JP2004505224A - ベルト駆動式のスタータジェネレータのための緊張システム - Google Patents

Abstract

本発明は、内燃機関の牽引手段駆動装置（１ａ）であって、互いに不動に結合された、回転軸（９）を中心として旋回可能な異なる長さの２本のレバーアーム（６，７）を備えた緊張システム（２）を有しており、前記レバーアームの端部側に、各１つのベルトプーリ（４，５）が配置されている形式のものに関する。前記緊張システム（２）は、ベルトプーリ（４，５）を牽引区分（１０）と戻し区分（１１）とにばね力で負荷して当て付けるために設けられている。

Description

【０００１】
発明の分野
本発明は、内燃機関のスタータジェネレータコンセプトのための牽引手段駆動装置に関する。この牽引手段駆動装置は、内燃機関のクランクシャフトに配置された第１のベルトプーリと、スタータジェネレータに結合された第２のベルトプーリと、当該牽引手段駆動装置の牽引区分及び戻し区分を予負荷することのできる緊張システムとを有している。スタータジェネレータは、運転モードに関連して内燃機関を始動させるか、又は運転中の内燃機関において電気的なエネルギを得ることのできるユニットを成している。これにより、前記スタータジェネレータはスタータの機能とジェネレータの機能の両方を引き受けている。各運転モードに関連して、スタータジェネレータ又は内燃機関のトルクが牽引手段駆動装置に導入される。これに関連しているのが、牽引手段駆動装置における戻し区分と牽引区分との交代である。交互に方向付けされるトルクに基づき、前記緊張システムは、牽引手段のその都度の戻し区分を十分ばね弾性的に予負荷する２つのベルトプーリを必要とする。
【０００２】
発明の背景
戻し区分又は牽引区分に対応配置された２つの緊張ローラを有する緊張システムを備えた牽引手段駆動装置は、ＪＰ９０１４４８２１号公報に基づき公知である。この公知の牽引手段駆動装置の構成は、同一に寸法決めされた２つのベルトプーリ、即ち駆動プーリと出力プーリとを有しており、これらのベルトプーリは牽引手段、即ちベルトを介して結合されている。端部側にベルトプーリの配置されたまっすぐなホルダから成る緊張システムは、中央が定置で支承されている。前記ホルダの支承部に対してそれぞれ対称的に端部側に取り付けられたベルトプーリの内、一方のベルトプーリは牽引区分に対応配置されており且つ他方のベルトプーリは戻し区分に対応配置されている。レバーの外側に作用するばね手段により、緊張システムのベルトプーリの、牽引手段における摩擦接続的な当付けが保証される。牽引区分及び戻し区分用の同一に寸法決めされたベルトプーリ並びに対称的な支承部を備えた公知の緊張システムに関しては、牽引手段駆動装置の運転状態においてばね手段に基づき、緊張システムの両ベルトプーリにおけるベルトの一致した巻掛け角度が生ぜしめられる。
【０００３】
発明の課題
本発明の課題は、牽引手段駆動装置に導入されるトルクの方向とは無関係に牽引手段の十分な予負荷を保証する、牽引手段駆動装置のための緊張システムを実現することである。
【０００４】
発明の要約
この課題は本発明に基づき、牽引手段が緊張システムの２つのベルトプーリに、牽引手段駆動装置に導入されるトルクの方向とは無関係に、互いに異なる巻掛け角度で巻き掛かる緊張システムによって解決される。
【０００５】
これにより、本発明による緊張システムは、運転モードに関連して、牽引手段駆動装置に導入されるトルクの方向転換が生ぜしめられるスタータジェネレータコンセプトに関しても、その都度の戻し区分の十分な予負荷を保証する。これにより、当該緊張システムは、スタータジェネレータコンセプトに不可欠な、互いに独立した２つの機能を果たす。戻し区分に位置する緊張ローラの、牽引区分に配置された緊張ローラへのフィードバックは、牽引区分に対応配置されたベルトプーリの変位が適当な逆モーメントをもたらすように行われ、その結果、戻し区分に対応配置されたベルトプーリの支持力が拡大される。この相互作用は、相対回動不能なレバーアームに配置された緊張システムのベルトプーリによって助成されている。
【０００６】
従って、本発明による組み合わされた緊張システムは、牽引手段駆動装置に導入されるトルクの方向とは無関係に、戻し区分及び牽引区分の同時予負荷を可能にする。これにより、当該の緊張システムは、有利には始動運転と通常運転との間のトルクの方向転換に際しても、牽引手段の十分な予負荷を保証するスタータジェネレータコンセプトに適している。
【０００７】
ベルトプーリがそれぞれ異なる長さのレバーアームに配置された本発明による緊張システムは、ベルトプーリにおいて異なる巻掛け角度を有する牽引手段のガイドに関連して、牽引手段区分の予負荷をその都度改善するために、両ベルトプーリ間の所望の影響若しくはフィードバックを一緒に強める。
【０００８】
本発明では、ベルトプーリにおける牽引手段の巻掛け角度は、通常運転において戻し区分に対応配置されたベルトプーリが、緊張システムの旋回運動時に、該緊張システムの牽引区分に対応配置された別のベルトプーリが自由にするベルト長さよりも多くの自由になるベルト長さを巻き掛けるか若しくは補償するように設定されている。これにより、戻し区分における緊張力の所望の増大が得られ、このことは、牽引手段駆動装置全体の滑り特性に対してポジティブな影響を及ぼす。
【０００９】
請求項１記載の本発明の別の有利な構成は、請求項２〜１６に記載されている。
【００１０】
本発明の有利な構成では、本発明による緊張システムが始動運転において、牽引区分に対応配置されたベルトプーリが死点位置に対応して位置調整されているように設定されている。この場合、牽引区分の合力の方向は、緊張システムの回転軸と、牽引区分に当て付けられるベルトプーリの回転軸との間を結ぶ線に対応する方向とほぼ一致している。前記死点位置において、緊張システムのレバーアームは、牽引区分の合力が有効なてこ腕長さを有さない位置を占めている。この場合、変化する牽引区分の力は、緊張システムの変位に影響を及ぼさない。この効果は、牽引区分の合力が、緊張システムの支点と、牽引区分に支持されたベルトプーリの支点との間の仮想結合部に対応する平面に対して平行に延びるか、若しくは該平面内で延在する場合に生じる。
【００１１】
緊張システムの異なるレバーアームだけでなく、各ベルトプーリにおけるベルトの巻掛け角度も互いに異なっている。緊張システムの最短レバーアームによって支持されたベルトプーリは、ベルトの最大巻掛け角度を有している。これに対して、始動運転において戻し区分に当て付けられる緊張システムの別のベルトプーリは、小さなベルト巻掛け角度を有している。より大きなベルト長さを巻き掛けるベルトプーリは、これにより増大された予負荷力を以てベルトに支持される別のベルトプーリに影響を及ぼす。
【００１２】
更に本発明は、牽引手段の予負荷力に意図的に影響を及ぼすことのできる緊張システムを構成するための手段を含んでいる。例えば、緊張システムのベルトプーリを、それぞれ異なる長さのレバーに配置するか、又は異なる間隔寸法をあけて配置することを提案する。有利な構成では、始動運転において緊張システムの回転軸と、ベルトプーリの支点を通って案内される、戻し区分の合力を規定する方向矢印との間に第１の間隔寸法が生ぜしめられ、この第１の間隔寸法は、緊張システムの回転軸と、ベルトプーリの支点を通って案内される、牽引区分の合力を規定する方向矢印との間の間隔を規定する第２の間隔寸法を上回っている。
【００１３】
本発明の更に別の有利な構成では、始動運転において、戻し区分に対応配置されたベルトプーリが、緊張システムの回転軸と、戻し区分の合力の方向矢印との間に最大間隔寸法が生ぜしめられるように、牽引手段に支持されている。前記最大間隔寸法は、緊張システムの回転軸と、ベルトプーリの領域の牽引区分の合力の方向矢印との間に生ぜしめられる別の間隔寸法を上回っている。当該手段は、牽引手段の高い予負荷力を可能にし延いては滑りの無い駆動、つまり内燃機関の確実な始動を保証する。
【００１４】
牽引手段駆動装置の通常運転のためには、本発明による緊張システムに関して始動運転から出発する制限された回転が反時計回りで生ぜしめられる。この場合、緊張システムの回転軸と、戻し区分に支持されたベルトプーリとの間の間隔寸法は、始動運転に比べて縮小する。同時に、緊張システムの回転軸と、牽引区分に当て付けられるベルトプーリとの間の間隔寸法は拡大する。
【００１５】
本発明の更に別の有利な構成は牽引手段駆動装置に関するものであり、この牽引手段駆動装置では、牽引手段が緊張システムの第１のベルトプーリから出発してスタータジェネレータのベルトプーリに巻き掛かった後に、緊張システムの第２のベルトプーリに到達する。この牽引手段ガイドは、スタータジェネレータの機能に必要とされる緊張システムによる牽引手段の十分な予負荷を、スタータジェネレータの運転モード、つまり牽引手段駆動装置に導入されるトルクの方向とは無関係に保証する。
【００１６】
更に本発明による緊張システムには有効なばね手段が設けられており、このばね手段は、牽引手段における緊張システムのベルトプーリの予負荷されたばね弾性的な当接を保証する。このために本発明は様々なばね手段を含んでいる。組込み状態、既存の組込みスペースに関連して、並びにコストを考慮して、緊張システムは液圧式又は機械式で作用するばね手段に結合されてよい。この場合、このばね手段は緊張システムのレバーアームに直接に作用するか、又は択一的に回転軸の領域で、例えば緊張システムのハブを負荷してよい。更に本発明は、機械式と液圧式が組み合わされたばね手段を備えた緊張システムも含んでいる。
【００１７】
更に、本発明による緊張システムの機能は、特に牽引手段駆動装置のトルク変動及び／又は回転数変動に対する有効な緩衝を保証する緩衝装置を必要とする。この場合、大体において衝撃の無い牽引手段ガイドを保証する緩衝装置は、前記ばね手段に対して別個に配置されるか、又はばね手段と組み合わされてばね・緩衝ユニットを形成してよい。
【００１８】
本発明の更に別の有利な構成は、緊張システムのレバーアームのジオメトリックな配置形式若しくは寸法比に関するものである。有利には、緊張システムのレバーアームを７０°よりも大きな角度で互いに配置することが提案される。レバーアームの長さに適した比率は、長い方のレバーアームが短いレバーアームを２倍上回るように規定される。
【００１９】
本発明による緊張システムの別の設計基準は、ベルトプーリの直径に関している。この基準では、長い方のレバーアームに配置されたベルトプーリの直径が、短いレバーアームに配置されたベルトプーリの直径を上回る。
【００２０】
本発明は勿論、レバーアームが７０°よりも大きな角度とは異なる角度で配置されているか、又はレバーアームが別の長さ比率で設計された、異なる構想の緊張システムをも対象とする。更に本発明は、ベルトプーリが例えば同一直径を有する緊張システムを含んでいる。
【００２１】
実施例の説明
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００２２】
図１に概略的に示した牽引手段駆動装置１ａには本発明による緊張システム２が設けられており、この緊張システム２は牽引手段駆動装置１ａにおけるトルクの方向転換に際しても、牽引手段３、即ちベルトの十分な予負荷を保証する。緊張システム２は２つのベルトプーリ４，５を有しており、これらのベルトプーリ４，５は、互いにずらされてハブ８に不動に固定されたレバーアーム６，７の端部側に配置されている。緊張システム２全体は、ハブ８の中心に配置された回転軸９を中心として旋回可能である。
【００２３】
内燃機関用に規定された牽引手段駆動装置１ａは、内燃機関の種々様々なユニットを駆動するために役立つ。このために牽引手段３は、前記ユニットの個々のベルトプーリを結合している。牽引手段駆動装置１ａはスタータジェネレータ１２にも延びており、このスタータジェネレータ１２は従来の内燃機関と比較して、スタータとジェネレータとを１構成ユニットに統合している。スタータジェネレータコンセプトでは、運転モードに関連してスタータジェネレータ１２又は内燃機関のトルクが牽引手段駆動装置に導入される、つまり、始動運転と通常運転との間でトルクの方向が変化する。このような牽引手段駆動装置１ａは機能に基づき、特にスタータジェネレータ１２の範囲において戻し区分がその都度十分に、即ち滑り無しで予負荷されている緊張システム２を要求する。
【００２４】
図１では、ベルトプーリ４が牽引区分１０に対応配置されており、別のベルトプーリ５が戻し区分１１に対応配置されている。この場合、前記ベルトプーリ４，５はそれぞれ７０°よりも大きな角度で角度をずらされて、牽引手段３に支持されている。この場合、ベルトプーリ４は、このベルトプーリ４が牽引区分１０に関して変向ローラの機能を果たす死点位置の近傍に位置している。この場合、間隔寸法（ｌ_２）は、ベルトプーリ４の範囲の牽引区分１０の方向矢印によって示された合力の方向と、緊張システム２の回転軸９の方向とによって規定されている。この場合、図１では前記間隔寸法（ｌ_２）はほぼゼロである。始動運転におけるベルトプーリ４のこの位置若しくは配置形式は、変化された牽引区分の力が緊張システム２の別のベルトプーリ５には影響を及ぼさないという結果をもたらす。緊張システム２のベルトプーリ５は、ベルトプーリ４に比べて長い間隔寸法（ｌ_１）をあけて戻し区分１１に支持されている。この場合、方向矢印によって示された戻し区分１１の合力は、この合力が緊張システム２のレバーアーム７の最大長さにほぼ等しいてこ腕（ｌ_１）を利用するように向けられている。緊張システム２のこの組込み位置では、トルクバランスはほとんど専ら、適当な間隔寸法に変換されるばね手段のばねモーメント若しくはばね力及び間隔寸法（ｌ_１）に作用する戻し区分１１の力によって特徴付けられている。
【００２５】
この場合、牽引手段３がベルトプーリ４に巻き掛けられている巻掛け角度“α”は、ベルトプーリ５の巻掛け角度“β”よりも大きい。これらの巻掛け角度“α”，“β”も同様に、ベルトプーリ３，４に巻き掛けられるベルト長さを規定し且つベルトの予負荷力に影響を及ぼす。比較的小さな巻掛け角度“β”に基づき、牽引手段３の戻し区分１１における予負荷力は、緊張システム２に僅かな予負荷を加えることによって得られる。
【００２６】
図２〜図４には、それぞれ牽引手段駆動装置１ｂ，１ｃ，１ｄに設けられた緊張システム２が示されている。これらの図面において一致する構成部材には図１に示したのと同一符号を付してあるので、これらの構成部材の説明は、図１の説明を参照されたい。
【００２７】
図２には、通常運転における牽引手段駆動装置１ｂが示されている。この場合、この牽引手段駆動装置１ｂには内燃機関のクランクシャフト１３に対応配置されたベルトプーリが追加されている。牽引手段駆動装置１ａの駆動がスタータジェネレータ１２によって行われる図１とは異なり、図２に示した牽引手段駆動装置１ｂはクランクシャフト１３と結合されたベルトプーリによって駆動される。緊張システム２のベルトプーリ４は、牽引手段駆動装置１ｂでは戻し区分１１に対応配置されている。緊張システム２の別のベルトプーリ５は牽引区分１２に支持されており且つジェネレータの駆動トルクによって負荷され、このことは緊張システム２の旋回運動を反時計回りで生ぜしめる。この場合、間隔寸法（ｌ_１）が減少すると同時に、前記運動はベルトプーリ４の間隔寸法（ｌ_２）を拡大させる。拡大された０よりも大きなこの間隔寸法（ｌ_２）は、緊張システム２の緊張ローラ４による戻し力を別の緊張ローラ５に生ぜしめる。トルクバランスはばね手段のばねモーメント若しくはばね力によって適当な間隔寸法に変換されて得られ、即ち間隔寸法（ｌ_２）に作用する牽引区分１０の合力及び間隔寸法（ｌ_１）に作用する戻し区分１１の力によって得られる。ベルトプーリ４，５における牽引手段３の巻掛け角度“α，β”もやはり異なる。ベルトプーリ５における比較的小さな巻掛け角度“β”は、戻し区分における牽引手段３の増大された予負荷力を可能にする。通常運転における巻掛け角度“α，β”の設定は、ベルトプーリ５が自由にする牽引手段長さよりも多くの長さの自由になる牽引手段３がベルトプーリ４に巻き掛けられるように行われる。これにより、戻し区分１１における牽引手段３の予負荷力の所望の増大が得られる。
【００２８】
図３に描かれた牽引手段駆動装置１ｃには、図１に示した牽引手段駆動装置１ａに加えて、組み合わされたばね・緩衝ユニット１４が設けられている。緊張システム２のレバーアーム７に作用するこのばね・緩衝ユニット１４は、一方では牽引手段３の十分な予負荷を生ぜしめ、他方では例えば通常運転における内燃機関の不等速性の度合いに基づき惹起される緊張システムの不都合な撓みを防止する。択一的に、ばね・緩衝ユニット１４は緊張システム２のレバーアーム６と協働してもよい。
【００２９】
図４に示した牽引手段駆動装置１ｄには、図２に示した牽引手段駆動装置１ｂに加えてばね・緩衝ユニット１４が設けられている。
【００３０】
組み合わされたばね・緩衝ユニット１４に対して択一的に、緊張システム２には、それぞれ異なって配置された、例えば回転軸９を同心的に取り囲んで一方の端部で緊張システム２のハブ８に支持されたばね手段等の、互いに分離された構成部材が設けられてもよい。ばね手段としては、機械的な構成部材も液圧式の構成部材も使用可能である。図３に示した緊張システム２は、該緊張システム２のジオメトリックな構成を明確にしている。この場合、レバーアーム６，７の長さの比は約２：１である。これらのレバーアーム６，７は７０°よりも大きな角度で配置されている。更に、緊張システム２は、それぞれ異なる直径のベルトプーリ４，５を有している。より長いレバーアーム７の端部側に配置されたベルトプーリ５の直径は、別のベルトプーリ４の直径を著しく上回っている。
【図面の簡単な説明】
【図１】
始動運転に対応した、本発明による牽引手段駆動装置の概略図である。
【図２】
通常運転における牽引手段駆動装置を示した図である。
【図３】
図１に示した牽引手段駆動装置に、緊張システムを負荷するばね手段が補足された図である。
【図４】
図２に示した緊張システムに、該緊張システムに対応配置されたばね手段が設けられた図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ　牽引手段駆動装置、　２　緊張システム、　３　牽引手段、　４，５　ベルトプーリ、　６，７　レバーアーム、　９　回転軸、　１０　牽引区分、　１１　戻し区分、　１２　スタータジェネレータ、　１３　クランクシャフト、　１４　ばね・緩衝ユニット

Claims (16)

1. 内燃機関の牽引手段駆動装置（１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ）であって、クランクシャフト（１３）に対応配置された少なくとも１つの第１のベルトプーリとスタータジェネレータ（１２）に結合された第２のベルトプーリ、並びに牽引手段（３）によって一緒に結合された緊張システム（２）の２つのベルトプーリ（４，５）を有しており、前記緊張システム（２）が、互いに不動に結合された、回転軸（９）を中心として旋回可能な異なる長さの２本のレバーアーム（６，７）を含んでおり、これらのレバーアームの端部側に、ばね弾性的に前記牽引手段（３）に支持されるベルトプーリ（４，５）がそれぞれ配置されており、スタータジェネレータ（１２）の運転モードに関連して始動運転と通常運転との間で、選択的に内燃機関又はスタータジェネレータ（１２）から牽引手段（３）に導入されるトルクの方向転換が行われ、このトルクの方向転換と同時に、牽引手段駆動装置の戻し区分と牽引区分の交代が行われ、しかも、牽引手段（３）が互いに異なる巻掛け角度（α，β）で緊張システム（２）のベルトプーリ（４，５）に巻き掛けられるようになっている、ベルト駆動式のスタータジェネレータのための緊張システム。
2. 緊張システム（２）のベルトプーリ（４）が、スタータジェネレータ（１２）の始動運転において、牽引区分（１０）の合力の方向が、緊張システム（２）の回転軸（９）とベルトプーリ（４）の回転軸との間を結ぶ線とほぼ一致する死点位置で牽引区分（１０）に当て付けられている（図１）、請求項１記載の牽引手段駆動装置。
3. ベルトプーリ（４）の巻掛け角度（α）が、ベルトプーリ（５）の巻掛け角度（β）をスタータジェネレータ（１２）の運転モードとは無関係に上回っている、請求項１記載の牽引手段駆動装置。
4. 緊張システム（２）において、始動運転では緊張システム（２）の回転軸（９）と、ベルトプーリ（５）の支点を通って案内される戻し区分（１１）の合力を規定する方向矢印との間の第１の間隔寸法（ｌ_１）が、緊張システム（２）の回転軸（９）と、ベルトプーリ（４）の支点を通って案内される、牽引区分（１０）の合力を規定する方向矢印との間の第２の間隔寸法（ｌ_２）を上回っている、請求項１記載の牽引手段駆動装置。
5. 始動運転において、ベルトプーリ（５）が緊張システム（２）の回転軸（９）に対する最大間隔寸法（ｌ_１）を以て戻し区分（１１）に当て付けられる（図１）、請求項４記載の牽引手段駆動装置。
6. 通常運転において、緊張システム（２）の回転軸（９）と、戻し区分（１１）に支持されたベルトプーリ（５）との間の間隔寸法（ｌ_１）が始動運転と比較して縮小されていると同時に、緊張システム（２）の回転軸（９）と、牽引区分（１０）に当て付けられたベルトプーリ（４）との間の間隔寸法が拡大される（図２）、請求項１記載の牽引手段駆動装置。
7. 牽引手段（３）が、緊張システム（２）の第１のベルトプーリ（４）から出発してまず最初にスタータジェネレータ（１２）のベルトプーリに巻き掛けられてから、緊張システム（２）の第２のベルトプーリ（５）に到達する、請求項１記載の牽引手段駆動装置。
8. 緊張システム（２）が液圧式のばね手段によって予負荷されている、請求項１記載の牽引手段駆動装置。
9. 緊張システム（２）が機械式のばね手段によって予負荷されている、請求項１記載の牽引手段駆動装置。
10. ばね手段が直接に緊張システム（２）のレバーアーム（６，７）と協働する、請求項８又は９記載の牽引手段駆動装置。
11. 緊張システム（２）の回転軸（９）に配置されたばね手段によって直接に緊張システム（２）のハブ（８）が負荷される、請求項８又は９記載の牽引手段駆動装置。
12. 緩衝装置が緊張システム（２）に対応配置されている、請求項１記載の牽引手段駆動装置。
13. 緊張システム（２）が組み合わされたばね・緩衝ユニット（１４）と協働する（図３）、請求項１記載の牽引手段駆動装置。
14. それぞれ端部側にベルトプーリ（４，５）が配置された緊張システム（２）のレバーアーム（６，７）が、互いに７０°よりも大きな角度で位置調整されている、請求項１記載の牽引手段駆動装置。
15. レバーアーム（７）の長さが、レバーアーム（６）の長さに対して２：１の比で設計されている、請求項１記載の牽引手段駆動装置。
16. ベルトプーリ（５）の直径がベルトプーリ（４）の直径を上回っている、請求項１記載の牽引手段駆動装置。

Images