JP2007190640A

JP2007190640A - シャフト圧入装置

Info

Publication number: JP2007190640A
Application number: JP2006010595A
Authority: JP
Inventors: Haruhiko Kiyota; 晴彦清田; Hiroshi Tsubouchi; 啓坪内
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2006-01-19
Filing date: 2006-01-19
Publication date: 2007-08-02

Abstract

【課題】垂直方向にセンター支持されるシャフトに対して嵌合体を水平にセットすることができ、同軸度及び直角度を容易に合わせることができ、また部品間にガタや撓みを発生させることがなく、安定した負荷荷重のもとに高負荷、高速圧入に対しても高精度な圧入ができるようにしたシャフト圧入装置を提供する。
【解決手段】シャフト１３０の一端に対向して垂直方向に配置され、背面に圧縮バネ１１５の圧力を受けてシャフト１３０の一端中心を押圧支持する第１センターピン１１４を内蔵するシャフト押圧治具１１０と、シャフト１３０の他端に対向して第１センターピン１１４と同軸上に配置され背面に圧縮バネ１２５の圧力を受けてシャフト１３０の他端中心を押圧支持する第２センターピン１２４を内蔵し、かつ上面に嵌合体１４０を水平に支持する受台１２３を有する嵌合体受け治具１２０とでシャフト圧入装置１００を構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、シャフトを嵌合体の嵌合穴に圧入して取り付けるシャフト圧入装置に関する。

シャフトを嵌合体の嵌合穴に圧入して取り付ける場合、例えば自動車の製造工程において、ステアリング機構の出力シャフトにウォームホイールを取り付ける場合、あるいはエンジンのカムシャフトにギヤを取り付ける場合等には、通常、シャフト圧入装置が用いられる。

従来、このようなシャフト圧入装置として、例えば特許文献１には、エアシリンダによりそれぞれ軸方向に移動される第１及び第２センタリングバーと、嵌合体であるギヤを垂直状態に嵌合把持するホルダを備えて成り、第１センタリングバーに前記ギヤを挿通してからシャフトの両端中心部を第１及び第２センタリングバーにより挟持して該シャフトを水平状態に支持し、第２のセンタリングバーを第１のセンタリングバー側に押圧移動させて前記シャフトと前記ギヤとを圧入により取り付けるようにしたシャフト圧入装置が開示されている。

また、特許文献２には、シャフトの一端に対向して配置され背面に圧縮バネの圧力を受けて前記シャフトの一端中心を押圧支持する第１センターピンを内蔵すると共に、前記シャフトの外周を案内するブッシュを備えた受台と、前記シャフトの他端に対向して配置され背面に圧縮バネの圧力を受けて該シャフトの他端中心を押圧支持する第２センターピンを内蔵すると共に、前記受台に対するガイド部を有し、嵌合体であるギヤの背面をプレス棒で押圧して該ギヤを前記シャフトの圧入位置に押し込む押金を備えて成り、前記ギヤを水平状態に挿通したシャフトを第１及び第２センターピンにより垂直状態に支持し、上方からプレス圧をかけて前記シャフトと前記ギヤとを圧入により取り付けるようにしたシャフト圧入装置が開示されている。
実開昭６３−９４６３５号公報特開平４−３２２９２２号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたシャフト圧入装置においては、シャフトが水平に配置されているために嵌合体であるギヤの自重の影響を受け、これにより軸合わせが困難となり、圧入に際してのセット時にギヤが傾いてシャフトとの直角度精度が悪くなるという問題点があつた。また、押圧軸であるエアシリンダのロッドとセンター支持軸との軸位置が異なるため、構造が複雑となり、さらにまた圧入負荷時に部品間のガタや撓みが発生して精度のよい圧入を行うことができないという問題点があった。

一方、特許文献２に開示されたシャフト圧入装置においては、シャフトの面取りのみに嵌合体であるギヤをセットしてギヤを押圧するため、シャフトとギヤに倒れや軸ズレが発生するという問題点があった。

本発明は上記実情に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、垂直方向にセンター支持されるシャフトに対して嵌合体を水平にセットすることができ、同軸度及び直角度を容易に合わせることができ、また部品間にガタや撓みを発生させることがなく、安定した負荷荷重のもとに高負荷、高速圧入に対しても高精度な圧入ができるようにしたシャフト圧入装置を提供することにある。

本発明の上記目的は、シャフトを嵌合体の嵌合穴に圧入して取り付けるシャフト圧入装置において、シャフトの一端に対向して垂直方向に配置され、背面に圧縮バネの圧力を受けて前記シャフトの一端中心を押圧支持する第１センターピンを内蔵するシャフト押圧治具と、前記シャフトの他端に対向して前記第１センターピンと同軸上に配置され背面に圧縮バネの圧力を受けて前記シャフトの他端中心を押圧支持する第２センターピンを内蔵し、かつ上面に嵌合体を水平に支持する受台を有する嵌合体受け治具とを具備して成り、前記シャフトを前記第１及び第２センターピンで支持することにより前記嵌合体の嵌合穴位置を矯正し、前記シャフトを前記嵌合体に圧入することを特徴とするシャフト圧入装置を提供することによって達成される。

また、本発明の上記目的は、前記シャフト押圧治具には、背面に圧縮バネの圧力を受けて前記嵌合体受け治具の受台に載置された嵌合体を上方より垂直に押圧固定する固定部材が前記第１センターピンの周囲に配設されていることを特徴とする請求項２に記載のシャフト圧入装置を提供することによって、より効果的に達成される。

さらにまた、本発明の上記目的は、前記固定部材は複数本の固定ピンであることを特徴とする請求項３に記載のシャフト圧入装置を提供することによって、より効果的に達成される。

本発明では、上記のとおり、圧入されるシャフトが第１及び第２のセンターピンにより垂直方向に支持され、嵌合体が水平に支持されて、押圧軸とセンター軸とが同ユニットに配置されているので、本発明によれば、シャフトを第１及び第２のセンターピンにより支持する際にシャフトで嵌合体のセンター軸を補正することができ、これにより容易に同軸度及び直角度を合わせてセットすることができる。

また、第１及び第２のセンターピンがシャフト押圧治具、嵌合体受け治具と同ユニット内にあるため、部品間のガタや撓みが発生せず、これによりシャフトの圧入を精度よく行うことができる。

また、シャフトを第１及び第２のセンターピンにより支持しつつ押圧する、すなわちセンター軸と平行に負荷をかけるので、負荷荷重を安定させることができる。

さらにまた、請求項２及び請求項３に係わる発明では、シャフトと嵌合体とのセンター軸を合わせた後に嵌合体を固定部材により押圧固定するため、高負荷時や高速圧入時においても軸ズレや倒れのない高精度の圧入ができる。

以下、本発明を実施例に基づき説明する。なお、本発明は必ずしも以下の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲を逸脱しない範囲において、その構成を種々なものに変更し得るものであることはいうまでもない。

図１は、本発明の第１実施例に係わるシャフト圧入装置で、具体的には、自動車のステアリング機構における出力シャフト１３０を嵌合体であるウォームホイール１４０に圧入して取り付ける場合に用いられるシャフト圧入装置１００の正面断面図である。

本シャフト圧入装置１００は、大別して出力シャフト１３０を押圧する押圧治具１１０と嵌合体、すなわちウォームホイール１４０を受ける受け治具１２０とにより構成されている。

押圧治具１１０は、大径部１１１ａとその下方に小径部１１１ｂが形成され、かつ軸心部に円筒孔１１１ｃを有して成る円柱体１１１と、上面が大径部１１１ａの下面に当接し小径部１１１ｂの外周に嵌着された円板１１２と、円柱体１１１の上面に配置された蓋体１１３と、円筒孔１１１ｃの内部に装着された第１センターピン１１４、及び、蓋体１１３と第１センターピン１１４の頭部との間に装着されて第１センターピン１１４を垂直下方に付勢する圧縮バネ１１５とから成っている。ここに小径部１１１ｂの下面１１１ｂ１は出力シャフト１３０を圧入する圧入面としての機能を有している。なお、蓋体１１３、円柱体１１１、円板１１２の三者はネジ１１６によって連結されている。

第１センターピン１１４は、大径部１１４ａと下部先端に鋭角部１１４ｂ１が形成された小径部１１４ｂとから成り、両者間には段付部１１４ｃが形成されている。この段付部１１４ｃは円筒孔１１１ｃの下部側において軸心部に向かって突出して形成された突出部１１１ｃ１に係止され、下方への落下が防止されている。

一方、受け治具１２０は、基台１２１に立設され軸心部に上部円筒孔１２２ａ及び下部円筒孔１２２ｂが透設された円柱体１２２と、円柱体１２２の上部に嵌着配置されてウォームホイール１４０を水平に載置する載置台１２３と、下部円筒孔１２２ｂの内部に装着された第２センターピン１２４、及び、基台１２１と第２センターピン１２４の頭部との間に装着されて第２センターピン１２４を垂直上方に付勢する圧縮バネ１２５から成っている。なお、円筒孔１２２ａと１２２ｂとの間には中心軸に向かって突出して形成された突出部１２２ｃが形成されている。この突出部１２２ｃにより垂直方向に移動する第２センターピン１２４の上限位置が規制されている。載置台１２３と円柱体１２２とはネジ１２６によって、また円柱体１２２と基台１２１とはネジ１２７によってそれぞれ固定されている。

第２センターピン１２４は、上部先端に鋭角部１２４ａ１が形成された軸部１２４ａの下端部に圧縮バネ１２５を受容する凹部１２４ｂが形成されており、上端部が凹部１２４ｂに受容された圧縮バネ１２５の下端部は下部円筒孔１２２ｂの下端部に刻設されたネジ部１２２ｂｓと螺合するダブルナット１２８によって押えられている。

出力シャフト１３０は、図示するように、軸心部にトーションバーを挿通するための透孔１３１が透設され、上端軸部１３２ａと下端軸部１３２ｄとの間の外周面には、少なくとも、軸心部より外側に向かって突出形成された突出部１３２ｂと、この突出部１３２ｂの下方側に形成されてウォームホイール１４０の嵌合穴１４０ａと嵌合しウォームホイール１４０を嵌着する嵌着部１３２ｃとが形成されている。

また、仮想線で示すように、押圧治具１１０の蓋体１１３の上方には公知の汎用油圧プレス機のプレス棒１５０が配置され、受け治具１２０の基台１２１の下面にはプレス台１６０が配置されている。このプレス棒１５０の稼動により押圧治具１１０が押圧されて下降する。なお、このような汎用油圧プレス機に代えて空圧機器等が用いられることも当分野では周知である。

次に、以上のとおり構成された本シャフト圧入装置１００の作用を作業手順と共に説明する。

先ず、図１に示すように、受け治具１２０の上面、すなわち載置台１２３の所定の位置にウォームホイール１４０を水平に載置する。次に出力シャフト１３０を下端軸部１３２ｄ側からウォームホイール１４０の嵌合穴１４０ａに挿通した後、出力シャフト１３０を受け治具１２０の上部円筒孔１２２ａに沿って下降させる。この下降により出力シャフト１３０の下端軸部１３２ｄに透設された透孔１３１に第２センターピン１２４の鋭角部１２４ａ１が嵌着する。かくして、図１に示すように、出力シャフト１３０とウォームホイール１４０のセットが完了する。なお、図１において点線楕円Ａは出力シャフト１３０とウォームホイール１４０との嵌合部を示している。

次に、図２に示すように、プレス棒１５０を稼動し、押圧治具１１０を押圧下降させて第１センターピン１１４の鋭角部１１４ｂ１を出力シャフト１３０の上端軸部１３２ａに透設された透孔１３１に嵌着させ、出力シャフト１３０を第１センターピン１１４及び第２センターピン１２４で支持する。このとき、出力シャフト１３０は垂直に支持されると共に、ウォームホイール１４０は点線楕円Ａで示される出力シャフト１３０との嵌合部を介し、出力シャフト１３０と同軸の位置になるように矯正される。

このまま、さらに押圧治具１１０を下降させると、図３に示すように、出力シャフト１３０は上端軸部１３２ａの端面を小径突出部１１１ｂの下面１１１ｂ１によって押され、嵌着部１３２ｃがウォームホイール１４０の嵌合穴１４０ａに圧入嵌着される。なお、この出力シャフト１３０の嵌着位置は突出部１３２ｂによって規制される。このとき、上述したように、出力シャフト１３０とウォームホイール１４０とが同軸上にあり、また、受け治具１２０と第１センターピン１１４及び第２センターピン１２４とにより出力シャフト１３０とウォームホイール１４０とは垂直の位置関係に維持された状態にあって、センター支持された出力シャフト１３０を押圧治具１１０で押圧しているため、ウォームホイール１４０に出力シャフト１３０を倒れ等なく圧入することができる。また、押圧負荷方向とセンター軸方向とを押圧治具１１０と受け治具１２０とにより規制し常に平行な状態にするため、圧入負荷が安定し、これにより精度のよい圧入を行うことができる。かくして出力シャフト１３０とウォームホイール１４０との圧入作業が完了する。

図４は、本発明の第２実施例に係わるシャフト圧入装置１００Ａの正面断面図である。本シャフト圧入装置１００Ａは、前記第１実施例に係わるシャフト圧入装置１００の構成の一部、具体的には、前記押圧治具１１０の構成の一部を変更して成っているので、以下ではシャフト圧入装置１００と同一の構成要素には同一の符号を付して説明する。

本シャフト圧入装置１００Ａは、前記シャフト圧入装置１００と同様に、出力シャフト１３０を押圧する押圧治具１１０Ａとウォームホイール１４０を受ける受け治具１２０とにより構成されている。ここに、上述したように、受け治具１２０の構成は前記シャフト圧入装置１００の構成と実質的に同一であるので、この説明は省略する。

本シャフト圧入装置１００Ａにおける押圧治具１１０Ａは、背面に圧縮バネ１７２の圧力を受けて受け治具１２０の受台１２３に水平に載置された嵌合体、すなわちウォームホイール１４０を上方から垂直下方に押圧固定する複数本の固定ピン１７３を前記第１センターピン１１４の周囲に有して成っている。本実施例ではこの固定ピン１７３は上面視で４本が等間隔に配設されおり、図４ではこのうちの左右の２本が示されている。なお、この押圧ピン１７３の設置数は必要に応じ適宜な数に増減し得るが、嵌合体を上方からバランス良く押圧するために、上面視で等間隔に配設することが望ましい。

円板１１２の下面にはネジ１７４によって円柱体１７０が固定されており、圧縮バネ１７２及び固定ピン１７３は、それぞれ、円柱体１７０に透設された円筒孔１７１ａ及び１７１ｂの内部に装着されている。円筒孔１７１ａに対し円筒孔１７１ｂは小径に形成されている。固定ピン１７３の頭部はこの小径に形成された円筒孔１７１ｂの上部に係止されており、その軸部は円柱体１７０の下端部より受け治具１２０の受台１２３に向かって垂直に突出している。圧縮バネ１７２は円板１１２の下面と固定ピン１７３の頭部との間に装着されている。

円柱体１７０の軸心部には、少なくとも円柱体１１１の小径部１１１ｂ及び出力シャフト１３０の上端軸部１３２ａが挿通可能な径を有する円筒孔１７１ｃが透設されている。

次に、押圧治具１１０Ａが以上のとおり構成された本シャフト圧入装置１００Ａの作用を作業手順と共に説明する。

先ず、前記シャフト圧入装置１００の場合と同様に、受け治具１２０の上面、すなわち載置台１２３の所定の位置にウォームホイール１４０を水平に載置する。次に出力シャフト１３０を下端軸部１３２ｄ側からウォームホイール１４０の嵌合穴１４０ａに挿通した後、出力シャフト１３０を受け治具１２０の上部円筒孔１２２ａに沿って下降させる。この下降により出力シャフト１３０の下端軸部１３２ｄに透設された透孔１３１に第２センターピン１２４の鋭角部１２４ａ１が嵌着する。

次に、図４に示すように、プレス棒１５０を稼動し、押圧治具１１０Ａを押圧下降させて第１センターピン１１４の鋭角部１１４ｂ１を出力シャフト１３０の上端軸部１３２ａに透設された透孔１３１に嵌着させ、出力シャフト１３０を第１センターピン１１４及び第２センターピン１２４で支持する。このとき、前記シャフト圧入装置１００の場合と同様に、出力シャフト１３０は垂直に支持されると共に、ウォームホイール１４０は出力シャフト１３０との嵌合部を介し、出力シャフト１３０と同軸の位置になるように矯正される。

このまま、さらに押圧治具１１０Ａを下降させると、図５に示すように、圧縮バネ１１５が縮み、出力シャフト１３０が上端軸部１３２ａ端面を小径突出部１１１ｂの下面１１１ｂ１によって押される過程で圧縮バネ１７２が圧縮され、この圧縮力を受けて固定ピン１７３がウォームホイール１４０を垂直下方に押圧固定する。

このようウォームホイール１４０を押圧固定することにより、ウォームホイール１４０に衝撃力が加わっても、ウォームホイール１４０が傾いたり同軸が狂ったりして位置ズレを起すことがなく、ウォームホイール１４０を常に所定の圧入位置に保持することができる。

その後さらに押圧治具１１０Ａを押圧下降させることにより、図６に示すように、嵌着部１３２ｃがウォームホイール１４０の嵌合穴１４０ａに圧入嵌着され、この出力シャフト１３０の嵌着位置は突出部１３２ｂによって規制される。なお、このとき、出力シャフト１３０とウォームホイール１４０とが同軸上にあり、また、受け治具１２０と第１センターピン１１４及び第２センターピン１２４とにより出力シャフト１３０とウォームホイール１４０とが垂直の位置関係に維持された状態にあり、さらにまた、センター支持された出力シャフト１３０を押圧治具１１０Ａで押圧しているため、ウォームホイール１４０に出力シャフト１３０を倒れ等なく圧入することができる。さらにまた、押圧負荷方向とセンター軸方向とを押圧治具１１０Ａと受け治具１２０とにより規制し常に平行な状態にするため、圧入負荷が安定し、これにより高負荷時や高速圧入次においても精度のよい圧入を行うことができる。かくして出力シャフト１３０とウォームホイール１４０との圧入作業が完了する。

以上、本発明の内容を第１及び第２実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、その構成を種々なものに変更することができる。

例えば、嵌合体受け治具の受台に載置された嵌合体を上方より垂直に押圧固定する固定部材は、前述したように複数本の固定ピンで構成することが好ましいが、この固定部材を例えばウレタンゴム等の樹脂材により、ブロック状又は吸盤状に形成してもよく、さらにまた、第１センターピン周りにリング状に配置するようにしてもよい。

また、本発明の内容を自動車のステアリング機構における出力シャフトをウォームホイールに圧入して取り付ける場合を例にあげ説明したが、本発明は、このほか、例えば各種のシャフトに対しギヤあるいはカム等の嵌合体を圧入により取り付けるような場合にも十分適用することができる。

本発明の第１実施例に係わるシャフト圧入装置の正面断面図である。第１実施例に係わるシャフト圧入装置の作動説明図である。第１実施例に係わるシャフト圧入装置の作動説明図である。本発明の第２実施例に係わるシャフト圧入装置の正面断面図である。第２実施例に係わるシャフト圧入装置の作動説明図である。第２実施例に係わるシャフト圧入装置の作動説明図である。

符号の説明

１００第１実施例に係わるシャフト圧入装置
１００Ａ第２実施例に係わるシャフト圧入装置
１１０第１実施例に係わるシャフト圧入装置の押圧治具
１１０Ａ第２実施例に係わるシャフト圧入装置の押圧治具
１１１円柱体
１１２円板
１１３蓋体
１１４第１センターピン
１１５圧縮バネ
１２０受け治具
１２１基台
１２２円柱体
１２３載置台
１２４第２センターピン
１２５圧縮バネ
１３０出力シャフト（シャフト）
１３１透孔
１３２ａ上端軸部
１３２ｂ突出部
１３２ｃ嵌着部
１３２ｄ下端軸部
１４０ウォームホイール（嵌合体）
１４０ａ嵌合穴
１５０プレス棒
１６０プレス台
１７０円柱体
１７１ａ，ｂ，ｃ円筒孔
１７２圧縮バネ
１７３固定ピン

Claims

シャフトを嵌合体の嵌合穴に圧入して取り付けるシャフト圧入装置において、シャフトの一端に対向して垂直方向に配置され、背面に圧縮バネの圧力を受けて前記シャフトの一端中心を押圧支持する第１センターピンを内蔵するシャフト押圧治具と、前記シャフトの他端に対向して前記第１センターピンと同軸上に配置され背面に圧縮バネの圧力を受けて前記シャフトの他端中心を押圧支持する第２センターピンを内蔵し、かつ上面に嵌合体を水平に支持する受台を有する嵌合体受け治具とを具備して成り、前記シャフトを前記第１及び第２センターピンで支持することにより前記嵌合体の嵌合穴位置を矯正し、前記シャフトを前記嵌合体に圧入することを特徴とするシャフト圧入装置。
前記シャフト押圧治具には、背面に圧縮バネの圧力を受けて前記嵌合体受け治具の受台に載置された嵌合体を上方より垂直に押圧固定する固定部材が前記第１センターピンの周囲に配設されていることを特徴とする請求項１に記載のシャフト圧入装置。
前記固定部材は複数本の固定ピンであることを特徴とする請求項２に記載のシャフト圧入装置。