JPH0633395Y2 - ベルトスリップ検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は例えば内燃機関のクランクプーリからベルトを
介して回転駆動力を空気調和装置のコンプレッサプーリ
に伝達する機構に用いられるベルトスリップ検出装置に
関する。

［従来の技術］ 自動車等において内燃機関の出力を利用して空気調和装
置を駆動するに際しては、内燃機関側のクランクプーリ
と空気調和装置側のコンプレッサプーリとの間にベルト
を架け渡して駆動力を伝達させている。このような伝達
装置においては、コンプレッサプーリには負荷が掛かっ
ているので、ベルトと一方または両方のプーリとの間で
スリップを生ずる場合がある。スリップが生ずると、伝
達機構から異音が発生したり伝達効率が低下するといっ
た不都合を生ずる。

この様な問題を生ずるスリップについて解析するため
に、各プーリの回転数を検出し、その回転数を比較して
スリップ率を検出する装置が知られている（実開昭61-1
97561号，実開昭57-112249号）。

［考案が解決しようとする課題］ これらの従来技術は単に駆動側プーリ及び被駆動側プー
リの回転数を比較しているだけである。従って、その両
プーリの回転数比が非スリップ状態での回転数比とは異
なったものであれば、プーリとベルトとの間でスリップ
が生じていることが判る。しかし、２つあるプーリのど
ちらがベルトに対してどの程度スリップしているのかが
不明である。このため、プーリやベルトの改良対策のた
めに十分な解析データを与えることが出来なかった。

本考案は上記回転駆動力伝達機構において各プーリとベ
ルトとの間の正確なスリップ状態を検出する装置を提供
することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するためになされた本考案のベルトスリ
ップ検出装置は、第１図に例示するごとく、 駆動側プーリM1と、被駆動側プーリM2と、前記駆動側プ
ーリM1と前記被駆動側プーリM2との間に架け渡された駆
動力伝達用ベルトM3と、前記駆動力伝達用ベルトM3の張
力を調節するアイドラプーリM4と、を備えた回転駆動力
伝達機構におけるベルトスリップ検出装置であって、 上記駆動側プーリM1または上記被駆動側プーリM2のいず
れかの回転状態を検出する第１回転検出手段M5と、 上記アイドラプーリM4の回転状態を検出する第２回転検
出手段M6と、 非スリップ状態での上記駆動側プーリM1または上記被駆
動側プーリM2のいずれかのプーリと上記アイドラプーリ
M4との間の回転状態の関係と、上記２つの回転検出手段
M5,M6にて検出された２つの回転状態の関係とを比較す
ることにより、上記駆動側プーリM1または上記被駆動側
プーリM2のいずれかと駆動力伝達用ベルトM3との間のス
リップ状態を検出するスリップ状態検出手段M7と、 を備えることを特徴とする。

［作用］ アイドラプーリM4は無負荷であるので、それが接触して
いる駆動力伝達用ベルトM3との間でスリップを生ずるこ
となくベルトM3の移動量に正確に対応した回転が常に行
われている。従って、アイドラプーリM4の回転状態を検
出している第２回転検出手段M6はベルトM3の移動状態を
正確に反映していることになる。

このため、実際に、第１回転検出手段M5の検出値と第２
回転検出手段M6の検出値との対応状態を、スリップが完
全にない場合に得られる対応状態と比較してみれば、い
ずれかのプーリM1,M2とベルトM3とがいかなるスリップ
状態にあるのかが判明する。

［実施例］ 次に本考案の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。第２図は本考案の一実施例としてのベルトスリッ
プ検出装置の全体構成図を表す。

本装置は、主にデータ測定装置１とデータ処理装置３と
から構成されている。測定対象である回転駆動力伝達機
構は、自動車に搭載された内燃機関のクランク軸５に取
り付けられたクランクプーリ７、自動車用空気調和装置
のコンプレッサ駆動用入力軸９に取り付けられたコンプ
レッサプーリ11、その両プーリ7,11間に架け渡された駆
動力伝達用ベルト13、及びそのベルト13の張力を調節す
るアイドラプーリ15とから構成されている。

データ測定装置１は、これらの各プーリ7,11,15の回転
状態を検出する回転角センサ17,19,21からのパルス信号
を受けて、逐次各プーリ7,11,15の回転状態をデータと
して蓄積している。

回転角センサ17〜21は各プーリ７〜15の回転軸に取り付
けられて、各プーリ７〜15と共に回転するスリット円板
17a,19a,21aと、このスリット円板17a〜21aの一面側か
ら照射された光を他面側にて検出することにより光のオ
ン・オフに応じたパルス信号を出力する信号出力部17b,
19b,21bとから構成されている。スリット円板17a〜21a
は信号出力部17b〜21bに位置する部分の全周にわたっ
て、回転角度３°おきに３°幅のスリットが形成されて
いる。このためプーリ７〜15が３°回転する毎に信号出
力部17b〜21bにおいて光の透過・遮断状態が切り替わ
る。従って、各回転角センサ17〜21は各プーリ７〜15が
回転するとその回転角度３°に該当する波形のパルス信
号をデータ測定装置１に向けて出力することになる。

データ測定装置１は、クロック回路23、３つのカウンタ
回路25,27,29、３つのデータ蓄積部31,33,35、及びスタ
ートスイッチ37から構成されている。

クロック回路23は、主に高周波発生回路とその分周回路
とから構成されており、所定の時間間隔でクロックパル
スを出力する回路である。各カウンタ回路25〜29は論理
回路やフリップフロップ回路等から構成され、回転角セ
ンサ17〜21からのパルス信号の立ち上がり（または立ち
下がり）のタイミングにてクロック回路23からのクロッ
ク数をカウントし始め、次の立ち下がり（または立ち上
がり）のタイミングにて、各データ蓄積部31〜35にその
カウント値を出力した後、保持しているカウント値をク
リアして最初からカウントし始める。この動作を電源オ
ンである間、繰り返す。

例えば、第６図に示すごとくのパルス信号が各回転角セ
ンサ17〜21から出力されている場合、図中括弧で示すよ
うに、ハイレベルＨまたはローレベルＬの継続時間が各
カウンタ回路25〜29にてカウントされ出力される。

各データ蓄積部31〜35はコンピュータとして構成され、
主にCPU31a,33a,35a、ROM31b,33b,35b、RAM31c,33c,35
c、１／Ｆ（インターフェース）31d,31e,33d,33e,35d,3
5eから構成されている。

一方、データ処理装置３もコンピュータとして構成さ
れ、主にCPU3a、ROM3b、RAM3c、及び１／Ｆ（インター
フェース）3d,3eから構成され、更に付属装置としてのC
RT39、キーボード41、及びディスク補助記憶装置43から
構成されている。

各データ蓄積部31〜35及びデータ処理装置３はそのROM3
1b,33b,35b,3b内に格納されたプログラムに従って第３
〜５図に示すいずれかの処理をなす。この処理により、
データ蓄積部31〜35はカウンタ回路25〜29にてカウント
された値を逐次蓄積しそのデータを出力するとともに、
データ処理装置３はそれらのデータを受けて比較処理
し、結果をCRT39に表示したり、ディスク補助記憶装置4
3に記録する。勿論、プリンタをデータ処理装置３に接
続して結果を印字出力してもよい。

次に各データ蓄積部31〜35及びデータ処理装置３の詳細
な処理内容を説明する。最初に各データ蓄積部31〜35に
て実行される処理について説明する。この処理は各デー
タ蓄積部31〜35毎に独立して実行されるものであるが、
処理自体は同一であるので１つのデータ蓄積部31を代表
として説明する。

電源オンにより処理が開始されると、まずデータ採取指
示有りか否かが判定される（ステップ110）。この判定
はスタートスイッチ37がオンされると指示有りと判定さ
れ、それまでは指示待ちとなる。スタートスイッチ37が
オンとなることにより、次にプーリ７が３°回転したか
否かが判定される（ステップ120）。この判定は回転角
センサ17からのパルス信号のレベルに変化（立ち上がり
または立ち下がり）が有った場合に３°回転したと判定
する。

パルス信号のレベル変化が有れば、カウンタ回路25が出
力して来るカウント値の読み取りがなされ、RAM31c中の
所定の配列に逐次記憶する（ステップ130）。このと
き、配列にはデータ採取指示以降カウントアップされて
いる、各Ｉ／F31d〜35d内蔵のタイマカウンタの値（測
定開始からの時刻に相当）も組にして記憶する。例えば
第７図（Ａ）のごとくとなる。ここで括弧が無い数値が
タイマカウンタの値（時刻）を表し、括弧の有る数値が
カウンタ回路25の出力値（パルスのハイレベルＨまたは
ローレベルＬの時間）を表す。

次に中止信号が出力されているか否かが判定される（ス
テップ140）。中止信号はデータ処理装置３側から送出
されＩ／F31eを介して受信される信号である。中止信号
が検出されていなければ、RAM31cの配列中にまだ記憶で
きる空き領域が存在するか否かが判定される（ステップ
150）。例えば、要素数が1200組の配列であれば直前の
ステップ130の処理にて1200個目のデータが記憶されれ
ば、ここでは否定判定されて次のステップ160の処理に
移るが、まだ1200個に達していなければ、再度ステップ
120に戻り、３°毎にカウント値を読み込み記憶する処
理を繰り返す。勿論、1200個に達せずともステップ140
で中止信号が入力されたことが検出されれば、データの
蓄積処理は終了する。

1200個のデータが蓄積され、ステップ150にて空き領域
無しと判定されると、測定を完了したことを示す完了信
号がＩ／F31eを介してデータ処理装置３に向けて出力さ
れる（ステップ160）。この完了信号は、他の２つのデ
ータ蓄積部33,35に対してデータ処理装置３が中止信号
を出力するように、指示するための信号である。

次にデータ処理装置３からのデータ出力指示信号待ちと
なる（ステップ170）。データ処理装置３側からこの信
号が入力されると、本データ蓄積部31は蓄積したカウン
ト値の配列データをデータ処理装置３に対して順番に送
出する（ステップ180）。こうして再度、ステップ110の
処理に戻る。

次にデータ処理装置３の処理について第４図に基づいて
説明する。

電源オンにより処理が開始されると、まず完了信号がい
ずれかのデータ蓄積部31〜35から出力されているか否か
が判定される（ステップ210）。その信号が出力されて
いれば、完了信号を出力したデータ蓄積部以外のデータ
蓄積部に対して中止信号が出力される（ステップ22
0）。こうして一旦、全データ蓄積部31〜35の処理を終
了させる。

次に１番目のデータ蓄積部31に対してデータ出力指示信
号が出力され、次いでその信号を検出したデータ蓄積部
31から送出されて来る配列データを読み込みRAM3c及び
ディスク補助記憶装置43に記憶する（ステップ230）。
続いて２番目及び３番目のデータ蓄積部33,35に対して
も同一の処理を実行し配列データを記憶する（ステップ
240,250）。その配列データの一部を第７図（Ａ）〜
（Ｃ）に示す。

次にスリップ率の演算処理が後述のごとく実行され（ス
テップ260）、その結果がタイミングチャート及びスリ
ップ率の値としてCRT39に表示される（ステップ270）。
こうして処理は再度ステップ210に戻る。

上記ステップ260のスリップ率演算処理を第５図のフロ
ーチャートに基づいて説明する。

まず、第７図（Ａ）〜（Ｃ）のように得られているデー
タ配列の内、（Ａ）に示すクランクプーリ７の時刻デー
タに基づいて、その時刻に近い（Ｂ）の時刻データを検
索し、更にその（Ｂ）の時刻データから、その時刻に近
い（Ｃ）の時刻データを検索する（ステップ261）。例
えば、第７図（Ａ）の最初のデータは時刻が「10」であ
る。この時刻に近い（Ｂ）のデータは、差が最も小さい
時刻を選択すればよく、「７」が該当する。更にこの
（Ｂ）の「７」に最も近い（Ｃ）の時刻は「５」であ
る。ただし、最も近い時刻が２つ有る場合には、早い方
の時刻を選択するものとする。

次にこうして組み合わされた時刻データに各々組み合わ
されている時間データ（T1,T2,T3とする）を用いて、ス
リップ率を計算する。勿論、（Ｃ）の配列データはベル
ト13の配列データと考える。

実測によって判明している各プーリ７〜15の直径比をp
1:p2:p3とすると、クランクプーリ７とベルト13とのス
リップ率Sp1は式（１）のごとくに算出され、コンプレ
ッサプーリ11とベルト13とのスリップ率Sp2は式（２）
のごとくに算出される。

p1:p2:p3＝10:8:5であった場合に、最初のデータ、即ち
T1＝「20」,T2＝「16」,T3＝「10」を代入すると、式
（１）の値は「０」となり、式（２）の値も「０」とな
る。即ち、最初のデータではスリップがクランクプーリ
７とベルト13との間においても、更にコンプレッサプー
リ11とベルト13との間においても生じていないことを示
している。

こうして最初のスリップ率の計算処理を実行して、その
スリップ率データをRAM3c及びディスク補助記憶装置43
に記憶する（ステップ263）。

次にクランクプーリ７の次のデータが有るか否かが判定
される（ステップ265）。有れば再度ステップ261,263の
処理を繰り返し、スリップ率を求め記憶してゆく。

こうして求められた時刻データの組合せを第６図では破
線の矢印で表している。例えば次に検索基準とされる第
７図（Ａ）のデータの時刻は「30」である。検索される
他の２つの時刻データは（Ｂ）では「23」、（Ｃ）では
「27」である。この時の式（１）の値は「0.0227」とな
り、式（２）の値は「0.244」となる。従って、スリッ
プがクランクプーリ７とベルト13との間においても、更
にコンプレッサプーリ11とベルト13との間においても生
じていることが判る。しかも後者のスリップの方が大き
いことが判る。

このようにして全てのクランクプーリ７の時刻データに
ついて処理が終了すれば（ステップ265）、CRT39に第７
図に示したデータに基づいて第６図のようなタイミング
チャートを表示し、更にそのタイミングチャートの内、
クランクプーリ７及びコンプレッサプーリ11の各ハイレ
ベル及び各ローレベルの該当位置に、上記ステップ260
にて求めたスリップ率を書き込んで表示する（ステップ
270）。勿論、CRT39の画面の表示量には制限があるの
で、キーボード41に備えられているスクロールキーの操
作により、画面表示を切り替えたり、左右にスクロール
させてもよい。

本実施例は上述のごとく構成されているため、自動車の
空気調和装置のごとく、ベルト13にてクランク軸５から
駆動力がコンプレッサ駆動用入力軸９に伝達される伝達
機構においても、クランクプーリ７とベルト13とのスリ
ップ状態、及びコンプレッサプーリ11とベルト13とのス
リップ状態が個々に正確に判明し、そのデータを異音の
発生等の解析に役立てることが出来る。

本実施例では、一旦データ測定装置１にてデータを採取
し、データ処理装置３に送出していたが、直接データ処
理装置３に回転角センサ17〜21のパルス信号を入力させ
ることにより、各プーリ７〜15の回転状態を検出するよ
うにしてもよい。具体的には、各パルス信号の立ち上が
りあるいは立ち下がりにて開始される割り込み処理に
て、その割り込み時の時刻を測定し、その時刻をデータ
処理装置３内のRAM3cの配列に格納してもよい。この配
列は第７図の配列データの内、時刻のみの配列データと
なるが、時間データは隣接する時刻データの差を計算す
ればよいので、前記実施例の配列データと同等なデータ
として扱える。

［考案の効果］ 本考案のベルトスリップ検出装置は、駆動力伝達用ベル
トM3の回転状態を張力調節用のアイドラプーリM4の回転
により検出している。アイドラプーリM4は無負荷状態で
あり、ベルトM3との間でのスリップはほぼ皆無である。
従って、アイドラプーリM4の回転状態はベルトM3のデー
タとして扱えるので、アイドラプーリM4の回転状態と他
のプーリM1またはM2のいずれかの回転状態とを比較すれ
ば、ベルトM3とプーリM1またはM2との間のスリップ状態
を検出出来ることになる。

従って、プーリM1（またはM2）とベルトM3とのスリップ
状態が正確なデータとして得られるので、回転駆動力伝
達機構における駆動力伝達状態の解析に役立てることが
出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の基本的構成例示図、第２図は実施例と
してのベルトスリップ検出装置の全体構成図、第３図は
データ蓄積部の処理を表すフローチャート、第４図及び
第５図はデータ処理装置の処理を表すフローチャート、
第６図は各回転角センサが出力するパルス信号のタイミ
ングチャート、第７図はデータ蓄積部に蓄積されたデー
タ配列の説明図である。 M1……駆動側プーリ、M2……被駆動側プーリ M3……駆動力伝達用ベルト M4……アイドラプーリ、M5……第１回転検出手段 M6……第２回転検出手段 M7……スリップ状態検出手段 １……データ測定装置、３……データ処理装置 ７……クランクプーリ、11……コンプレッサプーリ 13……駆動力伝達用ベルト 15……アイドラプーリ 17,19,21……回転角センサ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】駆動側プーリと、被駆動側プーリと、前記
   駆動側プーリと前記被駆動側プーリとの間に架け渡され
   た駆動力伝達用ベルトと、前記駆動力伝達用ベルトの張
   力を調節するアイドラプーリと、を備えた回転駆動力伝
   達機構におけるベルトスリップ検出装置であって、 上記駆動側プーリまたは上記被駆動側プーリのいずれか
   の回転状態を検出する第１回転検出手段と、 上記アイドラプーリの回転状態を検出する第２回転検出
   手段と、 非スリップ状態での上記駆動側プーリまたは上記被駆動
   側プーリのいずれかのプーリと上記アイドラプーリとの
   間の回転状態の関係と、上記２つの回転検出手段にて検
   出された２つの回転状態の関係とを比較することによ
   り、上記駆動側プーリまたは上記被駆動側プーリのいず
   れかと駆動力伝達用ベルトとの間のスリップ状態を検出
   するスリップ状態検出手段と、 を備えたことを特徴とするベルトスリップ検出装置。