(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン上に搭載された複数のプーリにベルトを巻き掛けてなるベルト伝動装置において、前記複数のプーリのいずれか一つのプーリを張力測定用プーリとして、前記張力測定用プーリのベルト走行時のベルト張力を測定するベルト張力測定装置であって、
前記張力測定用プーリのプーリ軸又はプーリ取り付け治具に設置された歪み計と、
前記エンジン上であって、事前に測定した複数の位置の中から、前記歪み計が設置された前記張力測定用プーリにインパルス衝撃を加えたときに得られる前記歪み計出力と前記振動センサ出力とのコヒーレンスが０に最も近く最小となり、且つ、少なくとも前記歪み計が設置された前記張力測定用プーリにベルトを巻き掛けない状態で前記エンジンを運転したときに得られる前記歪み計出力と、前記振動センサ出力とのコヒーレンスが１に最も近く最大となる位置に設置された振動センサと、
前記歪み計から入力された歪み計出力信号の時間関数及び前記振動センサから入力された振動センサ出力信号の時間関数をフーリエ変換するフーリエ変換器と、
前記歪み計が設置された前記張力測定用プーリにベルトを巻き掛けない状態で前記エンジンを運転して、前記歪み計に作用する歪み計出力信号ｙ0（ｔ）の時間関数を前記フーリエ変換器でフーリエ変換した歪み計出力のフーリエ変換Ｙ0（ｆ）と、前記振動センサに作用する振動センサ出力信号ｙ30（ｔ）の時間関数を前記フーリエ変換器でフーリエ変換した振動センサ出力のフーリエ変換Ｙ30（ｆ）、及び、前記歪み計が設置された前記張力測定用プーリにベルトを巻き掛けた状態で前記エンジンを運転して、前記歪み計に作用する歪み計出力信号ｙ（ｔ）の時間関数を前記フーリエ変換器でフーリエ変換した歪み計出力のフーリエ変換Ｙ（ｆ）と、前記振動センサに作用する振動センサ出力信号ｙ3（ｔ）の時間関数を前記フーリエ変換器でフーリエ変換した振動センサ出力のフーリエ変換Ｙ3（ｆ）を用いて、前記張力測定用プーリのベルト張力に応答する歪み計出力のフーリエ変換Ｙ1（ｆ）を、
Ｙ1（ｆ）＝Ｙ（ｆ）−（Ｙ0（ｆ）／Ｙ30（ｆ））×Ｙ3（ｆ）
に従って分離抽出するフーリエ関数演算器と、
前記張力測定用プーリのベルト張力に応答する歪み計出力のフーリエ変換Ｙ1（ｆ）を逆フーリエ変換して、前記張力測定用プーリのベルト張力に応答する歪み計出力ｙ1（ｔ）を求める逆フーリエ変換器と、
予め求められている歪み計出力とベルト張力の関係を用いて、前記張力測定用プーリのベルト張力に応答する歪み計出力ｙ1（ｔ）から前記張力測定用プーリのベルト張力を計算するベルト張力演算器と、
を有することを特徴とするベルト張力測定装置。
【請求項２】
エンジン上に搭載された複数のプーリにベルトを巻き掛けてなるベルト伝動装置において、前記複数のプーリのいずれか一つのプーリを張力測定用プーリとして、前記張力測定用プーリのベルト走行時のベルト張力を測定するベルト張力測定方法であって、
プーリ軸又はプーリ取り付け治具に歪み計が設置された前記張力測定用プーリにベルトを巻き掛けない状態で前記エンジンを運転して、前記歪み計に作用する歪み計出力信号ｙ0（ｔ）と、前記エンジン上であって、事前に測定した複数の位置の中から、前記歪み計が設置された前記張力測定用プーリにインパルス衝撃を加えたときに得られる前記歪み計出力と前記振動センサ出力とのコヒーレンスが０に最も近く最小となり、且つ、少なくとも前記歪み計が設置された前記張力測定用プーリにベルトを巻き掛けない状態で前記エンジンを運転したときに得られる前記歪み計出力と、前記振動センサ出力とのコヒーレンスが１に最も近く最大となる位置に設置された振動センサに作用する振動センサ出力信号ｙ30（ｔ）とを時間関数で計測し、これらの時間関数をフーリエ変換した歪み計出力のフーリエ変換Ｙ0（ｆ）と、振動センサ出力のフーリエ変換Ｙ30（ｆ）とを得る第一のフーリエ変換ステップと、
前記歪み計が設置された前記張力測定用プーリにベルトを巻き掛けた状態で前記エンジンを運転して、前記歪み計に作用する歪み計出力信号ｙ（ｔ）と、前記振動センサに作用する振動センサ出力信号ｙ3（ｔ）とを時間関数で計測し、これらの時間関数をフーリエ変換した歪み計出力のフーリエ変換Ｙ（ｆ）と、振動センサ出力のフーリエ変換Ｙ3（ｆ）とを得る第二のフーリエ変換ステップと、
前記張力測定用プーリのベルト張力に応答する歪み計出力のフーリエ変換Ｙ1（ｆ）を、
Ｙ1（ｆ）＝Ｙ（ｆ）−（Ｙ0（ｆ）／Ｙ30（ｆ））×Ｙ3（ｆ）
に従って分離抽出するフーリエ関数演算ステップと、
前記Ｙ1（ｆ）を逆フーリエ変換して、前記張力測定用プーリのベルト張力に応答する歪み計出力ｙ1（ｔ）を求める逆フーリエ変換ステップと、
予め求められている歪み計出力とベルト張力の関係を用いて、前記張力測定用プーリのベルト張力に応答する歪み計出力ｙ1（ｔ）から前記張力測定用プーリのベルト張力を計算するベルト張力演算ステップと、
を有することを特徴とするベルト張力測定方法。
【請求項３】
エンジン上に搭載された複数のプーリにベルトを巻き掛けてなるベルト伝動装置において、前記複数のプーリのいずれか一つのプーリを張力測定用プーリとして、前記張力測定用プーリのベルト走行時のベルト張力を測定するプログラムであって、
プーリ軸又はプーリ取り付け治具に歪み計が設置された前記張力測定用プーリにベルトを巻き掛けない状態で前記エンジンを運転して、前記歪み計に作用する歪み計出力信号ｙ0（ｔ）と、前記エンジン上であって、事前に測定した複数の位置の中から、前記歪み計が設置された前記張力測定用プーリにインパルス衝撃を加えたときに得られる前記歪み計出力と前記振動センサ出力とのコヒーレンスが０に最も近く最小となり、且つ、少なくとも前記歪み計が設置された前記張力測定用プーリにベルトを巻き掛けない状態で前記エンジンを運転したときに得られる前記歪み計出力と、前記振動センサ出力とのコヒーレンスが１に最も近く最大となる位置に設置された振動センサに作用する振動センサ出力信号ｙ30（ｔ）とを時間関数で計測し、これらの時間関数をフーリエ変換した歪み計出力のフーリエ変換Ｙ0（ｆ）と、振動センサ出力のフーリエ変換Ｙ30（ｆ）とを得る第一のフーリエ変換ステップ、
前記歪み計が設置された前記張力測定用プーリにベルトを巻き掛けた状態で前記エンジンを運転して、前記歪み計に作用する歪み計出力信号ｙ（ｔ）と、前記振動センサに作用する振動センサ出力信号ｙ3（ｔ）とを時間関数で計測し、これらの時間関数をフーリエ変換した歪み計出力のフーリエ変換Ｙ（ｆ）と、振動センサ出力のフーリエ変換Ｙ3（ｆ）とを得る第二のフーリエ変換ステップ、
前記張力測定用プーリのベルト張力に応答する歪み計出力のフーリエ変換Ｙ1（ｆ）を、
Ｙ1（ｆ）＝Ｙ（ｆ）−（Ｙ0（ｆ）／Ｙ30（ｆ））×Ｙ3（ｆ）
に従って分離抽出するフーリエ関数演算ステップ、
前記Ｙ1（ｆ）を逆フーリエ変換して、前記張力測定用プーリのベルト張力に応答する歪み計出力ｙ1（ｔ）を求める逆フーリエ変換ステップ、
予め求められている歪み計出力とベルト張力の関係を用いて、前記張力測定用プーリのベルト張力に応答する歪み計出力ｙ1（ｔ）から前記張力測定用プーリのベルト張力を計算するベルト張力演算ステップ、
をコンピュータに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベルト走行時にベルトが巻き掛けられたプーリのプーリ軸或いはプーリ取り付け治具の歪みを計測することにより、予め求められている歪みとベルト張力の関係を用いてベルト張力を測定するベルト張力測定装置及びベルト張力測定方法、並びにプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジン上に搭載された複数のプーリにベルトを巻き掛けてなるベルト伝動装置について、ベルト走行時のベルト張力を測定するために、複数のプーリのいずれか一つのプーリをベルト張力測定用プーリとして当該ベルト張力測定用プーリのプーリ軸又はプーリ取り付け治具に歪み計を設置し、予め求められている歪み計出力とベルト張力の関係を用いて、測定した歪み計出力からベルト張力を求めるベルト張力測定装置が開発されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−４２８６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、プーリ軸又はプーリ取り付け治具はエンジン本体に剛に取り付けられており、エンジン回転時におけるエンジン振動が大きい場合には、エンジン振動から生じるエンジン加振力により、プーリ軸又はプーリ取り付け治具とエンジン本体との取り付け部が加振されることにより、質量と剛性を有するプーリ軸又はプーリ取り付け治具が振動し、歪み計の設置部に歪みが生じる。この歪みは計測しようとするベルト張力に対してノイズとなり、走行中のベルト張力を正しく計測することが困難になるという問題がある。
【０００５】
本発明は、ベルト張力を正確に測定することができるベルト張力測定装置及びベルト張力測定方法、並びにプログラムを提供するものである。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００６】
本発明に係るベルト張力測定装置は、エンジン上に搭載された複数のプーリにベルトを巻き掛けてなるベルト伝動装置において、前記複数のプーリのいずれか一つのプーリを張力測定用プーリとして、前記張力測定用プーリのベルト走行時のベルト張力を測定するベルト張力測定装置であって、前記張力測定用プーリのプーリ軸又はプーリ取り付け治具に設置された歪み計と、前記エンジン上であって、事前に測定した複数の位置の中から、前記歪み計が設置された前記張力測定用プーリにインパルス衝撃を加えたときに得られる前記歪み計出力と前記振動センサ出力とのコヒーレンスが０に最も近く最小なり、且つ、少なくとも前記歪み計が設置された前記張力測定用プーリにベルトを巻き掛けない状態で前記エンジンを運転したときに得られる前記歪み計出力と、前記振動センサ出力とのコヒーレンスが１に最も近く最大となる位置に設置された振動センサと、前記歪み計から入力された歪み計出力信号の時間関数及び前記振動センサから入力された振動センサ出力信号の時間関数をフーリエ変換するフーリエ変換器と、前記歪み計が設置された前記張力測定用プーリにベルトを巻き掛けない状態で前記エンジンを運転して、前記歪み計に作用する歪み計出力信号ｙ0（ｔ）の時間関数を前記フーリエ変換器でフーリエ変換した歪み計出力のフーリエ変換Ｙ0（ｆ）と、前記振動センサに作用する振動センサ出力信号ｙ30（ｔ）の時間関数を前記フーリエ変換器でフーリエ変換した振動センサ出力のフーリエ変換Ｙ30（ｆ）、及び、前記歪み計が設置された前記張力測定用プーリにベルトを巻き掛けた状態で前記エンジンを運転して、前記歪み計に作用する歪み計出力信号ｙ（ｔ）の時間関数を前記フーリエ変換器でフーリエ変換した歪み計出力のフーリエ変換Ｙ（ｆ）と、前記振動センサに作用する振動センサ出力信号ｙ3（ｔ）の時間関数を前記フーリエ変換器でフーリエ変換した振動センサ出力のフーリエ変換Ｙ3（ｆ）を用いて、前記張力測定用プーリのベルト張力に応答する歪み計出力のフーリエ変換Ｙ1（ｆ）を、Ｙ1（ｆ）＝Ｙ（ｆ）−（Ｙ0（ｆ）／Ｙ30（ｆ））×Ｙ3（ｆ）に従って分離抽出するフーリエ関数演算器と、前記張力測定用プーリのベルト張力に応答する歪み計出力のフーリエ変換Ｙ1（ｆ）を逆フーリエ変換して、前記張力測定用プーリのベルト張力に応答する歪み計出力ｙ1（ｔ）を求める逆フーリエ変換器と、予め求められている歪み計出力とベルト張力の関係を用いて、前記張力測定用プーリのベルト張力に応答する歪み計出力ｙ1（ｔ）から前記張力測定用プーリのベルト張力を計算するベルト張力演算器と、を有することを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るベルト張力測定方法は、エンジン上に搭載された複数のプーリにベルトを巻き掛けてなるベルト伝動装置において、前記複数のプーリのいずれか一つのプーリを張力測定用プーリとして、前記張力測定用プーリのベルト走行時のベルト張力を測定するベルト張力測定方法であって、プーリ軸又はプーリ取り付け治具に歪み計が設置された前記張力測定用プーリにベルトを巻き掛けない状態で前記エンジンを運転して、前記歪み計に作用する歪み計出力信号ｙ0（ｔ）と、前記エンジン上であって、事前に測定した複数の位置の中から、前記歪み計が設置された前記張力測定用プーリにインパルス衝撃を加えたときに得られる前記歪み計出力と前記振動センサ出力とのコヒーレンスが０に最も近く最小となり、且つ、少なくとも前記歪み計が設置された前記張力測定用プーリにベルトを巻き掛けない状態で前記エンジンを運転したときに得られる前記歪み計出力と、前記振動センサ出力とのコヒーレンスが１に最も近く最大となる位置に設置された振動センサに作用する振動センサ出力信号ｙ30（ｔ）とを時間関数で計測し、これらの時間関数をフーリエ変換した歪み計出力のフーリエ変換Ｙ0（ｆ）と、振動センサ出力のフーリエ変換Ｙ30（ｆ）とを得る第一のフーリエ変換ステップと、前記歪み計が設置された前記張力測定用プーリにベルトを巻き掛けた状態で前記エンジンを運転して、前記歪み計に作用する歪み計出力信号ｙ（ｔ）と、前記振動センサに作用する振動センサ出力信号ｙ3（ｔ）とを時間関数で計測し、これらの時間関数をフーリエ変換した歪み計出力のフーリエ変換Ｙ（ｆ）と、振動センサ出力のフーリエ変換Ｙ3（ｆ）とを得る第二のフーリエ変換ステップと、前記張力測定用プーリのベルト張力に応答する歪み計出力のフーリエ変換Ｙ1（ｆ）を、Ｙ1（ｆ）＝Ｙ（ｆ）−（Ｙ0（ｆ）／Ｙ30（ｆ））×Ｙ3（ｆ）に従って分離抽出するフーリエ関数演算ステップと、前記Ｙ1（ｆ）を逆フーリエ変換して、前記張力測定用プーリのベルト張力に応答する歪み計出力ｙ1（ｔ）を求める逆フーリエ変換ステップと、予め求められている歪み計出力とベルト張力の関係を用いて、前記張力測定用プーリのベルト張力に応答する歪み計出力ｙ1（ｔ）から前記張力測定用プーリのベルト張力を計算するベルト張力演算ステップと、を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係るプログラムは、エンジン上に搭載された複数のプーリにベルトを巻き掛けてなるベルト伝動装置において、前記複数のプーリのいずれか一つのプーリを張力測定用プーリとして、前記張力測定用プーリのベルト走行時のベルト張力を測定するプログラムであって、プーリ軸又はプーリ取り付け治具に歪み計が設置された前記張力測定用プーリにベルトを巻き掛けない状態で前記エンジンを運転して、前記歪み計に作用する歪み計出力信号ｙ0（ｔ）と、前記エンジン上であって、事前に測定した複数の位置の中から、前記歪み計が設置された前記張力測定用プーリにインパルス衝撃を加えたときに得られる前記歪み計出力と前記振動センサ出力とのコヒーレンスが０に最も近く最小なり、且つ、少なくとも前記歪み計が設置された前記張力測定用プーリにベルトを巻き掛けない状態で前記エンジンを運転したときに得られる前記歪み計出力と、前記振動センサ出力とのコヒーレンスが１に最も近く最大となる位置に設置された振動センサに作用する振動センサ出力信号ｙ30（ｔ）とを時間関数で計測し、これらの時間関数をフーリエ変換した歪み計出力のフーリエ変換Ｙ0（ｆ）と、振動センサ出力のフーリエ変換Ｙ30（ｆ）とを得る第一のフーリエ変換ステップ、前記歪み計が設置された前記張力測定用プーリにベルトを巻き掛けた状態で前記エンジンを運転して、前記歪み計に作用する歪み計出力信号ｙ（ｔ）と、前記振動センサに作用する振動センサ出力信号ｙ3（ｔ）とを時間関数で計測し、これらの時間関数をフーリエ変換した歪み計出力のフーリエ変換Ｙ（ｆ）と、振動センサ出力のフーリエ変換Ｙ3（ｆ）とを得る第二のフーリエ変換ステップ、前記張力測定用プーリのベルト張力に応答する歪み計出力のフーリエ変換Ｙ1（ｆ）を、Ｙ1（ｆ）＝Ｙ（ｆ）−（Ｙ0（ｆ）／Ｙ30（ｆ））×Ｙ3（ｆ）に従って分離抽出するフーリエ関数演算ステップ、前記Ｙ1（ｆ）を逆フーリエ変換して、前記張力測定用プーリのベルト張力に応答する歪み計出力ｙ1（ｔ）を求める逆フーリエ変換ステップ、予め求められている歪み計出力とベルト張力の関係を用いて、前記張力測定用プーリのベルト張力に応答する歪み計出力ｙ1（ｔ）から前記張力測定用プーリのベルト張力を計算するベルト張力演算ステップ、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【０００９】
これにより、実際に計測可能な信号であるベルトを巻きかけた状態でエンジンを運転した場合の歪み計出力ｙ（ｔ）及び振動センサ出力ｙ3（ｔ）と、ベルトを巻きかけない状態でエンジンを運転した場合の歪み計出力ｙ0（ｔ）及び振動センサ出力ｙ30（ｔ）とを用いて、ベルト走行時において、歪み計で実際に測定されるベルト張力ｘ1（ｔ）に応答する歪み計出力ｙ1（ｔ）とエンジン加振力ｘ2（ｔ）に応答する歪み計出力ｙ2（ｔ）の重畳信号ｙ（ｔ）から、ベルト張力ｘ1（ｔ）に応答する歪み計出力ｙ1（ｔ）のみ分離抽出することができる。従って、エンジン加振力によるノイズを除去してベルト張力を正確に測定することができる。以下で、ベルト張力ｘ1（ｔ）に応答する歪み計出力ｙ1（ｔ）の分離抽出の仕方について、より詳細に説明する。
【００１０】
エンジンを駆動し、ベルト走行状態でのベルト張力信号をｘ1（ｔ）、エンジン加振力信号をｘ2（ｔ）とし、それぞれの信号による歪み計の出力をｙ1（ｔ）、ｙ2（ｔ）とする。また、歪み計出力及び振動センサ出力をｙ（ｔ）、ｙ3（ｔ）とすると、入出力系は図３のようになる。尚、図３において、Ｈ1（ｆ）はベルト張力信号と歪み計出力間の伝達関数であり、Ｈ2（ｆ）はエンジン加振力信号と歪み計出力間の伝達関数であり、Ｈ3（ｆ）はエンジン加振力信号と振動センサ出力間の伝達関数である。
【００１１】
図３より、次式が得られる。尚、以下の式において、Ｙ（ｆ）、Ｙ1（ｆ）、Ｙ2（ｆ）、Ｙ3（ｆ）、Ｘ1（ｆ）、Ｘ2（ｆ）は、それぞれのｙ（ｔ）、ｙ1（ｔ）、ｙ2（ｔ）、ｙ3（ｔ）、ｘ1（ｔ）、ｘ2（ｔ）フーリエ変換である。
Ｙ（ｆ）＝Ｙ1（ｆ）＋Ｙ2（ｆ）＝Ｙ1（ｆ）＋Ｈ2（ｆ）Ｘ2（ｆ）（式１）
Ｙ3（ｆ）＝Ｈ3（ｆ）Ｘ2（ｆ）（式２）
【００１２】
求めるべきベルト張力ｘ1（ｔ）に応答する歪み計出力ｙ1（ｔ）のフーリエ変換Ｙ1（ｆ）は、歪み計出力Ｙ（ｆ）からノイズであるエンジン加振力ｘ2（ｔ）に応答する歪み計出力ｙ2（ｔ）のフーリエ変換Ｙ2（ｆ）を除いたものであり、これは式１、２から次式のように求められる。
Ｙ1（ｆ）＝Ｙ（ｆ）−Ｙ2（ｆ）＝Ｙ（ｆ）−Ｈ2（ｆ）Ｘ2（ｆ）
＝Ｙ（ｆ）−（Ｈ2（ｆ）／Ｈ3（ｆ））×Ｙ3（ｆ）    （式３）
＝Ｙ（ｆ）−Ｈ（ｆ）Ｙ3（ｆ）
【００１３】
ここで、Ｈ（ｆ）は、図３において、Ｙ1（ｆ）＝０（ｙ1（ｔ）＝０）の時、即ち、ベルト張力が掛からない場合（ベルトを巻きかけない状態でエンジンを運転させた場合）の歪み計出力と振動センサ出力間の伝達関数である。従って、ベルト張力が掛からない場合の歪み計出力と振動センサ出力をｙ0（ｔ）、ｙ30（ｔ）、これらのフーリエ変換をＹ0（ｆ）、Ｙ30（ｆ）と表すと、Ｈ（ｆ）は次式のように表すことができる。
Ｈ（ｆ）＝Ｙ0（ｆ）／Ｙ30（ｆ）
＝Ｈ2（ｆ）Ｘ2（ｆ）／Ｈ3（ｆ）Ｘ2（ｆ）  （式４）
＝Ｈ2（ｆ）／Ｈ3（ｆ）
【００１４】
従って、ベルトを巻きかけない状態でエンジンを運転させて、歪み計出力ｙ0（ｔ）と振動センサ出力ｙ30（ｔ）を計測し、これらのフーリエ変換Ｙ0（ｆ）、Ｙ30（ｆ）を求めることにより、式４に従って、Ｈ（ｆ）を得ることができる。そして、ベルトを巻きかけた状態でエンジンを運転させて、歪み計出力ｙ（ｔ）と振動センサ出力ｙ3（ｔ）を計測し、これらのフーリエ変換Ｙ（ｆ）、Ｙ3（ｆ）を求め、得られたＨ（ｆ）を用いて、式３に従って、ベルト張力ｘ1（ｔ）に応答する歪み計出力ｙ1（ｔ）のフーリエ変換Ｙ1（ｆ）を求めることができる。即ち、下記の式に基づいて、ベルト張力ｘ1（ｔ）に応答する歪み計出力ｙ1（ｔ）のフーリエ変換Ｙ1（ｆ）を求めることができる。
Ｙ1（ｆ）＝Ｙ（ｆ）−（Ｙ0（ｆ）／Ｙ30（ｆ））×Ｙ3（ｆ）  （式５）
【００１５】
尚、ベルト張力ｘ1（ｔ）に応答する歪み計出力ｙ1（ｔ）は、ベルト張力ｘ1（ｔ）に応答する歪み計出力ｙ1（ｔ）のフーリエ変換Ｙ1（ｆ）を、次式に従って逆フーリエ変換することで求められる。
【００１６】
【数１】
0004846283.tif 000002
【００１７】
以上により求めたベルト張力ｘ1（ｔ）に応答する歪み計出力ｙ1（ｔ）に基づいて、予め求められている歪み計出力とベルト張力の関係を用いて、ベルト張力が計算できる。従って、エンジン加振力によるノイズが除去されたベルト張力を正確に測定することができる。
【００１９】
更に、歪み計が設置されたプーリに掛かるベルト張力或いはベルト張力変動の影響を最も受けない位置であり、且つ、歪み計のノイズ源となるエンジン振動と最も相関の有る位置に振動センサが取り付けられており、エンジン加振力に対応する振動センサの出力をより正確に得ることができる。
【００２０】
尚、本発明に係るプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）などのリムーバブル型記録媒体やハードディスクなどの固定型記録媒体に記録して配布可能である他、有線又は無線の電気通信手段によってインターネットなどの通信ネットワークを介して配布可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照しつつ、本発明に係るベルト張力測定装置及びベルト張力測定方法、並びにプログラムを実施するための最良の形態について具体的な一例に即して説明する。
【００２２】
まず、本実施形態に係るベルト張力測定装置を図１に基づいて以下に説明する。図１は、本実施形態に係るベルト張力測定装置を示す概略図である。
【００２３】
本実施形態に係るベルト張力測定装置２０は、ベルト伝動装置（図示せず）のエンジン本体３上に設置されたプーリ１のプーリ軸２に備えられた張力測定用の歪み計５と、エンジン本体３上に設置された振動センサ６と、データレコーダ４と、フーリエ変換器７と、フーリエ関数演算器８と、逆フーリエ変換器９と、ベルト張力演算器１０と、から構成されている。
【００２４】
歪み計５は、本実施形態の場合は歪みゲージであり、図１に示すように、プーリ１のプーリ軸２のエンジン本体３付近に２つ或いは４つ対称位置に貼り付けられる。尚、歪みゲージ５の貼り付け位置は、図１に示す場所に限らず、プーリ１のプーリ取り付け治具に設置してもよい。そして、歪みゲージ５では、プーリ１にベルト張力（例えば、図１中の矢印方向）が掛かることにより歪みゲージ５に生じる曲げモーメントによる応力歪みについて、例えば、歪みゲージ５に接続されたストレインアンプを介して歪み量を歪み信号（歪み計出力）として測定する。また、歪みゲージ５において計測される歪み波形は、データレコーダ４に記録された後、Ａ／Ｄ変換器１１により歪み信号の時間関数ｙ（ｔ）として変換される。尚、Ａ／Ｄ変換器１１は必須の構成ではなく、歪みゲージ５において所定のサンプリング時間毎に歪み信号を測定してデータレコーダ４に記録することにより、歪み信号の時間関数ｙ（ｔ）を得ても良い。
【００２５】
振動センサ６は、本実施形態の場合は加速度計であり、下記の２つの条件を満足する位置に設置される。
条件１：プーリ１にインパルス衝撃を加えた時（例えば、プーリ１をプラスチックハンマー等で加振した時）、歪みゲージ５の歪み信号（歪み計出力）と加速度計６の加速度信号（振動センサ出力）とのコヒーレンスが０に近い位置。
条件２：プーリ１にベルトを巻きかけないで（ベルトなしで）エンジン３を運転したとき、歪みゲージ５の歪み信号と加速度計６の加速度信号とのコヒーレンスが１に近い位置。
そして、加速度計６では、例えば、圧電素子を使った加速度ピックアップとチャージアンプから構成され、エンジン３のエンジン振動を加速度信号（振動センサ出力）として計測する。また、加速度計６において計測される加速度波形は、データレコーダ４に記録された後、Ａ／Ｄ変換器１１により加速度信号の時間関数ｙ3（ｔ）として変換される。尚、Ａ／Ｄ変換器１１は必須の構成ではなく、加速度計６において所定のサンプリング時間毎に加速度信号を測定してデータレコーダ４に記録することにより、加速度信号の時間関数ｙ（ｔ）を得ても良い。
【００２６】
フーリエ変換器７は、歪みゲージ５及び加速度計６からデータレコーダ４及びＡ／Ｄ変換器１１を介して出力された歪み信号の時間関数ｙ（ｔ）及び加速度信号の時間関数ｙ3（ｔ）のそれぞれについて、フーリエ変換を行い、歪み信号のフーリエ変換Ｙ（ｆ）及び加速度信号のフーリエ変換Ｙ3（ｆ）を出力するものである。
【００２７】
フーリエ関数演算器８は、プーリ１にベルトを巻きかけないで（ベルトなしで）エンジン３を運転したときにフーリエ変換器７から出力される歪みゲージ５で計測した歪み信号の時間関数ｙ0（ｔ）及び加速度計６で計測した加速度信号の時間関数ｙ30（ｔ）のそれぞれについてのフーリエ変換Ｙ0（ｆ）及びＹ30（ｆ）と、プーリ１にベルトを巻きかけてエンジン３を運転したときにフーリエ変換器７から出力される歪みゲージ５で計測した歪み信号の時間関数ｙ（ｔ）及び加速度計６で計測した加速度信号の時間関数ｙ3（ｔ）のそれぞれについてのフーリエ変換Ｙ（ｆ）及びＹ3（ｆ）と、から上述の式５に基づいて、ベルト張力ｘ1（ｔ）に応答する歪み信号の時間関数ｙ1（ｔ）のフーリエ変換Ｙ1（ｆ）を求めるものである。
【００２８】
逆フーリエ変換器９は、フーリエ関数演算器８から出力されたベルト張力ｘ1（ｔ）に応答する歪み信号の時間関数ｙ1（ｔ）のフーリエ変換Ｙ1（ｆ）について、逆フーリエ変換を行い、ベルト張力ｘ1（ｔ）に応答する歪み信号の時間関数ｙ1（ｔ）を出力するものである。尚、逆フーリエ変換は、上述の数１の式に基づいて行う。
【００２９】
ベルト張力演算器１０は、予め求められている歪み信号とベルト張力の関係を用いて、逆フーリエ変換器９から出力されたベルト張力ｘ1（ｔ）に応答する歪み信号の時間関数ｙ1（ｔ）からベルト張力を演算するものである。
【００３０】
次に、本実施形態に係るベルト張力測定装置２０を用いたベルト張力測定方法を図２に基づいて以下に説明する。図２は、本実施形態に係るベルト張力測定方法の処理の手順を示すフローチャート図である。尚、以下で説明する本実施形態に係るベルト張力測定方法の処理は、コンピュータにおいても同様に、プログラムとしてＣＰＵにより読み出して実行することができる。また、このプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭやＦＤ、ＤＶＤなどのリムーバブルな記憶媒体に記録しておくことにより、様々なコンピュータの記憶装置にインストールすることが可能である。
【００３１】
まず、プーリ１にベルトを巻きかけないで（ベルトなしで）エンジン３を運転し、歪みゲージ５で計測した歪み波形及び加速度計６で計測した加速度波形のそれぞれをデータレコーダ４に記録した後、Ａ／Ｄ変換器１１により歪み信号の時間関数ｙ0（ｔ）及び加速度信号の時間関数ｙ30（ｔ）に変換する（ステップＳ１：第一のフーリエ変換ステップ）。そして、歪み信号の時間関数ｙ0（ｔ）及び加速度信号の時間関数ｙ30（ｔ）のそれぞれをフーリエ変換器７によりフーリエ変換し、歪み信号のフーリエ変換Ｙ0（ｆ）及び加速度信号のフーリエ変換Ｙ30（ｆ）を出力する（ステップＳ２：第一のフーリエ変換ステップ）。
【００３２】
次に、プーリ１にベルトを巻きかけてエンジン３を運転し、歪みゲージ５で計測した歪み信号の時間関数ｙ（ｔ）及び加速度計６で計測した加速度信号の時間関数ｙ3（ｔ）のそれぞれをデータレコーダ４に記録する（ステップＳ３：第二のフーリエ変換ステップ）。そして、歪み信号の時間関数ｙ（ｔ）及び加速度信号の時間関数ｙ3（ｔ）のそれぞれをフーリエ変換器７によりフーリエ変換し、歪み信号のフーリエ変換Ｙ（ｆ）及び加速度信号のフーリエ変換Ｙ3（ｆ）を出力する（ステップＳ４：第二のフーリエ変換ステップ）。
【００３３】
そして、フーリエ関数演算器８において、ステップＳ２で求めた歪み信号のフーリエ変換Ｙ0（ｆ）及び加速度信号のフーリエ変換Ｙ30（ｆ）と、ステップＳ４で求めた歪み信号のフーリエ変換Ｙ（ｆ）及び加速度信号のフーリエ変換Ｙ3（ｆ）と、から上述の式５に基づいて、ベルト張力ｘ1（ｔ）に応答する歪み信号の時間関数ｙ1（ｔ）のフーリエ変換Ｙ1（ｆ）を求める（ステップＳ５：フーリエ関数演算ステップ）。
【００３４】
次に、逆フーリエ変換器９において、フーリエ関数演算器８から出力されたベルト張力ｘ1（ｔ）に応答する歪み信号の時間関数ｙ1（ｔ）のフーリエ変換Ｙ1（ｆ）について、逆フーリエ変換を行い、ベルト張力ｘ1（ｔ）に応答する歪み信号の時間関数ｙ1（ｔ）を出力する（ステップＳ６：逆フーリエ変換ステップ）。
【００３５】
そして、ベルト張力演算器１０において、予め求められている歪み信号とベルト張力の関係を用いて、逆フーリエ変換器９から出力されたベルト張力ｘ1（ｔ）に応答する歪み信号の時間関数ｙ1（ｔ）からベルト張力を計算する（ステップＳ７：ベルト張力演算ステップ）。
【００３６】
このように、本実施形態に係るベルト張力測定装置及びベルト張力測定方法、並びにプログラムによると、実際に計測可能な信号であるベルトを巻きかけた状態でエンジンを運転した場合の歪み信号の時間関数ｙ（ｔ）及び加速度信号の時間関数ｙ3（ｔ）と、ベルトを巻きかけない状態でエンジンを運転した場合の歪み信号の時間関数ｙ0（ｔ）及び加速度信号の時間関数ｙ30（ｔ）とを用いて、ベルト走行時において、歪み計で実際に測定されるベルト張力ｘ1（ｔ）に応答する歪み信号の時間関数ｙ1（ｔ）とエンジン加振力ｘ2（ｔ）に応答する歪信号の時間関数ｙ2（ｔ）の重畳信号ｙ（ｔ）から、ベルト張力ｘ1（ｔ）に応答する歪み信号の時間関数ｙ1（ｔ）のみ分離抽出することができる。従って、エンジン加振力によるノイズを除去してベルト張力を正確に測定することができる。
【００３７】
以上、本発明は、上記の好ましい実施形態に記載されているが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされる。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。また、具体例は、本発明の構成を例示したものであり、本発明を限定するものではない。
【実施例】
【００３８】
次に、上述した実施形態に係るベルト張力測定装置及びベルト張力測定方法、並びにプログラムを用いて行った試験について図４〜図７に基づいて説明する。図４は、試験に用いたベルト伝動装置の補機駆動系レイアウト図である。
【００３９】
試験に用いたベルト伝動装置１００は、図４に示すレイアウトになっており、
ＩＤプーリ（張力測定用プーリ）１０１を上述した実施形態に係るベルト張力測定装置及びベルト張力測定方法、並びにプログラムを適用するプーリとしている。そして、試験に用いたベルト伝動装置１００は、ガソリンエンジンであり、４サイクル×６気筒エンジンである。
【００４０】
また、下記の条件にて試験を行った。
１）加速度計６の取り付け位置の設定：下記条件を満たす加速度計側点を設定。
張力測定用プーリ１０１加振時（インパルス衝撃時）の歪み信号、加速度信号間のコヒーレンスが０に近い位置。
張力測定用プーリ１０１がベルト無しでエンジン運転中の歪み信号、加速度信号間のコヒーレンスが１に近い位置。
２）張力測定用プーリ１０１がベルト無しで運転時の計測：下記回転数Ｎで歪みゲージ５からの歪み信号と加速度計６からの加速度信号とを計測。
Ｎ＝１０００ｒｐｍ、２０００ｒｐｍ、３０００ｒｐｍ、４０００ｒｐｍ
３）通常運転時（張力測定用プーリ１０１がベルト有りで運転時）の計測（２／４負荷）：下記回転数Ｎで歪みゲージ５からの歪み信号と加速度計６からの加速度信号とを計測。
Ｎ＝１０００ｒｐｍ、２０００ｒｐｍ、３０００ｒｐｍ、４０００ｒｐｍ
【００４１】
次に、試験結果を図５〜図７に示す。図５は、実際の歪み信号（補正前）のフーリエ変換Ｙ（ｆ）の絶対値（ゲイン）を表示した試験結果である。図６は、上述した本実施形態に係るベルト張力測定装置及びベルト張力測定方法、並びにプログラムを適用して求めたベルト張力ｘ1（ｔ）に応答する歪み信号（補正後）のフーリエ変換Ｙ1（ｆ）の絶対値（ゲイン）を表示した試験結果である。図７は、実際の歪み信号（補正前）のフーリエ変換Ｙ（ｆ）を逆フーリエ変換して求めた時間関数ｙ（ｔ）と、上述した本実施形態に係るベルト張力測定装置及びベルト張力測定方法、並びにプログラムを適用して求めたベルト張力ｘ1（ｔ）に応答する歪み信号（補正後）のフーリエ変換Ｙ1（ｆ）を逆フーリエ変換して求めた時間関数ｙ1（ｔ）を表示した試験結果である。尚、図７において、実線が実際の歪み信号（補正前）の時間関数ｙ（ｔ）であり、破線が上述した実施形態に係るベルト張力測定装置及びベルト張力測定方法、並びにプログラムを適用して求めたベルト張力ｘ1（ｔ）に応答する歪み信号（補正後）の時間関数ｙ1（ｔ）である。
【００４２】
図５〜図７に示すように、上述した実施形態に係るベルト張力測定装置及びベルト張力測定方法、並びにプログラムを適用して求めたベルト張力ｘ1（ｔ）に応答する歪み信号は、実線が実際の歪み信号と比較して、エンジン振動から生じるエンジン加振力によるノイズが除去されていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本実施形態に係るベルト張力測定装置を示す概略図である。
【図２】本実施形態に係るベルト張力測定方法の処理の手順を示すフローチャート図である。
【図３】歪み計と振動センサの入出力系を示す図である。
【図４】試験に用いたベルト伝動装置の補機駆動系レイアウト図である。
【図５】実際の歪み計出力のフーリエ変換Ｙ（ｆ）の絶対値（ゲイン）を表示した試験結果である。
【図６】本実施形態に係るベルト張力測定装置及びベルト張力測定方法、並びにプログラムを適用して求めたベルト張力ｘ1（ｔ）に応答する歪み計出力のフーリエ変換Ｙ1（ｆ）の絶対値（ゲイン）を表示した試験結果である。
【図７】実際の歪み計出力のフーリエ変換Ｙ（ｆ）を逆フーリエ変換して求めた時間関数ｙ（ｔ）と、本実施形態に係るベルト張力測定装置及びベルト張力測定方法、並びにプログラムを適用して求めたベルト張力ｘ1（ｔ）に応答する歪み計出力のフーリエ変換Ｙ1（ｆ）を逆フーリエ変換して求めた時間関数ｙ1（ｔ）を表示した試験結果である。
【符号の説明】
【００４４】
１    プーリ
２    プーリ軸
３    エンジン
５    歪みゲージ（歪み計）
６    加速度計（振動センサ）
７    フーリエ変換器
８    フーリエ関数演算器
９    逆フーリエ変換器
１０  ベルト張力演算器
２０  ベルト張力測定装置
Ｓ１，Ｓ２  第一のフーリエ変換ステップ
Ｓ３，Ｓ４  第一のフーリエ変換ステップ
Ｓ５  フーリエ関数演算ステップ
Ｓ６  逆フーリエ変換ステップ
Ｓ７  ベルト張力演算ステップ
【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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【図７】
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