JP4441311B2 - オートテンショナの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンのクランクシャフトと補機とスタータモータとの間で駆動力を伝達するベルトに張力を付与すべく、ベルトの張力に応じて伸縮自在なテンショナ本体と、テンショナ本体を伸長方向に付勢するスプリングと、テンショナ本体の収縮に伴って容積が縮小し、伸長に伴って容積が拡大する第１液室と、第１液室に連通する第２液室と、第１液室および第２液室間の連通を許容および阻止する制御弁とを備えたオートテンショナの制御方法に関する。

エンジンのクランクシャフトに設けたクランクプーリと、スタータモータとしてのモータ・ジェネレータに設けたモータ・ジェネレータプーリと、補機に設けた補機プーリとに巻き掛けたベルトにオートテンショナのテンショナプーリをスプリングの弾発的で当接させ、エンジンの運転に伴うベルトの張力変動をテンショナプーリの押付力で抑制するオートテンショナ装置では、エンジンを始動すべくモータ・ジェネレータを駆動したときにオートテンショナの位置でベルトの張力が急激に増加し、テンショナ本体が一旦急激に収縮した後にスプリングの弾発力で急激に伸長することで、ベルトが暴れて動力伝達が不安定になる虞がある。そこで、エンジンの始動時にベルトの張力を確保した状態でテンショナ本体を収縮不能にロックしてベルトの暴れを防止するものが、下記特許文献１により公知である。
特開２００３−３４３３０７号公報

ところで、オートテンショナを機能させながらエンジンを運転している間に、空調用コンプレッサのような負荷の大きい補機を起動すると、その起動時にエンジンの始動時と同様のベルトの暴れが発生し、クランクシャフトから補機への動力伝達が不安定になる可能性がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、負荷の大きい補機の起動時におけるベルトの暴れを防止することが可能なオートテンショナの制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、エンジンのクランクシャフトと補機とスタータモータとの間で駆動力を伝達するベルトに張力を付与すべく、ベルトの張力に応じて伸縮自在なテンショナ本体と、テンショナ本体を伸長方向に付勢するスプリングと、テンショナ本体の収縮に伴って容積が縮小し、伸長に伴って容積が拡大する第１液室と、第１液室に連通する第２液室と、第１液室および第２液室間の連通を許容および阻止する制御弁と、第１液室から第２液室への液体の移動を阻止し且つその逆方向の液体の移動を許容するチェック弁とを備えてなるを備えたオートテンショナの制御方法において、スタータモータによるエンジンの始動時に制御弁を閉弁して第１液室および第２液室間の連通を阻止する工程と、エンジンが始動して補機の駆動が可能になったときに制御弁を開弁して第１液室および第２液室間の連通を許容する工程と、補機を起動する起動信号が出力されたときに制御弁を閉弁して第１液室および第２液室間の連通を阻止すると共に、その閉弁開始から第１所定時間が経過したときに補機を起動する工程と、その補機の起動から第２所定時間が経過するのに応じて制御弁を開弁して第１液室および第２液室間の連通を許容する工程とを含むことを特徴とするオートテンショナの制御方法が提案される。

尚、実施例の空調用コンプレッサ１３は本発明の補機に対応する。

本発明によれば、スタータモータによるエンジンの始動時に制御弁を閉弁して第１液室および第２液室間の連通を阻止するとテンショナ本体が収縮不能にロックされるので、ベルトの暴れを防止してエンジンを確実に始動することができる。エンジンの始動後に制御弁を開弁して第１液室および第２液室間の連通を許容すると、テンショナ本体を伸長方向に付勢するスプリングの弾発力でベルトに適正な張力が付与される。

また補機を起動する起動信号が出力されたときに制御弁を閉弁して第１液室および第２液室間の連通を阻止することにより、テンショナ本体が収縮不能にロックされるので、ベルトの暴れを防止して、クランクシャフトから補機への動力伝達が不安定になるのを回避しながら補機をスムーズに起動することができ、この場合、特に制御弁の閉弁から補機が起動するまでに第１所定時間の経過を待つので、その間にベルトの張力を高めることができ、即ち、テンショナ本体が収縮不能にロックされても伸長は可能であるため、ベルトの張力が低下する度にスプリングの弾発力でテンショナ本体を伸長させてベルトの張力を増加させることができる。

そして、補機の起動から第２所定時間が経過すると自動的に制御弁が開弁するので、スプリングの弾発力によるベルトの張力調整が可能になり、これにより、補機の起動時の大きな負荷が通常運転時の負荷まで減少するのを待ってから、オートテンショナに通常の張力調整機能を発揮させることができる。

以下、本発明の実施形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１〜図３は本発明の一実施例を示すもので、図１は自動車のエンジンの正面図、図２は図１の２部拡大断面図、図３は補機の起動時のオートテンショナの作用を説明するフローチャートである。

図１に示すように、自動車のエンジンＥはエンジンブロック１１の側面に取り付けた補機ブラケット１２を備えており、補機ブラケット１２に空調用コンプレッサ１３、ウオータポンプ１４、スタータモータ１５、アイドラプーリ１６およびオートテンショナ１７が支持される。エンジンＥのクランクシャフト１８に設けたクランクプーリ１９と、空調用コンプレッサ１３の回転軸２０に設けた空調用コンプレッサプーリ２１と、ウオータポンプ１４の回転軸２２に設けたウオータポンププーリ２３と、スタータモータ１５の回転軸２４に設けたスタータモータプーリ２５と、回転軸２６に設けた前記アイドラプーリ１６と、オートテンショナ１７に設けたテンショナプーリ２７とにベルト２８が巻き掛けられる。クランクプーリ１９、空調用コンプレッサプーリ２１、ウオータポンププーリ２３、スタータモータプーリ２５、アイドラプーリ１６およびテンショナプーリ２７の回転方向は矢印で示される。

オートテンショナ１７は伸縮自在なテンショナ本体２９を備えており、その上端が支点ピン３０を介して補機ブラケット１２に枢支される。補機ブラケット１２には支点ピン３１を介してベルクランク３２の中間部が枢支されており、ベルクランク３２の一端部がピン３３を介してテンショナ本体２９の下端に枢支され、ベルクランク３２の他端部に回転軸３４を介して前記テンショナプーリ２７が枢支される。

エンジンＥを始動するイグニッションスイッチ３５と、空調用コンプレッサ１３の駆動を指令する空調用スイッチ３６と、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ３７とが電子制御ユニットＵに接続されており、電子制御ユニットＵはオートテンショナ１７の作動を制御するとともに、モータコントローラ４０およびインバータ４１を介してスタータモータ１５の作動を制御する。

図２に示すように、オートテンショナ１７のテンショナ本体２９は、補機ブラケット１２に接続されるアッパーハウジング５１の内周面に、ベルクランク３２に接続されるロアハウジング５２の外周面を摺動自在に嵌合させてなり、ロアハウジング５２に一体に形成したシリンダ５３にアッパーハウジング５１に一体に形成したピストン５４が摺動自在に嵌合する。シリンダ５３およびピストン５４によって区画された第１液室５５と、シリンダ５３の外側に区画された第２液室５６とがロアハウジング５２に形成した第１連通路５７および第２連通路５８を介して接続されており、第１液室５５の全部および第２液室５６の一部に液体が封入される。テンショナ本体２９が収縮すると第１液室５５の容積が縮小し、テンショナ本体２９が伸長すると第１液室５５の容積が拡大する。

アッパーハウジング５１およびロアハウジング５２は第２液室５６に収納したスプリング５９で相互に離反する方向（つまりテンショナ本体２９が伸長する方向）に付勢されており、このスプリング５９の弾発力はテンショナプーリ２７をベルト２８に押し付けて張力を付与する方向に作用する。

第１連通路５７には円錐状の弁座６０および球状の弁体６１よりなるチェック弁６２が設けられており、このチェック弁６２によって第１液室５５から第２液室５６への液体の移動が阻止され、その逆方向の液体の移動が許容される。第２連通路５８には、円錐状の弁座６３に向けて球状の弁体６４をスプリング６５で付勢した制御弁６６と、絞り６７とが設けられる。制御弁６６の開閉を制御するアクチュエータ６８は、ソレノイド６９と、ソレノイド６９により作動するアマチュア７０と、アマチュア７０と一体に設けられた押圧ロッド７１と、アマチュア７０を付勢するスプリング７２とからなる。

アクチュエータ６８のソレノイド６９を消磁すると、スプリング７２の弾発力でアマチュア７０が左動して押圧ロッド７１が弁体６４を弁座６３から離反させ、制御弁６６は強制的に開弁状態に保持される。従って、ソレノイド６９の消磁状態では、開弁状態にある制御弁６６を介して第１液室５５および第２液室５６間の双方向への液体の移動が許容される。一方、ソレノイド６９を励磁すると、アマチュア７０と共に押圧ロッド７１が右動して弁体６４が弁座６３に着座し、制御弁６６はチェック弁として機能する。従って、ソレノイド６９の励磁状態では、第１液室５５から第２液室５６への液体の移動が阻止されてテンショナ本体２９が収縮不能にロックされ、第２液室５６から第１液室５５への液体の移動が許容されてテンショナ本体２９が伸長可能となる。

次に、上記構成を備えた本発明の実施例の作用を説明する。

先ず、オートテンショナ１７の作用について説明すると、エンジンＥの通常の運転時に制御弁６６のアクチュエータ６８のソレノイド６９は消磁状態にあり、アマチュア７０および押圧ロッド７１がスプリング７２の弾発力で左動して弁体６４が弁座６３から離反することで、制御弁６６は強制的に開弁状態に保持される。

オートテンショナ１７の位置でのベルト２８の張力は、エンジンＥが加速すると減少し、エンジンＥが減速すると増加する。また前記ベルト２８の張力は、空調用コンプレッサ１３、ウオータポンプ１４あるいはスタータモータ１５の負荷が増加すると減少し、前記負荷が減少すると増加する。

このようにしてベルト２８の張力が増加しようとすると、ベルト２８からテンショナプーリ２７に作用する荷重がベルクランク３２を介してオートテンショナ１７のテンショナ本体２９に伝達され、テンショナ本体２９を収縮させようとする。その結果、スプリング５９の弾発力に抗してアッパーハウジング５１の内部にロアハウジング５２が押し込まれて第１液室５５の容積が減少し、チェック弁６２が閉弁して第１連通路５７が閉塞されることから、第１液室５５内の液体は第２連通路５８の開弁した制御弁６６および絞り６７を通過して第２液室５６にゆっくりと流入し、ベルト２８の張力の増加が抑制される。その際に液体が絞り６７を通過することで減衰力が発生する。

一方、ベルト２８の張力が減少しようとすると、ベルト２８からテンショナ本体２９に伝達される荷重が減少するため、スプリング５９の弾発力でアッパーハウジング５１の内部からロアハウジング５２が押し出されて第１液室５５の容積が増加する。このとき、チェック弁６２が開弁して第１連通路５７が開放されるため、第２液室５６内の液体が第１連通路５７を経て第１液室５５に流入し、テンショナ本体２９が伸長してベルト２８の張力の減少が抑制される。その際に、第２液室５６内の液体の一部が第２連通路５８の絞り６７を経て第１液室５５に流入するが、第２液室５６内の液体の大部分は絞りが設けられていない第１連通路５７を経て第１液室５５に速やかに移動し、テンショナ本体２９が伸長する応答性が高められる。

このように、ベルト２８の張力が増減しようとすると、それを補償するようにオートテンショナ１７のテンショナ本体２９が伸縮することにより、ベルト２８の張力を略一定に保持して安定した動力伝達を可能にすることができる。

さて、エンジンＥを始動すべくスタータモータ１５を駆動してスタータモータプーリ２５を矢印方向に回転させると、オートテンショナ１７の位置でベルト２８の張力が急激に増加し、テンショナ本体２９が一旦急激に収縮した後にスプリング５９の弾発力で急激に伸長するため、ベルト２８が暴れて動力伝達が不安定になる虞がある。

そこで本実施例では、エンジンＥを始動すべくイグニッションスイッチ３５をオンしてスタータモータ１５の駆動指令を出力すると、電子制御ユニットＵからの指令で制御弁６６のアクチュエータ６８のソレノイド６９が励磁して押圧ロッド７１を右動させ、弁体６４を弁座６３着座可能にして制御弁６６をチェック弁として機能させる。その結果、チェック弁６２および制御弁６６の両方に阻止されて第１液室５５内の液体が密封されるため、テンショナ本体２９は収縮不能にロックされる。

従って、この状態でスタータモータ１５を駆動しても、テンショナ本体２９は収縮不能にロックされているため、前記ベルト２８の暴れを防止してエンジンＥをスムーズに始動することができる。そしてエンジン回転数センサ３７で検出したエンジン回転数が所定値以上になってエンジンＥが完爆したことが確認されると、電子制御ユニットＵからの指令で制御弁６６のアクチュエータ６８のソレノイド６９が消磁されてテンショナ本体２９のロックが解除される。

ところで、オートテンショナ１７を機能させながらエンジンＥを運転している間に、負荷の大きい空調用コンプレッサ１３を起動すると、その起動時にエンジンＥの始動時と同様にベルト２８の暴れが発生し、クランクシャフト１８から空調用コンプレッサ１３への動力伝達が不安定になる可能性がある。そこで本実施例では、図３のフローチャートに示す制御を行って上記問題を解決している。

先ずステップＳ１で空調用コンプレッサ１３を起動すべく空調用スイッチ３６がオンされると、ステップＳ２で電子制御ユニットＵからの指令で制御弁６６のアクチュエータ６８のソレノイド６９が励磁し、テンショナ本体２９は収縮不能にロックされる。続くステップＳ３で第１カウンタをインクリメントし、ステップＳ４で第１カウンタのカウント値が第１所定時間に達すると、ステップＳ５で空調用コンプレッサ１３を起動する。これにより、ベルト２８の暴れを防止してクランクシャフト１８から空調用コンプレッサ１３への動力伝達が不安定になるのを回避することができる。

制御弁６６のアクチュエータ６８のソレノイド６９が励磁してから空調用コンプレッサ１３が起動するまでに第１所定時間の経過を待つのは、その間にベルト２８の張力を高めるためである。即ち、テンショナ本体２９が収縮不能にロックされても伸長することは可能であるため、ベルト２８の張力が低下する度にスプリング５９の弾発力でテンショナ本体２９を伸長させてベルト２８の張力を増加させることができる。

以上のようにして空調用コンプレッサ１３が起動すると、ステップＳ６で第２カウンタをインクリメントし、ステップＳ７で第２カウンタのカウント値が第２所定時間に達すると、ステップＳ８でソレノイド６９を消磁してテンショナ本体２９のロックを解除することで、オートテンショナ１７に通常の張力調整機能を発揮させる。空調用コンプレッサ１３を起動してからテンショナ本体２９のロックを解除するまでに第２所定時間が経過するのを待つのは、空調用コンプレッサ１３の起動時の大きな負荷が通常運転時の負荷まで減少するのを待つためである。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、本発明の補機は実施例の空調用コンプレッサ１３に限定されず、エンジンＥの運転中に駆動状態および停止状態が切り替えられる任意の補機であっても良い。

自動車のエンジンの正面図 図１の２部拡大断面図 補機の起動時のオートテンショナの作用を説明するフローチャート

１３ 空調用コンプレッサ（補機）
１５ スタータモータ
１８ クランクシャフト
２８ ベルト
２９ テンショナ本体
５５ 第１液室
５６ 第２液室
５９ スプリング
６２ チェック弁
６６ 制御弁
Ｅ エンジン

Claims (1)

1. エンジン（Ｅ）のクランクシャフト（１８）と補機（１３）とスタータモータ（１５）との間で駆動力を伝達するベルト（２８）に張力を付与すべく、
   ベルト（２８）の張力に応じて伸縮自在なテンショナ本体（２９）と、
   テンショナ本体（２９）を伸長方向に付勢するスプリング（５９）と、
   テンショナ本体（２９）の収縮に伴って容積が縮小し、伸長に伴って容積が拡大する第１液室（５５）と、
   第１液室（５５）に連通する第２液室（５６）と、
   第１液室（５５）および第２液室（５６）間の連通を許容および阻止する制御弁（６６）と、
   第１液室（５５）から第２液室（５６）への液体の移動を阻止し且つその逆方向の液体の移動を許容するチェック弁（６２）とを備えてなるオートテンショナの制御方法において、
   スタータモータ（１５）によるエンジン（Ｅ）の始動時に制御弁（６６）を閉弁して第１液室（５５）および第２液室（５６）間の連通を阻止する工程と、
   エンジン（Ｅ）が始動して補機（１３）の駆動が可能になったときに制御弁（６６）を開弁して第１液室（５５）および第２液室（５６）間の連通を許容する工程と、
   補機（１３）を起動する起動信号が出力されたときに制御弁（６６）を閉弁して第１液室（５５）および第２液室（５６）間の連通を阻止すると共に、その閉弁開始から第１所定時間が経過したときに補機（１３）を起動する工程と、
   その補機（１３）の起動から第２所定時間が経過するのに応じて制御弁（６６）を開弁して第１液室（５５）および第２液室（５６）間の連通を許容する工程と
   を含むことを特徴とする、オートテンショナの制御方法。

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