JPS6060355A - 歯付ベルト装置 - Google Patents

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】 （技術分野） 本発明は歯付ベルト装置に関する。

（従来技術） 例えば自動車用内燃機関において、カムシャフトの駆動
は、クランクシャフトから回転力を得て行なうため、カ
ムシャフトとクランクシャフトを動力伝達する必要があ
り、その動力伝導装置には様々あるが、静粛性向上のた
めに、歯付ベルト装置が採用されている。

このような装置を第１図に示す（例えば、特開昭５７−
７６３４３号公報参照）。

この例はディーゼル機関に適用された例で、クランクシ
ャフト、カムシャフト、傾射ポンプの駆動軸の先端には
外周に一定ピッチの歯を有するプーリ會それぞれクラン
クプーリ１、カムプーリ２、ポンププーリ３として取付
け、これらのプーリ１゜２．３には内周に同じピッチの
歯含有する歯付ベルト４が巻掛けされる。

したがって、クランクシャフトが回転すると、この回転
駆動力が歯付ベルト４により伝達されることになるが、
このようなベルト駆動では歯付ベルト４が荷重により伸
びるので、ベルトテンショナにより歯付ベルト４に所定
の張力が与えられる。

すなわち、２つのアイドラプーリ５，６のうちいずれか
一方が歯付ベルト４を外側より押しつけている。

また、クランクシャフトによりカムシャフト及び噴射ポ
ンプが同期回転されるように、各プーリ１〜３の側面と
歯付ベルト４の側面には合マーク７．８．９がそれぞれ
設けられる。

このため、これらの合マーク７〜９が一致している限り
吸排気弁の開閉時期や燃料の噴射時期が最適に制御され
ることになる。

ところで、歯付ベルト４は通常ゴムにより形成されるた
め、伝導装置に使用される金属製のチェーンや機関自体
の寿命に比較するとどうしても短く、シたがって長時間
使用されると、歯列の中の一部の歯に歯とぼれが生じ、
この歯こぼれにより歯付ベルト４とプーリ１〜３との間
にスリップをおこす。

このため合マーク７〜９がずれることになり、吸排気弁
の開閉時期が狂ってピストンと吸排気弁が干渉し、ひど
いときには機関が破損されることも考えられる。

そこで、予防策としては目視により歯付ベルト４を定期
的に点検したり、あるいは定期的に交換するという対策
がなされている。

しかし、目視による点検はその交換時期を判断するのに
各人によりばらつきを生じ、早めに交換すれば費用が嵩
むことになる。一方、限界を越えて使用されると、前述
のように機関異常をきたし走行中であれば二次災害をも
起しかねない。

また、定期交換であれば、使用条件のばらつきから安全
率を大きくして早めに交換せざるを得す、コストアップ
になってしまうという問題があった。

（発明の目的） したがって、本発明は歯付ベルトがスリップする前に、
その前兆として歯が脱落することに着目し、歯の脱落に
よる噛合部の隙間を検出することによシ、歯付ベルトの
許容限界を簡単に早期検知し、例えば、自動車用タイミ
ングベルトに適用した場合に、定期点検や定期交換によ
る車輛の維持費用増大を防止するとともに、歯付ベルト
スリップによる機関異常を未然に防止する歯列ベルト装
置を提供することを目的とする。

（発明の構成及び作用） このため、外周に一部ピッチの歯を有するプーリに、同
じピッチの歯を有する歯付ベルトを巻掛けて動力の伝達
を行なう歯付ベルト装置において、歯付ベルトの歯の脱
落により上記プーリと歯付ベルトの噛合部に生ずる隙間
を光学的に検出する手段を、上記噛合部の両側に近接し
て設ける。

歯付ベルトの破損過程はある１つの歯の歯底にひび割れ
が生ずることから始まり、歯が剥れ、脱落する。

したがって１つの歯が脱落すると、プーリと歯付ベルト
の噛合部に隙間が生じ、この隙間が光検出手段により検
出されることになり、たとえばこの検出手段からの信号
により車室内の警報ランプが点灯するようにしておけば
、歯付ベルトに歯の脱落があることが容易に知れる。

（実施例） 以下図示実施例に基いて説明する。

第２図は本発明の第１実施例の一部断面図で、隙間検出
手段はカムプーリ２の近傍に設けられる。

すなわち、カムプーリ２と歯付ベルト４゛の噛合）１１
には小孔１３．１４が貫通され、この小孔１３．１４に
はグラスファイバで形成されるリード線１５．１６の一
端が外側より挿入され、接着硬化剤２１．２２及び圧入
ワッシャ２３．２４によシブラケット１１に保持される
。

この状態ではリード線１５．１６端部の軸芯が一致して
おり、かつこの軸芯を歯付ベルト４の歯４０（第５図参
照）が横切るようになっている。

第３図は回路構成図で、上記一方のリード線１５の他端
は光源室２５に、他方のリード線１６の他端は光電素子
室２７に導入される。

高屈折率のグラスファイバの媒質中では光が全反射しな
がらファイバ軸方向に進むため、リード線１５の一端面
１７からランプ２６の光が入射すると、この光はリード
線１５が曲がっていようとも他端面１８に伝送される。

他端面１８に達した光は、軸芯の一致している他方のリ
ード線１６の一端面１９との間に遮断するものがない場
合は、直進してこの端面１９に入射する。

この光は他端面２０に伝送され、他端面２ｏに対向して
設けられる光電素子２８により、この光は電気信号に変
換される。

すなわち、一方のリード線端面１８と他方のリード線端
面１９との間に形成される光伝送路は歯付ベルト４とプ
ーリ２の密着した噛合いにより遮断されている（歯付ベ
ルト４の歯４０とプーリ２の歯４２が交互に隙間なく横
切るため）が、歯付ベルト４の歯に脱落が生じると、こ
の脱落により隙間４４（第２図、第３図は隙間４４が光
伝送路に来た状態を示す）を通して光が伝送される。

アンプ室２９のアンプ３０は一方が光電素子２８に接続
され、他方はリレー３１のコイル３２に接続され、光電
素子２８により電気信号に変換された微弱信号を接点３
３を閉成することができる電気信号にまで増幅する。

リレー３１の接点３３は一方がイグニッションスイッチ
３６を介して電源３５に接続され、他方は警報ランプ３
４に接続される。警報ランプ３４は他の警報ランプ類と
同様に車室内の計器パネルに取付けられる。

このため、コイル３２に電流が流れると、接点３３が閉
成して警報ランプ３４が点灯することになるが、一度点
灯した警報ランプ３４を消灯させないために、コイル３
２と接点３３を接続し、リレー３１に自己保持機能を持
たせている。なお、点灯した警報ランプ３４はイグニッ
ションスイッチ３６の開成により自己保持が解除され、
消灯する。

以上の構成による作用を説明する。

歯付ベルト４の破損過程は、■ある１つの歯４１の歯底
４２にひび割れが生じ、■この歯４１が剥れ（第４図参
照）、■脱落する。この現象が他の歯にも生じると、■
多数の歯が脱落し、■最後にベルトスリップを起こすと
いう各段階に分けられる。

このうち、第３段階で歯４１が脱落すると、それまで、
隙間なく噛合っていた噛合部に脱落した歯４１に相当す
る隙間４４（第５図）が生ずる。

この隙間４４が回転してリード線端面１８，１９間の光
伝送路を横切ると（第２図、第３図の図示状態）、この
隙間４４を通して光が伝送され、光電素子２８が、この
光信号を電気信号に変換し、この電気信号によりリレー
３１のコイル３２に電流が流れる。

このため、リレー３１の接点３３が閉成して電源３５よ
り警報ランプ３４に電流が流れて警報ランプ３４が点灯
し、車室内の運転者に歯付ベルト４の歯の脱落を知らせ
るとともに、リレー３１は自己保持され、イグニッショ
ンスイッチ３６を開成するまで接点３３は閉成状態に保
たれ、警報ランプ３４は点灯を続ける。

一方、前述の破損過程の第２段階においても、剥れた歯
４１が捲れてプーリ２の歯先４５に喰い込み、捲れた歯
４１の周辺に隙間４６を生ずることがある（第６図参照
）。

この場合も隙間４６を通して光が伝送され、警報ランプ
３４が点灯する。

したがって、歯付ベルト４の歯の脱落により噛合部に隙
間４４が生じると、警報ランプ３４が点灯するため、機
関室を開けることも、また定期点検する必要もなく、車
室内で容易に歯付ベルトの交換時期が来たことを知る。

また、この例では発光部としてのランプ２６及び受光部
としての光電素子２８はアンプ３０とともに、機関本体
１０よシ隔離して設けられている。

歯付ベルト４とプーリ２との噛合部に生ずる隙間４４を
検出する場合、基本的には噛合部両側にランプ２６と光
電素子２８を対向して第７図の第２実施例のように配設
すればよいのであるが、これら２６．２８が機関本体１
０の近傍に直接組付けされると、機関本体１０からの高
い温度（１００℃〜１４０℃）と激しい振動の影響を受
け、また歯付ベルト４の寿命は通常長い（１０万ｂ〜２
０万Ｋｍ　）ことを考慮すると、ランプ２６及び光電素
子２８の寿命のほうが短くなってしまう恐れがある。

ところが、グラスファイバ（ビニル等で被服される）は
熱及び振動に強く、取付も簡単であるため、機関本体１
０の近傍に設けても差支えなく、他方、ランプ２６及び
光電素子２８は使用環境の良い場所に設置できるので、
検出手段としての耐人件が向上する効果が得られる。

このため、場合によってはランプ２６又は光電素子２８
のいずれか一方を機関本体１０の近傍に組付けることも
もちろん差支えない。

また、検出手段の取付場所はカムプーリ２に限らず、歯
付ベルト４の歯と噛合うプーリであれば他のプーリでも
よく、隙間検出を光の他に超音波を利用しても同様に適
用される。

さらに、歯付ベルトの歯のうち少なくとも１つの歯を他
の歯よりも破損し易いおとり歯として設けたおとり歯付
の歯付ベルトと組合せて適応されると、交換時期の検出
精度がより向上する。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、歯付ベルトの歯の脱落に
より歯付ベルトとプーリの噛合部に生ずる隙間を光学的
に検出する手段を、上記噛合部の両側面に近接して設け
たので、この検出手段に連動して車室内の警報ランプを
点灯するようにしておけば、車室内からでも歯付ベルト
の交換時期が容易にわかり、歯付ベルトの定期点検や定
期交換を行なうことによる車輛維持費の増大を防止して
コスト低減を図ることができるとともに、歯付ベルトが
スリップを生ずるまで使用されることによる機関の破損
が未然に予防されるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の歯付ベルト装置の概略構成図である。 第２図は本発明の第１実施例の一部断面図、第３図は同
じく回路構成図、第４図、第５図、第６図は作用説明図
、第７図は本発明の第２実施例の回路構成図である。 １．２，３・・・プーリ、４・・・歯付ベルト、ｌｌ・
・・ブラケット、１５．１６・・・リード線、１７．１
８゜１９．２０・・・リード線端面、２６・・・ランプ
、２８・・・光電素子、３０・・・アンプ、３１・・・
リレー、３４・・・警報ランプ、４０・・・歯付ベルト
の歯、４１・・・剥れた歯、４４．４６・・・隙間。 第３図 第４図 １ 笥５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 外周に一定ピッチの歯を有するプーリに、同じピッチの
   歯を有する歯付ベルトを巻掛けて動力の伝達を行なう歯
   付ベルト装置において、歯付ベルトの歯の脱落により上
   記プーリと歯付ベルトの噛合部に生ずる隙間を光学的に
   検出する手段を、上記噛合部の両側に近接して設けたこ
   とを特徴とする歯付ベルト装置〇