JP2779331B2

JP2779331B2 - エンジン用補機のベルト伝動装置

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Publication number: JP2779331B2
Application number: JP7048082A
Authority: JP
Inventors: 博文宮田
Original assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Current assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Priority date: 1995-03-08
Filing date: 1995-03-08
Publication date: 1998-07-23
Anticipated expiration: 2013-07-23
Also published as: DE19609124A1; JPH08246893A; DE19609124C2; US5676225A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、クランク軸からの回
転駆動力の伝動ベルトを介してのオルタネータ等の補機
に対する伝達を該クランク軸の角速度の微小変動に応じ
て一方向クラッチで接断するようにしたエンジン用補機
のベルト伝動装置に関し、特に一方向クラッチのロック
ミスを回避する対策に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車エンジンのクランク軸によりエン
ジン用補機としてのオルタネータを伝動ベルトを介して
回転駆動する場合には、上記クランク軸における角速度
の微小変動（以下、単に角速度変動という）に伴い、次
のような問題が生じる。

【０００３】すなわち、上記オルタネータでは、補機軸
としてのオルタネータ軸に駆動連結されているロータが
大きな回転慣性（慣性モーメント）を有することから、
その回転慣性に抗してロータを回転駆動するのに要する
トルク（以下、慣性駆動トルクという）は大きい。一
方、負荷としての発電に要するトルク（以下、オルタネ
ータの場合には発電駆動トルク、補機一般の場合には負
荷駆動トルクという）は、ロータにステータの磁界を横
切らせるだけのトルクで済むことから小さい。このた
め、上記ロータをクランク軸で回転駆動すると、クラン
ク軸及びロータ間の伝動ベルトを介しての回転伝達経路
に瞬間的に動力循環が発生する。つまり、クランク軸の
角速度微小変動減少時（以下、単に角速度減少時とい
う）にはロータの回転が強制的に低下させられること
で、該ロータの回転慣性トルクがクランク軸に伝達され
る一方、角速度微小変動増加時（以下、単に角速度増加
時という）には回転の低下したロータをその回転低下分
だけクランク軸の回転駆動力で加速することである。

【０００４】そして、この動力循環により、上記クラン
ク軸の角速度増加時の慣性駆動トルクが回転低下分だけ
多く必要となり、そのような大きいトルクを伝動ベルト
が負担しなければならないことから、ベルトのすべりに
よる異音の発生や、ベルトの早期破損を招くのである。

【０００５】上記の問題に対し、本出願人は、先の出願
（特開昭６１−２２８１５３号公報参照）において、ク
ランク軸及びロータ間の伝動ベルトを介しての回転伝達
経路に一方向クラッチを配設し、上記クランク軸の角速
度増加時には該クランク軸からの回転駆動力を上記ロー
タに伝達する一方、クランク軸の角速度減少時には上記
ロータからの回転慣性トルクの該クランク軸への伝達を
遮断するようにした技術を提案している。

【０００６】上記提案例によれば、クランク軸の角速度
減少時にはロータからクランク軸への動力循環が行われ
ないので、その分だけロータの回転低下が回避されて角
速度増加時の慣性駆動トルクを小さくでき、伝動ベルト
の負担するトルクを大幅に軽減することができる。例え
ば、発電負荷が０であれば発電駆動トルクも０であり、
メカニカルロス等でロータが自然に回転低下する分の僅
かな慣性駆動トルクを補うだけで済むので、ロータを加
減速するためにベルトが負担するトータルの駆動トルク
は０に近くなる。この結果、滑りの防止やベルトの長寿
命化を図ることができるようになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記ベルト
伝動装置の一方向クラッチとしては、どのようなもので
あっても用いることができるという訳ではない。つま
り、一方向クラッチは、クランク軸側に駆動連結された
駆動部材及びロータ側に駆動連結された従動部材を有し
ていて、その駆動部材に伝達される角速度変動の増減変
化に応じて駆動部材及び従動部材間のロック状態とフリ
ー状態とが切り換わるように作動するのであるが、その
切換わり作動は駆動部材の角速度が増加に転じた時点で
瞬時に行われるのではなく、所定の遅れを伴うのが一般
である。つまり、フリー状態からロック状態に切り換わ
る際には、上記駆動部材が従動部材に対し所定の作動遅
れ角だけ相対移動することで実質的なロック状態に切り
換わる。

【０００８】したがって、図１４に示すように、作動遅
れ角βの大き過ぎる一方向クラッチでは、所定の角速度
増加時にはロックがなされないというロックミスが生じ
ることとなり、クランク軸の回転駆動力の角速度増加時
毎の確実な伝達が損なわれるという問題がある。

【０００９】かといって、逆に作動遅れ角を小さくし過
ぎると、今度は、一方向クラッチ内の滑りによるロック
ミス、すなわち、ロックし難くなってトルクを伝達でき
なくなるという事態が生じる。例えば、図３に例示する
ように、駆動部材としてのアウタレース７及び従動部材
としてのインナレース８間にクラッチローラ９が転動可
能に介装されてなるアウタローラ式一方向クラッチの場
合では、アウタレース７の内周面７ａの傾斜角度αを大
きくすることで作動遅れ角βが小さくなるのであるが、
上記傾斜角度αを大きくし過ぎると、クラッチローラ９
がアウタレース７の内周面７ａないしインナレース８の
外周面８ａに対し滑り易くなって該ローラ９の確実な楔
作用が営まれ難くなる。この結果、やはりロックミスが
生じるようになるのである。

【００１０】この発明は斯かる諸点に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、一方向クラッチにおける駆動部
材及び従動部材間のロック・フリー状態の切換わり作動
の遅れ角の上限を適正に設定することで、クランク軸の
角速度変動に対し一方向クラッチを効率よく追従させて
ロックミスが生じないようにし、もって、伝動ベルトの
スリップ防止や長寿命化が具体的に得られるようにする
ことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１の発明では、一方向クラッチの作動遅れ角
を、該一方向クラッチの駆動部材に伝達される角速度変
動の微小変位角よりも小さく設定することとし、上記微
小変位角よりも大きい変位角の回転域におけるクランク
軸の角速度増加時に上記一方向クラッチが確実にロック
状態となるようにした。

【００１２】具体的には、この発明では、エンジンのク
ランク軸と、所定の回転慣性を持つロータを有してなる
補機に駆動連結された補機軸と、これらクランク軸及び
補機軸間に巻き掛けられ、角速度変動を伴うクランク軸
の回転駆動力を補機軸に伝達して補機のロータを回転駆
動させる伝動ベルトと、上記クランク軸から補機のロー
タに至る回転伝達経路に配設され、かつクランク軸側に
駆動連結された駆動部材及びロータ側に駆動連結された
従動部材を有していて、クランク軸の角速度増加時には
上記駆動部材及び従動部材がロック状態に切り換わって
該クランク軸からの回転駆動力を上記ロータに伝達する
ように作動する一方、クランク軸の角速度減少時には上
記駆動部材及び従動部材がフリー状態に切り換わって上
記ロータからの回転慣性トルクの該クランク軸への伝達
を遮断するように作動する一方向クラッチとを備えたエ
ンジン用補機のベルト伝動装置が前提である。

【００１３】そして、上記クランク軸の角速度増加時に
おける一方向クラッチの駆動部材及び従動部材間のフリ
ー状態からロック状態に切り換わる作動遅れ角は、エン
ジンの高速度回転域（例えば５０００ｒｐｍ）における
定常運転状態で上記駆動部材に伝達される角速度変動の
微小変位角（例えば１．６°）よりも小さく設定されて
いるものとする。

【００１４】請求項２の発明では、上記請求項１の発明
において、一方向クラッチが、クランク軸の伝動ベルト
を介しての回転駆動力を補機軸に伝達する位置に配置さ
れており、かつ上記クランク軸に対する補機軸の変速比
が２である場合に、上記一方向クラッチの作動遅れ角は
１．６°よりも小さく設定されているものとする。

【００１５】請求項３の発明では、上記請求項１の発明
において、補機は、発電負荷よりも大きい回転慣性を有
するロータが備えられてなっているとされているオルタ
ネータにより構成されているものとする。

【００１６】

【作用】以上の構成により、請求項１の発明では、エン
ジンの定常運転状態において、クランク軸の角速度が増
加するときには、エンジンのクランク軸から補機のロー
タに至る回転伝達経路は、一方向クラッチがロック状態
となることにより接続されるので、上記ロータはクラン
ク軸の回転駆動力により回転駆動される。一方、クラン
ク軸の角速度が減少するときには、上記回転伝達経路は
一方向クラッチがフリー状態となることにより遮断され
るので、ロータの回転慣性トルクが伝動ベルトを介して
クランク軸に動力循環されることが回避される。そし
て、上記補機に加わる負荷や摺動抵抗等のメカニカルロ
スによりロータの回転が徐々に低下していく一方、クラ
ンク軸の角速度が再び増加するようになると、やがて上
記一方向クラッチがロック状態となり、該一方向クラッ
チを介してクランク軸の回転駆動力が補機のロータに伝
達されるようになる。

【００１７】このとき、上記一方向クラッチの駆動部材
の角速度が増加に転じて作動遅れ角の分だけ増加した
後、該駆動部材の角速度まで上記ロータの回転が低下し
たとき、つまり、従動部材の角速度が低下したときに、
駆動部材及び従動部材はフリー状態からロック状態に切
り換わる。

【００１８】ところで、角速度変動の変位角（変位幅）
には、一般に低速度側の回転域ほど大きくなる傾向があ
る。つまり、低速度側の回転域では角速度変動が激しい
ためにその変位角も大きくなる。したがって、上記微小
変位角よりも大きい変位角の回転域、すなわち上記微小
変位角の回転域よりも低速度側の回転域では、角速度変
動の周期は長くなるものの、それよりも変位角の方が大
きくなってクランク軸の角速度減少時におけるロータの
回転低下率が小さくなり、駆動部材の角速度は相対的に
早い時期に作動遅れ角の分だけ増加するようになるの
で、クランク軸の角速度増加時毎に略確実に一方向クラ
ッチのロック状態が得られる。

【００１９】このとき、上記微小変位角が、エンジンの
高速度回転域における角速度変動の変位角とされている
ので、アイドリング回転域から高速度回転域に亘るエン
ジンの全ての回転域において、一方向クラッチのロック
ミスが略確実に回避されるので、クランク軸の角速度変
動に伴ってベルトに加わる負荷が効率よく低減され、そ
の分だけベルトの滑り防止や長寿命化が具体的に図れる
ようになる。

【００２０】請求項２の発明では、上記一方向クラッチ
の作動遅れ角は、１．６°よりも小さく設定されてい
る。一般にクランク軸の角速度変動の変位角は、該クラ
ンク軸の回転数に応じて小さくなる。すなわち、アイド
リング回転時（例えば８００ｒｐｍ）の変位幅は±３°
（変位角は６°）程度であるが、高速度回転時（例えば
５０００ｒｐｍ）には±０．４°（変位角は０．８°）
になる。この高速度回転時に、クランク軸に対する従動
軸の変速比が２であれば、高速度回転時の一方向クラッ
チの駆動側に伝達される角速度変動の変位角は２倍の
１．６°となる。よって、上記請求項１の発明での作用
が具体的に営まれる。

【００２１】請求項３の発明では、上記クランク軸の回
転駆動力により、オルタネータのロータが回転駆動され
る。このオルタネータのロータは、従来の技術の項でも
説明したように、発電負荷よりも大きい回転慣性を有し
ていて慣性駆動トルクが大きい一方、負荷駆動トルクと
しての発電駆動トルクについてはロータに磁界を横切ら
せるだけの小さいトルクで済む。したがって、上記オル
タネータは、エンジン用補機のなかでも最も動力循環を
発生し易いものの１つである。よって、上記請求項１の
発明での作用が顕著に営まれる。

【００２２】また、上記発電駆動トルクについては、ロ
ータ回転数に略反比例して大きくなる傾向があるので、
低速度側の回転域での慣性駆動トルクが略確実に低減さ
れることから、発電負荷があるときでも、トータルの駆
動トルクが広い回転域に亘って低いレベルに抑えられる
ようになる。

【００２３】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図２は、この実施例に係るエンジン用補機とし
てのオルタネータ１のベルト伝動装置の全体構成を概略
的に示している。

【００２４】上記ベルト伝動装置は、自動車が搭載する
４気筒ディーゼルエンジンＤのフロント側に配設されて
いて、エンジンＤのクランク軸２のフロント側端部に回
転一体に連結された駆動プーリ３と、上記オルタネータ
１の補機軸としてのオルタネータ軸１ａに駆動連結され
た従動プーリ４との間に伝動ベルトとしてのＶリブドベ
ルト５が巻き掛けられてなっている。上記オルタネータ
１のオルタネータ軸１ａには、発電負荷よりも大きい回
転慣性を有する図外のロータが回転一体に設けられてい
る。また、駆動プーリ３及び従動プーリ４は、クランク
軸２に対するオルタネータ軸１ａの変速比が例えば２と
なるように設定されている。そして、上記従動プーリ４
には、クランク軸２の角速度増加時に該クランク軸２か
らの回転駆動力を上記オルタネータ軸１ａに伝達する一
方、クランク軸２の角速度減少時には上記オルタネータ
１のロータからの回転慣性トルクの該クランク軸２への
伝達を遮断する一方向クラッチ６が内蔵されている。

【００２５】上記一方向クラッチ６はアウタローラ式の
もので、図３に示すように、従動プーリ４に回転一体に
連結されかつ内周側の周方向の複数箇所（同図には１箇
所のみ示している）に凹部９を有する駆動部材としての
アウタレース７と、このアウタレース７の内周側に配置
されてオルタネータ軸１ａに回転一体に連結された従動
部材としてのインナレース８と、上記アウタレース７の
各凹部９内に配置された複数個（同図には１個のみ示し
ている）のクラッチローラ１０，１０，…とを備えてい
る。上記凹部９におけるアウタレース７の内周面７ａは
上記インナレース８の外周面８ａとの半径方向の間隔が
徐々に小さくなるようになされている。つまり、インナ
レース８及びローラ１０間の接点を通る接線に対しアウ
タレース７及びローラ１０間の接点を通る接線が所定の
角度αだけ傾斜していて、このことで、上記アウタレー
ス７がロック方向（同図の時計回り方向）に相対回転し
たときに、各ローラ１０がアウタレース７の内周面７ａ
とインナレース８の外周面８ａとの間に嵌まり込んでア
ウタレース７の相対回転をロック（ロック状態）する一
方、アウタレース７がフリー方向（同図の反時計回り方
向）に相対回転したときには、上記ロックを解除して該
相対回転がフリー（フリー状態）となるようになされて
いる。尚、図示は省略しているが、各ローラ１０はクラ
ッチばねにより同図の反時計回り方向に向けて常に付勢
されている。

【００２６】そして、図１に示すように、上記クランク
軸２の角速度増加時における一方向クラッチ６のアウタ
レース７及びインナレース８間のフリー状態からロック
状態に切り換わる作動遅れ角βは、エンジンＤの高速度
回転域における定常運転状態で上記アウタレース７に伝
達される角速度変動の微小変位角ｓよりも小さい値（ｓ
＞β）に設定されている。

【００２７】具体的には、エンジンＤの高速度回転時
（例えば５０００ｒｐｍ）における定常運転状態でのク
ランク軸２の角速度変動の変位幅は一般に±０．４°で
あるので、クランク軸２に対するオルタネータ軸１ａの
変速比が２のときには、オルタネータ軸１ａの角速度変
動の変位幅は２倍の±０．８°（ｓ＝１．６°）とな
る。したがって、この実施例の場合では、上記一方向ク
ラッチ６の作動遅れ角βは、ｓ＝１．６°よりも小さい
β＝０．４５°に設定されている。このような小さい値
に設定した理由は、オルタネータ１の場合では発電負荷
が大きいときのロータの回転低下量がかなり大きくなる
ことを考慮したからである。尚、上記作動遅れ角βの大
きさは、一方向クラッチ６の凹部９におけるアウタレー
ス７の内周面７ａの傾斜角αに略反比例しているので、
この傾斜角αを大きくすることにより、上記作動遅れ角
βを小さくすることができる。

【００２８】次に、上記ベルト伝動装置の作動を説明す
る。ディーゼルエンジンＤの定常運転状態において、ク
ランク軸２の角速度増加時には、クランク軸２とオルタ
ネータ１のロータとの間のＶリブドベルト５を介しての
回転伝達経路は、一方向クラッチ６がロック状態となる
ことにより接続されるので、上記ロータはクランク軸２
の回転駆動力により回転駆動される。一方、クランク軸
２の角速度減少時には、上記回転伝達経路は一方向クラ
ッチ６がフリー状態となることにより遮断されるので、
ロータの回転慣性トルクがＶリブドベルト５を介してク
ランク軸２に動力循環されることが回避される。そし
て、発電負荷やメカニカルロスによりロータの回転が徐
々に低下していく一方、クランク軸２の角速度が再び増
加するようになると、やがて上記一方向クラッチ６がロ
ック状態となり、該一方向クラッチ６を介してクランク
軸２の回転駆動力がオルタネータ１のロータに伝達され
るようになる。

【００２９】このとき、上記一方向クラッチ６の作動遅
れ角βが、該一方向クラッチ６のアウタレース７に伝達
されるクランク軸２の高速度回転域における角速度変動
の変位角（１．６°）よりも小さい値（β＝０．４５
°）に設定されているので、上記高速度回転域では、上
記一方向クラッチ６のアウタレース７の角速度が増加に
転じて作動遅れ角βの分だけ増加した後、該アウタレー
ス７の角速度まで上記ロータの回転が低下したとき、つ
まり、インナレース８の角速度が低下したときに、これ
らアウタレース７及びインナレース８はフリー状態から
ロック状態に実質的に切り換わる。

【００３０】したがって、この実施例によれば、ディー
ゼルエンジンＤの高速度回転域における定常運転状態で
クランク軸２の角速度変動の変位幅（±０．４°）より
も大きい変位幅の回転域、つまり、角速度変動の変位幅
が一般に±３°程度とされるアイドリング回転から中速
度回転域に亘る常用回転域では、角速度変動の周期は高
速度回転域の場合よりも長くなるものの、それよりも変
位角の方が大きくなってクランク軸２の角速度減少時に
おけるロータの回転低下率が小さくなり、アウタレース
７の角速度は相対的に早い時期に作動遅れ角βの分だけ
増加するようになるので、クランク軸２の角速度増加時
毎に確実に一方向クラッチ６のロック状態が得られる。
よって、角速度変動の大きい低速度側の回転域から高速
度回転域までのエンジンｄの全ての回転域での一方向ク
ラッチ６のロックミスを確実に回避できるので、クラン
ク軸２の角速度変動に伴うＶリブドベルト５の負荷を効
率よく低減することができ、その分だけＶリブドベルト
５の滑り防止や長寿命化を図ることができるようにな
る。

【００３１】−実験例１− ここで、上記ベルト伝動装置におけるオルタネータ１の
駆動に必要なトルクについて行った実験の説明を行う。

【００３２】先ず、オルタネータ１に取り付けられる従
動側のプーリが上記のような一方向クラッチを内蔵して
いない固定プーリの場合を、比較例として説明する。オ
ルタネータ１が、次の表１に示すような発電特性を有し
ていて発電負荷が８５Ａである場合の発電駆動トルク
（ＡＬＴトルク）とオルタネータ回転数（ＡＬＴ回転
数）との関係は、図４の特性図に示すとおりである。

【００３３】

【表１】

【００３４】次に、クランク軸２の角速度変動の影響に
よる回転低下分だけオルタネータ１のロータを該ロータ
の回転慣性トルクに抗して回転させるのに要する慣性駆
動トルクを調べた。この実施例では、補機回転比ｒがｒ
＝２、回転慣性トルクＩ_PAがＩ_PA＝０．２４ｋｇｆ・ｍ
・ｓｅｃ²である場合の実測データに基づいて上記慣性
駆動トルク（ＡＬＴトルク）の特性を得るようにした。
その結果を、図５に示す。

【００３５】尚、上記慣性駆動トルクの値は、理論的に
は次の数式１及び２によっても得られるので、参考まで
に付記しておく。つまり、数式１によりクランク軸２の
角速度変動の振幅Ａｍが求められ、Ａｍ＝（ｔ_n／１００）×（ｍ・Ｗ_n ²）／２ …１単位：（ｒａｄ／ｓｅｃ）² 但し、ｔ_n：クランク軸のｎ回転時の回転変動率（±％）ｍ・・：エンジン気筒数Ｗ_n：クランク軸のｎ回転時の角速度（ｒａｄ／ｓｅｃ）次いで、数式２により、慣性駆動トルクＴ_RA Ｔ_RA＝（１／２^1/2）×Ａｍ×ｒ×Ｉ_PA …２単位：ｋｇｆ・ｍ但し、ｒ・・：補機回転比（ＤＲ／ＤＮ）Ｉ_PA：補機回転慣性トルク（ｋｇｆ・ｍ・ｓｅｃ²）が求められる。

【００３６】したがって、比較例において発電負荷が８
５Ａであるときの上記発電駆動トルク（図４）と慣性駆
動トルク（図５）とを合わせたトータル駆動トルク（Ａ
ＬＴトルク）は、図６に示すようになる。同様にして、
発電負荷が４１．８Ａ、２０．６Ａ、１０．１５Ａ及び
５Ａのときの各トータル駆動トルクを、同図に併せて示
しておく。この図６から、発電負荷の大きさに拘らず４
０００回転以下の場合に大きなトータル駆動トルクの必
要なことが判る。

【００３７】次に、本発明例について説明する。発電駆
動トルクについては、本発明例でも上記比較例の場合と
同じであり、例えば発電負荷が８５Ａのときには図４と
同じである。

【００３８】そして、慣性駆動トルクについては、本発
明例の場合では、クランク軸２の角速度変動の影響によ
る回転低下が発生しないので、摺動抵抗等のメカニカル
ロスに伴う回転低下分だけで済む。したがって、トータ
ルとしての駆動トルクは、発電負荷が０Ａのときには、
図７（ａ）に示す回転低下量Ｔの分だけで済む。また、
発電負荷が１０Ａ（同図（ｂ））、２０Ａ（同図
（ｃ））、３０Ａ（同図（ｄ））と徐々に増えていく
と、その分だけロータの回転低下量Ｔが大きくなるので
トータル駆動トルクも大きくなる。つまり、角速度変動
吸収率（〔変位角−回転低下量〕／変位角×１００）と
して考えると、発電負荷が例えば５Ａのときには９２．
９％であるのに対し、２０．６Ａのときには６０．３％
に減少する。

【００３９】発電負荷が８５Ａ〜５Ａのときの本発明例
における各トータル駆動トルクの特性を、図８に示す。
図６の比較例と比べて判るように、発電負荷に拘らずト
ータル駆動トルクは全体として低減されている。特に、
発電負荷が小さくなるのに応じて大幅に低減されるよう
になるのが判る。

【００４０】−実験例２− 一方向クラッチ内蔵プーリを従動プーリとしてオルタネ
ータに装着した本発明例のベルト伝動特性を調べるため
に、４気筒であるディーゼルエンジンのクランク軸及び
オルタネータ軸の各角速度変動と、Ｖリブドベルトの張
り側スパン及び緩み側スパンの各張力変動とを測定する
実験を行った。また、比較のために、上記一方向クラッ
チ内蔵プーリに代えて、オルタネータ軸に回転一体に連
結されてなる固定プーリを従動プーリとしてオルタネー
タに装着した比較例についても同様の測定を行った。

【００４１】上記の実験を行うために、図９に示すよう
に、クランク軸２に取り付けた駆動プーリ３と、オルタ
ネータ軸１ａに取り付けた従動プーリ４との間にＶリブ
ドベルト５を巻き掛ける一方、各プーリ３，４に電磁ピ
ックアップ１１，１２を配設して該プーリ３，４の各角
速度をそれぞれ検出できるようにした。また、両プーリ
３，４間の各ベルトスパンに、各々、ロードセル１３，
１４を介して支持されたアイドルプーリ１５，１６をそ
れぞれ押圧させ、上記ロードセル１３，１４により各ス
パンの張力を検出できるようにした。ベルト初期張力は
５８８Ｎ（６０ｋｇｆ）とし、クランク軸２を所定の回
転速度（本発明例では７２０ｒｐｍ、比較例では８８０
ｒｐｍ）で回転させた。また、Ｖリブドベルト５には、
４条のリブが備えられたピッチ周長さが７８５ｍｍのも
のを用いた。尚、比較例での回転速度を８８０ｒｐｍと
したのは、これよりも低いと、角速度変動が大きくなり
過ぎてＶリブドベルト５が早期に破断するためである。

【００４２】上記本発明例におけるクランク軸２、従動
プーリ４及びオルタネータ軸１ａの各角速度変動を図１
０に、また比較例におけるクランク軸２及びオルタネー
タ軸１ａの各角速度変動を図１１にそれぞれ示す。４気
筒の場合ではクランク軸２の１回転毎に２度の爆発行程
が行われることから、本発明例ではクランク軸２の回転
速度が７２０ｒｐｍであるので上記クランク軸２の角速
度変動の周期は約４１．７ｍｓｅｃとなっている。一
方、比較例における同周期は約３４．１ｍｓｅｃとなっ
ている。尚、上記クランク軸２にはフライホイルは取り
付けられていないので、その角速度変動は実際よりも大
きく現われている。そして、本発明例におけるＶリブド
ベルト５の張り側スパン及び緩み側スパンの各張力変動
を図１２に、また比較例における同各張力変動を図１３
にそれぞれ示す。

【００４３】先ず、図１０及び図１１を互いに比較する
と、本発明例ではオルタネータ軸１ａの回転低下量Ｔが
比較例の場合よりも小さくなっていることからトータル
駆動トルクが低減していることが判る。つまり、トータ
ル駆動トルクの低減された分だけＶリブドベルト５の負
担が少なくなっていることになる。このことを、クラン
ク軸２の側からみると、その角速度変動の変位幅は、本
発明例（４３０〜８６０ｒｐｍ）の方が比較例の場合
（６８０〜９８０ｒｐｍ）よりも大きい。つまり、比較
例では、クランク軸２の角速度減少時にはロータの回転
慣性モーメントがＶリブドベルト５を介してクランク軸
２に動力循環することでその減少量が抑えられている一
方、角速度増加時にはトータル駆動トルクが大きいこと
でその増加量が抑えられている。いわば、比較例では、
上記ロータがフライホイルとしての機能を果たしてクラ
ンク軸２の角速度変動を抑えていることになる。

【００４４】これに対し、本発明例では、ロータの回転
慣性トルクのクランク軸２への伝達が該クランク軸２の
角速度減少時には遮断されるので、クランク軸２はロー
タの回転慣性トルクを受けずに大きく減少する一方、角
速度増加時にはトータル駆動トルクが少ない分だけその
増加量も多くなっている。いわば、本発明例では、ロー
タの回転慣性トルクがクランク軸２に伝達されない分だ
けフライホイルの軽量化が行われたことになる。

【００４５】次に、図１２及び図１３を互いに比較する
と、比較例では、張り側スパンと緩み側スパンとが交互
に入れ代わっており、それもクランク軸２及びオルタネ
ータ軸１ａの変動周期の２倍の周期で頻繁に入れ代わっ
ている。そして、張り側スパンの変動量は略１１０ｋｇ
ｆであり、緩み側でも６０ｋｇｆに近い範囲で変動して
いる。これらのことから、Ｖリブドベルト５にかなり大
きい負担の加わっていることが判る。

【００４６】一方、本発明例では、張り側スパンと緩み
側スパンとの入れ代りは生じていない。また、張力の変
動量についても、各スパン共に略４０ｋｇｆ程度に抑え
られている。よって、上記比較例の場合に比べて、Ｖリ
ブドベルト５の負担が大幅に軽減されていることが判
る。

【００４７】尚、上記実施例では、Ｖリブドベルト５を
伝動ベルトとして用いているが、Ｖベルト等の他のベル
トを用いてもよい。

【００４８】また、上記実施例では、ディーゼルエンジ
ンＤにおけるベルト伝動装置について説明したが、ガソ
リンエンジンに適用してもよい。

【００４９】また、上記実施例では、アウタローラ式の
一方向クラッチ５を用いているが、作動遅れ角βを所定
の変位角よりも小さく設定できるものであれば、その種
類は特に限定されない。

【００５０】また、上記実施例では、作動遅れ角βをβ
＝０．４５°に設定しているが、エンジンの角速度変動
特性等に応じて適宜設定することができる。

【００５１】また、上記実施例では、オルタネータ軸１
ａと該オルタネータ軸１ａに取り付けられた従動プーリ
４との間に一方向クラッチ６を介設しているが、その介
設位置は任意に設計することができる。

【００５２】さらに、上記実施例では、オルタネータ１
をエンジン用補機として用いているが、カーエアコン用
圧縮機、パワーステアリング用ポンプ、ウォータポンプ
等、オルタネータ以外のエンジン用補機に適用してもよ
い。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、一方向クラッチにおける駆動部材及び従動部材
間のフリー状態からロック状態に切り換わる際の作動遅
れ角を、エンジンの高速度回転域における定常運転状態
で該エンジンのクランク軸から駆動部材に伝達される角
速度変動の微小変位角よりも小さく設定するようにした
ので、アイドル回転域から高速度回転域に亘るエンジン
の全ての回転域での一方向クラッチのロックミスを略確
実に回避でき、クランク軸の角速度変動に伴って伝動ベ
ルトに加わる負荷を効率よく低減して、その分だけ伝動
ベルトのスリップ防止及び長寿命化を具体的に図ること
ができる。

【００５４】請求項２の発明によれば、上記一方向クラ
ッチが、クランク軸から伝動ベルトを介しての回転駆動
力を従動軸に伝達する位置に配設されており、かつ上記
クランク軸に対する従動軸の変速比が２である場合に、
上記一方向クラッチの作動遅れ角を１．６°よりも小さ
く設定するようにしたので、上記請求項１の発明による
効果を具体的に得ることができる。

【００５５】請求項３の発明によれば、上記エンジン用
補機を、発電負荷よりも大きい回転慣性を有するロータ
が備えられているとされているオルタネータで構成する
ようにしたので、上記請求項１の発明による効果を顕著
に奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例に係る一方向クラッチの作動
状態を示す波形図である。

【図２】この発明の実施例に係るベルト伝動装置の全体
構成を概略的に示す正面図である。

【図３】一方向クラッチの要部を拡大して概略的に示す
断面図である。

【図４】実験例１における発電負荷が８５Ａであるとき
のオルタネータ軸の発電駆動トルクをその回転数との関
係で示す特性図である。

【図５】実験例１の比較例におけるオルタネータ軸の慣
性駆動トルクをその回転数との関係で示す特性図であ
る。

【図６】比較例における発電負荷に応じたオルタネータ
軸の各トータル駆動トルクをその回転数との関係で示す
特性図である。

【図７】実験例１の本発明例における発電負荷に応じた
オルタネータ軸の回転低下量を示す波形図である。

【図８】本発明例における発電負荷に応じたオルタネー
タ軸の各トータル駆動トルクをその回転数との関係で示
す図７相当図である。

【図９】実験例２の本発明例及び比較例におけるベルト
伝動装置の特性を調べるための要領図である。

【図１０】本発明例におけるクランク軸、従動プーリ及
びオルタネータ軸の各角速度変動を併せて示す波形図で
ある。

【図１１】比較例におけるクランク軸及びオルタネータ
軸の各角速度変動を併せて示す図１０相当図である。

【図１２】本発明例におけるベルトの張り側スパン及び
緩み側スパンの各張力変動を併せて示す波形図である。

【図１３】比較例におけるベルトの張り側スパン及び緩
み側スパンの各張力変動を併せて示す図１２相当図であ
る。

【図１４】一方向クラッチのロックミスを示す図１相当
図である。

【符号の説明】

１オルタネータ（エンジン用補機）１ａオルタネータ軸（補機軸）２クランク軸５Ｖリブドベルト（伝動ベルト）６一方向クラッチ７アウタレース（駆動部材）８インナレース（従動部材）Ｄディーゼルエンジン（エンジン） β 作動遅れ角ｓ微小変位角

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンのクランク軸と、所定の回転慣性を持つロータを有してなる補機に駆動連
結された補機軸と、上記クランク軸及び補機軸間に巻き掛けられ、角速度の
微小変動を伴うクランク軸の回転駆動力を補機軸に伝達
して補機のロータを回転駆動させる伝動ベルトと、上記クランク軸から補機のロータに至る回転伝達経路に
配設され、クランク軸側に駆動連結された駆動部材及び
ロータ側に駆動連結された従動部材を有していて、クラ
ンク軸の角速度微小変動増加時には上記駆動部材及び従
動部材がロック状態に切り換わって該クランク軸からの
回転駆動力を上記ロータに伝達するように作動する一
方、クランク軸の角速度微小変動減少時には上記駆動部
材及び従動部材がフリー状態に切り換わって上記ロータ
からの回転慣性トルクの該クランク軸への伝達を遮断す
るように作動する一方向クラッチとを備えたエンジン用
補機のベルト伝動装置であって、上記クランク軸の角速度微小変動増加時における一方向
クラッチの駆動部材及び従動部材間のフリー状態からロ
ック状態に切り換わる作動遅れ角は、エンジンの高速回
転域における定常運転状態で上記駆動部材に伝達される
角速度変動の微小変位角よりも小さく設定されているこ
とを特徴とするエンジン用補機のベルト伝動装置。
【請求項２】請求項１記載のエンジン用補機のベルト
伝動装置において、一方向クラッチは、クランク軸の伝動ベルトを介しての
回転駆動力を補機軸に伝達する位置に配置され、上記クランク軸に対する補機軸の変速比は２であり、上記一方向クラッチの作動遅れ角は１．６°よりも小さ
い値に設定されていることを特徴とするエンジン用補機
のベルト伝動装置。
【請求項３】請求項１記載のエンジン用補機のベルト
伝動装置において、補機は、オルタネータにより構成されていることを特徴
とするエンジン用補機のベルト伝動装置。