JP4446784B2 - Ball spline mechanism ball selection method - Google Patents
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Description
本発明は、ボールスプライン機構の外ボール溝と内ボール溝との間に介装されるボールを選択するボール選択方法に関する。 The present invention relates to a ball selection method for selecting a ball interposed between an outer ball groove and an inner ball groove of a ball spline mechanism.
例えば、無段変速機(以下「CVT」と記す)用プーリは、シャフトプーリに一体に形成されたシャフト部の外周面上にその軸心方向に沿って延在しかつ互いに周方向に所定間隔をおいて離間する複数本の外ボール溝を形成する一方、シーブプーリに一体に形成されたボス部の内周面上にシャフト部側のボール溝と同位相の位置に複数本の内ボール溝を形成し、シャフト部をボス部に嵌合させてシャフト部側の外ボール溝とボス部側の内ボール溝により形成されるスプライン溝に複数のボールを収容することによって形成されるボールスプライン機構を有しており、シャフトプーリとシーブプーリを一体回転可能でかつ軸方向に沿って互いに接近及び離間する方向に移動させることができる。 For example, a pulley for a continuously variable transmission (hereinafter referred to as “CVT”) extends along the axial direction on the outer peripheral surface of a shaft portion formed integrally with the shaft pulley and has a predetermined interval in the circumferential direction. A plurality of outer ball grooves that are spaced apart from each other are formed, while a plurality of inner ball grooves are formed at the same phase as the ball grooves on the shaft portion side on the inner peripheral surface of the boss portion formed integrally with the sheave pulley. A ball spline mechanism formed by fitting a plurality of balls in a spline groove formed by an outer ball groove on the shaft portion side and an inner ball groove on the boss portion side by fitting the shaft portion to the boss portion The shaft pulley and the sheave pulley can be rotated integrally and can be moved in the axial direction toward and away from each other.
このCVT用プーリに用いられるボールスプライン機構のスプライン溝は、各ボール溝の加工誤差によって、ボールとのクリアランスにバラツキを生じるおそれがあるため、プーリ組み立て時に最適な大きさの外径を有するボールを選択してスプライン溝に挿入する必要がある。 The spline groove of the ball spline mechanism used in this CVT pulley may cause variations in clearance with the ball due to processing errors of each ball groove. Must be selected and inserted into the spline groove.
そして、従来より、最適な大きさのボールを選択する方法として種々の方法が提案されており、その方法の一つに、通常のボールよりも外径の小さい測定用ボールを用意してスプライン溝に挿入し、シャフトプーリとシーブプーリとを相対的に正転方向及び反転方向に回転移動させて円周方向の変位量であるガタ量を測定し、その測定されたガタ量に応じて実際に組み付けられるボールの外径を決定し、その外径を有するボールを最適な大きさのボールとして選択するボール選択方法がある(例えば、特許文献1を参照)。 Conventionally, various methods have been proposed as a method of selecting a ball having an optimum size. As one of the methods, a measuring ball having a smaller outer diameter than that of a normal ball is prepared and a spline groove is prepared. The shaft pulley and sheave pulley are rotated and moved relatively in the forward and reverse directions, and the amount of play, which is the amount of displacement in the circumferential direction, is measured, and actual assembly is performed according to the measured amount of play. There is a ball selection method in which an outer diameter of a ball to be obtained is determined and a ball having the outer diameter is selected as an optimally sized ball (for example, see Patent Document 1).
また、選択したボールをスプライン溝に挿入する際に必要な荷重を測定し、予め設定されている規定範囲内である場合には最適な大きさのボールであると判断する評価方法(例えば特許文献2を参照)や、選択したボールをスプライン溝に挿入した後に、再度、ガタ量を測定し、予め設定されている許容範囲内である場合には最適な大きさのボールであると判断する評価方法が提案されている(例えば特許文献3を参照)。 Also, an evaluation method for measuring the load required when the selected ball is inserted into the spline groove and determining that the ball is of an optimal size when it is within a predetermined range (for example, patent document) 2), or after the selected ball is inserted into the spline groove, the backlash is measured again, and if it is within the preset allowable range, it is judged that the ball is the optimum size. A method has been proposed (see, for example, Patent Document 3).
しかしながら、上記従来のボール選択方法の場合、シャフト部の外ボール溝とボス部の内ボール溝とを任意の位相で嵌合させてスプライン溝を形成しているので、当該スプライン溝に測定用ボールを挿入してガタ量を測定した場合に、所定の位相において、シャフトプーリとシーブプーリの軸心にズレが発生し、回転移動させた際にシャフト部の外周面とボス部の内周面とが当接するおそれがある。そして、シャフト部の外周面とボス部の内周面とが当接すると、ボールと溝部との関係による正確なガタ量を測定することができない。 However, in the case of the conventional ball selection method described above, the spline groove is formed by fitting the outer ball groove of the shaft portion and the inner ball groove of the boss portion at an arbitrary phase. When the play amount is measured by inserting the shaft, the shaft pulley and the sheave pulley are displaced in the axial center at a predetermined phase, and when rotating, the outer peripheral surface of the shaft portion and the inner peripheral surface of the boss portion are There is a risk of contact. And if the outer peripheral surface of a shaft part and the inner peripheral surface of a boss | hub part contact | abut, the exact backlash amount by the relationship between a ball | bowl and a groove part cannot be measured.
また、上記従来の各評価方法では、ボール挿入時の荷重が規定範囲内であり、かつ再度測定したガタ量が許容範囲内であっても、シャフト部の外周面がボス部の内周面に当接している場合があり、かかる場合にはシーブプーリをシャフトプーリの軸方向に沿って円滑に移動させることが困難となり、CVT用プーリが本来有する所期の性能を確保することができないという問題がある。 Further, in each of the conventional evaluation methods described above, even when the load at the time of ball insertion is within a specified range and the backlash measured again is within an allowable range, the outer peripheral surface of the shaft portion is in contact with the inner peripheral surface of the boss portion. In such a case, it is difficult to smoothly move the sheave pulley along the axial direction of the shaft pulley, and the desired performance inherent in the CVT pulley cannot be secured. is there.
従って、ボールスプライン機構の製造においては、各ボール溝の加工誤差を最小限に抑える必要があり、精密な加工精度や部品管理が要求され、製造コストの高騰を招来していた。 Therefore, in manufacturing the ball spline mechanism, it is necessary to minimize the processing error of each ball groove, and precise processing accuracy and component management are required, resulting in an increase in manufacturing cost.
本発明は、これらの問題に鑑み、従来技術の課題を解決すべくなされたものであり、その目的は、最適なボールの大きさ(外径)を予測する予測精度を向上させることができるボールスプライン機構のボール選択方法を提供することにある。 In view of these problems, the present invention has been made to solve the problems of the prior art, and its purpose is to improve the prediction accuracy for predicting the optimal ball size (outer diameter). To provide a ball selection method for a spline mechanism.
上記目的を達成する請求項1に記載の発明によるボールスプライン機構のボール選択方法は、回転軸部材の外周面上に周方向に所定間隔をおいて複数配設されかつ軸方向に沿って延在する外ボール溝と、前記回転軸部材の軸方向に移動可能に外嵌される軸嵌挿部材の内周面上で前記外ボール溝に対向する箇所に各々配設されかつ軸方向に沿って延在する内ボール溝とを有し、前記対向する外ボール溝と内ボール溝とによって形成されるスプライン溝にボールが介装されるボールスプライン機構のボール選択方法において、前記外ボール溝と前記内ボール溝との間に前記ボールよりも小径の測定用ボールを介装して前記回転軸部材と前記軸嵌挿部材を所定トルクで相対的に正転方向及び反転方向に回転移動させて、画像処理手段により前記軸嵌挿部材を軸方向より撮影して前記軸嵌挿部材の正転方向変位位置と反転方向変位位置の画像データ処理により前記回転軸部材と前記軸嵌挿部材とのガタ量を測定し、該ガタ量の測定を外ボール溝と内ボール溝とが対向する全ての位相について行う全位相ガタ量測定工程と、該全位相ガタ量測定工程により測定した全位相のガタ量を相互に比較して最も大きいガタ量を最適ガタ量として決定すると共に、該最適ガタ量を有する位相を最適位相として決定し、前記画像処理手段により検出した前記軸嵌挿部材の正転方向変位位置と反転方向変位位置の位置データに基づいて、前記内ボール溝と前記外ボール溝の形状を座標系で表し、その座標系で表された前記内ボール溝と前記外ボール溝の形状から前記最適位相における前記ボールの最適な外径を予測する最適ボール外径予測工程と、該最適ボール外径予測工程により予測した最適ボール外径を有するボールを最適位相における最適ボールとして選択する最適ボール選択工程とを有することを特徴とする。 The ball selection method for the ball spline mechanism according to the first aspect of the present invention that achieves the above object includes a plurality of balls arranged at predetermined intervals in the circumferential direction on the outer circumferential surface of the rotary shaft member and extending along the axial direction. An outer ball groove that is disposed on the inner peripheral surface of the outer shaft groove that is movably fitted in the axial direction of the rotary shaft member, and is disposed at a location facing the outer ball groove and along the axial direction. In the ball selection method of a ball spline mechanism having an extended inner ball groove, and a ball is interposed in a spline groove formed by the opposed outer ball groove and the inner ball groove, the outer ball groove and the The rotation shaft member and the shaft fitting insertion member are relatively rotated in a normal rotation direction and a reverse direction with a predetermined torque by interposing a measurement ball having a smaller diameter than the ball between the inner ball groove , The shaft fitting by the image processing means The members by capturing the axial direction by measuring the amount of play between the shaft fitting portion member and the rotating shaft member by the image data processing of the reverse-direction displacement position, the normal rotation direction displacement position of the insertion member fitting the shaft, the amount of play The total phase play amount measurement step in which the measurement of all phases where the outer ball groove and the inner ball groove face each other and the play amount of all phases measured in the total phase play amount measurement step are compared with each other and are the largest. The backlash amount is determined as the optimal backlash amount, and the phase having the optimal backlash amount is determined as the optimal phase, and the position of the forward direction displacement position and the reverse direction displacement position of the shaft insertion member detected by the image processing means Based on the data, the shape of the inner ball groove and the outer ball groove is represented in a coordinate system, and the optimum shape of the ball in the optimum phase is determined from the shape of the inner ball groove and the outer ball groove represented in the coordinate system. Outer diameter And the optimal ball outer diameter prediction step of predicting, and having an optimum ball selection step of selecting a ball with optimum ball outer diameter as predicted by the optimum ball OD prediction step as the optimal ball at the optimal phase.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のボールスプライン機構のボール選択方法において、最適ボール選択工程では、最適ボール外径予測工程で決定した最適位相で回転軸部材と軸嵌挿部材とを嵌合させて形成したスプライン溝に最適ボール外径を有するボールを介装し、回転軸部材と軸嵌挿部材を相対的に軸方向に移動させてその摺動抵抗力を測定し、その測定した摺動抵抗力が予め設定されている規定値の範囲内である場合に、予測した最適ボール外径を有するボールを最適位相における最適ボールとして選択することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the ball selection method of the ball spline mechanism according to the first aspect, in the optimum ball selection step, the rotating shaft member and the shaft fitting member are at the optimum phase determined in the optimum ball outer diameter prediction step. And a spline groove formed by fitting a ball having an optimal ball outer diameter, measuring the sliding resistance force by relatively moving the rotating shaft member and the shaft fitting member in the axial direction, When the measured sliding resistance is within a predetermined range, a ball having the predicted optimum ball outer diameter is selected as the optimum ball in the optimum phase.
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のボールスプライン機構のボール選択方法において、前記最適ボール選択工程では、前記測定した摺動抵抗力が規定下限値よりも小さい場合は、前記ボールをスプライン溝から取り外し、前記ボールよりも大径のボール外径を有したボールを前記スプライン溝に介装し、前記測定した摺動抵抗力が規定上限値よりも大きい場合は、前記ボールをスプライン溝から取り外し、前記ボールよりも小径のボール外径を有したボールを前記スプライン溝に介装することを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載のボールスプライン機構のボール選択方法において、前記最適ボール選択工程では、前記内ボール溝に規定径の基準円を2点で接触させたときの前記基準円の中心座標位置と、前記外ボール溝に前記基準円を2点で接触させたときの前記基準円の中心座標位置との離間距離の2乗和が最小となる最適円を求め、その最適円の径を前記最適ボール外径として予測することを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載のボールスプライン機構のボール選択方法において、前記最適ボール選択工程では、各ボール溝間の最適円から各最適円の中心を通過する円を求め、その円の中心と軸部材の軸中心とのずれ量を算出し、そのずれ量が前記軸部材の外径と前記軸嵌挿部材の内径とのクリアランス差よりも小さいことを確認することを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the ball selection method of the ball spline mechanism according to the second aspect, in the optimum ball selection step, when the measured sliding resistance is smaller than a specified lower limit value, the ball Is removed from the spline groove, a ball having a ball outer diameter larger than that of the ball is interposed in the spline groove, and if the measured sliding resistance is greater than a specified upper limit value, the ball is splined. A ball having a ball outer diameter smaller than that of the ball is removed from the groove, and the spline groove is interposed.
According to a fourth aspect of the present invention, in the ball selection method for the ball spline mechanism according to any one of the first to third aspects, in the optimum ball selection step, a reference circle having a specified diameter is set to 2 in the inner ball groove. The sum of squares of the separation distance between the center coordinate position of the reference circle when contacted at a point and the center coordinate position of the reference circle when the reference circle is contacted at two points with the outer ball groove is minimum. An optimum circle is obtained, and the diameter of the optimum circle is predicted as the optimum ball outer diameter.
According to a fifth aspect of the present invention, in the ball selection method of the ball spline mechanism according to the fourth aspect, in the optimum ball selection step, a circle passing through the center of each optimum circle is obtained from the optimum circle between the ball grooves. Calculating a deviation amount between the center of the circle and the shaft center of the shaft member, and confirming that the deviation amount is smaller than a clearance difference between the outer diameter of the shaft member and the inner diameter of the shaft fitting member. Features.
請求項1の発明によると、外ボール溝と内ボール溝との間にボールよりも小径の測定用ボールを介装して回転軸部材と軸嵌挿部材を所定トルクで相対的に正転方向及び反転方向に回転移動させて、画像処理手段により軸嵌挿部材を軸方向より撮影して軸嵌挿部材の正転方向変位位置と反転方向変位位置の画像データ処理してボールスプライン機構が有する全位相のガタ量を測定することにより、回転軸部材と軸嵌挿部材とを相対的に正転方向及び反転方向に回転移動させた際に回転軸部材の外周面と軸嵌挿部材の内周面とが当接せずにスプライン溝と測定ボールとの関係によって決まる最適位相を見つけて、そのときの画像処理手段により検出した軸嵌挿部材の正転方向変位位置と反転方向変位位置の位置データに基づいて、内ボール溝と外ボール溝の形状を座標系で表し、その座標系で表された内ボール溝と前記外ボール溝の形状から最適位相におけるボールの最適な外径を予測するので、ボールの最適な外径を予測する予測精度を向上させることができる。また、外ボール溝と内ボール溝の加工精度を従来よりも緩和することができ、ボールスプライン機構の製造を容易なものとし、製造コストを低減することができる。 According to the first aspect of the present invention, the measuring ball having a smaller diameter than the ball is interposed between the outer ball groove and the inner ball groove so that the rotating shaft member and the shaft-inserting member are relatively rotated in a forward direction with a predetermined torque. The ball spline mechanism has a ball spline mechanism that rotates and moves in the reverse direction, images the shaft insertion member from the axial direction by the image processing means, processes the image data of the forward direction displacement position and the reverse direction displacement position of the shaft insertion member. By measuring the amount of play in all phases, when the rotary shaft member and the shaft insertion member are relatively rotated in the forward direction and the reverse direction, the outer surface of the rotary shaft member and the shaft insertion member The optimum phase determined by the relationship between the spline groove and the measurement ball without contact with the peripheral surface is found, and the normal direction displacement position and the reverse direction displacement position of the shaft insertion member detected by the image processing means at that time are found . Based on the position data, the inner ball groove and the outer Represents the shape of Lumpur groove in the coordinate system, because predicting the optimal outer diameter of the ball at the optimal phase from the shape of the outer ball groove and the ball groove inner represented by the coordinate system, an optimum outer diameter of the ball Prediction accuracy to be predicted can be improved. In addition, the processing accuracy of the outer ball groove and the inner ball groove can be relaxed as compared with the conventional case, the manufacturing of the ball spline mechanism can be facilitated, and the manufacturing cost can be reduced.
請求項2の発明によると、回転軸部材と軸嵌挿部材とを最適位相で嵌合させて形成したスプライン溝に、最適ボール外径予測工程で予測した最適ボール外径を有するボールを介装し、回転軸部材と軸嵌挿部材とを相対的に軸方向に移動させてその摺動抵抗力を測定することで、その最適ボール外径を有するボールが最適位相における最適ボールであるか否かを評価することができる。したがって、円周方向にガタが存在せず乃至はガタが僅少で、かつ軸方向に円滑に移動させることができる最適ボールを選択することができる。
According to the invention of
請求項3の発明は、請求項2に記載した最適ボール選択工程における最適ボールの選択方法を具体的に示したものであり、これによれば、摺動抵抗力が規定下限値よりも小さい場合は、大径のボール外径を有するボールに交換することで、摺動抵抗力を増大させることができ、規定値の範囲内に調整することができる。一方、摺動抵抗力が規定上限値よりも大きい場合は、小径のボール外径を有するボールに交換することで、摺動抵抗力を減少させることができ、規定の範囲内に調整することができる。したがって、円周方向にガタが存在せず乃至はガタが僅少で、かつ軸方向に円滑に移動させることができる最適ボールを選択することができる。
請求項4の発明は、請求項1〜3のいずれか1項における最適ボール選択工程を具体的に示したもので、内ボール溝に規定径の基準円を2点で接触させたときの前記基準円の中心座標位置と、外ボール溝に前記基準円を2点で接触させたときの基準円の中心座標位置との離間距離の2乗和が最小となる最適円を求め、その最適円の径を最適ボール外径として予測する。
請求項5の発明は、請求項4における最適ボール選択工程を具体的に示すもので、各ボール溝間の最適円から各最適円の中心を通過する円を求め、その円の中心と軸部材の軸中心とのずれ量を算出し、そのずれ量が軸部材の外径と軸嵌挿部材の内径とのクリアランス差よりも小さいことを確認する。
The invention of
The invention according to claim 4 specifically shows the optimum ball selection step according to any one of
The invention according to claim 5 specifically shows the optimum ball selection step according to claim 4, wherein a circle passing through the center of each optimum circle is obtained from the optimum circle between each ball groove, and the center of the circle and the shaft member The amount of deviation from the shaft center is calculated, and it is confirmed that the amount of deviation is smaller than the clearance difference between the outer diameter of the shaft member and the inner diameter of the shaft fitting member.
次に、本発明の実施の形態に係わるボールスプライン機構のボール選択方法について図に基づいて説明する。 Next, a ball selection method for the ball spline mechanism according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の実施の形態に係わるボールスプライン機構のボール選択方法は、図1に示すように、全位相ガタ量測定工程(ステップS1)、最適ボール外径予測工程(ステップS2)、最適ボール選択工程(ステップS3)の3工程からなる。 As shown in FIG. 1, the ball selection method of the ball spline mechanism according to the embodiment of the present invention includes a total phase backlash measurement step (step S1), an optimum ball outer diameter prediction step (step S2), and an optimum ball selection step. It consists of three steps (Step S3).
まず最初に、本実施の形態におけるボールスプライン機構Vを有したCVT用プーリ1の構成について説明する。CVT用プーリ1は、自動車のベルト式無段変速機内に備え付けられるものであり、図5に示すように、エンジンの出力軸に連結されるシャフトプーリ2(回転軸部材)と、そのシャフトプーリ2に嵌挿されるシーブプーリ(軸嵌挿部材)6とを備え、ボールスプライン機構Vによりシャフトプーリ2とシーブプーリ6とを一体に回転可能でかつシャフトプーリ2に対しシーブプーリ6を軸方向に相対的に移動可能に構成されている。
First, the configuration of the
シャフトプーリ2は、シャフト部3とプーリ部4を有しており、シャフト部3の外周面には周方向に所定間隔をおいて軸方向に沿って延在するシャフトプーリボール溝(外ボール溝)Hoが形成されている。本実施の形態では、回転中心を中心として120度の角度間隔をおいて配設されており、#1〜#3のシャフトプーリボール溝Ho1〜3が設けられている(図9を参照)。これらのシャフトプーリボール溝Ho1〜3は、縦断面が同一の曲率半径を有する2つの凹円弧を対峙させた、ゴシックアーチ型といわれる凹溝形状を有している(図15を参照)。プーリ部4は、シャフト部3の基端側位置で径方向に拡がる円盤形状を有しており、シャフトプーリボール溝Ho側に向かって移行するに従い漸次縮径するテーパ状のプーリ面が形成されている。
The
一方、シーブプーリ6は、シャフトプーリ2のシャフト部3を嵌挿可能なボス部7と、そのボス部7の一方端部で径方向に拡がる円盤状のプーリ部8を有している。ボス部7の内周面には、シャフトプーリボール溝Ho1〜3に対応する位置にシーブプーリボール溝(内ボール溝)Hi1〜3が形成されている。これらのシーブプーリボール溝Hi1〜3は、シャフトプーリボール溝Ho1〜3と同様に縦断面がゴシックアーチ型といわれる凹溝形状を有している(図15を参照)。プーリ部8は、軸方向外側に向かって移行するに従い漸次縮径するテーパ状のプーリ面が、シャフトプーリ2のプーリ面に対向するように設けられている。
On the other hand, the
(ステップS1:全位相ガタ量測定工程)
図1のステップS1に示す全位相ガタ量測定工程では、上記構成を有するCVT用プーリ1に測定用ボール9を組み付けてシャフトプーリ2とシーブプーリ6を相対的に正転方向及び反転方向に回転移動させたときのガタ量を全ての位相について測定する。
(Step S1: Total phase backlash measurement process)
In the total phase backlash measurement process shown in step S1 of FIG. 1, the measuring
図2は、全位相のガタ量を測定する方法を説明するフローチャートである。まず最初に、CVT用プーリ1のスプライン溝H1〜3に測定用ボール9を挿入してCVT用プーリ1を組み立てる作業を行う(ステップS11)。
FIG. 2 is a flowchart for explaining a method of measuring the backlash amount of all phases. First, an operation of assembling the
CVT用プーリ1は、ボス部7にシャフト部3を挿入し、シャフト部3のシャフトプーリボール溝Ho1〜3とボス部7のシーブプーリボール溝Hi1〜3が対向する任意の一の位相に合わせて、シャフトプーリボール溝Ho1〜3とシーブプーリボール溝Hi1〜3の間に形成される各スプライン溝H1〜3に最適ボール外径dを予測するための測定用ボール9を介装することによって組み立てられる。尚、測定用ボール9の外径d0は、最適ボール外径dよりも小さく(d0<d)、シャフトプーリ2を固定した状態でシーブプーリ6を軸周りに回転させた場合に、その回転方向に予め設定された範囲内のガタを発生させることができる大きさに設定されている。
In the
CVT用プーリ1を組み立てると、次に、シャフトプーリ2とシーブプーリ6を相対的に正転方向及び反転方向に回転移動させて当該位相におけるガタ量を測定する(ステップS12)。ガタ量の測定は、図6及び図7に示す最適ボール外径予測装置10によって行う。
Once the
最適ボール外径予測装置10は、図6及び図7に示すように、プーリ保持手段11、プーリ回転付勢手段21、及び画像処理手段31を備えている。プーリ保持手段11は、架台13の上でシャフトプーリ2のプーリ部4の外周縁部分を軸方向両側から挟持して保持するプーリチャック12と、シャフトプーリ2のシャフト部3の先端側を径方向両側から挟持して保持するシャフトチャック15を有しており、シャフトプーリ2をその回転中心が水平方向に延在する姿勢状態で予め設定された固定位置に固定可能に構成されている。
As shown in FIGS. 6 and 7, the optimum ball outer
プーリ回転付勢手段21は、シーブプーリ6のプーリ部8の背面に沿って取り付けられてプーリ部8の外周縁部分を軸方向両側から挟持することによりシーブプーリ6に一体に固定される付勢用円盤22と、その付勢用円盤22からその径方向外側に向かって略水平に突設された右回転用アーム23と、付勢用円盤22から右回転用アーム23とは反対方向に向かって略水平に突設された左回転用アーム24と、右回転用アーム23の先端及び左回転用アーム24の先端からそれぞれ垂下する連結ロッド25の下端に各々取り付けられるウェイト26と、架台13の下部に取り付けられて、これら一対のウェイト26をそれぞれ上下移動させるためのシリンダ機構27と、シリンダ機構27の動作を制御する制御部28を有している。
The pulley rotation urging means 21 is attached along the back surface of the
制御部28は、例えばシーケンスプログラムコンピュータ等によって構成されており、所定の制御信号の入力によりシリンダ機構27を駆動させてウェイト26を上下移動させ、シーブプーリ6を所定トルクで右回転方向(正転方向)及び左回転方向(反転方向)に回転付勢し、測定用ボール9のガタ分だけ回転移動させた右回転変位位置(正転方向変位位置)及び左回転変位位置(反転方向変位位置)にそれぞれ配置するための制御プログラムが予め組み込まれている。
The
画像処理手段31は、シーブプーリ6に取り付けられた付勢用円盤22の回転移動状態を撮影するCCDカメラ32と、CCDカメラ32により撮影した映像に基づいて画像処理を行い、軸方向に直交する方向に延在する座標平面上に展開してガタ量を算出するガタ量演算処理手段33と、ガタ量演算処理手段33の演算結果や画像処理データなどを表示するための表示モニタ34を備えている。CCDカメラ32は、付勢用円盤22の盤面に対向する位置に設けられており、軸方向から盤面の所定範囲に亘って予め設定された測定検査箇所K(図9参照)を撮影できるように設定されている。
The image processing means 31 performs image processing on the basis of the
ガタ量演算処理手段33は、本実施の形態では、架台13の中に設置されたPC(パーソナルコンピュータ)と、そのPCにインストールされたソフトウエアプログラムによって構成されている。また、このPCには、最適ボール外径の予測演算処理を実行するソフトウエアプログラム(最適ボール外径予測手段)もインストールされている。また、PCは、最適ボール外径予測装置の機能ブロック図である図8に示すように、プーリ回転付勢手段21の制御部28と通信ケーブル35によって接続されており、互いに制御信号の送受信が可能に構成されている。
In this embodiment, the play amount calculation processing means 33 is constituted by a PC (personal computer) installed in the
上記構成を有する最適ボール外径予測装置10へのCVT用プーリ1のセットは、作業者等によって行われる。作業者等は、まず、図6に示すように、シーブプーリ6のプーリ部8に付勢用円盤22を一体に固定し、シャフトプーリ2のプーリ部4とシャフト部3をプーリ保持手段11のプーリチャック12及びシャフトチャック15に挟持させて、右回転用アーム23と左回転用アーム24が各々水平方向に延在する姿勢状態で架台13の上に固定する。
The setting of the
そして、右回転用アーム23と左回転用アーム24の先端にそれぞれ連結ロッド25を介してウェイト26に連結する。この状態では付勢用円盤22に回転方向の付勢力は作用しておらず、シーブプーリ6は、正転方向及び反転方向にそれぞれ回転移動可能なイニシャル位置に配置される。
And it connects with the
作業者等は、最適ボール外径予測装置10にCVT用プーリ1をセットすると、PCを操作してCVT用プーリ1の位相数を入力する。本実施の形態では、CVT用プーリ1は、それぞれ3本のシャフトプーリボール溝Ho1〜3とシーブプーリボール溝Hi1〜3を有しており、3種類の位相組み合わせがあることから、位相数「3」が入力される。この位相数のデータは、PCのメモリに記憶される。そして、図示していないスタートボタンの操作によりガタ量の測定開始を指示する。
When the operator sets the
PCは、測定開始の指示を受けると、画像処理手段31によりイニシャル位置にあるシーブプーリ6の付勢用円盤22をCCDカメラ32により撮影し、その測定検査箇所Kの画像データをシーブプーリ6のイニシャル位置の画像データとしてPCのメモリに記憶する。
When the PC receives an instruction to start measurement, the image processing means 31 photographs the urging
それから、プーリ回転付勢手段21の制御部28により、シリンダ機構27の駆動制御を行い、右回転用アーム23に連結されたウェイト26を下降移動させ、左回転用アーム24に連結されたウェイト26を上昇移動させる。これにより、右回転用アーム23の先端を下方に向かって移動させ、左回転用アーム24の先端を上方に向かって移動させ、付勢用円盤22を所定トルクで右回転方向に付勢する。
Then, the
したがって、シーブプーリ6は、付勢用円盤22と一体に右回転方向に回転付勢され、図9に示すように、測定用ボール9のガタ量分だけ回転移動した右回転変位位置に配置される。画像処理手段31は、シーブプーリ6が右回転変位位置に配置されると、付勢用円盤22の測定検査箇所KをCCDカメラ32により撮影し、その画像データをPCのメモリに記憶する。
Accordingly, the
次に、プーリ回転付勢手段21の制御部28は、シリンダ機構27の駆動制御を行い、右回転用アーム23に連結されたウェイト26を上昇移動させ、左回転用アーム24に連結されたウェイト26を下降移動させる。これにより、右回転用アーム23の先端を上方に向かって移動させ、左回転用アーム24の先端を下方に向かって移動させ、付勢用円盤22を所定トルクで左回転方向に付勢する。したがって、シーブプーリ6は、付勢用円盤22と一体に左回転方向に回転移動し、測定用ボール9のガタ量分だけ左回転方向に移動した左回転変位位置(図示せず)に配置される。画像処理手段31は、シーブプーリ6が左回転変位位置に配置されると、付勢用円盤22の測定検査箇所KをCCDカメラ32により撮影し、その画像データをPCのメモリに記憶する。
Next, the
そして、ガタ量演算処理手段33は、PCのメモリに記憶されたイニシャル位置と右回転変位位置と左回転変位位置の各画像データに基づいてシーブプーリ6のイニシャル位置から右回転変位位置及び左回転変位位置への移動によるガタ量として、図10に示すように、回転中心変位量α、中心変位角γ、回転角φをそれぞれ算出する。そして、イニシャル位置の画像データ、右回転変位位置の画像データ、左回転変位位置の画像データを重ね合わせて、測定検査箇所Kの面性状が一致する位置を求め、シャフトプーリ2の軸心に対するシーブプーリ6の軸ズレを考慮したガタ量を算出し、当該位相におけるガタ量のデータとしてPCのメモリに記憶する。
Then, the backlash amount calculation processing means 33 performs the right rotation displacement position and the left rotation displacement from the initial position of the
次に、CVT用プーリ1が有する全ての位相についてガタ量を測定したかを判断し(ステップS13)、全位相についてガタ量を測定していない場合には(ステップS13でNo)、位相を変更し(ステップS14)、変更後の位相のガタ量を測定する。 Next, it is determined whether or not the backlash has been measured for all phases of the CVT pulley 1 (step S13). If the backlash has not been measured for all phases (No in step S13), the phase is changed. (Step S14), and the amount of backlash of the phase after the change is measured.
本実施の形態では、PCのメモリに記憶したガタ量のデータ数が、予め入力した位相数「3」に満たない場合には、ガタ量演算処理手段33によって位相の変更を指示する表示が表示モニタ34に示される。作業者等は、表示モニタ34に位相の変更を指示する表示がなされると、最適ボール外径予測装置10からCVT用プーリ1を取り外して、シャフトプーリ2とシーブプーリ6とを一旦分離し、シャフトプーリ2とシーブプーリ6の位相を変更して再度組み付けし、新たな組み合わせにより構成されたスプライン溝H1〜3に測定用ボール9を挿入する。そして、再び最適ボール外径予測装置10にCVT用プーリ1を取り付け、その位相におけるガタ量を測定する。そして、CVT用プーリ1が有する全ての位相についてのガタ量を測定すると(ステップS13でYes)、ガタ量測定工程を終了する。
In this embodiment, when the number of backlash data stored in the memory of the PC is less than the phase number “3” inputted in advance, a display for instructing the change of the phase is displayed by the backlash calculation processing means 33. It is shown on the
(ステップS2:最適ボール外径予測工程)
図1のステップS2に示す最適ボール外径予測工程では、最適位相における最適ガタ量を用いて最適ボール外径を予測する。図3は、最適ボール外径を予測する方法を説明するフローチャートである。
(Step S2: Optimal ball outer diameter prediction step)
In the optimum ball outer diameter prediction step shown in step S2 of FIG. 1, the optimum ball outer diameter is predicted using the optimum play amount in the optimum phase. FIG. 3 is a flowchart illustrating a method for predicting the optimum ball outer diameter.
PC内に構成されている最適ボール外径予測手段は、CVT用プーリ1が有する全ての位相についてのガタ量を相互に比較する(ステップS21)。そして、各位相において測定したガタ量の中で最もガタ量が大きい位相を最適な位相として決定し、また、その最適位相におけるガタ量を最適ガタ量として決定する(ステップS22)。
The optimum ball outer diameter predicting means configured in the PC compares the backlash amounts for all phases of the
図11〜図14は、一のCVT用プーリ1における第1の位相と第2の位相でガタ量を測定した状態と、その結果により選択したボールを挿入して組み付けた状態を各々示したものであり、図11は、第1の位相におけるガタ量を示す図、図12は、第1の位相で測定したガタ量に基づき選択したボールを組み付けた状態を示す図、図13は、第2の位相におけるガタ量を示す図、図14は、第2の位相で測定したガタ量に基づき選択したボールを組み付けた状態を示す図である。
FIG. 11 to FIG. 14 show a state in which the backlash amount is measured at the first phase and the second phase in one
このCVT用プーリ1の場合、シャフトプーリボール溝Ho1〜3は、第2ボール溝Ho2が最も大きく、第3ボール溝Ho3が最も小さく、第1ボール溝Ho1がその中間の大きさに形成されており、シーブプーリボール溝Hi1〜3は、第3ボール溝Hi3が最も大きく、第2ボール溝Hi2が最も小さく、第1ボール溝Hi1がその中間の大きさに形成に形成されている。
In this
そして、図11及び図13に示すように測定用ボール9を挿入して組み付けた状態では、第1の位相における各スプライン溝H1〜3と測定用ボール9との間には隙間A、B、Cが形成され、第2の位相における各スプライン溝H1〜3と測定用ボール9との間には隙間A’、B’、C’が形成されている。
And in the state which inserted and assembled | attached the measurement ball |
第1の位相の場合、各スプライン溝H1〜3の大きさは、相互に平均化されており、隙間A、隙間B、隙間Cは、ほぼ等しい大きさを有している(A≒B≒C)。したがって、図11に示すように、ガタ量を測定すべく、シャフトプーリ2を固定してシーブプーリ6を時計回りに回転移動させると、シャフトプーリ2とシーブプーリ6はほぼ同軸上に配置された軸心を中心として回転移動し、隙間Aとほぼ等しい変位量だけ回転移動したところで停止する。したがって、スプライン溝H1〜3と測定用ボール9との関係で決まるガタ量Aを得ることができる。
In the case of the first phase, the sizes of the spline grooves H1 to H3 are averaged with each other, and the gap A, the gap B, and the gap C have substantially the same size (A≈B ≒ C). Therefore, as shown in FIG. 11, when the
かかるガタ量Aに基づいて選択したボールを各スプライン溝H1〜3に挿入してCVT用プーリ1を組み立てた場合に、図12に示すように、シャフトプーリ2とシーブプーリ6を同軸上に配置し、シャフト部3の外周面とボス部7の内周面との当接を防ぐことができる最適な大きさのボールを選択することができる。
When the ball selected based on the play amount A is inserted into each of the spline grooves H1 to 3 to assemble the
一方、第2の位相の場合、各スプライン溝H1〜3相互間のバラツキが大きく、隙間A’と隙間C’がほぼ等しく、隙間B’が隙間A’と隙間C’と比較して極端に小さくなっている(B’≪A’≒C’)。したがって、図13に示すように、ガタ量を測定すべく、シャフトプーリ2を固定してシーブプーリ6を時計回りに回転移動させると、スプライン溝H1〜3と測定用ボール9との関係によって停止するよりも前に、シャフト部3の外周面とボス部7の内周面とがX1部分で当接してかかる位置で停止する。
On the other hand, in the case of the second phase, the variation between the spline grooves H1 to 3 is large, the gap A ′ and the gap C ′ are substantially equal, and the gap B ′ is extremely compared with the gap A ′ and the gap C ′. (B ′ << A′≈C ′). Therefore, as shown in FIG. 13, when the
したがって、測定により得られるガタ量は第1の位相の場合よりも小さいガタ量となり、かかるガタ量に基づいて選択したボールをスプライン溝H1〜3に挿入してCVTプーリ1を組み立てた場合に、図14に示すように、シャフトプーリ2とシーブプーリ6の軸心が偏位し、シャフト部3の外周面とボス部7の内周面とがX2部分で当接する。したがって、シャフトプーリ2とシーブプーリ6を相対的に軸方向に移動させる際の摺動抵抗力が増大し、軸方向に円滑に移動させることができない。このため、スムーズな変速を確保することが困難となるおそれがある。
Therefore, the amount of play obtained by measurement is smaller than that in the case of the first phase, and when the ball selected based on the amount of play is inserted into the spline grooves H 1 to 3 and the
したがって、本実施の形態では、CVT用プーリ1が有する全ての位相についてのガタ量の中から、ガタ量が最も大きい位相を最適な位相として決定し、その最適な位相において測定したガタ量を最適なガタ量として決定する。
Therefore, in the present embodiment, the phase having the largest backlash amount is determined as the optimum phase from the backlash amounts for all phases of the
最適ボール外径予測手段は、CVT用プーリ1の最適な位相と最適なガタ量を決定すると、最適なガタ量を用いて最適な位相における最適なボールの大きさである最適ボール外径dを予測する処理の実行を開始する(ステップS23)。
When the optimum ball outer diameter predicting means determines the optimum phase and the optimum play amount of the
この最適ボール外径dの予測処理では、第1の前提条件として、シャフトプーリ2と測定用ボール9が一体と考え、動かないものとし、これを基準寸法とする。そして、第2の前提条件として、シーブプーリ6のシーブプーリボール溝Hi1のばらつきは、図15に示すように、シャフトプーリ2の回転中心Oと測定用ボール9の中心(0、A)とを通過する径方向基準線に対して45゜の傾斜角を有する方向のみと考える。#1シーブプーリボール溝Hi1の左側壁部(正転方向側壁部)LHi1と右側壁部(反転方向側壁部)RHi1の各曲率半径中心座標位置(aL、bL)、(aR、bR)は、以下の式(1)によって算出されるものとする。
In the prediction process of the optimum ball outer diameter d, as a first precondition, the
但し、Aは既知、Dはシーブプーリ6のばらつきのパラメータを示す。
However, A is a known parameter, and D is a parameter for variation of the
次に、上記第1及び第2の前提条件のもと、図16に示すように、左側壁部LHi1の曲率半径中心座標位置(aL′、bL′)と、測定用ボール9の中心座標位置(0、c)と、左側壁部LHi1と測定用ボール9との接触ポイントpとが同一直線状にあるものと仮定して、右回転変位位置におけるシーブプーリボール溝Hi1の座標位置を求める。シーブプーリボール溝Hi1の左側壁部LHi1の曲率半径中心座標位置(aL′、bL′)は、以下の式(2)及び式(3)を用いて算出する。
Next, under the first and second preconditions, as shown in FIG. 16, the curvature radius center coordinate position (a L ′, b L ′) of the left side wall LHi 1 and the
但し、左側壁部LHi1の曲率半径L、測定用ボール9の半径r、測定用ボール9の中心座標位置(0、c)は、既知である。
However, the curvature radius L of the left side wall portion LHi 1 , the radius r of the
上記式(2)及び式(3)に式(1)を代入してDについて解くことにより、イニシャル位置における左側壁部LHi1の座標位置を以下の式(4)により表すことができる。 By substituting Equation (1) into Equation (2) and Equation (3) and solving for D, the coordinate position of the left side wall portion LHi 1 at the initial position can be expressed by Equation (4) below.
#2のシーブプーリボール溝Hi2及び#3のシーブプーリボール溝Hi3の左側壁部LHi2、LHi3についても同様にして、 The same applies to the left side wall portions LHi 2 and LHi 3 of the # 2 sheave pulley ball groove Hi 2 and the # 3 sheave pulley ball groove Hi 3 .
次に、左回転変位位置における#1のシーブプーリボール溝Hi1の座標位置を求める。シーブプーリボール溝Hi1の右側壁部RHi1の曲率半径中心座標(aR″、bR″)は、以下の式(7)及び式(8)を用いて算出する。 Next, the coordinate position of the # 1 sheave pulley ball groove Hi 1 at the left rotational displacement position is obtained. The curvature radius center coordinates (a R ″, b R ″) of the right side wall portion RHi 1 of the sheave pulley ball groove Hi 1 are calculated using the following formulas (7) and (8).
但し、右側壁部RHi1の曲率半径R、測定用ボール9の半径r、測定用ボール9の中心座標位置(0、c)は、既知である。
However, the curvature radius R of the right side wall portion RHi 1 , the radius r of the
上記式(7)及び式(8)に下記の式(9)を代入し、 Substituting the following formula (9) into the above formula (7) and formula (8),
Dについて解くことにより、イニシャル位置における右側壁部RHi1の座標位置を以下の式(10)により表すことができる。 By solving for D, the coordinate position of the right side wall portion RHi 1 at the initial position can be expressed by the following equation (10).
#2のシーブプーリボール溝Hi2及び#3のシーブプーリボール溝Hi3の右側壁部RHi2、RHi3についても同様にして The same applies to the right side walls RHi 2 and RHi 3 of the # 2 sheave pulley ball groove Hi 2 and the # 3 sheave pulley ball groove Hi 3.
そして、上記の#1〜#3のシーブプーリボール溝Hi1〜3の左側壁部LHi1〜3及び右側壁部RHi1〜3に基づいて最適ボール外径dを算出する処理を行う。図17及び図18は、シーブプーリボール溝Hiの右側壁部RHi及び左側壁部LHiとシーブプーリ用基準円GIとの関係を座標平面上に示す図である。まず最初に、図17に示すように、#1のシーブプーリボール溝Hi1の右側壁部RHi1と左側壁部LHi1の両方に規定径rのシーブプーリ用基準円GI1を同時に接触させたときの中心Q1の座標位置(x1、y1)を求める。ここで、シーブプーリ用基準円GI1の中心座標位置Q1(x1、y1)は、以下の式(13)と式(14)によって算出される。 Then, the optimal ball outer diameter d is calculated based on the left side wall portions LHi 1-3 and the right side wall portions RHi 1-3 of the # 1 to # 3 sheave pulley ball grooves Hi 1-3 . FIGS. 17 and 18 are diagrams showing the relationship between the right side wall portion RHi and the left side wall portion LHi of the sheave pulley ball groove Hi and the sheave pulley reference circle GI on a coordinate plane. First, as shown in FIG. 17, a sheave pulley reference circle GI 1 having a specified diameter r is simultaneously brought into contact with both the right side wall portion RHi 1 and the left side wall portion LHi 1 of the # 1 sheave pulley ball groove Hi 1 . The coordinate position (x 1 , y 1 ) of the center Q 1 is obtained. Here, the center coordinate position Q 1 (x 1 , y 1 ) of the sheave pulley reference circle GI 1 is calculated by the following equations (13) and (14).
但し、上記の式(13),(14)のSとTは、以下の式(15),(16)によって算出される。 However, S and T in the above equations (13) and (14) are calculated by the following equations (15) and (16).
尚、上記式(15)のRLは、図18に示すように、右側壁部RHi1と左側壁部LHi1の曲率半径中心座標位置間の距離であり、以下の式(17)によって算出される。 In addition, RL of the above formula (15) is a distance between the curvature radius center coordinate positions of the right side wall portion RHi 1 and the left side wall portion LHi 1 as shown in FIG. 18, and is calculated by the following formula (17). The
また、RQ=R−r、LQ=L−rである。そして、同様に、#2のシーブプーリボール溝Hi2及び#3のシーブプーリボール溝Hi3についてもシーブプーリ用基準円GIの中心Q2の座標位置(x2、y2)と、中心Q3の座標位置(x3、y3)を求める。 Further, RQ = R−r and LQ = L−r. Similarly, for the # 2 sheave pulley ball groove Hi 2 and the # 3 sheave pulley ball groove Hi 3 , the coordinate position (x 2 , y 2 ) of the center Q 2 of the sheave pulley reference circle GI and the center Q 3 Coordinate position (x 3 , y 3 ) is obtained.
次に、#1のシャフトプーリボール溝Ho1の右側壁部RHo1及び左側壁部LHo1の両方に規定径rのシャフトプーリ用基準円Go1を同時に接触させたときのシャフトプーリ用基準円Go1の中心座標位置Qo1(xo1、yo1)をそれぞれ求める(いずれも図示せず)。シャフトプーリ用基準円Go1の中心座標位置Qo1(xo1、yo1)は、以下の式(18)と式(19)によって算出される。 Next, the shaft pulley reference circle when the shaft pulley reference circle Go 1 having the specified diameter r is simultaneously brought into contact with both the right side wall portion RHo 1 and the left side wall portion LHo 1 of the # 1 shaft pulley ball groove Ho 1. A central coordinate position Qo 1 (xo 1 , yo 1 ) of Go 1 is obtained (none of which is shown). The center coordinate position Qo 1 (xo 1 , yo 1 ) of the shaft pulley reference circle Go 1 is calculated by the following equations (18) and (19).
但し、第1の前提条件より、シャフトプーリの中心座標位置(cRL、dRL)は既知であり、上記(18),(19)式のSとTは、以下の(20),(21)式によって算出される。 However, the center coordinate position (c RL , d RL ) of the shaft pulley is known from the first precondition, and S and T in the above equations (18) and (19) are the following (20), (21 ).
次に、上記の算出式により算出したシーブプーリ用基準円GI1の中心Q1の座標位置(x1、y1)と、シャフトプーリボール溝Ho1の右側壁部RHo1と左側壁部LHo1の両方に同時に接するシャフトプーリ用基準円Go1の中心Qo1の座標位置とを用いて、#1のスプライン溝H1の最適ボール外径d1を算出する。
Then, the coordinate position of the center to Q 1 Shibupuri reference circle GI 1 calculated by the
ここでは、#1、#2、#3の各スプライン溝H1〜3共に同じボールサイズとするため、各スプライン溝H1〜3の最適ボール外径d1〜d3において算出する最適ボール外径dは一つであり(d1=d2=d3=d)、下記の式(22)に示すように、各ボール溝のそれぞれのシーブプーリ用基準円GI1、シャフトプーリ用基準円Go1の中心Q1、Qo1をそれぞれ直線で結ぶ距離の2乗和Sが最小となる円の半径rを最小二乗法により求め、その半径rを2倍した長さを最適ボール外径dとする。
Here, # 1, # 2, to the respective spline grooves H 1 to 3 same for both
ここで、n=1 Where n = 1
そして、最適ボール外径dを有するボールを#1〜#3の各スプライン溝H1〜3に介装した場合におけるシャフトプーリ2とシーブプーリ6との同軸度を求める。同軸度は、#1〜#3の各スプライン溝H1〜3に介装された各ボールの中心を通過する円の中心とシャフトプーリ2の軸中心とのずれ量によって求められる。そして、その同軸度がシーブプーリ6のボス部7の内径と、シャフトプーリ2のシャフト部3の外径とのクリアランス差よりも小さいときは、最適ボール外径dとして予測し、最適ボール外径予測手段のメモリ内に記憶すると共に表示モニタ34に表示する。
Then, a coaxiality between the
(ステップS3:最適ボール選択工程)
図1のステップS3に示す最適ボール選択工程では、ステップS2の最適ボール外径予測工程で予測した最適ボール外径dが適切であるか否かを評価し、適切である場合はその最適ボール外径dを有したボールを選択し、適切ではない場合は最適ボール外径dとは異なるボール外径を有したボールを選択する処理を行う。
(Step S3: Optimal ball selection process)
In the optimum ball selection step shown in step S3 of FIG. 1, it is evaluated whether or not the optimum ball outer diameter d predicted in the optimum ball outer diameter prediction step in step S2 is appropriate. A ball having a diameter d is selected, and if not appropriate, a process of selecting a ball having a ball outer diameter different from the optimum ball outer diameter d is performed.
図4は、最適ボール選択方法を説明するフローチャートである。まず、CVT用プーリ1のシャフトプーリ2とシーブプーリ6を最適な位相に組み合わせて、そのスプライン溝H1〜3に最適ボール外径dを有するボールを挿入して組み立てる(ステップS31)。
FIG. 4 is a flowchart for explaining the optimum ball selection method. First, the
そして、シャフトプーリ2に対しシーブプーリ6を軸方向に移動させて、その摺動抵抗力を測定する(ステップS32)。摺動抵抗力の測定は、例えば図19に示すように、CVT用プーリ1を組み立てた状態でシャフトプーリ2のシャフト部3が上下方向に延在する姿勢状態でシャフトプーリ2を支持し、シーブプーリ6を軸方向に移動させることにより測定される。
Then, the
そして、測定した摺動抵抗力が予め設定されている規定値の範囲内にあるか否かを判断し(ステップS33)、規定値の範囲内にある場合には(ステップS33でYes)、予測した最適ボール外径dが適切であると評価する。したがって、最適ボール外径dを有するボールを最適位相における最適ボールとして選択する。 Then, it is determined whether or not the measured sliding resistance is within the range of the predetermined value set in advance (step S33). If it is within the range of the predetermined value (Yes in step S33), the prediction is made. It is evaluated that the optimum ball outer diameter d is appropriate. Therefore, the ball having the optimum ball outer diameter d is selected as the optimum ball in the optimum phase.
一方、規定値の範囲外である場合には(ステップS33でNo)、摺動抵抗力を規定値の範囲内にすべく、以下の作業を行う。まず、測定した摺動抵抗力が規定値の範囲よりも大きいのか小さいのかを判断する。ここで、摺動抵抗力が規定上限値よりも大きい場合には、最適ボール外径dよりも一段小さい外径を有するボールを選択し、規定下限値よりも小さい場合には、最適ボール外径dよりも一段大きい外径を有するボールを選択する。 On the other hand, when it is out of the range of the specified value (No in step S33), the following operation is performed so that the sliding resistance is within the range of the specified value. First, it is determined whether the measured sliding resistance is larger or smaller than the specified value range. Here, when the sliding resistance is larger than the prescribed upper limit value, a ball having an outer diameter that is one step smaller than the optimum ball outer diameter d is selected. When the sliding resistance force is smaller than the prescribed lower limit value, the optimum ball outer diameter is selected. A ball having an outer diameter one step larger than d is selected.
そして、その選択したボールをCVT用プーリ1のスプライン溝H1〜3に挿入されているボールと交換し(ステップS35)、再びシーブプーリ6を軸方向に移動させてその摺動抵抗力を測定する(ステップS32)。そして、摺動抵抗力が規定値の範囲内に入るまで上記の作業(ステップS32〜ステップS35)を繰り返し行う。そして、摺動抵抗力が規定値の範囲内に入り、変更したボールのボール外径が適切であるとの評価を受けることによって本ルーチンを終了する。
Then, the selected ball is replaced with a ball inserted in the spline grooves H 1 to 3 of the CVT pulley 1 (step S35), and the
図20は、スプライン溝H1〜3にボールを挿入する際の挿入荷重と、摺動抵抗力との関係を示したグラフである。このグラフによれば、最適位相を選択した場合(最適時)は、シャフト部3の外周面とボス部7の内周面との当接が抑制され、ボール挿入荷重の上昇に応じて摺動抵抗力も増大し、ボール挿入荷重と摺動抵抗力との間には相関関係が存在する。
FIG. 20 is a graph showing the relationship between the insertion load when the ball is inserted into the spline grooves H 1 to 3 and the sliding resistance force. According to this graph, when the optimum phase is selected (when optimum), the contact between the outer peripheral surface of the
一方、最適位相を選択しなかった場合(非最適時)は、シャフト部3の外周面とボス部7の内周面とが当接するおそれがあり、最適位相を選択した場合と比較して摺動抵抗力が大幅に増大し、ボール挿入荷重との間に相関関係は存在しない。したがって、スプライン溝H1〜3へのボール挿入荷重が規定範囲内であった場合でも、摺動抵抗力を測定することによって、ボールが不適切であると正確に評価できる。
On the other hand, when the optimum phase is not selected (when not optimal), the outer peripheral surface of the
図21は、スプライン溝H1〜3にボールを挿入した後のガタ量と、摺動抵抗力の関係を示したグラフである。このグラフによれば、最適位相を選択した場合(最適時)は、シャフト部3の外周面とボス部7の内周面との当接が抑制され、ガタ量の増大に応じて摺動抵抗力は減少し、ガタ量と摺動抵抗力との間には相関関係が存在する。
FIG. 21 is a graph showing the relationship between the amount of play after the ball is inserted into the spline grooves H 1 to 3 and the sliding resistance. According to this graph, when the optimum phase is selected (when optimum), the contact between the outer peripheral surface of the
一方、最適位相を選択しなかった場合(非最適時)は、シャフト部3の外周面とボス部7の内周面とが当接するおそれがあり、最適位相を選択した場合と比較して摺動抵抗力が大幅に増大し、ガタ量との間に相関関係は存在しない。したがって、組み立て後のガタ量が許容範囲内であった場合でも、摺動抵抗力を測定することによって、ボールが不適切であると正確に評価できる。
On the other hand, when the optimum phase is not selected (when not optimal), the outer peripheral surface of the
上述のボールスプライン機構Vのボール選択方法によれば、シャフトプーリボール溝Hoとシーブプーリボール溝Hiとが対向する全ての位相についてガタ量を測定し、全位相の中で最も大きいガタ量を最適ガタ量として決定すると共に、最適ガタ量を有する位相を最適位相として決定し、その最適ガタ量を用いて最適位相におけるボールの最適な外径を予測するので、シャフトプーリ2とシーブプーリ6とを相対的に正転方向及び反転方向に回転移動させた際に、シャフト部3の外周面とボス部7の内周面との当接を回避し、スプライン溝Hと測定用ボール9との関係によって決まる最適位相を見つけることができ、そのときのガタ量を最適ガタ量とすることによって、最適ボール外径の予測精度を向上させることができる。また、外ボール溝と内ボール溝の加工精度を従来よりも緩和することができ、ボールスプライン機構の製造を容易なものとし、製造コストを低減することができる。
According to the ball selection method of the ball spline mechanism V described above, the play amount is measured for all phases in which the shaft pulley ball groove Ho and the sheave pulley ball groove Hi face each other, and the largest play amount among all phases is optimized. In addition to determining the amount of play, the phase having the optimum amount of play is determined as the optimum phase, and the optimum outer diameter of the ball in the optimum phase is predicted using the amount of optimum play, so that the
また、シャフトプーリ2のシャフト部3とシーブプーリ6のボス部7を最適位相で嵌合させて形成したスプライン溝Hに、ステップS2の最適ボール外径予測工程で予測した最適ボール外径dを有するボールを介装し、シャフトプーリ2とシーブプーリ6とを相対的に軸方向に移動させてその摺動抵抗力を測定することによって、その最適ボール外径dを有するボールが最適位相における最適ボールであるか否かを評価することができる。
Further, the spline groove H formed by fitting the
そして、摺動抵抗力が規定下限値よりも小さい場合は、最適ボール外径dよりも大径のボール外径を有するボールに交換することで、摺動抵抗力を増大させることができ、規定値の範囲内に調整することができる。 When the sliding resistance is smaller than the specified lower limit value, the sliding resistance can be increased by replacing the ball with a ball having an outer diameter larger than the optimum ball outer diameter d. Can be adjusted within the range of values.
一方、摺動抵抗力が規定上限値よりも大きい場合は、最適ボール外径dよりも小径のボール外径を有するボールに交換することで、摺動抵抗力を減少させることができ、規定値の範囲内に調整することができる。したがって、円周方向にガタが存在せず乃至はガタが僅少で、かつ軸方向に円滑に移動させることができる最適ボールを選択することができる。 On the other hand, when the sliding resistance is larger than the specified upper limit value, the sliding resistance can be reduced by replacing with a ball having a ball outer diameter smaller than the optimum ball outer diameter d. Can be adjusted within the range. Therefore, it is possible to select an optimum ball that does not have backlash in the circumferential direction or has little backlash and can be moved smoothly in the axial direction.
尚、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上述の実施の形態では、3本のスプライン溝H1〜3の場合を例に説明したが、2本又は4本以上であってもよい。また、上述の実施の形態では、シャフトプーリ2を固定し、シーブプーリ6を回転付勢する場合を例に説明したが、シーブプーリ6を固定し、シャフトプーリ2を回転付勢してもよく、また、シャフトプーリ2とシーブプーリ6の両方を正逆方向に相対的に回転付勢してもよい。さらに、CVT用プーリ1のボールスプライン機構に限定されず、本発明は、種々のボールスプライン機構に適用できる。
In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning of this invention. For example, in the above-described embodiment, the case of the three spline grooves H1 to 3 has been described as an example, but may be two or four or more. In the above-described embodiment, the case where the
1 CVT用プーリ
2 シャフトプーリ(回転軸部材)
3 シャフト部
6 シーブプーリ(軸嵌挿部材)
7 ボス部
10 最適ボール外径予測装置
V ボールスプライン機構
H スプライン溝
Hi シーブプーリボール溝
Ho シャフトプーリボール溝
d 最適ボール外径
1
3
7
Claims (5)
前記外ボール溝と前記内ボール溝との間に前記ボールよりも小径の測定用ボールを介装して前記回転軸部材と前記軸嵌挿部材を所定トルクで相対的に正転方向及び反転方向に回転移動させて、画像処理手段により前記軸嵌挿部材を軸方向より撮影して前記軸嵌挿部材の正転方向変位位置と反転方向変位位置の画像データ処理により前記回転軸部材と前記軸嵌挿部材とのガタ量を測定し、該ガタ量の測定を外ボール溝と内ボール溝とが対向する全ての位相について行う全位相ガタ量測定工程と、
該全位相ガタ量測定工程により測定した全位相のガタ量を相互に比較して最も大きいガタ量を最適ガタ量として決定すると共に、該最適ガタ量を有する位相を最適位相として決定し、前記画像処理手段により検出した前記軸嵌挿部材の正転方向変位位置と反転方向変位位置の位置データに基づいて、前記内ボール溝と前記外ボール溝の形状を座標系で表し、その座標系で表された前記内ボール溝と前記外ボール溝の形状から前記最適位相における前記ボールの最適な外径を予測する最適ボール外径予測工程と、
該最適ボール外径予測工程により予測した最適ボール外径を有するボールを最適位相における最適ボールとして選択する最適ボール選択工程とを有することを特徴とするボールスプライン機構のボール選択方法。 A plurality of outer ball grooves arranged on the outer peripheral surface of the rotating shaft member at predetermined intervals in the circumferential direction and extending along the axial direction, and a shaft that is externally fitted so as to be movable in the axial direction of the rotating shaft member An inner ball groove that is disposed at a location facing the outer ball groove on the inner peripheral surface of the fitting member and extends along the axial direction, the opposed outer ball groove and the inner ball groove, In the ball selection method of the ball spline mechanism in which the ball is interposed in the spline groove formed by
A measuring ball having a smaller diameter than the ball is interposed between the outer ball groove and the inner ball groove, and the rotating shaft member and the shaft fitting member are relatively rotated in a forward direction and a reverse direction with a predetermined torque. The shaft insertion member is photographed from the axial direction by the image processing means, and the rotation shaft member and the shaft are processed by image data processing of the forward direction displacement position and the reverse direction displacement position of the shaft insertion member. Measuring the amount of play with the fitting member, and measuring the amount of play for all phases where the outer ball groove and the inner ball groove face each other,
該全with determining the phase amount of play backlash amounts of all the phases measured by the measuring step with the largest amount of play in comparison to each other as the optimum amount of play determines the phase having the optimum amount of play as the optimum phase, the image Based on the position data of the forward direction displacement position and the reverse direction displacement position of the shaft insertion member detected by the processing means, the shape of the inner ball groove and the outer ball groove is expressed in a coordinate system, and expressed in the coordinate system. An optimum ball outer diameter predicting step for predicting an optimum outer diameter of the ball in the optimum phase from the shapes of the inner ball groove and the outer ball groove ,
A ball selection method for a ball spline mechanism, comprising: an optimum ball selection step of selecting a ball having an optimum ball outer diameter predicted by the optimum ball outer diameter prediction step as an optimum ball in an optimum phase.
該測定した摺動抵抗力が予め設定されている規定値の範囲内である場合に、前記予測した最適ボール外径を有するボールを最適位相における最適ボールとして選択することを特徴とする請求項1に記載のボールスプライン機構のボール選択方法。 In the optimum ball selection step, the predicted optimum ball outer diameter is set in the spline groove formed by fitting the rotary shaft member and the shaft fitting insertion member at the optimum phase determined in the optimum ball outer diameter prediction step. Interposing a ball having, measuring the sliding resistance force by relatively moving the rotary shaft member and the shaft fitting member in the axial direction,
2. The ball having the predicted optimum ball outer diameter is selected as the optimum ball in the optimum phase when the measured sliding resistance is within a predetermined value range set in advance. A ball selection method for the ball spline mechanism described in 1.
前記測定した摺動抵抗力が規定下限値よりも小さい場合は、前記ボールをスプライン溝から取り外し、前記ボールよりも大径のボール外径を有したボールを前記スプライン溝に介装し、
前記測定した摺動抵抗力が規定上限値よりも大きい場合は、前記ボールをスプライン溝から取り外し、前記ボールよりも小径のボール外径を有したボールを前記スプライン溝に介装することを特徴とする請求項2に記載のボールスプライン機構のボール選択方法。 In the optimum ball selection step,
When the measured sliding resistance is smaller than a specified lower limit, the ball is removed from the spline groove, and a ball having a ball outer diameter larger than the ball is interposed in the spline groove,
When the measured sliding resistance is larger than a specified upper limit value, the ball is removed from the spline groove, and a ball having a ball outer diameter smaller than the ball is interposed in the spline groove. A ball selection method for a ball spline mechanism according to claim 2.
前記内ボール溝に規定径の基準円を2点で接触させたときの前記基準円の中心座標位置と、前記外ボール溝に前記基準円を2点で接触させたときの前記基準円の中心座標位置との離間距離の2乗和が最小となる最適円を求め、その最適円の径を前記最適ボール外径として予測することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のボールスプライン機構のボール選択方法。The center coordinate position of the reference circle when the reference circle having a specified diameter is brought into contact with the inner ball groove at two points, and the center of the reference circle when the reference circle is brought into contact with the outer ball groove at two points The optimal circle that minimizes the sum of squares of the distance from the coordinate position is obtained, and the diameter of the optimal circle is predicted as the optimal ball outer diameter. Ball selection method for ball spline mechanism.
各ボール溝間の最適円から各最適円の中心を通過する円を求め、その円の中心と軸部材の軸中心とのずれ量を算出し、そのずれ量が前記軸部材の外径と前記軸嵌挿部材の内径とのクリアランス差よりも小さいことを確認することを特徴とする請求項4に記載のボールスプライン機構のボール選択方法。Obtain a circle passing through the center of each optimum circle from the optimum circle between each ball groove, calculate the amount of deviation between the center of the circle and the axis center of the shaft member, the amount of deviation is the outer diameter of the shaft member and the 5. The ball selection method for a ball spline mechanism according to claim 4, wherein it is confirmed that the clearance difference is smaller than a clearance difference from an inner diameter of the shaft fitting member.
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