JP2000321158A - プーリ荷重測定方法およびプーリ荷重測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ベルトが走行しているときのプーリの設計に必
要な荷重の状態を測定できるようにする。 【解決手段】ベルト１４が巻き付けられてあるプーリ１
２にかかる荷重を測定するのに、プーリ１２に対するベ
ルト１４の張り側巻き付け接線方向と緩み側巻き付け接
線方向にかかる両負荷荷重を用いてプーリ１２にかかる
荷重の状態を測定するものであり、ベルト１４の張り側
張力と緩み側張力それぞれによりプーリ１２にかかる各
回転モーメント間のモーメント差が、前記両負荷荷重そ
れぞれによる対応する負荷点それぞれでの各回転モーメ
ント間のモーメント差と釣り合うことを示す等式と、前
記両張力と前記両負荷荷重とが等しいことを示す等式と
を用いて、プーリ１２に作用する荷重を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ベルトが巻き付け
られてあるプーリにかかる荷重を測定するプーリ荷重測
定方法およびこれに用いるプーリ荷重測定装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】自動車エンジン等においては、そのエン
ジンのクランクシャフトを駆動プーリとし、補機が装備
するプーリを従動プーリとして、両プーリ間にプーリを
巻き付け、駆動プーリの回転を従動プーリに伝達させる
ようになっている。このようなベルト系における従動プ
ーリには軸受けが使用されているものがある。この軸受
けはプーリ軸受けとも称されていて、例えば、内輪と、
外輪と、両輪間の玉とで構成された玉軸受け構造のもの
がある。このようなプーリ軸受けでは、実際の条件に即
してそれに作用する荷重（軸受け荷重ということにす
る）の変化を測定することでそれの設計を行うことが必
要であるが、その一つとしてベルトの張力を実際に即し
て変化させ、このときの軸受け荷重の測定結果から、プ
ーリ軸受けの設計を行うようにしている。このような軸
受け荷重を測定する従来の測定方法においては、ベルト
の張力＝プーリ軸受けに作用する荷重であるとして、プ
ーリにラジアル荷重を作用させて測定していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、走行中のベ
ルトはその張り側と緩み側で張力が異なるが、プーリ軸
受けの設計では、このようなベルトの張り側張力と緩み
側張力それぞれがいかなる値であるか、またそれらがど
のように変化するかも考慮することが必要な場合があ
る。しかしながら、従来の測定方法では、単にラジアル
荷重を変化させるものであるために、このような張り側
張力と緩み側張力の測定は困難であるうえ、まして、そ
れら張力の変化を測定することができず、プーリ軸受け
を実際に即して正確に設計するえうでは不十分な測定方
法であった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明のプーリ荷重測定
方法においては、ベルトが巻き付けられてあるプーリに
かかる荷重を測定するプーリ荷重測定方法において、ベ
ルトを走行させた状態でベルトの張り側と緩み側それぞ
れの張力を測定し、この測定した張力からプーリにかか
る荷重の状態を測定するようにしたものであり、プーリ
軸受けの設計を十分に行うことが可能となる。

【０００５】なお、好ましくは、測定条件としてプーリ
への初期荷重を設定してもよい。また、好ましくは測定
条件としてプーリに対するベルトの巻き付け角度を設定
してもよい。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【０００７】図１ないし図３を参照して本発明のプーリ
荷重測定方法について説明する。図１はこの方法に用い
るプーリ荷重測定装置とこれにより荷重が測定されるプ
ーリ等の平面図であり、図２は図１のＡーＡ線に沿う断
面図であり、図３は図１の要部の斜視図である。実施の
形態の方法においては、駆動プーリと従動プーリとの間
にベルトが巻き付けられて走行しているときのプーリに
作用する荷重を測定する場合について説明するが、この
プーリとしては、上述したように自動車などのエンジン
のクランクシャフトを一方のプーリとし、補機が装備す
るプーリを他方のプーリとするなど、その用途はなんで
もよい。また、プーリの数とそれに巻き付けられるベル
トの巻き付け形態はなんでもよい。

【０００８】本実施の形態のプーリ荷重測定方法の説明
に先だって、この方法に用いられるプーリ荷重測定装置
を説明する。不図示の基台上には駆動プーリ２が回転可
能に配備されている。また、基台上には摺動レール４が
固定されている。この摺動レール４上にはこれに沿って
摺動可能に摺動台６が取り付けられている。摺動台６は
摺動溝６ａを有し、この摺動溝６ａに摺動レール４が入
り込んだ状態で摺動レール４に沿って摺動可能であると
ともに、不図示の手段により摺動レール４上の所要の摺
動位置で固定し得るようになっている。摺動台６上には
適宜のネジあるいは溶接等の固定手段でもってプーリ支
持テーブル８が固定されている。プーリ支持テーブル８
は、それぞれが円柱形の大径部８ａとこの大径部８ａ上
の小径部８ｂとで構成されている。プーリ支持テーブル
８はその小径部８ｂの外周で従動プーリ（プーリ軸受
け）１２を支持するが、摺動台６と共に摺動レール４上
に沿って移動することでプーリ１２にかかる荷重を調整
できる機構としても機能するようになっている。駆動プ
ーリ２と従動プーリ１２との間にベルト１４が巻き付け
られている。従動プーリ１２は、基本構造として内輪１
６と外輪１８と両輪間の玉２０とを有する玉軸受け構造
となっているが、このような軸受け構造に限定されな
い。内輪１６はプーリ支持テーブル８の外周に不図示の
適宜の手段で固定される。ベルト１４はこの外輪１８の
外周に巻き付けられることになる。なお、従動プーリ１
２はこの外輪１８だけを指しても構わず、要するにベル
ト１４が巻き付けられる回転体構造であればよい。ベル
ト１４はエンジンのクランクシャフト等の駆動プーリ２
の回転により駆動されることで補機内のプーリ等の従動
プーリ１２を回転駆動する。

【０００９】プーリ荷重測定装置は、プーリ支持テーブ
ル８の大径部８ａの外周に備えられた負荷体としての一
対の突出体２２，２４を有している。第１突出体２２
は、従動プーリ１２の回転中心Ｏを通りかつベルト１４
の張り側巻き付け接線方向に直交する線Ｌ１上に位置し
ている。第２突出体２４は、従動プーリ１２の回転中心
Ｏを通りかつベルト１４の緩み側巻き付け接線方向に直
交する線Ｌ２上に位置している。この場合、ベルト１４
の従動プーリ１２に対する巻き付け角度θは１８０度で
あり、したがって、両突出体２２，２４は、従動プーリ
１２の回転中心Ｏから１８０度方向に対向されているの
で、両線Ｌ１，Ｌ２は一致することになる。またこれら
突出体２２，２４は、具体的には、プーリ支持テーブル
８と一体物であってプーリ支持テーブル８の大径部８ａ
外周から径方向外方に突出した突出構造であるとか、プ
ーリ支持テーブル８とは別体物でプーリ支持テーブル８
の大径部８ａ外周に接着剤とかネジ等で固定装着した突
出構造となっている。

【００１０】プーリ荷重測定装置はまた、従動プーリ１
２の回転に伴い第１突出体２２に当接可能であるととも
に当接によりそれから負荷荷重を受ける第１荷重測定器
２６と、第２突出体２４に当接可能であるとともに当接
によりそれから負荷荷重を受ける第２荷重測定器２８と
を有している。これら荷重測定器２６，２８はいずれも
後述の負荷点に当接する測定子３０，３２をそれぞれ有
し、測定子３０，３２が荷重を受けて押し込まれた物理
変位量を電気量に変換し、この電気量を出力可能となっ
ている。荷重測定器２６，２８はその他の構造を有する
ものでもよく、例えば測定子３０，３２を感圧構造とし
各突出体２２，２４から受ける圧力に応じた電気信号を
出力するものなどなんでもよい。

【００１１】プーリ支持テーブル８には摺動台６の移動
方向に沿う形状の開口３４が形成されており、両荷重測
定器２６，２８それぞれは、基台上に固定されこの開口
３４を介して対応する各突出体２２，２４それぞれに相
対向するようになっている。ここで、第１および第２突
出体２２，２４それぞれは、対応する荷重測定器２６，
２８の測定子３０，３２と当接する箇所をそれぞれ第１
および第２負荷点として有する。

【００１２】作用を説明する。

【００１３】まず、測定条件を設定する。

【００１４】ベルト１４の従動プーリ１２への巻き付け
角度は１８０度である。プーリ支持テーブル８を摺動台
６と共に摺動レール４上に沿って所定距離移動させるこ
とで静止状態でのベルト１４にかかる張力つまり従動プ
ーリ１２の初期荷重を設定する。こうして測定条件を設
定した後、次の（１）（２）でそれぞれ従動プーリ１２
への荷重を測定する。

【００１５】（１）ベルト１４の静止状態 このような測定条件下において、かつ、ベルト１４が静
止状態にあるときでは、第１荷重測定器２６の測定子３
０が第１突出体２２の負荷点から受ける第１負荷荷重
（Ｒ１０）と、第２荷重測定器２８の測定子３２が第２
突出体２４の負荷点から受ける第２負荷荷重（Ｒ２０）
とが等しくＲ１０＝Ｒ２０であり、ベルト１４の張り側
張力（Ｔ１０）と緩み側張力（Ｔ２０）とが等しくＴ１
０＝Ｔ２０であり従動プーリ１２には回転モーメントは
作用しない。このようなベルト１４が静止状態にあると
きのベルト１４の張り側接線方向の従動プーリ１２への
荷重とベルト１４の緩み側接線方向の従動プーリ１２へ
の荷重は共に等しい。

【００１６】（２）ベルト１４の走行状態 次いで、駆動プーリ２を所定の回転数で回転させてベル
ト１４を走行させ、これによって、従動プーリ１２を図
中矢印方向に回転駆動させる。このようにして走行中の
ベルト１４ではその張り側と緩み側とで張力（Ｔ１＞Ｔ
２）が異なってくるので、それに対応して第１荷重測定
器２６の測定子３０は第１突出体２２の負荷点から第１
負荷荷重（Ｒ１１）を受け、第２荷重測定器２８の測定
子３２は第２突出体２４の負荷点から第２負荷荷重（Ｒ
２１）を受ける。そうすると、ベルト１４の張り側張力
（Ｔ１１）により従動プーリ１２にかかる回転モーメン
ト（Ｍ１）とベルト１４の緩み側張力（Ｔ２１）により
従動プーリ１２にかかる回転モーメント（Ｍ２）とのモ
ーメント差（Ｍ１−Ｍ２）と、第１負荷荷重（Ｒ１１）
による第１負荷点での回転モーメント（Ｍ１’）と第２
負荷荷重（Ｒ２１）による第２負荷点での回転モーメン
ト（Ｍ２’）とのモーメント差（Ｍ１’−Ｍ２’）とが
釣り合う。また両張力の合計（Ｔ１１＋Ｔ２１）と両負
荷荷重の合計（Ｒ１１＋Ｒ２１）とが等しい。

【００１７】したがって、ベルト１４の張り側張力（Ｔ
１１）、緩み側張力（Ｔ２１）、第１負荷荷重（Ｒ１
１）、第２負荷荷重（Ｒ２１）との間には、従動プーリ
１２の半径をｒ１、従動プーリ１２の回転中心Ｏから第
１および第２負荷点それぞれまでの距離が共に等しくｒ
２とすると、次に示す不等式（１）と等式（２）（３）
が成立することになる。

【００１８】 Ｔ１１＞Ｔ２１ … （１） （Ｍ１−Ｍ２）−（Ｍ１’−Ｍ２’）＝０ … （２） Ｔ１１＋Ｔ２１＝Ｒ１１＋Ｒ２１ … （３） ここで、Ｍ１ −Ｍ２ ＝ｒ１（Ｔ１１−Ｔ２１）、Ｍ
１’−Ｍ２’＝ｒ２（Ｒ１１−Ｒ２１）である。

【００１９】これら式に対しｒ１，ｒ２は既知の値であ
るから、各荷重測定器２６，２８それぞれで測定した負
荷荷重（Ｒ１１，Ｒ２１）それぞれを用いることで、ベ
ルト１４の張り側張力（Ｔ１１）と緩み側張力（Ｔ２
１）それぞれを求めることができる。なお、実施の形態
では図示していないが、各荷重測定器２６，２８それぞ
れにマイクロコンピュータ等の演算手段を接続し、マイ
クロコンピュータに各荷重測定器２６，２８それぞれか
ら負荷荷重を入力させ、この入力した負荷荷重をマイク
ロコンピュータ内で前記式に対応した演算を行わせるこ
とでベルト１４の張り側張力と緩み側張力それぞれを測
定することができる。

【００２０】このような測定により得た張り側張力と緩
み側張力とにより、従動プーリ１２にかかるベルト１４
の張り側巻き付け接線方向に作用する荷重、緩み側巻き
付け接線方向に作用する荷重をそれぞれ測定することが
できる。

【００２１】このような測定方法では、ベルトの従動プ
ーリに対する巻き付け角度とか初期荷重あるいは従動プ
ーリの回転数等の測定条件をどのように変えても、それ
ぞれの測定条件に対応して従動プーリ１２にかかるベル
ト１４の張り側巻き付け接線方向に作用する荷重、緩み
側巻き付け接線方向に作用する荷重をそれぞれ測定する
ことができるから実際の条件に即してプーリ軸受けを設
計することができる。

【００２２】例えば前記ベルトの巻き付け角度に関し、
本実施の形態は、図４で示されるように、駆動プーリ２
の半径を大きくし、これによって、測定条件として、従
動プーリ１２に対するベルト１４の巻き付け角度θを大
きく設定しても、第１および第２突出体２２，２４それ
ぞれを従動プーリ１２の回転中心Ｏを通りかつベルト１
４の張り側巻き付け接線方向および緩み側巻き付け接線
方向にそれぞれ直交する線上に位置して従動プーリ１２
の回転による負荷をかけられるように配置し、また、各
荷重測定器も従動プーリ１２の回転に伴い前記両負荷点
それぞれから負荷荷重を受け得るように配置すること
で、上述と同様にして従動プーリ１２に作用する荷重を
測定することができる。

【００２３】また、本実施の形態では、上述したような
測定形態に限定されるものでは一切なく、例えば図５
（ａ）（ｂ）（ｃ）で示されるようなプーリの関係およ
びベルトの巻き付け関係でも同様に実施できる。図５
（ａ）（ｂ）（ｃ）ではいずれも駆動プーリ２と、従動
プーリ１２と、ベルトの巻き付け角度設定機構としての
プーリ３６とで構成されており、このプーリ３６により
従動プーリ１２に対するベルト１４の巻き付け角度が図
５（ａ）では６０度に設定され、図５（ｂ）では１２０
度に設定され、図５（ｃ）では１８０度に設定されてい
る。いずれの場合も例えば図６で示されるようなプーリ
荷重測定装置を用いて従動プーリ１２に作用する荷重を
測定することができる。図６では、駆動プーリ２と従動
プーリ１２と巻き付け角度設定プーリ３６との間にベル
ト１４が巻き付けられている状態が示されており、基台
３８と基台４０との間にプーリ３６を図中矢印で示すよ
うに上下左右方向に移動させる巻き付け角度設定用移動
機構４２と、基台４０と基台４２との間にプーリ支持テ
ーブル８を図中矢印で示すように左右方向に移動させる
荷重設定用移動機構４４とが設けられている。詳細は省
略するが巻き付け角度設定用移動機構４２によりプーリ
３６を移動させて図５（ａ）（ｂ）（ｃ）のようにそれ
ぞれ巻き付け角度を６０度、１２０度、１８０度に設定
させるものである。荷重設定用移動機構４４は、ハンド
ル形態となっていてその回転操作でプーリ支持テーブル
８を図中左右方向に摺動させることで従動プーリ１２へ
の荷重を設定するものである。プーリ支持テーブル８に
は従動プーリ１２が設けられているとともに、負荷体と
しての複数の突出体４６ａ〜４６ｈが６０度間隔で配備
されている。そして、これら突出体それぞれの間に荷重
測定器４８ａ〜４８ｈが対向配備されている。ベルト１
４の巻き付け角度θが６０度、１２０度、１８０度それ
ぞれに対応する突出体とそれに対向する荷重測定器との
組み合わせで、それぞれの荷重を測定するようになって
いる。このようにして、図６の装置も、負荷体としての
突出体それぞれが、従動プーリ１２の回転中心Ｏを通り
かつベルト１４の張り側巻き付け接線方向および緩み側
巻き付け接線方向にそれぞれ直交する線上に位置し、荷
重測定器それぞれが、従動プーリ１２の回転に伴い前記
突出体それぞれから負荷荷重を受けることで従動プーリ
１２に作用する荷重を測定することができるとともに、
巻き付け角度が変化しても、それに対応する突出体およ
び荷重測定器を選定することで従動プーリ１２への荷重
を測定することができて便利である。

【００２４】なお、上述の実施の形態でベルトはプーリ
間に巻き付けられるが、このプーリの意味は狭く限定さ
れるものではなく、ベルトが巻き付けられる回転体構造
であればその形態および名称は何でもよい。

【００２５】なお、上述の実施の形態では、従動プーリ
は、軸受けで構成されたプーリ軸受けとなっているが、
これに限定されるものではなく、軸受けとは別体構成の
プーリであっても構わない。

【００２６】なお、上述の実施の形態のプーリ荷重測定
装置は、これをベルト張力測定装置に応用することがで
きる。すなわち、従動プーリ１２等のプーリに巻き付け
られて走行状態にあるベルト１４の張力を測定する装置
であって、従動プーリ１２の回転中心を通りかつベルト
１４の張り側巻き付け接線方向および緩み側巻き付け接
線方向にそれぞれ直交する線上に位置する負荷体として
の突出体２２，２４それぞれと、従動プーリ１２の回転
に伴いこれら突出体２２，２４それぞれから負荷荷重を
受け得る位置に配置される荷重測定器２６，２８それぞ
れとでベルト張力測定装置を構成しても構わない。この
ようなベルト張力測定装置の場合、ベルト１４が走行状
態であっても容易にベルト１４の張り側張力と緩み側張
力を正確に測定でき、また、簡単な構造でありながら、
ベルト１４の従動プーリ１２に対する巻き付け角度が変
化しても、また、従動プーリ１２の回転数が変化して
も、従動プーリ１２への荷重が変化しても、正確に走行
状態にあるベルト１４の張力を測定することができる。
この場合、従動プーリ１２への荷重は図６の荷重設定機
構で、巻き付け角度は図６の巻き付け角度設定機構で設
定調整してもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ベルトが
走行しベルトの張力が張り側と緩み側とで異なり、また
両張力が変化しても、これによるプーリに作用する荷重
の変化を測定できるから、これに対応したプーリの設計
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るプーリ荷重測定方法に
用いられるプーリ荷重測定装置等の構成を示す平面図

【図２】図１のＡーＡ線に沿う断面図

【図３】図１の要部の斜視図

【図４】本発明の実施形態に係るプーリ荷重測定方法に
用いられるプーリ荷重測定装置等の構成を示す平面図

【図５】本発明の実施形態に係るプーリ荷重測定方法で
荷重が測定されるプーリ等の構成を示す平面図

【図６】図５の方法の実施に用いるプーリ荷重測定装置
を示す側面図

【符号の説明】

２ 駆動プーリ ４ 摺動レール ６ 摺動台 ８ プーリ支持テーブル １０ 軸受け １２ 従動プーリ １４ ベルト ２２，２４ 突出体 ２６，２８ 荷重測定器 ３０，３２ 測定子

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ベルトが巻き付けられてあるプーリにかか
   る荷重を測定するプーリ荷重測定方法において、 ベルトを走行させた状態でベルトの張り側と緩み側それ
   ぞれの張力を測定し、この測定した張力からプーリにか
   かる荷重の状態を測定する、ことを特徴とするプーリ荷
   重測定方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載のプーリ荷重測定方法にお
   いて、 測定条件としてプーリへの初期荷重を設定する、ことを
   特徴とするプーリ荷重測定方法。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載のプーリ荷重測定
   方法において、 測定条件としてプーリに対するベルトの巻き付け角度を
   設定する、ことを特徴とするプーリ荷重測定方法。
4. 【請求項４】請求項１ないし３いずれかに記載のプーリ
   荷重測定方法において、 プーリの回転中心を通りかつ
   ベルトの張り側巻き付け接線方向および緩み側巻き付け
   接線方向にそれぞれ直交する線上にプーリから荷重がか
   かる負荷点をそれぞれ設定し、 走行状態にあるベルトの張力により前記各負荷点それぞ
   れにかかる負荷荷重を測定し、 この測定した負荷荷重からプーリにかかる荷重の状態を
   測定する、 ことを特徴とするプーリ荷重測定方法。
5. 【請求項５】請求項４に記載のプーリ荷重測定方法にお
   いて、 ベルトのプーリに対する張り側と緩み側それぞれの張力
   とその張り側と緩み側それぞれの接線方向の負荷荷重と
   による所定の回転モーメントの釣り合いの等式と、前記
   張り側と緩み側それぞれの張力と前記両負荷荷重とが等
   しいことを示す等式とを用いる、ことを特徴とするプー
   リ荷重測定方法。
6. 【請求項６】ベルトが巻き付けられてあるプーリにかか
   る荷重を測定するプーリ荷重測定装置において、 プーリの回転中心を通りかつベルトの張り側巻き付け接
   線方向および緩み側巻き付け接線方向にそれぞれ直交す
   る線上に位置してベルトの張力によりプーリにかかる負
   荷を受けるための負荷体それぞれと、 前記両負荷体それぞれから負荷荷重を受け得る位置に配
   置される荷重測定器それぞれと、 を具備したことを特徴とするプーリ荷重測定装置。
7. 【請求項７】請求項６に記載のプーリ荷重測定装置にお
   いて、 プーリにかかる荷重を設定する荷重調整機構を有する、
   ことを特徴とするプーリ荷重測定装置。
8. 【請求項８】請求項６に記載のプーリ荷重測定装置にお
   いて、 ベルトのプーリに対する巻き付け角度を設定する巻き付
   け角度設定機構を有する、ことを特徴とするプーリ荷重
   測定装置。