(57)【要約】【課題】プーリに歪みゲージを貼付する薄肉部に凸状の傾斜を設けることによって、応力集中箇所を広げ、応力測定の精度を高めるベルト荷重測定用プーリを提供する。【解決手段】シャフト固定部１ｃと、外周にベルトが掛けられる円筒状のベルト懸架部１ａと、シャフト固定部１ｃとベルト懸架部２とを接続する薄肉部１１とから形成され、薄肉部１１に歪みを検出する歪みゲージ４が貼付されているベルト荷重測定用プーリ１において、前記薄肉部１１が少なくとも幅方向に曲面状に凸状の傾斜を有するベルト荷重測定用プーリ１である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフト固定部と、外周にベルトが掛けられる円筒状のベルト懸架部と、シャフト固定部とベルト懸架部とを接続する薄肉部とから形成され、薄肉部に歪みを検出する歪みゲージが貼付されているベルト荷重測定用プーリにおいて、前記薄肉部が少なくとも幅方向に曲面状に凸状の傾斜を有することを特徴とするベルト荷重測定用プーリ。
【請求項２】
前記曲面のＲが、薄肉部の肉厚１に対して、５〜５０の比とした請求項１に記載のベルト荷重測定用プーリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行時の伝動ベルトに負荷されるベルト荷重を測定するベルト荷重測定用プーリに係り、詳しくは歪みゲージを用いたベルト荷重測定用プーリに関する。
【背景技術】
【０００２】
ベルト伝動装置は、原動機の駆動シャフトを介して、ベルト懸架部に懸けられたベルトに荷重を負荷し、従動シャフトに所定の動力を伝達する装置である。
【０００３】
ベルト走行中、ベルトには従動シャフトに接続された負荷の特性に応じた荷重が、常時、作用する。この荷重によってベルトの耐久性能が、大きく影響されることから、走行中の動的ベルト荷重を測定する必要があった。
【０００４】
そこで、従来は、台上試験機にベルトを懸架、走行させ、モーターと駆動シャフト間に設けた軸トルク測定装置、或いはモーターに接続した電力計等を用いてベルト荷重を測定していた。
【０００５】
しかし、この測定方法は、台上試験であることから、必然的に実機条件を逸脱することになり、その測定データには、種々の雑音が混入する。特に原動機が自動車用エンジンである場合、台上試験によって、ベルトに作用する荷重を実用レベルで評価することはできなかった。
【０００６】
そこで、特許文献１に記載のように、より実機に近い状態でベルト荷重を測定できるベルト荷重測定用プーリを開示した。
【特許文献１】特開平１０−９３６８号公報
【０００７】
以下、従来のベルト荷重測定用プーリについて図７を用いて詳細に説明する。図７において、従来のベルト荷重測定用プーリ１´はベルト懸架部１´ａと薄肉部１´ｂとシャフト固定部１´ｃとから形成される。
【０００８】
このベルト懸架部１´ａは、歯付ベルトを使用するものにあっては所定個数の歯形がその表面に形成されて、これに歯付ベルト２がかみ合い状態に巻き付けられる。シャフト固定部１´ｃは、シャフト６と嵌合し、一体に固定される。
【０００９】
この固定方法は、回転方向にあってはシャフト端面とシャフト固定部１´ｃに形成した異形断面（２面取り加工、他）同士を嵌合させてロックし、軸方向にはシャフト先端のネジ孔にボルトを締結することによって、ベルト荷重測定用プーリ１´が形成される。
【００１０】
従って、トルクの伝達経路は、ベルト２からベルト懸架部１´ａへ、ベルト懸架部１´ａから薄肉部１´ｂを経てフランジ部１´ｄに至り、終には、シャフト固定部１´ｃを経てシャフト６に至る経路である。
【００１１】
薄肉部１´ｂには外周側からクロス型の歪みゲージ４が所定の位置に所定の枚数貼付されており、上記のクロス型の歪みゲージ４は、それぞれ、ケーブル５ｃを介してスリップリングの可動側リング５ａに電気的に接続されており、電気プランを介して固定側リング１５に接続される。
【００１２】
更に、固定リング５ｂ上の端子から図示しないブリッジボックスを介して動歪み計に接続され、その出力はＦＦＴアナライザー、応力トラッキングアナライザー、或いは記録計に接続されて目的とする試験が実行される。
【００１３】
従来はこのベルト荷重測定用プーリ１´を用いて、ベルト２に伝達される有効張力を測定していた。
【００１４】
すなわち、ベルト２を介して有効張力が円筒状の薄肉部１´ｂに加えられることから、この有効張力によって薄肉部１´ｂに発生したねじり歪みを、クロス型の歪みゲージ４を用いて測定することによって、最終的にベルト２に加わる有効張力を実機モードで、リアルタイムで測定することができる。
【００１５】
しかしながら、図７に示した従来のベルト荷重測定用プーリ１´は、クロス型の歪みゲージ４を貼付した薄肉部１´ｂがベルト懸架部の一方の側端から同心円状に延出して設けられていることから、クロス型の歪みゲージ４を外側からのオープンスペースを活用して容易に貼付作業が行える利点はあるが、逆にこの延出部によって、実機モードと同じ条件での測定が行えなくなる不具合を生じた。
【００１６】
すなわち、エンジンのクランクシャフトには、通常、クランクシャフトのねじり振動による共振を避ける為、歯付プーリにはダンパープーリが一体に組み付けられている。
【００１７】
以下、図８を用いて上記ダンパープーリを詳細に説明する。ダンパープーリ１０は、外周部のイナーシャマス部４ｂとこれを振動絶縁するゴム部４ａから構成されており、通常歯付プーリを構成するベルト懸架部１´ａに近接した位置に組み付けられる。
【００１８】
図８は本来であれば、組み付けられるべきダンパープーリ１０を仮想線で示したものであり、従来のベルト荷重測定用プーリ１´を用いた場合には、ダンパープーリ１０の装着が、外側に延出した薄肉部１´ｂが干渉するため組み付け不能になることを示している。
【００１９】
結局、ダンパープーリ１０を装着できないこととなり、実機条件とかけ離れたねじり振動を測定することになり、この測定値の分析には困難が伴った。
【００２０】
そこで、特許文献２に示すように、トルクと曲げモーメントが複合して作用するベルト伝動軸のトルク変動を測定するに際し、曲げモーメントによるノイズを抑制するとともに、小型化により、より実機に近い条件での測定を可能にするベルト荷重測定用プーリを提供した。
【特許文献２】特開２００１−９９２７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
ところが、特許文献２に示されるような薄肉部１´ｂが均一な厚みであれば、図６に示すように、応力集中部分が狭くなり、歪みゲージを応力が集中する箇所に貼付する必要があるが、応力集中箇所が狭くなり、応力集中箇所を外れて歪みゲージを貼付してしまう可能性があり、従って、正確な引張荷重のデータが得られない場合があった。
【００２２】
本発明は、このような問題を解決する為になされたもので、プーリに歪みゲージを貼付する薄肉部に凸状の傾斜を設けることによって、応力集中箇所を広げ、応力測定の精度を高めるベルト荷重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】
【００２３】
本発明は、シャフト固定部と、外周にベルトが掛けられる円筒状のベルト懸架部と、シャフト固定部とベルト懸架部とを接続する薄肉部とから形成され、薄肉部に歪みを検出する歪みゲージが貼付されているベルト荷重測定用プーリにおいて、前記薄肉部が少なくとも幅方向に曲面状に凸状の傾斜を有するベルト荷重測定用プーリにある。
【００２４】
請求項２に記載の発明は、前記曲面のＲが、薄肉部の肉厚１に対して、５〜５０の比とした請求項１に記載のベルト荷重測定用プーリにある。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１に記載の発明によると、シャフト固定部と、外周にベルトが掛けられる円筒状のベルト懸架部と、シャフト固定部とベルト懸架部とを接続する薄肉部とから形成され、薄肉部に歪みを検出する歪みゲージが貼付されているベルト荷重測定用プーリにおいて、前記薄肉部が少なくとも幅方向に曲面状に凸状の傾斜を有することを特徴とするベルト荷重測定用プーリであることから、応力集中箇所が広がり、歪みゲージを貼付する範囲が広がり、貼付する場所がずれた場合でも正確に応力を測定することができる効果がある。
【００２６】
請求項２に記載の発明によると、前記曲面のＲが、薄肉部の肉厚１に対して、５〜５０の比とした請求項１に記載のベルト荷重測定用プーリを使用することによって、歪みゲージを貼付する範囲を余裕を持って一定化でき、その範囲内の箇所に歪みゲージを貼付することによって、正確な応力を測定できるとともに、歪みゲージを貼付する範囲を明示することができ、その範囲内に歪みゲージを貼付することによって、応力を精度高く測定できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
図１は、本発明のベルト荷重測定用プーリのモデル図であり、図２は、本発明のベルト荷重測定用プーリの第一内部スリーブの断面図であり、図３は、本発明に係る実施形態を示す概略図である。
【００２８】
以下、本発明に係るベルト荷重測定用プーリ１を仔細に説明する。図３において、歯形形状に形成されたベルト懸架部１ａの外周面には、歯付ベルト２がかみ合い状態に巻き付けられ、図示しない少なくとも１以上の他のプーリに巻き掛けられてベルト伝動機構を構成する。
【００２９】
シャフト６は、ベルト荷重測定用プーリ１のシャフト固定部１ｃに嵌合され、シャフト  の端面に設けたネジ孔を用いてシャフト固定部１ｃに固定される。本実施例では、スペーサリング８を介してボルトにより締結される。
【００３０】
尚、このスペーサリング８は着脱自在であることから、クロス型歪みゲージ４の貼付作業時には内周側をオープンスペースとすることができる。
【００３１】
又、円筒状の薄肉部１１は一方の側端がベルト懸架部１ａに接続されており、他の一方の側端はシャフト固定部１ｃに接続されている。従って有効張力の伝達経路は、ベルト懸架部１ａから薄肉部１１を経てシャフト固定部１ｃに至る経路である。
【００３２】
円筒状の薄肉部１１には、クロス型の歪みゲージ４が所定の枚数、貼付されて、円筒に作用するねじりトルクを、歪みゲージの電気抵抗の変化として検知する。尚、本明細書ではクロス型の歪みゲージ４を以下の通りに定義する。
【００３３】
すなわち、トルクによるシャフトの歪みは軸方向に対し４５度方向で最大になることから、１枚ゲージを用いる場合には４５度方向に傾斜させて貼付する。また、測定感度、及び精度を高める目的で９０度方向に、もう一枚の歪みゲージを交差させて、貼付する方法が一般に用いられる。
【００３４】
このような用途に適した歪みゲージがクロス型歪みゲージ４であり、具体的には元々２枚であった歪みゲージを９０度クロスさせて、外観上１枚の素子（クロス型の歪みゲージ４）に仕上げたものである。
【００３５】
上記のクロス型の歪みゲージ４に接続されたケーブル１６は、シャフト固定部１ｃに穿孔された孔を貫通して外部に誘導される。更にこのケーブル１６は、ダンパープーリ１０の開放部を通過して、スリップリング１２の可動側リング１２ａの端子台に接続される。
【００３６】
本発明のベルト荷重測定用プーリの構造は図１に示すように、最外側は歯形状をした溝を有する歯付プーリとなっており、その内側にはベアリング３が配置されており、ベアリング３の内側には第一内部スリーブ５と第二内部スリーブ９を有し、歯付プーリが回転した場合も、第一内部スリーブ５と第二内部スリーブ９は、回転せずに静止した状態を保つことができる。
【００３７】
図１において歪みゲージ取付け位置７が薄肉部１１の幅方向に沿って中央になるに従って厚肉となる凸状の曲面形状１３となっている。曲面のＲは、薄肉部１１の厚みを１とすると、対比で５〜５０の範囲にあることが好ましい。５より下回った場合は、薄肉部を凸状の曲面とした効果がなく、５０を越える場合は曲面状の加工が困難になる                という問題が生じる。
【実施例】
【００３８】
本発明を実施例により更に詳細に説明する。
まず歪み測定位置の薄肉部７の厚みを２ｍｍとした。一対の本発明のプーリを使用し、歯付ベルトを一対のプーリ間に懸架し、軸荷重として１００Ｎを与えた。実施例１は、中央になるに従って凸形状となるＲ１０の曲面を形成した。実施例２はＲ３０の曲面を形成して、実施例３はＲ１００の曲面を形成した。又、従来例としては、薄肉部７は均一な厚みとし、凸形状の曲面は形成しなかった。そして、歪み測定位置を幅方向の中心を０とし、一方の側に離れる方向を＋、他方の側に行くに従って−で表わした。歪み測定位置と歪み量の関係を表１及び図４に示す。又、実施例２のベルト荷重測定用プーリにベルトを懸架して得られた歪をシミュレーションして解析された結果をパソコンから出力してプリントした図を図５に、従来例の同図を図６に示す。
【００３９】
【表１】
2007315907.tif 000003
【００４０】
表１及び図４の結果から、実施例１〜３は、歪み測定位置が−２．５から＋３の範囲であれば、歪み量に大差はなく、引張り力による歪が測定できるが、従来例によれば、歪測定位置が−１．５と＋２．０で力が引張力から圧縮力に逆転しており、測定位置によっては、明らかに信頼性のないデータとなることが分かる。又、図５では、実施例２で歪が検出できる幅は１５ｍｍであることを示しており、図６では従来例では４ｍｍしか検出できないことを示している。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明のベルト荷重測定用プーリのモデル図である。
【図２】本発明のベルト荷重測定用プーリの第一内部スリーブの断面図である。
【図３】本発明に係る実施形態を示す概略図である。
【図４】歪み測定位置と歪み量との関係を表わしたグラフである。
【図５】実施例２のベルト荷重測定用プーリにベルトを懸架して得られた歪をシミュレーションして解析された結果をパソコンから出力してプリントした図である。
【図６】従来例のベルト荷重測定用プーリにベルトを懸架して得られた歪をシミュレーションして解析された結果をパソコンから出力してプリントした図である。
【図７】従来例に係る実施形態を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４２】
１      ベルト歯荷重測定用プーリ
１ａ    ベルト懸架部
１ｃ    シャフト固定部
２      ベルト
３      ベアリング
４      歪みゲージ
５      第一内部スリーブ
６      シャフト
７      歪ゲージ取付位置
８      スペーサリング
９      第二内部スリーブ
１０    ダンパープーリ
１１    薄肉部
１２    スリップリング
１２ａ  可動側リング
１３    曲面形状
１６    ケーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2007315907.tif 000007
【図５】
2007315907.tif 000008
【図６】
2007315907.tif 000009
【図７】
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