JP3881722B2 - Belt design support method and design support apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一方向にのみトルクを伝達するカップリングを含んだ伝動ベルト駆動系に回転変動やトルク変動が加わった場合の駆動系の設計を支援する方法及び装置に関する技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、伝動ベルトを用いて動力伝達を行う駆動系を設計する場合においては、負荷、ベルト張力、プーリ回転数、ベルト速度、プーリ径、プーリレイアウト等を考慮して、伝動ベルトが短寿命にならないようにする工夫が行われる。通常、その工夫とは、例えばベルトレイアウト、プーリ径、ベルト種類の変更、或いはベルト幅やベルト本数の変更等が挙げられる。
【0003】
特に、自動車等に用いられるエンジン用の補機(エアコン用コンプレッサ、パワーステアリング用オイルポンプ、冷却水用ウォータポンプ、発電用オルタネータ、エンジン潤滑用オイルオンプ等)を駆動する伝動ベルト系や、カムシャフトを駆動するタイミングベルトを用いた伝動ベルト系では、エンジンのクランクシャフトを駆動源としているため、エンジン点火周期に応じた回転変動が生じたり、クランクシャフトの捩り振動や各プーリでのトルク変動が生じたりするが、この回転変動やトルク変動によって、ベルトの駆動系はベルト長手方向に振動を受けることになる。その結果、ベルトの最大張力が増大して短寿命化を招いたり、プーリ周上の過大な剪断力によるベルト早期破損や、ベルトスリップの増大によるスリップ音の発生、或いはスリップによる発熱や短寿命化が生じたりする等の問題がある。
【0004】
これらの問題に対処するために、本出願人は、前に、実際に生じる伝動ベルト駆動系に加わる張力、加速度、速度、変位等を精度よく計算できるようにし、その数値を用いて実際に即した伝動ベルトの駆動系設計及び一方向性を有するカップリングの設計に供し得るベルトの設計支援方法及び装置を提案している(特開平7―229539号公報参照)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、伝動ベルト駆動システムにおいて、一方向(回転方向)にのみトルクを伝達するカップリングを慣性モーメントの大きい補機(例えば発電用オルタネータ等)に装着することにより、回転変動やトルク変動からくる補機の回転変動慣性の増大によるベルトの張力変動増加を低減させることが可能となり、伝動ベルトの寿命を大きく延ばすことができる。
【0006】
しかし、伝動ベルト駆動系システムにおいて、一方向にのみトルクを伝達するカップリングのトルクの切換周期と、ベルトレイアウトからくるベルト長手方向のばね特性による固有周期とが同期した場合や、例えばカップリングを発電用オルタネータに含み、そのオルタネータ発電による回転負荷の増大によりカップリングがトルクを伝達していないときに補機軸の回転数低下が生じた場合等、伝動ベルトが受ける刺激度合いがエンジン状態により異なることから、一方向にのみトルクを伝達するカップリングを含んだ伝動ベルト駆動システムの性能低下や効果を予測し、伝動ベルトの駆動系設計を行う必要がある。
【0007】
しかも、少なくとも1つのプーリに一方向にのみトルクを伝達するカップリングを含んだ伝動ベルト駆動系のベルト長手方向の振動予測においては、予測可能な方法が見出だされていない。
【0010】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、実際に生じる一方向にのみトルクを伝達するカップリングを含んだ伝動ベルト駆動系に加わる張力、加速度、速度、変位等を精度よく計算できるようにして、その数値を用いて実際に即した伝動ベルトの駆動系設計及び一方向性を有するカップリングの設計に供し得るようにすることにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項1〜12の発明では、一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分のばね、或いは一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分の摩擦則を考慮した接触モデルを計算の途中で変更する構成とした。
【0012】
すなわち、一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分のばねに加わる歪がトルクを伝達する歪である場合には、一方向にのみトルクを伝えるカップリング部分のばね定数がばね要素の値として計算を行う。これに対し、一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分のばねに加わる歪がトルクを伝達しない歪である場合には、一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分のばね定数を一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分のばね定数よりも低い値かもしくは零にしてしまい、又はトルクを伝達しない歪が生じたときだけそのばね要素を取り除いてしまった状態で計算を行う。
【0013】
一方、一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分の摩擦則を考慮した接触モデルに加わる摩擦方向がトルクを伝達する方向である場合には、一方向にのみトルクを伝えるカップリング部分の摩擦力が摩擦則を考慮した接触要素の値として計算を行う。これに対し、一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分の摩擦則を考慮した接触モデルに加わる摩擦方向がトルクを伝達しない方向である場合には、一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分の摩擦力を一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分の摩擦力よりも低い値かもしくは零にしてしまい、又はトルクを伝達しない歪が生じたときだけその摩擦則を考慮した接触モデルを取り除いてしまった状態で計算を行う。
【0014】
具体的には、請求項1〜6の発明は方法の発明であり、請求項1の発明では、伝動ベルト駆動系の少なくとも1つのプーリに、一方向にのみトルクを伝達するカップリングを含んだベルト長手方向の振動計算モデルにより振動計算を行ってベルトの設計を支援するベルトの設計支援方法において、上記一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分をばねとしてモデル化した要素に加わる歪がトルクを伝達する歪になったときには、ばね定数をカップリングのトルク容量特性とする一方、トルクを伝達しない歪になったときには、ばね定数をカップリングの空転トルク特性に変更することを特徴としている。
【0015】
この構成により、一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分の捩りばね要素にトルクを伝達する歪が生じた場合には、捩りトルクを保持することになるが、トルクを伝達しない歪が生じた場合には、ばね定数が一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分のばね特性よりも低い空転トルク特性のばね定数に変更されるので、振動計算モデルによる計算上、空転トルクを伝えることになり、実際の現象に極めて近い状態の計算が行うことができる。
【0016】
請求項2の発明では、上記と同様に、一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分を、摩擦則を考慮した接触モデルとしてモデル化した要素に加わる摩擦方向がトルクを伝達する方向になったときには、摩擦力をカップリングのトルク容量特性とする一方、トルクを伝達しない摩擦方向になったときには、摩擦力をカップリングの空転トルク特性に変更することを特徴としている。
【0017】
この構成によると、一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分の摩擦則を考慮した接触要素にトルクを伝達する摩擦が生じた場合には、摩擦力を保持することになるが、トルクを伝達しない摩擦が生じた場合には、摩擦力が一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分の摩擦力よりも低い空転トルク特性の摩擦力に変更されるので、振動計算モデルによる計算上、空転トルクを伝えることとなり、実際の現象に極めて近い状態の計算が行うことができる。
【0018】
請求項3の発明では、上記請求項1の発明と同様に、一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分をばねとしてモデル化した要素に加わる歪がトルクを伝達する歪になったときには、ばね定数をカップリングのトルク容量特性とする一方、トルクを伝達しない歪になったときには、上記要素を取り除くように変更する。
【0019】
この構成では、一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分のばね要素にトルクを伝達する歪が生じた場合には、当該要素が取り除かれる。従って、全くトルクを伝達しない側の捩りトルクを保持しないことになり、実際の現象に近い状態の計算が行うことができる。
【0020】
請求項4の発明では、請求項2の発明と同様に、一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分を摩擦則を考慮した接触モデルとしてモデル化した要素に加わる摩擦方向がトルクを伝達する方向になったときには、摩擦力をカップリングのトルク容量特性とする一方、トルクを伝達しない摩擦方向になったときには、上記要素を取り除くように変更する。
【0021】
この発明では、一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分の摩擦則を考慮した接触要素にトルクを伝達する摩擦が生じた場合に、当該要素が取り除かれるので、全くトルクを伝達しない側の摩擦力を保持しないことになり、実際の現象に近い状態の計算が行うことができる。
【0022】
請求項5の発明では、請求項1の発明と同様に、一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分をばねとしてモデル化した要素に加わる歪がトルクを伝達する歪になったときには、ばね定数をカップリングのトルク容量特性とする一方、トルクを伝達しない歪になったときには、ばね定数を零の値に変更する。
【0023】
このことで、一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分のばね要素にトルクを伝達する歪が生じたときには、ばね定数が零の値に変更されるので、請求項3の発明と同様に、全くトルクを伝達しない側の捩りトルクを保持しないことになり、実際の現象に近い状態の計算が行うことができる。
【0024】
請求項6の発明では、請求項2の発明と同様に、一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分を摩擦則を考慮した接触モデルとしてモデル化した要素に加わる摩擦方向がトルクを伝達する方向になったときには、摩擦力をカップリングのトルク容量特性とする一方、トルクを伝達しない摩擦方向になったときには、摩擦力を零の値に変更する。
【0025】
このことで、一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分の摩擦則を考慮した接触要素にトルクを伝達する摩擦が生じたときには、摩擦力が零の値に変更される。従って、請求項4の発明と同様に、全くトルクを伝達しない側の摩擦力を保持しないことになり、実際の現象に近い状態の計算が行うことができる。
【0026】
請求項7〜12の発明は装置の発明であり、請求項7の発明では、伝動ベルト駆動系の少なくとも1つのプーリに、一方向にのみトルクを伝達するカップリングを含んだベルト長手方向の振動計算モデルにより振動計算を行ってベルトの設計を支援するようにしたベルトの設計支援装置が前提である。
【0027】
そして、振動計算モデルにより一方向にのみトルクを伝達するカップリングを含んだ伝動ベルト駆動系の振動計算を行うときに、一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分をばねとしてモデル化した要素に加わる歪を判定する判定手段と、この判定手段により要素に加わる歪がトルクを伝達する歪になったと判定されたときには、ばね定数をカップリングのトルク容量特性とする一方、トルクを伝達しない歪になったときには、ばね定数をカップリングの空転トルク特性に変更するばね定数変更手段とを備える。このことで、請求項1の発明と同様の作用効果が得られる。
【0028】
請求項8の発明では、伝動ベルト駆動系の少なくとも1つのプーリに、一方向にのみトルクを伝達するカップリングを含んだベルト長手方向の振動計算モデルにより振動計算を行ってベルトの設計を支援するようにした装置が前提であり、振動計算モデルにより一方向にのみトルクを伝達するカップリングを含んだ伝動ベルト駆動系の振動計算を行うときに、一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分を摩擦則を考慮した接触モデルとしてモデル化した要素に加わる摩擦方向を判定する判定手段と、この判定手段により要素に加わる摩擦方向がトルクを伝達する方向になったと判定されたときには、摩擦力をカップリングのトルク容量特性とする一方、トルクを伝達しない摩擦方向になったときには、摩擦力をカップリングの空転トルク特性に変更する摩擦力変更手段とを備える。このことで、請求項2の発明と同様の作用効果が得られる。
【0029】
請求項9の発明では、伝動ベルト駆動系の少なくとも1つのプーリに、一方向にのみトルクを伝達するカップリングを含んだベルト長手方向の振動計算モデルにより振動計算を行ってベルトの設計を支援するようにしたベルトの設計支援装置において、振動計算モデルにより一方向にのみトルクを伝達するカップリングを含んだ伝動ベルト駆動系の振動計算を行うときに、一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分を捩りばねとしてモデル化した要素に加わる歪を判定する判定手段と、この判定手段により要素に加わる歪がトルクを伝達する歪になったと判定されたときには、ばね定数をカップリングのトルク容量特性とする一方、トルクを伝達しない歪になったときには、ばね定数を上記要素を取り除くように変更するばね定数変更手段とを備えたことを特徴とする。
【0030】
このことで、ばね定数変更手段は、振動計算モデルにより一方向にのみトルクを伝達するカップリングを含んだ伝動ベルト駆動系の振動計算を行うとき、一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分を捩りばねとしてモデル化した要素に加わる歪がトルクを伝達しない歪になると、請求項7とは異なり、該要素を取り除くように変更するので、請求項3の発明と同様の作用効果が得られる。
【0031】
請求項10の発明では、伝動ベルト駆動系の少なくとも1つのプーリに、一方向にのみトルクを伝達するカップリングを含んだベルト長手方向の振動計算モデルにより振動計算を行ってベルトの設計を支援するようにしたベルト設計支援装置において、振動計算モデルにより一方向にのみトルクを伝達するカップリングを含んだ伝動ベルト駆動系の振動計算を行うときに、一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分を、摩擦則を考慮した接触モデルとしてモデル化した要素に加わる摩擦方向を判定する判定手段と、この判定手段により要素に加わる摩擦方向がトルクを伝達する方向になったと判定されたときには、摩擦力をカップリングのトルク容量特性とする一方、トルクを伝達しない摩擦方向になったときには、上記要素を取り除くように変更する摩擦力変更手段とを備えた構成とする。
【0032】
このことで、摩擦力変更手段は、振動計算モデルにより一方向にのみトルクを伝達するカップリングを含んだ伝動ベルト駆動系の振動計算を行うとき、一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分を摩擦則を考慮した接触モデルとしてモデル化した要素に加わる摩擦方向がトルクを伝達しない摩擦方向になれば、請求項8の発明とは異なり、該要素を取り除くように変更するので、請求項4の発明と同様の作用効果が得られる。
【0033】
請求項11の発明では、上記振動計算モデルにより一方向にのみトルクを伝達するカップリングを含んだ伝動ベルト駆動系の振動計算を行うときに、一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分をばねとしてモデル化した要素に加わる歪を判定する判定手段と、この判定手段により要素に加わる歪がトルクを伝達する歪になったと判定されたときには、ばね定数をカップリングのトルク容量特性とする一方、トルクを伝達しない歪になったときには、ばね定数を零の値に変更するばね定数変更手段とを備えた構成とする。このことで、請求項5の発明と同様の作用効果が得られる。
【0034】
請求項12の発明では、上記振動計算モデルにより一方向にのみトルクを伝達するカップリングを含んだ伝動ベルト駆動系の振動計算を行うときに、一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分を、摩擦則を考慮した接触モデルとしてモデル化した要素に加わる摩擦方向を判定する判定手段と、この判定手段により要素に加わる摩擦方向がトルクを伝達する方向になったと判定されたときには、摩擦力をカップリングのトルク容量特性とする一方、トルクを伝達しない摩擦方向になったときには、摩擦力を零の値に変更する摩擦力変更手段とを備えた構成とする。このことで、請求項5の発明と同様の作用効果が得られる。
【0037】
【発明の実施の形態】
初めに、一方向にのみトルクを伝達するカップリングを含んだベルト振動計算モデルで適用した従来の伝動ベルト駆動系振動計算モデル(特開平7−229539公報参照)の例を説明すると、図1〜図5は上記従来の伝動ベルト駆動系振動計算モデルに係る2軸の伝動ベルト駆動系の例を示し、1,8,16,23は回転変動が生じる原動側(駆動側)プーリ、2,9,17,24は該原動側プーリ1,8,16,23と平行な軸心を有する従動側プーリで、両プーリ間には伝動ベルトBが巻き掛けられている。
【0038】
この伝動ベルト駆動系のベルトスパン部分B1,B2をばねによってモデル化した際の図を図2に示す。伝動ベルト駆動系の中で、ベルトBにおけるばねとして置き換えられる箇所として、プーリ1,2に巻き付いている部分のベルト心線と、プーリ1,2との間に位置するゴム部分とがばねとして働く。図3は、このベルトBのプーリ8,9に巻き付いている部分のベルト心線とプーリ8,9との間のゴム部分でのばねを付加した場合の振動モデルである。
【0039】
図4は、図2に示す振動モデルの内部減衰を表現するために減衰要素を付加したものである。図5は、図3に示す振動モデルの内部減衰を表現するために減衰要素を付加したものである。
【0040】
そして、この振動モデルにおいて、ベルトスパン部分B1,B2に加わる歪が圧縮歪になった際には、ばね定数を引張り歪の際よりも低い値もしくは零にしてしまうか、又は圧縮歪が生じたときだけベルトスパンB1,B2の構成要素を取り除いてしまった状態で計算を行う。
【0041】
つまり、図4及び図5に示されるベルトスパン部分B1,B2は、ばね要素と減衰要素との組合せにて成り立っているものであるから、これらの組合せ状態において、ベルトスパン部分B1,B2に加わる歪が引張り歪になった際には、その引張り荷重を保持するが、圧縮歪になった際には、引張り歪の値よりもそのばね定数が低い値か零にしてしまい、或いは圧縮歪が生じたときだけ、そのベルトスパン部分B1,B2の要素を取り除いてしまった状態で計算を行う。
【0042】
(実施形態1)
以上の如き振動計算モデルのいずれの計算方法においても、一方向のみにトルクを伝達するカップリングを含んだプーリに上記モデルを装着することにより、一方向にのみトルクを伝達するカップリングを含んだベルト駆動系が得られる。
【0043】
すなわち、図6は、一方向にのみトルクを伝達するカップリングを含んだ、本発明の実施形態1に係る伝動ベルト駆動系の例を示し、28は回転変動が生じる原動側(駆動側)プーリ、29は該原動側プーリ28と平行な軸心を有する従動側プーリ、30は従動側プーリ29に装着された一方向にのみトルクを伝達するカップリングで、両プーリ28,29間には伝動ベルトBが巻き掛けられている。この例は、振動モデルの内部減衰を表現するために減衰要素を付加したもので、従動側プーリ29に装着された一方向にのみトルクを伝達するカップリング30をばねによってモデル化している。
【0044】
この実施形態では、一方向にのみトルクを伝達するカップリングモデルにおいて、トルクを伝えない歪になった際には、ばね定数をトルクを伝える歪の値よりも低い値もしくは零にしてしまうか、又はトルクを伝えない歪が生じたときだけ一方向にのみトルクを伝達するカップリングの要素を取り除いた状態で計算を行う。
【0045】
図7は、一方向にのみトルクを伝達するカップリングを含んだ伝動ベルト駆動系の他の例を示す。図7中、33は回転変動が生じる原動側(駆動側)プーリ、34は該原動側プーリ33と平行な軸心を有する従動側プーリ、35は従動側プーリ34に装着された一方向にのみトルクを伝達するカップリングで、両プーリ33,34間には伝動ベルトBが巻き掛けられている。この例は、振動モデルの内部減衰を表現するために減衰要素を付加したもので、従動側プーリ34に装着された一方向にのみトルクを伝達するカップリング30をばねとスライダ要素とによってモデル化した例である。
【0046】
この例では、一方向にのみトルクを伝達するカップリングモデルにおいて、トルクを伝えない歪になった際には、スライダの力をトルクを伝える歪の値よりも低い値もしくは零にしてしまうか、又はトルクを伝えない歪が生じたときだけ一方向にのみトルクを伝達するカップリングのばねとスライダ要素とを取り除いた状態で計算を行う。
【0047】
こうすることで、図6及び図7に示すいずれの例においても、トルクを伝えない歪が生じた場合に小さな一定の荷重を伝えることになり、実際の空転トルク特性の現象に近い状態の計算を行うことができる。
【0048】
図8及び図9は一方向にのみトルクを伝達するカップリングを含んだ3軸の伝動ベルト駆動系の例を示す。これらの図中、39,49は原動側プーリ、40,50は該原動側プーリ39,49と平行な軸心を有する一方の従動側プーリ、41,51は同様に原動側プーリ39,49と平行な軸心を有する他方の従動側プーリで、これらプーリ39〜41,4,〜51間には伝動ベルトBが巻き掛けられている。この伝動ベルトBのスパン部分、及びプーリ39〜41,49〜51に巻き付いている部分のベルト心線とプーリ39〜41,49〜51との間のゴム部分をばねによってモデル化する。このモデルは、振動モデルの内部減衰を表現するために減衰要素を付加した振動モデルで、この振動モデルの従動側プーリに装着された一方向にのみトルクを伝達するカップリング42,52をばねによってモデル化している。
【0049】
図9では、図8の一方向にのみトルクを伝達するカップリングモデルを、ばねとスライダとによってモデル化している。この一方向にのみトルクを伝達するカップリングモデルは、1つの従動側プーリだけでなく複数用いることも可能である。また、原動側プーリに用いることも可能である。
【0050】
図8に示す振動モデルにおいて、一方向にのみトルクを伝達するカップリングモデルがトルクを伝えない歪になった際には、ばね定数をトルクを伝える歪の値よりも低い値もしくは零にしてしまうか、又はトルクを伝えない歪が生じたときだけ一方向にのみトルクを伝達するカップリングの要素を取り除いた状態で計算を行う。
【0051】
また、図9に示す振動モデルにおいても、一方向にのみトルクを伝達するカップリングモデルがトルクを伝えない歪になった際には、スライダの力をトルクを伝える歪の値よりも低い値もしくは零にしてしまうか、又はトルクを伝えない歪が生じたときだけ一方向にのみトルクを伝達するカップリングのばねとスライダ要素を取り除いた状態で計算を行う。
【0052】
したがって、この例の場合でも、トルクを伝えない歪が生じた場合に小さな一定の荷重を伝えることになり、実際の空転トルク特性の現象に近い状態の計算を行える。
【0053】
図10及び図11は一方向にのみトルクを伝達するカップリングを含んだオートテンショナを含んだ4軸の伝動ベルト駆動系の例を示す。これらの図中、60,70は回転変動の生じる原動側プーリ、61,71は上記原動側プーリ60,70と平行な軸心を有する一方の従動側プーリ、62,72は同様の他方の従動側プーリで、原動側プーリ60,70と他方の従動側プーリ62,72との間にはばね64,74によって付勢されたオートテンショナのプーリ63,73が配設され、これらプーリ60〜63,70〜73間には伝動ベルトBがオートテンショナプーリ63,73だけ背面掛けとして巻き掛けられている。この伝動ベルトBのスパン部分、及びプーリ60〜63,70〜73に巻き付いている部分のベルト心線とプーリ60〜63,70〜73との間のゴム部分をばねによってモデル化する。このモデルは、振動モデルの内部減衰を表現するために減衰要素を付加した振動モデルであり、この振動モデルの従動側プーリに装着された一方向にのみトルクを伝達するカップリングをばねによってモデル化している。図11では、図10の一方向にのみトルクを伝達するカップリングモデルを、ばねとスライダとによってモデル化した例を示す。
【0054】
次に、図12は、図7に示す一方向にのみトルクを伝達するカップリングを含んだ伝動ベルト駆動系を、図1〜図5に示す結合方法に従ってトラス要素でモデル化した場合の要素形状を示している。図中、N1,N2は各プーリ33,34の中心の節点を示す。また、N4〜N7はベルトスパン部分B1,B2とプーリ33,34とが接している所に位置する節点である。要素E1,E2はベルトスパン部分B1,B2に当たるもので、1次元のトラス要素である。要素E4〜E7の一端はプーリ中心の節点N1,N2に結合し、他端がベルトスパンB1,B2部分のトラス要素に結合しており、この要素E4〜E7は、接合するプーリ中心の節点のZ軸回りの回転に従うように拘束されている。また、この要素E4〜E7の長さは変化しない。
【0055】
要素E3は一方向にのみトルクを伝達するカップリング35に当たり、その一端は、カップリング35の装着されているプーリ34の中心節点N2に結合され、他端が補機軸中心の節点N3に結合されている。従動側プーリ34の中心節点N2とカップリング35の結合していない節点とには、補機負荷に相当する捩りモーメントを加える。
【0056】
慣性マスは、各プーリ33,34の中心の節点N1,N2と補機軸の中心の節点N3とに結合している。
【0057】
以上のように設定した後、原動側プーリ33に所定の回転変動を加えてやることにより、この振動系に振動を与える。振動が定常になった状態で、このベルト駆動系の振動状態と判断する。
【0058】
次に、上記のようにしてベルトの設計を支援するようにしたベルトの設計支援装置について説明する。この装置はコンピュータでのソフトウェアにより構成されるもので、このコンピュータでの計算の手順例を図13及び図14に示すフローチャート図により説明する。
【0059】
この図のベルトスパン部分の動的応答繰返し計算のステップは、従来(特開平7―229539号公報参照)のベルト設計支援装置を用いて、内部判定計算の中に本発明の一方向にのみトルクを伝達するカップリングの判定計算式を入れる。
【0060】
すなわち、最初のステップS1にてデータを入力し、次のステップS2にて計算を行う伝動ベルト駆動系の運動方程式を作成する。その後、ステップS3〜S12の間で微小時間ずつ増分させたときの動的応答を繰り返し計算することにより求める。
【0061】
まず、ステップS3で、計算中の現在の状態よりΔt時間後の状態を計算により求める。このステップS3における振動系モデルは、前述したようにオイラー法、線形加速度法、ニューマークのβ法、ウィルソンのθ法、フーボルト法、ルンゲクッタ法のような方法により行うことができる。
【0062】
上記ステップS3での計算結果によりΔt時間後の状態が計算されるが、その計算結果より、ステップS4においてベルトスパンばねに加わる歪を調べる。これは、t時間時のベルトスパンの歪に対して、t+Δt時間時のベルトスパン歪が引張り歪から圧縮歪に変化しているかどうかを判定する。ベルトスパン歪が引張り歪から圧縮歪に変化している部分があって判定がYESになれば、ステップS5にてベルトスパン部のばね定数を零にするか、低い値に変更するか、又は計算モデル上からばねを取り除いた形にした後、ステップS6に進む。判定がNOのときにはそのままステップS6に進む。
【0063】
上記ステップS6では、カップリングの歪がトルクを伝達する歪成分又はトルクを伝達しない歪成分のいずれであるかを判定する。カップリングの歪がトルクを伝達しない歪成分に変化していて、ステップS6の判定がYESのときには、ステップS7にてカップリングのばね定数を零にするか、もしくは低い値に変更するか、又は計算上からばねを取り除いた形にする。カップリングの振動モデルにスライダが取り付けられている場合は、空転トルクの値で滑り状態にする。このステップS7の後、ステップS6の判定がNOのときと共にステップS8に進む。
【0064】
上記ステップS8では、t時間時のベルトスパンの歪に対してΔt時間後のベルトスパン歪の変化により、ベルトスパンばねに加わる歪みを調べる。すなわち、t時間時のベルトスパンの歪に対してt+Δt時間時のベルトスパン歪が圧縮歪から引張り歪に変化しているかどうかを判定する。ベルトスパン歪が圧縮歪から引張り歪に変化している部分があり、判定がYESのときには、ステップS9にて、ベルトスパンの引張り時のばね定数に変更するか、又は、その部分にばねを取り除いた形になっている場合には、ベルトスパンのばねを取り付けることを行い、しかる後にステップS10に進む。また、判定がNOであると、そのままステップS10に進む。
【0065】
ステップS10では、ステップS6と同様にカップリング歪がトルクを伝達する歪成分か又はトルクを伝達しない歪成分かどうかを判定する。ここで、カップリングの歪がトルクを伝達する歪成分に変化していて、ステップS10の判定がYESのときには、ステップS11にてカップリングのばね定数をトルクを伝えるばね定数にするか、低い値に変更するか、又は計算上からばねを取り除いた形になっているときには、カップリングのばねを取り付ける。カップリングの振動モデルにスライダが取り付けられている場合は、カップリングのトルク容量の値で滑り状態にし、しかる後にステップS12に進む。ステップS10の判定がNOのときにはそのままステップS12に進む。
【0066】
尚、上記ステップS6,S10での判定は、その直前のステップS3での計算と、さらにその前のステップS3の計算との間でカップリングばね又はスライダを変更した部分については、変更したときの状態がトルクを伝える歪を受けている状態に変更したものであれば、t時間後にトルクを伝える歪を受けているものとし、トルクを伝えない歪を受けている状態に変更したものであれば、t時間後にトルクを伝えない歪を受けているものとして取り扱う。
【0067】
上記ステップS12では、ステップS5,S7,S8,S10にてベルトスパンのばねもしくはカップリングのばね又はスライダを変更したかどうかを判定し、その変更有りのYESの場合には、ステップS3に戻って再計算を行う。尚、簡易に計算を行う場合や時間増分Δtが小さい場合には、ステップS12を取り除いたフローで計算を行い、ステップS11から直接ステップS13に進む手順を行ってもよい。
【0068】
ステップS12にて、ベルトスパンのばねもしくはカップリングのばね又はスライダを変更していないNOの場合と判定されると、ステップS13で時間tをΔtだけ増やし、さらにステップS14で、その時間における計算結果を記録する。
【0069】
その後、ステップS15にて、指定された時間範囲まで計算が終了したか否かを判定し、終了時間になっていないNOの場合は、ステップS3に戻る一方、終了時間になっているYESの場合には、ステップS16に進んで結果出力を行い、しかる後に本計算を終了する。
【0070】
本発明の実施形態では、ステップS6,S10により、伝動ベルト駆動系ベルト長手方向の振動計算モデルに対し、カップリング部分をばね又はばね及びスライダとしてモデル化した要素に加わる歪を判定するようにした判定手段101が構成されている。
【0071】
また、ステップS7,S11により、上記判定手段101にて要素に加わる歪がトルクを伝える歪と判定されたときには、ばね定数をカップリング部分のばね特性とし、又はスライダが取り付けられている場合には該スライダをカップリングのトルク容量の値で滑り状態の特性にする一方、トルクを伝えない歪になったと判定されたときには、ばね定数をカップリング部分のばね定数よりも低いばね定数に変更するか、零にするか、或いは当該の要素を取り去り、スライダが取り付けられている場合は空転トルクの値で滑り状態にするようにした変更手段102が構成される。
【0072】
ここで、上記各例での他の運動方程式を例示する。
[図5に示すモデルの運動方程式]
【数1】
【0073】
この式をマトリックス形式で書くと、
【数2】
【数3】
【0074】
[図6に示すモデルの運動方程式]
【数4】
【0075】
この式をマトリックス形式で書くと、
【数5】
【0076】
[図7に示すモデルの運動方程式]
【数6】
【0077】
この式をマトリックス形式で書くと、
【数7】
【0078】
[図8に示すモデルの運動方程式]
【数8】
【0079】
この式をマトリックス形式で書くと、
【数9】
【0080】
[図9に示すモデルの運動方程式]
【数10】
【0081】
この式をマトリックス形式で書くと、
【数11】
【0082】
[図10に示すモデルの運動方程式]
【数12】
【0083】
この式をマトリックス形式で書くと、
【数13】
【数14】
【数15】
【0084】
[図11に示すモデルの運動方程式]
【数16】
【0085】
この式をマトリックス形式で書くと、
【数17】
【数18】
【数19】
【0097】
尚、以上に説明した実施形態1の例は、ベルトスパン部分及びカップリング部分をばねとしているが、ばね定数を表現できるものであれば何でもよく、例えばばね要素、トラス要素、梁要素、三角形要素、四角形要素、プリズム要素、れんが型要素等を単独又は複合させて用いた場合にも、同様の作用効果が得られ、本発明に含まれる。
【0098】
また、上記のようなばね要素、粘性要素、慣性マス等の結合によって作られた振動系のモデルはオイラー法、線形加速度法、ニューマークのβ法、ウィルソンのθ法、フーボルト法、ルンゲクッタ法等の方法により、動的釣合い式を各時間増分で解く動的応答解析を行えばよい。
【0099】
また、この発明の対象となるベルトは歯付ベルト、Vベルト、Vリブドベルト、平ベルトを含む伝動ベルトであり、特定の種類のベルトに限定されない。
【0100】
さらに、一方向にのみトルクを伝達するカップリングについては、一方向クラッチ(シェルタイプ、ローラタイプ、スプラグタイプ、カムクラッチタイプ、ベアクラッチタイプ等)や一方向にのみトルクを伝達できるものであれば、全てに適用できる。
【0101】
【実施例】
最後に、図15に示すように一方向にのみトルクを伝達するカップリングを含んだ2軸の伝動ベルト駆動系について実験を行い、本発明による計算値に対比すべき実験値を求めた。図15は、実施形態1において図7に示される一方向にのみトルクを伝達するカップリングを含んだ2軸の伝動ベルト駆動系に対し(尚、図7と同じ部分については同じ符号を付して説明する)、各種のセンサが取り付けられている。
【0102】
すなわち、原動側プーリ33は図外のエンジン又は可変速軸に連結されて回転変動が生じるものである。また、従動側プーリ34にはエンジンに駆動される補機として例えばオルタネータ、空調用コンプレッサ、パワーステアリング用ポンプ、ウォータポンプ等のうち、一方向のみトルクが伝達するカップリング特性が顕著に現れるオルタネータ36が駆動連結されている。従動側プーリ34と補機36(オルタネータ)との連結部には、一方向にのみトルクを伝達するカップリングが取り付けられている。
【0103】
これに対し、上記各プーリ33,34及び補機36の軸にはそれぞれスリット円盤76〜78が回転一体に取り付けられ、これらスリット円盤76〜78に近接して光電スイッチ79〜81が配設され、この光電スイッチ79〜81の矩形波パルス信号出力は該光電スイッチ79〜81からの周波数信号を電圧に変換するFVコンバータ86〜88にそれぞれ接続されており、プーリ33,34と補機36の軸の回転時、スリット円盤76〜78のスリットが光電スイッチ79〜81の位置を通過したときに該光電スイッチ79〜81でパルス電圧信号を生じさせ、その電圧信号を受けたFVコンバータ86〜88からスリット円盤76〜78のスリットの通過周期に応じたプーリ回転速度に対応する電圧を出力させるようにしている。
【0104】
また、上記原動側プーリ33と従動側プーリ34との間の第1のベルトスパンB1には第1のタッチプーリ82が、また第2のベルトスパンB2には第2のタッチプーリ83がそれぞれ設けられている。これらのタッチプーリ82,83は対応するベルトスパンB1,B2の背面を3〜20°屈曲するように配置されており、接触するベルトに比例した反力がタッチプーリ82,83に作用するようになっている。そして、これらのタッチプーリ82,83の取付部にはロードセル84,85が取り付けられ、これらのロードセル84,85はそれぞれ歪ゲージ用アンプ89,90に接続されている。
【0105】
そして、上記各FVコンバータ86〜88及び各歪ゲージ用アンプ89,90の出力信号は、A/Dコンバータ91でアナログ信号からディジタル信号に変換された後にその電圧値が計測コンピュータ92に取り込まれて計測される。この計測値を出図するために、コンピュータ92にプリンタ93が接続されている。尚、実験上の諸元は表1及び表2に示すとおりである。
【0106】
【表1】
【0107】
【表2】
【0108】
図16は、補機軸であるオルタネータの発電負荷が、無負荷状態で回転負荷のみが生じているときの、原動側プーリ33、従動側プーリ34及び補機36の軸の回転変動について計算結果(図16(a))と実験結果(図16(b))とを示す。原動側プーリ33の回転変動は計算又は実験のいずれとも同じで、計算ではこの回転変動を加振力として与えている。このような原動側プーリ33の回転変動に対し、従動側プーリ34及び補機36の軸(オルタネータ軸)も回転変動を示しており、計算結果は実験結果に対し位相及び振幅量を共に近似できていることが判る。
【0109】
また、図17は原動側プーリ33と従動側プーリ34との間のベルトスパン部分の張力を示している。これも同様に、計算結果(図17(a))は実験結果(図17(b))に対し位相及び変動量とも近似できていることが判る。
【0110】
これらのデータによれば、従動側のプーリがカップリングのトルクを伝えない歪方向に回転したとき、補機軸は慣性マスにより回転慣性が生じていることから、補機軸は従動側プーリと絶縁されて空転している状態が示されており、計算においても実験値と同等の状態が再現されていることが判る。
【0111】
このことにより、ベルトスパン部分の要素には補機の回転慣性を制動・動作させる仕事エネルギーが生じないため、トルクを伝達しない回転方向時には張力変化が少なくなり、一方向にのみトルクを伝達するカップリングを含んだ伝動ベルト駆動系が従来の固定プーリを用いた伝動ベルト駆動系よりもベルトへの刺激が少なく、ベルトの故障や寿命にとって優位であることが、理論的に実証できたことになる。
【0112】
従来(特開平7−229539公報参照)の設計支援装置を用いて同様の計算を行うと、トルクを伝えない絶縁状態が計算されないために、図18に示すように実験結果と異なる計算結果(図18(a),(b))となる。
【0113】
また、本発明装置はオルタネータのように発電により軸負荷が変化するような補機であっても、補機軸の負荷を運動方程式に付加してやることにより、そのときのプーリや補機軸の回転変動やベルトスパン間の張力変動を計算することができる。
【0114】
図19及び図20は、補機軸であるオルタネータの発電負荷を20アンペアの負荷としたときの原動側プーリ33、従動側プーリ34及び補機36の軸の回転変動と、原動側プーリ33及び従動側プーリ34の間のベルトスパン部分の張力変動とについて計算結果(図19(a),図20(a))と実験結果(図19(b),図20(b))とを示す。
【0115】
また、図21及び図22は、補機軸であるオルタネータの発電負荷を40アンペアの電流が発電されるように40アンペアの負荷としたときの原動側プーリ33、従動側プーリ34及び補機36の軸の回転変動と、原動側プーリ33及び従動側プーリ34の間のベルトスパン部分の張力変動とについて計算結果(図21(a),図22(a))と実験結果(図21(b),図22(b))とを示す。このときもまた、実験値と同等の状態が再現されていることが判る。
【0122】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1〜12の発明では、一方向にのみトルクを伝達するカップリングを含んだ伝動ベルト駆動系のベルト長手方向の振動計算モデルにより振動計算を行う場合に、一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分のばね要素又はスライダ要素をトルクが伝達する歪作用時とトルクが伝達しない歪作用時とで変更するようにした。すなわち、請求項1又は7の発明では、カップリングにトルクが伝達しない歪が生じた場合には、ばね定数をカップリングのばね定数よりも低いばね定数に変更することとした。また、請求項3又は9の発明では、カップリングにトルクが伝達しない歪が生じた場合には、該要素を取り除くこととした。さらに、請求項5又は11の発明では、カップリングにトルクが伝達しない歪が生じたときにはばね定数を零の値に変更することとした。さらにまた、請求項2又は8の発明では、カップリングにトルクが伝達しない歪が生じた場合には、スライダの力をトルクを伝える歪の値よりも低い値に変更することとした。また、請求項4又は10の発明では、カップリングにトルクが伝達しない歪が生じた場合には、ばねとスライダ要素を取り除くこととした。さらに、請求項6又は12の発明では、カップリングにトルクが伝達しない歪が生じたときにはスライダの力を零の値に変更することとした。
【0123】
したがって、これら発明によると、一方向にのみトルクを伝達するカップリングを含んだ伝動ベルト駆動系が実際の現象に極めて近い状態の計算を行うことができ、ベルトの張力変動や従動側の補機の回転変動、一方向のみにトルクを伝達するカップリングに連結された補機軸の回転変動等を正確に計算できるようになり、振動によるベルト駆動系各部品や一方向にのみトルクを伝達するカップリングの疲労寿命やベルトスリップ等の判断指針に適確に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】2軸の伝動ベルト駆動系の振動モデルを示す概略図である。
【図2】2軸の伝動ベルト駆動系の振動モデルを詳細に示す図である。
【図3】2軸の伝動ベルト駆動系の別の振動モデルを示す図である。
【図4】2軸の伝動ベルト駆動系の別の2番目の振動モデルを示す図である。
【図5】2軸の伝動ベルト駆動系の別の3番目の振動モデルを示す図である。
【図6】本発明の実施形態1において2軸の一方向にのみトルクを伝達するカップリングを含んだ伝動ベルト駆動系を示す図である。
【図7】2軸の一方向にのみトルクを伝達するカップリングを含んだ伝動ベルト駆動系の別の第1の振動モデルを示す図である。
【図8】3軸の一方向にのみトルクを伝達するカップリングを含んだ伝動ベルト駆動系を示す図である。
【図9】3軸の一方向にのみトルクを伝達するカップリングを含んだ伝動ベルト駆動系の別の第1の振動モデルを示す図である。
【図10】多軸のオートテンショナと一方向にのみトルクを伝達するカップリングを含んだ伝動ベルト駆動系を示す図である。
【図11】多軸のオートテンショナと一方向にのみトルクを伝達するカップリングを含んだ伝動ベルト駆動系の別の第1の振動モデルを示す図である。
【図12】一方向にのみトルクを伝達するカップリングを含んだ伝動ベルト駆動系のトラス要素による振動モデルを示す図である。
【図13】コンピュータでの振動計算処理の前半部を示すフローチャート図である。
【図14】同振動計算処理の後半部を示すフローチャート図である。
【図15】実施形態1に係る実験装置の全体概略図である。
【図16】補機負荷を無負荷にしたときの原動側プーリ、従動側プーリ、補機軸の回転変動を示す特性図である。
【図17】補機負荷を無負荷にしたときの原動側プーリと従動側プーリとの間のベルトスパン部分の張力変動を示す特性図である。
【図18】従来の設計支援装置を用いて、振動計算を行ったときの原動側プーリ、従動側プーリ、補機軸の回転変動と原動側プーリと従動側プーリとの間のベルトスパン部分の張力変動を示す特性図である。
【図19】補機負荷を20アンペアの負荷としたときの原動側プーリ、従動側プーリ、補機軸の回転変動を示す特性図である。
【図20】補機負荷を20アンペアの負荷としたときの原動側プーリと従動側プーリとの間のベルトスパン部分の張力変動を示す特性図である。
【図21】補機負荷を40アンペアの負荷としたときの原動側プーリ、従動側プーリ、補機軸の回転変動を示す特性図である。
【図22】補機負荷を40アンペアの負荷としたときの原動側プーリと従動側プーリとの間のベルトスパン部分の張力変動を示す特性図である。
【符号の説明】
28,33,39,49,60,70 原動側プーリ
29,34,40,41,50,51,61,62,71,72 従動側プーリ
30,35,42,52,65,75 補機軸
63,73 オートテンショナプーリ
101 判定手段
102 カップリング特性変更手段
B ベルト
B1,B2 ベルトスパン部分[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a coupling that transmits torque in only one direction.GThe present invention belongs to a technical field related to a method and an apparatus for supporting the design of a drive system when rotational fluctuation or torque fluctuation is applied to the included transmission belt drive system.
[0002]
[Prior art]
In general, when designing a drive system that transmits power using a transmission belt, the transmission belt will not have a short life in consideration of load, belt tension, pulley rotation speed, belt speed, pulley diameter, pulley layout, etc. Ingenuity to make is done. Usually, the device includes, for example, change of belt layout, pulley diameter, belt type, change of belt width or number of belts, and the like.
[0003]
In particular, transmission belt systems and camshafts that drive engine auxiliary equipment (such as air conditioner compressors, power steering oil pumps, cooling water pumps, power generator alternators, engine lubrication oil pumps) used in automobiles, etc. In a transmission belt system that uses a driving timing belt, the engine crankshaft is used as the drive source. Therefore, rotational fluctuations occur according to the engine ignition cycle, crankshaft torsional vibrations, and torque fluctuations at each pulley. However, the belt drive system receives vibrations in the belt longitudinal direction due to the rotation fluctuation and torque fluctuation. As a result, the maximum tension of the belt increases, resulting in a shorter service life, premature belt damage due to excessive shear force on the pulley circumference, generation of slip noise due to increased belt slip, or heat generation due to slip and shortening of service life. There are problems such as.
[0004]
In order to deal with these problems, the applicant has previously made it possible to accurately calculate the tension, acceleration, speed, displacement, etc. that are actually applied to the transmission belt drive system, and using these values, A belt design support method and apparatus that can be used for the drive system design of a transmission belt and the design of a unidirectional coupling have been proposed (see Japanese Patent Laid-Open No. 7-229539).
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in a transmission belt drive system, by attaching a coupling that transmits torque only in one direction (rotation direction) to an auxiliary machine having a large moment of inertia (such as an alternator for power generation)., TimesIt is possible to reduce an increase in belt tension fluctuation due to an increase in inertia of the auxiliary machine caused by rotation fluctuation and torque fluctuation, thereby greatly extending the life of the transmission belt.
[0006]
However, in the transmission belt drive system, when the switching cycle of the torque of the coupling that transmits torque only in one direction and the natural period due to the spring characteristics in the belt longitudinal direction coming from the belt layout are synchronized, The degree of stimulation that the transmission belt receives depends on the engine condition, such as when the rotational speed of the auxiliary shaft decreases when the coupling is not transmitting torque due to an increase in rotational load due to the alternator power generation included in the power generator alternator. Therefore, it is necessary to predict the performance degradation and effects of the transmission belt drive system including a coupling that transmits torque only in one direction, and to design the drive system of the transmission belt.
[0007]
Moreover, no predictable method has been found in the vibration prediction in the belt longitudinal direction of a transmission belt drive system including a coupling that transmits torque to at least one pulley in only one direction.
[0010]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to provide a coupling that transmits torque only in one direction that actually occurs.GIt is possible to calculate the tension, acceleration, speed, displacement, etc. applied to the included transmission belt drive system with high accuracy, and the drive system design and unidirectional coupling of the transmission belt in accordance with the actual values using the numerical values.OfIt is to make it available for design.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention of
[0012]
That is, when the strain applied to the spring of the coupling part that transmits torque only in one direction is the distortion that transmits torque, the spring constant of the coupling part that transmits torque only in one direction is calculated as the value of the spring element. I do. On the other hand, when the strain applied to the spring of the coupling portion that transmits torque only in one direction is a strain that does not transmit torque, the spring constant of the coupling portion that transmits torque only in one direction is set in one direction. The calculation is performed in a state where the spring element is removed only when a value lower than or equal to the spring constant of the coupling portion that transmits torque, or when distortion that does not transmit torque occurs.
[0013]
On the other hand, if the friction direction applied to the contact model considering the friction law of the coupling part that transmits torque only in one direction is the direction that transmits torque, the frictional force of the coupling part that transmits torque only in one direction Is calculated as the value of the contact element considering the friction law. On the other hand, when the friction direction applied to the contact model considering the friction law of the coupling portion that transmits torque only in one direction is a direction that does not transmit torque, the coupling portion that transmits torque only in one direction The contact model that takes the friction law into consideration is removed only when the frictional force is lower or zero than the frictional force of the coupling part that transmits torque only in one direction, or when distortion that does not transmit torque occurs. Perform the calculation in the state where it has been.
[0014]
Specifically, the inventions of
[0015]
With this configuration, when a distortion that transmits torque occurs in the torsion spring element of the coupling portion that transmits torque only in one direction, the torsion torque is retained, but distortion that does not transmit torque occurs. In this case, since the spring constant is changed to a spring constant having an idling torque characteristic lower than that of the coupling portion that transmits torque only in one direction, the idling torque is transmitted in the calculation by the vibration calculation model. The calculation of a state very close to the actual phenomenon can be performed.
[0016]
In the invention of
[0017]
According to this configuration, when friction occurs that transmits torque to the contact element considering the friction law of the coupling part that transmits torque only in one direction, the frictional force is maintained, but torque is transmitted. If friction occurs, the frictional force is changed to a frictional force with an idling torque characteristic that is lower than the frictional force of the coupling part that transmits torque in only one direction. It is possible to perform calculation in a state very close to the actual phenomenon.
[0018]
In the third aspect of the invention, as in the first aspect of the invention, when the strain applied to the element modeled by using a coupling portion that transmits torque only in one direction as a spring becomes a strain that transmits torque, While the constant is used as the torque capacity characteristic of the coupling, when the distortion does not transmit the torque, the above element is changed.
[0019]
In this configuration, when a strain that transmits torque occurs in the spring element of the coupling portion that transmits torque only in one direction, the element is removed. Therefore, the torsional torque on the side where no torque is transmitted is not held, and a calculation close to an actual phenomenon can be performed.
[0020]
In the invention of claim 4, as in the invention of
[0021]
In the present invention, when friction that transmits torque occurs in the contact element considering the friction law of the coupling portion that transmits torque only in one direction, the element is removed, so friction on the side that does not transmit torque at all. The force is not held, and a calculation close to the actual phenomenon can be performed.
[0022]
In the fifth aspect of the invention, as in the case of the first aspect of the invention, when the strain applied to the element modeled by using a coupling portion that transmits torque only in one direction as a spring becomes a strain that transmits torque, the spring constant Is a torque capacity characteristic of the coupling, and when the torque does not transmit, the spring constant is changed to zero.
[0023]
As a result, when a distortion that transmits torque occurs in the spring element of the coupling portion that transmits torque only in one direction, the spring constant is changed to a value of zero. The torsional torque on the side where no torque is transmitted is not held, and a calculation close to an actual phenomenon can be performed.
[0024]
In the sixth aspect of the invention, as in the second aspect of the invention, the friction direction applied to the element modeled as a contact model in which the torque is transmitted in only one direction as a contact model in consideration of the friction law is the direction in which the torque is transmitted. The frictional force is set to the torque capacity characteristic of the coupling at the time of, while the frictional force is changed to a zero value when the frictional direction in which torque is not transmitted is reached.
[0025]
As a result, the frictional force is changed to a zero value when the friction that transmits torque occurs in the contact element in consideration of the friction law of the coupling portion that transmits torque only in one direction. Therefore, as in the fourth aspect of the invention, the frictional force on the side that does not transmit torque is not held at all, and a calculation close to an actual phenomenon can be performed.
[0026]
The invention of the seventh to twelfth aspects is an invention of the device. In the seventh aspect of the invention, the vibration in the longitudinal direction of the belt including a coupling that transmits torque in only one direction to at least one pulley of the transmission belt drive system. The premise is a belt design support device that supports vibration design by performing vibration calculation using a calculation model.
[0027]
Then, when performing vibration calculation of a transmission belt drive system including a coupling that transmits torque only in one direction by the vibration calculation model, the coupling part that transmits torque only in one direction is modeled as a spring. A determination means for determining applied strain, and when the determination means determines that the strain applied to the element is a distortion that transmits torque, the spring constant is used as a torque capacity characteristic of the coupling, while the distortion that does not transmit torque is determined. And a spring constant changing means for changing the spring constant to the idling torque characteristic of the coupling. Thus, the same effect as that attained by the 1st aspect can be attained.
[0028]
According to the eighth aspect of the present invention, belt design is supported by performing vibration calculation using a vibration calculation model in the belt longitudinal direction including a coupling that transmits torque in only one direction to at least one pulley of the transmission belt drive system. As a premise, when performing vibration calculation of a transmission belt drive system that includes a coupling that transmits torque only in one direction by a vibration calculation model, a coupling portion that transmits torque only in one direction A determination unit that determines a friction direction applied to an element modeled as a contact model in consideration of a friction law, and when the determination unit determines that the friction direction applied to the element is a direction to transmit torque, the friction force is cupped. While the torque capacity characteristics of the ring, when the friction direction does not transmit torque, the friction force is converted to the idling torque of the coupling. And a frictional force changing means for changing the characteristics. Thus, the same effect as that attained by the 2nd aspect can be attained.
[0029]
According to the ninth aspect of the present invention, belt design is supported by performing vibration calculation using a vibration calculation model in the belt longitudinal direction including a coupling that transmits torque in only one direction to at least one pulley of the transmission belt drive system. In the belt design support apparatus, when the vibration calculation of the transmission belt drive system including the coupling that transmits the torque only in one direction is performed by the vibration calculation model, the coupling portion that transmits the torque only in one direction. Determining means for determining the strain applied to the element modeled as a torsion spring, and when the determination means determines that the strain applied to the element is a distortion that transmits torque, the spring constant is determined as the torque capacity characteristic of the coupling. On the other hand, when the distortion becomes such that torque is not transmitted, the spring constant is changed so that the above elements are removed. Characterized by comprising a stage.
[0030]
With this, the spring constant changing means, when performing the vibration calculation of the transmission belt drive system including the coupling that transmits the torque only in one direction by the vibration calculation model, the coupling portion that transmits the torque only in one direction. When the strain applied to the element modeled as a torsion spring becomes a strain that does not transmit torque, unlike the seventh aspect, the modification is made so as to remove the element, so that the same effect as the invention of the third aspect can be obtained.
[0031]
According to the invention of
[0032]
With this, the frictional force changing means, when performing the vibration calculation of the transmission belt drive system including the coupling that transmits the torque only in one direction by the vibration calculation model, the coupling portion that transmits the torque only in one direction. Unlike the invention of
[0033]
In the invention of claim 11, when the vibration calculation of the transmission belt drive system including the coupling that transmits the torque only in one direction is performed by the vibration calculation model, the coupling portion that transmits the torque only in one direction is the spring. Determining means for determining the strain applied to the element modeled as follows, and when the determination means determines that the distortion applied to the element has become a distortion for transmitting torque, the spring constant is used as the torque capacity characteristic of the coupling, A spring constant changing means is provided for changing the spring constant to a zero value when the torque does not transmit torque. Thus, the same effect as that attained by the 5th aspect can be attained.
[0034]
In the invention of
[0037]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, an example of a conventional transmission belt drive system vibration calculation model (see JP-A-7-229539) applied in a belt vibration calculation model including a coupling that transmits torque in only one direction will be described with reference to FIGS. FIG. 5 shows an example of a two-shaft transmission belt drive system according to the conventional transmission belt drive system vibration calculation model.
[0038]
FIG. 2 shows a diagram when the belt span portions B1 and B2 of this transmission belt drive system are modeled by springs. In the power transmission belt drive system, the belt core wire around the
[0039]
FIG. 4 is a diagram in which a damping element is added to express the internal damping of the vibration model shown in FIG. FIG. 5 is a diagram in which a damping element is added to express the internal damping of the vibration model shown in FIG.
[0040]
In this vibration model, when the strain applied to the belt span portions B1 and B2 is a compressive strain, the spring constant is set to a lower value or zero than the tensile strain, or a compressive strain is generated. Only when the components of the belt spans B1 and B2 are removed, the calculation is performed.
[0041]
That is, the belt span portions B1 and B2 shown in FIGS. 4 and 5 are composed of a combination of a spring element and a damping element. Therefore, in these combined states, the belt span portions B1 and B2 are added. When the strain becomes a tensile strain, the tensile load is maintained, but when the strain becomes a compressive strain, the spring constant becomes a value lower or zero than the value of the tensile strain, or the compressive strain is reduced. Only when this occurs, the calculation is performed with the elements of the belt span portions B1 and B2 removed.
[0042]
(Embodiment 1)
In any calculation method of the vibration calculation model as described above, a coupling that transmits torque only in one direction is included by attaching the above model to a pulley including a coupling that transmits torque only in one direction. A belt drive system is obtained.
[0043]
That is, FIG. 6 shows an example of a transmission belt drive system according to
[0044]
In this embodiment, in a coupling model that transmits torque only in one direction, when a distortion that does not transmit torque occurs, the spring constant is set to a value that is lower or zero than the value of distortion that transmits torque, Alternatively, the calculation is performed in a state in which the coupling element that transmits the torque only in one direction is removed only when a distortion that does not transmit the torque occurs.
[0045]
FIG. 7 shows another example of a transmission belt drive system including a coupling that transmits torque only in one direction. In FIG. 7,
[0046]
In this example, in a coupling model that transmits torque only in one direction, when the distortion does not transmit torque, the slider force is set to a value that is lower or zero than the value of distortion that transmits torque, Alternatively, the calculation is performed in a state where the coupling spring and the slider element that transmit torque only in one direction are removed only when distortion that does not transmit torque occurs.
[0047]
In this way, in any of the examples shown in FIGS. 6 and 7, when a strain that does not transmit torque occurs, a small constant load is transmitted, and calculation of a state close to the phenomenon of actual idling torque characteristics is performed. It can be performed.
[0048]
8 and 9 show an example of a three-axis transmission belt drive system including a coupling that transmits torque only in one direction. In these drawings,
[0049]
In FIG. 9, a coupling model that transmits torque only in one direction of FIG. 8 is modeled by a spring and a slider. A plurality of coupling models that transmit torque only in one direction can be used as well as one driven pulley. It can also be used for a driving pulley.
[0050]
In the vibration model shown in FIG. 8, when the coupling model that transmits torque only in one direction has a distortion that does not transmit torque, the spring constant is set to a value that is lower than the distortion value that transmits torque or zero. Alternatively, the calculation is performed in a state where the coupling element that transmits torque only in one direction is removed only when distortion that does not transmit torque occurs.
[0051]
Also, in the vibration model shown in FIG. 9, when the coupling model that transmits torque only in one direction has a distortion that does not transmit torque, the slider force is lower than the distortion value that transmits torque or The calculation is performed with the coupling spring and the slider element that transmit torque only in one direction removed, only when zero or a distortion that does not transmit torque occurs.
[0052]
Therefore, even in the case of this example, when a strain that does not transmit torque occurs, a small constant load is transmitted, and a state close to the phenomenon of actual idling torque characteristics can be calculated.
[0053]
10 and 11 show an example of a four-axis transmission belt drive system including an auto tensioner including a coupling that transmits torque only in one direction. In these drawings,
[0054]
Next, FIG. 12 shows an element shape when a transmission belt drive system including a coupling that transmits torque only in one direction shown in FIG. 7 is modeled by a truss element according to the coupling method shown in FIGS. Is shown. In the figure, N1 and N2 indicate nodes at the centers of the
[0055]
The element E3 hits a
[0056]
The inertia mass is connected to the nodes N1 and N2 at the centers of the
[0057]
After setting as described above, a predetermined rotational fluctuation is applied to the driving
[0058]
Next, a belt design support apparatus that supports belt design as described above will be described. This apparatus is constituted by software on a computer, and an example of calculation procedure in this computer will be described with reference to flowcharts shown in FIGS.
[0059]
In this figure, the dynamic response repetition calculation step for the belt span portion is performed by using a conventional belt design support device (see Japanese Patent Laid-Open No. 7-229539), and the torque in only one direction of the present invention during the internal determination calculation. Enter the formula for determining the coupling that transmits
[0060]
That is, data is input in the first step S1, and an equation of motion of the transmission belt drive system is created for calculation in the next step S2. Then, it calculates | requires by calculating repeatedly the dynamic response when making it increment by minute time between steps S3-S12.
[0061]
First, in step S3, a state after Δt time from the current state being calculated is calculated. As described above, the vibration system model in step S3 can be performed by a method such as the Euler method, the linear acceleration method, the Newmark β method, the Wilson θ method, the Hoobolt method, and the Runge-Kutta method.
[0062]
The state after Δt time is calculated from the calculation result in step S3, and the strain applied to the belt span spring is examined in step S4 based on the calculation result. This determines whether the belt span strain at time t + Δt has changed from tensile strain to compression strain with respect to the belt span strain at time t. If there is a portion where the belt span strain is changed from the tensile strain to the compressive strain and the determination is YES, the spring constant of the belt span portion is set to zero, changed to a low value, or calculated in step S5. After making the shape with the spring removed from the model, the process proceeds to step S6. When the determination is NO, the process directly proceeds to step S6.
[0063]
In step S6, it is determined whether the coupling distortion is a distortion component that transmits torque or a distortion component that does not transmit torque. When the coupling distortion has changed to a distortion component that does not transmit torque and the determination in step S6 is YES, the coupling spring constant is made zero or changed to a low value in step S7, or Remove the spring from the calculation. When the slider is attached to the vibration model of the coupling, the sliding state is set by the value of the idling torque. After step S7, the process proceeds to step S8 when the determination in step S6 is NO.
[0064]
In step S8, the strain applied to the belt span spring is examined by the change in belt span strain after Δt time with respect to the belt span strain at time t. That is, it is determined whether or not the belt span strain at time t + Δt has changed from compression strain to tensile strain with respect to the belt span strain at time t. There is a part where the belt span strain changes from the compression strain to the tensile strain. If the determination is YES, in step S9, the belt constant is changed to the spring constant at the time of belt span tension, or the spring is removed from that portion. If it is in the shape, a belt span spring is attached, and then the process proceeds to step S10. If the determination is NO, the process proceeds directly to step S10.
[0065]
In step S10, as in step S6, it is determined whether the coupling distortion is a distortion component that transmits torque or a distortion component that does not transmit torque. Here, when the distortion of the coupling changes to a distortion component that transmits torque and the determination in step S10 is YES, the spring constant of the coupling is changed to a spring constant that transmits torque in step S11 or a low value. If the spring is removed from the calculation, install the coupling spring. When the slider is attached to the vibration model of the coupling, the slider is brought into a sliding state with the value of the torque capacity of the coupling, and then the process proceeds to step S12. If the determination in step S10 is no, the process proceeds directly to step S12.
[0066]
The determinations in steps S6 and S10 are made when the coupling spring or the slider is changed between the calculation in the immediately preceding step S3 and the calculation in the previous step S3. If the state is changed to a state of receiving a distortion that transmits torque, it is assumed that the state of receiving a distortion that transmits torque after t time, and if it is changed to a state of receiving a distortion that does not transmit torque. , It is treated as being subjected to distortion that does not transmit torque after t time.
[0067]
In step S12, it is determined in step S5, S7, S8, S10 whether or not the belt span spring or coupling spring or slider has been changed. If YES, the process returns to step S3. Recalculate. In the case where the calculation is simply performed or when the time increment Δt is small, the calculation may be performed according to the flow excluding step S12, and the procedure may proceed directly from step S11 to step S13.
[0068]
If it is determined in step S12 that the belt span spring or coupling spring or slider is not changed, the time t is increased by Δt in step S13, and the calculation result at that time is further determined in step S14. Record.
[0069]
Thereafter, in step S15, it is determined whether or not the calculation has been completed up to the specified time range. If NO is not the end time, the process returns to step S3, and YES is the end time. In step S16, the result is output and the calculation is terminated.
[0070]
In the embodiment of the present invention, in steps S6 and S10, the strain applied to the element modeled as a spring or a spring and a slider is determined for the vibration calculation model in the longitudinal direction of the transmission belt drive system belt. A
[0071]
Further, when it is determined in steps S7 and S11 that the strain applied to the element by the determination means 101 is a strain that transmits torque, the spring constant is used as the spring characteristic of the coupling portion, or when the slider is attached. If the slider is made to be in a sliding state characteristic with the value of the torque capacity of the coupling, but if it is determined that the distortion does not transmit torque, the spring constant should be changed to a spring constant lower than the spring constant of the coupling part. The changing means 102 is configured such that it is set to zero, or the element is removed, and when the slider is attached, the
[0072]
Here, other equations of motion in the above examples will be exemplified.
[Equation of motion of model shown in FIG. 5]
[Expression 1]
[0073]
If this formula is written in matrix form,
[Expression 2]
[Equation 3]
[0074]
[Equation of motion of model shown in FIG. 6]
[Expression 4]
[0075]
If this formula is written in matrix form,
[Equation 5]
[0076]
[Equation of motion of model shown in FIG. 7]
[Formula 6]
[0077]
If this formula is written in matrix form,
[Expression 7]
[0078]
[Equation of motion of model shown in FIG. 8]
[Equation 8]
[0079]
If this formula is written in matrix form,
[Equation 9]
[0080]
[Equation of motion of model shown in FIG. 9]
[Expression 10]
[0081]
If this formula is written in matrix form,
## EQU11 ##
[0082]
[Equation of motion of model shown in FIG. 10]
[Expression 12]
[0083]
If this formula is written in matrix form,
[Formula 13]
[Expression 14]
[Expression 15]
[0084]
[Equation of motion of model shown in FIG. 11]
[Expression 16]
[0085]
If this formula is written in matrix form,
[Expression 17]
[Expression 18]
[Equation 19]
[0097]
The embodiment described aboveExample 1The belt span portion and the coupling portion are springs, but any material can be used as long as it can express the spring constant, such as spring elements, truss elements, beam elements, triangular elements, square elements, prism elements, brick type elements, etc. When these are used alone or in combination, the same effects are obtained and included in the present invention.
[0098]
In addition, the vibration system model created by coupling spring elements, viscous elements, inertia mass, etc. as described above is Euler's method, linear acceleration method, Newmark's β method, Wilson's θ method, Hoobolt method, Runge-Kutta method, etc. In this way, a dynamic response analysis for solving the dynamic balance equation at each time increment may be performed.
[0099]
The belts to which the present invention is applied are transmission belts including toothed belts, V-belts, V-ribbed belts and flat belts, and are not limited to specific types of belts.
[0100]
Furthermore, for couplings that transmit torque only in one direction, one-way clutches (shell type, roller type, sprag type, cam clutch type, bear clutch type, etc.) or any type that can transmit torque only in one direction Applicable to all.
[0101]
【Example】
Finally,FIG.As shown in Fig. 2, an experiment was conducted on a two-axis transmission belt drive system including a coupling that transmits torque only in one direction, and an experimental value to be compared with the calculated value according to the present invention was obtained.FIG.Is a biaxial transmission belt drive system including a coupling that transmits torque only in one direction shown in FIG. 7 in the first embodiment (the same parts as those in FIG. Various sensors are attached.
[0102]
That is, the driving
[0103]
On the other hand, slit
[0104]
Further, a
[0105]
The output signals of the
[0106]
[Table 1]
[0107]
[Table 2]
[0108]
FIG.Is a calculation result of the rotational fluctuations of the shafts of the driving
[0109]
Also,FIG.Indicates the tension of the belt span portion between the driving
[0110]
According to these data, when the driven pulley rotates in the direction of distortion that does not transmit the coupling torque, the auxiliary shaft is insulated from the driven pulley because the rotary inertia is generated by the inertia mass. It can be seen that in the calculation, a state equivalent to the experimental value is reproduced.
[0111]
As a result, work energy that brakes and operates the rotational inertia of the accessory is not generated in the elements of the belt span part, so that the change in tension is reduced in the rotational direction when torque is not transmitted, and the cup transmits torque only in one direction. It has been proved theoretically that the transmission belt drive system including the ring has less irritation to the belt than the conventional transmission belt drive system using a fixed pulley, and is superior to the failure and life of the belt. .
[0112]
If the same calculation is performed using a conventional design support apparatus (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-229539), an insulation state that does not transmit torque is not calculated.FIG.As shown in Fig.FIG.(A), (b)).
[0113]
Moreover, even if the device of the present invention is an auxiliary machine such as an alternator whose shaft load changes due to power generation, by adding the load of the auxiliary machine shaft to the equation of motion, the rotational fluctuation of the pulley or auxiliary machine shaft at that time The tension variation between belt spans can be calculated.
[0114]
FIG.as well asFIG.Is the rotation fluctuation of the shafts of the driving
[0115]
Also,FIG.as well asFIG.Is the rotational fluctuation of the shafts of the driving
[0122]
【The invention's effect】
As described above, in the inventions of
[0123]
Therefore, according to these inventions, it is possible to calculate a state in which the transmission belt drive system including the coupling that transmits the torque only in one direction is very close to the actual phenomenon, and the belt tension fluctuation or the auxiliary machine on the driven side Rotational fluctuations, rotational fluctuations of auxiliary shafts connected to couplings that transmit torque in only one direction, etc. can be accurately calculated, and each belt drive system component due to vibration or a cup that transmits torque only in one direction It can be used appropriately as a guideline for judging ring fatigue life and belt slip.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a vibration model of a biaxial transmission belt drive system.
FIG. 2 is a diagram showing in detail a vibration model of a biaxial transmission belt drive system.
FIG. 3 is a diagram showing another vibration model of a biaxial transmission belt drive system.
FIG. 4 is a diagram showing another second vibration model of the two-axis transmission belt drive system.
FIG. 5 is a diagram showing another third vibration model of the two-axis transmission belt drive system.
6 is a diagram showing a transmission belt drive system including a coupling that transmits torque only in one direction of two axes in the first embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 7 is a diagram showing another first vibration model of the transmission belt drive system including a coupling that transmits torque only in one direction of two axes.
FIG. 8 is a diagram showing a transmission belt drive system including a coupling that transmits torque in only one direction of three axes.
FIG. 9 is a diagram showing another first vibration model of a transmission belt drive system including a coupling that transmits torque only in one direction of three axes.
FIG. 10 is a diagram showing a transmission belt drive system including a multi-axis auto tensioner and a coupling for transmitting torque only in one direction.
FIG. 11 is a diagram showing another first vibration model of a transmission belt drive system including a multi-axis auto tensioner and a coupling that transmits torque only in one direction.
FIG. 12 is a diagram showing a vibration model by a truss element of a transmission belt drive system including a coupling that transmits torque only in one direction.
FIG. 13 is a flowchart showing the first half of vibration calculation processing in a computer.
FIG. 14 is a flowchart showing the second half of the vibration calculation processing;.
15 is an overall schematic diagram of an experimental apparatus according to
FIG. 16 is a characteristic diagram showing rotational fluctuations of the driving pulley, the driven pulley, and the auxiliary shaft when the auxiliary load is unloaded.
FIG. 17 is a characteristic diagram showing a tension variation in a belt span portion between the driving pulley and the driven pulley when the auxiliary machine load is unloaded.
FIG. 18 shows rotational fluctuations of the driving pulley, driven pulley, auxiliary shaft, and tension of the belt span portion between the driving pulley and the driven pulley when vibration calculation is performed using a conventional design support apparatus. It is a characteristic view which shows a fluctuation | variation.
FIG. 19: Auxiliary load of 20 ampsWhenIt is a characteristic view which shows the rotation fluctuation | variation of the driving | running | working side pulley at the time of having carried out, a driven pulley, and an auxiliary machine shaft.
[Fig. 20] Auxiliary machinery load of 20 ampsWhenIt is a characteristic view which shows the tension | tensile_strength fluctuation | variation of the belt span part between a driving | running | working side pulley and a driven side pulley at the time of doing.
FIG. 21: Auxiliary load of 40 ampsWhenIt is a characteristic view which shows the rotation fluctuation | variation of the driving | running | working side pulley at the time of having carried out, a driven pulley, and an auxiliary machine shaft.
[Fig. 22] Auxiliary load of 40 ampsWhenIt is a characteristic view which shows the tension | tensile_strength fluctuation | variation of the belt span part between a driving | running | working side pulley and a driven side pulley at the time of carrying out.
[Explanation of symbols]
28, 33, 39, 49, 60, 70 Driving side pulley
29, 34, 40, 41, 50, 51, 61, 62, 71, 72 driven pulley
30, 35, 42, 52, 65, 75 Auxiliary machine shaft
63,73 Auto tensioner pulley
101 judging means
102 Coupling characteristic changing means
B belt
B1, B2 Belt span part
Claims (12)
上記一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分をばねとしてモデル化した要素に加わる歪がトルクを伝達する歪になったときには、ばね定数をカップリングのトルク容量特性とする一方、トルクを伝達しない歪になったときには、ばね定数をカップリングの空転トルク特性に変更することを特徴とするベルトの設計支援方法。In a belt design support method for supporting belt design by performing vibration calculation by a vibration calculation model in a belt longitudinal direction including a coupling that transmits torque in only one direction to at least one pulley of a transmission belt drive system.
When the strain applied to the element modeling the coupling part that transmits torque only in one direction as a spring becomes the strain that transmits torque, the spring constant is used as the torque capacity characteristic of the coupling, but no torque is transmitted. A belt design support method characterized by changing a spring constant to a free-running torque characteristic of a coupling when distortion occurs.
上記一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分を、摩擦則を考慮した接触モデルとしてモデル化した要素に加わる摩擦方向がトルクを伝達する方向になったときには、摩擦力をカップリングのトルク容量特性とする一方、トルクを伝達しない摩擦方向になったときには、摩擦力をカップリングの空転トルク特性に変更することを特徴とするベルトの設計支援方法。In a belt design support method for supporting belt design by performing vibration calculation by a vibration calculation model in a belt longitudinal direction including a coupling that transmits torque in only one direction to at least one pulley of a transmission belt drive system.
When the coupling direction that transmits torque in only one direction is modeled as a contact model that takes into account the friction law, the frictional force applied to the element is the direction that transmits torque. On the other hand, the belt design support method is characterized in that the friction force is changed to the idling torque characteristic of the coupling when the friction direction in which torque is not transmitted is reached.
上記一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分をばねとしてモデル化した要素に加わる歪がトルクを伝達する歪になったときには、ばね定数をカップリングのトルク容量特性とする一方、トルクを伝達しない歪になったときには、上記要素を取り除くように変更することを特徴とするベルトの設計支援方法。In a belt design support method for supporting belt design by performing vibration calculation by a vibration calculation model in a belt longitudinal direction including a coupling that transmits torque in only one direction to at least one pulley of a transmission belt drive system.
When the strain applied to the element modeling the coupling part that transmits torque only in one direction as a spring becomes the strain that transmits torque, the spring constant is used as the torque capacity characteristic of the coupling, but no torque is transmitted. A belt design support method, wherein the element is changed so as to remove the element when distortion occurs.
一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分を、摩擦則を考慮した接触モデルとしてモデル化した要素に加わる摩擦方向がトルクを伝達する方向になったときには、摩擦力をカップリングのトルク容量特性とする一方、トルクを伝達しない摩擦方向になったときには、上記要素を取り除くように変更することを特徴とするベルトの設計支援方法。In a belt design support method for supporting belt design by performing vibration calculation by a vibration calculation model in a belt longitudinal direction including a coupling that transmits torque in only one direction to at least one pulley of a transmission belt drive system.
When the frictional direction applied to the element that models the coupling part that transmits torque in only one direction as a contact model that considers the friction law is the direction that transmits torque, the frictional force is the torque capacity characteristic of the coupling. On the other hand, the belt design support method is characterized in that when the friction direction in which torque is not transmitted is reached, the above elements are removed.
上記一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分をばねとしてモデル化した要素に加わる歪がトルクを伝達する歪になったときには、ばね定数をカップリングのトルク容量特性とする一方、トルクを伝達しない歪になったときには、ばね定数を零の値に変更することを特徴とするベルトの設計支援方法。In a belt design support method for supporting belt design by performing vibration calculation by a vibration calculation model in a belt longitudinal direction including a coupling that transmits torque in only one direction to at least one pulley of a transmission belt drive system.
When the strain applied to the element modeling the coupling part that transmits torque only in one direction as a spring becomes the strain that transmits torque, the spring constant is used as the torque capacity characteristic of the coupling, but no torque is transmitted. A belt design support method, characterized by changing a spring constant to a zero value when strain occurs.
上記一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分を、摩擦則を考慮した接触モデルとしてモデル化した要素に加わる摩擦方向がトルクを伝達する方向になったときには、摩擦力をカップリングのトルク容量特性とする一方、トルクを伝達しない摩擦方向になったときには、摩擦力を零の値に変更することを特徴とするベルトの設計支援方法。In a belt design support method for supporting belt design by performing vibration calculation by a vibration calculation model in a belt longitudinal direction including a coupling that transmits torque in only one direction to at least one pulley of a transmission belt drive system.
When the coupling direction that transmits torque in only one direction is modeled as a contact model that takes into account the friction law, the frictional force applied to the element is the direction that transmits torque. On the other hand, when the friction direction in which torque is not transmitted is reached, the frictional force is changed to a zero value.
上記振動計算モデルにより一方向にのみトルクを伝達するカップリングを含んだ伝動ベルト駆動系の振動計算を行うときに、一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分をばねとしてモデル化した要素に加わる歪を判定する判定手段と、
上記判定手段により要素に加わる歪がトルクを伝達する歪になったと判定されたときには、ばね定数をカップリングのトルク容量特性とする一方、トルクを伝達しない歪になったときには、ばね定数をカップリングの空転トルク特性に変更するばね定数変更手段とを備えたことを特徴とするベルトの設計支援装置。Belt design support that supports belt design by performing vibration calculation with a belt longitudinal vibration calculation model that includes a coupling that transmits torque in only one direction to at least one pulley of the transmission belt drive system In the device
When calculating the vibration of a transmission belt drive system that includes a coupling that transmits torque in only one direction using the above vibration calculation model, the coupling part that transmits torque in only one direction is added to the modeled element as a spring. Determining means for determining distortion;
When the determination means determines that the strain applied to the element is a strain that transmits torque, the spring constant is used as the torque capacity characteristic of the coupling, while when the strain does not transmit torque, the spring constant is coupled. A belt design support device comprising spring constant changing means for changing to the idling torque characteristics of the belt.
上記振動計算モデルにより一方向にのみトルクを伝達するカップリングを含んだ伝動ベルト駆動系の振動計算を行うときに、一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分を、摩擦則を考慮した接触モデルとしてモデル化した要素に加わる摩擦方向を判定する判定手段と、
上記判定手段により要素に加わる摩擦方向がトルクを伝達する方向になったと判定されたときには、摩擦力をカップリングのトルク容量特性とする一方、トルクを伝達しない摩擦方向になったときには、摩擦力をカップリングの空転トルク特性に変更する摩擦力変更手段とを備えたことを特徴とするベルトの設計支援装置。Belt design support that supports belt design by performing vibration calculation with a belt longitudinal vibration calculation model that includes a coupling that transmits torque in only one direction to at least one pulley of the transmission belt drive system In the device
A contact model that takes the friction law into account for the coupling part that transmits torque only in one direction when performing vibration calculation of a transmission belt drive system that includes a coupling that transmits torque only in one direction by the above vibration calculation model Determining means for determining the direction of friction applied to the element modeled as:
When it is determined by the determination means that the direction of friction applied to the element is the direction in which torque is transmitted, the frictional force is used as the torque capacity characteristic of the coupling. A belt design support device comprising: friction force changing means for changing to an idling torque characteristic of a coupling.
上記振動計算モデルにより一方向にのみトルクを伝達するカップリングを含んだ伝動ベルト駆動系の振動計算を行うときに、一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分を捩りばねとしてモデル化した要素に加わる歪を判定する判定手段と、
上記判定手段により要素に加わる歪がトルクを伝達する歪になったと判定されたときには、ばね定数をカップリングのトルク容量特性とする一方、トルクを伝達しない歪になったときには、ばね定数を上記要素を取り除くように変更するばね定数変更手段とを備えたことを特徴とするベルトの設計支援装置。Belt design support that supports belt design by performing vibration calculation with a belt longitudinal vibration calculation model that includes a coupling that transmits torque in only one direction to at least one pulley of the transmission belt drive system In the device
When calculating the vibration of a transmission belt drive system that includes a coupling that transmits torque only in one direction using the above vibration calculation model, the coupling part that transmits torque only in one direction is modeled as a torsion spring. A determination means for determining applied strain;
When the determination means determines that the strain applied to the element is a distortion that transmits torque, the spring constant is used as the torque capacity characteristic of the coupling. And a spring constant changing means for changing so as to remove the belt.
上記振動計算モデルにより一方向にのみトルクを伝達するカップリングを含んだ伝動ベルト駆動系の振動計算を行うときに、一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分を、摩擦則を考慮した接触モデルとしてモデル化した要素に加わる摩擦方向を判定する判定手段と、
上記判定手段により要素に加わる摩擦方向がトルクを伝達する方向になったと判定されたときには、摩擦力をカップリングのトルク容量特性とする一方、トルクを伝達しない摩擦方向になったときには、上記要素を取り除くように変更する摩擦力変更手段とを備えたことを特徴とするベルトの設計支援装置。Belt design support that supports belt design by performing vibration calculation with a belt longitudinal vibration calculation model that includes a coupling that transmits torque in only one direction to at least one pulley of the transmission belt drive system In the device
A contact model that takes the friction law into account for the coupling part that transmits torque only in one direction when performing vibration calculation of a transmission belt drive system that includes a coupling that transmits torque only in one direction by the above vibration calculation model Determining means for determining the direction of friction applied to the element modeled as:
When it is determined by the determination means that the friction direction applied to the element is a direction in which torque is transmitted, the frictional force is set as the torque capacity characteristic of the coupling. A belt design support device, comprising: a frictional force changing means for changing so as to be removed.
上記振動計算モデルにより一方向にのみトルクを伝達するカップリングを含んだ伝動ベルト駆動系の振動計算を行うときに、一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分をばねとしてモデル化した要素に加わる歪を判定する判定手段と、
上記判定手段により要素に加わる歪がトルクを伝達する歪になったと判定されたときには、ばね定数をカップリングのトルク容量特性とする一方、トルクを伝達しない歪になったときには、ばね定数を零の値に変更するばね定数変更手段とを備えたことを特徴とするベルトの設計支援装置。Belt design support that supports belt design by performing vibration calculation with a belt longitudinal vibration calculation model that includes a coupling that transmits torque in only one direction to at least one pulley of the transmission belt drive system In the device
When calculating the vibration of a transmission belt drive system that includes a coupling that transmits torque in only one direction using the above vibration calculation model, the coupling part that transmits torque in only one direction is added to the modeled element as a spring. Determining means for determining distortion;
When the determination means determines that the strain applied to the element is a distortion that transmits torque, the spring constant is set as the torque capacity characteristic of the coupling. On the other hand, when the distortion does not transmit torque, the spring constant is set to zero. A belt design support device comprising spring constant changing means for changing to a value.
上記振動計算モデルにより一方向にのみトルクを伝達するカップリングを含んだ伝動ベルト駆動系の振動計算を行うときに、一方向にのみトルクを伝達するカップリング部分を、摩擦則を考慮した接触モデルとしてモデル化した要素に加わる摩擦方向を判定する判定手段と、
上記判定手段により要素に加わる摩擦方向がトルクを伝達する方向になったと判定されたときには、摩擦力をカップリングのトルク容量特性とする一方、トルクを伝達しない摩擦方向になったときには、摩擦力を零の値に変更する摩擦力変更手段とを備えたことを特徴とするベルトの設計支援装置。Belt design support that supports belt design by performing vibration calculation with a belt longitudinal vibration calculation model that includes a coupling that transmits torque in only one direction to at least one pulley of the transmission belt drive system In the device
A contact model that takes the friction law into account for the coupling part that transmits torque only in one direction when performing vibration calculation of a transmission belt drive system that includes a coupling that transmits torque only in one direction by the above vibration calculation model Determining means for determining the direction of friction applied to the element modeled as:
When it is determined by the determination means that the direction of friction applied to the element is the direction in which torque is transmitted, the frictional force is used as the torque capacity characteristic of the coupling. A belt design support device comprising: friction force changing means for changing to a zero value.
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