JP2018132127A - オートテンショナ及びそれを備えたベルト式始動システム - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で、オートテンショナの設定張力を高くすることなく、エンジン始動時に可動部材の揺動を抑制する。【解決手段】捩りコイルバネ１１外周と可動部材９内周との間に、可動部材９の揺動を減衰するダンピングリング１２を設ける。回転センサでテンションプーリ４の回転を検知するようにし、ソレノイド１５によって、回転センサがプーリの回転数を検知しないときにダンピングリング１２を押して摩擦ダンピングを増大させる一方、回転センサがプーリの回転数を検知したときにダンピングリング１２を押さずにダンピングリング１２による摩擦ダンピングを発生させる。【選択図】図１

Description

本発明は、捩りコイルバネの外周と可動部材の内周との間に可動部材の揺動を減衰するダンピングリングを備えたオートテンショナ及びそれを備えたベルト式始動システムに関する。

従来より、ベルト式始動システムにおいて、クランクプーリ駆動時の張り側スパンに設置されるオートテンショナが知られている。ＩＳＧによるエンジン始動時には、ＩＳＧがクランクプーリを強制的に回転させてエンジンを始動させる。このため、ベルトには大きな力が加わるので、オートテンショナのアーム部分（可動部材）も揺動される。このエンジン始動時の大きな張力の発生時にアームの揺動を抑えるためには、オートテンショナの設定張力を高く設定しなければならない。

例えば、特許文献１のものでは、ケーシング内に揺動ピストンを配置して内部空間を２つの流体室に区画する一方、それら両流体室同士を連通路により連通させ、これら流体室及び連通路に磁気粘性流体を充填し、連通路内の磁気粘性流体に磁界を印加することでケーシングに対する揺動ピストンの相対揺動を減衰させるようにした揺動型減衰装置が知られている。

特開２００６−２０７６７１号公報

しかしながら、上記特許文献１のようなオートテンショナでは、ケーシング内に揺動ピストンを設けるという複雑な構成であり、磁気粘性流体の外部への漏れも防止しなければならないという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡単な構造で、オートテンショナの設定張力を高くすることなく、エンジン始動時に可動部材の揺動を抑制することにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、捩りコイルバネの外周と可動部材の可動部材の内周との間に設けられて可動部材の揺動を減衰するダンピングリングをアクチュエータにより操作するようにした。

具体的には、第１の発明では、
軸部を有する固定部材と、
上記軸部に対して周方向に揺動可能に外嵌合されるボス部及び該ボス部の揺動中心に対してオフセットした位置で回転自在に軸支され、外周面でベルトに接触するテンションプーリを有する可動部材と、
上記ボス部の周囲に配置されるコイル部を有し、上記可動部材が上記ベルトに押し返される方向に移動した際に拡径する捩りコイルバネと、
上記捩りコイルバネの外周と上記可動部材の内周との間に設けられ、上記可動部材の揺動を減衰するダンピングリングとを備えたオートテンショナにおいて、
上記テンションプーリの回転を検知する回転センサと、
上記回転センサが上記テンションプーリの回転数を検知しないときに上記ダンピングリングを押して摩擦ダンピングを増大させる一方、上記回転センサが上記テンションプーリの回転数を検知したときに上記ダンピングリングを押さずに該ダンピングリングによる摩擦ダンピングを発生させるアクチュエータとをさらに備えている。

上記の構成によると、回転センサでテンションプーリの回転を直接検知することにより、ＥＣＵなどの外部情報なしにエンジンの停止を感知できる。そして、エンジン停止時には、アクチュエータによりダンピングリングを押して摩擦ダンピングを増大させてエンジン始動などの可動部材の揺動を抑制できる。一方、回転センサがテンションプーリの回転を検知したときには、アクチュエータによるダンピングリングの押圧を停止することで、通常の摩擦ダンピング力を発生させて適切なダンピングを行うことができる。このため、オートテンショナの設定張力を高くすることなく、簡単な構成でエンジン始動時の可動部材の揺動を抑制できる。

第２の発明では、第１の発明において、
上記アクチュエータは、上記ダンピングリングの一端がプランジャに連結されたプッシュソレノイドである。

上記の構成によると、プッシュソレノイドを可動部材の外部に配置できるので、組付が容易で構造も簡単である。また、プッシュソレノイドのオンオフ制御だけでダンピングリングの摩擦ダンピングを増減できるので、制御も容易となる。

第３の発明では、第１の発明において、
上記アクチュエータは、上記ダンピングリングの一端がピストンロッドに連結されたシリンダである。

上記の構成によると、ダンピングリングの一端をシリンダのピストンロッドに連結すればよいので、シリンダを可動部材の外に配置でき、組付が容易である。そして、シリンダを伸縮させるだけでダンピングリングを直接操作でき、制御が容易である。

第４の発明では、第１から第３のいずれか１つの発明において、
上記ダンピングリングは、一端がアクチュエータに連結される平面視Ｊ字状のバネ鋼板と、該バネ鋼板の外側に設けられたダンピング樹脂材とを備えている。

上記の構成によると、アクチュエータでバネ鋼板の一端を押圧してその外側に設けたダンピング樹脂材をカバー部内面に押し付けることで、摩擦ダンピング力が増大し、エンジン始動時などの張力発生時に可動部材が大きく揺動しない。

第５の発明では、第１から第４のいずれか１つのオートテンショナと、
エンジンのクランク軸に設けられたクランクプーリと、
少なくとも上記テンションプーリ及び上記クランクプーリにかけられる伝動ベルトと、
上記伝動ベルトに駆動力を与えるモータジェネレータとを備え、
上記オートテンショナのテンションプーリは、上記クランクプーリ駆動時の弛み側に配置され、上記回転センサによって上記エンジンの停止を検知して上記アクチュエータを制御するように構成されている。

上記の構成によると、ＥＣＵなどの外部情報が得られなくても回転センサがテンションプーリが回転していないことを検知することで、エンジンの停止を検知でき、エンジン停止時にアクチュエータでダンピングリングを直接押して摩擦ダンピング力を増大させて可動部材を一時的に固定できるので、モータジェネレータによるエンジン始動時の大きな張力発生時に合わせてオートテンショナの設定張力を上げる必要がなくなる。これにより、１つのオートテンショナでベルト式始動システムの成立性を向上させることができる。

以上説明したように、本発明によれば、回転センサがテンションプーリの回転数を検知しないときにアクチュエータによりダンピングリングを押して摩擦ダンピングを増大させる一方、回転センサがテンションプーリの回転数を検知したときにダンピングリングを押さずにダンピングリングによる摩擦ダンピングを発生させるようにしたことにより、エンジン始動時の大きな張力に合わせてオートテンショナの設定張力を高くする必要がなくなり、簡単な構成でエンジン始動時の可動部材の揺動を抑制できる。

本発明の実施形態に係るオートテンショナを一部破断して示す平面図である。 ベルト式始動システムの概略を示す平面図である。 オートテンショナを示す斜視図である。 オートテンショナを示す断面図である。 負荷トルクとベルト張力との関係を示すグラフである。 比較例１に係る図４相当図である。 比較例２に係る図２相当図である。 比較例２に係る図４相等図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

−オートテンショナ及びベルト式始動システムの構成−
図２は本発明の実施形態のオートテンショナ１０を含む、エンジンのベルト式始動システム５の概略を示す。なお、このオートテンショナ１０は、本実施形態のベルト式始動システム５以外のベルト駆動システムにも使用することができる。

ベルト式始動システム５は、オートテンショナ１０の他に、エンジンのクランク軸（図示せず）と回転一体に設けられたクランクプーリ１と、モータジェネレータのＩＳＧプーリ２とを備えている。これらクランクプーリ１、ＩＳＧプーリ２及びテンションプーリ４には、伝動ベルト３が掛けられている。モータジェネレータは、エンジン始動時に伝動ベルト３に駆動力を与えてクランクプーリ１を回転可能となっている。伝動ベルト３の種類は特に限定されないが、クランクプーリ１、ＩＳＧプーリ２及びテンションプーリ４の溝形状は、この伝動ベルト３の形状に合わせて設定される。

図２に示すように、オートテンショナ１０のテンションプーリ４は、クランクプーリ駆動時の弛み側に配置されている。

図３Ａ及び図３Ｂに示すように、オートテンショナ１０は、設置面に対して略垂直な軸部７を有する固定部材６と、この軸部７に対して周方向に揺動可能に外嵌合されるボス部８及びこのボス部８の揺動中心に対してオフセットした位置で回転自在に軸支され、外周面でベルトに接触するテンションプーリ４を有する可動部材９とを備えている。可動部材９は、ボス部８の上面を覆うと共に、ボス部８外周から間隔を空けた外壁を有する円筒状のカバー部９ａと、このカバー部９ａの上側から延びてテンションプーリ４を回転自在に支持するアーム部９ｂとを備えている。

ボス部８の周囲のカバー部９ａの内側には、捩りコイルバネ１１が設けられ、そのコイル部１１ａがボス部８の外周に嵌め込まれている。捩りコイルバネ１１の一端は、固定部材６に固定され、他端が可動部材９に固定されることで、可動部材９が伝動ベルト３に押し返される方向に移動した際に、コイル部１１ａが拡径するようになっている。このため、捩りコイルバネ１１は、拡径されたコイル部１１ａを元に戻すように、伝動ベルト３を付勢するようになっている。

そして、捩りコイルバネ１１の外周とカバー部９ａの内周との間には、可動部材９の揺動を減衰するダンピングリング１２が設けられている。図１にも示すように、ダンピングリング１２は、一端がアクチュエータとしてのソレノイド１５に連結される平面視Ｊ字状のバネ鋼板１２ａと、このバネ鋼板１２ａの外側に設けられたダンピング樹脂材１２ｂとを備えている。例えば、ソレノイド１５は、ダンピングリング１２の一端がプランジャ１５ａに連結されたプッシュソレノイドである。

また、図３Ｂにも示すように、アーム部９ｂの先端側には、テンションプーリ４の回転を検知する回転センサ１３が設けられている。この回転センサ１３は、例えば光電管で構成されているが、赤外線センサ、磁気センサなどテンションプーリ４の回転さえ検知できるセンサであれば、特に限定されない。

このように構成することで、本実施形態では、回転センサ１３によってエンジンの停止を検知してソレノイド１５を制御してダンピングリング１２の摩擦ダンピングを調整可能になっている。

−ベルト式始動システムの作動−
次に、本実施形態に係るオートテンショナ１０を有するベルト式始動システム５の作動について説明する。

まず、テンションプーリ４が回転していないときには、回転センサ１３でテンションプーリ４が回転していないことを直接検知する。このことにより、ＥＣＵなどの外部情報なしにエンジンの停止を感知できる。そして、エンジン停止時には、ソレノイド１５によりダンピングリング１２を押す。ダンピングリング１２が摩擦抵抗の大きいダンピング樹脂材１２ｂを介してカバー部９ａの内面を押圧することで、摩擦ダンピングを増大させる。このため、可動部材９の揺動を効果的に抑制できる。

そして、回転センサ１３がテンションプーリ４の回転数を検知したときは、ソレノイド１５がダンピングリング１２を押さない。このため、ダンピングリング１２は、テンションプーリ４が動き出すと、比較的すぐに通常姿勢となり、アーム部９ｂの揺動に合わせた摩擦ダンピングを発生させる。これにより、通常の摩擦ダンピング力を発生させて適切なダンピングを行うことができる。

本実施形態では、ソレノイド１５でバネ鋼板１２ａの一端を押圧してその外側に設けたダンピング樹脂材１２ｂをカバー部９ａの内面に押し付けることで、摩擦ダンピング力が増大し、エンジン始動時などの張力発生時に可動部材９が大きく揺動しない。

本実施形態では、プッシュソレノイドであるソレノイド１５を可動部材９の外部に配置できるので、組付が容易で構造も簡単である。また、プッシュソレノイドのオンオフ制御だけでダンピングリング１２の摩擦ダンピングを増減できるので、制御も容易となる。

このように、本実施形態では、ＥＣＵなどの外部情報が得られなくても回転センサ１３がプーリが回転していないことを検知することで、エンジンの停止を検知でき、エンジン停止時にソレノイド１５でダンピングリング１２を直接押して摩擦ダンピング力を増大させて可動部材９を一時的に固定できるので、モータジェネレータによるエンジン始動時の大きな張力発生時に合わせてオートテンショナ１０の設定張力を上げる必要がなくなる。これにより、１つのオートテンショナ１０でベルト式始動システムの成立性を向上させることができる。

図４は、本発明の実施形態による負荷トルクとベルト張力との関係を示す。図５は本発明の実施形態の比較例１に関する図４相等図を示す。この比較例１では、本発明の実施形態と同じクランクプーリ駆動時の弛み側にオートテンショナが設けられているが、このオートテンショナには、ダンピングリングが設けられていない。図６Ａ及び図６Ｂは本発明の実施形態の比較例２に係るベルト式始動システム１０５を示し、本発明の実施形態と異なり、クランクプーリ１の回転方向が逆で、クランクプーリ駆動時の張り側にオートテンショナ１１０のテンションプーリ１０４が設けられており、このオートテンショナ１１０には、ダンピングリングが設けられていない。このテンションプーリ１０４は、上記実施形態のテンションプーリ４と同形状である。

これらの比較例１及び２と本発明の実施形態とを比較すると、図５に示す比較例１では、負荷トルクが−３０Ｎｍ〜２５Ｎｍの使用範囲で張り側のベルト張力Ｔ１が大きく変動するので、設定圧力Ｔ２を１２００Ｎと高くせざるを得ない。図６Ｂに示す比較例２では、弛み側の張力Ｔ２が大きく変動し、設定圧力Ｔ２は１０００Ｎ程度となる。

一方で、図４に示すように、本実施形態では、エンジン停止時などのテンションプーリ４が回転していないときには、ダンピングリング１２がソレノイド１５により押圧されてアーム部９ｂの揺動が抑制されるため、テンションプーリ４が回転するエンジン駆動時などの張力を必要以上に大きくする必要がなく、例えば、設定圧力Ｔ２を７００Ｎと小さく設定することができる。

したがって、本実施形態に係るオートテンショナ１０によると、エンジン始動時に合わせてオートテンショナ１０の設定張力を高くする必要がなくなり、簡単な構成でエンジン始動時の可動部材９の揺動を抑制できる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

すなわち、上記実施形態では、アクチュエータは、プッシュ式のソレノイド１５としたが、往復動作をする油圧シリンダ（図示せず）で構成してもよい。この油圧シリンダのピストンロッドにダンピングリング１２の一端を連結すればよい。このようにすれば、シリンダを可動部材９の外に配置でき、組付が容易である。また、シリンダを伸縮させるだけで、ダンピングリング１２を直接操作でき、制御が容易である。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。

１ クランクプーリ
２ ＩＳＧプーリ
３ 伝動ベルト
４ テンションプーリ
５ ベルト式始動システム
６ 固定部材
７ 軸部
８ ボス部
９ 可動部材
９ａ カバー部
９ｂ アーム部
１０ オートテンショナ
１１ コイルバネ
１１ａ コイル部
１２ ダンピングリング
１２ａ バネ鋼板
１２ｂ ダンピング樹脂材
１３ 回転センサ
１５ ソレノイド（アクチュエータ）

Claims (5)

1. 軸部を有する固定部材と、
   上記軸部に対して周方向に揺動可能に外嵌合されるボス部及び該ボス部の揺動中心に対してオフセットした位置で回転自在に軸支され、外周面でベルトに接触するテンションプーリを有する可動部材と、
   上記ボス部の周囲に配置されるコイル部を有し、上記可動部材が上記ベルトに押し返される方向に移動した際に拡径する捩りコイルバネと、
   上記捩りコイルバネの外周と上記可動部材の内周との間に設けられ、上記可動部材の揺動を減衰するダンピングリングとを備えたオートテンショナにおいて、
   上記テンションプーリの回転を検知する回転センサと、
   上記回転センサが上記テンションプーリの回転数を検知しないときに上記ダンピングリングを押して摩擦ダンピングを増大させる一方、上記回転センサが上記テンションプーリの回転数を検知したときに上記ダンピングリングを押さずに該ダンピングリングによる摩擦ダンピングを発生させるアクチュエータとをさらに備えている
   ことを特徴とするオートテンショナ。
2. 請求項１に記載のオートテンショナにおいて、
   上記アクチュエータは、上記ダンピングリングの一端がプランジャに連結されたプッシュソレノイドである
   ことを特徴とするオートテンショナ。
3. 請求項１に記載のオートテンショナにおいて、
   上記アクチュエータは、上記ダンピングリングの一端がピストンロッドに連結されたシリンダである
   ことを特徴とするオートテンショナ。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載のオートテンショナにおいて、
   上記ダンピングリングは、一端がアクチュエータに連結される平面視Ｊ字状のバネ鋼板と、該バネ鋼板の外側に設けられたダンピング樹脂材とを備えている
   ことを特徴とするオートテンショナ。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載のオートテンショナと、
   エンジンのクランク軸に設けられたクランクプーリと、
   少なくとも上記テンションプーリ及び上記クランクプーリにかけられる伝動ベルトと、
   上記伝動ベルトに駆動力を与えるモータジェネレータとを備え、
   上記オートテンショナのテンションプーリは、上記クランクプーリ駆動時の弛み側に配置され、上記回転センサによって上記エンジンの停止を検知して上記アクチュエータを制御するように構成されている
   ことを特徴とするベルト式始動システム。

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