JP4858265B2

JP4858265B2 - Analysis method of belt transmission mechanism

Info

Publication number: JP4858265B2
Application number: JP2007083948A
Authority: JP
Inventors: 敏之廣部; 徹栗栖; 勇馬宮内
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2007-03-28
Filing date: 2007-03-28
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2027-03-28
Also published as: JP2008241526A

Description

本発明は、ベルト伝達機構の挙動をコンピュータ上の振動解析モデルを用いて評価するベルト伝達機構の解析方法に関し、特にベルト伝達機構の解析／評価に要する処理時間を短縮化する方法に係るものである。 The present invention relates to a belt transmission mechanism analysis method for evaluating the behavior of a belt transmission mechanism using a vibration analysis model on a computer, and more particularly to a method for shortening the processing time required for analysis / evaluation of a belt transmission mechanism. is there.

駆動プーリ及び従動プーリがベルトによって巻き掛けられるベルト伝達機構では、その設計時においてベルトのばたつきや異音の発生に対する充分な評価を行うことが望まれている。このため、近年では、エンジン等のベルト伝達機構の設計開発時等においては、コンピュータ上で振動解析モデルを用いてベルトの振動・異音等を解析して評価する振動解析システムが用いられている。 In a belt transmission mechanism in which a driving pulley and a driven pulley are wound by a belt, it is desired to sufficiently evaluate the occurrence of belt flapping and abnormal noise at the time of designing. Therefore, in recent years, at the time of designing and developing a belt transmission mechanism such as an engine, a vibration analysis system for analyzing and evaluating belt vibration / abnormal noise using a vibration analysis model on a computer is used. .

例えば特許文献１には、この種の振動解析システムが開示されている。この振動解析システムでは、評価対象となるベルト伝達機構の各設計条件が、データとして演算部に入力される。この設計条件としては、ベルト伝達機構に関するレイアウト特性、駆動プーリ及び従動プーリに関する特性、ベルトに関する特性等が用いられる。具体的なデータとしては、例えばプーリの位置や半径、ベルト速度、プーリの負荷、駆動プーリの角速度、ベルトの剛性等が挙げられる。演算部では、これらの設計条件に基づいてベルト伝達機構の挙動をモデル化し、振動解析モデルを構築する。特許文献１の振動解析モデルでは、駆動プーリのモデル（駆動プーリモデル）及び従動プーリのモデル（従動プーリモデル）が所定のレイアウト通りに配置され、各プーリモデルにベルトのモデル（ベルトモデル）が巻き掛けられる。ベルトモデルは、長さ方向に微小区間に節点分割され、各節点間を弾性体要素又は剛性要素で連結される。更に、この振動解析モデルでは、駆動プーリモデルの回転駆動に追従して回転するベルトモデル及び従動プーリの各挙動が解析される。このような振動解析モデルに基づき、演算部からは、従動プーリの角速度やスリップ率、ベルトの張力、レイアウトの固有振動数等が出力情報として出力される。開発設計者は、以上のようにして出力された情報に基づきベルト伝達機構の挙動を評価し、これらの結果を今後の開発設計等に利用するようにしている。
特開２００４−９３４９０号公報 For example, Patent Document 1 discloses this type of vibration analysis system. In this vibration analysis system, each design condition of the belt transmission mechanism to be evaluated is input as data to the calculation unit. As the design conditions, layout characteristics regarding the belt transmission mechanism, characteristics regarding the driving pulley and the driven pulley, characteristics regarding the belt, and the like are used. Specific data include, for example, the position and radius of the pulley, the belt speed, the pulley load, the angular speed of the driving pulley, the rigidity of the belt, and the like. The computing unit models the behavior of the belt transmission mechanism based on these design conditions and constructs a vibration analysis model. In the vibration analysis model of Patent Document 1, a drive pulley model (drive pulley model) and a driven pulley model (driven pulley model) are arranged according to a predetermined layout, and a belt model (belt model) is wound around each pulley model. It is hung. In the belt model, nodes are divided into minute sections in the length direction, and the nodes are connected by elastic elements or rigid elements. Further, in this vibration analysis model, each behavior of the belt model and the driven pulley that rotates following the rotational drive of the drive pulley model is analyzed. Based on such a vibration analysis model, the calculation unit outputs the angular velocity and slip ratio of the driven pulley, the belt tension, the natural frequency of the layout, and the like as output information. The development designer evaluates the behavior of the belt transmission mechanism based on the information output as described above, and uses these results for future development design and the like.
JP 2004-93490 A

上述したような振動解析システムを用いてベルト伝達機構を解析する方法においては、振動解析システム上で駆動プーリモデルを回転駆動させて目標回転数とし、定常状態となったベルト伝達機構の挙動を評価する方法が一般的である。ところが、このようにして駆動プーリモデルの回転数を目標回転数まで増大させる立ち上げ時においては、駆動プーリモデルに追従して回転するベルトモデルの送り速度も急激に上昇することから、ベルトモデルに対して従動プーリモデルがスリップしてしまうことがある。その結果、振動解析システム上において、ベルト伝達機構が定常状態となるまでの間の時間が長くなり、振動解析に要する処理時間が長期化してしまうことがある。この点について図９及び図１０を参照しながら更に詳細に説明する。 In the method of analyzing the belt transmission mechanism using the vibration analysis system as described above, the drive pulley model is rotated on the vibration analysis system to obtain the target rotational speed, and the behavior of the belt transmission mechanism in a steady state is evaluated. The method to do is common. However, at the time of start-up in which the rotational speed of the drive pulley model is increased to the target rotational speed in this way, the feed speed of the belt model that rotates following the drive pulley model also rapidly increases. On the other hand, the driven pulley model may slip. As a result, on the vibration analysis system, the time until the belt transmission mechanism is in a steady state becomes long, and the processing time required for vibration analysis may become long. This point will be described in more detail with reference to FIGS.

図９は、振動解析システム上で駆動する駆動プーリモデル及び従動プーリモデルの回転数の経時変化を示すものであり、図１０は、この際の従動プーリモデルのスリップ率の経時変化を示すものである。なお、図９の例では、評価対象とする駆動プーリの目標回転数を６０００ｒｐｍとしている。 FIG. 9 shows changes over time in the rotational speeds of the driving pulley model and the driven pulley model driven on the vibration analysis system, and FIG. 10 shows changes over time in the slip ratio of the driven pulley model at this time. is there. In the example of FIG. 9, the target rotational speed of the drive pulley to be evaluated is 6000 rpm.

振動解析システムでは、評価対象とするベルト伝達機構の設計条件が入力された後、この設計条件に基づいて振動解析モデルが構築され、解析処理がなされる。この際には、静止状態の駆動プーリモデルが回転駆動され、その回転数が徐々に増大していく（図９の実線Ｌ参照）。一方、駆動プーリモデルが回転駆動されると、回転するベルトモデルに従動する従動プーリモデルの回転数も徐々に増大していく（図９の破線Ｍ参照）。ところが、図９の例で示すように、駆動プーリモデルの目標回転数が比較的大きく、駆動プーリの回転数の上昇勾配が比較的大きくなると、例えば図１０に示すように、駆動プーリモデルの立ち上がり時において従動プーリモデルがスリップしてしまう。その結果、図９の例においては、駆動プーリモデルの回転数が時間ｔａにおいて目標回転数に至るのに対し、従動プーリモデルの回転数が定常状態となるのはｔａよりも後の時間ｔｂとなる。従って、定常状態のベルト伝達機構の挙動を評価する上では、上記時間ｔａから時間ｔｂまでの間で余分に処理時間を費やすこととなり、解析／評価に要する時間も長くなってしまう。特に、多数の従動プーリを有するベルト伝達機構の振動解析を行う場合には、各従動プーリでスリップが生じることがあり、このような場合には、ベルト伝達機構が定常状態となるまでに更に長い処理時間（例えば１日以上）を要することもある。 In the vibration analysis system, after design conditions for the belt transmission mechanism to be evaluated are input, a vibration analysis model is constructed based on the design conditions, and analysis processing is performed. At this time, the stationary driving pulley model is driven to rotate, and the number of rotations gradually increases (see solid line L in FIG. 9). On the other hand, when the drive pulley model is driven to rotate, the rotational speed of the driven pulley model that follows the rotating belt model gradually increases (see the broken line M in FIG. 9). However, as shown in the example of FIG. 9, when the target rotational speed of the driving pulley model is relatively large and the rising gradient of the rotational speed of the driving pulley becomes relatively large, for example, as shown in FIG. Sometimes the driven pulley model slips. As a result, in the example of FIG. 9, the rotational speed of the driving pulley model reaches the target rotational speed at time ta, whereas the rotational speed of the driven pulley model becomes a steady state at time tb after ta. Become. Therefore, in evaluating the behavior of the belt transmission mechanism in the steady state, an extra processing time is spent between the time ta and the time tb, and the time required for analysis / evaluation becomes longer. In particular, when performing vibration analysis of a belt transmission mechanism having a large number of driven pulleys, slippage may occur in each driven pulley, and in such a case, the belt transmission mechanism is longer until it reaches a steady state. Processing time (for example, one day or more) may be required.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、振動解析モデルを用いてベルト伝達機構の挙動を評価するベルト伝達機構の解析方法において、駆動プーリモデルの立ち上がり時における従動プーリモデルのスリップを回避し、ベルト伝達機構の解析／評価に要する処理時間を短縮化することである。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an analysis method for a belt transmission mechanism that evaluates the behavior of a belt transmission mechanism using a vibration analysis model. It is to avoid the slip of the model and shorten the processing time required for the analysis / evaluation of the belt transmission mechanism.

第１の発明は、駆動プーリと従動プーリとにベルトを掛け渡して動力を伝達するベルト伝達機構の挙動をコンピュータ上の振動解析モデルを用いて評価するベルト伝達機構の解析方法を前提としている。そして、このベルト伝達機構の解析方法は、評価対象となるベルト伝達機構の特性に関する設計条件を上記コンピュータに入力する入力ステップと、従動プーリモデルの周速度を駆動プーリモデルの周速度に近づけるための模擬条件を用いながら駆動プーリモデルを回転駆動させてその回転数を目標回転数とする立ち上げステップと、上記設計条件を用いながら上記駆動プーリモデルの回転数を目標回転数に保った状態として伝達機構の挙動を評価する評価ステップとを備えていることを特徴とするものである。 The first invention presupposes an analysis method for a belt transmission mechanism that evaluates the behavior of a belt transmission mechanism that transmits power by driving a belt between a drive pulley and a driven pulley using a vibration analysis model on a computer. This belt transmission mechanism analysis method includes an input step for inputting design conditions relating to the characteristics of the belt transmission mechanism to be evaluated to the computer, and the peripheral speed of the driven pulley model to approximate the peripheral speed of the drive pulley model. The drive pulley model is rotationally driven using the simulated conditions and the rotational speed is set as the target rotational speed, and the rotational speed of the driven pulley model is transmitted while maintaining the target rotational speed using the design conditions. And an evaluation step for evaluating the behavior of the mechanism.

第１の発明では、コンピュータ上の振動解析モデルを用いることで、ベルト伝達機構の挙動の評価が行われる。具体的に、本発明に係る解析方法では、入力ステップと、立ち上げステップと、評価ステップとが行われる。入力ステップでは、評価対象となるベルト伝達機構の特性に関する設計条件がデータとしてコンピュータへ入力される。立ち上げステップでは、コンピュータ上でモデル化された駆動プーリのモデル（駆動プーリモデル）が回転駆動され、その回転数が目標回転数に至るように増大する。次の評価ステップでは、駆動プーリモデルの回転数を目標回転数とした状態でベルト伝達機構の挙動の評価が行われる。 In the first invention, the behavior of the belt transmission mechanism is evaluated by using a vibration analysis model on a computer. Specifically, in the analysis method according to the present invention, an input step, a startup step, and an evaluation step are performed. In the input step, design conditions relating to the characteristics of the belt transmission mechanism to be evaluated are input to the computer as data. In the start-up step, the drive pulley model (drive pulley model) modeled on the computer is rotationally driven, and the rotational speed increases to reach the target rotational speed. In the next evaluation step, the behavior of the belt transmission mechanism is evaluated with the rotational speed of the drive pulley model set to the target rotational speed.

ここで、本発明の立ち上げステップでは、振動解析モデルの解析条件として、従動プーリのモデル（従動プーリモデル）の周速度を駆動プーリモデルの周速度に近づけるための模擬条件が用いられる。このため、立ち上げステップでは、駆動プーリモデルの周速度（ベルトの送り速度）と、従動プーリの周速度とが一致するようにして、駆動プーリモデルが目標回転数に到達する。従って、駆動プーリモデルの立ち上がり時において、ベルトモデルの送り速度と従動プーリモデルの周速度も一致するようになるので、ベルトモデルに対して従動プーリモデルがスリップしてしまうことが回避される。その結果、従動プーリモデルの回転数は、駆動プーリモデルに追随するようにして速やかに定常状態となる。 Here, in the start-up step of the present invention, a simulation condition for bringing the peripheral speed of the driven pulley model (driven pulley model) close to the peripheral speed of the driving pulley model is used as the analysis condition of the vibration analysis model. Therefore, in the start-up step, the drive pulley model reaches the target rotation speed so that the peripheral speed (belt feed speed) of the drive pulley model and the peripheral speed of the driven pulley coincide with each other. Therefore, when the drive pulley model rises, the feed speed of the belt model and the peripheral speed of the driven pulley model coincide with each other, so that the driven pulley model is prevented from slipping with respect to the belt model. As a result, the rotational speed of the driven pulley model quickly reaches a steady state so as to follow the driving pulley model.

一方、次の評価ステップでは、上記模擬条件に代わって上記設計条件が用いられ、この設計条件に基づいて駆動プーリモデルが目標回転数のまま回転する。つまり、上記立ち上げステップでベルト伝達機構が速やか定常状態となると、その後の評価ステップでは、設計条件に基づいて評価対象となるベルト伝達機構の本来の挙動が再現される。開発設計者等は、このようなベルト伝達機構の挙動を評価し、今後の開発設計等に利用する。 On the other hand, in the next evaluation step, the design condition is used instead of the simulation condition, and the drive pulley model rotates at the target rotational speed based on the design condition. That is, when the belt transmission mechanism quickly reaches a steady state in the start-up step, the original behavior of the belt transmission mechanism to be evaluated is reproduced based on the design conditions in the subsequent evaluation step. Development designers evaluate the behavior of such a belt transmission mechanism and use it for future development design.

第２の発明は、第１の発明のベルト伝達機構の解析方法において、上記立ち上げステップでは、上記駆動プーリモデルと同調するように上記従動プーリモデルも回転駆動させる模擬条件を用いることを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, in the belt transmission mechanism analysis method according to the first aspect of the present invention, the starting step uses a simulation condition for rotationally driving the driven pulley model so as to synchronize with the driving pulley model. To do.

第２の発明の立ち上げステップでは、駆動プーリモデルと同調して従動プーリも回転駆動させる模擬条件が用いられる。つまり、実際のベルト伝達機構では、従動プーリはベルトに従動して回転するものであるので、従動プーリ自体が回転駆動されることはない。しかしながら、本発明の立ち上げステップでは、従動プーリモデルが、駆動プーリと同調して擬似的に回転駆動される。その結果、立ち上げステップでは、従動プーリの周速度と駆動プーリの周速度とが近づくことになるので、この際の従動プーリモデルのスリップが回避される。 In the start-up step of the second invention, a simulation condition for rotating the driven pulley in synchronization with the drive pulley model is used. That is, in the actual belt transmission mechanism, the driven pulley is driven and rotated by the belt, so that the driven pulley itself is not rotationally driven. However, in the start-up step of the present invention, the driven pulley model is pseudo-rotation driven in synchronism with the drive pulley. As a result, in the start-up step, the peripheral speed of the driven pulley approaches the peripheral speed of the drive pulley, so that slip of the driven pulley model at this time is avoided.

一方、次の評価ステップでは、上記模擬条件に代わって本来の設計条件が用いられるため、従動プーリモデルはベルトモデルに従動するように回転する。その結果、評価ステップでは、ベルト伝達機構の本来の挙動が振動解析モデルによって再現される。 On the other hand, in the next evaluation step, since the original design condition is used instead of the simulation condition, the driven pulley model rotates so as to follow the belt model. As a result, in the evaluation step, the original behavior of the belt transmission mechanism is reproduced by the vibration analysis model.

第３の発明は、第１の発明のベルト伝達機構の解析方法において、上記立ち上げステップでは、上記従動プーリモデルの負荷をゼロにする模擬条件、又は従動プーリモデルの負荷を上記設計条件での従動プーリの負荷よりも小さくする模擬条件を用いることを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, in the analysis method of the belt transmission mechanism of the first aspect, in the start-up step, the simulated condition for making the load of the driven pulley model zero or the load of the driven pulley model under the design condition The simulation condition is set to be smaller than the load of the driven pulley.

第３の発明の立ち上げステップでは、従動プーリモデルの負荷を実際の設計条件よりも小さくする、又はゼロとする模擬条件が用いられる。つまり、実際のベルト伝達機構では、従動プーリに入力軸を介して所定の負荷（例えばオルタネータやウォータポンプ等の負荷）が作用する。しかしながら、本発明の立ち上げステップでは、このような設計条件での負荷よりも従動プーリモデルの負荷が小さくなる、あるいは従動プーリモデルの負荷がゼロとなる。その結果、駆動プーリモデルの立ち上がり時において、従動プーリモデルはベルトモデルに完全に従動するようにして回転するので、従動プーリモデルのスリップが回避される。 In the start-up step of the third invention, a simulation condition is used in which the load of the driven pulley model is made smaller than the actual design condition or zero. That is, in an actual belt transmission mechanism, a predetermined load (for example, a load such as an alternator or a water pump) acts on the driven pulley via the input shaft. However, in the start-up step of the present invention, the load of the driven pulley model becomes smaller than the load under such design conditions, or the load of the driven pulley model becomes zero. As a result, when the drive pulley model rises, the driven pulley model rotates so as to completely follow the belt model, so that slippage of the driven pulley model is avoided.

一方、次の評価ステップでは、上記模擬条件に代わって本来の設計条件が用いられるため、従動プーリモデルには本来の負荷が作用する。その結果、評価ステップでは、ベルト伝達機構の本来の挙動が振動解析モデルによって再現される。 On the other hand, in the next evaluation step, the original design condition is used instead of the simulation condition, so that the original load acts on the driven pulley model. As a result, in the evaluation step, the original behavior of the belt transmission mechanism is reproduced by the vibration analysis model.

第４の発明は、第１乃至第３のいずれか１つの発明のベルト伝達機構の解析方法において、上記入力ステップでは、駆動プーリの目標回転数を上記コンピュータに任意に入力可能となっており、上記立ち上げステップでは、上記目標回転数が所定値以上である場合に、上記模擬条件を用いて駆動プーリモデルを回転駆動させる一方、目標回転数が所定値より小さい場合には、上記設計条件を用いて駆動プーリモデルを回転駆動させることを特徴とするものである。 According to a fourth invention, in the belt transmission mechanism analysis method according to any one of the first to third inventions, in the input step, a target rotational speed of the drive pulley can be arbitrarily input to the computer. In the start-up step, when the target rotational speed is equal to or greater than a predetermined value, the drive pulley model is rotationally driven using the simulated condition, while when the target rotational speed is smaller than the predetermined value, the design condition is And the drive pulley model is driven to rotate.

第４の発明では、開発設計者等が入力した駆動プーリの目標回転数に応じて、立ち上げステップでの解析条件が変更される。具体的に、駆動プーリの目標回転数が所定値以上であり、駆動プーリモデルの目標回転数が比較的高い場合には、立ち上げステップ時において、従動プーリモデルがベルトモデルに対してスリップし易くなる。従って、このような場合には、立ち上げステップで上述したような模擬条件が用いられる。その結果、立ち上げステップ時における従動プーリモデルのスリップが確実に回避されることになる。 In the fourth invention, the analysis conditions at the start-up step are changed according to the target rotation speed of the drive pulley input by the development designer or the like. Specifically, when the target rotational speed of the driving pulley is equal to or higher than a predetermined value and the target rotational speed of the driving pulley model is relatively high, the driven pulley model easily slips with respect to the belt model at the start-up step. Become. Therefore, in such a case, the simulation conditions as described above are used in the startup step. As a result, slippage of the driven pulley model at the start-up step is surely avoided.

一方、駆動プーリの目標回転数が所定値より小さく、駆動プーリモデルの目標回転数が比較的小さい場合には、立ち上げステップ時において、模擬条件が用いられずに本来の設計条件が用いられる。従って、この場合には、立ち上げステップ及び評価ステップの双方においてベルト伝達機構の本来の挙動が振動解析モデルによって再現される。この場合、駆動プーリの目標回転数は比較的小さい回転数となっているため、立ち上げステップ時に従動プーリモデルがスリップしてしまうこともない。 On the other hand, when the target rotational speed of the drive pulley is smaller than a predetermined value and the target rotational speed of the drive pulley model is relatively small, the original design condition is used without using the simulation condition at the start-up step. Therefore, in this case, the original behavior of the belt transmission mechanism is reproduced by the vibration analysis model in both the start-up step and the evaluation step. In this case, since the target rotational speed of the drive pulley is a relatively small rotational speed, the driven pulley model does not slip at the start-up step.

第５の発明は、第１乃至第４のいずれか１つの発明のベルト伝達機構の解析方法において、上記立ち上げステップでは、複数の従動プーリのうち設計条件の負荷が所定値以上となる従動プーリモデルの周速度を駆動プーリモデルの周速度に近づけるための模擬条件を用いることを特徴とするものである。 According to a fifth aspect of the invention, in the belt transmission mechanism analysis method according to any one of the first to fourth aspects of the invention, in the start-up step, a driven pulley whose design condition load is a predetermined value or more among the plurality of driven pulleys. It is characterized by using simulation conditions for bringing the peripheral speed of the model close to the peripheral speed of the drive pulley model.

第５の発明の立ち上げステップでは、複数の従動プーリモデルがある場合に、設計条件での負荷が比較的高い従動プーリモデルについて、その周速度を駆動プーリモデルの周速度に近づけるための模擬条件が用いられる。つまり、本発明の立ち上げステップでは、負荷が比較的高い従動プーリモデルのみのスリップを回避するように模擬条件が用いられる。 In the start-up step of the fifth invention, when there are a plurality of driven pulley models, a simulated condition for bringing the peripheral speed close to the peripheral speed of the drive pulley model for a driven pulley model with a relatively high load under design conditions Is used. That is, in the start-up step of the present invention, the simulation condition is used so as to avoid the slip of only the driven pulley model having a relatively high load.

第１の発明では、駆動プーリモデルを目標回転数とするまでの立ち上げステップ時において、従動プーリの周速度を駆動プーリモデルの周速度に近づけるための模擬条件を用いるようにしている。このため、本発明によれば、駆動プーリモデルの回転数が増大する際に従動プーリモデルがスリップしてしまう現象（例えば図９及び図１０参照）を回避でき、従動プーリモデルを速やかに定常状態とすることができる。従って、ベルト伝達機構が定常状態となるまでの処理時間が短縮化されるので、このベルト伝達機構の解析／評価を従来の方法よりも短時間で行うことができる。 In the first aspect of the invention, the simulation condition for bringing the peripheral speed of the driven pulley close to the peripheral speed of the drive pulley model is used at the start-up step until the drive pulley model reaches the target rotational speed. For this reason, according to the present invention, the phenomenon that the driven pulley model slips when the rotational speed of the driving pulley model increases (see, for example, FIGS. 9 and 10) can be avoided, and the driven pulley model can be quickly brought into a steady state. It can be. Accordingly, since the processing time until the belt transmission mechanism reaches a steady state is shortened, the analysis / evaluation of the belt transmission mechanism can be performed in a shorter time than the conventional method.

また、第２の発明によれば、立ち上げステップ時において、駆動プーリモデルに併せて従動プーリモデルも回転駆動させることで、従動プーリモデルのスリップを容易且つ確実に回避することができる。 According to the second invention, the driven pulley model can be easily and reliably avoided from slipping by rotating the driven pulley model together with the driving pulley model at the start-up step.

また、第３の発明によれば、立ち上げステップ時において、従動プーリモデルの負荷を擬似的に低減することで、従動プーリモデルの負荷に拘わらず従動プーリモデルのスリップを回避することができる。特に、立ち上げステップ時において、従動プーリモデルの負荷をゼロとすることで、従動プーリモデルのスリップを確実に回避することができる。 Further, according to the third invention, the slip of the driven pulley model can be avoided regardless of the load of the driven pulley model by artificially reducing the load of the driven pulley model at the start-up step. In particular, slipping of the driven pulley model can be reliably avoided by setting the load of the driven pulley model to zero at the start-up step.

更に、第４の発明では、評価対象とする駆動プーリの目標回転数が所定値以上である場合のみ、立ち上げステップ時に模擬条件を用いるようにしている。従って、スリップが生じ得ないような駆動プーリモデルの低速立ち上げ条件においては、立ち上げステップから本来の設計条件を用いることで、ベルト伝達機構の挙動を正確に再現できる。 Furthermore, in the fourth invention, the simulation condition is used at the start-up step only when the target rotational speed of the drive pulley to be evaluated is a predetermined value or more. Therefore, in the low-speed startup condition of the drive pulley model where no slip can occur, the behavior of the belt transmission mechanism can be accurately reproduced by using the original design condition from the startup step.

また、第５の発明では、設計条件の負荷が比較的高い従動プーリモデルについて、この従動プーリモデルがスリップしないように模擬条件を用いている。従って、スリップが生じ得ないような低負荷の従動プーリモデルについては、立ち上げステップから本来の設計条件を用いることで、ベルト伝達機構の挙動を正確に再現できる。 Further, in the fifth invention, for the driven pulley model with a relatively high design condition load, a simulation condition is used so that the driven pulley model does not slip. Therefore, the behavior of the belt transmission mechanism can be accurately reproduced by using the original design conditions from the start-up step for a low-load driven pulley model in which no slip can occur.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

〈評価対象となるベルト伝達機構の構成>
まず、本発明に係るベルト伝達機構の解析方法において、その評価対象となるベルト伝達機構１０の概略構成について説明する。図１に示すように、ベルト伝達機構１０は、エンジン用の補機ベルト伝達機構を構成している。ベルト伝達機構１０は、駆動プーリ１１と複数の従動プーリ１２，１３，１４とが補機駆動ベルト（ベルト）１５によって巻き掛けられて構成されている。 <Configuration of belt transmission mechanism to be evaluated>
First, a schematic configuration of the belt transmission mechanism 10 to be evaluated in the belt transmission mechanism analysis method according to the present invention will be described. As shown in FIG. 1, the belt transmission mechanism 10 constitutes an auxiliary belt transmission mechanism for an engine. The belt transmission mechanism 10 is configured by a drive pulley 11 and a plurality of driven pulleys 12, 13, 14 wound around an auxiliary machine drive belt (belt) 15.

駆動プーリ１１は、Ｖベルトプーリからなるクランクプーリであり、エンジン（図示省略）のクランク軸１１ａ上に回転一体に取り付けられている。なお、この例のエンジンは、直列４気筒のガソリンエンジンである。駆動プーリ１１は、クランク軸１１ａの回転変動をもって、図１に示すように時計回りに回転する。 The drive pulley 11 is a crank pulley composed of a V-belt pulley, and is attached to a crankshaft 11a of an engine (not shown) so as to rotate together. The engine in this example is an inline 4-cylinder gasoline engine. The drive pulley 11 rotates clockwise as shown in FIG. 1 with the rotational fluctuation of the crankshaft 11a.

複数の従動プーリは、テンションプーリ１２とウォータポンププーリ１３とオルタネータプーリ１４とから構成されている。テンションプーリ１２は、補機駆動ベルト１５に内面掛けにて巻き掛けられている。テンションプーリ１２は、オートテンショナ１６の一部を構成している。オートテンショナ１６は、テンションプーリ１２によってベルト張力を自動調整する比例減衰式のオートテンショナを構成している。 The plurality of driven pulleys are composed of a tension pulley 12, a water pump pulley 13, and an alternator pulley 14. The tension pulley 12 is wound around the accessory drive belt 15 by an inner surface. The tension pulley 12 constitutes a part of the auto tensioner 16. The auto tensioner 16 constitutes a proportional damping auto tensioner in which the belt tension is automatically adjusted by the tension pulley 12.

ウォータポンププーリ１３は、補機駆動ベルト１５に外面掛けにて巻き掛けられている。ウォータポンププーリ１３は、冷却水循環用のウォータポンプ（図示省略）の入力軸１３ａ上に回転一体に取り付けられている。オルタネータプーリ１４は、補機駆動ベルト１５に内面掛けにて巻き掛けられている。オルタネータプーリ１４は、オルタネータ（図示省略）の入力軸１４ａ上に回転一体に取り付けられている。また、オルタネータプーリ１４は、駆動プーリ１１の最張り側に配置されている。ベルト伝達機構１０では、このようなオルタネータプーリ１４のレイアウトにより、オルタネータプーリ１４を確実に駆動できる反面、補機駆動ベルト１５におけるスリップやばたつきが生じ易くなっている。 The water pump pulley 13 is wound around the auxiliary machine drive belt 15 by the outer surface. The water pump pulley 13 is integrally mounted on the input shaft 13a of a water pump (not shown) for circulating the cooling water. The alternator pulley 14 is wound around the accessory drive belt 15 by an inner surface. The alternator pulley 14 is rotatably integrated on an input shaft 14a of an alternator (not shown). Further, the alternator pulley 14 is disposed on the outermost side of the drive pulley 11. In the belt transmission mechanism 10, the layout of the alternator pulley 14 can drive the alternator pulley 14 with certainty, but the auxiliary drive belt 15 is likely to slip and flutter.

〈振動解析システムの構成〉
次に、上述のようなベルト伝達機構１０を評価するための振動解析システム２０について説明する。振動解析システム２０は、評価対象となるベルト伝達機構１０の挙動をコンピュータ上でシミュレーションしてベルト伝達機構１０のベルトのばたつき、スリップ等を振動解析モデル上で再現することで、ベルト伝達機構１０の設計を支援するものである。図２に示すように、振動解析システム２０は、入力部２１と演算部２２と出力表示部２３とを備えている。 <Configuration of vibration analysis system>
Next, a vibration analysis system 20 for evaluating the belt transmission mechanism 10 as described above will be described. The vibration analysis system 20 simulates the behavior of the belt transmission mechanism 10 to be evaluated on a computer and reproduces belt flapping, slip, and the like of the belt transmission mechanism 10 on the vibration analysis model. It supports design. As shown in FIG. 2, the vibration analysis system 20 includes an input unit 21, a calculation unit 22, and an output display unit 23.

入力部２１は、評価対象となるベルト伝達機構１０の特性に関する設計条件を開発設計者等がデータとして入力するためのものである。この設計条件としては、上述した駆動プーリ１１、各従動プーリ１２，１３，１４、補機駆動ベルト１５、及びオートテンショナ１６に関する各特性が挙げられる。具体的に、駆動プーリ１１及び各従動プーリ１２，１３，１４に関する設計条件としては、プーリ位置、プーリ径、慣性（イナーシャ）、及び負荷（駆動負荷）等が挙げられる。また、補機駆動ベルト１５に関する設計条件としては、剛性、初期張力、単位重量、摩擦係数等が挙げられる。また、オートテンショナ１６に関する設計条件としては、バネ定数、摩擦トルク、減衰特性等が挙げられる。更に、入力部２１には、駆動プーリ１１の角速度（角速度の変動特性を含む）及び目標回転数が入力可能となっている。これにより、モデル化された駆動プーリを任意の角速度で回転駆動させて目標回転数とすることが可能となっている。加えて、入力部２１には、モデル化された各従動プーリ１２，１３，１４を回転駆動させるための角速度（角速度の変動特性を含む）が模擬条件のデータとして入力可能となっている。この模擬条件の詳細は後述するものとする。 The input unit 21 is used by a development designer or the like to input design conditions regarding characteristics of the belt transmission mechanism 10 to be evaluated as data. Examples of the design conditions include the characteristics relating to the drive pulley 11, the driven pulleys 12, 13, and 14, the accessory drive belt 15, and the auto tensioner 16. Specifically, design conditions regarding the drive pulley 11 and the driven pulleys 12, 13, and 14 include a pulley position, a pulley diameter, inertia (inertia), a load (drive load), and the like. The design conditions for the accessory drive belt 15 include rigidity, initial tension, unit weight, coefficient of friction, and the like. Further, design conditions relating to the auto tensioner 16 include a spring constant, a friction torque, a damping characteristic, and the like. Furthermore, the input unit 21 can input the angular velocity (including the fluctuation characteristics of the angular velocity) and the target rotational speed of the drive pulley 11. As a result, the modeled drive pulley can be driven to rotate at an arbitrary angular velocity to obtain the target rotational speed. In addition, the input unit 21 can input, as simulation condition data, angular velocities (including fluctuation characteristics of angular velocities) for rotationally driving the driven pulleys 12, 13, 14 modeled. Details of the simulation conditions will be described later.

演算部２２は、入力部２１に入力されたデータに基づき振動解析モデルを構築して解析処理を行うものである。演算部２２では、図３に示すような振動解析モデルが構築される。具体的に、演算部２２においては、振動解析モデルによって駆動プーリ１１のモデル（駆動プーリモデル３１）と、テンションプーリ１２のモデル（テンションプーリモデル３２）と、ウォータポンププーリ１３のモデル（ウォータポンププーリモデル３３）と、オルタネータプーリ１４のモデル（オルタネータプーリモデル３４）とが、実際のレイアウト通りに配置され、駆動プーリモデル３１及び各従動プーリモデル３２，３３，３４とが、補機駆動ベルト１５のモデル（ベルトモデル３５）によって巻き掛けられる。駆動プーリモデル３１及び各従動プーリモデル３２，３３，３４は、剛体としてモデル化されており、慣性モーメントと質量要素とが定義付けられている。また、各従動プーリモデル３２，３３，３４には、連結する補機の駆動負荷が付与される。更に、ベルトモデル３５は、例えば図４に示すように、はり要素３５ａと質量要素３５ｂとが交互に配列されながら連結されてモデル化されている。また、はり要素３５ａには、引張り剛性と曲げ剛性とが定義付けられている。駆動プーリモデル３１及び各従動プーリモデル３２，３３，３４と、ベルトモデル３５とは接触定義されており、接触荷重から摩擦力が計算可能となっている。 The calculation unit 22 builds a vibration analysis model based on the data input to the input unit 21 and performs analysis processing. In the calculation unit 22, a vibration analysis model as shown in FIG. 3 is constructed. Specifically, in the calculation unit 22, the model of the drive pulley 11 (drive pulley model 31), the model of the tension pulley 12 (tension pulley model 32), and the model of the water pump pulley 13 (water pump pulley) are analyzed based on the vibration analysis model. The model 33) and the model of the alternator pulley 14 (alternator pulley model 34) are arranged in accordance with the actual layout, and the drive pulley model 31 and each of the driven pulley models 32, 33, 34 are arranged on the auxiliary drive belt 15. Wound by a model (belt model 35). The driving pulley model 31 and the driven pulley models 32, 33, and 34 are modeled as rigid bodies, and an inertia moment and a mass element are defined. Further, each driven pulley model 32, 33, 34 is given a driving load of the auxiliary machine to be connected. Further, as shown in FIG. 4, for example, the belt model 35 is modeled by connecting beam elements 35a and mass elements 35b while being alternately arranged. The beam element 35a is defined with tensile rigidity and bending rigidity. The drive pulley model 31 and each driven pulley model 32, 33, 34 and the belt model 35 are defined to be in contact with each other, and the frictional force can be calculated from the contact load.

出力表示部２３は、演算部２２で行った振動解析に関する情報が出力表示されるものである。つまり、開発設計者等は、出力表示部２３に表示された情報に基づき、ベルト伝達機構の挙動を評価する。出力表示部２３に出力されるデータとしては、駆動プーリ１１及び各従動プーリ１２，１３，１４における荷重、角速度、スリップ率等や、レイアウトの固有振動数、補機駆動ベルト１５の張力及びばたつき、オートテンショナ１６の変位、揺動特性等が挙げられる。 The output display unit 23 outputs and displays information related to vibration analysis performed by the calculation unit 22. That is, the development designer or the like evaluates the behavior of the belt transmission mechanism based on the information displayed on the output display unit 23. The data output to the output display unit 23 includes loads, angular velocities, slip ratios, etc. in the drive pulley 11 and the driven pulleys 12, 13, 14, the natural frequency of the layout, the tension and fluttering of the auxiliary drive belt 15, Examples include the displacement and swing characteristics of the auto tensioner 16.

−ベルト伝達機構の解析方法−
次に、上記振動解析システム２０を用いたベルト伝達機構の解析方法について図５を参照しながら説明する。まず、ステップＳ１においては、開発設計者等が入力部２１に必要なデータを入力する入力ステップが行われる。具体的に、ステップＳ１では、評価対象となるベルト伝達機構１０について、上述した設計条件がデータとして入力される。また、この際には、後述する立ち上げステップにおいて、上記駆動プーリモデル３１を回転駆動させるための角速度ω１と、この駆動プーリモデル３１の所望の回転数で保持させるための目標回転数ｎ１とが入力される。 -Analysis method of belt transmission mechanism-
Next, a belt transmission mechanism analysis method using the vibration analysis system 20 will be described with reference to FIG. First, in step S1, an input step in which a development designer or the like inputs necessary data to the input unit 21 is performed. Specifically, in step S1, the design conditions described above are input as data for the belt transmission mechanism 10 to be evaluated. At this time, an angular velocity ω1 for rotationally driving the drive pulley model 31 and a target rotational speed n1 for holding the drive pulley model 31 at a desired rotational speed are set in a startup step described later. Entered.

更に、ステップＳ１では、後述する立ち上げステップにおいて、ベルトモデル３５に対する各従動プーリモデル３２，３３，３４のスリップを回避するための模擬条件がデータとして入力部２１に入力される。この模擬条件としては、立ち上げステップ時において、駆動プーリモデル３１と同調するように各従動プーリモデル３２，３３，３４を回転駆動させるための角速度ω２，ω３，ω４が、各従動プーリモデル３２，３３，３４についてそれぞれ入力される。具体的には、例えば駆動プーリ１１のプーリ半径がｒ１，上記立ち上げステップで駆動プーリモデル３１を回転駆動させるための角速度がω１、テンションプーリ１２のプーリ半径がｒ２である場合、テンションプーリモデル３２を回転駆動させるための角速度ω２は、ω２＝（ｒ１／ｒ２）×ω１の式より算出され、このω２が模擬条件として入力部２１に入力される。同様に、ウォータポンププーリ１３のプーリ半径がｒ３である場合、ウォータポンププーリモデル３３を回転駆動させるための角速度ω３は、ω３＝（ｒ１／ｒ３）×ω１の式より算出され、このω３が模擬条件として入力部２１に入力される。更に、オルタネータプーリ１４のプーリ半径がｒ４である場合、オルタネータプーリモデル３４を回転駆動させるための角速度ω４が、ω４＝（ｒ１／ｒ４）×ω１の式より算出され、このω４が模擬条件として入力部２１に入力される。 Further, in step S1, simulation conditions for avoiding slippage of each driven pulley model 32, 33, 34 with respect to the belt model 35 are input to the input unit 21 as data in a startup step described later. As the simulation condition, the angular speeds ω2, ω3, and ω4 for rotationally driving the driven pulley models 32, 33, and 34 so as to synchronize with the driving pulley model 31 at the start-up step are the following. 33 and 34 are respectively input. Specifically, for example, when the pulley radius of the drive pulley 11 is r1, the angular velocity for rotationally driving the drive pulley model 31 in the above starting step is ω1, and the pulley radius of the tension pulley 12 is r2, the tension pulley model 32 The angular velocity ω2 for rotationally driving is calculated from the equation ω2 = (r1 / r2) × ω1, and this ω2 is input to the input unit 21 as a simulation condition. Similarly, when the pulley radius of the water pump pulley 13 is r3, the angular velocity ω3 for rotationally driving the water pump pulley model 33 is calculated from the equation ω3 = (r1 / r3) × ω1, and this ω3 is simulated. It is input to the input unit 21 as a condition. Furthermore, when the pulley radius of the alternator pulley 14 is r4, the angular velocity ω4 for rotationally driving the alternator pulley model 34 is calculated from the equation ω4 = (r1 / r4) × ω1, and this ω4 is input as a simulation condition. Input to the unit 21.

ステップＳ１において、全てのデータが入力部２１に入力されると、演算部２２は、評価対象となるベルト伝達機構１０の挙動を上述した振動解析モデルによって解析する。具体的に、まず、ステップＳ２では、駆動プーリモデル３１を静止状態とさせながら、各モデルを静的な釣り合い式によって関連づけてこの際の各特性を算出する。ステップＳ２の後には、駆動プーリモデル３１を回転駆動させてその回転数を目標回転数とする立ち上げステップ（ステップＳ３〜ステップＳ８）が行われる。 In step S1, when all the data is input to the input unit 21, the calculation unit 22 analyzes the behavior of the belt transmission mechanism 10 to be evaluated using the vibration analysis model described above. Specifically, first, in step S2, the respective characteristics are calculated by associating each model with a static balance equation while keeping the driving pulley model 31 stationary. After step S2, a start-up step (steps S3 to S8) is performed in which the drive pulley model 31 is driven to rotate and its rotation speed is set as the target rotation speed.

具体的に、この立ち上げステップでは、まずステップＳ３において駆動プーリモデル３１に上述した角速度ω１が付与される。ここで、ステップＳ４において、入力部２１に入力された目標回転数ｎ１が所定の判定値（例えば６０００ｒｐｍ）以上であるか否かの判定が行われる。従って、例えば入力部２１に入力された目標回転数が６０００ｒｐｍである場合には、目標回転数ｎ１が判定値以上となるのでステップＳ５へ移行する。 Specifically, in the start-up step, first, the angular velocity ω1 described above is applied to the drive pulley model 31 in step S3. Here, in step S4, it is determined whether or not the target rotational speed n1 input to the input unit 21 is equal to or greater than a predetermined determination value (for example, 6000 rpm). Therefore, for example, when the target rotational speed input to the input unit 21 is 6000 rpm, the target rotational speed n1 is equal to or greater than the determination value, and the process proceeds to step S5.

ステップＳ５では、駆動プーリモデル３１が回転駆動されて振動解析モデルの立ち上がり時の解析処理が行われる。具体的に、ステップＳ５では、静止状態であった駆動プーリモデル３１が図６に示すように回転駆動される。このため、図７に示すように、駆動プーリモデル３１の回転数（図７の実線Ｌ１）が徐々に増大していく。ここで、ステップＳ５では、各従動プーリモデル３２，３３，３４に上述した角速度ω２，ω３，ω４がそれぞれ入力される。このため、駆動プーリモデル３１の立ち上がり時には、図６に示すように、駆動プーリモデル３１に同調するように各従動プーリモデル３２，３３，３４もそれぞれ回転駆動され、各従動プーリモデル３２，３３，３４の回転数（図７の破線Ｍ１）も徐々に増大していく。尚、図７では、従動プーリモデルのうちオルタネータプーリモデル３４の回転数のみを代表して、破線Ｍ１として示している。 In step S5, the drive pulley model 31 is rotationally driven, and analysis processing at the time of rising of the vibration analysis model is performed. Specifically, in step S5, the drive pulley model 31 that has been in a stationary state is rotationally driven as shown in FIG. For this reason, as shown in FIG. 7, the rotational speed of the drive pulley model 31 (solid line L1 in FIG. 7) gradually increases. In step S5, the angular velocities ω2, ω3, and ω4 described above are input to the driven pulley models 32, 33, and 34, respectively. Therefore, when the drive pulley model 31 rises, as shown in FIG. 6, the driven pulley models 32, 33, and 34 are also driven to rotate in synchronization with the drive pulley model 31, and the driven pulley models 32, 33, The number of rotations 34 (broken line M1 in FIG. 7) also gradually increases. In FIG. 7, only the rotation speed of the alternator pulley model 34 of the driven pulley model is represented as a broken line M1.

以上のようにして、駆動プーリモデル３１の立ち上がり時には、駆動プーリモデル３１の周速度（即ち、駆動プーリモデルの角速度とプーリ半径の積）と、各従動プーリモデル３２，３３，３４の周速度（即ち、従動プーリモデルの角速度とプーリ半径の積）とが略一致することになる。これにより、駆動プーリモデル３１によって回転されるベルトモデル３５の送り速度と、各従動プーリモデル３２，３３，３４の角速度とが等しくなる。その結果、駆動プーリモデル３１の立ち上がり時においては、従来の方法では図１０に示すように従動プーリモデルがベルトモデルに対してスリップしていたのに対し、本発明に係る方法では図８に示すように各従動プーリモデル３２，３３，３４のスリップが回避される。尚、図８では、各従動プーリモデルのうちオルタネータプーリモデル３４のスリップ率のみを代表して表している。以上のようにして、図７に示すように、駆動プーリモデル３１が目標回転数に至る時間ｔａの時点において、各従動プーリモデル３２，３３，３４の回転数が定常状態に達することになる。 As described above, when the drive pulley model 31 starts up, the peripheral speed of the drive pulley model 31 (that is, the product of the angular speed and the pulley radius of the drive pulley model) and the peripheral speeds of the driven pulley models 32, 33, and 34 ( In other words, the angular velocity of the driven pulley model and the product of the pulley radius substantially match. As a result, the feed speed of the belt model 35 rotated by the drive pulley model 31 is equal to the angular speed of each driven pulley model 32, 33, 34. As a result, when the driving pulley model 31 rises, the driven pulley model slips with respect to the belt model as shown in FIG. 10 in the conventional method, whereas in the method according to the present invention, as shown in FIG. Thus, slip of each driven pulley model 32, 33, 34 is avoided. In FIG. 8, only the slip rate of the alternator pulley model 34 among the driven pulley models is shown as a representative. As described above, as shown in FIG. 7, at the time ta when the drive pulley model 31 reaches the target rotation speed, the rotation speeds of the driven pulley models 32, 33, and 34 reach a steady state.

以上のような模擬条件を用いた解析処理は、ステップＳ６において駆動プーリモデル３１の回転数が目標回転数に至るまで継続して行われる。一方、ステップＳ６で駆動プーリモデル３１の回転数が目標回転数になったと判定されると、立ち上げステップが終了し、次の評価ステップ（ステップＳ９〜ステップＳ１０）へ移行する。 The analysis process using the simulation conditions as described above is continuously performed until the rotational speed of the drive pulley model 31 reaches the target rotational speed in step S6. On the other hand, if it is determined in step S6 that the rotational speed of the drive pulley model 31 has reached the target rotational speed, the start-up step ends, and the process proceeds to the next evaluation step (steps S9 to S10).

評価ステップでは、まずステップＳ９で駆動プーリモデル３１の回転数が目標回転数で保たれた状態となる。ここで、ステップＳ９では、上記模擬条件に代わって本来のベルト伝達機構１０の設計条件を用いて解析処理が行われる。つまり、ステップＳ９では、各従動プーリモデル３２，３３，３４に付与されていた角速度ω２，ω３，ω４がゼロとなり、各従動プーリモデル３２，３３，３４がベルトモデル３５に従動しながら定常の回転数で回転することになる。ステップＳ１０では、このような状態のベルト伝達機構１０の挙動に関する情報が、上述した出力表示部２３に出力表示される。開発設計者等は、このようにして出力表示部２３に表示された情報に基づき、ベルト伝達機構１０の挙動を評価する。 In the evaluation step, first, in step S9, the rotational speed of the drive pulley model 31 is maintained at the target rotational speed. Here, in step S9, an analysis process is performed using the original design conditions of the belt transmission mechanism 10 instead of the simulation conditions. That is, in step S9, the angular velocities ω2, ω3, and ω4 applied to the driven pulley models 32, 33, and 34 become zero, and the driven pulley models 32, 33, and 34 follow the belt model 35 to perform steady rotation. Rotate by number. In step S10, information regarding the behavior of the belt transmission mechanism 10 in such a state is output and displayed on the output display unit 23 described above. The development designer or the like evaluates the behavior of the belt transmission mechanism 10 based on the information displayed on the output display unit 23 in this way.

一方、上述したステップＳ４において、入力部２１に入力された目標回転数が所定の判定値（例えば６０００ｒｐｍ）よりも小さい値（例えば１０００ｒｐｍ）である場合、ステップＳ７へ移行する。ステップＳ７では、上述したステップＳ５と同様、駆動プーリモデル３１が目標回転数まで回転駆動されるが、この際には上述した模擬条件が用いられず、本来の設計条件が用いられて解析処理が行われる。つまり、ステップＳ７においては、各従動プーリモデル３２，３３，３４に角速度ω２，ω３，ω４が付与されないので、駆動プーリモデル３１の立ち上がり時には、各従動プーリモデル３２，３３，３４がベルトモデル３５に従動しながら回転することになる。しかしながら、ステップＳ７では、駆動プーリモデル３１の目標回転数を６０００ｒｐｍとした場合と比較して、駆動プーリモデル３１の回転数（図７の実線Ｌ２）の上昇勾配が小さいため、各従動プーリモデル３２，３３，３４がベルトモデル３５に対してスリップしてしまうことがない。従って、ステップＳ７においても、駆動プーリモデル３１が目標回転数に至る時間ｔａの時点において、各従動プーリモデル３２，３３，３４の回転数（図７の破線Ｍ２）が定常状態に達することになる。尚、図７では、従動プーリモデルのうちオルタネータプーリモデル３４の回転数のみを代表して、破線Ｍ２として示している。 On the other hand, in step S4 mentioned above, when the target rotation speed input into the input part 21 is a value (for example, 1000 rpm) smaller than a predetermined determination value (for example, 6000 rpm), it transfers to step S7. In step S7, as in step S5 described above, the drive pulley model 31 is rotationally driven to the target rotational speed. At this time, the simulation conditions described above are not used, and the original design conditions are used to perform analysis processing. Done. That is, in step S 7, the angular speeds ω 2, ω 3, and ω 4 are not applied to the driven pulley models 32, 33, and 34. It will rotate while following. However, in step S7, since the rising gradient of the rotation speed of the drive pulley model 31 (solid line L2 in FIG. 7) is smaller than when the target rotation speed of the drive pulley model 31 is 6000 rpm, each driven pulley model 32 , 33 and 34 do not slip with respect to the belt model 35. Therefore, also in step S7, at the time ta when the drive pulley model 31 reaches the target rotational speed, the rotational speeds of the driven pulley models 32, 33, and 34 (broken line M2 in FIG. 7) reach a steady state. . In FIG. 7, only the rotation speed of the alternator pulley model 34 in the driven pulley model is shown as a broken line M2.

以上のようにして、ステップＳ８で駆動プーリモデル３１が目標回転数に至ったと判定されると、ステップＳ９へ移行し、上述と同様の評価ステップが行われる。つまり、ステップＳ８からステップＳ９へ移行する場合には、ステップＳ７と同様の設計条件を継続して用いながら解析処理が行われ、ステップＳ１０においてベルト伝達機構１０の挙動が評価される。 As described above, when it is determined in step S8 that the drive pulley model 31 has reached the target rotational speed, the process proceeds to step S9, and the same evaluation step as described above is performed. That is, when the process proceeds from step S8 to step S9, an analysis process is performed while continuously using the same design conditions as in step S7, and the behavior of the belt transmission mechanism 10 is evaluated in step S10.

−実施形態の効果−
上記実施形態では、駆動プーリモデル３１を目標回転数とするまでの立ち上げステップ時において、各従動プーリモデル３２，３３，３４の周速度を駆動プーリモデル３１の周速度に近づけるように、各従動プーリモデル３２，３３，３４に角速度を付与するようにしている。このため、ベルトモデル３５に対して各従動プーリモデル３２，３３，３４がスリップしてしまうことを回避できるので、各従動プーリモデル３２，３３，３４を速やかに定常状態とすることができる。その結果、例えば図７に示す本発明に係る方法では、図９に示す従来の方法と異なり、駆動プーリモデル３１が目標回転数に至る時間ｔａの時点から各従動プーリモデル３２，３３，３４を定常状態で回転させることができる。従って、本発明に係る方法では、従来の方法と異なり、時間ｔａから時間ｔｂまでの間に余分な処理時間を費やすことがない。よって、上記実施形態によれば、振動解析システム２０を用いてベルト伝達機構１０の挙動を迅速に評価することができる。 -Effect of the embodiment-
In the above embodiment, the driven pulley models 31 are driven so that the peripheral speeds of the driven pulley models 32, 33, and 34 are close to the peripheral speed of the drive pulley model 31 at the start-up step until the drive pulley model 31 reaches the target rotational speed. An angular velocity is applied to the pulley models 32, 33, and 34. For this reason, since it can avoid that each driven pulley model 32,33,34 slips with respect to the belt model 35, each driven pulley model 32,33,34 can be made into a steady state rapidly. As a result, for example, in the method according to the present invention shown in FIG. 7, unlike the conventional method shown in FIG. 9, each driven pulley model 32, 33, 34 is changed from the time ta when the drive pulley model 31 reaches the target rotational speed. It can be rotated in a steady state. Therefore, unlike the conventional method, the method according to the present invention does not spend extra processing time from time ta to time tb. Therefore, according to the embodiment, the behavior of the belt transmission mechanism 10 can be quickly evaluated using the vibration analysis system 20.

また、上記実施形態では、評価対象とする駆動プーリ１１の目標回転数が所定値以上である場合のみ、立ち上げステップ時に上記模擬条件を用いるようにしている。従って、スリップが生じ得ないような駆動プーリモデル３１の低速立ち上げ条件においては、立ち上げステップから本来の設計条件を用いることで、ベルト伝達機構１０の挙動をより正確に再現することができる。 Moreover, in the said embodiment, only when the target rotation speed of the drive pulley 11 made into evaluation object is more than predetermined value, the said simulation conditions are used at the starting step. Therefore, in the low speed startup condition of the drive pulley model 31 where no slip can occur, the behavior of the belt transmission mechanism 10 can be more accurately reproduced by using the original design condition from the startup step.

〈実施形態の変形例〉
上述した実施形態に係るベルト伝達機構の解析方法については、以下のような変形例を採用するようにしても良い。 <Modification of Embodiment>
About the analysis method of the belt transmission mechanism which concerns on embodiment mentioned above, you may make it employ | adopt the following modifications.

−変形例１−
上述したステップＳ５において、各従動プーリモデル３２，３３，３４の負荷（駆動負荷）をゼロとする模擬条件を用いるようにしても良い。つまり、本来のベルト伝達機構１０の設計条件では各従動プーリモデル３２，３３，３４に所定の負荷が作用することになるが、この模擬条件を用いると、駆動プーリモデル３１の立ち上げ時に各従動プーリモデル３２，３３，３４を無負荷状態とすることができる。従って、この変形例１のステップＳ５においては、各従動プーリモデル３２，３３，３４がベルトモデル３５に完全に従動することになるので、上記実施形態と同様に、各従動プーリモデル３２，３３，３４のスリップを回避することができる。その結果、この変形例１においても、立ち上げステップで各従動プーリモデル３２，３３，３４を速やかに定常状態とすることができ、ベルト伝達機構１０の解析／評価に要する時間を短縮化できる。 -Modification 1-
In step S5 described above, a simulation condition in which the load (drive load) of each driven pulley model 32, 33, 34 is zero may be used. That is, a predetermined load acts on each driven pulley model 32, 33, 34 under the original design conditions of the belt transmission mechanism 10, but using this simulation condition, each driven pulley model 31 is started up. The pulley models 32, 33, and 34 can be in a no-load state. Accordingly, in step S5 of the first modification, each driven pulley model 32, 33, 34 is completely driven by the belt model 35. Therefore, as in the above embodiment, each driven pulley model 32, 33, 34 slips can be avoided. As a result, also in this modification 1, each driven pulley model 32, 33, 34 can be quickly brought into a steady state at the start-up step, and the time required for the analysis / evaluation of the belt transmission mechanism 10 can be shortened.

また、このような場合には、従動プーリモデル３２，３３，３４の負荷を必ずしもゼロとしなくても良く、この従動プーリモデル３２，３３，３４の負荷を設計条件での各従動プーリ１２，１３，１４の負荷よりも小さくする模擬条件を用いるようにしても良い。この場合にも、立ち上げステップでは、各従動プーリモデル３２，３３，３４がベルトモデル３５に対してスリップし難くなるため、各従動プーリモデル３２，３３，３４の回転数を従来の方法よりも速やかに定常状態とすることができる。 In such a case, the load of the driven pulley models 32, 33, 34 may not necessarily be zero, and the load of the driven pulley models 32, 33, 34 may be set to the driven pulleys 12, 13 under design conditions. , 14 may be used as a simulation condition. Also in this case, in the start-up step, each driven pulley model 32, 33, 34 is less likely to slip with respect to the belt model 35. Therefore, the rotational speed of each driven pulley model 32, 33, 34 is set higher than that of the conventional method. A steady state can be quickly established.

−変形例２−
上述した実施形態及び変形例１のステップＳ５においては、必ずしも全ての従動プーリモデル３２，３３，３４について模擬条件を用いなくても良く、スリップがし易い従動プーリのみに模擬条件を用いても良い。具体的に、複数の従動プーリモデル３２，３３，３４のうち、設計条件の負荷が所定値以上となるものについてのみ、模擬条件を用いるようにしても良い。例えば上記実施形態においては、設計条件としての負荷が比較的高いオルタネータプーリモデル３４についてのみ、立ち上げステップで所定の角速度を付与するようにし、それ以外の従動プーリモデル３２，３３には角速度を付与しないようにする。この場合、最もスリップがし易いオルタネータプーリモデル３４について、そのスリップを確実に防止することができる。一方、それ以外の従動プーリモデル３２，３３については、立ち上げステップ時から本来の設計条件が用いられるので、ベルト伝達機構１０の挙動を正確に再現することができる。 -Modification 2-
In step S5 of the above-described embodiment and modification 1, it is not always necessary to use simulation conditions for all driven pulley models 32, 33, and 34, and simulation conditions may be used only for driven pulleys that are likely to slip. . Specifically, the simulation condition may be used only for a plurality of driven pulley models 32, 33, and 34 whose design condition load is a predetermined value or more. For example, in the above-described embodiment, only the alternator pulley model 34 with a relatively high load as a design condition is given a predetermined angular velocity at the start-up step, and angular velocity is given to the other driven pulley models 32 and 33. Do not. In this case, it is possible to reliably prevent the slip of the alternator pulley model 34 that is most likely to slip. On the other hand, for the other driven pulley models 32 and 33, the original design conditions are used from the start-up step, so that the behavior of the belt transmission mechanism 10 can be accurately reproduced.

同様に、上記変形例１の例においても、比較的負荷の高いオルタネータプーリモデル３４についてのみ、その負荷をゼロ又は設計条件よりも小さくする模擬条件を用いても良い。また、複数の従動プーリモデル３２，３３，３４のうち、最も負荷の高い従動プーリモデル３４を演算部２２等で自動的に選別し、選別された従動プーリモデル３４についてのみ模擬条件を用いるようにしても良い。 Similarly, in the example of the first modification, only the alternator pulley model 34 having a relatively high load may use a simulation condition in which the load is zero or smaller than the design condition. Further, among the plurality of driven pulley models 32, 33, 34, the driven pulley model 34 having the highest load is automatically selected by the calculation unit 22 or the like, and the simulation condition is used only for the selected driven pulley model 34. May be.

《その他の実施形態》
上述した各実施形態については、以下のような方法を採用しても良い。 << Other Embodiments >>
About each embodiment mentioned above, you may employ | adopt the following methods.

上述した各実施形態の模擬条件は、必ずしも入力部２１に入力されるものでなくても良く、例えば入力部２１に入力された設計条件に基づいて演算部２２等で自動的に算出されるものであっても良い。具体的には、例えば駆動プーリ１１のプーリ半径と角速度、及び各従動プーリモデル３２，３３，３４のプーリ半径から、各従動プーリモデル３２，３３，３４に付与するべき角速度を自動的に算出し、立ち上げステップにおいて、自動的に算出された角速度を各従動プーリモデル３２，３３，３４に付与するようにしても良い。 The simulation condition of each embodiment described above does not necessarily have to be input to the input unit 21, and is automatically calculated by the calculation unit 22 or the like based on the design condition input to the input unit 21, for example. It may be. Specifically, for example, the angular velocity to be applied to each driven pulley model 32, 33, 34 is automatically calculated from the pulley radius and angular velocity of the driving pulley 11 and the pulley radius of each driven pulley model 32, 33, 34. In the startup step, the automatically calculated angular velocity may be applied to each driven pulley model 32, 33, 34.

また、立ち上げステップにおいて、上述した各実施形態と異なる模擬条件を用いるようにしても良い。つまり、このような模擬条件は、従動プーリモデル３２，３３，３４の周速度を駆動プーリモデル３１の周速度に近づけるためのものであって、且つベルトモデル３５に対する各従動プーリモデル３２，３３，３４のスリップを回避する効果を奏するものであれば、如何なるものであっても良い。具体的には、立ち上げステップ時において、例えばベルトモデル３５に関する摩擦係数を設計条件よりも大きくする模擬条件を用いることで、各従動プーリモデル３２，３３，３４のスリップを回避するようにしても良い。 Further, in the start-up step, simulation conditions different from the above-described embodiments may be used. That is, such a simulation condition is for bringing the peripheral speed of the driven pulley models 32, 33, 34 close to the peripheral speed of the drive pulley model 31, and each driven pulley model 32, 33, Any device may be used as long as it has an effect of avoiding the 34 slip. Specifically, at the start-up step, for example, a slip condition of each driven pulley model 32, 33, 34 may be avoided by using a simulation condition that makes the friction coefficient related to the belt model 35 larger than the design condition. good.

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。 In addition, the above embodiment is an essentially preferable illustration, Comprising: It does not intend restrict | limiting the range of this invention, its application thing, or its use.

以上説明したように、本発明は、ベルト伝達機構の挙動をコンピュータ上の振動解析モデルを用いて評価するベルト伝達機構の解析方法に関して有用である。 As described above, the present invention is useful for a belt transmission mechanism analysis method for evaluating the behavior of a belt transmission mechanism using a vibration analysis model on a computer.

実施形態に係るベルト伝達機構の解析方法について、評価対象となるベルト伝達機構の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the belt transmission mechanism used as evaluation object about the analysis method of the belt transmission mechanism which concerns on embodiment. 振動解析システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of a vibration analysis system. ベルト伝達機構の振動解析モデルを示す図である。It is a figure which shows the vibration analysis model of a belt transmission mechanism. 振動解析モデルにおけるベルトモデルの概念図である。It is a conceptual diagram of the belt model in a vibration analysis model. ベルト伝達機構の解析方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the analysis method of a belt transmission mechanism. 立ち上げステップ時の振動解析モデルの挙動を模式的に表した図である。It is the figure which represented typically the behavior of the vibration analysis model at the time of a starting step. 実施形態に係るベルト伝達機構の解析方法において、駆動プーリモデル及び従動プーリモデルの回転数の経時変化を表したグラフである。6 is a graph showing changes over time in the rotational speeds of a drive pulley model and a driven pulley model in the belt transmission mechanism analysis method according to the embodiment. 実施形態に係るベルト伝達機構の解析方法において、従動プーリモデルのスリップ率の経時変化を表したグラフである。6 is a graph showing a change over time in a slip ratio of a driven pulley model in the belt transmission mechanism analysis method according to the embodiment. 従来例のベルト伝達機構の解析方法において、駆動プーリモデル及び従動プーリモデルの回転数の経時変化を表したグラフである。It is the graph showing the time-dependent change of the rotation speed of a drive pulley model and a driven pulley model in the analysis method of the belt transmission mechanism of a prior art example. 従来例のベルト伝達機構の解析方法において、従動プーリモデルのスリップ率の経時変化を表したグラフである。6 is a graph showing a change over time in a slip ratio of a driven pulley model in a conventional belt transmission mechanism analysis method.

Explanation of symbols

１０ベルト伝達機構
１１駆動プーリ
１２テンションプーリ（従動プーリ）
１３ウォータポンププーリ（従動プーリ）
１４オルタネータプーリ（従動プーリ）
１５補機駆動ベルト（ベルト）
２０振動解析システム
２１入力部
２２演算部
２３出力表示部
３１駆動プーリモデル
３２テンションプーリモデル（従動プーリモデル）
３３ウォータポンププーリモデル（従動プーリモデル）
３４オルタネータプーリモデル（従動プーリモデル）
３５ベルトモデル 10 Belt transmission mechanism 11 Drive pulley 12 Tension pulley (driven pulley)
13 Water pump pulley (driven pulley)
14 Alternator pulley (driven pulley)
15 Auxiliary drive belt (belt)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 Vibration analysis system 21 Input part 22 Calculation part 23 Output display part 31 Drive pulley model 32 Tension pulley model (driven pulley model)
33 Water pump pulley model (driven pulley model)
34 Alternator pulley model (driven pulley model)
35 Belt model

Claims

A belt transmission mechanism analysis method for evaluating the behavior of a belt transmission mechanism that transmits power by driving a belt between a driving pulley and a driven pulley using a vibration analysis model on a computer,
An input step for inputting design conditions relating to characteristics of the belt transmission mechanism to be evaluated to the computer;
A step of starting the rotational speed of the driven pulley model using the simulated conditions for bringing the peripheral speed of the driven pulley model closer to the peripheral speed of the driving pulley model and setting the rotational speed to the target rotational speed;
An analysis method for a belt transmission mechanism, comprising: an evaluation step for evaluating the behavior of the belt transmission mechanism while maintaining the rotational speed of the drive pulley model at a target rotational speed while using the design conditions.

In claim 1,
In the start-up step, an analysis method for a belt transmission mechanism is used, in which a simulation condition for rotationally driving the driven pulley model so as to synchronize with the driving pulley model is used.

In claim 1,
In the start-up step, a belt transmission characterized by using a simulation condition for making the load of the driven pulley model zero or a simulation condition for making the load of the driven pulley model smaller than the load of the driven pulley under the design conditions. Mechanism analysis method.

In any one of Claims 1 thru | or 3,
In the input step, the target rotational speed of the drive pulley can be arbitrarily input to the computer,
In the start-up step, when the target rotational speed is equal to or greater than a predetermined value, the drive pulley model is rotationally driven using the simulated condition, while when the target rotational speed is smaller than the predetermined value, the design condition is An analysis method for a belt transmission mechanism, wherein a drive pulley model is driven to rotate.

In any one of Claims 1 thru | or 4,
The belt transmission mechanism having a plurality of driven pulleys is the object of evaluation,
In the start-up step, a belt transmission characterized in that a simulated condition is used to bring the peripheral speed of the driven pulley model of the plurality of driven pulleys whose design condition load is a predetermined value or more close to the peripheral speed of the driving pulley model. Mechanism analysis method.