JP2978441B2 - ベルト荷重測定用プーリ - Google Patents

ベルト荷重測定用プーリ

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JP2978441B2
JP2978441B2 JP8158634A JP15863496A JP2978441B2 JP 2978441 B2 JP2978441 B2 JP 2978441B2 JP 8158634 A JP8158634 A JP 8158634A JP 15863496 A JP15863496 A JP 15863496A JP 2978441 B2 JP2978441 B2 JP 2978441B2
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昭彦 本崎
謙和 田中
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、走行駆動時のベル
トに負荷される荷重を測定するために用いるベルト荷重
測定用プーリに関するものである。
【0002】
【従来の技術】駆動シャフトから従動シャフトへとベル
トで動力を伝動するにあたって、ベルトには走行駆動時
に引張等の荷重が常に負荷される。ベルトの耐久性はこ
の走行駆動時に負荷される荷重によって影響されるの
で、走行駆動時にベルトに負荷される荷重を測定してベ
ルトの性能を評価する必要がある。
【0003】そこで従来は、走行試験機にベルトを取り
付けて走行駆動させ、走行試験機の駆動シャフトあるい
は従動シャフトにトルク計を接続してトルク値の変動を
測定したり、駆動シャフトを駆動するモータの電力計に
よって消費電力を測定したりして、ベルトの試験を行な
っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、シャフトのト
ルクや消費電力の測定によって得られるデータは代用的
なものであり、ベルトに負荷される荷重をこのデータか
ら直接把握することはできず、ベルトの耐久性を推定す
ることは困難であった。また、自動車のエンジンのよう
にモータを駆動源としない実機において、実際にベルト
に負荷される荷重を測定するということは不可能であっ
た。
【0005】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、走行駆動時にベルトに負荷される荷重を直接測定
することができ、しかも実機においてベルトに負荷され
る荷重を測定することが可能になるベルト荷重測定用プ
ーリを提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係るベルト荷重
測定用プーリは、シャフトに固定されるシャフト固定部
1と、外周にベルト2が掛けられるベルト懸架部3と、
シャフト固定部1とベルト懸架部3とを接続するように
設けられる薄肉部4とを具備して形成され、上記ベルト
懸架部3を円筒状に形成すると共にベルト懸架部3の一
側端にベルト懸架部3と同心の円筒状に形成した上記薄
肉部4を延出して設け、上記シャフト固定部1の外周に
空間Sを介してベルト懸架部3と薄肉部4とを配設し、
シャフト固定部1の一端部に薄肉部4を連結すると共に
薄肉部4のねじれ歪みを検出する歪みゲージ5を設けて
成ることを特徴とするものである。
【0007】
【0008】また請求項の発明は、薄肉部4の厚みを
0.5〜1.0mmに形成したものである。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図2はベルト荷重測定用プーリAの一例を示すも
のであり、内筒10とその外周に被嵌される外筒11と
で形成してある。内筒10は円筒状のシャフト固定部1
の一端の外周に連結用フランジ12を一体に設けて図3
に示すように形成してある。シャフト固定部1の内周に
は仕切り片13が延設してあり、仕切り片13の中央部
に通孔14が設けてある。また連結用フランジ12には
ボルト通し孔15が複数個設けてある。
【0010】外筒11は、図4に示すように一方の端部
のベルト懸架部3と、他方の端部の連結部16と、ベル
ト懸架部3と連結部16の間に一体に形成される薄肉部
4とから形成してあり、ベルト懸架部3と薄肉部4と連
結部16はそれぞれ同心の円筒状に形成してある。図4
に示す例ではベルト懸架部3と薄肉部4と連結部16は
内周面が面一になるようにしてあるが、勿論この形態に
限定されるものではない。ベルト懸架部3にはその外周
にベルト2が懸架されるものであり、ベルト2としてタ
イミングベルトなどの歯付きベルトを使用するときに
は、ベルト2の歯と噛合する歯17をベルト懸架部3の
外周に設けるようにしてある。また連結部16には上記
のボルト通し孔15に対応してねじ切り孔18が穿設し
てある。
【0011】また薄肉部4は容易にねじれて歪み変形が
発生するように肉厚を薄く形成してしてあり、薄肉部4
の厚みはその材質をSS41などの鋼材で形成する場
合、0.5〜1.0mmの範囲に設定するのが好まし
い。薄肉部4の厚みが0.5mm以下であると、ベルト
荷重測定時に加わる負荷で薄肉部4に亀裂が発生してベ
ルト荷重測定用プーリAに破損が生じるおそれがあり、
逆に薄肉部4の厚みが1.0mmを超えると、薄肉部4
のベルト荷重測定時のねじれが小さく、測定精度が悪く
なる。このために薄肉部4の厚みは0.5〜1.0mm
が好ましいのである。この薄肉部4の外周には歪みゲー
ジ5を密着して貼り付けてある。歪みゲージ5は歪みに
伴う電気抵抗値の変化を検出することによって、歪みを
電気信号に変換して出力するようにしたゲージであり、
薄肉部4の表面に4枚あるいは8枚取り付けてホイース
トンブリッジを形成するようにしてある。
【0012】そしてシャフト固定部1からなる内筒10
の外周にベルト懸架部3と薄肉部4を有する外筒11を
被嵌し、図2のように連結用フランジ12と連結部16
とを嵌合すると共に、ボルト通し孔15に通したボルト
19をねじ切り孔18にねじ込むことによって、内筒1
0に外筒11を固定して図1のようなベルト荷重測定用
プーリAを組み立てることができるものである。ここ
で、外筒11のベルト懸架部3や薄肉部4の内径はシャ
フト固定部1の外径よりも大きい寸法に形成してあり、
シャフト固定部1の外周に一定厚みの空間Sを介してベ
ルト懸架部3と薄肉部4が配置されるようにしてある。
図2において20a,20bはベルト懸架部3に懸架し
たベルト2がベルト懸架部3から外れるのを防止するた
めにベルト懸架部3の両側に取り付けられる係止板であ
り、それぞれビス止めで固定するようにしてある。一方
の係止板20aはリング状に形成してあり、他方の係止
板20bは二分割できるリング状に形成してある。
【0013】上記のように形成されるベルト荷重測定用
プーリAは、実機の装置のシャフト6に図1に示すよう
にシャフト固定部1を固定して取り付けることによって
使用することができるものである。シャフト6への固定
は、例えば通孔14を通したボルト21をシャフト6の
先端のねじ孔22にねじ込むことによって行なうことが
できる。ベルト荷重測定用プーリAは駆動側のシャフト
6に取り付けるようにしても、従動側のシャフト6に取
り付けるようにしても、駆動側と従動側の両方のシャフ
ト6に取り付けるようにしてもいずれでもよい。
【0014】またベルト荷重測定用プーリAの薄肉部4
に設けた歪みゲージ5はスリップリング24を介して動
歪み計25に接続するようにしてある。スリップリング
24は互いに回転自在な固定側リング24aと可動側リ
ング24bから形成してあって、可動側リング24aに
設けた電気端子と固定側リング24bに設けた電気端子
はブラシによって常に電気的に接続されるようにしてあ
り、歪みゲージ5を可動側リング24aの電気端子に動
歪み計25を固定側リング24bの電気端子にそれぞれ
接続することによって、ベルト荷重測定用プーリAを回
転させても歪みゲージ5からの電気信号がスリップリン
グ24を介して動歪み計25に入力されるようにしてあ
る。
【0015】そしてベルト荷重測定用プーリAのベルト
懸架部3にベルト2を掛けて装置を回転駆動し、ベルト
2を走行駆動させると、装置の負荷等によってベルト2
に引張等の荷重が作用する。このようにベルト2に荷重
が作用するとその反作用でベルト荷重測定用プーリAの
ベルト懸架部3に逆向きの荷重が負荷され、この負荷に
よってベルト懸架部3とシャフト固定部1を接続する薄
肉部4にねじり力が作用して歪みが生じる。この薄肉部
4に生じた歪みは歪みゲージ5によって検出され、電気
信号に変換して動歪み計25に出力される。歪みゲージ
5はその歪みの大きさに比例して電気抵抗値が変化する
ので、歪みゲージ5の歪みの大きさに比例して動歪み計
25に出力される電圧が大きくなるようにしてあり、動
歪み計25で検出されが電圧は記録計26に記録される
ようになっている。そして、この記録された電圧値に基
づいてベルト荷重測定用プーリAのベルト懸架部3に負
荷される荷重、すなわちベルト2に負荷される荷重を値
を導き出すことができるものである。
【0016】この歪みゲージ5から出力される電圧に基
づいてベルト2に負荷される荷重の値を解析する方法の
一例を説明する。まず、図5のように回転しない固定さ
れた軸28にベルト荷重測定用プーリAを固定して取り
付け、またこの固定軸28と平行で回転可能な可動軸2
9にプーリ30を取り付け、ベルト荷重測定用プーリA
のベルト懸架部3とプーリ30との間にベルト2を懸架
する。ベルト2として歯付きベルトを用いる場合には歯
31を設けたプーリ30を用いる。そしてこの状態で可
動軸29をトルクレンチを用いて所定のトルク値で回
す。ベルト荷重測定用プーリAは固定軸28に固定され
ていて回転されないので、薄肉部4にねじり歪みが発生
し、この歪みに応じて歪みゲージ5から動歪み計25に
電圧が出力される。可動軸29を回すトルク値を大きく
するに従ってベルト荷重測定用プーリAの薄肉部4の歪
みは大きくなり、歪みゲージ5から出力される電圧は大
きくなる。従って、可動軸29を回すトルク値と歪みゲ
ージ5から出力される電圧の関係をグラフにとると、図
6のような検量線を得ることができる。尚、図6におい
てトルクのプラス値は可動軸29を時計方向に回したと
きのトルク値を、マイナス値は可動軸29を時計方向に
回したときのトルク値を示す。
【0017】そして、ベルト2に負荷される荷重を測定
するにあたって、ベルト荷重測定用プーリAの歪みゲー
ジ5から出力される電圧を計測することによって、この
電圧値と検量線から、そのときのベルト荷重測定用プー
リAに作用しているトルク値を逆算することができる。
そしてトルク値をベルト荷重測定用プーリAの径で除す
ることによって、ベルト荷重測定用プーリAのベルト懸
架部3に負荷される荷重、すなわちベルト2に負荷され
る荷重を値を算出することができるものである。
【0018】上記のようにしてベルト荷重測定用プーリ
Aを用いて測定したベルト荷重の測定結果の一例を図8
に示す。図8のグラフは、自動車エンジンEにベルト荷
重測定用プーリAを取り付けて測定したベルト荷重と自
動車エンジンEの回転数との関係を示すものであり、図
7のようにエンジンEから出力される駆動シャフト6a
に駆動プーリ33を取り付け、従動シャフト6bにベル
ト荷重測定用プーリAを取り付け、駆動プーリ33とベ
ルト荷重測定用プーリAのベルト懸架部3との間にベル
ト2として三ッ星ベルト製タイミングベルト「113M
Y22」を懸架して測定を行なったものである。使用し
たベルト荷重測定用プーリAはSS41の鋼材で形成し
たものであり、その寸法を図3及び図4に示す(単位は
mm)。また薄肉部4の厚みは0.5mmである。歪み
ゲージ5としては、積み重ね2素子、グリッド寸法が長
さ×幅=2.0×0.9mmのエポキシ箔の歪みゲージ
を用い、薄肉部4の表面に8枚貼り付けて用いた。
【0019】図8(a)はベルト2を5kgの張力で張
った状態で測定したときの結果を、図8(b)はベルト
2を22kgの張力で張った状態で測定したときの結果
を、図8(c)はベルト2を51kgの張力で張った状
態で測定したときの結果をそれぞれ示すものである。
【0020】
【発明の効果】上記のように本発明は、シャフトに固定
されるシャフト固定部と、外周にベルトが掛けられるベ
ルト懸架部と、シャフト固定部とベルト懸架部とを接続
するように設けられる薄肉部とを具備して形成され、
記ベルト懸架部を円筒状に形成すると共にベルト懸架部
の一側端にベルト懸架部と同心の円筒状に形成した上記
薄肉部を延出して設け、上記シャフト固定部の外周に空
間を介してベルト懸架部と薄肉部とを配設し、シャフト
固定部の一端部に薄肉部を連結すると共に薄肉部のねじ
れ歪みを検出する歪みゲージを設けるようにしたので、
ベルトをベルト懸架部に懸架して駆動すると、ベルトに
負荷される荷重に応じてシャフト固定部とベルト懸架部
の間の薄肉部がねじれ変形し、この薄肉部のねじれ歪み
を歪みゲージで検出することによってベルトに負荷され
る荷重を導き出すことができ、走行駆動時にベルトに負
荷される真の荷重を直接測定することができるものであ
り、しかも実機に取り付けて測定を行なうことによっ
て、実機において実際にベルトに負荷される荷重を測定
することが可能になるものである。しかもベルト荷重測
定用プーリを二重構造に形成してコンパクトな形態にす
ることができるものである。
【0021】
【0022】また請求項の発明は、薄肉部の厚みを
0.5〜1.0mmに形成したので、精度良くベルトに
負荷される荷重を測定することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の一例を示す一部の断面図
である。
【図2】同上のベルト荷重測定用プーリの正面断面図で
ある。
【図3】同上に用いる内筒を示すものであり、(a)は
正面断面図、(b)は右側面図、(c)は左側面図であ
る。
【図4】同上に用いる外筒の断面図である。
【図5】ベルト荷重測定用プーリの検定の方法を示す一
部切欠平面図である。
【図6】トルクと出力電圧の検量線のグラフである。
【図7】実機においてベルト荷重測定用プーリを用いた
ベルト荷重の測定を示すものであり、(a)は概略正面
図、(b)は概略側面図である。
【図8】(a),(b),(c)はそれぞれ、実機にお
いてベルト荷重測定用プーリを用いたベルト荷重の測定
結果を示すグラフである。
【符号の説明】
1 シャフト固定部 2 ベルト 3 ベルト懸架部 4 薄肉部 5 歪みゲージ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F16H 55/36 G01L 5/04 - 5/10

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シャフトに固定されるシャフト固定部
    と、外周にベルトが掛けられるベルト懸架部と、シャフ
    ト固定部とベルト懸架部とを接続するように設けられる
    薄肉部とを具備して形成され、上記ベルト懸架部を円筒
    状に形成すると共にベルト懸架部の一側端にベルト懸架
    部と同心の円筒状に形成した上記薄肉部を延出して設
    け、上記シャフト固定部の外周に空間を介してベルト懸
    架部と薄肉部とを配設し、シャフト固定部の一端部に薄
    肉部を連結すると共に薄肉部のねじれ歪みを検出する歪
    みゲージを設けて成ることを特徴とするベルト荷重測定
    用プーリ。
  2. 【請求項2】 薄肉部の厚みは0.5〜1.0mmであ
    ることを特徴とする請求項に記載のベルト荷重測定用
    プーリ。
JP8158634A 1996-06-19 1996-06-19 ベルト荷重測定用プーリ Expired - Lifetime JP2978441B2 (ja)

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WO2004069099A1 (ja) * 2003-02-06 2004-08-19 Nihon University 靭帯用張力プローブ
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