(57)【要約】    【課題】測定位置の制限を受けることなく、精度よくスラスト力を測定することができるスラスト力測定用プーリを提供する。    【解決手段】歯付ベルト２に噛み合うプーリ歯を有するプーリ本体３を備える。プーリ本体３の一側に、可動フランジ４をプーリ軸１と平行な方向に変位可能に設ける。可動フランジ４をプーリ本体３側に付勢する圧縮スプリング５をプーリ本体３に内装する。圧縮スプリング５により、可動フランジ４をその変位量に対応する強さで付勢する。圧縮スプリング５の付勢力とスラスト力とが釣り合うまで可動フランジが変位する。変位測定手段６により、可動フランジ４の変位量を測定する。可動フランジ４の変位量とスラスト力との関係により、スラスト力を算出する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プーリ軸に装着し、掛巻される歯付ベルトのスラスト力を測定するためのスラスト力測定用プーリにおいて、
前記歯付ベルトに噛み合うプーリ歯を有するプーリ本体と、該プーリ本体の一側にプーリ軸と平行な方向に変位可能に設けられた可動フランジと、該可動フランジをプーリ軸と平行な方向に案内する案内手段と、プーリ本体に内装され、可動フランジを変位量に対応する強さでプーリ本体側に付勢する付勢手段と、前記可動フランジの変位量を測定する変位測定手段とを備えたことを特徴とするスラスト力測定用プーリ。
【請求項２】
前記プーリ本体は、歯付ベルトを掛巻される筒部と、プーリ軸に装着される装着部とを、一側の可動フランジと反対側の他側に配設した固定フランジを介して一体化してなり、
前記筒部の他側端部の内面に、前記付勢手段としての弾性体を収容する収容部が周方向に沿って凹設され、該収容部の壁面に、前記弾性体を一側から保持する複数の保持穴が周方向に等間隔に形成され、
前記可動フランジに、プーリ本体の前記筒部に一側から移動自在に内嵌される可動筒が設けられ、該可動筒の先端に、前記収容部に侵入して保持穴に対向し、前記弾性体を他側から受ける受け部が設けられ、
前記弾性体は、保持穴の奥壁と受け部との間に介在される圧縮スプリングとされたことを特徴とする請求項１に記載のスラスト力測定用プーリ。
【請求項３】
前記変位測定手段は、可動フランジの変位量を非接触で測定するための光学式変位計とされたことを特徴とする請求項１又は２に記載のスラスト力測定用プーリ。
【請求項４】
前記案内手段は、可動フランジからプーリ本体側に突出するガイドピンと、前記ガイドピンを挿抜自在にプーリ本体の一側面に形成されたガイド穴とからなることを特徴とする請求項１、２又は３に記載のスラスト力測定用プーリ。
【請求項５】
プーリ軸に、プーリ本体と、前記プーリ軸と平行な方向に変位可能な可動フランジと、該可動フランジを変位量に対応する強さでプーリ本体側に付勢する付勢手段とを備えたスラスト力測定用プーリを装着し、前記可動フランジの変位量を光学式変位計により測定して歯付ベルトのスラスト力を測定することを特徴とするスラスト力測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯付ベルトのスラスト力を測定するためのスラスト力測定用プーリに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車のエンジンの動弁駆動用を始めとして、一般産業用の動力伝動用として、歯付プーリに歯付ベルトを掛巻した構造を採用することが多い。
【０００３】
歯付プーリに掛巻した歯付ベルトを走行させる場合、ベルト構造の影響やプーリ構造の影響により、走行中の歯付ベルトをベルト幅方向に移動させようとするスラスト力が作用することがある。ここで、ベルト構造の影響は、ベルト本体に埋設された心線の撚りやベルト歯を補強する帆布を構成する糸の織り方などの影響であり、プーリ構造の影響は、プーリ軸の剛性不足やアライメント不良、プーリの円筒度不良などの影響である。
【０００４】
スラスト力を受けてベルト幅方向にずれた歯付ベルトは、プーリのフランジ（プーリガイド）に強く接触しながら走行することになり、側面損傷によって歯付ベルトの耐久性が低下したり、騒音性能に支障を来したり、プーリ本体にカシメ固定されたフランジが外れたりするおそれがある。
【０００５】
そのため、自動車エンジンなどの開発時や上記不具合の発生時にスラスト力を測定することが求められ、所定のレイアウトで配置された複数のプーリのうちから適宜選択したプーリの位置におけるスラスト力を測定するようにしている。
【０００６】
スラスト力の測定方法としては、歯付ベルトの端面に接触するようにプーリの先端に回転輪を配置し、回転輪にテンションゲージやバネ秤を連動させてスラスト力を測定することが多い。なお、本発明に関連する先行技術は発見されない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、プーリ先端の回転輪にテンションゲージやバネ秤を連動させる測定方法を用いる場合、その測定用治具の設置にレイアウト上の制約を受け、スラスト力を測定するプーリ位置の選択が制限されやすい。また、既設のプーリに後付けできることを条件に測定用治具を採用するため、測定精度の信頼性が低くなりやすい。
【０００８】
本発明は、測定位置の制限を受けることなく、精度よくスラスト力を測定することができるスラスト力測定用プーリを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題に鑑み、本発明は、プーリ軸に装着して、掛巻される歯付ベルトのスラスト力を測定するための構造を前提として、歯付ベルトに噛み合うプーリ歯を有するプーリ本体と、このプーリ本体の一側にプーリ軸と平行な方向に変位可能に設けられた可動フランジと、この可動フランジをプーリ軸と平行な方向に案内する案内手段と、プーリ本体に内装され、可動フランジを変位量に対応する強さでプーリ本体側に付勢する付勢手段と、可動フランジの変位量を測定する変位測定手段とを備えたスラスト力測定用プーリを提供するものである。
【００１０】
このスラスト力測定用プーリにスラスト力が作用することにより、付勢手段の付勢力とスラスト力とが釣り合うまで可動フランジが変位する。可動フランジの変位量を変位測定手段で測定することにより、スラスト力を測定することができる。ここで、スラスト力と可動フランジの変位量との関係は、あらかじめ調べておく。
【００１１】
この構成によれば、スラスト力測定用プーリをプーリ軸に装着するようにしているので、十分な精度でスラスト力を測定することができる。プーリの一側に設けるフランジを可動フランジとして、これを付勢する弾性体をプーリ本体に内装するので、スラスト力測定用プーリを通常のプーリと同じ大きさにすることができる。これにより、スラスト力測定用プーリの設置にレイアウト上の制約を受けずにすみ、所望のプーリ位置におけるスラスト力を測定することができる。
【００１２】
付勢手段としては、油圧を利用したものや電磁石の反発力を利用したものであってもよいが、弾性体を採用することにより、その構造を簡単にすることができる。付勢手段としての弾性体は、板バネなどの各種バネやゴム状弾性体などどのようなものでもよく、可動フランジの変位により圧縮又は引張のいずれを受けるものであってもよいが、弾性体として圧縮スプリングを採用すれば、引張を受ける弾性体を採用する場合よりもその耐久性を高めるこができる。また、圧縮スプリングは、プーリ本体および可動フランジの両者に固定する必要がなく、両者間に介在させるだけでよいので、その保持部の構造を簡単にすることができる。
【００１３】
圧縮スプリングを内装するプーリ本体の具体的な構造としては、歯付ベルトを掛巻される筒部と、プーリ軸に装着される装着部とを、一側の可動フランジと反対側の他側に配設した固定フランジを介して一体化する。筒部の他側端部の内面に、弾性体としての圧縮スプリングを収容する収容部を周方向に沿って凹設し、この収容部の壁面に、圧縮スプリングを一側から保持する複数の保持穴を周方向に等間隔に形成する。
【００１４】
可動フランジに、プーリ本体の筒部に一側から移動自在に内嵌される可動筒を設け、この可動筒の先端に、収容部に侵入して保持穴に対向し、圧縮スプリングを他側から受ける受け部を設ける。圧縮スプリングを、保持穴の奥壁と受け部との間に介在させることにより、可動フランジの変位に伴って圧縮スプリングが圧縮されるようにする。
【００１５】
変位測定手段に、可動フランジの変位量を非接触で測定するための光学式変位計を採用すれば、可動フランジおよび変位計の摩耗や騒音を防止すると共に、変位計の接触による可動フランジの変位量のずれを防止して測定精度を高めることができる。
【００１６】
可動フランジをプーリ軸と平行な方向に案内する案内手段により、プーリ本体と共に回転する可動フランジを安定させることができる。また、可動フランジが傾いて回転することによる測定値の周期的な変化を抑えることができるので、変位量の測定精度を高めることができる。
【００１７】
案内手段の具体的な構成として、可動フランジからプーリ本体側にガイドピンを突出させ、このガイドピンを挿抜自在なガイド穴をプーリ本体の一側面に形成した構造を採用することができる。
【００１８】
なお、可動フランジの一側面を反射部として、光学式変位計からの光を反射させるのがよいが、ガイドピンの頭部に反射部を設けた構成を採用することもできる。すなわち、ガイドピンに可動フランジを貫通させることにより、ガイドピンの頭部を可動フランジの一側面に配置し、その頭部に光学式変位計からの光を反射する反射部を設けて、反射部の面積を狭くしてもよい。
【００１９】
この場合、光学式変位計をガイドピンの頭部の軌跡に対応する位置に配設する。ガイドピンの頭部は、可動フランジの一側面よりも突出するので、頭部が変位計からの光を反射したとき、見かけ上の変位量が瞬間的に増加する。この見かけ上の変位量の増加は周期的に現れるので、ノイズと区別して正確な測定値を得ることができる。
【００２０】
また、本発明は、スラスト力測定用プーリを用いてスラスト力を測定するスラスト力測定方法を提供する。すなわち、本発明は、プーリ軸に、プーリ本体と、プーリ軸と平行な方向に変位可能な可動フランジと、この可動フランジを変位量に対応する強さでプーリ本体側に付勢する付勢手段とを備えたスラスト力測定用プーリを装着し、可動フランジの変位量を光学式変位計により測定して歯付ベルトのスラスト力を測定するスラスト力測定方法を提供する。
【発明の効果】
【００２１】
以上のとおり、本発明によると、プーリ軸に通常のプーリと同じ大きさのスラスト力測定用プーリを装着するので、レイアウト上の制約を受けることなく、所望のプーリ位置におけるスラスト力を精度よく測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明に係るスラスト力測定用プーリを実施するための最良の形態について、図面を用いて説明する。図１は本発明のスラスト力測定用プーリの側面図および断面図である。図１において、上半分は断面図を示し、下半分は側面図を示す。
【００２３】
本発明のスラスト力測定用プーリは、エンジンの動弁駆動用を始めとする一般産業用の動力伝動用の歯付ベルト・歯付プーリシステムのスラスト力を測定するためのものであり、所定のレイアウトで配置された複数のプーリから適宜選択したプーリに代え、そのプーリ軸１に装着して歯付ベルト２を掛巻するようになっている。
【００２４】
このスラスト力測定用プーリは、歯付ベルト２に噛み合うプーリ歯を有するプーリ本体３と、プーリ本体３の一側にプーリ軸１と平行な方向に変位可能に設けられた可動フランジ４と、プーリ本体３に内装され、可動フランジ４を変位量に対応する強さでプーリ本体３側（他側方向）に付勢する圧縮スプリング５と、可動フランジ４の変位量を測定する光学式変位計６とを備えている。
【００２５】
プーリ本体３は、歯付ベルト２を掛巻される筒部７と、プーリ軸１に装着される装着部８と、可動フランジ４と反対側に配設される固定フランジ９とからなり、筒部７と装着部８とが固定フランジ９を介して一体化されている。
【００２６】
筒部７は、その外周面にプーリ歯が形成された厚肉の筒状とされ、その他側端部の内面に、圧縮スプリング５を収容する収容部１０が周方向に連続して凹設されている。収容部１０の一側壁面には、圧縮スプリング５を挿入される複数の保持穴１１が周方向に等間隔に凹設され、この保持穴１１が圧縮スプリング５を一側から保持するようになっている。保持穴１１の奥壁から突起１２が突設され、この突起１２の周りに圧縮スプリング５が配置される。
【００２７】
装着部８は、筒部７とほぼ同じ長さで筒部７の内側に間隔をあけて配設される筒状とされ、その中央穴にプーリ軸１の先端部が挿通される。装着部８の一側端には座板１３が固着され、この座板１３を介して、締結ボルト１４により装着部８がプーリ軸１に締結される。
【００２８】
固定フランジ９は、その直径を筒部７の外径よりも大きく設定された円板状とされ、その一側面に、溶接などによって筒部７および装着部８の他側端面が固着されている。固定フランジ９の中央には、プーリ軸１の先端部を挿通可能に、装着部８の中央穴と同じ大きさの中央穴が形成されている。固定フランジ９の中央穴周縁は、装着部８を介して伝わった締結ボルト１４の締結力により、プーリ軸１の段差部１５に押圧される。
【００２９】
可動フランジ４は、固定フランジ９と同じ大きさの円板状とされ、その他側面に、プーリ本体３の筒部７に一側から移動自在に内嵌される可動筒１６が設けられている。可動筒１６は、筒部７よりもわずかに短く、筒部７と装着部８との間に移動自在に挿入できる大きさとされ、その先端の外周側に、収容部１０に侵入して保持穴１１に対向するリング状の受け部１７が設けられている。受け部１７は、圧縮スプリング５を他側から受けるようになっており、圧縮スプリング５が保持穴１１の奥壁と受け部１７との間に介在される。
【００３０】
プーリ本体３の一側端部には、可動フランジ４をプーリ軸１と平行な方向に案内する案内手段１８が設けられている。案内手段１８は、可動フランジ４を貫通してプーリ本体３側に突出するガイドピン１９と、ガイドピン１９を挿抜自在にプーリ本体３の一側面に形成されたガイド穴２０とからなる。ガイドピン１９は、可動フランジ４の一側面に頭部２１を配置されている。
【００３１】
光学式変位計６は、可動フランジ４の一側面に光を照射し、反射された光を受けることにより、可動フランジ４との距離を測定する。これにより、光学式変位計６が可動フランジ４の変位量を非接触で測定するようになっている。
【００３２】
次に、スラスト力を測定する手順を説明する。まず、所定のレイアウトで配置される複数のプーリから適宜選択したプーリに代えて、そのプーリ軸１にスラスト力測定用プーリを装着し、プーリ本体３の筒部７に歯付ベルト２を掛巻する。
【００３３】
歯付ベルト２を走行させることによりスラスト力が作用し、歯付ベルト２に押された可動フランジ４が一側に変位する。可動フランジ４の変位により、保持穴１１の奥壁と受け部１７との間が狭まり、圧縮スプリング５が圧縮される。可動フランジ４は、スラスト力に抵抗するように、圧縮スプリング５の弾性力によって他側（プーリ本体３側）に付勢され、スラスト力と圧縮スプリング５による付勢力とが釣り合う位置で変位が安定する。
【００３４】
光学式変位計６から可動フランジ４の一側面に光を照射し、反射された光を受けることにより、可動フランジ４までの距離を測定し、この距離の変化に基づいて可動フランジ４の変位量を測定する。
【００３５】
図に示すように、スラスト力と可動フランジ４の変位量との関係をあらかじめ調べておき、この関係に基づいて、可動フランジ４の変位量から歯付ベルト２のスラスト力を算出する。
【００３６】
上記構成によれば、プーリ軸１に通常のプーリと同じ大きさのスラスト力測定用プーリを装着するので、レイアウト上の制約を受けることなく、所望のプーリ位置におけるスラスト力を精度よく測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明のスラスト力測定用プーリの側面図および断面図
【符号の説明】
【００３８】
１    プーリ軸
２    歯付ベルト
３    プーリ本体
４    可動フランジ
５    圧縮スプリング
６    光学式変位計
７    筒部
８    装着部
９    固定フランジ
１０  収容部
１１  保持穴
１６  可動筒
１７  受け部
１８  案内手段
１９  ガイドピン
２０  ガイド穴
２１  頭部
【図１】
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