JP4971308B2 - パワートランスミッションベルトの走行運動表示装置 - Google Patents

Description

本発明は全体としてベルトテンショナに、そして具体的にはパワートランスミッションベルトの走行運動表示に使用するセンサを有するベルトテンショナに関する。

自動車エンジンの付属装置にパワーを伝達するエンドレスベルトに張力を加えるベルト装置には、テンショナが使用されることが多い。ベルトに向けてピボットアームにバイアスを作用させるフラットワイヤやラウンドワイヤスプリングをテンショナに使用することができる。一定の使用期間の経過後、ベルトは磨耗する傾向があるため、交換する必要があることがたびたび生じる。
米国特許第６，２０６，７９７号

このベルト磨耗については、目視検査によって検出する場合が多いが、唯一の指針となるガイドラインよれば、車両走行距離１５，０００マイル毎にベルトを交換するか、あるいは一年に一回交換する必要がある。

本発明の一実施態様は、自動車のパワートランスミッションベルトの走行運動表示装置に関する。この装置は、支持ハウジングと、この支持ハウジングに回動自在に連結したアームとを有するベルトテンショナからなる。このアームによって、ベルト係合面を備えたプーリを支持する。スプリングをアームおよび支持ハウジングに接合し、アームが支持ハウジングに対して回動するようにアームにバイアスをかける。センサは、このセンサに対するアームに位置に関連する入力に応答し、入力を受信したことを表示する。センサの表示に応答してユーザに信号を発生するように信号装置を構成する。

本発明の別な実施態様は、自動車のパワートランスミッションベルトに作用する張力を表示する方法に関する。この方法では、エンジンに取り付けられた支持ハウジングを有するベルトテンショナを使用する自動車のベルトに張力を加える。この支持ハウジングに回動自在に接合したピボットアームの場合、ベルト係合面を備えたプーリを、支持ハウジングに対してバイアスをかけて回動できるようにしたピボットアームによって支持する。ピボットアームの位置についてセンサを使用して表示し、ピボットアームが所定に位置にある場合に、ユーザに信号を発信する。

以下、本発明の実施態様を図面によって詳しく説明する。上記以外の特徴、目的および作用効果は、以下の説明、添付図面および特許請求の範囲の記載から明らかになるはずである。
図１について説明すると、ベルトテンショナ１０は支持ハウジング１２と、この支持ハウジングに回動自在に取り付けたピボットアーム１４とを有し、これらの間にスプリングキャビティ１１を形成する。このスプリングキャビティ１１内に、ピボットアーム１４と支持ハウジング１２の両者に連動接合するスプリング１３を設ける。このスプリングとしては、ラウンドワイヤスプリングやフラットワイヤスプリングなどを使用することができる。使用時、このスプリング１３がピボットアーム１４に力を加え、負荷のかかっていない位置に向けてピボットアームにバイアスをかける。ピボットアーム１４が、これに対して回動できるプーリ２０、例えば正面側または背面側アイドラプーリを支持する。プーリ２０は、自動車のトランスミッションベルト（図２）などのベルト１１６に係合するベルト係合面２２を有する。

次に図２および３について説明する。ベルトテンショナ１０はセンサ２４を有し、このセンサはピボットアーム１４の位置に関連する入力に応答作用する。入力を受け取ると、センサ２４は表示を行う。ある実施態様の場合、ピボットアーム１４の位置に関連する入力に応答することによって、センサ２４は、過剰なベルト１１６の運動を検出し、例えば、過剰なベルトの伸びや不正確なベルトのサイズなどを表示できる。このようなベルト問題は、不点火、付属部品の故障やロック、ベルト破断、車両の加速および／またはエンジン始動時などの燃料供給問題の結果として発生し、またこれらの問題を引き起こすものである。また、ある実施態様の場合、センサ２４は、望ましいベルト状態、例えば、ベルト１１６が望ましい範囲のベルト張力の両極端にあることを表示することができる。

図４〜７について説明する。センサ２４は、第１トグルカム２６、第２トグルカム２８、およびスイッチ２５を例えば制御装置（図８を参照）に電気的に接続するコンダクタ５０を有するスイッチ２５である。第１トグルカム２６および第２トグルカム２８をそれぞれ可撓性の弾性フィンガ３０および３２の末端部に設ける。これらフィンガ３０、３２は、支持ハウジング１２の外面３６に取り付けたスイッチ本体３４によって片持関係で支持されるものである。

図２および図４〜７から明瞭に理解できるように、第２トグルカム２８の支持ハウジング１２からの距離は、第１トグルカム２６の支持ハウジング１２からの距離よりも大きく設定する。このため、図示の実施態様の場合、適当な大きさで、適当な位置に設けたアクチュエーション部材３８、４０を使用して、支持ハウジング１２に対してピボットアーム１４の２つの、角度的に離間したリミット位置Ｐ_１およびＰ_２（それぞれ図４および図６を参照）においてスイッチ２５を作動させることができる。アクチュエーション部材３８はアクチュエータ部材４０よりも短く、各アクチュエーション部材は、ピボットアーム１４の外面４９から一体的に大きな末端部４５、４７まで延長する狭いステム部４２、４４を有する。アクチュエーション部材３８の末端部４５については、第１トグルカム２６に接触する大きさに設定し、そしてアクチュエーション部材４０の末端部４７については、第２トグルカム２８に接触する大きさに設定し、アクチュエーション部材３８、４０が相互に接触しないように設定する。

ピボットアーム１４が支持ハウジング１２に対してリミット位置Ｐ_１およびＰ_２にあると、大きな末端部４５、４７がそれぞれ第１トルグカム２６および第２トルグカム２８に接触する。この接触によって、対応するフィンガ３０、３２が偏向し、それぞれのスイッチ部材５２（なお、図５には、スイッチ部材５２のうち一つのみを示す）を押す。なお、スイッチ２５およびアクチュエーション部材３８、４０については、機械的ファスナおよび／または溶接を始めとする任意の適当な方法によってベルトテンショナ１０に接合することができる。

図４および図５について説明する。ピボットアーム１４が図示のＰ_１にある場合、連動ストッパ５６、５８によって、支持ハウジング１２に対してピボットアームが矢印１６の方向にそれ以上回動することはない。また、ピボットアーム１４がＰ_１にあると、アクチュエーション部材３８が第１トルグカム２６（図５）に接触し、フィンガ３０を偏向し、スイッチ２５を閉じる。この位置にピボットアーム１４が存在することは、例えば、ベルト破断、（例えば長すぎるなどの）不適当な長さのベルトが使用されていること、ベルトのスリップ、ベルトの飛び出し、ベルトの不適当な位置設定などを示すものである。

図２に戻って説明を続けると、車両にベルトテンショナ１０を取り付け、ベルト１１６を組み立てると、ベルトがピボットアーム１４に力を加え、ピボットアームがバイアス方向１６とは反対の方向、即ち矢印６２の方向に回動する。そしてピボットアーム１４が矢印６２の方向に回動すると、アクチュエーション部材３８が第１トグルカム２６から離れ、フィンガ３０がその元の位置（図３を参照）まで少なくとも実質的に戻る。通常動作時、ピボットアーム１４は、図２および図３に示すように、Ｐ_１とＰ_２との間にある。ある実施態様の場合、通常動作時、スイッチ２５は開いている。ピボットアームのスプリングバイアス作用および自動車のトランスミッションベルトへの張力付加の細部については、米国特許第６，２０６，７９７号に記載されている。なお、この開示の細部は本明細書において援用するものとする。

次に、図６および図７について説明する。ピボットアーム１４がＰ_１から角度θ回動すると、ピボットアーム１４は図示のようにＰ_２に位置する。θの範囲は、テンショナ１０の望む使用方法に左右されるものである。連動ストッパ５６、６４があるため、支持ハウジング１２に対してピボットアームが矢印６２の方向にθ以上回動することはない。ピボットアーム１４がＰ_２にあると、アクチュエーション部材４０が第２トグルカム２８（図７）に接触し、フィンガ３２が偏向し、このため、例えば、スイッチ２５が閉じ、ポジティブであることを表示する。この位置にピボットアーム１４が存在することは、例えば、クランクシャフトにおけるねじれの発生によって運転時に高い遷移ねじれ負荷やテンションの反転が存在することを、また付属プーリにおいて、エンジン不点火、構成部品の故障やロック、燃料供給問題、（例えば短すぎるなどの）不適当な長さのベルトが使用されていること、過剰なハブ負荷などが発生することを意味している。さらに、上述したように、Ｐ_１およびＰ_２は、（例えば図４〜７に示すストッパ位置以外の）他の位置に設定することもでき、この場合には、望む範囲のベルト張力の両極端におけるベルト１１６の動作が表示されることになる。そして、この信号を使用して、例えば、ファンクラッチ、エアコンディショナおよび／またはスロットル制御などの係合を制御することができる。

次に、図８について説明する。ピボットアーム１４が過剰に回動していることをユーザ（例えば自動車のドライバー）に警告するために使用する装置１００は、センサ２４を備えたベルトテンショナ１０を有する。ベルトテンショナ１０を（図示していない）エンジンに取り付け、ベルト１１６に張力を加えるために使用する。センサ２４は、センサからの表示を受け取ることができる制御装置１０４に接続する。この制御装置１０４は、センサ２４からの表示を受けとりこれに応じて、ユーザに信号を発信する信号装置１０６（例えば、ライト、ブザー、モニターやＬＣＤなどの表示装置など）を制御する。例えば、制御装置１０４については、例えば、図１〜６について説明した、センサ２４としてスイッチ２５を使用する上記実施態様の場合の電気回路が開いた（および／または閉じた）ことを認識できるように構成することができる。ある実施態様の場合、センサ２４は、信号装置１０６に直接接続できる。信号をユーザに発信することによって、電圧が消えたこと、水がなくなったこと、エンジンの過熱、エンジン故障などのエンジン問題を早期に認識することができる。さらに、この装置１００は、視認や推奨されているガイドラインなどに依存しない警告を、例えばベルトが完全に故障する前に、ユーザに発信することができる。

以上、本発明の実施態様を詳しく説明してきたが、変更などは可能である。例えば、複数のトグルカムを備えたスイッチ２５について主に説明してきたが、一つ以上のトグルカムを備えた複数または単数のスイッチなどの他のセンサも使用可能である。例えば、ホール効果型センサ、レーザー位置センサ、電位計、あるいは誘導ピックアップおよび近接スイッチを備えたトリガーホイールなどの量子化装置を使用することができる。さらに、磁気レオロジー（ＭＲ）装置や電気レオロジー（ＥＲ）装置、弁やサーボ類などの装置を動作させるために、および／または例えばピボットアーム張力および／または位置を調節できる電気機械式装置を使用して、ベルトテンショナにフィードバックし自動調節するために、センサ２４を使用することができる。例えば、センサ２４から受け取った表示に基づいて、制御装置は、ピボットアームに接合された電気機械式装置に信号を発信することによって、ピボットアーム張力および／または位置を調節できる。ある実施態様の場合、センサを支持ハウジングに取り付ける代わりに、例えば、エンジンブロックなどのエンジンの静止部品に直接取り付けてもよい。また、ある実施態様の場合には、センサが（例えば、支持ハウジングまたはエンジンブロックに対する）ピボットアーム１４の相対位置または絶対位置を検出するようにしてもよい。このように、これらやその他の実施態様も特許請求の範囲に含まれるものである。

ベルトテンショナの一実施態様を示す断面図である。 ベルトに係合するベルトテンショナの一実施態様を示す上面図である。 図２のベルトテンショナを示す斜視図である。 ピボットアームが第１リミット位置にある状態を示す、図２のベルトテンショナの概略上面図である。 図３のベルトテンショナの細部を示す概略側面図である。 ピボットアームが第２リミット位置にある状態を示す、図２のベルトテンショナの概略上面図である。 図６のベルトテンショナの細部を示す概略側面図である。 ピボットアーム位置およびベルト張力を検出する警告装置を示す概略図である。

符号の説明

１０：ベルトテンショナ、
１１：スプリングキャビティ、
１２：支持ハウジング、
１３：スプリング、
１４：ピボットアーム、
２０：プーリ、
２２：ベルト係合面、
２４：センサ、
２５：スイッチ、
２６：第１トグルカム、
２８：第２トグルカム、
３０、３２：フィンガ、
１０４：制御装置、
１０６：信号装置、
１１６：ベルト。

Claims (10)

1. 自動車のパワートランスミッションベルトの走行運動を表示する走行運動表示装置において、
   ベルトテンショナ（１０）からなり、このベルトテンショナ（１０）が、
   支持ハウジング（１２）と、
   前記支持ハウジング（１２）に回動自在に取り付けられたアーム（１４）と、
   前記アーム（１４）によって支持され、ベルト係合面（２２）を有するプーリ（２０）と、
   前記アーム（１４）および前記支持ハウジング（１２）に接合され、前記アーム（１４）にバイアスをかけて、前記アーム（１４）を前記支持ハウジング（１２）に対して回動するスプリング（１３）と、
   前記アーム（１４）の外面（４９）から外側に突き出て設けたアクチュエーション部材(３８、４０)と、
   前記支持ハウジング（１２）の外面（３６）に取り付けたスイッチ本体（３４）内のスイッチ（２５）として動作するセンサ（２４）と
   を備え、
   それぞれの前記アクチュエーション部材(３８、４０)が、前記スイッチ本体（３４）に含まれる夫々のトグルカム（２６、２８）と接触可能であり、
   前記アクチュエーション部材（３８、４０）の一つと前記トグルカム（２６、２８）の一つとが接触する場合に、前記センサ（２４）に対する前記アーム（１４）の位置に関連する入力に応答し、この入力に応答して表示を与える前記センサ（２４）、および、前記センサによる表示に応答してユーザに信号を発生する信号装置（１０６）を有することを特徴とする走行運動表示装置。
2. 前記センサ（２４）が、前記アーム（１４）が支持ハウジング（１２）に対して一つかそれ以上の位置にあると、入力を受け取り、および／または前記センサ（２４）が前記支持ハウジング（１２）に対する前記アーム（１４）の第１位置および前記支持ハウジング（１２）に対する前記アーム（１４）の第２位置に応答して表示を発生し、前記第２位置が前記第１位置とは異なる請求項１記載の走行運動表示装置。
3. 前記アームが前記支持ハウジング（１２）に対して所定の角度範囲内にある状態で開き、そして前記アーム（１４）が前記支持ハウジング（１２）に対して所定の角度範囲外にあるときに、前記スイッチ（２５）が閉じて表示を発生する請求項１記載の走行運動表示装置。
4. さらに、前記センサ（２４）に接続された制御装置（１０４）を有し、信号装置（１０６）をこの制御装置（１０４）に接続し、表示の受け取りに応答して前記制御装置（１０４）が前記信号装置（１０６）を動作させる請求項１記載の走行運動表示装置。
5. 信号装置（１０６）を前記センサ（２４）に接続し、および／または前記センサ（２４）を複数のスイッチで構成し、および／または前記センサ（２４）を前記支持ハウジング（１２）に取り付けた請求項１記載の走行運動表示装置。
6. 自動車のパワートランスミッションベルトに加えられた張力を表示する張力表示方法において、
   エンジンに取り付けられた支持ハウジング（１２）、前記支持ハウジング（１２）に回動自在に接合されたピボットアーム（１４）および前記ピボットアーム（１４）に支持され、ベルト係合面（２２）を有するプーリ（２０）を有し、
   このピボットアームにバイアスをかけて前記支持ハウジング（１２）に対して回動できるようにした、ベルトテンショナ（１０）を使用して、自動車のベルト（１１６）に張力を加え、
   アクチュエーション部材(３８、４０)を前記ピボットアーム（１４）の外面（４９）から外側に突き出て設け、
   前記支持ハウジング（１２）の外面（３６）に取り付けたスイッチ本体（３４）内に設けたスイッチ（２５）として動作するセンサ（２４）を使用して、前記ピボットアーム（１４）の位置を表示し、
   前記ピボットアーム（１４）が所定の位置に回転し且つ前記アクチュエーション部材(３８、４０)の一つが前記スイッチ本体（３４）に含まれるトグルカム（２６、２８）の一つと接触する時に、前記センサ（２４）を使用してユーザに信号で知らせることを特徴とする張力表示方法。
7. 前記センサ（２４）を使用して、前記支持ハウジング（１２）に対する前記ピボットアーム（１４）の複数の位置を表示することからなる請求項６記載の張力表示方法。
8. 制御装置（１０４）を信号装置（１０６）に接続することによって、前記センサ（２４）を前記制御装置（１０４）に接続し、前記センサ（２４）からの表示に応答するように構成し、前記制御装置（１０４）を使用して前記信号装置（１０６）を動作させることによって、前記信号装置がユーザに信号を発信する請求項６記載の張力表示方法。
9. 前記センサ（２４）が、前記支持ハウジング（１２）に対する前記ピボットアーム（１４）の位置に関連する入力に応答し、および／または前記センサ（２４）が、前記ピボットアーム（１４）がリミット位置にあるときに、閉じるスイッチ（２５）からなる請求項６記載の張力表示方法。
10. 前記ピボットアーム（１４）の位置を表示するステップが、前記支持ハウジング（１２）に取り付けられた前記センサ（２４）に対する前記ピボットアーム（１４）の位置を表示することを有する請求項６記載の張力表示方法。

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