JPS5856445Y2 - ベルトテンシヨン装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、主として自動車エンジンルームにおけるファ
ンベルトやＯＨＣ（オーバー・ヘッド・カム）用タイミ
ングベルトなどのベルトテンション装置に関するもので
、エンジン駆動中に発生するエンジンの発熱時と、エン
ジン冷却時における駆動プーリと従動プーリ間に巻掛け
られたベルトの各軸間距離の変動によるベルト張力の変
動に対し、ベルト張力を自動的に調節しうるベルトテン
ション装置を提供することを目的としたものである。

従来、自動車のエンジンルームに於けるベルトの駆動装
置ではエンジン駆動中に発生するエンジンの発熱時（９
０〜１２０’ Ｃ）に通常線膨張係数の大きいアルミ合
金（線膨張係数α＝２２Ｘ１０−６）でエンジン本体が
形成されているため、エンジン本体の膨張によりプーリ
間の軸間距離が拡がると共にブーツの有効径も大きくな
るが、一方、これに反しベルトの線膨張係数はエンジン
の線膨張係数より小さいためベルトの張力がアップし、
従って逆にエンジン冷却時、例えば寒冷地の冬期の如き
１０〜−４０°Ｃという低温状況にあっては張力が低下
するという現象を起し、即ちエンジン始動時と発熱時に
おいて大きな張力差を生しることになる。

このような張力変動現象は、例えば抗張体に線膨張係数
が５Ｘ１０−６のガラスロープを用いたタイミングベル
トでは、エンジン本体が通常、線膨張係数２２Ｘ１０’
位であるためガラスロープとの間の線膨張係数の差によ
り発熱時と冷却時に張力差を生じ、エンジンルームでは
発熱時にベルト張力が増大し、一方、冷却時には張力が
低下する結果を招来する。

又、ケブラー抗張体（芳香族ポリアミド・デュポン社商
品名）を用いたタイミングベルトをＯＨＣ駆動用ベルト
として用いる時は、エンジン本体の線膨張係数とケブラ
ー抗張体の線膨張係数−３×１０−６どの差によって発
熱時と冷却時におけるベルト張力が大幅に変化し、特に
高温時における異常な張力アップによりエンジンの軸受
部の寿命への影響はもとより、ベルトライフへの影響も
当然大きくなる。

一方、エンジンが高温に上昇しベルトの張力が大きい状
態で逆に冷却して温度が低下した時は、エンジンとベル
トの熱容量の差によりベルト温度が先に低下するが、ケ
ブラー抗張体の場合は前記ガラスロープの場合と異なり
、ケブラー抗張体が熱延伸された状態となってもとの長
さに戻らなくなり、その後エンジン本体が冷却されたと
してもベルト長さは発熱時に伸張されたときの影響によ
り長さが長くなっているためベルトの張力は異常に小さ
くなる現象を呈する。

かようにして、発熱時にはベルト張力が著しく増大する
ためエンジン駆動装置に巻掛けたベルト自体が早期破損
を起すばかりでなく、各プーリにも過大の荷重がかかり
、軸受部を破損する事態が発生し、又冷却時におけるエ
ンジンの始動時、張力低下が大きいため、張力不足によ
るスリップにより早期破損を生ずることとなる。

本考案は上述の如き従来装置の欠点に着目し、これを解
消することを課題として、自動車のエンジンルームのベ
ルトテンション装置においてエンジンルームならび゛に
同ルーム内に設置されたベルト駆動装置を構成するアル
ミニウム、鉄、亜鉛等の如き通常の金属、更にはベルト
に埋設されている繊維抗張体に比し線膨張係数の大きい
材質よりなる張力調整部材を利用し、その膨張によって
テンションアームをベルト緊張方向に後退せしめ、冷却
時におけるベルトの弛緩に対しては張力調整部材の収縮
によりテンションアームかもとの位置に復元することに
より弛緩したベルトを弛緩方向のみに押圧し、温度変化
によって生ずるベルトの張力変化を常に一定張力に調整
可能ならしめることを目的とするもので゛ある。

即ち、本考案はエンジン本体に取り付けられた複数のプ
ーリ間に巻掛けられ、その線膨張係数がエンジン本体及
びプーリの線膨張係数より小さいベルトの一部に、該ベ
ルトを押圧するテンションプーリを配設してなるベルト
テンション装置において、前記テンションプーリを、基
端をエンジン本体とは別体の固定板に回動自在に取り付
けてなるテンションアームの先端に取り付け、かつテン
ションアームと固定板との間に、エンジン本体、プーリ
及びベルトより線膨張係数の大きい張力調整部材を配置
し、その一端を、前記テンションアームの中間位置もし
くは中間より基端寄りの位置に支着せしめた係止部材に
連結すると共に、他端を前記係止部材に対応し、固定板
上、所要の位置に支着された係止部材に連結してなるこ
とを特徴とするものである。

以下、本考案の具体的内容を添付図面を参照しつつ更に
詳細に説明する。

第１図、第２図は本考案に係るベルトテンション装置を
ＯＨＣ駆動機構に適用した場合の例で、図において１は
駆動プーリ、２は従動プーリで何れも鉄製であって、図
示されていないアルミ製の自動車エンジン本体に取付け
られており、両プーリ１．２間にタイミングベルトから
なるＯＨＣベルト１０が巻掛けられている。

一方、５は前記両プーリ１，２間にわたって巻掛けられ
た前記ＯＨＣベルト１０、即ち伝動ベルトに一定圧力で
押圧されているテンションプーリで、基端部がエンジン
本体とは別個の固定板３にシャフト４により回動自在に
枢着されたテンションアーム６の先端に取り付けられて
いる。

しかして、上記の構成において前記テンションアーム６
の中間もしくは中間よりシャフト４寄りの位置において
本考案の要部をなす側面矩形状の張力調整部材８が近傍
の固定板３との間に介設されており、該張力調整部材８
はその一端が前記アーム６の中間もしくは中間寄りシャ
フト４寄りの位置に支着された係止部材９に連結される
と共に、他方端は固定板３上の対応する所要の位置に支
着された係止部材９に連結されている。

ここで、上記各部材中、テンションアーム６、テンショ
ンプーリ５、係止部材９，９′は何れも通常の鉄製であ
るが、係止部材９，９′と連結されている張力調整部材
８は本考案の重要な特色をなす部材で、エンジン本体、
プーリを構成する通常の金属ならびにベルトに比較し線
膨張係数αの大きな樹脂、例えば６−ナイロン樹脂（α
＝８３Ｘ１０−５）、６ローナイロン樹脂（α−８×１
Ｏ−５）、モノマーキャストナイロン樹脂（α＝９Ｘ１
０−５）、ポリアセタール樹脂（ジュラコンα＝９×ｌ
０−５、デルリンα＝８Ｘ１０−５）、ポリイミド樹脂
（α＝ｇｘｌＯ”）、フッ素樹脂（α＝ １０ Ｘ １
０＝ ）、エボナイト（α−８×１Ｏ−” ）ならびに
その他熱硬化性樹脂を素材として構成されている。

本考案ベルトテンション装置は叙上の如き構成からなる
が、次に、上記の如き樹脂で張力調整部材８を形成した
場合を例として第１図の駆動装置について、その作用を
説明すると、先ずベルト１０の初期の駆動開始時、即ち
エンジンルームの冷却時には駆動及び従動の両プーリ１
，２間に巻掛けられたベルト１０は、アーム６のシャフ
ト４近傍付近に取付けられた係止部材９と固定板３に取
付けられた係止部材９とに連結された長さり、の張力調
整部材８に支えられたテンションアーム６の先端７に取
付けられたテンションプーリ５で一定張力に押圧されて
いるが、ベルトの駆動によりエンジンルームが発熱して
くると、金属製のエンジン本体の膨張によりプーリ間の
軸間距離ならびにプーリ有効径が大きくなり、一方、ベ
ルト１０自体も膨張するが、ベルト１０の線膨張係数は
その材質上一般にエンジン本体及びプーリの線膨張係数
よりはるかに小さいため、さ程伸張せず、その結果、ベ
ルト１０はテンションプーリ５の押圧力により取付時の
張力に比し著しく緊張された状態となる。

しかし、このとき、テンションアーム６を支えている張
力調整部材８は金属製エンジンルームよりはるかに線膨
張係数の大きい合成樹脂により構成されているため発熱
に伴い張力調整部材８の長さも熱膨張により第１図のＬ
ｌから第２図のＬに伸張され、従ってテンションアーム
６はシャフト４を中心として回動し、同時にテンション
プーリ５もベルト１０の緊張と共に上方に移動し、異常
に緊張されたベルト１０の張力を緩和する。

次に、ベルト１０の駆動を停止し、エンジンルームが冷
却されるとプーリ間の軸間距離ならびにベルト１０の長
さも元の長さに戻り、発熱により長さＬ２に膨張した合
成樹脂製張力調整部材８も冷却時には元の長さＬｌに復
元し、弛緩したベルト１０を再度押圧し、ベルト１０の
張力を自動的に調整する。

上記現象を更に事例によって詳細に説明する。

通常の使用条件下では常温時の初張力は１５ ｋｇ位で
あるが、発熱時には２倍以上の３５ ｋｇ位になる。

これに対して、エンジン本体、プーリ、ベルトに比し線
膨張係数の大きな張力調整部材８によって、図における
０点に荷重がかかり、ベルト１０とのバランスよりテン
ションプーリ５の位置が定まるが、テンションプーリの
中心Ｏの位置では張力調整部材８の熱変形量のＡＣ／Ａ
Ｂだけ拡大される。

自動車エンジン停止時の温度を２５°Ｃ１走行時の温度
を１０５°Ｃとすると温度差は１０５−２５＝８０゜Ｃ
となる。

第１図において、常温時における張力調整部材８の有効
長さ３０ ｍｍ、 ＡＣ／ＡＢ ＝ ４とするとテンシ
ョンプーリ５がタイミングベルトの背面を張力調整部材
８の膨張方向に対して平行方向に押上げる長さＳは５＝
３０ｘ ４ ｘ ９ ｘｌＯ−５ｘ（１０５−２５）
＝ ０ 、８６ ｍｍとなる。

（但し、α＝９×１０−５のモノマーキャストナイロン
を使用） 今、テンションプーリの移動方向がベルトに対し垂直方
向になるよう設置したとき、タイミングベルトのピッチ
長さ１２００ ｍｍと仮定して、上記と同様の温度差が
８０°Ｃのとき、エンジン本体の位置間におけるエンジ
ン材質、プーリ材質、ベルト抗張体がガラスロープを使
用した場合、前記の如き線膨張係数の差によって生ずる
見掛上のプーリピッチ長さとベルト長さの差は通常の条
件下では０．８＋ｎｍ前後である。

これに対して、上記するＳの値によってベルト長さへの
影響度が異る。

ベルト長さへの影響量は通常的０．７ｍｍ前後となり、
これは前記熱膨張によるＳの値と略々一致する。

従って、本考案の張力自動調整部材によって温度による
影響をうけない常に一定の張力下で走行することができ
る。

尚、エンジンのレイアウトにより、適宜張力調整部材８
の材質及び有効長さ、更にはＡＣ／ＡＢの比などを選定
することにより温度補償形の自動ベルトテンション装置
を提供することができる。

又、本考案のベルトテンション装置はタイミングベルト
のようなりフグ率の高いベルトの温度変化に対する張力
調整に特に有効であるが、フリクション伝動■ベルト、
平ベルト、ポリ■ベルトについても適用可能で、かつ有
効である。

更に、前記実施例ではベルト駆動装置を自動車エンジン
に取付けた場合について説明したが、本考案はかかる自
動車エンジンに限らず、それ以外の同様な駆動装置にお
いても充分適用することができる。

以上のように、本考案のベルトテンション装置によれば
、エンジン本体に取り付けられた複数のプーリ間に巻掛
けたベルトの背面を押圧するテンションプーリを、基端
を固定板に回動自在に取付けたテンションアームの先端
に取付け、かつ前記アームの中間もしくはそれより基端
寄り付近に取付けた係止部材と固定板に取付けた係止部
材の間に通常の金属に比しエンジン本体、プーリ、ベル
トの夫々より線膨張係数の大きい合成樹脂製張力調整部
材を連結して前記テンションアームを支えているため、
発熱時におけるベルトの過大緊張に対しては張力調整部
材の熱膨張伸張によりテンションアームならびにその先
端にあるテンションプーリをベルト緊張方向に後退せし
め、一方、冷却時におけるベルトの弛緩に対しては張力
調整部材が原形に収縮復元して弛緩したベルトを弛緩方
向に押圧し、温度変化によって生ずるベルトの変化に追
従して常にベルト張力を自動的に一定に保持することが
できる顕著な効果を有し、ベルトの早期破損を防止し得
ることは勿論、プーリのシャフトに過大な荷重を及ぼす
ことがなく、その構造の簡単さと相撲って自動車エンジ
ンの駆動装置を始め各駆動装置のベルトテンション装置
として極めて有益で、かつ実用的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は冷却時における本考案ベルトテンション装置の
正面図、第２図は発熱時における本考案ベルトテンショ
ン装置の正面図である。 １・・・・・・駆動プーリ、２・・・・・・従動プーリ
、３・・・・・・固定板、４・・・・・・シャフト、５
・・・・・・テンションブーツ、６・・・・・・テンシ
ョンアーム、８・・・・・・張力調整部材、９，９′・
・・・・・係止部材、１０・・・・・・ベルｊ・。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ エンジン本体に取り付けられた複数のプーリ間に巻
   掛けられ、その線膨張係数がエンジン本体及びプーリの
   線膨張係数より小さいベルトの一部に、該ベルトを押圧
   するテンションプーリを配設してなるベルトテンション
   装置において、前記テンションプーリを、基端をエンジ
   ン本体とは別体の固定板に回動自在に取り付けてなるテ
   ンションアームの先端に取り付け、かつテンションアー
   ムと固定板との間に、エンジン本体、プーリ及びベルト
   より線膨張係数の大きい張力調整部材を配置し、その一
   端を、前記テンションアームの中間位置に支着せしめた
   係止部材に連結すると共に、他端を前記係止部材に対応
   し、固定板上、所要の位置に支着された係止部材に連結
   してなることを特徴とするベルトテンション装置。 ２ 張力調整部材を合成樹脂で構成せしめた実用新案登
   録請求の範囲第１項記載のベルトテンション装置。 ３ 合成樹脂が６−ナイロン樹脂である実用新案登録請
   求の範囲第２項記載のベルトテンション装置。 ４ 合成樹脂が６ローナイロン樹脂である実用新案登録
   請求の範囲第２項記載のベルトテンション装置。 ５ 合成樹脂がモノマーキャストナイロン樹脂である実
   用新案登録請求の範囲第２項記載のベルトテンション装
   置。 ６ 合成樹脂がポリアセタール樹脂である実用新案登録
   請求の範囲第２項記載のベルトテンション装置。 ７ 合成樹脂がポリイミド樹脂である実用新案登録請求
   の範囲第２項記載のベルトテンション装置。 ８ 合成樹脂がフッ素樹脂である実用新案登録請求の範
   囲第２項記載のベルトテンション装置。 ９ 張力調整部材をエボナイトで構成せしめた実用新案
   登録請求の範囲第１項記載のベルトテンション装置。