JP4242423B2 - ベルト動的張力計測装置および方法 - Google Patents
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Description
T1=T2=H/[2sin(θ/2)] (1)
として計算できる。ここでHはハブ荷重トランスデューサにより計測されるベルトハブ荷重力であり、θはこのプーリにおけるベルトの巻付け角の大きさである。ベルト巻付け角は、レイアウトの幾何形状から直接計測される。トランスデューサにより計測されたハブ荷重力Hは、「基線張力計測値(baseline tension measurement)」として参照される。図1〜7のために示されるように、ハブ荷重トランスデューサに設けられた歪みゲージは、この分野で周知の計器、例えば信号調整/増幅装置とオシロスコープあるいはハブ荷重力をニュートンで表示するデジタルメータに送られる信号を生成する。歪みゲージ信号調整/増幅装置の代表例は、URL http://www.iotech.com/catalog/daq/catdbk43.htmlに表示されるIOテック(IO Tech)社製歪みゲージモジュールDBK43A(商標)8チャンネル歪みゲージモジュールである。
T3−T2=2×Q/D (2)
となる。ここで、Qはトルクトランスデューサで計測されるN・mでのトルクであり、Dはトルクトランスデューサにおけるプーリのメートルでのピッチ円直径である。一般に、トルクトランスデューサは、最大摩擦許容力(maximum friction capacity)を得るためにマルチリブドプーリに接続されている。トルクトランスデューサにより計測されたトルク値は、「増加張力計測値(incremental tension measurement)」として参照される。
η=([P出力]/[P入力])×100%
で定義される。ここでP入力はパワー入力でありP出力はパワー出力である。これらは各々以下のように定義される。
P入力=QCR×ωCR
P出力=(QAC×ωAC)+(QAL×ωAL)+(QPA×ωPA)+(QWP×ωWP)
QCR・ωCR=QAC・ωAC+QAL・ωAL+QPA・ωPA+QWP・ωWP
ここで、ωは回転速度を表わし、ラジアン/秒の次元単位を有する。
ωCR×DCR=ωAC×DAC
ωCR×DCR=ωAL×DAL
ωCR×DCR=ωPA×DPA
ωCR×DWP=ωAC×DWP
QCR=QAC×DCR/DAC+QAL×DCR/DAL
+QPA×DCR/DPA+QWP×DCR/DWP (3)
クランクシャフトダンパ、ピッチ円直径 DCR=200[mm]
ACにおいて計測されたトルク、 QAC=−30[N・m]
ピッチ円直径 DAC=180[mm]
ALにおいて計測されたトルク、 QAL=−20[N・m]
ピッチ円直径 DAL=60[mm]
PAにおいて計測されたトルク、 QPA=−15[N・m]
ピッチ円直径 DPA=150[mm]
WPにおいて計測されたトルク、 QWP=−5[N・m]
ピッチ円直径DWP=100[mm]
前述したように、“+”符号は駆動トルクを示し、“−”符号は従動補機トルクを示す。
QCR=200/180×30+200/60×20
+200/150×15+200/100×5=+130[Nm]
式(2)を用いると、各ベルトスパンにおける増加張力は、以下のように計算される。
T34=2×130×1000/200=+1300[N]
T45=2×30×1000/180=−333[N]
T56=2×20×1000/60=−667[N]
T61=2×15×1000/150=−200[N]
T23=2×5×1000/100=−100[N]
すなわち、1.0N・m=1000.0N・mm
T1=T2=H/[2×sin(θ/2)]=350[N]
T3=T2+T23=350−100=250[N]
T4=T3+T34=250+1300=1550[N]
T5=T4+T45=1550−333=1217[N]
T6=T5+T56=1217−667=550[N]
T1=T6+T61=550−200=350[N]
図9は、トルクトランスデューサの断面図である。トルクセンサ1000は、シャフト1001に連結された状態で示される。シャフト1001は、従動されるAC、AL、WP、PAなどの補機へのパワー(トルク)入力、あるいはクランクシャフトCRKなどの駆動装置からのパワー出力(トルク)のための回転シャフトである。センサ1000は、ネジ留具1003を用いてトランスデューサをシャフト1001に締結するのに使用されるリング1002を備える。またリング1002は、変形可能な円筒体1005に留め付けられる。そして変形可能な円筒体1005は、ベルト係合リング1007に留め付けられる。ベルト係合リング1007はまた、ベルト係合部1008を備える。部分1008は、マルチリブドの輪郭として示されている。部分1008は、ベルト伝動システムに用いられるベルトに応じて、平らあるいは単一の溝(Vベルト)の輪郭であってもよい。
Qcr=+135[N・m]、クランクシャフトCRの回転速度=1000rpm
Qac=−30[N・m]、エアコンACの回転速度=1100rpm
Qal=−20[N・m]、オルタネータALの回転速度=3300rpm
Qpa=−15[N・m]、パワーステアリングPAの回転速度=1300mm
Qwp=−5[N・m]、ウオータポンプWPの回転速度=2000mm
である。
η=abs([QAC×AC+QAL×AL+QPA×PA+QWP×WP]/[QCR×CR])×100%
=|(30×1100+20×3300+15×1300+5×2000)/135×1000)×100|
η=95.19%
Claims (12)
- ベルト伝動システムに設けられたプーリに掛かるトルクを検出するためのトルクトランスデューサであって、
円筒部材と、
前記円筒部材の一端とシャフトとを連結する第1部材と、
前記円筒部材の他端とベルト受部を連結する第2部材と、
前記ベルト受部または前記第2部材と前記第1部材との間に介装されるベアリングと、
前記円筒部材の円筒面に取り付けられた少なくとも1つの歪みゲージと
を備えることを特徴とするトルクトランスデューサ。 - 前記歪みゲージからの信号を受け取るために、前記円筒部材に係合されたスリップリングと、
前記歪みゲージと前記スリップリングとの間に電気的に設けられた信号調整装置と
を備えることを特徴とした請求項1に記載のトルクトランスデューサ。 - 前記ベアリングがボールベアリングであることを特徴とする請求項1に記載のトルクトランスデューサ。
- 前記ベルト受部がマルチリブド形状を備えることを特徴とする請求項1に記載のトルクトランスデューサ。
- 前記円筒面にフルブリッジ回路構成として取り付けられた複数の歪みゲージを備えることを特徴とする請求項1に記載のトルクトランスデューサ。
- 前記円筒面にダブルブリッジ回路構成として取り付けられた複数の歪みゲージを備えることを特徴とする請求項1に記載のトルクトランスデューサ。
- 歪みゲージの軸が、円筒部材回転軸(R−R)に対して40〜50度の範囲の角度で配置されることを特徴とする請求項1に記載のトルクトランスデューサ。
- 前記ベルト受部と円筒部材の間に配置されるダンピング部材を備えることを特徴とする請求項1に記載のトルクトランスデューサ。
- 前記ダンピング部材が、エラストマ材料からなることを特徴とする請求項8に記載のトルクトランスデューサ。
- 請求項1に記載のトルクトランスデューサを用いてベルトの動的張力を計測する方法であって、
ハブ荷重トランスデューサを用いてアイドルプーリのハブ荷重を計測し、
前記トルクトランスデューサを用いて従動プーリのトルクを計測し、
従動プーリ回転速度を計測し、
計測された前記従動プーリのトルクと計測された前記ハブ荷重を用いて、ベルトスパン張力を計算する
ことを特徴とするベルトの動的張力計測方法。 - プーリの総数が(n)であるとき、(n−1)個のプーリに、前記ハブ荷重トランスデューサと複数の前記トルクトランスデューサが取り付けられることを特徴とする請求項10に記載の方法。
- 前記従動プーリのトルクと原動回転速度を用いて駆動効率を計算することを特徴とする請求項10に記載の方法。
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