(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動プーリと、
上記駆動プーリを軸支すると共に軸回転可能に軸受けされて設けられた駆動軸と、
上記駆動軸を介して上記駆動プーリを設定回転数で回転駆動する回転駆動源と、
上記駆動プーリとの間で伝動ベルトを巻き掛け可能に設けられた従動プーリと、
上記従動プーリを軸支すると共に軸回転可能に軸受けされて設けられた従動軸と、
上記駆動軸及び上記従動軸のそれぞれにおいて発生するトルクを検知するトルク検知手段と、
を有するベルト伝動装置を用いた伝動ベルトの損失算出方法であって、
上記駆動プーリ及び上記従動プーリ間に伝動ベルトを巻き掛けると共に、該従動プーリに回転負荷を付与しない状態で、上記回転駆動源により該駆動プーリを回転駆動して該伝動ベルトを、ベルト走行速度を変量して走行させ、そのときに上記トルク検知手段によって検知される該駆動軸及び該従動軸において発生するトルクに基づいて該伝動ベルトに起因したベルト起因損失トルク（Ｃ＋Ｄ）のベルト走行速度依存関係を求め、各ベルト走行速度についてのベルト起因損失トルク（Ｃ＋Ｄ）を、ベルト走行速度に依存しない固有損失トルクＣと、ベルト走行速度に依存する依存損失トルクＤと、に分離する第１ステップと、
上記駆動プーリ及び上記従動プーリ間に伝動ベルトを巻き掛けると共に、該従動プーリに回転負荷を付与しない状態で、上記回転駆動源により該駆動プーリを回転駆動して該伝動ベルトを、一定のベルト走行速度で且つベルト走行速度とは異なる損失発生因子の水準を変量して走行させ、そのときに上記トルク検知手段によって検知される該駆動軸及び該従動軸において発生するトルクに基づいて、そのベルト走行速度における固有損失トルクＣの該損失発生因子への依存関係を求め、該損失発生因子の各水準における固有損失トルクＣを、該損失発生因子に依存しない固有損失トルクＥと、該損失発生因子に依存する依存損失トルクＦと、に分離する第２ステップと、
を備えた伝動ベルトの損失算出方法。
【請求項２】
請求項１に記載された伝動ベルトの損失算出方法において、
上記損失発生因子を、上記駆動軸及び上記従動軸に付与する軸荷重、又は、上記駆動プーリ及び／又は上記従動プーリのプーリ径とする伝動ベルトの損失算出方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された伝動ベルトの損失算出方法において、
上記ベルト伝動装置は、上記従動軸を介して上記従動プーリに回転負荷を付与可能に構成された回転負荷源をさらに有し、
上記駆動プーリ及び上記従動プーリ間に伝動ベルトを巻き掛けると共に、上記回転負荷源により該従動プーリに一定の回転負荷を付与した状態で、上記回転駆動源により該駆動プーリを回転駆動して該伝動ベルトを、該第２ステップと同一の一定のベルト走行速度で走行させ、そのときに上記トルク検知手段によって検知される該駆動軸において発生するトルクに基づいて求められる入力トルク、該駆動プーリの回転数、及び該伝動ベルトのスリップ率に基づいて弾性スリップ損失動力ΔＷを求める第３ステップをさらに備えた伝動ベルトの損失算出方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載された伝動ベルトの損失算出方法において、
上記第１ステップは、
上記駆動プーリ及び上記従動プーリ間に伝動ベルトを巻き掛けず且つ該従動プーリに回転負荷を付与しない状態で、上記駆動軸及び上記従動軸を、回転数を変量して同一回転数で回転させたときに該駆動軸及び該従動軸において発生する軸受け損失トルク（Ａ＋Ｂ）の回転数依存関係をベルト走行速度依存関係に換算して求める手順１と、
上記駆動プーリ及び上記従動プーリ間に伝動ベルトを巻き掛けると共に、該従動プーリに回転負荷を付与しない状態で、上記回転駆動源により該駆動プーリを回転駆動して該伝動ベルトを、ベルト走行速度を変量して走行させ、そのときに上記トルク検知手段によって検知される該駆動軸及び該従動軸において発生する無負荷時損失トルク（Ｘ＋Ｙ）のベルト走行速度依存関係を求める手順２と、
上記手順２において求めた無負荷時損失トルク（Ｘ＋Ｙ）のベルト走行速度依存関係から上記手順１において求めた軸受け損失トルク（Ａ＋Ｂ）のベルト走行速度依存関係を減じることによりベルト起因損失トルク（Ｃ＋Ｄ）のベルト走行速度依存関係を求める手順３と、
を有する伝動ベルトの損失算出方法。
【請求項５】
請求項４に記載された伝動ベルトの損失算出方法において、
上記ベルト伝動装置は、上記従動軸を介して上記従動プーリを設定回転数で回転駆動する他の回転駆動源を有し、
上記手順１において、上記回転駆動源により上記駆動プーリを及び上記他の回転駆動源により上記従動プーリをそれぞれ同一回転数で回転させ、そのときに上記トルク検知手段によって検知される上記駆動軸及び上記従動軸において発生するトルクを軸受け損失トルク（Ａ＋Ｂ）とする伝動ベルトの損失算出方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載された伝動ベルトの損失算出方法において、
上記第２ステップにおいて、上記損失発生因子に依存する依存損失トルクＦから、上記駆動軸及び上記従動軸に一定の軸荷重を付与することに起因して発生する軸受け損失トルクＧを分離する伝動ベルトの損失算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝動ベルトの損失算出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車、農業機械、一般産業機械、ＯＡ機器等の幅広い分野において伝動ベルトが用いられている。そして、いずれの分野で用いられる伝動ベルトに対しても、省エネルギー技術や環境負荷低減技術の重要性が高まっている。
【０００３】
例えば、非特許文献１には、伝動ベルトの環境対応省エネ技術として、損失低減を目的とした種々の改良事例が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】バンドーテクニカルポート，Ｎｏ．１３，Ｐ１６（２００９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、伝動ベルトに起因した損失を因子毎に分離することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、駆動プーリと、
上記駆動プーリを軸支すると共に軸回転可能に軸受けされて設けられた駆動軸と、
上記駆動軸を介して上記駆動プーリを設定回転数で回転駆動する回転駆動源と、
上記駆動プーリとの間で伝動ベルトを巻き掛け可能に設けられた従動プーリと、
上記従動プーリを軸支すると共に軸回転可能に軸受けされて設けられた従動軸と、
上記駆動軸及び上記従動軸のそれぞれにおいて発生するトルクを検知するトルク検知手段と、
を有するベルト伝動装置を用いた伝動ベルトの損失算出方法であって、
上記駆動プーリ及び上記従動プーリ間に伝動ベルトを巻き掛けると共に、該従動プーリに回転負荷を付与しない状態で、上記回転駆動源により該駆動プーリを回転駆動して該伝動ベルトを、ベルト走行速度を変量して走行させ、そのときに上記トルク検知手段によって検知される該駆動軸及び該従動軸において発生するトルクに基づいて該伝動ベルトに起因したベルト起因損失トルク（Ｃ＋Ｄ）のベルト走行速度依存関係を求め、各ベルト走行速度についてのベルト起因損失トルク（Ｃ＋Ｄ）を、ベルト走行速度に依存しない固有損失トルクＣと、ベルト走行速度に依存する依存損失トルクＤと、に分離する第１ステップと、
上記駆動プーリ及び上記従動プーリ間に伝動ベルトを巻き掛けると共に、該従動プーリに回転負荷を付与しない状態で、上記回転駆動源により該駆動プーリを回転駆動して該伝動ベルトを、一定のベルト走行速度で且つベルト走行速度とは異なる損失発生因子の水準を変量して走行させ、そのときに上記トルク検知手段によって検知される該駆動軸及び該従動軸において発生するトルクに基づいて、そのベルト走行速度における固有損失トルクＣの該損失発生因子への依存関係を求め、該損失発生因子の各水準における固有損失トルクＣを、該損失発生因子に依存しない固有損失トルクＥと、該損失発生因子に依存する依存損失トルクＦと、に分離する第２ステップと、
を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、所定のベルト伝動装置を用いて所定の第１及び第２ステップの手順に従うことにより、伝動ベルトに起因した損失トルクを、ベルト走行速度に依存する依存損失トルクＤ、ベルト走行速度とは異なる損失発生因子に依存しない固有損失トルクＥ、及び損失発生因子に依存する依存損失トルクＦの因子毎に分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】シングルコグベルトの斜視図である。
【図２】ベルト走行試験機の平面図である。
【図３】第１ステップの手順１での試験条件を示すベルト走行試験機の平面図である。
【図４】軸受け損失トルク（Ａ＋Ｂ）のベルト走行速度依存関係を示すグラフである。
【図５】第１ステップの手順２での試験条件を示すベルト走行試験機の平面図である。
【図６】無負荷時損失トルク（Ｘ＋Ｙ）のベルト走行速度依存関係を示すグラフである。
【図７】ベルト起因損失トルク（Ｃ＋Ｄ）のベルト走行速度依存関係を示すグラフである。
【図８】側圧を受けたときのシングルコグベルトの横断面形状の変形を示す説明図である。
【図９】ベルト走行速度に依存しない固有損失トルクＣの軸荷重依存関係を示すグラフである。
【図１０】弾性スリップ損失動力の入力トルク依存関係を示すグラフである。
【図１１】軸荷重が２８４Ｎの場合についての各入力トルクにおけるベルト損失動力及びそれを各損失発生因子の内訳を示すグラフである。
【図１２】軸荷重が２８４Ｎ、３７２Ｎ、及び５２９Ｎのそれぞれの場合についての各入力トルクにおけるベルト損失動力及びそれを各損失発生因子の内訳を示すグラフである。
【図１３】軸荷重が２８４Ｎ、３７２Ｎ、及び５２９Ｎのそれぞれの場合についての弾性スリップ損失及び側圧変形・出入り摺動損失動力の和の入力トルク依存関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態について図１〜１３に基づいて実際の事例に則して詳細に説明する。
【００１０】
本実施形態に係る伝動ベルトの損失算出方法に基づき、伝動ベルトとしてのシングルコグベルト１０を、ベルト走行試験機２０（ベルト伝動装置）を用いて試験しながら第１〜第３ステップの手順に従って損失トルク及び損失動力を各因子に分離して定量した。
【００１１】
（シングルコグベルト１０）
図１は、伝動ベルトとしてのシングルコグベルト１０を示す。このシングルコグベルト１０は、小型二輪車の変速用Ｖベルトとして広く用いられているものである。シングルコグベルト１０は、周長が８３０ｍｍ、ベルト幅が１８．８ｍｍ、及びベルト厚さが９．３ｍｍであった。
【００１２】
このシングルコグベルト１０は、クロロプレンゴム組成物で形成されたベルト本体１１を有する。
【００１３】
ベルト本体１１は、横断面形状が下向きに先細った台形に形成されていると共に、側面視において、内周側に、ベルト幅方向に延びるように形成された突条のコグがベルト長さ方向に一定ピッチで配設されている。ベルト本体１１の外周側には、その表面を被覆するように綿製の上帆布１２が貼設されている。また、ベルト本体１１の内周側には、その表面を被覆するようにナイロン繊維製の底帆布１３が貼設されている。なお、上帆布１２及び底帆布１３のいずれにもベルト本体１１との接着のための接着処理が施されている。
【００１４】
ベルト本体１１は、外周側の接着ゴム層１１ａと内周側の保形ゴム層１１ｂとの２層構造を有する。接着ゴム層１１ａには、ベルト厚さ方向の中間部に、ベルト幅方向にピッチを有する螺旋を形成するようにポリエステル繊維製の心線１４が埋設されている。また、保形ゴム層１１ｂには、ベルト厚さ方向の中間部に、コグに沿った波形を形成するようにナイロン繊維製のスダレ１５が埋設されている。なお、心線１４及びスダレ１５にもベルト本体１１との接着のための接着処理が施されている。
【００１５】
（ベルト走行試験機２０）
図２は、ベルト走行試験機２０を示す。
【００１６】
このベルト走行試験機２０は、駆動プーリ２１１（プーリピッチ径：４７．２ｍｍ）、駆動軸２２１、及びＡＣモーター２３１により構成された駆動系、並びに従動プーリ２１２（プーリピッチ径：１１８ｍｍ）、従動軸２２２、及びＤＣモーター２３２により構成された従動系を有する。なお、プーリピッチ径は、駆動プーリ２１１或いは従動プーリ２１２にシングルコグベルト１０を巻き掛けた際における心線１４のラインの曲げ直径である。
【００１７】
駆動プーリ２１１は、周縁にシングルコグベルト１０を巻き掛けるためのＶ溝が形成されている。
【００１８】
駆動軸２２１は、一端が駆動プーリ２１１の中心に結合して駆動プーリ２１１の一方の側方（図２の上側）に延びて駆動プーリ２１１を軸支すると共に、間隔をおいて配設された一対のオイルミスト潤滑型の軸受け２４１により軸回転可能に軸受けされて設けられている。駆動軸２２１の一対の軸受け２４１の間の部分には駆動側のトルク検出器２５１が介設されている。なお、駆動側のトルク検出器２５１に挿通された軸は、その両端がそれぞれカップリング２６１を介して駆動軸２２１の一端側部分及び他端側部分に結合され、それによって駆動軸２２１の中間部分を構成している。また、駆動軸２２１には図示しない回転検出器が設けられている。
【００１９】
ＡＣモーター２３１は、駆動軸２２１の側方に、軸が駆動軸２２１と並行に延びるように設けられている。駆動軸２２１の他端及びＡＣモーター２３１の軸の先端には、同一面内に設けられるように駆動用プーリ２７１，２８１が取り付けられており、それらの駆動用プーリ２７１，２８１間には駆動用ベルト２９１が巻き掛けられている。そして、ＡＣモーター２３１は、駆動用ベルト２９１及び駆動軸２２１を介して駆動プーリ２１１を設定回転数で回転駆動することができるように構成されている。従って、このＡＣモーター２３１が回転駆動源を構成する。
【００２０】
従動プーリ２１２は、駆動プーリ２１１と同様に、周縁にシングルコグベルト１０を巻き掛けるためのＶ溝が形成され、そして、駆動プーリ２１１との間でシングルコグベルト１０を巻き掛けることができるように駆動プーリ２１１と同一面内に設けられている。
【００２１】
従動軸２２２は、一端が従動プーリ２１２の中心に結合して従動プーリ２１２の他方の側方（図２の下側）に延びて従動プーリ２１２を軸支すると共に、間隔をおいて配設された一対のオイルミスト潤滑型の軸受け２４２により軸回転可能に軸受けされて設けられている。従動軸２２２の一対の軸受け２４２の間の部分には従動側のトルク検出器２５２が介設されている。この従動側のトルク検出器２５２及び上記の駆動側のトルク検出器２５１が駆動軸２１１及び従動軸２２１のそれぞれにおいて発生するトルクを検知するトルク検知手段を構成する。なお、従動側のトルク検出器２５２に挿通された軸は、その両端がそれぞれカップリング２６２を介して従動軸２２２の一端側部分及び他端側部分に結合され、それによって従動軸２２２の中間部分を構成している。また、従動軸２２２には図示しない回転検出器が設けられている。
【００２２】
ＤＣモーター２３２は、従動軸２２２の側方に、軸が従動軸２２２と並行に延びるように設けられている。従動軸２２２の他端及びＤＣモーター２３２の軸の先端には、同一面内に設けられるように従動用プーリ２７２，２８２が取り付けられており、それらの従動用プーリ２７２，２８２間には従動用ベルト２９２が巻き掛けられている。そして、ＤＣモーター２３２は、従動用ベルト２９２及び従動軸２３２を介して従動プーリ２１２に回転負荷を付与することができるように構成されている。従って、このＤＣモーター２３２が回転負荷源を構成する。また、ＤＣモーター２３２は、従動用ベルト２９２及び従動軸２２２を介して従動プーリ２１２を設定回転数で回転駆動することができるようにも構成されている。従って、このＤＣモーター２３２は他の回転駆動源をも構成する。
【００２３】
このベルト走行試験機２０は、駆動プーリ２１１と従動プーリ２１２との軸間隔が可変なように駆動系が可動に構成されていると共に、これにより駆動軸２１１及び従動軸２２２に所定の設定軸荷重を付与することで、駆動プーリ２１１及び従動プーリ２１２間に巻き掛けられたシングルコグベルト１０に設定ベルト張力を付与することができるように構成されている。
【００２４】
（第１ステップ）
第１ステップでは、駆動プーリ２１１及び従動プーリ２１２間にシングルコグベルト１０を巻き掛けると共に、従動プーリ２１２に回転負荷を付与しない状態とし、そして、その状態で、ＡＣモーター２３１により駆動プーリ２１１を回転駆動してシングルコグベルト１０を、ベルト走行速度を変量して走行させ、そのときに駆動側のトルク検出器２５１及び従動側のトルク検出器２５２によって検知される駆動軸２２１及び従動軸２２２において発生するトルクに基づいてシングルコグベルト１０に起因したベルト起因損失トルク（Ｃ＋Ｄ）のベルト走行速度依存関係を求めた。
【００２５】
具体的には、以下の手順１〜３に従って、ベルト走行試験機２０全体の損失トルクからシングルコグベルト１０以外のシステムに起因する損失トルクを減ずることによりベルト起因損失トルク（Ｃ＋Ｄ）を求めた。
【００２６】
なお、ベルト走行試験機２０全体の損失トルクのうちのシングルコグベルト１０以外のシステムに起因する損失トルクが全くない或いは非常に小さい場合には、駆動側のトルク検出器２５１及び従動側のトルク検出器２５２によって検知される駆動軸２２１及び従動軸２２２において発生するトルクの和をそのままベルト起因損失トルク（Ｃ＋Ｄ）とすることができる。但し、損失トルクを高精度に定量して分離する観点からは、ベルト走行試験機２０全体の損失トルクからシングルコグベルト１０以外のシステムに起因する損失トルクを減ずることが好ましい。
【００２７】
＜手順１＞
手順１では、図３に示すように、駆動プーリ２１１及び従動プーリ２１２間にシングルコグベルト１０を巻き掛けず且つ従動プーリ２１２に回転負荷を付与しない状態とし、そして、その状態で、駆動軸２２１及び従動軸２２２を、回転数を変量して同一回転数で回転させたときに駆動軸２２１及び従動軸２２２において発生する軸受け損失トルク（Ａ＋Ｂ）の回転数依存関係をベルト走行速度依存関係に換算して求めた。この軸受け損失トルク（Ａ＋Ｂ）は、ベルト走行試験機２０全体の損失トルクのうちのシングルコグベルト１０以外のシステムに起因する損失トルクである。
【００２８】
具体的には、ＡＣモーター２３１により駆動プーリ２１１を及びＤＣモーター２３２により従動プーリ２１２をそれぞれ同一回転数で回転させ、そのときに駆動側のトルク検出器２５１によって検知される駆動軸２２１の損失トルク及び従動側のトルク検出器２５２によって検知される従動軸２２２の損失トルクの和を軸受け損失トルク（Ａ＋Ｂ）とした。
【００２９】
駆動プーリ２１１を及び従動プーリ２１２の回転数は、１０００ｒｐｍ、２０００ｒｐｍ、３０００ｒｐｍ、４０００ｒｐｍ、５０００ｒｐｍ、及び５５００ｒｐｍと変量した。これらはベルト走行速度に換算するとそれぞれ２．５ｍ／ｓ、５．０ｍ／ｓ、７．５ｍ／ｓ、１０．０ｍ／ｓ、１２．５ｍ／ｓ、及び１３．７ｍ／ｓに相当する。
【００３０】
そして、各ベルト走行速度についての軸受け損失トルクは、２．５ｍ／ｓでは０．０８３Ｎｍ、５．０ｍ／ｓでは０．０９２Ｎｍ、７．５ｍ／ｓでは０．０９５Ｎｍ、１０．０ｍ／ｓでは０．０９８Ｎｍ、１２．５ｍ／ｓでは０．１１０Ｎｍ、及び１３．７ｍ／ｓでは０．０９３Ｎｍであった。
【００３１】
図４は、軸受け損失トルク（Ａ＋Ｂ）のベルト走行速度依存関係を示す。
【００３２】
これによれば、軸受け損失トルク（Ａ＋Ｂ）のベルト走行速度依存関係は一次式で直線近似することができる。そして、その近似直線のベルト走行速度＝０の外挿値（０．０８３Ｎｍ）をベルト走行速度に依存しない固有損失トルクＡとすると、各ベルト走行速度における軸受け損失トルク（Ａ＋Ｂ）を、そのベルト走行速度に依存しない固有損失トルクＡと、固有損失トルクＡを減じた残りのベルト走行速度に依存する依存損失トルクＢとに分離することができる。
【００３３】
なお、駆動系及び従動系のそれぞれの損失トルクが相互に同一である場合には、駆動プーリ２１１のみ或いは従動プーリのみ２１２のみを回転させて損失トルクを検知し、そして、それを２倍したものを軸受け損失トルク（Ａ＋Ｂ）としてもよい。また、実際に損失トルクの検知を行うことなく、軸受け２４１，２４２の損失トルクのカタログ値から軸受け損失トルク（Ａ＋Ｂ）を求めてもよい。
【００３４】
＜手順２＞
手順２では、図５に示すように、駆動プーリ２１１及び従動プーリ２１２間にシングルコグベルト１０を巻き掛けると共に、駆動軸２２１及び従動軸２２２に一定の軸荷重（２８４Ｎのデッドウエイト）を付与してシングルコグベルト１０に一定のベルト張力（１４３Ｎ）を付与し、且つ従動プーリ２１２に回転負荷を付与しない状態とし、そして、その状態で、ＡＣモーター２３１により駆動プーリ２１１を回転駆動してシングルコグベルト１０を、ベルト走行速度を変量して走行させ、そのときに駆動側のトルク検出器２５１及び従動側のトルク検出器２５２によって検知される駆動軸２２１及び従動軸２２２において発生する無負荷時損失トルク（Ｘ＋Ｙ）のベルト走行速度依存関係を求めた。この無負荷時損失トルク（Ｘ＋Ｙ））は、シングルコグベルト１０を含むベルト走行試験機２０全体の損失トルクである。
【００３５】
駆動プーリ２１１の回転数から換算されるベルト走行速度は、２．５ｍ／ｓ、５．０ｍ／ｓ、７．５ｍ／ｓ、１０．０ｍ／ｓ、１２．５ｍ／ｓ、及び１３．７ｍ／ｓと変量した。
【００３６】
そして、各ベルト走行速度についての無負荷時損失トルク（Ｘ＋Ｙ）は、２．５ｍ／ｓでは０．２２４Ｎｍ、５．０ｍ／ｓでは０．２４７Ｎｍ、７．５ｍ／ｓでは０．２４５Ｎｍ、１０．０ｍ／ｓでは０．２６５Ｎｍ、１２．５ｍ／ｓでは０．２６９Ｎｍ、及び１３．７ｍ／ｓでは０．２７５Ｎｍであった。
【００３７】
図６は、無負荷時損失トルク（Ｘ＋Ｙ）のベルト走行速度依存関係を示す。
【００３８】
これによれば、無負荷時損失トルク（Ｘ＋Ｙ）のベルト走行速度依存関係も一次式で直線近似することができる。そして、その近似直線のベルト走行速度＝０の外挿値（０．２１８Ｎｍ）をベルト走行速度に依存しない固有損失トルクＸとすると、各ベルト走行速度における無負荷時損失トルク（Ｘ＋Ｙ））を、そのベルト走行速度に依存しない固有損失トルクＸと、固有損失トルクＸを減じた残りのベルト走行速度に依存する依存損失トルクＹとに分離することができる。
【００３９】
＜手順３＞
手順３では、手順２において求めた無負荷時損失トルク（Ｘ＋Ｙ）のベルト走行速度依存関係から手順１において求めた軸受け損失トルク（Ａ＋Ｂ））のベルト走行速度依存関係を減じ、各ベルト走行速度についてのベルト起因損失トルク（Ｃ＋Ｄ）を求めた。以上のようにして無負荷時におけるシングルコグベルト１０に起因したベルト起因損失トルク（Ｃ＋Ｄ）をベルト走行試験機２０全体の無負荷時損失トルク（Ｘ＋Ｙ）から分離して定量することができる。
【００４０】
各ベルト走行速度についてのベルト起因損失トルク（Ｃ＋Ｄ）は、２．５ｍ／ｓでは０．１４１Ｎｍ、５．０ｍ／ｓでは０．１５５Ｎｍ、７．５ｍ／ｓでは０．１５０Ｎｍ、１０．０ｍ／ｓでは０．１６７Ｎｍ、１２．５ｍ／ｓでは０．１５９Ｎｍ、及び１３．７ｍ／ｓでは０．１８２Ｎｍであった。
【００４１】
図７は、ベルト起因損失トルク（Ｃ＋Ｄ）のベルト走行速度依存関係を示す。
【００４２】
これによれば、ベルト起因損失トルク（Ｃ＋Ｄ）のベルト走行速度依存関係もまた一次式で直線近似することができる。
【００４３】
そして、第１ステップでは、ベルト起因損失トルク（Ｃ＋Ｄ）のベルト走行速度依存関係に基づいて、各ベルト走行速度についてのベルト起因損失トルク（Ｃ＋Ｄ）を、ベルト走行速度に依存しない固有損失トルクＣと、ベルト走行速度に依存する依存損失トルクＤとに分離した。
【００４４】
具体的には、第１ステップにおいて求めたベルト起因損失トルク（Ｃ＋Ｄ）のベルト走行速度依存関係を示す図７における近似直線のベルト走行速度＝０の外挿値（０．０８９Ｎｍ）をベルト走行速度に依存しない固有損失トルクＣとし、各ベルト走行速度におけるベルト起因損失トルク（Ｃ＋Ｄ）を、そのベルト走行速度に依存しない固有損失トルクＣと、固有損失トルクＣを減じた残りのベルト走行速度に依存する依存損失トルクＤとに分離した。以上のようにしてベルト走行速度への依存の有無によりベルト起因損失トルク（Ｃ＋Ｄ）をさらに因子毎に分離することができる。なお、固有損失トルクＣは固有損失トルクＸから固有損失トルクＡを減じたものであり、依存損失トルクＤは依存損失トルクＹから固有損失トルクＢを減じたものである。
【００４５】
ここで、固有損失トルクＣには、ベルト走行速度に依存しない因子と考えられることから、シングルコグベルト１０が駆動プーリ２１１或いは従動プーリ２１２に巻き掛かることによるベルト曲げに起因した損失トルク（以下「ベルト曲げ損失トルク」という。）、シングルコグベルト１０が駆動プーリ２１１或いは従動プーリ２１２に巻き掛かった際にシングルコグベルト１０が駆動プーリ２１１或いは従動プーリ２１２から側圧を受けて図８に示すようにベルト幅方向に反るように変形することに起因した損失トルク（以下「側圧変形損失トルク」という。）、シングルコグベルト１０の駆動プーリ２１１或いは従動プーリ２１２への巻き掛かりの始め及び終わりのそれぞれでの摺動に起因した損失トルク（以下「出入り摺動損失トルク」という。）が含まれると考えられる。
【００４６】
（第２ステップ）
第２ステップでは、駆動プーリ２１１及び従動プーリ２１２間にシングルコグベルト１０を巻き掛けると共に、従動プーリ２１２に回転負荷を付与しない状態で、ＡＣモーター２１３により駆動プーリ２１１を回転駆動してシングルコグベルト１０を、一定のベルト走行速度（１３．７ｍ／ｓ）で且つベルト走行速度とは異なる損失発生因子としての軸荷重を変量して走行させ、駆動側のトルク検出器２５１及び従動側のトルク検出器２５２によって検知される駆動軸２２１及び従動軸２２２において発生するトルクに基づいて、そのベルト走行速度における固有損失トルクＣの軸荷重への依存関係を求めた。
【００４７】
具体的には、各軸荷重について、駆動側のトルク検出器２５１及び従動側のトルク検出器２５２によって検知される駆動軸２２１及び従動軸２２２において発生するトルクから、手順１において求めたそのベルト走行速度における軸受け損失トルク（Ａ＋Ｂ）及び第２ステップにおいて求めたそのベルト走行速度におけるベルト走行速度に依存する依存損失トルクＤを減じることにより、各軸荷重における固有損失トルクＣを求めた。
【００４８】
図９は、ベルト走行速度に依存しない固有損失トルクＣの軸荷重依存関係を示す。
【００４９】
これによれば、固有損失トルクＣの軸荷重依存関係は二次曲線近似することができる。
【００５０】
そして、第２ステップでは、各軸荷重における固有損失トルクＣを、軸荷重に依存しない固有損失トルクＥと、軸荷重に依存する依存損失トルクＦとに分離した。
【００５１】
具体的には、固有損失トルクＣの軸荷重依存関係を示す図８における近似曲線の軸荷重＝０Ｎの外挿値（０．０８９Ｎｍ）を軸荷重に依存しない固有損失トルクＥとし、各軸荷重における固有損失トルクＣを、その軸荷重に依存しない固有損失トルクＥと、固有損失トルクＥを減じた残りの軸荷重に依存する依存損失トルクＦとに分離した。このように、固有損失トルクＣについての駆動軸２１１及び従動軸２１２に付与する軸荷重への依存関係を求めることにより、各軸荷重における固有損失トルクＣを、軸荷重に依存しない固有損失トルクＥと、軸荷重に依存する依存損失トルクＦとに分離することができる。
【００５２】
ここで、固有損失トルクＥは、ベルト走行速度及び軸荷重に依存しない因子と考えられることから、ベルト曲げ損失トルクと考えることができる。
【００５３】
また、依存損失トルクＦには、駆動軸２１１及び従動軸２２１に軸荷重を付与することに基づいてシステムに起因して発生する軸受け損失トルク（以下「軸荷重依存軸受け損失トルクＧ」という。）が含まれることから、依存損失トルクＦからその軸荷重依存軸受け損失トルクＧを減じて分離することにより高精度依存損失トルクＨを求めた。軸荷重依存軸受け損失トルクＧは軸受け２３のカタログ値に基づいた。この高精度依存損失トルクＨには、ベルト走行速度に依存せず且つ軸荷重に依存する因子と考えられることから、側圧変形損失トルク及び出入り摺動損失トルクが含まれると考えられる。なお、軸荷重依存軸受け損失トルクＧが全くない或いは非常に小さい場合には、依存損失トルクＦからその軸荷重依存軸受け損失トルクＧを分離する必要は必ずしもないが、損失トルクを高精度に定量して分離する観点からは、依存損失トルクＦから軸荷重依存軸受け損失トルクＧを分離して高精度依存損失トルクＨを求めることが好ましい。
【００５４】
以上のようにして、ベルト走行試験機２０全体の損失トルクを、シングルコグベルト１０に起因する依存損失トルクＤ、固有損失トルクＥ、及び高精度依存損失トルクＨ（又は依存損失トルクＦ）と、それ以外のシステムに起因する軸受け損失トルク（Ａ＋Ｂ）及び軸荷重依存軸受け損失トルクＧとに分離することができる。
【００５５】
（第３ステップ）
第３ステップでは、駆動プーリ２１１及び従動プーリ２１２間にシングルコグベルト１０を巻き掛けると共に、駆動軸２２１に手順２と同一の一定の軸荷重（２８４Ｎのデッドウエイト）を与えてシングルコグベルト１０に一定のベルト張力（１４３Ｎ）を付与し、且つＤＣモーター２３２により従動プーリ２１２に一定の回転負荷を付与した状態とし、そして、その状態で、ＡＣモーター２３１により駆動プーリ２１１を回転駆動してシングルコグベルト１０を、第３ステップと同一の一定のベルト走行速度（１３．７ｍ／ｓ）で走行させ、そのときに駆動側のトルク検出器２５１によって検知される駆動軸２２１において発生するトルクＴに基づいて求められる入力トルクΔＴ、駆動プーリ２１１の回転数Ｎi1、及びシングルコグベルト１０のスリップ率ｓに基づいて弾性スリップ損失動力ΔＷを求めた。
【００５６】
具体的には、入力トルクΔＴは、トルクＴから手順２において求めたそのベルト走行速度での無負荷時損失トルク（Ｘ＋Ｙ）を減じて求めた。
【００５７】
また、入力トルクΔＴ及び駆動プーリ２１１の回転数Ｎi1から下記式（１）に基づいて入力動力Ｗを算出した。
【００５８】
上記ベルト走行試験での駆動プーリ２１１の負荷時における入力回転数Ｎi1、駆動プーリ２１１の同走行条件での無負荷時における入力回転数Ｎi0、並びに、上記ベルト走行試験での従動プーリ２１２の負荷時における出力回転数Ｎs1、従動プーリ２１２の同走行条件での無負荷時における出力回転数Ｎs0から下記式（２）に基づいてスリップ率ｓを算出した。
【００５９】
そして、弾性スリップ損失動力ΔＷを入力動力Ｗとスリップ率ｓとの積として下記式（２）に基づいて算出した。
【００６０】
【数１】
0005839693.tif 000002
【００６１】
そして、ＤＣモーター２３２により従動プーリ２１２に付与する回転負荷、つまり、入力トルクを変量し、各入力トルクでの弾性スリップ損失動力ΔＷを求めた。弾性スリップ損失動力ΔＷは、入力トルクが１Ｎｍでは０．００３ｋＷ、入力トルクが２Ｎｍでは０．０１１ｋＷ、入力トルクが３Ｎｍでは０．０２１ｋＷ、入力トルクが４Ｎｍでは０．０４７ｋＷ、入力トルクが５Ｎｍでは０．０７１ｋＷ、入力トルクが６Ｎｍでは０．１１７ｋＷ、及び入力トルクが７Ｎｍでは０．２０１ｋＷであった。
【００６２】
図１０は、その弾性スリップ損失動力ΔＷの入力トルク依存関係を示す。これによれば、入力トルクが大きくなるに従って弾性スリップ損失動力ΔＷの増加率が高くなっていることが分かる。
【００６３】
なお、養賢堂社発行のベルト伝動技術懇話会編「ベルト伝動・精密搬送の実用設計」には、弾性スリップ損失動力が、有効張力の２乗及びベルト走行速度にそれぞれ比例すると共に、伝動ベルトのベルト縦剛性係数Ｅとベルト断面積Ｓとの積ＥＳ反比例することが開示されている。従って、この弾性スリップ損失動力ΔＷの入力トルク依存関係は、計算により求めることもできる。ここで、伝動ベルトのベルト縦剛性係数Ｅは、伝動ベルトのベルト曲げ剛性ＥＩから求められる。
【００６４】
次に、上記式（２）に準じて、ベルト走行速度に依存する依存損失トルクＤ、その軸荷重（ベルト張力）に依存しない固有損失トルクＥ、軸荷重（ベルト張力）に依存する高精度依存損失トルクＨを損失動力に換算した。なお、それぞれをベルト走行速度依存損失動力Ｄ、ベルト曲げ損失動力Ｅ、側圧変形・出入り摺動損失動力Ｈとした。ベルト走行速度依存損失動力Ｄは０．０２０ｋＷ、ベルト曲げ損失動力Ｅは０．０５１ｋＷ、及び側圧変形・出入り摺動損失動力Ｈは０．０４６ｋＷであった。以上のようにしてシングルコグベルト１０に起因する損失動力を、弾性スリップ損失動力ΔＷ、ベルト走行速度に依存する依存損失トルクＣから換算される損失動力Ｃ、軸荷重に依存しない固有損失トルクＥから換算される損失動力Ｅ、及び軸荷重に依存する高精度依存損失トルクＨから換算される損失動力Ｈ（依存損失トルクＦから換算される損失動力Ｆ）の損失発生因子毎に分離して予測することができる。
【００６５】
図１１は、シングルコグベルト１０について予想される各入力トルクにおける損失動力及びその各損失発生因子の内訳を示す。これによれば、入力トルクが常用の２Ｎｍまでであれば、ベルト曲げ損失動力Ｅ及び側圧変形・出入り摺動損失動力Ｈの影響が大きいが、入力トルクがそれよりも大きくなると、弾性スリップ損失動力ΔＷの影響が大きくなることが予想される。
【００６６】
次に、軸荷重を３７２Ｎ及び５２９Ｎとしたそれぞれの場合についても、弾性スリップ損失ΔＷ、ベルト走行速度依存損失動力Ｄ、ベルト曲げ損失動力Ｅ、及び側圧変形・出入り摺動損失動力Ｈを求めた。軸荷重を３７２Ｎとした場合、弾性スリップ損失ΔＷは、入力トルクが１Ｎｍでは０．００２ｋＷ、入力トルクが２Ｎｍでは０．００９ｋＷ、入力トルクが３Ｎｍでは０．０１８ｋＷ、入力トルクが４Ｎｍでは０．０３６ｋＷ、入力トルクが５Ｎｍでは０．０５９ｋＷ、入力トルクが６Ｎｍでは０．０８９ｋＷ、及び入力トルクが７Ｎｍでは０．１５３ｋＷであった。ベルト走行速度依存損失動力Ｄは０．０２０ｋＷ、ベルト曲げ損失動力Ｅは０．０５１ｋＷ、及び側圧変形・出入り摺動損失動力Ｈは０．０７０ｋＷであった。軸荷重を５２９Ｎとした場合、弾性スリップ損失動力ΔＷは、入力トルクが１Ｎｍでは０．００１ｋＷ、入力トルクが２Ｎｍでは０．００８ｋＷ、入力トルクが３Ｎｍでは０．０１５ｋＷ、入力トルクが４Ｎｍでは０．０３１ｋＷ、入力トルクが５Ｎｍでは０．０５４ｋＷ、入力トルクが６Ｎｍでは０．０８０ｋＷ、及び入力トルクが７Ｎｍでは０．１１４ｋＷであった。ベルト走行速度依存損失動力Ｄは０．０２０ｋＷ、ベルト曲げ損失動力Ｅは０．０５１ｋＷ、及び側圧変形・出入り摺動損失動力Ｈは０．１２８ｋＷであった。
【００６７】
図１２は、図１１に対して軸荷重を３７２Ｎ及び５２９Ｎとしたそれぞれの場合の結果を加えた、シングルコグベルト１０について予想される各入力トルクにおけるベルト損失動力及びその各損失発生因子の内訳を示す。これによれば、軸荷重、つまり、ベルト張力が大きくなるに従って、側圧変形・出入り摺動損失動力Ｈが大きくなることが予想される。これは、軸荷重が大きくなってベルト張力が高まると、シングルコグベルト１０が駆動プーリ２１１或いは従動プーリ２１２に巻き掛かった際にシングルコグベルト１０が駆動プーリ２１１或いは従動プーリ２１２から側圧を受けて図８に破線で示すようにベルト幅方向に反るように変形することに起因した側圧変形損失トルクが大きくなるためであると考えられる。また、軸荷重が大きくなるに従って、弾性スリップ損失ΔＷが小さくなることが予想される。これは、軸荷重が大きくなってベルト張力が高まると、シングルコグベルト１０が駆動プーリ２１１或いは従動プーリ２１２に巻き掛かった際にシングルコグベルト１０が駆動プーリ２１１或いは従動プーリ２１２から受ける側圧が大きくなり、摩擦力による動力伝達力が上昇してスリップが小さくなるためであると考えられる。
【００６８】
次に、以上の結果から軸荷重による影響が大きいことが推測される弾性スリップ損失ΔＷ及び側圧変形・出入り摺動損失動力の和Ｈの入力トルク依存関係について、各軸荷重毎に検討した。軸荷重を２８４Ｎとした場合、弾性スリップ損失ΔＷ及び側圧変形・出入り摺動損失動力Ｈの和は、入力トルクが１Ｎｍでは０．０５０ｋＷ、入力トルクが２Ｎｍでは０．０５８ｋＷ、入力トルクが３Ｎｍでは０．０６９ｋＷ、入力トルクが４Ｎｍでは０．０９５ｋＷ、入力トルクが５Ｎｍでは０．１１９ｋＷ、入力トルクが６Ｎｍでは０．１６４ｋＷ、及び入力トルクが７Ｎｍでは０．２４８ｋＷであった。軸荷重を３７２Ｎとした場合、弾性スリップ損失ΔＷ及び側圧変形・出入り摺動損失動力Ｈの和は、入力トルクが１Ｎｍでは０．０７３ｋＷ、入力トルクが２Ｎｍでは０．０７９ｋＷ、入力トルクが３Ｎｍでは０．０８８ｋＷ、入力トルクが４Ｎｍでは０．１０６ｋＷ、入力トルクが５Ｎｍでは０．１２９ｋＷ、入力トルクが６Ｎｍでは０．１６０ｋＷ、及び入力トルクが７Ｎｍでは０．２２３ｋＷであった。軸荷重を５２９Ｎとした場合、弾性スリップ損失ΔＷ及び側圧変形・出入り摺動損失動力Ｈの和は、入力トルクが１Ｎｍでは０．１３０ｋＷ、入力トルクが２Ｎｍでは０．１３６ｋＷ、入力トルクが３Ｎｍでは０．１４３ｋＷ、入力トルクが４Ｎｍでは０．１５９ｋＷ、入力トルクが５Ｎｍでは０．１８２ｋＷ、入力トルクが６Ｎｍでは０．２０９ｋＷ、及び入力トルクが７Ｎｍでは０．２４３ｋＷであった。
【００６９】
図１３は、軸荷重が２８４Ｎ、３７２Ｎ、及び５２９Ｎのそれぞれの場合についての弾性スリップ損失ΔＷ及び側圧変形・出入り摺動損失動力Ｈの和の入力トルク依存関係を示す。軸荷重が大きくなるに従って弾性スリップ損失ΔＷが小さくなる一方、側圧変形・出入り摺動損失動力Ｈが大きくなるが、これによれば、６Ｎｍ以下の低入力トルク域では、損失動力の和は低軸荷重である方が小さく、高入力トルク域では、損失動力の和は高軸荷重である方が小さいことが分かる。従って、入力トルクに見合った適正な軸荷重を付与する、つまり、弾性スリップ損失ΔＷ及び側圧変形・出入り摺動損失動力Ｈの和が最も小さくなる軸荷重を設定して付与することによりシングルコグベルト１０の損失を低減して効率の向上を図ることができる。
【００７０】
以上のようにして、シングルコグベルト１０を含むベルト走行試験機２０全体の損失トルクからシングルコグベルト１０に起因した損失トルクを分離し、さらに、シングルコグベルト１０に起因した損失トルクを各損失発生因子毎に起因するものに分離することにより、ベルト伝動装置全体としての損失を低減するための最適化の指針、及びシングルコグベルト１０としての改良の方向性を見出すことができる。
【００７１】
（その他の実施形態）
上記実施形態では、シングルコグベルト１０を対象としたが、特にこれに限定されるものではなく、平ベルト、Ｖベルト、Ｖリブドベルト、張力帯及びブロックからなる高負荷伝動用Ｖベルト、歯付ベルト等をも対象とすることができる。
【００７２】
上記実施形態では、軸荷重を損失発生因子としたが、特にこれに限定されるものではなく、例えば、駆動プーリ２１１及び／又は従動プーリ２１２のプーリ径、駆動プーリ２１１及び従動プーリ２１２の回転速度比、ベルト長さ、ベルト表面の摩擦係数等を損失発生因子として変量してもよい。特に、駆動プーリ２１１及び従動プーリ２１２のプーリ径が損失トルクに及ぼす影響は大きいと考えられ、従って、駆動プーリ２１１及び／又は従動プーリ２１２のプーリ径を損失発生因子として変量し、そして、固有損失トルクＣを、プーリ径に依存しない固有損失トルクＥと、プーリ径に依存する固有損失トルクＦとに分離することも好ましい態様である。
【００７３】
上記実施形態では、駆動プーリ２１１及び従動プーリ２２１をそれぞれ１つずつ有する２軸のベルト走行試験機２０を用いたが、特にこれに限定されるものではなく、従動プーリを２つ以上（例えば従動プーリ数２〜４）有するベルト走行試験機を用いてもよく、その場合、従動プーリを変量因子とすればプーリ毎の損失を分離して定量することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、伝動ベルトの損失算出方法について有用である。
【符号の説明】
【００７５】
１０  シングルコグベルト（伝動ベルト）
１１  ベルト本体
１１ａ  接着ゴム層
１１ｂ  保形ゴム層
１２  上帆布
１３  底帆布
１４  心線
１５  スダレ
２０  ベルト走行試験機（ベルト伝動装置）
２１１  駆動プーリ
２２１  駆動軸
２３１  ＡＣモーター（回転駆動源）
２２１  従動プーリ
２２２  従動軸
２３２  ＤＣモーター（回転負荷源、他の回転駆動源）
２４１，２４２  軸受け
２５１，２５２  トルク検出器（トルク検知手段）
２６１，２６２  カップリング
２７１，２７２  駆動用プーリ
２８１，２８２  従動用プーリ
２９１  駆動用ベルト
２９２  従動用ベルト
【図１】
0005839693.tif 000003
【図２】
0005839693.tif 000004
【図３】
0005839693.tif 000005
【図４】
0005839693.tif 000006
【図５】
0005839693.tif 000007
【図６】
0005839693.tif 000008
【図７】
0005839693.tif 000009
【図８】
0005839693.tif 000010
【図９】
0005839693.tif 000011
【図１０】
0005839693.tif 000012
【図１１】
0005839693.tif 000013
【図１２】
0005839693.tif 000014
【図１３】
0005839693.tif 000015