JP4628376B2

JP4628376B2 - 圧入装置

Info

Publication number: JP4628376B2
Application number: JP2007011176A
Authority: JP
Inventors: 慎一吉尾
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2007-01-22
Filing date: 2007-01-22
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2027-01-22
Also published as: JP2008173742A

Description

本発明は軸部材に対してこれに噛み合った状態で圧入される被圧入部材をばね力に抗して圧入する圧入装置に関する。

車両用のベルト式無段変速機は、入力側のプライマリプーリと出力側のセカンダリプーリとを有しており、プーリの溝幅を変化させてベルトのプーリに対する巻き付け径を変化させることによって変速比を無段階に調整することができる。プライマリプーリとセカンダリプーリは、それぞれ固定プーリが一体に設けられた軸部材としてのプーリシャフトと、プーリシャフトに軸方向に移動自在に装着される可動プーリとを有している。プーリシャフトにはさらに可動プーリに設けられたシリンダ部とにより油室を形成する筒形のピストン部材と、環状の歯車部材と、軸受部材とが装着されることになる。

このように軸部材とこれに対して組み付けられる複数の部材からなる軸組立製品を組み立てるには、軸部材の外周面に形成されたスプラインと歯車部材の内周面に形成されたスプラインとの噛み合い位相を合わせる必要がある。軸部材であるドライブシャフトとこれに形成されたセレーションに噛み合わせて等速継手の内輪部材とを圧入するようにした圧入装置が特許文献１に記載されている。
特開２００４−２７６１３５号公報

上記公報に記載されるように、ドライブシャフトと内輪部材とを噛み合い部の位相を合わせて圧入する場合には、内輪部材とドライブシャフトとの間にはこれらを相互に離反させる方向にはばね力が加えられていないので、ドライブシャフトを回転させることによってドライブシャフトのセレーションと内輪部材のセレーションとを容易に噛み合わせることができる。

しかしながら、無段変速機のプーリシャフトのように、ピストン部材と可動プーリとの間に圧縮コイルばねが装着されている場合には、コイルばねを収縮させながらばね力に抗して歯車部材と軸受部材等の被圧入部材とを圧入する必要がある。このため、従来、この圧入を自動的に行うには、ロードセルが設けられたプレス機を用い、被圧入部材を軸部材にプレス機により挿入して軸部材と被圧入部材の突き当て位置を検出し、突き当て位置を保持した状態でスプラインの噛み合わせを行っている。突き当て位置となったことを検出する方式としては、ロードセル以外にサーボプレス機を用いて負荷を検出する方式もある。しかしながら、これらの方式では、負荷検出後の制御系のタイムラグのために軸部材等にキズを付けたり、押し付け力が不足してスプラインを噛み合わせることができないという問題点がある。さらに、センサの信頼性も完全ではなく、最悪の場合には、軸部材や被圧入部材のみならず圧入装置の損傷を引き起こしてしまうという可能性がある。

本発明の目的は、軸部材に噛み合った状態で圧入される被圧入部材をばね力に抗して圧入する圧入装置を提供することにある。

本発明の圧入装置は、噛合い部を有する軸部材にばね部材を装着した状態のもとで前記噛合い部に環状部材を噛み合わせて前記ばね部材のばね力に抗して前記軸部材にその先端側から前記環状部材を圧入する圧入装置であって、前記軸部材を基端部で支持する支持台と、前記支持台に対して接近離反移動自在のプレスヘッドに取り付けられ、前記環状部材の圧入端面に当接する環状圧入面を有する圧入部材と、前記圧入部材の外側に前記圧入部材に対して相対的に軸方向に移動自在に配置され、前記環状部材に前記圧入端面より径方向外側に設けられた予圧端面に当接する環状予圧面を有する予圧部材と、前記プレスヘッドと前記予圧部材との間に装着され、前記予圧部材が前記環状部材を圧入開始位置まで移動させるときに、前記プレスヘッドの前記支持台に向かう推力を前記環状部材に伝達する予圧ばねと、前記環状部材が前記圧入開始位置まで移動した状態のもとで、前記予圧部材と前記支持台とのいずれか一方を回転して前記軸部材と前記環状部材との噛み合い位相を合わせる回転手段とを有し、前記噛み合い位相が合わされた状態のもとで前記プレスヘッドにより前記圧入部材を介して前記環状部材を前記軸部材に圧入することを特徴とする。

本発明の圧入装置において、前記支持台は基台に回転自在に装着される回転台を有し、前記回転手段は前記回転台を回転駆動する操作部材であることを特徴とする。

本発明の圧入装置において、前記軸部材はプーリシャフトであり、前記環状部材は歯車部材であり、前記プーリシャフトに前記ばね部材、ピストン部材、前記歯車部材および軸受部材を被圧入部材として組み付けた状態のもとで前記予圧部材により前記歯車部材を圧入開始位置まで移動させ、前記軸受部材を介して前記歯車部材を圧入することを特徴とする。

本発明の圧入装置において、前記支持台に前記プーリシャフトの固定プーリの端面に形成された係合孔に係合する係合突起を設け、前記予圧部材に前記歯車部材の外周面に形成された歯部相互間の歯溝に入り込む方向のばね力を加えられる係合レバーを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、軸部材に組み込まれる被圧入部材に圧入力を加えるプレスヘッドには、プレスヘッドの推力を直接被圧入部材である環状部材に伝達する圧入部材と、圧入部材の外側に配置されて予圧ばねによりばね力が加えられた予圧部材とを有しているので、プレスヘッドを支持台に向けて前進させると予圧ばねを介して環状部材は圧入開始位置まで移動され、この状態のもとで噛み合い部の位相合わせを行うことができ、位相合わせが完了した後にプレスヘッドを駆動することにより、プレスヘッドの推力を直接環状部材に伝達して確実に圧入操作を行うことができる。このように、プレスヘッドにより環状部材に加えられる荷重ないし推力をセンサにより検出することが不要となり、圧入時に被圧入部材にばね力が加わるような環状部材を簡単な構造の圧入装置により確実に圧入することができる。圧入装置の構造が簡単になるので、作動不良の発生が低減されて組立不良の発生が防止され、軸組立製品の製造歩留まりを向上させることができる。

軸部材を車両用の無段変速機のプーリシャフトとし、これに対してばね部材、ピストン部材、歯車部材および軸受部材を被圧入部材として仮組立した状態のもとで、確実にプーリの組立を行うことができ、プーリの組立生産能率を高めることができる。

支持台にプーリシャフトの固定プーリの端面に形成された係合孔に係合する係合突起を設けると共に、予圧部材に歯車部材の外周面に形成された歯部相互間の歯溝に入り込む方向のばね力が加えられる係合レバーを備えたので、支持台にプーリシャフトを固定すると共に、予圧部材に歯車部材を固定することが可能となり、予圧から圧入に移行する際に、プーリシャフトと歯車部材との供回りを防止して、プーリシャフトに対し歯車部材を、または、歯車部材に対しプーリシャフトを的確に回転させることができ、容易且つ確実に位相合せを行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は車両用のベルト式無段変速機の一例を示す概略図であり、この無段変速機はエンジン１のクランク軸２の回転がトルクコンバータ３と前後進切換機構４とを介して伝達される入力側のプライマリプーリ５と、これと平行な出力側のセカンダリプーリ６とを有している。プライマリプーリ５は、固定シーブつまり固定プーリ７ａが一体に設けられたプーリシャフト７と、これに対して軸方向に摺動自在に装着される可動シーブつまり可動プーリ８とを有している。セカンダリプーリ６は、固定プーリ９ａが一体に設けられたプーリシャフト９と、これに対して軸方向に摺動自在に装着される可動プーリ１０とを有している。両方のプーリ５、６にはベルト１１が掛け渡されており、両方のプーリ５，６の溝幅を変化させてプーリに対するベルト１１の巻き付け径を変化させることにより、プライマリプーリ５の回転がセカンダリプーリ６に無段階に変速されて伝達される。

図２は図１に示されたセカンダリプーリ６の詳細を示す断面図であり、軸部材としてのプーリシャフト９には可動プーリ１０がスプライン結合されるとともに、環状の歯車部材１２がスプライン結合されるようになっており、プーリシャフト９には歯車部材１２の噛み合い部としてのスプライン孔１３が噛み合うスプライン軸１４が噛み合い部として形成されている。可動プーリ１０の外周部には円筒形状のシリンダ部１５が軸方向に突出して設けられており、プーリシャフト９にはシリンダ部１５とにより油室を形成する筒形のピストン部材１６と、ピストン部材１６を覆うカバー１７とが装着されるとともに環状の軸受部材１８が装着されようになっている。さらに、可動プーリ１０とピストン部材１６との間にはばね部材１９として圧縮コイルばねが装着されるようになっている。このように、セカンダリプーリ６は、軸部材としてのプーリシャフト９に対して、ばね部材１９，可動プーリ１０，ピストン部材１６、歯車部材１２および軸受部材１８等を被圧入部材として圧入組立することによって、これらの部材からなる軸組立製品であるセカンダリプーリ６が製造される。

図３はプーリシャフトに対して上述した被圧入部材を圧入することによって軸組立製品を組み立てるための圧入装置の一実施の形態を示す断面図であり、図４は図２に示した被圧入部材が組み付けられたプーリシャフトがセットされた状態における圧入装置を示す断面図であり、図５は被圧入部材のプーリシャフトに対する圧入が完了した状態における圧入装置を示す断面図である。

圧入装置は、図２に示すように、プーリシャフト９に可動プーリ１０，ばね部材１９，ピストン部材１６，カバー１７、歯車部材１２および軸受部材１８をこの順番にプーリシャフト９の基端部側から先端部側に向けて順次組み付けて仮組立した状態のもとで、歯車部材１２をスプライン軸１４に圧入するとともに軸受部材１８をスプライン軸１４の外側に圧入することによって、全ての部材がプーリシャフト９に組み立てられることになる。

図３に示すように、圧入装置は、台座２０に配置されるテール側の支持台２１を有しており、この支持台２１は台座２０に固定される円板形状の基台２１ａと、この基台２１ａの上にスラスト軸受２２を介して回転自在に装着される回転台２１ｂとを有している。基台２１ａの外周部に設けられたフランジには環状のガイド溝２３が形成され、このガイド溝２３に係合する係合部材としてのボルト２４が回転台２１ｂの外周部に設けられたフランジに取り付けられており、ボルト２４とガイド溝２３との係合により、回転台２１ｂが基台２１ａから外れないようになっている。

支持台２１の中心部には、プーリシャフト９の基端部が入り込む嵌合孔２５が形成されており、プーリシャフト９は基端部で支持台２１の回転台２１ｂに支持されるようになっている。回転台２１ｂには、プーリシャフト９の固定プーリ９ａの外方端面に形成された盲孔状の係合孔２６に係合する係合突起２７が複数個取り付けられており、プーリシャフト９の基端部を回転台２１ｂに取り付けると、係合突起２７と係合孔２６との係合によって、回転台２１ｂの回転がプーリシャフト９に伝達されるようになっている。回転台２１ｂには径方向外方に突出する棒状の操作部材２８が取り付けられており、この操作部材２８を操作することにより回転台２１ｂが回転駆動されるようになっており、操作部材２８は回転手段となっている。

台座２０の上方にはプレス機械のプレスヘッド３０が上下方向に往復動自在、つまり台座２０に向けて接近離反移動自在に配置されており、プレスヘッド３０には圧入ヘッド３１が取り付けられている。圧入ヘッド３１はプレスヘッド３０の下端面に固定された連結プレート３２に固定される圧入部材３３を有し、この圧入部材３３は連結プレート３２にボルト３４により固定されるロッド部３３ａと、これの下端部に段部を介して一体に設けられロッド部３３ａよりも大径の円筒部３３ｂとを備え、環状部材としての歯車部材１２の圧入端面１２ａに軸受部材１８を介して当接する環状圧入面３５が円筒部３３ｂの径方向の段部に形成されている。この圧入部材３３は軸受部材１８を介して歯車部材１２に対して直接プレスヘッド３０の下方に向かう推力を伝達して被圧入部材をプーリシャフト９に対して圧入することになる。

圧入部材３３の外側には予圧部材４１が圧入部材３３に対して相対的に軸方向に移動自在に配置されており、この予圧部材４１はロッド部３３ａの外側にガイドスリーブ４２を介して嵌合する小径筒部４１ａと、この小径筒部４１ａに段部を介して一体に設けられ円筒部３３ｂの外側に摺動自在に嵌合する円筒部４１ｂとを備えている。円筒部４１ｂの下端には予圧リング４１ｃが固定されており、この予圧リング４１ｃの下端面には、歯車部材１２の圧入端面１２ａよりも径方向外側に設けられた予圧端面１２ｂに当接する環状予圧面４３が形成されている。なお、予圧リング４１ｃは円筒部４１ｂとは別部材となって円筒部４１ｂの下端部に固定されているが、予圧リング４１ｃを円筒部４１ｂと一体に形成するようにしても良い。

予圧リング４１ｃの外側にはガイド筒体４４が固定されており、このガイド筒体４４は図２に示すカバー１７の円筒部の外側を覆うようになっている。ガイド筒体４４の外側に固定された複数の支持部材４５にはそれぞれ係合レバー４６がピン４７を中心に揺動自在に装着され、係合レバー４６の先端部はガイド筒体４４の内部に突出している。ガイド筒体４４の外面に固定された引っ掛け金具４８と係合レバー４６の基端部との間には引っ張りコイルばね４９が装着されており、係合レバー４６には歯車部材１２の外周面に形成された歯部相互間の歯溝１２ｃに入り込む方向のばね力が加えられている。これにより、プレスヘッド３０を下降移動させて歯車部材１２がガイド筒体４４の内部に入り込んだ状態のもとで、それぞれの係合レバー４６の先端部が歯溝１２ｃ内に入り込むと、歯車部材１２がガイド筒体４４に対して回転することが防止される。

ガイド筒体４４には径方向外方に突出する棒状の操作部材５０が取り付けられており、この操作部材５０を作業者が手に持ってガイド筒体４４を固定させると、ガイド筒体４４を介して歯車部材１２の回転が阻止される。一方、操作部材５０を操作して手動によりガイド筒体４４を回転させると、係合レバー４６が歯溝１２ｃに係合しているときには、ガイド筒体４４を介して歯車部材１２を回転させることができる。

プレスヘッド３０に固定された連結プレート３２と予圧部材４１の段部との間には、圧縮コイルばねからなる予圧ばね５１が装着されている。この予圧ばね５１は所定の収縮ストローク押し縮められた状態となってプレスヘッド３０と予圧部材４１との間に装着されており、装着された状態から収縮するときのばね力Ｆは、プーリシャフト９に装着されたばね部材１９が図２に示すように組み付けられて仮組立された状態から所定のストローク収縮する際におけるばね部材１９のばね力Ｐよりも大きく設定されている。

次に、図３に示す圧入装置によって図２に示したセカンダリプーリを組み立てる手順について説明する。セカンダリプーリ６を構成するそれぞれの部材は図２に示すように仮組立工程において組み付けられた状態で図３に示す圧入装置にセットされ、図４に示すように、プーリシャフト９の基端部は支持台２１の回転台２１ｂに装着される。このようにプーリシャフト９が支持台２１に装着されると、プーリシャフト９に一体に形成された固定プーリ９ａの係合孔２６に係合突起２７が係合してプーリシャフト９は回転台２１ｂに固定される。

この状態のもとでプレスヘッド３０を支持台２１に向けて接近移動させると、図４に示すように、ガイド筒体４４がピストン部材１６を覆うカバー１７の円筒部外側に嵌合するとともに予圧部材４１の先端に設けられた予圧リング４１ｃの環状予圧面４３が歯車部材１２の予圧端面１２ｂに接触することになる。この状態のもとで、作業者が操作部材５０を操作して圧入部材３３を回転させると、係合レバー４６の先端が歯車部材１２の外周に形成された歯部相互間の歯溝１２ｃに入り込み圧入部材３３に対して歯車部材１２が固定された状態となる。

引き続いてプレスヘッド３０を支持台２１に向けて下方に接近移動させると、予圧ばね５１のばね力Ｆがばね部材１９のばね力Ｐよりも大きく設定されているので、予圧部材４１は圧入部材３３と一体となって支持台２１に向けて下降移動し、歯車部材１２の下端部がスプライン軸１４の上端部に当接することになる。このように予圧ばね５１のばね力Ｆがばね部材１９のばね力Ｐよりも大きく設定されているので、図２に示すようにプーリシャフト９に上述したそれぞれの被圧入部材が仮組立された状態から、プレスヘッド３０の下降移動によって歯車部材１２の下端部がスプライン軸１４の上端部に当接する圧入開始位置まで歯車部材１２を予圧部材４１が下方に移動させるときには、プレスヘッド３０の支持台２１に向かう方向の推力は予圧ばね５１を介して予圧部材４１に伝達される。この下降移動に際しては、ばね部材１９が収縮することになり、予圧ばね５１は収縮しないか、収縮しても僅かであり、圧入部材３３の環状圧入面３５はプレスヘッド３０が下降移動したストロークに対応するストロークだけ軸受部材１８の上端面に接近することになる。

このように歯車部材１２の下端部がスプライン軸１４の上端部に当接した状態のもとで、プレスヘッド３０の下降移動を停止するとともに作業者が支持台２１の操作部材２８を操作して回転台２１ｂを回転させると、プーリシャフト９のスプライン軸１４の噛み合い部と歯車部材１２のスプライン孔１３の噛み合い部との位相が合わせられて、両方の噛み合い部が相互に噛み合った状態となる。このときには、作業者は圧入ヘッド３１の操作部材５０を一方の手に持って予圧部材４１の回転を規制するとともに、他方の手により操作部材２８を回転させる。ただし、操作部材２８の回転を規制して操作部材５０を回転させるようにしても良い。

引き続いてプレスヘッド３０を下降移動させると、プレスヘッド３０と一体に下降移動する圧入部材３３の環状圧入面３５が軸受部材１８を介して歯車部材１２の圧入端面１２ａに当接してプレスヘッド３０の推力が直接軸受部材１８を介して歯車部材１２に伝達される。これにより、図５に示すように、歯車部材１２はスプライン孔１３がスプライン軸１４に噛み合った状態となって圧入され、軸受部材１８はスプライン軸１４よりもプーリシャフト９の先端側に圧入して固定される。

このように、プレスヘッド３０を二段階に支持台２１に向けて移動させることによって、予圧ばね５１を介してプレスヘッド３０の推力を被圧入部材である歯車部材１２に伝達して圧入開始位置まで歯車部材１２を圧入する予圧工程と、予圧工程が終了した状態のもとで位相合わせを行った後に、プレスヘッド３０の推力を直接圧入部材３３に伝達して歯車部材１２をプーリシャフト９のスプライン軸１４に圧入する圧入工程とを有するので、プレス時における荷重検出が不要となるとともに、圧入不良の発生が無くなり、軸組立製品の製造歩留まりが高くなる。スプライン軸１４とスプライン孔１３の噛み合い不良の発生や圧入装置の作動停止等の発生がなくなり、製造ラインの停止頻度が少なくなるので、軸組立製品の生産性が向上する。さらに、圧入装置は安価な構造となっており、組立装置の設備費を低減することができる。

また、支持台２１にプーリシャフト９の固定プーリ９ａの端面に形成された係合孔２６に係合する係合突起２７を設けると共に、予圧部材４１に歯車部材１２の外周面に形成された歯部相互間の歯溝１２ｃに入り込む方向のばね力が加えられる係合レバー４６を備えたので、支持台２１にプーリシャフト９を固定すると共に、予圧部材４１に歯車部材１２を固定することが可能となり、予圧から圧入に移行する際に、プーリシャフト９と歯車部材１２との供回りを防止して、プーリシャフト９に対し歯車部材１２を、または、歯車部材１２に対しプーリシャフト９を的確に回転させることができ、容易且つ確実にプーリシャフト９のスプライン軸１４と歯車部材１２のスプライン孔１３との位相合せを行うことができる。

図示する圧入装置は、操作部材２８を手動により回転させるようにしているが、電動モータや空気圧シリンダ等の駆動手段により回転台２１ｂを回転させて噛み合い部の位相合わせを行うようにしても良い。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、図示する圧入装置は、無段変速機のプーリシャフト９に対して歯車部材１２等を被圧入部材として圧入するために適用されているが、軸部材に対してその先端部側から環状部材を挿入し、スプラインやセレーション等の噛合い部により軸部と環状部材とを位相を合わせて噛み合わせた状態のもとでばね力に抗して環状部材を圧入する場合であれば、本発明の圧入装置を適用することができる。また、この圧入装置はプーリシャフト９を支持台２１により垂直状態として支持するようにしているが、プーリシャフト９を水平に支持した状態で被圧入部材を圧入するようにしても良い。

車両用のベルト式無段変速機の一例を示す概略図である。図１に示されたセカンダリプーリの詳細を示す断面図である。本発明の圧入装置の一実施の形態を示す断面図である。軸部材であるプーリシャフトがセットされた状態における圧入装置を示す断面図である。プーリシャフトに対する圧入が完了した状態における圧入装置を示す断面図である。

符号の説明

９プーリシャフト
１２歯車部材（環状部材）
１２ａ圧入端面
１２ｂ予圧端面
１２ｃ歯溝
１３スプライン孔
１４スプライン軸
１８軸受部材
１９ばね部材（圧縮コイルばね）
２１支持台
２１ａ基台
２１ｂ回転台
２８操作部材（回転手段）
３１圧入ヘッド
３３圧入部材
３５環状圧入面
４１予圧部材
４３環状予圧面
５１予圧ばね

Claims

噛合い部を有する軸部材にばね部材を装着した状態のもとで前記噛合い部に環状部材を噛み合わせて前記ばね部材のばね力に抗して前記軸部材にその先端側から前記環状部材を圧入する圧入装置であって、
前記軸部材を基端部で支持する支持台と、
前記支持台に対して接近離反移動自在のプレスヘッドに取り付けられ、前記環状部材の圧入端面に当接する環状圧入面を有する圧入部材と、
前記圧入部材の外側に前記圧入部材に対して相対的に軸方向に移動自在に配置され、前記環状部材に前記圧入端面より径方向外側に設けられた予圧端面に当接する環状予圧面を有する予圧部材と、
前記プレスヘッドと前記予圧部材との間に装着され、前記予圧部材が前記環状部材を圧入開始位置まで移動させるときに、前記プレスヘッドの前記支持台に向かう推力を前記環状部材に伝達する予圧ばねと、
前記環状部材が前記圧入開始位置まで移動した状態のもとで、前記予圧部材と前記支持台とのいずれか一方を回転して前記軸部材と前記環状部材との噛み合い位相を合わせる回転手段とを有し、
前記噛み合い位相が合わされた状態のもとで前記プレスヘッドにより前記圧入部材を介して前記環状部材を前記軸部材に圧入することを特徴とする圧入装置。
請求項１記載の圧入装置において、前記支持台は基台に回転自在に装着される回転台を有し、前記回転手段は前記回転台を回転駆動する操作部材であることを特徴とする圧入装置。
請求項１または２記載の圧入装置において、前記軸部材はプーリシャフトであり、前記環状部材は歯車部材であり、前記プーリシャフトに前記ばね部材、ピストン部材、前記歯車部材および軸受部材を被圧入部材として組み付けた状態のもとで前記予圧部材により前記歯車部材を圧入開始位置まで移動させ、前記軸受部材を介して前記歯車部材を圧入することを特徴とする圧入装置。
請求項３記載の圧入装置において、前記支持台に前記プーリシャフトの固定プーリの端面に形成された係合孔に係合する係合突起を設け、前記予圧部材に前記歯車部材の外周面に形成された歯部相互間の歯溝に入り込む方向のばね力を加えられる係合レバーを備えたことを特徴とする圧入装置。