JP2016001177A - サイドフェーススプラインの形状測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】サイドフェーススプラインの被動歯の形状を容易に測定する形状測定方法を提供する。
【解決手段】形状測定用の基準設定具５０を使用することにより、車両用ハブユニット１のハブホイール３の軸方向の端面に形成され、かつ等速ジョイントの駆動歯に噛み合わされる被動歯１３の形状を測定するサイドフェーススプライン１５の形状測定方法であって、基準設定具５０は、等速ジョイントの駆動歯の形状を模して円環状に配列して形成された基準歯と、基準歯の配列中心軸線に対して直交する第１基準面５１とを有し、基準設定具５０の基準歯をハブホイール３の被動歯１３に噛み合わせる工程と、車両用ハブユニット１の軸心回りにハブホイール３を回転させたときに、第１基準面５１の振れ量を測定する工程と、を含む。
【選択図】図６

Description

本発明は、車両用ハブユニットに形成されたサイドフェーススプラインの被動歯（スプライン歯）の形状を測定する形状測定方法に関する。

自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持するためにハブユニットが用いられている。また、ハブユニットとして、駆動輪が取り付けられるハブホイールの軸方向内側（車両インナ側）の端面に、等速ジョイントの外輪に形成された駆動歯と噛み合う被動歯（スプライン歯）を有するサイドフェーススプラインを形成したものが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。このハブユニットにおいては、自動車のドライブシャフトの回転動力が等速ジョイントから被動歯を経てハブホイールに伝達される。

特表２００８−５３６７３７号公報 特開２００８−１７４１７８号公報

上記のようなサイドフェーススプラインにおける各被動歯は、等速ジョイントの駆動歯に対して適切に噛み合わせるために、歯面寸法、配列ピッチ、回転中心に対する同軸度などの各種寸法に対して所定の精度が要求される。そのため、ハブユニットの製造後には、三次元測定装置等を用いて被動歯の各種寸法を測定し、所定の精度が得られているか否かを確認する検査工程が行われている。

サイドフェーススプラインの被動歯は、通常、等速ジョイントの駆動歯との噛み合いにおけるピッチ面を基準面（例えば、図２に二点鎖線αで示される仮想面；以下、「設計基準面」ともいう）に設定して形状が設計されている。しかしながら、この設計基準面は、あくまで仮想面であるため、検査工程において実際の製品に対する被動歯の形状測定に当該設計基準面を用いることができない。そのため、従来は、ハブホイールのフランジ面や車輪嵌合面等の加工面を仮の基準面とすることによってスプライン歯の各種寸法を測定していたが、これでは測定誤差が大きくなり、正確な寸法測定を安定して行うことが困難であった。

本発明は、被動歯の形状について所定の項目を容易に測定することができるサイドフェーススプラインの形状測定方法を提供することを目的とする。

本発明のサイドフェーススプラインの形状測定方法は、形状測定用の基準設定具を使用することにより、車両用ハブユニットのハブホイールの軸方向の端面に形成され、かつ等速ジョイントの駆動歯に噛み合わされる被動歯の形状を測定するサイドフェーススプラインの形状測定方法であって、前記基準設定具は、前記等速ジョイントの駆動歯の形状を模して円環状に配列して形成された基準歯と、前記基準歯の配列中心軸線に対して直交する第１基準面と、を有し、前記形状測定方法は、前記基準設定具の基準歯を前記ハブホイールの被動歯に噛み合わせる工程と、前記車両用ハブユニットの軸心回りに前記ハブホイールを回転させたときに、前記第１基準面の振れ量を測定する工程と、を含むことを特徴とする。

また、本発明のサイドフェーススプラインの形状測定方法は、形状測定用の基準設定具を使用することにより、車両用ハブユニットのハブホイールの軸方向の端面に形成され、かつ等速ジョイントの駆動歯に噛み合わされる被動歯の形状を測定するサイドフェーススプラインの形状測定方法であって、前記基準設定具は、前記等速ジョイントの駆動歯の形状を模して円環状に配列して形成された基準歯と、前記基準歯の配列中心軸線に対して直交する第１基準面と、を有し、前記形状測定方法は、前記基準設定具の基準歯を前記ハブホイールの被動歯に噛み合わせる工程と、前記ハブホイールのフランジから前記被動歯の設計上の基準面までの高さに対し、前記基準設定具の基準歯の設計基準面から前記第１基準面までの間隔を足し合わせた寸法である、高さ寸法を求める工程と、前記車両用ハブユニットの軸心回りに前記ハブホイールを回転させたときに、前記第１基準面の高さの変化を測定する工程と、前記高さ寸法と前記第１基準面の高さの変化とを比較する工程と、を含むことを特徴とする。

以上の本発明においては、サイドフェーススプラインの被動歯の形状を測定するにあたって基準設定具を使用する。この基準設定具は、等速ジョイントの駆動歯の形状を模して形成された基準歯と、この基準歯に対して所定の関係を有する基準面、つまり、基準歯の配列中心軸線に対して直交する関係を有する第１基準面を有している。基準歯は、駆動歯の形状を模して形成されたものであるため、被動歯に噛み合わせた状態で被動歯と同一の仮想の設計基準面を有することになる。そして、基準歯に対して所定の関係を有する第１基準面は、当該設計基準面に対しても当然に所定の関係を有することになる。そして、被動歯に噛み合わせた基準設定具の第１基準面の振れ量や高さ変化を測定することによって、被動歯を回転させたときの被動歯の軸心方向の振れ量や被動歯の高さ変化を容易に測定することが可能となる。

本発明によれば、被動歯に噛み合わせた基準設定具の第１基準面を測定することによって被動歯の軸心方向の振れ量や被動歯の高さ変化を容易に測定することができる。

本発明の実施形態における車両用ハブユニットを示す断面図である。 図１に示される車両用ハブユニットのかしめ部の拡大断面図である。 図２に示されるかしめ部端部の被動歯の測定基準位置を設定する様子を示す車両用ハブユニットの断面説明図である。 基準設定具の斜視図である。 測定装置の斜視図である。 基準設定具を利用した寸法測定の様子を示す車両用ハブユニットの断面説明図である。 基準設定具を利用した寸法測定の様子を示す車両用ハブユニットの断面説明図である。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施形態を詳細に説明する。
［車両用ハブユニットの構成］
図１は、本発明の実施形態における車両用ハブユニットを示す断面図であり、図２は、同車両用ハブユニットのかしめ部の拡大断面図である。
車両用ハブユニット１は、自動車の車輪を懸架装置に対して回転自在に支持するものであり、円筒状のハブ軸２を有するハブホイール３と、前記ハブ軸２の車両インナ側の端部（図１における右側端部）にかしめ固定された内輪構成部材４と、前記ハブ軸２の径方向外方に配設された外輪５と、この外輪５の内周面の外輪軌道５ａ、５ｂと、前記ハブ軸２及び内輪構成部材４の外周面の内輪軌道２ａ、４ａとの間に転動自在に配設された複数の転動体６とを備えている。複数の転動体６は、保持器２０によって周方向に所定の間隔で保持されている。また、外輪５とハブホイール３との間に形成される環状空間には、当該環状空間を軸方向両端から封止するシール部材２１が設けられている。

前記ハブホイール３の車両アウタ側端部（図１において左側端部）にはフランジ部７が形成されており、このフランジ部７には、図示しないボルトが嵌合される孔７ａが形成され、タイヤのホイールやブレーキディスクなどがボルトにより取り付けられる。また、外輪５の外周面には、ハブユニット１を、車両の懸架装置に支持された車体側部材（図示せず）に取り付けるための固定フランジ８が形成されている。

ハブ軸２は、フランジ部７側に形成された大径部９と、この大径部９よりも小径であり且つ当該大径部９と段差部１０を介して連続して形成された小径部１１とを一体的に有している。そして、大径部９の外周面に外輪５の外輪軌道５ａに対応する内輪軌道２ａが形成されている。

内輪構成部材４は、ハブ軸２の小径部１１の外周面に嵌め込まれた後、小径部１１の端部がかしめられることによって、段差部１０と小径部１１のかしめられた部分（かしめ部）１２との間に固定される。

ハブユニット１には等速ジョイント３０を介して駆動軸３１の駆動力が伝達される。図示されている等速ジョイント３０は、バーフィールド型の等速ジョイントであり、駆動軸３１の一端に一体的に連結された内輪３２と、この内輪３２の外方に配設された外輪３３と、内輪３２と外輪３３との間に配設された複数のボール３４と、これら複数のボール３４を保持する保持器３５とを備えている。

等速ジョイント３０の外輪３３は、略椀形状の外輪筒部３３ａと、この外輪筒部３３ａの端面の中心部から突設された外輪軸部３３ｂとを備えており、この外輪軸部３３ｂには、軸方向に沿って孔部３６が形成されている。そして、この孔部３６の内周面には雌ねじが形成されている。この孔部３６の雌ねじにはキャップボルト３８の雄ねじ３７が螺合され、このキャップボルト３８によってハブユニット１と等速ジョイント３０が接続される。

図２にも示されるように、ハブ軸２の車両インナ側の軸方向端部のかしめ部１２の端面には複数の被動歯（スプライン歯）１３を有するサイドフェーススプライン１５が形成されている。複数の被動歯１３は、ハブユニット１の軸心Ｏ（図１参照）回りに円環状に配列された状態で、当該軸心Ｏを中心として放射状に形成されている。また、前記かしめ部１２と対向する外輪筒部３３ａの端面には複数の駆動歯１４が外輪３３の軸心回りに円環状に配列された状態で、当該軸心を中心として放射状に形成されている。そして、被動歯１３と駆動歯１４との噛み合いにより、駆動軸３１の回転駆動力が等速ジョイント３０を介してハブユニット１に伝達される。なお、図２において、被動歯１３と外輪筒部３３ａの駆動歯１４との噛み合い部１６には斜線が付されている。また、図２には、被動歯１３の歯先と歯底に符号１３ｃ、１３ｂが付され、駆動歯１４の歯先と歯底には符号１４ｃ、１４ｂが付されている。

被動歯１３の数は、例えば３７個とされ、駆動歯１４は被動歯１３と同数とされている。被動歯１３と駆動歯１４との噛み合い位置にはピッチ面（ピッチ線）αが設定されている。被動歯１３及び駆動歯１４は、歯面や歯すじ等の寸法がピッチ面αを基準として設計され、例えば、型鍛造により成型される。

サイドフェーススプライン１５が形成されたハブユニット１は、製造後に、被動歯１３の歯面形状、歯すじ、ピッチ等の各種寸法についての測定が行われ、これらの寸法が所定の精度を満たしているか否かの検査する検査工程が実施される。
サイドフェーススプライン１５の被動歯１３は、設計上、ピッチ面α（図２参照）を基準面として歯面形状等の寸法が設定されるが、この基準面α（以下、「設計基準面」ともいう）はあくまで仮想の面であるため、検査工程でこの設計基準面αを基準にして寸法測定を行うことができない。そのため、本実施形態においては、設計基準面αの代替となる適切な基準面（測定基準面）を設定するために、次に説明する基準設定具５０を用いる。

図３は、図２に示される被動歯の測定基準面を設定する様子を示す車両用ハブユニットの断面説明図である。図４は、基準設定具５０の斜視図である。
基準設定具５０は、円環状のブロックから形成されており、その中心軸線β方向の一端面（図３における基準設定具５０の下面）には、複数の基準歯５３が形成されている。この基準歯５３は、等速ジョイント３０の駆動歯１４の形状を模して形成されたものであり、当該駆動歯１４と全く同一の形状で所定の精度を満たした寸法に形成されている。したがって、この基準歯５３においても、図２に示されるような仮想の設計基準面αが設定され、この設計基準面αを基準とした正確な寸法で基準歯５３が形成されている。また、複数の基準歯５３は、中心軸線βに対して所定の精度を満たす同軸度で円環状に配列されている。また、基準設定具５０の中心軸線β上には孔５５が形成されている。

基準設定具５０の中心軸線β方向の他端面（図３における基準設定具５０の上面）は、平坦な面に形成されている。この他端面は、中心軸線βに対して所定の精度で直交する面であり、基準歯５３の設計基準面αに対して所定の精度で平行に形成されている。この基準設定具５０の他端面が、被動歯１３の寸法測定に使用される第１基準面５１を構成する。

また、基準設定具５０の外周面５２は、中心軸線βを中心とする円筒面に形成されている。また、基準設定具５０の外周面５２は、中心軸線βに対して所定の精度を満たす同軸度、真円度で形成されている。この基準設定具５０の外周面５２は、被動歯１３の寸法測定に使用される第２基準面を構成する。

ハブユニット１のサイドフェーススプライン１５の被動歯１３の寸法測定を行うには、当該被動歯１３に基準設定具５０の基準歯５３を噛み合わせた状態でハブユニット１を三次元測定機（本発明の測定部）６０にセットする。この三次元測定機６０は、図５に示されるように、定盤６１と、この定盤６１の前後方向（Ｙ方向）へ移動自在に設けられた門形フレーム６２と、この門形フレーム６２の水平ビーム６３に沿って左右方向（Ｘ方向）に移動自在に設けられたスライダ６４と、このスライダ６４に上下方向（Ｚ方向）に昇降自在に設けられた昇降軸６５と、この昇降軸６５の下端にホルダ６６を介して取り付けられたプローブ６７とを有している。このプローブ６７の先端には、球状の測定子６８が設けられている。

そして、三次元測定機６０は、プローブ６７を三次元方向（ＸＹＺ方向）に移動させながら、ワークＷの測定部位に測定子６８を順次当接させ、当接点における座標値を測定する。そして、この座標値を演算することによってワークＷの各種寸法を求めることが可能となっている。なお、この三次元測定機６０は、従来公知の市販されているものを使用することができる。

本実施形態では、ワークＷとして、図３に示されるように、基準設定具５０を装着したハブユニット１を定盤６１上にセットする。そして、基準設定具５０の第１基準面５１と第２基準面５２とにそれぞれプローブ６７の測定子６８を当接させ、当該第１基準面５１及び第２基準面５２の座標をそれぞれ計測する。そして、第１基準面５１及び第２基準面５２をそれぞれ被動歯１３の寸法を測定する際の測定基準面（測定基準位置）Ａ、Ｂに設定する。

次に、定盤６１上のハブユニット１から基準設定具５０を取り外し、サイドフェーススプライン１５の被動歯１３に対してプローブ６７の測定子６８を当接させて、被動歯１３の歯面、歯すじ、ピッチ等の各種寸法を計測する。この際、被動歯１３に対する測定子６８の当接点の座標は、第１基準面５１及び第２基準面５２により設定された測定基準面Ａ，Ｂを基準とした座標とする。

基準設定具５０の第１基準面５１は、基準歯５３における設計基準面α（図２参照）に平行で、所定の間隔をあけて形成されている。そのため、基準設定具５０の基準歯５３をハブユニット１の被動歯１３に噛み合わせることによって、被動歯１３の設計基準面αをそのままＺ方向に所定間隔だけ移動した第１基準面５１に置き換えることが可能となる。したがって、この第１基準面５１を測定基準面Ａとし、測定基準面Ａを基準に被動歯１３の形状を測定することによってより正確な測定が可能となり、被動歯１３の各種寸法が所定の精度を満たしているか否かを正確に検査することができる。

また、第２基準面５２を測定基準面Ｂとすることによって、基準歯５３の中心軸線β（図４参照）の位置（座標）を求めることができる。この中心軸線βは、基準歯５３を被動歯１３に噛み合わせることによって、被動歯１３における設計上の中心軸線に相当することになるため、この中心軸線βに対する各被動歯１３の寸法を計測することによって、仮想の中心軸線に対する各被動歯１３の同軸度等を正確に求めることができる。

以上の測定は、サイドフェーススプライン１５の全ての被動歯１３に対して行われるものであり、ある程度の時間をかけて行う詳細な測定となる。そのため、全ての製品に対してではなく、同一の型番の製品のなかから一部を抜き取って行う抜き取り検査として好適に実施することができる。
そして、全ての製品に対して行う全数検査は、次に説明する測定方法によって基準設定具５０を用いて簡易的に行うことが可能である。

図６及び図７は、基準設定具を測定対象とする測定方法を示す車両用ハブユニットの断面説明図である。この図６及び図７に示される測定方法は、上述の測定方法のように各被動歯１３の寸法を直接的に測定するのではなく、当該被動歯１３に噛み合わせた基準設定具５０自体を測定対象とするものである。

ハブユニット１のサイドフェーススプライン１５は、等速ジョイント３０の駆動歯１４に精度よく組み付けるために、いくつかの保証項目が設定されている。この保証項目としては、例えば、ハブホイール３を回転させたときの外輪５に対する被動歯１３の軸心Ｏ方向の振れ量、同じくハブホイール３の軸心Ｏに対する被動歯１３の同軸度（径方向の振れ量）、ハブホイール３のフランジ７面に対する被動歯１３の高さの振れ量などがある。そして、これらの保証項目について検査するために、図６及び図７に示される測定方法を実施することができる。

まず、図６に示されるように、ハブユニット１のサイドフェーススプライン１５に対して基準設定具５０を噛み合わせた状態で、基準設定具５０をハブユニット１に固定する。本実施形態では、ボルト７２によって連結された一対の挟持板７０，７１でハブホイール３と基準設定具５０とを挟み込んでいる。そして、ハブユニット１の外輪５を固定部材７４に固定する。

そして、ダイヤルゲージ等の測定器具７５，７６を、基準設定具５０の第１基準面５１と、第２基準面５２とに当接させた状態で、ハブホイール３を軸心Ｏ回りに１回転させる。これにより基準設定具５０もハブホイール３に追従して１回転し、第１基準面５１及び第２基準面５２の振れ量を測定器具７５，７６によって計測することができる。第１基準面５１の振れ量は、外輪５に対する被動歯１３の軸心Ｏ方向の振れ量（基準面αの振れ量）に相当する。また、第２基準面５２の振れ量は、ハブホイール３の回転中心（軸心Ｏ）に対する径方向の振れ量（同軸度）に相当する。

また、図７に示されるように、基準設定具５０を固定したハブユニット１のハブホイール３のフランジ７を回転ベース７７上に載置する。そして、フランジ７から被動歯１３の設計上の基準面αまでの高さに基準設定具５０の高さ（基準歯５３の設計基準面αから第１基準面５１までの間隔）を足し合わせた寸法にブロックゲージ７８を合わせ、回転ベース７７上に載置する。そして、ダイヤルゲージ等の測定器具７９によって、回転ベース７７を軸心Ｏ回りに１回転させたときの基準設定具５０の第１基準面５１の高さの変化を、ブロックゲージ７８の高さと比較し、第１基準面５１に置き換えた被動歯１３の設計基準面αの振れを測定する。

したがって、図６及び図７に示される測定方法では、被動歯１３を直接的に測定しなくても、基準設定具５０の第１基準面５１及び第２基準面５２を測定することによって特定の保証項目について検査を行うことができる。

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可能である。
例えば、上記実施形態の基準設定具５０は、第１基準面５１と第２基準面５２との２つの基準面を備えていたが、いずれか１つのみであってもよい。また、基準面は、基準歯５３に対して所定の関係を有するものであれば、上述の第１，第２基準面５１，５２以外の基準面であってもよい。

１：車両用ハブユニット、３：ハブホイール、１２：かしめ部、１３：被動歯、１４：駆動歯、１５：サイドフェーススプライン、３０：等速ジョイント、５０：基準設定具、５１：第１基準面、５２：第２基準面、５３：基準歯、６０：三次元測定機（測定部）、７５：測定器具、７６：測定器具、７９：測定器具

Claims (2)

1. 形状測定用の基準設定具を使用することにより、車両用ハブユニットのハブホイールの軸方向の端面に形成され、かつ等速ジョイントの駆動歯に噛み合わされる被動歯の形状を測定するサイドフェーススプラインの形状測定方法であって、
   前記基準設定具は、
   前記等速ジョイントの駆動歯の形状を模して円環状に配列して形成された基準歯と、
   前記基準歯の配列中心軸線に対して直交する第１基準面と、を有し、
   前記形状測定方法は、
   前記基準設定具の基準歯を前記ハブホイールの被動歯に噛み合わせる工程と、
   前記車両用ハブユニットの軸心回りに前記ハブホイールを回転させたときに、前記第１基準面の振れ量を測定する工程と、
   を含むことを特徴とするサイドフェーススプラインの形状測定方法。
2. 形状測定用の基準設定具を使用することにより、車両用ハブユニットのハブホイールの軸方向の端面に形成され、かつ等速ジョイントの駆動歯に噛み合わされる被動歯の形状を測定するサイドフェーススプラインの形状測定方法であって、
   前記基準設定具は、
   前記等速ジョイントの駆動歯の形状を模して円環状に配列して形成された基準歯と、
   前記基準歯の配列中心軸線に対して直交する第１基準面と、を有し、
   前記形状測定方法は、
   前記基準設定具の基準歯を前記ハブホイールの被動歯に噛み合わせる工程と、
   前記ハブホイールのフランジから前記被動歯の設計上の基準面までの高さに対し、前記基準設定具の基準歯の設計基準面から前記第１基準面までの間隔を足し合わせた寸法である、高さ寸法を求める工程と、
   前記車両用ハブユニットの軸心回りに前記ハブホイールを回転させたときに、前記第１基準面の高さの変化を測定する工程と、
   前記高さ寸法と前記第１基準面の高さの変化とを比較する工程と、
   を含むことを特徴とするサイドフェーススプラインの形状測定方法。