(57)【要約】【課題】内燃機関の回転変動を模擬すべく、試験対象となる動力伝達機構のベルト又はチェーンの張力を変動させることができ、かつその張力変動の周期及び変動幅を容易に変更できる動力伝達機構の試験装置を提供する。【解決手段】駆動側プーリーＣｒＰと、少なくとも一つの従動側プーリーＣｍＰと、これら駆動側プーリーＣｒＰ及び従動側プーリーＣｍＰ間に掛け渡され、駆動側プーリーＣｒＰの回転を従動側プーリーＣｍＰに伝達するベルトＴＶとを備えた動力伝達機構Ｔの試験装置であって、上記駆動側プーリーＣｒＰに回転駆動力を入力する回転入力装置Ｍと、上記ベルトＴＶの回転中に、その張力を変動させるべくベルトＴＶに接触して加振する張力変動手段１とを備えたものである。【選択図】　　　　図１
2004116618.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動側回転軸と、少なくとも一つの従動側回転軸と、これら駆動側回転軸及び従動側回転軸間に掛け渡され、駆動側回転軸の回転を従動側回転軸に伝達する伝達部材とを備えた動力伝達機構の試験装置であって、
上記駆動側回転軸に回転駆動力を入力する回転入力装置と、
上記伝達部材の回転中に、その伝達部材と接触して加振し、伝達部材の張力を周期的に変動させる張力変動手段とを備えたことを特徴とする動力伝達機構の試験装置。
【請求項２】
上記張力変動手段は、回転中の上記伝達部材と接触して回転する接触回転部材と、その接触回転部材を振動させる加振手段とを備えた請求項１記載の動力伝達機構の試験装置。
【請求項３】
上記加振手段は、先端部に上記接触回転部材が回転自在に取り付けられたロッドと、該ロッドの後端部に接続されたピストンと、該ピストンをスライド自在に収容するハウジングと、該ハウジング内で上記ピストンよりも後端側に配置され、モータの回転軸に着脱自在に取り付けられたカムと、上記ピストンを上記カム側に付勢してピストンの後端を上記カムに当設させる付勢手段とを備えた請求項２記載の動力伝達機構の試験装置。
【請求項４】
上記伝達部材が、上記駆動側回転軸に設けられた駆動側プーリー及び上記従動側回転軸に設けられた従動側プーリー間に掛け渡されたベルトであり、
上記張力変動手段の上記接触回転部材が、上記加振手段により振動される加振プーリーである請求項２又は３記載の動力伝達機構の試験装置。
【請求項５】
上記動力伝達機構の駆動側プーリーが内燃機関のクランク軸に設けられたクランクプーリーであり、上記従動側プーリーが少なくとも一つの補機駆動等プーリーであり、上記ベルトがタイミングベルトであり、
上記回転入力装置は、回転入力モータと、回転入力モータの回転駆動力を上記クランクプーリーに入力する動力伝達手段とを備えた請求項４記載の動力伝達機構の試験装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力伝達機構の試験装置に係り、特に、内燃機関を実際に運転したときのタイミングベルトの張力変動を模擬・再現できる、動力伝達機構の試験装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関のクランク軸の回転をカムシャフトなどの他の回転軸系へと伝達する動力伝達機構として、金属製のタイミングチェーンやゴム製のタイミングベルトを備えた動力伝達機構が知られている。
【０００３】
この様なタイミングチェーンやタイミングベルトはカムシャフトや各ポンプ、補機等の駆動を行う等、エンジンの作動において極めて重要な役割を担っている。その一方で、エンジンの駆動トルクを直接的に受け、回転変動もある為、耐久上厳しい条件下に晒されることになっている。従って、耐久試験を含む各種評価試験を行い市場での安定した信頼を確保することが必要である。
【０００４】
特に乗用車など、比較的小型の自動車において採用される事が多いゴム製のタイミングベルトは、金属製のタイミングチェーンと比較して、騒音が小さい、重量が軽い、コストが低いなどのメリットがあるものの、耐久信頼性の面で金属製のタイミングチェーンよりも劣るため、上記した耐久試験を含む各種評価試験がより適切に行われることが望ましい。
【０００５】
内燃機関の動力伝達機構（金属製タイミングチェーンあるいはゴム製タイミングベルト、そのチェーン又はベルトが掛け渡されたスプロケット又はプーリー、スプロケット又はプーリーに接続された回転軸などを含む）の評価試験を行う場合、実際に内燃機関を運転して試験を行うのが理想的である。しかしながら、実際に内燃機関を運転して試験を行うとした場合、内燃機関側の噴射系のバラツキ（燃料噴射量のバラツキなど）を管理したり、油温、水温及び回転速度などの各種パラメータを管理する必要があり現実的でないときがある。
【０００６】
そこで、そのような場合、内燃機関を運転する代わりにモータ等の回転入力装置を用いてクランク軸に回転駆動力を入力して模擬的に試験を行っている。このような模擬試験装置は当業者間ではリグ装置と呼ばれている。
【０００７】
図３及び図４を用いて、一般的なリグ装置（試験装置）の概略を説明する。
【０００８】
図３はリグ装置の正面図であり、図４は試験対象である動力伝達機構を示す側面図である。
【０００９】
図示するように、試験台Ｄ上に内燃機関Ｅが搭載される。
【００１０】
試験対象となる動力伝達機構Ｔは、内燃機関Ｅのクランク軸（駆動側回転軸）Ｃｒと、カムシャフトＣｍなどのクランク軸Ｃｒ以外の回転軸（従動側回転軸）と、アイドルシャフト（従動側回転軸）Ａと、これら各回転軸Ｃｒ，Ｃｍ，Ａ間に掛け渡されたタイミングベルト（伝達部材）ＴＶとを備える。
【００１１】
図４を用いて詳しく説明すると、タイミングベルトＴＶは、内燃機関Ｅのクランク軸Ｃｒの一端（図３において右側端部）に設けられたクランクプーリーＣｒＰ（駆動側プーリー）と、各気筒の吸気及び排気バルブを最適のタイミングで作動するためのカムシャフトに設けられたカムシャフトプーリＣｍＰ（従動側プーリー）と、オイルポンプを駆動するための回転軸に設けられたオイルポンププーリーＯＰ（従動側プーリー）と、サプライポンプを駆動するための回転軸に設けられたサプライポンププーリーＳＰ（従動側プーリー）と、アイドルシャフトＡに設けられたアイドルプーリーＡＰ（従動側プーリー）とに掛け渡される。
【００１２】
なお、これら各プーリーＣｒＰ，ＣｍＰ，ＯＰ，ＳＰ，ＡＰのレイアウトは一例として示したものである。また、アイドルプーリーＡＰは必ずしも必要なものではなく、設けられない場合もある。更に、タイミングベルトＴＶの張力を一定に保つためのテンショナが別途設けられる場合もある。要するに、各回転軸及びプーリーの個数およびレイアウトなどは内燃機関Ｅの種類等によって種々変わるものであり、図示したものに限定はされない。また、本明細書中では、クランクプーリーＣｒＰ以外のプーリー、即ち、各従動側プーリーのことを補機駆動等プーリーとも言う。
【００１３】
さて、リグ装置は、内燃機関Ｅの代わりにクランク軸Ｃｒ及びクランクプーリーＣｒＰに回転駆動力を入力するための回転入力装置を備える。
【００１４】
回転入力装置は、回転入力モータＭと、回転入力モータＭの回転駆動力をクランク軸Ｃｒ及びクランクプーリーＣｒＰに入力する動力伝達手段とを備える。動力伝達手段は、回転入力モータＭの回転軸ＭＳに設けられたプーリーＭＰと、クランク軸Ｃｒの他端（図３において左側端部）に設けられた回転入力プーリーＲＰと、それらプーリーＭＰ，ＲＰ間に掛け渡された回転入力ベルト（ここではＶベルト）ＲＶとからなる。
【００１５】
回転入力モータＭはここでは電動モータであり、このモータＭが駆動されると、その回転駆動力がクランクプーリーＣｒＰに入力され、その回転駆動力がタイミングベルトＴＶを介して各従動側プーリーＣｍＰ，ＯＰ，ＳＰ，ＡＰに伝達される。これを内燃機関Ｅの回転にみたてて動力伝達機構Ｔの評価試験を行うのである。
【００１６】
なお、動力伝達機構Ｔの試験を行う場合、内燃機関Ｅにおける動力伝達機構Ｔ以外の構成要素、即ち、ピストンや吸気及び排気バルブなどは省略して（取り外して）試験を行うことが一般的である。また、実際の内燃機関Ｅそのものを試験台Ｄに搭載せずに、各回転軸、各プーリー及びタイミングベルトＴＶのみ（即ち動力伝達機構Ｔのみ）を搭載して試験を行う場合もある。
【００１７】
【特許文献１】
特開２０００−３３８００１号公報
【特許文献２】
特開２０００−３３８００２号公報
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のリグ装置では、内燃機関Ｅを実際に運転したときのクランク軸Ｃｒの回転を正確に模擬・再現することができず、正確な評価を行うことができないという問題があった。
【００１９】
これを説明すると、実際に内燃機関Ｅを運転した場合、クランク軸Ｃｒの回転速度は変動する。例えば、内燃機関Ｅのある気筒が圧縮行程にある場合はクランク軸Ｃｒの回転速度は減少し、逆に燃焼行程ではクランク軸Ｃｒの回転速度は上昇する。当然、クランク軸Ｃｒの回転変動に伴ってタイミングベルトＴＶの負荷（張力）が変動する。これに対して、従来のリグ装置ではクランク軸Ｃｒに回転を入力する回転入力モータＭの回転速度が常に一定であり変動しないため、タイミングベルトＴＶの張力もほとんど変動しない。なお、動力伝達機構Ｔ以外の構成要素を取り付けた内燃機関Ｅを用いて試験を行った場合、回転入力モータＭの回転速度が一定であっても各シリンダの燃焼室内の空気が所定周期毎に圧縮されるため多少の回転変動は発生する。しかしながら、内燃機関Ｅを実際に運転したときと比較するとその変動は非常に小さい。これは、内燃機関Ｅを実際に運転したときの燃料の燃焼（爆発）に伴うクランク軸Ｃｒの回転速度の急激な上昇を再現できないからである。
【００２０】
従って、従来の試験装置では、クランク軸Ｃｒの回転変動による影響を把握することができず、実際のエンジン相当の正確な評価ができなかった。また、単純にタイミングベルトＴＶが破損するまでの期間を評価する試験を行う場合、タイミングベルトＴＶに負荷変動（張力変動）が発生しないため、タイミングベルトＴＶが破損するまでに長期間かかり、その長期的な試験で得たデータもあくまでも参考値にしかならなかった。
【００２１】
そこで、特許文献１及び特許文献２に開示されているように、回転を入力するモータと試験対象である動力伝達機構との間に遊星歯車機構を設け、この遊星歯車機構によってモータから入力された回転速度を変動させる試験装置が考案されている。
【００２２】
しかしながら、この試験装置では装置が大がかりになってしまう。また、回転変動の周期や変動幅を変更するには遊星歯車機構全体を交換しなければならず、非常に困難であった。内燃機関のクランク軸の回転変動の周期及び変動幅は、各種条件や内燃機関の種類によって様々であるため、回転変動の周期及び変動幅を容易に変更できる試験装置が望まれていた。
【００２３】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、内燃機関の回転変動を模擬すべく、試験対象となる動力伝達機構のベルトの張力を変動させることができ、かつその張力変動の周期及び変動幅を容易かつ任意に変更できる動力伝達機構の試験装置を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、駆動側回転軸と、少なくとも一つの従動側回転軸と、これら駆動側回転軸及び従動側回転軸間に掛け渡され、駆動側回転軸の回転を従動側回転軸に伝達する伝達部材とを備えた動力伝達機構の試験装置であって、上記駆動側回転軸に回転駆動力を入力する回転入力装置と、上記伝達部材の回転中に、その伝達部材と接触して加振し、伝達部材の張力を周期的に変動させる張力変動手段とを備えたものである。
【００２５】
ここで、上記張力変動手段は、回転中の上記伝達部材と接触して回転する接触回転部材と、その接触回転部材を振動させる加振手段とを備えたものであっても良い。
【００２６】
また、上記加振手段は、先端部に上記接触回転部材が回転自在に取り付けられたロッドと、該ロッドの後端部に接続されたピストンと、該ピストンをスライド自在に収容するハウジングと、該ハウジング内で上記ピストンよりも後端側に配置され、モータの回転軸に着脱自在に取り付けられたカムと、上記ピストンを上記カム側に付勢してピストンの後端を上記カムに当設させる付勢手段とを備えたものであっても良い。
【００２７】
また、上記伝達部材が、上記駆動側回転軸に設けられた駆動側プーリー及び上記従動側回転軸に設けられた従動側プーリー間に掛け渡されたベルトであり、上記張力変動手段の上記接触回転部材が、上記加振手段により振動される加振プーリーであっても良い。
【００２８】
また、上記動力伝達機構の駆動側プーリーが内燃機関のクランク軸に設けられたクランクプーリーであり、上記従動側プーリーが少なくとも一つの補機駆動等プーリーであり、上記ベルトがタイミングベルトであり、上記回転入力装置は、回転入力モータと、回転入力モータの回転駆動力を上記クランクプーリーに入力する動力伝達手段とを備えたものであっても良い。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００３０】
本実施形態の動力伝達機構の試験装置の基本的な構成は、図３に示したリグ装置と同様である。そこで、図１、図２及び図３を用いて本実施形態の動力伝達機構の試験装置を説明する。なお、試験装置の基本的な構成については「従来の技術」の欄で説明したので省略する。
【００３１】
本実施形態の特徴は、図１に示すように、試験対象である動力伝達機構Ｔの伝達部材（本実施形態ではタイミングベルトＴＶ）の回転中に、そのベルトＴＶと接触して加振し、ベルトＴＶの張力を変動させる張力変動手段１を備えた点にある。
【００３２】
図１及び図２に示すように、本実施形態の張力変動手段１は、クランクプーリーＣｒＰとカムシャフトプーリーＣｍＰとの間を移動するタイミングベルトＴＶに近接させて配置される。張力変動手段１は近接するタイミングベルトＴＶに接触して回転する加振プーリー（接触回転部材）２と、その加振プーリー２をタイミングベルトＴＶとほぼ垂直な方向に振動させる加振手段３とを備えている。
【００３３】
図２に示すように、加振手段３は、先端部に加振プーリー２が回転自在に取り付けられたロッド５と、そのロッド５の後端部に接続されたピストン６とを備える。ピストン６は試験台Ｄ（図３参照）などの固定側に固定されたハウジング７内に、タイミングベルトＴＶに対してほぼ垂直な方向（図中左右方向）にスライド自在に収容される。
【００３４】
ハウジング７内においてピストン６よりも後端側（図中右側）のスペースには、加振モータ８の回転軸８ａに着脱可能に取り付けられたカム９が配置される。また、ハウジング７内においてピストン６よりも先端側のスペースには、ピストン６を後端側（カム９側）に付勢してピストン６の後端面とカム９の周面とを常に接触させる付勢バネ（付勢手段）１０が設けられる。
【００３５】
本実施形態では、カム９は周方向２ヶ所にカム山９ａが形成された２山カムであり、二つのカム山９ａは互いに対向するように周方向にほぼ１８０°間隔を隔てて配置される。
【００３６】
カム９が加振モータ８によって回転されると、ピストン６がハウジング７内で一定周期かつ一定の振動幅で左右方向に振動する（往復直進運動する）。従って、ロッド５を介してピストン６に接続された加振プーリー２も一定周期かつ一定の振動幅で図中左右方向に振動し、タイミングベルトＴＶを加振する。
【００３７】
本実施形態では、カム９が２山カムであるので、カム９が１回転する毎に加振プーリー２が左右に２往復する。従って、加振プーリー２の振動周期は加振モータ８の回転速度によって決定する。
【００３８】
また、加振プーリー２の振幅（振動幅）はカム山９ａの高さによって決定する。即ち、カム２が回転して、カム山９ａの頂部１１がピストン６の後端面と接触したときに加振プーリー２は図１に実線で示す最大押圧位置に位置し、カム山９ａの底部１２がピストン６の後端面と接触したときに加振プーリー２は図１に点線で示す最小押圧位置に位置する。この最大押圧位置と最小押圧位置間の距離が加振プーリー２の振動幅である。
【００３９】
なお、本発明はカム９の形状（カム山９ａの数、高さなど）及び加振モーター８の回転速度に制約はない。即ち、これらは試験対象となる動力伝達機構Ｔが取り付けられる内燃機関Ｅの特性に合わせて適宜設定されるものである。
【００４０】
さて、加振プーリー２が図１に点線で示す最小押圧位置に位置したとき、加振プーリー２によってタイミングベルトＴＶに与えられる負荷（張力）は最小となる。その後、加振プーリー２が最小押圧位置からタイミングベルトＴＶ側（図中左側）に移動すると、加振プーリー２がタイミングベルトＴＶを押圧し、加振プーリー２によってタイミングベルトＴＶに与えられる負荷（張力）は徐々に大きくなる。即ち、クランクプーリーＣｒＰとカムシャフトプーリーＣｍＰ間のタイミングベルトＴＶがより狭い角度で略「く」字状に屈曲され、タイミングベルトＴＶの張力が増大する。そして、加振プーリー２が最大押圧位置に位置したときにタイミングベルトＴＶの張力は最大となる。
【００４１】
従って、加振プーリー２が一定周期かつ一定の変動幅で振動すると、タイミングベルトＴＶの張力が一定周期かつ一定の変動幅で変動する。タイミングベルトＴＶの張力変動の周期は加振プーリー２の振動周期と同一である。また、タイミングベルトＴＶの張力の変動幅は加振プーリー２の振動幅に比例する。
【００４２】
よって加振モータ８の回転速度及びカム９の形状を適宜設定することで、タイミングベルトＴＶの張力変動の周期及び変動幅を任意に設定できる。従って、試験対象である動力伝達機構Ｔが設けられる内燃機関Ｅの回転変動を予め試験などにより求めておき、その結果に合わせて加振モータ８の回転速度及びカム９の形状や取付位相などを設定すれば、実際に内燃機関を運転したときのクランク軸Ｃｒの回転変動に伴うタイミングベルトＴＶの張力変動とほぼ同等の張力変動をタイミングベルトＴＶに付与することができる。
【００４３】
このように、本実施形態の動力伝達機構の試験装置では、実際に内燃機関Ｅを駆動したときのクランク軸Ｃｒの回転変動に伴うタイミングベルトＴＶの張力変動を正確に模擬・再現できる。従って、クランク軸Ｃｒの回転変動による影響を含む正確な評価が可能となり、市場での安定した信頼性を得ることができる。また、タイミングベルトＴＶに負荷（張力）変動が発生するので、タイミングベルトＴＶが破損するまでの期間を評価する試験において試験期間の短縮を図ることができる。
【００４４】
また、モータ８の回転速度を変更するか、カム９を形状の異なるものと交換するだけで、タイミングベルトＴＶの張力変動の周期及び変動幅を容易に変更できる。
【００４５】
また、本実施形態の動力伝達機構の試験装置は、従来のリグ装置に張力変動手段１を加えただけであるので、既存の装置を流用して容易に製造することができる。また、構造がシンプルであり、低コストで提供できる。
【００４６】
ここで、張力変動手段１は、クランクプーリーＣｒＰとカムシャフトプーリーＣｍＰとの間に配置するとして説明したが、本発明はこの点において限定されず、加振プーリー２がタイミングベルトＴＶと接触して加振できる位置であれば良い。
【００４７】
また、従来の試験装置に張力変動手段１を追加するとして説明したが、従来の試験装置におけるアイドルプーリーＡＰやテンショナなど既存のプーリーに加振手段３を接続してそれを張力変動手段１とすることもできる。これは特に、既存の（従来の）試験装置に新たなプーリーを設けることがレイアウト上困難である場合に有効である。
【００４８】
また、カム９を回転させる加振モータ８として、回転入力モータＭを併用することもできる。即ち、回転入力モータＭの回転駆動力を、歯車群やベルトとプーリーなどの動力伝達手段を介してカム９に伝達するようにすることもできる。
【００４９】
なお、張力変動手段１は一例として示したものであり、他の構造とすることもできる。例えば、加振プーリー２に電磁式のサーボパルサー（加振器）を接続して加振プーリー２を電気的に振動させても良い。この場合、加振プーリー２の振動周期及び変動幅をより容易に変更できる。
【００５０】
また、本実施形態では、クランク軸（駆動側回転軸）Ｃｒの回転をカムシャフトＣｍなどの従動側回転軸に伝達する伝達部材としてゴム製のタイミングベルトＴＶを用いた動力伝達機構の試験装置として説明したが、本発明はこの点において限定されず、上記伝達部材として金属製のタイミングチェーンを用いた動力伝達機構の試験装置にも適用可能である。その場合、伝達部材（タイミングチェーン）と接触して回転する接触回転部材として、上記加振プーリー２の代わりに加振用の歯車又はスプロケットを使用すれば良い。
【００５１】
ここで、「従来の技術」の欄でも説明したように、内燃機関Ｅの動力伝達機構Ｔ以外の構成要素（ピストンやバルブなど）を取り付けて試験を行う場合、内燃機関Ｅの燃焼室内の空気がピストンにより圧縮されるなどの理由により、クランク軸Ｃｒに若干の回転変動が発生する。そのため、張力変動手段１によりタイミングベルトＴＶに与える張力変動の周期及びタイミングを、内燃機関Ｅ側で発生するクランク軸Ｃｒの回転変動に伴うタイミングベルトＴＶの張力変動と合わせるように設定する必要がある。
【００５２】
これまで、試験装置は内燃機関の動力伝達機構の評価試験を行うものとして説明してきたが、本発明はこの点において限定されず、入力された回転をベルトや金属製チェーンなどの伝達部材を用いて他の回転軸へと伝達するタイプであれば他の動力伝達機構の評価試験に用いることも当然可能である。
【００５３】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、以下に示す如く優れた効果を発揮するものである。
【００５４】
１）内燃機関のクランク軸の回転変動に伴ってタイミングベルト又はタイミングチェーンに発生する張力変動を正確に模擬・再現できる。
【００５５】
２）タイミングベルト又はタイミングチェーンの張力の変動周期及び変動幅を容易かつ任意に変更できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の動力伝達機構の試験装置の張力変動手段及び試験対象である動力伝達機構を示す概略図である。
【図２】張力変動手段の拡大断面図である。
【図３】リグ装置の概略正面図である。
【図４】内燃機関の動力伝達機構を示す概略図である。
【符号の説明】
１　張力変動手段
２　加振プーリー（接触回転部材）
３　加振手段
ＡＰ　アイドルプーリー
ＣｒＰ　クランクプーリー（駆動側プーリー）
ＣｍＰ　カムシャフトプーリー（従動側プーリー）
ＳＰ　サプライポンププーリー（従動側プーリー）
ＯＰ　オイルポンププーリー（従動側プーリー）
Ｅ　内燃機関
Ｍ　回転入力モータ
ＴＶ　タイミングベルト（伝達部材）
【図１】
2004116618.tif 000003
【図２】
2004116618.tif 000004
【図３】
2004116618.tif 000005
【図４】
2004116618.tif 000006