JP5962638B2 - サイドギヤの移動範囲測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、サイドギヤの移動範囲測定装置の技術に関する。

従来、左右の車輪の回転速度差を吸収するデファレンシャルユニットが知られている。デファレンシャルユニットは、主に、デフケースと、デフケースとともに回転（公転）する一対のピニオンギヤと、ピニオンギヤに噛み合う一対のサイドギヤと、で構成される。デファレンシャルユニットは、ピニオンギヤが回転（自転）すると各サイドギヤの回転速度が変化することを利用し、左右の車輪の回転速度差を吸収する。

ところで、デフケースとサイドギヤの間にスプリングを備え、該サイドギヤを付勢したデファレンシャルユニットが存在する（例えば特許文献１参照）。このようなデファレンシャルユニットは、スプリングが収縮することにより、サイドギヤがデフケースに衝突する際の衝撃力を減衰できるという利点がある。しかし、スプリングが収縮することによってサイドギヤが移動できる構造であるため、個々にサイドギヤの移動範囲を測定し、適正であるか否かを見極める工程が必要となる。

かかる工程においては、サイドギヤの移動範囲を測定できる移動範囲測定装置が使用される。移動範囲測定装置は、サイドギヤの中心軸方向に対して垂直となる方向から該サイドギヤに近づくとともに、中心軸方向に対して平行となる方向へ該サイドギヤを押す機構を備えている。しかし、このような移動範囲測定装置は、複数のアクチュエータによって構成される複雑な機構を有するため、コストが高いという問題があった。また、機構の一部をデフケースの内部に挿入し、垂直方向へサイドギヤを押す必要があるため、測定が困難であるという問題もあった。

特開２０１３−１２７２８０号公報

本発明は、一つ又は少数のアクチュエータによって構成される簡素な機構とし、コストを低減させたサイドギヤの移動範囲測定装置を提供することを目的としている。同時に、測定が容易となるサイドギヤの移動範囲測定装置を提供することを目的としている。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

請求項１に係る発明は、
デフケースと、
前記デフケースの内部に配置されるサイドギヤと、
前記サイドギヤを該サイドギヤの中心軸方向に対して平行に付勢するスプリングと、を備えたデファレンシャルユニットに使用されるサイドギヤの移動範囲測定装置であって、
傾斜面が形成されたジグと、
前記ジグを前記サイドギヤの中心軸方向に対して垂直に摺動させるアクチュエータと、を具備し、
前記サイドギヤは、ベベルギヤであり、
前記ジグを摺動させて前記傾斜面を前記サイドギヤの歯端面に当接させた状態から、前記アクチュエータによって更に該ジグを摺動させることにより、前記サイドギヤを前記傾斜面に沿って移動させる、としたものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載したサイドギヤの移動範囲測定装置において、
前記ジグの摺動速度を認識できるコントローラを具備し、
前記コントローラは、前記ジグの摺動速度が急激に低下すると前記アクチュエータを停止させる、としたものである。

請求項３に係る発明は、請求項１に記載したサイドギヤの移動範囲測定装置において、
前記アクチュエータは、電動モータで構成され、
前記電動モータの電圧を認識できるコントローラを具備し、
前記コントローラは、前記電動モータの電圧が急激に上昇すると前記アクチュエータを停止させる、としたものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１に記載したサイドギヤの移動範囲測定装置は、傾斜面が形成されたジグを具備する。また、ジグをサイドギヤの中心軸方向に対して垂直に摺動させるアクチュエータを具備する。そして、ジグを摺動させて傾斜面をサイドギヤに当接させた状態から、アクチュエータによって更に該ジグを摺動させることにより、サイドギヤを傾斜面に沿って移動させる。
これにより、ジグを一方向へ摺動させるアクチュエータのみでサイドギヤを他方向へ移動させることができる。従って、一つ又は少数のアクチュエータによって構成される簡素な機構とし、コストの低減を実現することが可能となる。更に、ジグを摺動させてデフケースの内部に挿入するのみであるので、測定が容易となる。

請求項２に記載したサイドギヤの移動範囲測定装置は、サイドギヤがベベルギヤである。そして、傾斜面がサイドギヤの歯端面に当接する。
これにより、サイドギヤにジグが当接する部位を設ける必要がない。従って、デファレンシャルユニットの構造や構成部品を変更せずに使用することが可能となる。

請求項３に記載したサイドギヤの移動範囲測定装置は、ジグの摺動速度を認識できるコントローラを具備する。そして、コントローラは、ジグの摺動速度が急激に低下するとアクチュエータを停止させる。
これにより、サイドギヤの移動限界を把握できる。従って、サイドギヤの移動範囲を測定することが可能となる。

請求項４に記載したサイドギヤの移動範囲測定装置は、電動モータの電圧を認識できるコントローラを具備する。そして、コントローラは、電動モータの電圧が急激に上昇するとアクチュエータを停止させる。
これにより、サイドギヤの移動限界を把握できる。従って、サイドギヤの移動範囲を測定することが可能となる。

デファレンシャルユニットを示す図。 デファレンシャルユニットの内部構造を示す図。 デファレンシャルユニットの動作態様を示す図。 移動範囲測定装置を示す図。 移動範囲測定装置の動作態様を示す図。 サイドギヤとジグが当接した状態と更にジグを摺動させた状態を示す図。 ジグの摺動速度と電動モータの電圧の経時変化を示す図。

まず、一般的なデファレンシャルユニット１について簡単に説明する。

図１は、デファレンシャルユニット１を示している。図２は、デファレンシャルユニット１の内部構造を示している。そして、図３は、デファレンシャルユニット１の動作態様を示している。

デファレンシャルユニット１は、左右の車輪の回転速度差を吸収する。デファレンシャルユニット１は、デフケース１１と、ピニオンギヤ１２と、サイドギヤ１３と、を備えている。

デフケース１１は、その内部が空洞となった構成部品である。また、デフケース１１は、その一端部分にフランジ部１１Ｆが形成されており、該フランジ部１１Ｆにファイナルギヤ１５が取り付けられている。そして、デフケース１１は、ファイナルギヤ１５と一体となって回転する（図３の矢印Ｒａ参照）。

ピニオンギヤ１２は、デフケース１１の内部に配置されている。本デファレンシャルユニット１では、互いに対向する一対のピニオンギヤ１２を備える。これら一対のピニオンギヤ１２は、ピニオンシャフト１６によって回転自在に支持されている（図３の矢印Ｒｂ参照）。また、ピニオンシャフト１６は、デフケース１１の軸孔１１ｈに挿入された状態で支持されている。そのため、ピニオンギヤ１２は、デフケース１１とともに回転する（図３の矢印Ｒｃ参照）。なお、ピニオンギヤ１２がピニオンシャフト１６を中心に回転する運動を「自転」、ピニオンギヤ１２がデフケース１１とともに回転する運動を「公転」ともいう。本ピニオンギヤ１２は、いわゆるベベルギヤである。

サイドギヤ１３は、デフケース１１の内部に配置されている。本デファレンシャルユニット１では、互いに対向する一対のサイドギヤ１３を備える。これら一対のサイドギヤ１３は、各ピニオンギヤ１２に噛み合わされた状態で回転自在に支持されている（図３の矢印Ｒｄ参照）。そのため、サイドギヤ１３は、ピニオンギヤ１２の回転（公転）に伴って回転する（図３の矢印Ｒｅ・Ｒｆ参照）。また、その状態でピニオンギヤ１２が回転（自転）すると各サイドギヤ１３の回転速度が変化することとなる。具体的には、ピニオンギヤ１２が一方へ回転（自転）すると各サイドギヤ１３の回転速度がＲｅ＜Ｒｆの関係となる。反対に、ピニオンギヤ１２が他方へ回転（自転）すると各サイドギヤ１３の回転速度がＲｅ＞Ｒｆの関係となる。本サイドギヤ１３は、いわゆるベベルギヤである。

このように、デファレンシャルユニット１は、ピニオンギヤ１２が回転（自転）すると各サイドギヤ１３の回転速度が変化することを利用し、左右の車輪の回転速度差を吸収できるのである。

更に、本デファレンシャルユニット１は、スプリング１４を備えている。

スプリング１４は、デフケース１１の内部に配置されている。本デファレンシャルユニット１では、デフケース１１とサイドギヤ１３の間にスプリング１４が配置されている。スプリング１４は、サイドギヤ１３を中心軸方向（中心軸Ａｓの軸心方向）に対して平行に付勢している（図２の矢印Ｆ参照）。そのため、サイドギヤ１３は、ピニオンギヤ１２に押し付けられ、デフケース１１側への自由移動が制限されている。また、サイドギヤ１３は、デフケース１１側へ移動する場合に、スプリング１４によって移動速度が減速される。つまり、スプリング１４が収縮することにより、サイドギヤ１３がデフケース１１側へ移動する勢いを弱めるのである。本スプリング１４は、いわゆるコニカルスプリングワッシャである。

このように、デファレンシャルユニット１は、スプリング１４が収縮することにより、サイドギヤ１３がデフケース１１に衝突する際の衝撃力を減衰できるのである。

次に、本願の発明である移動範囲測定装置２について説明する。

図４は、移動範囲測定装置２を示している。図５は、移動範囲測定装置２の動作態様を示している。また、図６の（Ａ）は、サイドギヤ１３とジグ２２が当接した状態を示し、図６の（Ｂ）は、更にジグ２２を摺動させた状態を示している。

移動範囲測定装置２は、サイドギヤ１３の移動範囲を測定し、適正であるか否かを見極める工程で使用される。移動範囲測定装置２は、テーブル２１と、ジグ２２と、アクチュエータ２３と、を備えている。

テーブル２１は、その上面が平らになった構成部品である。また、テーブル２１は、その中央部分にユニットホルダ２５が設けられており、該ユニットホルダ２５にデファレンシャルユニット１が固定される。なお、デファレンシャルユニット１は、フランジ部１１Ｆを下にして固定される。

ジグ２２は、テーブル２１の上方に配置されている。本移動範囲測定装置２では、互いに対向する一対のジグ２２を備える。これら一対のジグ２２は、送り機構２６と連動され、互いに近接又は離間する方向へ摺動自在に支持されている（図５の矢印Ｓａ参照）。そして、ジグ２２は、互いに近接する方向へ摺動した場合、デフケース１１の作業窓１１ｗから該デフケース１１の内部に挿入される。そのため、ジグ２２は、サイドギヤ１３に近づき、該サイドギヤ１３に当接することができる。なお、それぞれのジグ２１は、テーブル２１に対して平行に摺動する。従って、ジグ２２は、ピニオンギヤ１２の中心軸方向（中心軸Ａｐの軸心方向）に対して垂直に摺動する。また、ジグ２２は、サイドギヤ１３の中心軸方向（中心軸Ａｓの軸心方向）に対しても垂直に摺動する。即ち、ジグ２２の摺動方向がそのような関係となるようにデファレンシャルユニット１を固定するのである。

アクチュエータ２３は、テーブル２１の上面に配置されている。本移動範囲測定装置２では、一対のジグ２２を摺動させる一のアクチュエータ２３を備える。アクチュエータ２３は、上述した送り機構２６のほか、電動モータ２７などで構成されている。送り機構２６は、ボールネジ機構を用いており、回転運動を送り運動へ変換する。そのため、アクチュエータ２３は、電動モータ２７の回転動力を利用して各ジグ２２を所定の方向へ摺動させることができる（図５の矢印Ｓａ参照）。なお、送り機構２６は、ボールネジ機構を用いているが、他の機構であってもよく、これに限定するものではない。また、一のジグ２２を一のアクチュエータ２３で摺動させる構成としてもよい。

以下に、ジグ２２の形状を説明するとともに、本移動範囲測定装置２の動作態様について詳細に説明する。

ジグ２２は、略円筒形状に形成されている。また、その先端部分は、端に近づくに従って直径が小さくなるテーパー形状となっている（図６の※印部参照）。つまり、ジグ２２は、先端部分が楔形状となった丸棒である。なお、本願では、テーパー形状（楔形状）の周面を「傾斜面２２Ｒ」と定義している。

上述したように、ジグ２２は、互いに近接する方向へ摺動した場合、デフケース１１の作業窓１１ｗから該デフケース１１の内部に挿入される。すると、ジグ２２は、その先端部分が各サイドギヤ１３に同時に当接することとなる。詳細には、ジグ２２の傾斜面２２Ｒが一方のサイドギヤ１３に当接するとともに、他方のサイドギヤ１３にも当接するのである（図６の（Ａ）参照）。

その後、本移動範囲測定装置２は、更にジグ２２を摺動させる。つまり、各ジグ２２を互いに近接する方向（各ジグ２２でサイドギヤ１３を圧接する方向）へ摺動させる。すると、ジグ２２は、その先端部分によって各サイドギヤ１３を移動させることとなる。詳細には、ジグ２２の傾斜面２２Ｒが一方のサイドギヤ１３を上方へ押し上げ、他方のサイドギヤ１３を下方へ押し下げるのである（図６の（Ｂ）参照）。

かかる技術的思想について更に詳しく説明する。

上述したように、ジグ２２は、その先端部分がテーパー形状となっている。即ち、ジグ２２は、中心軸Ａｊに対して所定の角度となる傾斜面２２Ｒを有している。ジグ２２の傾斜面２２Ｒは、サイドギヤ１３の歯端面１３Ｐに対して平行又は略平行となるように形成されている。

ここで、ジグ２２が摺動する力と方向をベクトルで表すと矢印Ｖｊとなる。ジグ２２が摺動する力は、傾斜面２２Ｒを介してサイドギヤ１３を移動させる力となる。つまり、ジグ２２が摺動する力を分解し、サイドギヤ１３を移動させる力とするのである。こうして、サイドギヤ１３は、ジグ２２が摺動する方向と異なる方向へ移動することとなる。詳細には、サイドギヤ１３が相対的にジグ２２の傾斜面２２Ｒに沿って移動するのである（図６の矢印Ｓ参照）。サイドギヤ１３が移動する力と方向をベクトルで表すと矢印Ｖｓとなる。

このように、本移動範囲測定装置２は、傾斜面２２Ｒが形成されたジグ２２を具備する。また、ジグ２２をサイドギヤ１３の中心軸方向Ａｓに対して垂直に摺動させるアクチュエータ２３を具備する。そして、ジグ２２を摺動させて傾斜面２２Ｒをサイドギヤ１３に当接させた状態から、アクチュエータ２３によって更に該ジグ２２を摺動させることにより、サイドギヤを傾斜面に沿って移動させる。これにより、ジグ２２を一方向（０度方向）へ摺動させるアクチュエータ２３のみでサイドギヤ１３を他方向（９０度方向）へ移動させることができる。従って、一つ又は少数のアクチュエータ２３によって構成される簡素な機構とし、コストの低減を実現することが可能となる。更に、ジグ２２を摺動させてデフケース１１の内部へ挿入するのみであるので、測定が容易となる。

なお、本移動範囲測定装置２は、ジグ２２の周方向に傾斜面２２Ｒが形成されており、該傾斜面２２Ｒが一対のサイドギヤ１３に同時に当接する。そのため、更にジグ２２を摺動させることにより、二つのサイドギヤ１３を同時に傾斜面２２Ｒに沿って移動させることができる。詳しくは、一方のサイドギヤ１３を上方へ、他方のサイドギヤ１３を下方へ移動させることができる。従って、更に簡素な機構とし、コストの低減を実現することが可能となる。

加えて、本移動範囲測定装置２は、サイドギヤ１３がいわゆるベベルギヤである。そして、傾斜面２２Ｒがサイドギヤ１３の歯端面１３Ｐに当接する。これにより、サイドギヤ１３にジグ２２が当接する部位を設ける必要がない。従って、デファレンシャルユニット１の構造や構成部品を変更せずに使用することが可能となる。

次に、本移動範囲測定装置２の他の特徴点について説明する。

図７の（Ａ）は、ジグ２２の摺動速度の経時変化を示し、図７の（Ｂ）は、電動モータ２７の電圧の経時変化を示している。

本移動範囲測定装置２は、コントローラ２４を備えている（図４参照）。

コントローラ２４は、テーブル２１の後方に配置されている。また、本移動範囲測定装置２では、送り機構２６にロータリエンコーダ（図示せず）が取り付けられている。そして、コントローラ２４は、ロータリエンコーダと電気的に接続されており、単位時間当たりの信号数からジグ２２の摺動速度を認識できる。なお、本移動範囲測定装置２において、コントローラ２４は、ロータリエンコーダからの電気信号に基づいてジグ２２の摺動速度を認識できるとしているが、他のデバイスを用いてもよく、これに限定するものではない。

図６の（Ａ）に示すように、ジグ２２の摺動速度Ｖｊは、ある時刻Ｔｘで急激に低下する。これは、時刻Ｔｘでスプリング１４が完全に収縮し、サイドギヤ１３が移動できなくなったことを表す。このとき、コントローラ２４は、電動モータ２７を止める電気信号を発信し、アクチュエータ２３を停止させる。こうして、コントローラ２４は、サイドギヤ１３の移動限界を把握するのである。

このように、本移動範囲測定装置２は、ジグ２２の摺動速度を認識できるコントローラ２４を具備する。そして、コントローラ２４は、ジグ２２の摺動速度が急激に低下するとアクチュエータ２３を停止させる。これにより、サイドギヤ１３の移動限界を把握できる。従って、サイドギヤ１３の移動範囲を測定することが可能となる。

また、他の実施形態として、以下のように構成してもよい。

即ち、電動モータ２７に電圧センサ（図示せず）を取り付ける。そして、コントローラ２４は、電圧センサと電気的に接続されており、単位時間毎の信号量からジグ２２の摺動速度を認識できるとする。なお、本実施形態において、コントローラ２４は、電圧センサからの電気信号に基づいてジグ２２の摺動速度を認識できるとしているが、他のデバイスを用いてもよく、これに限定するものではない。

図６の（Ｂ）に示すように、電動モータ２７の電圧Ｅｊは、ある時刻Ｔｘで急激に上昇する。これは、時刻Ｔｘでスプリング１４が完全に収縮し、サイドギヤ１３が移動できなくなったことを表す。このとき、コントローラ２４は、電動モータ２７を止める電気信号を発信し、アクチュエータ２３を停止させる。こうして、コントローラ２４は、サイドギヤ１３の移動限界を把握するのである。

このように、本移動範囲測定装置２は、電動モータ２７の電圧を認識できるコントローラ２４を具備する。そして、コントローラ２４は、電動モータ２７の電圧が急激に上昇するとアクチュエータ２３を停止させる。これにより、サイドギヤ１３の移動限界を把握できる。従って、サイドギヤ１３の移動範囲を測定することが可能となる。

１ デファレンシャルユニット
１１ デフケース
１２ ピニオンギヤ
１３ サイドギヤ
１３Ｐ 歯端面
１４ スプリング
２ 移動範囲測定装置
２１ テーブル
２２ ジグ
２２Ｒ 傾斜面
２３ アクチュエータ
Ａｊ 中心軸
Ａｐ 中心軸
Ａｓ 中心軸
Ｖｊ ベクトル
Ｖｓ ベクトル

Claims (3)

1. デフケースと、
   前記デフケースの内部に配置されるサイドギヤと、
   前記サイドギヤを該サイドギヤの中心軸方向に対して平行に付勢するスプリングと、を備えたデファレンシャルユニットに使用されるサイドギヤの移動範囲測定装置であって、
   傾斜面が形成されたジグと、
   前記ジグを前記サイドギヤの中心軸方向に対して垂直に摺動させるアクチュエータと、を具備し、
   前記サイドギヤは、ベベルギヤであり、
   前記ジグを摺動させて前記傾斜面を前記サイドギヤの歯端面に当接させた状態で、前記アクチュエータによって更に該ジグを摺動させることにより、前記サイドギヤを前記傾斜面に沿って移動させる、ことを特徴としたサイドギヤの移動範囲測定装置。
2. 前記ジグの摺動速度を認識できるコントローラを具備し、
   前記コントローラは、前記ジグの摺動速度が急激に低下すると前記アクチュエータを停止させる、ことを特徴とした請求項１に記載のサイドギヤの移動範囲測定装置。
3. 前記アクチュエータは、電動モータで構成され、
   前記電動モータの電圧を認識できるコントローラを具備し、
   前記コントローラは、前記電動モータの電圧が急激に上昇すると前記アクチュエータを停止させる、ことを特徴とした請求項１に記載のサイドギヤの移動範囲測定装置。

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