JP4950614B2 - Manufacturing method of multi-axis drive device - Google Patents
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Description
本発明は、トルク変動による影響を低減するプーリ構造体を有する多軸駆動装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a multi-axis drive device having a pulley structure that reduces the influence of torque fluctuations and a method for manufacturing the same.
多軸駆動装置（補機駆動システム）は、自動車等のエンジン（発動機）と他の補機とが伝動ベルトを介して連結されて構成されているもので、発動機のクランク軸（クランクシャフト）の回転が伝動ベルトを介して他の補機の従動軸へと伝達されることで、エンジンの動力が他の補機へと供給される。ここで、クランク軸及び従動軸にはプーリが取り付けられており、伝動ベルトはこのプーリに装着される。そして、このような多軸駆動装置においては、内燃機関の特性に関連して、クランク軸のトルクが一定に保たれずに、あるトルクを中心として振動的に変化する現象が生じる。以下、この現象をトルク変動と記す。 A multi-axis drive device (auxiliary drive system) is configured by connecting an engine (engine) such as an automobile and another accessory via a transmission belt, and a crankshaft (crankshaft) of the engine ) Is transmitted to the driven shaft of another auxiliary machine via the transmission belt, so that the engine power is supplied to the other auxiliary machine. Here, a pulley is attached to the crankshaft and the driven shaft, and the transmission belt is attached to the pulley. In such a multi-shaft drive device, a phenomenon occurs in which the crankshaft torque is not maintained constant but vibrates around a certain torque in relation to the characteristics of the internal combustion engine. Hereinafter, this phenomenon is referred to as torque fluctuation.
特に、慣性モーメントが高い（発電機構の重量が大きい）補機である発電機（オルタネータ）の従動軸（発電軸）とクランク軸とが伝動ベルトを介して接続され、発電機に動力が伝達される多軸駆動装置の構成においては、トルク変動が発生してクランク軸の回転速度が変化すると、発電軸は慣性でそのまま回転しようとし、発電軸に取り付けられたプーリと伝動ベルトとの間で滑りが生じて、騒音（ベルト鳴き）が発生したり、ベルトが損耗したりする In particular, the driven shaft (generator shaft) of the generator (alternator), which is an auxiliary machine with a high moment of inertia (the weight of the generator mechanism is large), and the crankshaft are connected via a transmission belt to transmit power to the generator. When the torque fluctuation occurs and the rotation speed of the crankshaft changes, the power generation shaft tries to rotate with inertia and slips between the pulley attached to the power generation shaft and the transmission belt. May cause noise (belt squeal) or wear of the belt
そこで、クランク軸のトルク変動による影響を低減するようなプーリの一例として、特許文献１には、ダンパープーリ（デカプラ）が開示されている。このダンパープーリにおいては、径方向について重なる二つの回転体が、互いに相対回転可能に同軸配置されており、当該二つの回転体は、弾性部材（コイルスプリング）により弾性的に連結されている。そして、径方向内側に配置された回転体（ハブ構造体）は発電軸に取り付けられ、他方の回転体（プーリ部材）には伝動ベルトが装着されている。そして、クランク軸にトルク変動が発生した場合には、上記の二つの回転体を連結する弾性部材の作用により、二つの回転体の間には、所定の相対角変位が確保される。そのため、ダンパープーリによって、トルク変動による回転方向の変位量が弾性的に吸収され、騒音、ベルトの損耗、発電効率の低下を防止することができる。
ところで、上記のような多軸駆動装置において、発動機の運転特性等の条件によっては、特許文献１に開示されているようなダンパープーリ（プーリ構造体）を使用する必要がない場合もある。すなわち、トルク変動の大きさが所定の大きさよりも大きい場合にはダンパープーリのダンパ機能が有効に作用するが、一方で、トルク変動の大きさが所定の大きさよりも小さい場合には、ダンパープーリのダンパ機能は殆ど作用しない。このように、ダンパープーリが不要な（トルク変動の大きさが小さい）発動機を含む場合にもダンパープーリを使用するような設計は、多軸駆動装置の設計としては非効率的である。 By the way, in the multi-axis drive device as described above, it may not be necessary to use a damper pulley (pulley structure) as disclosed in Patent Document 1 depending on conditions such as operating characteristics of the engine. That is, when the magnitude of the torque fluctuation is larger than the predetermined magnitude, the damper function of the damper pulley works effectively. On the other hand, when the magnitude of the torque fluctuation is smaller than the predetermined magnitude, the damper pulley Most of the damper function does not work. In this way, a design that uses a damper pulley even when it includes a motor that does not require a damper pulley (small magnitude of torque fluctuation) is inefficient as a multi-axis drive device design.
ここで、ダンパープーリ（以下、第１プーリと記す）は、ダンパ機能を有していない通常のプーリ（以下、第２プーリと記す）よりも複雑な構造を有する。そのため、設計上、多軸駆動装置に第１プーリを取り付ける場合には、第１プーリを使用せずに第２プーリを取り付ける場合と比べて、製造コスト、組み立て時間、製品重量等が増大する。そのため、トルク変動の大きさが小さい場合には第１プーリを使用せずに第２プーリを使用し、トルク変動の大きさが所定の大きさよりも大きい場合に第１プーリを使用するように多軸駆動装置が設計されることが望ましい。そして、そのような設計は、多軸駆動装置にとって本来は不要な製造コスト、組み立て時間、製品重量等を削減することができるため、効率的である。 Here, a damper pulley (hereinafter referred to as a first pulley) has a more complicated structure than a normal pulley that does not have a damper function (hereinafter referred to as a second pulley). Therefore, in terms of design, when the first pulley is attached to the multi-axis drive device, the manufacturing cost, the assembly time, the product weight, and the like increase compared to the case where the second pulley is attached without using the first pulley. Therefore, when the magnitude of torque fluctuation is small, the second pulley is used instead of using the first pulley, and when the magnitude of torque fluctuation is larger than a predetermined magnitude, the first pulley is often used. It is desirable to design a shaft drive. Such a design is efficient because it can reduce the manufacturing cost, assembly time, product weight, etc., which are essentially unnecessary for the multi-axis drive device.
そこで、本発明の目的は、発電軸のトルク変動分の最大値に基づいてダンパープーリ（第１プーリ）又はダンパ機能を有していない通常のプーリ（第２プーリ）を選択することにより、効率的な設計が可能な多軸駆動装置及びその製造方法を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to select a damper pulley (first pulley) or a normal pulley (second pulley) that does not have a damper function based on the maximum value of the torque fluctuation of the power generation shaft, thereby improving efficiency. It is to provide a multi-axis drive device and a method for manufacturing the same.
上記の目的を達成するために、本発明の多軸駆動装置の製造方法は、発動機に設けられたクランク軸と、発電機の発電軸を含む少なくとも一つの従動軸と、を有し、前記クランク軸及び前記従動軸に取り付けられたプーリには伝動ベルトが巻き掛けられ、当該伝動ベルトを介し、前記クランク軸の回転に従動して前記従動軸を回転させる多軸駆動装置を製造するための多軸駆動装置の製造方法である。そして、前記プーリを前記発電軸に取り付けるプーリ取り付け工程を有し、前記プーリ取り付け工程において、下記の式（１）で表わされるＴｍａｘ の値が所定の閾値以上であれば、前記伝動ベルトが巻き掛けられる第１巻き掛け面を備える筒状の第１回転体と、当該第１回転体の内側空間に前記第１回転体と同心に配置され且つ前記発電軸に固定された第２回転体と、前記第１回転体と前記第２回転体との間に形成されたバネ収容室と、前記バネ収容室内に収容されており、線状体が螺旋状に巻回されて形成され且つ一端は前記第１回転体に他端は前記第２回転体にそれぞれ固定されたコイルスプリングと、を有する第１プーリが前記プーリとして前記発電軸に取り付けられる。また、前記プーリ取り付け工程において、前記クランク軸の回転数が２０００ｒｐｍ以下で、且つ、下記の式（１）で表わされるＴｍａｘ の値が所定の閾値未満であれば、前記伝動ベルトが巻き掛けられる第２巻き掛け面を有し、且つ、当該第２巻き掛け面が前記発電軸の回転速度と同じ速度で回転する第２プーリが前記プーリとして前記発電軸に取り付けられる。
Ｔｍａｘ＝Ｉ×（Ｒｃ／Ｒ）×［（ｄωｃ）／（ｄｔ）］ｍａｘ 式（１）
（式（１）において、Ｔｍａｘ：前記クランク軸の回転数が２０００ｒｐｍ以下での前記発電軸のトルク変動分の最大値 [Ｎｍ]、Ｉ：前記発電機の慣性モーメント[ｋｇｍ２]、［（ｄωｃ）／（ｄｔ）］ｍａｘ：前記クランク軸の角加速度の最大値［ｒａｄ／ｓ２］、Ｒｃ：前記クランク軸に取り付けられた前記プーリの半径［ｍ］、Ｒ：前記発電軸に取り付けられた前記プーリの半径[ｍ]）
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a multi-axis drive device according to the present invention includes a crankshaft provided in a motor and at least one driven shaft including a power generation shaft of the generator, A transmission belt is wound around a pulley attached to the crankshaft and the driven shaft, and a multi-axis drive device for rotating the driven shaft by following the rotation of the crankshaft via the transmission belt is manufactured. It is a manufacturing method of a multi-axis drive device. And a pulley attaching step for attaching the pulley to the power generation shaft. In the pulley attaching step, if the value of T max represented by the following expression (1) is equal to or greater than a predetermined threshold value, the transmission belt is wound. A cylindrical first rotating body provided with a first winding surface to be hung, and a second rotating body disposed concentrically with the first rotating body in an inner space of the first rotating body and fixed to the power generation shaft. A spring accommodating chamber formed between the first rotating body and the second rotating body; and a spring accommodating chamber that is accommodated in the spring accommodating chamber, and is formed by winding a linear body in a spiral shape, and has one end A first pulley having the other end of the first rotating body and a coil spring fixed to the second rotating body is attached to the power generation shaft as the pulley. Further, in the pulley attaching step, if the rotation speed of the crankshaft is 2000 rpm or less and the value of Tmax represented by the following formula (1) is less than a predetermined threshold value, the transmission belt is wound. A second pulley having a second winding surface and rotating at the same speed as the rotation speed of the power generation shaft is attached to the power generation shaft as the pulley.
T max = I × (R c / R) × [(dω c ) / (dt)] max formula (1)
(In Formula (1), T max : Maximum value of torque fluctuation of the power generation shaft when the rotation speed of the crank shaft is 2000 rpm or less [Nm], I: Moment of inertia [kgm 2 ], [( dω c ) / (dt)] max : Maximum angular acceleration [rad / s 2 ] of the crankshaft, R c : Radius [m] of the pulley attached to the crankshaft, R: On the power generating shaft Radius [m] of the attached pulley
この構成によると、発電軸のトルク変動分の最大値であるＴｍａｘに基づいて、ダンパープーリ（第１プーリ）又はダンパ機能を有していない通常のプーリ（第２プーリ）を選択することができる。そのため、トルク変動の大きさが所定の大きさよりも小さい場合には、第１プーリを使用せずに第２プーリを使用し、トルク変動の大きさが所定の大きさよりも大きい場合に第１プーリを使用する、という効率的な設計が可能な、多軸駆動装置の製造方法が得られる。 According to this configuration, a damper pulley (first pulley) or a normal pulley (second pulley) that does not have a damper function can be selected based on T max that is the maximum value of torque fluctuation of the power generation shaft. it can. Therefore, when the magnitude of the torque fluctuation is smaller than the predetermined magnitude, the second pulley is used without using the first pulley, and when the magnitude of the torque fluctuation is larger than the predetermined magnitude, the first pulley is used. Thus, a method for manufacturing a multi-axis drive device that can be efficiently designed to be used is obtained.
なお、自動車に用いられる多軸駆動装置においては、クランク軸の回転数が１０００ｒｐｍ程度となるときに、ベルト伝動システムに共振が発生する。そのため、１０００ｒｐｍ付近の回転数領域においてトルク変動が生じ易い。そこで、本発明においては、共振の発生する１０００ｒｐｍ付近の回転数が確実に含まれるように、２０００ｒｐｍ以下の回転数領域でのＴｍａｘを測定、計算等により求めて、このＴｍａｘと所定の閾値とを比較することで、第１プーリの使用・不使用を決定し、共振の発生する回転数（１０００ｒｐｍ付近）では確実に第１プーリを使用するようにしている。 In a multi-axis drive device used in an automobile, resonance occurs in the belt transmission system when the rotation speed of the crankshaft is about 1000 rpm. Therefore, torque fluctuation is likely to occur in the rotation speed region near 1000 rpm. Therefore, in the present invention, to include ensuring the rotational speed of 1000rpm the vicinity of occurrence of resonance, measuring the T max in the following speed range 2000 rpm, and by calculation or the like, the T max and a predetermined threshold value Is used to determine whether the first pulley is used or not, and the first pulley is reliably used at the rotational speed at which resonance occurs (around 1000 rpm).
前記所定の閾値は５［Ｎｍ］であってもよい。自動車に用いられる多軸駆動装置において、ベルト伝動システムに共振が発生しやすい１０００ｒｐｍ付近の回転数領域では、（以下の例においては）Ｔｍａｘが約９［Ｎｍ］となる。そこで、Ｔｍａｘが９［Ｎｍ］のときには第１プーリが確実に使用されるように、９［Ｎｍ］より低い５［Ｎｍ］をＴｍａｘの閾値として設定している。そして、Ｔｍａｘが５以上の場合に第１プーリを使用するようにすれば、共振が発生し易く、トルク変動が起こり易い１０００ｒｐｍ付近では、確実に第１プーリが使用される。また、Ｔｍａｘが５未満の場合、トルク変動は小さいので、第１プーリを使用する必要がない。以上から、所定の閾値を５［Ｎｍ］とすることによって、第１プーリの使用・不使用を、より効率的に決定することが可能な多軸駆動装置の製造方法が得られる。 The predetermined threshold may be 5 [Nm]. In a multi-axis drive device used in an automobile, T max is about 9 [Nm] (in the following example) in a rotation speed region near 1000 rpm at which resonance is likely to occur in the belt transmission system. Therefore, 5 [Nm] lower than 9 [Nm] is set as the threshold value of Tmax so that the first pulley is reliably used when Tmax is 9 [Nm]. If the first pulley is used when T max is 5 or more, the first pulley is reliably used in the vicinity of 1000 rpm at which resonance easily occurs and torque fluctuation easily occurs. Further, when Tmax is less than 5, the torque fluctuation is small, so that it is not necessary to use the first pulley. From the above, by setting the predetermined threshold value to 5 [Nm], it is possible to obtain a method for manufacturing a multi-axis drive device that can more efficiently determine whether the first pulley is used or not used.
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
（全体構成）
まず、図１及び図２を用いて、本発明の一実施形態に係る多軸駆動装置の全体構成について説明する。図１は、本実施形態に係る多軸駆動装置のプーリレイアウトを示す。
(overall structure)
First, the overall configuration of a multi-axis drive device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 shows a pulley layout of a multi-axis drive device according to the present embodiment.
本実施形態に係る多軸駆動装置１は自動車に用いられるものであって、図１に示すように、クランク軸プーリ２３ａ、Ａ／Ｔ（オートテンショナ）プーリ２２ａ、Ｗ／Ｐ（ウォーターポンプ）プーリ２１ａ、発電軸プーリ２４ａ、Ｉ／Ｄ（アイドラー）プーリ２５ａ、及び、Ａ／Ｃ（エアコン）プーリ２６ａを有して構成されている。そして、これらのプーリは、それぞれ、クランク軸２３ｂ、Ａ／Ｔ（オートテンショナ）軸２２ｂ、Ｗ／Ｐ（ウォーターポンプ）軸２１ｂ、発電軸２４ｂ、Ｉ／Ｄ軸２５ｂ、及び、Ａ／Ｃ（エアコン）軸２６ｂに対して取り付けられている。ここで、クランク軸２３ｂは、内燃機関であるエンジン（発動機）に直接取り付けられているもので、発電軸２４ｂは、発電機（オルタネータ）に直接取り付けられている。クランク軸２３ｂ以外の回転軸は従動軸と呼ばれ、多軸駆動装置１では、クランク軸２３ｂの回転に従動して、これらの従動軸が回転する。以下、クランク軸プーリ２３ａの半径及び発電軸プーリ２４ａの半径を、それぞれ、Ｒｃ及びＲと表わす（図１参照）。 The multi-axis drive device 1 according to the present embodiment is used in an automobile, and as shown in FIG. 1, a crankshaft pulley 23a, an A / T (auto tensioner) pulley 22a, and a W / P (water pump) pulley. 21a, a power generation shaft pulley 24a, an I / D (idler) pulley 25a, and an A / C (air conditioner) pulley 26a. These pulleys are respectively a crankshaft 23b, an A / T (auto tensioner) shaft 22b, a W / P (water pump) shaft 21b, a power generation shaft 24b, an I / D shaft 25b, and an A / C (air conditioner). ) It is attached to the shaft 26b. Here, the crankshaft 23b is directly attached to an engine (engine) which is an internal combustion engine, and the power generation shaft 24b is directly attached to a generator (alternator). The rotating shafts other than the crankshaft 23b are called driven shafts. In the multi-axis drive device 1, the driven shafts are rotated by the rotation of the crankshaft 23b. Hereinafter, the radius of the radius and the generator shaft pulley 24a of the crankshaft pulley 23a, respectively, represented as R c and R (see FIG. 1).
本実施形態に係る多軸駆動装置１において、図１のようにＸ軸、Ｙ軸をとった場合に、これらのプーリの基本配置は表１のようになっている。表１に示すように、発電機及びＡ／Ｃの慣性モーメントが比較的大きい。
（伝動ベルト）
本実施形態に用いられている伝動ベルト１３０は、図２に示すようなＶリブドベルトとなっている。図２は、本実施形態に用いられている伝動ベルト１３０の部分断面斜視概略図である（断面における斜線は省略して示した）。図２に示すように、ここで使用する伝動ベルト（Ｖリブドベルト）１３０は、カバー帆布１３３からなる伸長部１３２と、その下方に設けられ、複数の心線１３４（伸縮可能な有機又は無機の繊維材料から構成されている）が埋設された接着ゴム層１３５と、さらにその下方に設けられた弾性体層からなる圧縮部１３６と、を有して構成される。ここで、圧縮部１３６は、断面が台形状に形成された複数のリブ１３７を有している。複数のリブ１３７は、それぞれがベルトの長手方向（図２の矢印方向参照）に連続している。なお、図２は、長手方向及び幅方向（矢印方向参照）について部分的に示したものである。
(Power transmission belt)
The transmission belt 130 used in this embodiment is a V-ribbed belt as shown in FIG. FIG. 2 is a partial cross-sectional perspective schematic view of the transmission belt 130 used in the present embodiment (the cross-hatching is omitted). As shown in FIG. 2, the transmission belt (V-ribbed belt) 130 used here is provided with an elongated portion 132 made of a cover canvas 133 and a plurality of core wires 134 (stretchable organic or inorganic fibers). The adhesive rubber layer 135 is embedded with a compression portion 136 made of an elastic layer provided below the adhesive rubber layer 135. Here, the compression unit 136 has a plurality of ribs 137 having a trapezoidal cross section. Each of the plurality of ribs 137 is continuous in the longitudinal direction of the belt (see the arrow direction in FIG. 2). Note that FIG. 2 partially shows the longitudinal direction and the width direction (see the arrow direction).
そして、伝動ベルト１３０は、Ａ／Ｔプーリ２２ａ、及び、Ｉ／Ｄプーリ２５ａとは、伝動ベルト１３０の背面側（伸長部１３２側）において接触し、それ以外のプーリとは、リブ１３７（圧縮部１３６）側において接触するように、各プーリに巻き掛けられて装着されている（図１参照）。 The transmission belt 130 is in contact with the A / T pulley 22a and the I / D pulley 25a on the back side (the extension part 132 side) of the transmission belt 130, and the other pulleys are ribs 137 (compression). It is wound around each pulley so as to come into contact with the portion 136) side (see FIG. 1).
このような構成により、自動車のエンジンと、他の補機とが、伝動ベルト１３０を介して連結されている。そして、伝動ベルト１３０を介して、クランク軸２３ｂの回転が、他の補機の従動軸へと伝達されることで、エンジンの動力が他の補機へと供給される。また、多軸駆動装置１においては、内燃機関の特性に関連して、クランク軸２３ｂのトルクが一定とならずに、振動的に変化するトルク変動が生じる。 With such a configuration, the automobile engine and the other auxiliary machines are connected via the transmission belt 130. Then, the rotation of the crankshaft 23b is transmitted to the driven shaft of another auxiliary machine via the transmission belt 130, so that the engine power is supplied to the other auxiliary machine. Further, in the multi-axis drive device 1, in relation to the characteristics of the internal combustion engine, the torque of the crankshaft 23b is not constant, and torque fluctuations that vary in vibration occur.
（第１プーリ）
次に、本実施形態において、後述の条件下で用いられる、ダンパ機能を有するダンパープーリについて、図３を参照しつつ説明する。以下、当該ダンパープーリを第１プーリと記す。図３は、第１プーリの軸方向断面を示している。なお、図３では、中心線１０ｃよりも上側半分のみを示し、中心線１０ｃについて対称となる下側半分は省略して示している。
(First pulley)
Next, in this embodiment, a damper pulley having a damper function used under the conditions described later will be described with reference to FIG. Hereinafter, the damper pulley is referred to as a first pulley. FIG. 3 shows an axial section of the first pulley. In FIG. 3, only the upper half of the center line 10c is shown, and the lower half that is symmetric about the center line 10c is omitted.
図３に示す第１プーリ１０（ダンパープーリ、プーリ構造体）は、後述する所定の条件下で、オルタネータの発電軸２４ｂに設置されるものであって、エンジンの動力が、クランク軸２３ｂ及び伝動ベルト１３０を介して伝達されることにより回転する。この第１プーリ１０は、筒状に形成された第１回転体（プーリ部材）２を有し、当該第１回転体２の外周面には、伝動ベルト１３０を巻き掛けることによりエンジンからの駆動力を伝えることが可能な第１巻き掛け面２ａが設けられている。第１巻き掛け面２ａは、伝動ベルト１３０のリブ１３７と係合可能となるように、周方向に沿って形成された複数の溝を有している（図３、図５参照）。 The first pulley 10 (damper pulley, pulley structure) shown in FIG. 3 is installed on the generator shaft 24b of the alternator under predetermined conditions to be described later, and the engine power is transmitted to the crankshaft 23b and the transmission. It is rotated by being transmitted through the belt 130. The first pulley 10 has a first rotating body (pulley member) 2 formed in a cylindrical shape, and a drive belt 130 is wound around the outer peripheral surface of the first rotating body 2 to drive from the engine. A first winding surface 2a capable of transmitting force is provided. The first winding surface 2a has a plurality of grooves formed along the circumferential direction so as to be engageable with the ribs 137 of the transmission belt 130 (see FIGS. 3 and 5).
第１回転体２の軸方向一端側の内周には軸受４が、軸方向他端側の内周には軸受５が配置されている。これら軸受４及び軸受５により、第２回転体（ハブ構造体）３が第１回転体２に対して相対回転自在に支持されており、この第２回転体３は第１回転体２の内側空間に、第１回転体２と同心に配置されている。 A bearing 4 is disposed on the inner circumference on the one end side in the axial direction of the first rotating body 2, and a bearing 5 is disposed on the inner circumference on the other end side in the axial direction. The bearing 4 and the bearing 5 support the second rotating body (hub structure) 3 so as to be relatively rotatable with respect to the first rotating body 2, and the second rotating body 3 is located inside the first rotating body 2. It is arranged concentrically with the first rotating body 2 in the space.
第２回転体３の外周には、軸受４及び軸受５が外れないように固定するための止め部材３ｓ、３ｔがそれぞれ嵌装されている。また、この第２回転体３の軸孔３ａには、オルタネータの発電軸２４ｂが挿入・固定される。すなわち、第２回転体３と発電軸２４ｂとは、同じ回転速度で回転する。 Stop members 3 s and 3 t for fixing the bearing 4 and the bearing 5 so as not to be detached are fitted on the outer periphery of the second rotating body 3. An alternator power generation shaft 24b is inserted and fixed in the shaft hole 3a of the second rotating body 3. That is, the second rotating body 3 and the power generation shaft 24b rotate at the same rotational speed.
なお、本実施形態において軸受４及び軸受５として、ボールベアリングを用いている。しかし、これに限らず、例えばドライメタルなどを採用することで構成を簡素化しても良い。 In this embodiment, ball bearings are used as the bearing 4 and the bearing 5. However, the configuration is not limited to this, and the configuration may be simplified by employing, for example, dry metal.
第１回転体２、第２回転体３、及び、軸受４、５によりバネ収容室６が形成されており、バネ収容室６内には、コイルスプリング７が収容されている。コイルスプリングは、主に金属からなる線状体が螺旋状に巻回されたものである。 A spring housing chamber 6 is formed by the first rotating body 2, the second rotating body 3, and the bearings 4, 5, and a coil spring 7 is housed in the spring housing chamber 6. The coil spring is formed by spirally winding a linear body mainly made of metal.
本実施形態においては、収容室６に面した第１回転体２の内面に、図３に示すような第１収容溝２ｂが設けられ、収容室に面した第２回転体３の内面に、第２収容溝３ｂが設けられている。そして、コイルスプリング７の一端は第１収容溝２ｂに、他端は第２収容溝３ｂに、それぞれ圧入により固定されている。ここで、第１収容溝２ｂ及び第２収容溝３ｂは、径方向断面が円弧状となるように形成されている。また、本実施形態においては、コイルスプリング７は、第１回転体２及び第２回転体３に対して圧入により固定されているが、この固定方法は圧入には限られず、例えば、フック状に曲げられた先端部が、それに合わせて形成された溝に対して係合することで固定されてもよいし、その他、ロウ付けなどにより固定されていてもよい。 In the present embodiment, a first housing groove 2b as shown in FIG. 3 is provided on the inner surface of the first rotating body 2 facing the housing chamber 6, and on the inner surface of the second rotating body 3 facing the housing chamber, A second receiving groove 3b is provided. One end of the coil spring 7 is fixed to the first receiving groove 2b and the other end is fixed to the second receiving groove 3b by press fitting. Here, the 1st accommodation groove 2b and the 2nd accommodation groove 3b are formed so that radial direction section may become circular arc shape. In this embodiment, the coil spring 7 is fixed to the first rotating body 2 and the second rotating body 3 by press-fitting. However, this fixing method is not limited to press-fitting. The bent tip portion may be fixed by engaging with a groove formed accordingly, or may be fixed by brazing or the like.
（第２プーリ）
次に、本実施形態において用いられる、ダンパ機能を有していない通常のプーリである第２プーリについて、図６を参照しつつ説明する。図６は、多軸駆動装置１のプーリ取り付け工程における第２プーリを示す斜視説明概略図である。第２プーリ２０は、筒状の本体部２０ｂを有しており、本体部２０ｂは、その表面（側面）に、伝動ベルト１３０が巻き掛けられる第２巻き掛け面２０ｓを有している。第２巻き掛け面２０ｓは、第１巻き掛け面２ａと同様に、伝動ベルト１３０のリブ１３７と係合可能となるように、周方向に沿って形成された複数の溝を有している。そして、第２プーリ２０が発電軸２４ｂに取り付けられた場合には、第２プーリ２０は、第２巻き掛け面２０ｓ及び発電軸２４ｂの回転速度が同じ速度となるように回転する。すなわち、発電軸２４ｂに対して、本体部２０ｂが固定設置されている。第２プーリ２０はこのように、筒状の本体部２０ｓから構成されているものであるため、第１プーリ１０のようなダンパ機能を有していない。
(Second pulley)
Next, the 2nd pulley which is a normal pulley which does not have a damper function used in this embodiment is demonstrated, referring FIG. FIG. 6 is a perspective explanatory schematic view showing the second pulley in the pulley attaching step of the multi-axis drive device 1. The 2nd pulley 20 has the cylindrical main-body part 20b, and the main-body part 20b has the 2nd winding surface 20s on which the power transmission belt 130 is wound on the surface (side surface). Similar to the first winding surface 2a, the second winding surface 20s has a plurality of grooves formed along the circumferential direction so as to be engageable with the ribs 137 of the transmission belt 130. When the second pulley 20 is attached to the power generation shaft 24b, the second pulley 20 rotates so that the rotation speeds of the second winding surface 20s and the power generation shaft 24b are the same. That is, the main body 20b is fixedly installed on the power generation shaft 24b. Thus, since the 2nd pulley 20 is comprised from the cylindrical main-body part 20s, it does not have a damper function like the 1st pulley 10. FIG.
（動作）
次に、以上のように構成される第１プーリ１０の動作について説明する。
(Operation)
Next, operation | movement of the 1st pulley 10 comprised as mentioned above is demonstrated.
まず、第１回転体２及び第２回転体３が回転していない状態から、伝動ベルト１３０により駆動力が伝えられて第１回転体２が回転を開始した状態では、第１回転体２の回転がコイルスプリング７を介して第２回転体３に弾性的に伝達され、回転が伝えられた第２回転体３も回転を始める。このとき、第１回転体２と第２回転体３とは、コイルスプリング７を巻き締めながら回転しており、コイルスプリング７が限界まで巻き締まると、第１回転体２と第２回転体３とは同じ回転速度で回転する。 First, in a state where the driving force is transmitted by the transmission belt 130 from the state where the first rotating body 2 and the second rotating body 3 are not rotating and the first rotating body 2 starts rotating, the first rotating body 2 The rotation is elastically transmitted to the second rotating body 3 via the coil spring 7, and the second rotating body 3 to which the rotation is transmitted also starts to rotate. At this time, the first rotator 2 and the second rotator 3 rotate while the coil spring 7 is tightened. When the coil spring 7 is tightened to the limit, the first rotator 2 and the second rotator 3 are rotated. Rotates at the same rotation speed.
上記の状態では、コイルスプリング７の両端部における圧入による保持力に加えて、コイルスプリング７による第１収容溝２ｂ及び第２収容溝３ｂ（の径方向内側）への締め付け力が発生し、コイルスプリング７による第１回転体２及び第２回転体３に対する摩擦力が強化されている。 In the above state, in addition to the holding force by press-fitting at both ends of the coil spring 7, a tightening force is generated on the first receiving groove 2b and the second receiving groove 3b (in the radial direction inside) by the coil spring 7, and the coil spring 7 The friction force with respect to the 1st rotary body 2 and the 2nd rotary body 3 by the spring 7 is strengthened.
また上記のように、第１回転体２と第２回転体３とが同じ回転速度で回転している間、コイルスプリング７の一端と他端との間の中間部分が当初よりも巻き締められた状態になっていることで、コイルスプリング７には、巻き緩み方向への弾性的回転エネルギーが蓄えられ、第１回転体２と第２回転体３とが、互いに反対方向に対して瞬間的な相対弾性回転運動ができるようになっている。 Further, as described above, while the first rotating body 2 and the second rotating body 3 are rotating at the same rotational speed, an intermediate portion between one end and the other end of the coil spring 7 is tightened from the beginning. As a result, the coil spring 7 stores elastic rotational energy in the winding loosening direction, and the first rotating body 2 and the second rotating body 3 instantaneously move in directions opposite to each other. The relative elastic rotational movement can be performed.
ここで、クランク軸２３ｂにトルク変動が生じてベルト速度が急激に低下した場合、第１回転体２には、第２回転体３に対してコイルスプリング７が巻き緩む方向の力が伝動ベルト１３０により加えられる。上記のように、第１回転体２と第２回転体３とは、コイルスプリング７の弾性力により、互いに反対方向への瞬間的な相対弾性回転運動が可能であるので、ベルト速度の急激な低下時に、慣性でそのまま回転を続ける第２回転体３に対して、伝動ベルト１３０の動きに合わせて第１回転体２が独立して（第２回転体３とは相対的に反対方向へ）回転する。その結果、コイルスプリング７がクランク軸２３ｂのトルク変動による回転方向の変位量を緩やかに吸収することでベルト鳴きが抑制され、ベルトの磨耗を防止できる。 Here, when the torque fluctuation occurs in the crankshaft 23b and the belt speed rapidly decreases, the first rotating body 2 receives a force in the direction in which the coil spring 7 is wound and loosened with respect to the second rotating body 3. Added by. As described above, the first rotator 2 and the second rotator 3 are capable of instantaneous relative elastic rotational movement in opposite directions by the elastic force of the coil spring 7, so that the belt speed is rapidly increased. The first rotating body 2 is independent in accordance with the movement of the transmission belt 130 (in a direction opposite to the second rotating body 3) with respect to the second rotating body 3 that continues to rotate as it is due to inertia at the time of decrease. Rotate. As a result, the coil spring 7 gently absorbs the amount of displacement in the rotational direction due to the torque fluctuation of the crankshaft 23b, so that belt squeal is suppressed and belt wear can be prevented.
また、コイルスプリング７を用いることにより、バネ線を螺旋状に巻くという構造上の理由で、その許容できる相対角変位を環状のゴムなどに比べて大とすることができる。従って、第１回転体２と第２回転体３との間で許容できる相対角変位を大きくでき、第１プーリ１０によって、トルク変動による回転方向の変位量を効率よく吸収することができる。 Further, by using the coil spring 7, the allowable relative angular displacement can be made larger than that of an annular rubber or the like for the structural reason of winding the spring wire in a spiral shape. Therefore, the allowable relative angular displacement between the first rotating body 2 and the second rotating body 3 can be increased, and the first pulley 10 can efficiently absorb the amount of displacement in the rotational direction due to torque fluctuation.
一方で、第２プーリ２０は、トルク変動による回転方向の変位量を吸収するようなダンパ機能は有していないため、クランク軸２３ｂと同じ回転速度で回転し、変位量を吸収することができない。 On the other hand, since the second pulley 20 does not have a damper function that absorbs the amount of displacement in the rotational direction due to torque fluctuations, the second pulley 20 rotates at the same rotational speed as the crankshaft 23b and cannot absorb the amount of displacement. .
（多軸駆動装置の製造方法について）
次に、多軸駆動装置１の製造方法について、図４〜６を参照しつつ説明する。ここで、図４は、多軸駆動装置の製造方法の一部を示すフローチャートであり、図５は、多軸駆動装置１のプーリ取り付け工程における第１プーリ１０を示す斜視説明概略図である。図５、図６で、発電軸２４ｂについては、発電軸プーリ２４ａが取り付けられる先端部のみを概略的に示している。
(About the manufacturing method of the multi-axis drive device)
Next, the manufacturing method of the multi-axis drive device 1 is demonstrated, referring FIGS. Here, FIG. 4 is a flowchart showing a part of the manufacturing method of the multi-axis drive device, and FIG. 5 is a perspective explanatory schematic view showing the first pulley 10 in the pulley mounting step of the multi-axis drive device 1. 5 and FIG. 6, about the power generation shaft 24b, only the front end portion to which the power generation shaft pulley 24a is attached is schematically shown.
本製造方法には、上記の各補機（オルタネータ、Ａ／Ｃ等）に設けられた各軸２１ｂ〜２６ｂに対して、それぞれに対応した各プーリ２１ａ〜２６ａを取り付ける、プーリ取り付け工程が含まれる。プーリ取り付け工程は、図４のステップＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０３に相当する。プーリ取り付け工程においては、以下のような条件の下で、第１プーリ１０、第２プーリ２０のいずれかが、発電軸プーリ２４ａとして発電軸２４ｂに取り付けられる。 This manufacturing method includes a pulley attachment step of attaching the corresponding pulleys 21a to 26a to the respective shafts 21b to 26b provided in the respective auxiliary machines (alternator, A / C, etc.). . The pulley attachment process corresponds to steps S101, S102, and S103 in FIG. In the pulley attachment step, either the first pulley 10 or the second pulley 20 is attached to the power generation shaft 24b as the power generation shaft pulley 24a under the following conditions.
まず、下記の式（１）で表わされるＴｍａｘ の値が５［Ｎｍ］以上であれば（図４のステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、第１プーリ１０が、発電軸プーリ２４ａとして発電軸２４ｂに取り付けられる（ステップＳ１０２、図５参照）。一方、クランク軸２３ｂの回転数が２０００ｒｐｍ以下で、且つ、Ｔｍａｘ の値が５［Ｎｍ］未満であれば（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、第２プーリ２０が、発電軸プーリ２４ａとして発電軸２４ｂに取り付けられる（ステップＳ１０３、図６参照）。
Ｔｍａｘ＝Ｉ×（Ｒｃ／Ｒ）×［（ｄωｃ）／（ｄｔ）］ｍａｘ 式（１）
（式（１）において、Ｔｍａｘ：クランク軸２３ｂの回転数が２０００ｒｐｍ以下での発電軸２４ｂのトルク変動分の最大値 [Ｎｍ]、Ｉ：発電機の慣性モーメント[ｋｇｍ２]、［（ｄωｃ）／（ｄｔ）］ｍａｘ：クランク軸２３ｂの角加速度の最大値［ｒａｄ／ｓ２］、Ｒｃ：クランク軸２３ｂに取り付けられたクランク軸プーリ２３ａの半径［ｍ］、Ｒ：発電軸２４ｂに取り付けられた発電軸プーリ２４ａの半径[ｍ]）
First, if the value of T max represented by the following formula (1) is 5 [Nm] or more (step S101: Yes in FIG. 4), the first pulley 10 is attached to the power generation shaft 24b as the power generation shaft pulley 24a. (See step S102, FIG. 5). On the other hand, if the rotation speed of the crankshaft 23b is 2000 rpm or less and the value of Tmax is less than 5 [Nm] (step S101: No), the second pulley 20 is connected to the power generation shaft 24b as the power generation shaft pulley 24a. It is attached (see step S103, FIG. 6).
T max = I × (R c / R) × [(dω c ) / (dt)] max formula (1)
(In Formula (1), T max : Maximum value [Nm] of torque fluctuation of the power generation shaft 24b when the rotation speed of the crankshaft 23b is 2000 rpm or less, I: Moment of inertia [kgm 2 ], [(dω c) / (dt)] max : maximum value of the angular acceleration of the crankshaft 23b [rad / s 2], R c: radius of the crankshaft pulley 23a attached to the crankshaft 23b [m], R: power shaft 24b Radius [m] of power generation shaft pulley 24a attached to
そして、プーリが取り付けられた各補機が、図１のようなレイアウトとなるように配置され（ステップＳ１０４）、その後、伝動ベルト１３０がこれらのプーリ２１ａ〜２６ａに装着される（ステップＳ１０５）。このようにして多軸駆動装置１が製造される。 And each auxiliary machine with which the pulley was attached is arrange | positioned so that it may become a layout like FIG. 1 (step S104), and the transmission belt 130 is mounted | worn with these pulleys 21a-26a after that (step S105). In this way, the multi-axis drive device 1 is manufactured.
（式（１）について）
ここで、式（１）についてより詳細に説明する。発電機の慣性モーメントをＩ[ｋｇｍ２]、発電軸２４ｂの角加速度の最大値を［（ｄω）／（ｄｔ）］ｍａｘ ［ｒａｄ／ｓ２］、クランク軸２３ｂの角加速度の最大値を［（ｄωｃ）／（ｄｔ）］ｍａｘ ［ｒａｄ／ｓ２］、クランク軸２３ｂに取り付けられたクランク軸プーリ２３ａの半径をＲｃ［ｍ］、発電軸２４ｂに取り付けられた発電軸プーリ２４ａの半径をＲ[ｍ]とする。さらに、ここでは、クランク軸２３ｂのトルク変動が、発電軸２４ｂへと直接伝わる場合（伝動ベルト１３０の弾性的性質や、伝動ベルト１３０の弛み等を考慮しない場合）を考える。発電軸２４ｂのトルク変動分の最大値Ｔｍａｘは、
Ｔｍａｘ＝Ｉ×［（ｄω）／（ｄｔ）］ｍａｘ 式（ａ）
と表わされる。また、上記より、クランク軸２３ｂ、発電軸２４ｂのプーリ周速は同じとなるため、周速ｖは、
ｖ＝Ｒｃωｃ＝Ｒω
と表わされ、
ω＝（Ｒｃ／Ｒ）ωｃ
と式変形できる。両辺を時間ｔで微分して、
［（ｄω）／（ｄｔ）］＝（Ｒｃ／Ｒ）×［（ｄωｃ）／（ｄｔ）］
となる。ここで、角加速度が最大となる場合には、
［（ｄω）／（ｄｔ）］ｍａｘ＝（Ｒｃ／Ｒ）×［（ｄωｃ）／（ｄｔ）］ｍａｘ
となる。そして、この式及び式（ａ）より、
Ｔｍａｘ＝Ｉ×（Ｒｃ／Ｒ）×［（ｄωｃ）／（ｄｔ）］ｍａｘ 式（１）
と表わされる。
(About formula (1))
Here, Formula (1) will be described in more detail. The inertia moment of the generator is I [kgm 2 ], the maximum angular acceleration of the power generating shaft 24b is [(dω) / (dt)] max [rad / s 2 ], and the maximum angular acceleration of the crank shaft 23b is [ (Dω c ) / (dt)] max [rad / s 2 ], the radius of the crankshaft pulley 23 a attached to the crankshaft 23 b is R c [m], and the radius of the generator shaft pulley 24 a attached to the power generation shaft 24 b Is R [m]. Further, consider the case where the torque fluctuation of the crankshaft 23b is directly transmitted to the power generation shaft 24b (when the elastic property of the transmission belt 130, the slackness of the transmission belt 130, etc. are not considered). The maximum value T max of torque fluctuation of the power generation shaft 24b is
T max = I × [(dω) / (dt)] max formula (a)
It is expressed as From the above, since the pulley peripheral speeds of the crankshaft 23b and the power generation shaft 24b are the same, the peripheral speed v is
v = R c ω c = Rω
It is expressed as
ω = (R c / R) ω c
And can be transformed. Differentiate both sides with time t,
[(Dω) / (dt)] = (R c / R) × [(dω c ) / (dt)]
It becomes. Here, when the angular acceleration is maximum,
[(Dω) / (dt)] max = (R c / R) × [(dω c ) / (dt)] max
It becomes. And from this formula and formula (a),
T max = I × (R c / R) × [(dω c ) / (dt)] max formula (1)
It is expressed as
一般に、自動車に用いられる多軸駆動装置においては、クランク軸の回転数が１０００ｒｐｍ程度となるときに、ベルト振動システムに共振が発生する。そのため、１０００ｒｐｍ付近の回転数領域において、トルク変動が生じ易い。 Generally, in a multi-axis drive device used in an automobile, resonance occurs in the belt vibration system when the rotation speed of the crankshaft is about 1000 rpm. Therefore, torque fluctuation is likely to occur in the rotation speed region near 1000 rpm.
図１の多軸駆動装置１における回転変動率［％］及びクランク軸２３ｂの角加速度［ｒａｄ／ｓ２］と、クランク軸２３ｂの回転数との関係を示すグラフを、図７及び図８にそれぞれ示す。ここで、回転変動率は、以下のように定義されるものである。
回転変動率＝変動回転数／平均回転数
＝（最大回転数―最小回転数）／平均回転数
図７に示すように、クランク軸２３ｂの回転変動率は低回転域で大きい。しかし、図８に示すように、クランク軸２３ｂの角加速度は、回転数の増加と共に増加する。図８において、１０００ｒｐｍを境に、角加速度の増加率が変化している（１０００ｒｐｍ未満の領域よりも１０００ｒｐｍ以上の領域において角加速度の増加率が小さくなっている）。なお、本実施形態においては、回転変動率、角加速度は、図７、８のような傾向を示しているが、これらはエンジン特性により多少異なる。
FIG. 7 and FIG. 8 are graphs showing the relationship between the rotational fluctuation rate [%] and the angular acceleration [rad / s 2 ] of the crankshaft 23b and the rotational speed of the crankshaft 23b in the multi-axis drive device 1 of FIG. Each is shown. Here, the rotation fluctuation rate is defined as follows.
Rotational fluctuation rate = Fluctuating speed / Average speed
= (Maximum number of revolutions-Minimum number of revolutions) / Average number of revolutions As shown in FIG. 7, the rotational fluctuation rate of the crankshaft 23b is large in the low revolution range. However, as shown in FIG. 8, the angular acceleration of the crankshaft 23b increases as the rotational speed increases. In FIG. 8, the increase rate of the angular acceleration changes at 1000 rpm as a boundary (the increase rate of the angular acceleration is smaller in the region of 1000 rpm or more than in the region of less than 1000 rpm). In the present embodiment, the rotational fluctuation rate and the angular acceleration show a tendency as shown in FIGS. 7 and 8, but these slightly differ depending on the engine characteristics.
そこで、本発明においては、共振の発生する１０００ｒｐｍ付近の回転数が確実に含まれるようにするため、２０００ｒｐｍ以下の回転数領域でのＴｍａｘを測定、計算等により求めて、このＴｍａｘと所定の閾値（５［Ｎｍ］、後述）とを比較することで、第１プーリ１０の使用・不使用を決定している。なお、２０００ｒｐｍ以上の回転数領域では角加速度は大きくなるが、共振域から大きく外れることによりトルク変動は小さくなるので、２０００ｒｐｍ以下を対象としている。 Therefore, in the present invention, in order to ensure that the rotation speed near 1000 rpm at which resonance occurs is included, T max in the rotation speed region of 2000 rpm or less is obtained by measurement, calculation, etc., and this T max is set to a predetermined value. The use / non-use of the first pulley 10 is determined by comparing the threshold value (5 [Nm], which will be described later). Note that the angular acceleration increases in the rotation speed region of 2000 rpm or more, but the torque fluctuation is reduced by greatly deviating from the resonance region, so the target is 2000 rpm or less.
これにより、発電軸２４ｂのトルク変動分の最大値であるＴｍａｘに基づいて、第１プーリ１０又はダンパ機能を有していない第２プーリ２０を選択することができる。そのため、効率的な設計が可能な多軸駆動装置、及び、多軸駆動装置の製造方法が得られる。 Accordingly, the first pulley 10 or the second pulley 20 that does not have a damper function can be selected based on T max that is the maximum value of the torque fluctuation of the power generation shaft 24b. Therefore, a multi-axis drive device capable of efficient design and a method for manufacturing the multi-axis drive device are obtained.
より具体的に説明する。第１プーリ１０は、第２プーリ２０よりも複雑な構造を有するため、設計上、多軸駆動装置１に第１プーリ１０を取り付ける場合には、第１プーリ１０を使用せずに第２プーリ２０を取り付ける場合と比べて、製造コスト、組み立て時間、製品重量等が増大する。そのため、トルク変動の大きさが小さい場合には第１プーリ１０を使用せずに第２プーリ２０を使用し、トルク変動の大きさが所定の大きさよりも大きい場合に第１プーリ１０を使用するように多軸駆動装置１を設計することで、多軸駆動装置にとって本来は不要な製造コスト、組み立て時間、製品重量等を削減することができるため、このような設計は効率的であるといえる。 This will be described more specifically. Since the first pulley 10 has a more complicated structure than the second pulley 20, when the first pulley 10 is attached to the multi-axis drive device 1 by design, the first pulley 10 is not used and the second pulley 10 is not used. Compared with the case where 20 is attached, manufacturing cost, assembly time, product weight, etc. increase. Therefore, when the magnitude of torque fluctuation is small, the second pulley 20 is used without using the first pulley 10, and when the magnitude of torque fluctuation is larger than a predetermined magnitude, the first pulley 10 is used. By designing the multi-axis drive device 1 in this way, it is possible to reduce manufacturing costs, assembly time, product weight, and the like that are originally unnecessary for the multi-axis drive device, and thus it can be said that such a design is efficient. .
また、クランク軸の回転数が１０００ｒｐｍのときのＴｍａｘを、式（１）を用いて求めると、以下のようになる。
Ｔｍａｘ＝２．１×１０−３×（１４０／５５）×１６６０＝８．８
ここで、Ｉ、Ｒ、Ｒｃには表１の値を使用した。また、角加速度［（ｄωｃ）／（ｄｔ）］ｍａｘには、図８から得られる値を使用した。このように、自動車に用いられる多軸駆動装置１において、ベルト伝動システムに共振が発生しやすい１０００ｒｐｍ付近の回転数領域では、Ｔｍａｘが約９［Ｎｍ］となる。そこで、Ｔｍａｘが約９［Ｎｍ］となるときには第１プーリ１０が確実に使用されるように、本実施形態においては９［Ｎｍ］より低い５［Ｎｍ］をＴｍａｘの閾値として設定している。そして、Ｔｍａｘが５以上の場合に第１プーリを使用するようにすれば、共振が発生し易く、トルク変動が起こり易い１０００ｒｐｍ付近では、確実に第１プーリ１０が使用される。また、Ｔｍａｘが５未満の場合、トルク変動は小さいので、第１プーリ１０を使用する必要がない。以上から、所定の閾値を５［Ｎｍ］とすることによって、多軸駆動装置１の製造方法において、第１プーリ１０の使用・不使用を、より効率的に決定することが可能となる。また、より効率的な設計が可能な多軸駆動装置１が得られる。
Further, when T max when the rotation speed of the crankshaft is 1000 rpm is obtained using the equation (1), it is as follows.
T max = 2.1 × 10 −3 × (140/55) × 1660 = 8.8
Here, I, R, the R c using the values in Table 1. Further, the value obtained from FIG. 8 was used for the angular acceleration [(dω c ) / (dt)] max . Thus, in the multi-axis drive device 1 used in an automobile, T max is about 9 [Nm] in the rotation speed region near 1000 rpm at which resonance is likely to occur in the belt transmission system. Therefore, in this embodiment, 5 [Nm] lower than 9 [Nm] is set as the threshold value of Tmax so that the first pulley 10 is used reliably when Tmax is about 9 [Nm]. Yes. If the first pulley is used when T max is 5 or more, the first pulley 10 is reliably used in the vicinity of 1000 rpm at which resonance easily occurs and torque fluctuation easily occurs. Further, when T max is less than 5, the torque fluctuation is small, so that it is not necessary to use the first pulley 10. From the above, by setting the predetermined threshold value to 5 [Nm], it is possible to more efficiently determine whether the first pulley 10 is used or not in the manufacturing method of the multi-axis drive device 1. Moreover, the multi-axis drive device 1 which can be designed more efficiently is obtained.
なお、本実施形態においては、Ｔｍａｘ についての閾値を５［Ｎｍ］としているが、この値には限られず、他の値が採用されてもよい。また、クランク軸２３ｂの回転数２０００ｒｐｍでは、Ｔｍａｘは、
Ｔｍａｘ＝２．１×１０−３×（１４０／５５）×２４００＝１２．８３
となる（表１、図８より）。ここで、例えば、Ｔｍａｘ＝１３という条件を、第１プーリ１０の使用限界と定め、クランク軸２３ｂ回転数が２０００ｒｐｍ以下で、且つ、５≦Ｔｍａｘ≦１３となる場合においてのみ、第１プーリ１０を使用するようにしてもよい。これにより、第１プーリ１０の使用限界（ダンパとして機能する限界）として、Ｔｍａｘの上限を定めることもできる。
In the present embodiment, the threshold value for T max is set to 5 [Nm], but is not limited to this value, and other values may be adopted. Further, at the rotation speed of the crankshaft 23b of 2000 rpm, T max is
T max = 2.1 × 10 −3 × (140/55) × 2400 = 12.83
(From Table 1 and FIG. 8). Here, for example, the condition of T max = 13 is determined as the use limit of the first pulley 10, and only when the rotation speed of the crankshaft 23b is 2000 rpm or less and 5 ≦ T max ≦ 13, the first pulley 10 may be used. Thereby, the upper limit of Tmax can also be defined as the use limit (limit that functions as a damper) of the first pulley 10.
（実施例）
ここで、多軸駆動装置１において、クランク軸２３ｂの回転数が１０００ｒｐｍ付近において、第１プーリ１０を使用した場合と、第１プーリ１０を使用せず第２プーリ２０を使用した場合との比較結果を表２に示す。また、表２におけるプーリ径が「４０％減」のレイアウトは、プーリ径のみ表１のものとは異なっており、この場合のレイアウトを、表１と異なる部分のみについて表３に示す。
Here, in the multi-axis drive device 1, a comparison between the case where the first pulley 10 is used and the case where the second pulley 20 is used without using the first pulley 10 when the rotation speed of the crankshaft 23 b is around 1000 rpm. The results are shown in Table 2. Further, the layout in which the pulley diameter in Table 2 is “40% reduction” is different from that in Table 1 only in the pulley diameter. Table 3 shows the layout in this case for only the portion different from Table 1.
表２の成立性において、△、○、◎は、それぞれ次のような状態を示している。
△：伝動ベルト１３０の多軸駆動装置１への適用は困難であり、ベルトスリップ、騒音、切断が発生しやすい。
○：伝動ベルト１３０を多軸駆動装置１に一応は適用することができる。
◎：伝動ベルト１３０を多軸駆動装置１に十分に適用可能であり、ベルトスリップ、騒音、切断が殆ど発生することがない。
また、表２、４において、第１プーリ１０無し、というのは、発電軸プーリ２４ａとして第２プーリ２０を使用する、ということを表わしている。
In the feasibility of Table 2, Δ, ○, and ◎ indicate the following states, respectively.
Δ: Application of the transmission belt 130 to the multi-axis drive device 1 is difficult, and belt slip, noise, and cutting are likely to occur.
○: The transmission belt 130 can be applied to the multi-axis drive device 1 for the time being.
A: The transmission belt 130 can be sufficiently applied to the multi-axis drive device 1, and belt slip, noise, and cutting hardly occur.
In Tables 2 and 4, the absence of the first pulley 10 means that the second pulley 20 is used as the power generation shaft pulley 24a.
表２に示すように、全てのプーリ径を同一にして比べた場合（表２のＡ、Ｂ、Ｄ）、第１プーリ１０が無い場合には、リブ数（リブ１３７の数）が８個で成立性が△であったが（表２のＡ参照）、第１プーリ１０がある場合には、リブ数４個で成立性が○であり（Ｂ参照）、リブ数５で成立性が◎となった（Ｄ参照）。すなわち、同径の第２プーリ２０を使用する場合と比べて、第１プーリ１０を使用する場合には、リブ数が少なくても多軸駆動装置として成立するため、システムの小型化、軽量化が可能となり、製造コストが低減できる。 As shown in Table 2, when all pulley diameters are the same and compared (A, B, D in Table 2), when there is no first pulley 10, the number of ribs (the number of ribs 137) is eight. In the case where the first pulley 10 is present, the feasibility is ◯ with four ribs (see B), and the feasibility is obtained with five ribs. ◎ (see D). That is, compared to the case where the second pulley 20 having the same diameter is used, when the first pulley 10 is used, a multi-axis drive device can be established even if the number of ribs is small. The manufacturing cost can be reduced.
また、ベルト一本当たりのＡ／Ｔ（オートテンショナ）付与張力が、第１プーリ１０なしの場合には４１２［Ｎ／本］だったが（Ａ参照）、それに対して、第１プーリ１０ありの場合には、１４４［Ｎ／本］と減少させることが可能である（Ｂ、Ｄ参照）。また、張り側張力についても、第１プーリ１０なしの場合、１０２９［Ｎ／本］であったのが（Ａ参照）、第１プーリ１０ありの場合に、７６３［Ｎ／本］と減少する（Ｄ参照）。そのため、第１プーリ１０により、不要なエネルギーロスが低減できることが分かる。 Also, the A / T (auto tensioner) applied tension per belt was 412 [N / piece] without the first pulley 10 (see A), whereas the first pulley 10 was provided. In this case, it can be reduced to 144 [N / piece] (see B and D). Also, the tension on the tension side is 1029 [N / piece] when the first pulley 10 is not provided (see A), but it is reduced to 763 [N / piece] when the first pulley 10 is provided. (See D). Therefore, it can be seen that the first pulley 10 can reduce unnecessary energy loss.
また、プーリ径が、表１の場合に比べて４０％減の場合（表３の場合）であっても、リブ数、Ａ／Ｔ付与張力をほぼ同じ条件とした場合に（表２のＡ、Ｃ）、第１プーリ１０が無い場合（基本プーリ径で第２プーリ２０を使用した場合）に成立性が△であったが（Ａ参照）、４０％減のプーリ径を有する第１プーリ１０を使用した場合であっても成立性が○となった（Ｃ参照）。すなわち、第１プーリ１０を使用する場合には、第２プーリ２０を（同様のリブ数、Ａ／Ｔ付与張力において）使用する場合に比べて、プーリを小型化できることが分かった。 Further, even when the pulley diameter is 40% less than in Table 1 (in the case of Table 3), when the number of ribs and A / T applied tension are almost the same (A in Table 2). C), the first pulley having a pulley diameter reduced by 40% although the feasibility was Δ when the first pulley 10 was not provided (when the second pulley 20 was used with the basic pulley diameter) (see A). Even when 10 was used, the feasibility was good (see C). That is, when using the 1st pulley 10, it turned out that a pulley can be reduced in size compared with the case where the 2nd pulley 20 is used (in the same number of ribs and A / T provision tension | tensile_strength).
次に、図１とは異なり、Ａ／Ｔの代わりに固定テンショナを使用したレイアウトにおいて、第１プーリ１０がある場合と無い場合との比較結果を表４に示す。
表４に示すように、固定テンショナを用いたレイアウトにおいて、第１プーリ１０が無い場合には、リブ数８で成立性が○であったが、第１プーリ１０がある場合には、リブ数が６で成立性が○となった。また、このとき、静止張力は、第１プーリ１０が無い場合には、６００［Ｎ／本］であり、第１プーリ１０がある場合には、３６０［Ｎ／本］であった。固定テンショナを用いる場合に、長時間の走行後には、１リブ当たりの張力（耐久可能な張力）が６０［Ｎ／リブ］程度にまで減少する。表４において、第１プーリ１０がない場合及びある場合で、それぞれ、リブ数が８本及び６本であるので、これに対応して、１リブ当たりの張力（発生する張力）は、７５［Ｎ／リブ］及び６０［Ｎ／リブ］となり、第１プーリ１０がある場合には６０［Ｎ／リブ］に収まるために、第１プーリ１０がある場合には、固定テンショナを用いることも可能となる（第１プーリ１０なしで、７５[Ｎ／リブ]の静止張力が常に維持されているという条件で成立性は○である。しかし、通常、長時間走行後には６０[Ｎ／リブ]程度にまで張力が低下してしまい、スリップが発生しやすくなるので、実際にはリブ数８個では成立しない。一方、第１プーリ１０がある場合には、リブ数６個であっても６０[Ｎ／リブ]を満たす）。また、張り側張力についても、第１プーリ１０なしでは、９９５［Ｎ／本］であったのが、第１プーリ１０ありの場合に、７５４［Ｎ／本］と減少した。張力が低減するためにエネルギーロスが低減できることはＡ／Ｔ付きと同様である。 As shown in Table 4, in the layout using the fixed tensioner, when there is no first pulley 10, the number of ribs is 8 and the feasibility is ◯, but when there is the first pulley 10, the number of ribs is Is 6 and the feasibility is ○. At this time, the static tension was 600 [N / piece] when the first pulley 10 was not provided, and 360 [N / piece] when the first pulley 10 was provided. When a fixed tensioner is used, the tension per one rib (durable tension) decreases to about 60 [N / rib] after a long run. In Table 4, since the number of ribs is 8 and 6, respectively, when there is no first pulley 10 and when there is one, the tension per one rib (generated tension) is 75 [ N / rib] and 60 [N / rib], and when the first pulley 10 is present, it is within 60 [N / rib]. Therefore, when the first pulley 10 is present, a fixed tensioner can be used. (Establishment is ○ on condition that the static tension of 75 [N / rib] is always maintained without the first pulley 10. However, normally, 60 [N / rib] after running for a long time. Since the tension is reduced to the extent that slip is likely to occur, the actual number of ribs is not 8. On the other hand, when the first pulley 10 is present, even if the number of ribs is 6, 60 [N / rib] is satisfied). Also, the tension on the tension side was 995 [N / piece] without the first pulley 10, but decreased to 754 [N / piece] with the first pulley 10. It is the same as that with A / T that energy loss can be reduced because the tension is reduced.
以上から、第１プーリ１０を使用した場合には、第１プーリ１０を使用しない場合、すなわち第２プーリ２０を使用する場合に比べて、伝動ベルトのリブ数を減らすことができ、プーリ径を小さくすることができるので、システムの小型化、軽量化が可能となり、製造コストが低減できる。また、第１プーリ１０は、ベルト張力を低減させる効果も有し、不要なエネルギーロスが低減され、エンジンの運転効率（燃費など）が向上する。 From the above, when the first pulley 10 is used, the number of ribs of the transmission belt can be reduced and the pulley diameter can be reduced as compared with the case where the first pulley 10 is not used, that is, the second pulley 20 is used. Since the size can be reduced, the system can be reduced in size and weight, and the manufacturing cost can be reduced. The first pulley 10 also has an effect of reducing the belt tension, reduces unnecessary energy loss, and improves the engine operating efficiency (such as fuel efficiency).
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することができるものである。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made as long as they are described in the claims.
１ 多軸駆動装置
２ 第１回転体
２ａ 第１巻き掛け面
３ 第２回転体
６ バネ収容室
７ コイルスプリング
１０ 第１プーリ
２０ 第２プーリ
２０ｓ 第２巻き掛け面
２１ａ〜２６ａ プーリ
２１ｂ、２２ｂ、２４ｂ〜２６ｂ 従動軸
２３ｂ クランク軸
２４ｂ 発電軸
１３０ 伝動ベルト
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Multi-axis drive device 2 1st rotary body 2a 1st winding surface 3 2nd rotary body 6 Spring accommodating chamber 7 Coil spring 10 1st pulley 20 2nd pulley 20s 2nd winding surface 21a-26a Pulley 21b, 22b, 24b to 26b Drive shaft 23b Crank shaft 24b Power generation shaft 130 Transmission belt
Claims (2)
前記プーリを前記発電軸に取り付けるプーリ取り付け工程を有し、
前記プーリ取り付け工程において、下記の式（１）で表わされるＴｍａｘの値が所定の閾値以上であれば、前記伝動ベルトが巻き掛けられる第１巻き掛け面を備える筒状の第１回転体と、当該第１回転体の内側空間に前記第１回転体と同心に配置され且つ前記発電軸に固定された第２回転体と、前記第１回転体と前記第２回転体との間に形成されたバネ収容室と、前記バネ収容室内に収容されており、線状体が螺旋状に巻回されて形成され且つ一端は前記第１回転体に他端は前記第２回転体にそれぞれ固定されたコイルスプリングと、を有する第１プーリが前記プーリとして前記発電軸に取り付けられ、
前記プーリ取り付け工程において、下記の式（１）で表わされるＴｍａｘの値が所定の閾値未満であれば、前記伝動ベルトが巻き掛けられる第２巻き掛け面を有し、且つ、当該第２巻き掛け面が前記発電軸の回転速度と同じ速度で回転する第２プーリが前記プーリとして前記発電軸に取り付けられることを特徴とする多軸駆動装置の製造方法。
Ｔｍａｘ＝Ｉ×（Ｒｃ／Ｒ）×［（ｄωｃ）／（ｄｔ）］ｍａｘ 式（１）
（式（１）において、Ｔｍａｘ：前記クランク軸の回転数が２０００ｒｐｍ以下での前記発電軸のトルク変動分の最大値 [Ｎｍ]、Ｉ：前記発電機の慣性モーメント[ｋｇｍ２]、［（ｄωｃ）／（ｄｔ）］ｍａｘ：前記クランク軸の角加速度の最大値［ｒａｄ／ｓ２］、Ｒｃ：前記クランク軸に取り付けられた前記プーリの半径［ｍ］、Ｒ：前記発電軸に取り付けられた前記プーリの半径[ｍ]） A crankshaft provided in the motor and at least one driven shaft including a power generating shaft of the generator, and a transmission belt is wound around the pulley attached to the crankshaft and the driven shaft, In the manufacturing method of the multi-axis drive device for manufacturing the multi-axis drive device that rotates the driven shaft by following the rotation of the crankshaft via the transmission belt,
A pulley attaching step of attaching the pulley to the power generation shaft;
In the pulley attaching step, if the value of T max represented by the following formula (1) is equal to or greater than a predetermined threshold value, a cylindrical first rotating body including a first winding surface around which the transmission belt is wound; A second rotating body disposed concentrically with the first rotating body in an inner space of the first rotating body and fixed to the power generation shaft, and formed between the first rotating body and the second rotating body. The spring housing chamber is housed in the spring housing chamber, a linear body is formed by spirally winding, and one end is fixed to the first rotating body and the other end is fixed to the second rotating body. A first pulley having a coil spring attached to the power generation shaft as the pulley,
In the pulley attaching step, if the value of T max represented by the following formula (1) is less than a predetermined threshold, the pulley has a second winding surface around which the transmission belt is wound, and the second winding A method of manufacturing a multi-axis drive device, wherein a second pulley whose hooking surface rotates at the same speed as the rotation speed of the power generation shaft is attached to the power generation shaft as the pulley.
T max = I × (R c / R) × [(dω c ) / (dt)] max formula (1)
(In Formula (1), T max : Maximum value of torque fluctuation of the power generation shaft when the rotation speed of the crank shaft is 2000 rpm or less [Nm], I: Moment of inertia [kgm 2 ], [( dω c ) / (dt)] max : Maximum angular acceleration [rad / s 2 ] of the crankshaft, R c : Radius [m] of the pulley attached to the crankshaft, R: On the power generating shaft Radius [m] of the attached pulley
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