特許 7145715 プーリ構造体の試験方法およびプーリ構造体の試験装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-09-22

(45)【発行日】2022-10-03

(54)【発明の名称】プーリ構造体の試験方法およびプーリ構造体の試験装置

(51)【国際特許分類】

   G01M 13/02 20190101AFI20220926BHJP

   F16H 55/36 20060101ALI20220926BHJP

【ＦＩ】

G01M13/02

F16H55/36 H

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2018188104

(22)【出願日】2018-10-03

(65)【公開番号】P2019082466

(43)【公開日】2019-05-30

【審査請求日】2021-06-07

(31)【優先権主張番号】P 2017210734

(32)【優先日】2017-10-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006068

【氏名又は名称】三ツ星ベルト株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001841

【氏名又は名称】弁理士法人ＡＴＥＮ

(72)【発明者】

【氏名】中谷 翔大

(72)【発明者】

【氏名】團 良祐

【審査官】奥野 尭也

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－０８５５３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２０５９３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０２３７３５１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０１１６６１７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０００－３４６１３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１０７６３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－２８７６４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－０２８６６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０８８９９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１６０３３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－２４０２４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０６－０４５１３２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００２－３０３３３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２４９０３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２００５－００３８９５３（ＫＲ，Ａ）

【文献】特開２００１－２９５８６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１０６６１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０３０１２８２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｍ １３／０２－１３／０２８

Ｇ０１Ｍ ９９／００

Ｆ１６Ｈ ５５／３６－５５／５０

Ｇ０１Ｌ ３／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外輪と、前記外輪に対して相対回転可能に同心配置された内輪と、前記外輪と前記内輪との間に設けられ、前記外輪と前記内輪とを連結する連結部材とを有する、プーリ構造体の機能を確認する試験方法であって、
前記外輪の変動する回転速度及び前記内輪の変動する回転速度を、時系列に沿ってそれぞれ検出する検出ステップと、
時系列に沿って検出された回転速度の時系列変化に基づいて、時系列に沿った前記外輪の回転速度振幅及び前記内輪の回転速度振幅をそれぞれ求め、時系列に沿った前記外輪の前記回転速度に対する前記内輪の前記回転速度の比である回転速度比、または時系列に沿った前記外輪の前記回転速度振幅に対する前記内輪の前記回転速度振幅の比である回転速度振幅比を算出する算出ステップと、
時系列に沿った前記回転速度比または前記回転速度振幅比を所定の閾値と比較し、前記プーリ構造体の機能異常及び機能劣化の有無を判定する判定ステップと、を備えたことを特徴とするプーリ構造体の試験方法。

【請求項2】

前記連結部材は、前記外輪と前記内輪との間で回転トルクを伝達又は遮断するクラッチであることを特徴とする請求項１に記載のプーリ構造体の試験方法。

【請求項3】

前記クラッチは、コイルスプリング式クラッチであって、
前記内輪が前記外輪に対して逆方向に相対回転すると縮径方向にねじれるコイルばねを含むことを特徴とする請求項２に記載のプーリ構造体の試験方法。

【請求項4】

前記プーリ構造体は、前記外輪と前記内輪との相対回転によって前記コイルばねが拡径方向にねじれた場合に、前記コイルばねの他端側領域のうち少なくとも周方向一部分の内周面が前記内輪から離れることを特徴とする請求項３に記載のプーリ構造体の試験方法。

【請求項5】

前記プーリ構造体の前記内輪は、補機の駆動軸に接続されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のプーリ構造体の試験方法。

【請求項6】

前記補機はオルタネータであることを特徴とする請求項５に記載のプーリ構造体の試験方法。

【請求項7】

始動耐久試験の途中に前記回転速度振幅比が第１閾値よりも高いときに、前記プーリ構造体の前記コイルばねのねじりに対する耐久性が異常であると判定することを特徴とする請求項３または４に記載のプーリ構造体の試験方法。

【請求項8】

始動耐久試験の途中に前記回転速度比が第２閾値よりも低いときに、前記プーリ構造体の前記コイルばねのトルク伝達性が異常であると判定することを特徴とする請求項３または４に記載のプーリ構造体の試験方法。

【請求項9】

アイドル試験の途中に前記回転速度振幅比が第３閾値よりも高いときに、前記プーリ構造体の前記コイルばねの耐共振性が異常であると判定することを特徴とする請求項３または４に記載のプーリ構造体の試験方法。

【請求項10】

外輪と、前記外輪に対して相対回転可能に同心配置された内輪と、前記外輪と前記内輪との間を連結する連結部材とを有する、プーリ構造体の機能を確認する試験装置であって、
前記外輪の変動する回転速度及び前記内輪の変動する回転速度を、時系列に沿ってそれぞれ検出する検出手段と、
検出された前記回転速度の時系列変化に基づいて、時系列に沿った前記外輪の回転速度振幅及び前記内輪の回転速度振幅をそれぞれ求め、時系列に沿った前記外輪の前記回転速度に対する前記内輪の前記回転速度の比である回転速度比、または時系列に沿った前記外輪の前記回転速度振幅に対する前記内輪の前記回転速度振幅の比である回転速度振幅比を算出する算出手段と、
時系列に沿った前記回転速度比または前記回転速度振幅比を所定の閾値と比較し、前記プーリ構造体の機能劣化の有無を判定する判定手段と、を備えたことを特徴とするプーリ構造体の試験装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プーリ構造体の機能を確認する試験方法、およびプーリ構造体の機能を確認する試験装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、自動車等のエンジンには、無端ベルトを介してオルタネータ等の補機類を駆動するための補機駆動システムが備わり、補機駆動システムにおいてプーリ構造体が存在する。プーリ構造体は、ベルトが巻きかけられる外輪と、外輪に対して相対回転可能に同心配置された内輪と、外輪と内輪との間を連結する、ゴム弾性体や転動体（円筒ころ等）から成る連結部材とから成る。連結部材により、外輪から内輪にトルクが伝達され、クランク軸の回転速度変動を効果的に吸収し、ベルトのスリップや張力変動を抑制することができる。

【0003】

プーリ構造体の開発に当たっては、開発されたプーリ構造体について、エンジン種別ごとに見合う機能が充分に確保されているかを確認するために、各種の動的な機能試験が行われる。

【0004】

以下、連結部材としてコイルばねを使用している、コイルスプリング式クラッチを採用したプーリ構造体を例に挙げて説明する。外輪と内輪の間にはコイルばねが配置されている。コイルばねは、外輪と内輪との間の回転速度差に応じて拡径、または、縮径することにより、外輪－内輪間でのトルク伝達と遮断を切り換える、コイルスプリング式クラッチとして重要な部材である。そのため、プーリ構造体の開発段階において、コイルばねの、ねじりに対する耐久性やトルク伝達性、耐共振性等のコイルばねの機能について、各種試験を行って異常がないか、劣化が生じないかを十分に確認する必要がある。

【0005】

上記の試験としては、例えば、始動耐久試験やアイドル試験、アイドル耐久試験がある。これらの試験は、規定の試験時間が完了するまで中断することができない。例えば、始動耐久試験は、短時間のエンジン始動と停止とを交互に行う回数（エンジン始動回数）が実車寿命に相当する５０万回に達するまで、およそ５８日間連続運転して試験する。エンジン始動回数が５０万回に達するまで、試験は中断されないため、試験後に回収された試験品を分解して内部の状態を確認するまで機能劣化が検出されないことがある。この場合、試験品を回収し内部の状態を確認したときには、著しく破損した状態となっていることがあり、機能異常や機能劣化の原因究明が難しい。

【0006】

尚、プーリ構造体に関する機能を確認する試験に関しては、これまでにもさまざまなものが知られているが、例えば、特許文献１には、プーリ構造体に接続された補機のトルク（補機トルク）を測定する方法が開示されている。補機駆動システムにおいては、補機駆動用ベルトを介して、自動車エンジンの出力を、駆動プーリから、補機に接続されたプーリ構造体に伝達する。特許文献１では、個々の補機駆動システムに適切な補機駆動用ベルトを見極めるために、補機トルクを測定している。なお、特許文献１には、補機トルクの測定法として次のようなものが開示されている。まず、電磁ピックアップを用いて、プーリ構造体の外輪と内輪の回転速度を時系列に沿ってそれぞれ検出し、コイルばねのねじり角度を算出する。次に、あらかじめ作成しておいたトルクカーブと、算出したコイルばねのねじり角度に基づいて、補機トルクを算出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１６－２０５９３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

プーリ構造体の開発段階では、機能異常や機能劣化に繋がる要因を効率的に見つけて対応策を練っていくことが重要である。従来から、各種試験によって機能異常や機能劣化を検出しているが、現状では、主に、長時間の耐久試験終了後に異常があるかどうか判明するため、機能異常や機能劣化の原因究明が難しい。以上より、プーリ構造体の開発段階における、プーリ構造体の機能を確認する試験において、機能異常や機能劣化をいち早く検出することが求められている。

【0009】

特許文献１では、電磁ピックアップによって外輪と内輪の回転速度を計測するが、外輪と内輪の回転速度を計測するのは、あくまでも、適切な補機駆動用ベルトを選択する際に必要な、補機トルクの測定のために行っているのであって、プーリ構造体の機能異常や機能劣化を判定するためではない。

【0010】

そこで、本発明の目的は、プーリ構造体の効率的な開発に寄与させるために、プーリ構造体の機能異常や機能劣化をいち早く検出することができるプーリ構造体の試験方法およびプーリ構造体の試験装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明のプーリ構造体の試験方法は、外輪と、前記外輪に対して相対回転可能に同心配置された内輪と、前記外輪と前記内輪との間に設けられ、前記外輪と前記内輪とを連結する連結部材とを有する、プーリ構造体の機能を確認する試験方法であって、前記外輪の変動する回転速度及び前記内輪の変動する回転速度を、時系列に沿ってそれぞれ検出する検出ステップと、時系列に沿って検出された回転速度の時系列変化に基づいて、前記外輪の回転速度振幅及び前記内輪の回転速度振幅をそれぞれ求め、前記外輪の前記回転速度に対する前記内輪の前記回転速度の比である回転速度比、または前記外輪の前記回転速度振幅に対する前記内輪の前記回転速度振幅の比である回転速度振幅比を算出する算出ステップと、前記回転速度比または前記回転速度振幅比を所定の閾値と比較し、前記プーリ構造体の機能異常及び機能劣化の有無を判定する判定ステップと、を備えている。

【0012】

上記方法によれば、試験途中に、検出ステップで得られた外輪及び内輪の回転速度または回転速度振幅の情報を用いて、逐次、プーリ構造体の機能異常及び機能劣化を判定する。これにより、規定の試験時間が完了する前に、プーリ構造体の機能異常や機能劣化をいち早く検出することができる。

【0013】

本発明において、前記連結部材は、前記外輪と前記内輪との間で回転トルクを伝達又は遮断するクラッチであってもよい。

【0014】

上記方法によれば、連結部材が単純な構成である場合に比べて、連結部材の構成や、連結部材と外輪、内輪等の連結部材以外のプーリ構造体の構成要素との相互関係が複雑になる。これにより、プーリ構造体の機能異常や機能劣化も生じやすい。しかし、本発明では、プーリ構造体の機能異常や機能劣化を早期に検知することができ、原因究明を速やかに行えることから、上記構造のプーリ構造体の試験に、本発明は最適な試験方法となる。

【0015】

本発明において、前記クラッチは、コイルスプリング式クラッチであって、前記内輪が前記外輪に対して逆方向に相対回転すると縮径方向にねじれるコイルばねを含んでもよい。

【0016】

連結部材にコイルスプリング式クラッチを採用したプーリ構造体では、その構造上、クラッチ係合部の摩耗が進行しても異音等が発生しにくいため、プーリ構造体の機能異常や機能劣化を発見しにくい。従って、規定の試験の途中にプーリ構造体の機能異常や機能劣化を検出するのは難しい。しかし、上記方法によれば、試験途中に、外輪と内輪の回転速度データに基づいて摩耗の進行度合等を判定できる。これにより、本発明では、プーリ構造体の機能異常や機能劣化を早期に検知することができ、原因究明を速やかに行えることから、上記構造のプーリ構造体の試験に、本発明は最適な試験方法となる。

【0017】

本発明において、前記プーリ構造体は、前記外輪と前記内輪との相対回転によって前記コイルばねが拡径方向にねじれた場合に、前記コイルばねの他端側領域のうち少なくとも周方向一部分の内周面が前記内輪から離れてもよい。

【0018】

コイルばねが拡径する際に、コイルばねの端部が内輪から離れうる構成の場合、コイルバネのねじり変形が不安定になりやすい。そのコイルばねの不安定さによって、プーリ構造体内にはさまざまなパターンの機能異常や機能劣化が生じうる。しかし、本発明では、プーリ構造体の機能異常や機能劣化を早期に検知することができ、原因究明を速やかに行えることから、上記構造のプーリ構造体の試験に、本発明は最適な試験方法となる。

【0019】

本発明において、前記プーリ構造体の前記内輪は、補機の駆動軸に接続されてもよい。

【0020】

本発明において、前記補機はオルタネータであってもよい。

【0021】

オルタネータの駆動軸は、他の補機用の駆動軸に比べて、慣性モーメントが大きいため、プーリ構造体に入力される、オルタネータを動かすために必要な回転トルクが大きくなりやすく、プーリ構造体の、外輪および／または内輪と、連結部材との摩耗が進行しやすい。このため、プーリ構造体の連結部材に係る、トルク伝達性等の機能が劣化しやすい。しかし、本発明では、プーリ構造体の機能劣化を早期に検知することができ、原因究明を速やかに行えることから、上記構造のプーリ構造体の試験に、本発明は最適な試験方法となる。

【0022】

本発明において、始動耐久試験の途中に前記回転速度振幅比が第１閾値よりも高いときに、前記プーリ構造体の前記コイルばねのねじりに対する耐久性が異常であると判定してもよい。

【0023】

始動耐久試験では、数百時間という長時間、エンジンの始動と停止が繰り返される。ここで、コイルばねのねじりに対する耐久性が異常であると、回転速度変動をコイルばねのねじり変形で効果的に吸収することができなくなり、内輪の回転速度振幅が増加する。つまり、コイルばねのねじりに対する耐久性について異常があると、回転速度振幅比は増加する。そこで、始動耐久試験の途中で、回転速度振幅比を所定の第１閾値と逐次比較することで、始動耐久試験が完了する前に、ねじりに対する耐久性が悪いコイルばねをいち早く検出することができる。

【0024】

本発明において、始動耐久試験の途中に前記回転速度比が第２閾値よりも低いときに、前記プーリ構造体の前記コイルばねのトルク伝達性が異常であると判定してもよい。

【0025】

始動耐久試験では、数百時間という長時間、エンジンの始動と停止が繰り返される。ここで、この始動耐久試験の間で、クラッチ係合部の摩耗が進行すると、外輪と内輪の間のトルク伝達性が低下し、内輪の回転速度が減少し、回転速度比が減少する。そこで、始動耐久試験の途中で、回転速度比を所定の第２閾値と逐次比較することで、始動耐久試験が完了する前に、コイルばねのトルク伝達性について異常や劣化をいち早く検出することができる。

【0026】

本発明において、アイドル試験の途中に前記回転速度振幅比が第３閾値よりも高いときに、前記プーリ構造体の前記コイルばねの耐共振性が異常であると判定してもよい。

【0027】

走行時よりも回転数が低いアイドル回転数では、エンジンの回転に伴ってコイルばねに生じる振動がコイルばねの固有振動数に近くなり、共振が発生しやすくなる。従って、コイルばねの耐共振性を調べることも重要である。アイドル試験においてコイルばねに共振が発生すると、内輪の回転速度振幅が増加し、回転速度振幅比が増加する。従って、アイドル試験において回転速度振幅比を測定し、その値を所定の第３閾値と逐次比較することによって、アイドル耐久試験を行わなくても、耐共振性が悪いコイルばねをいち早く検出することができる。

【0028】

本発明のプーリ構造体の試験装置は、外輪と、前記外輪に対して相対回転可能に同心配置された内輪と、前記外輪と前記内輪との間を連結する連結部材とを有する、プーリ構造体の機能を確認する試験装置であって、前記外輪の変動する回転速度及び前記内輪の変動する回転速度を、時系列に沿ってそれぞれ検出する検出手段と、検出された前記回転速度の時系列変化に基づいて、前記外輪の回転速度振幅及び前記内輪の回転速度振幅をそれぞれ求め、前記外輪の前記回転速度に対する前記内輪の前記回転速度の比である回転速度比、または前記外輪の前記回転速度振幅に対する前記内輪の前記回転速度振幅の比である回転速度振幅比を算出する算出手段と、前記回転速度比または前記回転速度振幅比を所定の閾値と比較し、前記プーリ構造体の機能劣化の有無を判定する判定手段と、を備えている。

【0029】

上記装置では、試験途中に、検出手段で得られた、外輪及び内輪の、回転速度または回転速度振幅の情報を用いて、逐次、プーリ構造体の機能異常や機能劣化を判定する。これにより、規定の試験時間が完了する前に、プーリ構造体の機能異常や機能劣化をいち早く検出することができる。

【発明の効果】

【0030】

プーリ構造体の効率的な開発に寄与させるために、プーリ構造体の機能異常や機能劣化をいち早く検出することができるプーリ構造体の試験方法およびプーリ構造体の試験装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】本実施形態の、補機駆動装置、及び外輪と内輪の回転速度のデータの処理を説明する図である。

【図2】本実施形態におけるプーリ構造体の断面図である。

【図3】図２のII－II線断面図である。

【図4】「コイルばねのねじりに対する耐久性」についての試験の流れを示す図である。

【図5】「コイルばねのトルク伝達性」についての試験の流れを表す図である。

【図6】「コイルばねの耐共振性」についての試験の流れを示す図である。

【図7】実施例１の条件１のアイドル試験における、外輪及び内輪の回転速度の時系列変化を示す図である。

【図8】実施例１の条件２のアイドル試験における、外輪及び内輪の回転速度の時系列変化を示す図である。

【図9】実施例１のアイドル試験における、試験結果を示す図である。

【図10】オルタネータ用のプーリ構造体として実際に使用する際のプーリ構造体の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0032】

次に、本発明を適用した実施形態について、図面を参照しつつ説明する。まずは、本発明を適用する補機駆動装置１とプーリ構造体３について説明する。

【0033】

（補機駆動装置１）
図１に示すように、補機駆動装置１によって、自動車の実機エンジンの出力が、１本の補機駆動用ベルト４を介して、自動車エンジンのクランク軸に連結された駆動プーリ２から時計回りに、オルタネータ５（ＡＬＴ）に接続されたプーリ構造体３、ウォーターポンプ（ＷＰ）に接続されたＷＰプーリ、エアコン・コンプレッサ（ＡＣ）に接続されたＡＣプーリに対してそれぞれ伝達され、各補機（オルタネータ５、ウォーターポンプ、エアコン・コンプレッサ）は駆動される。また、駆動プーリ２とプーリ構造体３とのベルトスパン間に、オートテンショナ（Ａ／Ｔ）が設けられている。本実施形態では、オルタネータ５に接続されたプーリ構造体３の外輪６と内輪７を回転速度の測定対象とした。

【0034】

なお、補機として、上記実施形態のレイアウトの補機の他、パワーステアリング用油圧ポンプ（Ｐ/Ｓ）を設けても良い。また、交流発電機である上記オルタネータ５は、ＡＣジェネレータ（ＡＣＧ）とも呼ばれている。

【0035】

（プーリ構造体３）
プーリ構造体３の構成について説明する。本実施形態のプーリ構造体３は、図１に示すように、補機駆動用装置において、オルタネータ５の駆動軸Ｓに設置される。そして、自動車エンジンのクランク軸に連結された駆動プーリの回転が補機駆動用ベルト４（Ｖリブドベルト）を介してプーリ構造体３に伝達されることで、オルタネータ５が駆動される。自動車エンジンのクランク軸は、エンジン燃焼に起因して回転速度が変動する。

【0036】

図２および図３に示すように、本実施形態のプーリ構造体３は、補機駆動用ベルト４が巻き掛けられる略筒状の外輪６と、外輪６の内側に回転軸を同一に配置される略筒状の内輪７と、連結部材としてのコイルばね８と、外輪６の外周に取り付けられた外輪用リングギヤ１６と、内輪７の回転軸方向の一方側に取り付けられた内輪用リングギヤ１７とを備えている。なお、コイルばね８は、外輪６と内輪７との間に形成されるばね収容空間１１に収容されている。以下の説明において、図２中の紙面上の左方向を前方向、右方向を後方向と称する。

【0037】

内輪７は、オルタネータ５の駆動軸Ｓに固定される筒本体７１と、筒本体７１の前端部の外側に配置された外筒部７２と、筒本体７１の前端部と外筒部７２の前端部を連結する円環板部７３とを有する。駆動軸Ｓは、筒本体７１の内周面のネジ溝に螺合されて固定されている。

【0038】

外輪６の前端部の内周面と、内輪７の外筒部７２の外周面との間には、滑り軸受９が介設されている。外輪６の後端部の内周面と、内輪７の筒本体７１の外周面との間には、転がり軸受１０が介設されている。この２つの軸受９、１０によって、外輪６と内輪７とは相対回転可能に連結されている。外輪６および内輪７は、図３の矢印方向（前方から見て時計回り）に回転する。

【0039】

ばね収容空間１１内において、外輪６の内径は、後方に向かって２段階で小さくなっている。最も小さい内径を有する部分の内周面を圧接面６ａとし、２番目に小さい内径を有する部分の内周面を環状面６ｂとする。環状面６ｂの径は、内輪７の外筒部７２の内径と同じか、それよりも大きい。圧接面６ａの前方の角部は全周にわたってテーパー状に面取りされている。この面取り部６ｃの前後方向（回転軸方向）に対する傾斜角度αは、１０～２０°が好ましく、１５°がより好ましい。また、内輪７の筒本体７１は、前端部において、ばね収容空間１１内のその他の部分よりも外径が大きくなっている。この部分の外周面を接触面７１ａとする。

【0040】

図３に示すように、内輪７の前端部には、コイルばね８の前端面８ａと周方向に対向する当接面７ａが形成されている。当接面７ａは軸方向から見て円弧状に形成されている。また、外筒部７２の内周面には、径方向内側に向かって突出する突起部７２ａ（規制手段）が設けられている。突起部７２ａは、当接面７ａから回転方向（図３中の矢印方向）と反対側に約９０°離れた位置に形成されている。突起部７２ａは、コイルばね８の前側領域の外周面と対向する。

【0041】

コイルばね８は、断面形状が矩形状の線材で形成されている。コイルばね８の線材には、例えば、ばね用オイルテンパー線（ＪＩＳＧ３５６０に準拠）が用いられる。コイルばね８は、左巻き（軸方向先端に向かって反時計回り）である。コイルばね８は、外力を受けていない状態において、全長にわたって径が一定である。外力を受けていない状態でのコイルばね８の外径は、外輪６の圧接面６ａの内径よりも大きい。

【0042】

コイルばね８の後側領域は、縮径された状態で外輪６の圧接面６ａに当接している。つまり、コイルばね８の後側領域の外周面は、コイルばね８の自己弾性復元力によって外輪６の圧接面６ａに押し付けられている。

【0043】

プーリ構造体３が停止しており、コイルばね８の後側領域の外周面が自己弾性復元力によって圧接面６ａに押し付けられた状態において、コイルばね８の前側領域は、若干拡径された状態で内輪７の接触面７１ａと当接している。つまり、コイルばね８の前側領域の内周面は、コイルばね８の自己弾性復元力によって内輪７の接触面７１ａに押し付けられている。

【0044】

コイルばね８の前側領域の内周面が接触面７１ａに接触している状態において、コイルばね８の前側領域の外周面と内輪７の外筒部７２の内周面との間には、隙間が形成されている。また、外輪６の環状面６ｂとコイルばね８の外周面との間には、隙間が形成されている。本実施形態では、プーリ構造体３が停止している状態において、コイルばね８の外周面と突起部７２ａとの間には隙間が形成されているが、コイルばね８の外周面と突起部７２ａが接していてもよい。

【0045】

外輪用リングギヤ１６は、磁性体からなる歯形部材であり、ボルト又は溶接により外輪６の外周に取り付けられている。この外輪用リングギヤ１６の回転を、後述する電磁ピックアップ２６によって検知し、外輪６の回転速度を検出する。

【0046】

内輪用リングギヤ１７も、外輪用リングギヤ１６同様に、磁性体からなる歯形部材であり、ボルト又は溶接により内輪７の回転軸方向の一方側に取り付けられている。この内輪用リングギヤ１７の回転を、後述する電磁ピックアップ２７によって検知し、内輪７の回転速度を検出する。

【0047】

なお、外輪用リングギヤ１６及び内輪用リングギヤ１７は、外輪６の回転速度及び内輪７の回転速度を検出するために設けられたもので、通常、オルタネータ５のプーリ構造体３として使用される場合には、図１０に示すように、外輪用リングギヤ１６及び内輪用リングギヤ１７が取り外され、代わりに、エンドキャップ１３によって外輪６の前方の空間１２を塞がれている。このような構成にすることで、実際にオルタネータ５に接続して使用する場合のプーリ構造体３と、外輪６及び内輪７の回転速度を測定しプーリ構造体３の機能試験を行う場合のプーリ構造体３とを共通化している。

【0048】

（プーリ構造体３の動作）
次に、プーリ構造体３の動作について説明する。先ず、外輪６の回転速度が内輪７の回転速度より速くなった場合、即ち、外輪６が加速する場合について説明する。この場合、外輪６は、内輪７に対して回転方向（図３の矢印方向）と同じ方向に相対回転する。

【0049】

外輪６の相対回転に伴って、コイルばね８の後側領域は、外輪６の圧接面６ａとともに内輪７に対して相対回転する。これにより、コイルばね８は、拡径方向にねじれる。コイルばね８の後側領域の圧接面６ａに対する圧接力は、コイルばね８のねじり角度が大きくなるほど増大する。

【0050】

ここで、図３に示すように、コイルばね８の、接触面７１ａと接触する領域（前側領域）のうち、前端面８ａから回転軸回りに左回りに９０°離れた位置付近を第２領域８ｂ２とし、第２領域８ｂ２よりも前端面８ａ側の部分を第１領域８ｂ１とし、残りの部分を第３領域８ｂ３とする。

【0051】

コイルばね８の前端面８ａから回転軸回りに９０°離れた位置付近（第２領域８ｂ２）は、最もねじり応力を受けやすいため、ねじり角度が大きくなると、コイルばね８の第２領域８ｂ２は接触面７１ａから離れる。このとき、第１領域８ｂ１と第３領域８ｂ３は接触面７１ａに圧接している。第２領域８ｂ２が接触面７１ａから離れるとほぼ同時、または、それよりもねじり角度が大きくなったときに、第２領域８ｂ２の外周面は、突起部７２ａに当接する。

【0052】

第２領域８ｂ２の外周面が突起部７２ａに当接することにより、コイルばね８の前側領域の拡径変形が規制（抑制）されるため、ねじり応力が前側領域以外の巻部に分散される。特に、コイルばね８の後側の巻部にかかるねじり応力が増加する。これにより、コイルばね８の各巻部にかかるねじり応力の差を低減でき、コイルばね８全体で歪エネルギーを吸収できるため、局部的な疲労破壊を防止できる。

【0053】

また、第３領域８ｂ３の接触面７１ａに対する圧接力は、ねじり角度が大きくなるほど低下し、第２領域８ｂ２が突起部７２ａに当接すると同時、または、それよりもねじり角度が大きくなったときに、第３領域８ｂ３の接触面７１ａに対する圧接力はほぼゼロとなる。このときのねじり角度を角度θ１（例えば３°）とする。

【0054】

コイルばね８の拡径方向のねじり角度が角度θ１を超えると、第３領域８ｂ３の拡径変形により第３領域８ｂ３は接触面７１ａから離れていくが、第３領域８ｂ３と第２領域８ｂ２の境界付近、即ち、突起部７２ａの、当接面７ａから遠い方の端部付近において、コイルばね８が湾曲（屈曲）することは無く、前側領域は円弧形状に維持される。つまり、前側領域は、突起部７２ａを摺動しやすい形状に維持されている。そのため、ねじり角度が大きくなって前側領域にかかるねじり応力が増加すると、コイルばね８の前側領域は、第２領域８ｂ２の突起部７２ａに対する圧接力、および、第１領域８ｂ１の接触面７１ａに対する圧接力に抗して、周方向に移動（突起部７２ａと接触面７１ａを摺動）し、コイルばね８の前端面８ａが、内輪７の当接面７ａを押圧する。前端面８ａが当接面７ａを押圧することにより、外輪６と内輪７の間で確実にトルクを伝達できる。

【0055】

このように、コイルばね８の拡径方向のねじり角度が角度θ１以上（角度θ２未満）の場合には、コイルばね８の前側領域は、第３領域８ｂ３が接触面７１ａから離間し（且つ外筒部７２の内周面に接触しておらず）、第２領域８ｂ２が突起部７２ａに圧接されているため、ねじり角度がθ１未満の場合に比べて、コイルばね８の有効巻数が増加する。コイルばね８の有効巻数とは、ばね全長からばねを固定している部分を除いた範囲の巻き数であって、ばね定数（ねじりトルク／ねじり角度）と反比例する。拡径方向のねじり角度が角度θ１を超えると、有効巻数が増加することで、ばね定数が低下する。これにより、コイルばね８の耐疲労性をさらに向上させることができる。

【0056】

コイルばね８の拡径方向のねじり角度が所定の角度θ２（例えば４５°）になると、コイルばね８の中領域（前側領域と後側領域の間の領域）の外周面が外輪６の環状面６ｂに当接するか、もしくは、ねじり角度が限界角度に達することで、コイルばね８のそれ以上の拡径変形が規制され、外輪６と内輪７が一体的に回転する。これにより、コイルばね８の拡径変形による破損を防止できる。

【0057】

次に、外輪６の回転速度が内輪７の回転速度より遅くなった場合、即ち、外輪６が減速する場合について説明する。この場合、外輪６は、内輪７に対して回転方向（図３の矢印方向）と逆方向に相対回転する。

【0058】

外輪６の相対回転に伴って、コイルばね８の後側領域が、外輪６の圧接面６ａとともに内輪７に対して相対回転するため、コイルばね８は、縮径方向にねじれる。

【0059】

コイルばね８の縮径方向のねじり角度が所定の角度θ３（例えば１０°）未満の場合には、コイルばね８の後側領域の圧接面６ａに対する圧接力は、ねじり角度がゼロの場合に比べて若干低下するものの、コイルばね８の後側領域は圧接面６ａに圧接している。また、コイルばね８の前側領域の、接触面７１ａに対する圧接力は、ねじり角度がゼロの場合に比べて若干増大する。

【0060】

コイルばね８の縮径方向のねじり角度が角度θ３以上の場合には、コイルばね８の後側領域の圧接面６ａに対する圧接力はほぼゼロとなり、コイルばね８の後側領域は圧接面６ａを周方向に摺動する。したがって、外輪６と内輪７の間でトルクは伝達されない。

【0061】

（試験概要）
プーリ構造体の開発に当たっては、開発されたプーリ構造体について、エンジン種別ごとに見合う機能が充分に確保されているかを確認するために、各種の動的な機能試験を行う。

【0062】

本実施形態では、図１に示すように、補機駆動装置１において、自動車の実機エンジンの出力が、駆動プーリ２から、補機駆動用ベルト４、及び補機に接続されたプーリ構造体３を介して、補機（オルタネータ５）に伝達される。プーリ構造体３の外輪６と内輪７の回転速度を時系列に沿って検出し、検出された回転速度の時系列変化に基づいてプーリ構造体３の機能異常や機能劣化の有無を判定する。

【0063】

本実施形態では、連結部材として、コイルスプリング式クラッチを採用する。コイルスプリング式クラッチは、外輪６と内輪７の間に配置されたコイルばね８である。コイルばね８は、外輪６と内輪７との間の回転速度差に応じて拡径、または、縮径することにより、外輪６－内輪７間でのトルク伝達と遮断を切り換える、プーリ構造体３において重要な部材である。そのため、本実施形態では、プーリ構造体３の機能試験として、コイルばね８の機能試験を行うとする。コイルばね８の機能試験としては、例えば、コイルばね８のねじりに対する耐久性やコイルばね８のトルク伝達性に係る、始動耐久試験や、コイルばね８の耐共振性に係る、アイドル試験、アイドル耐久試験が存在する。

【0064】

（アイドル試験）
クランク軸の回転速度が走行時よりも回転数が低いアイドル回転数で、エンジンを短時間回転させる試験をアイドル試験と呼ぶ。アイドル試験が完了しても、プーリ構造体のコイルばね８の耐共振性が異常であると判定できない場合、従来は、アイドル試験の後に、クランク軸の回転速度が走行時よりも回転数が低いアイドル回転数を含むアイドル回転数で、数百時間という長時間、エンジンを連続運転させて試験をする。これをアイドル耐久試験と呼ぶ。

【0065】

以下、アイドル試験を行う。アイドル試験中に、逐次、回転速度を検出し、回転速度振幅比（ＳＲｉ／ＳＲｏ）を算出し、プーリ構造体３のコイルばね８の耐共振性についての異常を判定する。以下に、異常の判定までの流れを詳細に記載する。

【0066】

図１に示すように、プーリ構造体３を、オルタネータ５の駆動軸Ｓに接続する。具体的には、プーリ構造体３の内輪７における筒本体７１の前端部（補機の反対側）が軸方向に垂直な断面において正六角形になっており、六角レンチにより、内輪７のめねじ部分をオルタネータ５の駆動軸Ｓの先端のおねじ部分に完全にねじ込み、接続（締結）した。

【0067】

次に、図１に示す検出手段としての回転速度センサ、具体的には、２つの電磁ピックアップ２６（外輪６側）及び電磁ピックアップ２７（内輪７側）の先端を、それぞれ外輪６に取り付けられた外輪用リングギヤ１６と内輪７に取り付けられた内輪用リングギヤ１７とに近接しかつ対向し得るように、非接触に配設した。

【0068】

電磁ピックアップ２６及び電磁ピックアップ２７は、内部に磁石とコイルを持っており、外輪６に取り付けた外輪用リングギヤ１６及び内輪７に取り付けた内輪用リングギヤ１７の回転動作によって電気（パルス）を発生させるもので、磁気式ギヤ速度センサ、一般には電磁ピックアップと呼ばれているセンサである。本実施形態の場合、電磁ピックアップ２６及び電磁ピックアップ２７は、外輪用リングギヤ１６及び内輪用リングギヤ１７のそれぞれの回転動作による磁気変化を検出し、この回転速度に対応するパルス信号(周波数信号）をケーブルを介して、後述する算出手段としてのＦＶコンバータ３６、３７に出力するものである。本実施形態では、電磁ピックアップ２６及び電磁ピックアップ２７は、ココリサーチ社製（型番ＦＤＰ１０－Ａ３７）を使用している。なお、電磁ピックアップを速度センサとして用いる代わりに、レーザ速度ムラ計を速度センサとして用いてもよい。この場合は、出力は速度信号であるため、ＦＶコンバータ３６、３７を省略できる。

【0069】

電磁ピックアップ２６及び電磁ピックアップ２７によって、外輪用リングギヤ１６及び内輪用リングギヤ１７のそれぞれの回転動作による磁気変化を検出し、この回転速度に対応するパルス信号(周波数信号：単位時間当たりのピーク数）を、逐次、ＦＶコンバータ３６、３７に出力させた。ここで、本実施形態では、外輪用リングギヤ１６の歯の１つが、電磁ピックアップ２６の先端を横切ったときの磁気変化を検出し１つのピークとしてカウントする。また、同様に、内輪用リングギヤ１７の歯の１つが、電磁ピックアップ２７の先端を横切ったときの磁気変化を検出し１つのピークとしてカウントする。即ち、回転速度に対応するパルス信号(周波数信号)は、１秒間に電磁ピックアップ２６、２７の先端を横切った歯数（歯数／sec）のデータ情報として出力される。

【0070】

算出手段は、図１に示すように、電磁ピックアップ２６及び電磁ピックアップ２７の各ケーブルがそれぞれ接続されたＦＶコンバータ３６及びＦＶコンバータ３７と、データロガー４１と、パソコン４２とによって構成されている。

【0071】

ＦＶコンバータ３６及びＦＶコンバータ３７は、電磁ピックアップ２６及び電磁ピックアップ２７から出力された回転速度に対応するパルス信号（周波数信号：歯数／sec）を電圧信号に変換するものである（ＦＶコンバータ３６、３７は、ココリサーチ社製、型番ＫＡＺ－Ｍｉｇｈｔｙ）。データロガー４１は、ＦＶコンバータ３６及びＦＶコンバータ３７と接続されており、電磁ピックアップ２６及び電磁ピックアップ２７から出力された回転速度に対応するパルス信号から変換された電圧信号を記録する装置である（データロガー４１は、キーエンス社製、型番ＮＲ－２０００）。なお、データロガー４１の代わりに、FFTアナライザーを用いてもよい。パソコン４２は、データロガー４１に接続されており、データロガー４１に格納されたデータ等に基づいて、算出（表計算ソフト等により）を行い、回転速度の時系列波形（グラフ）を、アウトプットする。

【0072】

以下にパソコン４２によって実行される具体的な算出手順の一例を説明する。
（１）時系列に、電磁ピックアップ２６から出力された回転速度に対応するパルス信号(周波数信号：歯数／sec）から変換された電圧信号のデータ情報（歯数/sec）を、外輪用リングギヤ１６の総歯数（１周当たりの歯数）で除算して、外輪６の回転速度（回転/sec）を算出する。同様に、時系列に、電磁ピックアップ２７から出力された回転速度に対応するパルス信号から変換された電圧信号のデータ情報（歯数/sec）を、内輪用リングギヤ１７の総歯数（１周当たりの歯数）で除算して、内輪７の回転速度（回転/sec）を算出する。

【0073】

（２）アイドル試験途中のデータの抽出開始時点から、外輪６と内輪７のそれぞれについて、時系列に所定の時間ｔごとに、それぞれの所定の時間ｔの中で検出された複数の回転速度振幅ＳＲｉ、ＳＲｏを算出し、これら複数の回転速度振幅の平均を算出した。その後、アイドル試験途中のデータの抽出開始時点からアイドル試験終了までのデータを使って、外輪６の回転速度振幅ＳＲｏに対する内輪７の回転速度振幅ＳＲｉの比である回転速度振幅比（ＳＲｉ／ＳＲｏ）を算出する。

【0074】

次に、判定手段としてのパソコンによって、回転速度振幅比（ＳＲｉ／ＳＲｏ）が所定の閾値よりも高い場合、コイルばね８の耐共振性について異常ありと判定する。

【0075】

（始動耐久試験）
始動耐久試験は、短時間のエンジン始動と停止とを交互に行う回数が実車寿命に相当する５０万回に達するまで、およそ５８日間連続運転して行う試験である。

【0076】

以下、始動耐久試験を行う。始動耐久試験中に、逐次、回転速度を検出し、回転速度振幅比（ＳＲｉ／ＳＲｏ）を算出し、プーリ構造体３のコイルばね８のねじりに対する耐久性についての異常を判定する。前述の、アイドル試験と同様の算出手順で、外輪６の回転速度振幅ＳＲｏに対する内輪７の回転速度振幅ＳＲｉの比である回転速度振幅比（ＳＲｉ／ＳＲｏ）を算出する。異常の判定については、判定手段としてのパソコンによって、回転速度振幅比（ＳＲｉ／ＳＲｏ）が所定の閾値よりも高い場合、コイルばね８のねじりに対する耐久性について異常ありと判定する。

【0077】

また、始動耐久試験中に、逐次、回転速度を検出し、回転速度比を算出し、プーリ構造体３のコイルばね８のトルク伝達性についての異常を判定する。前述の、アイドル試験の（１）と同様の算出手順の後、アイドル試験途中のデータの抽出開始時点からアイドル試験終了までのデータを使って、外輪６の回転速度に対する内輪７の回転速度の比である回転速度比を算出する。異常の判定については、判定手段としてのパソコンによって、回転速度比が所定の閾値よりも低い場合、コイルばね８のトルク伝達性について異常ありと判定する。

【0078】

以下に、回転速度比または回転速度振幅比（ＳＲｉ／ＳＲｏ）と所定の閾値との大小関係を調べることによって、コイルばね８の、ねじりに対する耐久性、トルク伝達性、耐共振性についての異常の有無を判定することができる理由及び判定までの流れについて説明する。

【0079】

（コイルばね８のねじりに対する耐久性）
始動耐久試験の規定の試験時間は、数百時間という長時間であり、その間、エンジンの始動と停止が繰り返される。そのため、コイルばね８の拡径変形が過度に繰り返され、引張力が働くコイルばね８の内周面に発生する曲げ応力の影響により、始動耐久試験の途中でコイルばね８のねじり角度の限界値が減少した場合、外輪６と内輪７が相対回転する際の、回転速度変動をコイルばね８のねじり変形により効果的に吸収しにくくなる。これにより、内輪７の回転速度振幅ＳＲｉが増加し、内輪７の回転速度振幅ＳＲｉの、外輪６の回転速度振幅ＳＲｏに対する回転速度振幅比（ＳＲｉ／ＳＲｏ）が増加する。以上より、始動耐久試験の途中に回転速度振幅比（ＳＲｉ／ＳＲｏ）が所定の閾値（第１閾値とする）よりも高いときに、プーリ構造体のコイルばね８のねじりに対する耐久性が異常であると判定することができる。これにより、始動耐久試験が完了する前に、ねじりに対する耐久性が悪いコイルばね８をいち早く検出することができる。

【0080】

図４に示すように、始動耐久試験を行う。以下に各ステップについて説明する。始動耐久試験をスタートし（Ｓ１０）、回転速度の検出ステップ（Ｓ１１）にて外輪６及び内輪７の回転速度を検出し、回転速度振幅比（ＳＲｉ／ＳＲｏ）の算出ステップ（Ｓ１２）にて外輪６の回転速度振幅ＳＲｏに対する内輪７の回転速度振幅ＳＲｉの比である回転速度振幅比（ＳＲｉ／ＳＲｏ）を算出し、算出した回転速度振幅比（ＳＲｉ／ＳＲｏ）に基づき、プーリ構造体３のコイルばね８のねじりに対する耐久性の異常の有無を、（Ｓ１３）の判定ステップにて判定する。算出した回転速度振幅比（ＳＲｉ／ＳＲｏ）が第１閾値よりも高ければ、異常が有るということで始動耐久試験を終了する。算出した回転速度振幅比（ＳＲｉ／ＳＲｏ）が第１閾値よりも高くなければ、異常がないということで回転速度の検出ステップ（Ｓ１１）に戻る。そして、始動耐久試験の規定の時間が過ぎるまで、以上のステップを繰り返す。

【0081】

（コイルばね８のトルク伝達性）
始動耐久試験の規定の試験時間は、数百時間という長時間であり、その間、エンジンの始動と停止が繰り返される。そのため、コイルばね８の、クラッチ係合部の摩耗が促進され、始動耐久試験の途中で、プーリ構造体３のコイルばね８の、外輪６から内輪７へのトルク伝達性が低下する場合がある。この場合、内輪７の回転速度が減少するため、内輪７の回転速度の、外輪６の回転速度に対する回転速度比が減少する。以上より、始動耐久試験の途中に回転速度比が所定の閾値（第２閾値とする）よりも低いときに、プーリ構造体３のコイルばね８のトルク伝達性が異常であると判定することができる。これにより、始動耐久試験が完了する前に、コイルばね８のトルク伝達性の異常や劣化をいち早く検出することができる。

【0082】

図５に示すように、始動耐久試験を行う。以下に各ステップについて説明する。始動耐久試験をスタートし（Ｓ２０）、回転速度の検出ステップ（Ｓ２１）にて外輪６及び内輪７の回転速度を検出し、回転速度比の算出ステップ（Ｓ２２）にて外輪６の回転速度に対する内輪７の回転速度の比である回転速度比を算出し、算出した回転速度比に基づきプーリ構造体３のコイルばね８のトルク伝達性の異常の有無を、（Ｓ２３）の判定ステップにて判定する。算出した回転速度比が第２閾値よりも低ければ、異常が有るということで始動耐久試験を終了する。算出した回転速度比が第２閾値よりも低くなければ、異常がないということで回転速度の検出ステップ（Ｓ２１）に戻る。そして、始動耐久試験の規定の時間が過ぎるまで、以上のステップを繰り返す。

【0083】

（コイルばね８の耐共振性）
クランク軸の回転速度が走行時よりも回転数が低いアイドル回転数で、エンジンを回転させてアイドル試験を行ったときに、エンジンの回転に伴ってコイルばね８に生じる振動がコイルばね８の固有振動数に近くなり、コイルばね８の、外輪６にも内輪７にも接していない領域が径方向に微小振動する現象の共振が発生することがある。この場合、コイルばね８の拡径変形及び縮径変形が過度に促進され、外輪６と内輪７が相対回転する際の、回転速度変動をコイルばね８のねじり変形により効果的に吸収しにくくなる。これにより、内輪７の回転速度振幅ＳＲｉが増加し、内輪７の回転速度振幅ＳＲｉの、外輪６の回転速度振幅ＳＲｏに対する回転速度振幅比（ＳＲｉ／ＳＲｏ）が増加する。以上より、アイドル試験の途中に回転速度振幅比（ＳＲｉ／ＳＲｏ）が所定の閾値（第３閾値とする）よりも高いときに、プーリ構造体３のコイルばね８の耐共振性が異常であると判定することができる。これにより、アイドル耐久試験を行わなくても、耐共振性が悪いコイルばね８をいち早く検出することができる。

【0084】

図６に示すように、アイドル試験を行う。以下に各ステップについて説明する。アイドル試験をスタートし（Ｓ３０）、回転速度の検出ステップ（Ｓ３１）にて外輪６及び内輪７の回転速度を検出し、回転速度振幅比（ＳＲｉ／ＳＲｏ）の算出ステップ（Ｓ３２）にて外輪６の回転速度振幅ＳＲｏに対する内輪７の回転速度振幅ＳＲｉの比である回転速度振幅比（ＳＲｉ／ＳＲｏ）を算出し、算出した回転速度振幅比（ＳＲｉ／ＳＲｏ）に基づきプーリ構造体のコイルばね８の耐共振性の異常の有無を、（Ｓ３３）の判定ステップにて判定する。算出した回転速度振幅比（ＳＲｉ／ＳＲｏ）が第３閾値よりも高ければ、異常が有るということでアイドル試験を終了する。算出した回転速度振幅比（ＳＲｉ／ＳＲｏ）が第３閾値よりも高くなければ、異常がないということで回転速度の検出ステップ（Ｓ３１）に戻る。そして、アイドル試験の規定の時間が過ぎるまで、以上のステップを繰り返す。

【0085】

（実施例１）
実施例１として、上記実施形態に記載の様に、補機駆動用装置１において、ばね定数が０．４Ｎｍ／ｄｅｇであるコイルばね８を連結部材として用いたプーリ構造体３について、冷間状態から、スタータによりエンジンを始動させ、補機駆動用ベルト４を走行させてアイドル試験を行った。試験は、アイドル時の雰囲気温度は１３０℃、ベルトの初期張力は４００Ｎで行った。また、試験は、条件１、条件２の下でそれぞれ行い、条件１、条件２の試験中は、図６のフローに示したように、逐次、コイルばね８の耐共振性の異常の有無を、所定の時間ｔを０．５秒として判定した。なお、条件１、２の下で行う試験は、どちらも下記のアイドル回転速度に達してから約１分間行った。
条件１：アイドル回転速度が約８００ｒｐｍ
条件２：アイドル回転速度が約６００ｒｐｍ

【0086】

（実施例１の結果）
図７に本実施例１の条件１の外輪６及び内輪７の回転速度を時系列で示し、図８に本実施例１の条件２の外輪６及び内輪７の回転速度を時系列で示した。実施例１の条件１では、外輪６の回転速度振幅ＳＲｏの方が内輪７の回転速度振幅ＳＲｉよりも大きく、実施例１の条件２では、内輪７の回転速度振幅ＳＲｉの方が外輪６の回転速度振幅ＳＲｏよりも大きい。また、実施例１の条件１の外輪６の波形よりも、実施例１の条件２の外輪６の波形は、緩やかな波形となっている。

【0087】

本実施例１の判定手段における第３閾値を１として、図９に結果を示した。図９に示すように、条件１では、回転速度振幅比（ＳＲｉ／ＳＲｏ）が１以下であり、コイルばね８の耐共振性について異常なしと判定した。条件２では、回転速度振幅比（ＳＲｉ／ＳＲｏ）が１よりも高くなったため、コイルばね８の耐共振性について異常ありと判定した。

【0088】

（実施例２）
実施例２は、実施例１と同じ補機駆動装置１を使用し、ばね定数が０．３Ｎｍ／ｄｅｇであるコイルばね１４を連結部材として用いたプーリ構造体１５で、実施例１と同様に、アイドル時の雰囲気温度は１３０℃、ベルトの初期張力は４００Ｎでアイドル試験を行った。試験は、実施例１と同様に、下記の条件１、条件２の下でそれぞれ行い、条件１、条件２の試験中は、図６のフローに示したように、逐次、コイルばね８の耐共振性の異常の有無を、所定の時間ｔを０．５秒として判定した。なお、条件１、２の下で行う試験は、どちらも下記のアイドル回転速度に達してから約１分間行った。
条件１：アイドル回転速度が約８００ｒｐｍ
条件２：アイドル回転速度が約６００ｒｐｍ

【0089】

（実施例２の結果）
実施例１と同様に本実施例２の判定手段における第３閾値は１として、プーリ構造体１５のコイルばね１４の耐共振性の異常の有無について判定した。条件１、条件２共に、回転速度振幅比（ＳＲｉ／ＳＲｏ）が１以下であったため、コイルばね１４の耐共振性について異常なしと判定した。

【0090】

（比較例）
比較例において、従来のように、アイドル試験及びアイドル耐久試験で、プーリ構造体のコイルばねの耐共振性の異常の有無を調査した。比較例は、外輪の回転速度も内輪の回転速度も測定しない。約１分間のアイドル試験中に、異音等の、コイルばねの耐共振性の異常が確認されれば、コイルばねの耐共振性について異常とみなし、確認されなければ、アイドル耐久試験を行う。アイドル耐久試験の規定の試験時間が過ぎても異音等が確認されない場合、プーリ構造体を分解し、内部を確認する。

【0091】

（比較例１）
比較例１では、実施例１、２と同じ補機駆動装置を使用し、ばね定数が０．４Ｎｍ／ｄｅｇであるコイルばねを連結部材として用いたプーリ構造体で、実施例１、２と同様に、アイドル時の雰囲気温度は１３０℃、ベルトの初期張力は４００Ｎでアイドル試験を行った。アイドル回転速度を約５００ｒｐｍとして、アイドル試験をしたところ、約１分間の規定の試験時間が過ぎても、異音等が確認されず、コイルばねの耐共振性について異常の有無が判定できなかったため、アイドル耐久試験を行った。アイドル耐久試験では、アイドル回転速度を約５００～約７００ｒｐｍで、８００時間、エンジンを連続運転させた。

【0092】

（比較例１の結果）
アイドル試験では、コイルばねの耐久性について異常の有無が判定できなかったため、アイドル耐久試験を行ったところ、アイドル耐久試験中も、異音等は確認されなかった。つまり、アイドル耐久試験の規定の試験時間中にコイルばねの耐久性について異常の有無は判定できなかった。そこで、試験終了後、プーリ構造体を、室温まで冷却してから分解し、内部の状態を目視で確認したところ、クラッチ係合部に異常摩耗および摩耗粉を確認することができた。これは、コイルばねの中領域が共振し、拡径変形の最大化が過度に繰り返されるのが長く続いたためと考えられる。

【0093】

（比較例２）
比較例２は、比較例１と同じ補機駆動装置を使用し、ばね定数が０．３Ｎｍ／ｄｅｇであるコイルばねを連結部材として用いたプーリ構造体で、比較例１と同様に、アイドル時の雰囲気温度は１３０℃、ベルトの初期張力は４００Ｎでアイドル試験を行った。試験は、比較例１と同様に、アイドル回転速度を約５００ｒｐｍとして、アイドル試験をしたところ、約１分間の規定の試験時間が過ぎても、異音等が確認されず、コイルばねの耐共振性について異常の有無が判定できなかったため、アイドル耐久試験を行った。アイドル耐久試験では、アイドル回転速度を約５００～約７００ｒｐｍで、８００時間、エンジンを連続運転させた。

【0094】

（比較例２の結果）
アイドル試験では、コイルばねの耐久性について異常の有無が判定できなかったため、アイドル耐久試験を行ったところ、アイドル耐久試験中も、異音等は確認されなかった。つまり、アイドル耐久試験の規定の試験時間中にコイルばねの耐久性について異常の有無は判定できなかった。そこで、試験終了後、プーリ構造体を、室温まで冷却してから分解し、内部の状態を目視で確認したが、クラッチ係合部には異常摩耗も摩耗粉も確認することができなかった。

【0095】

（実施例１と比較例１）
実施例１のアイドル試験において条件１と条件２のアイドル回転速度は、それぞれ約８００ｒｐｍ、約６００ｒｐｍであるのに対し、比較例１のアイドル試験においてアイドル回転速度は約５００ｒｐｍである。比較例１は、実施例１の条件１、２のいずれよりも、低いアイドル回転速度でアイドル試験を行っており、実施例１の条件１、２よりもエンジンの回転に伴ってコイルばね８に生じる振動がコイルばね８の固有振動数に近くなり、共振が発生しやすい。実施例１の条件２では、アイドル試験の途中でコイルばね８の耐共振性の異常を検出することができた。これに対し、実施例１の条件２より共振が発生しやすいため共振が発生すると考えられた比較例１では、アイドル試験の時点でコイルばねの耐共振性の異常を検出することができず、アイドル耐久試験の規定の試験時間の経過後、プーリ構造体を分解し、内部の状態を目視で確認して初めてコイルばねの耐共振性について異常があることが判明した。

【0096】

以上より、実施例におけるプーリ構造体３のコイルばね８の耐共振性の試験方法は妥当であり、実施例の試験方法では、アイドル耐久試験を行わなくても、プーリ構造体３のコイルばね８の耐共振性についての異常をいち早く検出することができることが分かった。

【0097】

（コイルばね８のばね定数）
実施例１では、コイルばね８のばね定数が０．４Ｎｍ／ｄｅｇである。実施例１の条件１では、コイルばね８の耐共振性について異常がないと判定されたが、条件２では、コイルばね８の耐共振性について異常があると判定された。実施例２では、コイルばね８のばね定数が０．３Ｎｍ／ｄｅｇである。実施例２では、条件１でも、条件２でもコイルばね８の耐共振性について異常がないと判定された。以上より、ばね定数が０．３Ｎｍ／ｄｅｇであるコイルばね８を用いたプーリ構造体３の方が、ばね定数が０．４Ｎｍ／ｄｅｇであるコイルばね８を用いたプーリ構造体３よりも、より広い範囲のアイドル回転速度に対してコイルばね８の共振が起きず、耐共振性に優れることが予想される。

【0098】

比較例１では、コイルばねのばね定数が０．４Ｎｍ／ｄｅｇであり、アイドル耐久試験を経たものの、コイルばねの耐共振性について異常があると判明した。比較例２では、コイルばねのばね定数が０．３Ｎｍ／ｄｅｇであり、アイドル耐久試験を経てもコイルばねの耐共振性について異常があることを確認できなかった。比較例１、２の結果から、ばね定数が０．３Ｎｍ／ｄｅｇであるコイルばねを用いたプーリ構造体の方が、ばね定数が０．４Ｎｍ／ｄｅｇであるコイルばねを用いたプーリ構造体よりも、より広い範囲のアイドル回転速度に対してコイルばねの共振が起きず、耐共振性に優れることが裏付けられたといえる。

【0099】

以上より、実施例におけるプーリ構造体３の試験方法によって、アイドル耐久試験を行わなくても、プーリ構造体３のコイルばね８が耐共振性を有するのに適当な、コイルばね８のばね定数の水準をいち早く検出することができることが分かった。
（効果）

【0100】

本実施形態のプーリ構造体３の機能異常や機能劣化の有無を判定する試験方法及び試験装置では、試験途中に、検出手段で得られた外輪６及び内輪７の回転速度または回転速度振幅ＳＲｏ、ＳＲｉの情報を用いて、逐次、プーリ構造体３の機能異常や機能劣化を判定する。これにより、規定の試験時間が完了する前に、プーリ構造体３の機能異常や機能劣化をいち早く検出することができる。

【0101】

本実施形態において、連結部材は、外輪６と前記内輪７との間で回転トルクを伝達又は遮断するクラッチであることにより、連結部材が単純な構成である場合に比べて、連結部材の構成や、連結部材と外輪６、内輪７等の連結部材以外のプーリ構造体の構成要素との相互関係が複雑になる。例えば、連結部材を構成する部品数が多くなるため、連結部材を構成する部品同士が接触していたり、接続されていたりする箇所も多くなる。連結部材を構成する部品同士が接触する部分は摩耗したり、連結部材を構成する部品同士の接続部分では接続不良が起こったり、破損したりしやすい。よって、連結部材自体でも、問題が生じやすくなる。また、連結部材がクラッチであるからには、外輪６、内輪７等の連結部材以外のプーリ構造体３の構成要素とも、離れたり接触したりすることが考えられる。この接触のタイミングや場所がずれてしまえば連結部材がうまくクラッチとして機能しなくなる。しかし、本発明では、プーリ構造体３の機能異常や機能劣化を早期に検知することができ、原因究明を速やかに行えることから、上記構造のプーリ構造体３の試験に、本発明は最適な試験方法となる。

【0102】

本実施形態において、クラッチは、コイルスプリング式クラッチであって、内輪７が前記外輪６に対して逆方向に相対回転すると縮径方向にねじれるコイルばね８を含むことにより、クラッチがスプラグ式クラッチである場合と比べて、クラッチと、外輪６及び／又は内輪７との接触面積は大きく、クラッチと、外輪６及び／又は内輪７との接触面圧は小さいため、プーリ構造体３における、クラッチ係合部の摩耗が進行しても異音等の兆候が生じにくく、規定の試験の途中にプーリ構造体３の機能異常や機能劣化を検出するのは難しい。しかし、本実施形態のプーリ構造体３の試験方法は、時系列に沿って、回転速度比を所定の閾値と比較することでクラッチ係合部（特に、圧接面６ａ）の摩耗の進行度合を判定できる。このように、本発明では、プーリ構造体３の機能劣化を早期に検知することができ、原因究明を速やかに行えることから、上記構造のプーリ構造体３の試験に、本発明は最適な試験方法となる。

【0103】

本実施形態において、プーリ構造体３は、外輪６と内輪７との相対回転によってコイルばね８が拡径方向にねじれた場合に、コイルばね８の一端側の外周面が拡径方向の自己弾性復元力によって外輪６に押し付けられており、コイルばね８の他端側領域のうち少なくとも周方向一部分の内周面が内輪７から離れることにより、コイルばね８が安定してねじり変形できないという問題が生じやすくなる。このコイルばね８の不安定さによって、プーリ構造体３内にはさまざまなパターンの機能異常や機能劣化が生じうる。しかし、本発明では、プーリ構造体３の機能異常や機能劣化を早期に検知することができ、原因究明を速やかに行えることから、上記構造のプーリ構造体３の試験に、本発明は最適な試験方法となる。

【0104】

本実施形態において、プーリ構造体３の内輪７は、補機の駆動軸Ｓに接続され、補機はオルタネータ５であることにより、オルタネータ５の駆動軸Ｓは、他の補機用の駆動軸に比べて、慣性モーメントが大きいため、プーリ構造体３に入力されるオルタネータ５を動かすために必要な回転トルクが大きくなりやすい。このため、プーリ構造体３の、外輪６および内輪７と連結部材との摩耗が進行しやすく、プーリ構造体３の連結部材にかかる、トルク伝達性等の機能が劣化しやすい。しかし、本発明では、プーリ構造体３の機能異常や機能劣化を早期に検知することができ、原因究明を速やかに行えることから、上記構造のプーリ構造体３の試験に、本発明は最適な試験方法となる。
（変形例）

【0105】

（１） 本実施形態のプーリ構造体３は、オルタネータ用プーリでなくてもよく、オルタネータ５以外の補機用のプーリ構造体として用いてもよい。また、駆動プーリ２として本実施形態のプーリ構造体３を用いてもよい。

【0106】

（２） 連結部材は、コイルばね８を含むコイルスプリング式クラッチでなくてもよく、ゴム弾性体のみ、円筒ころ等の転動体のみ、スプラグを含むスプラグ式クラッチでもよい。

【0107】

（３） 本実施形態のプーリ構造体３の試験装置は、エンジン始動、アイドル回転数等の、実機エンジンを備えた実際の車両の走行条件を再現するものであれば、実機エンジンを用いていなくてもよい。また、実際の車両を用いてもよい。

【符号の説明】

【0108】

１ 補機駆動用装置
３ プーリ構造体
４ 補機駆動用ベルト
５ オルタネータ
６ 外輪
７ 内輪
２６・２７ 電磁ピックアップ
３６・３７ ＦＶコンバータ
４１ データロガー
４２ パソコン

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】