JP2001027583A - バックラッシ測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バックラッシ測定装置において、一歯当たり
バックラッシを確実に測定することで測定精度の向上を
図る。 【解決手段】 噛み合い状態にある一方の歯車109を回
動不能とし、他方の歯車105と同心上に連結された回転
軸２８に計測レバー３７の中間部を固定し、この計測レ
バー３７の一端部に電動シリンダ３９により荷重を付加
すると共にストレーンゲージ４２により回転トルクを計
測する一方、差動トランス４３により計測レバー３７の
他端部の変位量を計測し、この計測レバー３７の変形量
と変位量に基づいて一対の歯車105，109間のバックラッ
シを算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、噛み合い状態にあ
る複数の歯車間に発生するバックラッシを測定するバッ
クラッシ測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両に動力伝達機構として適用されてい
るトランスミッションやデファレンシャルなどは、複数
の歯車が互いに噛み合うことで動力を伝達する構造とな
っているが、各歯車間には隙間、つまり、バックラッシ
があり、動力伝達機構を高精度にするためにはこのバッ
クラッシの量を所定量以下にする必要がある。そのた
め、一般には、製造工程で、バックラッシ測定装置を用
いてバックラッシを測定して数値管理を行っている。

【０００３】従来のバックラッシ測定装置としては、例
えば、特開平２−２２１８３９号公報や特開平３−４２
５１０号公報に開示されたものがある。

【０００４】この特開平２−２２１８３９号公報に開示
されたバックラッシ測定装置は、各測定ヘッドを各ギヤ
軸端に押圧した後に駆動モータによって各ギヤユニット
の測定用割出し点を選定し、この割出し点で駆動モータ
によって各ギヤを所定角度回動し、回転角差相当のパル
ス数に基づいてバックラッシを測定するものである。ま
た、特開平３−４２５１０号公報に開示されたバックラ
ッシ測定装置は、噛み合った一対のかさ歯車が入ったケ
ース内にコレット機構の先端チャック部を進入してかさ
歯車をチャックした後、このコレット機構を前視された
のち後退させ、このときのかさ歯車の前後ストロークを
検出してバックラッシを算出するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した特
開平２−２２１８３９号公報に開示されたバックラッシ
測定装置にあっては、各ギヤの回転角相当のパルスを検
出するためにエンコーダを用いており、検出結果にその
取付誤差が含まれてしまい、バックラッシの測定精度が
低下してしまう。また、歯車の歯は加工時のばらつきや
焼き入れ時のひずみによりピッチ誤差が発生し、一歯ご
とのバックラッシ量が異なるために各一歯のバックラッ
シが所定公差内かどうかを判定する必要がある。ところ
が、このバックラッシ測定装置では、割出し点から所定
角度回動したときの回転角差相当のパルス数に基づいて
バックラッシを測定しており、実際には、複数歯のバッ
クラッシの平均値を測定することとなり、一歯のバック
ラッシが所定公差内かどうかを判定することはできな
い。

【０００６】また、特開平３−４２５１０号公報に開示
されたバックラッシ測定装置にあっては、一対のかさ歯
車が噛み合った状態で、そのときの一方のかさ歯車の前
後（回転軸心方向の）ストロークを検出してバックラッ
シを算出している。ところが、かさ歯車はケースに軸受
を介して回転自在に支持されており、この前後ストロー
クにはこの軸受がもつがたつきが含まれてしまい、バッ
クラッシの測定精度が低下してしまう。

【０００７】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、一歯当たりバックラッシを確実に測定すること
で測定精度の向上を図ったバックラッシ測定装置を提供
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明のバックラッシ測定装置では、一方の歯車を
回転不能に保持する歯車保持手段を設ける一方、他方の
歯車の軸心上に着脱自在に係合する回転軸を設け、上記
回転軸に固定されている計測レバーの一端部に荷重を付
加する荷重付加手段と計測レバーの一端部側の変形量か
ら計測レバーに作用する回転トルクを計測する回転トル
ク計測手段とを設け、計測レバーの他端部に変位量を計
測する変位計測手段を設け、演算手段が計測レバーの変
位量と計測レバーに作用する回転トルクとに基づいて一
対の歯車間のバックラッシを算出するようにしている。
また、上記演算手段は、好ましくは回転トルクの値が０
のときにバックラッシを算出するようにするとよい。

【０００９】従って、一方の歯車を歯車保持手段により
回動不能とした状態で、荷重付加手段により計測レバー
の一端部に荷重を付加していき、このときの回転トルク
を回転トルク計測手段によって計測すると共に、変位量
を変位計測手段によって計測する。すると、荷重の付加
に伴ってバックラッシ分に相当する角度だけ計測レバー
が回動するために変位量が増加する。バックラッシ分だ
け変位量が増加した後は、ワーク取付治具や計測部など
の撓みによって回転トルクと変位量とが比例関係を保っ
て増加する。そして、計測レバーの一端部の回転トルク
が所定値までいくと荷重付加手段による荷重の付加方向
を逆にし、同様に回転トルク及び変位量を計測していく
と、荷重の付加に伴って逆方向のバックラッシ分に相当
する角度だけ計測レバーが回動して変位量が増加する。
逆方向のバックラッシ分だけ変位量が増加した後は、ワ
ーク取付治具や計測部などの撓みによって回転トルクと
変位量とが比例関係を保って増加する。従って、計測レ
バーの他端部において、あるトルク値が計測される際の
正回転時の変位量と逆回転時の変位量との差がバックラ
ッシに相当するものであり、演算手段はこの２つの変位
量の差に基づいて一対の歯車間のバックラッシを算出す
る。このため、歯車の一歯当たりバックラッシを計測す
ることができる。また、回転トルクの値が０のときのバ
ックラッシを算出することで、歯車の取付誤差や検出セ
ンサの取付誤差などの少ない高精度なバックラッシを測
定することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態を詳細に説明する。

【００１１】図１に本発明の一実施形態に係るバックラ
ッシ測定装置の正面視、図２にバックラッシ測定装置の
要部側面視、図３に計測レバーの一端部の変位量に対す
る計測レバーの他端部の変位量を表すグラフを示す。

【００１２】本実施形態のバックラッシ測定装置は、車
両のトランスミッションからの駆動力を、フロントアク
スルと、プロペラシャフトを介してリヤアクスルとに配
分する駆動力配分装置に用いられている一対の傘歯車の
バックラッシを測定するものである。

【００１３】即ち、図１及び図２に示すように、駆動力
配分装置100のハウジング101には図示しないトランスミ
ッションのセンタシャフトに連結される回転軸102が軸
受103，104 によって回転自在に支持され、この回転軸1
02の一端部には傘歯車105が固結される一方、他端部に
は連結孔102aが形成されている。また、ハウジング101
には回転軸102と直交する方向に沿ってドライブシャフ
ト106が軸受107，108によって回転自在に支持され、こ
のドライブシャフト106の一端部には傘歯車105と噛み合
う傘歯車109が固結されている。本実施形態のバックラ
ッシ測定装置は、この傘歯車105と傘歯車109との間のバ
ックラッシを測定するものである。

【００１４】本実施形態のバックラッシ測定装置におい
て、基盤１１上にはバックラッシを測定する駆動力配分
装置100を保持する保持治具１２が固定される一方、基
盤１１の上方の架台１３には左右一対のレール１４ａ，
１４ｂにスライダ１５ａ，１５ｂを介して左右一対のク
ランパ（歯車保持手段）１６ａ，１６ｂが移動自在に支
持され、エアシリンダ１７ａ，１７ｂによって移動可能
となっている。このクランパ１６ａ，１６ｂはエアシリ
ンダ１７ａ，１７ｂによって互いに接近したときに、先
端部がドライブシャフト106の端部を挾持することで傘
歯車109を回動不能に保持することができる。また、架
台１３には割出用サーボモータ１８が取付けられ、割出
用サーボモータ１８にはドライブシャフト106の端部に
着脱自在なエアチャック１９が設けられている。従っ
て、割出用サーボモータ１８により傘歯車105と傘歯車1
09とを所定の噛み合い位置に割り出すことができる。

【００１５】また、基盤１１上には保持治具１２に隣接
して互いに平行をなす一対の第１ガイドレール２１が固
定され、この第１ガイドレール２１にはスライダ２２を
介して第１移動台２３が移動自在に支持され、図示しな
い駆動装置により所定位置に位置決め可能となってい
る。この第１移動台２３には互いに平行をなして第１ガ
イドレール２１とほぼ直交する一対の第２ガイドレール
２４が固定され、この第２ガイドレール２４にはスライ
ダ２５を介して第２移動台２６が移動自在に支持され、
図示しない駆動装置により駆動力配分装置100に対して
接近離反可能となっている。そして、この第２移動台２
６にはＵ字型をなす支持ブラケット２７が固定され、こ
の支持ブラケット２７には回転軸２８が軸方向移動不能
で、且つ、周方向には回動可能に支持されている。

【００１６】この回転軸２８は基端部に抜け止めフラン
ジ２９が固定される一方、先端部に傘歯車105と同心上
に着脱自在なコレット機構が設けられている。即ち、回
転軸２８は中空形状をなし、先端部に径方向に屈曲自在
な係止爪３０が形成される一方、中空部内にはこの係止
爪３０を外側に屈曲可能な押圧ロッド３１が移動自在に
装着されており、フランジ２９と押圧ロッド３１の基端
部に形勢されたフランジ３２との間には圧縮ばね３３が
介装されている。また、第２移動台２６には取付ブラケ
ット３４によってエアシリンダ３５が装着されており、
駆動ロッド３６の先端部が押圧ロッド３１（フランジ３
２）を押圧可能となっている。従って、第２移動台２６
を前進して回転軸２８の先端部を傘歯車105と一体の回
転軸102の連結孔102aに挿入した状態で、エアシリンダ
３５を伸長駆動して駆動ロッド３６が押圧ロッド３１を
押圧すると、圧縮ばね３３に抗して押圧ロッド３１が前
方に移動し、その先端部が係止爪３０を外側に屈曲して
連結孔102aの内周面に圧接することで、回転軸２８と傘
歯車105とを一体回転可能とすることができる。

【００１７】この回転軸２８には計測レバー３７の中間
部が一体に回動するように連結されている。そして、計
測レバー３７の一端部には、基盤１１に装着された荷重
付加手段としての電動シリンダ３９の駆動ロッド４０の
先端部が連結軸４１によって回転自在に連結されてい
る。従って、この電動シリンダ３９を伸縮駆動すること
で、計測レバー３７を介して回転軸２８に正逆回転方向
の荷重を付加することができる。なお、電動シリンダ３
９における駆動ロッド４０の直線移動に対して、計測レ
バー３７が回転移動であるため、電動シリンダ３９の駆
動ロッド４０と計測レバー３７の一端部との連結部は、
連結軸４１と図示しない長孔の係合状態になっている。
また、計測レバー３７の一端部側には計測レバー３７の
変形量に基づいて計測レバー３７に作用する回転トルク
を計測する回転トルク計測手段としてのストレーンゲー
ジ４２が装着されている。

【００１８】一方、計測レバー３７の他端部には、基盤
１１に装着された変位計測手段としての差動トランス４
３の駆動ロッド４４の先端部が連結されている。この場
合、計測レバー３７の他端部と駆動ロッド４４の先端部
との取付がたをなくすために、計測レバー３７の他端部
を駆動ロッド４４の先端部の枢支された一対の支持ロー
ラ４５によって挾持している。従って、差動トランス４
３は、電動シリンダ３９によって回動する計測レバー３
７を介して回転軸２８の回転方向の変位量を計測するこ
とができる。

【００１９】そして、電動シリンダ３９、ストレーンゲ
ージ４２、差動トランス４３はバックラッシを演算手段
としてのコントローラ４６に連結されている。従って、
このコントローラ４６は、電動シリンダ３９の作動制御
を行う一方、ストレーンゲージ４２が計測した計測レバ
ー３７の一端部の回転トルクと、差動トランス４３が計
測した計測レバー３７（回転軸２８）の回転方向の変位
量とに基づいて傘歯車105と傘歯車109との間のバックラ
ッシを算出することができる。

【００２０】ここで、本実施形態のバックラッシ測定装
置による駆動力配分装置内の傘歯車105と傘歯車109との
間のバックラッシ測定方法について具体的に説明する。

【００２１】図１に示すように、まず、基盤１１上に駆
動力配分装置のハウジング101を保持治具１２を用いて
固定し、エアチャック１９を用いてドライブシャフト10
6の端部に割出用サーボモータ１８を連結する。そし
て、この割出用サーボモータ１８によってドライブシャ
フト106を回動し、傘歯車105と傘歯車109とを所定の噛
み合い角度位置に割出し、エアシリンダ１７ａ，１７ｂ
を作動してクランパ１６ａ，１６ｂによりドライブシャ
フト106の端部を挾持し、傘歯車109を回動不能とする。

【００２２】次に、第１移動台２３を第１ガイドレール
２１に沿って移動し、回転軸２８の中心が傘歯車105
（回転軸102）の中心と一致するように位置決めし、第
２移動台２６を第２ガイドレール２４に沿って移動して
駆動力配分装置100に接近させる。そして、回転軸２８
の先端部を回転軸102の連結孔102aに挿入した後、コレ
ット機構により回転軸２８と回転軸102、つまり、傘歯
車105とを一体に連結する。

【００２３】この状態で、図２に示すように、電動シリ
ンダ３９を伸長駆動して計測レバー３７に正回転方向の
荷重を付加していき、このとき、一対のストレーンゲー
ジ４２が計測レバー３７の一端部側の回転トルクを計測
し、計測結果を随時コントローラ４６に出力する一方、
差動トランス４３が計測レバー３７の他端部の変位量を
計測し、計測結果を随時コントローラ４６に出力する。
この場合、電動シリンダ３９によって計測レバー３７の
一端部に荷重を付加しており、計測レバー３７への徐々
に荷重が付加することとなり、急激な荷重が付加が防止
される。

【００２４】このときの計測結果において、図３に示す
ように、電動シリンダ３９を伸長して計測レバー３７に
正回転方向の荷重を付加していくと、この計測レバー３
７と一体の回転軸２８及び傘歯車105に対しても同回転
方向の荷重が付加されることとなる。しかし、当初は各
軸受などの摩擦抵抗により計測レバー３７の一端部の回
転トルク（荷重）だけが増加し、計測レバー３７（回転
軸２８、傘歯車105）は回動せずに変位量は増加しない
（領域Ａ）。その後、電動シリンダ３９による付加荷重
が摩擦抵抗に打ち勝つと、計測レバー３７（回転軸２
８、傘歯車105）が傘歯車105と傘歯車109との歯面の隙
間分だけ回動し、変位量が増加する（領域Ｂ）。そし
て、傘歯車105がその隙間分だけ回動して傘歯車109に当
接すると、回転軸２８及び傘歯車105はワーク取付治具
などの撓みにより微少量回動するが計測レバー３７の他
端部の変位量と一端部の回転トルク（荷重）とは比例関
係を示して増加していく（領域Ｃ）。

【００２５】このようにして計測レバー３７の一端部の
回転トルク（荷重）が予め設定した上限値になると、電
動シリンダ３９を停止し、今度は電動シリンダ３９を収
縮させていく。即ち、前述とは逆に、計測レバー３７、
回転軸２８、傘歯車105に逆回転方向の荷重を付加して
いくが、当初は計測レバー３７の変形の戻りや各軸受な
どの摩擦抵抗が逆に作用することから負の摩擦抵抗に達
するまで計測レバー３７の一端部の回転トルク（荷重）
及び他端部の変位量が比例関係を示して逆方向に増加し
ていく（領域Ｄ）。その後、電動シリンダ３９による逆
方向への付加荷重が摩擦抵抗に打ち勝って計測レバー３
７（回転軸２８、傘歯車105）が傘歯車105と傘歯車109
との歯面の隙間分だけ回動し、変位量が逆方向に増加す
る（領域Ｅ）。そして、傘歯車105がその隙間分だけ回
動して傘歯車109に当接すると、回転軸２８及び傘歯車1
05はワーク取付治具などの装置各部の撓みにより微少量
回動するが計測レバー３７の他端部の変位量と一端部の
回転トルク（荷重）とは比例関係を示して逆方向に増加
していく（領域Ｆ）。

【００２６】このようにして計測レバー３７の回転トル
ク（荷重）が予め設定した上限値になると電動シリンダ
３９を停止し、今度は電動シリンダ３９を伸長させてい
く。即ち、前述とは逆に、計測レバー３７、回転軸２
８、傘歯車105に正回転方向の荷重を付加していくが、
当初は計測レバー３７の変形の戻りや各軸受などの摩擦
抵抗が逆に作用することから正の摩擦抵抗に達するまで
計測レバー３７の一端部の回転トルク（荷重）及び他端
部の変位量が比例関係を示して増加していく（領域
Ｇ）。

【００２７】このようにして求められたグラフにおい
て、差動トランス４３が計測した計測レバー３７の他端
部における回転トルクが作用しているときの正回転方向
と逆回転方向とのそれぞれの変位量を算出し、その差α
を求める。上記グラフは傘歯車105と傘歯車109との相対
回動状態を示したグラフであるので、コントローラ４６
はこの変位量αに基づいて傘歯車105の径や計測レバー
３７の長さなどを考慮し、傘歯車105と傘歯車109とのバ
ックラッシ量を算出する。特に、コントローラ４６は回
転トルクが０のときの変位量αに基づいてバックラッシ
量を算出するので、歯車の取付誤差や検出センサの取付
誤差などの少ない高精度なバックラッシを測定すること
ができる。

【００２８】このようにして傘歯車105と傘歯車109との
所定の噛み合い位置で両者のバックラッシ量を求めた
ら、クランパ１６ａ，１６ｂのドライブシャフト106の
挾持による傘歯車109の保持を解除した後、割出用サー
ボモータ１８によって傘歯車105と傘歯車109との噛み合
い位置を変え、前述と同様に、傘歯車105と傘歯車109と
バックラッシ量を求める。この場合、バックラッシを測
定する歯車の種類や径、歯数などに応じて複数の噛み合
い位置でバックラッシを測定することが望ましい。

【００２９】なお、上述した実施形態では、互いに噛み
合った傘歯車105，109のバックラッシ量を算出するよう
にしたが、平歯車同士、傘歯車と平歯車の噛み合いのバ
ックラッシ量を算出することもできる。また、荷重付加
手段を電動シリンダ３９としたが、油圧シリンダやエア
シリンダ、あるいは電気モータでもよく、また、回転ト
ルク計測手段をストレーンゲージ４２としたが、他の圧
力センサであってもよく、更に、変位計測手段を差動ト
ランスとしたが、電気抵抗式など、他の方式の変位計で
もよい。

【００３０】

【発明の効果】以上、実施形態において詳細に説明した
ように本発明のバックラッシ測定装置によれば、噛み合
い状態にある一方の歯車を回転不能とし、他方の歯車の
軸心上に連結された回転軸に計測レバーを固定し、この
計測レバーの一端部に荷重を付加すると共に回転トルク
を計測する一方、計測レバーの他端部の変位量を計測
し、この計測レバーの回転トルクと計測レバーの変位量
に基づいて一対の歯車間のバックラッシを算出するよう
にしたので、一歯ごとのバックラッシを確実に測定する
ことができ、測定精度を向上することができる。特に、
回転トルクの値が０のときのバックラッシを算出するこ
とで、エンコーダなどの取付誤差や軸受などの作動隙間
を含まずに精度良く測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るバックラッシ測定装
置の正面図である。

【図２】バックラッシ測定装置の要部側面図である。

【図３】計測レバーの一端部の変位量に対する計測レバ
ーの他端部の変位量を表すグラフである。

【符号の説明】

102 回転軸 102a 連結孔 105 傘歯車 109 傘歯車 １６ａ，１６ｂ クランパ（歯車固定手段） ２８ 回転軸 ３０ 係止爪 ３１ 押圧ロッド ３５ エアシリンダ ３７ 計測レバー ３９ 電動シリンダ（荷重付加手段） ４２ ストレーンゲージ（回転トルク計測手段） ４３ 差動トランス（変位計測手段） ４６ コントローラ（バックラッシを演算手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F069 TT01 TT07 TT11 2G024 AB01 BA03

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 噛み合い状態にある少なくとも一対の歯
   車間に発生するバックラッシを測定するバックラッシ測
   定装置において、前記一方の歯車を回転不能に保持する
   歯車保持手段と、前記他方の歯車の軸心上に着脱自在に
   係合する回転軸と、該回転軸に固定されている計測レバ
   ーの一端部に前記回転軸の正逆回転方向の荷重を付加す
   る荷重付加手段と、前記荷重付加手段により前記計測レ
   バーの一端部側に発生する回転トルクを計測する回転ト
   ルク計測手段と、前記計測レバーの他端部における前記
   回転軸の正逆回転方向の変位量を計測する変位計測手段
   と、前記回転トルク計測手段が計測した前記計測レバー
   の回転トルクと前記変位計測手段が計測した前記計測レ
   バーの変位量に基づいて前記一対の歯車間のバックラッ
   シを算出するバックラッシ演算手段とを具えたことを特
   徴とするバックラッシ測定装置。