JP2006144960A - センサ付きオートテンショナ - Google Patents

Abstract

【課題】補機用オートテンショナのアクチュエータ外のスペースにおいて支点部の回転度合いに基づいてベルトの初期取付誤差、異常伸び、使用中の摩耗伸び、ストローク量の限界等を検出し得るセンサを有するセンサ付きオートテンショナを得ることである。
【解決手段】この発明のセンサ付きオートテンショナＡは、エンジンブロックに揺動自在に支持されたアーム１の一方の端にテンションプーリ、もう一方の端にアクチュエータ１０がその下端部１８を介して連結されている。アクチュエータ１０は内部にプッシュロッド１２、油圧ダンパ機構１５を有し、外側に連結部のばね座１３ａとフランジ１８ａ間に挿置された張力ばね１９を有し、下端部１８の端面に永久磁石２４、これに対応してホールＩＣ２１から成る検出センサ２０ｓを備え、その測定信号を検出手段の回路へ送り、支点部の回転度合いを検出できるようにしている。
【選択図】図２

Description

この発明は、オルタネータ等の補機を駆動するベルトの張力を一定に保持するセンサ付きオートテンショナに関する。

オルタネータその他の自動車補機を駆動するベルトの張力を一定に保持するため、一般にオートテンショナと呼ばれる油圧ユニットが用いられる。このオートテンショナのアクチュエータは、シリンダ内に挿入されたロッドに張力ばねの弾性力を付与してロッドをシリンダ端から突出させ、ロッドにベルトから作用する軸方向の押込力をシリンダ内部に組込まれた油圧ダンパ機構により緩衝し、張力ばねと油圧ダンパ機構とでベルトの張力変動を吸収し、ベルト張力を一定に保つように構成されている。

このようなアクチュエータは、補機を駆動するベルトに対し、エンジンブロックに揺動自在に取付けられたアームの揺動側端部に設けたテンションプーリを当接させ、アームに連結したアクチュエータによりテンションプーリがベルトに張力を与える方向にアームを付勢し、ベルトの張力を一定に保つように構成されている。このようなオートテンショナの一例として特許文献１に開示されたものが公知である。この公報によるアクチュエータは、ベルトの高い張力を必要とする場合やばね定数を低く設定する場合等に対応するため、シリンダ内部のロッドに突出性を付与する張力ばねをシリンダの外側に設け、ロッドの外側端にロッドに連結されたばね座を設け、ばね座とシリンダの反対側端にそれぞれ連結片を設けて一方は固定部に、他方はアームに連結するように構成されている。

一方、前述した従来の一般的な構成のオートテンショナのアクチュエータを有する例として特許文献２に開示されたものが公知である。この公報のアクチュエータはシリンダ内に挿入されたプッシュロッドにシリンダ内に設けた調圧スプリングの弾性力を付与して外方向への突出性を付与し、そのプッシュロッドの軸方向への移動によってベルトの張力変化を吸収するように構成され、プッシュロッドが前進ストロークの限界位置に達したことを検出する検出手段を備えている。そして、この検出手段はシリンダに絶縁材を介して取付けられた電極と、プッシュロッドに設けられた接点部とから成り、電極に対する接点部の接触によりプッシュロッドの前進ストロークの限界位置を検出するように設けられている。

ところで、上記特許文献２によるオートテンショナのアクチュエータでは、この形式のアクチュエータにおけるプッシュロッドの前進ストロークの限界位置を検出してベルトの交換時期を知ることはできるが、アクチュエータの使用状態が正常であるか、即ち補機ベルトを正規に取付けた状態か、又使用後であれば使用状態に応じたストローク量であるかについては、特許文献１のような異なる構成のアクチュエータでは確認することができず、目視又は測定器による測定によらなければならない。補機用オートテンショナの取付位置は、一般にエンジンの奥にあり、テンショナのストローク位置や、支持部の回転度合い（位相）を確認することは非常に困難である。

補機駆動用のベルトは、初期取付時の誤差や使用中の伸びなどによりアクチュエータのロッドのストローク量が一定とはならず、ストローク量が許容範囲内であれば問題ないが、組立直後や使用初期にベルトの伸びやプーリの異常摩耗など大きな変化がある場合に、アクチュエータ内のロッド、プランジャの作動に影響を与えることなく、ストローク量の変化に基づいてアクチュエータの動作状態、特にアクチュエータの支点部の回転度合いをアクチュエータ外で検出することは検出センサを取付ける位置のスペース的な制約、センサ形式の制約などがあるため、これまでそのような提案はされたことがない。このため、アクチュエータのロッドのストローク量は測定できたが、支点部の回転度合いを検出することはできなかったため、このようにデータに基づいてベルトの初期の取付け誤差や初期の異常伸び、又使用中の摩耗伸びやストローク量の限界等を検知することはできなかった。
特開平９−１７７９１３号公報 特開２００１−１４１００７号公報

この発明は、上記の問題に留意し、補機用オートテンショナのアクチュエータ外のスペースにおいて支点部の回転度合いに基づいてベルトの初期取付誤差、異常伸び、使用中の摩耗伸び、ストローク量の限界等を検出し得るセンサを有するセンサ付きオートテンショナを提供することを課題とする。

この発明は、上記の課題を解決する手段として、回転自在に軸支される支持アームと、その一端に回転自在に支持される回転プーリと、他端に弾性ばねと油圧ダンパを有するアクチュエータによる張力調整手段から成るオートテンショナにおいて、支持アームの所定位置にホール素子による回転角検出センサを設け、アクチュエータの支持アームとの連結端寄りの所定位置に磁石部材を設け、アクチュエータのアームに対する回転度合いを回転角検出センサにより検出するようにしたことを特徴とするセンサ付きオートテンショナとしたのである。

上記の構成としたこの発明のセンサ付きオートテンショナは、オートテンショナ自体の機能については、特許文献１のものと同様であり、アクチュエータのプッシュロッドの張力ばねによる突出、ベルトからの押込力の緩衝によりベルト張力が常に一定となるように保持することができる。しかも、上記オートテンショナでは、プッシュロッドの前進（突出）、後退（押込）の動作時にアクチュエータ外でアームに対する支点部付近のスペースで支点部の回転度合い（位相角）をホール素子による検出センサからの信号に基づいて検出することができる。

検出センサはアームのアクチュエータとの連結部付近に必ず空間スペースが存在するから、そのスペース位置に取付け、検出センサのホール素子へ磁気の変化の影響を与える能動化素子として永久磁石をアクチュエータ端の端部材の所定位置に検出センサに対応させて設けられているから、アクチュエータのプッシュロッドの突出、押込動作に対応して端部材が検出センサに対し回転し、その回転度合いを検出センサの検出信号により検出することができる。ホール素子の形式がアナログタイプのときは回転度合いは連続した変化量とその限界位置、スイッチタイプのときは限界位置を検出できる。

この発明のセンサ付きオートテンショナは、アームとアクチュエータの連結部位置に回転角検出センサとその能動化素子としての磁石部材とを設けたから、オートテンショナとしての機能を阻害することなくアクチュエータの外側に設けたセンサによりアクチュエータの回転度合いを検出することができ、初期や使用中の補機ベルトの状態が正常か異常かを判断することができる。

以下、この発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は実施形態のセンサ付きオートテンショナの概略構成図を示す。図示のように、オートテンショナＡは、支点部２をエンジンブロック３にボルト４により固定し、この支点部２を中心に揺動自在に支持された略三角状のアーム１と、このアーム１の揺動側端部に回転自在に支持されたテンションプーリ５と、もう一方の端部に連結されたアクチュエータ１０とを備えている。アクチュエータ１０は、アーム１とテンションプーリ５を介してベルト８に押圧力を加えたり、ベルト８から押込力を受けるとその押込力を緩衝するように組込まれている。なお、この実施形態のオートテンショナは、基本構成、作用において特許文献１のものと同じであるから以下ではアクチュエータ１０について簡単に説明する。

アクチュエータ１０は、中空円筒のシリンダ１１の内側上部にオイルシール１４が取付けられ、このオイルシール１４にプッシュロッド１２がスライド自在に挿通されている。１３はシリンダ１１の上端を閉じ、エンジンブロックに固定するための連結片であり、その一部にばね座１３ａが形成されている。プッシュロッド１２の先端１２_H は連結片１３に鋳込まれている。又、シリンダ１１の内部にプッシュロッド１２に作用する押込力を緩衝する油圧ダンパ機構１５が組込まれている。この油圧ダンパ機構１５は、シリンダ１１の内側下部に組込んだスリーブ１６内にプッシュロッド１２の下端部に接続したプランジャ１７を摺動自在に挿入し、このプランジャとその下部に設けられる以下の部材により形成されている。

即ち、プランジャ１７の下方に形成された圧力室１７ｃとプランジャ１７の上方に設けられたリザーバ室１７ｄとをプランジャ１７に設けた通路１７ｅにより連通させ、この通路を開閉するチェックバルブとしてボール１７ａを設けリテーナでその移動量を制限し、スプリング１７ｂでプランジャ１７を保持している。シリンダ内には作動油を充填し、リザーバ室１７ｄの作動油上に空気溜りを設け、プッシュロッド１２に押込力が作用すると、その押込力を圧力室１７ｃ内の作動油によって緩衝している。プッシュロッド１２がさらに押込まれると、圧力室１７ｃの作動油がスリーブ１６とプランジャ１７の摺動部の隙間からリークするようになっている。１２ａはプッシュロッド１２の室内部材である。

シリンダ１１の外側には張力ばね１９が挿入され、その張力ばねの一端はシリンダ１１の下端部１８のフランジ１８ａで支持され、他端はばね座１３ａに当接し、張力ばね１９は両部材間に圧縮状態に挿置されている。シリンダ１１の上方の連結片１３はボルト７によりエンジンブロック３に取付けられ、シリンダ１１の下端部１８は同じく下方の連結片としてボルト６によりアーム１のもう一方の端部に連結されている。

上記シリンダ１１の下端部１８の半円筒部には、その周面の所定位置に能動化素子としてセンサに対し磁気作用を及ぼす永久磁石２４が埋設され、これに対応して下端部１８とアーム１の相対角度変化による支点部の回転度合いを検出する検出センサ２０ｓが設けられている。検出センサ２０ｓは、ホール素子を含むホールＩＣ２１をケース２２内に有し、ケース２２は固定ボルト２２ａによりアーム１の側面の所定位置に固定されている。ホールＩＣ２１は、隣接してアーム１の突出部等と下端部１８との間にオートテンショナの形式の如何に拘わらず必ず存在する空間スペースに設けることができる。

なお、ホールＩＣにはアナログタイプのものとスイッチタイプのものが存在し、アナログタイプでは検出信号は連続的な信号の変化を検出し、スイッチタイプではストロークエンドを検出することができる。従って、支点部の回転度合いを検出する場合、アナログタイプでは回転度合い（位相）の変化を連続的に測定し、スイッチタイプでは回転状態の限界位置を検出することとなり、その測定信号を受けて外部へ送信する。

アナログタイプのホールＩＣ２１の場合は、測定信号はその変化を表す連続した信号として比較器２０_AMに信号を送り、比較器２０_AMで予め設定された基準電圧と比較し、基準電圧を超えると、限界位置でストロークエンドを表す信号として外部へ出力してもよい。スイッチタイプのホールＩＣ２１の場合は、比較器２０_AMは不要であり省略され、限界位置で測定される信号によりストロークエンドを表す信号としてそのまま外部へ送られる。

上記の構成とした実施形態のオートテンショナにおいて、ベルト８の張力が増すと、アーム１が支点部２を中心として反時計方向に揺動する。このとき、アーム１はアクチュエータ１０のシリンダ１１を押し上げるため、圧力室１７ｃの圧力が高くなり、チェックバルブのボール１７ａは通路１７ｅを閉じ、圧力室１７ｃ内の作動油によってシリンダ１１の押上げ力が受け止められる。シリンダ１１がさらに押し上げられると、圧力室１７ｃの作動油はプランジャ１７とスリーブ１６の摺動部間を通りリザーバ室１７ｄにリークしてシリンダ１１はゆっくりと上昇し、これにより押上げ力は緩衝される。そしてシリンダ１１を押上げる力と張力ばね１９のばね力とがバランスするとシリンダ１１の上昇が停止する。

ベルト８に弛みが生じると、張力ばね１９のばね力によってシリンダ１１が下方向に移動し、このとき圧力室１７ｃの圧力はリザーバ室１７ｄの圧力より低くなるため、チェックバルブのボール１７ａは通路１７ｅを開放し、リザーバ室１７ｄの作動油は通路１７ｅから圧力室１７ｃに流入する。このため、シリンダ１１は下方に急速に移動し、アーム１がベルト張り側に急速移動してベルト８の弛みを吸収する。実際のベルト駆動時にはベルト張力は微細に変動し、その変動はアクチュエータ１０によって吸収されるが、組立初期や使用中にベルト張力が正常範囲から大きく弛んだ場合、あるいは期間の経過と共に少しずつ弛む場合がある。

このようなアクチュエータ１０による通常のベルト張力の調整作用が正常範囲から大きく弛むと、アナログタイプのホールＩＣ２１により検出する形式の場合は、ベルト張力が少しずつ弛むにつれて変化する張力の状態を支点部の回転度合いの変化に基づいて検出でき、弛みの状態が限界位置となった場合も検出することができる。スイッチタイプのホールＩＣ２１により検出する形式の場合は、その限界位置でホール素子による出力変化が出力されるため、限界位置までベルトが弛んだことを検出することができる。

この発明のセンサ付きオートテンショナは、アームとアクチュエータの連続部付近に回転度合いを測定する回転角センサを備え、支点部の回転度合いを確認できるようにしたものであり、車両補機を駆動するベルト等に広く利用できる。

実施形態のセンサ付きオートテンショナの全体概略構成図 同上のアクチュエータの主断面図 検出手段の概略ブロック図

符号の説明

１ アーム
２ 支点部
５ プーリ
１０ アクチュエータ
１１ シリンダ
１２ プッシュロッド
１３ 連結片
１３ａ ばね座
１４ オイルシール
１５ 油圧ダンパ機構
１７ プランジャ
１７ａ ボール
１７ｂ スプリング
１７ｃ 圧力室
１７ｄ リザーバ室
１７ｅ 通路
１８ 下端部
１８ａ フランジ
１９ 張力ばね
２０ｓ 検出センサ

Claims (3)

1. 回転自在に軸支される支持アームと、その一端に回転自在に支持される回転プーリと、他端に弾性ばねと油圧ダンパを有するアクチュエータによる張力調整手段から成るオートテンショナにおいて、支持アームの所定位置にホール素子による回転角検出センサを設け、アクチュエータの支持アームとの連結端寄りの所定位置に磁石部材を設け、アクチュエータのアームに対する回転度合いを回転角検出センサにより検出するようにしたことを特徴とするセンサ付きオートテンショナ。
2. 前記ホール素子による回転角検出センサをアナログ形式のセンサとしたことを特徴とする請求項１に記載のセンサ付きオートテンショナ。
3. 前記ホール素子による回転角検出センサをスイッチ形式のセンサとしたことを特徴とする請求項１に記載のセンサ付きオートテンショナ。

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