JPS61272622A

JPS61272622A - ベルト張力検出装置

Info

Publication number: JPS61272622A
Application number: JP60115096A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Kanayama; 金山　斎; Masaatsu Ito; 正篤伊東
Original assignee: Nippon Soken Inc
Current assignee: Soken Inc
Priority date: 1985-05-28
Filing date: 1985-05-28
Publication date: 1986-12-02

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）本発明は複数のブーり間に張設されたベルトの張力異常
を検出する装置で、特に自動車エンジンのタイミングベ
ルトの張力異常を検出するのに好適である。

（従来の技術）近年自動車エンジンではタイミングベルトによる伝動機
構が使用されており、ウォータポンプやオイルポンプを
駆動する他、ピストン往復運動とカム軸によって駆動さ
れる吸・排気弁の開閉時期とのタイミングを合致させる
という重要な役割を持っている。このタイミングベルト
の張力は低過ぎるとベルト歯のずれが生じ上記ピストン
と吸・排気弁のタイミングを狂わせ、高過ぎるとベルト
歯破損の原因となるため、張力に異常が生じた場合それ
を検出し、正常の張力に調整することが必要となってい
る。

従来この種のベルト異常を検出する方法としてタイミン
グベルトの張力低下により起こるベルト飛び上がり現象
をベルトに近接した位置に設置された変位計で検知する
もの（実開昭５５−６２８１９号公報）や、エンジン回
転と駆動ベルトを介して駆動される装置の回転を電気的
に検出する装置を設り２つの電気信号を比較して、異常
を検出しようとするもの（実開昭５６−１６１５５０号
公報）等がある。

（発明が解決しようとする問題点）しかし、上記公報のものは、いずれも張力が低下してベ
ルトの飛び上がり現象や駆動プーリと従動ブーりの回転
異常という、エンジンにとって重大な欠陥が生しなけれ
ば張力の異常を検知できない。

本願本発明はベルト張力を正確に検出することにより、
張力が低下し過ぎて上記ベルトの飛び上がり現象、プー
リの回転異常が起こる以前に、張力低下を検知できるば
かりでなく、ベルト歯破撰の原因となる張力過剰をも常
に検知できるようにすることを技術的課題とする。

（問題点を解決するだめの手段）そこで本発明は、−に記技術的課題を達成するために複
数のプーリ間に張設されたベルトの張力を検出する装置
であって、前記複数のプーリのいずれかを固定部材に支持する支持
部材と、この支持部材に設ｉ−１られ、この支持部材に
かかる荷重に応した信号を出力する荷重センサと、この
荷重センサからの出力信号に基づいて前記ベルトの張力
を演算する演算手段とを具備するという技術手段を採用
する。

（作　用）本発明では、上記技術手段を採用するため、次の如き作
用が得られる。ベルトの張力の変動に応じて、ベルトを
支持するブーりにかかる荷重も変化する。この荷重の変
化は荷重センサによって検知され、演算手段はこの荷重
変化に基づいて、その都度のベルトの張力を検出するた
め、ヘル１への張力低下時から張力過剰時まで、正確な
張力が検出できる。したがってベルトの張力が実際に異
常状態になる直前の張力を検出できる。

また、本発明では、ベルトをたわませるごとなく、すな
わちベルト外部から力を加えることなく張力検出ができ
るため、−・ルトにかかる張力の値を止血に検出できる
。

（実施例）以下本発明を図に示す実施例に基づいて詳細に説明する
。

第１図は、本発明の概略構成を示し、ベルト４は、複数
のブーＵ　２．３．５．６．７．８により支持されてい
る。このベルト４の張力は、プーリ７にかかる荷重を荷
重センサ１０で検出され、この検出信号を検出回路１０
０により求め、張力が所定値の範囲を越えると、これを
表示器８０に表示し、使用者に張力の調整をうながす構
成となっている。

以下に第１図の外部の構成を詳細に説明する。

その際、本実施例では、本発明を自動車エンジンにおり
るタイミングベルトの張力検出に適用した場合について
説明する。

自動車エンジンにおけるタイミングヘル１、とそれを張
設するプーリは、エンジン本体１に第２図の様に配置さ
れている。この第２図において符号２はカムシャフトタ
イミンクプーリ、３がクランクシャフトタイミングプー
リであり、タイミング−・ルト４によりクランクの回転
と吸・排気弁を駆動するカムの回転のタイミングが合致
される。５はオイルポンププーリ、６はウォータポンプ
プーリ、７はアイＦラプーリである。タイミングベルト
４の張力ば８のテンショナプーリによって調節される。

この種のタイミングベルト４はウォータポンプやオイル
ポンプを駆動する他、ピストン往復運動とカム軸によゲ
て駆動される吸・排気弁の開閉時期とのタイミングを合
致させるという重要な役割を持っている。このタイミン
グベルト４の張力は、低過ぎるとベルト歯のずれが生し
、上記ピストン往復運動と吸・排気弁の開閉時期のタイ
ミングを狂わせ、高過ぎるとベルト歯破損の原因となる
ため、張力に異常が生じた場合それを検出し、正常の張
力に調整することが必要となっている。

／Ｃｔここで、アイドラブーＵ　７には第１図中Ｘ（水平）方
向及びＹ（垂直）方向の荷重を測定できる荷重センサ１
０が設置されている。

この荷物センサ１０の平面図を第３図に、また第３図の
ｒｌｌ　−Ｉｌｌ断面図を第４図に示す。この荷重セン
→ノー１０のハウシング２２の中央には、第４図Ｚ方向
に取付用の貫通穴２２ａが設げられており、またハウジ
ング２２内部には、貫通穴２２ａを囲むように、４枚の
輪形の水晶板２１が取付けられている。ハウジング２２
のＡＢ面に第４図のごとく剪断力もが加えられると４枚
の輪形水晶結晶板２１はひずめを生じ加えられた剪断力
に比例した電荷を生じる。４枚の水晶結晶板２１の内２
枚は第３図中Ｘ方向のめの剪断力に他の２つはＹ方向の
めのり引析力により電荷を生じるよう構成されている。

ハウジング２２にあらかじめ第４図中Ｚ方向に十分な力
が加えられ固定されていればハウジング２２の／Ｂ面に
加えられるＸ方向、Ｙ方向の剪断力に比例した電荷が各
結晶板のひずのにより生じ、電極２３を通ってプラグコ
ネクタ２４に導びかれ、第１図に示ずアンプ１３．１４
を介して荷重に応じた電圧を生じさせる様になっている
。

第５図は、上記の如く構成された荷重センサ１１０の具
体的な取付り状態を示し、荷重センサ１０は、エンジン
本体１とアイドラブーリフの間に、ボルト１１およびリ
ング９ａ、９ｂによって取イ１けられている。ボルト１
１は、荷重センサ１０の貫通穴２２ａを貫通しているが
貫通穴には接触せず、荷重センサはボルト１１の圧縮力
（第４図におけるＺ方向の力に相当）によってのみ固定
されており、アイドラブーＩ７７にかかる荷重はリング
９ｂを介して荷重センサに剪断力として加わることにな
る。

また、この荷重センサ１０のハウジング２２外面には、
張力検出の際エンジン作動中の振動による影響を補正す
るため、Ｇセンサ１２が固着されている。

次に、第１図の検出回路１００の構成および作用につい
て説明する。

まずアイドラプーリ７とウォータポンププーリ６間の張
力Ｔの方向と、アイドラプーリ７とクランクシャフトプ
ーリ３間の張力Ｔの方向が成す角をθ１　とし、アイド
ラブーＩＪ　７がベルト４から受げる力ＷとＷのＹ方向
成分が成す角をθ２とすると張力Ｔは ′ｒ＝Ｗｙ　／　（２・ＣＯ３（θ１／２）・ＣａＳＯ
２）・・・・・・（１１で表わされる。

ここでＣＯＳ　（θ、／２）はエンジンレイアウトから
簡単に求められるが、ＣａＳＯ２は２方向センザの取り
付は方向が違えば変化するため以下の方法で求める。す
なわち２方向センサを取りイ］げた後、ＷのＸ方向成分
出力Ｗ＋ｔｏ、　Ｙ方向成分出力ＷＶｏを測定し、その
ＷＸＯ％　Ｗｙ（１の値から次の式でＣａＳＯ３は求め
られる。

ＣａＳＯ２＝ＷＹＯ／　（？了Ｗｖｏ”　）　−ｆ２１
」二記の方法によりｆｉ１式中の２・ＣＯ３（θ１／２
）・ＣａＳＯ３は定数で表わされ、２・Ｃ０５（θ１／
２）・ＣＯＳθｚ＝１／Ｋｓの値が求められる。よって
（１）式は、Ｔ−ＫｓＷ７・・・・・・（３）で表わされる。よって増幅器３０の増幅度はこれに基づ
いてに８に設定される。

一方荷重センサ１０はエンジン振動に伴うアイ［、ラブ
−リフ及びセンサ自体の振動の影響を受ける。その力は
エンジンの加速度に比例するため荷重センサ１０にＧセ
ンサ１２を接着し、Ｙ方向の加速度を測定し、荷重セン
サ１０の出力を補正する。比例定数ＫＧは、アイドラプ
ーリ７及び荷重センサ１０をベルト４から力を受けない
エンジン部分に固定し、エンジン回転中の荷重センサ１
０出力とＧセンサ出力１２の比から求められる。すなわ
ちエンジン振動を考慮した場合」二記（３）式はＧセン
サ１２の出力をＧｓとすると次の様に表わされる。

Ｔ−Ｋｓ　−ＷＹ−に６　・Ｇ、・・・・・・（４）よ
って、増幅器４０の増幅度はこれに基づいてＫＧに設定
される。

荷重センサ１０のＹ方向出力信号はアンプ１３によって
検出信号Ｗ７に応じた電圧値に変換され、増幅器２でに
８倍され減算器５０に入力される。

またＧセン１す１２の出力信号はアンプ２０によって検
出信号Ｇ５に応した電圧値に変換され、増幅器４でに５
倍され減算器５に入力される。減算器５０では両者の差
ずなわらＫｓ−ＷＶ−に、−Ｇ。

が出力される。その出力ずなわら張力信号はコンパレー
タ６０で一］−眼張力力侶号ＳＴＯと、−１ンパレータ
７０て下限張力信号５ｔＬｌと比較され、張力が上限値
または下限値を越えろ場合には表示部８０で表示される
。なお」−叩張力信号Ｓ、。および下限張力信号Ｓ　１
．１、は、実際にベルト４が異常状態になる前の値に設
定しておくことば言うまでもない。

次に本発明の他の実施例について説明する。

第１図におｉＪるアイ１′ラブ−リフにがかる力Ｗの方
向と荷重センサ１０の測定する荷重の方向を幾何学的に
求めることにより、アイドラプーリ７の回転軸に対して
１方向の荷重たり測定すれば概略の張力が求まるので、
■方向の荷重センサでも張力を測定し異常の検出ができ
る。その場合、第１図におけるθ２は定数となる。従っ
て第６図に示す様にひずみケージを用いても良い。ずな
わちエンジン本体１にスタットボルトベルト４から力を受番ノることによるスタソトホルＩ・
２５のひずめが測定できる方向にひずめケージ２６、２
７を接着し、アイ１″ラブ−リフをスタットボルトヘル１４からアイドラプーリ７に与える力はスタットボ
ルト２５をひずませそのひずメ量をひずみゲージ２６、
２７により測定し、張力に換算し張力異常の検出ができ
る。

張力を測定するために荷重センサ１０やひずめゲージ等
２６、２７を取りイ」りるプーリば、アイドラプーリ７
に限らず、テンショナプーリ８等のプーリにかかる１−
ルクが必要とする測定精度に対して無視できるプーリに
取り伺りることができる。

またこのー・ルト張力検出装置は、自動車エンジンのタ
イミングベルト４の張力検出に限らず、荷重センサ１０
、ひずみゲージ２６、２７が第５図及び第６図の様に取
りイ」けることができれば、コンプレソリ°、発電機等
、他のベル１〜駆動機構についても使用できる。さらに
比較的エンジンの振動が緩やかであるアイドリング時等
に張力検知を行なうものとすれば、エンジン振動がセン
サ出力に与える影響は無視できる程度になるため、Ｇセ
ンサは不要となり演算回路も簡略化される。

（発明の効果）以上ｊホへたように、本発明によれば、ベルトに外力を
加えることなく、ベルトにかかるそのままの張力を正確
に検出できるという効果がある。

また、本発明によれば、ベルトの張力が買常状態になる
前の張力の状態を検出できるため、ヘルＦのＩ員傷を未
然に防止し、安全性を同士さ・ｌるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概略構成図、第２図は第１図に図示さ
れたベルトの具体的な取（＝ｔ　ｈＪ状態を示す斜視図
、第３図は荷重センサの平面図、第４図は第３図のＩＩ
Ｉ　−　Ｔｌｌ断面図、第５図は荷重七ンーリ〜の取付
は状態を示す断面図、第６図は本発明の荷物車センサの
他の実施例を示す断面図である。４・・・タイミングベルト、７・・・アイ１−ラプーリ
、１０・・・荷重センサ、１２・・・Ｇセンサ゛、１６
・・・表示器、２１・・・水晶結晶板、２６、２７・・
・歪ケージ、１００・・・検出回路、３０、４０・・・
増幅器、５０・・・減算器、６０、７０・・・コンパレ
ータ。代理人弁理士　　岡　部　　　隆第４図第５図９２６へ第６図３午づ

Claims

【特許請求の範囲】　複数のプーリ間に張設されたベルトへの張力を検出す
る装置であって、前記複数のプーリのいずれかを固定部材に支持する支持
部材と、この支持部材に設けられ、この支持部材にかか
る荷重に応じた信号を出力する荷重センサと、この荷重
センサからの出力信号に基づいて前記ベルトの張力を演
算する演算手段とを具備することを特徴とするベルト張
力検出装置。