(57)【要約】【課題】ベルト鳴きの根本的な原因を究明することができる非接触式エンジン変位解析方法及び装置を提供する。【解決手段】エンジン静止状態において、エンジンＷ周りに装着され補機ベルト４０を張設する各種プーリのうち、ＡＣジェネレータプーリ４１とエアコンコンプレッサプーリ４２についてそれぞれ少なくとも任意の３点（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３），（Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６）の位置を非接触で計測し、これらの点データから各プーリ４１，４２の平面データを作成し、これらの平面データと予め設定した基準面データとの相対的な位置関係であるずれ量又は傾き量を求め、ベルト鳴き発生の有無を試作段階で事前に検証する。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン静止状態において、エンジン周りに装着されベルトを張設する各種プーリのうち、１つ以上のプーリについてそれぞれ少なくとも任意の３点の位置を非接触で計測し、これらの点データから各プーリの平面データを作成し、これらの平面データと予め設定した基準面データとの相対的な位置関係を求めることを特徴とする非接触式エンジン変位解析方法。
【請求項２】
前記平面データと前記基準面データとの相対的な位置関係が、前記基準面データに対する前記平面データのずれ量及び／又は傾き量である請求項１記載の非接触式エンジン変位解析方法。
【請求項３】
エンジン駆動状態において、エンジン周りに装着されベルトを張設する各種プーリのうち、１つ以上のプーリのある点における一軸の時系列変位を非接触で計測し、これらの時系列変位データによりベルト鳴きの発生原因を究明することを特徴とする非接触式エンジン変位解析方法。
【請求項４】
エンジン駆動状態において、エンジン周りに装着された各種プーリによって張設されるベルトのある点における振れの一軸の時系列変位を非接触で計測し、これらの時系列変位データによりベルト鳴きの発生原因を究明することを特徴とする非接触式エンジン変位解析方法。
【請求項５】
エンジン周りに装着されベルトを張設する各種プーリの任意の点の位置を非接触で３次元計測する計測部と、この計測部で計測した各プーリの点データから各プーリの平面データを作成して予め設定した基準面データとの相対的な位置関係を算出する計測制御部と、この計測制御部の処理結果を表示する表示部を備えることを特徴とする非接触式エンジン変位解析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン周りに装着された各種プーリによって張設されるベルトの鳴きの発生有無を予め検証する非接触式エンジン変位解析方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、新機種等に搭載するエンジンに装着するベルトの鳴きの有無についての判定は、エンジン単体の静止状態で作業者がスケールにより各種プーリの相対的なずれ量や傾き量を測定し、一定の基準値に収まっているか否かによって行っていた。しかしながら、実際にエンジンを車体に搭載して試走すると、基準値に収まっているにも拘らずベルト鳴きが発生するエンジンが多々存在し、各種プーリの相対的なずれ量や傾き量とベルト鳴きとの関係を解析するために多大な工数を必要としていた。
【０００３】
そこで、補機ベルトを張設するクランクプーリ、パワステプーリ、エアコンプーリ間に張力検出器を設け、且つクランクプーリ及びエアコンプーリの回転速度と補機ベルトの走行速度とを検出する電磁ピックアップと異音を検出するマイクロホンを設け、補機ベルトの張力とエアコンプーリの回転速度と補機ベルトの走行速度より算出されるスリップ率からベルト鳴きの相関関係を解析し、ベルトの張力を増加させてベルト鳴きを防止する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１―２８８６５６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開平１―２８８６５６号公報に記載の方法では、ベルトの張力のみを調整するだけであって、ベルト鳴きを確実になくすことは不可能であった。
【０００６】
本発明は、従来の技術が有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ベルト鳴きの根本的な原因を究明することができる非接触式エンジン変位解析方法及び装置を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく請求項１に係る発明は、エンジン静止状態において、エンジン周りに装着されベルトを張設する各種プーリのうち、１つ以上のプーリについてそれぞれ少なくとも任意の３点の位置を非接触で計測し、これらの点データから各プーリの平面データを作成し、これらの平面データと予め設定した基準面データとの相対的な位置関係を求めるものである。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の非接触式エンジン変位解析方法において、前記平面データと前記基準面データとの相対的な位置関係が、前記基準面データに対する前記平面データのずれ量及び／又は傾き量である。
【０００９】
請求項３に係る発明は、エンジン駆動状態において、エンジン周りに装着されベルトを張設する各種プーリのうち、１つ以上のプーリのある点における一軸の時系列変位を非接触で計測し、これらの時系列変位データによりベルト鳴きの発生原因を究明するものである。
【００１０】
請求項４に係る発明は、エンジン駆動状態において、エンジン周りに装着された各種プーリによって張設されるベルトのある点における振れの一軸の時系列変位を非接触で計測し、これらの時系列変位データによりベルト鳴きの発生原因を究明するものである。
【００１１】
請求項５に係る発明は、エンジン周りに装着されベルトを張設する各種プーリの任意の点の位置を非接触で３次元計測する計測部と、この計測部で計測した各プーリの点データから各プーリの平面データを作成して予め設定した基準面データとの相対的な位置関係を算出する計測制御部と、この計測制御部の処理結果を表示する表示部を備える。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係る非接触式エンジン変位解析装置の概略構成図、図２は同じく正面図、図３は同じく側面図、図４乃至図６は本発明に係る非接触式エンジン変位解析方法の説明図である。
【００１３】
本発明に係る非接触式エンジン変位解析装置は、図１に示すように、所望な位置に移動できると共に位置決め固定できる移動部１と、移動部１に搭載され３次元測定機（Ｘ・Ｙ・Ｚの直交３軸）としての機能を有する計測部２と、計測部２と信号のやり取りをして各種プーリのずれ量や傾き量などを算出する計測制御部３と、計測制御部３により処理された計測結果を表示する表示部４からなる。
【００１４】
移動部１は、図２及び図３に示すように、基板１０の下面に一対の第１ベースプレート１１を介して搬送ローラ１２及びベース支柱１３を固定し、第１ベースプレート１１の後面に第２ベースプレート１４を介して一対の第３ベースプレート１５と第４ベースプレート１６を固定し、第４ベースプレート１６の上面に移動用ハンドル１７及び下面にベース支柱１８を固定し、基板１０の上面に一対の支持プレート１９を立設し、支持プレート１９の上面に基台プレート２０を固定して構成される。
【００１５】
計測部２は、図２及び図３に示すように、基台プレート２０に敷設したＹ軸レール２１と、Ｙ軸レール２１の両側面に形成したガイド溝２２に係合しボールねじ（不図示）とパルスモータ２３によりＹ軸方向に移動するＹ軸移動部材２４と、Ｙ軸レール２１と垂直にＹ軸移動部材２４に固定したＺ軸レール２５と、Ｚ軸レール２５の両側面に形成したガイド溝２６に係合しボールねじ（不図示）とパルスモータ２７によりＺ軸方向に移動するＺ軸移動部材２８と、Ｚ軸移動部材２８に取り付けてＸ軸方向の距離を測定するレーザ変位センサ２９からなる。
【００１６】
Ｘ軸では、レーザ変位センサ２９が放射するレーザ光の出射口の位置が原位置であり、Ｙ軸では、パルスモータ２３が取り付けてある側のＹ軸レール２１の基端部が原位置であり、Ｚ軸では、Ｙ軸移動部材２４側のＺ軸レール２５の基端部が原位置である。
【００１７】
従って、測定対象となるプーリの測定点の座標値（Ｘ、Ｙ、Ｚ）は、Ｘの値についてはレーザ変位センサ２９が放射するレーザ光の出射口からの距離となり、Ｙの値についてはＹ軸レール２１の原位置からレーザ変位センサ２９のレーザ光がプーリの測定点を照射するまでパルスモータ２３によりＹ軸移動部材２４を移動させるのに要したパルス数から換算される距離となり、Ｚの値についてはＺ軸レール２５の原位置からレーザ変位センサ２９のレーザ光がプーリの測定点を照射するまでパルスモータ２７によりＺ軸移動部材２８を移動させるのに要したパルス数から換算される距離となる。
【００１８】
計測制御部３は、図１に示すように、レーザ変位センサ２９を作動させると共にＸ軸方向の距離をアナログ信号として出力するアンプユニット３０と、アンプユニット３０にレーザ光の放射を指令する接点ボード３１と、アンプユニット３０が出力したアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換ボード３２と、パルスモータ２３，２７を駆動するコントロールボード３３と、計測制御プログラムを実行するＰＣ（パーソナルコンピュータ）３４からなる。
【００１９】
ＰＣ３４は、計測制御プログラムを実行して、接点ボード３１及びコントロールボード３３を制御すると共に、計測部２により測定した各プーリの３点の座標値（点データ）から各プーリの平面データを作成し、これらの平面データと基準面データとの相対的な位置関係、例えば基準面データに対する平面データのずれ量及び／又は傾き量を算出する。
【００２０】
表示部４は、各プーリの点データ、平面データや基準面データとの相対的な位置関係（ずれ量、傾き量）を表示する。また、各プーリのある点における一軸の時系列変位データや各プーリによって張設されるベルトのある点における振れの一軸の時系列変位データなども表示することができる。
【００２１】
以上のように構成した本発明に係る非接触式エンジン変位解析方法及び装置の動作について説明する。
新機種に搭載するエンジンの試作段階で、図２に示す補機ベルト４０の鳴きが発生するか否かの検証を行うため、エンジンＷのＡＣジェネレータプーリ４１とエアコンコンプレッサプーリ４２の相対的な位置関係を測定する場合、エンジン搬送台車４３上に位置決め載置した静止状態のエンジンＷに正対するように非接触式エンジン変位解析装置をベース支柱１３，１８により位置決め固定する。この状態で、各プーリ４１，４２の回転軸がレーザ変位センサ２９の測定方向であるＸ軸方向とほぼ平行になっている。
【００２２】
先ず、基準面データを設定するため、パルスモータ２３，２７を駆動してＹ軸移動部材２４とＺ軸移動部材２８を移動させ、レーザ変位センサ２９のレーザ光を、図４に示すように、例えばウォータポンププーリ４４の任意の３点（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）に照射して３点（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）の点データを測定する。そして、得られた３点（Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３）の点データから基準となる平面データを作成する。なお、本発明の実施の形態では、基準面データをウォータポンププーリ４４で作成したが、基準面として保証されるものであれば補機ベルト４０を張設する他のプーリでもよい。
【００２３】
次いで、同様にＡＣジェネレータプーリ４１とエアコンコンプレッサプーリ４２の任意の３点（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３），（Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６）にレーザ変位センサ２９のレーザ光を照射して各３点（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３），（Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６）の点データを測定する。そして、得られた３点（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３），（Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６）の点データからＡＣジェネレータプーリ４１とエアコンコンプレッサプーリ４２の平面データを作成する。
【００２４】
次いで、ＡＣジェネレータプーリ４１とエアコンコンプレッサプーリ４２の平面データをそれぞれ基準面データと比較して、相対的な位置関係を求める。相対的な位置関係としては、例えば基準面データと各プーリ４１，４２の平面データとのずれ量や基準面データに対する各プーリ４１，４２の平面データの傾き量などが考えられる。
【００２５】
そこで、ベルト鳴きが発生しない基準値として、例えばずれ量：０．３ｍｍ以下、傾き量：０．５°以下と予め設定しておき、測定したＡＣジェネレータプーリ４１とエアコンコンプレッサプーリ４２の平面データが基準面データに対してどのような位置付けにあるかを表示部４に表示する。
【００２６】
例えば、測定したＡＣジェネレータプーリ４１の傾き量が、０．８９°であれば、基準値の０．５°を超えていることが分かるので、ベルト鳴きの発生が試作段階で事前に確認できるため、エンジンの品質熟成に要する工数を削減できる。
【００２７】
次に、実際にエンジンＷを作動させた状態で、ベルト鳴き音を確認しながら解析を行うこともできる。
例えば、レーザ変位センサ２９のレーザ光をエアコンコンプレッサプーリ４２の点Ｐ４に垂直に照射するようにレーザ変位センサ２９をセットした状態でエンジンＷを作動させると、エアコンコンプレッサプーリ４２に振れが発生しているか否かが、図５に示すように、レーザ変位センサ２９が出力する点Ｐ４における周期的に変動している時系列の変位データから分かる。
【００２８】
エアコンコンプレッサプーリ４２の振れ量からベルト鳴きの根本的な発生原因を究明することができる。エアコンコンプレッサプーリ４２が振れる原因としては、プーリの軸孔径と回転軸の軸径の製作誤差、プーリの芯出し不良、プーリ又は軸の変形などが考えられる。
【００２９】
また、図６に示すように、補機ベルト４０のあるポイント（例えば、プーリとプーリの中間）にレーザ変位センサ２９のレーザ光を垂直に照射するようにレーザ変位センサ２９をセットした状態でエンジンＷを作動させると、補機ベルト４０に振れが発生しているか否かが、レーザ変位センサ２９が出力するあるポイントにおける周期的に変動している時系列の変位データから分かる。
【００３０】
補機ベルト４０の振れ量からベルト鳴きの根本的な発生原因を究明することができる。回転する補機ベルト４０があるポイントで振れる原因としては、ベルトの肉厚不均一、ベルトのテンション不足などが考えられる。
【００３１】
また、実際にエンジンＷを作動させた状態で、各プーリ４１，４２の振れ及び補機ベルト４０の振れの時系列変位データからベルト鳴きの根本的な発生原因を究明することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１又は２に係る発明によれば、ベルト鳴き発生の有無を試作段階で事前に検証することができるため、エンジンの品質熟成に要する工数を削減できる。
【００３３】
請求項３又は４に係る発明によれば、ベルト鳴きの根本的な発生原因を究明することができる。
【００３４】
請求項５に係る発明によれば、エンジンに対して容易にセットすることができ、試作段階でベルト鳴き発生の有無の検証又はベルト鳴きの根本的な発生原因の究明をすることができるため、エンジンの品質熟成に要する工数低減に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る非接触式エンジン変位解析装置の概略構成図
【図２】本発明に係る非接触式エンジン変位解析装置の正面図
【図３】本発明に係る非接触式エンジン変位解析装置の側面図
【図４】本発明に係る非接触式エンジン変位解析方法の説明図
【図５】本発明に係る非接触式エンジン変位解析方法の説明図
【図６】本発明に係る非接触式エンジン変位解析方法の説明図
【符号の説明】
１…移動部、２…計測部、３…計測制御部、４…表示部、２３，２７…パルスモータ、２９…レーザ変位センサ、４０…補機ベルト、４１…ＡＣジェネレータプーリ、４２…エアコンコンプレッサプーリ、４４…ウォータポンププーリ、Ｗ…エンジン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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