JP2006283912A - 補機駆動用のベルト伝動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ベルトの大幅な張力変動に対しても充分に対応することができると共に、ベルトの張り側と弛み側が反転した場合でもベルトの張力を一定に保持することができるようにしたベルト伝動装置を提供することである。
【解決手段】クランクプーリ２と、モータ・ジェネレータ５のジェネレータプーリ６と補機プーリ８間にベルト４をかけ渡す。モータ・ジェネレータ５の回転軸５ａを中心にして揺動可能なガイド部材１１のガイドロッド１８に沿ってプーリアーム１２を移動自在に支持し、そのプーリアーム１２に入り側ベルト部４ａに接触する第１テンションプーリ１３と出側ベルト部４ｂに接触する第２テンションプーリ１４を回転自在に支持する。プーリアーム１２とガイド部材１１間にスプリング２１を組込んで各テンションプーリ１３、１４を対応するベルト４ａ、４ｂに圧接し、回転軸５ａを中心とするプーリアーム１２の揺動およびガイド部材１１に対するプーリアーム１２の移動によってベルト４の張力変化を吸収する。
【選択図】図１

Description

この発明は、エンジンのクランクシャフトの回転によってオルタネータやウォータポンプ、エアコンのコンプレッサ等の自動車補機を駆動する補機駆動用のベルト伝動装置に関するものである。

複数の補機を１本のベルトによって同時に駆動するようにしたサーペンタインタイプの補機駆動用ベルト伝動装置は従来から知られている。

また、モータ・ジェネレータが搭載されたＩＳＧ（Integrated Starter Generator）システムを採用する自動車においては、通常走行時に、モータ・ジェネレータを発電動作に切換え、エンジンの駆動により、上記モータ・ジェネレータやウォータポンプあるいはエアコンのコンプレッサ等の補機を駆動し、一方、車両の停止時には、エンジンを停止させ、モータ・ジェネレータを発動動作に切換えて各種の補機を駆動する構成であるため、この場合にも、１本のベルトを用いて各種の補機を同時に駆動するようにしている。

上記のような１本のベルトによって各種の補機を駆動するベルト伝動装置においては、普通、テンションプーリを回転自在に支持するプーリアームを揺動自在に支持し、そのプーリアームにオートテンショナの調整力を付与し、テンションプーリをベルトに押し付けてベルトの張力を一定に保つようにしている。

ここで、オートテンショナとして、摩擦抵抗を利用する機械式のオートテンショナや、油圧を用いる油圧式のオートテンショナが一般に知られている。

ところで、１本のベルトによって複数の補機を駆動するベルト伝動装置においては、負荷が大きいため、ベルトの張力変動が大きく、テンションプーリの揺動量が大きくなって、ベルトの張力変動を吸収することができなくなるおそれがある。また、機械式オートテンショナの場合には、摩擦抵抗部材の摩耗が増加し、耐久性に問題が生じる。

一方、油圧式オートテンショナの場合には、摺動部の摩耗や作動油の漏れの原因となり、耐久性に問題が生じる。

ここで、ＩＳＧシステムを採用するベルト伝動装置においては、エンジンによる駆動からモータ・ジェネレータによる駆動に切換えた際に、ベルトの弛み側と張り側が反転し、その反転によってエンジン駆動時のベルトの弛み側に設けられたテンションプーリが外方に大きく逃げてベルトの張力変化を吸収することができなくなり、ベルトに滑りが生じる問題が発生する。

この発明の課題は、１本のベルトによって各種の補機を同時に駆動するようにしたベルト伝動装置において、ベルトの大幅な張力変動に対しても対応し得るようにすること、およびベルトの張り側と弛み側が反転した場合でもベルトの張力を一定に保持できるようにすることである。

上記の課題を解決するために、この発明においては、クランク軸に取付けられたクランクプーリと複数の補機のそれぞれの回転軸に取付けられた補機プーリ間に１本のベルトをかけ渡し、そのベルトの張力を張力調整手段によって一定に保持するようにした補機駆動用のベルト伝動装置において、前記張力調整手段が、１つの補機の回転軸を中心として揺動可能なガイド部材と、そのガイド部材に支持されて前記１つの補機の補機プーリに対して移動可能なプーリアームと、そのプーリアームに支持されて前記１つの補機の補機プーリの外周に至る入り側ベルト部および補機プーリの外周から送り出される出側ベルト部のそれぞれに接触された第１テンションプーリおよび第２テンションプーリと、前記プーリアームを前記１つの補機の補機プーリから離反する方向に付勢する付勢手段とから成る構成を採用したのである。

ここで、複数の補機の１つはモータ・ジェネレータから成るものであってもよい。

この発明に係るベルト伝動装置において、前記付勢手段は、スプリングであってもよく、あるいはオートテンショナであってもよい。また、オートテンショナは機械式のものであってもよく、あるいは、油圧式のものであってもよい。

上記のように構成すれば、ベルトが張力変動すると、一対のテンションプーリを支持するプーリアームがジェネレータプーリ（１つの補機の補機プーリ）を中心に揺動しつつ補機プーリに対して移動し、その揺動と移動によってベルトの張力変動を吸収するため、ベルトが大きく張力変動しても、充分に対応することができ、ベルトの張力を常に一定に保持することができる。

また、プーリアームに支持された一対のテンションプーリは入り側ベルト部および出側ベルト部に圧接されているため、エンジンの駆動からモータ・ジェネレータの駆動に切換えられてベルトの張り側と弛み側が反転しても、ベルトに適正な張力を与えることができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、エンジンのクランク軸１にはクランクプーリ２が設けられている。クランクプーリ２の外周にはベルト４がかけられている。ベルト４は内側伝動面にベルト長さ方向に延びる複数のＶリブが設けられたＶリブドベルトから成っている。このベルト４は、モータ・ジェネレータ５の回転軸５ａに取付けられたジェネレータプーリ６および補機の回転軸７に取付けた補機プーリ８の外周にかけ渡されている。

ここで、補機として、ウォータポンプ、パワーステアリングポンプ、エアコン用のエアコンプレッサ等を挙げることができる。実施の形態では、単一の補機を示したが、実機では、各種の補機が１本のベルト４によって同時に駆動されるようになっている。

ベルト４は、張力調整手段１０によって一定の張力に保持される。図１乃至図３に示すように、張力調整手段１０は、ガイド部材１１と、そのガイド部材１１に支持されたプーリアーム１２と、そのプーリアーム１２の両端部に回転自在に支持された第１テンションプーリ１３および第２テンションプーリ１４と、前記ガイド部材１１から離反する方向にプーリアーム１２を付勢する付勢手段１５とから成る。

ガイド部材１１は、モータ・ジェネレータ５のハウジング５ｂに取付けた軸受１６により支持されて、上記モータ・ジェネレータ５の回転軸５ａを中心にして回転自在とされている。ガイド部材１１はジェネレータプーリ６の外周に対向するシート片１７を有し、そのシート片１７には、ジェネレータプーリ６と対向する背面側に２本のガイドロッド１８が設けられている。

上記ガイド部材１１は、ジェネレータプーリ６の外周に至る入り側ベルト部４ａと、ジェネレータプーリ６の外周から送り出される出側ベルト部４ｂ間にシート片１７が配置される組付けとされている。

プーリアーム１２は、上記各ガイドロッド１８が挿入されるロッド挿入孔１９を有し、各ロッド挿入孔１９に対するガイドロッド１８の挿入によってプーリアーム１２はシート片１７に対して移動自在とされている。

また、プーリアーム１２には上記ロッド挿入孔１９間に閉塞端を有する収納孔２０が形成され、その収納孔２０内に前記付勢手段１５が組込まれている。

付勢手段１５はスプリング２１から成る。スプリング２１はシート片１７から離反する方向にプーリアーム１２を付勢しており、そのプーリアーム１２の付勢によって第１テンションプーリ１３が入り側ベルト部４ａに押し付けられ、第２テンションプーリ１４が出側ベルト部４ｂに押し付けられている。各テンションプーリ１３、１４の押圧によってベルト４は一定の張力に保持されている。

実施の形態で示すベルト伝動装置は上記の構造から成り、通常の走行時には、エンジンの駆動によるクランク軸１の回転によってモータ・ジェネレータ５および補機が駆動される。

一方、車両の停止時には、エンジンが停止し、モータ・ジェネレータ５が発動動作に切換えられ、そのモータ・ジェネレータ５によって補機が駆動される。

ここで、エンジンの駆動時、クランクプーリ２は図１の矢印方向に回転し、その回転によって出側ベルト部４ｂの張力が増大すると共に、入り側ベルト部４ａの張力が低下する。出側ベルト部４ｂの張力増大により、第２テンションプーリ１４が出側ベルト部４ｂで押圧されるため、プーリアーム１２がモータ・ジェネレータ５の回転軸５ａを中心に揺動し、第１テンションプーリ１３の図１の矢印で示す方向の揺動によって出側ベルト部４ｂの張力変化が吸収され、出側ベルト部４ｂの張力が一定に保持される。

また、第２テンションプーリ１４の図１の矢印で示す方向の揺動によって、入り側ベルト部４ａの張力変化が吸収され、入り側ベルト部４ａの張力が一定に保持される。

一方、モータ・ジェネレータ５の駆動によって補機が駆動される場合、ジェネレータプーリ６が図４の矢印方向に回転されるため、入り側ベルト部４ａの張力が増大すると共に、出口ベルト部４ｂの張力が低下する。入り側ベルト部４ａの張力増大により第１テンションプーリ１３が押圧されるため、プーリアーム１２はモータ・ジェネレータ５の回転軸５ａを中心にして図４の矢印で示す方向に揺動し、第１テンションプーリ１３の矢印方向への揺動によって入り側ベルト部４ａの張力変化が吸収され、入り側ベルト部４ａの張力が一定に保持される。

また、第２テンションプーリ１４の矢印方向への揺動によって出側ベルト部４ｂの張力変化が吸収され、出側ベルト部４ｂの張力が一定に保持される。

このように、エンジンの駆動からモータ・ジェネレータ５の駆動に切換えられてベルト４の張り側と弛み側が反転しても、ベルト４を適正な張力に保持することができる。

また、プーリアーム１２の揺動によってベルト４の張力変化を吸収するため、ベルト４の大幅な張力変動に対しても充分対応することができ、ベルト４の張力を常に一定に保持することができると共に、そのプーリアーム１２の揺動時、プーリアーム１２はジェネレータプーリ６に対して移動するが、その移動量はきわめて小さく、付勢手段１５の破損防止に効果を挙げることができる。

ここで、例えば、エンジンブロックの熱膨張によりプーリ芯間距離が増大して、ベルト４の張力が過剰に増大すると、入り側ベルト部４ａおよび出側ベルト部４ｂにより第１テンションプーリ１３および第２テンションプーリ１４が押圧されるため、プーリアーム１２がスプリング２１の弾性に抗してガイド部材１１のシート片１７に近づく方向に移動し、その移動によってベルト４の張力変化が吸収され、ベルト４の張力が一定に保持される。

逆に、冷却によるエンジンブロックの収縮によりプーリ芯間距離が小さくなってベルト４の張力が低下すると、スプリング２１の押圧によりプーリアーム１２がシート片１７から離反する方向に移動し、その移動によってベルト４の張力変化が吸収され、ベルト４の張力が一定に保持される。

図１に示す実施の形態では、付勢手段１５としてスプリング２１を採用したが、付勢手段１５はこれに限定されるものではない。

図５は付勢手段１５の他の例を示し、油圧式オートテンショナを付勢手段１５としている。この油圧式オートテンショナは、プーリアーム１２にシリンダ室２２を形成し、そのシリンダ室２２の上部開口にシール部材２３を取付けて、シリンダ室２２に充填された作動油の漏洩を防止し、上記シール部材２３をスライド自在に貫通するロッド２４をシリンダ室２２の内周に沿って摺動可能なウエアリング２５で支持し、そのウエアリング２５と下方に組込まれたリターンスプリング２６によりロッド２４とプーリアーム１２を相反する方向に押圧してロッド２４の先端をシート片１７のプーリアーム１２と対向する面に押し付け、前記シリンダ室２２内に組込まれた油圧ダンパ２７によってベルト４から第１、第２のテンションプーリ１３、１４を介してプーリアーム１２に負荷される押圧力を緩衝するようにしている。

ここで、油圧ダンパ２７は、シリンダ室２２内に底付きスリーブ２８を組込み、そのスリーブ２８の内周に沿って摺動可能なプランジャ２９をロッド２４の下端部に接続し、上記プランジャ２９にはその下方に形成された圧力室３０と上方に設けられたリザーバ室３１とを連通する通路３２を設け、その通路３２にチェックバルブ３３を設けて、圧力室３０内の圧力がリザーバ室３１内の圧力より高くなった場合にチェックバルブ３３で通路３２を閉じるようにしている。

油圧式オートテンショナを付勢手段１５とするベルト伝動装置においては、ベルト４の張力が増大したとき、第１、第２テンションプーリ１３、１４を介してプーリアーム１２にシート片１７に向く方向の押圧力が付与されるため圧力室３０内の圧力が高くなり、チェックバルブ３３が通路３２を閉じ、圧力室３０内に封入された作動油によって上記押圧力が緩衝される。

上記押圧力がリターンスプリング２６のばね力より強い場合は、圧力室３０内の作動油がプランジャ２９とスリーブ２８の摺動面間からリザーバ室３１内にリークし、上記押圧力とリターンスプリング２６のばね力とが釣り合う位置までプーリアーム１２はシート片１７に向けてゆっくり移動する。

一方、ベルト４の張力が低下すると、リターンスプリング２６のばね力により、プーリアーム１２はシート片１７から離反する方向に向けて移動する。このとき、圧力室３０内の圧力はリザーバ室３１内の圧力より低くなるため、チェックバルブ３３が通路３２を開放し、リザーバ室３１内の作動油は上記通路３２から圧力室３０内にスムーズに流れ、プーリアーム１２はシート片１７から離反する方向にスムーズに移動してベルト４の弛みを直ちに吸収する。

実施の形態では、モータ・ジェネレータ５が組込まれたベルト伝動装置を例にとって説明したが、複数の補機が１本のベルトによって同時に駆動されるベルト伝動装置に図１および図５に示されるような張力調整手段１０を組込んでベルトの張力を一定に保持するようにしてもよい。

この発明に係るベルト伝動装置の実施形態を示す一部切欠正面図 図１のII−II線に沿った断面図 図１のIII−III線に沿った断面図 ベルトの張力調整状態を示す一部切欠正面図 付勢手段の他の例を示す断面図

符号の説明

１ クランク軸
２ クランクプーリ
４ ベルト
４ａ 入り側ベルト部
４ｂ 出側ベルト部
５ モータ・ジェネレータ
５ａ 回転軸
５ｂ ハウジング
６ ジェネレータプーリ
７ 補機の回転軸
８ 補機プーリ
１０ 張力調整手段
１１ ガイド部材
１２ プーリアーム
１３ 第１テンションプーリ
１４ 第２テンションプーリ
１５ 付勢手段
２２ シリンダ室
２３ シール部材
２４ ロッド
２６ リターンスプリング
２７ 油圧ダンパ

Claims (5)

1. クランク軸に取付けられたクランクプーリと複数の補機のそれぞれの回転軸に取付けられた補機プーリ間に１本のベルトをかけ渡し、そのベルトの張力を張力調整手段によって一定に保持するようにした補機駆動用のベルト伝動装置において、前記張力調整手段が、１つの補機の回転軸を中心として揺動可能なガイド部材と、そのガイド部材に支持されて前記１つの補機の補機プーリに対して移動可能なプーリアームと、そのプーリアームに支持されて前記１つの補機の補機プーリの外周に至る入り側ベルト部および補機プーリの外周から送り出される出側ベルト部のそれぞれに接触された第１テンションプーリおよび第２テンションプーリと、前記プーリアームを前記１つの補機の補機プーリから離反する方向に付勢する付勢手段とから成ることを特徴とする補機駆動用のベルト伝動装置。
2. 前記複数の補機のうちの１つがモータ・ジェネレータから成る請求項１に記載の補機駆動用のベルト伝動装置。
3. 前記付勢手段がスプリングから成る請求項１又は２に記載の補機駆動用のベルト伝動装置。
4. 前記付勢手段がオートテンショナから成る請求項１又は２に記載の補機駆動用のベルト伝動装置。
5. 前記オートテンショナが、プーリアームに形成され、内部に作動油が充填されたシリンダ室と、そのシリンダ室の開口を閉塞するシール部材と、そのシール部材をスライド自在に貫通するロッドと、そのロッドとプーリアームを相反する方向に押圧してロッドの先端をガイド部材に押し付けるリターンスプリングと、入り側ベルト部および出側ベルト部から第１、第２のテンションプーリを介してプーリアームに付加される押圧力を緩衝する油圧ダンパとから成る油圧式オートテンショナである請求項４に記載の補機駆動用のベルト伝動装置。

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