JPH06174020A - ２本掛けベルト用張力調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は２本のベルトのそれぞれに対してテ
ンショナプーリを備える２本掛けベルト用張力調整装置
に関し、構造の簡単化及び搭載性、組み付け性の向上と
を目的とする。 【構成】 所定の張力に維持すべき第１及び第２のタイ
ミングベルト１４ａ，１４ｂそれぞれに対して第１及び
第２のテンショナプーリ２１，２２を設ける。これらの
テンショナプーリ１４ａ，１４ｂは、それぞれ第１及び
第２のプーリピボット２１ａ，２２ａに回転可能に嵌合
される。また、これらのプーリピボット２１ａ，２２ａ
は、互いの中心がオフセットされた状態で基体２３の相
対する面に固定される。そして、基体２３にテンショナ
プーリ２１，２２をタイミングベルト１４ａ，１４ｂ側
に付勢するスプリングを連結する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は２本掛けベルト用張力調
整装置に係り、特に２本掛けされたベルトのそれぞれに
対して張力調整用のテンショナプーリを備える２本掛け
ベルト用張力調整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車載用内燃機関においては、ピストンの
往復運動と吸気バルブ及び排気バルブの動作とを同期さ
せる必要がある。このため、一般的にはピストンの往復
運動を回転運動に変換するクランクシャフトと、吸気バ
ルブ及び排気バルブを駆動するカムシャフトとを、それ
ぞれのシャフトに配設されたプーリを介してタイミング
ベルトで連結する構成が用いられている。

【０００３】また、車載用の内燃機関は、車両の走行エ
ネルギを発生する駆動源であると共に、車両に搭載され
た種々の補機、例えばウォータポンプ，パワーステアリ
ング用ポンプ，オルタネータ等の駆動源でもあり、これ
らの補機に対しても駆動ベルトを介して駆動力を供給し
ている。

【０００４】このように、車載用内燃機関の周辺には複
数の駆動ベルトが存在し、それぞれの駆動ベルトを適切
な張力に維持するため、複数の張力調整装置が必要とな
る。実開平３−１１７１４５号公報は、このような状況
下において張力調整装置の搭載スペースをできるだけ小
さくすることを目的として、２つのテンショナプーリを
共通のブラケットに配設してなる張力調整装置を開示し
ている。

【０００５】すなわち、上記公報記載の張力調整装置
は、駆動ベルトを押圧するテンショナプーリと、このテ
ンショナプーリを所定の力で駆動ベルト方向に付勢する
張力調整部材との組み合わせを共通のブラケット内に２
組備え、１つのブラケットの搭載スペースで２本の駆動
ベルトの張力調整を可能とする構成である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の張
力調整装置においては、同一のブラケット内に２組の張
力調整機構を組み込む必要があり、その構造が複雑であ
ることから必ずしもブラケット自体の体格を小型化する
ことができなかった。また、それぞれのテンショナプー
リについて別個に張力調整を行う必要があり、個別にテ
ンショナプーリを配設する場合と比べて組み付け性にお
いても大きな効果を得ることができなかった。

【０００７】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
あり、２つのテンショナプーリを共通の張力調整部材で
付勢する構成とすることにより、構造が簡単で、かつ搭
載性及び組み付け性に優れた２本掛けベルト用張力調整
装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、所定の張
力を維持すべき２本のベルトのそれぞれに対して、張力
調整用の第１のテンショナプーリ及び第２のテンショナ
プーリを備える２本掛けベルト用張力調整装置におい
て、前記第１のテンショナプーリ及び第２のテンショナ
プーリを、それらの回転中心をオフセットさせた状態で
備える基体と、前記第１のテンショナプーリ及び第２の
テンショナプーリが前記２本のベルトのそれぞれを押圧
する方向に、前記基体を付勢する張力調整部材とを備え
る２本掛けベルト用張力調整装置により解決される。

【０００９】

【作用】本発明に係る２本掛けベルト用張力調整装置に
おいて、前記第１のテンショナプーリ及び第２のテンシ
ョナプーリは、共に前記張力調整部材により付勢され、
それぞれ前記２本のベルトを別個に押圧する。この際、
前記第１のテンショナプーリ及び第２のテンショナプー
リのそれぞれには、前記張力調整部材の付勢力が所定の
割合で分配される。

【００１０】従って、前記２本のベルトには、それぞれ
前記第１のテンショナプーリ及び第２のテンショナプー
リに発生している押圧力、すなわち前記張力調整部材の
付勢力に応じた張力が発生する。そして、前記２本掛け
ベルトの一方に偏って延びが発生した場合には、前記基
体２３のローリングを伴って前記第１のテンショナプー
リ又は第２のテンショナプーリがその延びに追従する。
この結果、前記２本のベルトは常に所定の張力に維持さ
れる。

【００１１】

【実施例】図１は、本発明にかかる２本掛けベルト用張
力調整装置の一実施例を、カムシャフトの駆動用に２本
掛けされたタイミングベルトの張力調整装置に適用した
例の構成図を示す。

【００１２】以下、図１に沿って本実施例装置の構成及
び動作について説明するが、それに先立って図２を参照
して、タイミングベルトを２本掛けとした目的及び効果
について説明する。

【００１３】図２は、従来より車載用内燃機関におい
て、吸気バルブ及び排気バルブ（図示せず）をクランク
シャフトの回転と連動させる機構として広く用いられて
いる構成を表す正面断面図を示す。

【００１４】図２において符号１は内燃機関本体を示
す。また、符号２は、内燃機関内部におけるピストン
（図示せず）の往復運動を回転運動に変換して内燃機関
の外部に伝達するクランクシャフトを示す。クランクシ
ャフト２には、クランクシャフト２と一体となって回転
するクランクプーリ３が配設されている。

【００１５】このクランクプーリ３にはタイミングベル
ト４が巻き掛けられており、クランクシャフト２が回転
すると、その回転に伴ってタイミングベルト４が先送り
される。このタイミングベルト４は、クランクプーリ３
に巻き掛けられると共に、オイルポンプ５の回転軸に連
結されたオイルポンププーリ６、及びカムシャフト７に
連結されたカムプーリ８に巻き掛けられている。

【００１６】このため、タイミングベルト４が先送りさ
れると、それに伴ってオイルポンプ５の回転軸及びカム
シャフト７が回転し、機関回転数に応じた潤滑油が循環
すると共に、各気筒の吸気バルブ及び排気バルブがクラ
ンク角に応じた動作を示すことになる。

【００１７】ところで、このように吸気バルブ及び排気
バルブを駆動するカムシャフト７を、タイミングベルト
４で回転させる構成においては、常にタイミングベルト
４の張力を所定の設定範囲内に保持する必要がある。す
なわち、この張力が強すぎると、カムシャフト７等の軸
受けに対して過剰なこじり力が加わり、適切な回転抵抗
を維持できなくなり、また、張力が小さすぎるとタイミ
ングベルト４とクランクプーリ２またはカムプーリ８と
にずれが生ずる可能性があるからである。

【００１８】符号９及び１０は、このような事態を防止
するために配設されたアイドラプーリを示し、タイミン
グベルト４の張力を適正な値に調整する作用を有してい
る。ここで、アイドラプーリ９は固定式、アイドラプー
リ１０は可動式である。またアイドラプーリ１０には、
バネ力によりアイドラプーリ１０をタイミングベルト４
側に付勢するスプリング１１が連結されている。

【００１９】従って、図２に示すようにタイミングベル
ト４をクランクシャフト２等に巻き掛けた状態で、アイ
ドラプーリ１０を所定の位置に配置すれば、タイミング
ベルト４にはスプリング１１のバネ力が作用し、その結
果タイミングベルト４の張力が常に一定に保持されるこ
とになる。

【００２０】ところで、図２に示すようにタイミングベ
ルト４でカムシャフト７を駆動する方式の内燃機関にお
いては、何らかの原因でタイミングベルト４が破断した
場合、以後当然に吸気バルブ及び排気バルブが動作しな
くなる。従って、内燃機関はその後運転を維持できずに
その場で停止してしまうことになる。

【００２１】また、タイミングベルト４が破断すると、
吸気バルブ及び排気バルブは破断時の状態で停止する。
一方、各気筒におけるピストンはクランクシャフトが動
作している間は上下運動を続ける。このため、ピストン
の設計に当たっては、吸気バルブ及び排気バルブが開弁
状態で停止していても干渉せずに往復運動ができる形状
としておく必要がある。そこで、一般にピストンの頂面
にバルブリセスと呼ばれる凹部を形成し、必要な圧縮比
を確保しつつ上記の干渉を防止し得る構成としている。

【００２２】ところが、このようなバルブリセスを設け
るためには、ピストン頂面を平坦に形成する場合に比べ
て駄肉を要する。このような駄肉は、軽量化の観点から
好ましくないばかりか、内燃機関の早期暖機を妨げ、ま
たピストンリング位置を制限して適切な圧縮比の確保を
困難にすることから、排気エミッションの観点からも好
ましいとはいえない。

【００２３】ここで、タイミングベルトを２本掛けとす
れば、一方のタイミングベルトが破断しても、カムシャ
フト７が停止して吸気バルブ及び排気バルブが破断時の
位置で停止することはない。つまり、この構成において
は、２本のタイミングベルトが同時に破断しない限り吸
気バルブ及び排気バルブとピストンとが干渉することは
なく、実質的にその可能性は皆無に等しい。このため、
ピストンの頂面にバルブリセスを設ける必要がなくなり
上記の不具合が解消されるばかりか、残されたタイミン
グベルトにより最低限の自走能力が確保でき、修理工場
まで自走していくことも可能となる。

【００２４】そこで、上記したように図１に示す内燃機
関においては、タイミングベルトを２本掛けとし、ピス
トン頂面にバルブリセスを設けない構成を採用してい
る。これにより図１に示す内燃機関においては、ピスト
ンのバランス改善により従来の内燃機関と比べて騒音及
び燃費が改善されている。

【００２５】以下、図１に沿って、本実施例の２本掛け
ベルト用張力調整装置の構成及び効果について説明す
る。尚、図１において図２と同一の構成部分については
同一の符号を付してその説明を省略する。

【００２６】図１において符号１４ａ，１４ｂは、２本
掛けベルトを構成する第１のタイミングベルト及び第２
のタイミングベルトを示す。これら第１及び第２のタイ
ミングベルト１４ａ，１４ｂは、２本掛け用のクランク
プーリ１３，オイルポンププーリ１６，カムプーリ１８
に巻き掛けられ、クランクシャフト２の回転をオイルポ
ンプ５及びカムシャフト７に伝播する。

【００２７】ここで、本実施例においては、第１のタイ
ミングベルト１４ａと第２のタイミングベルト１４ｂと
が半ピッチずれた状態で各プーリに巻き掛けられてい
る。このため、タイミングベルト１４ａ，１４ｂで発生
する騒音が滑らかになり、従来の内燃機関に比べて低騒
音化が実現されている。

【００２８】ところで、２本掛けのタイミングベルト１
４ａ，１４ｂの張力に差が生ずるといずれか一方のタイ
ミングベルトだけが早期に劣化して、十分な耐久性を確
保することができなくなる。従って、このようにタイミ
ングベルトを２本掛けとする構成においては、２本のタ
イミングベルト１４ａ及び１４ｂに対して均等に張力を
付与する必要がある。

【００２９】図１中、符号２０はかかる要求を満たすた
めに配設された、本実施例の２本掛けベルト用張力調整
装置を示す。尚、図１中符号１９は、上記図２における
アイドラプーリ９に相当する２本掛け用アイドラプーリ
を示し、内燃機関本体１に固定された状態でタイミング
ベルト１４ａ，１４ｂの軌道を規制するプーリである。

【００３０】図３は、本実施例の張力調整装置２０の分
解斜視図を示す。以下、図３を参照して張力調整装置２
０の構成について詳細に説明する。

【００３１】図２及び図３において符号２１は、第１の
タイミングベルト１４ａに対応して設けられた第１のテ
ンショナプーリを示す。また、符号２２は、第２のタイ
ミングベルト１４ｂに対応して設けられた第２のテンシ
ョナプーリを示す。これら第１及び第２のテンショナプ
ーリ２１，２２は、それぞれ第１のプーリピボット２１
ａ及び第２のプーリピボット２２ａに嵌合し、それぞれ
のプーリピボット２１ａ，２２ａの中心を回転中心とし
て回転し得る構成である。

【００３２】ここで、プーリピボット２１ａ，２２ａ
は、それぞれの中心をオフセットさせた状態で基体２３
の相対する面に固定されている。従って、第１のテンシ
ョナプーリ２１と第２のテンショナプーリ２２とは異な
る軸を中心として回転することになる。また、第１及び
第２のプーリピボット２１ａ，２２ａが重なる部分であ
って、それぞれのプーリピボット２１ａ，２２ａの中心
との距離が等しくなる部位には、基体２３をも貫通する
長穴２４が設けられている。

【００３３】この長穴２４は、張力調整装置２０を内燃
機関本体１に組み付ける際にボルト２６を挿入する穴と
して用いられる。つまり、ボルト２６を仮締めした状態
であれば、基体２３及びテンショナプーリ２１，２２等
は、長穴２４に沿って容易に移動させることができる。

【００３４】また、基体２３には、前記した張力調整部
材に相当するスプリング２５が連結されている。このス
プリング２５のバネ力は、図１に示すように張力調整装
置２０を内燃機関本体１に組付けた状態では基体２３を
タイミングベルト１４ａ，１４ｂの内側に引っ張る方向
に作用する。

【００３５】従って、タイミングベルト１４ａ，１４ｂ
を所定のプーリに巻き掛け、ボルト２６を仮締めの状態
とすると、それぞれ第１のテンショナプーリ２１は第１
のタイミングベルト１４ａを、また第２のテンショナプ
ーリ２２が第２のタイミングベルト１４ｂを押圧するこ
とになる。

【００３６】このように本実施例の張力調整装置によれ
ば、スプリング２５のバネ力が第１及び第２のテンショ
ナプーリ２１，２２に適当に分配され、それぞれのテン
ショナプーリ２１，２２に別個に張力調整部材を持たせ
ることなく２本掛けされたタイミングベルト１４ａ，１
４ｂのそれぞれに対して適当な初期張力を付与すること
が可能となる。

【００３７】従って、この状態でボルト２６を適当なト
ルクで締めつけることとすれば、外的な振動等に対して
張力調整装置２０の位置が変動することを防止しつつ、
スプリング２５の作用により、常に第１及び第２のタイ
ミングベルト１４ａ，１４ｂの張力を適当な張力に維持
することが可能となる。

【００３８】ところで、本実施例の張力調整装置２０で
は、上記したように第１のテンショナプーリ２１の回転
中心と、第２のテンショナプーリ２２の回転中心とがオ
フセットした状態で組付けられている。そして、張力調
整装置２０はそれらの回転中心の中間に挿入されたボル
ト２６により内燃機関本体１に連結されている。

【００３９】従って、各テンショナプーリ２１，２２に
加わる外力、すなわち各タイミングベルト１４ａ，１４
ｂから受ける反力の均衡が崩れると、基体２３にはボル
ト２６を中心としたモーメントが発生する。ボルト２６
は、上記したようにスプリング２６のバネ力がタイミン
グベルト１４ａ，１４ｂの張力に影響を与え得る程度に
締め付けられているにすぎないから、上記のようなモー
メントが発生した場合、基体２３はそのモーメントが消
滅する位置まで回転することになる。

【００４０】ここで、このようなモーメントが消滅する
位置とは、各テンショナベルト１４ａ，１４ｂが各タイ
ミングベルト２１，２２から受ける反力が均衡する位置
である。また、各タイミングベルト２１、２２から受け
る反力が均衡するとは、各タイミングベルト２１，２２
に生じている張力が均衡することである。

【００４１】つまり、本実施例の張力調整装置によれ
ば、２本掛けされたタイミングベルト１４ａ，１４ｂの
一方が早期に劣化して両者の張力の均衡が崩れたら、そ
の均衡が回復する位置まで基体２３がローリングして、
常に２本のタイミングベルト１４ａ，１４ｂの張力が均
衡した状態となるように自動的に調整が行われる。

【００４２】このように、本実施例の張力調整装置によ
れば、２本掛けされたタイミングベルト１４ａ，１４ｂ
に容易に所定の初期張力を発生させることができるだけ
でなく、それぞれのタイミングベルト１４ａ，１４ｂに
発生した初期張力を定常的に維持することができ、一方
のタイミングベルトだけが早期に劣化することを防止す
ることができる。

【００４３】尚、本実施例においては、２本掛けされた
ベルトのスペックが全く同一であるため、タイミングベ
ルト１４ａ，１４ｂの張力が等力で均衡するように基体
２３を設計しているが、これに限るものではなく、２本
掛けされるベルトの維持すべき張力が異なる場合には、
それぞれの張力を達成し得る分配率でスプリング２５の
バネ力が分配されるように基体２３を設計すればよい。

【００４４】ところで、図１に示す内燃機関には、一方
のタイミングベルトが破断した際のフェールセーフ機構
も組み込まれている。以下、このフェールセーフ機構の
構成と、その効果について説明する。

【００４５】図１及び図４に示すように、内燃機関本体
１にはタイミングベルト１４ａ，１４ｂを非接触状態で
挟み込む破断検出装置３０が配設されている。この破断
検出装置３０は、第１及び第２のタイミングベルト１４
ａ，１４ｂの軌道上にフォトカプラ式光電センサを備え
ている。すなわち、タイミングベルト１４ａまたは１４
ｂが破断してその軌道上に存在しなくなった場合には、
それぞれのタイミングベルト１４ａ，１４ｂに対応した
フォトカプラから破断信号が発信される。

【００４６】この破断信号は、図５に示すように内燃機
関の燃料噴射量を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）４０
に送信される。ＥＣＵ４０は、この破断信号を受信した
ら、２本掛けのタイミングベルトの一本が破断したと判
断し、以後一本のタイミングベルトだけで運転可能な領
域以上に内燃機関が高負荷にならないように、各気筒に
配設されたインジェクタ４１に送信する駆動信号を補正
して、内燃機関に供給される燃料を減量補正する。

【００４７】図６は、この際にＥＣＵ４０が実行する補
正の概念を表す図を示している。図６（Ａ）は、タイミ
ングベルト１４ａ，１４ｂ共に正常な状態における制御
領域を示し、図６（Ｂ）は、いずれかのタイミングベル
トが破断した場合の制御領域を示している。

【００４８】すなわち、タイミングベルト１４ａ，１４
ｂが共に正常である場合（図６（Ａ））には、運転者の
意思でスロットル開度が開けられれば、内燃機関がそれ
に応じて全回転領域で運転するように必要な燃料噴射時
間を演算してインジェクタ４１に送信する。

【００４９】しかし、いずれかのタイミングベルトが破
断した状態で内燃機関が高負荷状態となると、残された
タイミングベルトまでが破断する恐れがある。そこで、
本実施例の内燃機関においては、図６（Ｂ）に示すよう
に、一方のタイミングベルトが破断した場合、運転者の
意思とは関係なくスロットル開度が所定の開度でクラン
プされ、例えば機関回転数が２０００ｒｐｍ以上になら
ないように燃料噴射量を補正している。

【００５０】このため、上記の内燃機関においては、い
ずれかのタイミングベルトが破断した場合、残ったタイ
ミングベルトまで破断してしまうことのない領域で最低
限の自走能力を確保することができ、異常時においても
安全に修理工場等まで自走することができる。

【００５１】尚、上記した例における破断式検出装置３
０は、いずれかのタイミングベルト１４ａ，１４ｂが破
断したことを検出できればよい。そこで、上記の破断検
出装置３０においては、それぞれのタイミングベルト１
４ａ，１４ｂの破断を検出する２つのフォトカプラを直
列的に接続すれば、ＥＣＵ４０への送信線は１組だけで
構成することが可能となる。

【００５２】また、上記破断検出装置３０は、各タイミ
ングベルト１４ａ，１４ｂの破断をフォトカプラを用い
て検出する構成としているがこれに限るものではなく、
各タイミングベルト１４ａ，１４ｂが所定の軌道から存
在しなくなったことを検出できる構成であればよい。従
って、例えばそれぞれのタイミングベルト１４ａ，１４
ｂに対して接触式のリミットスイッチ等を配設する構成
としてもよい。

【００５３】また、上記実施例の破断検出装置３０にお
いて、フォトカプラを更に高度化し、正常な回転をつね
に監視する構成として、ベルトが破断しないまでも歯欠
け等の欠陥が発生した場合にその異常を検出できるよう
にすれば、安全性は更に高くなる。

【００５４】

【発明の効果】上述の如く本発明によれば、所定の張力
に維持すべき２本のベルトに対して、容易に初期張力を
与えることができると共に、いずれか一方のベルトに偏
って延びが発生したような場合には基体がローリングす
ることにより、２本のベルトは常に所定の張力に維持さ
れる。

【００５５】このように、本発明に係る２本掛けベルト
用張力調整装置によれば、各ベルトに対応して設けられ
た第１のテンショナプーリと第２のテンショナプーリに
個別に張力調整部材を設けることなく２本のベルトの張
力調整が可能となる。従って、従来の張力調整装置に比
べて部品点数の削減と小型化が実現できると共に、組み
付け及び調整に要する工数を低減できるという特長を有
している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る２本掛けベルト用張力調整装置の
一実施例の適用例を表す図である。

【図２】従来の内燃機関におけるカムシャフトの駆動機
構を表す正面図である。

【図３】本実施例の２本掛けベルト用張力調整装置の分
解斜視図である。

【図４】本実施例装置の適用される内燃機関に配設さ
れ、タイミングベルトの破断を検出する破断検出装置の
構成を表す斜視図である。

【図５】本実施例装置の適用される内燃機関においてタ
イミングベルトの破断に対するフェールセーフを実現す
るシステム構成例を表す図である。

【図６】本実施例装置の適用される内燃機関におけるタ
イミングベルトの破断に対するフェールセーフ機構を説
明するための図である。

【符号の説明】

１ 内燃機関本体 ２ クランクシャフト ５ オイルポンプ ７ カムシャフト １３ ２本掛け用クランクプーリ １４ａ 第１のタイミングベルト １４ｂ 第２のタイミングベルト １６ ２本掛け用オイルポンププーリ １８ ２本掛け用カムプーリ ２０ 張力調整装置 ２１ 第１のテンショナプーリ ２１ａ 第１のプーリピボット ２２ 第２のテンショナプーリ ２２ａ 第２のプーリピボット ２３ 基体 ２４ 長穴 ２５ スプリング

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の張力を維持すべき２本のベルトの
   それぞれに対して、張力調整用の第１のテンショナプー
   リ及び第２のテンショナプーリを備える２本掛けベルト
   用張力調整装置において、 前記第１のテンショナプーリ及び第２のテンショナプー
   リを、それらの回転中心をオフセットさせた状態で備え
   る基体と、 前記第１のテンショナプーリ及び第２のテンショナプー
   リが前記２本のベルトのそれぞれを押圧する方向に、前
   記基体を付勢する張力調整部材とを備えることを特徴と
   する２本掛けベルト用張力調整装置。