JP2009180177A - ベルト張力調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関のクランクプーリと補機の補機プーリとの間でベルトにより駆動力が伝達される場合に、補機の動作状態に応じてベルトの張力を調整できるベルト張力調整装置を提供すること。
【解決手段】内燃機関１の補機１０の本体１１に回転可能に支持された補機プーリ１２と内燃機関のクランクプーリ２とに巻き掛けられ、クランクプーリと補機プーリとの間で駆動力を伝達するベルト５の張力を調整するベルト張力調整装置であって、ベルトと補機プーリとの間で駆動力が伝達される際に本体に作用する反力により、本体が回転運動可能なように、本体を支持する支持手段１３を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ベルト張力調整装置に関し、特に、内燃機関のクランクプーリと補機の補機プーリとの間で駆動力を伝達するベルトの張力を調整するベルト張力調整装置に関する。

内燃機関のクランクプーリと補機の補機プーリとに巻き掛けられたベルトにより、内燃機関と補機との間で駆動力を伝達する技術が知られている。このように、ベルトによりクランクプーリと補機プーリとの間で駆動力を伝達するものとしては、例えば、特許文献１が挙げられる。

クランクプーリと補機プーリとの間の駆動力の伝達をベルトにより行う場合、ベルトの張力を適正な値に調整することが必要とされる。ベルトの張力が低すぎる場合には、ベルトとプーリとの間でスリップが発生してしまい、十分な駆動力を伝達できなくなる。一方、ベルトの張力が高すぎる場合には、ベルトによる駆動力の伝達効率が低下してエネルギー損失が増加してしまうといった問題が生じる。

ベルトの張力を調整する装置として、オートテンショナーが設けられることがある。オートテンショナーにより、オートテンショナーが設けられた区間のベルトの張力が設定値（一定値）に調整される。

特開平１１−１９０２２３号公報

ここで、ベルトの張力の適正値は、補機類の動作状態等によって変化する。例えば、補機としてオルタネータが設けられている場合、オルタネータの発電量に応じて適正な張力が異なる。オルタネータの発電量が大きい場合には、発電量が小さい場合と比較して、オルタネータのロータに接続されたプーリ（補機プーリ）の回転抵抗が増加するため、大きな張力が必要となる。

オートテンショナーが設けられる場合、補機類の動作状態が変化したとしてもベルトのスリップ等が生じないように、張力の設定値が予め大きな値に設定される。例えば、オルタネータの発電量が最大となってオルタネータのプーリ（補機プーリ）の回転抵抗が大きな場合であってもスリップ等が生じないように、最大発電量に対応してオートテンショナーにおける張力の設定値が大きなものとされる。しかしながら、この場合、補機の動作状態によって適正な（必要とされる）張力が低下した場合には、ベルトの張力が過大となり、ベルトによる駆動力の伝達効率が低下してしまうこととなる。

内燃機関のクランクプーリと補機の補機プーリとの間でベルトにより駆動力が伝達される場合に、補機の動作状態に応じてベルトの張力を調整できることが望まれている。

本発明の目的は、内燃機関のクランクプーリと補機の補機プーリとの間でベルトにより駆動力が伝達される場合に、補機の動作状態に応じてベルトの張力を調整できるベルト張力調整装置を提供することである。

本発明のベルト張力調整装置は、内燃機関の補機の本体に回転可能に支持された補機プーリと前記内燃機関のクランクプーリとに巻き掛けられ、前記クランクプーリと前記補機プーリとの間で駆動力を伝達するベルトの張力を調整するベルト張力調整装置であって、前記ベルトと前記補機プーリとの間で駆動力が伝達される際に前記本体に作用する反力により、前記本体が回転運動可能なように、前記本体を支持する支持手段を備えることを特徴とする。

本発明のベルト張力調整装置において、前記回転運動の回転の中心である第一の中心軸線は、前記補機プーリの中心軸線から離間していることを特徴とする。

本発明のベルト張力調整装置において、前記第一の中心軸線の位置は、前記ベルトと前記補機プーリとの間で駆動力が伝達されていない状態において、前記補機プーリよりも前記ベルトの進行方向の上流側の前記ベルトと、前記補機プーリよりも前記進行方向の下流側の前記ベルトとの等距離線上であることを特徴とする。

本発明のベルト張力調整装置は、内燃機関の補機の本体に回転可能に支持された補機プーリと前記内燃機関のクランクプーリとに巻き掛けられ、前記クランクプーリと前記補機プーリとの間で駆動力を伝達するベルトの張力を調整するベルト張力調整装置であって、前記ベルトと前記補機プーリとの間で駆動力が伝達される際に前記本体に作用する反力により、前記本体が回転運動可能なように、前記本体を支持する支持手段と、前記回転運動の量に応じて前記ベルトを押圧して前記ベルトを伸長させる押圧手段とを備えることを特徴とする。

本発明のベルト張力調整装置において、前記回転運動の回転の中心である第一の中心軸線の位置は、前記ベルトと前記補機プーリとの間で駆動力が伝達されていない状態において、前記補機プーリよりも前記ベルトの進行方向の上流側の前記ベルトと、前記補機プーリよりも前記進行方向の下流側の前記ベルトとの等距離線上であることを特徴とする。

本発明のベルト張力調整装置において、前記第一の中心軸線は、前記補機プーリの中心軸線と一致しており、前記押圧手段は、前記本体に設けられていることを特徴とする。

本発明のベルト張力調整装置において、前記補機は、前記クランクプーリを駆動側とし、前記補機プーリを従動側として発電する機能と、電力の供給を受けて前記補機プーリを駆動側とし、前記クランクプーリを駆動する機能とを有する電動機であることを特徴とする。

本発明によれば、ベルトと補機の補機プーリとの間の駆動力の伝達時に、補機プーリを回転可能に支持する補機の本体に作用する反力により生じる本体の回転運動を利用してベルトが伸長される。これにより、ベルトと補機プーリとの間で駆動力が伝達される場合にベルトの張力を増加させることができる。

以下、本発明のベルト張力調整装置の一実施形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１から図６を参照して、第１実施形態について説明する。本実施形態は、内燃機関のクランクプーリと補機の補機プーリとの間で駆動力を伝達するベルトの張力を調整するベルト張力調整装置に関する。

図１は、本実施形態のベルト張力調整装置が適用されたエンジンの概略構成図である。

図１において、符号１はエンジン（内燃機関）、符号１０はモータジェネレータ（補機、以下、単に「ＭＧ」と記す）を示す。エンジン１およびＭＧ１０が搭載された車両（図示せず）は、エンジン１およびＭＧ１０を駆動源として走行するハイブリッド車両である。

ＭＧ１０は、供給された電力を機械的動力に変換して出力する電動機としての機能と、入力された機械的動力を電力に変換して回収する発電機としての機能とを兼ね備えた回転電機、いわゆるモータジェネレータである。ＭＧ１０は、永久磁石式交流同期電動機で構成されており、図示しないインバータから三相の交流電力の供給を受けて回転磁界を形成するステータ（本体）１１と、回転磁界に引き付けられて回転する回転子であるロータ１４とを有している。ロータ１４には、ロータプーリ（補機プーリ）１２が接続されている。ロータプーリ１２は、ロータプーリ１２の中心軸線がロータ１４の中心軸線と一致するように設けられている。すなわち、ロータ１４とロータプーリ１２とは、同軸に設けられている。ロータプーリ１２は、ロータ１４の中心軸線を回転の中心としてロータ１４と共に回転する。つまり、ロータプーリ１２は、ステータ１１により回転可能に支持されている。

エンジン１の出力軸である図示しないクランク軸には、クランクプーリ２が設けられている。クランクプーリ２は、クランクプーリ２の中心軸線がクランク軸の中心軸線と一致するように設けられている。すなわち、クランクプーリ２とクランク軸とは同軸に設けられている。クランクプーリ２は、クランク軸の中心軸線を回転の中心として回転する。

クランクプーリ２は、ベルト５を介して、他の３つのプーリ３，４，１２との間で駆動力を伝達する。ベルト５は、クランクプーリ２、ＭＧ１０のロータプーリ１２、ウォータポンプのプーリ３、およびエアコン用コンプレッサのプーリ４にそれぞれ巻き掛けられており、プーリ２，３，４，１２の間で駆動力を伝達する。

図１において、矢印Ｙ１は、ベルト５の運動方向（回転方向）を示す。ベルト５は、クランクプーリ２の回転方向に沿って、クランクプーリ２からＭＧ１０のロータプーリ１２、ウォータポンプのプーリ３、エアコン用コンプレッサのプーリ４、クランクプーリ２へと進む向きで運動する。

ＭＧ１０は、ベルト５を介してエンジン１に回転駆動されて発電することが可能であると共に、供給された電力によりベルト５を介してエンジン１のクランクプーリ２を回転駆動することが可能である。

ＭＧ１０による発電は、エンジン１の運転時に行われる。エンジン１の運転時には、燃料の燃焼エネルギーが図示しないピストンを介してクランク軸の回転エネルギーに変換される。クランク軸の回転エネルギーが、クランクプーリ２からベルト５を介してＭＧ１０のロータプーリ１２に伝達され、ロータプーリ１２と共にロータ１４が回転駆動されることにより、ＭＧ１０で発電がなされる。この場合、クランクプーリ２を駆動側とし、ロータプーリ１２を従動側としてＭＧ１０が発電する。すなわち、ＭＧ１０がエンジン１に回転駆動されて発電する発電機として機能する。

一方、ＭＧ１０は、供給される電力により、ロータプーリ１２を駆動側としてクランクプーリ２を回転駆動することができる。ＭＧ１０は、例えば、エンジン１の始動時にクランクプーリ２を回転駆動する。図示しないバッテリーから供給される電力でステータ１１が形成する回転磁界により、ロータ１４が回転駆動される。この駆動力がロータプーリ１２からベルト５を介してクランクプーリ２に伝達され、クランクプーリ２が回転駆動されてエンジン１が始動される。すなわち、この場合には、ＭＧ１０がエンジン１のスタータモータとして機能する。なお、エンジン１を始動する場合に限らず、ＭＧ１０に電力を供給することにより、ＭＧ１０によりクランクプーリ２を回転駆動することが可能である。例えば、エンジン１をアシストして車両を駆動する場合、あるいは、ＭＧ１０単独で車両を駆動する場合に、ＭＧ１０によりクランクプーリ２を回転駆動することができる。なお、エンジン１を介さずにＭＧ１０から車両の駆動軸に駆動力を伝達する伝達機構が設けられ、伝達機構を介してＭＧ１０により車両が駆動されてもよい。

ウォータポンプのプーリ３、およびエアコン用コンプレッサのプーリ４は、それぞれベルト５を介して伝達される駆動力により駆動される。ベルト５を介して伝達される駆動力でプーリ３が回転駆動されることにより、ウォータポンプが作動してエンジン１の冷却水が循環される。同様に、ベルト５を介して伝達される駆動力でプーリ４が回転駆動されることにより、エアコン用コンプレッサが作動する。

このように、クランクプーリ２と、各補機のプーリ３，４，１２との間の駆動力の伝達をベルト５により行う場合、ベルト５の張力を適正な値に調整することが必要とされる。ベルト５の張力が低すぎてベルト５とプーリ２，３，４，１２との間でスリップが発生したり、ベルト５の張力が高すぎてベルト５による駆動力の伝達効率が低下したりすることを抑制するために、ベルト５の張力を適正な値に調整できることが望まれている。

ベルト５の張力を調整する装置として、例えば、オートテンショナーを設けることが考えられる。しかしながら、上述したように、オートテンショナーは、ベルト５の張力を一定に保つ装置であるため、補機の動作状態によってベルト５の適正な張力が増減したとしても、その増減に応じてベルト５の張力を変化させることができない。オートテンショナーによる張力の設定値は、補機類の動作状態が変動して最も大きな張力が必要とされる場合のベルト５の必要張力を確保できる値に設定される。このため、補機類の動作状態によって適正な（必要とされる）張力が小さい場合には、ベルト５の張力が必要とされる張力に対して過大となる場合が生じる。

また、オートテンショナーは、ベルト５の緩み側に設置する必要があるが、本実施形態のＭＧ１０では、以下に説明するように、エンジン１に駆動されてロータプーリ１２が従動側となる場合と、ロータプーリ１２が駆動側となってエンジン１のクランクプーリ２を駆動する場合とでベルト５の緩み側が異なる。この場合、ベルト５の初期張力を上げておく必要があり、ベルト５による駆動力の伝達効率が低下してしまうという問題がある。

以下の説明では、ベルト５において、クランクプーリ２とＭＧ１０のロータプーリ１２との間の区間のベルト５、すなわち、クランクプーリ２からＭＧ１０のロータプーリ１２へ向けて運動し、ロータプーリ１２へ引き込まれるベルト５を引き込み側ベルト５１とする。引き込み側ベルト５１は、ロータプーリ１２よりも上流側のベルト５である。一方、ベルト５において、ＭＧ１０のロータプーリ１２とウォータポンプのプーリ３との間の区間のベルト５、すなわち、ＭＧ１０のロータプーリ１２から送り出されてウォータポンプのプーリ３へ向けて運動するベルト５を送り出し側ベルト５２とする。送り出し側ベルト５２は、ロータプーリ１２よりも下流側のベルト５である。

図２は、エンジン１によりＭＧ１０が駆動される場合のベルト５の張力を説明するための図、図３は、ＭＧ１０がエンジン１のクランクプーリ２を駆動する場合のベルト５の張力を説明するための図である。

図２において、符号Ｓ０はベルト５の初期張力の大きさ、符号Ｓｔｒｑはロータプーリ１２に発生するトルクにより生じるベルト５の張力の大きさ、符号Ｓ５１は引き込み側ベルト５１に作用している張力の大きさ、符号Ｓ５２は送り出し側ベルト５２に作用している張力の大きさをそれぞれ示す。符号Ｔ１は、エンジン１によりＭＧ１０が駆動される際のロータプーリ１２（ロータ１４）の回転抵抗によるトルク（以下、単に「回転抵抗トルク」と記す）を示す。

図２に示すように、ＭＧ１０がエンジン１により駆動される場合には、トルク（回転抵抗トルクＴ１）による張力Ｓｔｒｑの分だけ、引き込み側ベルト５１の張力Ｓ５１が初期張力Ｓ０から低下する一方、送り出し側ベルト５２の張力Ｓ５２は初期張力Ｓ０から上昇する。すなわち、引き込み側ベルト５１がベルト５の緩み側となる。

一方、図３に示すように、ＭＧ１０がクランクプーリ２を駆動する場合には、ＭＧ１０のロータプーリ１２にベルト５を駆動する駆動トルクＴ２が発生している。この場合、トルク（駆動トルクＴ２）による張力Ｓｔｒｑの分だけ、引き込み側ベルト５１の張力Ｓ５１が初期張力Ｓ０から上昇する一方、送り出し側ベルト５２の張力Ｓ５２は初期張力Ｓ０から低下する。すなわち、送り出し側ベルト５２がベルト５の緩み側となる。

このように、ＭＧ１０の動作状態、すなわち、ＭＧ１０がエンジン１に駆動されるか、ＭＧ１０がエンジン１のクランクプーリ２を駆動するかによってベルト５の緩み側が切り替わる場合、引き込み側ベルト５１および送り出し側ベルト５２のいずれか一方にオートテンショナーを設けたとしても、ベルト５１，５２のもう一方において、張力が不足する可能性がある。従って、ベルト５１，５２のうちオートテンショナーが設けられていない側において張力が不足しないように、初期張力Ｓ０を上げておく必要がある。以下に、エンジン１によりＭＧ１０が駆動される場合（図２）の緩み側である引き込み側ベルト５１にオートテンショナーを設けた場合について説明する。

この場合、上述したように、エンジン１によりＭＧ１０が駆動されているときには、送り出し側ベルト５２が張り側となるため、ベルト５において張力の不足は生じないものの、ＭＧ１０がスタータモータとしてクランクプーリ２を駆動する場合には、送り出し側ベルト５２が緩み側となり、送り出し側ベルト５２の張力Ｓ５２が低下する。この場合であっても、送り出し側ベルト５２の張力Ｓ５２が必要とされる張力を満足するためには、初期張力Ｓ０を上げておく必要がある。しかしながら、この場合、ベルト５による駆動力の伝達効率が低下してしまう。例えば、エンジン１によりＭＧ１０が駆動される場合（発電時、図２参照）に、張り側となった送り出し側ベルト５２の張力Ｓ５２が過大となるなどして、ベルト５による駆動力の伝達効率が低下してしまうという問題がある。

本実施形態（図４参照）では、ＭＧ１０が、支点（支持手段）１３により、支点１３の中心軸線を回転の中心として回転可能に支持されている。支点１３の中心軸線は、ロータプーリ１２の中心軸線と平行である。ＭＧ１０がエンジン１に駆動される場合には、ＭＧ１０のロータプーリ１２で発生する回転抵抗トルクＴ１に対応してステータ１１に作用する反力（図４の符号Ｔ３参照、以下、単に「中心軸線周りの反力」と記す）により、ステータ１１に支点１３周りの反力（図４の符号Ｔ４参照、以下、単に「支点周りの反力」と記す）が作用する。これにより、ＭＧ１０は、支点１３の中心軸線を回転の中心として回転運動し、ロータプーリ１２は、矢印Ｙ２で示す方向、すなわち、ベルト５を伸長させる方向へ移動する。よって、ベルト５の張力を増加させ、ベルト５に必要な張力を与えることができる。

図４は、ＭＧ１０がエンジン１に駆動される際に作用する力について説明するための図である。

ＭＧ１０のステータ（本体）１１は、支点１３により、支点１３の中心軸線を回転の中心として回転可能に支持されている。支点１３の中心軸線は、ＭＧ１０のロータプーリ１２の中心軸線と平行である。すなわち、ＭＧ１０は、ロータプーリ１２の中心軸線と平行な支点１３の中心軸線を回転の中心として、回転運動することが可能に設けられている。これにより、後述するように、ベルト５とＭＧ１０のロータプーリ１２との間の駆動力の伝達時に、ステータ１１に作用する支点周りの反力Ｔ４により、ステータ１１が回転運動することができる。

支点１３の中心軸線は、ロータプーリ１２の中心軸線から離間した位置とされている。本実施形態では、ベルト５とロータプーリ１２との間の駆動力の伝達時に、ＭＧ１０のステータ１１に働く反力によりロータプーリ１２がベルト５を伸長させる方向に移動するように、支点１３の中心軸線の位置が設定されている。より具体的には、支点１３の中心軸線の位置は、ベルト５とロータプーリ１２との間で駆動力が伝達されていない状態において、引き込み側ベルト５１と送り出し側ベルト５２との等距離線上とされている。これにより、ベルト５とロータプーリ１２との間で駆動力が伝達されていない状態、すなわち、ロータプーリ１２にトルクが生じていない状態では、ロータプーリ１２の中心軸線と支点１３の中心軸線とを結ぶ線分が、引き込み側ベルト５１と送り出し側ベルト５２との中間線上に位置することとなる。

この場合のロータプーリ１２の位置は、ロータプーリ１２の可動範囲において最もベルト５の長さが短くなる位置、言い換えると、ベルト５の張力が最小となる位置である。この位置から、ＭＧ１０のステータ１１が支点１３の中心軸線を回転の中心としていずれの回転方向に回転運動したとしても、ロータプーリ１２はベルト５を伸長させる方向に移動することとなる。

なお、ベルト５とロータプーリ１２との間で駆動力が伝達されていない状態における支点１３の位置を上記のようにするために、例えば、ベルト５の張力によりＭＧ１０のロータプーリ１２に作用する力の方向（矢印Ｙ３参照）と反対方向（矢印Ｙ４参照）に、支点１３の中心軸線をロータプーリ１２の中心軸線から離間させてもよい。

このように、ベルト５の張力によりロータプーリ１２に作用する力の方向Ｙ３と、ロータプーリ１２から支点１３の中心軸線へ向かう方向Ｙ４とが反対方向とされていると、ロータプーリ１２でトルク（回転抵抗トルクＴ１、駆動トルクＴ２）が発生していない場合、すなわち、ベルト５が停止している場合など、ベルト５とロータプーリ１２との間で駆動力が伝達されていない場合には、ＭＧ１０は、ベルト５の張力により、ベルト５の張力が最小となる位置、言い換えると、ベルト５の長さが最も短くなる位置で停止する。

次に、ＭＧ１０がエンジン１に駆動される際に作用する力について説明する。ＭＧ１０がエンジン１に駆動されて発電する際には、発電量に応じて回転抵抗が生じる。この回転抵抗により、ＭＧ１０のロータプーリ１２には回転抵抗トルクＴ１が発生する。一方、ステータ１１には、ロータプーリ１２に作用する回転抵抗トルクＴ１に対応して回転抵抗トルクＴ１と反対方向の反力（中心軸線周りの反力）Ｔ３が作用する。中心軸線周りの反力Ｔ３により、ステータ１１には、支点１３の中心軸線を回転の中心としてステータ１１を回転させようとする支点周りの反力Ｔ４が作用する。

図５は、ＭＧ１０がエンジン１に駆動された場合に、ステータ１１に作用する支点周りの反力Ｔ４により、ＭＧ１０が、支点１３の中心軸線を回転の中心として反時計回りに回転運動した状態を示す図である。

図５において、矢印Ｙ５は、ＭＧ１０が支点１３の中心軸線を回転の中心として回転運動する際のロータプーリ１２の中心軸線の位置変化を示す。矢印Ｙ５に示すように、ロータプーリ１２はベルト５を伸長させる方向に移動する。ベルト５に作用している張力の大きさＳ５１，Ｓ５２は、ベルト５が伸長することに対応して増加する。符号Ｓ１は、支点周りの反力Ｔ４によりＭＧ１０が支点１３の中心軸線を回転の中心として回転運動してベルト５が伸長することによる張力の増加分（以下、単に「反力による張力」と記す）を示す。図５に示すように、ロータプーリ１２にトルクが発生した場合には、反力による張力Ｓ１の分だけ自動的にベルト５の張力が増加するため、ロータプーリ１２とベルト５との間で駆動力を伝達するために必要とされるベルト５の張力を確保することが可能となる。

本実施形態では、以下に説明するように、ＭＧ１０における発電量に応じて、自動的にベルト５の張力を増減させることができる。支点周りの反力Ｔ４の大きさは、ロータプーリ１２に作用する回転抵抗トルクＴ１の大きさに対応している。言い換えると、ＭＧ１０における発電量（回転抵抗）が大きくなるに連れて、支点周りの反力Ｔ４が増加する。支点周りの反力Ｔ４が増加すると、ロータプーリ１２は、ベルト５の張力に抗してベルト５を伸長させる方向により大きく移動し、その結果、ベルト５の張力がより増加する。従って、ＭＧ１０における発電量が小さく、必要とされるベルト５の張力が小さい場合には、反力による張力Ｓ１を小さな値としてベルト５による駆動力の伝達効率の低下を抑制することができる。一方、ＭＧ１０における発電量が大きく、必要とされるベルト５の張力が大きい場合には、反力による張力Ｓ１を大きな値とし、ベルト５の張力を増加させてベルト５のスリップ等の発生を抑制することができる。

また、ベルト５の張力をＭＧ１０における発電量に応じたより適正な張力（例えば、最低限必要とされる張力）に調整できるように、ＭＧ１０を構成することができる。この場合、ＭＧ１０の回転運動の大きさ（ロータプーリ１２の移動量）を所望の大きさとするように、ＭＧ１０が設計される。ＭＧ１０の回転運動の大きさは、例えば、ＭＧ１０の支点１３の中心軸線とロータプーリ１２の中心軸線との間の距離に応じて決まる。上記中心軸線間の距離の最適値は、ＭＧ１０における発電量と必要とされる（適正な）ベルト５の張力との間の関係に基づいて、計算もしくは実験結果等により求める。

ＭＧ１０によりエンジン１のクランクプーリ２を駆動する場合には、上述したＭＧ１０がエンジン１により駆動されて発電する場合とＭＧ１０の回転運動の方向が反対方向となる。図６は、ＭＧ１０がクランクプーリ２を駆動する際に作用する力について説明するための図である。

ＭＧ１０のロータプーリ１２に作用する駆動トルクＴ２に対応して、ステータ１１に作用する中心軸線周りの反力Ｔ５により、ステータ１１に支点周りの反力Ｔ６が作用する。これにより、ＭＧ１０は、支点１３の中心軸線を回転の中心として回転運動する。駆動トルクＴ２の方向（時計回り）は、回転抵抗トルクＴ１の方向（反時計回り）と反対方向であるため、ＭＧ１０の回転方向（反時計回り）は、ＭＧ１０がエンジン１により駆動される場合の回転方向（時計回り）と反対方向となる。従って、ＭＧ１０がクランクプーリ２を駆動する場合のロータプーリ１２の移動方向（矢印Ｙ６参照）は、ＭＧ１０がエンジン１に駆動される場合のロータプーリ１２の移動方向Ｙ２（図４）と反対方向となる。ロータプーリ１２の移動方向は異なるものの、ベルト５を伸長させてベルト５の張力を増加させる作用は、ＭＧ１０がエンジン１に駆動される場合とＭＧ１０がエンジン１のクランクプーリ２を駆動する場合とで同様である。

以上説明したように、本実施形態によれば、ロータプーリ１２にトルク（回転抵抗トルクＴ１、駆動トルクＴ２）が発生している場合に、そのトルクに対応して発生する支点周りの反力Ｔ４、Ｔ６により、ＭＧ１０が支点１３の中心軸線を回転の中心として回転運動し、ロータプーリ１２がベルト５を伸長させる方向に移動する。よって、ロータプーリ１２にトルクが発生している場合にのみ、自動的にベルト５に作用している張力の大きさＳ５１，Ｓ５２を増加させることが可能となる。よって、ベルト５の初期張力Ｓ０を低下させ、ベルト５による駆動力の伝達効率を向上させることができる。本実施形態によれば、簡易な構成でベルト５の張力を調整することが可能となるため、ベルト５の張力を調整するオートテンショナー等を設ける場合と比較して、設置スペース、コスト等の点で有利である。

また、本実施形態によれば、ＭＧ１０がエンジン１に駆動される場合、およびＭＧ１０がエンジン１のクランクプーリ２を駆動する場合のいずれの場合であっても、ロータプーリ１２に発生するトルク（回転抵抗トルクＴ１、駆動トルクＴ２）に対応して作用する支点周りの反力Ｔ４、Ｔ６により、ベルト５を伸長させてベルト５の張力を増加させることができる。よって、オートテンショナーによりベルト５の張力を調整する場合のように、ベルト５の緩み側が切り替わる場合に備えて初期張力Ｓ０を上げておく必要がなく、初期張力Ｓ０を低減することができる。

なお、本実施形態のベルト張力調整装置では、ロータプーリ１２でトルクが発生しているときに生じる支点周りの反力Ｔ４、Ｔ６を利用してベルト５を伸長させる補機がＭＧ１０である場合を例に説明したが、ベルト５の張力を調整するために支点の中心軸線周りに回転可能に設けられる補機は、ＭＧ１０には限定されない。プーリを備え、ベルト５を介してクランクプーリ２との間で駆動力を伝達する補機、例えば、エアコン用コンプレッサ、ウォータポンプ、オイルポンプ等に対して、本実施形態のベルト張力調整装置を適用することができる。

（第２実施形態）
図７および図８を参照して第２実施形態について説明する。第２実施形態については、上記第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。

上記第１実施形態では、ロータプーリ１２にトルクが発生した場合に、ＭＧ１０の回転運動に伴ってロータプーリ１２がベルト５を伸長させる方向に移動することにより、ベルト５の張力を増加させた。本実施形態では、これに代えて、ロータプーリ１２にトルクが発生した場合に、ＭＧ１０の回転運動に伴ってベルト５と相対運動し、ベルト５を押圧してベルト５を屈曲させることでベルト５を伸長させる押圧用プーリ（押圧手段、図７の符号１５，１６参照）が設けられる。

図７は、本実施形態に係るＭＧ１０を示す図である。図７に示すＭＧ１０以外の構成については、上記第１実施形態（図１）と同様であることができる。図８は、ＭＧ１０によりエンジン１のクランクプーリ２を駆動する場合に作用する反力によりＭＧ１０が回転移動した状態を示す図である。

本実施形態では、ＭＧ１０が支点２３の中心軸線を回転の中心として回転可能に設けられていればよい。すなわち、上記第１実施形態とは異なり、支点２３の中心軸線をロータプーリ１２の中心軸線から離間させる方向は、ベルト５の張力によりＭＧ１０のロータプーリ１２に作用する力の方向と反対方向としなくともよい。図７に示すように、支点２３の中心軸線は、ベルト５の張力によりロータプーリ１２に作用する力の方向と同じ方向にロータプーリ１２の中心軸線から離間している。すなわち、支点２３の中心軸線は、引き込み側ベルト５１と送り出し側ベルト５２との間の領域に設けられている。

本実施形態では、支点２３の中心軸線の位置は、ベルト５とロータプーリ１２との間で駆動力が伝達されていない状態において、引き込み側ベルト５１と送り出し側ベルト５２との等距離線上とされている。これにより、ＭＧ１０によりエンジン１のクランクプーリ２が駆動される場合とＭＧ１０がエンジン１により駆動される場合とで、ロータプーリ１２に発生するトルクとＭＧ１０の回転量との間の関係を同等とし、ベルト５の張力を同様に増加させることができる。

ＭＧ１０によりエンジン１のクランクプーリ２が駆動される場合には、ロータプーリ１２で発生する駆動トルクＴ７に対応してステータ１１に作用する中心軸線周りの反力Ｔ８により、ステータ１１に支点２３周りの反力Ｔ９が作用する。これにより、ＭＧ１０は、支点２３の中心軸線を回転の中心として回転運動する。

本実施形態のＭＧ１０には、引き込み側ベルト５１に当接可能に設けられた引き込み側押圧用プーリ１５、および送り出し側ベルト５２に当接可能に設けられた送り出し側押圧用プーリ１６が設けられている。引き込み側押圧用プーリ１５、および送り出し側押圧用プーリ１６は、それぞれ中心軸線がロータプーリ１２の中心軸線と平行となっている。

引き込み側押圧用プーリ１５は、ＭＧ１０のロータプーリ１２で駆動トルクＴ７が発生してＭＧ１０が支点２３の中心軸線を回転の中心として反時計回りに回転運動した場合に、引き込み側ベルト５１を押圧する方向へ移動する位置に設けられている。従って、ＭＧ１０のロータプーリ１２で駆動トルクＴ７が発生した場合には、図８に示すように、引き込み側押圧用プーリ１５は、ベルト５に駆動されて回転しつつ、矢印Ｙ７で示すように、ベルト５をベルト５の運動方向と直交する方向に押圧する。これにより、ベルト５を屈曲させてベルト５を伸長させることによりベルト５の張力を増加させる。すなわち、ＭＧ１０のロータプーリ１２で駆動トルクＴ７が発生した場合には、引き込み側押圧用プーリ１５がベルト５を押圧してベルト５に折り返しを発生させることにより、ベルト５の張力を増加させる。

また、引き込み側押圧用プーリ１５は、引き込み側ベルト５１をロータプーリ１２へ向けて押圧するように設けられている。これにより、ベルト５を押圧する際に、ベルト５においてロータプーリ１２と接触する長さを増加させる。よって、ロータプーリ１２で駆動トルクＴ７が発生している場合のベルト５とロータプーリ１２との間の摩擦を増加させてスリップの発生を抑制することができる。

駆動トルクＴ７が増加すると、これに対応して支点周りの反力Ｔ９が増加し、引き込み側押圧用プーリ１５は、引き込み側ベルト５１をより強く押圧する。従って、ＭＧ１０の駆動力が増加して駆動トルクＴ７が増加するに連れて、ベルト５の伸長量を大きくし、ベルト５の張力を増加させることができる。

また、ベルト５の張力をＭＧ１０の駆動力に応じたより適正な張力（例えば、最低限必要とされる張力）に調整できるように、ＭＧ１０を構成することができる。この場合、ＭＧ１０の回転運動の大きさ（ロータプーリ１２の移動量、押圧用プーリ１５，１６の移動量）を所望の大きさとするように、ＭＧ１０が設計される。ＭＧ１０の回転運動の大きさは、例えば、ＭＧ１０の支点２３の中心軸線とロータプーリ１２の中心軸線との間の距離に応じて決まる。上記中心軸線間の距離の最適値は、ＭＧ１０における発電量と必要とされる（適正な）ベルト５の張力との間の関係に基づいて、計算もしくは実験結果等により求められる。

送り出し側押圧用プーリ１６は、ＭＧ１０がエンジン１に駆動される場合に送り出し側ベルト５２を押圧する。この場合、ＭＧ１０の回転方向は、図７に示す方向と反対方向の時計回りとなる。送り出し側押圧用プーリ１６は、ＭＧ１０のロータプーリ１２で回転抵抗トルクが発生してＭＧ１０が支点２３の中心軸線を回転の中心として時計回りに回転運動した場合に、送り出し側ベルト５２を押圧する方向へ移動する位置に設けられている。従って、ＭＧ１０のロータプーリ１２で回転抵抗トルクが発生した場合には、送り出し側押圧用プーリ１６は、ベルト５に駆動されて回転しつつ、ベルト５をベルト５の運動方向と直交する方向に押圧してベルト５を屈曲させることでベルト５の張力を増加させる。

なお、本実施形態では、支点２３の中心軸線がロータプーリ１２の中心軸線から離間しているが、これには限定されない。ＭＧ１０が支点２３の中心軸線周りに回転運動することにより、押圧用プーリ１５，１６がベルト５を押圧して屈曲させることができれば、支点２３の中心軸線がロータプーリ１２の中心軸線から離間していなくてもよい。

また、本実施形態では、押圧用プーリ１５，１６がＭＧ１０に設けられていたが、押圧用プーリの設置位置は、これには限定されない。押圧用プーリ１５，１６は、ＭＧ１０の回転運動に伴ってベルト５と相対運動し、ベルト５を押圧して屈曲させることができる位置に設けられていればよい。支点２３の中心軸線がロータプーリ１２の中心軸線から離間している構成であれば、押圧用プーリ１５，１６は、ＭＧ１０以外の部分に設けられることができる。

（第３実施形態）
図９および図１０を参照して第３実施形態について説明する。第３実施形態については、上記各実施形態と異なる点についてのみ説明する。

図９は、本実施形態に係るＭＧ１０を示す図である。図９に示すＭＧ１０以外の構成については、上記第１実施形態と同様であることができる。

図９に示すように、本実施形態のＭＧ１０では、ＭＧ１０を回転可能に支持する支点３３にプーリ（以下、「支点プーリ」と記す）１７が設けられている。支点プーリ１７は、支点３３の中心軸線と支点プーリ１７の中心軸線とが一致するように設けられている。すなわち、支点プーリ１７と支点３３とは同軸に設けられている。

ＭＧ１０には、ロータプーリ１２の中心軸線と平行な中心軸線を回転の中心として回転するアイドラプーリ１８が設けられている。アイドラプーリ１８の中心軸線とロータプーリ１２の中心軸線とは、支点３３の中心軸線を中心とする同心円上に配置されている。アイドラプーリ１８の回転軸は、ステータ１１に固定されたアーム１９に回転可能に支持されている。ベルト５は、ＭＧ１０のロータプーリ１２、支点プーリ１７、およびアイドラプーリ１８にそれぞれ巻き掛けられている。ベルト５は、クランクプーリ２からＭＧ１０のロータプーリ１２、支点プーリ１７、アイドラプーリ１８、ウォータポンプのプーリ３へと進む向きで運動する。

ＭＧ１０は、支点３３に支持された状態で支点３３の中心軸線を回転の中心として回転することができる。ＭＧ１０が回転する場合、ロータプーリ１２、支点プーリ１７、およびアイドラプーリ１８は、相対位置を保ちつつ支点３３の中心軸線周りに回転する。すなわち、ＭＧ１０が支点３３の中心軸線周りに回転する際に、ロータプーリ１２の中心軸線と支点プーリ１７の中心軸線とを結ぶ線分と、アイドラプーリ１８の中心軸線と支点プーリ１７の中心軸線とを結ぶ線分とがなす角度は、変化しない。

図９に示すＭＧ１０のようにプーリ１２，１７，１８が配置されている場合、ベルト５の長さが最も短くなるのは、支点３３の中心軸線が、引き込み側ベルト５１と送り出し側ベルト５２との中間線Ｍ上となる場合、すなわち、引き込み側ベルト５１と送り出し側ベルト５２とが支点３３の中心軸線から等距離となる場合である。本実施形態では、支点３３の中心軸線の位置は、ベルト５とロータプーリ１２との間で駆動力が伝達されていない状態において、引き込み側ベルト５１と送り出し側ベルト５２との等距離線上とされている。よって、ロータプーリ１２でトルク（回転抵抗トルク、駆動トルク）が発生していない場合、ＭＧ１０の位置は、ベルトの張力が最小となる位置、言い換えると、ベルト５の長さが最も短くなる位置となる。この状態から、ＭＧ１０が、支点３３の中心軸線を回転の中心としていずれの回転方向に回転運動したとしても、ベルト５が伸長することになる。

ＭＧ１０がエンジン１のクランクプーリ２を駆動する場合には、ロータプーリ１２で発生する駆動トルクＴ１０に対応してステータ１１に作用する中心軸線周りの反力Ｔ１１により、ステータ１１に支点３３周りの反力Ｔ１２が作用する。これにより、ＭＧ１０は、支点３３の中心軸線を回転の中心として回転する。

図１０は、支点周りの反力Ｔ１２によりＭＧ１０が支点３３の中心軸線を回転の中心として回転運動した状態を示す。ベルト５の長さが最も短くなる位置からＭＧ１０が支点３３の中心軸線周りに反時計回りに回転することにより、ベルト５が伸長し、ベルト５の張力が増加する。

駆動トルクＴ１０が大きいほど、支点周りの反力Ｔ１２も大きなものとなり、ＭＧ１０の回転量（移動距離）が増加する。従って、駆動トルクＴ１０が大きいほど、ベルト５をより伸長させ、ベルト５の張力を増加させることができる。

支点３３の中心軸線とロータプーリ１２の中心軸線との距離を予め適切な値に設定しておくことにより、駆動トルクＴ１０の大きさに応じて、ベルト５の張力を適正な値（例えば、最低限必要とされる張力）に増加させることが可能となる。

上記の各実施形態は、適宜組み合わせて実施することができる。

本発明のベルト張力調整装置の第１実施形態に係る装置が適用されたエンジンの概略構成図である。 本発明のベルト張力調整装置の第１実施形態において、エンジンによりＭＧが駆動される場合のベルトの張力を説明するための図である。 本発明のベルト張力調整装置の第１実施形態において、ＭＧがエンジンを駆動する場合のベルトの張力を説明するための図である。 本発明のベルト張力調整装置の第１実施形態において、エンジンによりＭＧが駆動される際に作用する力について説明するための図である。 本発明のベルト張力調整装置の第１実施形態において、エンジンによりＭＧが駆動される場合の反力によりＭＧが回転運動した状態を示す図である。 本発明のベルト張力調整装置の第１実施形態において、ＭＧがエンジンを駆動する際に作用する力について説明するための図である。 本発明のベルト張力調整装置の第２実施形態に係るＭＧを示す図である。 本発明のベルト張力調整装置の第２実施形態において、ＭＧによりエンジンを駆動する場合の反力によりＭＧが回転運動した状態を示す図である。 本発明のベルト張力調整装置の第３実施形態に係るＭＧを示す図である。 本発明のベルト張力調整装置の第３実施形態において、ＭＧによりエンジンを駆動する場合の反力によりＭＧが回転運動した状態を示す図である。

符号の説明

１ エンジン
２ クランクプーリ
３ プーリ（ウォータポンプ）
４ プーリ（エアコン用コンプレッサ）
５ ベルト
１０ ＭＧ（モータジェネレータ）
１１ ステータ
１２ ロータプーリ
１３，２３，３３ 支点
１４ ロータ
１５ 引き込み側押圧用プーリ
１６ 送り出し側押圧用プーリ
１７ 支点プーリ
１８ アイドラプーリ
５１ 引き込み側ベルト
５２ 送り出し側ベルト
Ｓ０ 初期張力
Ｓ１ 反力による張力
Ｓｔｒｑ トルクによる張力の大きさ
Ｓ５１ 引き込み側ベルトに作用している張力の大きさ
Ｓ５２ 送り出し側ベルトに作用している張力の大きさ
Ｔ１ 回転抵抗トルク
Ｔ２，Ｔ７，Ｔ１０ 駆動トルク
Ｔ３，Ｔ５，Ｔ８，Ｔ１１ 中心軸線周りの反力
Ｔ４，Ｔ６，Ｔ９，Ｔ１２ 支点周りの反力

Claims (7)

1. 内燃機関の補機の本体に回転可能に支持された補機プーリと前記内燃機関のクランクプーリとに巻き掛けられ、前記クランクプーリと前記補機プーリとの間で駆動力を伝達するベルトの張力を調整するベルト張力調整装置であって、
   前記ベルトと前記補機プーリとの間で駆動力が伝達される際に前記本体に作用する反力により、前記本体が回転運動可能なように、前記本体を支持する支持手段を備える
   ことを特徴とするベルト張力調整装置。
2. 請求項１記載のベルト張力調整装置において、
   前記回転運動の回転の中心である第一の中心軸線は、前記補機プーリの中心軸線から離間している
   ことを特徴とするベルト張力調整装置。
3. 請求項２記載のベルト張力調整装置において、
   前記第一の中心軸線の位置は、前記ベルトと前記補機プーリとの間で駆動力が伝達されていない状態において、前記補機プーリよりも前記ベルトの進行方向の上流側の前記ベルトと、前記補機プーリよりも前記進行方向の下流側の前記ベルトとの等距離線上である
   ことを特徴とするベルト張力調整装置。
4. 内燃機関の補機の本体に回転可能に支持された補機プーリと前記内燃機関のクランクプーリとに巻き掛けられ、前記クランクプーリと前記補機プーリとの間で駆動力を伝達するベルトの張力を調整するベルト張力調整装置であって、
   前記ベルトと前記補機プーリとの間で駆動力が伝達される際に前記本体に作用する反力により、前記本体が回転運動可能なように、前記本体を支持する支持手段と、
   前記回転運動の量に応じて前記ベルトを押圧して前記ベルトを伸長させる押圧手段とを備える
   ことを特徴とするベルト張力調整装置。
5. 請求項４記載のベルト張力調整装置において、
   前記回転運動の回転の中心である第一の中心軸線の位置は、前記ベルトと前記補機プーリとの間で駆動力が伝達されていない状態において、前記補機プーリよりも前記ベルトの進行方向の上流側の前記ベルトと、前記補機プーリよりも前記進行方向の下流側の前記ベルトとの等距離線上である
   ことを特徴とするベルト張力調整装置。
6. 請求項５記載のベルト張力調整装置において、
   前記第一の中心軸線は、前記補機プーリの中心軸線と一致しており、
   前記押圧手段は、前記本体に設けられている
   ことを特徴とするベルト張力調整装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載のベルト張力調整装置において、
   前記補機は、前記クランクプーリを駆動側とし、前記補機プーリを従動側として発電する機能と、電力の供給を受けて前記補機プーリを駆動側とし、前記クランクプーリを駆動する機能とを有する電動機である
   ことを特徴とするベルト張力調整装置。

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