(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対をなすプーリに巻き渡されたベルトにより前記プーリ間の動力伝達を行う動力伝達装置の、前記プーリと前記ベルトとの間の摩擦係数を測定するための測定装置であって、
対をなす前記プーリの間において、これらのプーリに巻き渡された前記ベルトの、前記プーリに接触する面に所定の荷重で接触し、前記プーリの表面と同等の表面特性を有する測定用プーリと、
前記測定用プーリの回転速度を制御することにより、前記ベルトと前記測定用プーリとの接触面において、当該接触面内における前記ベルトの移動方向の、前記ベルトと前記測定用プーリの相対速度を発生させる第１測定用プーリ駆動手段と、
前記測定用プーリを、前記ベルトと前記測定用プーリの接触面内における前記ベルトの移動方向に直交する方向に移動させることにより、前記直交する方向の、前記ベルトと前記測定用プーリの相対速度を発生させる第２測定用プーリ駆動手段と、
前記第１測定用プーリ駆動手段により生じた、前記ベルトと前記測定用プーリの間の相対速度により測定用プーリに生じる負荷を検出する第１負荷検出手段と、
前記第２測定用プーリ駆動手段により生じた、前記ベルトと前記測定用プーリの間の相対速度により測定用プーリに生じる負荷を検出する第２負荷検出手段と、
前記第１負荷検出手段により検出された負荷と、測定用プーリをベルトに接触させる前記所定の荷重とに基づき摩擦係数を算出する第１摩擦係数算出手段と、
前記第２負荷検出手段により検出された負荷と、測定用プーリをベルトに接触させる前記所定の荷重とに基づき摩擦係数を算出する第２摩擦係数算出手段と、
を有する摩擦係数測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の摩擦係数測定装置であって、
前記対をなすプーリのそれぞれは、円錐面を有する２個のシーブを、円錐面を対向させて構成され、対向する円錐面で前記ベルトの側面を挟持するものであり、
前記測定用プーリは２個備えられ、これら２個の測定用プーリは前記ベルトの側面を挟持し、
一方の前記測定用プーリは、水平方向に移動可能な第１支持柱に、当該一方の測定用プーリの回転軸線を鉛直方向にして支持され、
他方の前記測定用プーリは、水平方向に移動可能な第２支持柱に対し鉛直方向に摺動可能な摺動台に、当該他方の測定用プーリの回転軸線を鉛直方向にして支持され、
前記第１測定用プーリ駆動手段は、前記一方の測定用プーリを回転駆動するモータであり、
前記第２測定用プーリ駆動手段は、前記摺動台を鉛直方向に移動させるアクチュエータである、
摩擦係数測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の摩擦係数測定装置であって、前記２個の測定用プーリの、前記ベルトに対する接触荷重は、おもりにかかる重力により、前記第１支持柱および前記第２支持柱を、前記ベルトを挟持する方向に付勢することにより与えられる、摩擦係数測定装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の摩擦係数測定装置において、前記ベルトの張力は、前記対をなすプーリの一方を他方から引き離すように作用する張力付与機構により与えられる、摩擦係数測定装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の摩擦係数測定装置において、
前記ベルトは、プレートを当該ベルトの長手方向に積層し、たがにより一体した構成を有するものであり、
前記ベルト外周面の凹凸を検出し、この凹凸の周期に基づきベルトの移動速度を検出するベルト速度検出手段、
を有する摩擦係数測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対をなすプーリに巻き渡されたベルトを用いた動力伝達装置の、ベルトとプーリとの間の摩擦係数を測定する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
対をなすプーリにベルトを巻き渡して、前記プーリ間で動力伝達を行う装置が広く普及している。このとき、プーリとベルトの間の動力伝達は、これらの間の摩擦力に依存するので、摩擦力を決定する要因の一つであるプーリ、ベルト間の摩擦係数を知ることは、装置設計において重要である。一般的なＶベルトに関して、その摩擦係数を測定する装置が、例えば実開平５−２３１１３号公報に記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、円錐面を有する部材（シーブ）を、その円錐面を向かい合わせて配置してプーリを構成し、円錐面によりベルトを挟持したベルト式の動力伝達装置が実用化されている。この装置においては、シーブの間隔を変更することでベルトの巻き掛かり半径が変更され、これによって連続的に入出力の速度比を変更することができ、連続可変比変速機（ＣＶＴ）を構成することができる。
【０００４】
このようなベルトを用いた動力伝達装置においては、動力伝達を担うプーリの周方向の摩擦が重要であることは当然であるが、径方向の摩擦も十分考慮される必要がある。径方向の摩擦は、変速時、すなわちベルトの巻き掛かり位置を変更する場合の特性、特に変速速度に影響する。前述の公報に記載された装置においては、径方向と周方向の摩擦を独立して評価することができなかった。また、前述の従来の装置においては、実際の運転条件、すなわちベルトが移動している状態の摩擦を評価することができなかった。
【０００５】
本発明は、前述の問題点を解決するためになされたものであり、動力伝達装置に用いられるベルトとプーリの間の摩擦について径方向と半径方向に関して独立して、また動的に評価することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、本発明にかかる測定装置は、対を構成する前記プーリの間において、これらのプーリに巻き渡された前記ベルトの、前記プーリに接触する面に所定の荷重で接触する測定用プーリを配置した。この測定用プーリは、動力伝達装置本来のプーリの表面と同等の表面特性を有している。さらに、測定用プーリを駆動する手段が設けられ、これによってベルトと測定用プーリの接触面に相対速度を生じさせる。そして、この相対速度による負荷を検出し、また測定用プーリをベルトに接触させている荷重に基づき、摩擦係数を算出する。
【０００７】
動力伝達装置本来のプーリの周方向にかかる摩擦係数を測定するために、前記測定用プーリの回転速度を制御する。これにより、ベルト移動方向の相対速度を発生させる。そして、測定用プーリの回転速度を制御するための負荷から、摩擦係数を求めることができる。
【０００８】
また、径方向にかかる摩擦係数を測定するために、測定用プーリをベルトに接触させたまま、測定用プーリをベルト移動方向に直交する方向に移動させる。この移動の負荷から、摩擦係数を求めることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。図１は本実施形態の装置の概要を示す図、図２および図３は本実施形態の要部の構成を示す図であり、特に、図２はベルトの移動方向が紙面を貫く向きとなるように見たときの図、図３はベルトの移動方向が紙面に沿った方向となるように見たときの図である。
【００１０】
ベルト１０は、ベルト式ＣＶＴのベルトであり、図３に示す断面形状を有し、この形状の鋼製の板１２を複数枚積層し、これを鋼製のバンド１４で束ねた構成を有している。ベルト１０は、ＣＶＴにおいて動力伝達用の入出力プーリに相当する駆動プーリ１６、従動プーリ１８に巻き渡されている。駆動プーリ１６は、ベルト駆動モータ２０に結合されている。従動プーリ１８は、支持台２２上に固定され、この支持台２２はベルト１０の張力を増減する方向、すなわち図３において左右方向に移動可能となっている。支持台２２は、ロードセル２４を介して張力付与機構２６により、図中左方向に付勢されている。ロードセル２４の指示値から、ベルト１０の張力が算出できる。
【００１１】
駆動プーリ１６と従動プーリ１８の間において、ベルト１０を挟むように二つの測定用プーリ２８，３０が配置されている。測定用プーリ２８，３０は図示するベルト１０の側面に接し、ベルト側面の傾きに合った円錐プーリである。図２において右側の測定用プーリ（第１測定用プーリ）２８は、第１支持柱３２に支持され、またトルク計３４を介して測定用モータ３６に結合されている。また、測定用モータ３６の軸には、このモータすなわち第１測定用プーリ２８の回転速度を検出するための回転速度計３７が設けられている。もう一つの測定用プーリ（第２測定用プーリ）３０は、図中上下方向に摺動する摺動台３８に固定されており、さらに摺動台３８は第２支持柱４０に支持される。摺動台３８は、これを支持柱４０に対し摺動させるために、ロードセル４２を介してアクチュエータ４４に接続されている。また、摺動台３８の、第２支持柱４０との相対速度を検出する直線速度計４６が設けられている。二つの支持柱３２，４０は、図２の左右方向、すなわち互いに向き合う方向に摺動可能となっている。そして、おもり４８，５０に作用する重力がレバー５２，５４を介して二つの支持柱３２，４０を近づける方向に付勢している。
【００１２】
ベルト１０の、測定用プーリ２８，３０に挟持される部分の外周側には、これらの測定プーリ２８，３０が挟持する力によってベルト１０が外側へと膨らまないように、背面ローラ５６が配置されている。また、ベルト１０の外周側のいずれかの位置にベルト１０の移動速度を計測するベルト速度計５８が配置されている。ベルト１０は、前述のように板１２を積層して構成しているために、背面に板厚を周期とする凹凸が形成されている。ベルト速度計５８は、この凹凸を検出するピックアップを含み、検出される凹凸の周期に基づきベルト速度を算出する。
【００１３】
測定用プーリ２８，３０のベルト１０と接触する表面は、ベルト１０が用いられる動力伝達装置の動力伝達用のプーリと同等の性状を有している。具体的には、等しい材質、表面加工、表面処理、また潤滑条件も同様となっている。測定用プーリ２８，３０とベルト１０との間の摩擦を評価することで、実際の動力伝達装置のプーリとの摩擦に関する知見を得ることができる。
【００１４】
次に、本実施形態の装置を用いた摩擦にかかる評価について説明する。実際には、摩擦係数を求め、ベルトとプーリ間の摩擦特性を得る。
【００１５】
図４には、動力伝達装置本来のプーリの周方向、言い換えればベルト１０の移動方向の摩擦係数算出にかかるフローチャートが示されている。ベルト駆動モータ２０を始動して、ベルト１０の運転を開始する（Ｓ１００）。ベルト１０の移動速度をベルト速度計により検出し、所定の速度になったことを確認する（Ｓ１０２）。
【００１６】
次に、測定用プーリ２８とベルト１０の間のすべりをなくすための調整を行う（Ｓ１０４）。この調整は、トルク計３４の検出トルクが０となるように、測定用モータ３６の回転速度を調整することにより行われる。これによって、測定用プーリ２８およびこれに結合している軸の慣性の影響を排除することができる。このときのベルト速度と、回転速度計３７により検出された測定用プーリ２８の速度から、測定用プーリの現実の接触半径を求める（Ｓ１０６）。
【００１７】
次に、測定条件の設定を行う（Ｓ１０８）。ベルトの張力は、張力付与機構２６により支持台２２を図３中左方向に引くことにより与え、ロードセル２４の出力を見て所定の値に調整する。潤滑油温度も所定の値に調節する。ベルト１０と測定用プーリ２８のすべり率は、Ｓ１０６にて求めた接触半径と、ベルト速度および測定用プーリの回転速度を用いて、所定のすべり率となるように調節する。好ましくは、測定用モータ３６の回転速度を調節して、すべり率の調節を行う。
【００１８】
条件が設定されたら、トルク計３４により測定用プーリ２８に作用する負荷トルクを測定する（Ｓ１１０）。この負荷トルクと前述の接触半径から、接触面における摩擦力が求まる。一方、おもり４８の重量、レバー５２のレバー比から前記接触面に作用する垂直抗力も求められる。そして、摩擦力を垂直抗力で割れば、ベルト移動方向（周方向）に関する摩擦係数を求めることができる（Ｓ１１２）。
【００１９】
図５には、動力伝達装置本来のプーリの径方向、言い換えれば、ベルト１０の移動方向に直交する方向の摩擦係数算出にかかるフローチャートが示されている。図５に示すステップＳ１００，Ｓ１０２は、前述の同一の符号を付したステップと同様のものである。
【００２０】
ステップ１０２終了後、測定条件の設定を行う（Ｓ１１４）。ベルトの張力調整は、前述のステップＳ１０８の場合と同様である。また、潤滑油温度も所定の値に調整される。測定条件の設定が終了した後、アクチュエータ４４を作動させて、測定用プーリ３０を図中上方に移動させる（Ｓ１１６）。この移動に要する負荷をロードセル４２により検出する（Ｓ１１８）。また、直線速度計４６により移動速度も検出する。おもり５０の重量、レバー５４のレバー比からベルト１０と測定用プーリ３０に作用する垂直抗力を求めることができ、さらに、この抗力と前述の負荷からベルト移動方向に直交する方向（径方向）の摩擦係数を算出することができる（Ｓ１２０）。
【００２１】
また、測定用プーリ３０の図中上方への移動における加速度を検出し、前述のロードセル４２により検出された負荷を補正することもできる。ロードセル４２により検出される負荷には、ベルト１０と測定用プーリ３０の摩擦に加えて、摺動台３８およびこれと共に移動する部分の慣性力、すなわち質量と加速度を乗じたものが含まれる。このため、この慣性力を排除し、摩擦力のみを評価可能とするために、加速度を検出しこれによる補正を行うようにすることができる。なお、加速度を検出するために、摺動台３８に固定された加速度センサを用いることができる。また、加速度センサを用いることにより、位置変化を２階微分して加速度を求める場合より、加速度の検出精度を向上することができる。
【００２２】
以上、本実施形態によれば、ベルト式ＣＶＴのプーリの径方向と周方向の摩擦係数を独立して測定することができる。また、動的な、すなわちベルト回転中の摩擦係数を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の装置の概略の外観を示す図である。
【図２】本実施形態の装置の概略構成を示す正面図である。
【図３】本実施形態の装置の概略構成を示す側面図である。
【図４】周方向の摩擦係数を求める流れを示す図である。
【図５】径方向の摩擦係数を求める流れを示す図である。
【符号の説明】
１０  ベルト、２８，３０  測定用プーリ、３４  トルク計、３６  測定用モータ、３７  回転速度計、３８  摺動台、４２  ロードセル、４４  アクチュエータ、４６  直線速度計、４８，５０  おもり、５２，５４  レバー、５８  ベルト速度計。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0004583622.tif 000005
【図５】
0004583622.tif 000006