WO2008032831A1

WO2008032831A1 - Method for manufacturing wheel supporting roller bearing unit, and method for testing double-race roller bearing unit

Info

Publication number: WO2008032831A1
Application number: PCT/JP2007/067973
Authority: WO
Inventors: Eishi Shibuya; Tatsuo Wakabayashi; Shigemi Tsukamoto
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2006-09-14
Filing date: 2007-09-14
Publication date: 2008-03-20
Anticipated expiration: 2009-03-14
Also published as: US20100046870A1; US8341843B2

Description

明細書

車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法及び複列転がり軸受ユニットの検查方法

技術分野

[0001] この発明は、自動車の車輪及びブレーキロータ等の制動用回転部材を懸架装置に対して回転自在に支持する為に使用する車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法、及び該車輪支持用転がり軸受ユニット等の複列転がり軸受ユニットの製造工程で発生する欠陥の有無を判定する複列転がり軸受ユニットの検査方法に関する。背景技術

[0002] 自動車の車輪及び制動用回転部材は、車輪支持用転がり軸受ユニットにより、懸架装置に対して回転自在に支持する。この様な車輪支持用転がり軸受ユニットには、自動車が旋回走行する際に大きなモーメントが加わる為、旋回走行時の安定性を確保する為には、大きなモーメント剛性を確保する必要がある。この為従来から、車輪支持用転がり軸受ユニットとして、転動体を複列に配置すると共に、これら両列の転動体に、予圧並びに背面組み合わせ型の接触角を付与した構造が、一般的に使用されている。自動車の車輪を懸架装置に対し回転自在に支持する為に、例えば特許文献 1〜6に記載されている様に、各種構造の車輪支持用転がり軸受ユニットが知られている。

[0003] 図 4〜5は、このうちの特許文献 1に記載された構造を示している。このうちの図 4に示した第 1例の車輪支持用転がり軸受ユニット 1は、内径側軌道輪部材であるハブ 2 を構成するハブ本体 3及び内輪 4と、外径側軌道輪部材である外輪 5と、複数個の転動体 6、 6とを備える。このうちのハブ本体 3の外周面の外端部（軸方向に関して外とは、自動車への組み付け状態で幅方向外寄りとなる側を言い、図 3の下側、図 1 , 2、及び 4〜7の左側。反対に幅方向中央寄りとなる側を、軸方向に関する内と言い、図 3の上側、図 1 , 2、及び 4〜7の右側。本明細書全体で同じ。）には、車輪を支持する為のフランジ 7を形成している。又、上記ハブ本体 3の中間部外周面には外側列の内輪軌道 8aを、同じく内端部には外径寸法が小さくなつた小径段部 9を、それぞれ形成している。そして、この小径段部 9に、外周面に内側列の内輪軌道 8bを形成した、上記内輪 4を外嵌して、上記ハブ 2を構成している。又、この内輪 4の内端面は、上記ハブ本体 3の内端部に形成した円筒部を直径方向外方にかしめ広げる事で形成したかしめ部 10により抑え付けて、上記内輪 4を上記ハブ本体 3の所定位置に固定している。又、上記外輪 5の内周面には複列の外輪軌道 l la、 l ibを形成し、これら両外輪軌道 l l a、 l ibと上記両内輪軌道 8a、 8bとの間に上記各転動体 6、 6を、両列毎にそれぞれ複数個ずつ設けて!/、る。

[0004] 次に、図 5に示した第 2例の車輪支持用転がり軸受ユニット laは、図示しない支持軸に外嵌された状態で回転しない、内径側軌道輪部材である 1対の内輪 4a、 4aの周囲に、外周面に車輪を支持する為のフランジ 7aを形成した、外径側軌道輪部材であるハブ 2aを配置している。そして、このハブ 2aの内周面に形成した外輪軌道 11 a、 1 lbと上記各内輪 4a、 4aの外周面に形成した各内輪軌道 8a、 8bとの間に、それぞれ複数個ずつの転動体 6、 6を設けている。

[0005] 又、図 6は、特許文献 5に記載された構造を示している。この第 3例の車輪支持用転がり軸受ユニット lbは、ハブ 2と、外輪 5と、それぞれが転動体である複数個の玉 6 、 6とを備える。このうちのハブ 2は、ハブ本体 3と内輪 4とを組み合わせて成る。更に、このハブ 2は、外周面の軸方向外端寄り部分に、車輪及び制動用回転部材を支持する為の取付フランジ 7を、同じく中間部及び内端部に複列の内輪軌道 8a、 8bを、それぞれ形成している。これら両内輪軌道 8a、 8bのうち、軸方向外側列の内輪軌道 8a の直径は、同内側列の内輪軌道 8bの直径よりも大きくしている。尚、上記取付フランジ 7には、複数本のスタッド 12の基端部を固定し、この取付フランジ 7に、ディスク等の制動用回転体や、車輪を構成するホイールを支持固定できる様にしている。

[0006] 上記両内輪軌道 8a、 8bの直径を異ならせる為に、図 6に示した構造では、上記ハブ本体 3の軸方向中間部外周面で上記外側列の内輪軌道 8aよりも少し軸方向内側に寄った部分に、軸方向内側に向力、う程外径が小さくなる方向に傾斜した、外周面側傾斜段部 14を形成している。又、この外周面側傾斜段部 14よりも軸方向内側に寄つた、上記ハブ本体 3の軸方向内端部に、小径段部 9を形成している。そして、この小径段部 9に、外周面に上記軸方向内側列の内輪軌道 8bを形成した、上記内輪 4 を外嵌し、上記ハブ本体 3の軸方向内端部に形成したかしめ部 10により、この内輪 4 を上記小径段部 9の軸方向外端部に存在する段差面 13に向け抑え付けている。この状態で上記内輪 4を、上記ハブ本体 3に対し結合固定している。上記両内輪軌道 8a、 8bは、断面形状 (母線形状）が円弧形で、互いに近付く程 (ノヽブ 2の軸方向中央に向う程)外径が小さくなる。

[0007] 又、前記外輪 5は、内周面に複列の外輪軌道 l la、 l ibを、外周面にこの外輪 5を懸架装置に結合固定する為の結合フランジ 15を、それぞれ設けている。又、上記両外輪軌道 l la、 l ibのうち、軸方向外側の外輪軌道 11aの直径は、同内側の外輪軌道 l ibの直径よりも大きくしている。この為に図 6に示した構造では、上記外輪 5の軸方向中間部内周面で上記外側の外輪軌道 11 aよりも少し軸方向内側に寄った部分に、軸方向内側に向力、う程内径が小さくなる方向に傾斜した、内周面側傾斜段部 16 を形成している。上記両外輪軌道 l la、 l ibは、断面形状 (母線形状）が円弧形で、互いに近付く程 (ノヽブ 2の軸方向中央に向う程）内径が小さくなる。

[0008] 前記各玉 6、 6は、前記両内輪軌道 8a、 8bと上記両外輪軌道 1 la、 l ibとの間に、それぞれ複数個ずつ、転動自在に設けている。この状態で、複列に配置された上記各玉 6、 6には、予圧と共に背面組み合わせ型 (DB型）の接触角を付与している。又、これら両列の玉 6、 6のピッチ円直径は、上記内輪軌道 8a、 8b及び上記両外輪軌道 l la、 l ibの直径の差に応じて互いに異なっている。即ち、軸方向外側の列の各玉 6、 6 (外側列）のピッチ円直径 PCD 、軸方向内側の列の各玉 6、 6 (内側歹 IJ)

OUT

のピッチ円直径 PCD よりも大きく（PCD >PCD )なっている。尚、図示の例で

IN OUT IN

は、転動体として玉 6、 6を使用している力 S、重量の嵩む自動車用の転がり軸受ュニットの場合には、転動体として円すいころを使用する場合もある。

[0009] 特許文献 2〜6に記載された、両列の転動体のピッチ円直径を異ならせた車輪支持用転がり軸受ユニットの構造は上述の通りである。この様な構造の場合には、外側列のピッチ円直径 PCD を大きくできる分、モーメント剛性を大きくして、旋回走行

OUT

時の走行安定性向上と、車輪支持用転がり軸受ユニットの耐久性向上とを図る為の設計が容易になる。一方、内側列のピッチ円直径 PCD を大きくする必要がないの

IN

で、懸架装置の一部（ナックルの取付孔）を特に大径化する必要はない。従って、この懸架装置部分等を特に大型化しなくても、上記走行安定性、並びに、耐久性向上を図れる。

[0010] 尚、上述の図 6に示した構造では、複列に配置された転動体 6、 6の直径を等しくしているが、図 7に示した車輪支持用転がり軸受ユニット lcの様に、外側列の転動体 6 a、 6aの直径を、内側列の転動体 6b、 6bの直径よりも小さくする構造も、従来から知られている。この様な図 7に示した従来構造の第 4例の場合には、外側列の転動体 6 a、 6aの数を内側列の転動体 6b、 6bの数よりも十分に多くして、この外側列の剛性を内側列の剛性よりも高くする程度をより顕著にしている。更に、図示の各例では、転動体として玉を使用している力 S、重量の嵩む自動車用の転がり軸受ユニットの場合には、転動体として円すいころを使用する場合もある。

[0011] 図 4〜7に示した何れの構造も、軸受工場の製造ラインで自動的に組み立てるが、何れかの部分に傷等の欠陥が存在すると、運転時に振動や騒音が発生するだけでなぐ十分な耐久性を確保する事もできない。この為、軸受工場では、組立後の車輪支持用転がり軸受ユニットの全部又は一部を検査 (全数検査又は抜き取り検査）して欠陥の有無を判定し、欠陥が存在する場合には、欠陥が発生した原因を解消する為に、製造ラインの修繕、改修等を行なう。

[0012] 製造ラインの修繕、改修が必要な欠陥の種類として一般的には、転がり接触部に存在する傷が考えられる。即ち、上記各転動体 6、 6a、 6bの転動面と、前記各軌道 8 a、 8b、 11a, 1 lbとの転がり接触部に傷が存在すると、車輪支持用転がり軸受ュニットの運転時に過大な振動が発生するだけでなぐこの傷を起点として早期剥離が発生し、この車輪支持用転がり軸受ユニットの耐久性を著しく短くする可能性がある。この様な不具合の原因となる傷は、異物の混入に基づいて単発的に発生する他、製造設備に調整不良等、製造ライン側の不具合で発生する場合もある。この様な場合には、直ちに製造ラインの修繕を行なわないと、多量の不良品を造り出して、製品の歩留りを悪化させてしまう。

[0013] そこで、検査により上記転がり接触部の傷の有無を判定する事が必要になる。この様な傷の有無を判定する為の検査方法としては、特許文献 7に記載された様に、転力 Sり軸受の振動を測定し、測定した振動中に、振幅の大きな（通常の運転時に発生する振動に比べて著しく大きな）振動力 S、特定の周波数で含まれているか否かを測定する事が一般的である。転がり軸受を構成する各転動体の公転速度 (保持器の回転速度) n は、内径側軌道輪部材が回転する場合には、

n = (n /2) - { 1 - cos a / (d /ά) }

c i m

で、外径側軌道輪部材が回転する場合には、

n = (n /2) - { 1 + cos a / (d /d) }

c e m

で、それぞれ表される。これら両式中、 dは転動体の直径を、 d は転動体のピッチ円

m

直径を、 αは転動体の接触角 [° ]を、 η は内径側軌道輪部材の回転速度 [s—¹]を、 η は外径側軌道輪部材の回転速度 [s—¹]を、それぞれ表している。

[0014] 例えば、転動体の数を Ζとした場合に、内径側軌道輪部材が回転して外輪軌道の円周方向 1個所に傷が存在する場合には、 Ζ ·η [Hz]なる周波数の振動が、内径側軌道輪部材が回転して内輪軌道の円周方向 1個所に傷が存在する場合には、 Ζ · (η η ) [Hz]なる周波数の振動が、それぞれ発生する。外径側軌道輪部材が回転する場合も、同様にして求められる。又、転動体の転動面に傷が存在する場合も、この転動体の自転速度に基づいて、この傷に基づく振動の周波数を求められる。そこで、組立後の転がり軸受ユニットの内径側軌道輪部材（又は外径側軌道輪部材）を回転させてこの転がり軸受ユニットの振動を測定し、この振動中に、上記周波数の振動が存在するか否かを判定すれば、この転がり軸受ユニットの転がり接触部に傷があるか否かを判定できる。

[0015] この様にして行なう判定は、転がり軸受ユニットが単列の場合には特に問題なく行なえる。これに対して、図 4〜7に示す車輪支持用転がり軸受ユニットの様な、複列転力 Sり軸受ユニットの場合には、そのままでは、何れの列の転力 Sり接触部に傷が存在する力、までは分からない。即ち、従来一般的に使用されていた、前述の図 4〜5に示した様な車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、両列の仕様 (転動体の直径、数、ピッチ円直径、接触角）が同じであった為、外側列に傷が存在する場合と内側列に傷が存在する場合とで、同じ周波数の振動が発生する。この為、何れの列に傷が存在するかを特定できず、前記製造ラインの修繕を直ちには行なえない。即ち、振動の周波数分析により傷の存在を認められた車輪支持用転がり軸受ユニットを分解してから軌道面や転動面を観察する事で、初めて何れの列に傷が存在するかを特定できる。但し、上記車輪支持用転がり軸受ユニットの分解は面倒で、特に、図 4、 6、 7に示した様な、かしめ部 10によりハブ本体 3と内輪 4とを結合固定した構造の場合には、このかしめ部 10の削り取り作業が必要になり、傷の存在の確認から傷の存在位置の特定までに要する時間が長くなる。この時間が長くなると、不良品を造り出すのを防止すベぐ製造ラインを停止している時間が長くなり、生産効率の低下を招来する

〇

[0016] また、図 6及び図 7に示す、上述の様な車輪支持用転がり軸受ユニット lb、において、低トルク性、剛性、耐久性等に関して所望通りの性能を発揮させる為には、上記各玉 6、 6、 6a、 6bに適正な予圧を付与すると同時に、これら各玉 6、 6、 6a、 6bの接触角を適正に規制する必要がある。一般的には、これら各玉 6、 6、 6a、 6bの接触角を、外側列と内側列とで互いに等しい適正値 (例えば 20〜45度程度）に規制する。上記予圧は、大きい程、上記車輪支持用転がり軸受ユニット lb、 lcの剛性が高くなる代わりに、動トルクが高くなると同時に、転がり接触面の疲れ寿命が低下する。一方、上記接触角は、大きくなる程、アキシアル剛性が高くなる代わりに、ラジアル剛性が低下すると同時に、転力 Sり接触部のスピンが大きくなつて転がり接触面の疲れ寿命が低下する。これらの事から明らかな通り、上記予圧及び上記接触角を適正にする事は重要である。上記特許文献 2〜6に記載された、両列の転動体のピッチ円直径を異ならせた車輪支持用転がり軸受ユニットにしても、各転動体に付与する予圧及び接触角を適正に規制する事が、低トルク性、剛性、耐久性等に関して所望通りの性能を発揮させる面から重要である。但し、両列の転動体のピッチ円直径を異ならせた車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、両列の剛性が異なる為、両列の転動体のピッチ円直径を等しくした、一般的な車輪支持用転がり軸受ユニットと異なる配慮をしない限り、両列の接触角及び予圧を適切に規制する事はできない。この理由に就いて、以下に説明する。

[0017] ラジアル転がり軸受にアキシアル荷重が作用した場合、各転動体の接触角が大きくなる事は、例えば非特許文献 1に記載される等により周知である。一方、本発明の対象となる車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、複列に配置した転動体にアキシアル方向の荷重を付加する事により、これら各転動体に所定の予圧を付与する。例えば、図 6に示した構造では、かしめ部 10により内輪 4を軸方向外方に押圧し、 1対の内輪軌道 8a、 8bのピッチを縮める事で、これら両内輪軌道 8a、 8bと複列の外輪軌道 l l a、 l ibとの間に配置した、上記各玉 6、 6、 6a、 6bに予圧を付与する。予圧の大きさ（予圧量）は、これら各玉 6、 6、 6a、 6bの転動体の転動面と上記両内輪軌道 8 a、 8b及び上記両外輪軌道 l la、 l ibとを軽く（これら各玉 6、 6、 6a、 6bに予圧を付与せずに)接触させた状態からの、上記内輪 4の軸方向外方への変位量となる。

[0018] この事から、本発明の対象となる車輪支持用転がり軸受ユニットで、両列の転動体（玉 6、 6、 6a、 6b)に予圧を付与する事は、ラジアル転がり軸受にアキシアル荷重が作用するのと同様の状態であり、両列の転動体の接触角が大きくなる事が分かる。従来力も広く実施されていた、一般的な車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、両列の仕様（ピッチ円直径、転動体直径、転動体数）が互いに等しい為、予圧付与に伴う、両列の転動体の接触角の変化量は同じであった。この為、車輪支持用転がり軸受ユニットの完成状態での、両列の転動体の予圧及び接触角を適正値に規制する事は、比較的容易であった。

[0019] これに対して、本発明の対象となる、両列の転動体のピッチ円直径を異ならせた車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、両列の剛性が異なる為、両列の転動体（玉 6、 6、 6a、 6b)に付与する予圧及び接触角を適正に規制する為には、特別な配慮が必要になる。即ち、軸方向外側の列のピッチ円直径が軸方向内側の列のピッチ円直径よりも大きい構造の場合には、アキシアル剛性に関しても、軸方向外側の列の方が軸方向内側の列よりも大きくなる。一方、予圧付与の為に両列の転動体を軸方向に押圧する力は、当然等しい。従って、予圧付与の為に内輪 4を軸方向外方に押圧した場合に、各転動体への予圧付与に結び付く各部（各軌道及び転動体の転動面）の弾性変形は、外側列よりも内側列で多くなる。この結果、予圧付与に伴って接触角が増大する程度は、外側列よりも内側列で大きくなる。

[0020] この為、本発明の対象となる、両列の転動体のピッチ円直径を異ならせた車輪支持用転がり軸受ユニットの場合には、従来の場合と同様に、予圧付与以前の状態で、上記両列の転動体の接触角（初期接触角）を同じにしておくと、完成後（予圧付与後 )の状態で、両列の接触角が異なってしまう。更に、これら両列の接触角に差が生じるのに伴って、これら両列の転動体に付与されている予圧に関しても（予圧付与の為の内輪の軸方向変位に伴って発生するアキシアル荷重が所望通りにならず）、所望値との間に差が生じる。この結果、両列の転動体の予圧及び接触角が不適正になる

。図 6に示した構造では、ハブ本体 3の軸方向内端部に外嵌した内輪 4をかしめ部 1 0により抑え付ける構造に就いて示している力上述の様な問題は、内輪を抑え付ける構造に関係なく生じる。例えば、ハブ本体の軸方向内端部に設けた雄ねじ部に螺合したナットにより、内輪の軸方向内端面を抑え付けてこの内輪を軸方向外方に押圧する構造も知られている力この様な構造でも、同様の問題を生じる。又、内輪を等速ジョイントのハウジングにより抑え付ける構造でも、同様に生じる。更に、転動体が円すいころの場合でも、同様の問題を生じる。

[0021] 特許文献 1：特開 2004— 142722号公報

特許文献 2：特開 2003— 232343号公報

特許文献 3：特開 2004— 108449号公報

特許文献 4 :特開 2004— 345439号公報

特許文献 5：特開 2006 _ 137365号公報

特許文献 6：国際公開第 2005/065077号パンフレット

特許文献 7：特開 2004 _ 361390号公報

非特許文献 1 :岡本純三著、発行、「ころがり軸受'ころ軸受の動的負荷容量」、有限会社正文社印刷、昭和 63年 9月、 p. 62— 65

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0022] 本発明は、上述の様な事情に鑑みて為されたものであり、第 1の目的は、外側列と内側列との転動体のピッチ円直径を異ならせた車輪支持用転がり軸受ユニットに関して、両列の転動体の予圧及び接触角を何れも適正にできる車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法を提供することにある。また、第 2の目的は、組立後の複列転がり軸受ユニットに関して欠陥の有無を判定し、欠陥が存在する場合には、その部位を迅速に特定して、製造ラインの修正を迅速に行ない、生産効率の向上を図れる複列転がり軸受ユニットの検査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

[0023] 第 1の目的を達成すベぐ本発明の第 1の観点である製造方法の対象となる車輪支持用転がり軸受ユニットは、前述の図 6及び図 7に示した従来構造と同様に、外輪と、ハブと、複数個の転動体とを備える。

このうちの外輪は、内周面に複列の外輪軌道を有する。

又、上記ハブは、外周面の軸方向外端部に車輪を支持固定する為の取付フランジを、同じく軸方向に関する中間部及び内端部に複列の内輪軌道を、それぞれ有するもので、ハブ本体と内輪とを組み合わせて成る。このうちのハブ本体は、軸方向中間部に外側列の内輪軌道を、軸方向内端部に小径段部を、それぞれ設けたものである。又、上記内輪は、外周面に内側列の内輪軌道を設け、この小径段部に外嵌されて軸方向外側に向け抑え付けられた状態で、上記ハブ本体に対し結合固定されて!/ヽ又、上記各転動体は、これら両内輪軌道と上記両外輪軌道との間に、各列毎に複数個ずつ、背面組み合わせ型で両列毎に所定の接触角及び予圧を付与された状態で設けられている。

そして、軸方向外側の列のピッチ円直径力軸方向内側の列のピッチ円直径よりも大きい。

[0024] 上述の様な車輪支持用転がり軸受ユニットを造る為の、本発明の製造方法は、外側列と内側列との間で、初期接触角を互いに異ならせている。尚、この初期接触角とは、上記両列の転動体の転動面と上記両内輪軌道及び上記両外輪軌道とを、これら各転動体に予圧を付与せずに (各部を弾性変形させずに軽く）接触させた状態での、これら各転動体の接触角を言う。この様な初期接触角に関して、上記両列の転動体の初期接触角を、それぞれ上記所定の接触角よりも小さくしておく。且つ、内側列の転動体の初期接触角を当該転動体の所定の接触角よりも小さくする程度を、外側列の転動体の初期接触角を当該転動体の所定の接触角よりも小さくする程度よりも大きくしておく。そして、上記内輪を軸方向外側に向け抑え付けた状態で、上記両列の転動体の接触角を、それぞれ上記所定の接触角とする。 [0025] 上述の様な本発明の車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法を実施する場合に、例えば、上記両列の転動体に関する所定の接触角を互いに等しくしてもよい。この為に、上記外側列の転動体の初期接触角を、上記内側列の転動体の初期接触角よりも大きく設定する。

或いは、本発明を実施する場合に好ましくは、例えば、上記外側列の転動体の数を上記内側列の転動体の数よりも多くする。この場合に、より好ましくは、上記外側列の転動体の直径を上記内側列の転動体の直径よりも小さくする。

[0026] また、第 2の目的を達成すベぐ本発明の第 2の観点である複列転がり軸受ユニットの検査方法は、内周面に複列の外輪軌道を有する外径側軌道輪部材と、外周面に複列の内輪軌道を有する内径側軌道輪部材と、これら両外輪軌道とこれら両内輪軌道との間に、両列毎に複数個ずつ転動自在に設けられた転動体とを備え、これら両列同士の間で仕様を異ならせた複列転がり軸受ユニットに関して、欠陥の有無を検查する。

この様な本発明の複列転がり軸受ユニットの検査方法では、先ず、上記外径側軌道輪部材と上記内径側軌道輪部材とを相対回転させつつ、上記複列転がり軸受ュニットの振動を測定する。そして、前記両列の振動の周波数に基づいて前記欠陥の有無を検査し、該検査工程において、前記欠陥に基づいて発生する振動の周波数に基づいて、上記両列のうちの何れの列に欠陥が存在する力、を特定する。

[0027] 尚、検査によって特定される欠陥としては、これら各転動体の転動面と上記両外輪軌道及び上記両内輪軌道との転がり接触部の欠陥、即ち、これら両列同士の間で、転がり接触部（内輪軌道、外輪軌道、転動面のうちの何れかの部分）に存在する傷であってもよく、また、各列に組み込まれるべき転動体数の欠陥と、各列に組み込まれるべき転動体の仕様による欠陥の少なくとも一方であってもよい。

[0028] さらに、上記仕様を異ならせる態様としては、この振動の周波数を変えられるものであれば良い。例えば、転動体の直径、数、ピッチ円直径、接触角のうちの 1種又は 2 種以上を両列同士の間で異ならせる事で、欠陥に基づいて発生する振動の周波数を明らかに（寸法誤差、形状誤差等によりオーバラップしない程度に）異ならせる。発明の効果 [0029] 上述の様に構成する本発明の第 1の観点に係る車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法によれば、外側列と内側列との転動体のピッチ円直径を異ならせた車輪支持用転がり軸受ユニットに関して、両列の転動体の予圧及び接触角を何れも適正にできる。即ち、ピッチ円直径の差に基づく両列のアキシアル剛性の差に応じて、両列の転動体の初期接触角を異ならせているので、これら両列の転動体に所定の予圧を付与した状態で、これら両列の転動体の接触角をそれぞれ所定値 (適正値）にできる。又、完成状態（予圧付与後の状態）での両列の転動体の接触角を互いに等しくできるので、予圧付与の為の内輪の変位量を所望通りのアキシアル荷重に変換して、上記両列の転動体に、それぞれ適正な予圧を付与できる。この結果、完成後の車輪支持用転がり軸受ユニットに、低トルク性、剛性、耐久性等に関して所望通りの性能を発揮させる事ができる。又、転動体が玉の場合に、接触角が過大になって、玉の転動面が軌道面の縁に乗り上げ、転力 ^接触部にエッジロードが加わる事を防止して、玉の転動面に、早期剥離、フレーキング等の損傷が発生する事を防止できる。

[0030] また、上述の様な本発明の第 2の観点に係る複列転がり軸受ユニットの検査方法によれば、傷の存在の確認から傷の存在位置の特定までに要する時間を短縮できる。即ち、複列転がり軸受ユニットの運転に伴って発生する振動中に振幅の大きな振動が発生した事で、転がり接触部に傷が存在する事が分かり、この振幅の大きな振動の周波数に基づいて、傷が存在する部位 (何れの列のうちで、内輪軌道、外輪軌道、転動面のうちの何れかの部分力、）を特定できる。この為、上記複列転がり軸受ュニットを分解しなくても、傷の存在位置を特定して、製造ラインの修繕作業を行なえる。この結果、不良品を造り出すのを防止すベぐ製造ラインを停止させている時間を短くして、生産効率の向上による製造コストの低減を図れる。

図面の簡単な説明

[0031] [図 1]本発明の第 1実施形態を示す断面図。

[図 2] (A)は予圧付与以前の状態を、（B)は予圧付与後の状態を、それぞれ示す、図 1の X部拡大図。

[図 3]本発明の第 2実施形態を示す、実施状況を説明する為の模式図。

[図 4]本発明の検査装置の検査対象となる車輪支持用転がり軸受ユニットのうち、従来から知られて!/、る構造の第 1例を示す断面図。

[図 5]同第 2例を示す半部断面図。

[図 6]同第 3例、及び本発明の製造方法対象となる車輪支持用転がり軸受ユニットを示す断面図。

[図 7]同第 4例、及び本発明の製造方法対象となる車輪支持用転がり軸受ユニットを示す断面図。

符号の説明

1、 la, lb、 lc、 Id 車輪支持用転がり軸受ユニット

2、 2a ノヽブ

3 ハブ本体

4, 4a 内輪

5 外輪

6、 6a、 6b 転動体

7、 7a 取付フランジ

8a、 8b 内輪軌道

9 小径段部

10 かしめ部

1 1a, l ib 外輪軌道

12 スタッド

13 段差面

14 外周面側傾斜段部

15 ife口フフノノ

16 内周面側傾斜段部

17 円筒部

22 モータ

23 判定器

24 振動ピックアップ

25a, 25b、 25c、 25d 表示器発明を実施するための最良の形態

[0033] (第 1実施形態）

図 1〜2は、本発明の第 1実施形態に係る車輪支持用転がり軸受ユニット I dの製造方法を示している。尚、本実施形態の特徴は、それぞれが転動体である複数の玉 6a 、 6aにより構成される外側列の転がり軸受部分のアキシアル剛性と、同じく複数の玉 6b、 6bにより構成される内側列の転がり軸受部分のアキシアル剛性とが異なる場合にも、これら両列の玉 6 a、 6bに、適正な予圧及び接触角を付与する点にある。尚、図示の例では、外側列の玉 6a、 6aの直径（例えば、約 10. 3mm)を、内側列の玉 6b、 6 bの直径（例えば、約 1 1 . 1mm)よりも小さくして、外側列の玉 6a、 6aの数（例えば 1 5 個）を、内側列の玉 6b、 6bの数（例えば 1 1個）よりも多くしている。これに合わせて、外側列の内輪軌道 8a及び外輪軌道 1 l aの断面形状 (母線形状）の曲率半径を、内側列の内輪軌道 8b及び外輪軌道 l ibの断面形状の曲率半径よりも小さくしている。又、外側列の玉 6a、 6aのピッチ円直径を例えば 60mmとし、内側列の玉 6b、 6bのピツチ円直径を例えば 50mmとしている。これらにより本例の場合には、上記各玉 6a、 6 aにより構成される外側列の転がり軸受部分のアキシアル剛性力上記各玉 6b、 6b により構成される内側列の転がり軸受部分のアキシアル剛性よりも大幅に大きくなつている。この為、自動車の走行性能の向上を図る面から有効である反面、上記両列の玉 6a、 6bにそれぞれ適切な予圧及び接触角を付与する事が難しい構造となっている。その他の部分の構成及び作用は、前述の図 6に示した従来構造と同様であるから、同等部分に関する説明は省略若しくは簡略にし、以下、本発明及び本実施形態の特徴部分を中心に説明する。

[0034] 上述の様な車輪支持用転がり軸受ユニット I dで、上記両列の玉 6a、 6bの完成状態（所定の予圧を付与した状態）での接触角 α , a {図 2の（B) }は、互いに等し

OUT IN

く（α = α )している。この様な完成状態での接触角 α , a は、上記車輪支

OUT IN OUT IN

持用転がり軸受ユニット i dに必要とされる、低トルク性、剛性、耐久性等の性能を勘案して、例えば 20〜45度程度の範囲で、設計的に定める。

[0035] 特に、本発明の製造方法は、図 2の (A)に示す様に、外側列と内側列との間で、初期接触角 /3 、 13 を、互いに異ならせている。尚、この初期接触角 /3 、 13 とは、前述した様に、上記両列の玉 6a、 6bの転動面と前記両内輪軌道 8a、 8b及び前記両外輪軌道 l l a、 l ibとを、これら各玉 6a、 6bに予圧を付与せずに (各部を弾性変形させずに軽く）接触させた状態での、これら各玉 6a、 6bの接触角をいう。本発明の製造方法の場合には、この様な両列の初期接触角 β 、 β を、それぞれ上記所

OUT IN

定の接触角 α 、 α よりも小さく（/3 < a ゝ β ぐ ct )しておく。且つ、内側

OUT IN OUT OUT IN IN

列の玉 6b、 6bの初期接触角 /3 を当該玉 6b、 6bの上記所定の接触角 α よりも小さ

IN IN

くする程度、即ち、これら両接触角 /3 、 α の差「α — /3 」を、外側列の玉 6a、 6a

IN IN IN IN

の初期接触角 /3 を当該玉 6a、 6aの上記所定の接触角 α よりも小さくする程

OUT OUT

度、即ち、これら両接触角 /3 , a の差「《 - 」よりも大きく（「《 - β

OUT OUT OUT OUT IN I

」〉「 α - 」の関係に）しておく（本実施形態の a = a の場合には、 0

N OUT OUT OUT IN I

< β )。

N OUT

[0036] 上記車輪支持用転がり軸受ユニット I dを組み立てる場合には、図 2の (A)に示す様に、ハブ本体 3の軸方向内端部に設けた小径段部 9に内輪 4を外嵌して内輪 4の軸方向外側端面を小径段部 9の軸方向外端部に存在する段差面 13に接触させた状態から、このハブ本体 3の軸方向内端部に形成した円筒部 17の先端部でこの内輪 4の軸方向内端面よりも突出した部分を径方向外方に塑性変形して (かしめ広げて）、図 2の（B)に示す様に、力もめ部 10とする。このかしめ部 10を形成する過程で、上記内輪 4を、軸方向外方に変位させる。そして、このかしめ部 10の完成状態でこの内輪 4を、上記小径段部 9の軸方向外端部に存在する段差面 13に向け抑え付ける。この過程で、上記内輪 4の外周面に形成した内側列の内輪軌道 8bと、上記ハブ本体 3の中間部外周面に形成した外側列の内輪軌道 8aとの距離が縮まり、上記両列の玉 6a、 6bに、上記内輪 4の軸方向外方への変位量に見合った予圧が付与される。この際、これら両列の玉 6a、 6bの接触角が増大する。即ち、これら両列の玉 6a、 6bの初期接触角 β J が、それぞれ上記所定の接触角 a 、 a に迄変化する。

OUT IN OUT IN

[0037] 従って、上記両列の玉 6a、 6bの初期接触角 β 、 /3 と、上記かしめ部 10の加

OUT IN

ェに伴うこれら両列の玉 6a、 6bに付与する予圧上記内輪 4の軸方向外方への変位量)を適切に規制すれば、完成後の車輪支持用転がり軸受ユニット I dで、上記両列の玉 6a、 6bの接触角を、上記所定の接触角 α 、 a に規制できる。上記両列

OUT IN の玉 6a、 6bに付与する予圧に基づく接触角の変位量は、前述した非特許文献 1に記載されている様に、次の（1)式で求められる。

[0038] [数 1]

cos or

[0039] 尚、この（1)式中の αは上記所定の接触角 α 、 α に、同じく /3は上記初期接

OUT IN

触角 /3 J に、それぞれ対応する。又、 Qは転動体荷重（アキシアル予圧）を、

OUT IN

D は玉の直径を、 rは内輪軌道の断面の曲率半径を、 r は外輪軌道の断面の曲率 a e

半径を、それぞれ表している。又、 Cは、内輪、外輪両軌道の曲率半径の平均値 f の玉直径に対する割合 {f = (r +r ) / (2 - D ) }により定まる接触変形の定数で、次

e a

の表 1で表される。

[0040] [表 1]

[0041] これら（1)式及び表 1から、上記所定の接触角 α 、 α を目標として上記初期接

OUT IN

触角 /3 J を設定すれば、前記かしめ部 10により前記内輪 4を軸方向外側に向

OUT IN

け、前記段差面 13に抑え付けた状態で、前記両列の玉 6a、 6bの接触角を、それぞれ上記所定の接触角 α 、 a にできる。

OUT IN

[0042] 上述の様に本例の製造方法によれば、外側列と内側列との玉 6a、 6bのピッチ円直径、これら各玉 6a、 6bの直径及び数を異ならせた車輪支持用転がり軸受ユニットに関して、両列の玉 6a、 6bの予圧及び接触角を何れも適正にできる。この結果、完成後の車輪支持用転がり軸受ユニット I dに、低トルク性、剛性、耐久性等に関して所望通りの性能を発揮させる事ができる。

[0043] (第 2実施形態）

次に、本発明の第 2実施形態に係る複列転がり軸受ユニットの検査方法について説明する。図 3は、本発明の検査方法のうち、車輪支持用転がり軸受ユニット lbの転力り接触部に傷が存在するか否力、、存在する場合には何れの部分に存在するかを判定する状況を示している。検査作業時にはハブ 2を、回転速度検出器付きのモータ 22により回転駆動すると共に、このハブ 2の回転速度を判定器 23に入力する。又、外輪 5に振動ピックアップ 24の測定子を突き当てて、上記車輪支持用転がり軸受ュニット 1の振動を測定し、その測定信号を上記判定器 23に入力する。この判定器 23 は、フィルタ回路及び演算回路を備えたもので、上記振動ピックアップ 24の測定信号に基づいて上記車輪支持用転がり軸受ユニット 1の振動の周波数を求める。そして、特定の周波数の振動の振幅が大きい場合に、上記ハブ 2の回転速度との関連で、当該周波数の振動が、何れの部分に存在する傷によるもの力、を特定し、表示器 25a〜 25dに表示する。本例の場合には、内側列と外側列との内輪軌道 8a、 8bと外輪軌道 1 1 a, l ibとのうちの何れか（2個所以上の場合も含む）に傷が存在するか否かを、上記 4個の表示器 25a〜25dにより表示する様にしている。なお、上記したように、転動体の転動面に傷が存在する場合も、この転動体の自転速度に基づいて、この傷に基づく振動の周波数を求められるので、外側列と内側列の転動体用の表示器を付加することで、転動面の傷を検出可能である。

[0044] 傷の存在する個所を、内輪軌道 8a、 8bか外輪軌道 l l a、 l ibかだけでなぐ外側列か内側歹 IJかまでも特定できる様にすべぐ上記車輪支持用転がり軸受ユニット lb は、これら両列同士の間で仕様を異ならせている。この仕様を異ならせる態様としては、この振動の周波数を変えられるものであれば良ぐ両列同士の間で転動体 6、 6 の直径、数、ピッチ円直径、接触角のうちの 1種又は 2種以上を両列同士の間で異ならせる。この場合に於いて、転動体 6、 6の数以外の要素を異ならせる場合には、寸法誤差、形状誤差に拘らず、上記両列同士の間で傷に基づく振動の周波数がォーノラップしない程度に、はっきりと異ならせる。即ち、検査対象は、図 1及び図 4〜7に示されたいずれの車輪支持用転がり軸受ユニットにおいても、上記仕様を異ならせるものであればよい。

[0045] 例えば、各転動体 6、 6の直径 dを 11. 112±0. 010mmとし、各転動体 6、 6のピッチ円直径 d を 50±0· 1mmとし、転動体 6、 6の数 Ζを 13固とし、各転動体 6、 6の接

m

触角 α 、 α を 35±2° とし、ハブ 2を Is— ¹で回転させた場合に就いて考える。こ

OUT IN

の場合に、外輪軌道 lla、 lib側の転動体通過振動数（

外輪軌道 lla、 libに傷が存在した場合に転動体 6、 6の公転運動に伴って発生する振動の周波数）は、 5. 28-5. 35s— ¹ (Hz)になる。これに対して、内輪軌道 8a、 8b 側の転動体通過振動数（内輪軌道 8a、 8bに傷が存在した場合に転動体 6、 6の公転運動に伴って発生する振動の周波数）は、 7. 65〜7. 72s— ¹ (Hz)になる。

[0046] この様な場合、外輪軌道 lla、 libに傷が存在する場合に発生する振動の周波数と、内輪軌道 8a、 8b側に傷が存在する場合に発生する振動の周波数とは明らかに異なるので、外輪軌道 lla、 libに傷が存在するか内輪軌道 8a、 8b側に傷が存在するかを特定する事はできる。但し、そのままでは、傷が存在するのが外側列であるか内側列であるかを特定する事はできない。そこで、上述の様な場合に、例えば、外側列の転動体 6、 6の接触角 α を 40 ±2° に変える。内側列の各転動体 6、 6の接

OUT

触角 α は 35±2° のままとする。この様に外側列の転動体 6、 6の接触角 α を 40

IN OUT

±2° に変えれば、上述した条件で、外側列の外輪軌道 11a側の転動体通過振動数は、 5. 36〜5. 43s^_1(Hz),同じく外側列の内輪軌道 8a側の転動体通過振動数は、 7. 57-7. 64s— ^Hz)になる。この結果、傷が存在するのが外輪軌道 1 la、 lib か内輪軌道 8a、 8bかだけでなぐ何れの列かまでも特定できる。

[0047] 上記の例は、接触角 α 、 a だけを変えた為、上記両列同士の間での転動体

OUT IN

通過振動数に大きな差を設定できていないが、これら両列同士の間で、転動体 6、 6 の直径、数、ピッチ円直径、接触角のうちの 2種以上を異ならせれば、上記両列同士の間での転動体通過振動数に大きな差を設定できる。そして、傷が発生した位置の特定に関する信頼性の向上を図れる。尚、本発明を実施する場合に振動ピックアツプ 24の測定子を突き当てる部位は、外輪 5の軸方向端面に限る事はない。この外輪 5の外周面とする事もできるし、外輪を回転させる場合には、内輪の軸方向端面や内周面に突き当てる事もできる。又、上記振動ピックアップ 24により検出する振動の周波数は、前述の式で求められる公転周波数 n に基づく基本周波数に限らず、この基本周波数の n倍の高周波の振動を検出しても良い。要は、検査の信頼性確保、能率向上を図る面から適宜選定する。

[0048] また、上記第 2実施形態では、車輪支持用転がり軸受ユニットの転力 Sり接触部に傷が存在するか否力、、存在する場合には何れの部分に存在するかを判定して!/、るが、本発明の検査方法は、該傷の欠陥に限らず、各列に組み込まれるべき転動体数の欠陥や、各列に組み込まれるべき転動体の仕様による欠陥であってもよい。即ち、振動（周波数やレベル）を測定することで、例えば、各列に組み込まれるべき転動体の数不足や、両列の転動体を玉として各列毎に玉径を異ならせている場合に、間違つた玉径の玉を混入してしまった場合にも、これら欠陥が存在するか否力、、いずれの列に存在するかを判定することができる。

産業上の利用可能性

[0049] 本発明は、上記実施形態に限定されるものでなぐ適宜、変形、改良等が可能である。また、第 2実施形態の検査方法は、第 1実施形態の車輪支持用転がり軸受ュニットの製造法において製造後に適用可能である。本発明は、ハブ本体の内端部に外嵌した内輪をかしめ部により抑え付ける構造に限らず、ナットにより抑え付ける構造で実施する事もできる。又、複列に配置された転動体の、一方又は両方の列が円すいころである構造で実施する事もできる。更に、両列の転動体の、完成状態での接触角は、必ずしも等しくする必要はない。即ち、両列の転動体のピッチ円直径、転動体直径等に応じて、両列の剛性を最適にできる様に、異ならせても良い。

[0050] なお、本出願は、 2006年 9月 14日出願の日本特許出願（特願 2006— 248879) 、 2006年 10月 2曰出願の曰本特許出願（特願 2006— 271010)に基づ <ものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

Claims

請求の範囲

[1] 内周面に複列の外輪軌道を有する外輪と、外周面の軸方向外端部に車輪を支持固定する為の取付フランジ、及び前記軸方向に関する中間部及び内端部に複列の内輪軌道を、それぞれ有するハブと、前記両内輪軌道と前記両外輪軌道との間に各列毎に複数個ずつ、背面組み合わせ型で両列毎に所定の接触角及び予圧を付与された状態で設けられた転動体と、を備え、前記ハブは、ハブ本体と内輪とを組み合わせたものであり、該ハブ本体は、軸方向中間部に外側列の内輪軌道、及び軸方向内端部に小径段部を、それぞれ設け、前記内輪は、外周面に内側列の内輪軌道を設け、前記小径段部に外嵌されて軸方向外側に向け抑え付けられた状態で前記ハブ本体に対し結合固定されており、軸方向外側の列のピッチ円直径が軸方向内側の列のピッチ円直径よりも大きい車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法であって、前記両列の転動体の転動面と前記両内輪軌道及び前記両外輪軌道とを、前記各転動体に予圧を付与せずに接触させた状態での前記各転動体の接触角を初期接触角とした場合に、前記両列の転動体の初期接触角を、それぞれ前記所定の接触角よりも小さくし、且つ、内側列の転動体の初期接触角を前記転動体の所定の接触角よりも小さくする程度を、外側列の転動体の初期接触角を前記転動体の所定の接触角よりも小さくする程度よりも大きくした状態で、前記両列の転動体の転動面と前記両内輪軌道及び前記両外輪軌道とを、前記各転動体に予圧を付与せずに接触させる工程と、

該接触工程後、前記両列の転動体の接触角を、それぞれ前記所定の接触角とするように、前記内輪を軸方向外側に向け抑え付けられた状態で、前記内輪を前記ハブ本体に対し結合固定する工程と、

を有する車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法。

[2] 両列の転動体に関する所定の接触角を互いに等しくする為、外側列の転動体の初期接触角を内側列の転動体の初期接触角よりも大きく設定する、請求項 1に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法。

[3] 外側列の転動体の数を内側列の転動体の数よりも多くする、請求項 1又は 2に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法。

[4] 外側列の転動体の直径を内側列の転動体の直径よりも小さくする、請求項 3に記載した車輪支持用転がり軸受ユニットの製造方法。

[5] 内周面に複列の外輪軌道を有する外径側軌道輪部材と、外周面に複列の内輪軌道を有する内径側軌道輪部材と、前記両外輪軌道と前記両内輪軌道との間に、両列毎に複数個ずつ転動自在に設けられた転動体と、を備え、前記両列同士の間で仕様を異ならせた複列転がり軸受ユニットに関して、欠陥の有無を検査する複列転力 Sり軸受ユニットの検査方法であって、

前記外径側軌道輪部材と前記内径側軌道輪部材とを相対回転させつつ前記複列転がり軸受ユニットの振動を測定する工程と、

前記両列の振動の周波数に基づいて前記欠陥の有無を検査する工程と、を備え、前記検査工程では、前記欠陥に基づいて発生する振動の周波数に基づいて、前記両列のうちの何れの列に欠陥が存在する力、を特定する複列転がり軸受ュニットの検査方法。

[6] 前記欠陥は、前記各転動体の転動面と前記両外輪軌道及び前記両内輪軌道との転力 Sり接触部の欠陥である請求項 5に記載した複列転がり軸受ユニットの検査方法。

[7] 前記欠陥は、前記各列に組み込まれるべき転動体数の欠陥と、前記各列に組み込まれるべき転動体の仕様による欠陥の少なくとも一方を含む請求項 5又は 6に記載した複列転がり軸受ユニットの検査方法。

[8] 前記複列転がり軸受ユニットは、前記内径側軌道輪部材が、外周面の軸方向外端部に車輪を支持固定する為の取付フランジ、及び前記軸方向に関する中間部及び内端部に前記複列の内輪軌道を、それぞれ有するハブである、車輪支持用転がり軸受ユニットであり、

前記両列同士の間で異ならせた前記仕様とは、軸方向外側の列のピッチ円直径が軸方向内側の列のピッチ円直径よりも大きくしたことである請求項 5〜8のいずれかに記載した複列転がり軸受ユニットの検査方法。