JPH0637011B2

JPH0637011B2 - 回転軸のプリロ−ド調整制御装置

Info

Publication number: JPH0637011B2
Application number: JP9885486A
Authority: JP
Inventors: 良彰唐井; 雄一有田; 幸博井手元; 郁夫山口
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1986-04-28
Filing date: 1986-04-28
Publication date: 1994-05-18
Anticipated expiration: 2009-05-18
Also published as: JPS62255030A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、車両の差動装置のハウジング等の部材にドラ
イブピニオン等の軸部材をベアリグを介して回転自在に
軸支させる場合に上記軸部材に所望の回転抵抗（プリロ
ード）を自動的に付与するための回転軸のプリロード調
整制御装置に関する。

（従来技術）車両の差動装置は、第５図に示すようにハウジング１０
１と、このハウジング１０１の前後のテーパローラ・ベ
アリング１０２，１０３を介して回転自在に軸支される
ドライブピニオン軸１０４と、このドライブピニオン軸
１０４にスプライン嵌合しかつ上記テーパローラ・ベア
リング１０２のインナーレース１０２ａに当接するコン
パニオンフランジ１０５と、ドライブピニオン軸１０４
の先端ねじ部１０６に螺合してコンパニオンフランジ１
０５をドライブピニオン軸１０４に取付け、かつこのコ
ンパニオンフランジ１０５を介してインナーレース１０
２ａを押圧してドライブピニオン軸１０４にハウジング
１０１に対する所望の回転抵抗（プリロード）を付与す
るピニオンナット１０７とを有する。また、コンパニオ
ンフランジ１０５にはボルト挿通用孔１０８が開けら
れ、ドライブピニオン軸１０４にはピニオンギヤ１０９
が固着されている。

上記ドライブピニオン軸１０４に付与されるプリロード
は、従来から例えば特公昭５６−４９６９１号公報に示
されているようなプリロード調整用締付け装置により自
動的に設定できる。すなわち、この種の従来の締付け装
置は、ナット１０７を回動するためのナット回転駆動系
と、コンパニオンフランジ１０５のボルト挿通用孔１０
８にピンを挿入して、このコンパニオンフランジ１０５
つまりドライブピニオン軸１０４を回動するためのコン
パニオンフランジ回転駆動系とをそれぞれ備えている。

ところが、従来の装置においては、締付け設定トルクま
でナットを締付け、その後にプリロード値を測定するも
のであるため、付与されるプリロード値はナットランナ
を構成する回転駆動系の慣性やナットのねじ特性等によ
り影響を受け、プリロード値にばらつきが生じ、安定し
て適正なプリロード値を付与することが困難な場合があ
った。

（発明の目的）本発明は、上記従来の問題点を解消するもので、設定ト
ルク値までナットを締付けた後にプリロード値を検出
し、この検出値を基準の上限値および下限値と比較し、
誤差量に応じ角度制御を行なうことにより、適正なプリ
ロード値を安定して付与でき、不良（ＮＧ）率の低減が
図れ、かつ自動化の容易な回転軸のプリロード調整制御
装置を提供することを目的とする。

（発明の構成）本発明は、ハウジング部材にテーパベアリングを介して
回転自在に軸支された軸部材に螺合されるナットを回動
するための回転駆動系を有し、このナットを締付ける度
合により前記テーパベアリングに付与される軸方向の押
圧力を調整し、これにより前記軸部材に前記ハウジング
部材に対する所定の回転抵抗を予め付与するようにした
回転軸のプリロード調整制御装置において、前記ナット
を締付けるトルクを検出するトルク検出器と、前記プリ
ロード値を検出するプリロード検出器と、前記ナットの
締付け角度を検出する角度検出器と、設定トルク値まで
前記ナットを締付けた後にプリロードを検出するととも
に、この検出プリロード値を基準の上限値および下限値
と比較する判定手段と、前記判定手段による判定結果に
基づき、検出プリロード値が下限値以下のとき前記ナッ
トの再締付けを行い、上限値以上のとき前記ナットを弛
め、かつ弛め角以下での再締付けを行い、さらに再度、
プリロード値を検出するとともに前記基準値と比較する
制御手段とを備えたものである。

この構成により、プリロード検出に基づき基準値と比較
し、下限値以下では再締付けがなされ、上限値以上では
緩めおよび緩め角以下での再締付けが行なわれ、再比較
がなされるものであって、常に適正なプリロード値の付
与が可能となる。

（実施例）以下、本発明の一実施例について図面とともに説明す
る。

第１図は本発明によるプリロード調整制御装置の要部の
構成を示し、図中、Ｗは第５図で説明した差動装置の部
分（以下、「ワーク」と称する）を示し、このワークＷ
のナット１０７はドライブピニオン軸１０４のねじ部１
０６の先端に仮止めされた状態にある。

１は上下動可能に配設され回転駆動系を有する回転駆動
ヘッドとしてのナットランナで、このナットランナ１は
ナット１０７（もしくはボルト）に嵌合するソケット１
−１と、プリロードを検出する微少トルク用トルクトラ
ンスジューサ（プリロード検出器）１−２と、締付用ト
ルクトランスジューサ（トルク検出器）１−３と、締付
け力を得るための減速機１−４と、駆動源であるＤＣモ
ータ１−５と、締付け角度を検出するための角度エンコ
ーダ（角度検出器）１−６とを有する。そして、このナ
ットランナ１はガイドバー１１０にガイドブッシュ１１
１を介してエアシリンダ１１２により昇降可能に設けら
れたプレート１１３上に設けられている。

また、上記プレート１１３上には、上記微少トルクトラ
ンスジューサ保護用のストッパ２が設けられ、このスト
ッパ２はシリンダ駆動用のソレノイドバルブ３により駆
動されるようになっている。さらに、上記プレート１１
３には電磁クラッチ１１４を介して回り止めピン１１５
が設けられており、この回り止めピン１１５はワークＷ
におけるコンパニオンフランジ１０５のボルト挿通用孔
１０８に嵌挿され、電磁クラッチ１１４のＯＮ，ＯＦＦ
によりコンパニオンフランジ１０５とドライブピニオン
軸１０４を回転止めあるいはフリーとするものである。

また、ナット１０７の締付けおよびプリロード値測定に
際しては、ナットランナ１におけるソケット１−１をナ
ット１０７に嵌合させ、かつ回る止めピン１１５をコン
パニオンフランジ１０５のボルト挿通用孔１０８に嵌挿
させた状態にて電磁クラッチ１１４をＯＮしコンパニオ
ンフランジ１０５の回る止めを図った上でナット１０７
を締付け、またプリロード値を検出する時には電磁クラ
ッチ１１４をＯＦＦさせ、コンパニオンフランジ１０５
をフリーとした状態にて行なう。

１００は上記ナットランナ１を制御する制御手段で、こ
の制御手段１００には上記微少トルク用トランスジュー
サ１−２、締付用トルクトランスジューサ１−３、角度
エンコーダ１−６から検出信号が入力され、また後記プ
リロードトルク設定器３５により設定されたプリロード
値が入力され、上記ＤＣモータ１−５、ストッパ駆動用
のソレノイドバルブ３等を制御する信号を出力するもの
である。また、この制御手段１００には検出プリロード
値を設定基準値と比較するための判定手段２００を有す
る。

第２図は上記のごときプリロードトルク検知手段などを
備えたナットランナ１の制御手段１００および判定手段
２００のブロック構成、第３図はプリロード検知を行な
うナットランナの締付けトルク線図、第４図はプリロー
ドトルク検知を行なうナットランナの作動のフローチャ
ートをそれぞれ示す。

以下、これら第２図〜第４図を用いて説明する。

本実施例ではプリロード検出の前段階としてワークＷに
設けられたオイルシール部のプリロードを予め検知する
ステップが設けられている。

まず、ステップＳ_１のオイルシール部プリロード検出に
ついて説明する。微少トルク用トルクトランスジューサ
１−２と保護用のストッパ２がＯＮとなっている信号
が、制御手段１００の主要部であるロジック回路３６に
入ると同時にＤＣモータ１−５にスタート信号が入る。
また、ロジック回路３６はタイマ用の第３ゲート１３を
開きクロック発生器１２からの信号を取込む。そしてタ
イマ０１設定器１４と、クロック発生器１２からの出力
が一致すると、コンパレータ１５が作動し、アナログス
イッチ（ＳＷ）１６をＯＮさせ、ロジック回路３６へ出
力を与える。これにより、ロジック回路３６は微少トル
ク用トルクトランスジューサ１−２の出力段の第１ゲー
ト１０をＯＮさせ、オイルシール部のプリロードトルク
を検出し始める。

一方、タイマ０２設定器１７とクロック発生器１２との
出力が一致するとコンパレータ１８が作動し、アナログ
スイッチ１９をＯＮさせ、ロジック回路３６へ出力を与
える。これにより、第１ゲート１０をＯＦＦし、オイル
シール部のプリロードトルクＴ_０をピークメモリ３１に
メモリする。

次に、ステップＳ_２の締付け動作について説明する。微
少トルク用トルクトランスジューサ１−２と保護用のス
トッパ２がＯＮとなっている信号がロジック回路３６に
入ると同時にモータ１−５にスタート信号が入る。トル
クＴ_１設定器４と締付用トルクトランスジューサ１−３
との出力が一致した時、コンパレータ６が作動し、アナ
ロクスイッチ８をＯＮさせ、ロジック回路３６に信号を
与える。一方、ロジック回路３６はモータ駆動用サーボ
アンプ３８を作動させモータ１−５を停止させる。

次に、ステップＳ_３のプリロード測定の動作を説明す
る。上記ステップＳ_２の締付けがＯＫであればロジック
回路３６はソレノイドバルブ３に信号を与え、ストッパ
２を後退させる。このストッパ２に付属するリミットス
イッチ（図示せず）より後退端の信号を受けたロジック
回路３６はモータ１−５に起動指令を与えると同時にタ
イマ用の第４ゲート２０をＯＮする。タイマＩ設定器２
１とクロック発生器１２との出力の一致によりコンパレ
ータ２２が作動し、アナログスイッチ２３をＯＮさせ、
ロジック回路３６に出力を与える。これにより、ロジッ
ク回路３６は微少トルク検出用トルクトランスジューサ
１−２の出力段にある第２ゲート１１を開きプリロード
トルクを検出する。

一方、タイマII設定器２４とクロック発生器１２との出
力の一致によりコンパレータ２５が作動し、アナログス
イッチ２６をＯＮさせ、ロジック回路３６に出力を与え
る。これにより、ロジック回路３６は第２ゲート１１を
ＯＦＦし、プリロードトルクＴ_３をピークメモリ３２に
メモリする。また、モータ１−５駆動用のサーボアンプ
３８を作動させ、モータ１−５を停止させる。

次に、ステップＳ_４の演算および判定動作を説明する。
上記ピークメモリ３１にメモリされたオイルシール部の
ブリロードトルクＴ_０とピークメモリ３２にメモリされ
た全体のプリロードトルクＴ_３の両方から実際のプリロ
ードトルク値（Ｔ_３−Ｔ_０）を較正トルクとして演算器
３３にて演算させる。この演算した値と、プリロードト
ルク設定器３５により設定された許容しうるプリロード
基準値の下限値Ｔ_minと上限値Ｔ_maxとを比較器３４で比
較する。この比較結果が許容範囲内つまりＯＫの場合に
は動作が終了（ＥＮＤ）となる。また、下限値以下つま
り−ＮＧの場合にはＴ_min−（Ｔ_３−Ｔ_０）をトルク角
度演算器４３に出力する。また、上限値以上つまり＋Ｎ
Ｇの場合には（Ｔ_３−Ｔ_０）−Ｔ_maxをトルク角度演算
器４３に出力する。トルク角度演算器４３は過不足のト
ルク値より緩めもしくは増締角度を演算する。なお、こ
こで実験的に求められた変換係数は５．６Kgcm／゜であ
る。なお、上記ステップＳ_４は第３図には現われてこな
い。

次にステップＳ_５の増締もしくは緩め動作を説明する。

上記ステップＳ_４で−ＮＧもしくは＋ＮＧとなるとロジ
ック回路３６はソレノイドバルブ３に信号を与え、スト
ッパ２をＯＮさせる。このストッパ２に付属するリミッ
トスイッチより前進端の信号をロジック回路３６に与え
る。

まず、−ＮＧの時の動作を以下に説明する。ロジック回
路３６はトルクＴ_２またはＴ_４設定器５に対し、上記ス
テップＳ_２でのピークトルクＴ_２（第３図）を与える。
ロジック回路３６はモータ１−５に回転指令を与える。
締付用トルクトランスジューサ１−３の出力と、上記ト
ルク設定器５との出力の一致によりコンパレータ７を作
動させ、アナログスイッチ９をＯＮし、ロジック回路３
６に信号を与える。ロジック回路３６は角度エンコーダ
１−６の出力段にある角度用第６ゲート３９を開きカウ
ンタ４０にて回転角度をカウントする。

一方、トルク角度演算器４３で演算された値に基く理論
締弛角度設定器４２の出力と、上記カウンタ４０とを比
較器４１にて比較し、ロジック回路３６に出力を与え
る。

次に、＋ＮＧの時の動作を以下に説明する。ロジック回
路３６はトルク設定器５に対し上記ステップＳ_２でのピ
ークトルクＴ_２からＴ_２×０．６＝Ｔ_４を演算器３７で
演算する。同時にロジック回路３６はモータ１−５に逆
転の信号を与え、また、締付用トルクトランスジューサ
１−３の出力とトルク設定器５の出力の一致によりコン
パレータ７を作動させ、アナログスイッチ９をＯＮしロ
ジック回路３６に信号を与える。

ロジック回路３６はモータ１−５のサーボアンプ３８に
対しストールの指令を出力するとともにタイマ用第５ゲ
ート２７をＯＮする。タイマIII（ストールタイマ）設
定器２８とクロック発生器１２の出力の一致によりコン
パレータ２９を作動させ、ロジック回路３６に出力を与
える。ロジック回路３６はサーボアンプ３８に再起動の
信号を与えるとともに第６ゲート３９を開き弛め角度を
取り込む。

一方、トルク角度演算器４３で演算された値の理論締弛
角度設定器４２の出力とカウンタ４０の出力との比較器
４１による比較によりロジック回路３６に信号を与え
る。

最後に、ステップＳ_６のプリロード検出動作を説明す
る。このステップＳ_６では上記ステップＳ_３と同様にし
て再びプリロードトルクを測定し、この検出プリロード
値が許容基準値の範囲内つまりＯＫであれば動作を終了
（ＥＮＤ）し、基準値の範囲外つまりＮＧであれば、Ｎ
Ｇ出力をロジック回路３６に与える。なお、図示してい
ないが、ロジック回路３６の出力により検出プリロード
値が基準値内にあるかもしくは基準値を外れているかに
応じてＯＫあるいはＮＧの表示を行なう表示手段を備え
ている。

上記のごとく設定トルク値までナットを締付けた後にプ
リロード値を検出し、この検出プリロード値と基準値の
上限値および下限値とを比較し、それぞれの誤差量に応
じて角度制御を含んだ再締付けを行ない、さらに再度プ
リロード値を検出するようにしているため、適正なプリ
ロード値を確実に付与することができるものである。

なお、上記実施例ではナットの締付け動作の前にオイル
シール部のプリロード検出を行なうステップを有するも
のについて説明したが、本発明は、このオイルシール部
のプリロード検出を行なうステップを含むものに限られ
るものではない。また、上記実施例のごとく締付けトル
クとプリロードの測定を同一駆動源を用い、かつ異なる
二種のトルクトランスジューサにより測定することによ
り装置自体のコストダウンならびに省スペース化への寄
与が大きい。

（発明の効果）以上のように本発明によれば、ナットランナ等の回転駆
動系を用いて回転軸のナットを締付け、この回転軸のプ
リロード値を基準値に調整するつ際し、検出プリロード
値を基準値と比較し、下限値以下では再締付けを行な
い、また上限値以上では弛めおよび弛め角以下での再締
付けを行なわせ、その後、再比較するものであるので、
誤差量に応じて角度制御がなされ、付与されるプリロー
ド値は従来の締付け装置に比べ回転系の慣性やねじ特性
の影響を受けることがほとんどなくなり、適正なプリロ
ード値を安定して付与でき、不良（ＮＧ）率の低減を図
り、かつ自動化が容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の回転軸のプリロード調整制御装置の概
略構成図、第２図は同装置における回転駆動系および制
御手段の詳細を示すブロック図、第３図は同装置の動作
を説明するための時間に対する締付けトルク線図、第４
図は同装置の制御のフローチャート、第５図は本発明装
置が適用される差動装置の一例を示す断面図である。１……ナットランナ（回転駆動系を含む）、１−１……
ソケット、１−２……微少トルク用トルクトランスジュ
ーサ（プリロード検出器）、１−３……締付用トルクト
ランスジューサ（トルク検出器）、１−５……ＤＣモー
タ、１−６……角度エンコーダ（角度検出器）、３６…
…プリロードトルク設定器、１００……制御手段、２０
０……判定手段、Ｗ……ワーク、１０１……ハウジン
グ、１０２，１０３……テーパローラ・ベアリング、１
０４……ドライブピニオン軸（軸部材）、１０５……コ
ンパニオンフランジ、１０６……ねじ部、１０７……ナ
ット。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ハウジング部材にテーパベアリングを介し
て回転自在に軸支された軸部材に螺合されるナットを回
動するための回転駆動系を有し、このナットを締付ける
度合により前記テーパベアリングに付与される軸方向の
押圧力を調整し、これにより前記軸部材に前記ハウジン
グ部材に対する所定の回転抵抗を予め付与するようにし
た回転軸のプリロード調整制御装置において、前記ナッ
トを締付けるトルクを検出するトルク検出器と、前記プ
リロード値を検出するプリロード検出器と、前記ナット
の締付け角度を検出する角度検出器と、設定トルク値ま
で前記ナットを締付けた後にプリロードを検出するとと
もに、この検出プリロード値を基準の上限値および下限
値と比較する判定手段と、前記判定手段による判定結果
に基づき、検出プリロード値が下限値以下のとき前記ナ
ットの再締付けを行い、上限値以上のとき前記ナットを
弛め、かつ弛め角以下での再締付けを行い、さらに再
度、プリロード値を検出するとともに前記基準値と比較
する制御手段とを備えたことを特徴とする回転軸のプリ
ロード調整制御装置。