JP2008304204A - Toothed belt deterioration evaluation device, and method therefor - Google Patents
Toothed belt deterioration evaluation device, and method therefor Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008304204A JP2008304204A JP2007149116A JP2007149116A JP2008304204A JP 2008304204 A JP2008304204 A JP 2008304204A JP 2007149116 A JP2007149116 A JP 2007149116A JP 2007149116 A JP2007149116 A JP 2007149116A JP 2008304204 A JP2008304204 A JP 2008304204A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- belt
- tooth
- toothed belt
- deterioration
- evaluation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、歯付ベルトの劣化の度合いを評価、あるいは寿命を予知するための装置およびその方法に関し、特に自動車用エンジンに用いられるタイミングベルトの劣化の度合いの評価、あるいは寿命を予知するための装置およびその方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and method for evaluating the degree of deterioration of a toothed belt or predicting its life, and more particularly to evaluating the degree of deterioration of a timing belt used in an automobile engine or predicting its life. The present invention relates to an apparatus and a method thereof.
自動車エンジンに用いられるタイミングベルトの寿命予知の方法としては、例えばベルトの目視検査やベルトの伸びに基づいて寿命を予知する方法が知られている。しかし、目視検査は経験を必要とする上、タイミングベルトはエンジン内部に取り付けられるため、目視検査には適さない。また、ベルトの寿命はベルトの縮みによる噛み合い不良などにも影響されるためベルトの伸張に基づいてベルトの寿命を正確に予測することはできない。 As a method for predicting the life of a timing belt used in an automobile engine, for example, a method of predicting the life based on visual inspection of the belt or belt elongation is known. However, the visual inspection requires experience and the timing belt is attached to the inside of the engine, so that it is not suitable for the visual inspection. In addition, since the life of the belt is affected by poor meshing due to the contraction of the belt, the life of the belt cannot be accurately predicted based on the extension of the belt.
このような問題に対して、一般産業機械等に設けられる歯付伝動ベルトの交換時期を判断するシステムとして、ベルトの有効張力を検出し、これに基づいて寿命を予知する方法が提案されている(特許文献1)。
しかし、有効張力は、ベルトの歯荷重の合計であるため、ベルトの伸びや摩耗等による噛み合い不良に起因して1歯に掛かる歯荷重が増大しても、有効張力においてはそれらが相殺されてその影響が殆ど現れない。したがって、歯付ベルトの寿命を有効張力から予測する場合、ベルトの性能劣化による局所的な張力の増大を見落とすこととなり正確にベルトの劣化度を評価し、あるいは寿命を予測することは難しい。特に自動車エンジンへの応用においては、負荷の変動が大きいため、ベルトの1歯に掛かる荷重が増大している可能性があり、そのような場合、有効張力による評価では十分ではない。 However, since the effective tension is the total of the tooth loads of the belt, even if the tooth load applied to one tooth is increased due to poor meshing due to the elongation or wear of the belt, they are offset in the effective tension. The effect hardly appears. Therefore, when the life of the toothed belt is predicted from the effective tension, the increase in local tension due to the belt performance deterioration is overlooked, and it is difficult to accurately evaluate the degree of deterioration of the belt or predict the life. In particular, in application to an automobile engine, since the load fluctuation is large, there is a possibility that the load applied to one tooth of the belt is increased. In such a case, the evaluation based on the effective tension is not sufficient.
本発明は、歯付ベルトの劣化の度合いを正確に評価することを目的とし、特に負荷変動が大きいベルト伝動装置に用いられる歯付ベルトの劣化の度合いを正確に評価することを目的とする。 An object of the present invention is to accurately evaluate the degree of deterioration of a toothed belt, and in particular, to accurately evaluate the degree of deterioration of a toothed belt used in a belt transmission device having a large load fluctuation.
本発明の歯付ベルト劣化評価装置は、歯付ベルトを用いたベルト伝動システムにおいて歯付ベルトの劣化の度合いを評価する装置であって、歯荷重を測定するための歯荷重測定手段と、歯荷重に基づいて歯付ベルトの劣化の度合いを評価する評価手段とを備えたことを特徴としている。 A toothed belt deterioration evaluation apparatus of the present invention is an apparatus for evaluating the degree of deterioration of a toothed belt in a belt transmission system using a toothed belt, and includes a tooth load measuring means for measuring a tooth load, a tooth And an evaluation means for evaluating the degree of deterioration of the toothed belt based on the load.
評価手段は、測定された歯荷重の最大歯荷重に基づいて評価を行うことが好ましく、更に評価手段は、ベルト伝動システムの回転速度に沿った最大歯荷重のピーク値に基づいて評価を行うことが好ましい。 The evaluation means preferably performs the evaluation based on the maximum tooth load of the measured tooth load, and further the evaluation means performs the evaluation based on the peak value of the maximum tooth load along the rotational speed of the belt transmission system. Is preferred.
歯荷重測定手段は、例えばベルト伝動システムの原動プーリの歯に設けられる。また歯付ベルト劣化評価装置は、評価の結果を出力する出力手段を備えることが好ましい。評価は例えばベルトの交換時期またはベルトの寿命に関する評価である。 The tooth load measuring means is provided, for example, on the teeth of the driving pulley of the belt transmission system. Moreover, it is preferable that a toothed belt deterioration evaluation apparatus is provided with the output means which outputs the result of evaluation. The evaluation is, for example, an evaluation relating to the belt replacement timing or the belt life.
本発明の歯付ベルト劣化評価方法は、歯付ベルトを用いたベルト伝動システムにおいて、歯付ベルトの劣化の度合いを評価する方法であって、歯荷重を測定するステップと、歯荷重に基づいて歯付ベルトの劣化の度合いを評価するステップとを備えたことを特徴としている。 The toothed belt deterioration evaluation method of the present invention is a method for evaluating the degree of deterioration of a toothed belt in a belt transmission system using a toothed belt, based on a step of measuring a tooth load and the tooth load. And a step of evaluating the degree of deterioration of the toothed belt.
以上のように本発明によれば、歯付ベルトの劣化の度合いを正確に評価することができ、負荷変動が大きいベルト伝動装置に用いられる歯付ベルトであってもその劣化の度合いを正確に評価することができる。 As described above, according to the present invention, the degree of deterioration of the toothed belt can be accurately evaluated, and the degree of deterioration can be accurately determined even for a toothed belt used in a belt transmission device having a large load fluctuation. Can be evaluated.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明を適用した実施形態のベルト寿命予知装置全体の構成を示す模式図である。ベルト寿命予知装置は、例えばタイミングベルトが用いられた車両用エンジンのベルト伝動システムや一般産業用機械の動力伝達システムなど歯付ベルトを用いたベルト伝動システムに用いられる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a belt life prediction apparatus according to an embodiment to which the present invention is applied. The belt life prediction device is used in a belt transmission system using a toothed belt such as a belt transmission system of a vehicle engine using a timing belt or a power transmission system of a general industrial machine.
ベルト寿命予知装置10は、原動プーリ11と、従動プーリ12と、これらに掛け回される歯付ベルト13を備えたベルト伝動システムに適用される。例えば車両用エンジンの場合、原動プーリ11はクランクシャフトプーリであり、従動プーリ12は例えばカムシャフトプーリである。なお、ベルト伝動システムは、複数の従動プーリを備えていてもよく、車両用エンジンの場合には、通常例えばオイルポンプやウォーターポンプなど補機用のプーリが設けられ、またベルト背面側にはテンショナプーリが係合される。
The belt
原動プーリ11には、プーリ歯に掛かる歯荷重を測定するためのセンサが設けられ、センサからの信号は、原動プーリ11が設けられた原動機の回転軸を介して、制御装置14に送られる。制御装置14では歯荷重が算出され、これに基づいてベルトの劣化度あるいは寿命が評価される。本実施形態では、例えば歯荷重が予め設定された所定値を越えた場合に警告装置15において例えばベルトの交換時期が到来したことを知らせる警告が発せられる。なお、警告装置としては、例えばランプの点灯や表示器への文字等の表示、あるいは警告音を発する装置などが挙げられる。また例えば予め実験的に求めたデータに基づいて歯荷重からベルト余命を推定し、その余命に対応した表示(交換までの走行距離や時間)を行う構成とすることもできる。
The
図2に、本実施形態の原動プーリ11の正面図を、図3に背面図を示す。図2、3に示されるように、原動プーリ11は、例えば歯数が22歯の歯付プーリで、21個の通常の歯16と1個の歯荷重測定用の歯17(斜線部)とを備える。21個の歯16が原動プーリ11の外周面に一体的に形成されているのに対して、歯荷重測定用の歯17は、その歯に掛かる荷重を測定するため、その両脇にスリット状の切り込みが設けられる。すなわち、歯17は、原動プーリ11の外周面からではなく、より中心に近い所定の位置から径方向外側に延出して片持支持される。
FIG. 2 shows a front view of the
図4に、歯荷重測定用の歯17周辺の部分拡大図を示す。図4に示されるように、歯17の基端側の両側面17A、17Bには、例えば歪みゲージ18A、18Bが歯荷重測定用のセンサとして貼着される。すなわち、本実施形態では、原動プーリの歯17の歪みを測定することによりベルト歯に掛かる歯荷重が推定される。なお、本実施形態では歯面荷重と歯先面摩擦力の合力が測定されるが、歯面荷重のみを測定する構成などとすることもできる。
FIG. 4 shows a partially enlarged view around the
歪みゲージ18A、18Bからの信号は、信号線を介して原動プーリ11が装着されたシャフト軸(図示せず)へと導かれ、例えばブラシ接触を介してエンジンブロックなどの固定部へと出力されて制御装置14へと送られる。制御装置14では、歪みゲージ18A、18Bからの信号の変化に基づいて、歯17の歯荷重が算出され、算出された歯荷重が所定値以上のときに警告装置15において警告を発する。
Signals from the
次に、図5〜図10を参照して、本実施形態におけるベルトの劣化の度合いの評価方法の原理について説明する。 Next, with reference to FIG. 5 to FIG. 10, the principle of the evaluation method of the degree of deterioration of the belt in the present embodiment will be described.
図5、図6は、ベルト伝動システムの回転速度と、各回転速度において計測された最大歯荷重との間の関係を示すグラフであり、新品のベルトと市場走行済みのベルト(歯底帆布が摩耗し、歯ゴムにクラックが発生しているベルト)についてのデータが示される。図5、6には新品ベルト、市場走行ベルト各々に対するベルト走行方向(+側)への最大歯荷重Ln+、Lu+と、ベルト走行方向逆向き(−側)への最大歯荷重Ln-、Lu-が示される。 FIGS. 5 and 6 are graphs showing the relationship between the rotational speed of the belt transmission system and the maximum tooth load measured at each rotational speed. Data are shown for a belt that is worn and cracked in the tooth rubber. 5 and 6 show the maximum tooth loads Ln + and Lu + in the belt running direction (+ side) for the new belt and the market running belt, and the maximum tooth load Ln− in the opposite direction (− side) of the belt running direction. Lu- is shown.
図5は、新品ベルト、市場走行ベルトの間の最大歯荷重の差が+側で顕著な場合を例示したもので、+側最大歯荷重Ln+、Lu+の各グラフのピーク値Pn+、Pu+は、市場走行ベルトの方が20%高い。一方、図6は、新品ベルト、市場走行ベルトの間の最大歯荷重の差が−側で顕著な場合を例示したものであり、−側最大歯荷重Ln-、Lu-の各グラフのピーク値Pn-、Pu-は、市場走行ベルトの方が50%高い。 FIG. 5 exemplifies a case where the difference in maximum tooth load between the new belt and the market running belt is remarkable on the + side, and the peak value Pn + of each graph of the + side maximum tooth load Ln +, Lu +, Pu + is 20% higher for market running belts. On the other hand, FIG. 6 exemplifies a case where the difference in maximum tooth load between the new belt and the market running belt is significant on the − side, and the peak values of the −side maximum tooth loads Ln− and Lu− are shown in the graph. Pn- and Pu- are 50% higher on the market running belt.
また、図7は図5のピーク値Pn+、Pu+を測定したときに原動プーリの各歯における荷重の分担を示すグラフの一例である。横軸は各歯に順番に付けられた歯番号(No.1〜22)に対応し、グラフは原動プーリが所定の位相にあるときに各歯に掛かる歯荷重を示している。 FIG. 7 is an example of a graph showing the load sharing in each tooth of the driving pulley when the peak values Pn + and Pu + of FIG. 5 are measured. The horizontal axis corresponds to the tooth numbers (Nos. 1 to 22) sequentially assigned to the respective teeth, and the graph shows the tooth load applied to each tooth when the driving pulley is in a predetermined phase.
図7において、市場走行ベルトの各歯が分担する歯荷重Ldu+は、例えば歯No.2においてピーク値Pu+を取り、これは噛入時の歯荷重に対応する。図に示されるように、市場走行ベルトにおいて、歯No.2の歯が分担する歯荷重は他の歯が分担する歯荷重に比べ顕著に大きい。これは走行により経時的に発生したベルトの伸び、摩耗に伴う噛み合い異常によって、噛入時の歯荷重が増大することによる。一方、新品ベルトの各歯が分担する歯荷重Ldn+では、歯No.4においてピーク値Pn+を取るが、ベルトが掛け回されている各歯において、歯荷重分担に大きな差はない。 In FIG. 7, the tooth load Ldu + shared by each tooth of the market running belt is, for example, tooth No. The peak value Pu + is taken at 2, which corresponds to the tooth load at the time of biting. As shown in the figure, in the market running belt, the tooth No. The tooth load shared by the two teeth is significantly larger than the tooth load shared by the other teeth. This is due to an increase in tooth load at the time of meshing due to a meshing abnormality caused by belt elongation and wear caused over time. On the other hand, with the tooth load Ldn + shared by each tooth of the new belt, the tooth No. In FIG. 4, the peak value Pn + is taken, but there is no significant difference in the tooth load sharing among the teeth around which the belt is wound.
次ぎに図8に、原動プーリの荷重分担が図7で示されるときの新品ベルト、市場走行ベルトの有効張力の値を示す。図7に示されるように、新品ベルト、市場走行ベルトの間において、+側の最大歯荷重のピーク値Pn+、Pu+は大きく異なるが、図8に示されるように、そのときの有効張力の差は僅かである。 Next, FIG. 8 shows the effective tension values of the new belt and the market running belt when the load sharing of the driving pulley is shown in FIG. As shown in FIG. 7, the peak values Pn + and Pu + of the maximum tooth load on the + side are greatly different between the new belt and the market running belt, but the effective tension at that time is different as shown in FIG. The difference is slight.
また、図9は図6のピーク値Pn-、Pu-を測定したときに原動プーリの各歯における荷重の分担を示すグラフの一例である。図9において、市場走行ベルトの各歯が分担する歯荷重Ldu-は、例えば歯No.6においてピーク値Pu-を取り、これは噛出時の歯荷重に対応する。図に示されるように、市場走行ベルトにおいては、歯No.6の歯が分担する歯荷重が他の歯が分担する歯荷重に比べ顕著に大きい。これはピーク値Pu+と同様に、走行により経時的に発生したベルトの伸び、摩耗に伴う噛み合い異常によって、噛出時の-側歯荷重が増大することによる。一方、新品ベルトの歯荷重Ldn-では、歯No.6においてピーク値Pn-を取るが、+側と同様にベルトが掛け回されている各歯において歯荷重分担に大きな差はない。 FIG. 9 is an example of a graph showing the load sharing in each tooth of the driving pulley when the peak values Pn− and Pu− of FIG. 6 are measured. In FIG. 9, the tooth load Ldu− shared by each tooth of the market running belt is, for example, tooth No. At 6, the peak value Pu- is taken, which corresponds to the tooth load at the time of chewing. As shown in the figure, in the market running belt, the tooth No. The tooth load shared by 6 teeth is significantly larger than the tooth load shared by other teeth. Similar to the peak value Pu +, this is due to an increase in the negative side tooth load at the time of biting due to an abnormal meshing due to the elongation and wear of the belt caused by running. On the other hand, with the tooth load Ldn− of the new belt, the tooth No. Although the peak value Pn− is taken at 6, there is no significant difference in the tooth load sharing among the teeth around which the belt is wound as in the + side.
図10に、原動プーリの荷重分担が図9で示されるときの新品ベルト、市場走行ベルトの有効張力の値を示す。+側の最大歯荷重のときと同様に、図10では、新品ベルト、市場走行ベルトの間において、−側の有効張力の差は僅かである。 FIG. 10 shows the effective tension values of the new belt and the market running belt when the load sharing of the driving pulley is shown in FIG. As in the case of the maximum tooth load on the + side, in FIG. 10, the difference in effective tension on the − side between the new belt and the market running belt is slight.
以上のように、市場走行済みで歯底帆布が摩耗し、歯ゴムにクラックが発生しているベルトであっても、有効張力については新品ベルトと大きな違いがなく、ベルトの劣化度の評価や寿命の予測に有効張力の値を用いることは必ずしも有効ではない。これに対して、図5、6に示されるように、最大歯荷重は新品と市場走行済みのベルトとでは、+側あるいは−側において大きくことなり、特に最大歯荷重のピーク値の違いは顕著である。 As described above, even for belts that have been run on the market, the root canvas is worn, and the tooth rubber has cracks, the effective tension is not significantly different from that of a new belt. It is not always effective to use the value of effective tension for life prediction. On the other hand, as shown in FIGS. 5 and 6, the maximum tooth load is large on the + side or − side between the new and marketed belts, and the difference in the peak value of the maximum tooth load is particularly significant. It is.
したがって、本実施形態のように、ベルト伝動システムにおいて、走行時の歯荷重を測定し、これに基づいてベルトの劣化の度合いを評価し、あるいは寿命を予測することにより、正確な劣化度の評価、寿命の予測、ベルト交換時期の判別が可能となる。またこれにより、ベルト伝動システムの信頼性を向上することができる。 Therefore, as in this embodiment, in the belt transmission system, the tooth load during travel is measured, and the degree of belt deterioration is evaluated based on the measured tooth load, or the life is predicted, thereby accurately evaluating the degree of deterioration. It is possible to predict the life and discriminate the belt replacement time. Thereby, the reliability of the belt transmission system can be improved.
なお、本実施形態では、原動プーリに歯荷重測定用の機構を設けたが、他のプーリに、あるいは複数のプーリにそのような機構を設けることも可能である。また、1つのプーリの複数の歯を歯荷重測定用とすることもできる。 In the present embodiment, the mechanism for measuring the tooth load is provided on the driving pulley, but it is also possible to provide such a mechanism on another pulley or a plurality of pulleys. Further, a plurality of teeth of one pulley can be used for tooth load measurement.
10 ベルト寿命予知装置
11 原動プーリ
12 従動プーリ
13 歯付ベルト
14 制御装置
15 警告装置
17 歯荷重測定用の歯
18A、18B 歪みゲージ
10 Belt
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007149116A JP2008304204A (en) | 2007-06-05 | 2007-06-05 | Toothed belt deterioration evaluation device, and method therefor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007149116A JP2008304204A (en) | 2007-06-05 | 2007-06-05 | Toothed belt deterioration evaluation device, and method therefor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008304204A true JP2008304204A (en) | 2008-12-18 |
Family
ID=40233070
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007149116A Pending JP2008304204A (en) | 2007-06-05 | 2007-06-05 | Toothed belt deterioration evaluation device, and method therefor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2008304204A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011241755A (en) * | 2010-05-18 | 2011-12-01 | Toyota Motor Corp | Control device for vehicle |
CN105675293A (en) * | 2015-12-31 | 2016-06-15 | 北京金风科创风电设备有限公司 | Testing tool and system for pitch-variable toothed belt of wind generating set |
JP2019084599A (en) * | 2017-11-02 | 2019-06-06 | ファナック株式会社 | Belt replacement determination device and replacement determination method |
-
2007
- 2007-06-05 JP JP2007149116A patent/JP2008304204A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011241755A (en) * | 2010-05-18 | 2011-12-01 | Toyota Motor Corp | Control device for vehicle |
CN105675293A (en) * | 2015-12-31 | 2016-06-15 | 北京金风科创风电设备有限公司 | Testing tool and system for pitch-variable toothed belt of wind generating set |
JP2019084599A (en) * | 2017-11-02 | 2019-06-06 | ファナック株式会社 | Belt replacement determination device and replacement determination method |
US10620089B2 (en) | 2017-11-02 | 2020-04-14 | Fanuc Corporation | Belt replacement determination device and replacement determination method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9514576B2 (en) | Method and device for detecting wear on an electric bicycle | |
JP6604615B2 (en) | Chain elongation detecting device, chain elongation detecting method and passenger conveyor | |
US9995711B2 (en) | Calibration of wear detection system | |
JP5936655B2 (en) | Chain elongation detection device for passenger conveyors | |
US11959824B2 (en) | Method for monitoring a belt drive | |
CN107709755B (en) | Method for running the starter-generator of belt transmission | |
BRPI0204481B1 (en) | Process for the identification of slip in the drive of three phase current generators | |
JP2008304204A (en) | Toothed belt deterioration evaluation device, and method therefor | |
CN103363096B (en) | For the abnormity determining device of variable v-belt drive | |
JP2006194881A (en) | Tension means transmission, method of measuring abrasion in endless tension means, and endless tension means for such tension means transmission | |
JP2006170998A (en) | Tension means transmitting device, method of measuring abrasion of endless tension means, and endless tension means for such a tension transmission device | |
US6569046B1 (en) | Belt wear detection system and method | |
CN114728766A (en) | Method for determining the wear state of a component of a sling structure of an elevator installation | |
US11280699B2 (en) | Flaking development analysis method and flaking development analysis device for raceway ring of rolling bearing | |
JP5075105B2 (en) | Passenger conveyor diagnostic equipment | |
JP6103232B2 (en) | Looseness detection device and method for endless belt and endless link chain | |
JP2009281780A (en) | Abrasion inspection method | |
JP4028927B2 (en) | Belt life prediction apparatus and method | |
JP5963332B1 (en) | Transport device | |
US11333577B2 (en) | Method and device for diagnosing abnormality in rolling bearing | |
JP2005344807A (en) | Belt replacement timing determination system | |
JP5295724B2 (en) | Abnormality detection method for constant velocity universal joints | |
JPH11337449A (en) | Gear apparatus | |
JPH09133592A (en) | Method and apparatus for predicting service life of toothed belt | |
JP4427344B2 (en) | Belt replacement time determination system |