JP2006526782A - ベルト動的張力計測装置および方法 - Google Patents
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Abstract
Description
T1=T2=H/[2sin(θ/2)] (1)
として計算できる。ここでHはハブ荷重トランスデューサにより計測されるベルトハブ荷重力であり、θはこのプーリにおけるベルトの巻付け角の大きさである。ベルト巻付け角は、レイアウトの幾何形状から直接計測される。トランスデューサにより計測されたハブ荷重力Hは、「基線張力計測値(baseline tension measurement)」として参照される。図1〜7のために示されるように、ハブ荷重トランスデューサに設けられた歪みゲージは、この分野で周知の計器、例えば信号調整/増幅装置とオシロスコープあるいはハブ荷重力をニュートンで表示するデジタルメータに送られる信号を生成する。歪みゲージ信号調整/増幅装置の代表例は、URL http://www.iotech.com/catalog/daq/catdbk43.htmlに表示されるIOテック(IO Tech)社製歪みゲージモジュールDBK43A(商標)8チャンネル歪みゲージモジュールである。
T3−T2=2×Q/D (2)
となる。ここで、Qはトルクトランスデューサで計測されるN・mでのトルクであり、Dはトルクトランスデューサにおけるプーリのメートルでのピッチ円直径である。一般に、トルクトランスデューサは、最大摩擦許容力(maximum friction capacity)を得るためにマルチリブドプーリに接続されている。トルクトランスデューサにより計測されたトルク値は、「増加張力計測値(incremental tension measurement)」として参照される。
η=([P出力]/[P入力])×100%
で定義される。ここでP入力はパワー入力でありP出力はパワー出力である。これらは各々以下のように定義される。
P入力=QCR×ωCR
P出力=(QAC×ωAC)+(QAL×ωAL)+(QPA×ωPA)+(QWP×ωWP)
QCR・ωCR=QAC・ωAC+QAL・ωAL+QPA・ωPA+QWP・ωWP
ここで、ωは回転速度を表わし、ラジアン/秒の次元単位を有する。
ωCR×DCR=ωAC×DAC
ωCR×DCR=ωAL×DAL
ωCR×DCR=ωPA×DPA
ωCR×DWP=ωAC×DWP
QCR=QAC×DCR/DAC+QAL×DCR/DAL
+QPA×DCR/DPA+QWP×DCR/DWP (3)
クランクシャフトダンパ、ピッチ円直径 DCR=200[mm]
ACにおいて計測されたトルク、 QAC=−30[N・m]
ピッチ円直径 DAC=180[mm]
ALにおいて計測されたトルク、 QAL=−20[N・m]
ピッチ円直径 DAL=60[mm]
PAにおいて計測されたトルク、 QPA=−15[N・m]
ピッチ円直径 DPA=150[mm]
WPにおいて計測されたトルク、 QWP=−5[N・m]
ピッチ円直径DWP=100[mm]
前述したように、“+”符号は駆動トルクを示し、“−”符号は従動補機トルクを示す。
QCR=200/180×30+200/60×20
+200/150×15+200/100×5=+130[Nm]
式(2)を用いると、各ベルトスパンにおける増加張力は、以下のように計算される。
T34=2×130×1000/200=+1300[N]
T45=2×30×1000/180=−333[N]
T56=2×20×1000/60=−667[N]
T61=2×15×1000/150=−200[N]
T23=2×5×1000/100=−100[N]
すなわち、1.0N・m=1000.0N・mm
T1=T2=H/[2×sin(θ/2)]=350[N]
T3=T2+T23=350−100=250[N]
T4=T3+T34=250+1300=1550[N]
T5=T4+T45=1550−333=1217[N]
T6=T5+T56=1217−667=550[N]
T1=T6+T61=550−200=350[N]
図9は、トルクトランスデューサの断面図である。トルクセンサ1000は、シャフト1001に連結された状態で示される。シャフト1001は、従動されるAC、AL、WP、PAなどの補機へのパワー(トルク)入力、あるいはクランクシャフトCRKなどの駆動装置からのパワー出力(トルク)のための回転シャフトである。センサ1000は、ネジ留具1003を用いてトランスデューサをシャフト1001に締結するのに使用されるリング1002を備える。またリング1002は、変形可能な円筒体1005に留め付けられる。そして変形可能な円筒体1005は、ベルト係合リング1007に留め付けられる。ベルト係合リング1007はまた、ベルト係合部1008を備える。部分1008は、マルチリブドの輪郭として示されている。部分1008は、ベルト伝動システムに用いられるベルトに応じて、平らあるいは単一の溝(Vベルト)の輪郭であってもよい。
Qcr=+135[N・m]、クランクシャフトCRの回転速度=1000rpm
Qac=−30[N・m]、エアコンACの回転速度=1100rpm
Qal=−20[N・m]、オルタネータALの回転速度=3300rpm
Qpa=−15[N・m]、パワーステアリングPAの回転速度=1300mm
Qwp=−5[N・m]、ウオータポンプWPの回転速度=2000mm
である。
η=abs([QAC×AC+QAL×AL+QPA×PA+QWP×WP]/[QCR×CR])×100%
=|(30×1100+20×3300+15×1300+5×2000)/135×1000)×100|
η=95.19%
Claims (29)
- 少なくとも1つのアパーチャを備える外側リング部材と、
少なくとも1つのアパーチャを備えるハブ部材と、
弧状センサ部材とを備え、
前記弧状センサ部材が前記外側リング部材と前記ハブ部材の間に連結され、前記弧状センサ部材が、応力を分散させるために弧状形状を有する連結部材により前記外側リング部材に連結され、
前記外側リング部材と前記ハブ部材が同一平面上にある
ことを特徴とするトランスデューサ。 - 更に、少なくとも1つの歪みゲージが前記弧状センサ部材の面に設けられたことを特徴とする請求項1に記載のトランスデューサ。
- 前記弧状センサ部材と、前記外側リング部材と、前記ハブ部材とが同一平面上にあることを特徴とする請求項1に記載のトランスデューサ。
- 前記内側リング部材が取付面に前記ハブ部材を連結する手段を構成することを特徴とする請求項1に記載のトランスデューサ。
- 前記外側部材と前記ハブ部材が同心的に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のトランスデューサ。
- アパーチャを備えた外側部材と、
アパーチャを備えた内側ハブ部材と、
弧状可変部材とを備え、
前記弧状可変部材が、第1の位置において前記外側部材に連結され、第2の位置において前記内側ハブ部材に連結され、
前記第1の位置と前記第2の位置が実質的に前記弧状可変部材の互いに反対側に配置され、
前記外側部材と前記内側ハブ部材が同一面上にある
ことを特徴とするトランスデューサ。 - 更に、少なくとも1つの歪みゲージが前記弧状可変部材の各側面に設けられたことを特徴とする請求項6に記載のトランスデューサ。
- 前記弧状可変部材と前記外側部材と前記内側ハブ部材が同一面上にあることを特徴とする請求項6に記載のトランスデューサ。
- 前記内側ハブ部材が、ファスナを受容するボアを構成することを特徴とする請求項6に記載のトランスデューサ。
- 前記外側部材と前記内側ハブ部材が同心的に配置されていることを特徴とする請求項6に記載のトランスデューサ。
- 前記弧状可変部材が、応力を分散させるために弧状形状を有する連結部材により前記外側部材に連結されることを特徴とする請求項6に記載のトランスデューサ。
- アパーチャを備えた弧状外側部材と、
アパーチャを備えた弧状内側部材と、
弧状可変部材とを備え、
前記弧状可変部材が前記弧状外側部材と前記弧状内側部材との間に連結され、
少なくとも1つの歪みゲージが前記弧状可変部材の面に設けられ、
前記弧状外側部材と前記弧状内側部材が同一面上にあり、
前記弧状内側部材が、トランスデューサの中心からオフセットされたボアを備え、前記トランスデューサがそれにより偏心的に前記トランスデューサの中心の周りに回転可能である
ことを特徴とするトランスデューサ。 - 前記弧状可変部材と前記弧状外側部材と前記弧状内側部材が同一平面上にあることを特徴とする請求項12に記載のトランスデューサ。
- 前記弧状内側部材がボアを構成することを特徴とする請求項12に記載のトランスデューサ。
- 前記弧状外側部材と前記内側部材が同心円的に配置されることを特徴とする請求項12に記載のトランスデューサ。
- 更に、前記弧状可変部材と前記外側リングとの間に弧状連結部材を備えることを特徴とする請求項12に記載のトランスデューサ。
- 更に、ファスナを係合するための前記オフセットされたボア内に配置されるベアリングを備えることを特徴とする請求項12に記載のトランスデューサ。
- 面と第1部分と第2の部分を備え、前記第1の部分がシャフトに連結可能であり、前記第2の部分がベルト受部に連結される円筒形可変部材と、
前記面におけるトルクによる歪みを実質的に隔絶するために、前記ベルト受部と前記円筒可変部材との間に配置される低摩擦ベアリングと、
前記面に取り付けられた少なくとも1つの歪みゲージとを備え、前記歪みゲージが前記トルクによる歪みに比例する信号を生成する
ことを特徴とするトルクトランスデューサ。 - 更に、前記信号を受け取るために、前記円筒可変部材に係合されたスリップリングと、
前記歪みゲージと前記スリップリングとの間に電気的に設けられた信号調整装置と
を備えることを特徴とした請求項18に記載のトルクトランスデューサ。 - 前記低摩擦ベアリングがボールベアリングであることを特徴とする請求項18に記載のトルクトランスデューサ。
- 前記ベルト受部がマルチリブド形状を備えることを特徴とする請求項18に記載のトルクトランスデューサ。
- 更に、フルブリッジ回路構成とされ、前記面に取り付けられた複数の歪みゲージを備えることを特徴とする請求項18に記載のトルクトランスデューサ。
- 更に、前記面に取り付けられ、前記歪みゲージと協働するように連結された第2の歪みゲージを備えることを特徴とする請求項18に記載のトルクトランスデューサ。
- 歪みゲージの軸が、円筒可変部材回転軸(R−R)に対して約40〜50度の範囲の角度で配置されることを特徴とする請求項18に記載のトルクトランスデューサ。
- 更に、前記ベルト受部と円筒可変部材の間に配置されるダンピング部材を備えることを特徴とする請求項18に記載のトルクトランスデューサ。
- 前記ダンピング部材が、エラストマ材料からなることを特徴とする請求項25に記載のトルクトランスデューサ。
- 稼動中のベルト伝動システムにおけるベルトの動的張力を計測する方法であって、
ベルトを原動プーリと従動プーリの周りに係合させるステップと、
前記ベルトと前記従動プーリを前記原動プーリとともに駆動するステップと、
ハブ荷重トランスデューサを用いてアイドルプーリのハブ荷重を計測するステップと、
トルクトランスデューサを用いて従動プーリの従動プーリトルクを計測するステップと、
従動プーリ回転速度を計測するステップと、
計測された前記従動プーリトルクと計測された前記ハブ荷重を用いて、ベルトスパン張力を計算するステップと
を備えることを特徴とするベルトの動的張力を計測する方法。 - 更に、プーリの総数が(n)であるとき、(n−1)個のプーリに、前記ハブ荷重トランスデューサと複数の前記トルクトランスデューサを取り付けるステップを備える請求項27に記載の方法。
- 更に、前記従動プーリトルクと原動回転速度を用いて駆動効率を計算するステップを備える請求項27に記載の方法。
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