JP2017141939A - 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、油圧によって第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を駆動するベルト張力調整機構と、ベルト張力調整機構に油圧配管５１を介して油圧を供給する油圧供給機構４と、を備える。油圧供給機構４は、第２プーリ２に構成され、第２プーリ２のシャフト７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により容積が減少する油圧室４３と、油圧室４３から供給される作動油を油圧配管５１に供給する油流路４４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。

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、油圧によって第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を駆動するベルト張力調整機構と、前記ベルト張力調整機構に油圧配管を介して油圧を供給する油圧供給機構と、を備え、前記油圧供給機構は、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により容積が減少する油圧室と、前記油圧室から供給される作動油を前記油圧配管に供給する油流路と、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、上記構成において、前記油圧供給機構は、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、前記油圧室は、前記第１ハウジング、前記第２ハウジング、及び前記第１カム板で囲われた空間であり、前記油流路は、前記油圧室から前記第１ハウジング及び前記第２プーリのシャフトを貫通して、前記第２プーリの回転軸心に開口され、当該開口部に前記油圧配管が接続されていても良い。

また、望ましい態様として、前記油圧室は、前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとの間、前記第１ハウジングと前記第１カム板との間、及び、前記第２ハウジングと前記第１カム板との間が、それぞれシール部材で密封されているのが好ましい。

上記構成により、油圧室内の作動油が漏れてベルト張力調整機構に与える油圧が逃げない密封構造とすることができる。

また、上記構成において、前記油圧供給機構は、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、円環部材と前記油圧室内の作動油とを介して、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、前記油圧室は、前記第１ハウジング、前記第２ハウジング、前記円環部材、及び前記第１カム板で囲われた空間であり、前記油流路は、前記油圧室から前記第１ハウジング及び前記第２プーリのシャフトを貫通して、前記第２プーリの回転軸心に開口され、当該開口部に前記油圧配管が接続されていても良い。

また、望ましい態様として、前記油圧室は、前記第１ハウジングと前記円環部材との間、前記第２ハウジングと前記円環部材との間、前記第１ハウジングと前記第１カム板との間、及び、前記第２ハウジングと前記第１カム板との間が、それぞれシール部材で密封されているのが好ましい。

上記構成により、油圧室内の作動油が漏れてベルト張力調整機構に与える油圧が逃げない密封構造とすることができる。

また、望ましい態様として、前記油圧配管の中間部に油圧の倍力装置を備えているのが好ましい。

上記構成により、補機駆動系に対する適用範囲が広い補機駆動ベルト張力調整装置を得ることができる。

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油圧供給機構の概略断面図である。 図６は、第１カム板、転動体、及び第２カム板を図５に示すＡ矢示方向に見た図である。 図７は、第１カム板、転動体、及び第２カム板を図６に示すＢ矢示方向に見た図である。 図８は、第１プーリが駆動力を発生しているときの実施形態１に係る補機駆動ベルト張力調整装置の油圧供給機構の状態変化を示す図である。 図９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１０は、実施形態２に係る補機駆動ベルト張力調整装置の油圧供給機構の概略断面図である。 図１１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油圧供給機構の状態変化を示す図である。 図１２は、実施形態３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。

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、例えばオルタネータのシャフトに設けられたオルタネータプーリである。すなわち、図４に示す補機駆動系では、第１プーリ１であるクランクプーリが駆動プーリとなり、第２プーリ２であるオルタネータプーリが従動プーリとなる。

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、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、図４及び図５を参照して、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４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、油圧によって第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を駆動するベルト張力調整機構５と、ベルト張力調整機構５に油圧配管５１を介して油圧を供給する油圧供給機構４と、を備えている。

ベルト張力調整機構５は、所謂油圧シリンダー型の構造を有しており、シリンダ５２と、シリンダ５２の内部に設けられたピストン５３と、ピストン５３とローラ１２の回転軸ＣＸとを接続するピストンロッド５４と、ピストン５３にピストンロッド５４の延伸方向に付勢力を与える弾性部材５５と、を備えている。

弾性部材５５は、ピストンロッド５２の先端部に取り付けられたローラ１２を介してベルト３に伝達トルクが掛かり始める初期において最低限必要な初期張力Ｔ０を与える機能を有するものであり、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。

シリンダ５２とピストン５３との間、及びシリンダ５２と油圧配管５１との間には、例えばＯリングやリップシール等のシール部材で密封され、油圧供給機構４から与えられた作動油が漏れて油圧が逃げないような密封構造を有しているものとする。この密封構造の詳細については、ここでは説明を省略する。

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、第１カム板、転動体、及び第２カム板を図５に示すＡ矢示方向に見た図である。

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の油圧供給機構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、油圧供給機構４は、第１ハウジング４１と、第２ハウジング４２と、油圧室４３と、油流路４４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７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。なお、軸受８１は、例えば玉軸受で構成されるが、この軸受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。

油圧室４３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により容積が圧縮される。

油流路４４は、油圧室４３から供給される作動油を油圧配管５１に供給する。

また、油圧供給機構４は、第１カム板６６及び第２カム板６７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５及び図６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６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カム板６６は、図５に示すように、輪止め部材９１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、第１ハウジング４１に周方向位置が固定されて配置されている。なお、図５に示す例では、第１ハウジング４１に対して第１カム板６６の周方向位置を固定する構造については省略しているが、この第１ハウジング４１に対して第１カム板６６の周方向位置を固定する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５に示すように、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ている。なお、図５に示す例では、第２ハウジング４２に対して第２カム板６７の周方向位置及び軸方向位置を固定する構造については省略しているが、この第２ハウジング４２に対して第２カム板６７の周方向位置及び軸方向位置を固定する構造によって本発明が限定されるものではない。

油圧室４３は、第１ハウジング４１、第２ハウジング４２、及び第１カム板６６で囲われており、第１ハウジング４１と第２ハウジング４２との間がシール部材９２で密封され、第１ハウジング４１と第１カム板６６との間がシール部材９３で密封され、第２ハウジング４２と第１カム板６６との間がシール部材９４で密封された空間である。シール部材９２，９３，９４は、例えばＯリングやリップシール等で構成されるが、これらのシール部材９２，９３，９４の構成あるいは油圧室４３の密封構造については、これに限るものではなく、これらの構成や構造によって本発明が限定されるものではない。

油流路４４は、油圧室４３から第１ハウジング４１及び第２プーリ２のシャフト７を貫通して、第２プーリ２の回転軸心ＡＸを中心としてシャフト７の軸方向先端部に開口されている。この油流路４４の開口部４５には、軸受８２を介して油圧配管５１が接続される。なお、軸受８２は、例えば玉軸受で構成されるが、この軸受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。

上述した構成において、油圧室４３、油流路４４、油圧配管５１、シリンダ５２とピストン５３とで囲われた密封構造体の内部に作動油が満たされ、本実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０が構成される。

次に、図４乃至図９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１カム板、転動体、及び第２カム板を図６に示すＢ矢示方向に見た図である。図７（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７（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との間の周方向の位相差を示している。図８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油圧供給機構の状態変化を示す図である。図９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、油圧供給機構４の油圧室４３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によって容積が減少する。

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、弾性部材６５によって与えられる反力によって、図７（ａ）に示すように、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７（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７（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８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８に示すように、第１カム板６６の軸方向端部が図５及び図８に示す位置ＤからΔＤだけ軸方向に移動し、これに伴って油圧室４３の容積が減少する。これにより、油圧室４３内部の作動油が油流路４４に流れ込み、油圧配管５１を介してベルト張力調整機構５に油圧が供給される。このとき、図９に示すように、ピストン５３がピストンロッド５４の延伸方向に移動し、ピストンロッド５４の先端部に設けられたローラ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との間の周方向の位相差と、この位相差によって変化する油圧室４３の容積の減少分と、この油圧室４３の容積の減少分だけベルト張力調整機構５に流れ込む作動油の油量と、これによってベルト張力調整機構５に供給される油圧と、この油圧によって移動するピストン５３、ピストンロッド５４、及びローラ１２の移動量とは、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、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１０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１０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、油圧によって第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を駆動するベルト張力調整機構５と、ベルト張力調整機構５に油圧配管５１を介して油圧を供給する油圧供給機構４と、を備えている。

油圧供給機構４は、第２プーリ２のシャフト７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により容積が減少する油圧室４３と、油圧室４３から供給される作動油を油圧配管５１に供給する油流路４４と、を含み構成されている。

この構成において、油圧供給機構４を、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て弾性部材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を含む構成とし、第１カム板６６を第１ハウジング４１に対し周方向位置を固定して配置し、第２カム板６７を第２ハウジング４２に対し周方向位置及び軸方向位置を固定して配置し、油圧室４３を第１ハウジング４１、第２ハウジング４２、及び第１カム板６６で囲われた空間とし、油流路４４を油圧室４３から第１ハウジング４１及び第２プーリ２のシャフト７を貫通して第２プーリ２の回転軸心ＡＸに開口し、その開口部４５に油圧配管５１を接続することで、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、実施形態１に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０において、油圧室４３は、第１ハウジング４１と第２ハウジング４２との間をシール部材９２で密封し、第１ハウジング４１と第１カム板６６との間をシール部材９３で密封し、第２ハウジング４２と第１カム板６６との間をシール部材９４で密封した構成としている。これにより、油圧室４３内の作動油が漏れてベルト張力調整機構５に与える油圧が逃げない密封構造とすることができる。

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１０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。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。

本実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０ａにおいて、油圧供給機構４ａでは、図１０に示すように、第１カム板６６及び第２カム板６７に対し、円環部材６８と油圧室４３ａ内の作動油とを介して、弾性部材６５ａによって軸方向に付勢力を与える構成としている。なお、弾性部材６５ａは、実施形態１の弾性部材６５と同様に、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６５ａ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。

本実施形態において、第１カム板６６は、図１０に示すように、円環部材６８と油圧室４３ａ内の作動油とを介して配置された弾性部材６５ａによって軸方向の移動が制限されると共に、第１ハウジング４１に周方向位置が固定されて配置されている。なお、図１０に示す例では、実施形態１と同様に、第１ハウジング４１に対して第１カム板６６の周方向位置を固定する構造については省略しているが、この第１ハウジング４１に対して第１カム板６６の周方向位置を固定する構造によって本発明が限定されるものではない。

油圧室４３ａは、第１ハウジング４１、第２ハウジング４２、円環部材６８、及び第１カム板６６で囲われており、第１ハウジング４１と第１カム板６６との間がシール部材９３で密封され、第２ハウジング４２と第１カム板６６との間がシール部材９４で密封され、第１ハウジング４１と円環部材６８との間がシール部材９５で密封され、第２ハウジング４２と円環部材６８との間がシール部材９６で密封された空間である。シール部材９３，９４，９５，９６は、例えばＯリングやリップシール等で構成されるが、これらのシール部材９３，９４，９５，９６の構成あるいは油圧室４３ａの密封構造については、これに限るものではなく、これらの構成や構造によって本発明が限定されるものではない。

実施形態１では、第１プーリ１が駆動力を発生しているとき、弾性部材６５が軸方向に変形することで油圧室４３の容積が減少し、これによって油圧室４３内部の作動油が油流路４４に流れ込み、油圧配管５１を介してベルト張力調整機構５に油圧が供給される構成について説明したが、この場合には、弾性部材６５のばね定数を、第２ハウジング４２に与えられるトルクの大きさに対して最適な値に設定する必要がある。換言すれば、第１カム板６６及び第２カム板６７に軸方向に与える付勢力に対し、弾性部材６５のばね定数を最適化する必要がある。すなわち、ローラ１２によってベルト３に与える張力に応じたばね定数とする必要がある。

これに対し、本実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０ａでは、上述したように、第１カム板６６及び第２カム板６７に対し、円環部材６８と油圧室４３ａ内の作動油とを介して、弾性部材６５ａによって軸方向に付勢力を与える構成としている。これにより、第１プーリ１が駆動力を発生して第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、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変位した場合でも、弾性部材６５ａが軸方向に変形し難い構成とする。すなわち、第１カム板６６及び第２カム板６７に軸方向に与える付勢力に対し、弾性部材６５ａのばね定数を十分に大きな値とすればよい。

次に、図１０及び図１１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１０ａの動作について説明する。図１１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油圧供給機構の状態変化を示す図である。

本実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０ａにおいて、油圧供給機構４ａの油圧室４３ａは、実施形態１の構成と同様に、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によって容積が減少する。

第１プーリ１が駆動力を発生していないとき、弾性部材６５ａによって与えられる反力によって、図７（ａ）に示すように、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７（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７（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６５ａ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、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１１に示すように、第１カム板６６の軸方向端部が図１０及び図１１に示す位置ＤからΔＤだけ軸方向に移動し、これに伴って油圧室４３ａの容積が減少する。これにより、油圧室４３ａ内部の作動油が油流路４４に流れ込み、油圧配管５１を介してベルト張力調整機構５に油圧が供給される。このとき、図９に示すように、ピストン５３がピストンロッド５４の延伸方向に移動し、ピストンロッド５４の先端部に設けられたローラ１２がベルト３の緩み側を押して張力を与える。

本実施形態では、上述したように、第１カム板６６及び第２カム板６７に軸方向に与える付勢力に対し、弾性部材６５ａのばね定数を十分に大きな値とする。これにより、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変位したとき、弾性部材６５ａの軸方向の変形量を小さくすることができる。このため、実施形態１と同様に、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変化する油圧室４３ａの容積の減少分と、この油圧室４３ａの容積の減少分だけベルト張力調整機構５に流れ込む作動油の油量と、これによってベルト張力調整機構５に供給される油圧と、この油圧によって移動するピストン５３、ピストンロッド５４、及びローラ１２の移動量との間の比例関係が保たれる。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１０ａでは、上述したような構成とすることにより、実施形態１と同様に、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１０ａにおいても、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２に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０ａは、第１カム板６６及び第２カム板６７に対し、円環部材６８と油圧室４３ａ内の作動油とを介して、弾性部材６５ａによって軸方向に付勢力を与える構成としている。このため、第１カム板６６及び第２カム板６７に軸方向に与える付勢力に対して弾性部材６５ａのばね定数を最適化する必要がなく、設計や仕様変更に対して柔軟な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、第１カム板６６及び第２カム板６７に軸方向に与える付勢力に対し、弾性部材６５ａのばね定数を十分に大きな値とすることで、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変位したときの弾性部材６５ａの軸方向の変形量を小さくすることができる。このため、実施形態１と同様に、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、実施形態２に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０ａにおいて、油圧室４３ａは、第１ハウジング４１と第１カム板６６との間をシール部材９３で密封し、第２ハウジング４２と第１カム板６６との間をシール部材９４で密封し、第１ハウジング４１と円環部材６８との間をシール部材９５で密封し、第２ハウジング４２と円環部材６８との間をシール部材９６で密封した構成としている。これにより、油圧室４３ａ内の作動油が漏れてベルト張力調整機構５に与える油圧が逃げない密封構造とすることができる。

また、本実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０ａにおいても、実施形態１と同様に、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３）
図１２は、実施形態３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。なお、上述した実施形態１乃至実施形態２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。

実施形態３に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０ｂは、油圧供給機構４とベルト張力調整機構５との間の油圧配管５１ａと油圧配管５１ｂとの中間部に油圧の倍力装置８を備えた構成としている。これにより、油圧供給機構４から供給される油圧を増幅してベルト張力調整機構５に供給することができる。このため、例えば、油圧供給機構４，４ａにおける油圧室４３，４３ａの容積の変化量が小さく、ベルト張力調整機構５に十分な油圧を供給できない場合や、第１プーリ１が駆動力を発生し、第２ハウジング４２に与えられたトルクによって生じる第１カム板６６と第２カム板６７との周方向の位相差を十分に得られない場合等においても適用可能となる。すなわち、補機駆動系に対する適用範囲を拡大することができる。

以上説明したように、実施形態３に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０ｂは、油圧供給機構４，４ａとベルト張力調整機構５との間の油圧配管５１ａと油圧配管５１ｂとの中間部に油圧の倍力装置８を備えた構成とすることで、補機駆動系に対する適用範囲が広い補機駆動ベルト張力調整装置１０ｂを得ることができる。

上述したように、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
４，４ａ 油圧供給機構
５ ベルト張力調整機構
７ シャフト（第２プーリ）
８ 倍力装置
１０，１０ａ，１０ｂ 補機駆動ベルト張力調整装置
１２ ローラ
４１ 第１ハウジング
４２ 第２ハウジング
４３，４３ａ 油圧室
４４ 油流路
４５ 開口部
６５，６５ａ 弾性部材
６６ 第１カム板
６７ 第２カム板
６８ 円環部材
８１，８２ 軸受
９１ 輪止め部材
９２，９３，９４，９５，９６ シール部材
１００ 駆動プーリ
２００ 従動プーリ
２０１〜２０５ 補機プーリ
３０１ ベルト
４００ テンショナー
ＡＸ 回転軸心（第２プーリ）
ＣＸ 回転軸（ローラ）
Ｔ０ 初期張力
Ｔ１ 張り側張力
Ｔ２ 緩み側張力

Claims (6)

1. 油圧によって第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を駆動するベルト張力調整機構と、
   前記ベルト張力調整機構に油圧配管を介して油圧を供給する油圧供給機構と、
   を備え、
   前記油圧供給機構は、
   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により容積が減少する油圧室と、
   前記油圧室から供給される作動油を前記油圧配管に供給する油流路と、
   を含んでいる、
   補機駆動ベルト張力調整装置。
2. 前記油圧供給機構は、
   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、
   前記油圧室は、前記第１ハウジング、前記第２ハウジング、及び前記第１カム板で囲われた空間であり、
   前記油流路は、前記油圧室から前記第１ハウジング及び前記第２プーリのシャフトを貫通して、前記第２プーリの回転軸心に開口され、当該開口部に前記油圧配管が接続されている、
   請求項１に記載の補機駆動ベルト張力調整装置。
3. 前記油圧室は、
   前記第１ハウジングと前記第２ハウジングとの間、前記第１ハウジングと前記第１カム板との間、及び、前記第２ハウジングと前記第１カム板との間が、それぞれシール部材で密封されている、
   請求項２に記載の補機駆動ベルト張力調整装置。
4. 前記油圧供給機構は、
   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、円環部材と前記油圧室内の作動油とを介して、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、
   前記油圧室は、前記第１ハウジング、前記第２ハウジング、前記円環部材、及び前記第１カム板で囲われた空間であり、
   前記油流路は、前記油圧室から前記第１ハウジング及び前記第２プーリのシャフトを貫通して、前記第２プーリの回転軸心に開口され、当該開口部に前記油圧配管が接続されている、
   請求項１に記載の補機駆動ベルト張力調整装置。
5. 前記油圧室は、
   前記第１ハウジングと前記円環部材との間、前記第２ハウジングと前記円環部材との間、前記第１ハウジングと前記第１カム板との間、及び、前記第２ハウジングと前記第１カム板との間が、それぞれシール部材で密封されている、
   請求項４に記載の補機駆動ベルト張力調整装置。
6. 前記油圧配管の中間部に油圧の倍力装置を備えている、請求項１乃至請求項５に記載の補機駆動ベルト張力調整装置。

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