JP2006242381A - 計装付ベルトテンショナローラデバイスおよび関連するモニタリング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】単純で、正確で、信頼性が高く、かつ経済的な方法で、既定の磨耗限界以内であることを推定する目的で、ベルトの張力を検出することができるベルトテンショナローラデバイスの提供。
【解決手段】ベルトテンショナローラデバイスは、エンジンブロックに該デバイスを保持する固定サポート、該固定サポートに対して移動可能な可動部品、該可動部品によって保持されベルトと接触する回転ローラ、および該固定サポートと該可動部品との間に永久力を及ぼす部品を有するベルトテンショナローラデバイスを備える。該回転ローラはターゲット要素を含み、該固定サポートは、該回転ローラの該ターゲット要素に面するように、該ターゲット要素とギャップを設けて取り付けられる少なくとも１つのセンサ要素を含む。該センサ要素と、該ターゲット要素と、が協働して、該固定サポートに対する該回転ローラの変位を関数として、ベルトの磨耗を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動ベルトテンショナローラデバイスの分野に関する。より具体的には、適切なベルト張力を保障するために使用されるデバイス、例えば、内燃エンジンのタイミングベルト用のデバイスに関する。

ベルトテンショナローラデバイスは、通常エンジンブロックに固定されるサポート、および該サポートに対して角度を持って移動する可動部品を含む。該可動部品は、エキセントリック、およびベルトと接触するようにローラが取り付けられたローラベアリングを備える。バネが該サポートと該可動部品との間に永久力（ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｆｏｒｃｅ）を及ぼし、該ローラを適切なベルト張力でベルトに接触させる。該可動部品は、ベルト張力が調節できるような状態で該サポートに取り付けられている。これらの詳細については、特許文献１および２に記載されている。

テンショナローラデバイスは、このようにして、磨耗や温度変化によってベルトに寸法変化生じた場合であっても、ベルトの張力を許容範囲内に保持する。

ベルトの故障、特に、自動車の内燃エンジンのタイミングベルトの故障は、エンジンに深刻なダメージを及ぼす可能性があり、よってエンジンの信頼性に悪影響を及ぼす。

この目的のため、特許文献３には、エンジンブロックに取り付けられる固定サポート、前記固定サポートに対して角度をもって移動するエキセントリック、および該固定サポートに配置される減衰要素を備えたベルトテンショナローラデバイスが開示されている。減衰要素の内部に取り付けられたベルト磨耗検出デバイスは、該減衰機構の可動要素に固定された少なくとも１つの磁石、および該可動要素のリニアな位置を検出するセンサを備える。該リニアな位置は、該固定サポートに対する該エキセントリックの角度上の位置に関連する。

該デバイスは、該可動要素とベルトとの間のドライブラインに関連する比較的多数の中間部品を含むという欠点を有する。これは、実施した測定にある程度の不正確を生じさせる可能性がある。

また、本出願人らは、仏国特許願第０１１４６６９号として出願されたベルトテンショナローラデバイスを開発している。該テンショナローラデバイスは、固定サポート、該固定サポートに対して角度を持って移動するワーキングエキセントリック、該エキセントリックに取り付けられており多極（ｍｕｌｔｉ ｐｏｌａｒ）エンコードリングを含むエンコード要素、該固定サポートに取り付けられており該エンコード要素と協働して該ワーキングエキセントリックの角度の変位を測定するセンサ要素、および該センサ要素から発信された信号を処理しベルトの磨耗に関する情報を測定する信号処理モジュールを備える。

そのようなデバイスは、該固定サポートに対する該エキセントリックの角度の変動や変位を検出するのに特に正確で効果的であるが、単純にベルト磨耗の閾値を測定するには、高価すぎ、かつテンショナローラデバイスの大量生産にとって適していないと考えられる検出要素を含む。

さらに、このデバイスは、変位が直線であって、エキセントリックを用いないテンショナローラデバイスに適合しない。

仏国特許発明明細書２７４４５０６号 仏国特許発明明細書２６８８５６７号 米国特許第６６６６７８４号明細書

したがって、本発明の目的は、これらの欠点を解決するため、特に単純で、正確で、信頼性が高く、かつ経済的な方法で、そこから既定の磨耗限界に達していることを推定する目的で、ベルトの張力を検出することができるベルトテンショナローラデバイスを提供することである。

上記の目的のため、本発明のベルトテンショナローラデバイスは、エンジンブロックに該デバイスを保持する固定サポート、該固定サポートに対して移動可能な可動部品、該可動部品によって保持されベルトと接触する回転ローラおよび該固定サポートと該可動部品との間に永久力を及ぼす部品を備える。

本発明の第１の特徴によれば、該回転ローラはターゲット要素を含み、該固定サポートは該回転ローラの該ターゲット要素に面するように、該ターゲット要素とギャップを設けて取り付けられる少なくとも１つのセンサ要素を含み、該センサ要素と、該ターゲット要素と、が磁気的に協働して、該固定サポートに対する該回転ローラの変位を関数として、ベルトの磨耗を検知する。

好ましくは、該固定サポートは該センサ要素の近くに磁場を生じさせる少なくとも１つの磁性要素を含み、該磁性要素が該回転ローラの該ターゲット要素と協働して、該固定サポートに対する該ローラの変位を関数として、該磁場の値を修正する。

好ましくは、該固定サポートに対する該ローラの変位を関数として、該センサ要素と該ターゲット要素とのギャップを変化させることができる。ここで、ギャップは半径方向であってもよく、軸方向であってもよい。

第１の実施形態において、該固定サポートは該ローラの該ターゲット要素の一方の側において、半径方向に配置される２つのセンサ要素を含み、該センサ要素は該センサ要素から供給される信号の示差測定を行うことができるように電気的に接続されていることを特徴とする。

好ましくは、該センサ要素が前記固定サポートに対する前記可動部品の半径方向の直線変位を関数として、ベルトの磨耗を検出する。

好ましくは、該可動部品は該ローラを保持し、該固定サポートに対して角度を持って移動するワーキングエキセントリックを含み、該センサ要素は前記固定サポートに対する該ワーキングエキセントリックの変位を関数としてベルトの磨耗を検出する。

該固定サポートが、該センサ要素が取り付けられるプレートを含んでもよい。

好ましくは、該ターゲット要素が強磁性物質を含む。

好ましくは、該回転ローラの端部が該ターゲット要素を形成する。

前記ターゲット要素が、前記可動部品に取り付けられていてもよく、または前記可動部品に組み込まれていてもよい。

１つの実施形態において、該ターゲット要素は磁化されたフェライトパウダーが充填された合成材料よりなる。

好ましくは、該デバイスは、該固定サポートに取り付けられており、前記磁性要素が埋め込まれており、前記センサ要素が少なくとも部分的に収容されているセンサユニットを含む。

該センサ要素が、リニアの、もしくはデジタルの感磁性のセルを含んでもよい。

また、本発明は、固定サポートと、ベルトと接触し該固定サポートに対して移動可能な可動部品と、の間に永久力を及ぼす工程を含んだベルトの磨耗をモニタリングする方法であって、該固定サポートに対する回転ローラの変位の関数として、ベルトの磨耗が直接検出されることを特徴とするベルトの磨耗をモニタリングする方法に関する。該変位は互いに面するようにギャップを設けて取り付けられたセンサおよびターゲット要素の協働により検出され、該変位は、直線的（ｌｉｎｅａｒ）なものであり、該固定サポートに対する該ローラの位置の関数である。

本発明の第１の特徴を有するデバイスは、ベルトと接触し、該ベルトの張力を保持する、テンショナローラデバイスの回転部品の変位からベルトの磨耗を直接検出することができる。

別の言い方をすると、回転ローラ上にターゲット要素を直接配置することにより、特に正確で信頼性の高い測定が可能である。ベルトの磨耗は、該ベルトによって引き起こされる、固定サポートに対する回転ローラの変位に直接関連するからである。

さらに、固定サポートにセンサ要素を配置することは、デバイスの取り付けが容易であるだけではなく、センサ要素が故障した際に、可動部品の区域の作業が必要でないため、介入がより簡単になる。

本発明において、センサ要素と磁性要素との組み合わせは、ベルトの磨耗を検出するために、該センサ要素の近くに磁場を生じさせることができる。このため、特に正確な測定を経済的に実施することができる。

本発明の第１の実施形態のデバイスは、温度変化、該ターゲット要素の特性の変化および該センサ要素に供給される電圧の変化によって生じる寸法の変化による影響を回避しつつ、ベルトの磨耗について信頼性の高い測定を行うことができる。

回転ローラの端部がターゲット要素を形成することにより、軸方向に特にコンパクトな計装付テンショナローラデバイスとすることができる。さらに、回転ローラの一部がターゲット要素を形成するので、追加の要素が必要ではなく、ベルトの張力を測定するために追加のコストが生じることがない。

磁性要素をセンサユニットに埋め込んで配置することにより、外部から異物、例えば、金属製の異物、が、磁性要素の表面の近くに侵入して、磁性要素で発生する磁場が変化する可能性を排除することができる。したがって、ベルトの張力の検出が特に正確である。

リニアの、もしくはデジタルの感磁性のセルの使用は、特に単純で経済的なデザインのデバイスを得ることを可能にする。
さらに、感磁性のセルの使用は、いわゆるインクレメンタル（ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ）センサに比べて、非常に信頼性の高い測定を可能にする。この理由は、インクレメンタルセンサの場合、関連する電子メモリが電力喪失した場合、固定要素間の実際の位置（ｔｒｕｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）を検出できないからである。

本発明は、限定的ではない実施例と添付された図面に示された実施形態に関する詳細な説明を読むことでよりよく理解される。

図１に示されるように、その全体が符号１で示されるテンショナローラデバイスは、調節用のエキセントリック（ａｄｊｕｓｔｉｎｇ ｅｃｃｅｎｔｒｉｃ）２を備えた固定部品、および該固定部品にピボット取り付けされ、ワーキングエキセントリック（ｗｏｒｋｉｎｇ ｅｃｃｅｎｔｒｉｃ）３を備えた可動部品を含む。プレインベアリング（ｐｌａｉｎ ｂｅａｒｉｎｇ）４を形成する真ちゅう製のベアリングが、ワーキングエキセントリック３にクランプでしっかりと取り付けられている。ばね６を含むアクチュエータが、ワーキングエキセントリック３と、固定サポート５と、の間に位置している。固定サポート５は、調節用のエキセントリック２と、ローラベアリング（ｒｏｌｌｉｎｇ ｂｅａｒｉｎｇ）７を介してワーキングエキセントリック３に回転自在に取り付けられたローラ若しくは滑車８を含み、ローラ８はベルト９に支えられている。

全体形状が円柱状をした調節用のエキセントリック２は、軸１０ａがエキセントリック２の軸に対して外側方向にオフセットしたボア１０を含む。ボア１０は、調節用のエキセントリック２をエンジンブロック１２に固定するため、破線で示すねじ１１のような留め具を通過させる。調節用のエキセントリック２は、ねじ１１が緩んだ際、エンジンブロック１２に対して角度をなすように回転し、ねじ１１を締め付けて、調節用のエキセントリック２をエンジンブロック１２に固定することができる。調節用のエキセントリック２は、少なくとも軸方向の一端に、半径方向外側に広がるラジアルフランジ（ｒａｄｉａｌ ｆｌａｎｇｅ）１３を含む。フランジ１３はラジアルベアリング面（ｒａｄｉａｌ ｂｅａｒｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ）１４をいくらか半径方向に延ばしており、調節用のエキセントリックは、ラジアルベアリング面１４を介してエンジンブロック１２を受ける。これにより、調節用のエキセントリック２がエンジンブロック１２を受ける面積が増加している。

軸４ａを有するプレインベアリング４は、軸方向の部位（ａｘｉａｌ ｐｏｒｔｉｏｎ）１５を含んだ環状ブシュ（ａｎｎｕｌａｒ ｂｕｓｈｉｎｇ）の形状であり、ワーキングエキセントリック３のボア３ａ内にきつく押込ばめされており、調節用のエキセントリック２の円筒外面２ａを滑動可能である。軸方向の部位１５は、軸方向の一端、フランジ１３とは反対側の端、で、半径方向の部位（ｒａｄｉａｌ ｐｏｒｔｉｏｎ）１６まで外側に延びている。半径方向の部位１６は、ワーキングエキセントリック３の半径方向の横断面（ｒａｄｉａｌ ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｓｕｒｆａｃｅ）に支えられている。

また、固定サポート５は、筒形状をした軸方向のガイド部１７ａを備えたベースプレート１７を含む。軸方向のガイド部１７ａは、軸方向の長さが短く、調節用のエキセントリック２の外面２ａと接するボアを定義する。軸方向の部位１７ａは軸方向の一端、フランジ１３と同じ側の端、から、半径方向の部位１７ｂまで外側に延びている。半径方向の部位１７ｂは、フランジ１３を支えており、軸方向の部位１７ａとは反対側の端に位置するより大きな径の領域から軸方向の部位１７ｃまで軸方向に延びている。軸方向の部位１７ｃはその自由端から半径方向外側に延びており、半径方向の部位１７ｄを形成する。半径方向の部位１７ｄは軸方向においてフランジ１３と実質的に同じ位置に位置している。半径方向の部位１７ｄは半径方向外側に延びており、その一端は、半径方向において、調節用のエキセントリック２とローラ８との間に位置しており、他端はローラ８に対して半径方向外側にオフセットしている。ベースプレート１７はエンジンブロック１２に対して固定される。例えば、エンジンブロック１２に固定されており、ベースプレート１７の厚い部分に形成されたスペースから突出するピンを用いて固定される。好ましくは、ベースプレート１７は、薄いシート鋼ブランクから切断し、プレスし、フォールディング（ｆｏｌｄｉｎｇ）することによって作成される。

また、サポート５は、ベースプレート１７の形状といくらか一致する中間プレート１８を含む。中間プレート１８は、調節用のエキセントリック２と同じ側でベースプレート１７に対して軸方向にはめ込まれ、ベースプレート１７と中心合わせされている。中間プレート１８は好ましくはシート鋼製であり、筒形状をした軸方向の部位１８ａを含む。軸方向の部位１８ａはベースプレート１７の軸方向の部位１７ａの外面と接触するボアを定義する。軸方向の部位１８ａは軸方向の一端から半径方向の部位１８ｂまで外側に延びている。半径方向の部位１８ｂは、軸方向の部位１８ａとは反対側に位置するより大きな径の領域から軸方向の部位１８ｃの形状で延びている。軸方向の部位１８ｃはその自由端から半径方向の部位１８ｄまで延びている。半径方向の部位１８ｄはベースプレート１７の半径方向の部位１７ｄと接触する。中間プレート１８の軸方向の部位１８ａ，１８ｂおよび半径方向の部位１８ｃ及び１８ｄは１つの部品として作成されている。

ワーキングエキセントリック３は、ベースプレート１７から軸方向に離れた位置にある半径方向の横断面３ｂ、半径方向の横断面３ｂからその長手方向に最大限延びる、円筒外面３ｃ、円筒外面３ｃの端から外側に延びる半径方向の部位３ｄ、半径方向の横断面３ｂから軸方向に離れる方向に、半径方向の部位３ｄの自由端から軸方向に延びる軸方向の部位３ｅを含む。ワーキングエキセントリック３は、軸方向の部位３ｅの領域で、軸方向の延長部分３ｆまで局所的に延びている。軸方向の延長部分３ｆはベースプレート１７に向けて軸方向に延びている。ここで、軸方向の延長部分３ｆは、軸方向の部位３ｅよりも、軸方向および半径方向の寸法が際立って大きい。軸方向の延長部分３ｆは、例えば３０〜４０度の角度で延びていてもよい。

エキセントリック３の半径方向の面３ｂ、半径方向の部位３ｄ、軸方向の部位３ｅおよび軸方向の延長部分３ｆは１つの部品として形成されている。

半径方向の部位３ｄ、軸方向の部位３ｅおよび中間プレート１８の半径方向の部位１８ｄは、その中にばね６が位置するハウジングを定義する。ばね６の一端は、ベースプレート１７に引っ掛けられており、他端はワーキングエキセントリック３に固定されている。このようにして、ワーキングエキセントリック３は調節用のエキセントリック２に対して軸４ａを中心に回転することができ、この際、ばね６による戻しトルクがワーキングエキセントリック３に及ぶ。

リング１９の形状をした軸方向のストップは、フランジ１３とは反対側の一端で、調節用のエキセントリック２の円筒外面２ａに、例えばクリンプすること（ｃｒｉｍｐｉｎｇ）によって取り付けられる内面１９ａを含み、半径方向の２つの面１９ｂ，１９ｃ、および円筒外面１９ｄにより境界付けられる。半径方向の面１９ｂは、調節用のエキセントリック２に対する軸方向のストップ面（ｓｔｏｐ ｓｕｒｆａｃｅ）を形成する。半径方向の面１９ｂは、軸受け４の軸方向の部位１６を介して調節用のエキセントリック２を支える。面１９ａおよび２ａは補足し合う形状（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔｉｎｇ ｓｈａｐｅ）であり、リング１９と調節用のエキセントリック２とを角度を持たせて接続することができる。リング１９は、そのようにして、ねじ１１を締める前に調節用のエキセントリック２の角度を調節することができる。

軸７ａを有する深溝のロールベアリング７は、安価で製造することができ、インナーリング２０およびアウターリング２２を含み、これらの間には回転する要素２２がケージ２３とともに収容されている。ここで、回転する要素２２は球状に作成されている。ケージ２３は、回転する要素２２および２つのシール２４，２５の周囲のスペースを保持している。

インナーリング２０はソリッドタイプのものである。ソリッドタイプのリングとは、チューブ、バーストック、鍛造されたおよび／またはロールされたブランクから切粉の除去を伴う機械加工（旋削、研削）によって得られるものを意味する。インナーリング２０は円筒形状をしたボア２０ａを含む。ボア２０ａは調節用のエキセントリック３の外面３ｃと接しており、２つの互いに対向する半径方向の側面２０ｂ，２０ｃ、および円筒外面２０ｄにより境界付けられる。半径方向の面２０ｃは半径方向の部位３ｄと接する。円筒外面２０ｄには円形の溝２０ｅが形成されている。溝２０ｅはその断面が凹形状であり、回転する要素２２のレース（ｒａｃｅｗａｙ）を形成する。溝２０ｅは外側に向いている。

アウターリング２１もまた、ソリッドタイプであり、円筒外面２１ａを含む。円筒外面２１ａは、横断面２１ｂ，２１ｃと、円筒形状をしたボア２１ｄと、により境界付けられる。ボア２１ｄには円形の溝２１ｅが形成されている。溝２１ｅはその断面が凹形状であり、回転する要素２２のレースを形成する。溝２１ｅは内側に向いている。ここで、ボア２１ｄは２つの環状溝（参照符号なし）を含み、それらは回転する要素２２の中心を通過する平面に対して対称である。環状溝の内側にはシール２４，２５が設置されている。シール２４，２５は、インナーリング２０の円筒外面２０ｄの一部の近くに位置しており、狭い通路を形成する。シール２４，２５は、インナーリング２０およびアウターリング２１の間で半径方向に配置されている。シール２４は、回転する要素２２と、リング２０，２１の半径方向の面２０ｂ，２１ｂと、の間で軸方向に配置される。シール２５は、回転する要素２２と、リング２０，２１の半径方向の面２０ｃ，２１ｃと、の間で軸方向に配置される。

ローラ８は、ローラベアリング７のアウターリング２１の円筒外面２１ａに押込ばめされる段付きボア（ｓｔｅｐｐｅｄ ｂｏｒｅ）８ａを含む。ロールベアリング７は、そのようにして、ローラ８がワーキングエキセントリック３に対して自由に回転できる一方で、半径方向の力には反応する。

また、デバイス１は、軸方向において、ローラ８と同じ側で、固定サポート５のベースプレート１７と同じ位置に、固定用のスタッド２７ａ，２７ｂによって固定されたサポート２７を備えたセンサユニット２６を含む。固定用のスタッド２７ａ，２７ｂは、ワーキングエキセントリック３の近くで、ローラ８およびワーキングエキセントリック３の間で、半径方向に配置されている。固定用のスタッド２７ｂは、ローラ８に対して半径方向外側にオフセットしている。スタッド２７ａ，２７ｂは、サポート２７の半径方向の一端の近くに位置している。また、サポート２７は、ローラ８に対して半径方向に小さなギャップを設けて取り付けるため、ベルト９に向けて軸方向に延びる軸方向の延長部分２７ｃを含む。固定用のスタッド２７ａ，２７ｂおよび延長部分２７ｃは、サポート２７とともに１つの部品として、例えば合成材料で作成してもよい。

また、センサユニット２６は、センサ要素２８および磁性要素２９を含む。これらはサポート２７の延長部分２７ｃに埋め込まれている（ｅｍｂｅｄｄｅｄ）か、または半分埋め込まれている（ｓｅｍｉ−ｅｍｂｅｄｄｅｄ）。センサ要素２８は、例えば、感磁性のセル（ｍａｇｎｅｔｏｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｃｅｌｌ）であり、その外側がローラ８の軸方向の一端と面するように配置するため、サポート２７の延長部分２７ｃの小径の円筒面と同一平面に位置している。センサ要素２８を、そのようにして、半径方向においてローラ８との間に小さなギャップを設けて取り付けることにより、デバイス１の小型化が促進される。

磁性要素２９は、例えば、反対方向の２つの磁極Ｎ，Ｓを備えた永久磁石を、一方の磁極がセンサ要素２８に面し、他方の磁極が外側方向に面するように、サポート２７内部に取り付けられる。磁性要素２９は、軸方向においてセンサ要素２８と一直線をなすように配置し、半径方向において、センサ要素２８との間に小さなギャップを設けつつ、センサユニット２８に対して外側にオフセットして配置する。このように配置することで、デバイス１の小型化がさらに改善される。磁性要素２９は磁場を生じることができ、この磁場はセンサユニット２６によって検出される。この磁場はセンサユニット２６に対するローラ８の位置に応じて修正することができる。

また、センサユニット２６は、サポート２７内部に埋め込まれており、固定用のスタッド２７ａ，２７ｂの近くに位置するプリント回路基板３０を備える。基板３０は、センサ要素２８から発信された信号を処理するように構成することができる。基板３０は、センサ要素２８から発信され、処理された信号に関連する情報をデバイス１に属するアラームモジュール（図示していない）に与えることができるように、有線接続３１されている（図示していない）。アラームモジュールは、例えば、ベルトの磨耗が閾値に達しており、ベルトを交換する必要があることを運転者に警告するため、自動車のダッシュボードの取り付けられる光指示器および／または音声指示器の形状に作成してもよい。

ベルトテンショナローラデバイス１を取り付ける際、第１のステップはベルト９の張力を設定することである。これを行うため、調節用のエキセントリック２をエンジンブロック１２および固定サポート５に対して回転できるように、ねじ１１はきっちり締め付けずに取り付けられている。リング１９と協働するスパナを用いて、調節用のエキセントリック２をリング１９に対して回転させる。そのようにして、ローラ８がベルト９に接するようになる。調節用のエキセントリック２を回転させ続けると、ベルト９とローラ８との相互作用により、ワーキングエキセントリック３がサポート５に対して回転し、ばね６の張力が増加する。これにより、サポート５とワーキングエキセントリック３との間に抵抗トルク（ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ ｔｏｒｑｕｅ）が及ぶ。抵抗トルクは、ローラ８を常にベルト９と反対方向に押し続ける。デバイス１は、ベルト９に十分な張力がかかるように、ローラ８がベルト９に力を及ぼすように設計されている。サポート５は、その後、ねじ１１を用いてエンジンブロック１２に固定される。

デバイス１を取り付ける際、ローラ８の軸方向の端部８ｂを、センサ要素２８にいくぶん面し、かつ該ローラ８と該センサ要素２８とのギャップが小さくなるようにする。センサ要素２８は、そのようにして、磁性要素２９がローラ８と協働することによって発生する第１の磁場を検出する。ローラ８は、好ましくは強磁性材料製であり、ローラ８の軸方向の端部８ｂは、磁性要素２９の磁力線にさらされる。

ベルト９が磨耗すると、ワーキングエキセントリック３は、戻しばね６の作用によって調節用のエキセントリック２に対して角度を持つように移動し、それによって回転する。ローラ８は、ローラベアリング７を介してワーキングエキセントリック３に取り付けられており、ローラ８とセンサ要素２８とのギャップを修正するように変位する。図２に示すように、センサ要素２８とローラ８の軸方向の端との半径方向のギャップは、そのようにして増加する。そのようなギャップの変化は、磁性要素２９とローラ８の軸方向の端部８ｂとの間に最初に成立している磁力線を修正する。この磁力線の修正は、センサ要素２８を介して検出される。別の言い方をすると、センサ要素２８は第１の磁場とは異なる第２の磁場を検出する。

ローラ８の端部８ｂは、そのようにして磁性要素２９と磁気的に協働するターゲット要素を形成し、ベルトの危機的な磨耗（ｃｒｉｔｉｃａｌ ｗｅａｒ）を検出することができる。ここで必要となるのは、危機的な磨耗の閾値に対応するギャップを予め定めることである。センサ要素２８によって検出される磁場の修正は、ベルト９の磨耗について予め規定した状況に対応する信号としてデバイスの基板３０に利用され、該信号は運転者に警告するため、デバイスのアラームモジュールに送られる。

図３に示される別の実施形態は、サポート２７が第２の軸方向の延長部分２７ｄを含む点が異なる。延長部分２７ｄは、ローラ８の軸方向の端部８ｂを考慮した場合、第１の軸方向の延長部分２７ｃとは反対側で、半径方向に配置され、ローラベアリング７に向けて軸方向に延びる。

同様に、第２のセンサ要素３２および第２の磁性要素３３が、サポート２７の軸方向の延長部分２７ｄに埋め込まれているか、または半分埋め込まれている。センサ要素３２は、例えば、感磁性のセルであり、その内側がローラ８の軸方向の一端と面するように取り付けるため、延長部分２７ｄの大径の円筒面と同一平面に位置している。磁性要素３３は磁性要素２９について上記したものと同種のものであり、磁性要素３３の一方の磁極がセンサ要素３２に面し、他方の磁極がデバイス１の内側方向に面するように配置される。

一方が端部８ｂの外側、他方が端部８ｂの内側に面するように半径方向に配置された２つのセンサ要素２８，３２の使用は、例えば、各センサ要素２８，３１から伝達される信号の示差測定（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）を実施することにより、寄生現象（ｐａｒａｓｉｔｉｃ ｐｈｅｎｏｍｅｎａ）の発生を回避し、得られた測定結果（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｍｅｓｕｒｅｍｅｎｔ）を改善することを可能にする。

図４は、センサ要素２８，３２からの信号を処理するための処理ユニット３４のブロック図である。処理ユニット３４は、温度、周縁部におけるローラの材料の磁気特性、センサ要素に供給される電圧のような、外部パラメータにおける様々な変化を修正することができる。

処理ユニット３４は、アナログ／デジタルコンバータ３５およびマイクロコントローラ３６を含む。センサ要素２８，３２からのアウトプット３７，３８は、アナログ／デジタルコンバータ３５に並列接続されている。アナログ／デジタルコンバータ３５は、センサ要素２８，３２から供給されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。そのようにして変換された信号は、１つのアウトプット３９を介してアナログ／デジタルコンバータ３５の下流に位置するマイクロコントローラ３６に送られる。

マイクロコントローラ３６は、センサ要素２８，３２から送られる電圧Ｖ₁，Ｖ₂を利用することができる。具体的には、２つの測定を組み合わせることにより、寄生現象を回避し、マイクロコントローラ３６に接続されたアウトプット４０から転送される測定結果全体を改善することができる。２つの測定の組み合わせとしては、例えば、センサ要素２８，３２から送られる電圧の差（Ｖ₁−Ｖ₂）、電圧の比（Ｖ₁／Ｖ₂）、電圧の差と電圧の和との比（（Ｖ₁−Ｖ₂）／（Ｖ₁＋Ｖ₂）が可能である。

図５に示す実施形態は、ローラベアリング７が、その円筒外面２１ａに、回転する要素２２の中心を通過する平面に対して互いに対称な２つの環状溝４１，４２を含み、ローラベアリング７のリング２１の円筒外面２１ａに、段付きボア４３ａを含むローラ４３がオーバーモールド（ｏｖｅｒｍｏｕｌｄ）されている点で異なる。ここで、ボアは、回転する要素２２の中心を通過する平面に対して互いに対称であり、半径方向の側面２１ｂ，２１ｃに対する保持面（ｂｅａｒｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ）を形成する２つのフラストコニカル部（ｆｒｕｓｔｏｃｏｎｉｃａｌ ｐｏｒｔｉｏｎ）を含む（参照符号は付していない）。

ここで、ローラ４３は、モールドされた合成材料、例えば、ガラス繊維が充填されたナイロン６，６、製である。ターゲット要素４４は、ローラ４３に埋め込んで取り付けられている。ターゲット要素４４は、例えば、強磁性体のインサート（ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｉｎｓｅｒｔ）であり、サポートブロック２７と同じ側で、アウターリング２１の半径方向の面２１ｃを支えるフラストコニカル部と、ローラ８の軸方向の端と、の間を、いくらか軸方向に延びている。インサート４４の軸方向の端は、ローラ４３の半径方向の側面と同一平面に位置している。センサ要素２８，３２は、そのようにしてターゲット要素を形成するインサート４４の各側に半径方向に配置されている。インサート４４は、そのようにして、磁性要素２９と磁気的に協働して、センサ要素２８，３２を介してベルト９の張力を検出する。

もちろん、ローラ４３の軸方向の一端からインサート４４が突き出すように、ローラ４３に半分埋め込んだ状態でインサート４４を取り付けることもできる。また、インサート４４は、サポートブロック２７と同じ側で、ローラ４３の軸方向の面に取り付けられる強磁性のリングの形状に作成してもよい。

図６に示す別の実施形態は、ローラ４３がモールドされた合成材料製であり、センサ要素２８，３２と面するローラ４３の軸方向の端部４３ｂの一部にフェライトパウダーが充填され、磁化されている。センサユニット２６のセンサ要素２８，３２は、そのようにして、軸方向の端部４３ｂの磁化された部分の各側で、半径方向に配置されている。

この実施形態では、センサユニット２６が、センサ２８，３２に関連する磁石を有していない。ローラ４３が磁場を発生して、その強度をセンサ要素２８，３２が検出する。磁場の強度は、ローラ４３とセンサ２８，３２との間のギャップの修正によって証拠付けられる（ｍａｎｉｆｅｓｔｅｄ）固定サポート５に対するローラ４３の位置に応じて変化する。

図７に示す実施形態は、ローラベアリング７が軸４６を有するサポートハブ４５に固定されており、固定サポート５がエンジンブロック１２と部分的に接するサポートプレート４７を含む点で異なる。ハブ４５はその長手方向の主要部分にわたって延びており、ローラベアリング７のインナーリング２０のボア２０ａと接する円筒外面４５ａを含む。円筒外面４５ａはエンジンブロック１２と同じ側で、ショルダ４５ｂまで半径方向に延びている。ショルダ４５ｂは、ローラベアリング７のインナーリング２０の半径方向の面２０ｃに対する保持面を形成する。ハブ４５は、軸方向において、ショルダ４５ｂと同じ側に半径方向の側面４５ｃを含み、側面４５ｃからガイドピン４８，４９がエンジンブロック１２に向けて軸方向に延びている。この例において、実質的に円筒形状をしたピン４８，４９は、ハブ４５の軸４６の近くに位置している。

サポートプレート４７は、ハブ４５の半径方向の側面４５ｃと接する半径方向の部位４７ａを含み、半径方向の部位４７にはスロット形状をした開口部５０が形成されている。このスロットは、２つの並行する垂直エッジ（ｓｔｒａｉｇｈｔ ｅｄｇｅ）と半径方向で結合している。ガイドピン４８，４９は、開口部５０に対して軸方向に突出して配置されている。

半径方向の部位４７ａは、エンジンブロック１２と同じ側で、軸方向の突出部４７ｂ，４７ｃまで延びている。軸方向の突出部４７ｂ，４７ｃは反対方向に向いており、小さな円周サイズを有する。軸方向の突出部４７ｂ，４７ｃは、第１および第２の半径方向の部位４７ｄ，４７ｅまで外側に延びている。両者は、軸方向において、互いにオフセットしており、半径方向の部位４７ｅは、エンジンブロック１２と接するソール（ｓｏｌｅ）を形成する。センサユニット２６は、半径方向の部位４７ｄに取り付けられている。半径方向の部位４７ｄは、軸方向の部位まで延び、続いてエンジンブロック１２と接する半径方向の部位４７ｅまで延びている。

戻しばね５１のようなアクチュエータが、ハブ４５と、固定サポート５のプレート４７と、の間に取り付けられており、ばね５１はハブ４５と固定サポート５との間に戻し力（ｒｅｔｕｒｎ ｆｏｒｃｅ）を及ぼす。ばね５１はプレート４７の軸方向の突出部４７ｃに形成された円形の開口部５２を通過して延びている。ばね５１の一端は、軸方向のラグ４７ｅの一端に取り付けられた固定ピン５３に引っ掛けられており、他端はハブ４５に固定されたガイドピン４９に引っ掛けられている。ピン４９，５３はこの目的に合った形状をしている。

ベルト９が磨耗すると、可動部品を形成するハブ４５、ローラベアリング７およびローラ８が、固定サポート５に対して、ばね５１に向けて半径方向に直線移動する。可動部品の変位は、開口部５０を滑動するピン４８，４９によってガイドされる。センサ要素２８と、ローラ８の軸方向の端と、の間の半径方向のギャップは、そのようにして増加し、磁性要素２９と、ローラ８の軸方向の端部８ｂと、の間に最初に成立している磁力線を修正する。

デバイスは、そのようにして、操作時にベルトの張力に対応する信号をピックアップし、デバイスの固定サポートに対するローラの変位を直接用いた、特に正確で信頼性が高い方法によって、ベルトの磨耗の程度を測定する。

図１は、本発明のテンショナローラデバイスの第１実施形態の軸断面図である。 図２は、図１に示すデバイスの詳細図である。 図３は、本発明のテンショナローラデバイスの第２実施形態の軸断面図である。 図４は、図３に示すデバイスのセンサ要素のプロセスユニットを示した模式図である。 図５は、本発明のテンショナローラデバイスの第３実施形態の軸断面図である。 図６は、本発明のテンショナローラデバイスの第４実施形態の軸断面図である。 図７は、本発明のテンショナローラデバイスの第５実施形態の軸断面図である。

符号の説明

１：テンショナローラデバイス
２：調節用のエキセントリック
２ａ：円筒外面
３：ワーキングエキセントリック
３ａ：ボア
３ｂ：半径方向の横断面
３ｃ：円筒外面
３ｄ：半径方向の部位
３ｅ：軸方向の部位
３ｆ：軸方向の延長部分
４：プレインベアリング
４ａ：軸
５：固定サポート
６：バネ
７：ロールベアリング
８：ローラ若しくは滑車
８ａ：段付きボア
８ｂ：軸方向の端部
９：ベルト
１０：ボア
１０ａ：軸
１１：ねじ
１２：エンジンブロック
１３：ラジアルフランジ
１４：ラジアルベアリング面
１５：軸方向の部位
１６：半径方向の部位
１７：ベースプレート
１７ａ：軸方向のガイド部
１７ｂ，１７ｄ：半径方向の部位
１７ｃ：軸方向の部位
１８：中間プレート
１８ａ，１８ｂ：軸方向の部位
１８ｃ，１８ｄ：半径方向の部位
１９：リング
１９ａ：内面
１９ｂ，１９ｃ：半径方向の面
１９ｄ：円筒外面
２０：インナーリング
２０ａ：ボア
２０ｂ，２０ｃ：半径方向の側面
２０ｄ：円筒外面
２０ｅ：溝
２１：アウターリング
２１ａ：円筒外面
２１ｂ，２１ｃ：横断面
２１ｄ：ボア
２１ｅ：溝
２２：回転する要素
２３：ケージ
２４，２５：シール
２６：センサユニット
２７：サポート
２７ａ，２７ｂ：固定用のスタッド
２７ｃ，２７ｄ：軸方向の延長部分
２８：センサ要素
２９：磁性要素
３０：プリント回路基板
３１：有線接続
３２：センサ要素
３３：磁性要素
３４：処理ユニット
３５：アナログ／デジタルコンバータ
３６：マイクロコントローラ
３７，３８，３９，４０：アウトプット
４１，４２：環状溝
４３：ローラ
４３ａ：段付きボア
４３ｂ：軸方向の端部
４４：ターゲット要素（インサート）
４５：サポートハブ
４５ａ：円筒外面
４５ｂ：ショルダ
４６：軸
４７：サポートプレート
４７ａ，４７ｄ：半径方向の部位
４７ｂ，４７ｃ：軸方向の突出部
４７ｅ：半径方向の部位（軸方向のラグ）
４８，４９：ガイドピン
５０，５２：開口部
５１：ばね
５３：固定ピン

Claims (14)

1. エンジンブロックにデバイスを保持する固定サポート、前記固定サポートに対して移動可能な可動部品、前記可動部品によって保持されベルトと接触する回転ローラおよび前記固定サポートと前記可動部品との間に永久力を及ぼす部品を有するベルトテンショナローラデバイスであって、
   前記回転ローラがターゲット要素を含み、
   前記固定サポートが、前記回転ローラの前記ターゲット要素に面するように、該ターゲット要素とギャップを設けて取り付けられる少なくとも１つのセンサ要素を含み、
   前記センサ要素と、前記ターゲット要素と、が協働して、前記固定サポートに対する前記回転ローラの変位を関数として、ベルトの磨耗を検出することを特徴とするベルトテンショナローラデバイス。
2. 前記固定サポートが、さらに、前記センサ要素の近くに磁場を生じさせる少なくとも１つの磁性要素を含み、前記磁性要素が前記回転ローラの前記ターゲット要素と協働して、前記固定サポートに対する前記ローラの変位を関数として、前記磁場の値を修正することを特徴とする請求項１に記載のベルトテンショナローラデバイス。
3. 前記固定サポートに対する前記ローラの変位を関数として、前記センサ要素と前記ターゲット要素とのギャップを変化させることができる請求項１または２に記載のベルトテンショナローラデバイス。
4. 前記固定サポートが、前記ローラの前記ターゲット要素の一方の側において、半径方向に位置する２つのセンサ要素を含み、前記センサ要素が、該センサ要素から供給される信号の示差測定を行うことができるように電気的に接続されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のベルトテンショナローラデバイス。
5. 前記センサ要素が、前記固定サポートに対する前記可動部品の半径方向の直線変位を関数として、ベルトの磨耗を検出すること特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のベルトテンショナローラデバイス。
6. 前記可動部品が、前記ローラを保持し、前記固定サポートに対して角度を持って移動するワーキングエキセントリックを含み、前記センサ要素が、前記固定サポートに対する前記ワーキングエキセントリックの変位を関数として、ベルトの磨耗を検出することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のベルトテンショナローラデバイス。
7. 前記固定サポートが、前記センサ要素が取り付けられるプレートを含む請求項１ないし６のいずれかに記載のベルトテンショナローラデバイス。
8. 前記ターゲット要素が、強磁性物質を含むことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のベルトテンショナローラデバイス。
9. 前記ローラの端部が、前記ターゲット要素を形成することを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載のベルトテンショナローラデバイス。
10. 前記ターゲット要素が、前記可動部品に取り付けられている、または前記可動部品に組み込まれていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載のベルトテンショナローラデバイス。
11. 前記ターゲット要素が、磁化されたフェライトパウダーが充填された合成材料よりなる請求項１ないし１０のいずれかに記載のベルトテンショナローラデバイス。
12. 前記固定サポートに取り付けられており、前記磁性要素が埋め込まれており、前記センサ要素が少なくとも部分的に収容されているセンサユニットを含むことを特徴とする請求項２ないし１１のいずれかに記載のベルトテンショナローラデバイス。
13. 前記センサ要素が、リニアの、もしくはデジタルの感磁性セルを含むことを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載のベルトテンショナローラデバイス。
14. 固定サポートと、ベルトと接触し前記固定サポートに対して移動可能な可動部品と、の間に永久力を及ぼす工程を含んだベルトの磨耗をモニタリングする方法であって、前記固定サポートに対する回転ローラの変位の関数として、ベルトの磨耗が直接検出されることを特徴とするベルトの磨耗をモニタリングする方法。

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