JPH02199343A

JPH02199343A - 柔軟結合又は連接結合によるベルト張り車上の熱膨張補償装置

Info

Publication number: JPH02199343A
Application number: JP1261245A
Authority: JP
Inventors: Hubert De Guillebon; ユーベル　ド　ギュイボン
Original assignee: Pneumatiques Caoutchouc Manufacture et Plastiques Kleber Colombes SA
Current assignee: Pneumatiques Caoutchouc Manufacture et Plastiques Kleber Colombes SA
Priority date: 1988-10-05
Filing date: 1989-10-05
Publication date: 1990-08-07
Also published as: DE3872238D1; GR3004957T3; US4966571A; ES2015861T3; ATE77454T1; FR2637340A1; DE362451T1; EP0362451B1; DE3872238T2; GR900300123T1; ES2015861A4; EP0362451A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、柔軟結合又は連接結合によるトランスミッシ
ョンの分野に関するが、さらに詳しく言うと、近代技術
の内燃機関内でオーバーヘッドカムシャフトの制御用と
して遭遇されるような、強制割出しを伴う、平行な２本
の軸間の回転運動伝達を行なう歯付きベルトによる同期
トランスミッションに関する。

〈従来の技術〉近代的熱機関上へのシリンダブロックのオーバーヘッド
カムシャフト（単数又は複数）の配置には、２の比の歯
付きプーリー間のトランスミッションが必要である。こ
のようなトランスミッションは時として、潤滑されたピ
ン鎖により実現されるか或いは又、今日量も頻繁に利用
されるものである気密な乾式ハウジングに入った同期ベ
ルトによって実現される。プーリーの運動の割り出しを
必要とするこの技術によると、ベルトの補強材として弾
性の低い材料、好ましくはエラストマ化合物内に浸漬さ
れたグラスファイバーの撚り糸が使用されることになる
。同期ベルトの歯は、前記エラストマ化合物で成形され
る。

使用条件は一３５℃といった遭遇する最低の温度での始
動から、使用時に１）０℃で安定化し集中的使用の後の
停止に際してはこの値を超えることさえ考えられるよう
な、保護ハウジング下の継続的温度にまで至る。これら
の使用条件は、良好な作動のためにベルトの適度なテン
ションを必要とする。このテンションは例えば、通常の
４気筒エンジンについては、常温でベルト側一方あたり
１８ｄａＮといった値のものである。

このテンションは、エンジンが１）０℃の温度になった
場合、ピニオンの直径及び軸間距離の熱膨張によりベル
トの寿命を損うおそれがあるほどに増大する。エンジン
上で測定されるテンションは、例えば、１メートルはど
の展開長をもつベルト上でベルト側一方あたり５４ｄａ
Ｎである。同じ例のエンジンは、より低い始動温度にて
、ベルトのテンションが３．５　ｄａＮまで低くなる。

このテンションの降下は、オイルの粘度により増大され
た抵抗トルクの効果と合わさって、場合によってはエン
ジンの成る種の要素を破壊するような動的な歯の飛び越
しをひきおこしうる。

一定の軸間距離をもつ同期ベルトの原理は、ベルト側の
一方、最も頻繁にはベルトの平滑な背側上に載ったベル
ト張り車を使用して取付は時及びメンテナンスの時点で
前記テンションを設定することを受は入れるものである
。この装置を永久弾性テンションにより取付けることは
、一般に熱機関上での使用においては実現がむずかしく
又高くつ（ものであるということがわかっている。実際
、この場合、エンジンのサイクルは定義上脈動によるも
のであり、縦軸は同様に弁の上昇による脈動抵抗により
特徴づけられる。質量−バネジステムの検査は、つねに
高い脈動疲労応力と雑音を伴うきわめて共鳴度の高いエ
ンジン状態を明らかにする。

ダンパを内蔵した弾性テンショナ装置は、Ｄａｉｍｌｅ
ｒ−Ｂｅｎｚの西ドイツ特許第３５２８４４２号、Ｈｕ
ｔｃｈｉｎｓｏｎの欧州特許第０．２４３，２３７号及
びＬｉｔｅｎｓ　Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅの欧州特許第０
．１８８，０７７号中に記述されている。しかし、オー
バーヘッドカムシャフトへの応用はいまだに実施がむず
かしく費用のかかるものである。従ってかかるエンジン
のメーカーは、固定軸間距離をもつベルトをとりつける
か、又はこれより便利な方法として調節の後固定された
ベルト張り車と共にとりつけることを余儀なくされてい
る。温度の効果の下での軸間距離の変動の補償が、時と
して備えられている。金属製でないドラム及びハウジン
グを有する洗たく機については、１つの素朴な装置がＥ
３ｓｍｅｉｎ　＠のフランス特許第２，５５８．４９６
号内に記述されている。

この装置は、片持ち式のプーリー上に作用する膨張差を
もつ１組のてこの腕により作動する。タイミングベルト
によるトランスミッションについては、軸の平行度がさ
らに高度に要求され、Ｐｉａｇｇｉｏのフランス特許第
２．５１０．２１７号では、鋼材で作られた補償用ロッ
ドとアルミニウム合金製のシリンダブロックの膨張の間
で適切なてこの腕によって作用する調節装置と呼ばれる
装置が規定されている。

この装置において、テンションはまずてこの腕に作用す
るバネにより打ち立てられる；突き合わさった鋼製ロッ
ドは、このロッドの温度がエンジンブロックの温度に従
って変化することを条件として、エンジンブロックの温
度が高くなった場合にベルトに対しバネが及ぼす応力を
制限する。

前記フランス特許第２，５１０．２１７号においては、
単一のバネによりベルトの弛緩が補償されていると思わ
れる非常に低い温度での作動も、補償ロッドよりもはる
かに急速にエンジンブロックが高い温度に達するような
過渡的な状態（なお全体は数分後に安定化する）も考慮
に入れられていない。

これらの過渡的な状態の間のベルトの著しいテンシジン
低下は、同期ベルトの動的な歯の飛越しをひき起こす可
能性がある。

く課題を解決するための手段〉提案されている発明は、特に材料が異なる温度を受けて
いる過渡的状況において、先行技術の装置が示す不都合
を補正しようとするものである。

理論的に厳しい熱膨張の補償は、２つの材料（又はバラ
ンスのとれた複数材料アセンブリ）の熱膨張率が著しく
異なる場合、特にこれらの熱膨張率のうち最も低いもの
がゼロに近い場合に可能である。従って、本発明は、イ
ンパールと呼ばれる鉄ニッケル合金の特性を利用してい
る。記述されているトランスミッション装置に関わる材
料の熱膨張率は、おおよそ以下のとおりである：軽合金
については　　　　２３．１０−ｈ／度、鋼材又は鋳鉄
については　１）．１０−’／度、ガラス撚り糸につい
ては　０５．１０−’／度。

従って、フランス特許第２．５１０．２１７号に記述さ
れているように、アルミニウムと鋼製ロッドの間の１２
．１０−”／度という熱膨張率の差の値により補償され
なくてはならないのは、アルミニウム製プーリー付きの
アルミニウム製エンジンブロックについての１８．１０
−”／度という熱膨張率の差の値である。

同じ幾何形状では、ベルトのテンションを再度打ち立て
る効果には、フランス特許第２，５１０，２１７号に挙
げられているこの第１のケースにおいて単位として考慮
される周囲であるベルトの周囲の変動に応じての、ベル
ト側の曲げに対し作用する張り車の移動が必要とされる
。

ところが、実際の実施に最も有利であるのは、鋼材より
も低い熱膨張率をもつ材料、例えば膨張が制限されてい
る鉄−ニッケル合金であるインパールなどを利用するこ
とである。この材料の最も一般的なタイプは１．２・１
０−ｂ／度の膨張率を呈し、さらに優れた品質のもの（
冷間加ニー蒸気乾燥されたもの）は０．５・１０−’／
度の熱膨張率に達する。

上述のエンジンブロックについて、１８・１０−６／度
の熱膨張率の差の値をアルミニウムとインパールロッド
の間の２１．８・１０−’／度の膨張率差により補償さ
せることができ、こうして、幾何形状が同一であれば、
ロッドの必要な長さを１．８の比で割ることが可能とな
り、寸法決定がより行ないやす（なる。

しかし特に鉄を含む材料製のエンジンブロックの場合、
熱膨張差は軸間距離上で６・１０−”／度となり、従っ
て、軸間距離とインパールロッドの間の９．８・１０−
ｈ／度の熱膨張差により補償しやすい。これは、第１の
例に比較して、ロッドの所要長さを２．５で割ることに
なる。この場合、今までのところ、フランス特許筒２，
５１０．２１７号に示されているケースの３分の１の絶
対値を有するため、補償は不要であった。しかしながら
、いずれの場合においても、鋼製ロッドではなくインパ
ール製ロッドが呈する温度が熱膨張差に対して有する幾
何形状効果は、第１の場合については１０分の１、第２
の場合については２０分の１である。その使用により、
幾何精度ははるかに高くなり（過渡的状態であっても）
ベルトのテンションの降下及び付随する危険性を避ける
ことができる。

補償ロッドの温度変化が時間の経過につれて遅延するよ
うな過渡的状態においては、全ては、あたかもこのロッ
ドの熱膨張率がゼロであるかのように、そして見かけの
熱膨張差がアルミニウム製エンジンブロックについて（
２１，８・１０−６／度ではなく）２３・１０−６／度
にされたかのように、起こる。鉄を含む合金製ブロック
についても、この率は９．８・１０−’／度から１）・
１０−６／度になる。

相対的熱変動に低いままにとどまるが、いずれにせよ、
過渡的状態が安定化された状態よりもさらにうまく処理
できるように、てこの腕の選択によって各々のケースに
おいて挙げられた値の間の差を過剰補償することを可能
にする。さらにより低い熱膨張率をもつ最も高価なタイ
プのインパールを求めることは不必要と思われる。とい
うのも、この方法によると、鋼製又鋳鉄製ブロックにつ
いては１０以上の比率で又軽合金製ブロックについては
２０以上の比率でベルトの誘導されたテンション変動を
減少させる補償を可能にするからである（なおこの比率
は、熱変動の補償がまだ適用されていない現在のテクノ
ロジーに対する比較により判断されたものである）。

従って本発明は、柔軟結合又は連接結合による伝導用ベ
ルト張り車上の熱膨張の補償装置において、ベルト張り
車の支持用てこは安定した温度にてプーリーの軸間距離
との関係において固定しており、調節用の偏心輪付きの
ベルト張り車の軸受がついており、熱膨張補償は、固定
点を中心とするてこの回転によって行なわれ、このてこ
の腕の第三の点は、例えばプーリーの軸間距離を含む材
料の熱膨張率に対しゼロに近いと考えることのできる低
い熱膨張率をもつ鉄ニッケル合金のような、プーリーの
軸間距離を含む材料の熱膨張率と±５０％以上異なる熱
膨張率をもつ材料で作られた補償用ロッドにより支持さ
れていることを特徴とする補償装置に関する。

本発明及びその変形実施態様は、オーバーヘッドカムシ
ャフトのついた内燃機関の分配用ベルトによるトランス
ミッションの制限的な意味の無い１つの例に関する図面
を伴う説明を読むことにより、より良く理解できること
と思われる。

〈実施例〉第１図は、その保護用ハウジングがとり除かれた場合に
熱機関の前面上に現われた状態のトランスミッションの
斜視図である。クランク軸（２）の軸上に固定された駆
動プーリー（１）は、被動プーリー（３）を通じて、騒
の速度で、平行な軸（４）上に取付けられたカムシャフ
トを駆動する。

これらのプーリーをとり囲むタイミングベルト（５）は
、プーリー（１）及び（３）のものと組合せられた歯面
の備わった同期ベルトの平滑な背面に支持されている、
プーリーの軸と平行に保たれた軸をもつ平滑な車（６）
を用いて張り側にて引張られている。

この張り車（６）の軸受は、通常調節用ボタンホールを
通り、本発明の目的である（７）という番号で図示され
たてこを用いてハウジング上にしっかりと固定されてい
る。この運動は豚動的なものとある危険性があるため、
一般に交流発電機及び水ポンプといった付属備品は、往
々にしてより小さい半径（１０）の従って回転パルスに
対しより敏感な回転慣性を有するプーリーと付着性ベル
ト（９）によりかみ合うクランク軸の軸上の第２のプー
リー（８）により駆動されている。

第２図は、てこ（７）の上に玉軸受により固定されてい
る張り車（６）を用いてその平滑な背面により押された
柔軟な結合又はベルト（５）とのかみ合いを確実にする
被動プーリー（３）と駆動プーリー（１）を結びつける
、第１図に示された同期トランスミッションの正面図で
ある。見かけ上ハウジング又はエンジンブロック（１）
）の前面にしっかりと固定されているこのてこには、ネ
ジ−ナツト装置により固定された平滑な軸（１２）の上
に、張り車（６）が上で旋回している既知の玉軸受又は
ニードル軸受の内レースを有する１つの偏心カム（１３
）がついている。偏心輪（１３）の面上にあけられた穴
又はつめは、とりつけの時点で、単純な工具を用いて、
軸（１２）を中心とする回転によりベルト（５）上に必
要なテンションを加えることができるようにする。こう
して、このテンションは、エンジンブロックの温度の如
何にかかわれず、先行技術におけるよりもはるかに高い
精度で、適切な工具により制御可能となる。

実際、（外観上エンジンブロック（１））にしっかりと
固定され、このため制御されたテンションを受けるベル
トのきわめて高い弾性係数のために弾性的振動が生じる
可能性をことごとく無くしている）てこ（７）は、固定
点として、例えばネジ山の中への締めつけボルトなどの
取付けによってエンジンブロックの前面と一体化されて
いるネジ山上の平滑な又は旋回するピボット（１４）を
有している。同様なもう１つの固定点は、補償用ロッド
（１７）の端部を固定する１本の軸（１６）によって確
保されている。このロッドのもう一方の端部は、軸（１
４）と同様な形で、第３の軸（１５）を中心にてこ（１
７）上で旋回する。

こうして、軸間距離（１５−１６）の長さの変動差は、
ベルト（５〉に対して垂直な張り車（６）の移動に対し
て、てこ（７）上で軸間距離（１２−１４）と（１４−
１５）の割合で増大する。このてこは、それがエンジン
ハウジング（１））にしっかりと固定された場合はど振
動しないように、３つの平滑な軸の場合によって存在す
るあそびをとり戻す永久圧縮支承状態にある充分質量の
大きいものでなくてはならない。

その結果、軸間距離の比は、例えば約１メートルの展開
長のベルトを用いるトランスミッションの場合において
長さ１デジメートルの質量の大きいてこについて５又は
６を超えてはならない。

鋼製プーリーとアルミニウム製エンジンブロックなどの
一般的な組合せは、中心距離の見かけの熱膨張率が、往
々にしてコンピュータによる計算プログラムのおかげで
トランスミッションの正確な幾何形状に基づいて高い精
度で計算することのできる値である２３．１０−６／度
と１）．１０−ｂ／度の間の中間値をとることになるよ
うな、同様な規模（重要度）をもつことになる。

てこの腕の比は、補償ロッド（工業的に許容可能なコス
トでプレスされたインパール鋼材で作られたもの）の実
際の係数を用いて（これは安定化された温度において一
定のテンションを実現する）、或いは又あたかもこの工
業的品質のインパールの膨張がゼロであったかのように
（こうして過渡的な熱状態で一定のテンションがより良
く満たされる）、さらに低い熱膨張率でより高価な品質
を利用する必要なく、熱膨張を正確に補償するよう、実
際の値を知った上で選択される。

第３図は、同じ表示の形で、例えば鉄を含む金属で形成
された、軸間距離の熱膨張率よりもさらに高い熱膨張率
をもつ補償ロッドを利用する装置の一変形実施態様を示
している。

特定の利用分野のためには、当業者は、エンジンブロッ
ク上の軸（１６）とてこ（７）上で旋回する第３の軸（
１５）の間に類似した形で固定されたアルミニウム合金
などで作られた補償ロッド（１７）によって熱膨張変動
を補償する方を好ましく思う可能性もある。てこと軸（
１４）により構成された固定点の相対的な配置は、当然
のことながら逆転されなくてはならないが、てこの腕の
計算は変わらず同じである。

この配置においては、補償ロッド（１７）が冷却水又は
さらに望ましくは潤滑油と密に接触している場合、成る
程度、過渡的状態の著しい改善を達成することができる
。適当な幾何形状配置において、補償ロッド（１７）は
、支持体としてオイルの冷却回路（１８）の一部を成す
ことができ、この場合、その熱膨張はエンジンハウジン
グの熱膨張を先取りすることができ、こうして過渡的状
態においても熱的に安定した状態においても同様にうま
く補償を行なうことが可能となる。

当然のことながら、当業者は、本発明の範囲から逸脱す
ることなくこれらの配置及び変形態様を全て又は組合わ
せて用いることができる。従って、本発明は、類似のタ
イプの割出しされたトランスミッション及びオーバーヘ
ッドカムシャフトのついたエンジンにおいて制限のあっ
た寿命及び雑音の問題を解決し、その許容限度がより容
易に確保できるベルトのテンションを用いて、修正無く
、極端な熱条件における動的な歯の飛び越しを避けると
いう利点を提供する。従って、本発明は、エンジンブロ
ック及びプーリーの平均熱膨張率とは非常に異なる熱膨
張率を有するか又はより高い引き張り剛性をもつベルト
の使用を可能にする。

【図面の簡単な説明】

第１図は、歯付きベルトによる分配用トランスミッショ
ンの全体図である。第２図は、かかるベルトの張り車の支持用でこの詳細図
である。第３図は、ベルト張り車の支持用でこの幾何学的変形態
様である。１．３・・・・・・プーリー　　　６・・・・・・ベル
ト張り車、７・・・・・・支持用てこ、　　１２・・・
・・・軸　受、１３・・・・・・調節用偏心輪、１４・
・・・・・固定ピボット、１５・・・・・・第３の軸、
　　　１７・・・・・・補償用ロッド。手続補正書（方式）１、事件の表示平成１年特許願第２６１２４５号２、発明の名称針上あ醋■翳躇、ｉ６＜Ｊｕ）３、補正をする者事件との関係

Claims

【特許請求の範囲】

（１）柔軟結合又は連接結合によるベルト張り車上の熱
膨張補償装置において、ベルト張り車（６）の支持用て
こ（７）は安定した温度にてプーリー（１）及び（３）
の軸間距離との関係において固定状態にあり調節用偏心
輪（１３）付き軸受（１２）がついており、熱膨張補償
は固定ピボット（１４）を中心とするてこ（７）の回転
によって行なわれ、このてこの腕の第３の軸（１５）は
、プーリーの軸間部分を支える材料の熱膨張率と±５０
％以上異なる熱膨張率の材料で作られた補償用ロッド（
１７）により支持されていることを特徴とする熱膨張補
償装置。
（２）補償用ロッド（１７）の構成材料は、エンジンを
構成する材料の熱膨張率に対しほぼゼロと考えることの
できる１／１０から１／２０の比率で減少された熱膨張
率をもつ鉄ニッケル合金であり、補償用ロッドがつねに
柔軟結合のテンションの作用の下で圧縮に働きかけを行
なっていることを特徴とする、請求項（１）に記載の熱
膨張補償装置。
（３）てこ（７）の３本の軸の間のてこの腕の比ならび
に補償用ロッド（１７）の長さが、安定化された熱状態
において膨張を正確に補償するよう計算されていること
を特徴とする、請求項（１）に記載の熱膨張補償装置。
（４）てこ（７）の３本の軸の間のてこの腕の比ならび
に補償用ロッド（１７）の長さが、安定化された熱状態
において膨張を部分的に補償するよう計算されているこ
と（なおかかる寸法の選択は、システムの外回り概略寸
法により制限される）を特徴とする、請求項（１）に記
載の熱膨張補償装置。
（５）てこ（７）の３本の軸の間のてこの腕の比ならび
に補償用ロッド（１７）の長さは、この補償用ロッド（
１７）の膨張率が無視できる大きさのものであるような
過渡的熱状態での膨張の補償を優遇するよう計算される
ことを特徴とする、請求項（２）に記載の熱膨張補償装
置。
（６）補償用ロッド（１７）の構成材料は膨張率がプー
リーの軸間部分を支える材料の膨張率より高いこと、潤
滑油のようなエンジンの冷却液の１つと密に接触した状
態におかれていること、ならびに、柔軟結合のテンショ
ンの作用の下で永久引張りに働きかけを行なっているこ
とを特徴とする、請求項（１）に記載の熱膨張補償装置
。