JP7296346B2 - Auto tensioner life estimation method - Google Patents
Auto tensioner life estimation method Download PDFInfo
- Publication number
- JP7296346B2 JP7296346B2 JP2020121174A JP2020121174A JP7296346B2 JP 7296346 B2 JP7296346 B2 JP 7296346B2 JP 2020121174 A JP2020121174 A JP 2020121174A JP 2020121174 A JP2020121174 A JP 2020121174A JP 7296346 B2 JP7296346 B2 JP 7296346B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sliding
- arm
- auto tensioner
- market
- life
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 30
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 47
- 238000013461 design Methods 0.000 description 16
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 16
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 8
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 8
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 3
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229930182556 Polyacetal Natural products 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009194 climbing Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 102200082816 rs34868397 Human genes 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Devices For Conveying Motion By Means Of Endless Flexible Members (AREA)
Description
本発明は、車両搭載エンジンのベルトシステムに備わる、オートテンショナの寿命推定方法に関するものである。 The present invention relates to a life estimation method for an auto tensioner provided in a belt system of a vehicle engine.
車両搭載エンジンのベルトシステムに備わる、オートテンショナの開発にあたっては、部品供給メーカにおいて設計したオートテンショナの実際の耐久寿命が車両メーカの要求(例えば、対象車両の市場走行距離に換算して20万km以上)に合致しているかどうかを、本格的な市場(耐久)走行試験段階(設計最終段階)よりも前の早い段階(設計変更可能な設計初期段階)で予測しておくことは、開発の信頼性(品質)や開発の効率性(コスト、時間)の観点から極めて重要である。 In the development of the auto tensioner installed in the belt system of the vehicle engine, the actual durable life of the auto tensioner designed by the parts supplier is required by the vehicle manufacturer (for example, 200,000 km in terms of the market mileage of the target vehicle). (above)), it is important to make a prediction at an early stage (initial design stage where design changes are possible) before the full-scale market (durability) driving test stage (final stage of design). It is extremely important from the viewpoint of reliability (quality) and development efficiency (cost, time).
オートテンショナの場合(例えば、特許文献1、特許文献2参照)、寿命となるのは、軸受や摩擦部材(ダンピング部材)等の摺動部材が、アームの揺動に伴い摺動面に対して繰り返し摺動する際の摺動部材の摩耗に起因する場合が多い。例えば、オートテンショナの摺動部材が比較的緩やかではあるが長期に渡り摩耗が次第に進むことにより、アームがベースに対して軸方向(軸部の軸心に沿った方向)に移動したり傾いたりする。これにより、オートテンショナが備わるベルトシステムにミスアライメントが発生するとともに、異音等の不具合が発生し、最終的に寿命に至る。場合によっては、ベルトがテンショナプーリから外れるおそれがある。そのためにも、設計変更可能な設計初期段階からオートテンショナの寿命を予測することは極めて重要である。
In the case of an auto-tensioner (see, for example,
(i)市場走行試験による場合
オートテンショナの寿命を予測するのに、比較的確実なのは、車両メーカから開発対象車両ごとに得られる市場走行条件(平均車速、エンジンの回転数及び負荷の水準別発生頻度、等)を基に近似車両を市場走行させて、得られた複数の途中結果(市場走行距離、寿命に関わるデータ)からオートテンショナの寿命(例えば、対象車両の市場走行距離に換算)を予測することである。
(i) In the case of market driving test To predict the life of the auto tensioner, the market driving conditions (average vehicle speed, engine speed, load level) obtained from the vehicle manufacturer for each vehicle to be developed are relatively reliable. frequency, etc.), and based on multiple interim results obtained (market mileage, data related to life), calculate the life of the auto tensioner (e.g., convert it to the market mileage of the target vehicle). It is to predict.
しかしながら、特に、対象車両が乗用車の場合、市場走行時の平均車速が比較的低く見積もられること(例えば25km/hr程度)が多く、設計初期段階の比較的短期間(オートテンショナの場合、概ね4カ月以内)で遂行するのは物理的に困難である。具体的には、寿命予測に必要な途中段階の走行距離を10万km、平均車速を25km/hrとし、3名交代制で1日あたり20時間走行するとしても、1回の評価に200日(6~7カ月)を要する。ちなみに、寿命に達する距離、例えば20万kmまで市場走行させるには、400日(1年強)を要する。 However, especially when the target vehicle is a passenger car, the average vehicle speed during market driving is often estimated to be relatively low (for example, about 25km/hr), and the relatively short period of time in the initial stage of design (in the case of an auto tensioner, approximately 4 hours). within a month) is physically difficult. Specifically, assuming that the intermediate mileage required for life prediction is 100,000 km, the average vehicle speed is 25 km/hr, and the three-person shift system drives 20 hours a day, one evaluation takes 200 days. (6-7 months). By the way, it takes 400 days (a little more than a year) to run the market until it reaches the end of its life, for example, 200,000 km.
(ii)台上エンジンを用いた耐久試験と市場走行試験との併用による場合
現実的には、多くの場合、台上エンジンを用いた耐久試験と市場走行試験とを併用して、オートテンショナの寿命(例えば、対象車両の市場走行距離に換算)を予測する。例えば、台上エンジンを用いてエンジンの回転変動に伴うアームの揺動幅が最大(例えば10°)となる走行パターン(比較的低回転数、高負荷)で連続的に走行させる耐久試験(促進試験)を実施した場合の結果(試験時間、寿命に関わるデータ)と、上述の近似車両で市場走行させた場合の途中結果(市場走行距離、寿命に関わるデータ)とを突き合わせることを繰り返すことによって得られる、蓄積データを基にした経験則(独自の判定基準)に頼って、実際の市場でのオートテンショナの寿命をいわば大まかに推定しているのが現状であった。
(ii) Combined use of endurance test using bench engine and market running test Predict life (eg, in terms of market mileage for the target vehicle). For example, an endurance test (accelerated test) (test time, data related to service life) and interim results (market mileage, data related to service life) of running the above-mentioned approximate vehicle in the market. Currently, the life of the auto tensioner in the actual market is roughly estimated by relying on empirical rules (original judgment criteria) based on the accumulated data obtained by the company.
このため、オートテンショナの寿命に係るデータに関し、当オートテンショナの設計初期段階評価の結果と、本格的な市場(耐久)走行試験段階(設計最終段階)での結果とに大きな差異が生じることがあり、場合によっては、設計最終段階で更なる寿命の上乗せが必要となり、設計変更の内容によっては、開発納期に対応できなくなる場合がある。なお、台上エンジンを用いた耐久試験(前述の促進試験)で寿命に達するまでに要する時間は、例えば2000時間程度(3カ月程度)である。 For this reason, regarding data related to the life of the auto tensioner, there is a large difference between the results of the auto tensioner's initial design stage evaluation and the full-scale market (durability) driving test stage (final stage of design). In some cases, it may be necessary to extend the service life in the final stage of design, and depending on the content of the design change, it may not be possible to meet the development deadline. In the endurance test (the above-mentioned accelerated test) using a bench engine, the time required to reach the end of life is, for example, about 2000 hours (about 3 months).
当該オートテンショナの寿命予測に関し、(i)による場合、短期間(概ね4カ月以内)では困難であり、(ii)による場合、正確性に欠けることがあった。つまるところ、これまで、市場走行時(実際に車両が使用される状況(市場走行条件)が反映された走行時)におけるオートテンショナの寿命(例えば、対象車両の市場走行距離に換算)を短期間(概ね4カ月以内)で且つ正確に推定できる方法は確立されておらず(開示されておらず)、現在のところ有効な手段がないのが現状であった。 Regarding the life prediction of the auto tensioner, in the case of (i), it is difficult in a short period of time (within about four months), and in the case of (ii), accuracy may be lacking. In short, until now, the life of the auto tensioner (for example, converted to the market mileage of the target vehicle) during market driving (driving that reflects the actual vehicle usage (market driving conditions)) has been shortened ( within about 4 months), and no method for accurate estimation has been established (not disclosed), and currently there is no effective means.
そこで、本発明の目的は、市場走行時においてオートテンショナが寿命に達する対象車両の市場走行距離を短期間(概ね4カ月以内)で且つ正確に推定することができる、オートテンショナの寿命推定方法を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for estimating the life of an auto tensioner that can accurately estimate the market travel distance of a target vehicle when the auto tensioner reaches the end of its life while running on the market in a short period of time (within approximately four months). to provide.
上記の課題を解決するために、本発明は、固定部材と、
前記固定部材に対して回動自在に支持されたアームと、
前記アームに回転自在に設けられるとともに、ベルトを押圧するプーリと、
前記固定部材と前記アームとの間に設けられ、摺動面に対して摺動する摺動部材と、
前記固定部材と前記アームとの間に軸方向に圧縮された状態で配置され、前記アームを前記固定部材に対して一方向に回動付勢するコイルばねと、を備えたオートテンショナの寿命を推定する方法であって、
(S1)前記オートテンショナを作動させ、前記アームに所定の揺動幅を付与し、前記アームの揺動を繰り返す揺動試験を行い、前記摺動部材の摩耗によって前記オートテンショナが寿命に達するまでの、前記摺動部材の前記摺動面に沿った総摺動距離を求めることと、
(S2)エンジンを用いて、前記オートテンショナを作動させ、エンジン回転数及びエンジン負荷率に対応する、前記アームの各揺動幅を測定し、測定した前記アームの各揺動幅を、前記エンジン回転数及び前記エンジン負荷率に対応する、前記摺動部材の前記摺動面に沿った各摺動距離に換算することと、
(S3)前記S2で換算した、前記エンジン回転数及び前記エンジン負荷率に対応する、前記摺動部材の前記摺動面に沿った各摺動距離に、対象車両ごとに得られる市場走行時間における、前記エンジン回転数及び前記エンジン負荷率に対応する発生頻度の割合をそれぞれ乗じて、前記対象車両の市場走行時間における、前記エンジン回転数及び前記エンジン負荷率に対応する、前記摺動部材の前記摺動距離にそれぞれ換算することにより、前記対象車両の市場走行時間と前記摺動部材の前記総摺動距離との関係を求めることと、
(S4)前記S3で求めた、前記対象車両の市場走行時間と前記摺動部材の前記総摺動距離との関係、前記S1で求めた、前記オートテンショナが寿命に達するまでの、前記摺動部材の前記摺動面に沿った前記総摺動距離、及び、市場走行時の平均車速情報に基づき、前記オートテンショナが寿命に達するまでの前記対象車両の市場走行距離を推定すること、を含むことを特徴としている。
In order to solve the above problems, the present invention provides a fixing member,
an arm rotatably supported with respect to the fixed member;
a pulley rotatably provided on the arm and pressing the belt;
a sliding member provided between the fixed member and the arm and sliding on a sliding surface;
and a coil spring disposed between the fixed member and the arm in an axially compressed state to urge the arm to rotate in one direction with respect to the fixed member. A method of estimating,
(S1) Operate the auto tensioner, apply a predetermined swing width to the arm, perform a swing test in which the arm swings repeatedly until the life of the auto tensioner reaches the end of its life due to wear of the sliding member. determining the total sliding distance along the sliding surface of the sliding member;
(S2) Using the engine, operate the auto tensioner, measure each swing width of the arm corresponding to the engine speed and the engine load factor, and measure each swing width of the arm, Converting each sliding distance along the sliding surface of the sliding member corresponding to the rotation speed and the engine load factor;
(S3) For each sliding distance along the sliding surface of the sliding member corresponding to the engine speed and the engine load factor converted in S2, the market running time obtained for each target vehicle , by multiplying the rate of the frequency of occurrence corresponding to the engine speed and the engine load factor, respectively, the sliding member corresponding to the engine speed and the engine load factor during the market running time of the target vehicle. Obtaining a relationship between the market running time of the target vehicle and the total sliding distance of the sliding member by converting each into a sliding distance;
(S4) The relationship between the market running time of the target vehicle and the total sliding distance of the sliding member obtained in S3, and the sliding distance until the auto tensioner reaches the end of its life obtained in S1. estimating the market travel distance of the target vehicle until the auto tensioner reaches the end of its life based on the total sliding distance along the sliding surface of the member and average vehicle speed information during market travel. It is characterized by
上記方法によれば、
(1)S1を行うことにより、市場走行試験を省くことができるとともに、市場走行試験の結果からオートテンショナの寿命(例えば、対象車両の市場走行距離に換算)を予測する場合(所要6~7カ月)と比べ、市場走行時においてオートテンショナが寿命に達するまでの対象車両の市場走行距離を設計初期段階の比較的短期間(概ね4カ月以内)で推定することができる。
(2)S3を行うことにより、対象車両ごとに得られる市場走行時間における、エンジン回転数及びエンジン負荷率に対応する発生頻度の割合を考慮しない場合と比べて、対象車両の市場走行時間と摺動部材の総摺動距離との関係に対する正確性を担保することができる。
これにより、対象車両においてオートテンショナが寿命に達するまでの市場走行時間、ならびに、市場走行時においてオートテンショナが寿命に達するまでの対象車両の市場走行距離を正確に推定することができる。
従って、市場走行時においてオートテンショナが寿命に達するまでの対象車両の市場走行距離を設計初期段階の比較的短期間(概ね4カ月以内)で且つ正確に推定することができる。
According to the above method,
(1) By performing S1, it is possible to omit the market driving test, and to predict the life of the auto tensioner (for example, converted to the market driving distance of the target vehicle) from the results of the market driving test (requires 6 to 7 months), it is possible to estimate the market driving distance of the target vehicle until the auto tensioner reaches the end of its life during market driving in a relatively short period of time (within about four months) at the initial stage of design.
(2) By performing S3, the market running time of the target vehicle and the market running time of the target vehicle are more consistent than when the rate of occurrence frequency corresponding to the engine speed and the engine load factor is not taken into account in the market running time obtained for each target vehicle. Accuracy of the relationship with the total sliding distance of the moving member can be ensured.
As a result, it is possible to accurately estimate the market driving time until the auto tensioner of the target vehicle reaches the end of its life, and the market driving distance of the target vehicle until the auto tensioner reaches the end of its life during market driving.
Therefore, it is possible to accurately estimate the market travel distance of the subject vehicle until the auto tensioner reaches the end of its service life during market travel in a relatively short period of time (within approximately four months) in the initial stage of design.
また、本発明は、上記オートテンショナの寿命推定方法において、前記S1の前記揺動試験は、電動モータと、駆動軸を介して前記電動モータに接続され、前記駆動軸の軸心方向に見て前記駆動軸の軸心がプーリの中心から所定の偏心量だけ離れた位置に形成されている駆動プーリと、前記オートテンショナとを備えた揺動装置で、前記アームを強制的に繰返し揺動させて行われることを特徴としている。 Further, according to the present invention, in the auto tensioner life estimating method described above, the rocking test in S1 is performed by connecting an electric motor and a drive shaft to the electric motor. A oscillating device comprising a drive pulley formed at a position away from the center of the pulley by a predetermined eccentricity, and the auto tensioner, for forcibly repeatedly oscillating the arm. It is characterized by being carried out
上記方法によれば、S1の揺動試験は、エンジンを用いず、駆動軸を介して電動モータ(駆動源)に接続された駆動プーリを偏心プーリとする揺動装置で、アームに所定の揺動幅(例えば揺動幅が最大となる水準の角度範囲である10°)を付与し、アームを強制的に繰返し揺動させて行うことができる。
このため、台上エンジンを用いて行う場合に比べ、さほど手間を掛けずに揺動試験を行うことができる。従って、試験時間を短縮することができる。
According to the above method, the rocking test of S1 does not use an engine. A swing width (for example, 10°, which is the standard angle range for maximizing the swing width) is given, and the arm is forcibly swung repeatedly.
Therefore, compared with the case of using a bench engine, the rocking test can be performed without much trouble. Therefore, test time can be shortened.
市場走行時においてオートテンショナが寿命に達する対象車両の市場走行距離を短期間(概ね4カ月以内)で且つ正確に推定することができる、オートテンショナの寿命推定方法を提供することができる。 It is possible to provide an auto tensioner life estimation method capable of accurately estimating in a short period of time (within approximately four months) the market travel distance of a target vehicle whose auto tensioner reaches the end of its life during market travel.
(実施形態)
本実施形態では、以下、図面に基づき、寿命を推定する対象となるオートテンショナ1について説明する。オートテンショナ1は、図1に示すように、車両搭載エンジンの補機駆動ベルトシステム100(試験装置)などに搭載される。なお、オートテンショナ1は、主機駆動用ベルトシステムにも搭載される場合がある。
(embodiment)
In this embodiment, the
(補機駆動ベルトシステム100)
補機駆動ベルトシステム100は、図1に示すように、クランク軸に固定されたクランクプーリ101と、オルタネータ(ALT)に接続されたALTプーリ102と、ウォーターポンプ(WP)に接続されたWPプーリ103と、エアコン・コンプレッサ(AC)に接続されたACプーリ104と、オートテンショナ1とを備えている。エンジンの出力は、1本のベルト105を介して、クランク軸に固定されたクランクプーリ101から時計回りに、ALTプーリ102、WPプーリ103、ACプーリ104に対してそれぞれ伝達され、各補機(オルタネータ、ウォーターポンプ、エアコン・コンプレッサ)が駆動される。オートテンショナ1は、クランクプーリ101とALTプーリ102とのベルトスパン間に、オートテンショナ1のテンショナプーリ4がベルト105に接触するように設けられる。ベルト105は、例えば、Vリブドベルト、Vベルト、歯付ベルト、平ベルト等の伝動ベルトである。
(Accessory drive belt system 100)
As shown in FIG. 1, the accessory
(オートテンショナ1)
オートテンショナ1は、図2に示すように、固定部材2と、固定部材2に対して回動自在に支持されたアーム3と、アーム3に回転自在に設けられるとともに、ベルト105を押圧するテンショナプーリ4と、固定部材2とアーム3との間に設けられ、摺動面に対して摺動する摺動部材5と、固定部材2とアーム3との間に軸方向に圧縮された状態で配置され、アーム3を固定部材2に対して一方向に回動付勢するコイルばね6とを有している。なお、図2において、紙面上方向を前方向、紙面下方向を後方向と定義する。
(Auto tensioner 1)
As shown in FIG. 2, the
固定部材2は、ベース21と、径方向の長さ(直径)が軸心Rに沿って前方に向かうほど大きくなるように前方の部分が逆円錐形状(断面テーパ形状)に形成された軸部22とがボルト23を介して一体に形成されている。また、ベース21と軸部22とは、後方に設けられた、互いの凹凸嵌合部同士(凹凸嵌合部211と凹凸嵌合部221)の嵌合(軸心R方向に沿った複数の凹溝部分と軸心R方向に沿った複数の凸条部分とが嵌合)により、周方向に相対回転不能に連結されている。
The fixing
ベース21は、アルミニウム合金鋳物からなる金属部品である。ベース21の底部(前面)の縁部には、コイルばね6の一端部が係止される凹部が設けられている(不図示)。軸部22は、材質が炭素鋼(S45C)からなる切削加工品であって、摺動部材5の摺動面となる外周面222は、軟窒化処理による表面硬化処理(表面処理前の外周面222の表面硬度がHV200に対し、表面処理後の表面硬度はHV600)が施されるとともに、鏡面仕上げされている。また、軸部22は、肉抜きされている。
The base 21 is a metal component made of aluminum alloy casting. An edge of the bottom (front surface) of the base 21 is provided with a recess (not shown) in which one end of the
アーム3は、軸部22の外周側に、径方向の長さ(直径)が軸心Rに沿って前方に向かうほど大きくなるように逆円錐形状(断面テーパ形状)に形成されたボス部31と、ボス部31の外周側に設けられ、テンショナプーリ4の軸受321を有する円盤部32とが一体形成されている。ボス部31は、摺動部材5を介して固定部材2の軸部22に回動自在に嵌合されている。また、ボス部31は、コイルばね6の軸方向の付勢力(アーム3を前方に移動させようとする力)により、摺動部材5を介して軸部22(前方の逆円錐形部分の外周面222)に圧接している。また、ボス部31の逆円錐形部分(内周面)には、凹状に窪み、側面視で略軸心R方向に延びるキー溝部311が1カ所形成されている(図1参照)。また、円盤部32(後面)の縁部には、コイルばね6の他端部が係止される凹部が設けられている(不図示)。
The
テンショナプーリ4は、アーム3の円盤部32の軸受321に挿通された軸41を介して回転自在に設けられている。
The
摺動部材5は、固定部材2の軸部22(外周面222)とアーム3のボス部31(内周面)との間に設けられ、摺動面となる外周面222に対して摺動する。摺動部材5は、軸部22及びボス部31の互いの逆円錐形部分に径方向及び軸方向に挟まれるよう、逆円錐形のスリーブ状に形成されている。摺動部材5は、軸方向に見て、有端環状(環状であるが、周方向の両端がつながっていない略C字状)の部材であり、周方向の両端部の間に隙間51が形成されている(図1参照)。また、摺動部材5の周方向の両端部の間の隙間51に対し径方向の反対側には、径方向外方に突出し、側面視で略軸心R方向に延びる凸条部52が1カ所形成されている(図1参照)。そして、摺動部材(外周面)に形成された凸条部52とボス部31の内周面に形成されたキー溝部311とが嵌合されることにより、摺動部材5は、アーム3のボス部31の内周面に対しては周方向に摺動不能で、軸部22の外周面222に対しては周方向に摺動可能に、固定部材2の軸部22及びアーム3のボス部31の互いの逆円錐形部分に径方向及び軸方向に挟まれるようになっている。つまり、摺動部材5は、軸部22(逆円錐形部分)の外周面222を摺動面として、摺動面に対して摺動する。
The sliding
また、摺動部材5は、硬質(ロックウェルRスケールが114)のポリアセタール樹脂(熱可塑性樹脂)(商品名「ベスタールG」(三ツ星ベルト社製))で形成されている。
The sliding
本実施形態の摺動部材5は、滑り軸受機能とダンピング(減衰)機能とを兼ね備えている。即ち、摺動部材5は、摺動部材を滑り軸受としてのみ機能させる構成のオートテンショナと比較して、コイルばね6の軸方向の付勢力(アーム3を前方に移動させようとする力)が高めに設定されており、摺動面(軸部22の逆円錐形部分の外周面222)に強く押し付けられている。その分、増大する摺動部材5の摺動抵抗をアーム3に対するダンピング力としてアーム3に確実に作用させることができる。なお、アーム3の回動により摺動部材5の表面が摩耗しても、アーム3は、コイルばね6で軸方向に押されて前方へ移動することにより、軸部22(逆円錐形部分の外周面222)と摺動部材5との間が常に圧接した状態に維持されることになり、摺動部材5の摺動に伴うダンピング力をアーム3に確実に作用させることができる。
The sliding
コイルばね6は、アーム3(円盤部32)を固定部材2(ベース21)に対して一方向に回動付勢する。さらに、コイルばね6は、固定部材2のベース21とアーム3の円盤部32との間に軸方向に圧縮された状態で配置され、アーム3を前方に押し上げる方向に付勢している。なお、車両メーカの要求に対応し、オートテンショナ1のダンピング力を増加させたい場合は、コイルばね6のばね定数(ばねの反発力の強さ)を増加させる。
The
また、コイルばね6は、その一端部および他端部がコイルばね6の外側に折り曲げられた形状に形成されている。コイルばね6の一端部は、ベース21の底部(前面)の縁部に設けられた凹部に係止され(不図示)、コイルばね6の他端部は、アーム3の円盤部32(後面)の縁部に設けられた凹部に係止されている(不図示)。
Also, the
(オートテンショナ1が寿命に至る過程の説明)
オートテンショナ1が寿命に至る過程としては、軸受(滑り軸受機能)を兼ねた摺動部材5が摩耗する。そして、コイルばね6の軸心R方向の付勢力により、アーム3及びテンショナプーリ4が前方(アーム3がベース21から軸心R方向に離れる方向、テンショナ高さh(図2参照)が増加する方向)に移動する。これにより、補機駆動ベルトシステム100にミスアライメントが発生するとともに、異音等の不具合が生じ、最終的には寿命に至る。
(Description of the process in which the
As a process for the life of the
(オートテンショナ1の寿命を推定する方法)
次に、上記実施形態で説明した、オートテンショナ1の寿命を推定する方法を、実施例として、図8に示す、S1~S4のステップに従い具体的に説明する。
(Method for estimating life of auto tensioner 1)
Next, the method for estimating the life of the
〈S1のステップ〉
まず、図3に示す、偏心プーリ403を備えた揺動装置400において、オートテンショナ1を、偏心プーリ403と従動プーリ406とのベルトスパン間に、テンショナプーリ4がベルト407に接触するように設置する。そして、この揺動装置400を用いて、オートテンショナ1(図2参照)を作動させ、アーム3に所定の揺動幅(θ°)を付与し、アーム3の揺動を繰り返す揺動試験を行い、摺動部材5の摩耗に伴い、オートテンショナ1が寿命(テンショナ高さh変化量が寿命判定値)に達するまでの、摺動部材5の摺動面に沿った総摺動距離を求める(図4参照)。
<Step S1>
First, in the
ここで、摺動距離とは、摺動部材5が摺動面(軸部22の外周面222)に沿って摺動する距離である。また、アーム3の揺動幅とは、オートテンショナ1において、ベルトの張力が増加した場合にアーム3が揺動する角度と、ベルトの張力が減少した場合にアーム3が揺動する角度とを合わせた角度を、アームの揺動幅(θ°)という。換言すれば、アーム3の揺動幅とは、エンジンが回転変動した際にアーム3が揺動する角度範囲(θ°)(Peak to Peak)(以下、P-P)のことを指し、端的には、アーム3の揺動時中心角(θ°)を指す(図3、図7参照)。なお、一般的な自動車エンジンの補機駆動ベルトシステム100のオートテンショナ1において、アーム3は激しく揺動するが、アーム3の揺動幅自体は比較的小さく、概ね10°以下である。
Here, the sliding distance is the distance that the sliding
図7(アームの揺動波形図)に示すとおり、4気筒エンジンの場合、エンジン(クランク軸)1回転あたりに、回転変動は2回起きる。また、回転変動1周期あたりのアーム3の揺動量(角度θ°)は、揺動幅(P-P)2回分に相当する。また、エンジン(クランク軸)1回転あたりのアーム3の揺動量(角度θ°)は、揺動幅(P-P)4回分に相当する。
As shown in FIG. 7 (arm oscillation waveform diagram), in the case of a four-cylinder engine, rotation fluctuation occurs twice per engine (crankshaft) rotation. Further, the swing amount (angle θ°) of the
(揺動装置)
揺動装置400は、図3に示すように、鉛直上方に延びる1枚のフレーム420に固定されており、このフレーム420は、床等に固定されて略水平方向に延在する架台421に固定されている。揺動装置400は、駆動モータ(電気モータ)により回転する駆動軸404に接続された偏心プーリ403(駆動プーリ)と、従動プーリ406と、ベルト407と、偏心プーリ403と従動プーリ406とのベルトスパン間に配置されたオートテンショナ1とを有する。
(Oscillating device)
As shown in FIG. 3, the rocking
駆動軸404は、フレーム420と直交する方向に配置されている。従動プーリ406には補機を接続していない。偏心プーリ403は、オートテンショナ1のアーム3を強制的に揺動させることができるよう、駆動軸404の軸心R1方向に見て駆動軸404の軸心R1が、偏心プーリ403の中心Cから所定の偏心量dだけ離れた位置に形成(偏心)されている。アーム3の揺動幅(θ°)(摺動部材5の摺動幅)が10°となるように、偏心量dは4mmとした。ベルト407は、Vリブドベルトで、ベルト呼称が6PK730(K形リブ、ベルト幅方向のリブ山の数6、ベルト長さ(POC)730mm、ベルト幅21.4mm)のものを用いた。ベルト407に埋設されている心線は、ポリエステルコードを用いた撚糸ロープである。
The
上記揺動装置400を使用して揺動試験を行うことにより、台上エンジンを用いて揺動試験を行う場合に比べ、さほど手間を掛けずに揺動試験を行うことができる。従って、試験時間を短縮することができる。
By using the
なお、本実施形態の揺動装置400では、ベルト407にVリブドベルトを用いているが、より非伸縮性が高いワイヤーを用いてもよい。また、本実施形態の揺動装置400では、従動プーリ406を配置させているが、従動プーリ406を配置させなくてもよい。また、揺動試験では、駆動モータを使用した揺動装置400ではなく、エンジンを用いた揺動装置を使用して行ってもよい。
In addition, in the
(揺動試験の条件)
雰囲気温度:90℃
揺動幅(θ°):10°(P-P)(アーム3の揺動時中心角)
揺動周波数:33Hz(揺動幅が最大となる4気筒エンジンの回転数1000rpm相当)
摺動部材5の摺動面の平均半径(r1:図2参照):15mm
(Conditions of rocking test)
Ambient temperature: 90°C
Swing width (θ°): 10° (PP) (central angle of
Oscillation frequency: 33 Hz (equivalent to 1000 rpm of a 4-cylinder engine with maximum oscillation width)
Average radius of sliding surface of sliding member 5 (r1: see FIG. 2): 15 mm
(評価項目・評価方法)
テンショナ高さhの変化量(mm)を評価項目とする。
評価方法としては、テンショナ高さhを逐次(例えば300時間ごとに装置を停止させ)、ノギスで測定し、試験前(新品時)からの変化量(増加量)に相当するテンショナ高さhの変化量を監視した。
(Evaluation items and evaluation methods)
The change amount (mm) of the tensioner height h is used as an evaluation item.
As an evaluation method, the tensioner height h is measured sequentially (for example, the device is stopped every 300 hours), measured with a vernier caliper, and the tensioner height h corresponding to the amount of change (increase) from before the test (when new). Monitored the amount of change.
(評価基準)
摺動部材5の摩耗に伴い、アーム3及びテンショナプーリ4が前方に移動し、テンショナ高さhが増加する(図2参照)。
ここで、過去の蓄積データを基にした経験則(独自の判断基準)により、テンショナプーリ4の位置が軸心R方向(前方又は後方)に1.5mmずれてしまうと、補機駆動ベルトシステム100にミスアライメントが発生し、異音等のトラブルに発展する虞が高まることがわかっている。
したがって、テンショナ高さhの変化量に関し、オートテンショナ1が寿命に達したとみなし得る水準の値(寿命判定値)を1.5mmに設定した。
(Evaluation criteria)
As the sliding
Here, according to empirical rules (original judgment criteria) based on past accumulated data, if the position of the
Therefore, regarding the amount of change in the tensioner height h, the standard value (life judgment value) at which the
(揺動試験結果)
揺動試験の結果を図4に示す。
図4の摺動部材5の摺動距離とテンショナ高さhの変化量との関係によると、オートテンショナ1が摺動部材5の摩耗に伴い寿命(テンショナ高さhの変化量が寿命判定値の1.5mm)に達するまでの、摺動部材5の摺動面に沿った総摺動距離は、1240kmとなった。
(Oscillation test result)
The results of the rocking test are shown in FIG.
According to the relationship between the sliding distance of the sliding
ここで、エンジンの回転変動周期(図7参照)に対応する摺動部材5の摺動距離(mm)は、(1揺動幅あたりの、摺動面上の摺動部分の弧長)×(1回転変動周期に揺動幅2回分)であることから、『15mm×2×3.14×(10deg/360deg)×2』=5.23mm、と計算される。
そして、摺動部材5の1時間ごとの摺動距離(km)は、5.23mm×33Hz×3600×10-6=0.621kmと計算される。
したがって、S1の揺動試験で、オートテンショナ1が寿命(摺動部材5の総摺動距離1240km)に達するまでには、1240÷0.621≒2000時間弱(約83日間、3カ月弱)を要することになる。
Here, the sliding distance (mm) of the sliding
The sliding distance (km) of the sliding
Therefore, in the swing test of S1, it takes 1240÷0.621≈2000 hours (approximately 83 days, a little less than 3 months) until the
〈S2のステップ〉
次に、試験装置として、車両搭載エンジンの補機駆動ベルトシステム100を台上に設置し、対象のエンジンを用いて、オートテンショナ1を作動させ、エンジン回転数及びエンジン負荷率に対応する、アーム3の各揺動幅を測定し、測定したアーム3の各揺動幅を、エンジン回転数及びエンジン負荷率に対応する、摺動部材5の摺動面に沿った各摺動距離に換算する(表1参照)。
<Step S2>
Next, as a test device, the accessory
ここで、エンジン負荷とは、運転中のエンジンにかかる抵抗のことを指す。このエンジンにかかる抵抗とは、路面(グリップ状態、勾配)、車重、風圧等に伴う走行抵抗が主なものであり、更には、エンジン以外のエンジンにより回転駆動される部分(変速装置や、プロペラシャフトやタイヤ等の駆動装置)の機械的ロス(フリクションロスを含む)、が挙げられる。エンジン負荷の大きさが大になるほど、エンジンにかかる抵抗が増すため、エンジンの回転変動が大になり、その結果、オートテンショナ1におけるアーム3の揺動幅が大になる(表1参照)。なお、このエンジン負荷の大きさとアーム3の揺動幅との関係は略直線的な比例関係と見なしてよい。本実施例におけるエンジン負荷率とは、スロットル開度全開時のエンジン負荷(エンジンにかかる抵抗)を100(最大負荷状態)とした場合の、各エンジン負荷(エンジンにかかる抵抗)の割合(百分率)のことをいう。
Here, the engine load refers to the resistance applied to the engine during operation. The resistance applied to the engine is mainly running resistance due to road surface (grip condition, slope), vehicle weight, wind pressure, etc. In addition, parts other than the engine that are rotationally driven by the engine (transmission, (Drivers such as propeller shafts and tires) mechanical loss (including friction loss). As the magnitude of the engine load increases, the resistance applied to the engine increases, so that the rotation fluctuation of the engine increases. Note that the relationship between the magnitude of the engine load and the swing width of the
例示すると、以下のように説明できる。
・エンジン負荷率0~19%:スロットル開度全閉(アクセルオフ)。例えば、アイドル運転時(エンジン回転数600~799rpm)の極低負荷状態や、減速走行時の低負荷状態。
・エンジン負荷率20~39%:例えば、スロットル開度1/5~2/5程度。通常の発進時(エンジン回転数600~799rpm)や、巡航走行時等、比較的低負荷~中負荷状態。
・エンジン負荷率40~79%:例えば、スロットル開度2/5~4/5程度。登坂時や、巡航走行時からの加速時等、比較的高負荷状態。
・エンジン負荷率100%:スロットル開度全開。超高負荷状態。市場走行時での発生頻度はゼロとみなされる。市場走行時とはみなさない、サーキット走行時に限定。
・このエンジン負荷の大きさ(エンジン負荷率の各水準の割出し)は、(開度センサーによる)スロットル開度や(圧力センサーによる)吸気側の吸気圧などを常時監視・計測することにより得られる。
なお、本実施例では、上記エンジン負荷率の各水準を11段階に振り分けている(表1~3参照)。
For example, it can be explained as follows.
・
・Engine load factor of 20 to 39%: For example, throttle opening of about 1/5 to 2/5. Relatively low to medium load conditions, such as normal starting (
・Engine load factor 40 to 79%: For example, throttle opening about 2/5 to 4/5. Relatively high load conditions such as when climbing hills or accelerating from cruising.
・
・The magnitude of this engine load (indexing of each level of the engine load factor) is obtained by constantly monitoring and measuring the throttle opening (using the opening sensor) and the intake pressure on the intake side (using the pressure sensor). be done.
In this embodiment, each level of the engine load factor is divided into 11 stages (see Tables 1 to 3).
(試験装置)
台上に設置した、試験装置としての補機駆動ベルトシステム100(図1参照)のエンジンを作動させる(エンジン台上ファイアリング試験)。
(test equipment)
The engine of the accessory drive belt system 100 (see FIG. 1) as a test device installed on a bench is started (engine bench firing test).
(試験条件)
雰囲気温度:95℃
(Test condition)
Ambient temperature: 95°C
(試験項目)
アーム3の揺動幅(mm)を測定する。
(Test items)
A swing width (mm) of the
(試験方法)
まず、オートテンショナ1を、対象エンジンの補機駆動ベルトシステム100(図1参照)に組み付けて、ベルト105を巻き掛ける。ベルト105は、Vリブドベルト(三ツ星ベルト社製)で、ベルト呼称が6PK1555(K形リブ、ベルト幅方向のリブ山の数6、ベルト長さ(POC)1555mm、ベルト幅21.4mm)のものを用いた。ベルト105に埋設されている心線は、ポリエステルコードを用いた撚糸ロープである。ベルト105の初期張力は330Nとした。
(Test method)
First, the
次に、エンジンを始動し、初期張力付与後の慣らし走行(エンジン回転数500~800rpmで約5~10分)を実施した。 Next, the engine was started and run-in (about 5 to 10 minutes at an engine speed of 500 to 800 rpm) was performed after initial tension was applied.
次に、慣らし走行後、実車を想定した雰囲気温度(当補機駆動ベルトシステム100を囲む恒温槽内の温度)95℃のもと、エンジン回転数及びエンジン負荷率の各水準下での、アーム3の揺動幅をレーザー変位計を用いて時系列に測定した(後述の手順1-1参照)。
Next, after the break-in, under each level of the engine speed and the engine load factor, under the ambient temperature (the temperature in the constant temperature bath surrounding the accessory drive belt system 100) of 95° C. assuming the actual vehicle, the
なお、エンジン負荷の大きさ(エンジン負荷率の各水準の割出し)は、(開度センサーによる)スロットル開度や(圧力センサーによる)吸気側の吸気圧などを常時監視・計測することにより得られるものである。
しかしながら、装置自体の構成が煩雑になること、エンジン負荷の大きさとアーム揺動幅との関係は略直線的な比例関係と見なしてよいことが考慮されてよい。
そのため、実施例におけるエンジン負荷率に対応する、アーム3の揺動幅の測定は、(a)スロットル開度全閉時(エンジン回転数700rpm)のエンジン負荷率0~9%の範囲、及び、(b)スロットル開度全開時のエンジン負荷率100%、の2水準についてのみ実施した。
The magnitude of the engine load (indexing of each level of the engine load factor) is obtained by constantly monitoring and measuring the throttle opening (using the opening sensor) and the intake air pressure (using the pressure sensor). It is something that can be done.
However, it may be taken into consideration that the configuration of the device itself becomes complicated, and that the relationship between the magnitude of the engine load and the swing width of the arm may be regarded as a substantially linear proportional relationship.
Therefore, the swing width of the
詳細には、上記2水準の内、上記(a)においては、エンジン回転数が2500rpmを超える高回転側でスロットル開度をオフ(全閉)にし、エンジン回転数700rpmまで減速する間の、各エンジン回転数ごとの平均のエンジン回転数に達した瞬間のアーム3の揺動幅をレーザー変位計による変位量の記録チャートから読み取った(図5参照)。
Specifically, among the above two levels, in the above (a), the throttle opening is turned off (fully closed) on the high rotation side when the engine speed exceeds 2500 rpm, and while the engine speed is decelerated to 700 rpm, each The swing width of the
また、上記(b)においては、アイドル状態(エンジン回転数700rpm前後)からスロットル開度を全開にし、エンジン回転数2500rpmまで加速する間の、各エンジン回転数ごとの平均のエンジン回転数に達した瞬間のアーム3の揺動幅をレーザー変位計による変位量の記録チャートから読み取った(図5参照)。
Also, in the above (b), the throttle opening is fully opened from the idle state (engine speed around 700 rpm), and the average engine speed for each engine speed is reached while accelerating to the engine speed of 2500 rpm. The swing width of the
次に、残る9水準の各エンジン負荷率(10~19%、20~29%、30~39%、40~49%、50~59%、60~69%、70~79%、80~89%、90~99%)ごとのアーム3の揺動幅については、上記2水準(0~9%、100%)のエンジン負荷率におけるアーム3の揺動幅をエンジン回転数の水準ごとに比例配分することで、振り分けた(不図示)。
Next, the remaining 9 levels of engine load factors (10-19%, 20-29%, 30-39%, 40-49%, 50-59%, 60-69%, 70-79%, 80-89 %, 90 to 99%), the swing width of the
次に、エンジン回転数及びエンジン負荷率の全ての各水準下でのアーム3の揺動幅を、後述の手順(1―2)に従い、アーム3の揺動幅に対応する摺動部材5の摺動距離に変換した(表1参照)。
Next, the swing width of the
アーム3の揺動幅(図5参照)を摺動部材5の摺動距離(表1参照)に換算する手順1について説明する。
(手順1-1)
レーザー変位計を用いた測定値、つまり、アーム3上のテンショナプーリ4側の測定点(例えば、テンショナプーリ4の軸心R4上の測定点)が、軸部22の軸心R回りに回動する変位量(弦長さに相当)(mm)を、下記式1を用いてアーム3の揺動幅(アーム3の揺動時中心角)(θ°)に換算する(図5参照)。
半径がr(本実施形態では図2に示すr2)で中心角がθ°である場合の弦の長さ(St)
St=2r・sin(θ/2) (式1)
(Procedure 1-1)
A measured value using a laser displacement meter, that is, a measurement point on the
Chord length (St) when the radius is r (r2 shown in FIG. 2 in this embodiment) and the central angle is θ°
St=2r·sin(θ/2) (Formula 1)
(手順1―2)
手順1―1で換算した、アーム3の揺動幅(θ°)を基に、摺動部材5の摺動距離(摺動部材5が摺動面に沿って摺動する距離)(弧の長さに相当)を、下記式2により換算する(表1参照)。
半径がr(本実施形態では図2に示すr1)で中心角がθ°である扇形の弧の長さ(Ar)
Ar=2πr・θ/360=πrθ/180 (式2)
(Step 1-2)
Based on the swing width (θ°) of the
The arc length (Ar) of a sector having a radius of r (r1 shown in FIG. 2 in this embodiment) and a central angle of θ°
Ar=2πr·θ/360=πrθ/180 (Formula 2)
(エンジン回転数及びエンジン負荷率に対応する、摺動部材5の摺動面に沿った摺動距離)
本実施例では、上記手順1により、アーム3の揺動幅を摺動部材5の摺動距離(表1参照)に換算したが、下記手順2により換算してもよい。
In this embodiment, the swing width of the
(手順2)
レーザー変位計を用いた測定値、つまり、アーム3上のテンショナプーリ4側の測定点(例えば、テンショナプーリ4の軸心R4上の測定点)が、軸部22の軸心R回りに回動する変位量(弦長さに相当)(mm)に、軸心Rから上記測定点までの直線距離(r2)に対する、軸心R(回転軸)から摺動部材5の摺動面までの距離(当該摺動面の平均半径)(r1)の割合(r1/r2)を乗じることによっても求めることができる。
但し、この場合に得られた換算値は、摺動面(弧)に対する弦の長さに相当するものであり、厳密には、上記2つの式(式2のθを式1に代入)を用いて、この摺動面(弧)に対する弦の長さを摺動面(弧)に沿った長さに換算する必要がある。
(Step 2)
A measured value using a laser displacement meter, that is, a measurement point on the
However, the conversion value obtained in this case corresponds to the length of the chord with respect to the sliding surface (arc). to convert the length of the chord with respect to this sliding surface (arc) to the length along the sliding surface (arc).
〈S3のステップ〉
次に、S2のステップで換算した、エンジン回転数及びエンジン負荷率に対応する、摺動部材5の摺動面に沿った各摺動距離(表1参照)に、対象車両ごとに得られる市場走行時間における、エンジン回転数及びエンジン負荷率に対応する発生頻度の割合(表2参照)をそれぞれ乗じて、対象車両の市場走行時間における、エンジン回転数及びエンジン負荷率に対応する、摺動部材5の摺動距離にそれぞれ換算することにより(表3)、対象車両の市場走行時間と摺動部材5の総摺動距離との関係を求める(図6参照)。
<Step S3>
Next, for each sliding distance along the sliding surface of the sliding member 5 (see Table 1) corresponding to the engine speed and engine load factor converted in step S2, the market obtained for each target vehicle Sliding member corresponding to the engine speed and engine load factor during the market running time of the target vehicle by multiplying the rate of occurrence frequency corresponding to the engine speed and engine load factor (see Table 2) in the running time 5 (Table 3), the relationship between the market running time of the target vehicle and the total sliding distance of the sliding
(対象車両ごとに得られる市場走行時間における、エンジン回転数及びエンジン負荷率に対応する発生頻度の割合)
(対象車両の市場走行時間1万時間における、エンジン回転数及びエンジン負荷率に対応する、摺動部材5の摺動距離の一例)
(1-1)例えば、市場走行時間1万時間における、エンジン回転数600~799rpm(平均700rpm)及びエンジン負荷率30~39%の水準下での摺動部材5の摺動距離を求める場合を例に説明する。
・表1より、アーム3の揺動幅に対応する摺動部材5の摺動距離は、0.83mmである。
・表2より、発生頻度の割合は、21.37%である。
・市場走行時間1万時間における摺動部材5の摺動距離は、下記式3に従い、298.06kmとなった(表3)。
(市場走行時間(秒))×(1秒あたりのエンジン回転数)×(1回転変動周期あたりの摺動部材の摺動距離(mm))×(エンジン1回転あたりの回転変動数)×(発生頻度の割合) (式3)
=(10000×60×60)×(700/60)×(2×0.83)×(2)×(0.2137)=298.06×106mm=298.06km(表3参照)
(1-1) For example, a case where the sliding distance of the sliding
・From Table 1, the sliding distance of the sliding
・From Table 2, the rate of occurrence frequency is 21.37%.
- The sliding distance of the sliding
(Market running time (seconds)) x (engine speed per second) x (sliding distance of sliding member per rotation fluctuation period (mm)) x (rotation fluctuation number per engine rotation) x ( rate of occurrence frequency) (Formula 3)
= (10000 x 60 x 60) x (700/60) x (2 x 0.83) x (2) x (0.2137) = 298.06 x 106 mm = 298.06 km (see Table 3)
同様に、市場走行時間1万時間における、他のエンジン回転数の各水準、及び他のエンジン負荷率の各水準下での摺動部材5の摺動距離を求めた(算出した)(表3参照)。
Similarly, the sliding distance of the sliding
そして、上記算出した、市場走行時間1万時間における、エンジン回転数の各水準、及び他のエンジン負荷率の各水準下での摺動部材5の摺動距離を合算し、市場走行時間1万時間における、摺動部材の総摺動距離1262kmを得た(表3参照、及び、図6の市場走行時間1万時間におけるプロット)。
Then, the sliding distance of the sliding
同様に、市場走行時間ごとに、摺動部材5の摺動距離を算出し、摺動部材5の総摺動距離を得ることで、対象車両の市場走行時間(X)と摺動部材5の総摺動距離(Y)との関係を求めた(図6参照、下記式4の関係)。
図6より、Y=0.1262X+0.0019 ・・・(式4)
Similarly, by calculating the sliding distance of the sliding
From FIG. 6, Y=0.1262X+0.0019 (Formula 4)
〈S4のステップ〉
次に、S3のステップで求めた、対象車両の市場走行時間と摺動部材5の総摺動距離との関係(図6、式4参照)、S1のステップ(揺動試験)で求めた、オートテンショナ1が寿命に達するまでの、摺動部材5の摺動面に沿った総摺動距離、及び、市場走行時の平均車速情報に基づき、オートテンショナ1が寿命に達するまでの対象車両の市場走行距離を推定する。
<Step S4>
Next, the relationship between the market running time of the target vehicle and the total sliding distance of the sliding member 5 (see FIG. 6, formula 4) obtained in step S3, and the relationship obtained in step S1 (rocking test), Based on the total sliding distance along the sliding surface of the sliding
具体的には、下記手順により、オートテンショナ1が寿命に達するまでの対象車両の市場走行距離を推定する。
(1)図4より、実施例のオートテンショナ1が摺動部材5の摩耗に伴い寿命に達するまでの、摺動部材5の摺動面に沿った総摺動距離(Y)は、『1240km』である。
(2)図6(式4)より、対象車両においてオートテンショナ1が寿命に達するまでの市場走行時間(推定値)(X)は、摺動部材5が1240km摺動する時間に相当し、Y=1240kmを式4に代入すると、『9826時間』となる。
(3)車両メーカの見積で、対象車両の市場走行時の平均車速は、『24km/hr』であった。
(4)従って、実施例のオートテンショナ1が寿命に達するまでの、対象車両の市場走行距離は、『235,824km(=24km/hr × 9826時間)』、と推定できる。
(5)この対象車両(対象エンジン)用に設計した、実施例に係るオートテンショナ1の寿命推定値は、車両メーカの要求(対象車両の市場走行距離に換算して20万km以上)に合致するものであったと判断できた。
Specifically, the market travel distance of the subject vehicle until the
(1) From FIG. 4, the total sliding distance (Y) along the sliding surface of the sliding
(2) From FIG. 6 (Equation 4), the market running time (estimated value) (X) until the
(3) According to the vehicle manufacturer's estimate, the average vehicle speed of the target vehicle during market driving was "24 km/hr".
(4) Therefore, the market travel distance of the subject vehicle until the
(5) The estimated service life of the
(その他の結果)
上記方法により、実施例のオートテンショナ1の寿命推定に要した時間は、85日(3カ月弱)であった。
S1のステップでの試験:2000時間弱(約83日間、3カ月弱)
S2のステップでの試験:1日
S3のステップ、及び、S4のステップでの算出:1日
(Other results)
According to the above method, the time required to estimate the life of the
S1 step test: 2000 hours or less (approximately 83 days, 3 months or less)
Test in step S2: 1 day Calculation in step S3 and step S4: 1 day
上記方法によれば、S1のステップの揺動試験で、摺動部材5の摩耗に伴いオートテンショナ1が寿命に達するまでの、摺動部材5の総摺動距離を求めることにより、市場走行試験を省くことができるとともに、市場走行試験の途中結果からオートテンショナ1の寿命(例えば、対象車両の市場走行距離に換算)を予測する場合(所要6~7カ月)と比べ、市場走行時においてオートテンショナ1が寿命に達するまでの対象車両の市場走行距離を設計初期段階の比較的短期間(概ね4カ月以内に対し、実質3カ月弱)で推定することに繋げることができることがわかった。
According to the above method, the total sliding distance of the sliding
また、S3のステップで、対象のエンジンが搭載された対象車両ごとに得られる市場走行時における、エンジン回転数及びエンジン負荷率に対応する発生頻度の割合を考慮することによって、対象車両の市場走行時間と摺動部材5の総摺動距離との関係(図6、式4)に対する正確性が担保された。これにより、対象車両においてオートテンショナ1が寿命に達するまでの市場走行時間、ならびに、市場走行時においてオートテンショナ1が寿命に達するまでの対象車両の市場走行距離を正確に推定できることがわかった。
Further, in step S3, by considering the ratio of the frequency of occurrence corresponding to the engine speed and the engine load factor during market running for each target vehicle equipped with the target engine, the market running of the target vehicle The accuracy of the relationship between the time and the total sliding distance of the sliding member 5 (FIG. 6, Equation 4) was ensured. As a result, it was found that the market driving time until the
更には、車両搭載エンジンの補機駆動ベルトシステム100に備わるオートテンショナ1の開発に当たって、部品供給メーカにおいて設計したオートテンショナ1の実際の耐久寿命が車両メーカの要求(例えば、対象車両の市場走行距離に換算して20万km以上)に合致しているかどうかを、本格的な市場(耐久)走行試験段階(設計最終段階)よりも前の早い段階(設計変更可能な設計初期段階)で正確に予測できることがわかった。
Furthermore, in the development of the
(その他の実施形態)
寿命を推定するオートテンショナとしては、摺動部材の摩耗に起因して寿命に達するオートテンショナであればよい。
即ち、オートテンショナに備わる摺動部材は、機能別に下記3つ(a~c)のタイプが考えられるが、本発明の方法で、寿命を推定する対象とするオートテンショナに備わる摺動部材は、a~cの何れでもよい。
(Other embodiments)
As the auto tensioner whose service life is estimated, any auto tensioner that reaches the end of its service life due to wear of the sliding member may be used.
That is, the sliding member provided in the auto tensioner can be classified into the following three types (a to c) depending on the function. Any of a to c may be used.
(a)軸受(滑り軸受):軸受機能を担う摺動部材であって、固定部材(ベース、軸部)とアームとの間に摩擦力をほとんど生じさせずに、摺動面に対して摺動する摺動部材。
この場合、コイルばねは、ベース(固定部材)とアームとの間に軸方向に圧縮された状態で配置されず、軸方向の付勢力を作用させないことが好ましい。
(a) Bearing (slide bearing): A sliding member that performs a bearing function, and generates little frictional force between a fixed member (base, shaft) and an arm, thereby sliding against a sliding surface. A sliding member that moves.
In this case, it is preferable that the coil spring is not placed between the base (fixing member) and the arm in an axially compressed state and does not exert an axial biasing force.
(b)摩擦部材(ダンピング部材):ダンピング(減衰)機能を発揮する摺動部材であって、固定部材(ベース、軸部)とアームとの間に摩擦力を(積極的に)生じさせつつ、摺動面に対して摺動する摺動部材。 (b) Friction member (damping member): A sliding member that exerts a damping (attenuation) function, and (actively) generates a frictional force between the fixed member (base, shaft portion) and the arm. , a sliding member that slides against a sliding surface;
(c)上記(a)の軸受機能と上記(b)のダンピング(減衰)機能とを兼ね備えた摺動部材:本実施形態及び実施例(図2)の摺動部材は、このタイプである。摺動部材を軸受としてのみ機能させる場合と比較して、コイルばね6の軸心R方向の付勢力(実施例ではアーム3をベース21から軸心R方向に離れる方向に移動させようとする力)が高めに設定されている。
(c) Sliding member having both the bearing function of (a) and the damping function of (b): The sliding member of the present embodiment and example (FIG. 2) is of this type. Compared to the case where the sliding member functions only as a bearing, the biasing force of the
また、本発明の方法は、実施例(図2)のように摺動部材5が1つのオートテンショナ1内に1つとは限らず、複数の摺動部材を備えたオートテンショナを対象にしてもよい。この場合、オートテンショナは、複数の摺動部材の個々の摩耗が複合して寿命に近づくことになる。
Moreover, the method of the present invention is not limited to one sliding
例えば、複数の摺動部材を備えたオートテンショナの一例として、特許文献1(特開2016-121798)の図1に示すように、1つの滑り軸受と1つの摩擦部材を備えた構成が挙げられる。この場合、摩擦部材(1つ)の摩耗に起因し、下記過程を経て寿命に達する(段落0005参照)。(寿命に至る過程)摩擦部材の摩耗→アームが傾く→軸受も軸方向に見て摩擦部材の摺動面側が偏摩耗することで、アームの傾きが顕著→ベルトシステムにミスアライメント発生→最悪、ベルトがテンショナプーリから外れる。 For example, as an example of an auto tensioner provided with a plurality of sliding members, there is a configuration provided with one slide bearing and one friction member, as shown in FIG. . In this case, due to wear of the friction member (one), the life is reached through the following process (see paragraph 0005). (Process to end of service life) Abrasion of the friction member→The arm tilts→Uneven wear occurs on the sliding surface side of the friction member when viewed in the axial direction, causing the arm to tilt significantly→Misalignment occurs in the belt system→Worst case, The belt comes off the tensioner pulley.
1 オートテンショナ
2 固定部材
21 ベース
22 軸部
23 ボルト
3 アーム
31 ボス部
32 円盤部
4 テンショナプーリ
5 摺動部材
6 コイルばね
100 補機駆動ベルトシステム
105 ベルト
400 揺動装置
R 軸心
REFERENCE SIGNS
Claims (2)
前記固定部材に対して回動自在に支持されたアームと、
前記アームに回転自在に設けられるとともに、ベルトを押圧するプーリと、
前記固定部材と前記アームとの間に設けられ、摺動面に対して摺動する摺動部材と、
前記固定部材と前記アームとの間に軸方向に圧縮された状態で配置され、前記アームを前記固定部材に対して一方向に回動付勢するコイルばねと、を備えたオートテンショナの寿命を推定する方法であって、
(S1)前記オートテンショナを作動させ、前記アームに所定の揺動幅を付与し、前記アームの揺動を繰り返す揺動試験を行い、前記摺動部材の摩耗によって前記オートテンショナが寿命に達するまでの、前記摺動部材の前記摺動面に沿った総摺動距離を求めることと、
(S2)エンジンを用いて、前記オートテンショナを作動させ、エンジン回転数及びエンジン負荷率に対応する、前記アームの各揺動幅を測定し、測定した前記アームの各揺動幅を、前記エンジン回転数及び前記エンジン負荷率に対応する、前記摺動部材の前記摺動面に沿った各摺動距離に換算することと、
(S3)前記S2で換算した、前記エンジン回転数及び前記エンジン負荷率に対応する、前記摺動部材の前記摺動面に沿った各摺動距離に、対象車両ごとに得られる市場走行時間における、前記エンジン回転数及び前記エンジン負荷率に対応する発生頻度の割合をそれぞれ乗じて、前記対象車両の市場走行時間における、前記エンジン回転数及び前記エンジン負荷率に対応する、前記摺動部材の前記摺動距離にそれぞれ換算することにより、前記対象車両の市場走行時間と前記摺動部材の前記総摺動距離との関係を求めることと、
(S4)前記S3で求めた、前記対象車両の市場走行時間と前記摺動部材の前記総摺動距離との関係、前記S1で求めた、前記オートテンショナが寿命に達するまでの、前記摺動部材の前記摺動面に沿った前記総摺動距離、及び、市場走行時の平均車速情報に基づき、前記オートテンショナが寿命に達するまでの前記対象車両の市場走行距離を推定すること、
を含む、オートテンショナの寿命推定方法。 a fixing member;
an arm rotatably supported with respect to the fixed member;
a pulley rotatably provided on the arm and pressing the belt;
a sliding member provided between the fixed member and the arm and sliding on a sliding surface;
and a coil spring disposed between the fixed member and the arm in an axially compressed state to urge the arm to rotate in one direction with respect to the fixed member. A method of estimating,
(S1) Operate the auto tensioner, apply a predetermined swing width to the arm, perform a swing test in which the arm swings repeatedly until the life of the auto tensioner reaches the end of its life due to wear of the sliding member. determining the total sliding distance along the sliding surface of the sliding member;
(S2) Using the engine, operate the auto tensioner, measure each swing width of the arm corresponding to the engine speed and the engine load factor, and measure each swing width of the arm, Converting each sliding distance along the sliding surface of the sliding member corresponding to the rotation speed and the engine load factor;
(S3) For each sliding distance along the sliding surface of the sliding member corresponding to the engine speed and the engine load factor converted in S2, the market running time obtained for each target vehicle , by multiplying the rate of the frequency of occurrence corresponding to the engine speed and the engine load factor, respectively, the sliding member corresponding to the engine speed and the engine load factor during the market running time of the target vehicle. Obtaining a relationship between the market running time of the target vehicle and the total sliding distance of the sliding member by converting each into a sliding distance;
(S4) The relationship between the market running time of the target vehicle and the total sliding distance of the sliding member obtained in S3, and the sliding distance until the auto tensioner reaches the end of its life obtained in S1. estimating the market travel distance of the target vehicle until the auto tensioner reaches the end of its life based on the total sliding distance along the sliding surface of the member and average vehicle speed information during market travel;
A method for estimating the life of an auto tensioner, comprising:
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019140918 | 2019-07-31 | ||
| JP2019140918 | 2019-07-31 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021025661A JP2021025661A (en) | 2021-02-22 |
| JP7296346B2 true JP7296346B2 (en) | 2023-06-22 |
Family
ID=74663757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020121174A Active JP7296346B2 (en) | 2019-07-31 | 2020-07-15 | Auto tensioner life estimation method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7296346B2 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008057557A (en) | 2006-08-29 | 2008-03-13 | Bando Chem Ind Ltd | Auto tensioner |
| JP2008267429A (en) | 2007-04-17 | 2008-11-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Life evaluation method and apparatus for wet multi-plate clutch |
| JP2018004081A (en) | 2016-06-27 | 2018-01-11 | 三ツ星ベルト株式会社 | Automatic tensioner included in auxiliary machine driving belt system |
-
2020
- 2020-07-15 JP JP2020121174A patent/JP7296346B2/en active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008057557A (en) | 2006-08-29 | 2008-03-13 | Bando Chem Ind Ltd | Auto tensioner |
| JP2008267429A (en) | 2007-04-17 | 2008-11-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Life evaluation method and apparatus for wet multi-plate clutch |
| JP2018004081A (en) | 2016-06-27 | 2018-01-11 | 三ツ星ベルト株式会社 | Automatic tensioner included in auxiliary machine driving belt system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2021025661A (en) | 2021-02-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109416110B (en) | Automatic tensioner with auxiliary drive belt system | |
| US20130037370A1 (en) | Decoupler assembly with sliding interface between hub and pulley | |
| KR20100015956A (en) | Drives for internal combustion engines including oil wet toothed belts and tensioning shoes | |
| JPH1137232A (en) | Auto tensioner | |
| JP7296346B2 (en) | Auto tensioner life estimation method | |
| WO2018003746A1 (en) | Auto tensioner provided in auxiliary device drive belt system | |
| JP4866178B2 (en) | Auto tensioner | |
| KR101684143B1 (en) | Fault diagnosis apparatus and method for vehicle accessories | |
| JPH07332443A (en) | Belt load sharing prediction method, life prediction method, and life prediction device | |
| JPH09133592A (en) | Toothed belt life prediction method and life prediction apparatus | |
| JP2005112871A (en) | Chain guide | |
| Shirasuna et al. | Establishment of fuel economy estimation method focused on transmission efficiency of rubber belt type CVT | |
| AU2022418694B2 (en) | Automatic tensioner | |
| JP4807102B2 (en) | One-way clutch built-in pulley device | |
| JP7298532B2 (en) | Estimation device and estimation method | |
| JP6836978B2 (en) | Crank pulley device | |
| Veijola | Parametric study on timing belt wear | |
| CN118369525A (en) | Automatic tensioner | |
| JP2024088617A (en) | Auto Tensioner | |
| JP2958439B2 (en) | V-belt type automatic transmission for motorcycles | |
| Keller et al. | Design and development of a high horsepower torque sensing variable speed drive | |
| JPH0816506B2 (en) | Weight device for V-belt type automatic transmission | |
| Kurabe et al. | Friction Prediction Method for Engine Bearings using EHD Analysis Considering Modified Friction Coefficient and Running-in depending on Lubrication Conditions | |
| JP2007278787A (en) | Vibration analysis method and design support method for transmission belt drive system and wear rate prediction method for transmission belt | |
| MICHELOTTI et al. | SAE TECHNICAL PAPER SERIES |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220725 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230427 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20230606 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230612 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7296346 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |