JP7188305B2 - 揺動鍛造装置の荷重測定方法、荷重測定装置、揺動鍛造装置の校正方法、ハブユニット軸受の製造方法、車両の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、揺動鍛造装置の荷重校正を行うための技術に関する。
本願は、２０１８年２月１３日に出願された特願２０１８－０２３１４１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

自動車の車輪は、たとえば図８に示すようなハブユニット軸受１により、懸架装置に対して回転自在に支持されている。ハブユニット軸受１は、自動車などの車両の懸架装置に結合固定された状態で回転しない外輪２と、車輪を支持固定した状態でこの車輪と共に回転するハブ３と、外輪２の内周面に設けられた複列の外輪軌道４ａ、４ｂとハブ３の外周面に設けられた複列の内輪軌道５ａ、５ｂとの間に配置された複数個の転動体６とを備えている。

ハブ３は、外周面に軸方向外側（図８の左側）の内輪軌道５ａを形成されたハブ輪７と、外周面に軸方向内側（図８の右側）の内輪軌道５ｂを形成された内輪８とを、互いに結合固定することにより構成されている。このようなハブ３を構成するために、具体的には、ハブ輪７の軸方向内側部に内輪８を外嵌した状態で、ハブ輪７の軸方向内側部に設けられた円筒部９のうち、内輪８よりも軸方向内側に突出した部分を径方向外方に塑性変形させて（かしめ拡げて）形成したかしめ部１０により、内輪８の軸方向内端面を抑え付けている。ハブユニット軸受１の予圧は、かしめ部１０から内輪８に加わる軸力によって増大する。そして、このように増大した予圧が適正範囲に収まるように管理されている。

ハブユニット軸受１の製造時に、円筒部９からかしめ部１０を形成する作業は、特許第４１２７２６６号公報（特許文献１）、特開２０１５－７７６１６号公報（特許文献２）などに記載されて従来から知られている、揺動鍛造装置を用いて行うことができる。

揺動鍛造装置は、押型と、ハブ輪７を支持するための支持テーブルとを備えている。押型は、基準軸を中心とする回転（揺動回転）可能であり、かつ、基準軸に対して所定角度傾斜した自転軸を中心とする自転自在である。ハブユニット軸受１の製造時には、ハブ輪７の中心軸を基準軸に一致させた状態で、揺動回転する押型を円筒部９に押し付けることにより、かしめ部１０を形成する。

また、揺動鍛造装置は、揺動回転する押型を円筒部９（かしめ部１０）に押し付けて、円筒部９（かしめ部１０）に基準軸の方向の荷重を付与するための荷重付加手段を備えている。ハブユニット軸受１の製造時には、荷重付加手段が付与する荷重を制御することによって、かしめ部１０を所望形状に仕上げ、ハブユニット軸受１に適正範囲の予圧を付与するようにしている。

特許第４１２７２６６号公報 特開２０１５－７７６１６号公報

揺動鍛造装置では、荷重付加手段の荷重の設定値（荷重付加手段が加圧対象に付加していると認識している基準軸の方向の荷重の値）が、加圧対象に実際に付加されている基準軸の方向の荷重（実荷重）の値に対してずれていると、高精度な加工を行えなくなる。上述したハブユニット軸受１の例で言えば、かしめ部１０を所望形状に仕上げて、ハブユニット軸受１に適正範囲の予圧を付与することが難しくなる。

したがって、揺動鍛造装置では、出荷時やメンテナンス時などに、荷重付加手段の荷重の設定値を校正し、該設定値と、加圧対象に付加される基準軸の方向の実荷重とを一致させる必要がある。

ここで、揺動鍛造装置の運転時に、加圧対象に付加されている基準軸の方向の実荷重は、押型を揺動回転させている状態での実荷重である。このため、荷重付加手段の荷重の設定値を校正する場合には、押型を揺動回転させながら実荷重を測定する動的荷重測定を行い、測定した実荷重を利用して、当該校正を行うのが望ましい。

しかしながら、従来から知られている動的荷重測定方法、すなわち、押型を揺動回転させながらロードセルに直接押し付ける動的荷重測定方法では、ロードセルに偏荷重が加わり、基準軸の方向の実荷重を精度良く測定することが難しいという問題がある。特に、押型の揺動角（基準軸に対する自転軸の角度）が比較的大きい角度になると、偏荷重の影響が大きくなり、基準軸の方向の実荷重を精度良く測定することがより難しくなる。そこで、従来は、押型を静止させたままロードセルに直接押し付ける静的荷重測定によって、基準軸の方向の実荷重を測定し、測定した実荷重を利用して、荷重付加手段の荷重の設定値を校正していた。しかしながら、このような校正方法では、動的荷重測定で測定した実荷重を利用する校正方法と異なり、実態に合った校正を行うことができないため、校正の信頼性を十分に確保することが難しいという問題がある。

本発明の目的は、押型を揺動回転させながら加圧対象に押し付けている状態で、加圧対象に付与されている基準軸の方向の実荷重を測定する手段を提供することにある。

本発明の一態様において、揺動鍛造装置は、押型支持部と、支持テーブルと、荷重付加手段とを備えている。前記押型支持部は、成形用押型と測定用押型とから選択される何れか一方の押型を、基準軸を中心とする回転可能に、かつ、前記基準軸に対して所定角度傾斜した自転軸を中心とする自転自在に支持可能である。前記支持テーブルは、前記基準軸の方向に関して前記押型支持部に支持された押型と対向する位置に配置された、加圧対象を支持する。前記荷重付加手段は、前記押型支持部と前記支持テーブルとを前記基準軸の方向に相対移動させることに基づいて、前記押型支持部に支持された押型を前記支持テーブルに支持された加圧対象に押し付けて該加圧対象に前記基準軸の方向の荷重を付加する。

本発明の別の一態様において、揺動鍛造装置の動的荷重測定方法では、前記押型支持部に前記測定用押型を支持する。また、前記支持テーブルに加圧対象となる測定用軸部材を支持すると共に、該測定用軸部材を、前記基準軸と同軸に配置し、かつ、前記基準軸の方向に直動案内する。その後、前記基準軸を中心として前記測定用押型を回転させながら、前記荷重付加手段により、前記測定用押型を前記測定用軸部材に押し付けた状態で、前記測定用軸部材に付加されている前記基準軸の方向の実荷重を測定する。

本発明の別の一態様において、揺動鍛造装置の動的荷重測定装置は、前記測定用押型と、測定用軸部材と、荷重測定手段とを備えている。前記測定用押型は、前記押型支持部に支持される。前記測定用軸部材は、前記支持テーブルに支持されると共に、前記基準軸と同軸に配置され、かつ、前記基準軸の方向に直動案内される。前記荷重測定手段は、前記測定用軸部材に付加されている前記基準軸の方向の実荷重を測定する。

本発明の別の一態様において、揺動鍛造装置の校正方法は、前記揺動鍛造装置の動的荷重測定方法により前記実荷重を測定し、前記測定した実荷重を利用して前記荷重付加手段の荷重の設定値の校正を行う。

本発明の別の一態様において、製造方法の対象となるハブユニット軸受は、かしめ部を有する部品を備えている。ハブユニット軸受の製造方法では、前記かしめ部を、本発明の揺動鍛造装置の校正方法により校正された揺動鍛造装置を用いて形成する。

本発明の別の一態様において、製造方法の対象となる車両は、ハブユニット軸受を備えている。車両の製造方法では、前記ハブユニット軸受を、本発明のハブユニット軸受の製造方法により製造する。

本発明の態様によれば、押型を揺動回転させながら加圧対象に押し付けている状態で、加圧対象に付与されている基準軸の方向の実荷重を測定することができる。

図１は、本発明の実施の形態の１例に関する、揺動鍛造装置を示す略断面図である。 図２は、図１の部分拡大断面図である。 図３における（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態の１例に関する、揺動鍛造装置によりかしめ部を形成する作業を工程順に示す部分拡大断面図である。 図４は、本発明の実施の形態の１例に関して、揺動鍛造装置に動的荷重測定装置を組み付け、かつ、測定用押型を測定用軸部材の上端面に押し付ける前の状態で示す断面図である。 図５は、図４の部分拡大断面図である。 図６は、測定用押型を測定用軸部材の上端面に押し付けた状態を示す、図５と同様の図である。 図７は、ハブユニット軸受（軸受ユニット）を備える車両の部分的な模式図である。 図８は、ハブユニット軸受の１例を示す断面図である。

本発明の実施の形態について、図１～図８を用いて説明する。

図７は、ハブユニット軸受（軸受ユニット）１を備える車両２００の部分的な模式図である。本発明は、駆動輪用のハブユニット軸受、及び従動輪用のハブユニット軸受のいずれにも適用することができる。図７において、ハブユニット軸受１は、駆動輪用であり、外輪２と、ハブ３と、複数の転動体６とを備えている。外輪２は、ボルト等を用いて、懸架装置のナックル２０１に固定されている。車輪（および制動用回転体）２０２は、ボルト等を用いて、ハブ３に設けられたフランジ（回転フランジ）３Ａに固定されている。また、車両２００は、従動輪用のハブユニット軸受１に関して、上記と同様の支持構造を有することができる。

本例の対象となる揺動鍛造装置１００は、たとえば、図８に示したハブユニット軸受１のかしめ部１０を形成するのに用いられる。

図１に示すように、揺動鍛造装置１００は、フレーム１１と、凹球面座１２と、シャフト付球面座１３と、成形用押型１４と、回転体１５と、支持テーブル１６と、荷重付加手段１７と、外輪駆動手段１８とを備えている。

なお、本例に関する以下の説明中、上下方向は、図１～図６の上下方向を意味する。ただし、図１～図６の上下方向は、必ずしも加工時の上下方向と一致するとは限らない。

フレーム１１は、揺動鍛造装置１００の外装を構成するもので、上下方向（垂直方向）に配置された基準軸αを有している。フレーム１１の上面には、フレーム１１と共に外装を構成する、ヘッドケース２６が固定されている。

凹球面座（球状凹座、凹座体）１２は、シャフト付球面座１３の揺動シャフト２０が配される穴部１２ａを有し、全体的に環状に構成されている。凹球面座１２は、フレーム１１の上部内側に固定されている。凹球面座１２は、基準軸αと同軸の中心軸を有する凹球面部（凹面、球面、球状凹面）１９を有している。凹球面部１９は、軸方向下側面であり、下方を向いて配される。凹球面部１９は、穴部１２ａに対応する開口を有し、全体的に環状（円環状）に構成されている。凹球面部１９は、中心軸を中心に、全周にわたり周方向に滑らかに延在する面を有する。

シャフト付球面座（揺動部材、揺動体）１３は、揺動シャフト（シャフト）２０と、揺動シャフト２０の下端部に同軸に固定された凸球面座（球状凸座、凸座体）２１とを有している。揺動シャフト２０の中心軸は、凸球面座２１の中心軸と同軸である。凸球面座２１は、部分球状に構成された凸球面部（凸面、球面、球状凸面）２２を有している。凸球面部２２は、揺動シャフト２０よりも大きい外径寸法を有する。凸球面部２２は、軸方向上側面であり、上方を向いて配される。凸球面部２２は、全体的に環状（円環状）に構成されている。凸球面部２２は、中心軸を中心に、全周にわたり周方向に滑らかに延在する面を有する。

このようなシャフト付球面座１３は、フレーム１１およびヘッドケース２６の内側に配置されている。シャフト付球面座１３は、中心軸である自転軸βを基準軸αに対して所定角度θだけ傾斜させた状態で配される。凸球面座２１が凹球面座１２に球面嵌合される。凹球面部１９に対する凸球面部２２の球面合わせによって、シャフト付球面座１３が、基準軸αを中心として回転（揺動回転）すること、および、自転軸βを中心として自転することが許容されている。一例では、かしめ加工用の所定角度θは、１０度以上３０度以下、又は１５度以上（たとえば、１５度以上３０度以下）に設定可能である。一例において、基準軸（α）に対する自転軸（β）の角度である揺動角として、所定角度θは１５度にできる。他の例において、所定角度θは、５、１０、１２、１４、１６、１８、２０、２５、３０、又は３５度にできる。

成形用押型１４は、凸球面座２１の軸方向下側部に対して、シャフト付球面座１３と同軸に、かつ、着脱可能に取り付けられている。成形用押型１４は、軸方向下側面に加工面部２３を有している。一例において、加工面部２３は、円環状を有する。シャフト付球面座１３に対する成形用押型１４の同軸性は、成形用押型１４の上面の中央部に設けられた凸部（ボス部）２４を、凸球面座２１の下面の中央部に設けられた凹部２５にがたつきなく内嵌することによって確保されている。

回転体１５は、ヘッドケース２６の内側に、軸受装置２７によって、基準軸αを中心とする回転を可能に支持されている。回転体１５は、図示しない回転体用電動モータを駆動源とする回転体駆動手段により、回転駆動可能とされている。一例において、回転体１５は、径方向外側部の円周方向１箇所に、基準軸αに対して揺動シャフト２０の自転軸βと同じ角度θだけ傾斜した、保持孔２８を有している。揺動シャフト２０の軸方向上側部は、保持孔２８の内側に、転がり軸受２９を介して回転可能に支持されている。この状態で、揺動シャフト２０は、保持孔２８に対して軸方向下側へ変位すること、すなわち保持孔２８から脱落することが阻止されている。

本例では、転がり軸受２９として、ラジアル荷重の支承能力に加えて、アキシアル荷重の支承能力を有するもの、具体的には、自動調心ころ軸受を使用している。自動調心ころ軸受において、外輪３０の内周面と内輪３１の外周面との間に、それぞれが転動体である複数個の球面ころ３２が配置されている。自動調心ころ軸受は、外輪３０と内輪３１との間に作用するラジアル荷重およびアキシアル荷重を支承可能である。また、外輪３０と内輪３１との中心軸同士が傾斜した場合でも、外輪３０の内周面と内輪３１の外周面との間で球面ころ３２の転動を円滑に行わせることができる特性、すなわち自動調心性を有している。このような自動調心ころ軸受のより具体的な構成については、従来から各種知られているため、説明は省略する。なお、転がり軸受２９としては、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受などを使用することもできる。

一例において、保持孔２８は、軸方向上側の大径孔部と、軸方向下側の小径孔部とを、軸方向上側を向いた段差面３３を介して接続することにより構成された、段付孔である。保持孔２８の大径孔部に外輪３０が内嵌され、かつ、保持孔２８の段差面３３に外輪３０の軸方向下端面が当接されている。これにより、保持孔２８に対して外輪３０が、軸方向下側へ変位することを阻止している。また、内輪３１に対して揺動シャフト２０の軸方向上側部が、軸方向の相対変位を可能に内嵌（挿通）されている。揺動シャフト２０の軸方向上側部に設けられた雄ねじ部３４に螺合したナット３５が、内輪３１の軸方向上端面に当接されている。これにより、内輪３１に対して揺動シャフト２０が、軸方向下側へ変位することを阻止している。このような構成を採用することにより、揺動シャフト２０が、保持孔２８に対して軸方向下側へ変位することを阻止している。

雄ねじ部３４に対するナット３５の螺合位置（螺合量）を調節することにより、凸球面部２２と凹球面部１９との、揺動シャフト２０の軸方向位置に関する位置関係を変えることで、凸球面部２２と凹球面部１９との球面係合部に存在する隙間（係合代）を調節し、この隙間の適正化を図れるようになっている。なお、本例では、シャフト付球面座１３と、回転体１５と、軸受装置２７と、転がり軸受２９とが、押型支持部に相当する。

支持テーブル１６は、フレーム１１の内側で成形用押型１４の下方に配置されている。また、支持テーブル１６は、フレーム１１に対して基準軸αに沿った上下方向の移動を可能に設けられている。支持テーブル１６の上面には、受型（ホルダ）３６が固定されている。一例において、受型３６は、上端が開口した有底円筒状で、基準軸αと同軸に配置されている。受型３６は、ワーク用アダプタ３７を介して、ワークピースを同軸に保持可能である。ワーク用アダプタ３７は、受型３６に対して同軸に、かつ、着脱可能に取り付けられている。ワーク用アダプタ３７は、ワークピースの種類に応じた形状を有する治具であり、ワークピースを同軸に保持可能である。受型３６に対するワーク用アダプタ３７の同軸性は、受型３６の底板部の上面の中央部に設けられた凸部（ボス部）３８を、ワーク用アダプタ３７の下面の中央部に設けられた凹部３９にがたつきなく内嵌することによって確保されている。

荷重付加手段１７（図２、図５、図６にのみブロック図で図示）は、支持テーブル１６を上下方向に移動させるように構成される。支持テーブル１６の移動に伴い、成形用押型１４（および後述する測定用押型４３）が、支持テーブル１６に支持された加圧対象に押し付けられ、加圧対象に基準軸αの方向の荷重が付加される。荷重付加手段１７は、油圧シリンダ４０と、油圧センサ４１と、制御装置４２とを備えている。

油圧シリンダ４０は、１対の油圧室と、１対の油圧室同士の間に設けられたピストンとを備える。油圧シリンダ４０において、１対の油圧室の差圧に基づき、ピストンが移動する。ピストンの移動に伴い、支持テーブル１６が基準軸αに沿って上下方向に移動する。油圧センサ４１は、１対の油圧室の差圧を測定するものである。制御装置４２は、１対の油圧室の差圧を制御することにより、支持テーブル１６の上下方向位置、および、加圧対象に負荷する基準軸αの方向の荷重を制御するものである。制御装置４２による１対の油圧室の差圧（荷重）の制御は、油圧センサ４１により測定した差圧を確認（フィードバック）しながら行われる。また、制御装置４２が制御する荷重の設定値は、１対の油圧室の差圧×ピストンの面積×係数で定義されている。荷重の設定値は、制御装置４２の表示部に表示され、作業者などが確認できるようになっている。なお、前記係数は、基本的には１であるが、後述する校正の作業によって適宜調整（変更）される。

外輪駆動手段１８（図２にのみブロック図で図示）は、支持テーブル１６に支持されている。外輪駆動手段１８は、ハブユニット軸受１のかしめ部１０の形成を行う際に、外輪用電動モータを駆動源として、外輪２をハブ３に対して回転駆動するために使用される。

本例では、制御装置４２は、荷重付加手段１７だけでなく、回転体１５を回転駆動するための図示しない回転体駆動手段、および、外輪駆動手段１８の一部を構成し、これらの手段の駆動制御も行うようになっている。

本例の揺動鍛造装置１００において、ハブ輪７の軸方向内端部にかしめ部１０を形成する際には、かしめ部１０を形成する前のハブ輪７と、ハブユニット軸受１を構成するその他の部品とを組み立てた状態で、図１および図２に示すように、ワークピースであり加圧対象であるハブ輪７が受型３６に対して（ワーク用アダプタ３７を介して）同軸に保持される。なお、この状態で、ハブ輪７は、ワーク用アダプタ３７と受型３６とを介して、支持テーブル１６に支持されている。また、この状態で、外輪駆動手段１８により、外輪２をハブ３に対して回転させる。回転体１５の回転に基づいて、シャフト付球面座１３および成形用押型１４が、基準軸αを中心として揺動回転する。この状態で、支持テーブル１６が上方に移動し、図３（ａ）に示すように、成形用押型１４の加工面部２３が、ハブ輪７の円筒部９に押し付けられる。これにより、成形用押型１４から円筒部９に対し、上下方向に関して下方に、径方向に関して外方に、それぞれ向いた加工力が加えられる。また、加工力の付加部分（加工位置）が円周方向に関して連続的に変化する。これにより、図３（ａ）→図３（ｂ）に示すように、円筒部９が径方向外方に徐々に塑性変形してかしめ部１０が形成され、かしめ部１０により内輪８の軸方向内端面が抑え付けられる。

このようにしてかしめ部１０を形成する際に、成形用押型１４は、円筒部９との接触部に作用する摩擦力に基づいて、自転軸βを中心として回転（自転）しながら、上述した揺動回転をする。すなわち、円筒部９に対する成形用押型１４の接触は、転がり接触となる。このため、接触部の摩耗や発熱を十分に抑えられる。また、円筒部９から成形用押型１４に加わる加工反力は、凹球面座１２によって効率良く支承することができる。

ところで、上述のような本例の揺動鍛造装置１００については、荷重ずれが生じる場合がある。これは、油圧センサ４１の精度、油圧シリンダ４０のピストンの摺動抵抗、支持テーブル１６の重量などのばらつきに起因する、あるいは、これらの径時変化に起因する。すなわち、荷重付加手段１７の荷重の設定値（制御装置４２が制御する荷重の設定値、制御装置４２の表示部に表示される荷重の表示値）が、加圧対象に付加される基準軸αの方向の実荷重に対してずれる。このため、本例の揺動鍛造装置１００については、ワークピースの加工精度を確保する観点から、出荷時やメンテナンス時などに、荷重付加手段１７の荷重の設定値（表示値）を校正することが望ましい。

そこで、次に、動的荷重測定装置１５０について、図４～図６を用いて説明する。動的荷重測定装置１５０は、荷重付加手段１７の荷重の設定値（表示値）を校正する、すなわち、本例の揺動鍛造装置１００の校正方法を実施するために用いられる。なお、図４～図６は、揺動鍛造装置１００に動的荷重測定装置１５０が組み付けられた状態を示している。

動的荷重測定装置１５０は、測定用押型４３と、案内台４４と、加圧対象である測定用軸部材４５と、直動玉軸受（リニアガイド）４６と、ロードセル用アダプタ４７と、ロードセル４８とを備えている。

測定用押型（押型、検査型）４３は、成形用押型（加工型）に代えて、凸球面座２１に取り付けられる。測定用押型４３は、成形用押型１４が取り外された凸球面座２１の軸方向下側部に対して、シャフト付球面座１３と同軸に、かつ、着脱可能に取り付けられている。シャフト付球面座１３に対する測定用押型４３の同軸性は、測定用押型４３の上面の中央部に設けられた凸部（ボス部）２４ａを、凸球面座２１の下面の中央部に設けられた凹部２５にがたつきなく内嵌することによって確保されている。一例において、測定用押型４３は、軸方向下端部である先端部４９が、基準軸α上に曲率中心を有する凸球面状（凸状球面）を有する。本例では、測定用押型４３は鋼製であり、先端部４９に硬化熱処理が施されている。

案内台４４は、支持テーブル１６の上面に固定されている。案内台４４は、受型３６の上方に水平に配置された天板部５０と、天板部５０の外周部の円周方向複数箇所を支持テーブル１６の上面に対して支持する複数の脚部５１とを備えている。天板部５０は、外周部を構成する円輪状の外周板部５２と、外周板部５２に内嵌支持された円輪状のブッシュサポート板部５３と、ブッシュサポート板部５３に内嵌支持された円筒状のブッシュ５４とを備えている。ブッシュ５４は、基準軸αと同軸に配置されている。また、ブッシュ５４は、鋼製であり、耐摩耗性を向上させるために硬化熱処理が施されている。

測定用軸部材４５は、全体が円柱状に構成されている。測定用軸部材４５は、ブッシュ５４の径方向内側に、直動玉軸受４６を介して、基準軸αと同軸に配置され、かつ、基準軸αの方向に直動案内されている。測定用軸部材４５は、その上端部を除いた大部分を構成する本体部５５と、その上端部を構成する緩衝部５６とを、互いに結合固定することにより構成されている。本体部５５は、鋼製で円柱状に構成されており、耐摩耗性を向上させるために硬化熱処理が施されている。緩衝部５６は、鋼製で短円筒状に構成されており、硬化熱処理が施されていない、生の状態になっている。すなわち、緩衝部５６は、測定用押型４３の先端部４９よりも軟質の金属により構成されている。測定用軸部材４５は、加工対象物のかしめ部に対応する径（加工径）と同程度の外径を有する外周面を有する。例えば、加工径に対する外周面の外径の比は、約０．５、０．８、１．０、１．２、１．４、１．６、１．８、２．０、又はそれ以上にできる。

直動玉軸受４６は、ブッシュ５４の円筒状の内周面と、測定用軸部材４５を構成する本体部５５の円筒状の外周面との間に転動自在に配置された複数個の玉と、これらの玉を保持する円筒状の保持器（ボールリテーナ）とを有する。直動玉軸受４６は、ブッシュ５４の下端面に固定された円輪状の抑え板５７により、ブッシュ５４の径方向内側から落下することを防止されている。測定用軸部材４５は、直動玉軸受４６により基準軸αの方向に直動案内されることで、基準軸αに対して直交する方向への変位、および、基準軸αに対する傾斜を阻止されている。直動玉軸受４６は、測定用軸部材４５の外周面を全周にわたり連続的に囲うように構成されている。直動玉軸受４６は、測定用軸部材４５の外周面からの力を全周にわたり支持することができる。測定用軸部材４５の外周面に対する直動玉軸受（リニアガイド）４６の軸方向支持長さ（軸方向における支持区間の距離）Ｚ１（図５）が適切に設定される。加工径に対する軸方向支持長さＺ１の比は、約０．５、０．８、１．０、１．２、１．４、１．６、１．８、２．０、又はそれ以上にできる。

ロードセル用アダプタ４７は、ワーク用アダプタ３７が取り外された受型３６の底板部の上に、受型３６と同軸に、かつ、着脱可能に取り付けられている。ロードセル用アダプタ４７は、ロードセル４８を同軸に保持可能である。受型３６に対するロードセル用アダプタ４７の同軸性は、受型３６の底板部の上面の中央部に設けられた凸部（ボス部）３８を、ロードセル用アダプタ４７の下面の中央部に設けられた凹部３９ａにがたつきなく内嵌することによって確保されている。

ロードセル４８は、ロードセル用アダプタ４７の上に、同軸に保持されている。したがって、ロードセル４８は、基準軸αと同軸に配置されている。ロードセル４８は、径方向中央部の上面が、周囲の部分よりも上方に突出した凸球面状の入力部５８を有する。ロードセル４８は、入力部５８から入力される基準軸αの方向の荷重を測定可能である。入力部５８の中心部には、測定用軸部材４５を構成する本体部５５の下面（基準軸αに直交する平坦面）が当接している。したがって、ロードセル４８は、測定用軸部材４５から入力される基準軸αの方向の荷重を測定可能になっている。このようなロードセル４８は、通常、入力部５８から入力される基準軸αの方向の荷重によって弾性変形する図示しない起歪体と、起歪体に貼り付けられた図示しないひずみゲージとを備える。ロードセル４８は、起歪体の弾性変形量をひずみゲージにより電圧に変換して前記荷重を測定する構成を有している。なお、測定用軸部材４５は、ロードセル４８とロードセル用アダプタ４７と受型３６とを介して、支持テーブル１６に支持されている。一例において、ロードセル４８は、短円柱状を有する。他の例において、ロードセル４８は、他の形状を有することができる。

次に、本例の揺動鍛造装置１００の校正方法について説明する。まず、図４および図５に示すように、揺動鍛造装置１００に動的荷重測定装置１５０を組み付ける。回転体１５を回転させることに基づいて、シャフト付球面座１３および測定用押型４３を、基準軸αを中心として揺動回転させながら、荷重付加手段１７により、支持テーブル１６を上方に移動させる。すると、図６に示すように、測定用押型４３の先端部４９が測定用軸部材４５の上端面に接触し、測定用押型４３を押し始める。それと同時に、測定用押型４３が自転軸βを中心として自転し始める。荷重付加手段１７によって測定用押型４３が測定用軸部材４５を押す力（実荷重）が、測定用軸部材４５からロードセル４８の入力部５８に入力される。

ここで、荷重付加手段１７によって測定用押型４３が測定用軸部材４５を押す力を、基準軸αの方向の荷重として、ロードセル４８により精度良く測定するためには、測定用軸部材４５からロードセル４８の入力部５８の中心部に、基準軸αの方向の荷重が入力されるようにする必要がある。この点に関して、本例では、測定用軸部材４５の下端面は、ロードセル４８の入力部５８の中心部に当接している。さらに、測定用軸部材４５は、直動玉軸受４６により基準軸αの方向に直動案内されている。このため、測定用押型４３の先端部４９から測定用軸部材４５の上端面に偏荷重が入力されたとしても、直動案内された測定用軸部材４５の下端面によって、ロードセル４８の入力部５８の中心部を、実質的に基準軸αの方向に押すことができる。したがって、荷重付加手段１７によって測定用押型４３が測定用軸部材４５を押す力を、基準軸αの方向の荷重として、ロードセル４８により、精度良く測定することができる。

また、本例では、測定用押型４３の先端部４９を、基準軸α上に曲率中心を有する凸球面状としている。このため、この先端部４９により、測定用軸部材４５の上端面の中心部を押すことができる。したがって、測定用押型４３から測定用軸部材４５に偏荷重が入力されにくくなる。延いては、測定用軸部材４５からロードセル４８の入力部５８に偏荷重が入力されにくくなる。したがって、その分、ロードセル４８による基準軸αの方向の荷重の測定精度を向上させることができる。

さらに、本例では、測定用軸部材４５の上端部を、測定用押型４３の先端部４９よりも軟質の金属により構成された緩衝部５６としている。このため、測定用押型４３の先端部４９が緩衝部５６の上端面を押し始めると、緩衝部５６の上端面が変形し始める。その後、緩衝部５６の上端面が、測定用押型４３の先端部４９と合致（球面係合）する形状になる。この結果、測定用押型４３から測定用軸部材４５に偏荷重がより入力されにくくなる。延いては、測定用軸部材４５からロードセル４８の入力部５８に偏荷重がより入力されにくくなる。したがって、その分、ロードセル４８による基準軸αの方向の荷重の測定精度を向上させることができる。

本例では、たとえば、荷重付加手段１７の荷重の設定値（表示値）が所定の値になるように荷重の設定を行う。設定された荷重に基づき、上述のように測定用押型４３が揺動回転しながら、測定用押型４３の先端部４９が測定用軸部材４５の上端面に押し付けられる。ロードセル４８の入力部５８に入力される基準軸αの方向の荷重が安定したところで、ロードセル４８による荷重の測定値が確認される。

なお、ロードセル４８による荷重の測定値が安定しない場合がある。例えば、揺動鍛造装置１００や動的荷重測定装置１５０を構成する各部品の製造誤差や組み付け誤差によって、測定用押型４３の先端部４９により測定用軸部材４５の上端面の中央部を押すことができず、その結果、若干の偏荷重がロードセル４８の入力部５８に入力される。ロードセル４８による荷重の測定値が安定しない場合には、ロードセル４８による荷重の測定値として、測定用押型４３が１回揺動回転する間の平均値を確認する。確認した荷重の測定値が、荷重付加手段１７の荷重の設定値（表示値）と異なる場合には、荷重付加手段１７の係数（油圧センサ４１により測定した差圧を荷重に変換する際に掛け合わされる前記係数）を調整して、荷重付加手段１７の荷重の設定値（表示値）を、確認した荷重の測定値に合わせる（校正する）。このような校正の作業を、複数の荷重の設定値（表示値）について、繰り返し行う。

たとえば、下記の表１に示すように、荷重付加手段１７の複数の荷重の設定値（表示値）が、ロードセル４８による荷重の測定値に対してずれている場合には、下記の表２に示すように、ずれが生じている荷重の設定値（表示値）が、ロードセル４８による荷重の測定値に合うように、荷重付加手段１７の係数を調整する。

本例では、荷重付加手段１７によって測定用押型４３が測定用軸部材４５を押す力を、基準軸αの方向の荷重として、ロードセル４８により精度良く測定することができる。このため、ロードセル４８による荷重の測定値を利用して、荷重付加手段１７の荷重の設定値（表示値）を精度良く校正することができる。したがって、本例の校正方法によって校正した揺動鍛造装置１００を用いて、かしめ部１０を所望形状に仕上げることができ、その結果、ハブユニット軸受１に適正範囲の予圧を付与することができる。

なお、本発明を実施する場合には、揺動鍛造装置を構成する外輪駆動手段１８として、たとえば特許第４１２７２６６号公報に記載されたものを使用することができる。この場合には、動的荷重測定装置１５０の案内台４４を構成する一部の部材（脚部５１、外周板部５２、ブッシュサポート板部５３）として、外輪駆動手段１８を構成する一部の部材を利用することができる。

また、本発明を実施する場合、揺動鍛造装置は、支持テーブルが基準軸の方向に移動する形式のものに限らず、押型が基準軸の方向に移動する形式のものであっても良い。また、揺動鍛造装置を構成する押型支持部についても、具体的な構造は限定されず、たとえば球面座を備えていなくても良い。

一実施形態において、揺動鍛造装置（１００）は、押型支持部（１３、１５、２７、２９）と、支持テーブル（１６）と、荷重付加手段（１７）とを備えている。前記押型支持部（１３、１５、２７、２９）は、成形用押型（１４）と測定用押型（４３）とから選択される何れか一方の押型を、基準軸（α）を中心とする回転可能に、かつ、前記基準軸（α）に対して所定角度傾斜した自転軸（β）を中心とする自転自在に支持可能である。前記支持テーブル（１６）は、前記基準軸（α）の方向に関して前記押型支持部（１３、１５、２７、２９）に支持された押型と対向する位置に配置された、加圧対象を支持する。前記荷重付加手段（１７）は、前記押型支持部（１３、１５、２７、２９）と前記支持テーブル（１６）とを前記基準軸（α）の方向に相対移動させることに基づいて、前記押型支持部（１３、１５、２７、２９）に支持された押型を前記支持テーブルに支持された加圧対象に押し付けて該加圧対象に前記基準軸（α）の方向の荷重を付加する。

上記の揺動鍛造装置（１００）の動的荷重測定方法では、前記押型支持部（１３、１５、２７、２９）に前記測定用押型（４３）を支持する。また、前記支持テーブル（１６）に加圧対象となる測定用軸部材（４５）を支持すると共に、該測定用軸部材（４５）を、前記基準軸（α）と同軸に配置し、かつ、前記基準軸（α）の方向に直動案内する。その後、前記基準軸（α）を中心として前記測定用押型（４３）を回転させながら、前記荷重付加手段（１７）により、前記測定用押型（４３）を前記測定用軸部材（４５）に押し付けた状態で、前記測定用軸部材（４５）に付加されている前記基準軸（α）の方向の実荷重を測定する。

上記の揺動鍛造装置（１００）の動的荷重測定装置（１５０）は、前記測定用押型（４３）と、測定用軸部材（４５）と、荷重測定手段（４８）とを備えている。前記測定用押型（４３）は、前記押型支持部（１３、１５、２７、２９）に支持される。前記測定用軸部材（４５）は、前記支持テーブル（１６）に支持されると共に、前記基準軸（α）と同軸に配置され、かつ、前記基準軸（α）の方向に直動案内される。前記荷重測定手段（４８）は、前記測定用軸部材（４５）に付加されている前記基準軸（α）の方向の実荷重を測定する。

前記測定用軸部材（４５）を前記支持テーブル（１６）に対して前記基準軸（α）の方向に直動案内するために、直動玉軸受を用いることができる。

前記荷重測定手段（４８）を、前記支持テーブル（１６）と前記測定用軸部材（４５）との間に配置されたロードセルとすることができる。

前記実荷重を測定する際に前記測定用軸部材（４５）の軸方向端部に押し付けられる前記測定用押型（４３）の先端部を、前記基準軸（α）上に曲率中心を有する凸球面状にすることができる。

前記実荷重を測定する際に前記測定用押型（４３）の先端部を押し付けられる、前記測定用軸部材（４５）の軸方向端部を、前記測定用押型（４３）の先端部よりも軟質の金属により構成することができる。

一実施形態において、揺動鍛造装置の校正方法は、上記の揺動鍛造装置（１００）の動的荷重測定方法により前記実荷重を測定し、前記測定した実荷重を利用して前記荷重付加手段（１７）の荷重の設定値の校正を行う。

一実施形態において、ハブユニット軸受（１）は、かしめ部（１０）を有する部品を備えている。ハブユニット軸受（１）の製造方法では、前記かしめ部（１０）を、上記の揺動鍛造装置の校正方法により校正された揺動鍛造装置（１００）を用いて形成する。

一実施形態において、製造方法の対象となる車両は、ハブユニット軸受（１）を備えている。車両の製造方法では、前記ハブユニット軸受（１）を、上記のハブユニット軸受の製造方法により製造する。

１ ハブユニット軸受
２ 外輪
３ ハブ
４ａ、４ｂ 外輪軌道
５ａ、５ｂ 内輪軌道
６ 転動体
７ ハブ輪
８ 内輪
９ 円筒部
１０ かしめ部
１１ フレーム
１２ 凹球面座
１３ シャフト付球面座
１４ 成形用押型
１５ 回転体
１６ 支持テーブル
１７ 荷重付加手段
１８ 外輪駆動手段
１９ 凹球面部
２０ 揺動シャフト
２１ 凸球面座
２２ 凸球面部
２３ 加工面部
２４、２４ａ 凸部
２５ 凹部
２６ ヘッドケース
２７ 軸受装置
２８ 保持孔
２９ 転がり軸受
３０ 外輪
３１ 内輪
３２ 球面ころ
３３ 段差面
３４ 雄ねじ部
３５ ナット
３６ 受型
３７ ワーク用アダプタ
３８ 凸部
３９、３９ａ 凹部
４０ 油圧シリンダ
４１ 油圧センサ
４２ 制御装置
４３ 測定用押型
４４ 案内台
４５ 測定用軸部材
４６ 直動玉軸受
４７ ロードセル用アダプタ
４８ ロードセル
４９ 先端部
５０ 天板部
５１ 脚部
５２ 外周板部
５３ ブッシュサポート板部
５４ ブッシュ
５５ 本体部
５６ 緩衝部
５７ 抑え板
５８ 入力部
１００ 揺動鍛造装置
１５０ 動的荷重測定装置

Claims (9)

1. 押型と、
   前記押型を、基準軸周りに回転可能にかつ前記基準軸に対して傾斜した自転軸周りに自転自在に、支持する押型支持部と、
   加圧対象を支持するための支持テーブルと、
   前記押型を前記加圧対象に押し付けて前記加圧対象に荷重を付加するための荷重付加手段と、
   を備えた揺動鍛造装置の荷重測定装置であって、
   前記加圧対象としての部材と、
   前記支持テーブルに対して、前記部材を、前記基準軸と同軸にかつ前記基準軸に沿った方向に直動案内するリニアガイドと、
   前記部材に付加されている実荷重を測定する荷重測定手段であり、前記押型が押し付けられた前記部材からの荷重を受ける入力部を有する、前記荷重測定手段と、
   を備える、
   揺動鍛造装置の荷重測定装置。
2. 前記押型の先端部は、凸形状を有する、請求項１に記載の揺動鍛造装置の荷重測定装置。
3. 前記荷重測定手段の前記入力部は、凸形状を有する、請求項１又は２に記載の揺動鍛造装置の荷重測定装置。
4. 前記部材は、本体部と、前記押型に接するように配置される緩衝部と、を有し、
   前記緩衝部は、前記押型の先端部よりも軟質の金属により構成されている、
   請求項１から３のいずれかに記載の揺動鍛造装置の荷重測定装置。
5. 前記荷重測定手段は、前記支持テーブルと前記部材との間に配置されるロードセルを有する、請求項１から４のいずれかに記載の揺動鍛造装置の荷重測定装置。
6. 押型を、基準軸周りに回転可能にかつ前記基準軸に対して傾斜した自転軸周りに自転自在に、支持する押型支持部と、
   加圧対象を支持するための支持テーブルと、
   油圧シリンダと油圧センサと制御装置とを有し、前記押型を前記加圧対象に押し付けて前記加圧対象に荷重を付加するための荷重付加手段と、
   を備えた揺動鍛造装置の荷重測定方法であって、
   前記押型支持部に前記押型を支持することと、
   前記加圧対象としての部材を、前記基準軸と同軸にかつ前記基準軸の方向に直動案内されるように、前記支持テーブルに支持することと、
   前記押型を回転させながら、前記荷重付加手段を介して前記押型を前記部材に押し付けた状態で、前記油圧センサを用いることなく、前記押型が押し付けられた前記部材から受けた荷重である、前記部材に付加されている実荷重を測定すること、
   を含む、
   揺動鍛造装置の荷重測定方法。
7. 請求項６に記載の揺動鍛造装置の荷重測定方法により前記実荷重を測定し、前記測定した前記実荷重を利用して前記荷重付加手段の荷重の設定値の校正を行う、
   揺動鍛造装置の校正方法。
8. かしめ部を有する部品を備えたハブユニット軸受の製造方法であって、
   前記かしめ部を、請求項７に記載の揺動鍛造装置の校正方法により校正された揺動鍛造装置を用いて形成する、
   ハブユニット軸受の製造方法。
9. ハブユニット軸受を備えた車両の製造方法であって、
   前記ハブユニット軸受を、請求項８に記載のハブユニット軸受の製造方法により製造する、
   車両の製造方法。

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