JP2761191B2 - ベルト伝動方法及びベルト伝動装置 - Google Patents

ベルト伝動方法及びベルト伝動装置

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    • F02B2075/027—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、角速度の微小変動
（回転変動）を伴う駆動回転軸の回転力を回転慣性のあ
る従動回転軸にベルトを介して伝動するベルト伝動方法
及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、エンジン（内燃機関）において
は、その爆発行程のみで駆動エネルギーを生じ、他の行
程では回転トルクを発生しないので、そのクランク軸に
常に角速度変動が生じる。従って、このエンジンの駆動
回転トルクを従動回転軸にベルトにより伝動する場合、
従動回転軸側の負荷が増大するほど上記角速度変動の影
響が顕在化する問題がある。
【０００３】すなわち、上記エンジンを駆動源とするベ
ルト伝動装置においては、上記角速度の変動によりベル
トも同時に周速度が変動するので、従動回転軸の回転慣
性が大きい場合には、従動回転軸上のプーリとベルトと
の間で上記周速度の変動に起因してスリップが生じ、こ
れが原因となってベルト耐用寿命が著しく短くなる。
【０００４】例えば自動車において、エンジンを駆動源
として補機としての発電機（オルタネータ）をベルト伝
動により駆動するとき、発電機軸は大きな回転慣性を有
するため、上記エンジン特有の角速度変動により常に発
電機軸のプーリ上でベルトは僅かづつではあるがスリッ
プを生じており、このスリップにより接触面の摩耗や摩
擦熱の発生、さらには異音発生等、種々の問題が生じ
る。しかも、一般に、発電機は駆動回転軸に対し、プー
リ径の大きい増速の速比関係とされるので、上記問題は
さらに顕著となる。
【０００５】特に、専有スペースのコンパクト化を目的
として多く採用されつつあるＶリブドベルトの場合にあ
っては、ベルト表面の摩耗は直接Ｖリブドベルトの耐用
寿命を著しく短縮化させる原因となるため、上記スリッ
プの防止は無視し得ない問題である。
【０００６】このような問題を解決するため、通常のエ
ンジンでは、そのクランク軸にフライホイールを設けて
その慣性力を大きくし、スムーズランニングに近付ける
方法が採用されている。しかし、クランク軸の捩り強度
の関係上、慣性力を大きくするには限界があり、ガソリ
ンエンジンでは最大１．５〜２．０°程度のクランク軸
の角速度変動が、またディーゼルエンジンでは最大６〜
８°程度のクランク軸角速度変動がそれぞれ生じるのは
回避し得ない。
【０００７】また、従来から、ベルトの構造的又は強度
的な改良が種々試みられ、ある程度の効果は発揮されて
いる。しかし、上記の如く駆動回転軸の角速度変動を完
全には回避できない以上、ベルトの摩耗や異音発生の減
少は程度上の問題に過ぎない。
【０００８】そこで、本出願人は、前に、斯かる回転軸
の角速度変動を伴うベルト伝動において、その回転軸と
プーリとの間に一方向クラッチを介在させることによ
り、駆動回転軸の正転方向のみの伝動を一方向クラッチ
の係合作動により行い、相対的に逆転方向となる回転力
は一方向クラッチの係合解除作動により遮断するように
して、ベルトに無理な応力が作用するのを防ぎ、その超
寿命化や低騒音化を図るようにしたものを提案している
（特開昭６１―２２８１５３号公報参照）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記提案のも
のでも全く問題がないわけではない。すなわち、この提
案の一方向クラッチを備えたベルト伝動装置を例えば自
動車における補機を駆動するために用いる場合、４サイ
クル４気筒エンジンにおける回転数７００〜８００ｒｐ
ｍのアイドル回転域では、上記一方向クラッチに必要な
周波数は２３〜２６Ｈｚとなり、また、エンジンが回転
数５６００〜６０００ｒｐｍの最高回転域にあるとき、
一方向クラッチの必要周波数は１８６〜２００Ｈｚとな
る。
【００１０】これに対し、一方向クラッチがローラ式の
ものである場合、その許容周波数は高々６０Ｈｚ程度で
ある。従って、エンジンのアイドル域では問題はない
が、高回転時には一方向クラッチの許容周波数を越えて
しまい、そのクラッチにおける予圧スプリングの破損等
を招くこととなる。つまり、上記提案のものでは、一方
向クラッチの耐久性や信頼性の点で難があり、改良の余
地があった。
【００１１】この発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、一方向クラッチの許容周波数を越える
高周波の角速度変動を該一方向クラッチに伝えないよう
にすることにより、一方向クラッチにより騒音低減やベ
ルトの高寿命化を図りつつ、一方向クラッチの耐久性を
向上させるようにすることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成すべ
く、この発明では、回転に伴う遠心力の増大により係合
状態となる遠心クラッチを一方向クラッチと並列に配置
し、角速度が低いときには、遠心クラッチを係合解除状
態として一方向クラッチのみ作動させる一方、角速度が
大きくなると、遠心クラッチの作動により一方向クラッ
チの機能を停止させるようにした。
【００１３】すなわち、請求項１の発明は、角速度の微
小変動を伴う駆動回転軸の回転力を回転慣性のある従動
回転軸に伝動ベルトを介して伝動するベルト伝動方法で
あり、一方の回転軸側の角速度が所定値よりも低いとき
には、駆動回転軸側の角速度が低下する時にのみベルト
及び回転軸の一方から他方への回転伝達を選択的に遮断
し、駆動回転軸側の角速度が所定値以上のときには、ベ
ルト及び回転軸の一方から他方への回転伝達を可能とす
るものである。
【００１４】請求項２の発明はベルト伝動装置であり、
このベルト伝動装置では、角速度の微小変動を伴う駆動
回転軸と回転慣性のある従動回転軸とにそれぞれプーリ
が取り付けられ、該両プーリ間に伝動ベルトが巻き掛け
られてなり、上記駆動及び従動回転軸上の少なくとも一
方のプーリはクラッチ装置を介して回転軸に取り付けら
れている。
【００１５】そして、上記クラッチ装置は、駆動回転軸
側の角速度の増加時にのみプーリ及び回転軸を回転一体
に係合する一方向クラッチと、この一方向クラッチに対
し伝動経路において並列に設けられ、回転軸の角速度が
所定値よりも低いときには、プーリ及び回転軸同士の係
合を解除する一方、所定値以上のときには、プーリ及び
回転軸を回転一体に係合する遠心クラッチとを備えてな
るものとする。
【００１６】請求項３の発明では、クラッチ装置は、従
動回転軸と該従動回転軸上のプーリとの間に介設され、
このクラッチ装置の一方向クラッチは、従動回転軸と該
回転軸上にベアリングを介して回転可能に支持されたプ
ーリとの間に配置されているものとする。
【００１７】一方、遠心クラッチは、回転軸に回転一体
に形成されかつ内周に摩擦面を有するクラッチ係合部
と、上記プーリに半径方向に移動可能に係合支持され、
外周に上記摩擦面に係合可能な摩擦面を有する少なくと
も１つのウェイトと、該ウェイトを半径方向内側に付勢
する付勢手段とを備えていて、上記ウェイトが遠心力に
より半径方向外側へ移動して摩擦面がクラッチ係合部の
摩擦面に係合するように構成されているものとする。
【００１８】請求項４の発明では、請求項２又は３のベ
ルト伝動装置において、駆動回転軸はエンジン（内燃機
関）のクランク軸とし、従動回転軸は、エンジンにより
駆動される補機に連結された軸とする。
【００１９】請求項５の発明では、上記補機はオルタネ
ータとする。
【００２０】
【作用】上記の構成により、請求項１又は２の発明で
は、回転軸の角速度が所定値よりも低いときには、クラ
ッチ装置における遠心クラッチが作動せず、プーリ及び
回転軸同士の係合が解除され、プーリ及び回転軸は、遠
心クラッチと並列に配置された一方向クラッチを介して
連結された状態となる。
【００２１】この場合、従来のベルト伝動装置では、従
動回転軸の回転慣性力が大きいと、角速度変動が増大域
から低下域へ変化したとき、回転慣性力の大きい従動回
転軸がこの角速度低下域への変化に追従し切れず、その
慣性力により角速度がベルト側の角速度に対して増大
し、このときの角速度の差がベルトのスリップとなる
が、本発明においては、上記角速度増大域にのみ一方向
クラッチがプーリ及び回転軸を係合して駆動力が伝えら
れ、角速度が低下する時には駆動側より従動回転軸への
伝達が遮断され、駆動回転軸に対し瞬間的に高回転とな
る従動回転軸の回転が許容される。従って、ベルトは従
動回転軸より遥かに回転慣性力の低いプーリとだけ接触
することとなり、プーリとベルトとは係合状態を維持し
ているにも拘らずスリップは全く発生しなくなるか、或
いは発生してもプーリのみの慣性力による極めて微小な
ものとなり、ベルト寿命を長くすることができるととも
に、異音の発生を抑制することができる。また、角速度
の低下する時にも従動回転軸の角速度が高いままに保た
れるので、全体として従動回転軸の角速度がプーリより
も高くなり、その従動回転軸の角速度を増大させること
ができる。
【００２２】これに対し、回転軸の角速度が所定値以上
となると、それに伴う遠心力の増大によって遠心クラッ
チが作動状態となり、この作動した遠心クラッチにより
プーリと回転軸とは回転一体に係合される。この遠心ク
ラッチによる係合により、角速度変動があるにも拘らず
上記一方向クラッチの機能は停止される。このように回
転軸の角速度が所定値以上となると、一方向クラッチの
機能が停止されるので、その所定値を一方向クラッチの
許容周波数以下にすれば、一方向クラッチが許容周波数
を越えて作動することはなくなり、よってその耐久性を
高めることができる。
【００２３】また、遠心クラッチによる係合状態では、
プーリと回転軸とは直結されて一体に回転し、駆動回転
軸の角速度変動を従動回転軸が受ける状態となるが、こ
のときの角速度は大きく、その分、角速度変動は相対的
に小さくなっているので、全体から見れば、ベルトの高
寿命化や騒音の低下等にさほど悪影響を及ぼすことはな
い。
【００２４】さらに、回転軸の角速度が所定値以上とな
ると、遠心クラッチが作動してプーリと回転軸とは回転
一体に係合されるので、回転慣性のある従動回転軸が過
度に回転上昇するのを防止することができ、その最大回
転数の規制状態を確保することができる。
【００２５】請求項３の発明では、駆動回転軸の角速度
が所定値よりも低いとき、従動回転軸と該従動回転軸上
のプーリとの間に介設されているクラッチ装置の遠心ク
ラッチにおいては、ウェイトに作用する遠心力が小さい
ので、そのウェイトは付勢手段の付勢力により半径方向
内側に移動して、その外周の摩擦面が回転軸に回転一体
に形成されたクラッチ係合部内周の摩擦面に係合せず、
遠心クラッチが非作動状態となる。このことでプーリ及
び従動回転軸の係合が解除されて両者は一方向クラッチ
を介して連結された状態となる。
【００２６】一方、駆動回転軸の角速度が所定値以上と
なると、それに伴う遠心力の増大によって遠心クラッチ
におけるウェイトが付勢手段の付勢力に抗して半径方向
外側移動し、その外周の摩擦面がクラッチ係合部内周の
摩擦面に係合して、遠心クラッチの作動状態となる。こ
の作動した遠心クラッチによりプーリと回転軸とは回転
一体に係合される。この遠心クラッチによる係合により
プーリと従動回転軸とは回転一体に係合される。よって
上記遠心クラッチ等の構成が容易に得られる。
【００２７】請求項４の発明では、エンジンのクランク
軸の駆動力をベルト伝動を介して補機に伝達してそれを
駆動する場合、エンジンの低回転域では、たとえクラン
ク軸に角速度変動があってもその角速度変動を一方向ク
ラッチで吸収してベルトのスリップを抑制し、ベルトの
高寿命化、騒音の低減化を図ることができる。一方、エ
ンジンの高回転域では、遠心クラッチによりプーリと回
転軸とを剛体化して一方向クラッチの耐久性、信頼性の
向上を図ることができる。
【００２８】請求項５の発明では、補機がオルタネータ
であるので、上記の如く、一方向クラッチの作動状態で
角速度が全体としてプーリよりも高くなる従動回転軸に
オルタネータが連結されていることとなり、よってオル
タネータの発電効率を向上させることができる。
【００２９】また、プーリとオルタネータとが一方向ク
ラッチ及び遠心クラッチの双方で連結されているので、
たとえ一方向クラッチが作動不良となってプーリと回転
軸との間で動力伝達が行われなくなったとしても、角速
度の低いときにオルタネータが発電しなくなり、その発
電不良の検出により一方向クラッチの異常を検知するこ
とができる一方、角速度が所定値以上になると、遠心ク
ラッチの作動によりプーリ及び回転軸間の動力伝達が行
われ、オルタネータによる最低限の発電を確保すること
ができる。
【００３０】
【実施例】以下、この発明の実施例について図面により
説明する。図３は本発明の実施例に係るベルト伝動装置
Ａを示し、このベルト伝動装置Ａは自動車において補機
としてのオルタネータ（発電機）を駆動するためのもの
である。
【００３１】図３において、１は自動車に搭載されたデ
ィーゼルエンジン、２はその下部に支持されたクランク
軸で、このクランク軸２は角速度の微小変動を伴う駆動
回転軸を構成する。クランク軸２には所定のプーリ径
（例えば１３５ｍｍ）を有するクランクプーリ３が回転
一体に取り付けられている。
【００３２】上記エンジン１の上部にはクランク軸２と
平行なポンプ軸５が支持され、このポンプ軸５は他の補
機としての図外のウォータポンプに駆動連結され、ポン
プ軸５には所定プーリ径（例えば１３５ｍｍ）のポンプ
プーリ６が回転一体に取り付けられている。
【００３３】また、エンジン１の側方にはクランク軸２
と平行なオルタネータ軸８が図外のブラケットを介して
支持され、このオルタネータ軸８にはオルタネータ９が
回転一体に連結されており、このオルタネータ９の発電
に伴う負荷によりオルタネータ軸８は回転慣性のある従
動回転軸とされている。
【００３４】そして、上記オルタネータ軸８には所定の
プーリ径（例えば７７ｍｍ）のオルタネータプーリ１０
が回転一体に取り付けられ、このオルタネータプーリ１
０、上記クランクプーリ３及びポンププーリ６間には伝
動ベルトとしてのＶリブドベルト１２が巻き掛けられて
おり、エンジン１のクランク軸２の回転をＶリブドベル
ト１２を介してウォータポンプ及びオルタネータ９に伝
動してそれら補機を駆動するようにしている。
【００３５】上記オルタネータプーリ１０はオルタネー
タ軸８に対しクラッチ装置１４を介して取り付けられて
いる。このクラッチ装置１４は、図１及び図２に拡大詳
示するように、オルタネータ軸８に回転一体に外嵌結合
されたスリーブ１５を有する。このスリーブ１５の外周
には前後方向（図１では左右方向）に間隔をあけた１対
のベアリング１６，１６を介してオルタネータプーリ１
０が回転可能に支持され、このオルタネータプーリ１０
の外周面にはＶリブドベルト１２のリブ１２ａに係合す
るプーリ溝１０ａが形成されている。そして、上記両ベ
アリング１６，１６間にローラ式やラチェット式等の一
方向クラッチ１７が配設され、この一方向クラッチ１７
は、クランク軸２（オルタネータプーリ１０）の角速度
の増加時にのみオルタネータプーリ１０とオルタネータ
軸８とを回転一体に係合し、同角速度の低下時にはオル
タネータプーリ１０及びオルタネータ軸８間の係合を解
除するようになっている。
【００３６】上記一方向クラッチ１７の前側には遠心ク
ラッチ１９がオルタネータプーリ１０からスリーブ１５
に至る動力伝動経路において一方向クラッチ１７に対し
並列に設けられている。すなわち、この遠心クラッチ１
９は、スリーブ１５の前端に一体に結合されたフランジ
２０を有し、このフランジ２０はスリーブ１５前端から
半径方向外側に延びていて上記プーリ１０よりも大径と
され、フランジ２０の外周は後方に折り曲げられてスリ
ーブ１５と同心の環状のクラッチ係合部２１が形成さ
れ、このクラッチ係合部２１の内周に摩擦面２１ａが形
成されている。
【００３７】一方、プーリ１０の前端部は前方に延長さ
れて厚肉部２２が形成され、この厚肉部２２の内端はス
リーブ１５外周面近くに、また外端は上記フランジ２０
のクラッチ係合部２１内周面近くにそれぞれ位置してい
る。厚肉部２２にはその外周面を中心方向に切り欠いて
なる４つのウェイト嵌合部２３，２３，…が周方向に等
間隔をあけて凹陥形成されている。この各ウェイト嵌合
部２３は有底のもので、その前後の側面及び周方向に隣
接する側面は互いに平行とされている。上記各ウェイト
嵌合部２３には所定の重さを有するウェイト２５が半径
方向に摺動可能に嵌合支持され、この各ウェイト２５の
外周面は、上記クラッチ係合部２１内周面と同形状に形
成されてそれと密接して係合可能な摩擦面２５ｂとされ
ている。
【００３８】また、上記各ウェイト嵌合部２３の周方向
に隣接する側面にはそれぞれ切欠凹部２４，２４が形成
され、この各凹部底面には差込部２４ａが形成され、こ
の差込部２４ａには付勢手段としての板ばね２６の一端
部が差し込まれて固定支持され、この板ばね２６の他端
は上記ウェイト２５において切欠凹部２４に対応する側
面に形成した差込部２５ａに差し込まれて固定支持され
ており、板ばね２６により各ウェイト２５を半径方向内
側に付勢している。そして、ディーゼルエンジン１の回
転数が上記一方向クラッチ１７の許容周波数に対応する
所定回転数（例えば１８００ｒｐｍ）よりも低くて、駆
動側たるオルタネータプーリ１０の角速度が所定値より
も低いときには、板ばね２６，２６による付勢力により
各ウェイト２５を半径方向内側に移動させて、その外周
の摩擦面２５ｂをクラッチ係合部２１内周の摩擦面２１
ａから離隔させることにより、プーリ１０及びオルタネ
ータ軸８同士の係合を解除する。一方、エンジン１の回
転数が上記所定回転数以上で、オルタネータプーリ１０
の角速度が所定値以上となると、各ウェイト２５に作用
する遠心力の増大によりウェイト２５を板ばね２６，２
６の付勢力に抗して半径方向外側に移動させて、その外
周摩擦面２５ｂをクラッチ係合部２１内周の摩擦面２１
ａに圧接させることにより、遠心クラッチ１９の係合状
態とし、プーリ１０及びオルタネータ軸８を回転一体に
係合するようにしている。
【００３９】次に、この発明に係るベルト伝動方法を上
記実施例の作用として説明する。ディーゼルエンジン１
の運転により、エンジン１のクランク軸２の回転駆動力
がＶリブドベルト１２を介して補機としてのウォータポ
ンプ及びオルタネータ９に伝動され、それらが駆動され
る。
【００４０】そして、オルタネータ９においては、オル
タネータプーリ１０とオルタネータ軸８との間にクラッ
チ装置１４が配置されているので、このクラッチ装置１
４により駆動力の伝達が調整される。具体的には、エン
ジン１の回転数が一方向クラッチ１７の許容周波数に対
応する所定回転数（１８００ｒｐｍ）よりも低くて、オ
ルタネータプーリ１０の角速度が所定値よりも低い場
合、クラッチ装置１４における遠心クラッチ１９の各ウ
ェイト２５に作用する遠心力は板ばね２６，２６の付勢
力よりも小さいので、各ウェイト２５は板ばね２６，２
６の付勢力により半径方向内側に移動して、その外周の
摩擦面２５ｂがクラッチ係合部２１内周の摩擦面２１ａ
から離れ、遠心クラッチ１９は非係合状態となる。この
ことにより、プーリ１０及びオルタネータ軸８同士は遠
心クラッチ１９によっては係合されず、遠心クラッチ１
９と並列に配置された一方向クラッチ１７を介して連結
された状態となる。
【００４１】この場合、クラッチ装置１４がないと、オ
ルタネータプーリ１０の角速度が増大域から低下域へ変
化したとき、オルタネータ９に連結されて回転慣性力の
大きいオルタネータ軸８が上記角速度低下域への変化に
追従し切れず、その慣性力により角速度がベルト１２側
の角速度に対して増大し、このときの角速度の差がベル
ト１２のスリップとなる。しかし、上記角速度増大域に
のみ一方向クラッチ１７によりプーリ１０及びオルタネ
ータ軸８同士が係合されて駆動力が伝達されるので、角
速度の低下時には駆動側たるプーリ１０からオルタネー
タ軸８への伝達が遮断され、プーリ１０に対し瞬間的に
高回転となるオルタネータ軸８の回転が許容される。従
って、ベルト１２はオルタネータ軸８より遥かに回転慣
性力の低いプーリ１０とだけ接触することとなり、プー
リ１０とベルト１２とは係合状態を維持しているにも拘
らずスリップは全く発生しなくなるか、或いは発生して
もプーリ１０のみの慣性力による極めて微小なものとな
り、よって、ベルト１２の寿命を長くすることができる
とともに、異音の発生を抑制することができる。
【００４２】また、角速度の低下時にもオルタネータ軸
８の角速度が高いままに保たれるので、全体としてオル
タネータ軸８の角速度がプーリ１０よりも高くなり、そ
のオルタネータ軸８の角速度を増大させることができ、
よってオルタネータ軸８に連結されているオルタネータ
９の発電効率を向上させることができる。
【００４３】一方、エンジン１の回転数が上記所定回転
数以上に上昇して、オルタネータプーリ１０の角速度が
所定値以上となった場合、上記遠心クラッチ１９の各ウ
ェイト２５に作用する遠心力が板ばね２６，２６の付勢
力よりも大きくなり、各ウェイト２５は板ばね２６，２
６の付勢力に抗して半径方向外側に移動して、その外周
摩擦面２５ｂがクラッチ係合部２１内周の摩擦面２１ａ
に係合状態に圧接し、遠心クラッチ１９が係合状態とな
る。この遠心クラッチ１９の作動により、上記一方向ク
ラッチ１７の機能は停止され、プーリ１０及びオルタネ
ータ軸８同士は遠心クラッチ１９による係合により回転
一体に連結されて剛体化した状態となる。このようにオ
ルタネータプーリ１０の角速度が一方向クラッチ１７の
許容周波数に対応する所定値以上となると、一方向クラ
ッチ１７の機能が停止されるので、その一方向クラッチ
１７が許容周波数を越えて作動することはなくなり、そ
の耐久性を高めることができる。
【００４４】しかも、エンジン回転数が上記所定回転数
以上に上昇すると、遠心クラッチ１９が作動してプーリ
１０及びオルタネータ軸８同士は回転一体に連結される
ので、オルタネータ軸８（オルタネータ９）がその回転
慣性によって過度に回転上昇することはなく、その最大
回転数を適正に規制することができる。
【００４５】尚、遠心クラッチ１９による係合状態で
は、プーリ１０とオルタネータ軸８とは直結されて一体
に回転するので、クランク軸２からベルト１２を介して
プーリ１０に伝達される角速度変動をオルタネータ軸８
が受ける状態となるが、エンジン回転数は高いので、こ
のときの角速度は大きく、その分、角速度変動は相対的
に小さくなる。つまり、こうしてエンジン１の高回転時
にのみプーリ１０とオルタネータ軸８とを一体的に連結
するので、全体から見ればベルト１２の高寿命化や騒音
の低下等にさほど悪影響を及ぼすことはない。
【００４６】また、プーリ１０とオルタネータ軸８とが
一方向クラッチ１７及び遠心クラッチ１９の双方で並列
的に連結されているので、仮に一方向クラッチ１７が作
動不良となってプーリ１０とオルタネータ軸８との間で
動力伝達が行われなくなった場合、エンジン回転数が所
定値よりも低いときにオルタネータ９が発電しなくな
り、このときには通常、オルタネータ９の発電不良を検
知するために用いられているチャージランプの点灯等が
生じる。一方、エンジン回転数が所定値以上になると、
遠心クラッチ１９が作動してプーリ１０及びオルタネー
タ軸８間の動力伝達が行われ、オルタネータ９による発
電が行われる。すなわち、一方向クラッチ１７の異常時
には、そのことをチャージランプの点灯等で検知できる
と同時に、オルタネータ９による最低限の発電を確保す
ることができる。
【００４７】尚、上記実施例では、オルタネータプーリ
１０とオルタネータ軸８との間にクラッチ装置１４を介
在させているが、クランクプーリ３とクランク軸２との
間に介在させてもよく、さらには両プーリ３，１０と各
軸２，８との間に介在させることもできる。
【００４８】また、上記実施例では、エンジン１により
オルタネータ９を駆動する場合に適用しているが、本発
明は、オルタネータ９以外の他の補機や、その他の軸上
の機器を駆動する場合にも適用することができ、要は角
速度微小変動を伴う駆動回転軸の回転力を回転慣性のあ
る従動回転軸にベルト１２を介して伝動するベルト伝動
装置であればよい。
【００４９】また、伝動ベルトとしてＶリブドベルト１
２に代えてＶベルトや他のタイプの伝動ベルトを用いて
も同様の効果を奏することができる。
【００５０】最後に、具体例について説明する。図４に
示すように、トヨタ（株）製の４気筒ディーゼルエンジ
ン１のクランク軸２にプーリ径１２５ｍｍのクランクプ
ーリ３を、またオルタネータ（図示せず）に連結された
オルタネータ軸８にプーリ径６０．８ｍｍのオルタネー
タプーリ１０をそれぞれ取り付け、両プーリ３，１０間
にＶリブドベルト１２を巻き掛けて、オルタネータをエ
ンジン１により駆動する構造とした。オルタネータの最
大負荷は２８Ａの発電時とした。
【００５１】上記オルタネータプーリ１０とオルタネー
タ軸８との間にクラッチ装置１４（一方向クラッチ１７
及び遠心クラッチ１９）を介在させた本発明例につい
て、オルタネータの負荷を１９Ａの発電時として、エン
ジン回転数（クランク軸２の回転数）を７００〜２００
０ｒｐｍに変化させたときのクランク軸２、オルタネー
タプーリ１０及びオルタネータ軸８の各回転変動率を調
べたところ、図５に示す結果が得られた。
【００５２】また、オルタネータプーリ１０とオルタネ
ータ軸８との間に一方向クラッチ１７のみを介在させた
従来例について、同様の条件でクランク軸２、オルタネ
ータプーリ１０及びオルタネータ軸８の各回転変動率を
調べたところ、図６に示すようになった。尚、図７はエ
ンジン回転数が８００ｒｐｍであるアイドル時における
オルタネータプーリ１０及びオルタネータ軸８の実際の
回転変動を示している。
【００５３】図５及び図６を比較すると、一方向クラッ
チ１７のみの従来例では、図６に示すように、エンジン
回転数が７００〜２０００ｒｐｍであるとき、オルタネ
ータプーリ１０の回転変動がオルタネータ軸８に伝達さ
れていない。すなわち、従動側であるオルタネータ軸８
上のプーリ径が駆動回転軸であるクランク軸２上のクラ
ンクプーリ３のプーリ径よりも小さくて、オルタネータ
軸８がクランク軸２に対し増速される関係にもあるにも
拘らずオルタネータ軸８側の角速度の変化は殆どなく、
略一定している。
【００５４】これに対し、一方向クラッチ１７に遠心ク
ラッチ１９を加えると、図５に示すように、エンジン回
転数が１７００ｒｐｍ以下では、遠心クラッチ１９が作
動せずに一方向クラッチ１７のみが作動し、上記と同様
にオルタネータプーリ１０の回転変動がオルタネータ軸
８に伝達されていないが、１７００ｒｐｍを越えて上昇
すると、徐々に遠心クラッチ１９が係合状態となり、オ
ルタネータ軸８の回転変動がオルタネータプーリ１０の
変動率に近付いて終には一致することが判る。すなわ
ち、本発明によれは、一方向クラッチ１７の許容周波数
を越えたときにその作動を停止させることができ、一方
向クラッチ１７の耐久性を向上できることとなる。
【００５５】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１又は２の
発明によると、角速度の微小変動を伴う駆動回転軸と回
転慣性のある従動回転軸とにそれぞれプーリを取り付
け、両プーリ間に伝動ベルトを巻き掛けてベルト伝動を
行う場合、駆動及び従動回転軸上の少なくとも一方のプ
ーリを、一方向クラッチと、この一方向クラッチに対し
伝動経路において並列に設けられた遠心クラッチとを介
して回転軸に取り付け、角速度が低いときには、遠心ク
ラッチを係合解除状態として一方向クラッチのみ作動さ
せる一方、角速度が大きくなると、遠心クラッチの作動
によりプーリ及び回転軸を直結して、一方向クラッチの
機能を停止させるようにしたことにより、角速度の低い
ときにベルトのスリップを抑制してベルトの高寿命化及
び低騒音化を図りながら、角速度の大きいときには、遠
心クラッチによりプーリ及び回転軸を直結して、一方向
クラッチの許容周波数を越えた作動を防止でき、その耐
久性及び信頼性の向上を図ることができるとともに、遠
心クラッチによるプーリと回転軸との一体係合によっ
て、回転慣性のある従動回転軸の最大回転数の規制を図
ることができる。
【００５６】請求項３の発明では、クラッチ装置は従動
回転軸とそのプーリとの間に介設し、その一方向クラッ
チは、従動回転軸と該回転軸上に回転可能に支持された
プーリとの間に配置した。一方、遠心クラッチは、従動
回転軸に回転一体に形成されかつ内周に摩擦面を有する
クラッチ係合部と、上記プーリに半径方向に移動可能に
係合支持され、外周に上記摩擦面に係合可能な摩擦面を
有する少なくとも１つのウェイトと、該ウェイトを半径
方向内側に付勢する付勢手段とを備え、ウェイトが遠心
力により半径方向外側へ移動して摩擦面がクラッチ係合
部の摩擦面に係合するように構成した。従って、この請
求項３の発明によると、クラッチ装置の構成が容易に得
られる。
【００５７】請求項４の発明によると、駆動回転軸はエ
ンジンのクランク軸とし、従動回転軸は、エンジンによ
り駆動される補機の軸としたことにより、エンジンのク
ランク軸の駆動力をベルト伝動を介して補機に伝達して
それを駆動する場合に、エンジンの低回転域でのベルト
のスリップを抑制し、ベルトの高寿命化、騒音の低減化
を図ることができるとともに、エンジンの高回転域で遠
心クラッチによりプーリと回転軸とを剛体化して一方向
クラッチの耐久性の向上を図ることができる。
【００５８】請求項５の発明によると、補機はオルタネ
ータとしたことにより、オルタネータの回転速度を高く
して、その発電効率を向上させることができる。また、
一方向クラッチの作動不良によりプーリと回転軸との間
で動力伝達が行われなくなったときに、オルタネータの
発電不良により一方向クラッチの異常を検知することが
できるとともに、角速度が所定値以上になると、遠心ク
ラッチの作動によるプーリ及び回転軸間の動力伝達によ
りオルタネータによる最低限の発電を確保することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るオルタネータプーリの軸
心に沿った断面図である。
【図２】図１のII―II線断面図である。
【図３】ベルト伝動装置の概略正面図である。
【図４】試験条件を示す図である。
【図５】オルタネータの所定負荷状態でのクランク軸回
転数に対する各要素の角速度変動率の特性を示す図であ
る。
【図６】従来例を示す図５相当図である。
【図７】所定のクランク軸回転数での角速度変動を示す
図である。
【符号の説明】
Ａ ベルト伝動装置 １ エンジン ２ クランク軸（駆動回転軸） ３ クランクプーリ ８ オルタネータ軸（従動回転軸） ９ オルタネータ（補機） １０ オルタネータプーリ １２ Ｖリブドベルト（伝動ベルト） １４ クラッチ装置 １６ ベアリング １７ 一方向クラッチ １９ 遠心クラッチ ２１ クラッチ係合部 ２１ａ 摩擦面 ２５ ウェイト ２５ｂ 摩擦面 ２６ 板ばね（付勢手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F16H 7/00 - 7/24 F16D 41/00 - 47/06

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 角速度の微小変動を伴う駆動回転軸の回
    転力を回転慣性のある従動回転軸に伝動ベルトを介して
    伝動するベルト伝動方法であって、 上記一方の回転軸側の角速度が所定値よりも低いときに
    は、駆動回転軸側の角速度が低下する時にのみベルト及
    び回転軸の一方から他方への回転伝達を選択的に遮断す
    る一方、駆動回転軸側の角速度が所定値以上のときに
    は、ベルト及び回転軸の一方から他方への回転伝達を可
    能とすることを特徴とするベルト伝動方法。
  2. 【請求項２】 角速度の微小変動を伴う駆動回転軸と回
    転慣性のある従動回転軸とにそれぞれプーリが取り付け
    られ、該両プーリ間に伝動ベルトが巻き掛けられてな
    り、 上記駆動及び従動回転軸上の少なくとも一方のプーリは
    クラッチ装置を介して回転軸に取り付けられ、 上記クラッチ装置は、駆動回転軸側の角速度の増加時に
    のみプーリ及び回転軸を回転一体に係合する一方向クラ
    ッチと、 上記一方向クラッチに対し伝動経路において並列に設け
    られ、回転軸の角速度が所定値よりも低いときには、プ
    ーリ及び回転軸同士の係合を解除する一方、所定値以上
    のときには、プーリ及び回転軸を回転一体に係合する遠
    心クラッチとを備えてなることを特徴とするベルト伝動
    装置。
  3. 【請求項３】 請求項２記載のベルト伝動装置におい
    て、 クラッチ装置は、従動回転軸と該従動回転軸上のプーリ
    との間に介設されており、 クラッチ装置の一方向クラッチは、従動回転軸と該回転
    軸上にベアリングを介して回転可能に支持されたプーリ
    との間に配置され、 遠心クラッチは、回転軸に回転一体に形成されかつ内周
    に摩擦面を有するクラッチ係合部と、上記プーリに半径
    方向に移動可能に係合支持され、外周に上記摩擦面に係
    合可能な摩擦面を有する少なくとも１つのウェイトと、
    該ウェイトを半径方向内側に付勢する付勢手段とを備え
    ていて、上記ウェイトが遠心力により半径方向外側へ移
    動して摩擦面がクラッチ係合部の摩擦面に係合するよう
    に構成されていることを特徴とするベルト伝動装置。
  4. 【請求項４】 請求項２又は３記載のベルト伝動装置に
    おいて、 駆動回転軸はエンジンのクランク軸であり、 従動回転軸は、エンジンにより駆動される補機に連結さ
    れた軸であることを特徴とするベルト伝動装置。
  5. 【請求項５】 請求項４記載のベルト伝動装置におい
    て、 補機はオルタネータであることを特徴とするベルト伝動
    装置。
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