歯車伝達機構の噛合い伝達誤差測定装置
【課題】簡易な構成で、噛合い伝達誤差の測定精度及び測定効率をより向上させた歯車伝達機構の噛合い伝達誤差測定装置を提供することを目的とする。
【解決手段】終減速機２の駆動歯車２０を駆動させる入力側モータ３１と、駆動歯車２０と噛合い回転される従動歯車２１に回転負荷を与える出力側モータ４１と、駆動歯車２０と従動歯車２１との回転位相角をそれぞれ検出するロータリーエンコーダ３６・４６とを備え、ロータリーエンコーダ３６・４６によって検出された回転位相角の位相差を演算することで噛合い伝達誤差を測定する歯車伝達機構の噛合い伝達誤差測定装置１において、入力側モータ３１及び出力側モータ４１は、トーションバー３５・４５を介してそれぞれロータリーエンコーダ３６・４６と連結される。
【解決手段】終減速機２の駆動歯車２０を駆動させる入力側モータ３１と、駆動歯車２０と噛合い回転される従動歯車２１に回転負荷を与える出力側モータ４１と、駆動歯車２０と従動歯車２１との回転位相角をそれぞれ検出するロータリーエンコーダ３６・４６とを備え、ロータリーエンコーダ３６・４６によって検出された回転位相角の位相差を演算することで噛合い伝達誤差を測定する歯車伝達機構の噛合い伝達誤差測定装置１において、入力側モータ３１及び出力側モータ４１は、トーションバー３５・４５を介してそれぞれロータリーエンコーダ３６・４６と連結される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯車伝達機構の噛合い伝達誤差測定装置に関し、より詳細には、噛合い回転される駆動歯車と従動歯車との回転位相角の位相差を演算することで噛合い伝達誤差を測定する装置の改良技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば終減速機（デファレンシャル装置）等の歯車伝達機構の噛合い伝達誤差を測定する装置の構成が公知であり、例えば、特許文献１に開示される構成が公知である。
具体的には、特許文献１には、歯車伝達機構の駆動歯車を駆動させる入力側モータと、前記駆動歯車と噛合い回転される従動歯車に回転負荷を与える出力側モータと、前記駆動歯車と従動歯車との回転位相角をそれぞれ検出する回転角度検出器とを備え、前記回転角度検出器によって検出された回転位相角の位相差を演算することで噛合い伝達誤差を測定する歯車伝達機構の噛合い伝達誤差測定装置が開示されている。
【０００３】
そして、かかる特許文献１に開示される歯車伝達機構の噛合い伝達誤差測定装置では、入力側モータがトルクコンバータ等の流体継手を介して回転角検出器と連結されるとともに、出力側モータがフライホイール等の慣性体を介して回転角検出器と連結されている。このような構成とすることで、歯車伝達機構（駆動歯車及び従動歯車）と各モータとの振動系を分離して、入力側モータのトルク変動を受けることなく駆動歯車と従動歯車との噛合い伝達誤差を測定することを目的とするものである。
【特許文献１】特開平６−７４８６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
噛合い伝達誤差を測定する際には、各モータ及び減速器等によって発生されるトルクや回転変動が回転角検出器に伝達すると、これに起因したノイズ成分が検出されてしまうため、上述した特許文献１に開示される歯車伝達機構の噛合い伝達誤差測定装置のように、流体継手若しくは慣性体によって回転角検出器と各モータ等の振動系を分離することで、回転角検出器に対するノイズの影響をなくすことができ、測定精度の向上が期待できる。
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１のように、回転角検出器と各モータ等の振動系を分離する連結部材として流体継手を用いた場合には、次のような問題があった。
すなわち、流体継手を用いた場合には、別途、給油装置や作動油循環装置（機構）を設ける必要があったため、装置構成が複雑化・大型化していた。また、噛合い伝達誤差を測定する際には、通常、入力側モータを低速で回転させるため、流体継手においてトルク発生する際にスリップが発生してしまう場合があり、測定精度に劣っていた。特に、高トルク負荷では、流体継手において大きくスリップしてしまって測定することができない場合があった。また、流体継手においては、低速でタービン羽根等が回転されるために発熱量が大きく、上述した給油装置等の他に、かかる給油装置等を冷却するための冷却装置が必要であり装置構成が複雑化・大型化するとともに、測定後に冷却時間を要するため測定効率に劣っていた。流体継手では、その構成上、歯車伝達機構に対する加速方向（正転方向）での測定は可能であるが、減速方向（逆転方向）での測定ができないため、その用途が限定されて測定効率に劣っていた。
【０００６】
そこで、本発明においては、歯車伝達機構の噛合い伝達誤差測定装置に関し、前記従来の課題を解決するもので、簡易な構成で、噛合い伝達誤差の測定精度及び測定効率をより向上させた歯車伝達機構の噛合い伝達誤差測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
すなわち、請求項１においては、歯車伝達機構の駆動歯車を駆動させる入力側モータと、前記駆動歯車と噛合い回転される従動歯車に回転負荷を与える出力側モータと、前記駆動歯車と従動歯車との回転位相角をそれぞれ検出する回転角度検出器とを備え、前記回転角度検出器によって検出された回転位相角の位相差を演算することで噛合い伝達誤差を測定する歯車伝達機構の噛合い伝達誤差測定装置において、前記入力側モータ及び出力側モータは、ねじり剛性を有する連結部材を介してそれぞれ前記回転角度検出器と連結されるものである。
【０００９】
請求項２においては、歯車伝達機構の駆動歯車を駆動させる入力側モータと、前記駆動歯車と噛合い回転される従動歯車に回転負荷を与える出力側モータと、前記駆動歯車と従動歯車との回転位相角をそれぞれ検出する回転角検出器とを備え、前記回転角検出器によって検出された回転位相角の位相差を演算することで噛合い伝達誤差を測定する歯車伝達機構の噛合い伝達誤差測定装置において、前記入力側モータ又は出力側モータの少なくともいずれか一方は、ねじり剛性を有する連結部材を介して前記回転角度検出器と連結されるものである。
【００１０】
請求項３においては、前記連結部材は、トーションバーが用いられるものである。
【００１１】
請求項４においては、前記連結部材のねじり剛性は、前記回転角度検出器と歯車伝達機構とを連結する連結部材のねじり剛性よりも小さいものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に示す構成としたので、ねじり剛性を有する連結部材を用いることで、回転角度検出器に伝達する入力側モータ等からなる振動系により生起されるトルクや回転変動を低減できるだけでなく、簡易な構成で、噛合い伝達誤差の測定精度及び測定効率をより向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、発明を実施するための最良の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例に係る噛合い伝達誤差測定装置の全体的な構成を示した平面図、図２は図１の噛合い伝達誤差測定装置の側面図、図３は噛合い伝達誤差測定装置を模式的に表した図である。図４（ａ）は図３の噛合い伝達誤差測定装置の振動モデル図、図４（ｂ）は図３の振動モデル図における各ユニットのねじれ変動量を示した図である。
【００１４】
まず、本実施例の噛合い伝達誤差測定装置１の全体構成について、以下に説明する。
図１及び図２に示すように、本実施例の噛合い伝達誤差測定装置１は、車両における歯車伝達機構の一つである終減速機（デファレンシャル装置）２の噛合い伝達誤差を測定する装置として構成されている。
【００１５】
終減速機２は、一の駆動歯車２０に対して一対の従動歯車２１・２１が噛合されており、駆動歯車２０が回転駆動されることによって従動歯車２１・２１が噛合い回転されるように構成されている。具体的には、終減速機２は、その駆動歯車２０（ドライブピニオン）のシャフト（図略）が直交状に突出され、従動歯車２１・２１（リングギヤ）に連動して回転する左右のシャフト（図略）が平面視で直交状に突出される。なお、終減速機２は、噛合い伝達誤差測定装置１を構成する支持テーブル１０に載置されて、位置固定される。
【００１６】
噛合い伝達誤差測定装置１は、終減速機２の駆動歯車２０に動力を伝達する入力側ユニット３と、従動歯車２１に回転負荷を与える出力側ユニット４・４とが設けられている。噛合い伝達誤差測定装置１は、上述した支持テーブル１０に対して、平面視で直交状に入力側テーブル１１が配置され、左右方向に直線状に出力側テーブル１２・１２が配置されており、入力側テーブル１１に入力側ユニット３が配設され、出力側テーブル１２・１２に出力側ユニット４・４がそれぞれ配設されている。終減速機２は、支持テーブル１０、すなわち、入力側ユニット３と出力側ユニット４・４との交差位置に配置される。
【００１７】
なお、各出力側ユニット４・４は、それぞれ略同一に構成されるため、以下の実施例においては、特に言及する場合を除いて一方の出力側ユニット４についてのみ説明する。
【００１８】
入力側ユニット３は、終減速機２の駆動歯車２０に回転駆動力を与えるための回転入力機構Ａが設けられており、回転入力機構Ａは、入力側モータ３１と、入力側モータ３１の駆動によって回転する入力軸部３２等とで構成されている。入力軸部３２には、入力側モータ３１の側から順に、噛合い減速ギヤが内設される減速機３３と、トルク計３４と、ねじり剛性を有する連結部材としてのトーションバー３５と、回転角検出器としてのロータリーエンコーダ３６と、ロータリーエンコーダ３６と駆動歯車２０（のシャフト）とを連結する連結部材としての連結シャフト３７等とで構成されている。
入力側モータ３１と減速機３３、及び減速機３３とトルク計３４とは、カップリング３８でそれぞれ連結されている。そして、トルク計３４とロータリーエンコーダ３６とは、トーションバー３５で連結されている。
【００１９】
トーションバー３５は、トルク計３４とロータリーエンコーダ３６との間に設けられることで、入力側モータ３１や減速機３３等からなる振動系により生起されるトルクや回転変動がロータリーエンコーダ３６に伝達するのを低減させるためのものである。そのため、本実施例のトーションバー３５は、低剛性であって、少なくともロータリーエンコーダ３６と終減速機２との間の連結シャフト３７等のねじり剛性と比べて小さくなるように調整される（詳細は後述する、図４参照）。トーションバー３５のねじり剛性は、軸部の外径及び内径、長さ、素材等が選定され、いくつかの系統的な試験を経て調整される。
【００２０】
なお、トーションバー３５の素材や形状等は特に限定するものではなく、鉄・アルミ・銅・鋼等の素材が用いられる。通常は、中実若しくは中空の断面円形状に形成され、外表面の長手方向中央がくびれた鼓状に形成されてもよい。また、トーションバー３５は、トルク計３４やロータリーエンコーダ３６と、直接的に連結されてもよく、また図示せぬ他の部材等を介して連結されてもよい。ただし、ロータリーエンコーダ３６とは直接的に連結されるのが好ましい。
【００２１】
ロータリーエンコーダ３６は、前記噛合い伝達誤差測定装置１が備える図示せぬコンピュータ（制御装置）に接続されており、検出された回転位相角がかかるコンピュータに出力される。なお、コンピュータは、後述するように、出力側ユニット４・４に設けられたロータリーエンコーダ４６・４６とそれぞれ接続されている。そして、コンピュータでは、各ロータリーエンコーダ３６・４６・４６からの出力に基づいて回転位相差が演算されて、両歯車２０・２１の噛合い伝達誤差が測定（計測）される。
【００２２】
なお、本実施例の入力側ユニット３は、入力側テーブル１１に設けられた図示せぬ移動機構によって、上下昇降可能、かつ、支持テーブル１０に載置された終減速機２に対して進退可能となるように配設されている。このように構成されることで、回転入力機構Ａの水平位置及び高さが調整されて、入力軸部３２（の連結シャフト３７）と終減速機２（の駆動歯車２０のシャフト）とが連結される。
上述した移動機構の構成は、特に限定するものではないが、例えば、入力側テーブル１１が、上下昇降装置によって上下昇降され、かつ、基台に対してレール上をスライドする進退ブロックによって支持テーブル１０に対して進退可能とされるように構成される。
【００２３】
出力側ユニット４は、終減速機２の従動歯車２１に回転負荷を与えるための回転負荷機構Ｂが設けられており、回転負荷機構Ｂは、出力側モータ４１と、出力側モータ４１の駆動によって回転力（負荷）を受ける出力軸部４２等とで構成されている。出力軸部４２には、出力側モータ４１の側から順に、噛合い減速ギヤが内設される減速機４３と、トルク計４４と、ねじり剛性を有する連結部材としてのトーションバー４５と、回転角検出器としてのロータリーエンコーダ４６と、ロータリーエンコーダ４６と従動歯車２１（のシャフト）とを連結する連結部材としての連結シャフト４７等とで構成されている。
出力側モータ４１と減速機４３、及び減速機４３とトルク計４４とは、カップリング４８でそれぞれ連結されている。そして、トルク計４４とロータリーエンコーダ４６とが、トーションバー４５で連結されている。
【００２４】
トーションバー４５については、上述した入力側ユニット３の入力軸部３２を構成するトーションバー３５と略同一に構成される。すなわち、本実施例のトーションバー４５は、低剛性であって、少なくともロータリーエンコーダ４６と終減速機２との間の連結シャフト４７等のねじり剛性と比べて小さくなるように調整される（図４参照）。
また、ロータリーエンコーダ４６・４６は、上述したように図示せぬコンピュータに接続されている。
【００２５】
なお、本実施例の出力側ユニット４においても、上述した入力側ユニット３と同様に、上述した出力側テーブル１２に設けられた図示せぬ移動機構によって、上下昇降可能、かつ、支持テーブル１０に載置された終減速機２に対して進退可能となるように配設されている。
【００２６】
以上のように構成されることで、入力側ユニット３の回転入力機構Ａにおいては、入力側モータ３１の回転駆動は、入力軸部３２、すなわちカップリング３８→減速機３３→カップリング３８→トルク計３４→トーションバー３５→ロータリーエンコーダ３６→連結シャフト３７に伝達され、かかる入力軸部３２を通じて終減速機２の駆動歯車２０（のシャフト）に伝達される。
また、出力側ユニット４の回転負荷機構Ｂにおいては、出力側モータ４１の回転駆動は、出力軸部４２、すなわちカップリング４８→減速機４３→カップリング４８→トルク計４４→トーションバー４５→ロータリーエンコーダ４６→連結シャフト４７に伝達され、かかる出力軸部４２を通じて終減速機２の従動歯車２１（のシャフト）に伝達される。
【００２７】
次に、本実施例の噛合い伝達誤差測定装置１を用いた終減速機２の噛合い伝達誤差測定について、以下に説明する。
まず、支持テーブル１０の上に測定対象物である終減速機２がセットされる。そして、入力側ユニット３が進退かつ昇降操作されて、回転入力機構Ａの入力軸部３２（の連結シャフト３７）の軸線高さが駆動歯車２０のシャフトの軸線に合わせられる。この状態で、入力軸部３２の端部（すなわち、連結シャフト３７）と駆動歯車２０のシャフト端部とが連結される。これと並行して、左右の両出力側ユニット４・４も同様に操作されて、両回転負荷機構Ｂの出力軸部４２の端部（すなわち、連結シャフト４７）と従動歯車２１・２１のシャフト端部とが連結される。
【００２８】
回転入力機構Ａにおける入力側モータ３１の回転は、ロータリーエンコーダ３６等からなる入力軸部３２を介して終減速機２の駆動歯車２０に伝達される。一方で、終減速機２の従動歯車２１に対しては、回転負荷機構Ｂの出力側モータ４１の駆動によりロータリーエンコーダ４６等からなる出力軸部４２を介して回転負荷が付与されている。
かかる状態で、ロータリーエンコーダ３６・４６により駆動歯車２０と従動歯車２１との回転位相角がそれぞれ検出される。そして、ロータリーエンコーダ３６・４６による検出結果から回転位相差が図示せぬコンピュータで演算されて、両歯車２０・２１の噛合い伝達誤差が測定（計測）される。
【００２９】
ここで、図３に示すように、入力側ユニット３及び出力側ユニット４は、慣性量の大きい駆動・負荷機構部、すなわち入力側ユニット３の回転入力機構Ａにおける入力側モータ３１や減速機３３等の「振動系」、及び出力側ユニット４の回転負荷機構Ｂにおける出力側モータ４１や減速機４３等の「振動系」に対して、ロータリーエンコーダ３６・４６を、トーションバー３５・４５や連結シャフト３７・４７等の「ねじり剛性要素」で接続したものに模式化することができる。
【００３０】
そして、図４（ａ）に示すように、噛合い伝達誤差測定装置１の振動モデルを考える場合は、入力側ユニット３は、上述した振動系を壁Ｗ１、トーションバー３５をばねＳ１（ねじり剛性ｋ１）、連結シャフト３７をばねＳ２（ねじり剛性ｋ２）として、壁Ｗ１とロータリーエンコーダ３６とがばねＳ１を介して接続されるとともに、ロータリーエンコーダ３６と終減速機２（駆動歯車２０）とがばねＳ２を介して接続されたものに見做すことができる。
一方、出力側ユニット４は、同じく振動系を壁Ｗ２、トーションバー４５をばねＳ３（ねじり剛性ｋ３）、連結シャフト４７をばねＳ４（ねじり剛性ｋ４）として、壁Ｗ２とロータリーエンコーダ４６とがばねＳ３を介して接続され、ロータリーエンコーダ４６と終減速機２（従動歯車２１）とがばねＳ４を介して接続されたものに見做すことができる。
【００３１】
そして、本実施例では、ばねＳ１・Ｓ３（トーションバー３５・４５）のねじり剛性ｋ１・ｋ３が、それぞればねＳ２・Ｓ４（連結シャフト３７・４７）のねじり剛性ｋ２・ｋ４よりも小さくなるように調整される（ｋ１＜ｋ２、ｋ３＜ｋ４）。そのため、終減速機２において噛合い伝達誤差（実誤差値Ｅ）が生じている場合に、実誤差値Ｅに対するロータリーエンコーダ３６・４６にて検出された回転位相差から演算された噛合い伝達誤差（測定誤差値ｅ）との測定誤差を小さくすることができる。
【００３２】
すなわち、図４（ｂ）に示すように、ばねＳ１・Ｓ３のねじり剛性ｋ１・ｋ３が、それぞればねＳ２・Ｓ４のねじり剛性ｋ２・ｋ４よりも小さいと、軸部に負荷されるトルクによるばねＳ１・Ｓ３のねじり変動量ｔ１・ｔ３がばねＳ２・Ｓ４のねじり変動量ｔ２・ｔ４より大きい。そのため、ロータリーエンコーダ３６・４６にて検出される回転位相は、終減速機２の駆動歯車２０及び従動歯車２１の回転位相に近似されて、上述した測定誤差値ｅの検出率を向上できる。
【００３３】
以上のように、本実施例の噛合い伝達誤差測定装置１は、終減速機２の駆動歯車２０を駆動させる入力側モータ３１と、駆動歯車２０と噛合い回転される従動歯車２１に回転負荷を与える出力側モータ４１と、駆動歯車２０と従動歯車２１との回転位相角をそれぞれ検出するロータリーエンコーダ３６・４６とを備え、ロータリーエンコーダ３６・４６によって検出された回転位相角の位相差を演算することで噛合い伝達誤差を測定する歯車伝達機構の噛合い伝達誤差測定装置１において、入力側モータ３１及び出力側モータ４１は、トーションバー３５・４５を介してそれぞれロータリーエンコーダ３６・４６と連結されるように構成されるため、簡易な構成で、噛合い伝達誤差の測定精度及び測定効率をより向上できる。
【００３４】
すなわち、ねじり剛性を有する連結部材を用いることで、ロータリーエンコーダ３６に伝達する入力側モータ３１や減速機３３等からなる振動系により生起されるトルクや回転変動を低減できるだけでなく、従来のように流体継手等を用いた場合と比べて、給油装置や作動油循環装置（機構）を設ける必要がなく、装置構成を簡素化できる。特に、かかる連結部材において発熱することがないため、測定時間を短縮できる。また、噛合い伝達誤差を測定する際に、入力側モータ３１を低速で回転させても、かかる連結部材においてスリップが発生することがなく、測定精度を向上できる。特に、高トルク負荷の場合であっても測定することができる。さらに、終減速機２における加速方向（正転方向）での測定だけでなく、減速方向（逆転方向）での測定が可能となり、多様な測定を実施することが可能となる。
【００３５】
なお、本実施例の噛合い伝達誤差測定装置１の構成は、上述した実施例に限定されない。
【００３６】
すなわち、上述した実施例では、入力側ユニット３及び出力側ユニット４・４のいずれにもトーションバー３５・４５が設けられているが、少なくともいずれか一方のユニットに設けられてもよい。
また、本実施例のねじり剛性を有する連結部材としては、上述したトーションバー３５・４５に限定されず、樹脂・ゴム系のカップリングや、板ばね（金属ばね）カップリングや、コイル状のトーションスプリング等であって、かつ低剛性のものを用いることができる。ただし、トーションバー３５・４５は、ねじり剛性値が安定しており、また、トルク依存性の影響を低減できるため、好ましく用いられる。
また、上述した減速機３３・４３、トルク計３４・４４、及び回転角検出器（ロータリーエンコーダ３６・４６）の構成は、特に限定されず、公知の技術（汎用品）を用いることができる。
また、回転角検出器（ロータリーエンコーダ３６・４６）と歯車伝達機構（終減速機２）との連結部材としては、上述した連結シャフト３７・４７等に限定されない。
【００３７】
なお、上述した実施例の噛合い伝達誤差測定装置１は、歯車伝達機構として、上述した終減速機２に限定されず、例えば、トランスミッションＡｓｓｙ等を対象とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施例に係る噛合い伝達誤差測定装置の全体的な構成を示した平面図。
【図２】図１の噛合い伝達誤差測定装置の側面図。
【図３】噛合い伝達誤差測定装置を模式的に表した図。
【図４】（ａ）図３の噛合い伝達誤差測定装置の振動モデル図、（ｂ）図３の振動モデル図における各ユニットのねじれ変動量を示した図。
【符号の説明】
【００３９】
１ 噛合い伝達誤差測定装置
２ 終減速機（歯車伝達機構）
２０ 駆動歯車
２１ 従動歯車
３１ 入力側モータ
３５ トーションバー（ねじり剛性を有する連結部材）
３６ ロータリーエンコーダ（回転角度検出器）
４１ 出力側モータ
４５ トーションバー（ねじり剛性を有する連結部材）
４６ ロータリーエンコーダ（回転角度検出器）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯車伝達機構の噛合い伝達誤差測定装置に関し、より詳細には、噛合い回転される駆動歯車と従動歯車との回転位相角の位相差を演算することで噛合い伝達誤差を測定する装置の改良技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば終減速機（デファレンシャル装置）等の歯車伝達機構の噛合い伝達誤差を測定する装置の構成が公知であり、例えば、特許文献１に開示される構成が公知である。
具体的には、特許文献１には、歯車伝達機構の駆動歯車を駆動させる入力側モータと、前記駆動歯車と噛合い回転される従動歯車に回転負荷を与える出力側モータと、前記駆動歯車と従動歯車との回転位相角をそれぞれ検出する回転角度検出器とを備え、前記回転角度検出器によって検出された回転位相角の位相差を演算することで噛合い伝達誤差を測定する歯車伝達機構の噛合い伝達誤差測定装置が開示されている。
【０００３】
そして、かかる特許文献１に開示される歯車伝達機構の噛合い伝達誤差測定装置では、入力側モータがトルクコンバータ等の流体継手を介して回転角検出器と連結されるとともに、出力側モータがフライホイール等の慣性体を介して回転角検出器と連結されている。このような構成とすることで、歯車伝達機構（駆動歯車及び従動歯車）と各モータとの振動系を分離して、入力側モータのトルク変動を受けることなく駆動歯車と従動歯車との噛合い伝達誤差を測定することを目的とするものである。
【特許文献１】特開平６−７４８６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
噛合い伝達誤差を測定する際には、各モータ及び減速器等によって発生されるトルクや回転変動が回転角検出器に伝達すると、これに起因したノイズ成分が検出されてしまうため、上述した特許文献１に開示される歯車伝達機構の噛合い伝達誤差測定装置のように、流体継手若しくは慣性体によって回転角検出器と各モータ等の振動系を分離することで、回転角検出器に対するノイズの影響をなくすことができ、測定精度の向上が期待できる。
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１のように、回転角検出器と各モータ等の振動系を分離する連結部材として流体継手を用いた場合には、次のような問題があった。
すなわち、流体継手を用いた場合には、別途、給油装置や作動油循環装置（機構）を設ける必要があったため、装置構成が複雑化・大型化していた。また、噛合い伝達誤差を測定する際には、通常、入力側モータを低速で回転させるため、流体継手においてトルク発生する際にスリップが発生してしまう場合があり、測定精度に劣っていた。特に、高トルク負荷では、流体継手において大きくスリップしてしまって測定することができない場合があった。また、流体継手においては、低速でタービン羽根等が回転されるために発熱量が大きく、上述した給油装置等の他に、かかる給油装置等を冷却するための冷却装置が必要であり装置構成が複雑化・大型化するとともに、測定後に冷却時間を要するため測定効率に劣っていた。流体継手では、その構成上、歯車伝達機構に対する加速方向（正転方向）での測定は可能であるが、減速方向（逆転方向）での測定ができないため、その用途が限定されて測定効率に劣っていた。
【０００６】
そこで、本発明においては、歯車伝達機構の噛合い伝達誤差測定装置に関し、前記従来の課題を解決するもので、簡易な構成で、噛合い伝達誤差の測定精度及び測定効率をより向上させた歯車伝達機構の噛合い伝達誤差測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
すなわち、請求項１においては、歯車伝達機構の駆動歯車を駆動させる入力側モータと、前記駆動歯車と噛合い回転される従動歯車に回転負荷を与える出力側モータと、前記駆動歯車と従動歯車との回転位相角をそれぞれ検出する回転角度検出器とを備え、前記回転角度検出器によって検出された回転位相角の位相差を演算することで噛合い伝達誤差を測定する歯車伝達機構の噛合い伝達誤差測定装置において、前記入力側モータ及び出力側モータは、ねじり剛性を有する連結部材を介してそれぞれ前記回転角度検出器と連結されるものである。
【０００９】
請求項２においては、歯車伝達機構の駆動歯車を駆動させる入力側モータと、前記駆動歯車と噛合い回転される従動歯車に回転負荷を与える出力側モータと、前記駆動歯車と従動歯車との回転位相角をそれぞれ検出する回転角検出器とを備え、前記回転角検出器によって検出された回転位相角の位相差を演算することで噛合い伝達誤差を測定する歯車伝達機構の噛合い伝達誤差測定装置において、前記入力側モータ又は出力側モータの少なくともいずれか一方は、ねじり剛性を有する連結部材を介して前記回転角度検出器と連結されるものである。
【００１０】
請求項３においては、前記連結部材は、トーションバーが用いられるものである。
【００１１】
請求項４においては、前記連結部材のねじり剛性は、前記回転角度検出器と歯車伝達機構とを連結する連結部材のねじり剛性よりも小さいものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に示す構成としたので、ねじり剛性を有する連結部材を用いることで、回転角度検出器に伝達する入力側モータ等からなる振動系により生起されるトルクや回転変動を低減できるだけでなく、簡易な構成で、噛合い伝達誤差の測定精度及び測定効率をより向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、発明を実施するための最良の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例に係る噛合い伝達誤差測定装置の全体的な構成を示した平面図、図２は図１の噛合い伝達誤差測定装置の側面図、図３は噛合い伝達誤差測定装置を模式的に表した図である。図４（ａ）は図３の噛合い伝達誤差測定装置の振動モデル図、図４（ｂ）は図３の振動モデル図における各ユニットのねじれ変動量を示した図である。
【００１４】
まず、本実施例の噛合い伝達誤差測定装置１の全体構成について、以下に説明する。
図１及び図２に示すように、本実施例の噛合い伝達誤差測定装置１は、車両における歯車伝達機構の一つである終減速機（デファレンシャル装置）２の噛合い伝達誤差を測定する装置として構成されている。
【００１５】
終減速機２は、一の駆動歯車２０に対して一対の従動歯車２１・２１が噛合されており、駆動歯車２０が回転駆動されることによって従動歯車２１・２１が噛合い回転されるように構成されている。具体的には、終減速機２は、その駆動歯車２０（ドライブピニオン）のシャフト（図略）が直交状に突出され、従動歯車２１・２１（リングギヤ）に連動して回転する左右のシャフト（図略）が平面視で直交状に突出される。なお、終減速機２は、噛合い伝達誤差測定装置１を構成する支持テーブル１０に載置されて、位置固定される。
【００１６】
噛合い伝達誤差測定装置１は、終減速機２の駆動歯車２０に動力を伝達する入力側ユニット３と、従動歯車２１に回転負荷を与える出力側ユニット４・４とが設けられている。噛合い伝達誤差測定装置１は、上述した支持テーブル１０に対して、平面視で直交状に入力側テーブル１１が配置され、左右方向に直線状に出力側テーブル１２・１２が配置されており、入力側テーブル１１に入力側ユニット３が配設され、出力側テーブル１２・１２に出力側ユニット４・４がそれぞれ配設されている。終減速機２は、支持テーブル１０、すなわち、入力側ユニット３と出力側ユニット４・４との交差位置に配置される。
【００１７】
なお、各出力側ユニット４・４は、それぞれ略同一に構成されるため、以下の実施例においては、特に言及する場合を除いて一方の出力側ユニット４についてのみ説明する。
【００１８】
入力側ユニット３は、終減速機２の駆動歯車２０に回転駆動力を与えるための回転入力機構Ａが設けられており、回転入力機構Ａは、入力側モータ３１と、入力側モータ３１の駆動によって回転する入力軸部３２等とで構成されている。入力軸部３２には、入力側モータ３１の側から順に、噛合い減速ギヤが内設される減速機３３と、トルク計３４と、ねじり剛性を有する連結部材としてのトーションバー３５と、回転角検出器としてのロータリーエンコーダ３６と、ロータリーエンコーダ３６と駆動歯車２０（のシャフト）とを連結する連結部材としての連結シャフト３７等とで構成されている。
入力側モータ３１と減速機３３、及び減速機３３とトルク計３４とは、カップリング３８でそれぞれ連結されている。そして、トルク計３４とロータリーエンコーダ３６とは、トーションバー３５で連結されている。
【００１９】
トーションバー３５は、トルク計３４とロータリーエンコーダ３６との間に設けられることで、入力側モータ３１や減速機３３等からなる振動系により生起されるトルクや回転変動がロータリーエンコーダ３６に伝達するのを低減させるためのものである。そのため、本実施例のトーションバー３５は、低剛性であって、少なくともロータリーエンコーダ３６と終減速機２との間の連結シャフト３７等のねじり剛性と比べて小さくなるように調整される（詳細は後述する、図４参照）。トーションバー３５のねじり剛性は、軸部の外径及び内径、長さ、素材等が選定され、いくつかの系統的な試験を経て調整される。
【００２０】
なお、トーションバー３５の素材や形状等は特に限定するものではなく、鉄・アルミ・銅・鋼等の素材が用いられる。通常は、中実若しくは中空の断面円形状に形成され、外表面の長手方向中央がくびれた鼓状に形成されてもよい。また、トーションバー３５は、トルク計３４やロータリーエンコーダ３６と、直接的に連結されてもよく、また図示せぬ他の部材等を介して連結されてもよい。ただし、ロータリーエンコーダ３６とは直接的に連結されるのが好ましい。
【００２１】
ロータリーエンコーダ３６は、前記噛合い伝達誤差測定装置１が備える図示せぬコンピュータ（制御装置）に接続されており、検出された回転位相角がかかるコンピュータに出力される。なお、コンピュータは、後述するように、出力側ユニット４・４に設けられたロータリーエンコーダ４６・４６とそれぞれ接続されている。そして、コンピュータでは、各ロータリーエンコーダ３６・４６・４６からの出力に基づいて回転位相差が演算されて、両歯車２０・２１の噛合い伝達誤差が測定（計測）される。
【００２２】
なお、本実施例の入力側ユニット３は、入力側テーブル１１に設けられた図示せぬ移動機構によって、上下昇降可能、かつ、支持テーブル１０に載置された終減速機２に対して進退可能となるように配設されている。このように構成されることで、回転入力機構Ａの水平位置及び高さが調整されて、入力軸部３２（の連結シャフト３７）と終減速機２（の駆動歯車２０のシャフト）とが連結される。
上述した移動機構の構成は、特に限定するものではないが、例えば、入力側テーブル１１が、上下昇降装置によって上下昇降され、かつ、基台に対してレール上をスライドする進退ブロックによって支持テーブル１０に対して進退可能とされるように構成される。
【００２３】
出力側ユニット４は、終減速機２の従動歯車２１に回転負荷を与えるための回転負荷機構Ｂが設けられており、回転負荷機構Ｂは、出力側モータ４１と、出力側モータ４１の駆動によって回転力（負荷）を受ける出力軸部４２等とで構成されている。出力軸部４２には、出力側モータ４１の側から順に、噛合い減速ギヤが内設される減速機４３と、トルク計４４と、ねじり剛性を有する連結部材としてのトーションバー４５と、回転角検出器としてのロータリーエンコーダ４６と、ロータリーエンコーダ４６と従動歯車２１（のシャフト）とを連結する連結部材としての連結シャフト４７等とで構成されている。
出力側モータ４１と減速機４３、及び減速機４３とトルク計４４とは、カップリング４８でそれぞれ連結されている。そして、トルク計４４とロータリーエンコーダ４６とが、トーションバー４５で連結されている。
【００２４】
トーションバー４５については、上述した入力側ユニット３の入力軸部３２を構成するトーションバー３５と略同一に構成される。すなわち、本実施例のトーションバー４５は、低剛性であって、少なくともロータリーエンコーダ４６と終減速機２との間の連結シャフト４７等のねじり剛性と比べて小さくなるように調整される（図４参照）。
また、ロータリーエンコーダ４６・４６は、上述したように図示せぬコンピュータに接続されている。
【００２５】
なお、本実施例の出力側ユニット４においても、上述した入力側ユニット３と同様に、上述した出力側テーブル１２に設けられた図示せぬ移動機構によって、上下昇降可能、かつ、支持テーブル１０に載置された終減速機２に対して進退可能となるように配設されている。
【００２６】
以上のように構成されることで、入力側ユニット３の回転入力機構Ａにおいては、入力側モータ３１の回転駆動は、入力軸部３２、すなわちカップリング３８→減速機３３→カップリング３８→トルク計３４→トーションバー３５→ロータリーエンコーダ３６→連結シャフト３７に伝達され、かかる入力軸部３２を通じて終減速機２の駆動歯車２０（のシャフト）に伝達される。
また、出力側ユニット４の回転負荷機構Ｂにおいては、出力側モータ４１の回転駆動は、出力軸部４２、すなわちカップリング４８→減速機４３→カップリング４８→トルク計４４→トーションバー４５→ロータリーエンコーダ４６→連結シャフト４７に伝達され、かかる出力軸部４２を通じて終減速機２の従動歯車２１（のシャフト）に伝達される。
【００２７】
次に、本実施例の噛合い伝達誤差測定装置１を用いた終減速機２の噛合い伝達誤差測定について、以下に説明する。
まず、支持テーブル１０の上に測定対象物である終減速機２がセットされる。そして、入力側ユニット３が進退かつ昇降操作されて、回転入力機構Ａの入力軸部３２（の連結シャフト３７）の軸線高さが駆動歯車２０のシャフトの軸線に合わせられる。この状態で、入力軸部３２の端部（すなわち、連結シャフト３７）と駆動歯車２０のシャフト端部とが連結される。これと並行して、左右の両出力側ユニット４・４も同様に操作されて、両回転負荷機構Ｂの出力軸部４２の端部（すなわち、連結シャフト４７）と従動歯車２１・２１のシャフト端部とが連結される。
【００２８】
回転入力機構Ａにおける入力側モータ３１の回転は、ロータリーエンコーダ３６等からなる入力軸部３２を介して終減速機２の駆動歯車２０に伝達される。一方で、終減速機２の従動歯車２１に対しては、回転負荷機構Ｂの出力側モータ４１の駆動によりロータリーエンコーダ４６等からなる出力軸部４２を介して回転負荷が付与されている。
かかる状態で、ロータリーエンコーダ３６・４６により駆動歯車２０と従動歯車２１との回転位相角がそれぞれ検出される。そして、ロータリーエンコーダ３６・４６による検出結果から回転位相差が図示せぬコンピュータで演算されて、両歯車２０・２１の噛合い伝達誤差が測定（計測）される。
【００２９】
ここで、図３に示すように、入力側ユニット３及び出力側ユニット４は、慣性量の大きい駆動・負荷機構部、すなわち入力側ユニット３の回転入力機構Ａにおける入力側モータ３１や減速機３３等の「振動系」、及び出力側ユニット４の回転負荷機構Ｂにおける出力側モータ４１や減速機４３等の「振動系」に対して、ロータリーエンコーダ３６・４６を、トーションバー３５・４５や連結シャフト３７・４７等の「ねじり剛性要素」で接続したものに模式化することができる。
【００３０】
そして、図４（ａ）に示すように、噛合い伝達誤差測定装置１の振動モデルを考える場合は、入力側ユニット３は、上述した振動系を壁Ｗ１、トーションバー３５をばねＳ１（ねじり剛性ｋ１）、連結シャフト３７をばねＳ２（ねじり剛性ｋ２）として、壁Ｗ１とロータリーエンコーダ３６とがばねＳ１を介して接続されるとともに、ロータリーエンコーダ３６と終減速機２（駆動歯車２０）とがばねＳ２を介して接続されたものに見做すことができる。
一方、出力側ユニット４は、同じく振動系を壁Ｗ２、トーションバー４５をばねＳ３（ねじり剛性ｋ３）、連結シャフト４７をばねＳ４（ねじり剛性ｋ４）として、壁Ｗ２とロータリーエンコーダ４６とがばねＳ３を介して接続され、ロータリーエンコーダ４６と終減速機２（従動歯車２１）とがばねＳ４を介して接続されたものに見做すことができる。
【００３１】
そして、本実施例では、ばねＳ１・Ｓ３（トーションバー３５・４５）のねじり剛性ｋ１・ｋ３が、それぞればねＳ２・Ｓ４（連結シャフト３７・４７）のねじり剛性ｋ２・ｋ４よりも小さくなるように調整される（ｋ１＜ｋ２、ｋ３＜ｋ４）。そのため、終減速機２において噛合い伝達誤差（実誤差値Ｅ）が生じている場合に、実誤差値Ｅに対するロータリーエンコーダ３６・４６にて検出された回転位相差から演算された噛合い伝達誤差（測定誤差値ｅ）との測定誤差を小さくすることができる。
【００３２】
すなわち、図４（ｂ）に示すように、ばねＳ１・Ｓ３のねじり剛性ｋ１・ｋ３が、それぞればねＳ２・Ｓ４のねじり剛性ｋ２・ｋ４よりも小さいと、軸部に負荷されるトルクによるばねＳ１・Ｓ３のねじり変動量ｔ１・ｔ３がばねＳ２・Ｓ４のねじり変動量ｔ２・ｔ４より大きい。そのため、ロータリーエンコーダ３６・４６にて検出される回転位相は、終減速機２の駆動歯車２０及び従動歯車２１の回転位相に近似されて、上述した測定誤差値ｅの検出率を向上できる。
【００３３】
以上のように、本実施例の噛合い伝達誤差測定装置１は、終減速機２の駆動歯車２０を駆動させる入力側モータ３１と、駆動歯車２０と噛合い回転される従動歯車２１に回転負荷を与える出力側モータ４１と、駆動歯車２０と従動歯車２１との回転位相角をそれぞれ検出するロータリーエンコーダ３６・４６とを備え、ロータリーエンコーダ３６・４６によって検出された回転位相角の位相差を演算することで噛合い伝達誤差を測定する歯車伝達機構の噛合い伝達誤差測定装置１において、入力側モータ３１及び出力側モータ４１は、トーションバー３５・４５を介してそれぞれロータリーエンコーダ３６・４６と連結されるように構成されるため、簡易な構成で、噛合い伝達誤差の測定精度及び測定効率をより向上できる。
【００３４】
すなわち、ねじり剛性を有する連結部材を用いることで、ロータリーエンコーダ３６に伝達する入力側モータ３１や減速機３３等からなる振動系により生起されるトルクや回転変動を低減できるだけでなく、従来のように流体継手等を用いた場合と比べて、給油装置や作動油循環装置（機構）を設ける必要がなく、装置構成を簡素化できる。特に、かかる連結部材において発熱することがないため、測定時間を短縮できる。また、噛合い伝達誤差を測定する際に、入力側モータ３１を低速で回転させても、かかる連結部材においてスリップが発生することがなく、測定精度を向上できる。特に、高トルク負荷の場合であっても測定することができる。さらに、終減速機２における加速方向（正転方向）での測定だけでなく、減速方向（逆転方向）での測定が可能となり、多様な測定を実施することが可能となる。
【００３５】
なお、本実施例の噛合い伝達誤差測定装置１の構成は、上述した実施例に限定されない。
【００３６】
すなわち、上述した実施例では、入力側ユニット３及び出力側ユニット４・４のいずれにもトーションバー３５・４５が設けられているが、少なくともいずれか一方のユニットに設けられてもよい。
また、本実施例のねじり剛性を有する連結部材としては、上述したトーションバー３５・４５に限定されず、樹脂・ゴム系のカップリングや、板ばね（金属ばね）カップリングや、コイル状のトーションスプリング等であって、かつ低剛性のものを用いることができる。ただし、トーションバー３５・４５は、ねじり剛性値が安定しており、また、トルク依存性の影響を低減できるため、好ましく用いられる。
また、上述した減速機３３・４３、トルク計３４・４４、及び回転角検出器（ロータリーエンコーダ３６・４６）の構成は、特に限定されず、公知の技術（汎用品）を用いることができる。
また、回転角検出器（ロータリーエンコーダ３６・４６）と歯車伝達機構（終減速機２）との連結部材としては、上述した連結シャフト３７・４７等に限定されない。
【００３７】
なお、上述した実施例の噛合い伝達誤差測定装置１は、歯車伝達機構として、上述した終減速機２に限定されず、例えば、トランスミッションＡｓｓｙ等を対象とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施例に係る噛合い伝達誤差測定装置の全体的な構成を示した平面図。
【図２】図１の噛合い伝達誤差測定装置の側面図。
【図３】噛合い伝達誤差測定装置を模式的に表した図。
【図４】（ａ）図３の噛合い伝達誤差測定装置の振動モデル図、（ｂ）図３の振動モデル図における各ユニットのねじれ変動量を示した図。
【符号の説明】
【００３９】
１ 噛合い伝達誤差測定装置
２ 終減速機（歯車伝達機構）
２０ 駆動歯車
２１ 従動歯車
３１ 入力側モータ
３５ トーションバー（ねじり剛性を有する連結部材）
３６ ロータリーエンコーダ（回転角度検出器）
４１ 出力側モータ
４５ トーションバー（ねじり剛性を有する連結部材）
４６ ロータリーエンコーダ（回転角度検出器）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯車伝達機構の駆動歯車を駆動させる入力側モータと、
前記駆動歯車と噛合い回転される従動歯車に回転負荷を与える出力側モータと、
前記駆動歯車と従動歯車との回転位相角をそれぞれ検出する回転角度検出器とを備え、
前記回転角度検出器によって検出された回転位相角の位相差を演算することで噛合い伝達誤差を測定する歯車伝達機構の噛合い伝達誤差測定装置において、
前記入力側モータ及び出力側モータは、ねじり剛性を有する連結部材を介してそれぞれ前記回転角度検出器と連結されることを特徴とする歯車伝達機構の噛合い伝達誤差測定装置。
【請求項２】
歯車伝達機構の駆動歯車を駆動させる入力側モータと、
前記駆動歯車と噛合い回転される従動歯車に回転負荷を与える出力側モータと、
前記駆動歯車と従動歯車との回転位相角をそれぞれ検出する回転角検出器とを備え、
前記回転角検出器によって検出された回転位相角の位相差を演算することで噛合い伝達誤差を測定する歯車伝達機構の噛合い伝達誤差測定装置において、
前記入力側モータ又は出力側モータの少なくともいずれか一方は、ねじり剛性を有する連結部材を介して前記回転角度検出器と連結されることを特徴とする歯車伝達機構の噛合い伝達誤差測定装置。
【請求項３】
前記連結部材は、トーションバーが用いられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の歯車伝達機構の噛合い伝達誤差測定装置。
【請求項４】
前記連結部材のねじり剛性は、前記回転角度検出器と歯車伝達機構とを連結する連結部材のねじり剛性よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の歯車伝達機構の噛合い伝達誤差測定装置。
【請求項１】
歯車伝達機構の駆動歯車を駆動させる入力側モータと、
前記駆動歯車と噛合い回転される従動歯車に回転負荷を与える出力側モータと、
前記駆動歯車と従動歯車との回転位相角をそれぞれ検出する回転角度検出器とを備え、
前記回転角度検出器によって検出された回転位相角の位相差を演算することで噛合い伝達誤差を測定する歯車伝達機構の噛合い伝達誤差測定装置において、
前記入力側モータ及び出力側モータは、ねじり剛性を有する連結部材を介してそれぞれ前記回転角度検出器と連結されることを特徴とする歯車伝達機構の噛合い伝達誤差測定装置。
【請求項２】
歯車伝達機構の駆動歯車を駆動させる入力側モータと、
前記駆動歯車と噛合い回転される従動歯車に回転負荷を与える出力側モータと、
前記駆動歯車と従動歯車との回転位相角をそれぞれ検出する回転角検出器とを備え、
前記回転角検出器によって検出された回転位相角の位相差を演算することで噛合い伝達誤差を測定する歯車伝達機構の噛合い伝達誤差測定装置において、
前記入力側モータ又は出力側モータの少なくともいずれか一方は、ねじり剛性を有する連結部材を介して前記回転角度検出器と連結されることを特徴とする歯車伝達機構の噛合い伝達誤差測定装置。
【請求項３】
前記連結部材は、トーションバーが用いられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の歯車伝達機構の噛合い伝達誤差測定装置。
【請求項４】
前記連結部材のねじり剛性は、前記回転角度検出器と歯車伝達機構とを連結する連結部材のねじり剛性よりも小さいことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の歯車伝達機構の噛合い伝達誤差測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−１４５１９７（Ｐ２００８−１４５１９７Ａ）
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３１０４２（Ｐ２００６−３３１０４２）
【出願日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００１４５８０６）株式会社小野測器 (230)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００１４５８０６）株式会社小野測器 (230)
【Ｆターム（参考）】
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