JP5313703B2 - エンコーダ付駆動伝達用ベルト及びその製造方法、並びに、回転検出システム - Google Patents
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Description
本発明は、エンドレスの駆動伝達用ベルトに関し、更に詳しくは、自動車用エンジンのオルタネータ、ウォーターポンプ或いはエアコン等の補機への駆動伝達用ベルト、その他の産業機械等における駆動伝達ベルトであって、ベルトの伸びを含む回転検出が可能なエンコーダ付駆動伝達用ベルトおよびその製造方法、並びに回転検出システムに関する。
自動車用エンジンにおいては、オルタネータ、ウォーターポンプ或いはエアコン等の所謂補機に駆動伝達する為に、エンジンのクランクプーリからこれら補機側プーリにエンドレスの駆動伝達用ベルトが巻掛けられ、このベルトを介して補機に対する駆動伝達がなされる。これら補機からの負荷は、自動車の走行性及び燃費に影響を及ぼすことになる為、エンジンのトルク制御の最適設計を行う上で、補機による負荷の検出が重要となる。このような負荷は、補機の駆動時における一次的なベルトの伸びとなって表れる。また、長時間の駆動によってベルトに疲労が蓄積される結果ベルトが伸び、補機に対する正常な駆動伝達がなされなくなるばかりか、疲労が蓄積される結果ベルトが伸びてしまうこともある。
このような観点から、特許文献１では、オルタネータ等の自動車補機に駆動伝達する駆動伝達用ベルトの張力を一定に保つ為のオートテンショナーに、ホール素子及び磁石部材からなるセンサを設け、オートテンショナーのアクチュエータの回転角度を検出することにより、ベルトの状態（伸び状態）が正常か異常かを判断するようにしている。また、特許文献２及び特許文献３には、補機に対する駆動伝達ベルトではないが、エンジンのクランク軸からカム軸に駆動伝達するタイミングチェーンやタイミングベルトの伸び等によるクランク角とカム角の位相差を検出することにより、吸気弁及び排気弁の正常な開閉制御を行うことが開示されている。
更に、特許文献４及び特許文献５には、コンベアベルトにゴム磁石を埋設し、或いはコンベアベルトの表面にシート状のゴム磁石を貼付け、コンベアベルトに接近して設置された磁気センサによってゴム磁石の移動に伴う磁気変化を検出し、これによってコンベアベルトの伸びを検出することが開示されている。
ところで、特許文献１に開示された先行技術は、補機駆動用ベルトの伸びを直接検出するものではないから、補機による負荷がかかった時にその都度生じる一時的なベルトの伸びからエンジンのトルク制御の最適化につなげることは望めるものではない。また、特許文献２及び特許文献３に開示された先行技術は、いずれも、タイミングチェーン或いはタイミングベルトの伸びに基づくクランク角とカム角の位相差を検出するものであるが、これら検出角の検出対象媒体（信号発信媒体）が何であるかの記載はない。ましてや、補機による負荷を考慮してエンジンのトルク制御を図ることを意図するものではない。
更に、特許文献４及び５に開示された先行技術は、コンベアベルトの伸び検出を、コンベアベルトに埋設又は貼付けられたゴム磁石の磁気変化を検出することにより直接行うものであるが、ベルトの回転速度が早く、また、多くのプーリによる屈曲を伴うような過酷な環境下で駆動される駆動伝達用ベルトに、即、適用し得る保証があるとは言えなかった。更に、ゴム磁石をコンベアベルト内に埋設或いはシート状ゴム磁石をコンベアベルトの表面に貼付けるとあるが、どのように埋設或いは貼付けるのかの記載はない。しかも、複数のゴム磁石を埋設或いは貼付ける際に、これらゴム磁石同士の正確な間隔設定が非常に困難であることも予想され、従って、これを高速回転する駆動伝達用ベルトに適用した場合、ベルトの伸び検出精度の信頼性が得られない懸念があった。
本発明は、上記の実情に鑑みなされたもので、簡単な構成でありながら、駆動伝達用ベルトとしての適性を備え、且つベルトの伸びを含む回転検出情報を精度良く発信することができるエンコーダ付駆動伝達用ベルトとその製造方法、並びにこのエンコーダ付駆動伝達用ベルトを用いて構成される回転検出システムを提供することを目的としている。
第一の発明に係るエンコーダ付駆動伝達用ベルトは、自動車用エンジンの補機への駆動伝達用ベルトのベルト層構造体の一部に、長手方向に沿った帯状の磁性ゴム層を含み、該磁性ゴム層の表面は、ベルト層構造体の長手方向に沿ってＮ極及びＳ極が交互に配列する多極着磁面とされ、前記ベルト層構造体の長手方向に沿って複数設けられて当該多極着磁面が発する磁気を検出する磁気センサが、前記補機によって前記ベルト層構造体に負荷される負荷荷重を算出するための検出信号を出力し得るよう構成されていることを特徴とする。
本発明のエンコーダ付駆動伝達用ベルトにおいて、前記磁性ゴム層の表面が、前記ベルト層構造体の表面に露出しているものとすることができる。この場合、前記磁性ゴム層は、その表面が、ベルト層構造体を構成する一表面と同一面をなすよう形成されているものとすることができる。また、前記磁性ゴム層の形成態様としては、ベルト層構造体の全周に亘って一連的に形成されている場合、或いは、複数がベルト層構造体の全周に亘って間隔毎に形成されている場合があり、これらは目的用途に応じて適宜選択採用される。これらの場合、前記Ｎ極及びＳ極を、等間隔で配列しても良い。そして、前記磁性ゴム層は、ベルト層構造体に対してゴム系接着剤によって貼着一体とされているものとすることが望ましい。
第二の発明に係るエンコーダ付駆動伝達用ベルトの製造方法は、駆動伝達用ベルトのベルト層構造体にその長手方向に沿って未硬化のゴム系接着剤を塗布し、事前に磁性粉末と未加硫ゴム材とを混練調整した磁性ゴム材料をこの接着剤塗付部に配置し、全体を上記未加硫ゴム材の加硫温度で加熱して表面がベルト層構造体の表面に露出する磁性ゴム層を定着形成し、爾後該磁性ゴム層の表面に、ベルト層構造体の長手方向に沿ってＮ極及びＳ極が交互且つ等間隔に配列する多極着磁面を着磁形成することを特徴とする。
第三の発明に係る別のエンコーダ付駆動伝達用ベルトの製造方法は、駆動伝達用ベルトのベルト層構造体に、その長手方向に沿ってゴム系接着剤を塗布し、表面が長手方向に沿ってＮ極及びＳ極が交互且つ等間隔に配列する多極着磁面とされた帯状磁性ゴムシートを、上記接着剤塗付部に配置し貼着一体として磁性ゴム層を形成することを特徴とする。
これらエンコーダ付駆動伝達用ベルトの製造方法において、前記接着剤の塗付を、前記ベルト層構造体の一部を剥離した部分に行い、この剥離部分に接着剤を介して前記磁性ゴム層を一体形成するようにしても良い。この場合の磁性ゴム層の一体形成は、該磁性ゴム層の表面が、ベルト層構造体を構成する一表面と同一面となるよう行うことができる。
また、これらのエンコーダ付駆動伝達用ベルトの製造方法において、磁性ゴム層をベルト層構造体の全周に亘って一連的に形成し、或いは、前記磁性ゴム層の複数を、ベルト層構造体の全周に亘って間隔毎に形成ようにしても良い。
第一の発明に係るエンコーダ付駆動伝達用ベルトによれば、駆動伝達用ベルトのベルト層構造体の一部を構成する帯状の磁性ゴム層は、ベルト層構造体の長手方向に沿っており、且つ該磁性ゴム層の表面は、ベルト層構造体の長手方向に沿ってＮ極及びＳ極が交互に配列する多極着磁面とされているから、本ベルトに磁気センサを近接配置させてベルトの回転に伴う磁気変化を検出するよう構成した場合、その規則的な磁気変化によってベルトの回転速度等の回転検出が可能となる。特に、Ｎ極及びＳ極を等間隔で配列した場合、規則的な磁気変化による回転速度等の回転検出精度がより向上する。
また、磁性ゴム層は、ベルト層構造体の長手方向に沿っているから、ゴム特性によりベルトの伸縮に追随して伸縮する。従って、ベルトの伸縮に伴ってゴム層自体が伸縮した際にも、各Ｎ極及びＳ極の相互の等間隔な関係が維持され、上記のように磁気センサによってベルトの回転に伴う磁気変化を検出するよう構成した場合、磁性ゴム層からは規則的なパルス信号が発信される。そして、ベルトの伸び状態によって、このパルス信号の幅が異なるから、パルス幅をベルトの伸びのない場合のパルス幅と比較することにより、伸び率を簡易に判定することができる。これにより、被駆動伝達側によってベルトに負荷される最大荷重の算出も可能となり、これに基づき、ベルト幅の最適化や、駆動源側のトルク制御の最適化も可能となり、自動車の補機用ベルトに適用した場合には、燃費の向上にも寄与することになる。
そして、磁性ゴム層が、ベルト層構造体の表面に露出するように構成すれば、その表面が多極着磁面とされていることにより、上記の回転情報の発信が的確になされる。更に、磁性ゴム層はベルト層構造体に追随して伸縮するから、ベルトの回転速度が早く、また、多くのプーリによる屈曲を伴うような過酷な環境下で駆動される駆動伝達用ベルトとしての適性も損なわれることがない。
上記磁性ゴム層を、その表面が、ベルト層構造体を構成する一表面と同一面をなすよう形成すれば、磁性ゴム層がプーリに接するような駆動伝達系のベルト掛け構造に適用した場合でも、磁性ゴム層が駆動伝達の円滑性を損なう原因となることがない。
また、磁性ゴム層が、ベルト層構造体に対してゴム系接着剤によって貼着一体とされているものとした場合、接着剤のゴム特性によりベルトの伸縮に対する磁性ゴム層の追随性がより向上し、精度の高い回転（伸び）検出情報が得られる。
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第二の発明に係るエンコーダ付駆動伝達用ベルトの製造方法によれば、磁性ゴム層の定着形成が、駆動伝達用ベルトのベルト層構造体に塗布された未硬化のゴム系接着剤の接着剤塗付部に、磁性粉末と未加硫ゴム材との混練磁性ゴム材料を配置し、全体を上記未加硫ゴム材の加硫温度で加熱することによりなされるから、未加硫ゴムの加硫硬化とゴム系接着剤の硬化とが並行してなされ、磁性ゴム層とベルト層構造体との一体化が極めて安定且つ強固になされる。また、磁性ゴム層の定着形成後に、該磁性ゴム層の表面にベルト層構造体の長手方向に沿ってＮ極及びＳ極が交互且つ等間隔に配列した多極着磁面を着磁形成するようにしているから、公知の着磁装置によって着磁を行うことができ、しかも、Ｎ極及びＳ極の交互且つ等間隔な配列状態を精度よく構成することができる。
また、第三の発明に係る別のエンコーダ付駆動伝達用ベルトの製造方法によれば、長手方向に沿ってＮ極及びＳ極が交互且つ等間隔に配列した多極着磁面を形成した帯状磁性ゴムシートを事前に準備するようにしているから、公知の着磁装置によって帯状磁性ゴムシート自体におけるＮ極及びＳ極の交互且つ等間隔な配列状態を精度よく構成することができる。そして、帯状磁性ゴムシートをゴム系接着剤が塗布されたベルト層構造体の接着剤塗付部に配置し貼着一体とするだけであるから、帯状磁性ゴムシートの上記Ｎ極及びＳ極の配列状態をそのまま維持した状態で磁性ゴム層の形成がなされる。
これらエンコーダ付駆動伝達用ベルトの製造方法において、前記接着剤の塗付を、前記ベルト層構造体の一部を剥離した部分に行い、この剥離部分に接着剤を介して前記磁性ゴム層を一体形成するようにすれば、磁性ゴム層のベルト層構造体に対する安定且つ強固な一体化がなされる。そして、該磁性ゴム層の表面を、ベルト層構造体を構成する一表面と同一面とすることも簡易になされる。
上記第一の発明及び第二、第三の発明において、前記磁性ゴム層の形成態様として、ベルト層構造体の全周に亘って一連的に形成されているものとした場合、前記のパルス発信の規則性がベルトの全周に亘り得られるので精度の高い回転検出情報が得られる。また、複数がベルト層構造体の全周に亘って間隔毎に形成されているものとした場合、材料コストの低減化を図ることができると共に、ベルト自体の耐久性低下を少なくすることができ、加えて、各磁性ゴム層毎のパルス発信の規則性が得られるので、検出タイミングとの整合性を図ることによって上記と同様の精度の高い回転検出情報が得られる。
本発明において、磁性ゴム層を構成するゴム材としては、ＮＢＲ、Ｈ−ＮＢＲ、ＡＣＭ、ＡＥＭ、ＦＫＭ等から選ばれたいずれかのゴム材が望ましく採用される。また、磁性粉末としては、フェライト系、希土類系等の磁性粉末が採用される。これら磁性粉末は、磁性ゴム層中に７０〜９５重量％含有される。更に、ゴム系接着剤としては、天然ゴム系、塩素ゴム系、ブチルゴム系、ウレタン系、シリコーン系、ニトリルゴム系、スチレンブタジエンゴム系、エチレン酢酸ビニル系、アクリル系など、可撓性のあるゴム及び樹脂成分を含有する接着剤が望ましく採用される。また、これらにエポキシ樹脂、フェノール樹脂、アミド樹脂、ウレア樹脂、塩化ビニル樹脂、イミド樹脂、カップリング剤などをブレンドした接着剤でもよい。磁性ゴム層及び硬化したゴム系接着剤の伸び率は、ベルト層構造体の伸びとの追随性から、１０％以上あることが望ましい。
以下に本発明の最良の実施の形態について図面に基づいて説明する。図１は本発明のエンコーダ付駆動伝達用ベルトの一実施形態を示す部分破断斜視図、図２は同別実施形態の図１と同様図、図３（ａ）〜（ｇ）は本エンコーダ付駆動伝達用ベルトの各種変形例の断面図、図４は本エンコーダ付駆動伝達用ベルトをエンジンの補機用ベルトに適用し、当該ベルトの回転検出システムを構成した場合の概念図、図５は同回転検出システムにおける回転検出パルス信号のタイムチャート図、図６は本発明のエンコーダ付駆動伝達用ベルトの製造方法の一実施形態を示すフロー図、図７は同製造方法における磁性ゴム層の定着形成工程の一例を示す概念図、図８は同工程の別の例を示す同様図、図９は本発明のエンコーダ付駆動伝達用ベルトの製造方法の別の実施形態を示すフロー図である。
図１に示すエンコーダ付駆動伝達用ベルトＡは、エンドレスの駆動伝達用ベルトのベルト層構造体１が、ＥＰＤＭ等からなるゴムの基材層２と、該基材層２内に長手方向に沿って埋設された樹脂繊維からなる糸条体による補強層３と、上帆布等からなる表層部４と、この表層部４側から補強層３付近に至り長手方向全周に亘って剥離形成された溝状部１ａに埋設状態で貼着一体とされた帯状磁性ゴム層５とより構成されている。このエンドレスのエンコーダ付駆動伝達用ベルトＡにおいては、基材層２の下面が内周部、表層部４が外周部とされ、後記する駆動伝達機構の各駆動伝達プーリに巻掛けられた際には、基材層２の下面がこれらプーリとの接触面とされる。基材層２の下面には長手方向に沿った複数のリブ状部２ａ…が形成されている。
上記磁性ゴム層５は、その表面が、ベルト層構造体１の表層部４側の表面に露出すると共に、表層部４の表面と同一面をなすよう、上記溝状部１ａ内にベルト層構造体１の全周に亘って貼着一体に形成されている。この溝状部１ａ内での磁性ゴム層５の貼着一体化は、前記のようなゴム系接着剤によってなされる。磁性ゴム層５は、前述の通り磁性粉末とゴム材とを混練して帯状に形成されたもので、その表面は、ベルト層構造体１の長手方向に沿って複数のＮ極５ａａ…及びＳ極５ａｂ…が交互且つ等間隔に配列する多極着磁面５ａとされている。
図２は、別の実施形態を示す。図示のエンコーダ付駆動伝達用ベルトＢは、磁性ゴム層５が、複数の短尺帯状体からなる。これら複数の短尺帯状の磁性ゴム層５…が、ベルト層構造体１の表層部４から補強層３付近に至り長手方向全周に亘って間隔毎に剥離形成された複数の溝状部１ａに埋設状態で貼着一体とされ、不連続の磁性ゴム層５を構成している。各短尺帯状の磁性ゴム層５の表面は、上記同様、ベルト層構造体１の長手方向に沿ってＮ極５ａａ…及びＳ極５ａｂ…が交互且つ等間隔に配列する多極着磁面５ａとされている。基材層２の下面には幅方向に沿った複数のリブ状部２ｂ…が形成されている。図１の例において、長手方向に沿ったリブ状部２ａに代え、図２の例と同様のリブ状部２ｂとしても良い。また、図２の例において、幅方向に沿ったリブ状部２ｂに代えて、図１の例と同様のリブ状部２ａとしても良い。その他の構成は、図１のエンコーダ付駆動伝達用ベルトＡと同様である。
図３（ａ）〜（ｇ）は、上記エンコーダ付駆動伝達用ベルトＡ，Ｂの変形例を示すものである。（ａ）のエンコーダ付駆動伝達用ベルトＣは、磁性ゴム層５が溝状部１ａに埋設状態で貼着一体とされ且つその表面（多極着磁面）５ａがベルト層構造体１の表層部４側の表面に露出ている点は上記例と同様であるが、表層部４の表面と同一面をなさず、ベルト層構造体１の厚み内に凹んで位置するよう形成されている点で異なる。また、（ｂ）のエンコーダ付駆動伝達用ベルトＤは、磁性ゴム層５が溝状部１ａに半埋設状態で貼着一体とされ、磁性ゴム層５の表面５ａが、表層部４の表面と同一面をなさず、表層部４より突出するよう形成されている点で異なる。更に、（ｃ）のエンコーダ付駆動伝達用ベルトＥは、上記のような溝状部１ａが存在せず、磁性ゴム層５が表層部４の表面に接着剤を介して貼着一体とされているものである。
図３（ｄ）のエンコーダ付駆動伝達用ベルトＦは、磁性ゴム層５が基材層２の下面に接着剤を介して貼着一体とされているものである。また、（ｅ）のエンコーダ付駆動伝達用ベルトＧは、ベルト層構造体１が、その長手方向の所定範囲に亘る複数の内外貫設部１ｂを等間隔で備え、この貫設部１ｂ内に磁性ゴム層５が接着剤を介して挿着一体とされている。磁性ゴム層５の表面は、表層部４の表面と同一面をなして露出し、上記と同様の多極着磁面５ａとされている。磁性ゴム層５の下面は基材層２の下面と整合するよう同一形状に形成されているが、この面を平坦面として多極着磁面としてもよい。（ｆ）のエンコーダ付駆動伝達用ベルトＨは、（ｂ）と（ｄ）の例のエンコーダ付駆動伝達用ベルトＤ，Ｆを複合したもので、ベルト層構造体１の表裏両面に磁性ゴム層５を備えている点で特徴付けられる。（ｇ）のエンコーダ付駆動伝達用ベルトＩは、基材層２の側部に磁性ゴム層５が接着剤を介して貼着一体とされたもので、磁性ゴム層５の側部側に露出する面が多極着磁面５ａとされている。
図４は、上記エンコーダ付駆動伝達用ベルトを自動車エンジンの補機用ベルトに適用し、該ベルトの回転（伸び）検出システムを構成した例を示している。図示のように、エンジン６の一側部にクランクシャフト７ａが突出し、このクランクシャフト７ａにクランクプーリ７が固設されている。また、エンジン６の同側部には、被駆動伝達対象としての各補機に対応するエアコン用駆動伝達プーリ８、ウォーターポンプ用駆動伝達プーリ９及びオルタネータ用駆動伝達プーリ１０と、テンションプーリ１１が軸回転可能に支持されている。これらプーリ７，８，９，１０，１１に、エンコーダ付駆動伝達用ベルトＡが図のように巻掛けられている。この例では、エンコーダ付駆動伝達用ベルトＡの内側部、即ち、上記基材層２の下面が駆動伝達プーリ７，８，９，１０に接し、外側部、即ち、表層部４の表面がテンションプーリ１１に接するよう巻掛けられる。
図４におけるエンコーダ付駆動伝達用ベルトＡは、このように多くの屈曲部を伴った巻掛け状態で且つ高速で回転駆動されるから、大きな屈曲応力がかかる。その為、これらの過酷な条件に耐えるような耐久性が求められる。また、この例では、テンションプーリ１１において他の駆動伝達用プーリ７，８，９，１０とは異なる方向に屈曲されるから、屈曲部の内外で大きな伸び応力差が生じる。その為、磁性ゴム層５はこれらの伸びに追随し得るよう１０％以上の伸び率を備えていることが必要であり、これにより、求められるこの種駆動伝達用ベルトの耐久性を維持することができる。
そして、プーリ７とプーリ８との間のエンコーダ付駆動伝達用ベルトＡの外側部に近接して第１の磁気センサ１２が、プーリ８におけるエンコーダ付駆動伝達用ベルトＡの外側部に近接して第２の磁気センサ１３が夫々設置されて、エンコーダ付駆動伝達用ベルトＡの回転検出システムが構成されている。磁気センサ１２，１３の設置位置は、図例に限らず、回転検出対象とする被駆動伝達側（補機）によって異なる。また、磁気センサ１２，１３を、エンコーダ付駆動伝達用ベルトのいずれの面に近接配置するかは、前記エンコーダ付駆動伝達用ベルトＡ〜Ｉのように、多極着磁面５ａの形成部位に応じて定められる。更に、両磁気センサ１２，１３の間隔は、各補機が無負荷の場合における出力信号の位相差がゼロ或いは一定位相差となるよう設定されている。
図５は、上記回転検出システムにおける回転検出パルス信号のタイムチャート図を示しており、Ｓ１は磁気センサ１２による検出パルス信号を、Ｓ２は磁気センサ１３による検出パルス信号を夫々示している。クランクプーリ７が図４に示す矢印ａ方向に回転すると、エンコーダ付駆動伝達用ベルトＡが同方向に回転駆動され、この回転に伴い、前記多極着磁面５ａにおけるＮ極５ａａ及びＳ極５ａｂによる規則的な交互の磁気変化により、エアコンのクラッチ（不図示）がオンされる時刻ｔまでは、図のように位相差なしのパルス信号Ｓ１，Ｓ２が出力される。そして、時刻ｔでエアコンのクラッチがオンとされ、エアコン用駆動伝達プーリ８に負荷が掛かると、磁気センサ１２，１３間でエンコーダ付駆動伝達用ベルトＡに伸び（歪み）が生じ、パルス信号Ｓ２はパルス信号Ｓ１に対してＳ１−Ｓ２分の位相のずれを生じる。この位相のずれは、磁気センサ１２，１３の位置におけるエンコーダ付駆動伝達用ベルトＡの速度の位相差に等しく、従って、この速度の位相差から、エアコンによる負荷荷重を算出することができる。
このように、負荷荷重が算出されることにより、ベルトに対する最大荷重が算出され、これによりエンコーダ付駆動伝達用ベルトＡのベルト幅の最適設計が可能となる。また、エンコーダ付駆動伝達用ベルトＡに対する負荷をモニタリングすることにより、負荷が加わった際、エアコン用クラッチをオフしたり、エンジン点火時期を変化させるなど、エンジントルク制御の最適化も行うことができ、これにより燃費の向上も図ることができる。更に、ベルトの歪み量を記録し、この歪み量が閾値を超えれば警告を発するようにすれば、エンコーダ付駆動伝達用ベルトＡの破断に至る前に運転者に知らせることができ、安全性の向上にもつながる。
尚、図４及び図５では、他の補機にもクラッチを設けた場合、そのクラッチ（不図示）はオフ状態で、ウォーターポンプ用駆動伝達プーリ９及びオルタネータ用駆動伝達プーリ１０は空回り状態である場合を示しているが、これらの補機のクラッチがオンとされた場合には、これらによる負荷が加わったことに伴うパルス信号Ｓ２が出力されることになる。また、ベルトの回転速度とクランク角速度との比較から上記と同様の負荷荷重の算出も行うことができる。
図６は、本発明のエンコーダ付駆動伝達用ベルトの製造方法の一例をフロー図で示すものである。即ち、本製造方法は、以下の工程によって構成される。既成の駆動伝達用ベルトを準備し（工程ＳＴ１）、その表面を長手方向全周に亘って剥離して図１に示すような溝状部１ａを形成する（工程ＳＴ２）。この溝状部１ａ内に未硬化のゴム系接着剤を塗布する（工程ＳＴ３）。一方、未加硫の前記ゴム材に磁性粉末を所定量混練して磁性ゴム材料の調製を行う（工程ＳＴ４）。この調製された磁性ゴム材料を接着剤が塗布された溝状部１ａ内に配置し（工程ＳＴ５）、例えば、後記する方法によって加熱・加圧し、ゴム材を一次加硫して成型し、磁性ゴム材料をその表面がベルト層構造体１の表層部４の表面と同一面をなすよう溝状部１ａ内に定着させる（工程ＳＴ６）。
次いで、全体をオーブン（不図示）内に配置し、所定時間加熱して磁性ゴム材料のゴム材を２次加硫する（工程ＳＴ７）。この加熱加硫の際、ゴム系接着剤も硬化し、磁性ゴム層５が溝状部１ａ内に貼着一体化される。最後に、公知の着磁装置（不図示）によって磁性ゴム層５の表面を着磁し（工程ＳＴ８）、図１に示すような複数のＮ極５ａａ及びＳ極５ａｂが交互且つ等間隔で配列する多極着磁面５ａを備えたエンコーダ付駆動伝達用ベルトＡを得る（工程ＳＴ９）。尚、工程ＳＴ７の２次加硫は、ゴム材の性状によっては不要とされる場合もある。
図７及び図８は、上記工程ＳＴ３，ＳＴ５、ＳＴ６を実施する為の装置の例を概略的に示すものである。図７の例では、ローラ群１２，１３，１４に、事前に溝状部１ａ（図１参照）が剥離形成されたエンドレスの駆動伝達用ベルト（ベルト層構造体）１が巻掛けられ、これらローラ群１２，１３，１４の回転によって駆動伝達用ベルト１が矢印ｂ方向に走行されるようになされている。また、ローラ１２，１４間において、駆動伝達用ベルト１を上下より挟むように加熱・加圧ローラ対１５，１６が配置されている。加熱・加圧ローラ対１５，１６の一方１５は駆動ローラとされ、他方１６は従動ローラとされ、駆動ローラ１５は矢印ｃ方向に駆動するようになされている。そして、この加熱・加圧ローラ対１５，１６のベルト走行方向ｂの上流側近傍には接着剤塗付装置１７が設置されている。
図７に示すような装置において、ローラ群１２，１３，１４の回転によって駆動伝達用ベルト１を矢印ｂ方向に走行させながら、接着剤塗付装置１７によって接着剤を溝状部１ａに塗布させると共に、加熱・加圧ローラ対１５，１６の対合部に事前に調製された磁性ゴム材料５０を帯状にして連続的に導入する。導入された磁性ゴム材料５０は、加熱・加圧ローラ対１５，１６の加熱・加圧作用を受けて溝状部１ａ内に磁性ゴム材料５０を定着されてゆく。この定着が駆動伝達用ベルト１の全周に亘ってなされた時に装置を停止して、駆動伝達用ベルト１を取外して次の工程に移送させる。この加熱・加圧成型によって、磁性ゴム材料５０は、そのゴム材が一次加硫され、表面がベルト層構造体１の表層部４の表面と同一面をなすよう溝状部１ａ内に連続的に定着される。
図８の例では、上記加熱・加圧ローラ対１５，１６に代えて、上下昇降自在な加熱・加圧盤１８，１９が駆動伝達用ベルト１を上下から挟むように対向配置されている。また、ローラ群１２，１３，１４は矢印ｂ方向に間欠回転するようになされている。その他の構成は図７の例と同様である。
図８に示すような装置において、加熱・加圧盤１８，１９を上下に離間させた状態でローラ群１２，１３，１４を回転させて、駆動伝達用ベルト１を矢印ｂ方向に加熱・加圧盤１８，１９の作用幅分に相当する距離だけ走行させて停止させる。この走行の間、接着剤塗付装置１７によって溝状部１ａに接着剤を塗布すると共に磁性ゴム材料５０を帯状にして溝状部１ａに導入する。次いで、加熱・加圧盤１８，１９を接近させ、磁性ゴム材料５０が導入された部分を上下より挟圧し且つ加熱する。これにより、導入された磁性ゴム材料５０が溝状部１ａ内に定着される。その後も、加熱・加圧盤１８，１９の上下離間、ローラ群１２，１３，１４の回転駆動、接着剤の塗布及び磁性ゴム材料５０の導入動作を繰り返し、磁性ゴム材料５０の定着が駆動伝達用ベルト１の全周に亘ってなされた時に、駆動伝達用ベルト１を取外して次の工程に移送させる。この加熱・加圧成型によって、磁性ゴム材料５０は、そのゴム材が一次加硫され、表面がベルト層構造体１の表層部４の表面と同一面をなすよう溝状部１ａ内に連続的に定着される。
図７及び図８に示す例は、図１に示すように全周に亘り磁性ゴム層５が一連的に形成されたエンコーダ付駆動伝達用ベルトＡの製造はもとより、溝状部１ａの形成態様、接着剤の塗布の仕方、磁性ゴム材料５０の導入の仕方、更には、ローラ群１２，１３，１４の回転駆動態様等の適宜設定によって、図２に示すように磁性ゴム層５が不連続に形成されたエンコーダ付駆動伝達用ベルトＢの製造にも適用させることができる。また、図３に示す各種変形例のエンコーダ付駆動伝達用ベルトＣ〜Ｉの製造にも、上記態様乃至設定等を変えることにより適用させることができる。
図９は、本発明のエンコーダ付駆動伝達用ベルトの製造方法の別の例をフロー図で示すものである。即ち、本製造方法は、以下の工程によって構成される。駆動伝達用ベルトを準備する工程ＳＴ１０、その表面を長手方向全周に亘って剥離して溝状部１ａを形成する工程ＳＴ２０、及びこの溝状部１ａ内に未硬化のゴム系接着剤を塗布する工程ＳＴ３０を、図６に示す工程ＳＴ１〜３と同様に実行する。一方、未加硫の前記ゴム材に磁性粉末を所定量混練した磁性ゴム材料を所定の長尺帯状に加硫成型して帯状磁性ゴムシートの調製を行う（工程ＳＴ４０）。この帯状磁性ゴムシートを、公知の着磁装置（不図示）に導入し、その表面を着磁して複数のＮ極及びＳ極５が交互且つ等間隔で配列する多極着磁面を形成する（工程ＳＴ５０）。
次いで、多極着磁面が形成された帯状磁性ゴムシートを、多極着磁面が上側になるよう、接着剤が塗布された溝状部１ａ内に配置し（工程ＳＴ６０）、全体を加熱・加圧して接着剤を硬化させる（工程ＳＴ７０）。これにより、図１に示すような複数のＮ極５ａａ及びＳ極５ａｂが交互且つ等間隔で配列する多極着磁面５ａを備えたエンコーダ付駆動伝達用ベルトＡを得る（工程ＳＴ８０）。
尚、着磁工程ＳＴ５０を加熱・加圧工程ＳＴ７０の後にすることも可能であり、これらは製造効率を勘案して適宜選択採用される。
尚、着磁工程ＳＴ５０を加熱・加圧工程ＳＴ７０の後にすることも可能であり、これらは製造効率を勘案して適宜選択採用される。
図６及び図９で例示した製造方法は、既成の駆動伝達用ベルトに簡単な加工を加えるものであるから、簡易にエンコーダ付駆動伝達用ベルトを得ることができる。この場合、図１に示すように全周に亘り磁性ゴム層５が一連的に形成されたエンコーダ付駆動伝達用ベルトＡを製造するものとしたが、溝状部１ａを不連続のものとし、この不連続な溝状部１ａに磁性ゴム層５を定着形成して図２に示すような磁性ゴム層５が不連続に形成されたエンコーダ付駆動伝達用ベルトＢを製造するものとしても良い。また、溝状部１ａの形成態様（有無も含む）や、その他の設定を適宜変更することにより、図３に示す各種変形例のエンコーダ付駆動伝達用ベルトＣ〜Ｉを製造するものとすることもできる。
更に、図６及び図９例示した製造方法は、既成の駆動伝達用ベルトを加工してエンコーダ付駆動伝達用ベルトとするものであるが、駆動伝達用ベルト自体の製造過程で、そのベルト層構造体に磁性ゴム層を含ませるようにしても良い。
更に、図６及び図９例示した製造方法は、既成の駆動伝達用ベルトを加工してエンコーダ付駆動伝達用ベルトとするものであるが、駆動伝達用ベルト自体の製造過程で、そのベルト層構造体に磁性ゴム層を含ませるようにしても良い。
尚、前記実施形態では、磁性ゴム層５がベルト層構造体１の表面に露出している例について述べたが、磁気が検出できれば、ベルト層構造体１の厚み内に埋入されていても良い。また、多極着磁面５ａにおけるＮ極５ａａ及びＳ極５ａｂが、等間隔で配列されている例について述べたが、パルス幅が算出できる間隔であれば、特に等間隔にしなくても良い。本発明のエンコーダ付駆動伝達用ベルトの適用例として、自動車エンジンの補機に駆動伝達させる例を述べたが、これに限らず、他の産業機械の駆動伝達用ベルトにも適用することができる。また、被駆動伝達対象の数も例示のものに限定されず、適用対象によって異なることは言うまでもない。
１ ベルト層構造体
５ 磁性ゴム層
５ａ 多極着磁面
５ａａ Ｎ極
５ａｂ Ｓ極
５０ 磁性ゴム材料
Ａ〜Ｉ エンコーダ付駆動伝達用ベルト
５ 磁性ゴム層
５ａ 多極着磁面
５ａａ Ｎ極
５ａｂ Ｓ極
５０ 磁性ゴム材料
Ａ〜Ｉ エンコーダ付駆動伝達用ベルト
Claims (18)
- 自動車用エンジンの補機への駆動伝達用ベルトのベルト層構造体の一部に、長手方向に沿った帯状の磁性ゴム層を含み、該磁性ゴム層の表面は、前記ベルト層構造体の長手方向に沿ってＮ極及びＳ極が交互に配列する多極着磁面とされ、前記ベルト層構造体の長手方向に沿って複数設けられて当該多極着磁面が発する磁気を検出する磁気センサが、前記補機によって前記ベルト層構造体に負荷される負荷荷重を算出するための検出信号を出力し得るよう構成されていることを特徴とするエンコーダ付駆動伝達用ベルト。
- 請求項１に記載のエンコーダ付駆動伝達用ベルトにおいて、
前記磁性ゴム層の表面は、前記ベルト層構造体の表面に露出していることを特徴とするエンコーダ付駆動伝達用ベルト。 - 請求項２に記載のエンコーダ付駆動伝達用ベルトにおいて、
前記磁性ゴム層は、その表面が、ベルト層構造体を構成する一表面と同一面をなすよう形成されていることを特徴とするエンコーダ付駆動伝達用ベルト。 - 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のエンコーダ付駆動伝達用ベルトにおいて、
前記磁性ゴム層は、ベルト層構造体の全周に亘って一連的に形成されていることを特徴とするエンコーダ付駆動伝達用ベルト。 - 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のエンコーダ付駆動伝達用ベルトにおいて、
前記磁性ゴム層は、複数がベルト層構造体の全周に亘って間隔毎に形成されていることを特徴とするエンコーダ付駆動伝達用ベルト。 - 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のエンコーダ付駆動伝達用ベルトにおいて、
前記Ｎ極及びＳ極は、等間隔で配列されていることを特徴とするエンコーダ付駆動伝達用ベルト。 - 請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のエンコーダ付駆動伝達用ベルトにおいて、
前記磁性ゴム層は、ベルト層構造体に対してゴム系接着剤によって貼着一体とされていることを特徴とするエンコーダ付駆動伝達用ベルト。 - 請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のエンコーダ付駆動伝達用ベルトにおいて、
前記複数の磁気センサの間隔が、前記補機が無負荷の場合において出力される前記検出信号の位相差がゼロ或いは一定位相差になるよう設定され、かつ前記補機が有負荷の場合において出力される前記検出信号の位相差が、前記補機が無負荷の場合において出力される前記検出信号の位相差と異なるように設定されることを特徴とするエンコーダ付駆動伝達用ベルト。 - 請求項８に記載のエンコーダ付駆動伝達用ベルトにおいて、
前記無負荷の場合に出力される前記検出信号の位相差と、有負荷の場合に出力される前記検出信号の位相差とから、前記補機による負荷荷重を算出し、前記負荷が加わった際のエンジントルク制御の最適化を行えるように構成されていることを特徴とするエンコーダ付駆動伝達用ベルト。 - 請求項１に記載のエンコーダ付駆動伝達用ベルトの製造方法であって、
自動車用エンジンの補機への駆動伝達用ベルトのベルト層構造体に、その長手方向に沿って未硬化のゴム系接着剤を塗布し、事前に磁性粉末と未加硫ゴム材とを混練調整した磁性ゴム材料をこの接着剤塗付部に配置し、全体を上記未加硫ゴム材の加硫温度で加熱して表面がベルト層構造体の表面に露出する磁性ゴム層を定着形成し、爾後該磁性ゴム層の表面に、ベルト層構造体の長手方向に沿ってＮ極及びＳ極が交互且つ等間隔に配列する多極着磁面を着磁形成することを特徴とするエンコーダ付駆動伝達用ベルトの製造方法。 - 請求項１に記載のエンコーダ付駆動伝達用ベルトの製造方法であって、
自動車用エンジンの補機への駆動伝達用ベルトのベルト層構造体に、その長手方向に沿ってゴム系接着剤を塗布し、表面が長手方向に沿ってＮ極及びＳ極が交互且つ等間隔に配列された多極着磁面とされた帯状磁性ゴムシートを、上記接着剤塗付部に配置し貼着一体として磁性ゴム層を形成することを特徴とするエンコーダ付駆動伝達用ベルトの製造方法。 - 請求項１０又は請求項１１に記載のエンコーダ付駆動伝達用ベルトの製造方法において、
前記接着剤の塗付を、前記ベルト層構造体の一部を剥離した部分に行い、この剥離部分に接着剤を介して前記磁性ゴム層を一体形成することを特徴とするエンコーダ付駆動伝達用ベルトの製造方法。 - 請求項１２に記載のエンコーダ付駆動伝達用ベルトの製造方法において、
前記磁性ゴム層の一体形成は、該磁性ゴム層の表面が、ベルト層構造体を構成する一表面と同一面となるようになされることを特徴とするエンコーダ付駆動伝達用ベルトの製造方法。 - 請求項１０乃至請求項１３のいずれか１項に記載のエンコーダ付駆動伝達用ベルトの製造方法において、
前記磁性ゴム層を、ベルト層構造体の全周に亘って一連的に形成することを特徴とするエンコーダ付駆動伝達用ベルトの製造方法。 - 請求項１０乃至請求項１３のいずれか１項に記載のエンコーダ付駆動伝達用ベルトの製造方法において、
前記磁性ゴム層の複数を、ベルト層構造体の全周に亘って間隔毎に形成することを特徴とするエンコーダ付駆動伝達用ベルトの製造方法。 - 請求項１０乃至請求項１５のいずれか１項に記載のエンコーダ付駆動伝達用ベルトの製造方法において、
前記複数の磁気センサの間隔が、前記補機が無負荷の場合において出力される前記検出信号の位相差がゼロ或いは一定位相差になるよう設定され、かつ前記補機が有負荷の場合において出力される前記検出信号の位相差が、前記補機が無負荷の場合において出力される前記検出信号の位相差と異なるように設定されることを特徴とするエンコーダ付駆動伝達用ベルトの製造方法。 - 自動車用エンジンの補機へ駆動伝達するために巻き掛けられた請求項１に記載のエンコーダ付駆動伝達用ベルトと、
前記エンコーダ付駆動伝達用ベルトの長手方向に沿って該エンコーダ付駆動伝達用ベルトに近接配置されて当該エンコーダ付駆動伝達用ベルトの回転に伴い発せられる前記多極着磁面の磁気変化を検出して信号を出力する複数の磁気センサと、よりなり、
前記磁気センサによる前記検出信号に基づき、前記補機によって前記ベルト層構造体に負荷される負荷荷重を算出し得るように構成されていることを特徴とするエンコーダ付駆動伝達用ベルトの回転検出システム。 - 請求項１７に記載の回転検出システムにおいて、
前記複数の磁気センサ磁気センサの間隔が、前記補機が無負荷の場合において出力される前記検出信号の位相差がゼロ或いは一定位相差になるよう設定され、かつ前記補機が有負荷の場合において出力される前記検出信号の位相差が、前記補機が無負荷の場合において出力される前記検出信号の位相差と異なるように設定されており、
前記無負荷の場合に出力される前記検出信号の位相差と、有負荷の場合に出力される前記検出信号の位相差とから、前記補機による負荷荷重を算出し、前記負荷が加わった際のエンジントルク制御の最適化を行えるように構成されていることを特徴とするエンコーダ付駆動伝達用ベルトの回転検出システム。
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