JP4027619B2

JP4027619B2 - 偏心プーリ及びこれを用いたベルト張力調整装置

Info

Publication number: JP4027619B2
Application number: JP2001172594A
Authority: JP
Inventors: 孝誌小池; 佳孝永野
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2001-06-07
Filing date: 2001-06-07
Publication date: 2007-12-26
Anticipated expiration: 2021-06-07
Also published as: JP2002364721A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車のカム軸駆動用タイミングベルト等の張力調整に用いられ、ベルトに転接するプーリの移動を検出する手段を備え、特に全体の小型化を図った偏心プーリ及びこれを用いたベルト張力調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の内燃機関に組み込まれたカム軸駆動用のベルト伝達装置は、運転時の内燃機関本体の熱膨張によるプーリ芯間距離の変化や経年変化によるベルトの伸びによってタイミングベルトの張力が変化する。かかるタイミングベルトの張力を一定に保つためにばねと油圧ダンパを有する一般にオートテンショナと呼ばれるベルト張力調整装置が用いられる。このようなベルト張力調整装置が使用されるレイアウトの例を図１４に示す。
【０００３】
図示のように、タイミングベルト４はクランクシャフトのプーリ１、カム軸のプーリ２ａ、２ｂ、オイルポンプ用ドライブシャフトのプーリ３の間に掛け渡され、そのタイミングベルト４の弛み側にオートテンショナのテンションプーリ５が圧接して設けられている。図示のオートテンショナは、一例として特開平８−３３８４８８号公報に開示されたものであり、油圧ダンパをテンションプーリ５の傘内に収納して全体の小型化を図ったコンパクト型オートテンショナである。
【０００４】
オートテンショナは、軸６を中心としてテンションプーリ５を揺動自在にタイミングベルト４に圧接して設けられ、ばねと油圧ダンパによる張力調整力によりタイミングベルトの張力を一定に保つ。テンションプーリ５は、張力が過大の場合は張力を緩めるため左回りに揺動し、逆に張力低下の場合には右回りに揺動して張力を調整する。タイミングベルト４は使用期間が長くなるにつれて経年変化のために全長が伸びる。そのため、運転時間や使用期間が長くなるに従ってオートテンショナのテンションプーリ５は右回りに揺動する。
【０００５】
一般に、このようなオートテンショナが無い場合、走行距離１０万ｋｍを目安にタイミングベルト４を交換していたが、オートテンショナを設けた場合はタイミングベルト４の張力が安定し、運転時のバタツキも無く、タイミングベルト４の寿命を伸ばす効果があり、１０万ｋｍを越える保証も可能となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記オートテンショナにおけるテンションプーリの揺動角は有限であり、揺動限界点を越える運転を続けると、タイミングベルトの張力を一定に保つことができなくなり、この場合タイミングベルトは低張力となり、タイミングベルトのバタツキ等によりベルトを劣化させ、最終的にはベルトの破損を招くこととなる。
【０００７】
しかし、現状ではテンションプーリの揺動角を検出して揺動限界点を越えた運転となっているかについて検出するような何らの検出機構も設けられておらず、タイミングベルトの張力が適正に保たれているかを知ることはできない。このため、タイミングベルトを交換すべき時期を適格に判断できず、又オートテンショナに異常があっても事前に知ることができない。
【０００８】
このため、本発明者等は、先の出願でテンションプーリの揺動位置を検出する手段を備え、タイミングベルトの交換時期、あるいはオートテンショナの異常を知らせることができるベルト張力調整装置について提案した。しかし、このような検出手段を設ける場合、製作が容易であることや保守点検、取替作業の容易性などを考慮すると、図１５に示すように、検出手段の磁気センサ９３を取付部材３４に、作用片の磁石９１ａ、９１ｂを内方部材の偏心輪２３の端面にそれぞれ取付けるというように、内方部材の端面と取付部材が向い合う面間に設けるのが最も合理的である。
【０００９】
しかし、実際の部品の組立ての際には、偏心輪２３を回転自在とするために、固定ボルト２６の大径部の長さＬ₂を滑り軸受２５の長さＬ₁より極くわずかに長く製作し、固定ボルト２６はその大径部の端面２６ａで油圧ダンパ２８を含む取付部材３４をエンジンブロックＥＷの側壁へ押し付けて固定するようにしている。従って、偏心輪２３とボルト２６との間には各部品の寸法公差によって若干異なるが、約０．１〜０．８ｍｍの隙間δが存在する。このため、偏心輪２３はボルトの軸方向にこの隙間δ分だけ動き、この影響を受けてセンサユニット９７ａの磁気センサ９３と磁石９１（９１ａ、９１ｂ）の表面との隙間も変動し、磁気センサ９３による検出精度に誤差が生じる。
【００１０】
このように、偏心輪の軸方向への移動が検出手段による検出精度に影響を与える測定方向に一致する向きに検出手段を取付ける際には、上記隙間が検出手段に与える影響について考慮する必要がある。上記隙間は、内方部材を固定部材に対して回転自在に支持するために必須のものであり、これを無くすことはできないが、自由な回転を保持しながら必要最小限に抑制することは可能である。
【００１１】
検出手段は、上記隙間が大きく変動しないということを前提としてテンションプーリの揺動位置の変化を原理的には検出することができるとしているが、実際には隙間が変動するため揺動位置の検出結果について大きな誤差が生じ、信頼性が得られないため検出手段を設けることについての意義が失われる。しかし、従来は上記の検出手段を設けてテンションプーリの揺動状態を検出することさえも提案した例はなく、まして上記のような検出手段の検出精度についてまで論じた例は全くない。
【００１２】
この発明は、かかる従来の張力調整手段における問題に留意して、テンションプーリの揺動位置を検出する手段を備え、タイミングベルトの交換時期、あるいはオートテンショナの異常を知らせることができ、かつ固定部材と内方部材との間に設定される隙間を最小限に抑制して検出手段による検出の信頼性を確保した偏心プーリ及びこれを用いたベルト張力調整装置を提供することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記課題を解決する手段として、偏心位置に挿通された固定部材で回転自在に支持される内方部材によりテンションプーリを回転自在に支持し、テンションプーリの位置を検出する磁気センサと作用片とを設け、内方部材と固定部材間に設定される隙間の変化を抑制する抑制手段を設けて磁気センサと作用片の間の隙間の変化を抑制するように構成した偏心プーリとしたのである。
【００１４】
上記構成の偏心プーリはテンションプーリを内方部材を介して変位させる張力調整用ばね及び油圧ダンパを設けて張力調整自在とし、ベルト張力調整装置として使用される。このベルト張力調整装置では、通常動作時にベルト張力に変動があると常に張力調整用ばねと油圧ダンパによりベルト張力の調整が行われる。このベルト張力の調整ではベルトが負荷状態により伸縮するのに対応して張力の変動を打ち消すようにし、かつ油圧ダンパによりベルト張力の変動が減衰するように行われる。このような通常動作時に固定部材と内方部材間に作用片と磁気センサから成る位置検出機構を設けてベルトの張力変動によるテンションプーリの位置の変動が検出されている。
【００１５】
上記の検出機構によりテンションプーリの位置を検出しているうちに経年変化によりテンションプーリに掛け回されているタイミングベルトが伸びると、テンションプーリの揺動位置が少しずつ変化し揺動範囲が大きくなる。このようなテンションプーリの揺動位置は位置検出機構により検出されているから、その揺動範囲が大きくなってもその位置の変化を連続的に又は多点状に検出される。揺動範囲が大きくなり、テンションプーリが揺動し得る限界位置まで来るとタイミングベルトは取り替える必要が生じるが、限界位置に揺動範囲が増大するまでの間に注意、警告信号を、又限界位置では警報信号を発生するようにしておけば、タイミングベルトの交換時期又はオートテンショナの異常を知らせることができる。
【００１６】
このような機能を有する偏心プーリには内方部材と固定部材間の隙間の変化を抑制する抑制手段が設けられており、これにより隙間の変化がテンションプーリの位置を検出する際の検出精度に及ぼす影響を最小限とし、テンションプーリの位置が変化したことを示す検出作用に信頼性を保証する。内方部材と固定部材間の軸方向の隙間が大きく、この隙間の変動が磁気センサによるテンションプーリの位置検出の精度に影響を与える方向に磁気センサと作用片を取付ける形式の場合は、上記隙間の変動を抑制してその影響を最小限に抑制する必要があるからである。
【００１７】
上記抑制手段としては弾性部材が用いられるが、この弾性部材は隙間の変化を抑制する以外にも、内方部材や固定部材として用いられる部品の寸法精度を高めることなく隙間を最小限に抑制する機能をも併有する。隙間変化を抑制するには一般に部品の寸法精度を高くする必要があるが、この発明では弾性部材の弾性変形を利用しているから、部品寸法精度を高くすることなく抑制が可能となる。
【００１８】
また、上記作用片が磁石の場合に、この磁石を非磁性部材を介して内方部材に固定することで、磁石によって生じる磁気を磁気センサが感度良く検出することが可能となり、偏心プーリの位置の検出精度を向上できる。
【００１９】
また、上記内方部材の偏心位置に設けた孔に、偏心孔を有するスリーブを内方部材に対し回転自在に挿通する構成とすることで、偏心プーリ組付け後の揺動角度を最大に得られるように組付けることが可能となり、タイミングベルトの交換時期を延長することができるベルト張力調整装置を提供できる。
【００２０】
【実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について説明する。図１〜図４に第１実施形態の偏心プーリを備えたベルト張力調整装置の構成を示す。図示のように、テンションプーリ２１はころがり軸受２２を介して偏心輪２３のまわりに回動自在となるよう取付けられる。偏心輪２３は、これに設けた偏心孔２４に嵌合した滑り軸受２５を介して貫通する固定ボルト２６によりエンジンブロックＥＷに締結される。偏心輪２３とエンジンブロックＥＷの対向面間には、油圧ダンパ２８がテンションプーリ２１の傘内に納まる状態で配置される。このように構成された偏心プーリは、後で説明する張力調整用ばね５１を備えてベルト張力調整装置を構成している。
【００２１】
上記油圧ダンパ２８は、図２の如く、ダンパシリンダ２９に設けた液室３０内にプランジャ３１を軸方向に移動自在となるよう収納し、このダンパシリンダ２９の一方側部に連成した突部３２に、副リザーバ室３３とその横に取付部材３４が設けられている。上記プランジャ３１は、軸心に沿って内部に設けたリザーバ室３５の左端が液室３０の左端に形成される圧力室３６と通路３７を介して連通するように設けられている。このプランジャ３１に対して上記通路３７の左端にはチェック弁３８が設けられ、圧力室３６内にはプランジャ３１の復帰用コイルバネ３９が縮設されている。
【００２２】
プランジャ３１の右端にはロッド挿入孔があり、そのロッド挿入孔に左端部が挿入されたロッド６２はウエアリング６３で軸方向に移動自在となるようにルーズに案内され、右端部はオイルシール６５を貫通してダンパシリンダ２９より外側へ（右端に）突出している。副リザーバ室３３は、液室３０と直角の配置で設けられ、副リザーバ室３３の開口端はゴムキャップ４２で密着されている。上記油圧ダンパ２８には、リザーバ室３５と圧力室３６の全体及び副リザーバ室３３内の一部を満たす量の作動油（オイル）が充填され、副リザーバ室３３の上部側空間がエア室になるよう配置される。
【００２３】
図２のように、油圧ダンパ２８は、その取付部材３４を固定ボルト２６が貫通すると共に、突部３２を副リザーバ室３３が上向きの配置となるように固定され、作動油は副リザーバ室３３の上部にエア空間を残すような油量に設定されていると共に、ロッドの突出部が偏心輪２３に突設したピン４７に当接している。前記油圧ダンパ２８は、液室３０の側部に副リザーバ室３３を設けることによりロッド６２の全長を短くすることができ、これによって油圧ダンパ２８全体を小型化し、テンションプーリ２１の傘内に納めることができ、テンションプーリ２１とエンジンブロックＥＷの間の隙間Ｗ１を小さくすることができる（図１参照）。
【００２４】
一方、前述したテンションプーリ２１を支持する偏心輪２３には、突部３２を貫通させたピン４６が遊嵌する凹孔４８ａが設けられ、この凹孔４８ａ内には、図３のように偏心輪２３に固定ボルト２６を支点とするベルトＡの張り方向の回転力を付勢する張力調整用ばね５１が入っている。横孔４９内に合成樹脂で筒状に形成された摺動部材７１を設け、この摺動部材７１内に設けた張力調整用ばね５１の先端側に、摺動部材７１に対して軸方向に移動自在となるように保持されたキャップ部材７２を内嵌し、キャップ部材７２をピン４６に当接させている。
【００２５】
図３では、上記張力調整用ばね５１を二重のコイルばねとしたが、一重コイルばねを使用しても良い。キャップ部材７２は摺動部材７１に対して軸方向に移動自在となるように内挿されており、これらは偏心輪２３に設けた凹孔４８ａに埋め込んである。
【００２６】
なお、図中の５３は、偏心輪２３に設けた再セット用の六角孔を示し、六角レンチにより偏心輪２３にトルクを付与してプランジャ３１を押し込み、この状態でプーリ２１にベルトＡを掛け、六角レンチを放すとプーリ２１がベルトＡを押す方向に移動し、セット状態となる。以上の機械的構成を理解し易く示すため、図４に分解斜視図を示している。同図からテンションプーリ２１内に組み込まれる油圧ダンパ２８との関係が理解される。
【００２７】
上記ベルト張力調整装置にはプーリ２１の位置の移動（変位）を検出する位置検出機構が設けられている。図示のように、固定ボルト２６を中心としてテンションプーリ２１の移動に連動して揺動する磁石９１の動きを磁気センサ９３で検出するようにしており、プーリ２１内の内方部材である偏心輪２３と油圧ダンパ２８の取付部材３４のそれぞれの対向する端面を利用して取付けられている。これは、製作の容易性や保守点検、取替作業の容易性などを考慮したものである。
【００２８】
上記磁気センサ９３と磁石９１（９１ａ、９１ｂ）から成る位置検出機構では、テンションプーリ２１の回転移動量を磁気センサ９３によりアナログ量として測定する。その測定信号は検出回路１０により検出され、電気的処理を行った後にエンジンコントロールユニットに出力される。なお、検出回路１０を省略して、測定信号を直接エンジンコントロールユニットに出力してもよい。
【００２９】
又、磁気センサ９３、磁石９１（９１ａ、９１ｂ）の取付位置については、作用片である磁石９１の磁路が内方部材の偏心輪２３の軸方向に向う磁気に磁気センサ９３が応動するように設けている。さらに、偏心輪２３の偏心位置から所定半径位置に磁気センサ９３を設け、この所定半径に沿って移動する軌跡上に磁石９１を設けている。磁気センサとしてはホール素子を利用した形式のものが用いられ、磁気センサに対して対象物の移動変化を検出するための磁気的影響を及ぼす作用片として磁石が用いられている。
【００３０】
油圧ダンパ２８の取付部材３４には穴９８ａが開けられ、そこには、磁気センサ９３をモールドしたセンサユニット９７ａが取り付けてある。鉄系の磁性材で作られた偏心輪２３には、その端面に２つの磁石９１ａ、９１ｂが埋め込んであり、磁石の周りには非磁性材から成るリング（Ｏ−リング）９２が埋め込まれている。図７の（ａ）図にその部分拡大図を示している。磁石９１ａ、９１ｂは偏心輪２３の軸方向に着磁されており、それぞれ表面に出る極性が異なるように配置されている。
【００３１】
非磁性材を介在させることで磁路が偏心輪２３内で閉じずに磁気が漏れるようになり、磁気センサ９３まで届き易くするためである。磁石としてはフェライト系、ネオジウム系などでもよいが、温度変化による減磁が少ない磁石、例えば温度係数の小さなＳｍ−Ｃｏ系を使用するのが好ましく、温度変化に対する出力変化が少なくなる。
【００３２】
上記リング９２としては非磁性のステンレス鋼を用いてもよい。この場合、リング９２は磁石の割れを防止するため、リング９２の内径と磁石９１ａ、９１ｂの外径とに隙間を設けて偏心輪２３に接着剤で固定する。接着剤を用いずにリング９２を固定する方法として、図７の（ｂ）図に示すように、樹脂リング９２’を用いてもよい。樹脂リングの弾性変形を利用して固定するのである。樹脂の材質としては、ナイロン系やＰＢＴ樹脂などのエンジニアリングプラスチックであって、エンジンの使用環境に十分耐えられるものがよい。
【００３３】
磁石９１ａ、９１ｂとリング９２を取付けるために、偏心輪２３には樹脂リング９２’の外径よりも小さい穴を設け、樹脂リング９２’の内径は磁石９１ａ、９１ｂの外径よりも少し大きくしておく。磁石９１ａ、９１ｂを穴の中央に入れると自身の磁力で偏心輪２３に吸着される。そして、樹脂リング９２’を磁石と穴の隙間に圧入すると、樹脂リング９２’は偏心輪に固着され、かつ圧入時の樹脂の変形で磁石も固定される。
【００３４】
上記位置検出機構によりプーリ２１の位置移動を検出する際にその検出精度を確保するため、この実施形態では、図８の（ａ）〜（ｄ）のいずれかの形式の、偏心輪と固定ボルト間の隙間変化を抑制する抑制手段を設けている。（ａ）図の形式では、固定ボルト２６の大径部Ｌ₂より滑り軸受２５の幅寸法Ｌ₁を短く形成し、その隙間δに弾性部材としてＯリング２７を挿入している。固定ボルト２６のフランジ部２６ｂをＯリング２７に直接当接させてＯリング２７をわずかに弾性変形するように押圧する関係にＬ₁とＬ₂の寸法関係を定める。
【００３５】
滑り軸受２５はＰＴＦＥ系樹脂などを用いることができる。このような抑制手段により滑り軸受２５の動きを抑制すると、軸受２５の端面は取付部材３４に回転自在に当接し、Ｏリング２７の弾性変形内のわずかな変動範囲内に偏心輪２３の変動が抑制され、これにより磁石９１ａ、９１ｂと磁気センサ９３との軸方向の間隔をほぼ一定に保つことができる。（ｂ）図は（ａ）図の一部変形例である。この例では、上記大径部Ｌ₂と軸受２５の幅寸法Ｌ₁との隙間δにＯリング２７とワッシャ２７ａとを設けている。
【００３６】
ワッシャ２７ａもベアリー樹脂から形成されている。Ｏリング２７の弾性変形量の多少により偏心軸２３の端面（図の右側）がワッシャ２７ａの表面から極くわずかに離れた状態となるか、又はワッシャ２７ａの表面に軽く当接した状態となる。（ｃ）図は（ｂ）図の例の一部変形例であり、Ｏリング２７とワッシャ２７ａとを滑り軸受２５の両側に設けた例である。
【００３７】
（ｄ）図は（ａ）図と（ｂ）図の部材を併用した例であり、左側にはＯリング２７とワッシャ２７ａ、右側にはＯリング２７のみを設けた例である。上記４つの例は、いずれも固定ボルト２６の大径部寸法Ｌ₂の範囲内で弾性部材を介して偏心輪２３の軸方向への移動を所定範囲内に抑制し、位置検出機構による検出精度を確保し得る構成としたものである。
【００３８】
なお、上記偏心輪２３の軸方向への移動を抑制する所定範囲は、磁気センサによるテンションプーリの回転移動（変位）の検出をその検出精度に許容される範囲内で検出し得る変位内となるように設定する必要がある。具体的には偏心輪２３の変位量を０．１ｍｍ以下となるように設定するのが望ましい。
【００３９】
以上のように構成したコンパクト型の第１実施形態の偏心プーリを備えたベルト張力調整装置の作用は次の通りである。図２に示す状態でベルトＡの張力が増大すると、テンションプーリ２１と偏心輪２３は固定ボルト２６を支点に同図時計方向に回動し、ピン４７でロッド６２およびプランジャ３１が押し込まれる。プランジャ３１が押し込まれると、圧力室３６内の作動油は、プランジャ３１と液室３０の内周面間のリーク隙間からリザーバ室３５に移動し、プランジャ３１の作動を緩衝する。リザーバ室３５に移動した作動油は、通路４１から副リザーバ室３３内に入る。プランジャ３１は、ベルトＡの張力と張力調整用ばね５１のばね力とのバランス点で停止する。
【００４０】
一方、ベルトＡの張力が減少すると、テンションプーリ２１と偏心輪２３は図２に示す状態から反時計方向に回動し、図５に示すように張力調整用ばね５１が伸びて張力調整用ばね５１とベルトＡの張力とのバランス点でテンションプーリ２１の揺動が停止する。このとき、偏心輪２３のピン４７はプランジャ３１から離れる方向に移動するので、プランジャ３１は、復帰用コイルバネ３９の押圧によりピン４７の移動に追従してロッド６２が突出する方向に移動する。この場合、チェック弁３８が連通路３７を開放するので、リザーバ室３５内の作動油が圧力室３６内に流入し、リザーバ室３５には副リザーバ室３３内の作動油が流入し、プランジャ３１は、ピン４７の移動に速やかに追従することになる。
【００４１】
上記のようにベルト張力調整装置が作用する際に、位置検出機構は磁気センサ９３と磁石９１との作用の変化により偏心輪２３の移動（変位）を検出し、これによりプーリ２１の位置の変化を検出する。図示していないが、ベルトＡの張力が大きくなり、偏心輪２３が回転して最もプーリ２１が左へ移動した状態で偏心量は最大となり、図２、図３に示す初期状態では、一方の磁石９１ａと磁気センサ９３は最も接近しており、磁気センサ９３を貫通する磁束は最大である。この状態からベルトＡが伸びるに従い磁石９１ａと磁気センサ９３とが離れ、磁気センサを貫通する磁束が減少する。
【００４２】
図５はロッド６２が最大に突出した時点での他方の磁石９１ｂと磁気センサ９３が最も接近した状態での位置関係を示している。このように、ベルトＡが伸びるに従ってテンションプーリ２１は揺動して磁気センサ９３を貫通する磁束が減少するが、ある点（両磁石の中間付近）を越えると極性の異なる磁石９１ｂが接近するため、磁力センサ９３を貫通する磁束は逆向きになる。このため、磁気センサ９３としてアナログ出力のホールセンサを使用すれば、偏心輪２３の位置を連続して常時検出可能となる。
【００４３】
以上のようにベルト張力調整装置による偏心輪２３の移動量を磁気センサ９３により連続的又は多点状に検出し、これによりプーリ２１の位置の変化を検出することができるが、図３に示す初期状態から図５のロッド６２の最大突出時点まで偏心輪２３が移動した場合の偏心輪２３の中心位置２３_Pの移動を図示すると図６に示す通りである。中心位置２３_Pが、固定ボルト２６を中心に初期状態の中心位置２３_Pを通る水平軸線Ｘに交叉する位置２３_PLまで移動するのが最大移動量であり、限界位置を示す。
【００４４】
従って、ロッド６２の移動量と偏心輪２３の中心位置２３_Pの移動量（Ｘ軸）との関係は、固定ボルト２６や偏心輪２３、プーリ２１との幾何学形状により定められるから、予めその距離位置の関係を幾何学形状に基づくデータにより得られるようにしておけば、偏心輪２３の移動量を電気信号に変換して得ることにより偏心輪２３の位置を検出することができることとなる。
【００４５】
ところで、上記位置検出機構により偏心輪２３の位置の移動を検出する際に、取付部材３４に設けた磁気センサ９３と偏心輪２３の端面に取付けた磁石９１ａ、９１ｂとの軸方向の距離が変動しないように上記抑制手段を設けて抑制するようにしたが、このような抑制手段を設けることについての効果を調べるため、抑制手段を設けた場合と抑制手段を設けなかった場合について位置検出機構による検出結果をそれぞれ比較した。検出結果を図９に示す。図において、記号ａ、ｂ、ｃで示す検出結果は次の状態を示す。
【００４６】
ａ：取付部材３４と偏心輪２３が最も接近した場合（図８の隙間δ又はδ₁とδ₂が設計寸法）
（磁気センサ９３と磁石９１ａ、９１ｂが軸方向に最も接近）
ｂ：ａに比べて隙間δ又はδ₁＋δ₂が０．４ｍｍ大きくなったとき
ｃ：ａに比べて隙間δ又はδ₁＋δ₂が０．８ｍｍ大きくなったとき
なお、測定結果のグラフはプーリ２１の中心（図６の点２３ｐ）が油圧ダンパ２８のロッドの伸長に従って回転移動する量を示しており、磁気センサとしてアナログホールセンサを使用した場合の出力との関係を示している。
【００４７】
図から分かるように、曲線ａに対し磁石表面と磁気センサの距離が変化することにより曲線ｂ、ｃのように出力のゲイン（傾き）が変化しており、センサの値からテンションプーリの位置を算出する時に、隙間δ（δ₁＋δ₂）が軸方向に変動すると算出値に誤差要因となることを示している。従って、抑制手段を設けることによりプーリ２１の軸方向への移動量を厳しく抑制してプーリ２１の回転移動量が曲線ａとなるようにすれば、正確なプーリ中心の移動量を高い信頼性を以て得ることができる。
【００４８】
図１０は、図８の抑制手段のさらに別の形式の変形例を示す。この例では、すべり軸受２５の幅Ｌ₁と固定ボルト２６の大径部の長さＬ₂（Ｌ₂＞Ｌ₁）の間の隙間に、座金であるワッシャ２７ａと弾性部材として皿ばね２７’を挿置している。皿ばね２７’に代えて波ワッシャを使用してもよい。又、座金のワッシャ２７ａは省略してもよい。
【００４９】
なお、上記実施形態で偏心輪２３の軸方向移動を抑制する抑制手段として、色々の形式の弾性部材を用いるとしたが、この弾性部材を設ける理由として上記隙間の変動を抑制する以外に、次のような意義をも有する。
【００５０】
即ち、前述したように、偏心輪２３は固定ボルト２６によって固定されるが、偏心輪２３を揺動自在とするため偏心輪２３は軸方向に隙間を設け、ルーズに取付ける必要がある。この隙間の分だけセンサ９３と磁石９１（９１ａ、９１ｂ）との距離も変動するが、この変動はセンサの検出精度に影響を及ぼすためできるだけ小さくするのが望ましい。しかし、隙間を小さくするために部品の寸法精度を高めるとコストが増大する。そこで、この実施形態では偏心輪２３、固定ボルト２６などの各部品の寸法精度を高めることなく、弾性部材を介在させ、その弾性変形を利用することにより、上記隙間を小さく設定することを可能としたものである。
【００５１】
図１１〜１３に第２実施形態のベルト張力調整装置の構成を示す。この実施形態は張力調整用ばねを備えた油圧ダンパ２８’がテンションプーリ２１の傘外に配置された例であり、位置検出手段はテンションプーリ２１内に設けられている。なお、第１実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明は省略し、この実施形態の特徴的な構成を中心に説明する。テンションプーリ２１、ころがり軸受２２、偏心輪２３の主要構成は第１実施形態と同じであるが、テンションプーリ２１の取付手段は若干異なっている。
【００５２】
偏心輪２３には偏心位置に設けた偏心穴２４に嵌合された滑り軸受２５内にスリーブ８１が設けられ、このスリーブ８１の偏心位置に設けた貫通孔に座金８２を介して固定ボルト２６を挿通させ、取付部材３４を介してエンジンブロックＥＷにねじ込んで取付けられている。
【００５３】
上記偏心輪２３に対し偏心位置に設けたスリーブ８１を、その偏心位置を貫通する固定ボルト２６でエンジンブロックＥＷに対して取付けるようにしたのは、図１２に示すように、偏心輪２３の中心とスリーブ８１の中心、及び固定ボルト２６の中心は同一の垂直線上に来るのが正規の基準位置であるが、偏心プーリの組立取付の際に各ベルト長さが異なるためスリーブ８１の中心を移動させてベルト長さに対応する位置に来るよう調整できるようにするためである。組立手順についてはさらに後で説明する。
【００５４】
上記スリーブ８１は、図１３の（ｂ）図に示すように、偏心輪２３より突出し、取付部材３４内に挿入し得る長さに形成されている。そして、その挿入端の外周に円周溝が設けられており、取付部材３４の外周でスリーブ８１の中心に向う方向に設けた小孔に複数のピンを嵌合させてスリーブ８１は取付部材３４に固定される。又、偏心輪２３の取付側端面にはアーム２１ａがボルト２１ｂにより取付けられており、このアーム２１ａはテンションプーリ２１の外まで延びている。
【００５５】
アーム２１ａの外端にはＬ字状の受部材２１ａ’が設けられ、この受部材２１ａ’に油圧シリンダ２８’のロッド６２が当接し、これによりアーム２１ａを押してテンションプーリ２１はスリーブ８１を中心として回転移動するようになっている。油圧シリンダ２８’は、詳細は図示していないが、第１実施形態のものと異なり張力調整用ばねをシリンダ内に備えた公知の形式のものであり、副リザーバ室２３は設けられていない。
【００５６】
図１２、図１３に示すように、取付部材３４の一側方にはセンサブロック３４ａが一体に形成されており、このブロック３４ａに設けた穴９８ａ内に磁気センサ９３を樹脂でモールドしたセンサユニット９７ａが挿入固定されている。そして、磁気センサ９３に対向して偏心輪２３の端面には２つの磁石９１ａ、９１ｂが所定の間隔で埋込まれており、それぞれの磁石９１ａ、９１ｂは樹脂リング９２で固定されている。
【００５７】
２つの磁石９１ａ、９１ｂは、図１２に示す基準位置において、一方の磁石９１ａが磁気センサ９３に対向する位置にあり、テンションプーリ２１がスリーブ８１を中心として回転移動し基準位置から右へ突出するよう最大距離移動したときに、他方の磁石９１ｂが磁気センサ９３に対向する関係となる位置に配設されている。なお、図１３の（ａ）図でセンサブロック３４ａが偏心輪２３の端面と対向する面は隙間のない状態で偏心輪２３が摺動自在とされ、両者は一体に形成されているのではない。
【００５８】
図１３の（ｂ）図に示すように、偏心輪２３とスリーブ８１との間に介在させた滑り軸受２５と固定ボルト２６による締付部との間で偏心輪２３が軸方向に移動する量を抑制する手段として滑り軸受２５の両側にＯリング２７をそれぞれ設けている。固定ボルト２６はその頭部２６ｂの端面で座金８２を介してＯリング２７を押圧し、この弾性力で滑り軸受２５を押圧して他方のＯリング２７を介して取付部材３４の端面に当接している。
【００５９】
滑り軸受２５の幅Ｌ₁、２つのＯリング２７による隙間δ₁、δ₂を含めた幅をＬ₂とすると、偏心輪２３の幅はＬ₂よりも若干小さい寸法として形成され、固定ボルト２６による締付時に生じる上記隙間を以て偏心輪２３が当接面２３ａを介して回転自在であるが、軸方向への移動は最小限となるように設計されている。なお、図１２中の８３は組立が完了するまで取付部材３４と偏心輪２３とを相対的に回転しないよう仮止めするためのピン（図示せず）を挿入するための小孔である。
【００６０】
上記のテンションプーリ２１をエンジンブロックに取付ける場合、図１３の（ｂ）図に示すように、テンションプーリ２１内に軸受２２、偏心輪２３、滑り軸受２５、スリーブ８１を挿入し、スリーブ８１の先端に取付部材３４を取付け、かつ取付部材３４と偏心輪２３とをピンで相対回転しないように連結した状態で座金８２を挟んで固定ボルト２６をスリーブ８１に挿通し、エンジンブロックＥＷに取付け、固定ボルト２６をねじ込んで固定する。
【００６１】
このとき、固定ボルト２６で最終締付けをしてテンションプーリ２１を固定する前に、まだ固定ボルト２６が緩んだ状態でスリーブ８１を固定ボルト２６を中心として少し回転させてスリーブ８１の位置を調整する。スリーブ８１の回転はスリーブの外側面に圧入固着された座金８２の先端を回転させることにより行なう。ベルトの長さは同一寸法として製作されても個々のベルト長さはそれぞれ個体差があり、必ずしも設計寸法に正確に一致していない。
【００６２】
このため、図１２の基準位置のままスリーブ８１を固定するとベルト長さが基準長さより長い場合、あるいは短い場合に最適な状態で対応できない。従って、実際の取付時にはベルトの張力が適当な張り具合となるまでテンションプーリ２１の位置を、スリーブ８１に対し偏心位置にある固定ボルト２６を中心に回転を与えて移動させベルト張力を調整する。
【００６３】
上記の位置調整作業の間、偏心輪２３と取付部材３４の間にはピンが挿入嵌合されているため、相対的な回転はロックされており、このためベルトの張り具合を調整するためスリーブ８１を回転させても磁石９１ａ、９１ｂと磁気センサ９３との位置関係は変化しない。
【００６４】
上記調整が完了して固定ボルト２６によりテンションプーリ２１がエンジンブロックＥＷに固定されると、取付部材３４とスリーブ８１は固定ボルト２６でエンジンブロック側に押さえられてエンジンブロックと一体化し、取付部材３４とスリーブ８１は回転できなくなる。この状態で偏心輪２３と取付部材３４間に挿通されたピンは引き抜かれ、取付部材３４に対し偏心輪２３は相対的な回転が可能となる。
【００６５】
従って、その後ベルトが運転距離や経年変化で伸びると、油圧シリンダ２８’のロッド６２が伸びてテンションプーリ２１のアーム２１ａを押し、プーリ２１はスリーブ８１を中心として回転移動をする。このため、磁気センサ９３に対し磁石９１ａ、９１ｂの位置が相対的に変化し、磁気センサ９３の出力が変わるため、プーリ２１の位置の変化が連続的に又は多点状に検出されることとなる。
【００６６】
なお、上記構成のベルト張力調整装置の基本的な作用は、第１実施形態と同じであるから、第１実施形態の説明を援用して重複説明することは省略する。又、図８の抑制手段の構成例で図１３の（ｂ）図と異なる形式、及び図１０の構成例はこの第２実施形態でも適用される。さらに、抑制手段により偏心輪２３の軸方向への移動を抑制する所定範囲の設定についても第１実施形態と同じである。磁気センサ９３、磁石９１（９１ａ、９１ｂ）の配置関係も同様に設定されることは言うまでもない。又、抑制手段の弾性部材が部品の寸法精度を高くすることなく隙間を一定に保持できる機能を併有することも第１実施形態と同じである。
【００６７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、この発明の偏心プーリは、テンションプーリを内方部材で回転自在に支持し、テンションプーリの位置を磁気センサで検出するようにし、内方部材と固定部材間の隙間変化を抑制する抑制手段を設け、この偏心プーリを用いたベルト張力調整装置は、張力調整用ばねと油圧ダンパを設けて張力調整自在としたから、磁気センサの検出信号からテンションプーリの限界位置への移動を検出することによりタイミングベルトの交換時期を知ることができ、上記検出信号を制御回路（コンピュータ）へ送り、表示器に表示することによりタイミングベルトの交換時期、異常を表示することができる。又、固定部材と内方部材との間の隙間の変化を抑制手段により最小限に抑制するようにしたから、上記表示を高い信頼性を以て行なうことができ、かつ検出手段の保守点検、取替作業が容易などの利点が得られる。
【００６８】
さらに、作用片を磁石とした場合に、この磁石を非磁性部材を介して内方部材に固定することで、磁石によって生じる磁気を磁気センサが感度良く検出することが可能となり、偏心プーリの位置の検出精度を向上できる。
【００６９】
さらに、上記内方部材の偏心位置に設けた孔に、偏心孔を有するスリーブを内方部材に対し回転自在に挿通する構成とすることで、偏心プーリ組付け後の揺動角度を最大に得られるように組付けることが可能となり、タイミングベルトの交換時期を延長することができるベルト張力調整装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態のベルト張力調整装置の主要断面図
【図２】図１の矢視II−IIから見た側面図
【図３】図１の矢視III −III から見た側面図
【図４】同上装置の分解斜視図
【図５】作用の説明図
【図６】作用の説明図
【図７】磁気センサと磁石の配置構成の部分拡大図
【図８】すべり軸受と固定ボルト間の隙間を抑制する抑制手段の構成の基本例と変形例の部分拡大図
【図９】すべり軸受と固定ボルト間の隙間の測定結果のグラフ
【図１０】図８の抑制手段の他の変形例の部分拡大図
【図１１】第２実施形態のベルト張力調整装置の側面図
【図１２】同上の図２に相当する側面図
【図１３】図１２の矢視ａ−ａ、ｂ−ｂからの断面図
【図１４】ベルト張力調整装置が使用される概略レイアウト図
【図１５】従来例のベルト張力調整装置の主要断面図
【符号の説明】
２１テンションプーリ
２３偏心輪
２６固定ボルト
２７Ｏリング
２７ａワッシャ
２８油圧ダンパ
２９ダンパシリンダ
３０液室
３１プランジャ
３３副リザーバ室
３５リザーバ室
３６圧力室
３８チェック弁
３９復帰用コイルバネ
４６固定ピン
４７ピン
５１張力調整用ばね
６２ロッド
６３ウェアリング
ＥＷエンジンブロック

Claims

偏心位置に固定部材２６で回転自在に支持される内方部材によりテンションプーリ２１を回転自在に支持し、テンションプーリ２１の位置を検出する磁気センサ９３と作用片の磁石９１とを設け、内方部材と固定部材２６間に設定される隙間の変化を抑制する抑制手段を設け、この抑制手段を内方部材と固定部材２６との間に介在させた弾性部材とし、この弾性部材を弾性変形させて内方部材と固定部材２６間のプーリ軸方向隙間を所定の範囲に抑制するようにして磁気センサ９３と作用片の磁石９１の間の隙間の変化を抑制するように構成した偏心プーリ。
前記内方部材を取付部材３４に対向して取付け、この取付部材３４と内方部材の対向する端面に磁気センサ９３と作用片の磁石９１とを、作用片の磁石９１が生じさせる磁気に磁気センサ９３が応動するように設け、内方部材の回転による磁気の変化を検出してテンションプーリ２１の回転変位を検出するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の偏心プーリ。
前記内方部材の偏心位置から所定半径位置に磁気センサ９３を設け、この所定半径に沿って作用片の磁石９１が回転移動し、磁気センサ９３が応動してテンションプーリ２１の回転変位を検出するようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の偏心プーリ。
前記弾性部材によりプーリ軸方向隙間を抑制する所定の範囲を、磁気センサ９３によるテンションプーリ２１の回転変位の検出をその検出精度に許容される誤差範囲内で検出し得る変位内となるように設定したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の偏心プーリ。
前記弾性部材をＯリング２７としたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の偏心プーリ。
前記弾性部材を皿ばね２７’又は波ワッシャとしたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の偏心プーリ。
前記作用片の磁石９１を、非磁性部材を介して内方部材に固定したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の偏心プーリ。
前記非磁性部材を合成樹脂の成形品としたことを特徴とする請求項７に記載の偏心プーリ。
前記内方部材の偏心位置に設けた偏心穴２４に、偏心穴２４を有するスリーブ８１を内方部材に対し回転自在に挿通したことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の偏心プーリ。
前記請求項１乃至９のいずれかに記載の偏心プーリに、内方部材を介して変位させる張力調整用ばね５１及び油圧ダンパ２８を設けて張力調整自在として成るベルト張力調整装置。