JP6387764B2

JP6387764B2 - 締結装置

Info

Publication number: JP6387764B2
Application number: JP2014195157A
Authority: JP
Inventors: 祐規加藤
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2014-09-25
Filing date: 2014-09-25
Publication date: 2018-09-12
Anticipated expiration: 2034-09-25
Also published as: JP2016064475A

Description

本発明は締結装置に関し、更に詳しくは、ベアリングナット及び菊ワッシャーからなる締結部材におけるベアリングナットの凹部と菊ナットの凸部との位相を、目視で確認することなく正確に合わせることができる締結装置に関する。

一般に、大型車のトランスミッション（例えば、特許文献１を参照）においては、回転軸に軸受を固定するために、ベアリングナット及び菊ワッシャーからなる締結部材が用いられている。この締結部材を用いた固定作業においては、ナットランナーにより回転軸の端部側からベアリングナットをソケットを介して締め付けた後に、ベアリングナットの凹部と位相が合った菊ワッシャーの凸部を折り曲げて係合させることで、軸受の最終的な固定が行われる。

しかしながら、上記の固定作業においては、締結部材がソケットにより隠されてしまう上に、回転軸に対して菊ワッシャーが自由に移動してしまうため、ベアリングナットの凹部と菊ワッシャーの凸部の位相を正確に合わせることが困難であった。

作業者がトルクレンチを用い締付トルクまで締め付けを行ってから、一度ソケットを取り外し、締結部材の状態を目視で確認しつつ増し締めを行っている。しかし、そのような行為を行うと、作業時間が長くなってトランスミッションの製造コストが増加してしまうとともに、最終的な軸受の締め付けトルクの確認及び記録が困難になるため、トランスミッションの品質を向上させることが難しくなる。

特開２００３−２９４０４４号公報

本発明の目的は、ベアリングナット及び菊ワッシャーからなる締結部材を用いた固定作業において、ベアリングナットの凹部と菊ナットの凸部との位相を、目視で確認することなく正確に合わせることができる締結装置を提供することにある。

上記の目的を達成する本発明の締結装置は、外周にｍ個の凹部を有するベアリングナットと、前記凹部と係合可能な凸部を外周にｎ個有する菊ワッシャーとからなる締結部材を、前記締結部材を覆うソケットを介して前記ベアリングナットを軸状体の雄ネジ部に締め付けることで、前記軸状体に部材を固定する締結装置において、ａ×ｂ＝ｍ×ｎの関係を満たす自然数ａ及びｂを選択し、前記ソケットに、前記軸状体と同軸の仮想円に外接するａ本の直線状の貫通溝が周方向に等間隔で形成された中空円盤体を一体として取り付けるとともに、発光部から受光部へ至る光路が前記仮想円に外接するｂ台のレーザーセンサを、前記中空円盤体の外部に周方向に等間隔で固定し、前記軸状体に対する前記菊ワッシャーの移動を規制する移動規制手段を設けたことを特徴とするものである。

本発明の締結装置によれば、ベアリングナットとともに回転する中空円盤体に形成された複数本の貫通溝と、ベアリングナットに対して固定された複数台のレーザーセンサとの組み合わせにより、凹部と凸部の位相が合う基準を周方向に設けるようにしたので、ベアリングナット及び菊ワッシャーからなる締結部材を用いた固定作業において、ベアリングナットの凹部と菊ワッシャーの凸部の位相を、目視で確認することなく正確に合わせることができる。

本発明の実施形態からなる締結装置の側面からの一部断面図である。ベアリングナットの例を示す平面図である。菊ワッシャーの例を示す平面図である。中空円盤体の例を示す平面図である。図１に示すＸ−Ｘ断面の矢視図である。環状体の例を示す断面図である。図７に示すＹ部の拡大断面図である。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態からなる締結装置を示す。

この締結装置は、ナットランナー１の駆動軸２に着脱可能に接続された筒状のソケット３を、ベアリングナット４及び菊ワッシャー５からなる締結部材６におけるベアリングナット４に外嵌させてトランスミッションの回転軸７に形成された雄ネジ部に締め付けることで、その回転軸７に軸受８を固定するものである。

ナットランナー１は、モーター又はアクチュエータを駆動源とし、駆動軸２を制御する制御装置９と、駆動軸２に加わるトルクを検出するトルク計１０とを備えている。トルク計１０の検出値は、制御装置９に記録されるようになっている。

ベアリングナット４の外周には、図２に示すように、周方向に等間隔でｍ個（この例では４個）の矩形状の凹部１１が形成されている。また、菊ワッシャー５の外周には、図３に示すように、ベアリングナット４の凹部１１に係合可能な矩形状の凸部１２が、周方向に等間隔でｎ個（この例では１７個）が形成されている。それらのｎ個の凸部１２は、軸方向に向けて跳ね上げられている。

これらのベアリングナット４の凹部１１のうちの少なくとも１個と、菊ワッシャー５の凸部１２のうちの少なくとも１個とは、ベアリングナット４が菊ワッシャー５に対して１回転すると、ｍ×ｎ回（この例では６８回）だけ位相が合う関係にある。

締め付け後においてベアリングナット４の凹部１１と位相が合った菊ワッシャー５の凸部１２を人力で折り曲げて、その凹部１１に係合させることで、最終的な固定が行われるようになっている。

なお、ベアリングナット４の凹部１１の個数ｍと、菊ワッシャー５の凸部１２の個数ｎとは、特に限定するものではないが、一般的には、ｍ≠ｎかつ奇偶が異なる自然数が用いられる。

このような締結装置において、ソケット３の上面には、内孔を駆動軸２が貫通する中空円盤体１３が、ソケット３と一体となるように取り付けられている。この中空円盤体１３の表面には、図４に示すように、回転軸７と同軸の仮想円１４に外接するａ本（この例では１７本）の直線状の貫通溝１５が、周方向に等間隔で形成されている。この貫通溝１５の両端は、中空円盤体１３の外部に開口している。なお、仮想円１４の大きさは、中空円盤体１３内に位置するものであれば、特に限定するものではない。

また、図５に示すように、中空円盤体１３の外部には、発光部１６Ａから受光部１６Ｂへ至る光路１７が、上記の仮想円１４に外接するｂ台（この例では４台）のレーザーセンサ１６が、周方向に等間隔で配置されている。これらのｂ台のレーザーセンサ１６は、ソケット３及び中空円盤体１３の回転に拘わらず常に定位置となるように、締結装置の架台１８に立設された支持柱１９上に固定されている。ｂ台のレーザーセンサ１６の受光部１６Ｂは、制御装置９に信号線２０を通じてそれぞれ接続されている。

なお、ａ及びｂは、ａ×ｂ＝ｍ×ｎの関係を満たす自然数であり、上記の例のように、ａ＝ｎかつｂ＝ｍの組み合わせに限定されるものではない。

これらの中空円盤体１３のａ本の貫通溝１５と、ｂ台のレーザーセンサ１６との組み合わせにより、ソケット３が外嵌するベアリングナット４を基準として、周方向にｍ×ｎ（この例では６８）だけ等分割された基準が設けられることになる。

更に、回転軸７に対する菊ワッシャー５の移動を規制する移動規制手段である環状体２１が、締結装置の架台１８に固定されている。この環状体２１の下部には、図６に示すように、菊ワッシャー５に向けて突出する突出部２１ａが形成されている。その突出部２１ａの内周には、図７に示すように、菊ワッシャー５の凸部１２の外縁に当接して、その凸部１２をベアリングナット４とは逆の軸方向（図１における下方）へ押圧する水平面２２と、その凸部１２を径方向内側へ押圧する垂直面２３とが、それぞれ形成されている。

このような締結装置における制御装置９の制御内容を以下に説明する。

まず、制御装置９は、ソケット３に接続するナットランナー１の駆動軸２を、トルク計１０の検出値が予め設定された目標値（例えば、１００〜３００Ｎｍ）になるまで、予め設定された回転速度（例えば、２０〜３０ｒｐｍ）で回転させて、ベアリングナット４を回転軸７に形成された雄ネジ部に締め付ける。

次に、ナットランナー１の駆動軸２を、より低い回転速度（例えば、１〜１０ｒｐｍ）で回転させる。このとき、菊ワッシャー５は、環状体２１により回転軸７に対する移動が規制されているため、回転しているベアリングナット４の凹部１１に対して、凸部１２は常に同じ位置に固定されている。

そして、ｂ台のレーザーセンサ１６のうちのいずれか１台の受光部１６Ｂが、中空円盤体１３の貫通溝１５内を通過したレーザー光を検出したときに駆動軸２の回転を停止させるとともに、そのときのトルク計１０の検出値を記録する。

このようにすることで、ベアリングナット４が菊ワッシャー５に対して、凹部１１が凸部１２に係合する最小の角度まで正確に回転するので、ベアリングナット４の凹部１１と菊ナットの凸部１２の位相を、目視で確認することなく正確に合わせることができるのである。

また、ソケット３を取り外すことなくナットランナー１のみを用いて、ベアリングナット４及び菊ワッシャー５からなる締結部材６の位相合わせのためのトルクの増加量を最小にして過剰な増し締めを抑制しつつ、回転軸７に軸受８を最終的に固定する最終トルク値が得られるので、トランスミッションの製造コストの低減と品質向上とに資することが可能となる。

上記の実施形態においては、中空円盤体１３の貫通溝１５の溝幅と、レーザーセンサ１６の発光部１６Ａが発光するレーザー光のスポット径とを同じにすることが望ましい。そのようにすることで、レーザー光が貫通溝１５内で乱反射することがなくなるので、受光部１６Ｂにおけるレーザー光の検出精度が高くなって、ベアリングナット４の凹部１１と菊ナットの凸部１２の位相を、より正確に合わせることができる。

なお、上記の実施形態においては、貫通溝１５の本数ａと、レーザーセンサ１６の台数ｂとを入れ替えることも可能である。

本発明の締結装置の適用対象は、トランスミッションの回転軸７及び軸受８に限るものではなく、他の軸状体及び部材の組み合わせであっても良い。

３ソケット
４ベアリングナット
５菊ワッシャー
６締結部材
７回転軸
８軸受
９制御装置
１１凹部
１２凸部
１３中空円盤体
１４仮想円
１５貫通溝
１６レーザーセンサ
１６Ａ発光部
１６Ｂ受光部
１７光路
２１環状体
２２水平面
２３垂直面

Claims

外周にｍ個の凹部を有するベアリングナットと、前記凹部と係合可能な凸部を外周にｎ個有する菊ワッシャーとからなる締結部材を、前記締結部材を覆うソケットを介して前記ベアリングナットを軸状体の雄ネジ部に締め付けることで、前記軸状体に部材を固定する締結装置において、
ａ×ｂ＝ｍ×ｎの関係を満たす自然数ａ及びｂを選択し、
前記ソケットに、前記軸状体と同軸の仮想円に外接するａ本の直線状の貫通溝が周方向に等間隔で形成された中空円盤体を一体として取り付けるとともに、発光部から受光部へ至る光路が前記仮想円に外接するｂ台のレーザーセンサを、前記中空円盤体の外部に周方向に等間隔で固定し、
前記軸状体に対する前記菊ワッシャーの移動を規制する移動規制手段を設けたことを特徴とする締結装置。
前記ａが前記ｎと等しく、かつ前記ｂが前記ｍと等しい請求項１に記載の締結装置。
前記移動規制手段が、前記ｎ個の凸部の外縁を前記ベアリングナットが存在する方向とは逆の軸方向へ押圧する第１押圧面と、該ｎ個の凸部の外縁を径方向内側へ押圧する第２押圧面とを内周に有する該軸状体の外部に固定された環状体である請求項１又は２に記載の締結装置。
前記貫通溝の溝幅と、前記発光部が発光するレーザー光のスポット径とが同一である請求項１〜３のいずれか１項に記載の締結装置。
前記ソケットを回転駆動する駆動軸の動作を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、前記駆動軸に加わるトルクが予め設定された目標値になるまで予め設定された回転速度で回転させた後に、前記回転速度よりも低い回転速度で該駆動軸を回転させ、前記ｂ台のレーザーセンサのうちのいずれか１台の前記受光部がレーザー光を検出したときに該駆動軸を停止させる制御を行う請求項１〜４のいずれか１項に記載の締結装置。