JP4993767B2 - ドライブシャフトの組付け装置 - Google Patents

Description

本発明は、ドライブシャフトの組付け装置に関し、特に、圧入によりドライブシャフトをデファレンシャルに組付けるための装置に関する。

従来、この種の組付け装置には、デファレンシャルへのドライブシャフトの圧入荷重（数百ｋｇｆ）を考慮して、油圧シリンダや油圧ポンプなどの油圧機構を利用したものが使用されている。

例えば下記特許文献１に開示の圧入装置はその一例を示すもので、同文献に開示のドライブシャフトの圧入装置は、デファレンシャルの左右に配した一対のドライブシャフトに対して油圧シリンダを並列に配置すると共に、この油圧シリンダのピストンロッド側に設けた可動アームと、シリンダ側に設けた固定アームとで上記一対のドライブシャフトを挟持することで、ドライブシャフトをデファレンシャルギアに圧入するようになっている。
特開昭６３−７２４０号公報

このように、デファレンシャル単体にドライブシャフトを圧入組付けする場合であれば、上記特許文献１に開示の圧入装置を使用することができるが、例えば組立て効率を高める等の目的で、予めサスペンションメンバなどデファレンシャルの周辺部材に組付けた状態のデファレンシャルに対してドライブシャフトを圧入する場合には、上記サスペンションメンバなどの周辺部材が妨げとなり、上記構成の圧入装置を使用できない問題が生じる。かかる場合、油圧シリンダを引き続き利用して圧入組付けを実施するためには、各ドライブシャフトの外側（ホイール側）にそれぞれ油圧シリンダや油圧ポンプを配置する必要が生じる。

図４はその一構成例を示すもので、サスペンションメンバー７に組付けた状態のデファレンシャル２内のデファレンシャルギア（図示は省略）に対して左右のドライブシャフト３，３を嵌合した状態にあり、これら左右のドライブシャフト３，３のホイール側に、それぞれ油圧シリンダ５１，５１が配置されている。各油圧シリンダ５１，５１には油圧ポンプ５２が接続されると共に、油圧シリンダ５１はドライブシャフト３と係合してその圧入方向に沿って伸縮するように構成されており、油圧ポンプ５２を作動させることで油圧シリンダ５１，５１を駆動させてデファレンシャル側で当接するドライブシャフト３をデファレンシャル２（内部のギア）に向けて圧入するようになっている。

しかしながら、上述の構成を採る場合、ドライブシャフトのホイール側に油圧シリンダや油圧ポンプを配置しなければならず、しかも、油圧シリンダに至ってはその長軸方向を車幅方向に合わせて配置する必要があるため、特に車幅方向に多大な作業スペースを確保する必要が生じる。これでは、設備の省スペース化、作業効率の向上などの最近の工場設備に対する要請に反する結果となり、また、設備投資の増大にもつながりかねない。

また、上記特許文献１には、圧入荷重を制御するための方法について、油圧シリンダにかかる作動油圧をセンサで測定し、これを圧入荷重に変換したり、あるいは、シリンダのピストンロッドの端面にロードセルを直接貼り付けるなどして圧入荷重を検出する手段が開示されているが、制御構造が煩雑であり保全性に欠ける。また、制御手段が複雑になるほど設備費用も高額となり易い。

以上の事情に鑑み、小型化および簡略化を図ることにより作業スペースを確保でき、かつ、圧入動作を簡易に制御することのできるドライブシャフトの組付け装置を低コストに提供することを、後述する本発明により解決すべき技術的課題とする。

本発明は、前記課題の解決を図るためになされたものである。すなわち、本発明に係るドライブシャフトの組付け装置は、デファレンシャルに対してドライブシャフトを圧入することで組付けを行うドライブシャフトの組付け装置であって、ドライブシャフトのホイール側端部と嵌合する嵌合部と、嵌合部と嵌合した状態のホイール側端部と軸方向に係合して軸方向のスライド力をドライブシャフトに出力する係合部とを有する出力側部材と、出力側部材によるスライド力の出力方向と直交する軸まわりのトルクが入力される入力側部材と、基底部と、出力側部材が固定され、基底部から離隔する向きにスライド可能なスライド部とを有すると共に、入力側部材とねじ嵌合を介して連結され、入力側部材に入力されたトルクでスライド部をスライドさせることで入力トルクを出力側部材に圧入方向のスライド力として伝達する動力伝達手段とを備え、基底部は、デファレンシャル又はデファレンシャルに対して相対的に固定される固定部材に対して位置決め固定可能とされており、ホイール側端部に嵌合部を嵌合して出力側部材をドライブシャフトで支持した状態で、基底部をデファレンシャル又は固定部材に連結することで、基底部を位置決め固定可能とした点をもって特徴付けられる。

上記構成によれば、ドライブシャフトの圧入方向に直交する方向から入力側部材に対してトルク（回転力）を入力することになるので、作業者ないしトルク入力手段をドライブシャフトのホイール側に位置させることなく圧入作業を行うことができる。そのため、従来に比べて車幅方向の設備スペースを短縮して、その分の作業スペースを確保することができる。また、動力伝達手段により、入力側部材に入力された回転力を機械的にスライド力へ変換して出力するようにしたので、油圧シリンダや油圧ポンプのように大掛かりな設備を必要とせずに済み、設備費用に要するコストを低く抑えることができる。

また、入力側部材からのトルクを、ねじ嵌合を介して回転軸に直交する方向の直線運動に変換して出力側部材に出力する構成としたので、圧入方向の押し込み量が回転量に対応する形で評価できる。そのため、従来の測定方法に比べて簡易に圧入荷重を評価ないし検出することが可能となり、圧入荷重を制御するための構造も簡易なもので済む。

また、この場合、本発明に係る組付け装置は、デファレンシャル又はデファレンシャルに対して相対的に固定される部材に対して位置決め固定される部分を有するものであってもよい。ここで、「デファレンシャルに対して相対的に固定される部材」には、例えばサスペンションメンバなど、直接的にデファレンシャルが組み付けられる車体構成部品が含まれる他、これらの部品をセットして圧入作業を実施するための作業台など、部品以外の周辺部材も含まれる。

このように、圧入対象となるデファレンシャル等に直接的に位置決め固定する部分を設けるようにすれば、組付け装置自体をデファレンシャルの近傍に配置するための台車や治具などが不要となり、また、個別に設置スペースを設ける必要もない。そのため、圧入装置のさらなる省スペース化ならびに簡素化を達成して、作業効率の一層の向上を図ることができる。

以上のように、本発明によれば、簡単な構成で小型化することにより作業スペースを確保でき、かつ、圧入動作を簡易に制御することのできるドライブシャフトの組付け装置を低コストに提供することができる。

以下、本発明に係るドライブシャフトの組付け装置の一実施形態を図面に基づき説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るドライブシャフトの組付け装置１の要部拡大側面図を示している。この組付け装置１は、例えば工場内における製造ライン内においてデファレンシャル２にドライブシャフト３を圧入組付けする際に使用されるものであって、ドライブシャフト３と軸方向に係合し、軸方向のスライド力をドライブシャフト３に出力する出力側部材４と、出力側部材４によるスライド力の出力方向と直交する軸まわりの回転力（トルク）が入力される入力側部材５と、入力側部材５とねじ嵌合を介して連結され、入力側部材５に入力されたトルクを出力側部材４に圧入方向のスライド力として伝達する動力伝達手段６とを備える。ここでは、デファレンシャル２がサスペンションメンバー７上に組み付けられた状態にあり、かつ、サスペンションメンバー７が作業台８の載置面上に載置され位置決めされた状態で固定されている。上記構成の組付け装置１は、図示しない他方のドライブシャフトに対しても配設されている。

入力側部材５は、略筒状をなし例えばインパクトレンチ（図示は省略）と嵌合して当該レンチからのトルクを受ける嵌合部９と、嵌合部９を一端に設け、嵌合部９にトルクが入力されるに伴い嵌合部９と一体的に回転するロッド部１０とを有する。ロッド部１０の外周にはねじ溝が切ってあり、後述する一対の折り畳み式アーム１１，１１の関節を構成するブロック１４，１５と螺合するようになっている。

動力伝達手段６は全体としてねじ式ジャッキ構造（ここではいわゆるパンタグラフジャッキ構造）を利用した構造をなすもので、一対の折り畳み式アーム１１，１１と、これら一対の折り畳み式アーム１１，１１の一端を揺動可能に支持する基底部１２と、デファレンシャル側で一対の折り畳み式アーム１１，１１の他端を揺動可能に支持するスライド部１３とで主に構成される。このうち、スライド部１３は締結等の手段で出力側部材４に固定される。また、折り畳み式アーム１１，１１の関節を構成するブロック１４，１５はそれぞれ入力側部材５のロッド部１０とねじ嵌合を介して連結される。ここで、入力側部材５に近い側の関節ブロック１４はロッド部１０に対して回転自在でかつ軸方向移動を規制された状態で連結され、入力側部材５に遠い側の関節ブロック１５はロッド部１０の回転に伴い、その軸方向に相対移動するように構成されている。よって、上述の如く基底部１２を固定して、入力側部材５に所定方向のトルクを入力した場合、入力側部材５に連動してロッド部１０が回転する。そしてこの回転に伴い、ロッド部１０とねじ嵌合される一方の関節ブロック１５のみがロッド部１０上を軸方向に移動し、他方の関節ブロック１４に相対接近した際には双方の折り畳み式アーム１１，１１が同量だけ伸長し、相対離間した際には縮小する。よって、これら一対の折り畳み式アーム１１，１１の伸縮運動に伴い、スライド部１３に固定された出力側部材４が入力側部材５の回転軸とは直交する向きに直線往復運動するようになっている。

動力伝達手段６の基底部１２には、上述したサスペンションメンバー７と、このサスペンションメンバー７を所定位置に載置および固定する作業台８とにそれぞれワイヤー１６を介して連結するための複数のフック１７が取り付けられている。また、サスペンションメンバー７や作業台８の所定位置にも同数のフック１７が取り付けられており（共に図１を参照）、これら対応するフック１７，１７間をそれぞれワイヤー１６で連結することにより、組付け装置１が基底部１２を基準にしてサスペンションメンバー７および作業台８に対して位置決め固定される。もちろん、ワイヤー１６以外の連結手段を用いて基底部１２とサスペンションメンバー７や作業台８とを連結するようにしても構わない。

出力側部材４は、ドライブシャフト３のホイール側端部とその一端で嵌合する外筒部１８と、外筒部１８の他端を閉塞し、動力伝達手段６のスライド部１３に固定される底板部１９とを有する。また、この実施形態では、出力側部材４に圧入力検知手段２０が設けられている。具体的には、底板部１９からデファレンシャル側に向けてピン部２１が立設されると共に、外筒部１８に嵌合したドライブシャフト３とその一端側で係合するシャフト係合部２２が、ピン部２１に対して摺動可能に嵌合されている。シャフト係合部２２の一端側には大径のヘッド部２３が形成されており、このヘッド部２３と底板部１９との間には、圧入力を軸方向変位に変換する手段としてのスプリング２４が圧縮状態で配設されている。シャフト係合部２２の近傍には変位検出手段としてのリミットスイッチ２５が配設されると共に、リミットスイッチ２５から延設されるレバー部２６を、シャフト係合部２２の一部、ここではヘッド部２３から軸方向他端側（底板部１９の側）に所定間隔だけ離れた位置に配置している。以上の構成より、出力側部材４の外筒部１８が動力伝達手段６から圧入方向にスライド力を受けた際、シャフト係合部２２とスプリング２４以外の部材が一体的にシャフト係合部２２に対して圧入方向に移動する。また、その移動量に応じてスプリング２４が圧縮される。ここで、スプリング２４の弾性係数および未圧入時における軸方向長さを調整しておくことで、スプリング２４の圧縮量に応じてドライブシャフト３への圧入力（荷重）を算出することができる。よって、所定の圧入力に対応する長さ分だけスプリング２４が圧縮した際に、シャフト係合部２２のヘッド部２３がレバー部２６と軸方向に係合する位置にリミットスイッチ２５を配置しておくことで、圧入力（荷重）が所定の値に達したことをリミットスイッチ２５により検知できるようになっている。

以下、上記構成に係るドライブシャフトの組付け装置１を用いた圧入動作の一例を説明する。

まず、図１に示すように、デファレンシャル２のサイドギアに嵌合した左右一方のドライブシャフト３に対して、上記構成の組付け装置１を設置する。具体的には、組付け装置１の出力側部材４にドライブシャフト３のホイール側端部を嵌合した状態で、当該組付け装置１をサスペンションメンバー７や作業台８に対して位置決め固定する。また、図示は省略しているが、他方のドライブシャフトに対しても同様の嵌合態様で上記構成の組付け装置１が設置される。

そして、この状態から、入力側部材５の嵌合部９に図示しないインパクトレンチの回転軸先端部（ソケット）を嵌合し、トルクを入力することで、嵌合部９およびロッド部１０が軸まわりに回転すると共に、ロッド部１０とねじ嵌合する双方の関節ブロック１４，１５が互いに接近する向きに移動し、一対の折り畳み式アーム１１，１１がデファレンシャル側に伸長する。これにより、折り畳み式アーム１１，１１のデファレンシャル側に設けたスライド部１３およびスライド部１３に固定された出力側部材４がドライブシャフト３の軸方向に沿ってスライドし、出力側部材４と嵌合状態にあるドライブシャフト３に圧入力が付与される。

このようにして、左右一方のドライブシャフト３のデファレンシャル２のサイドギア（図示は省略）への圧入組付けが行われると共に、他方に設けたドライブシャフトの組付け装置によって他方のドライブシャフトのデファレンシャルのサイドギアへの圧入組付けが行われる。

なお、この実施形態では、ドライブシャフト３のホイール側端部は、出力側部材４を構成するシャフト係合部２２とその一端側で軸方向に係合した状態にあるので、スライド部１３のスライドに伴い、外筒部１８の他端に設けた底板部１９とシャフト係合部２２との間に配設されるスプリング２４が出力される圧入力に対応するストローク分だけ圧縮される。そのため、実際にドライブシャフト３がデファレンシャル２側に圧入された量（ドライブシャフト３の移動量）とは別に、圧入時にドライブシャフト３に作用する軸方向力がスプリング２４の圧縮量として検出できる。従い、上記のように、所定の圧入力に対応するスプリング２４の圧縮量を予め算出しておき、この圧縮量に至った際にシャフト係合部２２とリミットスイッチ２５のレバー部２６とが接触する位置に、リミットスイッチ２５を配置しておくことで、ドライブシャフト３の圧入荷重が所定の値に達したことを検知することが可能となる。この検知動作は、機械要素であるスプリング２４の弾性特性を利用したものであるから、保全性（動作確実性）にも優れる。

また、この実施形態では、動力伝達手段６の基底部１２をデファレンシャル２を組付けたサスペンションメンバー７とこのサスペンションメンバー７をセットした作業台８とにそれぞれ位置決め固定しているので、上記圧入動作に係る出力側部材４のストローク量は、直接的には、入力側部材５のロッド部１０の回転量に比例する。ロッド部１０と一対の折り畳み式アーム１１，１１の関節ブロック１４，１５とがねじ嵌合で連結されているためである。よって、トルクの入力動作から機械的にその圧入力を調整（制御）することもでき、何れにしても、簡易な構成で確実性の高い圧入制御を図ることが可能となる。

以上、本発明に係るドライブシャフトの組付け装置の一実施形態を説明したが、もちろん、本発明は上記形態に限定されるものではなく、他の形態を採ることも可能である。

例えば上記実施形態では、動力伝達手段６にパンタグラフジャッキ構造を利用した場合を説明したが、特にこの構造に限定されないことは明らかである。入力側部材５との間にねじ嵌合部を有し、入力側部材５に入力されたトルクを当該ねじ嵌合を介して出力側部材４に圧入方向のスライド力として伝達可能な限りにおいて、言い換えると、入力トルクの回転軸と出力軸とが直交しており、その間の動力伝達が機械要素を介して行われる限りにおいて、その形態は任意である。

また、入力側部材５へのトルク入力に関して、上述の如くインパクトレンチ等の電動工具を用いて行う他、作業者がレンチ等を人力で回してトルクを付与するようにしても構わないことはもちろんである。

また、以上の説明では、作業台８上にセットしたサスペンションメンバー７に組付けた状態のデファレンシャル２に対してドライブシャフト３を圧入する場合を例示したが、もちろん圧入組付け形態はこれに限定されない。デファレンシャル２単体に対してドライブシャフト３を圧入組付けする場合にも適用でき、また、作業台８上にセットせずとも例えば製造ライン上のデファレンシャル２（サスペンションメンバー７等の周辺部材の組付けの有無は任意）に対してドライブシャフト３を圧入組付けする場合にも適用できることはもちろんである。

本発明の一実施形態に係るドライブシャフトの組付け装置の使用時における側面図である。 図１に示すドライブシャフトの組付け装置の平面図である。 図１に示すドライブシャフトの組付け装置の要部拡大断面図である。 従来のドライブシャフトの組付け装置の全体構成図である。

符号の説明

１ ドライブシャフトの組付け装置
２ デファレンシャル
３ ドライブシャフト
４ 出力側部材
５ 入力側部材
６ 動力伝達手段
７ サスペンションメンバー
８ 作業台
９ 嵌合部
１０ ロッド部
１１，１１ 折り畳み式アーム
１２ 基底部
１３ スライド部
１４，１５ 関節ブロック
１６ ワイヤー
１７ フック
１８ 外筒部
１９ 底板部
２０ 圧入力検知手段
２１ ピン部
２２ シャフト係合部
２３ ヘッド部
２４ スプリング
２５ リミットスイッチ
２６ レバー部
５１，５１ 油圧シリンダ
５２ 油圧ポンプ

Claims (1)

1. デファレンシャルに対してドライブシャフトを圧入することで組付けを行うドライブシャフトの組付け装置であって、
   前記ドライブシャフトのホイール側端部と嵌合する嵌合部と、該嵌合部と嵌合した状態の前記ホイール側端部と軸方向に係合して軸方向のスライド力を前記ドライブシャフトに出力する係合部とを有する出力側部材と、
   該出力側部材によるスライド力の出力方向と直交する軸まわりのトルクが入力される入力側部材と、
   基底部と、前記出力側部材が固定され、前記基底部から離隔する向きにスライド可能なスライド部とを有すると共に、前記入力側部材とねじ嵌合を介して連結され、前記入力側部材に入力されたトルクで前記スライド部をスライドさせることで前記入力トルクを前記出力側部材に圧入方向のスライド力として伝達する動力伝達手段とを備え、
   前記基底部は、前記デファレンシャル又は前記デファレンシャルに対して相対的に固定される固定部材に対して位置決め固定可能とされており、
   前記ホイール側端部に前記嵌合部を嵌合して前記出力側部材を前記ドライブシャフトで支持した状態で、前記基底部を前記デファレンシャル又は前記固定部材に連結することで、前記基底部を位置決め固定可能としたドライブシャフトの組付け装置。

Images