JP2018080733A - 駆動及び従動回転機器用プーリ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン始動時にベルト３が滑ることなく、エンジン始動に必要な動力を伝達できるモータジェネレータ用プーリ装置１を提供する。
【解決手段】プーリ装置１は、動力軸２の周囲に配置されて周方向に所定の円弧長さを有するベルト支持部を形成し、このベルト支持部にベルト３が巻き掛けられる複数個のベルト支持ピース１０を有する。エンジンより動力が伝達されるプーリ従動時には、ベルト支持ピース１０が第１支持軸７を中心に動力軸２の中心方向に回転して第２支持軸９が長孔１０ｄ内を一方向へ相対的に移動することでベルト支持部が縮径される。また、エンジンに動力を伝達するプーリ駆動時には、ベルト支持ピース１０が第１支持軸７を中心に動力軸２の外径方向に回転して第２支持軸９が長孔１０ｄ内を他方向へ相対的に移動することでベルト支持部が拡径される。
【選択図】図１

Description

本発明は、外部回転機器から駆動されるときに負荷を有する従動機能と、自らの従動負荷より高い負荷を有する回転機器を駆動する駆動機能とを合わせ持つ回転機器に用いられ、ベルトを介して前記高い負荷を有する回転機器のプーリとの間で動力の伝達を行う駆動及び従動回転機器用プーリ装置に関し、例えば、エンジンにより回転駆動されて発電すると共に、エンジンを始動したり、エンジンに出力を付加（力行）するモータジェネレータ用のプーリ装置に用いて好適である。

従来、原動機を備える乗用車などの車両では、その車両で使用される電気機器への電力供給や蓄電池への充電のために発電機が搭載されているのが一般的であり、その駆動にはもっぱらプーリとベルトによる動力伝達機構が採用され、原動機により駆動されている。
近年、化石燃料を使用するガソリンエンジン及びディーゼルエンジンを搭載する車両では、燃費向上や排ガス規制対策等のためにアイドリングストップが採用され、且つ、広まってきている。アイドリングストップシステムを採用した車両では、エンジンの停止と再始動が頻繁に繰り返されるため、エンジンの始動に通常のギヤ噛合方式のスタータを使用すると、再始動時の始動音が騒音として聞こえ、車両の商品価値を落とすことにもなる。

そこで、通常は発電機としてしか使用していないオルタネータをモータとしても使用できるモータジェネレータや力行機能付きオルタネータに置き換え、エンジンの再始動時にはモータ（スタータ）として使用し、ベルト駆動によりエンジンを始動させることで静音始動するシステムも採用されてきている。更には、モータとしての機能をエンジンの出力が不足する場面で補助使用（力行）するマイルドハイブリッドと呼ばれるシステムを採用する車両も市販されてきている。

ところが、モータジェネレータの動力をプーリとベルトで車両の駆動系に伝達しようとする場合は、エンジンに駆動されて発電機として使用している時より負荷トルクが高くなるのが通例である。プーリとベルトによる動力伝達には、ベルトの張力が必要であるため、初張力を発電機として使用されるときの必要張力に合わせてあると、エンジンの始動時に高負荷を伝達しようとしても張力が足らず、プーリとベルトが滑ってトルクが伝達できないことになる。

これに対し、特許文献１には、負荷が高くなった時にプーリ径を拡大してベルト張力を上昇させることでベルトの滑りを防止できるプーリ装置が開示されている。
このプーリ装置は、第１ピッチ設定手段を有する第１プーリ手段、第２ピッチ設定手段を有する第２プーリ手段、及びベルトを支持するベルト支持手段を備え、力の伝達により負荷が掛かると、第１、第２プーリ手段とベルト支持手段の全てが同一速度で同一方向に回転する。一方、第２プーリ手段は負荷により第１プーリ手段に対して反対方向に回転する。この負荷により生じた第１プーリ手段と第２プーリ手段との相対回転は、ベルト支持手段と第１及び第２ピッチ設定手段との間の協働を調整することでベルトの固定長が二つのプーリ手段の間の更なる相対移動を生じなくなるまでプーリ径を増大させる。伝達する力の増大によりベルトの張力が増すと、ベルト支持手段に掛かるベルトの圧力が増大することで、ベルトのスリップが防止されて力の伝達が維持される。

特開２０１１−１８５４３８号公報

ところで、特許文献１には、ベルト支持手段として用いられる複数本のピンに平ベルトを巻き掛ける構成と、軸方向に対向する一対の垂体間にベルトを挟み込む構造とが記載されている。しかし、ベルト支持手段にピンを用いる事例では、一般的なベルト伝動装置に用いられるプーリと比較してベルトとの接触角度が小さいため、必然的にベルトとピンとの間で動力の授受が行われる領域（クリープ角とも言う）が小さく、その分、伝達能力も小さくなる。
また、一対の垂体間にベルトを挟み込む構造では、ベルトの内径側が支持されておらず、且つ、一対の垂体からベルトの両側面に荷重が加わるため、ベルトが幅方向に変形する恐れがある。このため、幅方向の耐荷重を有する構造（例えば、Ｖベルトのように厚み方向に十分な値を持つ構造）のベルトしか使用できない。特に、負荷が高くなってプーリ径が大きくなる程、ベルトの両側面に掛かる荷重も増大するため、ベルトが変形しやすくなり、伝達能力の低下およびベルト寿命の低下を招く問題を生じる。

上記のように、特許文献１に開示された従来技術では、ベルト初張力を発電機に適した張力に合わせて設定した場合に、エンジン始動時に高負荷を伝達しようとしても伝達能力が不足してエンジンを始動できなくなる恐れがある。このため、特許文献１のプーリ装置をモータジェネレータ用のプーリ装置として使用することは困難である。
本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、従動用プーリとして使用されるときの伝達トルクに応じた初張力に設定されたベルト駆動システムに使用され、駆動用プーリとして従動時よりも高い伝達トルクが必要な場合に、ベルトが滑ることなく必要なベルト張力を得られる駆動及び従動回転機器用プーリ装置を提供することにある。

請求項１に係る本発明は、外部回転機器から駆動されるときに負荷を有する従動機能と、自らの従動負荷より高い負荷を有する回転機器を駆動する駆動機能とを合わせ持つ回転機器の動力軸に装着され、前記高い負荷を有する回転機器のプーリとの間に掛け渡されるベルトを介して動力の伝達を行う駆動及び従動回転機器用プーリ装置であって、前記動力軸の周囲に配置されて周方向に所定の円弧長さを有するベルト支持部を形成し、このベルト支持部に前記ベルトが巻き掛けられる複数個のベルト支持ピースと、このベルト支持ピースの軸方向両側にそれぞれ配置され、前記動力軸と一体または別体に設けられて前記動力軸と一体に回転する一対のフランジ部と、前記フランジ部の外周に相対回転可能に嵌合する一対のベルトガイド部材と、前記ベルト支持ピースと前記フランジ部のどちらか一方に設けられる第１支持部材と、前記ベルト支持ピースと前記フランジ部のどちらか他方に設けられて前記第１支持部材が回動自在に嵌合する嵌合孔と、前記ベルト支持ピースと前記ベルトガイド部材のどちらか一方に設けられる第２支持部材と、前記ベルト支持ピースと前記ベルトガイド部材のどちらか他方に設けられて前記第２支持部材が内接して相対的に移動できる長孔とを有する。
前記ベルト支持ピースは、前記動力軸と前記ベルトガイド部材との相対回転に応じて前記第２支持部材が前記長孔内を相対的に移動できる範囲内で前記第１支持部材を中心に回動可能に構成され、前記外部回転機器より動力が伝達されるプーリ従動時には、前記ベルト支持ピースが前記第１支持部材を中心に前記動力軸の中心方向に回転して前記第２支持部材が前記長孔内を一方向へ相対的に移動することで前記ベルト支持部が縮径され、前記高い負荷を有する回転機器に動力を伝達するプーリ駆動時には、前記ベルト支持ピースが前記第１支持部材を中心に前記動力軸の外径方向に回転して前記第２支持部材が前記長孔内を他方向へ相対的に移動することで前記ベルト支持部が拡径されることを特徴とする。

本発明の駆動及び従動回転機器用プーリ装置は、駆動及び従動回転機器が駆動回転機として他のより駆動負荷の高い回転機器（以下、高負荷回転機と称す）を回転駆動する際に、伝達トルクに見合った摩擦力が得られるまでプーリ径を自動的に調整できる。つまり、ベルト初張力を従動回転機に適した張力に合わせておいた場合でも、高負荷回転機に動力を伝達する際に、その伝達するトルクに応じてベルト支持部が拡径することでベルトの張力を上げることができるため、確実に高負荷回転機を駆動できる。なお、動力軸の軸心からベルト支持部までの長さをプーリ半径と呼ぶとき、このプーリ半径の２倍の長さをプーリ径と呼ぶ。
また、本発明の駆動及び従動回転機器用プーリ装置は、周方向に所定の円弧長さを有するベルト支持部にベルトが巻き掛けられるので、特許文献1のピンを使用する事例と比較した場合に、ベルトとベルト支持部との接触角度を大きく取ることができ、その分、伝達能力が向上する。また、ベルト支持部がベルトの内径側を支持しているので、ベルト支持部が拡径してベルト張力が大きくなった場合でも、ベルトが撓むことは無く、且つ、ベルトの両側面に掛かる荷重が増大することもないので、ベルトの変形を防止できる。

実施例１に係るプーリ装置の（ａ）半横断面図、（ｂ）半縦断面図である。 実施例１に係るプーリ装置の分解斜視図である。 実施例１に係るカラー状部材を動力軸に固定した状態を示す半縦断面図である。 実施例１に係るベルトガイド部材の斜視図である。 実施例１に係るベルト支持ピースの（ａ）正面図、（ｂ）断面図である。 実施例１に係るプーリ装置の縮径状態を示す半横断面図である。 実施例１に係るプーリ装置の縮径状態を示す半縦断面図である。 実施例１に係るプーリ装置の拡径状態を示す半横断面図である。 実施例１に係るプーリ装置の拡径状態を示す半縦断面図である。 実施例１に係るプーリ装置の作動説明図である。 実施例２に係るカラー状部材を動力軸と一体に構成した半縦断面図である。 実施例２に係るプーリ装置の半縦断面図である。 実施例３に係るプーリ装置の半縦断面図である。 実施例３に係るプーリ装置の縮径状態を示す半縦断面図である。 実施例３に係るプーリ装置の拡径状態を示す半縦断面図である。

本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。

〔実施例１〕
実施例１では、本発明の駆動及び従動回転機器用プーリ装置をモータジェネレータ用プーリ装置に適用した事例を説明する。以下、本発明に係る駆動及び従動回転機器をモータジェネレータに置き換え、外部回転機器及び高い負荷を有する回転機器（高負荷回転機）をエンジンに置き換えて説明する。
モータジェネレータ用プーリ装置（以下、プーリ装置１と略して呼ぶ）は、図１(ａ)、（ｂ）に示すように、モータジェネレータの動力軸２に取り付けられて、エンジンのクランク軸に取り付けられるクランクプーリ（図示せず）との間でベルト３を介して動力の伝達を行う。
モータジェネレータは、電動機と発電機の機能を合わせ持ち、例えば、アイドリングストップによりエンジンが自動停止した後、エンジンの再始動時に電動機（スタータモータ）としてエンジンの始動を行ったり、走行中にエンジンの出力を補う力行を行い、エンジンの運転中は、エンジンに駆動されて発電機として機能する。

動力軸２は、図２に示すように、外周面に段差を有し、この段差より図示右側を主軸部２ａ、図示左側をプーリ取付け部２ｂと呼ぶとき、プーリ取付け部２ｂの方が主軸部２ａより軸径が小さく形成され、そのプーリ取付け部２ｂの外周に動力軸２を回転自在に支持するための玉軸受４が装着される。また、プーリ取付け部２ｂの先端部には、プーリ装置１を動力軸２にナット５で固定するためのネジ部２ｃが設けられている。
ベルト３は、断面Ｖ字型のリブが幅方向〔図１（ｂ）の左右方向〕に複数並設されたゴム製のＶリブドベルトである。

実施例１のプーリ装置１は、以下に説明するカラー状部材６、第１支持軸７、ベルトガイド部材８、第２支持軸９、及びベルト支持ピース１０を含んで構成される。
カラー状部材６は、図３に示すように、玉軸受４に隣接してプーリ取付け部２ｂの外周に嵌合する円筒部６ａと、この円筒部６ａの両端部に設けられる一対のフランジ部６ｂとを有し、ネジ部２ｃへのナット５の締め付けにより動力軸２に固定されて動力軸２と一体に回転する。
第１支持軸７は、請求項１に記載した第１支持部材の一例であり、断面円形の長軸状に設けられてカラー状部材６の円周方向に等間隔に複数本配置され、軸方向の両端部がそれぞれ一対のフランジ部６ｂに形成された取付け孔６ｃ（図２、図３参照）に嵌合して固定される。

ベルトガイド部材８は、フランジ部６ｂの外周に相対回転可能に嵌合してベルト３の両側面をガイドする一対のリング状部材によって構成され、図４に示すように、両側のベルトガイド部材８が複数本の角柱部８ａによって連結されている。以下、周方向に隣り合う角柱部８ａ同士の間の空間を角穴部と呼ぶ。
第２支持軸９は、請求項１に記載した第２支持部材の一例であり、断面円形の長軸状に設けられてベルトガイド部材８の円周方向に等間隔に複数本配置され、軸方向の両端部がそれぞれ一対のベルトガイド部材８に形成された取付け孔８ｂ（図４参照）に嵌合して固定される。

ベルト支持ピース１０は、図６及び図８に示すように、動力軸２の周囲に複数個配置され、上記の角穴部に挿入されるピース脚部１０ａと、このピース脚部１０ａの径方向外側に設けられるピース外径部１０ｂとを有する。
ピース脚部１０ａには、図５に示すように、第１支持軸７が回動自在に嵌合する嵌合孔１０ｃと、第２支持軸９が内接する長孔１０ｄとが軸方向に貫通して形成される。
ピース外径部１０ｂには、外周面にベルト支持部１０ｅが形成され、このベルト支持部１０ｅにベルト３が巻き掛けられる。ベルト支持部１０ｅは、図５（ａ）に示すように、周方向に所定の円弧長さを有し、同図（ｂ）に示すように、円周方向と直交する断面形状がＶリブドベルトに対応した形状(断面Ｖ字形状が幅方向に連続した形状)を有する。

このベルト支持ピース１０は、第２支持軸９が長孔１０ｄ内を相対的に移動できる範囲内で第１支持軸７を中心に回動可能に構成され、回転方向に応じてベルト支持部１０ｅが縮径または拡径される。
なお、動力軸２の軸心からベルト支持部１０ｅまでの距離をプーリ半径と呼び、このプーリ半径の２倍の長さをプーリ径と呼ぶとき、ベルト支持ピース１０が第１支持軸７を中心に回転してプーリ径が小さくなることを「ベルト支持部１０ｅが縮径する」と定義し、プーリ径が大きくなることを「ベルト支持部１０ｅが拡径する」と定義する。

図６及び図７のプーリ装置１は、ベルト支持部１０ｅが縮径した状態であり、モータジェネレータがエンジンに駆動されて発電機として作動している時、あるいはエンジンが停止している時の状態を示している。以下、モータジェネレータがエンジンに駆動されて発電機として作動している時をプーリ従動時と言う。プーリ従動時のベルト張力は、モータジェネレータがエンジンから駆動される時に必要な動力が伝達できる初張力に予め設定されている。このプーリ従動時には、ベルト支持ピース１０が第１支持軸７を中心に動力軸２の中心方向に回転して第２支持軸９が長孔１０ｄ内を一方向へ相対的に移動することでベルト支持部１０ｅが縮径される。

図８及び図９のプーリ装置１は、ベルト支持部１０ｅが拡径した状態であり、例えば、アイドリングストップにより停止したエンジンを再始動しようとしてモータジェネレータが電動機として作動している時、あるいはエンジン出力をアシスト（力行）するために動力を伝達している時の状態を示している。以下、モータジェネレータが電動機として作動している時あるいはエンジン出力をアシストするために動力を伝達している時をプーリ駆動時と言う。このプーリ駆動時には、ベルト支持ピース１０が第１支持軸７を中心に動力軸２の外径方向に回転して第２支持軸９が長孔１０ｄ内を他方向へ相対的に移動することでベルト支持部１０ｅが拡径される。このベルト支持部１０ｅの拡径は、長孔１０ｄの終端位置ｅ〔図５（ａ）参照〕によって制限される。

続いて、モータジェネレータがエンジンの始動を行うプーリ駆動時にベルト支持ピース１０がどのようにして拡径するのかを図１０を参照して説明する。
図１０は、プーリ駆動時にベルト支持ピース１０に掛かる力の釣り合いを表すベクトル図であり、分かり易くするためにベルト支持ピース１０を一つだけ図示している。
ベルト支持部１０ｅの周方向全域（図中Ａ点−Ｂ点間）にベルト３が掛かっているとした場合、ベルト支持部１０ｅの周方向両端（Ａ点及びＢ点）には、それぞれ接線方向にベルト初張力Ｔｐが働いている。従って、ベルト支持ピース１０には、二つの初張力Ｔｐの合力として、ベルト支持部１０ｅの円弧中点Ｃより法線方向の内側に荷重Ｆｉが働いていることになる。
ベルト支持部１０ｅの円弧長さに対する中心角をβとすると、荷重Ｆｉは、以下の（１）式で表すことができる。
Ｆｉ＝２×Ｔｐ・ｓｉｎ（β／２） （１）

モータジェネレータが発生する駆動トルク（以下、軸トルクと呼ぶ）によりベルト３を駆動しようとすると、ベルト支持ピース１０に対し第１支持軸７の軸心位置を接点とする円の接線方向に荷重Ｆｓが働く。この荷重Ｆｓが働く方向と荷重Ｆｉが働く方向との間に所定の角度を有する場合、ベルト支持部１０ｅの円弧中点Ｃより法線方向の外側、及びベルト支持部１０ｅの円弧中点Ｃより接線方向にそれぞれ荷重Ｆｓの分力として荷重Ｆｃ及びＦｔが働く。
ベルト支持ピース１０に対して荷重Ｆｓが働く方向と荷重Ｆｃが働く方向との成す角度をαとすると、Ｆｃ及びＦｔは、それぞれ以下の（２）、（３）式で表すことができる。
Ｆｃ＝Ｆｓ・ｃｏｓα （２）
Ｆｔ＝Ｆｓ・ｓｉｎα （３）

モータジェネレータの軸トルクが上昇すると、ベルト支持ピース１０に働く荷重Ｆｓが上昇し、それに伴って法線方向の外側に働く荷重Ｆｃも上昇する。このＦｃがＦｉと釣り合うまではベルト支持ピース１０の拡径は始まらない。ここで、ＦｃがＦｉと釣り合う時、すなわち、Ｆｉ＝Ｆｃの時は、（１）、（２）、（３）式より、Ｆｔを以下の（４）式で表すことができる。
Ｆｔ＝Ｆｃ・ｓｉｎα／ｃｏｓα
＝２×Ｔｐ・ｓｉｎ（β／２）・ｔａｎα （４）
また、ベルト張力によってベルト３とベルト支持部１０ｅとの接触面に働く摩擦力をＦｆ、摩擦係数をμとすると、摩擦力Ｆｆは、以下の（５）式で表される。
Ｆｆ＝μ・Ｆｉ
＝μ・２×Ｔｐ・ｓｉｎ（β／２） （５）

さらに、ＦｃがＦｉと釣り合う時の軸トルクをＱ_１、動力軸２の軸心から第１支持軸７の軸心までの距離をＲ_１、ベルト支持ピース１０がベルト３に接触している見かけ上の個数をｎａとすると、Ｑ_１を以下の（６）式で表すことができる。
Ｑ_１＝ｎａ・Ｒ_１・Ｆｓ （６）
また、Ｆｉ＝Ｆｃとして、（１）及び（２）式よりＦｓを求めると、以下の（７）式となる。
Ｆｓ＝Ｆｃ／ｃｏｓα＝Ｆｉ／ｃｏｓα
-＝２×Ｔｐ・ｓｉｎ（β／２）／ｃｏｓα （７）
このＦｓを（６）式に代入することにより、Ｑ_１を以下の（８）式で表すことができる。
Ｑ_１＝ｎａ・Ｒ_１・２×Ｔｐ・ｓｉｎ（β／２）／ｃｏｓα （８）

ここで、以下の条件を一例として設定する。
動力軸２の軸心から第１支持軸７の軸心までの距離：Ｒ_１＝１２［mm］
ベルト支持ピース１０の個数：ｎ＝６［個］
ベルト支持部１０ｅの中心角：β＝３６０／ｎ＝６０［deg］
ベルト支持ピース１０とベルト３との接触角：θ＝１２０［deg］＝２．０９４４［rad］
ベルト支持ピース１０がベルト３に接触している見かけ上の個数：ｎａ＝１２０／(３６０／６) ＝２［個］
軸トルクによる荷重方向（荷重Ｆｓが働く方向）とベルト支持部１０ｅの円弧中点Ｃにおける法線方向との成す角度：α＝８［deg］
ベルト初張力：Ｔｐ＝３５０［N］
摩擦係数：μ＝１．２

上記の条件を基に、以下の（９）式よりＱ_１を算出し、さらに以下の（１０）及び（１１）式よりそれぞれＦｔ及びＦｆを算出する。
Ｑ_１＝２×０．０１２×２×３５０×ｓｉｎ（６０°／２）÷ｃｏｓ８°
＝２×０．０１２×２×３５０×０．５÷０．９９０３
＝８．４８３［Nm］ （９）
Ｆｔ＝２×３５０×ｓｉｎ（６０°／２）×ｔａｎ８°
＝２×３５０×０．５×０．１４０５＝４９．２［N］ （１０）
Ｆｆ＝１．２×２×３５０×ｓｉｎ（６０°／２）
＝１．２×２×３５０×０．５＝４２０［N］ （１１）

上記（１０）及び（１１）式の結果、Ｆｆ＞Ｆｔとなるため、ベルト支持ピース１０に対しベルト３が滑ることはないと言える。
ベルト支持部１０ｅの円弧中点Ｃで接線方向に働く荷重Ｆｔは、ベルト３を送る方向に掛かる荷重であり、ベルト支持部１０ｅのＡ点に掛かるベルト張力を増し、Ｂ点に掛かるベルト張力を減ずる方向に働く。これら二つの荷重の差がエンジンのクランクプーリを駆動するために伝達される力となるので、この差による力とクランクプーリのベルト支持部１０ｅ半径との積がエンジン駆動のために必要なトルクとなる。

ここで、動力軸２の軸心からベルト支持部１０ｅまでの距離（プーリ半径）：Ｒ_２＝２５［mm］、エンジン始動に必要なトルク：Ｑ＝４８［Nm］、エンジン始動に必要な回転速度：Ｎ＝２５０［rpm］として、ベルト３に掛かる力Ｆ［N］及びベルト３の速度Ｖ［m/sec]を求めると、それぞれ以下の（１２）、（１３）式となる。
Ｆ＝(Ｑ／Ｒ_２）×１０００
＝（４８／２５）×１０００＝１９２０［N］ （１２）
Ｖ＝２πＲ_２Ｎ／（１０００×６０）
＝２π×２５×２５０／６００００＝０．６５４［m/sec] （１３）

よって、エンジンの始動に必要なベルト３の伝達動力Ｐ［KW］は、以下の（１４）式より求められる。
Ｐ＝Ｆ・Ｖ／１０００
＝１９２０×０．６５４×１／１０００＝１．２５６［KW］ （１４）
この時、ベルト３に必要な有効張力Ｔｅは、一般に以下の（１５）式より求められ、上記のベルト３に掛かる力Ｆ［N］と等しい。
Ｔｅ＝１０００・Ｐ／Ｖ
＝１０００×１．２５６／０．６５４＝１９２０［N］ （１５）

この有効張力Ｔｅは、ベルト張り側の張力Ｔｔと、ベルト緩み側の張力Ｔｓとの差である。ベルト接触角をθ［rad］とすると、理論時初張力Ｔｏは、以下の（１６）式より求められる。
Ｔｏ＝（Ｔｔ＋Ｔｓ）／２
＝（Ｔｅ／２）・（ｅ＾μθ＋１）／（ｅ＾μθ−１） （１６）
この（１６）式にμ＝１．２、θ＝２．０９４４［rad］を代入して、以下の（１７）式よりＴｏを算出する。
Ｔｏ＝１９２０／２・（ｅ＾1.2×2.0944＋１）／（ｅ＾1.2×2.0944−１）
＝１１２９［N］ （１７）

ここで、ベルト３の弾性係数（１００［mm］当たり）：Ｄ＝１１８２［N/mm］、ベルト３の全長：Ｌ＝１２００［mm］と設定した時に、理論時初張力Ｔｏを得るためにベルト３がどれだけ伸長し、ベルト支持部１０ｅがどれだけ拡径すれば良いかを計算する。
ベルト３の全長で必要な伸び量ΔＬは、以下の（１８）式より求められる。
ΔＬ＝〔（Ｔｏ−Ｔｐ）／Ｄ〕×（Ｌ／１００）
＝〔（１１２９−３５０）／１１８２〕×（１２００／１００）
＝７．９１［mm］ （１８）
この長さ分だけベルト３を伸張するために必要な半径変化量ΔＲは、以下の（１９）式より求められる。
ΔＲ＝（ΔＬ／２π）×（３６０／１２０）
＝（７．９１／２π）×（３６０／１２０）＝３．８［mm］ （１９）
よって、半径で３．８［mm］だけベルト支持部１０ｅを拡径することでエンジンを始動できる。

〔実施例１の作用および効果〕
実施例１のプーリ装置１は、ベルト初張力を発電機に適した張力に合わせておいた場合でも、モータジェネレータが電動機としてエンジンを始動する際に、伝達するトルクに応じてベルト支持部１０ｅが拡径することによりベルト３の張力を上げることができる。その結果、伝達トルクに見合った摩擦力が得られるので、モータジェネレータが電動機として作動する際にベルト３が滑ることはなく、確実にエンジンを始動できる。

また、ベルト支持部１０ｅの拡径は、ベルト支持ピース１０に形成された長孔１０ｄの終端位置ｅによって決定される。つまり、図８に示すように、プーリ駆動時に第２支持軸９が長孔１０ｄの終端位置ｅまで相対的に移動した時点でベルト支持部１０ｅの拡径が制限される。これにより、プーリ駆動時にベルト張力が過大になることはなく、伝達トルクを必要な大きさに制限できるので、ベルト３及びプーリ装置１への負荷を軽減できる。

さらに、エンジンの始動あるいはアシストが終了してモータジェネレータからエンジンに動力を伝達する必要がなくなり、発電機としてエンジンから駆動されるようになると、ベルト支持部１０ｅが縮径して図６の状態に戻ることでベルト張力が低下する。言い換えると、ベルト支持部１０ｅが縮径することで発電機の作動に適したベルト張力まで下がるため、電動機として作動する時の高負荷トルクが掛かり続けることはなく、例えば、玉軸受４などに過度なストレスを与えることもない。

実施例１で説明したプーリ装置１は、周方向に所定の円弧長さを有するベルト支持部１０ｅにベルト３が巻き掛けられるので、特許文献1のピンを使用する事例と比較した場合に、ベルト３とベルト支持部１０ｅとの接触角度を大きく取ることができ、その分、伝達能力が向上する。
また、ベルト支持部１０ｅがベルト３の内径側を支持しているので、ベルト支持部１０ｅが拡径してベルト張力が大きくなった場合でもベルト３が撓むことは無く、且つ、ベルト３の両側面に掛かる荷重が増大することもないので、ベルト３の変形を防止でき、ベルト３の寿命向上に寄与する。

以下、本発明に係る他の実施例について説明する。
なお、実施例１と共通する部品および構成を示すものは、実施例１と同一の符号を付与し、詳細な説明は省略（実施例１を参照）する。
〔実施例２〕
実施例２は、実施例1に記載したカラー状部材６を動力軸２と一体に構成した事例である。つまり、図１１及び図１２に示すように、実施例1で説明したカラー状部材６の円筒部６ａ及び一対のフランジ部６ｂに相当する部分が動力軸２と一体に設けられている。

実施例1のカラー状部材６は、動力軸２に固定されて動力軸２と一体に回転するので、カラー状部材６を動力軸２と一体に構成しても機能上、何の問題もない。また、カラー状部材６を動力軸２と一体に構成することで、動力軸２の端部にネジ部２ｃを設ける必要はなく、動力軸２にカラー状部材６を固定するためのナット５も不要である。
実施例２のプーリ装置１は、カラー状部材６を動力軸２と一体に構成したこと以外、実施例1と同じであり、実施例1と同様の作用効果を奏する。

〔実施例３〕
実施例３は、請求項1に記載した第１支持部材と嵌合孔との関係、及び第２支持部材と長孔との関係を実施例１とは異なる構成にした事例である。
すなわち、図１３に示すように、ベルト支持ピース１０の軸方向両端面に第１支持部材である第１支持ピン１１及び第２支持部材である第２支持ピン１２を設ける一方、カラー状部材６のフランジ部６ｂに第１支持ピン１１が回転可能に嵌合する嵌合孔６ｄを形成し、ベルトガイド部材８に第２支持ピン１２が内接する長孔８ｃを形成する。

図１４に示すプーリ装置１は、ベルト支持ピース１０が第１支持ピン１１を中心に動力軸２の中心方向に回転して第２支持ピン１２が長孔８ｃ内を一方向へ相対的に移動することでベルト支持部１０ｅが縮径された状態（プーリ従動時）を表している。
図１５に示すプーリ装置１は、ベルト支持ピース１０が第１支持ピン１１を中心に動力軸２の外径方向に回転して第２支持ピン１２が長孔８ｃ内を他方向へ相対的に移動することでベルト支持部１０ｅが拡径された状態（プーリ駆動時）を表している。
実施例３のプーリ装置１は、実施例1に記載した第１支持軸７と嵌合孔１０ｃおよび第２支持軸９と長孔１０の構成を、それぞれ第１支持ピン１１と嵌合孔６ｄおよび第２支持ピン１２と長孔８ｃの構成に置き換えたこと以外は実施例1と同じであり、実施例1と同様の作用効果を奏する。
この実施例３の事例は、実施例２の構成（カラー状部材６を動力軸２と一体化した構成）にも適用できる。

〔変形例〕
実施例１では、ベルト支持部１０ｅの中心角：β＝３６０／ｎ＝６０［deg］と定義しているが、許容誤差の範囲を含むことは言うまでもない。つまり、請求項２に記載したβ＝３６０／ｎ［deg］には、βが３６０／ｎ［deg］より僅かに小さい場合（例えば、ｎ＝６としたときに、β＝５９．０〜５９．９［deg］）も含まれる。
実施例１では、外部回転機器及び高い負荷を有する回転機器（高負荷回転機）をエンジンに置き換えて説明している、つまり、外部回転機器＝高負荷回転機であるが、外部回転機器と高負荷回転機とが同一である必要はなく、例えば、二つのエンジン（第１エンジンと第２エンジン）を搭載する車両で、外部回転機器を第１エンジン、高負荷回転機を第２エンジンとする構成にも適用できる。

実施例１の構成と実施例３の構成とを組み合わせることもできる。例えば、実施例３に記載した第１支持ピン１１と嵌合孔６ｄの構成と、実施例1に記載した第２支持軸９と長孔１０ｄの構成とを組み合わせることもできる。あるいは、実施例３に記載した第２支持ピン１２と長孔８ｃの構成と、実施例1に記載した第１支持軸７と嵌合孔１０ｃの構成とを組み合わせることもできる。

１ モータジェネレータ用プーリ装置（駆動及び従動回転機器）
２ 動力軸 ３ ベルト
６ｂ フランジ部 ６ｄ 嵌合孔（実施例３）
７ 第１支持軸（実施例１、２の第１支持部材）
８ ベルトガイド部材 ８ｃ 長孔（実施例３）
９ 第２支持軸（実施例１、２の第２支持部材）
１０ ベルト支持ピース １０ｃ 嵌合孔（実施例１、２）
１０ｄ 長孔（実施例１、２） １０ｅ ベルト支持部
１１ 第１支持ピン（実施例３の第１支持部材）
１２ 第２支持ピン（実施例３の第２支持部材）
ｅ 長孔の終端位置

Claims (5)

1. 外部回転機器から駆動されるときに負荷を有する従動機能と、自らの従動負荷より高い負荷を有する回転機器を駆動する駆動機能とを合わせ持つ回転機器の動力軸（２）に装着され、前記高い負荷を有する回転機器のプーリとの間に掛け渡されるベルト（３）を介して動力の伝達を行う駆動及び従動回転機器用プーリ装置（１）であって、
   前記動力軸の周囲に配置されて周方向に所定の円弧長さを有するベルト支持部(１０ｅ)を形成し、このベルト支持部に前記ベルトが巻き掛けられる複数個のベルト支持ピース（１０）と、
   このベルト支持ピースの軸方向両側にそれぞれ配置され、前記動力軸と一体または別体に設けられて前記動力軸と一体に回転する一対のフランジ部(６ｂ)と、
   前記フランジ部の外周に相対回転可能に嵌合する一対のベルトガイド部材（８）と、
   前記ベルト支持ピースと前記フランジ部のどちらか一方に設けられる第１支持部材（７、１１）と、
   前記ベルト支持ピースと前記フランジ部のどちらか他方に設けられて前記第１支持部材が回動自在に嵌合する嵌合孔（１０ｃ、６ｄ）と、
   前記ベルト支持ピースと前記ベルトガイド部材のどちらか一方に設けられる第２支持部材（９、１２）と、
   前記ベルト支持ピースと前記ベルトガイド部材のどちらか他方に設けられて前記第２支持部材が内接して相対的に移動できる長孔（１０ｄ、８ｃ）とを有し、
   前記ベルト支持ピースは、前記動力軸と前記ベルトガイド部材との相対回転に応じて前記第２支持部材が前記長孔内を相対的に移動できる範囲内で前記第１支持部材を中心に回動可能に構成され、
   前記外部回転機器より動力が伝達されるプーリ従動時には、前記ベルト支持ピースが前記第１支持部材を中心に前記動力軸の中心方向に回転して前記第２支持部材が前記長孔内を一方向へ相対的に移動することで前記ベルト支持部が縮径され、
   前記高い負荷を有する回転機器に動力を伝達するプーリ駆動時には、前記ベルト支持ピースが前記第１支持部材を中心に前記動力軸の外径方向に回転して前記第２支持部材が前記長孔内を他方向へ相対的に移動することで前記ベルト支持部が拡径されることを特徴とする駆動及び従動回転機器用プーリ装置。
2. 請求項１に記載した駆動及び従動回転機器用プーリ装置において、
   前記ベルト支持ピースは、前記動力軸の軸心方向と直交する前記ベルト支持部の断面形状が円弧形状を有し、その円弧形状の周方向長さを円弧長さと呼び、前記ベルト支持部が縮径された状態で前記円弧長さに対応する中心角をβとし、前記ベルト支持ピースの個数をｎ（但し、ｎ＝２以上の整数）としたときに、β＝３６０／ｎ［deg］であることを特徴とする駆動及び従動回転機器用プーリ装置。
3. 請求項１または２に記載した駆動及び従動回転機器用プーリ装置において、
   前記ベルトはＶリブドベルトであり、
   前記ベルト支持ピースは、前記ベルト支持部の周方向に直交する断面形状が前記Ｖリブドベルトに対応した形状を有することを特徴とする駆動及び従動回転機器用プーリ装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載した駆動及び従動回転機器用プーリ装置において、
   前記ベルト支持ピースは、前記プーリ駆動時に前記第２支持部材が前記長孔内を他方向へ相対的に移動する際に、前記長孔の終端位置(ｅ)によって前記第２支持部材の相対的な移動が規制されることで前記ベルト支持部の拡径が制限されることを特徴とする駆動及び従動回転機器用プーリ装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載した駆動及び従動回転機器用プーリ装置において、
   前記駆動及び従動回転機器はモータジェネレータであり、
   前記外部回転機器、及び前記高い負荷を有する回転機器は、車両の原動機であることを特徴とする駆動及び従動回転機器用プーリ装置。

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