JP2016087721A

JP2016087721A - ドライブシャフト圧入装置

Info

Publication number: JP2016087721A
Application number: JP2014222422A
Authority: JP
Inventors: 清一宇留野; Seiichi Uruno; 健滋筒井; Kenji Tsutsui
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2014-10-31
Filing date: 2014-10-31
Publication date: 2016-05-23
Also published as: US20160121442A1; EP3015217A1; CN105563080A

Abstract

【課題】本発明は、ドライブシャフトをアクスルハブに確実に圧入させるようにしたドライブシャフト圧入装置を提供する。【解決手段】ドライブシャフト圧入装置１では、コレットチャック（クランプ部）１３を直動手段Ｄによって後退させると、コレットチャック１３のテーパ面１３ｃとスリーブ２３の係合部２３ａとの協働によりコレットチャック１３の先端が閉じて、コレットチャック１３がドライブシャフト２０の雄ねじ部２０ａを把持する。コレットチャック１３を直動手段Ｄにより更に後退させると、コレットチャック１３によりドライブシャフト２０がアクスルハブ２１から引き出され、これに伴って、ドライブシャフト２０がアクスルハブ２１に圧入される。圧入後、コレットチャック１３を直動手段Ｄによって前進させると、付勢手段２２によりコレットチャック１３がドライブシャフト２０の雄ねじ部２０ａから離れるように開く。【選択図】図１

Description

本発明は、先端側に雄ネジ部を有するドライブシャフトをアクスルハブに圧入する際に利用されるドライブシャフト圧入装置に関するものである。

従来、このような分野の技術として、実公平０５−４１０４１号公報がある。この公報に記載されたドライブシャフト圧入装置は、ドライブシャフトの先端の雄ねじ部をアクスルハブから突出させた状態で、装置に設けられたソケット内に装填されたナットをドライブシャフトの雄ねじ部の先端に当接させる。その後、ナットランナーを作動させてソケットを回転させ、雄ねじ部にナットを螺合させる。このとき、アクスルハブは、ナット締め込み時に回転しないように装置によって保持されているので、ナットの締付けに伴って、ドライブシャフトの先端がアクスルハブから徐々に突出する。そして、ナットの締付けに伴って、このとき、ドライブシャフトは、ナットの締付け力によりアクスルハブのシャフト挿入孔内で徐々に圧入されていく。

実公平０５−４１０４１号公報

しかしながら、前述した従来のドライブシャフト圧入装置にあっては、ドライブシャフトをアクスルバブに圧入する際に、ナットの締付け力を利用しているので、ナットの雌ねじ部に多大な負荷をかけ、ナットのねじ山が破損して、ドライブシャフトをアクスルハブに確実に圧入させることができない虞がある。特に、ドライブシャフトの雄ねじ部にナットをカシメ固定するための溝部がナットに形成されている場合には、この溝部の縁でナットが削れ、そして、この削れ粉がネジ部内に入り込むと、ドライブシャフトの雄ねじ部とナットの雌ねじ部とに焼付きが起こり、ドライブシャフトをアクスルハブに確実に圧入させることができない虞がある。

本発明は、ドライブシャフトをアクスルハブに確実に圧入させるようにしたドライブシャフト圧入装置を提供することを目的とする。

本発明は、先端部に雄ねじ部を有するドライブシャフトをアクスルハブに圧入するドライブシャフト圧入装置にあって、
前記ドライブシャフトの先端部を把持／解放するために先端部が開閉自在なクランプ部と、
前記アクスルハブから前記ドライブシャフトの先端部を引き出す方向に前記クランプ部を移動させる直動手段と、
前記クランプ部の前記先端部の外面に形成されると共に、前記ドライブシャフトの引き出し方向で下り傾斜をなすテーパ面と、
前記クランプ部の周囲に配置されると共に、前記クランプ部の前記テーパ面に摺接して前記クランプ部を閉鎖方向に移動させる係合部を有するスリーブと、
前記クランプ部内に配置されると共に、前記クランプ部を開放方向に付勢する付勢手段と、を備える。

このドライブシャフト圧入装置においては、クランプ部を直動手段によって後退（アクスルハブから離れる方向への移動）させると、クランプ部のテーパ面とスリーブの係合部との協働によりクランプ部の先端が閉じる。これによって、クランプ部がドライブシャフトの雄ねじ部を把持する。そして、クランプ部を直動手段により更に後退させることにより、クランプ部によりドライブシャフトがアクスルハブから引き出され、これに伴って、ドライブシャフトがアクスルハブに圧入される。圧入後、クランプ部を直動手段によって前進（アクスルハブに近づく方向への移動）させると、クランプ部内に配置された付勢手段により、クランプ部は、ドライブシャフトの雄ねじ部から離れるように開く。ドライブシャフト圧入装置のこのような一連の動作によって、従来のようにナットの締付け力を利用したドライブシャフトの圧入を行う必要がないので、ドライブシャフトをアクスルハブに確実に圧入させることができる。

また、前記クランプ部の前記先端部の内面には、前記ドライブシャフトの前記雄ねじ部に嵌合する歯部が設けられている。
クランプ部の歯部が雄ねじ部に嵌合するように形成されていると、クランプ部がドライブシャフトの雄ねじ部を挟持する際に、雄ねじ部を破損させることがなく、しかも、クランプ部が後退する際の力をドライブシャフトに確実に伝達することができる。

また、前記スリーブを包囲する外枠を備え、
前記外枠と前記クランプ部との間に前記スリーブが配置され、
前記係合部は、前記スリーブの先端部の内壁面おいて、前記ドライブシャフトの引き出し方向で前記スリーブの内径が縮径されるような傾斜をなす加圧面として形成されている。
このような構成を採用すると、クランプ部のテーパ面とスリーブの加圧面とが面接触しながらクランプ部の先端部を閉じる方向に移動させることができるので、テーパ面を介してクランプ部の先端部に均一な把持力を発生させることができる。

また、前記スリーブを包囲する外枠を備え、前記外枠内には前記引き出し方向に移動自在なスライダが配置され、前記外枠内において、前記スリーブは前部側に配置され、前記スライダは後部側に配置され、前記直動手段は、前記スライダと、前記スライダ内に設けられた雌ねじ部と、前記雌ねじ部に螺合する雄ねじ軸と、前記雄ねじ軸を回転させるモータと、を有する。
このような構成を採用すると、モータの回転を利用してクランプ部を直線的に進退させることができる。

また、前記スリーブを包囲する外枠を備え、前記外枠内には前記引き出し方向に移動自在なスライダが配置され、前記外枠内において、前記スリーブは前部側に配置され、前記スライダは後部側に配置され、前記直動手段は、前記スライダと、前記スライダに連結されて前記スライダを進退させるピストン・シリンダ機構と、を有する。
このような構成を採用すると、簡単な構成をもってクランプ部を直線的に進退させることができる。

本発明によれば、ドライブシャフトをアクスルハブに確実に圧入させることができる。

本発明に係るドライブシャフト圧入装置の一実施形態を示す断面図である。コレットチャックの開閉を示す正面図である。コレットチャックでドライブシャフトを把持した状態を示す断面図である。ドライブシャフトの圧入完了後の状態を示す断面図である。検知手段及びコントローラが装備されたドライブシャフト圧入装置を示す断面図である。図ドライブシャフト圧入装置の動作を示すフローチャートである。圧入完了後に、ドライブシャフト圧入装置が初期位置に復帰した状態を示す断面図である。本発明に係るドライブシャフト圧入装置の他の実施形態を示す断面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係るドライブシャフト圧入装置の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１に示されるように、ドライブシャフト２０をアクスルバブ２１に圧入するためのドライブシャフト圧入装置１は、円筒状の外枠２を有し、この外枠２の後端には、モータ３が固定されている。モータ３のフランジ３ａは、外枠２の後端にボルト３ｃを介して固定され、モータ３の駆動軸３ｂは、外枠２内に挿入されている。そして、この駆動軸３ｂには、雄ねじ軸４の後端が固定されている。

外枠２は、円筒状の外枠本体６と、外枠本体６の後端に固定された軸受収容部７と、からなる。軸受収容部７内には、雄ねじ軸４を保持するためのスラスト軸受８及びラジアル軸受９が収容されている。スラスト軸受８は、雄ねじ軸４の後端に設けられたフランジ部４ｂに当接し、ラジアル軸受９は、このインナレース側が雄ねじ軸４に固定され、サークリップ５によりラジアル軸受９が軸線Ｌ方向に移動するのを規制している。

スラスト軸受８及びラジアル軸受９によって保持された雄ねじ軸４には、スライダ１０が螺着されている。このスライダ１０内には、雄ねじ軸４の雄ねじ部４ａに螺着される雌ねじ部１０ａが設けられ、雄ねじ軸４が回転することにより、スライダ１０を前後方向に進退させることができる。スライダ１０の外面には、軸線Ｌ方向に延在するキー溝１０ｂが形成され、このキー溝１０ｂ内には、外枠２に固定された平行キー１１が挿入されている。これによって、スライダ１０は、外枠２の内壁面に沿って軸線Ｌ方向に確実に案内されると共に、軸線Ｌを中心とした回転が阻止されている。

なお、後述するコレットチャック１３を軸線Ｌ方向に進退させるために利用される直動手段Ｄは、スライダ１０と、スライダ１０の内部に設けられた雌ねじ部１０ａと、雌ねじ部１０ａに螺合する雄ねじ軸４と、雄ねじ軸４を回転させるモータ３と、で構成されている。このような構成を採用すると、モータ３の回転を利用してコレットチャック１３を直線的にスムーズに進退させることができる。

スライダ１０の前端には、コレット支持部材１２がネジ部１２ｂを介して固定され、開閉自在なコレットチャック（クランプ部）１３は、このコレット支持部材１２を介してスライダ１０に固定されている。コレットチャック１３は、円錐台形状をなし、同一形状の３枚のチャック片１３Ａにより縦割りで３分割されている（図２参照）。コレットチャック１３の基端に設けられた凸部１３ａは、コレット支持部材１２に設けられた環状凹部１２ａ内に収容されている。コレットチャック１３の先端部の内壁面には、ドライブシャフト２０の先端部に設けられた雄ねじ部２０ａに嵌合する歯部１３ｂが形成されている。

歯部１３ｂがドライブシャフト２０の雄ねじ部２０ａに嵌合するように形成されていると、換言すれば、雄ねじ部２０ａの歯のピッチと歯部１３ｂのピッチとが略同一に形成されていると、コレットチャック１３がドライブシャフト２０の雄ねじ部２０ａを把持する際に、雄ねじ部２０ａの歯を破損させることがなく、しかも、コレットチャック１３が後退する際の力をドライブシャフト２０に確実に伝達することができる。

コレットチャック１３の内部空間には、円筒又は円柱状の弾性体（例えばウレタンゴム）からなる付勢手段２２が配置され、この付勢手段２２によってコレットチャック１３を開放する方向に付勢している。従って、コレットチャック１３が開く際に、付勢手段２２の弾性力によって、各チャック片１３Ａを径方向にスムーズに移動させて、コレットチャック１３を確実に開かせることができる（図２参照）。

コレットチャック１３の各チャック片１３Ａの先端部の外面にはテーパ面１３ｃが形成されている。これによって、コレットチャック１３の先端部分は、円錐台形状をなしている。そして、テーパ面１３ｃは、ドライブシャフト２０の引き出し方向Ａで下り傾斜になっている。

コレットチャック１３の周囲において、外枠２とコレットチャック１３との間には円筒状のスリーブ２３が配置されている。スリーブ２３の先端部の内壁面には、コレットチャック１３のテーパ面１３ｃに摺接する係合部２３ａが形成され、テーパ面１３ｃと係合部２３ａとで各チャック片１３Ａを径方向に可動させることができる。係合部２３ａは、スリーブ２３の先端部の内壁面に形成されると共に、ドライブシャフト２０の引き出し方向Ａでスリーブ２３の内径が縮径されるような傾斜をなす加圧面として形成されている。このような構成を採用すると、コレットチャック１３のテーパ面１３ｃとスリーブ２３の加圧面２３ａとが面接触しながらコレットチャック１３の先端部を閉じる方向に移動させることができ、テーパ面１３ｃを介してコレットチャック１３の先端部に均一な把持力を発生させることができる。

スリーブ２３の外周面には、軸線Ｌ方向に延在するガイド溝２３ｂが形成され、外枠２には、ガイド溝２３ｂ内に挿入されるストッパピン２４が固定されている。ガイド溝２３ｂの両端にストッパピン２４が当接することで、スリーブ２３の軸線Ｌ方向の移動が規制される。そして、ストッパピン２４によって、スリーブ２３の周方向の回り止めをも達成させている。

外枠２内において、前部側にはスリーブ２３が配置され、後部側にはスライダ１０が配置されている。スプリング２６は、スリーブ２３の後端面２３ｃ（図３参照）に形成されたスプリング装填穴２７内に挿入され、スプリング２６によりスライダ１０に対してスリーブ２３を前方向に常に押している。スライダ１０がドライブシャフト２０の引き出し方向Ａに移動すると、スリーブ２３はスプリング２６の力でストッパピン２４に押し当てられて停止しており、スライダ１０にコレット支持部材１２を介したコレット１３は、スリーブ２３の係合部２３ａに倣ってドライブシャフト２０をクランプする(図３参照)。このときスリーブ２３の後端面２３ｃとスライダ１０の前端面の間隔が図３の様になる。このスプリング２６の力によってドライブシャフト２０を確実にクランプすることができる。また、スリーブ２３をドライブシャフト２０の引き出し方向Ａに確実に移動させることができる。

図５に示されるように、ドライブシャフト圧入装置１には、スライダ１０に固定された被検知部としてのドグ３０が設けられている。また、外枠２の外方において、前方側には、ドグ３０を検知してコレットチャック１３の初期位置を検出する第１の近接スイッチ３１が配置され、後方側には、ドグ３０を検知してドライブシャフト２０の圧入完了を検出する第２の近接スイッチ３２が配置されている。そして、コントローラ３３は、近接スイッチ３１，３２の検出信号を処理してモータ３の回転を制御する。このコントローラ３３には、モータ３を起動させるためのスイッチ３４が設けられている。

次に、ドライブシャフト圧入装置１の動作について、図６を参照しつつ説明する。

図１に示されるように、ドライブシャフト２０が仮組されたアクスルバブ２１をドライブシャフト圧入装置１の取付治具３６にナット３７を介してセットする（Ｓ１）。このとき、コレットチャック１３は、最大限に開いているので、コレットチャック１３内にドライブシャフト２０の雄ねじ部２０ａが挿入された状態になる。この場合、コレットチャック１３の先端がアクスルバブ２１の凹部２１ａ内に挿入される。なお、この凹部２１ａは、ドライブシャフト圧入孔２１ｂの外端を包囲するように形成され、ホイールのセンタリングのために利用されている。

この状態で、コントローラ３３のスイッチ３４を押す（Ｓ２）。これによって、モータ３が正転を開始し（Ｓ３）、雄ねじ軸４が回転しながらスライダ１０を後退させる。このとき、スリーブ２３はスプリング２６により前側に押されている為、ストッパ２４に当たった状態を維持された状態である。この後退に伴って、コレットチャック１３のテーパ面１３ｃとスリーブ２３の係合部２３ａとの協働によりコレットチャック１３が徐々に閉じて、歯部１３ｂがドライブシャフト２０の雄ねじ部２０ａに嵌合し、ドライブシャフト２０がコレットチャック１３により完全にクランプ（図３参照）される（Ｓ４）。クランプされた状態では、スライダ１０の前端面１０ｃとスリーブ２３の後端面２３ｃの間隔が図３のような状態になっている。このとき、モータ３は回転し続けるので、コレットチャック１３とスリーブ２３とが一緒に後退を開始し、ストッパ２４から外れ、これに伴ってドライブシャフト２０の圧入が開始される（Ｓ５）。

その後、第２の近接スイッチ３２がドグ３０を検出すると（Ｓ６）、モータ３が圧入に必要な所定のトルクに達したかを判定する（Ｓ７）。そして、モータ３が所定のトルクに達した場合には、図４に示されるように、ドライブシャフト２０の圧入が完了したと判断されて、モータ３を停止させる（Ｓ８）。その後、モータ３の反転を開始し（Ｓ９）、このとき、コレットチャック１３とスリーブ２３が一緒に前進する。この状態ではコレットチャック１３はドライブシャフト２０をクランプしており、外枠２がドライブシャフト圧入孔２１ｂに対して後退している。さらにスライダ１０が前進するとスリーブ２３がストッパ２４に当たり停止するがスライダ１０が前進を続ける為、コレットチャック１３のテーパ面１３ｃとスリーブ２３の係合部２３ａとの協働により、スリーブ２３の位置が維持されたまま、コレットチャック１３のみが前進する。コレットチャック１３が前進すると、付勢手段２２の弾性力によりコレットチャック１３が徐々に開くので、コレットチャック１３によるドライブシャフト２０のクランプ状態が解放される。

さらにスライダ１０が前進すると、スライダ１０の前端面１０ｃとスリーブ２３の後端面２３ｃとの間隔がほぼゼロとなり（図７参照）、コレットチャック１３が元の位置に復帰される。そして、第１の近接スイッチ３１がドグ３０を検出すると（Ｓ１０）、コレットチャック１３が初期位置に復帰したと判断して、モータ３を停止させる。これによって、ドライブシャフト２０の一連の圧入動作が完了する。

すなわち、このドライブシャフト圧入装置１においては、コレットチャック（クランプ部）１３を直動手段Ｄによって後退（アクスルハブ２１から離れる方向への移動）させると、コレットチャック１３のテーパ面１３ｃとスリーブ２３の係合部２３ａとの協働によりコレットチャック１３の先端が閉じる。これによって、コレットチャック１３がドライブシャフト２０の雄ねじ部２０ａを把持する。そして、コレットチャック１３を直動手段Ｄにより更に後退させることにより、コレットチャック１３によりドライブシャフト２０がアクスルハブ２１から引き出され、これに伴って、ドライブシャフト２０がアクスルハブ２１に圧入される。

圧入後、コレットチャック１３を直動手段Ｄによって前進（アクスルハブに近づく方向への移動）させると、コレットチャック１３内に配置された付勢手段２２により、コレットチャック１３は、ドライブシャフト２０の雄ねじ部２０ａから離れるように開く。ドライブシャフト圧入装置１のこのような一連の動作によって、従来のようにナットの締付け力を利用したドライブシャフト２０の圧入を行う必要がないので、ドライブシャフト２０をアクスルハブ２１に確実に圧入させることができる。

本発明は、前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、下記のような種々の変形が可能である。

図８に示されるように、他の実施形態に係るドライブシャフト圧入装置１Ａにおいて、外枠２Ａに固定される直動手段Ｄ１は、外枠２Ａの内壁面に沿って摺動するスライダ４０と、スライダ４０に連結されてスライダ４０を進退させるピストン・シリンダ機構４１と、からなる。このような構成を採用すると、簡単な構成をもってコレットチャック１３を直線的に進退させることができる。

Ａ…ドライブシャフトの引き出し方向Ｄ，Ｄ１…直動手段Ｌ…軸線１，１Ａ…ドライブシャフト圧入装置２，２Ａ…外枠３…モータ４…雄ねじ軸１０，４０…スライダ１０ａ…雌ねじ部１３…コレットチャック（クランプ部）１３ｂ…歯部１３ｃ…テーパ面２０…ドライブシャフト２０ａ…雄ねじ部２１…アクスルバブ２１ｂ…ドライブシャフト圧入孔２２…付勢手段２３…スリーブ２３ａ…係合部（加圧面）２６…スプリング２７…スプリング装填穴４１…ピストン・シリンダ機構

Claims

先端部に雄ねじ部を有するドライブシャフトをアクスルハブに圧入するドライブシャフト圧入装置にあって、
前記ドライブシャフトの先端部を把持／解放するために先端部が開閉自在なクランプ部と、
前記アクスルハブから前記ドライブシャフトの先端部を引き出す方向に前記クランプ部を移動させる直動手段と、
前記クランプ部の前記先端部の外面に形成されると共に、前記ドライブシャフトの引き出し方向で下り傾斜をなすテーパ面と、
前記クランプ部の周囲に配置されると共に、前記クランプ部の前記テーパ面に摺接して前記クランプ部を閉鎖方向に移動させる係合部を有するスリーブと、
前記クランプ部内に配置されると共に、前記クランプ部を開放方向に付勢する付勢手段と、を備えた、
ドライブシャフト圧入装置。
前記クランプ部の前記先端部の内面には、前記ドライブシャフトの前記雄ねじ部に嵌合する歯部が設けられている、
請求項１に記載のドライブシャフト圧入装置。
前記スリーブを包囲する外枠を備え、
前記外枠と前記クランプ部との間に前記スリーブが配置され、
前記係合部は、前記スリーブの先端部の内壁面おいて、前記ドライブシャフトの引き出し方向で前記スリーブの内径が縮径されるような傾斜をなす加圧面として形成されている、
請求項１又は２に記載のドライブシャフト圧入装置。
前記スリーブを包囲する外枠を備え、
前記外枠内には前記引き出し方向に移動自在なスライダが配置され、
前記外枠内において、前記スリーブは前部側に配置され、前記スライダは後部側に配置され、
前記直動手段は、
前記スライダと、
前記スライダ内に設けられた雌ねじ部と、
前記雌ねじ部に螺合する雄ねじ軸と、
前記雄ねじ軸を回転させるモータと、を有する、
請求項１〜３の何れか一項に記載のドライブシャフト圧入装置。
前記スリーブを包囲する外枠を備え、
前記外枠内には前記引き出し方向に移動自在なスライダが配置され、
前記外枠内において、前記スリーブは前部側に配置され、前記スライダは後部側に配置され、
前記直動手段は、
前記スライダと、
前記スライダに連結されて前記スライダを進退させるピストン・シリンダ機構と、を有する、
請求項１〜３の何れか一項に記載のドライブシャフト圧入装置。