JP3690209B2 - 可変プーリーの品質管理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベルト式無段変速機に用いられる可変プーリの品質を管理する可変プーリの品質管理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車（車両）の変速機には、プーリー径が可能な一対の溝幅可変プーリー（駆動側、従動側）間に環状のベルトを掛け渡して、プーリー径の変化により、無段階に変速比が変えられるようにしたベルト式のＣＶＴ（無段変速機）がある。
【０００３】
このＣＶＴに用いられる可変プーリーは、いずれも軸部が形成された固定シーブを用い、この固定シーブの軸部に可動シーブをスプラインを介して摺動自在に組合わせる構造が用いられている。これにより、可動シーブが軸部に沿って変位すると、溝幅が可変して、ベルトへの接触半径を変化させ、必要な変速比が得られるようにしてある。
【０００４】
こうした可変プーリーのスプラインには、一般的にボールスプラインが用いられている。具体的には、図３および図４に示されるように固定シーブ１に形成されている軸部２の外周面と、これと対向する可動シーブ３に形成されているハブ４の内周面との複数個所、例えば周方向の均等な３個所に、互いに向き合うボール溝５ａ，５ｂをそれぞれ形成し、これら３列の各ボール溝５ａ，５ｂ内にボール６（鋼球）を複数、例えば３個づつ挿入した構造が採用されている。
【０００５】
ところで、ボールスプラインのボール溝５ａ，５ｂには、固定シーブ１および可動シーブ３の製造に伴う誤差や、ボール溝５ａ，５ｂの加工に伴う誤差が含まれている。
【０００６】
こうした誤差を吸収するために、ボール６の組み付けには、従来、予め異なる寸法毎のボール６（例えば２ミクロン毎に径が異なる複数のボール）を用意しておき、ボール溝５ａ，５ｂで形成される孔径を計測してから、この計測した孔径に対してガタがゼロ（クリアランス無しか、タイト）となる径寸法（タイトに近い寸法）のボール６を選択して、同ボール６をボール溝５ａ，５ｂ内へ圧入にすることが行なわれている。
【０００７】
ところで、可変プーリー８は、品質管理のために、ボール６を圧入した後で、適正なボール６が組込まれたかを確認することが求められる、
そこで、従来、ボール６を組み込んだボール溝５ａ，５ｂ間のガタ（バックラッシュ）を計測して、適正なボール径が選択されたか否かを検査する提案がなされている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ボール６を組込む際には、何らかの原因で、必要以上にタイトなボール６、すなわち計測した値に対して必要以上に大きなボール６が選択されて、ボール溝５ａ，５ｂ間に圧入されることがある。
【０００９】
ところが、上述の品質管理の技術だと、計測した値に対してルーズなボール６を選択したときは、「ガタ有」からルーズなボール径が組込まれていると判断できるが、タイト過ぎるボール６を選択したときは、適正なボール６が選択されたときと同じ「ガタ無」と判断されるために、タイト過ぎる場合は品質の良否の判断が行えない。
【００１０】
このようなタイト過ぎるボール６が組込まれてしまうと、可変プーリー８の溝幅を可変するときの機械損失が大きくなるだけでなく、ボール６の負担も大きくなってボール寿命にも影響を与えてしまう。
【００１１】
そこで、ボール６を圧入するときの荷重（圧入荷重）から、可変プーリー８の品質管理を行うことが提案されている。
【００１２】
これは、三つのボール溝うちの一つに、位置決め用ボールを挿入した後、残る二つのボール溝内に複数個のボールを入れて合わせてから、位置決め用ボールを抜いてそのボール溝内に複数個のボールを入れて、最後のボールの圧入荷重を計測するようにした技術である。
【００１３】
しかし、最後に組込まれるボールの荷重が一番高いとは限らないので、先のガタを計測する技術と同様、正しい判断が行えない。
【００１４】
本発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、高い精度で、組み込まれたボールが適切であるか否かの判断が行える可変プーリーの品質管理装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の品質管理装置は、可変プーリーを固定シーブの軸部端が上側に向く所定の向きにセットするセット部を設け、軸部端を押える軸端押え部が第１フローティング部を介してセット部の上方に昇降可能に配置されてなり、該軸端押え部の下降動作により軸部端を押え付ける押え付け機構を設け、可動シーブの外周複数箇所を下側から支える爪部が第２フローティング部を介して昇降可能に吊持されてなり、爪部の昇降動作により可動シーブを固定シーブの軸部沿いに変位させるシーブ移動機構を設け、可動シーブが変位したときの荷重を検出するロードセルを設け、ロードセルの検出荷重からボールスプラインの摺動抵抗を求める演算手段を設けて、選択されたボールが適正であるか否かの判定が行えるようにした。
【００１６】
すなわち、セット部に、固定シーブの軸部端が上側に向くよう可変プーリーをセットした後、押え付け機構で軸端押え部を下降させ、同軸端押え部で固定シーブの軸部端を押え付ける。このとき、押え付け部は、第１フローティング部に接続してあるから、たとえ押え付け機構側とが微妙に傾いていたとしても、その傾きの影響は固定シーブには加わらない。
【００１７】
この後、シーブ移動機構で、可動シーブの外周複数箇所を爪部にて下側から抱きかかえるよう支持して持ち上げたり、下降させたりする。このとき、爪部は、第２フローティング部に吊持してあるから、たとえシーブ移動機構側が微妙に傾いていたとしても、その傾きの影響を受けずに、可動シーブは固定シーブの軸部にならって昇降する。
【００１８】
このときの荷重がロードセルで検出される。そして、演算手段により、無用な荷重成分を取り除くように演算処理することにより、ボールスプラインの摺動抵抗が求められる。
【００１９】
これにより、簡単な構造で、固定シーブや可動シーブに誤差の要因となる無用な外力を与えずに、請求項１のときと同様、摺動抵抗の差から、可変プーリーに組み付けられたボールの認識が行え、適切なボールの選択が行なわれたかの判断高い精度で行える。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１および図２に示す一実施形態にもとづいて説明する。
【００２４】
図１は例えばベルト式の無段変速機（以下、ＣＶＴという）を組み立てる工場の製造ラインの一部を示していて、図中１０は同製造ラインの搬送路、１１は同搬送路１に沿ってＸ矢印方向に搬送されるパレット、１２は同パレット１１の上面に組み付けられたプーリー支え治具１２（セット部に相当）を示す。
【００２５】
プーリー支え治具１２には、図示しない前段のシーブ組立作業ステーションで行なわれた作業により、可変プーリー８が、所定の姿勢、すなわち固定シーブ１の軸部端が上側に向くように組み付けてある。可変プーリー８は、図３に示した構造と同じなので、図３を流用して各部の説明を省略する。なお、プーリー支え治具１２に組み付けられたときの可変プーリー８は、固定シーブ１の軸部２と可動シーブ３のハブ４とのボール溝５ａ，５ｂ内に、選択したボール６を圧入してあるだけの状態である。
【００２６】
一方、αは例えば上記シーブ組立作業ステーションの直後の地点に形成された作業ステーション、２０は同作業ステーションαに据付けられた品質管理装置を示している。品質管理装置２０は、作業ステーションαで停止したパレット１１の上方となる地点に据付けてある。
【００２７】
品質管理装置２０について説明すれば、２１は、停止したパレット上方の地点に形成してある据付部βに据付けられた支持用天板を示す。この支持用天板２１の下面には、例えば同下面から下がる一対のロッド部材２２を介して、例えばプレート状に形成されたシリンダ支持台２３が水平状態で吊持してある。このシリンダ支持台２３の中央部には、シャフト固定用シリンダー２４（駆動源）が下向きで据付けてある。シリンダー２４のピストン２５は、作業ステーションαで停止した固定シーブ１の軸部端中央と対応する地点に位置決めてある。そして、このピストン２５が、シリンダ支持台２３を貫通して、下方へ延びている。このピストン２５の先端部には、フローティング機構２６（例えばユニバーサルジョイント等で構成されもので、第１フローティング部に相当）を介して、例えばロッド状の軸端押え部材２７（軸端押え部に相当）の自由自在に吊持（連結）されている。この軸端押え部材２７の下側に向く先端部は、先端にいくにしたがって細くなるよう錐状に形成してある。そして、この先端の錐状部２７ａで、図３に示されるように固定シーブ１の軸部端中央に開口している油孔７（小径）の開口縁と係脱可能な部分を形成している。
【００２８】
一方、２８は、ピストン２５をガイドするガイド機構を示す。このガイド機構２８は、例えばシャフト固定用シリンダー２４を挟む両側のシリンダ支持台２３部分とシャフト固定用シリンダー２４の後端に取付けた支持部材２９との上下２部材間に渡り、一対の平行なスライドロッド３０を摺動自在に貫通し、これらロッド３０の下端間に受台３１を支持させ、同受台３１で、フローティング機構２６の一次側（ピストン側）を固定した構造が用いられ、ピストン２５が進退すると、それに追従してフローティング機構２６の一次側が位置決めされつつ昇降するようにしてある。これで、ピストン２５の先端側を、停止した固定シーブ１の軸部２端中央（油孔７）へ向かって昇降させるようにしてある。そして、このピストン２５の下降により、軸端押え部２７の先端が軸部２端の油孔７へ差し込まれ、同油孔９の開口縁と係止するようにしてある。
【００２９】
こうしたシリンダ２４、フローティング機構２６、軸端押え部材２７、ガイド機構２８の組み合せにより、可変プーリー８の軸部端を上側から押え付ける押え付け機構３３、すなわち固定シーブ１を拘束する機構を構成している（拘束手段）。なお、受台３１の中央からは、軸端押え部材２７が移動自在に貫通する。
【００３０】
他方、３５はシーブ移動機構（移動手段）を示す。このシーブ移動機構３５は、シリンダ２４と隣接する支持用天板２１の下面に据付けた昇降駆動部３６と、この昇降駆動部３６によって昇降されるシーブ支え部５０とを有して構成されている。
【００３１】
このうち昇降駆動部３６について説明すれば、３７は支持用天板２１の下面に固定された下方へ延びるフレーム部材である。このフレーム部材３７のシリンダ２４側の側部には、例えば上下一対のスライド子３８ａが組み付けられたガイドレール３８が上下方向に沿って形成されている。両スライド子３８ａには、下側へ延びるアーム３９を介して、例えばプレート状に形成されたシーブ支え部用フレーム４０が連結されている。このフレーム４０は、アーム３９端から受台３１の下側へ向かって張り出していて、このフレーム４０の下面に上記シーブ支え部５０が組み付けてある。そして、フレーム４０の中央に形成してある通孔４０ａから、軸端押え部材２７の先端側が下方へ突き出ている。
【００３２】
ガイドレール３８の上端側のフレーム部材３７部分には、サーボモータ４１（駆動源）が下向きに設置されている。このサーボモータ４１の出力軸４１ａには、ロードセル４２を介して、下方に延びるねじ軸４３が連結されている。このねじ軸４３のねじ部が、片側のスライド子、例えば上側のスライド子３８ａに進退可能に螺挿してある。この螺挿により、サーボモータ３９でねじ軸４３が回転されると、スライド子３８ａが上下方向に変位して、シーブ支え部５０の全体が昇降するようにしてある。
【００３３】
シーブ支え部５０について説明すれば、５２は、フレーム４０の下側に配置されたプレート状の支持部材である。この支持部材５２は、可変プーリー８の軸心を挟んだ両側の部分が、それぞれフローティング機構５３（例えばユニバーサルジョイントで構成され、第２フローティング部に相当）を介して、フレーム４０の下面に自由自在に吊持されている。支持部材５２の下面外周側には、複数の伸縮駆動部、例えば３つのシリンダー５４が放射状に取付けられている（図中では二つしか図示していない）。これらシリンダー５４は、いずれもピストン５４ａが内方に向くように配置してある。これらピストン５４ａの先端部には、下端部に上下一対の爪５６をもつI状のアーム５５が取付けられている。そして、これらアーム５５とシリンダー５４との組み合せから、放射方向に沿って開閉可能なチャック５７（爪部に相当）を構成している。むろん、各爪５６は互い内方に向き合うように配置してある。チャック５７の爪群は、各シリンダー５４の進退動作により、爪５６の股部が可動シーブ３のプーリー部外周端と接近する地点と、爪５６の先端が可動シーブ３の外周端から遠ざかる位置との間を開閉するようにしてある。また各爪５６の股部距離（間隔）は、いずれも可動プーリー８のプーリー部外周縁部の厚み寸法より大きく設定されていて、各爪５６により、可動シーブ３を、径方向からクランプするような力を与えずに下側から抱きかかえられるようにしてある。そして、この爪５６による可動シーブ３の抱きかかえと、サーボモータ４１によるシーブ支え部５０の上昇動作との組み合わせにより、固定シーブ１と組み合っている可動シーブ３を、抜き出す方向へ、軸部２の軸心に沿って移動できるようにしてある。
【００３４】
すなわち、シリンダー２４、サーボモータ４１、シリンダー５４は、いずれも制御部６０（例えばマイクロコンピュータよりなる）に設定されているプログラムしたがって、所定に動作が制御されるようになっている。具体的には、制御部６０には、例えば
ａ．軸端押え部材２７と開状態の爪５６との両者を搬送路１０の上方の待機位置で待機させるモード
ｂ．作業ステーションαでパレット１１が停止すると、シリンダー２４を所定量、下降動作させ、軸端押え部材２７の先端部を固定シーブ１の軸端中央の油孔７へ差し込んでクランプするモード。
【００３５】
ｃ．同じくパレット１１が停止すると、サーボモータ４１を作動させ、爪５６を所定量、下降させ、各爪５６の股部を可動シーブ３の外周縁部に向き合せるモード。
【００３６】
ｄ．爪５６の下降後、各シリンダー５４を所定量、伸長動作させ、可動シーブ３の外周縁部に各爪５６を遊嵌させるモード。
【００３７】
ｅ．爪５６の遊嵌後、サーボモータ４１を作動させ、爪５６を設定速度で所定に上昇させるモード。
【００３８】
といった各モードが設定されていて、これで拘束されている固定シーブ１から可動シーブ３だけをボールスプラインの摺動方向沿いに移動させるようにしてある。
【００３９】
なお、支持部材５２の中央部には、固定シーブ１の軸部２が挿通自在な通孔５２ａが形成してあり、支持部材５２全体を可動シーブ３の軸端に近づけられるようにしてある。また通孔５２ａの下部開口縁には、可動シーブ３の上昇中にボール溝５ａ，５ｂからボール６が飛び出さないないように規制するためのスプリングバック部材５２ｂが取付けてある。
【００４０】
一方、ロードセル４２には、同ロードセル４２で検出される可動シーブ３が変位するときの荷重から、ボールスプライン（ボール溝５ａ，５ｂ、ボール６からなる）の摺動抵抗を算出する摺動抵抗算出部６１（演算手段、計測手段に相当）が接続されている。これにより、ボールスプラインの摺動抵抗を計測する計測器を形成している。また摺動抵抗算出部６１には、算出した摺動抵抗値と、予め設定された摺動抵抗の値、すなわち適正に選択したボール６を用いたときの適正摺動抵抗範囲値とを対比するボール選択判定部６２が接続されている。これら機能により、ボールスプラインに適切なボール６が選択されたか否かの判定が行えるようにしている。
【００４１】
この判定について詳述すれば、今、可変プーリー８（選択されたボール６が圧入されたときまでの状態）が組み付けられたパレット１１が作業ステーションαに到達し、同ステーションαで位置決め停止したとする。
【００４２】
すると、制御部６０の制御により、シャフト固定用シリンダー２４が、所定量、伸長動作され、上方で待機していた軸端押え部材２７を、図２（ａ）に示されるように固定シーブ１の軸部２端中央へ向かって下降させる。これにより、軸端押え部材２７の先端の錐状部２７ａは、軸端中央で開口している油孔７内へ差し込まれる。軸端押え部材２７は、錐状部２７ａの斜面が油孔７の開口縁と押し当たる地点で止る。この軸端押え部材２７で行われる押え付けにより、固定シーブ１は、軸方向からクランプされ、固定シーブ全体がプーリー支え治具１２（パレット）から動かないように拘束される。このとき、軸端押え部材２７の基部は、フローティング機構２６に連結してあるから、たとえ多少、シリンダー２４のピストン２５が傾いていたとしても、また油孔７の位置が多少ずれていたとしても、固定シーブ１は、その影響を受けずに所定の直立姿勢に保持される。
【００４３】
サーボモータ４１は、上記制御部６０の制御により、例えばシャフト固定用シリンダー２５の伸長動作に連動して例えば下降回転側に作動され、開状態にあるチャック５７を待機位置から所定量、下降させる。これにより、図２（ｂ）に示されるようにチャック５７は、各爪５６の股部が、可動シーブ３のプーリー部の外周端と向き合う地点で停止する。
【００４４】
続いて、制御部６０の制御により、各シリンダー５４が、所定量、伸長動作される。これにより各爪５６は、図２（ｃ）に示されるように該爪５６の股部が可動シーブ３のプーリー部外周端と近接する地点で停止され、各爪５６の先端側を同可動シーブ３のプーリー部外周縁を挟む両側（上下）に位置決める。
【００４５】
ついで、サーボモータ４１が上昇方向側に回転し、チャック５７を設定速度で上昇させる。
【００４６】
すると、図２（ｄ）に示されるように可動シーブ３は、各爪５６により、下側から抱きかかえられるように持ち上げられる。
【００４７】
ここで、ボール溝５ａ，５ｂ内のボール６は、スプリングバック部材５２ｂで動きが規制されるので、可動シーブ３の持ち上げるとき、ボール溝５ａ，５ｂ内から飛び出ない。
【００４８】
この持ち上げの際、チャック５７はフローティング機構５３で吊持されているから、可動シーブ３は、たとえシーブ支え部用フレーム４０が多少傾いていたとしても、それに影響されずに、固定シーブ１の軸部２にならって軸心沿いに持ち上げられる。
【００４９】
このときの荷重がロードセル４２で検出される。この検出した荷重には、各機構の各部構成部分の自重や可動シーブ３の自重等といった、ボールスプラインの摺動抵抗以外の荷重成分が含まれている。
【００５０】
そこで、摺動抵抗算出部６１で、計測した荷重から各部の自重を減算する等の演算処理が行われ、可変プーリー８におけるボールスプラインの摺動抵抗を算出する。つまり、ボールスプラインの摺動抵抗の検出が行われる。
【００５１】
そして、ボール選択判定部６２にて、算出されたボールスプラインの摺動抵抗値と、予め設定された摺動抵抗の値、すなわち適正に選択したボール６を用いたときの適正摺動抵抗範囲値との対比が行われる。
【００５２】
このとき、ボール溝５ａ，５ｂの孔径に対してルーズなボール６が選択されていたのであれば、計測されたボールスプラインの摺動抵抗は小となる。また反対にタイト過ぎるボールが選択されていたのであれば、計測されたボールスプラインの摺動抵抗は大となる。
【００５３】
つまり、計測されたボールスプラインの摺動抵抗値が、設定された適正摺動抵抗範囲値より、小さいか大きいかの判定（摺動抵抗の差）により、ルーズなボール６からタイト過ぎるボール６までのどのようなボール６でも認識でき、適切なボール６の選択が行なわれたか否かの判定ができる。
【００５４】
それ故、高い精度、選択されたボール６に対する適正な判断ができ、可変プーリー８の無用な機械損失を低減、さらにはボール６に加わる無用な負担も低減できる。
【００５５】
しかも、品質管理装置は、フローティング機構２６が付いた押え付け機構３３、フローティング機構５３が付いたシーブ移動機構３５、ロードセル４２、演算手段を組合わせて、上下方向の姿勢から可動シーブ３を固定シーブ１から抜き出る方向へ変位させる構造なので、簡単な構造で、固定シーブ１や可動シーブ３に誤差の要因となる無用な外力を与えずに、高い精度で、適切なボール６の選択が行なわれたかの判断ができる。
【００５６】
なお、上述した一実施形態では、固定シーブを拘束して、可動シーブを移動させることによってボールスプラインの摺動抵抗を計測するようにしたが、構造さえ許せば、反対に可動シーブを拘束し、固定シーブを移動させてボールスプラインの摺動抵抗を計測してもよい。
【００５７】
また一実施形態では、シーブを持ち上げるときのみ（上昇でのみ）で、ボールスプラインの摺動抵抗を計測するようにしたが、シーブを下降させるときにもボールスプラインの摺動抵抗を計測してもよく、またシーブの持ち上げ（上昇）および下降の両方でボールスプラインの摺動抵抗を計測し、これを数回繰り返し行い、平均化するようにしてもよい。むろん、実際のワーク（ボールスプライン）はウェット状態であるので、オイル又はグリス塗布状態で計測するようにすれば、より有効な摺動抵抗の計測が行われることはいうまでもない。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の発明によれば、簡単な構造で、かつ固定シーブや可動シーブに誤差の要因となる無用な外力を与えずに、高い精度で、適切なボールの選択が行なわれたかの判断ができ、高い精度で、可変プーリに組み込まれたボールが適切であるか否かの判断ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る可変プーリーの品質管理装置の構成を説明する図。
【図２】同可変プーリーのボールスプラインの摺動抵抗を計測する工程を説明するための図。
【図３】可変プーリーの構成を説明するための側断面図。
【図４】図３中のＡ−Ａ線に沿うボールスプラインの平断面図。
【符号の説明】
１…固定シーブ
２…軸部
３…可動シーブ
５ａ，５ｂ…ボール溝
６…ボール
８…可変プーリー
１２…プーリー支え治具（セット部）
２６…フローティング機構（第１フローティング部）
２７…軸端押え部材（軸端押え部）
３３…押え付け機構（拘束手段）
３５…シーブ移動機構（移動手段）
４２，６１…ロードセル，摺動抵抗算出部（計測手段）
５３…フローティング機構（第２フローティング部）
５７…チャック（爪部）。

Claims (1)

1. 固定シーブの軸部に周囲複数箇所のボールスプラインを介して可動シーブを摺動可能に外挿してなる可変プーリーの品質を管理する装置であって、
   前記可変プーリーを前記固定シーブの軸部端が上側に向く所定の向きにセットするセット部と、
   前記軸部端を押える軸端押え部が第１フローティング部を介して前記セット部の上方に昇降可能に配置されてなり、該軸端押え部の下降動作により前記軸部端を押え付ける押え付け機構と、
   前記可動シーブの外周複数箇所を下側から支える爪部が第２フローティング部を介して昇降可能に吊持されてなり、前記爪部の昇降動作により前記可動シーブを前記固定シーブの軸部沿いに変位させるシーブ移動機構と、
   前記可動シーブが変位したときの荷重を検出するロードセルと、
   前記ロードセルの検出荷重から前記ボールスプラインの摺動抵抗を求める演算手段と、
   を具備してなることを特徴とする可変プーリーの品質管理装置。

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