(57)【要約】【課題】  回転可能な部品にコイルスプリングの一端を取り付けた半組付け物において、スプリングを回転方向に捻ると共に軸線方向に圧縮した状態でハウジングの内部に組み込んでシャフトを圧入する場合に、ハウジングに大きい開口を設ける必要をなくする。【解決手段】  相対的に平行移動が可能な４本の爪３７,３８,３９,４０によって半組付け物を保持する。例えば、爪３７は固定され、可動の爪３８はＸ軸上を、可動の爪３９はＹ軸上を移動して固定の爪３７との間隔を拡縮する。可動の爪４０は、可動の爪３８と共に、Ｘ軸に直交する共通の平面を形成するように、且つ、可動の爪３９と共に、Ｙ軸に直交する共通の平面を形成するように移動する。爪３９の一部には、巻き上げられたコイルスプリングの一端を保持する溝５１が形成されている。また、可動の爪３８及び４０には回転可能な部品の両端のボス部を挟んで保持する切り欠き５０が形成されている。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも本体部分と、該本体部分によって支持される案内手段と、該案内手段に沿って相互に平行に移動することができると共に、部品とそれに組み付けられたコイルスプリングとからなる半組付け物を、前記コイルスプリングがその軸線方向及び軸線の回りの回転方向に弾性変形をしている状態を維持しながら、一括して保持することができる複数個の爪部とから構成されていることを特徴とする半組付け物の保持具。
【請求項２】
複数個の前記爪部の一つに弾性変形を与えられた前記コイルスプリングの端部を保持する部分が設けられていることを特徴とする請求項１に記載された半組付け物の保持具。
【請求項３】
前記コイルスプリングの端部を保持する部分が、前記爪部に設けられた溝からなることを特徴とする請求項２に記載された半組付け物の保持具。
【請求項４】
前記爪部に、前記部品の端部を保持して前記部品の姿勢を維持する部分が設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載された半組付け物の保持具。
【請求項５】
前記部品の姿勢を維持する部分が、前記爪部の一部に前記部品の端部を挟み込む切り欠きとして形成されていることを特徴とする請求項４に記載された半組付け物の保持具。
【請求項６】
前記案内手段が、複数個の前記爪部の少なくとも一部を、相互に直交する二本の軸線に沿って移動させる平行移動機構を含んでいることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載された半組付け物の保持具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転可能な部品にコイルスプリングを取り付けると共に、そのスプリングを捻り且つ圧縮して弾性変形をさせた状態で保持し、その半組付け物を何らかの目的の機器に組付けるための半組付け物の保持具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車両に設けられるエアバッグ装置を車両の衝突時に作動させるために、所定値以上の大きい加速度が作用した時にそれを検出するＧセンサが使用される。Ｇセンサはシャフトの回りに回転可能な錘として設けられるロータと、通常の状態においてロータを非作動位置へ押し付けるためにロータに回転力を加えるコイルスプリングと、所定値以上の大きい加速度が作用してロータがスプリングの回転力に抗してシャフトの回りに回転した時に、ロータが接触することによって接点等を閉じるスイッチング素子と、それらを収容するフレームのようなハウジング等からなっている。
【０００３】
Ｇセンサに限らず、一般に、完成後は１本のシャフトの回りに回転し得るロータのような部品にコイルスプリングの一端を取り付けた半組付け物を、そのコイルスプリングを捻ると共に圧縮して、弾性変形をさせた状態で保持しながらハウジングの中へ挿入し、ロータとコイルスプリングを挿通するようにシャフトをハウジングの穴を通して打ち込むという作業は、コイルスプリングが予め回転方向と軸線方向の双方に弾性変形をしているために非常に困難を伴う。この作業を容易にするために、従来技術によるＧセンサの製造工程においては、１個のハウジングをフレーム形或いは開いた箱型の本体部分と、それの開口を閉じる蓋部分との２つに分割して構成するのが普通である。
【０００４】
このようなＧセンサの組み立て工程においては、出没することができるダミーシャフトを有する特殊な治具の上に分割されたハウジングの本体部分を載せて、ダミーシャフトを本体部分に形成されたシャフト用の穴を通して本体部分の内部へ突出させ、そのダミーシャフトがロータの穴に挿入するように、ロータを本体部分内に装着して位置決めする。次に、ロータにスプリングの一端を取り付けると共に、スプリングの他端をダミーシャフト上で回転させることによってスプリングを捻り、その他端を本体部分に設けられた切り欠き溝に引掛けて固定する。更に、コイルスプリングをダミーシャフトの軸方向に圧縮しながらハウジングの蓋部分を本体部分に組付けると共に、ダミーシャフトの先端を蓋部分のシャフト用の穴に挿入する。この状態で熱かしめのような方法によって蓋部分を本体部分に接合してハウジングを完成する。そして、ロータの穴及びコイルスプリングと、ハウジングの本体部分及び蓋部分のシャフト用の穴とを整合させて、本来のシャフトを圧入することによりダミーシャフトを治具の内部へ押し出して、製品を完成させると共に、それを治具から取り出す。
【０００５】
しかしながら、このような従来から行なわれている構造と組み立て工程をとるＧセンサにおいては、ハウジングを構成する本体部分と蓋部分を組付けて一体的に接合するための工程が必要になることと、接合部の強度を確保するためにハウジング等が大型化することによって、製品としてのＧセンサ全体が大きく且つ重くなるという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、Ｇセンサのロータのように、シャフトの回りに回転可能な部品にコイルスプリングの一端を取り付けると共に、コイルスプリングを回転方向に捻り、且つ軸線方向に圧縮した状態でハウジングの内部に組み込んでシャフトを圧入する場合に生じる前述の従来技術のような問題に鑑み、ハウジングを本体部分と蓋部分に分割することなく、一体の小型で且つ軽量なものとして構成することによって、組み込みが著しく困難になる部品とコイルスプリングの半組付け物を、容易にハウジング内へ組付けることを可能にする新規な手段としての半組付け物の保持具を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記の課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の請求項１に記載された半組付け物の保持具を提供する。この保持具は少なくとも本体部分と、本体部分によって支持される案内手段と、案内手段に沿って相互に平行に移動することができると共に、部品とそれに組み付けられたコイルスプリングとからなる半組付け物を、コイルスプリングがその軸線方向及び軸線の回りの回転方向に弾性変形をしている状態を維持しながら、一括して保持することができる複数個の爪部とから構成されている。
【０００８】
この保持具は、部品とそれに組み付けられたコイルスプリングとからなる半組付け物を一括して保持することができる複数個の爪部を備えており、それらの爪部が案内手段に沿って相互に平行に移動することによって複数個の爪部相互の間隔が拡縮するので、半組付け物の一部であるコイルスプリングが軸線方向及び軸線の回りの回転方向に弾性変形をしている状態を維持しながら、自由に半組付け物を掴み、且つ放すことができる。従って、半組付け物を掴んで任意の目的位置へ移動させて、コイルスプリングの弾性変形の状態を維持しながら、半組付け物をその目的位置に位置決めすることができる。
【０００９】
保持具が半組付け物を保持している状態において、コイルスプリングの弾性変形の状態を維持するために、爪部の一つにコイルスプリングの端部を保持する部分を設けることができる。コイルスプリングの端部を保持する部分として、爪部にコイルスプリングの端部を受け入れる溝を設けてもよい。
【００１０】
保持具によって保持されている部品を正常な姿勢に維持するために、爪部に部品の端部を保持する部分を設けることができる。この部分は、少なくとも一部の爪に形成されて、部品の端部を挟み込むことによって固定する切り欠きとすることができる。
【００１１】
本発明の半組付け物の保持具においては、それ自体は公知の平行移動機構を設けることによって、複数個の爪部の少なくとも一部を、相互に直交する二本の軸線に沿って移動させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
上記手段を採用したことにより、本発明の保持具は、半組付け物の一部を構成するコイルスプリングを回転方向に捻り、且つ軸線方向に圧縮した状態を維持しながら、他の一部を構成する部品と共に一括して保持し、任意の目的位置へ移動させて、その位置に組み付けることができる。従って、組み付ける目的位置では、半組付け物を保持している複数個の爪部が通過し得るだけの小さな開口があれば、その開口から半組付け物を挿入して簡単に組み付けることができるから大きい開口を形成する必要がない。そのため、大きい開口に応じてハウジングの強度を高める必要がないので、ハウジングを薄肉で軽量、小型のものとすることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施例について詳しく説明をする前に、図９及び図１０によって、前述の従来技術とその問題について更に詳しく説明する。なお、以下の図示説明においては、取り上げた従来技術と本発明の実施例に共通している部分については、それらに共通の参照符号を付すことによって、重複する詳細な説明を省略することにする。
【００１４】
図９の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、従来のＧセンサ１においては、そのハウジング２がそれぞれ別に成形される合成樹脂からなる本体部分３と蓋部分４との２つの部分から構成されている。本体部分３には複数個の突起５が設けられていると共に、蓋部分４には突起５に整合する複数個の穴６が予め形成されている。また、最終工程において圧入されるシャフト７を受け入れるために、蓋部分４には穴８が形成されていると共に、それに整合するように本体部分３には穴９が形成されている。
【００１５】
完成したＧセンサ１においては、シャフト７に対して回転し得るようにハウジング２内に組み込まれたロータ１０が装着されている。ロータ１０は回転可能な慣性錘であるため鉄等の金属から製作され、図示の例では外形が楕円形をなしている。しかし、ロータ１０の形状は楕円形に限らず他の形状をとる場合もある。ロータ１０の重心から偏った位置にはシャフト７と嵌合する穴１１が形成されている。なお、穴１１の位置においてロータ１０の両側には補強と軸方向の位置決めや後述のコイルスプリングの保持のために、円筒形のボス部１２及び１３が一体的に設けられている。
【００１６】
ハウジング２の内部において慣性錘として作動するロータ１０は、シャフト７の回りに小さい角度範囲内で回転をすることができる。しかしながら、ロータ１０は、シャフト７の周りに装着されたコイルスプリング１４が発生する回転力により一方向に向かって回転するように付勢されているので、通常はハウジング２の一方の壁１５の内面に押し付けられることによってそれ以上の回転を阻止されている。スプリング１４が発生する回転力をロータ１０に与えるために、スプリング１４の一端１６はロータ１０に設けられた穴１７に挿入されている一方、スプリング１４の他端１８には組み付け時にシャフト７の軸線の回りの捻り力（回転力）が加えられた後にハウジング２の切り欠き溝１９に係止される。
【００１７】
なお、２０はハウジング２内に取り付けられたスイッチング素子を示している。スイッチング素子２０としては例えば小型のリミットスイッチを使用することができる。ロータ１０は通常はスプリング１４の付勢力によってハウジング２の一方の壁１５の内面に押し付けられて静止しているが、車両の衝突時に大きい加速度を受けると、慣性力によってスプリング１４の付勢力に抗してシャフト７の回りに回転して、スイッチング素子２０に接触する。それによって、スイッチング素子２０が電気的にＯＮとなって、エアバッグ装置を作動させることになる。本発明とは直接的には関係がないが、スイッチング素子２０としてはロータ１０の接触によって作動するものの他に、ロータ１０が接近することによって回路を閉じる磁気的なスイッチ或いは半導体スイッチ等を使用する場合もある。
【００１８】
図９に示す従来のＧセンサ１においては、ハウジング２の中へロータ１０と回転方向に捻られると共に軸線方向に圧縮されたコイルスプリング１４からなる半組付け物を装着するために、ハウジング２を本体部分３と蓋部分４からなる２つの部分に分割している。この場合の組み付けは図１０に示す特殊な治具２１を使用して行なわれる。治具２１はハウジングの本体部分３を載せて位置決めするための凹部２２を有する基板２５と、本体部分３に形成された穴９を通って本体部分３内へ突出し得るダミーシャフト２３と、それを本体部分３内へ押し出すことができるコイルスプリング２４と、コイルスプリング２４を収容すると共にダミーシャフト２３が後退した時にそれを案内する長い穴２６等を有する。
【００１９】
分割構造のハウジング２を有するＧセンサ１の組み立て工程においては、治具２１の基板２５上の凹部２２にハウジングの本体部分３を嵌め込むことにより位置決めをする。それによって、治具２１のダミーシャフト２３が本体部分３のシャフト用の穴９に整合して本体部分３内へ突出する。そのダミーシャフト２３にロータ１０の穴１１を合わせて嵌合し、ロータ１０を本体部分内に位置決めする。次に、ダミーシャフト２３とロータ１０のボス部１２にコイルスプリング１４を緩挿して、ロータ１０の穴１７にスプリング１４の一端１６を挿入すると共に、スプリング１４の他端１８をダミーシャフト２３上で回転させることによってスプリング１４を捻り、他端１８を本体部分３に設けられた切り欠き溝１９に引掛けて固定する。
【００２０】
更に、ダミーシャフト２３の先端に穴８が嵌合するようにハウジングの蓋部分４を合わせて、蓋部分４を押し下げることによってコイルスプリング１４をダミーシャフト２３の軸方向に圧縮しながら、蓋部分４を本体部分３に組付ける。それによって、本体部分３に形成された複数個の突起５が蓋部分４の穴６に嵌合するので、突起５の先端を加熱することにより溶融させて穴６に溶着させる。このようにして、分割された本体部分３と蓋部分４を一体化してハウジング２を形成する。最後に、蓋部分４の穴８からシャフト７を圧入して、コイルスプリング２４に抗してダミーシャフト２３を治具２１の穴２６内へ押し戻し、シャフト７がコイルスプリング１４の中心とロータ１０の穴１１を貫通して、本体部分３の穴９に挿入することにより製品としてのＧセンサ１が完成するので、Ｇセンサ１を治具２１の凹部２２から取り出す。
【００２１】
しかしながら、このようなＧセンサ１を製造するために、従来から行なわれているハウジング２の分割構成と、ダミーシャフト２３を有する治具２１を使用する組み立て工程をとる場合においては、ハウジング２の本体部分３と蓋部分４を組付けて、熱かしめのような方法で一体的に接合するための工程が必要になることと、本体部分３の突起５及び蓋部分４の穴６のような部分からなる接合部の強度を十分に確保するために、ハウジング２が大型化することによって、製品としてのＧセンサ１が全体として大きく且つ重くなるという問題が生じることは前述の通りである。
【００２２】
この問題を解消するには、ハウジング２を分割しないで初めから本体部分３と蓋部分４を一体のものとして成形する必要があるが、その場合には、ロータ１０と、回転方向及び軸線方向に弾性変形を与えられたコイルスプリング１４とからなる半組付け物をハウジング内に挿入して、スプリング１４の弾性変形状態を維持しながらシャフト７を圧入することが困難であることは、従来技術においてハウジング２を本体部分３と蓋部分４に分割する理由から明らかなことである。しかしながら、組み付け工程におけるこの困難性は、以下に説明する本発明の実施例である図５に示すような保持具２７を使用することによって解消することができる。
【００２３】
保持具２７の詳細は後に述べることとして、ここでは保持具２７を使用して組み付けを行う必要がある一体構造のハウジング２８を有するＧセンサ２９の構造と、組み付け工程全体の手順について説明する。この場合はハウジング２８の本体部分と蓋部分が一体のものとして成形されるから、ハウジング２８は小型軽量で薄肉のものとして製作することが可能になる。従って、ハウジング２８は合成樹脂材料の射出成形によって一挙に成形するとか、薄い金属板からプレス成形によって製作するとか、軽金属のダイカスト成形によって製作すること等、色々な方法を選択して使用することができる。
【００２４】
組み付け工程全体の手順は図１に示されている。予め図２に示すような仮組み付け用の治具３２上に１個のロータ１０が載せられて、ロータ１０の穴１１が、治具３２に設けられた固定のダミーシャフト３３に嵌合している。図１の工程Ａにおいて、図２に示すようにロータ１０のボス部１２にコイルスプリング１４が緩挿され、同時にスプリング１４の一端１６がロータ１０の穴１７に挿入される。その状態の半組付け物３０が図１における工程Ｂに示されている。ロータ１０を仮組み付け用の治具３２上に載せるとか、それにスプリング１４を組み付ける工程Ａは、例えばロボットハンドのような手段によって機械的に行うことができる。
【００２５】
工程Ｃにおいては、コイルスプリング１４の他端１８が、それに係合する爪３４を有する図３に示すような巻き上げヘッド３１を治具３２上に降下させて、穴３５をダミーシャフト３３に嵌合した状態で回転させることによって所定の回転角度だけ巻き上げられる。巻き上げられたスプリング１４の他端１８は、治具３２に付設されたＦ形のアーム３６によって保持される。その状態が図４に示されている。アーム３６は更に進んでスプリング１４全体を保持する。なお、Ｆ形のアーム３６は、治具３２の内部に設けられた図示しない空圧式或いは電磁式等のアクチュエータを介して、自動制御装置によって機械的に操作される。
【００２６】
工程Ｃを経た半組付け物３０のスプリング１４は、仮組み付け用の治具３２上においてＦ形のアーム３６によって弾性変形状態を保持されているので、これを工程Ｄにおいて、一体構造のハウジング２８へ装着するには図５に示すような保持具２７が必要になる。半組付け物３０は、保持具２７によってその姿勢を維持したままで保持されて、図１に示す工程Ｄから工程Ｅまでのようにハウジング２８内へ挿入される。
【００２７】
半組付け物３０をその姿勢を維持したままで保持して、ハウジング２８の中へ挿入することができる保持具２７の構造が図５に示されている。図示実施例の保持具２７は４個の爪３７，３８，３９，４０を有する。爪３７は固定であってもよいが、他の３個の爪３８〜４０は可動となっている。この場合は、可動の爪３８がＸ軸と名付けた軸線上においてのみ、固定の爪３７に対して平行に移動することができる。これに対して、可動の爪３９はＸ軸と直交するＹ軸上においてのみ、固定の爪３７に対して平行に移動することができる。もう１つの可動の爪４０は、可動の爪３８を含みＸ軸と直交すると共にＹ軸と平行な仮想の平面と、可動の爪３９を含みＹ軸と直交すると共にＸ軸と平行な仮想の平面とが直交することによって形成される直線上にあるように、爪３７，３８及び３９に対して平行に移動することができる。
【００２８】
それによって、常に、固定の爪３７と可動の爪３８はＸ軸を含む１つの平面を形成し、固定の爪３７と可動の爪３９はＹ軸を含む１つの平面を形成する。また、可動の爪３８と可動の爪４０は常にＸ軸に対して直角に平行移動する平面を形成し、可動の爪３９と可動の爪４０は常にＹ軸に対して直角に平行移動する平面を形成する。
【００２９】
４個の爪３７，３８，３９，４０が常にこのような相対的位置関係を維持するように、まず、固定の爪３７の基部４１は、保持具２７の本体部分である基板４５に固定されている。可動の爪３８の基部４２は、Ｘ軸上において基板４５に固定されたレール４６のような案内手段に沿って摺動することができるように構成される。同様に、可動の爪３９の基部４３は、Ｙ軸上において基板４５に固定されたレール４７のような案内手段に沿って摺動することができるように構成される。また、可動の爪３９の基部４３と、可動の爪４０の基部４４は、常にＸ軸と平行な可動のレール４８のような案内手段に沿って摺動することができるように構成されている。更に、可動の爪３８の基部４２と、可動の爪４０の基部４４は、常にＹ軸と平行な可動のレール４８のような案内手段に沿って摺動することができるように構成されている。
【００３０】
このような固定のレール４６，４７と可動のレール４８，４９を使用するもののほかにも、直交するＸ軸とＹ軸との２軸を基準とする平行移動を実現し得る平行移動機構そのものは従来から色々なものが知られており、本発明の半組付け物の保持具においては、具体的な設計条件に応じて、それらの中から最適のものを自由に選択して利用することができるし、本発明は平行移動機構そのものに特徴を有するものではないから、ここでは煩雑な説明を避けるために、平行移動機構そのものの細部構造についての説明を省略することにする。
【００３１】
可動の爪の基部４２〜４４は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に作動する図示しない空圧式等のアクチュエータによって、図示しない自動制御装置が指令する位置まで移動する。それによって、４個の爪３７〜４０は図６に示すように閉じた時に半組付け物３０を保持することができる。この時に、可動の爪３８及び４０に形成された三角形の切り欠き５０が図７に示すようにロータ１０の両端のボス部１２及び１３に係合するので、ロータ１０が保持具２７によって確実に保持される。また、その時に可動の爪３９及び４０が固定の爪３７と可動の爪３８に接近するので、図８に示したように、コイルスプリング１４がその軸線方向に圧縮される。更に、仮組み付け用の治具３２のＦ形のアーム３６によって保持されていたスプリング１４の他端１８が、スプリング１４が捻られた状態を維持したまま、図８に示したように可動の爪３９に形成された溝５１に落ち込んで保持される。
【００３２】
このようにして、仮組み付け用の治具３２上の半組付け物３０が姿勢を維持したままで保持具２７の爪３７〜４０の間に挟み込まれて保持されるので、保持具２７の基板４５を図示しないロボットハンドのような手段によって移動させて、半組付け物３０を治具３２のダミーシャフト３３から抜き取ると共に、そのまま図１に示す工程Ｄのようにハウジング２８の中へ挿入して位置決めをすることができる。位置決めが終わると、半組付け物３０は工程Ｅのような状態になるから、次の工程Ｆにおいてハウジング２８の穴５２へシャフト７を圧入する。これで半組付け物３０の組み付けが終わるので、保持具２７の４個の爪３７〜４０を開いて半組付け物３０を解放すると共に、ハウジング２８内からそれらの爪を抜き取る時に、可動の爪３９の溝５１によって保持されていたスプリング１４の他端１８が、溝５１から離れてハウジング２８の一部に形成された切り欠き溝１９へ移動して、それによって係止される。
【００３３】
図１の工程Ｇは完成したＧセンサ２９を示しているが、この図は特に、ロータ１０が大きい加速度を受けてシャフト７の回りに回転することによって、スイッチング素子２０に接触した作動状態を示している。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の半組付け物の保持具は、図示実施例のようなＧセンサ２９の組み立てのために使用されるだけでなく、一般的にそれに類似した構造を有すると共に、シャフト７上で回転することができるロータ１０のような回転部品と、それに組み付けられるコイルスプリング１４のようなスプリングとを、半組付け物としてハウジング等の中へ組み付ける場合に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施例を説明するために組み立て工程の全体を経時的に示す工程図である。
【図２】仮組み付け用の治具を示す斜視図である。
【図３】コイルスプリングの巻き上げ工程を示す側面図である。
【図４】巻き上げられたコイルスプリングの端部を保持する工程を示す斜視図である。
【図５】本発明の半組付け物の保持具を例示する斜視図である。
【図６】保持具による保持状態を示す斜視図である。
【図７】保持具による保持状態を示す正面図である。
【図８】保持具による保持状態を示す側面図である。
【図９】従来技術によって組み付けられるＧセンサを途中の工程において示すもので、（Ａ）はハウジングの蓋部分を取り付ける前の状態を示す斜視図、（Ｂ）はハウジングの本体部分を除いた部分の分解斜視図である。
【図１０】従来技術において使用される仮組み付け用の治具を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…従来のＧセンサ
３…分割されたハウジングの本体部分
４…分割されたハウジングの蓋部分
７…シャフト
１０…ロータ
１４…コイルスプリング
１６…スプリングの一端
１８…スプリングの他端
１９…切り欠き溝
２０…スイッチング素子
２１…従来の治具
２３…出没するダミーシャフト
２７…本発明の保持具
２８…一体構造のハウジング
２９…実施例のＧセンサ
３０…半組付け物
３１…巻き上げヘッド
３２…仮組み付け用の治具
３３…ダミーシャフト
３６…Ｆ形のアーム
３７…固定の爪
３８〜４０…可動の爪
４６〜４９…レール
５０…三角形の切り欠き
５１…スプリングの端部を保持する溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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