JP2017141922A - 補機駆動ベルト張力調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】補機駆動系の高信頼性と損失低減とを両立することが可能な補機駆動ベルト張力調整装置を提供すること。【解決手段】補機駆動ベルト張力調整装置１０は、第１プーリ１と第２プーリ２との間で駆動力を伝達するベルト３の緩み側区間に張力を与えるローラ１２と、ローラ１２とを支持するアーム１３と、アーム１３を第２プーリ２の回転軸心ＡＸを旋回軸心として揺動させる揺動機構４と、を備える。揺動機構４は、第２プーリ２のシャフト５に固定された第１ハウジング４１と、第１ハウジング４１の周方向外側に設けられ、第１ハウジング４１に対して周方向に回動自在に支持された第２ハウジング４２と、第１ハウジング４１あるいは第２ハウジング４２に与えられたトルクに応じて変化する周方向の位相差を軸方向の直動運動に変換する回動−直動変換機構６と、軸方向の直動運動をアーム１３の回動運動に変換する直動−回動変換機構７と、を含む。【選択図】図５

Description

本発明は、補機駆動ベルト張力調整装置補機駆動ベルト張力調整装置に関する。

近年、自動車の環境負荷低減に対する要求が高まっており、燃費規制（ＣＯ２排出量削減）の厳格化への対応が求められている。このような環境保全や省資源化要求に対し、燃費向上アイテムへのニーズが増加しており、アイドリングストップ機構の搭載やハイブリッド化が進んでいる。自動車の内燃機関においては、主機であるエンジンや、エアコン等を稼働するために必要なウォーターポンプやコンプレッサ、ラジエータファン等の補機類を補機ベルトで機械的に接続して駆動するベルト駆動方式の補機駆動ベルトシステム（以下、「補機駆動系」という）が一般的である。補機駆動系は、主機プーリであるクランクプーリと各補機プーリとに巻き掛けられた補機ベルトを介して駆動力が伝達される。この補機駆動系においても、損失低減ニーズが高まってきている。

ベルトにより駆動力を伝達する補機駆動系においては、各プーリとベルトとの間でスリップが発生しないような張力をベルトに与える必要があるため、ベルトの張力を一定値とするためのテンショナーを用いるのが一般的である。このテンショナーは、テンショナーを設けた区間のベルトの張力を一定に保つ機能を有している。ベルトに掛かる張力は、駆動プーリによって引き込まれる側（以下、「張り側」ともいう）で大きくなり、駆動プーリによって押し出される側（以下、「緩み側」ともいう）で小さくなる。例えば、補機としてオルタネータが設けられている場合には、主機プーリであるエンジンのクランクプーリが駆動プーリとなり、補機プーリであるオルタネータプーリが従動プーリとなる。

ベルトを駆動するために必要な張力は、ベルトによって伝達される伝達トルクに比例して大きくなる。すなわち、ベルトを駆動するために必要な張力の適正値は、従動プーリの負荷状態によって変化する。具体的には、例えば、オルタネータの発電量に応じてベルトを駆動するために必要な張力が変化する。オルタネータの発電量が大きく伝達トルクが大きい場合には、オルタネータの発電量が小さく伝達トルク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補機プーリの回転抵抗が増加するため、大きな伝達トルクを得るためには、小さな伝達トルクを得る場合よりも大きな張力が必要となる。このため、テンショナーは、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補機プーリの回転抵抗が最大となったとしても、各プーリとベルトとの間でスリップ等が発生しないように、予めオルタネータの最大発電量に対応した張力が得られるように設定される。

ここで、張り側にテンショナーを設けた場合には、従動プーリの負荷が最大となったとしても、ベルトに掛かる張力が小さい緩み側の張力が、各プーリとベルトとの間でスリップ等が発生しないような張力となるように、ベルトの張り側に与える張力（以下、「張り側張力」という）を設定する必要がある。すなわち、従動プーリの負荷が最大となったとき、各プーリとベルトとの間でスリップ等が発生しないような緩み側の張力が得られるような張り側張力を初期張力として設定する必要がある。このように、張り側にテンショナーを設けた場合には、従動プーリの最大負荷時に必要な張り側張力を初期張力として設定する必要があるため、従動プーリの負荷が小さく伝達トルクが小さいときに不要な張力がベルトに掛かることとなり、ベルトによる駆動力の伝達効率が低下する。

一方、緩み側にテンショナーを設けた場合には、ベルトの緩み側に与える張力（以下、「緩み側張力」という）の初期張力を、従動プーリの最大負荷時に必要な緩み側張力とすればよい。すなわち、補機駆動系においてテンショナーを設ける場合、ベルトの張り側にテンショナーを設ける場合よりも、ベルトの緩み側にテンショナーを設ける場合の方が、ベルトに与える初期張力を小さくすることができる。このため、テンショナーは、ベルトの緩み側に設けるのが好ましい。

アイドリングストップ機構搭載車両やハイブリッドシステム搭載車両では、従来のオルタネータに代えて、スタータ機能付き発電機（ＩＳＧ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｔａｒｔｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）を採用したＩＳＧ搭載のエンジンが普及しつつある。このようなＩＳＧ搭載エンジンでは、エンジンによる駆動力をＩＳＧに伝達して回生する場合と、ＩＳＧによる駆動力を伝達してエンジン始動や駆動アシストを行う場合とで、駆動側と従動側とが入れ替わる。すなわち、回生時にはクランクプーリが駆動プーリ、ＩＳＧプーリが従動プーリとなり、エンジン始動時や駆動アシスト時にはＩＳＧプーリが駆動プーリ、クランクプーリが従動プーリとなる。このように、駆動側と従動側とが入れ替わる補機駆動系においては、張り側と緩み側とが、何れのプーリが駆動プーリであるかによって入れ替わり、一方から他方に伝達トルクが発生する。このため、例えば、特許文献１には、補機類の動作状態に応じて補機を揺動させることで、ベルトに掛かる張力を調整するベルト張力調整装置が記載されている。

特開２００９−１８０１７７号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のものは、補機（モータジェネレータ）自体を揺動する構造であるため、揺動を繰り返すことによってモータジェネレータの配線が疲労劣化により断線する可能性があり、補機駆動系における信頼性の低下要因となり得る。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、補機駆動系の高信頼性と損失低減とを両立することが可能な補機駆動ベルト張力調整装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、補機駆動ベルト張力調整装置は、第１プーリと第２プーリとの間で駆動力を伝達するベルトの緩み側区間に張力を与えるローラと、前記ローラを支持するアームと、前記アームを前記第２プーリの回転軸心を旋回軸心として揺動させる揺動機構と、を備え、前記揺動機構は、前記第２プーリのシャフトに固定された第１ハウジングと、前記第１ハウジングの周方向外側に設けられ、前記第１ハウジングに対して周方向に回動可能に支持された第２ハウジングと、前記第１ハウジングあるいは前記第２ハウジングに与えられたトルクに応じて変化する前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとの間の回動運動により生じた周方向の位相差を軸方向の直動運動に変換する回動−直動変換機構と、前記軸方向の直動運動を前記アームの回動運動に変換する直動−回動変換機構と、を含んでいる。

上記構成により、伝達トルクに比例した緩み側張力をベルトに与えることができ、補機駆動系の損失を低減することが可能となる。

また、望ましい態様として、前記ベルトは、前記第１プーリと前記第２プーリとの間で一方から他方へ双方向に駆動力を伝達し、前記ローラは、前記ベルトの前記第２プーリから前記第１プーリへの送り出し区間に張力を与える第１ローラと、前記ベルトの前記第１プーリから前記第２プーリへの送り出し区間に張力を与える第２ローラと、を含んでいるのが好ましい。

上記構成により、駆動側と従動側とが入れ替わる補機駆動系において、双方向に発生する伝達トルクに比例した緩み側張力をベルトに与えることができ、駆動側と従動側とが入れ替わる補機駆動系の損失を低減することが可能となる。

また、上記構成において、前記回動−直動変換機構は、前記第１ハウジングの外周面に設けられた突起部と前記第２ハウジングの内周面に設けられた突起部との間に設けられた弾性部材と、前記第１ハウジングとの間、及び、前記第２ハウジングとの間にねじ部を介して設けられた第１円環部材と、を含んでいても良い。

また、上記構成において、前記回動−直動変換機構は、転動体を挟みそれぞれカム面を軸方向に対向して配置され、弾性部材によって軸方向に付勢力を与えられる円環状の第１カム板及び第２カム板と、前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとの間に設けられた第１円環部材と、を含み、前記第１カム板は、前記第１ハウジングに対し周方向位置が固定されて配置され、前記第２カム板は、前記第２ハウジングに対し周方向位置及び軸方向位置が固定されて配置され、前記第１円環部材は、前記第１カム板に軸方向の一端が当接して配置されていても良い。

また、上記構成において、前記第２プーリの回転軸心に対して周方向に固定されたベース部材を備え、前記ベース部材は、前記第２プーリの回転軸心を中心とするベース円環部を有し、前記アームは、前記ベース円環部の周方向内側に設けられ、前記ベース円環部に対して周方向に回動可能に支持されたアーム円環部を有し、前記直動−回動変換機構は、前記アーム円環部の内周面あるいは外周面との間にねじ部を介して設けられた第２円環部材を含んでいても良い。

また、上記構成において、前記第２円環部材は、軸受を介して前記第１円環部材と接続されていても良い。

本発明によれば、補機駆動系の高信頼性と損失低減とを両立することが可能な補機駆動ベルト張力調整装置を提供することができる。

図１は、補機駆動系の一例を示す図である。 図２は、駆動プーリにおける伝達トルクと、張り側及び緩み側における張力との関係を示す概念図である。 図３は、２つのプーリにベルトが巻き掛けられた補機駆動系における伝達トルクと張力との関係を示す図である。 図４は、実施形態１に係る補機駆動ベルト張力調整装置を適用した補機駆動系の構造概念図である。 図５は、実施形態１に係る補機駆動ベルト張力調整装置の概略断面図である。 図６は、図５に示すＡ−Ａ矢示断面図である。 図７は、第２プーリが駆動力を発生しているときの第１ハウジングと第２ハウジングとの間の回動運動により生じた周方向の位相差を示す図である。 図８は、第１プーリが駆動力を発生しているときの第１ハウジングと第２ハウジングとの間の回動運動により生じた周方向の位相差を示す図である。 図９は、第２プーリが駆動力を発生しているときの回動−直動変換機構及び直動−回動変換機構の状態変化を示す図である。 図１０は、第１プーリが駆動力を発生しているときの回動−直動変換機構及び直動−回動変換機構の状態変化を示す図である。 図１１は、第２プーリが駆動力を発生しているときの実施形態１に係る補機駆動ベルト張力調整装置の動作例を示す図である。 図１２は、第１プーリが駆動力を発生しているときの実施形態１に係る補機駆動ベルト張力調整装置の動作例を示す図である。 図１３は、実施形態１の変形例に係る補機駆動ベルト張力調整装置を適用した補機駆動系の構造概念図である。 図１４は、実施形態２に係る補機駆動ベルト張力調整装置の概略断面図である。 図１５は、第１カム板、転動体、及び第２カム板を図１４に示すＡ矢示方向に見た図である。 図１６は、第１カム板、転動体、及び第２カム板を図１５に示すＢ矢示方向に見た図である。 図１７は、第１プーリが駆動力を発生しているときの回動−直動変換機構及び直動−回動変換機構の状態変化を示す図である。 図１８は、第１プーリが駆動力を発生しているときの実施形態２に係る補機駆動ベルト張力調整装置の動作例を示す図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

（実施形態１）
図１は、補機駆動系の一例を示す図である。図１に示す補機駆動系は、例えば自動車の内燃機関において、主機であるエンジンや、エアコン等を稼働するために必要なウォーターポンプやコンプレッサ、ラジエータファン等の補機類を補機ベルトで機械的に接続して駆動するベルト駆動方式の補機駆動ベルトシステムであり、主機であるエンジンのクランクシャフトに設けられたクランクプーリ１０１と、各補機類のシャフトに設けられた補機プーリ２０１〜２０５とにベルト３０１が巻き掛けられ、ベルト３０１を介して各補機類に駆動力が伝達される。

本実施形態では、図１に示す例において、エンジンによって発生する駆動力を各補機類に伝達する際に、エンジンのクランクプーリ１０１を駆動プーリと称し、各補機類の補機プーリ２０１〜２０５を従動プーリと称する。また、補機類としてスタータ機能付き発電機（ＩＳＧ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｔａｒｔｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）が設けられた補機駆動系において、ＩＳＧによる駆動力を伝達してエンジン始動や駆動アシストを行う場合には、ＩＳＧのシャフトに設けられたＩＳＧプーリが駆動プーリとなり、クランクプーリ１０１が従動プーリとなる。

図２は、駆動プーリにおける伝達トルクと、張り側及び緩み側における張力との関係を示す概念図である。図３は、２つのプーリにベルトが巻き掛けられた補機駆動系における伝達トルクと張力との関係を示す図である。図２及び図３に示す例では、駆動プーリ１００が矢示方向に駆動力を発生させているときの張り側張力Ｔ１と緩み側張力Ｔ２との関係を示している。図３（ａ−１）は、張り側及び緩み側の何れにもテンショナー４００を設けていない例を示し、図３（ａ−２）は、張り側及び緩み側の何れにもテンショナー４００を設けていない場合の伝達トルクと張力との関係を示している。図３（ｂ−１）は、張り側にテンショナー４００を設けた例を示し、図３（ｂ−２）は、張り側にテンショナー４００を設けた場合の伝達トルクと張力との関係を示している。図３（ｃ−１）は、緩み側にテンショナー４００を設けた例を示し、図３（ｃ−２）は、緩み側にテンショナー４００を設けた場合の伝達トルクと張力との関係を示している。また、図３（ａ−２）乃至図３（ｃ−２）に記載した破線は、張り側張力Ｔ１の理想特性を示し、図３（ａ−２）乃至図３（ｃ−２）に記載した一点鎖線は、緩み側張力Ｔ２の理想特性を示している。

図２に示すように、駆動プーリ１００が矢示方向に回転して駆動力を発生させたとき、ベルトによって伝達される伝達トルクＮは、駆動プーリ１００の半径ｒ、張り側張力Ｔ１、緩み側張力Ｔ２を用いて以下の式で表される。

Ｎ＝ｒ×（Ｔ１−Ｔ２）

上式に示すように、伝達トルクＮは、張り側張力Ｔ１と緩み側張力Ｔ２との張力差Ｔ１−Ｔ２と比例する。すなわち、補機駆動系においてスリップを生じることなくトルクを伝達するために必要な張力差Ｔ１−Ｔ２を与えることで、駆動プーリ１００が発生させた駆動力を従動プーリに伝達することができる。

図３（ａ−１）に示すように、張り側及び緩み側の何れにもテンショナー４００を設けていない場合でも、図３（ａ−２）に示すように、ベルト３００に掛かる初期張力Ｔ０を適切に設定すれば、補機駆動系における最大伝達トルクＮｍａｘを得ることができる。ここで、緩み側張力Ｔ２が最大伝達トルクＮｍａｘを得るための緩み側張力Ｔ２の最小値Ｔ２ｍｉｎ以下となると、最大伝達トルクＮｍａｘあるいはそれ以下の伝達トルク領域においてベルト３００のスリップが発生することとなる。従って、補機駆動系において達成しようとする最大伝達トルクＮｍａｘの発生時において、緩み側張力Ｔ２が最小値Ｔ２ｍｉｎを下回らないように、初期張力Ｔ０を設定する必要がある。図３に示す例では、最大伝達トルクＮｍａｘの発生時において、緩み側張力Ｔ２が最小値Ｔ２ｍｉｎとなったときの張り側張力Ｔ１の最大値をＴ１ｍａｘとしている。

図３（ｂ−１）に示すように、張り側にテンショナー４００を設けて、張り側張力Ｔ１を一定に保つことで最大伝達トルクＮｍａｘを達成しようとすると、図３（ｂ−２）に示すように、初期張力Ｔ０がＴ１ｍａｘ以上となるようにテンショナー４００を設定する必要がある。この場合には、最大伝達トルクＮｍａｘ以下の伝達トルク領域において、本来必要としない過大な張力がベルト３００に掛かることとなり、駆動プーリ１００及び従動プーリ２００に大きな負荷が掛かり、駆動力の伝達効率が低下する。

一方、図３（ｃ−１）に示すように、緩み側にテンショナー４００を設けて、緩み側張力Ｔ２を一定に保つことで最大伝達トルクＮｍａｘを達成しようとする場合には、図３（ｃ−２）に示すように、初期張力Ｔ０がＴ２ｍｉｎ以上となるようにテンショナー４００を設定すればよい。しかしながら、緩み側にテンショナー４００を設けた場合でも（図３（ｃ−１）参照）、伝達トルクの大きさに依らず、常にＴ２ｍｉｎ以上の張力を緩み側に与える必要がある（図３（ｃ−２）参照）。自動車等の内燃機関においては、アイドリング時や高速走行時等の低トルク領域における損失をより小さくし、緩み側張力Ｔ２を理想特性に近付ける、すなわち、伝達トルクの大きさに比例した緩み側張力Ｔ２を与えることで、更なる燃費の向上が見込まれる。

図４は、実施形態１に係る補機駆動ベルト張力調整装置を適用した補機駆動系の構造概念図である。図４に示す補機駆動系は、第１プーリ１と第２プーリ２との間で駆動力を伝達するベルト３が巻き掛けられている。なお、図４は、本実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置を適用した補機駆動系の初期状態、すなわち、補機駆動系の停止状態における構造概念例を示している。

図４に示す補機駆動系において、第１プーリ１は、例えば、自動車の内燃機関であるエンジンのクランクシャフトに設けられたクランクプーリであり、第２プーリ２は、例えばＩＳＧのシャフトに設けられたＩＳＧプーリである。すなわち、図４に示す補機駆動系では、エンジンによる駆動力をＩＳＧに伝達して回生する場合と、ＩＳＧによる駆動力を伝達してエンジン始動や駆動アシストを行う場合とで、駆動側と従動側とが入れ替わる。すなわち、回生時には第１プーリ１であるクランクプーリが駆動プーリ、第２プーリ２であるＩＳＧプーリが従動プーリとなり、エンジン始動時や駆動アシスト時には第２プーリ２であるＩＳＧプーリが駆動プーリ、第１プーリ１であるクランクプーリが従動プーリとなる。このように、駆動側と従動側とが入れ替わる補機駆動系においては、張り側と緩み側とが、何れのプーリが駆動プーリであるかによって入れ替わるため、何れのプーリが駆動プーリであるかによって双方向の伝達トルクが発生する。すなわち、駆動側と従動側とが入れ替わる補機駆動系において、ベルト３は、第１プーリ１であるクランクプーリと第２プーリ２であるＩＳＧプーリとの間で、一方から他方へ双方向に駆動力を伝達する。

上述したように、補機駆動系においては、伝達トルクの大きさに比例した緩み側張力を与えるのが好ましい。本実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０は、駆動側と従動側とが入れ替わる補機駆動系において、双方向に発生する伝達トルクに比例した緩み側張力Ｔ２をベルト３に与えることが可能な構成としている。以下、本実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０の構成について説明する。なお、以下の説明では、ベルト３が図４に示す矢示方向に進むものとして説明する。

図５は、実施形態１に係る補機駆動ベルト張力調整装置の概略断面図である。図６は、図５に示すＡ−Ａ矢示断面図である。

図５に示すように、本実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０は、第１ローラ１１と、第２ローラ１２と、アーム１３と、ベース部材１４と、揺動機構４と、を備えている。

第１ローラ１１は、第１プーリ１と第２プーリ２との間で一方から他方へ双方向に駆動力を伝達するベルト３の第２プーリ２から第１プーリ１への送り出し区間に張力を与える。第２ローラ１２は、ベルト３の第１プーリ１から第２プーリ２への送り出し区間に張力を与える。

アーム１３は、第１ローラ１１と第２ローラ１２とを支持する。

ベース部材１４は、第２プーリ２の回転軸心に対して周方向に固定されている。

揺動機構４は、アーム１３を第２プーリ２の回転軸心ＡＸを旋回軸心として揺動させる。

図５に示すように、本実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０の揺動機構４は、第２プーリ２の構成要素を含み構成されている。具体的には、揺動機構４は、第１ハウジング４１と、第２ハウジング４２と、回動−直動変換機構６と、直動−回動変換機構７と、を含み構成されている。

第１ハウジング４１は、第２プーリ２のシャフト５に固定された円筒形状の部材である。

第２ハウジング４２は、第１ハウジング４１の周方向外側に第１軸受８１を介して設けられ、第１ハウジング４１に対して周方向に回動可能に支持された円筒形状の部材である。なお、第１軸受８１は、例えば玉軸受で構成されるが、この第１軸受８１の構成あるいは種類によって本発明が限定されるものではない。

回動−直動変換機構６は、第１ハウジング４１あるいは第２ハウジング４２に与えられたトルクに応じて変化する第１ハウジング４１と第２ハウジング４２との間の周方向の位相差を軸方向の直動運動に変換する。

直動−回動変換機構７は、軸方向の直動運動をアーム１３の回動運動に変換する。

回動−直動変換機構６は、弾性部材６１と、第１円環部材６３と、を含み構成されている。

弾性部材６１は、図６に示すように、第１ハウジング４１の外周面に設けられた突起部４１１と第２ハウジング４２の内周面に設けられた突起部４２１との間に設けられている。なお、弾性部材６１は、例えば、板ばねやコイルばねであってもよいし、弾性ゴムのような固体部材であってもよい。この弾性部材６１の構成や材質、形状によって本発明が限定されるものではない。

第１円環部材６３は、図５に示すように、第１ハウジング４１との間、及び、第２ハウジング４２との間にねじ部６２を介して設けられている。

ねじ部６２は、第１円環部材６３の内周面に設けられたおねじと第１ハウジング４１の内周面に設けられためねじとが噛み合い、第１円環部材６３の外周面に設けられたおねじと第２ハウジング４２の内周面に設けられためねじとが噛み合うことで構成される。なお、ねじ部６２は、例えばボールねじやすべりねじで構成することも可能である。このねじ部６２の構成あるいは種類によって本発明が限定されるものではない。

ベース部材１４は、図５に示すように、第２プーリ２の回転軸心ＡＸを中心とする円環形状のベース円環部１４１を有している。

アーム１３は、図５に示すように、ベース円環部１４１の内周面に第２軸受８２を介して設けられた円環形状のアーム円環部１３１を有している。なお、第２軸受８２は、例えば玉軸受で構成されるが、この第２軸受８２の構成あるいは種類によって本発明が限定されるものではない。

直動−回動変換機構７は、図５に示すように、アーム円環部１３１の内周面との間にねじ部７１を介して設けられた第２円環部材７２を含み構成されている。図５に示す例では、ボールねじでねじ部７１を構成した例を記載している。この場合には、アーム円環部１３１がボールねじのナットとして機能し、第２円環部材７２がねじ軸として機能し、アーム円環部１３１と第２円環部材７２との間に設けられた転動体によって第２円環部材７２の直動運動がアーム円環部１３１の回動運動に変換される。なお、ねじ部７１は、例えばすべりねじで構成されていてもよく、このねじ部７１の構成あるいは種類によって本発明が限定されるものではない。また、図５に示す例では、アーム円環部１３１の内周面と第２円環部材７２の外周面との間にねじ部７１が構成される例を示したが、アーム円環部１３１の外周面と第２円環部材７２の内周面との間にねじ部７１が構成されていてもよい。

第２円環部材７２は、図５に示すように、第３軸受８３を介して第１円環部材６３と接続されている。なお、第２円環部材７２は、第３軸受８３とのつれ回りを防ぎ、軸方向に直動運動させる必要がある。このため、例えば、ベース部材１４に第２円環部材７２の内周面に対向する円環状の突出部を設け、この突出部の外周面と第２円環部材７２の内周面とにスプラインを設けて、第２円環部材７２の内周面に設けたスプラインとベース部材１４の突出部の外周面に設けたスプラインとが嵌合し、第２円環部材７２がベース部材１４に設けられた突出部に回転不能に支持されることで、第２円環部材７２の回転運動を抑制する構成であっても良い。また、第３軸受８３は、例えばスラストニードル軸受で構成される。これら第２円環部材７２の支持構造や、第３軸受８３の構成あるいは種類によって本発明が限定されるものではない。

第１ローラ１１は、図５に示すように、軸受１１２及び軸受１１３を介してアーム１３から延びるシャフト１３２に設けられ、回転軸ＢＸを中心に回転自在に支持された円筒形状のローラハウジング１１１を含み構成されている。また、第２ローラ１２は、図５に示すように、軸受１２２及び軸受１２３を介してアーム１３から延びるシャフト１３３に設けられ、回転軸ＣＸを中心に回転自在に支持された円筒形状のローラハウジング１２１を含み構成されている。なお、軸受１１２、軸受１１３、軸受１２２、軸受１２３は、例えば玉軸受で構成されるが、これら軸受１１２、軸受１１３、軸受１２２、軸受１２３の構成あるいは種類によって本発明が限定されるものではない。

次に、図４乃至図１２を参照して、上述のように構成した本実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０の動作について説明する。

図７は、第２プーリが駆動力を発生しているときの第１ハウジングと第２ハウジングとの間の回動運動により生じた周方向の位相差を示す図である。図８は、第１プーリが駆動力を発生しているときの第１ハウジングと第２ハウジングとの間の回動運動により生じた周方向の位相差を示す図である。図９は、第２プーリが駆動力を発生しているときの回動−直動変換機構及び直動−回動変換機構の状態変化を示す図である。図１０は、第１プーリが駆動力を発生しているときの回動−直動変換機構及び直動−回動変換機構の状態変化を示す図である。図１１は、第２プーリが駆動力を発生しているときの実施形態１に係る補機駆動ベルト張力調整装置の動作例を示す図である。図１２は、第１プーリが駆動力を発生しているときの実施形態１に係る補機駆動ベルト張力調整装置の動作例を示す図である。

本実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０において、回動−直動変換機構６は、第１ハウジング４１あるいは第２ハウジング４２に与えられたトルクに応じて変化する第１ハウジング４１と第２ハウジング４２との間の回動運動により生じた周方向の位相差を、図５中に示す軸方向の直動運動に変換し、直動−回動変換機構７は、軸方向の直動運動を、図４中に示すアーム１３の回動運動に変換する。

第２プーリ２が駆動力を発生しているとき、すなわち、第２プーリ２が駆動プーリであり、第１プーリ１が従動プーリであるとき、図７に示すように、第１ハウジング４１と第２ハウジング４２との間の回動運動によって第１ハウジング４１の回転角θ１と第２ハウジング４２の回転角θ２との間に位相差Δθが生じる。このとき、図９に示すように、回動−直動変換機構６を構成する第１円環部材６３、第３軸受８３、及び直動−回動変換機構７を構成する第２円環部材７２が矢示方向に移動する。また、このとき、図１１に示すように、アーム１３が矢示方向に揺動し、第１ローラ１１がベルト３の緩み側を押して張力を与える。

第１プーリ１が駆動力を発生しているとき、すなわち、第１プーリ１が駆動プーリであり、第２プーリ２が従動プーリであるとき、図８に示すように、第１ハウジング４１と第２ハウジング４２との間の回動運動によって第１ハウジング４１の回転角θ１’と第２ハウジング４２の回転角θ２’との間に位相差Δθ’が生じる。このとき、図１０に示すように、回動−直動変換機構６を構成する第１円環部材６３、第３軸受８３、及び直動−回動変換機構７を構成する第２円環部材７２が矢示方向に移動する。また、このとき、図１２に示すように、アーム１３が矢示方向に揺動し、第２ローラ１２がベルト３の緩み側を押して張力を与える。

本実施形態において、第１ハウジング４１あるいは第２ハウジング４２に与えられるトルクと、このトルクに応じて変化する第１ハウジング４１と第２ハウジング４２との間の回動運動により生じた周方向の位相差と、この位相差によって回動−直動変換機構６により生じる第１円環部材６３、第３軸受８３、及び第２円環部材７２の直動方向の移動量と、この直動方向の移動量によって直動−回動変換機構７により生じるアーム１３の揺動量とは、それぞれ比例関係にある。すなわち、本実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０では、上述したような構成とすることにより、駆動側と従動側とが入れ替わる補機駆動系において、双方向に発生する伝達トルクに比例した緩み側張力Ｔ２をベルト３に与えることが可能となる。

（変形例）
上述した例では、本実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０を、駆動側と従動側とが入れ替わる補機駆動系に適用する例を示したが、例えば、第２プーリ２がオルタネータのシャフトに設けられる従動プーリである構成の補機駆動系に適用することも可能である。

図１３は、実施形態１の変形例に係る補機駆動ベルト張力調整装置を適用した補機駆動系の構造概念図である。図１３に示す例では、第２プーリ２が従動プーリであり、第２プーリ２が駆動プーリになり得ない補機駆動系に実施形態１の変形例に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０ａを適用する場合の構成例を示している。この場合には、上述した補機駆動ベルト張力調整装置１０に対し、第１ローラ１１を設けない構成とすることで、容易に実現可能である。

また、本実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０，１０ａでは、ＩＳＧやオルタネータ等の補機類を揺動させる構造を有していないので、補機類の配線が疲労劣化により断線する要因がないため、信頼性の高い補機駆動ベルト張力調整装置１０，１０ａを実現することができる。

以上説明したように、実施形態１に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０は、第１プーリ１と第２プーリ２との間で一方から他方へ双方向に駆動力を伝達するベルト３の第２プーリ２から第１プーリ１への送り出し区間に張力を与える第１ローラ１１と、ベルト３の第１プーリ１から第２プーリ２への送り出し区間に張力を与える第２ローラ１２と、第１ローラ１１と第２ローラ１２とを支持するアーム１３と、アーム１３を第２プーリ２の回転軸心ＡＸを旋回軸心として揺動させる揺動機構４と、を備えている。

揺動機構４は、第２プーリ２のシャフト５に固定された第１ハウジング４１と、第１ハウジング４１の周方向外側に設けられ、第１ハウジング４１に対して周方向に回動可能に支持された第２ハウジング４２と、第１ハウジング４１あるいは第２ハウジング４２に与えられたトルクに応じて変化する第１ハウジング４１と第２ハウジング４２との間の回動運動により生じた周方向の位相差を軸方向の直動運動に変換する回動−直動変換機構６と、軸方向の直動運動をアーム１３の回動運動に変換する直動−回動変換機構７と、を含み構成されている。

この構成において、第２プーリ２の回転軸心を中心とするベース円環部１４１を有し、第２プーリ２の回転軸心ＡＸに対して周方向に固定されたベース部材１４を備え、回動−直動変換機構６を、第１ハウジング４１の外周面に設けられた突起部４１１と第２ハウジング４２の内周面に設けられた突起部４２１との間に設けられた弾性部材６１と、第１ハウジング４１との間、及び、第２ハウジング４２との間にねじ部６２を介して設けられた第１円環部材６３と、を含む構成とし、アーム１３を、ベース円環部１４１の周方向内側に設けられ、ベース円環部１４１に対して周方向に回動可能に支持されたアーム円環部１３１を有する構成とし、直動−回動変換機構７を、アーム円環部１３１の内周面（あるいは外周面）との間にねじ部７１を介して設けられた第２円環部材７２を含む構成とし、第２円環部材７２と第１円環部材６３とを軸方向に第３軸受８３を介して接続することで、駆動側と従動側とが入れ替わる補機駆動系において、一方から他方へ双方向に発生する伝達トルクに比例した緩み側張力Ｔ２をベルト３に与えることができ、駆動側と従動側とが入れ替わる補機駆動系の損失を低減することが可能となる。

また、第２プーリ２が従動プーリであり、第２プーリ２が駆動プーリになり得ない補機駆動系に適用することも可能であり、容易に実施形態１の変形例に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０ａを実現することができる。

また、本実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０，１０ａでは、補機類の配線が疲労劣化により断線する要因がなく、信頼性の高い補機駆動ベルト張力調整装置１０，１０ａを実現することができる。

このように、本実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０，１０ａを補機駆動系に適用することで、補機駆動系の高信頼性と損失低減とを両立することが可能となる。

（実施形態２）
図１４は、実施形態２に係る補機駆動ベルト張力調整装置の概略断面図である。図１５は、第１カム板、転動体、及び第２カム板を図１４に示すＡ矢示方向に見た図である。図１６は、第１カム板、転動体、及び第２カム板を図１５に示すＢ矢示方向に見た図である。図１６（ａ）は、第１プーリ１が駆動力を発生していない初期状態を示し、図１６（ｂ）は、第１プーリ１が駆動力を発生しているときの第１ハウジング４１と第２ハウジング４２との間の回動運動により生じた周方向の位相差を示している。図１７は、第１プーリが駆動力を発生しているときの回動−直動変換機構及び直動−回動変換機構の状態変化を示す図である。図１８は、第１プーリが駆動力を発生しているときの実施形態２に係る補機駆動ベルト張力調整装置の動作例を示す図である。なお、上述した実施形態１と同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

図１４に示すように、本実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０ｂは、第１プーリ１と第２プーリ２との間で駆動力を伝達するベルト３の緩み側区間に張力を与えるローラ１２と、ローラ１２を支持するアーム１３と、第２プーリ２の回転軸心ＡＸに対して周方向に固定されたベース部材１４と、アーム１３を第２プーリ２の回転軸心ＡＸを旋回軸心として揺動させる揺動機構４と、を備えている。

図１４に示すように、揺動機構４は、第２プーリ２の構成要素を含み構成されている。具体的には、揺動機構４は、第１ハウジング４１と、第２ハウジング４２と、回動−直動変換機構６ａと、直動−回動変換機構７と、を含み構成されている。

第１ハウジング４１は、第２プーリ２のシャフト５に固定された円筒形状の部材である。

第２ハウジング４２は、第１ハウジング４１の周方向外側に第１軸受８１を介して設けられ、第１ハウジング４１に対して回動可能に支持された円筒形状の部材である。

回動−直動変換機構６ａは、第１ハウジング４１あるいは第２ハウジング４２に与えられたトルクに応じて変化する第１ハウジング４１と第２ハウジング４２との間の回動運動により生じた周方向の位相差を軸方向の直動運動に変換する。

直動−回動変換機構７は、軸方向の直動運動をアーム１３の回動運動に変換する。

回動−直動変換機構６ａは、第１カム板６６及び第２カム板６７と、第１円環部材６８と、を含み構成されている。

第１カム板６６及び第２カム板６７は、図１４乃至図１６に示すように、複数個のころ状あるいは玉状の転動体６４を挟みそれぞれカム面を軸方向に対向して配置され、弾性部材６５によって軸方向に付勢力を与えられる円環状の部材である。なお、転動体６４は、例えば複数の転動体６４が円環状の転動体支持部材により支持される構造であってもよい。また、図１５に示す例では、４つの転動体６４が周方向に９０度ずつずれた位置に配置された例を示したが、転動体６４の数及び位置はこれに限らず、３つ以上の転動体６４が周方向に等間隔に配置される構成であってもよい。また、弾性部材６５は、例えば円環状の皿ばねで構成されるが、板ばねやコイルばねであってもよいし、弾性ゴムのような固体部材であってもよい。この弾性部材６５の構成や材質、形状によって本発明が限定されるものではない。

第１円環部材６８は、第１ハウジング４１と第２ハウジング４２との間に設けられた円環状の部材である。

第１カム板６６は、図１４に示すように、輪止め部材９３によって係止された弾性部材６５によって軸方向の移動が制限されると共に、固定部材９１によって第１ハウジング４１に対し周方向位置が固定されて配置されている。なお、図１４に示す例において、輪止め部材９３は、２つの円環状の部材で構成されているが、この輪止め部材９３の構成により本発明が制限されるものではない。また、図１４に示す例では、第１カム板６６の第１ハウジング４１に対する周方向位置を固定部材９１によって固定する構造としたが、この第１カム板６６の第１ハウジング４１に対する周方向位置を固定する構造については、これに限るものではなく、この構造によって本発明が限定されるものではない。

第２カム板６７は、図１４に示すように、固定部材９２によって第２ハウジング４２に対し周方向位置及び軸方向位置が固定されて配置されると共に、第４軸受８４を介して固定部材９１と接続されている。なお、第４軸受８４は、第２カム板６７の第２ハウジング４２に対する軸方向位置のズレを固定部材９１で抑制すると共に、第１ハウジング４１と第２ハウジング４２との周方向の位相差を許容するために設けているが、第２カム板６７の第２ハウジング４２に対して軸方向位置を固定する構造については、これに限るものではなく、この構造によって本発明が限定されるものではない。また、第４軸受８４は、例えばスラストニードル軸受で構成されるが、この第４軸受８４の構成あるいは種類によって本発明が限定されるものではない。

第１円環部材６８は、図１４に示すように、第１カム板６６に軸方向の一端が当接して配置され、第３軸受８３を介して第２円環部材７２と接続されている。

次に、図１４乃至図１８を参照して、上述のように構成した本実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０ｂの動作について説明する。なお、上述した実施形態１では、駆動側と従動側とが入れ替わる補機駆動系にも適用可能な構成について説明したが、本実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０ｂは、例えば、第２プーリ２がオルタネータのシャフトに設けられる従動プーリであり、第２プーリ２が駆動プーリになり得ない補機駆動系に適用可能な構成としている。

本実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０ｂにおいて、回動−直動変換機構６ａは、第２ハウジング４２に与えられたトルクに応じて変化する第１ハウジング４１と第２ハウジング４２との間の回動運動により生じた周方向の位相差を、図１４中に示す軸方向の直動運動に変換する。

上述したように、第１カム板６６及び第２カム板６７は、弾性部材６５によって軸方向に付勢力が与えられている。第１カム板６６及び第２カム板６７は、周方向に対して周期的に厚さが異なっている。このため、第１プーリ１が駆動力を発生していないとき、図１６（ａ）に示すように、弾性部材６５によって与えられる反力によって、第１カム板６６の軸方向の厚さと転動体６４の直径と第２カム板６７の軸方向の厚さとの合計が最も薄いＤ１となる。このとき、転動体６４は、図１６（ａ）に示す例において、第１カム板６６上の周方向位置Ｃ１と第２カム板６７上の周方向位置Ｃ２とが一致する位置にある。

第１プーリ１が駆動力を発生しているとき、第２ハウジング４２に与えられたトルクによって第１カム板６６と第２カム板６７とが周方向にずれるトルクが発生し、図１６（ｂ）に示すように、転動体６４が第１カム板６６と第２カム板６７との間で移動する。このとき、第１カム板６６の軸方向の厚さと転動体６４の直径と第２カム板６７の軸方向の厚さとの合計が大きくなり、軸方向に推力が発生する。この推力と弾性部材６５による反力とがつり合うように、第１カム板６６が周方向に固定された第１ハウジング４１と、第２カム板６７が周方向に固定された第２ハウジング４２との間に、第１カム板６６上の周方向位置Ｃ１と第２カム板６７上の周方向位置Ｃ２とがずれた分だけの位相差Δθを生じる。このとき、第１カム板６６の軸方向の厚さと転動体６４の直径と第２カム板６７の軸方向の厚さとの合計Ｄ２は、図１７に示すように、弾性部材６５が軸方向に変形することで、第１プーリ１が駆動力を発生していないときよりもΔＤだけ厚くなる（Ｄ２＝Ｄ１＋ΔＤ）。この結果として、図１７に示すように、回動−直動変換機構６ａを構成する第１円環部材６８、第３軸受８３、及び直動−回動変換機構７を構成する第２円環部材７２が矢示方向に移動する。また、このとき、図１８に示すように、アーム１３が矢示方向に揺動し、ローラ１２がベルト３の緩み側を押して張力を与える。

本実施形態において、第２ハウジング４２に与えられるトルクと、このトルクに応じて変化する第１ハウジング４１と第２ハウジング４２との間の回動運動により生じた周方向の位相差と、この位相差によって回動−直動変換機構６ａにより生じる第１円環部材６８、第３軸受８３、及び第２円環部材７２の直動方向の移動量と、この直動方向の移動量によって直動−回動変換機構７により生じるアーム１３の揺動量とは、それぞれ比例関係にある。すなわち、本実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０ｂでは、上述したような構成とすることにより、伝達トルクに比例した緩み側張力Ｔ２をベルト３に与えることが可能となる。

また、本実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０ｂでは、オルタネータ等の補機類を揺動させる構造を有していないので、補機類の配線が疲労劣化により断線する要因がないため、信頼性の高い補機駆動ベルト張力調整装置１０ｂを実現することができる。

以上説明したように、実施形態２に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０ｂは、転動体６４を挟みそれぞれカム面を軸方向に対向して配置され、弾性部材６５によって軸方向に付勢力を与えられる円環状の第１カム板６６及び第２カム板６７と、第１ハウジング４１と第２ハウジング４２との間に設けられた第１円環部材６８と、を含み構成されている回動−直動変換機構６ａを備えることで、例えば、第２プーリ２がオルタネータのシャフトに設けられる従動プーリであり、第２プーリ２が駆動プーリになり得ない補機駆動系において、伝達トルクに比例した緩み側張力Ｔ２をベルト３に与えることができ、補機駆動系の損失を低減することが可能となる。

また、本実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０ｂでは、補機類の配線が疲労劣化により断線する要因がなく、信頼性の高い補機駆動ベルト張力調整装置１０ｂを実現することができる。

このように、本実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０ｂを補機駆動系に適用することで、補機駆動系の高信頼性と損失低減とを両立することが可能となる。

上述したように、本実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０，１０ａ，１０ｂを用いることで、伝達トルクに比例した緩み側張力をベルトに与えることができるので、この補機駆動ベルト張力調整装置１０，１０ａ，１０ｂは、補機駆動系の高信頼性と損失低減とを両立するのに適している。

１ 第１プーリ
２ 第２プーリ
３ ベルト
４ 揺動機構
５ シャフト（第２プーリ）
６，６ａ 回動−直動変換機構
７ 直動−回動変換機構
１０，１０ａ，１０ｂ 補機駆動ベルト張力調整装置
１１ 第１ローラ
１２ 第２ローラ（ローラ）
１３ アーム
１４ ベース部材
４１ 第１ハウジング
４２ 第２ハウジング
６１ 弾性部材
６２ ねじ部
６３，６８ 第１円環部材
６５ 弾性部材
６６ 第１カム板
６７ 第２カム板
７１ ねじ部
７２ 第２円環部材
８１ 第１軸受
８２ 第２軸受
８３ 第３軸受
８４ 第４軸受
９１，９２ 固定部材
９３ 輪止め部材
１００ 駆動プーリ
１０１ クランクプーリ
１１１，１２１ ローラハウジング
１１２，１１３，１２２，１２３ 軸受
１３１ アーム円環部
１３２，１３３ シャフト
１４１ ベース円環部
２００ 従動プーリ
２０１〜２０５ 補機プーリ
３０１ ベルト
４００ テンショナー
４１１ 突起部
４２１ 突起部
ＡＸ 回転軸心（第２プーリ）
ＢＸ 回転軸（第１ローラ）
ＣＸ 回転軸（第２ローラ、ローラ）
Ｔ０ 初期張力
Ｔ１ 張り側張力
Ｔ２ 緩み側張力

Claims (2)

1. 第１プーリと第２プーリとの間で駆動力を伝達するベルトの緩み側区間に張力を与えるローラと、
   前記ローラを支持するアームと、
   前記アームを前記第２プーリの回転軸心を旋回軸心として揺動させる揺動機構と、
   を備え、
   前記揺動機構は、
   前記第２プーリのシャフトに固定された第１ハウジングと、
   前記第１ハウジングの周方向外側に設けられ、前記第１ハウジングに対して周方向に回動可能に支持された第２ハウジングと、
   前記第１ハウジングあるいは前記第２ハウジングに与えられたトルクに応じて変化する前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとの間の回動運動により生じた周方向の位相差を軸方向の直動運動に変換する回動−直動変換機構と、
   前記軸方向の直動運動を前記アームの回動運動に変換する直動−回動変換機構と、
   を含んでいる、
   補機駆動ベルト張力調整装置。
2. 前記ベルトは、前記第１プーリと前記第２プーリとの間で一方から他方へ双方向に駆動力を伝達し、
   前記ローラは、
   前記ベルトの前記第２プーリから前記第１プーリへの送り出し区間に張力を与える第１ローラと、
   前記ベルトの前記第１プーリから前記第２プーリへの送り出し区間に張力を与える第２ローラと、
   を含んでいる、
   請求項１に記載の補機駆動ベルト張力調整装置。

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