが形成されている。孔３２ｃの中心軸（中心線）Ｃ２は、基準軸Ｚに対して所定角度で傾斜している。
【００５９】
パンチ３２ａは、軸状に形成され、孔３２ｃの内部に軸受部３２ｄを介して回転自在に設けられている。パンチ３２ａは、固定スピンドル３２ｂを下降させることによって、回転機構３１により回転している軸部材１６の軸方向他方側の端部１６ｄに押し付けられ、当該端部１６ｄをかしめ加工する。
【００６０】
以上のような車輪用軸受装置１０の組み立て工程と並行して玉１３の接触角αが取得される。これによって、適切な接触角αとなるまでかしめ加工が行われ、車輪用軸受装置１０の品質のばらつきを抑制することができる。なお、車輪用軸受装置１０の組み立て工程と並行する接触角αの取得には、軸部材１６のかしめ加工と同時に接触角αを取得すること、及び、軸部材１６のかしめ加工と交互に玉１３の接触角αを取得することが含まれる。前者の場合、軸部材１６のかしめ加工を行いながら、同時に玉１３の接触角αを取得・確認し、当該接触角αが適切な値になると、かしめ加工を終了する工程となる。後者の場合は、例えば、軸部材１６のかしめ加工を途中まで行ってから、一旦、玉１３の接触角αを取得・確認し、再度かしめ加工の続きを行うというように、接触角αを確認しつつかしめ加工を間欠的に進める工程となる。
【００６１】
［第１発明の第２の実施形態］
図５は、第２の実施形態に係る接触角取得方法で使用する変形検出センサを示す説明図である。
上述した実施形態（図２参照）では、変形検出センサ２１としてひずみゲージ２１Ａが用いられる。第２の実施形態では、変形検出センサ２１として変位センサ２１Ｂが用いられる。この変位センサ２１Ｂは、レーザ変位センサのような非接触式センサである。変位センサ２１Ｂは、範囲Ｒ中の特定点Ｐ３における外輪１１の径方向の変位を検出する。ただし、変位センサ２１Ｂは、接触式センサであってもよい。
【００６２】
点Ｐ３の直下を玉１３が通ると外輪１１の外周面１１ａが径方向外方へわずかに膨らむように変位する。点Ｐ３の直下を玉１３が過ぎると外輪１１の外周面１１ａが相対的に径方向内側へ縮むように変位する。変位センサ２１Ｂは、このような外輪１１の外周面１１ａの径方向の変位を検出する。したがって、この変位センサ２１Ｂを用いることによって、玉１３の通過数ｐを求めることができる。この通過数ｐから玉１３の接触角αを求めることができる。
【００６３】
［実施例］
以上において説明した接触角取得方法を用いて、実際に車輪用軸受装置における玉の接触角を取得した例について説明する。
接触角の取得に用いた車輪用軸受装置の玉の諸元データは次のとおりである。
直径Ｄｗ：２３．８（ｍｍ）
ピッチ円直径Ｄｐｗ：５０（ｍｍ）
個数ｎ：２０（個）
【００６４】
そして、車輪用軸受装置の内軸を回転させ、回転検出センサの検出結果を用いて処理装置により内軸の回転数ｆｒを求める。変形検出センサの検出結果を用いて処理装置により転動体の通過数ｐを求める。その結果、それぞれ次のような値となった。
内軸の回転数ｆｒ：１０（回転）
玉の通過数ｐ：６５（個）
【００６５】
そして、内軸の回転数ｆｒ、玉の通過数ｐ、及び前述の玉の諸元データＤｗ、Ｄｐｗ、ｎを用い、処理装置により接触角αを求める。その結果、接触角αは次のような値となる。
接触角α：４２．７（ｄｅｇ）
以上より、回転検出センサ２２及び変形検出センサ３２の検出結果と、玉の諸元データとを用いることによって、適切に玉の接触角を取得できることが分かった。
【００６６】
今回開示した第１発明についての実施形態はすべての点で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、上述の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構成と均等の範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００６７】
接触角αの取得は、複列の玉のうち一方の列の玉１３のみに対して行ってもよい。一方の列の玉１３の接触角と他方の列の玉の接触角との間には相関がある。このため、取得した一方の列の玉の接触角から他方の列の玉の接触角を求めてもよい。
回転検出センサ２２は、内軸１２の回転数を直接的に検出するものに限らず、間接的に検出するものであってもよい。例えば、内軸１２を回転させるモータの回転数を検出するものであってもよい。
【００６８】
変形検出センサ２１は、ひずみゲージ２１Ａ又は変位センサ２１Ｂに限らず、外輪１１（軌道輪）の変形を検出できるものであれば、特に限定されない。
本発明は、車輪用軸受装置以外のアンギュラ玉軸受にも適用することができる。
アンギュラ玉軸受は、内輪が固定され、外輪が回転するものであってもよい。この場合、変形検出センサ２１は、内輪に対して設けることができる。
【００６９】
（第２発明について）
［第２発明の第１の実施形態］
図６は、第１の実施形態に係る接触角取得方法に使用するアンギュラ玉軸受の断面図である。本実施形態のアンギュラ玉軸受は、自動車等の車両に用いられる車輪用軸受装置（ハブユニット）１０である。
【００７０】
車輪用軸受装置１０は、自動車の車体に設けられている懸架装置に対して車輪を回転自在に支持する。車輪用軸受装置１０は、外輪１１と、内軸１２と、玉１３と、保持器１４とを備える。なお、以下の説明においては、車輪用軸受装置１０の中心軸Ｃ１に平行な方向（図６の左右方向）を軸方向という。また、車輪用軸受装置１０が自動車の車体に設けられた状態において、車両アウタ側となる図６の左側を軸方向一方側といい、車両インナ側となる図６の右側を軸方向他方側という。
【００７１】
本開示では、内軸１２の中心軸及び外輪１１の中心軸が一致していて、この中心軸を車輪用軸受装置１０の中心軸Ｃ１とする。中心軸Ｃ１に直交する方向が径方向である。
【００７２】
外輪１１と内軸１２とは同心状に配置されている。本実施形態では、外輪１１に対して内軸１２が中心軸Ｃ１回りに回転自在となる。車輪用軸受装置１０は、図示しない車輪やブレーキディスクがフランジ部１６ｂに固定された内軸１２を、車体に対して回転自在に支持する。
【００７３】
外輪１１は、機械構造用炭素鋼等により形成されている。外輪１１は、円筒形状に形成され、外周面１１ａにフランジ１１ｃを有する。フランジ１１ｃは、ボルトにより車体側の懸架装置に固定される。外輪１１の内周面に、複列の外側軌道１１ｂが形成されている。
【００７４】
内軸１２は、機械構造用炭素鋼等により形成されている。内軸１２は、アンギュラ玉軸受の内輪を構成する。内軸１２は、軸部材１６と、内輪部材１７とで構成されている。
軸部材１６は、軸方向に沿って延びる本体部１６ａと、本体部１６ａから径方向外方に突出するフランジ部１６ｂとを有する。本体部１６ａとフランジ部１６ｂとは、一体に形成されている。フランジ部１６ｂは、本体部１６ａの軸方向一方側に設けられている。フランジ部１６ｂには、車輪やブレーキディスク（図示せず）が取り付けられる。
【００７５】
内輪部材１７は、環状に形成されている部材であり、軸部材１６の軸方向他方側の端部に固定されている。具体的には、軸部材１６の軸方向他方側には、本体部１６ａの他の部分よりも外径が小さく形成された小径部１６ｃが設けられている。この小径部１６ｃに内輪部材１７が嵌合している。そして、軸部材１６の軸方向他方側の端部１６ｄを径方向外方へ塑性変形させてかしめることによって内輪部材１７が軸部材１６に固定される。
【００７６】
軸部材１６の本体部１６ａの外周面に、内側軌道１６ｅが形成されている。内側軌道１６ｅは、軸方向一方側の外側軌道１１ｂに対向する。内輪部材１７の外周面に、内側軌道１７ｅが形成されている。内側軌道１７ｅは、軸方向他方側の外側軌道１１ｂに対向する。
軸方向一方側において、第１の外側軌道１１ｂと第１の内側軌道１６ｅとの間に、複数の第１の玉１３が配設されている。軸方向他方側において、第２の外側軌道１１ｂと第２の内側軌道１７ｅとの間に、複数の第２の玉１３が配設されている。各列の複数の玉１３は、保持器１４により周方向に間隔をあけて保持されている。外側軌道１１ｂ及び内側軌道１６ｅ，１７ｅは、それぞれ断面において凹円弧形状に形成されている。第１の玉１３は、第１の外側軌道１１ｂ及び第１の内側軌道１６ｅそれぞれに対して接触角αを有して点接触する。第２の玉１３は、第２の外側軌道１１ｂ及び第２の内側軌道１７ｅそれぞれに対して接触角αを有して点接触する。したがって、車輪用軸受装置１０は、複列のアンギュラ玉軸受を構成し、外輪１１及び内軸１２が、それぞれ軌道輪を構成する。
【００７７】
外輪１１の軸方向両端部と内軸１２との間、より詳細には、外輪１１の軸方向一方側の端部と本体部１６ａとの間、及び、外輪１１の軸方向他方側の端部と内輪部材１７との間に、それぞれシール部材１８、１９が取り付けられている。シール部材１８、１９は、外輪１１と内軸１２との間に形成される環状空間に泥水等の異物が浸入するのを防ぎ、かつ環状空間内の潤滑剤が漏出しないように封止する役割を有している。
【００７８】
以上の構成を有する車輪用軸受装置１０において、外側軌道１１ｂ及び内側軌道１６ｅ，１７ｅに対する玉１３の接触角αは、車輪用軸受装置１０の剛性や回転トルクに影響を与える。このため、接触角αを、設計により定められた適切な値に設定することが求められる。しかし、車輪用軸受装置１０の内部に配置される玉１３の接触角αを直接測定することは困難である。そのため、内輪部材１７を軸部材１６にかしめ固定する際の荷重を管理することによって、接触角αが適切な値となるように、車輪用軸受装置１０が組み立てられる。
しかし、車輪用軸受装置１０を構成する各部品には寸法誤差等が存在する。このため、かしめ固定する際の荷重を管理するだけでは玉１３の接触角αにバラツキが生じやすい。その結果、車輪用軸受装置１０の製品の品質を一定に保つことが困難となる。
そのため、本実施形態では、組み立てられた状態の車輪用軸受装置１０であっても玉１３の接触角αを取得できるようにすることで、車輪用軸受装置１０の品質向上等を図っている。
【００７９】
［接触角の取得方法］
以下、具体的な接触角の取得方法について説明する。
図６に示すように、本実施形態では、品質検査の一つとして、組み立てられた状態の車輪用軸受装置１０の内軸１２を回転させる。そのときの外輪１１の変位（変形）をセンサ１２１によって検出し、その検出結果を用いて処理装置２０により玉１３の接触角αを求める。つまり、本実施形態の接触角取得方法は、外輪１１の変位を検出する「検出工程」と、検出工程の検出結果を用いて玉１３の接触角αを求める「演算工程」と、を含む。さらに、本実施形態の接触角取得方法は、検出工程及び演算工程に加え、「推定工程」、「解析工程」、「決定工程」、及び「判定工程」を含む。以下、各工程による接触角の取得方法について具体的に説明する。
【００８０】
処理装置２０は、例えば、ＣＰＵ等を含む制御部２０ａと、ＨＤＤ等のストレージや揮発性メモリ等を含む記憶部２０ｂとを有するコンピュータにより構成される。制御部２０ａは、記憶部２０ｂから読み出したコンピュータプログラムを実行することにより、玉１３の接触角αを演算する処理を行う。
【００８１】
処理装置２０は、接触角αを求めるための情報として、以下に説明する式（１）及び式（２）と、これらの式（１）及び式（２）に含まれるパラメータとを記憶部２０ｂに記憶する。
式（１）は、玉１３の公転数ｆを求めるための式である。
【００８２】
【数１】
2020196089.tif 000004
【００８３】
ただし、Ｄｗは、玉１３の直径、Ｄｐｗは、玉１３のピッチ円直径である。Ｄｗ及びＤｅｗは、同じ単位である。αは、接触角である。ｆｒは、単位時間当たりの内軸１２の回転数である。ｆ及びｆｒは、同じ単位である。
【００８４】
玉１３の公転数ｆは、玉１３の個数ｎと、外輪１１の周方向の特定位置を玉１３が単位時間（所定時間）に通過する回数（玉１３の通過数）ｐとを用いて、次式（２）のように表すことができる。
ｆ＝ｐ／ｎ  ・・・  （２）
【００８５】
以上の式（１）及び式（２）において、玉１３に関する諸元データである直径Ｄｗ、ピッチ円直径Ｄｐｗ、及び個数ｎは、既知の値であり、記憶部２０ｂに記憶されている。
【００８６】
式（１）において、内軸１２の回転数ｆｒは、例えば、回転検出センサ２２の検出結果から処理装置２０により求めることができる。回転検出センサ２２としては、例えば、光学式回転検出センサが用いられる。光学式回転検出センサは、内軸１２のフランジ部１６ｂに向けて光を照射し、フランジ部１６ｂに設けられた反射板２２ａからの反射光を計測する。回転検出センサ２２の検出結果は、処理装置２０に送信される。なお、回転検出センサ２２による検出箇所は、内軸１２の回転に伴って周期的に移動する箇所であれば特に限定されない。
【００８７】
内軸１２の回転数ｆｒは、内軸１２を回転させるモータの駆動回転数から求められてもよい。内軸１２の回転数ｆｒは、次に説明する変位検出センサ１２１の検出結果の周波数解析を用いて求められてもよい。
【００８８】
（検出工程）
式（２）において、玉１３の通過数ｐは、変位検出センサ１２１の検出結果を用いて求められる。変位検出センサ１２１は、外輪１１の外周面１１ａに対向するように配置される。変位検出センサ１２１は、外側軌道１１ｂ上を玉１３が公転することに伴う外輪１１の変位（変形）を外部から検出する。本実施形態では、この工程を「検出工程」という。
【００８９】
本実施形態では、変位検出センサ１２１として静電容量型の変位検出センサ１２１Ａが用いられる。静電容量型の変位検出センサ１２１Ａは、外輪１１の外周面１１ａに接触しない非接触型のセンサである。変位検出センサ１２１Ａは、外輪１１の外周面１１ａと変位検出センサ１２１Ａとの間隔Ｓ（図７参照）の変化を測定する。変位検出センサ１２１Ａの検出結果は、処理装置２０に送信される。
【００９０】
図７は、変位センサを示す説明図である。
変位検出センサ１２１Ａは、図７に示す範囲Ｒ内における外輪１１の変位を検出するように設けられる。言い換えると、変位検出センサ１２１Ａの検出位置は、範囲Ｒと重複している。この範囲Ｒは、外輪１１の外周面１１ａにおける第１の点Ｐ１と第２の点Ｐ２との間の範囲である。第１の点Ｐ１は、車輪用軸受装置１０の中心軸Ｃ１に垂直で、玉１３の中心を通る直線Ｌ１上の点である。第２の点Ｐ２は、外側軌道１１ｂと玉１３との設計上の接触点と、玉１３の中心とを通る直線（接触角の設計値α０をなす直線）Ｌ２上の点である。この範囲Ｒは、外側軌道１１ｂ上を玉１３が転動することによって外輪１１が比較的大きく変位する部位である。変位検出センサ１２１Ａは、範囲Ｒの全体における外輪１１の変位を検出するように設けられていてもよいし、範囲Ｒ内の一部の変位を検出するように設けられていてもよい。
【００９１】
外側軌道１１ｂ上を玉１３が転動し、変位検出センサ１２１Ａの直下を通ると、外輪１１が玉１３によって径方向外方へ押圧される。このため、変位検出センサ１２１Ａが対向する部分において外輪１１の弾性変形が大きくなる。また、変位検出センサ１２１Ａの直下を玉１３が通り過ぎると、外輪１１は、玉１３によって径方向外方へ押圧されなくなる。このため、外輪１１の弾性変形が解消される。変位検出センサ１２１Ａは、このような周期的な外輪１１の弾性変形（変位）による間隔Ｓの変化に応じた信号を出力する。この信号の周波数は、単位時間における玉１３の通過数ｐに対応する。
【００９２】
また、変位検出センサ１２１Ａは、外側軌道１１ｂ上の玉１３の転動以外の要因による外輪１１の変位も検出する。例えば、変位検出センサ１２１Ａは、内軸１２の中心軸の振れ（以下、「芯振れ」ともいう）に起因する変位を検出する。また、変位検出センサ１２１Ａは、外輪１１の変位以外の電気的又は磁気的なノイズも検出する。
【００９３】
図８は、変位検出センサ１２１Ａの検出結果を示すグラフである。
このグラフの横軸は、時間であり、縦軸は、変位検出センサ１２１Ａの出力値（電圧値）である。前述したように、変位検出センサ１２１Ａの検出結果には、外側軌道１１ｂ上の玉１３の転動、内軸１２の芯振れ、ノイズ等の種々の要因が含まれている。そのため、図８に示すグラフから、外側軌道１１ｂ上の玉１３の転動による外輪１１の変位の周波数を特定することは困難である。そこで、本実施形態では、処理装置２０が、以下に説明するような「推定工程」、「解析工程」、及び「決定工程」を実行する。これによって、外輪１１の変位の周波数の特定を容易に行うことが可能となる。
【００９４】
（推定工程）
処理装置２０は、組み立てられた状態の車輪用軸受装置１０における接触角αではなく、接触角αの設計値α０を用いて、上述の式（１）及び（２）により単位時間（例えば、１秒間）当たりの玉１３の通過数ｐを推定する（推定工程）。前述したように、玉１３の通過数ｐは、外側軌道１１ｂ上の玉１３の転動による周期的な外輪１１の変位の回数（周波数）に相当する。処理装置２０は、接触角αの設計値α０から推定された玉１３の通過数ｐに対応する周波数（周波数の推定値）を含むような、所定の範囲Ａを設定する。例えば、玉１３の通過数ｐに対応する周波数の推定値をｆｐ’とすると、次のような式（３）を用いて、範囲Ａを設定する。
Ａ＝ｆｐ’±Ｂ  ・・・（３）
（ただし、Ｂは所定の定数）
【００９５】
推定工程は、前述の検出工程を行う前に行われる。この場合、式（１）の内軸１２の回転数ｆｒには、検出工程で適用する予定の内軸１２の回転数が用いられる。また、推定工程は、検出工程の後に行うこともできる。この場合、内軸１２の回転数ｆｒには、検出工程の際に適用した内軸１２の回転数（回転検出センサ２２の検出結果やモータの駆動回転数から求められる回転数）を用いることができる。
【００９６】
（解析工程及び決定工程）
図９は、図８に示す変位検出センサの検出結果を周波数解析したグラフである。具体的に、図９は、図８に示す変位検出センサの検出結果をＦＦＴ（Fast Fourier Transform）を用いて解析したグラフである。
処理装置２０は、変位検出センサ１２１Ａの検出結果を周波数解析することによって、図９に示すように、周波数ごとの振幅の大きさを求める（解析工程）。そして、処理装置２０は、図９に示す解析結果において、周波数の推定値ｆｐ’に基づいて設定された範囲Ａ内でピークとなる周波数を、玉１３の通過数ｐに対応する周波数ｆｐに決定する（決定工程）。
【００９７】
（演算工程）
処理装置２０は、上記の式（２）を用い、玉１３の通過数ｐ（周波数ｆｐ）を玉１３の個数ｎで割ることによって玉１３の公転数ｆを求める。そして、処理装置２０は、上記の式（１）を用い、玉１３の公転数ｆと、回転検出センサ２２等を用いて求めた回転数ｆｒと、玉１３の諸元データＤｗ，Ｄｐｗとから、組み立てられた状態の車輪用軸受装置１０の玉１３の接触角αを求める。
【００９８】
（判定工程）
処理装置２０は、求められた接触角αが所定の設計値α０の許容誤差範囲に収まっているか否かを判定する判定工程を行う。求められた玉１３の接触角αが所定の設計値α０の許容誤差範囲に収まっていれば、その車輪用軸受装置１０は、所定の品質を満たす製品となる。したがって、判定工程を行うことによって、製品の品質のばらつきを抑制することができる。また、接触角αが所定の設計値α０の許容誤差範囲よりも小さければ、内軸１２の軸部材１６のかしめ加工を追加で行うことによって接触角αを大きくし、所定の品質を確保することもできる。
【００９９】
静電容量型の変位検出センサ１２１Ａは、外輪１１の外周面１１ａに対して非接触の状態で変位を検出する。そのため、センサを外輪１１に内蔵したり、品質検査の度に外輪１１の外周面１１ａにセンサを取り付けたり、センサの取り付け個所を平滑にする下処理を行ったりする必要がない。
【０１００】
図９に示す周波数解析の結果、範囲Ａ内に周波数のピークが複数存在することがある。このような場合、例えば、次のような方法によって、玉１３の通過数ｐに対応する周波数ｆｐのみを特定することができる。例えば、検出工程において、内軸１２の回転数ｆｒを増加させた状態で、変位検出センサ１２１Ａにより外輪１１の変位を検出し、その検出結果を周波数解析する。玉１３の通過数ｐに対応する周波数ｆｐは、内軸１２の回転の増加の割合に応じた割合で増加する。これに対して、その他の周波数、例えば変位検出センサ１２１Ａが検出したノイズによる周波数は、内軸１２の回転数を増加させたとしても変化しない。そのため、複数の要因による周波数の中から、玉１３の通過数ｐに対応する周波数ｆｐを特定することが可能となる。
【０１０１】
また、内軸１２の回転数ｆｒを変化させることに代えて、式（３）における定数Ｂを調整し、範囲Ａを絞ることによって、玉１３の通過数ｐに対応する周波数ｆｐを特定することも可能である。
【０１０２】
図９に示す周波数解析の結果には、内軸１２の回転数ｆｒに相当する周波数にもピークが現れる。そのため、図９に示す周波数結果を用いて内軸１２の回転数ｆｒを求めることも可能である。この場合、上述したような回転検出センサ２２が不要となり、変位検出センサ１２１を、内軸１２の回転検出センサとして兼用することができる。
【０１０３】
［第２発明の第２の実施形態］
図１０は、第２の実施形態に係る接触角取得方法で使用する変位検出センサを示す説明図である。
上述した実施形態（図７参照）では、変位検出センサとして静電容量型の変位検出センサ１２１Ａが用いられていた。第２の実施形態では、変位検出センサとして加速度センサ１２１Ｂが用いられる。この加速度センサ１２１Ｂは、外輪１１の外周面１１ａに接触する接触式センサである。加速度センサ１２１Ｂは、範囲Ｒ中における外輪１１の径方向の変位を検出する。また、加速度センサ１２１Ｂは、磁石や接着剤等によって外輪１１の外周面１１ａに着脱自在に取り付けられる。
【０１０４】
加速度センサ１２１Ｂの直下を玉１３が通ると外輪１１の外周面１１ａが径方向外方へわずかに膨らむように変位し、加速度センサ１２１Ｂの直下を玉１３が通り過ぎると外輪１１の外周面１１ａが相対的に径方向内側へ縮むように変位する。加速度センサ１２１Ｂは、このような外輪１１の外周面１１ａの径方向の変位（実質的には変位の加速度）を検出する。したがって、この加速度センサ１２１Ｂの検出結果を用いて前述したような解析工程を行い、推定工程で推定された周波数に基づいて、玉１３の通過数ｐに対応する周波数ｆｐを決定し、玉１３の接触角αを求めることができる。
【０１０５】
加速度センサ１２１Ｂは，外輪１１の外周面１１ａに着脱自在に取り付けられる。このため、当該センサを外輪１１に内蔵する必要が無く、玉１３の接触角αを求めるとき（検査工程を行うとき）のみ外輪１１の外周面１１ａに取り付ければよい。
【０１０６】
今回開示した第２発明についての実施形態はすべての点で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、上述の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構成と均等の範囲内でのすべての変更が含まれる。
【０１０７】
接触角αの取得は、複列の玉のうち一方の列の玉１３のみに対して行ってもよい。一方の列の玉１３の接触角と他方の列の玉の接触角との間には相関がある。このため、取得した一方の列の玉の接触角から他方の列の玉の接触角を求めてもよい。
【０１０８】
変位検出センサ１２１は、静電容量型の変位検出センサ１２１Ａや加速度センサ１２１Ｂに限らず、外輪１１の変位（変形）を検出できるものであれば、特に限定されない。第１の実施形態で説明した非接触型の変位検出センサ１２１として、レーザー式の変位検出センサや渦電流式の変位検出センサを用いることができる。第２の実施形態で説明した接触型の変位（変形）検出センサ１２１として、ひずみゲージを用いることもできる。
【０１０９】
接触角αの取得は、車輪用軸受装置１０の組み立て後に限らず、車輪用軸受装置１０の組み立て工程（製造工程）と並行して行うこともできる。
【０１１０】
本開示は、車輪用軸受装置以外のアンギュラ玉軸受にも適用することができる。
【０１１１】
［前記第１発明と前記第２発明とについて］
前記第２発明の各工程は前記第１発明に適用可能であり、第１発明の各工程と第２発明の各工程との関係は次のとおりである。
【０１１２】
第１発明の第１検出工程は、第２発明の次の工程を含む。
・車輪用軸受装置（アンギュラ玉軸受）の内軸１２（一方の軌道輪、回転輪）の回転数を検出する工程。
・検出した内軸１２の回転数と、玉１３に関する諸元データと、玉１３の接触角の設計値α０とを用いて、内軸１２を回転させた場合の玉１３の公転に伴う外輪１１（他方の軌道輪、固定輪）の周期的な変位の周波数の推定値を、求める推定工程。
【０１１３】
第１発明の第２検出工程は、外輪１１の変形として、第２の発明で説明したように、内軸１２を回転させた状態で外輪１１の変位をセンサによって外部から検出する。
【０１１４】
第１発明の演算工程は、第２発明の次の工程を含む。
・前記第２検出工程の検出結果を周波数解析する解析工程。
・前記推定工程で求められた推定値に基づいて、前記解析工程における解析結果から外輪１１の変位の周波数を決定する決定工程。
・前記決定工程で決定された周波数と、内軸１２の回転数と、玉１３に関する諸元データとを用いて、玉１３の接触角αを求める演算工程。
【０１１５】
更に、第２発明の各工程を含む第１発明は、次の判定工程を更に含む。
・判定工程：前記演算工程において求められた接触角αが、接触角の設計値の許容誤差範囲内に収まっているか否かを判定する工程
なお、本開示の発明は、第１発明及び第２発明それぞれに関して説明する実施形態の少なくとも一部を、任意に組み合わせた構成を備えていればよい。
【０１１６】
［車輪用軸受装置の製造方法］
前記第１発明及び前記第２発明それぞれの実施形態で説明する接触角αの取得方法については、車輪用軸受装置１０の製造方法に組み込んで行うことができる。
前記のとおり図４に示す製造装置３０が、車輪用軸受装置１０の製造方法で用いられる。図４に示す製造装置３０の変形例が、図１１、図１２、図１３及び図１４に示される。図１１〜図１４に示す製造装置１３０は、図４に示す製造装置３０と同様、内軸１２の軸部材１６における軸方向他方側の端部１６ｄをかしめ加工することによって、内輪部材１７を軸部材１６に固定するための装置である。図１２に示すように、製造装置１３０は、内輪保持治具１３１及びかしめ機構１３２を備える。製造装置１３０は、図１４に示すように、外輪保持治具１３３を更に備える。外輪保持治具１３３は、二つに分けられた第１の外輪保持治具片１３３ａと第２の外輪保持治具片１３３ｂとを有する。
【０１１７】
図１１に示すように、内輪保持治具１３１は、治具本体１３１ｂと、治具本体１３１ｂから鉛直方向上方に突出した環状の載置部１３１ａとを有する。載置部１３ａの中心軸が製造装置１３０の基準軸（基準線）Ｚと一致し、本開示では、基準軸Ｚが鉛直線に沿った状態となる。内輪保持治具１３１は、前記中心軸（基準軸Ｚ）を中心として回転可能となって、図外の製造装置本体に支持される。製造装置１３０は、内輪保持治具１３１を回転させる図示しないモータ及び減速機、並びに、内輪保持治具１３１を制動し回転不能の固定状態とするブレーキを有する。
【０１１８】
図１２に示すように、かしめ機構１３２は、パンチ１３２ａと、回転スピンドル１３２ｂとを有する。回転スピンドル１３２ｂは、製造装置１３０の基準軸Ｚを中心とする柱状の部材である。回転スピンドル１３２ｂは、図示しない昇降フレームに基準軸Ｚを中心として回転可能に保持され、鉛直方向の上下方向に移動可能である。回転スピンドル１３２ｂには、下方に向かって開口している孔１３２ｃが形成されている。孔１３２ｃの中心軸（中心線）Ｃ２は、基準軸Ｚに対して所定角度で傾斜している。パンチ１３２ａは、軸状の部材であり、孔１３２ｃの内部に軸受部１３２ｄを介して回転自在に設けられている。
【０１１９】
製造装置１３０を用いて行われる車輪用軸受装置１０の製造方法は次のとおりである。
車輪用軸受装置１０を製造するために、図１１に示す形態では、内輪保持治具１３１の載置部１３１ａの上に、軸部材１６を載置する。この際、フランジ部１６ｂを下方に向け、フランジ部１６ｂから突出した筒状部分１６ｇを載置部１３１ａの内周側に入れる。車輪用軸受装置１０の車両アウタ側となる軸方向一方側が下方側となり、車両インナ側となる軸方向他方側が上方側となる。
【０１２０】
軸部材１６の軸方向一方側の内側軌道１６ｅの上に、保持器１４のポケットに組み込まれた複数の玉１３を載置する。これらの玉１３の上に外輪１１の軸方向一方側の外側軌道１１ｂを載置するようにして、軸部材１６に外輪１１を組む。さらに、外輪１１の軸方向他方側の外側軌道１１ｂの上に、保持器１４のポケットに組み込まれた複数の玉１３を載置すると共に、これらの玉１３の上に内側軌道１７ｅを載置させるようにして、軸部材１６の小径部１６ｃに内輪部材１７を嵌める。これにより、図１１に示すような、端部１６ｄがかしめられる前の車輪用軸受装置が得られる。この車輪用軸受装置の中心軸Ｃ１は、基準軸Ｚと一致する。
【０１２１】
内輪保持治具１３１は前記ブレーキにより図示しない製造装置本体に対して回転しないよう保持されている。
回転スピンドル１３２ｂ（図１２参照）は、図示しない電動モータにより基準軸Ｚ回りに回転する。回転スピンドル１３２ｂを回転させながら、下降させる。これにより、パンチ１３２ａが軸部材１６の軸方向他方側の端部１６ｄを押し付けつつ、そのパンチ１３２ａが、基準軸Ｚに対して傾斜した状態で、自転しながら、回転スピンドル１３２ｂの回転により公転する。その結果、パンチ１３２ａは、端部１６ｄの端面上を周方向に沿って移動し、端部１６ｄを径方向外方へ塑性変形させてかしめ加工する。これにより、内輪部材１７が軸部材１６に、軸方向他方に脱落不能となって固定される（図１２参照）。
【０１２２】
以上のように、本開示の車輪用軸受装置の製造方法では、次の各工程を含む組み立て工程が行われる。
・軸本体１６の第１の内側軌道１６ｅに複数の第１の玉１３を載せる工程。
・これら第１の玉１３に、外輪１１の第１の外側軌道１１ｂが載るようにして、軸部材１６と外輪１１とを組む工程。
・外輪１１の第２の外側軌道１１ｂに複数の第２の玉１３を載せると共に、これら第２の玉１３に内輪部材１７の第２の内側軌道１７ｅが載るようにして、内輪部材１７を小径部１６ｃに嵌合させる工程。
・軸部材１６の軸方向他方側の端部１６ｄを径方向外方へ塑性変形させてかしめることによって、内輪部材１７を軸部材１６に固定する固定工程。
【０１２３】
前記固定工程のかしめ（かしめ加工）が終わると、回転スピンドル１３２ｂは上方に退避する（図１３参照）。
図１４に示すように、第１の外輪保持治具片１３３ａと第２の外輪保持治具片１３３ｂとが、外輪１１の径方向外方であって１８０°離れた二箇所から、外輪１１を挟む。これにより、外輪１１が回転しないよう保持される。
【０１２４】
第１の外輪保持治具１３３ａの内周面に、外輪１１の変形（変位）を検出するセンサが取り付けられている。具体的に説明すると、第１の外輪保持治具１３３ａの内周面の軸方向一方側に、第１のセンサ１２１Ａが取り付けられていて、当該内周面の軸方向他方側に、第２のセンサ１２１Ａが取り付けられている。
【０１２５】
第１の外輪保持治具片１３３ａと第２の外輪保持治具片１３３ｂとが、外輪１１を挟むことで、軸方向一方側のセンサ１２１Ａと軸方向他方側のセンサ１２１Ａとが、図７に示すように、それぞれ外輪１１の外周面１１ａ上の第１の点Ｐ１（点Ｐ１を通過する中心軸Ｃ１を中心とする環状の円）と、当該外周面１１ａ上の第２の点Ｐ２（点Ｐ２を通過する中心軸Ｃ１を中心とする環状の円）との軸方向範囲の間において、外周面１１ａと対向する。
【０１２６】
前記ブレーキを解除し、内軸１１及び内輪保持治具１３１が回転可能な状態となり、前記モータによって内輪保持治具１３１を回転させる（図９参照）。これにより、内軸１２は中心軸Ｃ１（基準軸Ｚ）回りに回転する。この際、非接触センサであるセンサ１２１Ａにより、前記各形態の取得方法で接触角αが求められる。なお、外輪１１の変形（変位）を検出するセンサは、他であってもよく、例えば前記加速度センサ１２１Ｂであってもよい。
【０１２７】
以上のように、本開示の車輪用軸受装置の製造方法には、次の接触角取得工程が含まれる。
・接触角取得工程：前記組み立て工程を経て車輪用軸受装置が組み立てられた状態で、接触角αを求める工程。
そして、この接触角取得工程で接触角αを求める方法は、前記各形態の接触角取得方法である。
【０１２８】
なお、前記組み立て工程に含まれる前記固定工程と並行して、接触角取得工程が行われてもよい。つまり、前記固定工程と並行して行う接触角αの取得には、軸部材１６のかしめ加工と同時に接触角αを取得すること、及び、軸部材１６のかしめ加工と交互に玉１３の接触角αを取得することが含まれる。前者の場合、軸部材１６のかしめ加工を行いながら、同時に玉１３の接触角αを取得・確認し、当該接触角αが適切な値になると、かしめ加工を終了する工程となる。後者の場合は、例えば、軸部材１６のかしめ加工を途中まで行ってから、一旦、玉１３の接触角αを取得・確認し、再度かしめ加工の続きを行うというように、接触角αを確認しつつかしめ加工を間欠的に進める工程となる。
【０１２９】
そして、接触角αが許容値（設計範囲）に含まれるか否かの判定が行われ、接触角αが許容値の範囲内に含まれる製品を良品とし、その製品を次の工程に進める。
【０１３０】
なお、前記の製造方法では、図１１に示すように、内輪保持治具１３１の上で、軸部材１６、二列の玉１３、及び外輪１１を組み、かしめ前の車輪用軸受装置が組み立てられた。しかし、例えば内輪保持治具１３１とは別の治具など、製造装置１３０（３０）とは別の領域で、かしめ前の車輪用軸受装置を組み立てた状態としてもよい。この場合、組み立てられたかしめ前の車輪用軸受装置が、内輪保持治具１３１に載せられる。そして、前記製造装置１３０（３０）によって、前記説明と同様の方法でかしめ加工（前記固定工程）が行われる。そして、接触角αの取得が行われる。
【符号の説明】
【０１３１】
１０：車輪用軸受装置、  １１：外輪、  １１ａ：外周面、  １１ｂ：外側軌道（軌道）、  １２：内軸（内輪）、  １３：玉、  １６：軸部材、  １６ｄ：端部、  １６ｅ：内側軌道、  １７：内輪部材、  １７ｅ：内側軌道、  ２０：処理装置、  ２１：変形検出センサ、  ２１Ａ：ひずみゲージ、  ２１Ｂ：変位センサ、  ２２：回転検出センサ、１２１：変位検出センサ、１２１Ａ：静電容量型の変位検出センサ、１２１Ｂ：加速度センサ、  Ａ：範囲、  Ｄｐｗ：ピッチ円直径、  Ｄｗ：直径、  ｎ：個数、  Ｐ１：第１の点、  Ｐ２：第２の点、  ｆｐ：変位の周波数、  ｆｐ’：変位の周波数の推定値、  ｆｒ：内軸の回転数、  Ｒ：範囲、  α：接触角  α０：玉の接触角の設計値
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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2020196089.tif 000021
2020196089.tif 000022
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