JP4687903B2 - 動的ギヤミスアライメント計測装置 - Google Patents
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Description
この手法は、図11に示すように、2つの被計測歯車(以下、便宜上、ドライブギヤ1、ドリブンギヤ2という。)が噛合った状態で静的な負荷を与え、ドライブギヤ1、ドリブンギヤ2における噛合い部3と反対側となるドライブギヤ1及びドリブンギヤ2の各外周部(以下、噛合い部反対側外周部という。)4の幅方向側部(各2箇所、計4箇所)、並びに噛合い部反対側外周部4から周方向に90度ずれたドライブギヤ1及びドリブンギヤ2の各外周部5の幅方向側部(各2箇所、計4箇所)〔図11に示す矢印の基端部分〕に夫々、ダイヤルゲージ(全体で8個)を当て、静的負荷変化量を計測する。そして、負荷変位差と、ドライブギヤ1、ドリブンギヤ2の各幅寸法から、角度ずれ量を算出し、ドライブギヤ1及びドリブンギヤ2の平行度誤差・食違い誤差(ミスアライメント)を求めるようにしている。
すなわち、図12(A)、(B)に示されるように、上下(左右でもよい。)に噛合わされたドライブギヤ1、ドリブンギヤ2を、側方から見たとき〔図12(A)A視〕のドライブギヤ1、ドリブンギヤ2の各回転軸6,7夫々の基準線T1、T2に対するずれ角度θa、θbにより、平行度誤差Δθ1が定められている。基準線T1、T2は平行に設定されている。具体的には、平行度誤差Δθ1は、次式(1)により定められている。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、動的ギヤミスアライメントの計測を精度高く行うことができる動的ギヤミスアライメント計測装置を提供することを目的とする。
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の動的ギヤミスアライメント計測装置において、前記外輪及び前記内輪は連結部を介して接続され、前記計測手段は、前記連結部に配置された歪ゲージを含むことを特徴とする。
図1(A)、(B)、図2及び図3において、動的ギヤミスアライメント計測装置10は、動的ギヤミスアライメント(平行度誤差・食違い誤差)を計測するものであり、以下の(i)〜(vi)の構成要素を有している。
(i)駆動モータ11及び2個の吸収モータ12を備え、トランスミッション13のケース(以下、トランスミッションケース14という。被計測ユニットに相当する。)を載置可能な駆動ベンチ15。駆動モータ11は、トランスミッションケース14に配置されたドライブギヤ1の回転軸6に連結されてエンジンに代わってドライブギヤ1を駆動する。吸収モータ12は、トランスミッション13に配置されたドリブンギヤ2の回転軸7に連結されて、タイヤに代わってドリブンギヤ2からの力を吸収する。
(iii)分力計16で得られるずれ角度(変位)を示すアナログ電圧値を増幅する動歪みアンプ17。
(iv)動歪みアンプ17からの信号をデジタル信号に変換すると共に、定期的に記録(蓄積)しておくデータロガー18。
(v)データロガー18に蓄積されたデータを取り込んで演算処理・解析を行うパソコン19。
(vi)パソコン19の解析結果の表示及び記録を夫々行う表示器20、記録計21。
また、主演算部22は、図5及び図8(A)に示すように、入力を受けた分力計出力Mza〔με〕について後述する式(3)の定数Bで除算して、分力計出力Mzaに対応する角度ずれ量θza〔μrad〕を得る。また、これに合わせて、図8(B)に示すように、入力を受けた分力計出力Mzb〔με〕について後述する式(4)の定数Bで除算して、分力計出力Mzbに対応する角度ずれ量θzb〔μrad〕を得る。
また、同様にして、主演算部22は、図8(C)に示すように角度ずれ量θza〔μrad〕に角度ずれ量θzb〔μrad〕を加算し、又は減算を行い、その絶対値を求め、食違い誤差Δθ2を求める。
ドライブギヤ1は、図2及び図7(A)に示すように、その中心点がX、Y、Z軸(ドリブンギヤ2との配置と区別するためXa、Ya、Za軸という。)の交点(ゼロ点)に一致し、ドライブギヤ回転軸6が略Ya軸に沿って延び、かつXa、Za軸を含む平面に略沿うように配置されている。
ドリブンギヤ2は、図2及び図7(A)に示すように、Za軸及びZb軸を一致させた状態でドライブギヤ1と噛合って配置されている。そして、ドリブンギヤ2は、その中心点が前記Xa、Ya、Za軸と対応して配置されるXb、Yb、Zb軸の交点に一致し、ドリブンギヤ回転軸7が略Yb軸に沿って延び、かつXb、Zb軸を含む平面に略沿うように配置されている。Xb、Yb、Zb軸で形成される座標系は、Xa、Ya、Za軸で形成される座標系に対して、Za軸(Zb軸)方向にずれて構成されている。
(ア)軸受外輪部(ドライブギヤ用軸受外輪部31a又はドリブンギヤ用軸受外輪部32a)に嵌合して保持される内輪(前記分力計内輪16b)。
(イ)分力計内輪16b外に同心状に配置され、トランスミッションケース14に固定される外輪(前記分力計外輪16a)。分力計外輪16aは、トランスミッションケース14に固定されることにより剛体とみなせるものになっている。分力計外輪16aひいては分力計16は小型化(外径寸法略25cm)されている。
(ウ)分力計内輪16b及び分力計外輪16aを連結する複数本のスポーク部33。
(オ)複数個の歪ゲージ34からの歪検出値に基づいて、図3に示すように、X軸、Z軸回りのラジアル方向荷重、X軸、Z軸のラジアル方向回りのモーメント及びスラスト荷重、すなわち5分力を算出する演算部(前記分力計演算部30)。分力計演算部30は、上記算出データに基づいて、平行度誤差算出のためのX軸回りの変位量のMx成分(後述するMxa又はMxb)、食違い誤差算出のためのZ軸回りの変位量のMz成分(後述するMza又はMzb)を求めてこれらを分力計出力として出力する。また、分力計演算部30は、複数個の歪ゲージ34からの歪検出値の差に基づいて負荷方向を判別している。
まず、図6(A)に示すように、分力計16を、分力計外輪16aの中心点がX、Y、Z軸の交点に一致し、かつX、Z軸を含む平面が分力計外輪16aに含まれるように配置する。
そして、分力計16を図6(A)A視方向から見た際における図6(B)に示される分力計内輪16bの軸中心線16bcのY軸に対する角度ずれ量θ〔歪〔με〕に相当する。〕が分力計16に生じるように分力計16の分力計内輪16bに静的負荷〔荷重〔N〕〕を加えて、図6(C)に示すように、分力計16の出力(分力計出力)Mx〔με〕を求める。これにより、次式(3)で表現される平行度誤差用基準特性が得られる。このデータは上述したように主記憶部23に予め記憶される。
前記分力計出力は電圧信号〔mV〕を用いて行われる。前記分力計内輪16bに作用する静的負荷〔荷重〔N〕〕、歪〔με〕及び分力計出力としての電圧信号〔mV〕は線形関係になっている。
A:定数
B:定数
まず、図6を用いて上述したように、平行度誤差用基準特性〔式(3)〕及び食違い誤差用基準特性〔式(4)〕を求め、この平行度誤差用基準特性(Mx=Aθ)及び食違い誤差用基準特性(Mz=Bθ)を主記憶部23に格納する。
次に、トランスミッション13のケース(トランスミッションケース14)内に収納されたドライブギヤ用軸受31及びドリブンギヤ用軸受32に夫々、分力計16(ドライブギヤ用分力計16K、ドリブンギヤ用分力計16H)を設け、このように分力計16を設けたトランスミッションケース14を、図1に示すように、駆動ベンチ15に設置する。ドライブギヤ回転軸6に駆動モータ11を連結し、ドリブンギヤ回転軸7に吸収モータ12を連結する。任意のトルク負荷を加えて駆動モータ11を作動させて実動運転を行う。この実動運転時に、主演算部22は、ドライブギヤ用分力計16K、ドリブンギヤ用分力計16Hからの分力計出力(Mxa、Mxb、Mza、Mzb)の入力を受ける。
上述したように本実施の形態によれば、トランスミッションケース14(被計測ユニット)に組込まれているドライブギヤ1及びドリブンギヤ2(一対の被計測歯車)を作動させることにより、ドライブギヤ用分力計16K及びドリブンギヤ用分力計16Hが、夫々、ドライブギヤ1及びドリブンギヤ2に作用するラジアル方向回りのモーメント、ラジアル方向荷重、スラスト方向荷重を検出する。そして、主演算部22が、ドライブギヤ用分力計16K及びドリブンギヤ用分力計16Hの検出データに基づいて、平行度誤差Δθ1及び食違い誤差Δθ2(動的ギヤミスアライメント)を求める。このため、トランスミッションケース14(被計測ユニット)に組込まれるドライブギヤ1及びドリブンギヤ2(一対の被計測歯車)のミスアライメントを実動運転状態で計測でき、動的ギヤミスアライメントの計測精度の向上を図ることができる。
リングギヤ41は、これの左右に備えられる2個の回転軸(以下、リングギヤ回転軸41aという。)が挿通される軸受(以下、リングギヤ用軸受44という。)を介してトランスミッションケース14に回動可能に支持されている。リングギヤ41には、カウンタドリブンギヤ47が噛合わされている。
以下、便宜上、適宜、図9左右のカウンタドリブンギヤ用分力計16Rを、夫々、カウンタドリブンギヤ用第1、第2分力計16R1,16R2という。カウンタドリブンギヤ用第1、第2分力計16R1,16R2は、各分力計演算部30に接続したカウンタドリブンギヤ用分力計共通演算部61を含んでおり、X軸回り、Z軸回りのモーメント成分の算出処理を行うと共に各分力計演算部30が求めた演算結果信号をパソコン19(図1参照)の主演算部22に入力する。
本第2実施の形態によれば、いわゆる5分力計を用いずに、いわゆる3分力計(リングギヤ用分力計16P及びカウンタドリブンギヤ用分力計16R)を用いて、X軸回り、Z軸回りのモーメント成分ひいては動的ギヤミスアライメント(平行度誤差及び食違い誤差)の算出を行え、第1実施の形態と同様に、動的ギヤミスアライメントの計測を適切に行うことができる。
Claims (3)
- 互いに噛合わされる一対の被計測歯車が組込まれている被計測ユニットに固定されかつ前記一対の被計測歯車に対応して設けられる一対の外輪と、
該一対の外輪の各内周側に配置され、前記一対の被計測歯車の各回転軸を回動可能に支持する軸受の外輪に保持されて前記軸受を介して前記一対の被計測歯車に作用する力学量を夫々受ける一対の内輪と、
前記外輪に対する前記内輪の力学変化量について前記一対の被計測歯車毎に計測する計測手段と、を備えたことを特徴とする動的ギヤミスアライメント計測装置。 - 一対の被計測歯車に対応して設けられる前記一対の外輪及び内輪は、各一対の被計測歯車に対応して2組設けられることを特徴とする請求項1記載の動的ギヤミスアライメント計測装置。
- 前記外輪及び前記内輪は連結部を介して接続され、前記計測手段は、前記連結部に配置された歪ゲージを含むことを特徴とする請求項1又は2記載の動的ギヤミスアライメント計測装置。
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