JP6790988B2 - デファレンシャルギヤ組み付け方法 - Google Patents

Description

本発明は、デファレンシャルケースが分割型である場合のデファレンシャルギヤの組み付け方法に関する。

左右の車輪の回転速度差を吸収するデファレンシャルユニットには、主にデファレンシャルケースと、デファレンシャルケースとともに回転（公転）する一対のピニオンギヤと、ピニオンギヤに噛み合う一対のサイドギアで構成されている。またデファレンシャルユニットには、車両の直進安定性向上を目的として、デファレンシャルケースとピニオンギヤの間に皿バネを備えたものが用いられる場合がある。

従来、このような分野の技術として、特開２０１１−２１２７８３号公報がある。この公報に記載されたデファレンシャルギヤの組み付け方法は、組付対象が一体式デファレンシャルケースである場合の組み付け方法である。具体的には、デファレンシャルケースの窓部（開口部）よりサイドギアを１式組み付け、その後、ダミーシャフトを用いてワッシャ及びピニオンギヤを本組付位置から９０°位相がずれた位置でセットする。その後、ダミーシャフトを収縮させ、サイドギアを駆動することで、ワッシャとピニオンギヤを本組付位置まで回転させ、ダミーシャフトを製品シャフトと入れ替えることで、組み付けを実行する。

特開２０１１−２１２７８３号公報

前述した従来のデファレンシャルギヤ組み付け方法は、ケースが一体式である場合に有効な組み付け方法であって、サイドギアとデファレンシャルケースの間に皿バネによる与圧を掛けることに起因して、手作業による組み付けができないために活用されていた。しかしながら、デファレンシャルケースを薄肉化するために分割型にする場合には、内部ギアの組み付けが直接手作業でできるスペースが確保できる優位点があるが、サイドギアの皿バネがあるためにシャフトを手作業で組み付けられず、従来の方法で組付を実施する場合には、ダミーシャフトの利用や事前組付を実施する必要がある。そのため、デファレンシャルケースを分割型にする優位性をうまく生かすことができなかった。
本発明は、組み付けにかかる作業を効率化したデファレンシャルギヤ組み付け方法を提供するものである。

本発明にかかるデファレンシャルギヤ組み付け方法は、シャフト部の先端部においてサイドギアのスプラインと係合可能な組付治具と、スプラインが形成されたガイドシャフトと、前記組付治具に係合し、組付治具を所定ピッチ回転操作する第１のレバーと、前記ガイドシャフトに係合する台形ネジと、前記台形ネジを回転操作する第２のレバーと、を有し、皿バネとワッシャとサイドギアをデフケースにセットする際に、前記ガイドシャフトのスプラインに前記サイドギアの内径のスプラインを合わせる工程と、前記第１のレバーの操作により、前記組付治具を所定ピッチだけ回転させ、前記サイドギアのスプラインと前記組付治具のスプラインの山同士を同位相にする工程と、前記第２のレバーの操作により前記台形ネジを回転させることにより、前記ガイドシャフトをシャフト軸方向に動作させるとともに、前記組付治具を前記シャフト部の軸方向に動作させて前記皿バネを収縮した状態にする工程と、前記皿バネが収縮した状態で、ピニオンギヤ、ピニオンワッシャ、ピニオンシャフトを組み付ける工程と、を備える。
これにより、組付治具によりサイドギア内径のスプラインを活用することで作業スペースを有効活用するとともに、ガイドシャフト、台形ネジ、第１のレバー、第２のレバーにより皿バネからの荷重を抑制しながら手作業で簡単に組み付けを実行することができる。

これにより、デファレンシャルギヤの組み付けにかかる作業を効率化することができる。

実施の形態１にかかるデファレンシャルギヤ組み付け装置の概観を示す図である。 実施の形態１にかかるワークを示す図である。 実施の形態１にかかるワークが取り付けられたデファレンシャルギヤ組み付け装置の断面を示す図である。 実施の形態１にかかるデファレンシャルギヤ組み付け装置をＡ視した状態を示す図である。 実施の形態１にかかるデファレンシャルギヤ組み付け装置を用いた組み付け動作フローを示す図である。 実施の形態２にかかるデファレンシャルギヤ組み付け装置にからくり機構を追加した状態を示す断面図である。 実施の形態２にかかるデファレンシャルギヤ組み付け装置及びからくり機構をＢ視した状態を示す図である。 実施の形態２にかかるからくり機構を用いた組み付け動作フローを示す図である。

実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１に示すように、デファレンシャルギヤ組み付け装置１は、台座１１と、ワークＷに配置されたサイドギア内径にシャフト部１２ａ（図３参照）が挿入される組付治具１２と、組付治具１２のシャフト部１２ａに対して略平行に配置されるガイドシャフト１３と、組付治具１２に連結する第１のレバー１４と、ガイドシャフト１３と係合する台形ネジ１５と、台形ネジ１５を回転させる第２のレバー１６と、を備える。なお図３は、図１に示したデファレンシャルギヤ組み付け装置１の断面図であるとともに、発明の理解を容易にするため、第１のレバー１４を図中に判りやすく示したものである。

ここで図２に示すように、ワークＷとして分割デファレンシャルケースが用いられている。ここで、デファレンシャルギヤ組み付け装置１では、分割されたデファレンシャルケースのうち、ピニオンギヤ、ピニオンワッシャおよびピニオンシャフト等を配置することが可能であるＲＨ側を、ワークＷとして扱う。

図３に示すように、台座１１にはワークＷが固定されている。以下では、台座１１は水平面上に載置されているとともに、分割されたデファレンシャルケースであるワークＷは、リングギアの位置が上方となる状態で固定されているものとして説明する。したがってワークＷは、下方から上下方向に延在するシャフトが挿入可能な状態で、台座１１上に載置されている。

ここで、ワークＷのデファレンシャルケース２１内には、サイドギア２２と、皿バネ２３と、ワッシャ２４が配置される。なおワークＷがデファレンシャルギヤ組み付け装置１に設けられた状態において、サイドギア２２は、デファレンシャルケース２１に対して、皿バネ２３とワッシャ２４を上下方向に挟むように配置される。すなわち、サイドギア２２を下降させる力が加わった際には、皿バネ２３が収縮し、その収縮分だけサイドギア２２は下降可能である。

また、サイドギア２２にはシャフトを挿入するための孔が形成されている。孔を形成している壁部には、周方向に沿って連続する凹凸状のスプラインが形成されている。

台座１１には、上下方向に組付治具１２及びガイドシャフト１３が貫通する孔が形成されている。なお、台座１１の一部が水平方向に動作可能であり、組付治具１２やガイドシャフト１３の位置を調整可能であってもよい。

組付治具１２は、上下方向に延在するシャフト部１２ａと、シャフト部１２ａの上方端部に設けられワークＷ内に配置される第１の先端部１２ｂと、台座１１の下方に配置され第１のレバー１４と係合する第２の先端部１２ｃを備える。

シャフト部１２ａは、台座１１の孔を貫通するように配置されているとともに、第１の先端部１２ｂがワークＷのサイドギア２２より僅かに上方に配置されるように設けられている。

第１の先端部１２ｂは、シャフト部１２ａに比べて大径に形成されている。なお、第１の先端部１２ｂの径は、ガイドシャフト１３の外径と略同一である。第１の先端部１２ｂの外周には周方向に連続する凹凸状のスプラインが形成されており、サイドギア２２の孔内に組付治具１２が挿入された状態では、第１の先端部１２ｂの外径に設けられたスプラインと、サイドギア２２の孔のスプラインが係合する。なお、後述するように第１のレバー１４の操作により、第１の先端部１２ｂのスプラインとサイドギア２２のスプラインが係合可能な状態（図４（ａ）参照）から、第１の先端部１２ｂを所定ピッチ分（以下では、所定ピッチとして半ピッチ分）だけ回転させてずらした状態（図４（ｂ）参照）であって、すなわち、サイドギア２２のスプラインと組付治具１２のスプラインの山同士を同位相にした場合には、第１の先端部１２ｂのスプラインとサイドギアの孔の内径のスプラインを近づけると、互いの山同士が当接する。

また例えば、組付治具１２は二重構造であり、第２の先端部１２ｃに係合した第１のレバー１４を操作することにより、シャフト部１２ａを回転させることなく、第１の先端部１２ｂを回転させることができる。第１の先端部１２ｂは、シャフト部１２ａの中心軸を回転軸中心として回転を行う。

ガイドシャフト１３は、組付治具１２のシャフト部１２ａの外径を囲むように配置されたシャフトである。言い換えると、ガイドシャフト１３は上下に伸びた円筒状であり、内径に組付治具１２のシャフト部１２ａが配置されている。ガイドシャフト１３は、組付治具１２と連結されており、ガイドシャフト１３を下降させた場合には、ガイドシャフト１３とともに組付治具１２が下降する。またガイドシャフト１３の外径には、台形ネジ１５が連結している。また、ガイドシャフト１３の上端部近傍の外周側には、周方向に連続する凹凸状のスプラインが形成されており、サイドギア２２の孔のスプラインが係合する。

第１のレバー１４は、台座１１の下方に設けられており、組付治具１２の第２の先端部１２ｃに連結している。例えば第１のレバー１４は、一端部が第２の先端部１２ｃに連結され、水平方向に延びるレバーである。作業者は、第１のレバー１４を操作することにより、組付治具１２の第１の先端部１２ｂのスプラインを半ピッチ分だけ回転させることができる。

台形ネジ１５は、上下方向に貫通するように設けられた孔の内径が、ガイドシャフト１３の外径部と係合した略円錐台状のネジである。台形ネジ１５は、上方が小径であり、下方が大径となるように配置されている。より具体的には、台形ネジ１５は、下方の大径となっている箇所が台座１１上に載置された状態であり、上方の小径箇所は、ワークＷの下端のシャフトの挿入口から挿入されている。台形ネジ１５は、第２のレバー１６の操作に応じて、ガイドシャフト１３の周囲を回転駆動する。なお、台形ネジ１５が回転駆動することで、ガイドシャフト１３を上下動させることができる。また、ガイドシャフト１３の上下動に同期して、組付治具１２は上下動を行う。言い換えると、台形ネジ１５の操作により、ガイドシャフト１３をシャフト軸方向に動作させるとともに、組付治具１２をシャフト部１２ａの軸方向に動作させる。

第２のレバー１６は、台形ネジ１５に連結している。作業者は、第２のレバー１６を操作することにより、台形ネジ１５を回転操作できる。作業者は、台形ネジを回転操作することにより、ガイドシャフト１３及び組付治具１２を上下動させることができる。

次に、デファレンシャルギヤ組み付け装置１を用いて、ワークＷの組み付けを行う方法について、図５を用いて説明する。

デファレンシャルギヤ組み付け装置１に対して、ワークＷをセットする（ステップＳ１）。すなわち、分割されたデファレンシャルケースを、台座１１上にセットする。

ワークＷに、皿バネ２３、ワッシャ２４をセットするとともに、サイドギア２２をセットする（ステップＳ２）。その際、組付治具１２およびガイドシャフト１３の上端部は、サイドギア２２に設けられた孔に挿入し、ガイドシャフト１３のスプラインと、サイドギア２２内径のスプラインが合致した状態でセットされる。なおこのとき、組付治具１２の第１の先端部１２ｂのスプラインが形成されている箇所の下端は、サイドギア２２の孔のスプラインが形成されている箇所の上端より上方に配置される。

作業者は、第１のレバー１４を操作する（ステップＳ３）。これにより、図４（ｂ）に示すように、組付治具１２の第１の先端部１２ｂのスプラインと、サイドギア２２の内径のスプラインの山同士が同位相となるように、組付治具１２の第１の先端部１２ｂが半ピッチ分だけ回転する。

作業者は、第２のレバー１６を操作する（ステップＳ４）。これにより、台形ネジ１５が回転し、台形ネジ１５に対して係合しているガイドシャフト１３に下降する力が加わり、ガイドシャフト１３と組付治具１２は連結しているため、ガイドシャフト１３と組付治具１２が夫々下降する。このとき、組付治具１２の第１の先端部１２ｂのスプラインの下部が、サイドギア２２内径のスプラインの上部に当接し、サイドギア２２を押下する。これにより、ワークＷ内において、皿バネ２３がサイドギア２２により押下され、収縮した状態になる。

皿バネ２３が収縮するとともに、サイドギア２２が下降した状態となったワークＷにおいて、作業者は、ピニオンギヤ、ピニオンワッシャ、およびピニオンシャフト（図示せず）の組付を実施する（ステップＳ５）。このとき、サイドギア２２が下降し、皿バネ２３が収縮した状態であるので、作業者による作業が容易である。

組付の実行後、サイドギア２２が下降した状態を解除する（ステップＳ６）。例えば、第１のレバー１４と第２のレバー１６について、サイドギア２２を下降させるために行った動作を、逆の手順で行い、皿バネ２３を収縮状態から解除し、組み付けを終了する。より具体的には、作業者は第２のレバー１６について、ステップＳ４とは逆回転の操作し、ガイドシャフトと組付治具１２を上昇させる。その後、作業者は、第１のレバー１４をステップＳ３とは逆方向に操作し、サイドギア２２の内径のスプラインと、組付治具１２の第１の先端部１２ｂのスプラインの位置を合わせ、組付治具１２をサイドギア２２の内径から引き抜き可能な状態として、ワークＷをデファレンシャルギヤ組み付け装置１から引き抜く。

これにより、サイドギア２２の下方へ引き込むとともに皿バネ２３を収縮させることを、サイドギア２２のスプラインを活用して実行できる。そのため、デファレンシャルケース２１内部の作業スペースを大きく確保できることから、組み付けの作業性に優れ、作業時間短縮による製造コストの低減に寄与できる。また、動力シリンダーなどの動力部を一切用いずに皿バネ２３を収縮させた状態にして組み付け作業が可能となるため、余計な設備費用がかからず、設備投資の大幅な削減によるコストダウンを見込むことができる。さらに、組付治具１２やガイドシャフト１３、台座１１等を交換することにより、製品サイズの異なる分割デファレンシャルケースを用いたデファレンシャルギヤの組み付けが可能となる。

なお、第１のレバー１４や第２のレバー１６などの動作部を動作させるためにモーター等の動力を追加して、作業者による手作業ではなく、自動化することが可能である。

実施の形態２
図６に示すように、デファレンシャルギヤ組み付け装置１にからくり機構２を追加し、からくり機構２によりデファレンシャルギヤ組み付け装置１を動作させる仕組みについて説明する。

からくり機構２は、デファレンシャルギヤ組み付け装置１に対して略水平方向に隣接するように配置されている。からくり機構２は、上下方向に延在する回転軸３１と、ハンドル３２と、回転軸３１に連結された第１の平歯車３３と、台形ネジ１５に連結された第２の平歯車３４と、第１の平歯車３３と第２の平歯車３４の間に配置された第３の平歯車３５と、回転軸３１の下端に設けられた半ピッチずらし治具３６と、を備える。なお、からくり機構２は、実施の形態１に示した第２のレバー１６に代えて、第３の平歯車３５により台形ネジ１５を回転させるとともに、半ピッチずらし治具３６によって第１のレバー１４を操作するものである。

ハンドル３２は、回転軸３１の上端部に設けられており、作業者により回転させることが可能である。ハンドル３２を回転させることにより、第１の平歯車３３と、半ピッチずらし治具３６が回転する。

第１の平歯車３３は、円盤状の歯車であり、外径側に周方向に連続する複数の歯が形成されている。また第１の平歯車３３は、半ピッチずらし治具３６より上方に配置されている。第１の平歯車３３の中心には、回転軸３１が貫通する孔が形成されている。したがって、作業者がハンドル３２を回転操作することにより、回転軸３１が回転することで、回転軸３１を回転中心とした回転を行う。第１の平歯車３３は、第３の平歯車３５と係合している。

第２の平歯車３４は、上下方向に回転軸を有する円盤状の歯車であり、台形ネジ１５に連結されている。第２の平歯車３４は、第１の平歯車３３の回転が、第３の平歯車３５を介して伝達することで回転する。これにより第２の平歯車３４は、ガイドシャフト１３周りにおいて台形ネジ１５を回転させる回転力を与える。

第３の平歯車３５は、上下方向に回転軸を有する円盤状の歯車であり、第１の平歯車３３及び第２の平歯車３４と連結している。第３の平歯車３５は、第１の平歯車３３の回転力を、第２の平歯車３４に伝達する。

図７に示すように、半ピッチずらし治具３６は、上下面が平面である略円盤状であり、外周側の一部に切り欠き３６ａが形成されたカムである。例えば、切り欠き３６ａがデファレンシャルギヤ組み付け装置１の組付治具１２のシャフト部１２ａに最も近接するように、半ピッチずらし治具３６の回転が調整された状態において、切り欠き３６ａには第１のレバー１４の先端部が挿入される。半ピッチずらし治具３６は、ハンドル３２の操作による回転軸３１の回転に応じて回転することで、第１のレバー１４の位置を動かしながら、第１のレバー１４の先端部を切り欠き３６ａから外すように動作する。

次に、からくり機構２を用いたデファレンシャルギヤ組み付け装置１の動作について、図８を用いて説明する。

図６に示すように、デファレンシャルギヤ組み付け装置１に対して、ワークＷをセットする（ステップＳ１１）。すなわち、分割されたデファレンシャルケースを、台座１１上にセットする。

ワークＷに、皿バネ２３、ワッシャ２４をセットするとともに、サイドギア２２をセットする（ステップＳ１２）。その際、組付治具１２およびガイドシャフト１３の上端部は、サイドギア２２に設けられた孔に挿入され、ガイドシャフト１３のスプラインと、サイドギア２２内径のスプラインが合致した状態でセットされる。なおこのとき、組付治具１２の第１の先端部１２ｂのスプラインが形成されている箇所の下端は、サイドギア２２の内径のスプラインが形成されている箇所の上端よりも、上方に配置される。

作業者は、ハンドル３２を回転操作する（ステップＳ１３）。これにより、半ピッチずらし治具３６が回転して、第１のレバー１４が偏心動作する。これにより、第１のレバー１４に連結している組付治具１２の第１の先端部１２ｂについて、半ピッチずれが実行された状態になる。

作業者は、さらにハンドル３２を回転させる（ステップＳ１４）。このハンドル３２の回転に伴い、第１の平歯車３３の回転し、第３の平歯車３５を介して、第２の平歯車３４が回転する。ここで、第２の平歯車３４が回転することで、台形ネジ１５が回転し、組付治具１２とガイドシャフト１３が下降して、皿バネ２３を収縮させるとともにサイドギア２２を下降させる。

なお、第１の平歯車３３を回すためにハンドル３２を回転させる際に、半ピッチずらし治具３６では、第１のレバー１４が偏心した状態を保つことができる。したがって、ハンドル３２により第１の平歯車３３を回転させる際にも、組付治具１２の第１の先端部１２ｂのスプラインの下部側により、サイドギア２２の内径のスプラインの上部が当接した状態となる。

ワークＷ内において、皿バネ２３が収縮するとともに、サイドギア２２が下降した状態であるため、作業者は、ピニオンギヤ、ピニオンワッシャ、およびピニオンシャフトの組付を実施する（ステップＳ１５）。

作業者は、ハンドル３２を逆回転させ、組付治具１２及びガイドシャフト１３が下降した状態を解除する（ステップS１６）。

これにより、作業者はからくり機構２のハンドル３２の回転操作のみにより、組付治具１２を半ピッチずらす動作と、台形ネジ１５を回転させて組付治具１２およびガイドシャフト１３を下降させる動作と、を同時に実行することができる。したがって、作業数を短縮することができるため、人件費を削減することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１ デファレンシャルギヤ組み付け装置
２ からくり機構
１１ 台座
１２ 組付治具
１２ａ シャフト部
１２ｂ 第１の先端部
１２ｃ 第２の先端部
１３ ガイドシャフト
１４ 第１のレバー
１５ 台形ネジ
１６ 第２のレバー
２１ デファレンシャルケース（デフケース）
２２ サイドギア
２３ 皿バネ
２４ ワッシャ
３１ 回転軸
３２ ハンドル
３３ 第１の平歯車
３４ 第２の平歯車
３５ 第３の平歯車
３６ 半ピッチずらし治具

Claims (1)

1. シャフト部の先端部においてサイドギアのスプラインと係合可能な組付治具と、
   スプラインが形成されたガイドシャフトと、
   前記組付治具に係合し、組付治具を所定ピッチ回転操作する第１のレバーと、
   前記ガイドシャフトに係合する台形ネジと、
   前記台形ネジを回転操作する第２のレバーと、を有し、
   皿バネとワッシャとサイドギアをデフケースにセットする際に、前記ガイドシャフトのスプラインに前記サイドギアの内径のスプラインを合わせる工程と、
   前記第１のレバーの操作により、前記組付治具を所定ピッチだけ回転させ、前記サイドギアのスプラインと前記組付治具のスプラインの山同士を同位相にする工程と、
   前記第２のレバーの操作により前記台形ネジを回転させることにより、前記ガイドシャフトをシャフト軸方向に動作させるとともに、前記組付治具を前記シャフト部の軸方向に動作させて前記皿バネを収縮した状態にする工程と、
   前記皿バネが収縮した状態で、ピニオンギヤ、ピニオンワッシャ、ピニオンシャフトを組み付ける工程と、を備える、
   デファレンシャルギヤ組み付け方法。

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