JP6604224B2 - 補機駆動ベルト張力調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、補機駆動ベルト張力調整装置に関する。

近年、自動車の環境負荷低減に対する要求が高まっており、燃費規制（ＣＯ２排出量削減）の厳格化への対応が求められている。このような環境保全や省資源化要求に対し、燃費向上アイテムへのニーズが増加しており、アイドリングストップ機構の搭載やハイブリッド化が進んでいる。自動車の内燃機関においては、主機であるエンジンや、エアコン等を稼働するために必要なウォーターポンプやコンプレッサ、ラジエータファン等の補機類を補機ベルトで機械的に接続して駆動するベルト駆動方式の補機駆動ベルトシステム（以下、「補機駆動系」という）が一般的である。補機駆動系は、主機プーリであるクランクプーリと各補機プーリとに巻き掛けられた補機ベルトを介して駆動力が伝達される。この補機駆動系においても、損失低減ニーズが高まってきている。

ベルトにより駆動力を伝達する補機駆動系においては、各プーリとベルトとの間でスリップが発生しないような張力をベルトに与える必要があるため、ベルトの張力を一定値とするためのテンショナーを用いるのが一般的である。このテンショナーは、テンショナーを設けた区間のベルトの張力を一定に保つ機能を有している。ベルトに掛かる張力は、駆動プーリによって引き込まれる側（以下、「張り側」ともいう）で大きくなり、駆動プーリによって押し出される側（以下、「緩み側」ともいう）で小さくなる。例えば、補機としてオルタネータが設けられている場合には、主機プーリであるエンジンのクランクプーリが駆動プーリとなり、補機プーリであるオルタネータプーリが従動プーリとなる。

ベルトを駆動するために必要な張力は、ベルトによって伝達される伝達トルクに比例して大きくなる。すなわち、ベルトを駆動するために必要な張力の適正値は、従動プーリの負荷状態によって変化する。具体的には、例えば、オルタネータの発電量に応じてベルトを駆動するために必要な張力が変化する。オルタネータの発電量が大きく伝達トルクが大きい場合には、オルタネータの発電量が小さく伝達トルクが小さい場合と比較して、オルタネータのロータに接続された補機プーリの回転抵抗が増加するため、大きな伝達トルクを得るためには、小さな伝達トルクを得る場合よりも大きな張力が必要となる。このため、テンショナーは、例えば、オルタネータの発電量が最大となってオルタネータの補機プーリの回転抵抗が最大となったとしても、各プーリとベルトとの間でスリップ等が発生しないように、予めオルタネータの最大発電量に対応した張力が得られるように設定される。

ここで、張り側にテンショナーを設けた場合には、従動プーリの負荷が最大となったとしても、ベルトに掛かる張力が小さい緩み側の張力が、各プーリとベルトとの間でスリップ等が発生しないような張力となるように、ベルトの張り側に与える張力（以下、「張り側張力」という）を設定する必要がある。すなわち、従動プーリの負荷が最大となったとき、各プーリとベルトとの間でスリップ等が発生しないような緩み側の張力が得られるような張り側張力を初期張力として設定する必要がある。このように、張り側にテンショナーを設けた場合には、従動プーリの最大負荷時に必要な張り側張力を初期張力として設定する必要があるため、従動プーリの負荷が小さく伝達トルクが小さいときに不要な張力がベルトに掛かることとなり、ベルトによる駆動力の伝達効率が低下する。

一方、緩み側にテンショナーを設けた場合には、ベルトの緩み側に与える張力（以下、「緩み側張力」という）の初期張力を、従動プーリの最大負荷時に必要な緩み側張力とすればよい。すなわち、補機駆動系においてテンショナーを設ける場合、ベルトの張り側にテンショナーを設ける場合よりも、ベルトの緩み側にテンショナーを設ける場合の方が、ベルトに与える初期張力を小さくすることができる。このため、テンショナーは、ベルトの緩み側に設けるのが好ましい。

アイドリングストップ機構搭載車両やハイブリッドシステム搭載車両では、従来のオルタネータに代えて、スタータ機能付き発電機（ＩＳＧ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｔａｒｔｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）を採用したＩＳＧ搭載のエンジンが普及しつつある。このようなＩＳＧ搭載エンジンでは、エンジンによる駆動力をＩＳＧに伝達して回生する場合と、ＩＳＧによる駆動力を伝達してエンジン始動や駆動アシストを行う場合とで、駆動側と従動側とが入れ替わる。すなわち、回生時にはクランクプーリが駆動プーリ、ＩＳＧプーリが従動プーリとなり、エンジン始動時や駆動アシスト時にはＩＳＧプーリが駆動プーリ、クランクプーリが従動プーリとなる。このように、駆動側と従動側とが入れ替わる補機駆動系においては、張り側と緩み側とが、何れのプーリが駆動プーリであるかによって入れ替わり、双方向に伝達トルクが発生する。このため、例えば、特許文献１には、好ましくは駆動ベルトプーリーの駆動軸線と同軸に配置された１つの旋回軸を中心として互いに相対的に旋回可能な２つのテンションアームに支承された２つのテンションローラがテンションばねによって外側からベルトの背面側に押圧されてベルトに張り力を生じさせており、テンションアームの旋回軸を中心として２つのテンションローラが揺動する構造を有し、張り側のベルトによって一方のテンションローラが旋回方向に押されることで、他方のテンションローラによって緩み側のベルトに張力を与えるスターター兼発電機のためのベルト張り装置が記載されている。

特許第５６３４６８５号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のものは、テンションばねによってベルトに初期張力を与える構造であり、伝達トルクが最大となるときに必要な張り側張力を初期張力として設定する必要があるため、伝達トルクが小さい領域では過大な張力がベルトに与えられることとなり、ベルトによる駆動力の伝達効率が悪化する。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、駆動側と従動側とが入れ替わる補機駆動系の損失を低減することが可能な補機駆動ベルト張力調整装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、補機駆動ベルト張力調整装置は、第１プーリと第２プーリとの間で一方から他方へ双方向に駆動力を伝達するベルトの前記第２プーリから前記第１プーリへの送り出し区間に張力を与える第１ローラと、前記ベルトの前記第１プーリから前記第２プーリへの送り出し区間に張力を与える第２ローラと、前記第２プーリの回転軸心を旋回軸心として、前記第１ローラと前記第２ローラとを揺動可能に支持するアームと、前記第１ローラの回転軸に対して垂直な方向に付勢力を与える複数の第１弾性部材と、前記第２ローラの回転軸に対して垂直な方向に付勢力を与える複数の第２弾性部材と、を備えている。

上記構成により、各第１弾性部材のばね定数等によって、各第１弾性部材が第１ローラ及び第２ローラに与える付勢力を設定し、各第２弾性部材のばね定数等によって、各第２弾性部材が第１ローラ及び第２ローラに与える付勢力を設定することで、双方向に発生する伝達トルクに比例した緩み側張力をベルトに与えることができる。これにより、駆動側と従動側とが入れ替わる補機駆動系の損失を低減することが可能となる。

また、望ましい態様として、前記第２プーリの回転軸心に対して周方向に固定されたベース部材を備え、複数の前記第１弾性部材は、それぞれ前記ベース部材の異なる各所定位置と前記第１ローラの回転軸心部との間に設けられ、複数の前記第２弾性部材は、それぞれ前記ベース部材の異なる各所定位置と前記第２ローラの回転軸心部との間に設けられているのが好ましい。

上記構成により、各第１弾性部材のベース部材への取り付け位置、各第２弾性部材のベース部材への取り付け位置を設定して、双方向に発生する伝達トルクに比例した緩み側張力をベルトに与えるようにすることができる。

また、上記構成において、前記アームは、前記第１ローラ及び前記第２ローラの揺動方向に付勢力を与える弾性部材であっても良い。

本発明によれば、駆動側と従動側とが入れ替わる補機駆動系の損失を低減することが可能な補機駆動ベルト張力調整装置を提供することができる。

図１は、補機駆動系の一例を示す図である。 図２は、駆動プーリにおける伝達トルクと、張り側及び緩み側における張力との関係を示す概念図である。 図３は、２つのプーリにベルトが巻き掛けられた補機駆動系における伝達トルクと張力との関係を示す図である。 図４は、実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置を適用した補機駆動系の構造概念図である。 図５は、第１プーリが駆動力を発生しているときの実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置の動作例を示す図である。 図６は、第２プーリが駆動力を発生しているときの実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置の動作例を示す図である。 図７は、比較例に係る補機駆動ベルト張力調整装置を適用した補機駆動系の構造概念図である。 図８は、第１プーリの中心軸に付勢力を与える各ばねによってベルトに対して垂直方向に掛かるばね力と第１プーリの振れ角との関係をシミュレートした参考例を示す図である。 図９は、第１プーリの中心軸に付勢力を与える各ばねによってベルトの進行方向に対して垂直方向に掛かるばね力と第１プーリの振れ角との関係をシミュレートした参考例を示す図である。 図１０は、実施形態の変形例に係る補機駆動ベルト張力調整装置を適用した補機駆動系の構造概念図である。 図１１は、第１プーリが駆動力を発生しているときの実施形態の変形例に係る補機駆動ベルト張力調整装置の動作例を示す図である。 図１２は、第２プーリが駆動力を発生しているときの実施形態の変形例に係る補機駆動ベルト張力調整装置の動作例を示す図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

（実施形態）
図１は、補機駆動系の一例を示す図である。図１に示す補機駆動系は、例えば自動車の内燃機関において、主機であるエンジンや、エアコン等を稼働するために必要なウォーターポンプやコンプレッサ、ラジエータファン等の補機類を補機ベルトで機械的に接続して駆動するベルト駆動方式の補機駆動ベルトシステムであり、主機であるエンジンのクランクシャフトに設けられたクランクプーリ１０１と、各補機類のシャフトに設けられた補機プーリ２０１〜２０５とにベルト３０１が巻き掛けられ、ベルト３０１を介して各補機類に駆動力が伝達される。

本実施形態では、図１に示す例において、エンジンによって発生する駆動力を各補機類に伝達する際に、エンジンのクランクプーリ１０１を駆動プーリと称し、各補機類の補機プーリ２０１〜２０５を従動プーリと称する。また、補機類としてスタータ機能付き発電機（ＩＳＧ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｔａｒｔｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）が設けられた補機駆動系において、ＩＳＧによる駆動力を伝達してエンジン始動や駆動アシストを行う場合には、ＩＳＧのシャフトに設けられたＩＳＧプーリが駆動プーリとなり、クランクプーリ１０１が従動プーリとなる。

図２は、駆動プーリにおける伝達トルクと、張り側及び緩み側における張力との関係を示す概念図である。図３は、２つのプーリにベルトが巻き掛けられた補機駆動系における伝達トルクと張力との関係を示す図である。図２及び図３に示す例では、駆動プーリ１００が矢示方向に駆動力を発生させているときの張り側張力Ｔ１と緩み側張力Ｔ２との関係を示している。図３（ａ−１）は、張り側及び緩み側の何れにもテンショナー４００を設けていない例を示し、図３（ａ−２）は、張り側及び緩み側の何れにもテンショナー４００を設けていない場合の伝達トルクと張力との関係を示している。図３（ｂ−１）は、張り側にテンショナー４００を設けた例を示し、図３（ｂ−２）は、張り側にテンショナー４００を設けた場合の伝達トルクと張力との関係を示している。図３（ｃ−１）は、緩み側にテンショナー４００を設けた例を示し、図３（ｃ−２）は、緩み側にテンショナー４００を設けた場合の伝達トルクと張力との関係を示している。また、図３（ａ−２）乃至図３（ｃ−２）に記載した破線は、張り側張力Ｔ１の理想特性を示し、図３（ａ−２）乃至図３（ｃ−２）に記載した一点鎖線は、緩み側張力Ｔ２の理想特性を示している。

図２に示すように、駆動プーリ１００が矢示方向に回転して駆動力を発生させたとき、ベルトによって伝達される伝達トルクＮは、駆動プーリ１００の半径ｒ、張り側張力Ｔ１、緩み側張力Ｔ２を用いて以下の式で表される。

Ｎ＝ｒ×（Ｔ１−Ｔ２）

上式に示すように、伝達トルクＮは、張り側張力Ｔ１と緩み側張力Ｔ２との張力差Ｔ１−Ｔ２と比例する。すなわち、補機駆動系においてスリップを生じることなくトルクを伝達するために必要な張力差Ｔ１−Ｔ２を与えることで、駆動プーリ１００が発生させた駆動力を従動プーリに伝達することができる。

図３（ａ−１）に示すように、張り側及び緩み側の何れにもテンショナー４００を設けていない場合でも、図３（ａ−２）に示すように、ベルトに掛かる初期張力Ｔ０を適切に設定すれば、補機駆動系における最大伝達トルクＮｍａｘを得ることができる。ここで、緩み側張力Ｔ２が最大伝達トルクＮｍａｘを得るための緩み側張力Ｔ２の最小値Ｔ２ｍｉｎ以下となると、最大伝達トルクＮｍａｘあるいはそれ以下の伝達トルク領域においてベルト３００のスリップが発生することとなる。従って、補機駆動系において達成しようとする最大伝達トルクＮｍａｘの発生時において、緩み側張力Ｔ２が最小値Ｔ２ｍｉｎを下回らないように、初期張力Ｔ０を設定する必要がある。図３に示す例では、最大伝達トルクＮｍａｘの発生時において、緩み側張力Ｔ２が最小値Ｔ２ｍｉｎとなったときの張り側張力Ｔ１の最大値をＴ１ｍａｘとしている。

図３（ｂ−１）に示すように、張り側にテンショナー４００を設けて、張り側張力Ｔ１を一定に保つことで最大伝達トルクＮｍａｘを達成しようとすると、図３（ｂ−２）に示すように、初期張力Ｔ０がＴ１ｍａｘ以上となるようにテンショナー４００を設定する必要がある。この場合には、最大伝達トルクＮｍａｘ以下の伝達トルク領域において、本来必要としない過大な張力がベルト３００に掛かることとなり、駆動プーリ１００及び従動プーリ２００に大きな負荷が掛かり、駆動力の伝達効率が低下する。

一方、図３（ｃ−１）に示すように、緩み側にテンショナー４００を設けて、緩み側張力Ｔ２を一定に保つことで最大伝達トルクＮｍａｘを達成しようとする場合には、図３（ｃ−２）に示すように、初期張力Ｔ０がＴ２ｍｉｎ以上となるようにテンショナー４００を設定すればよい。しかしながら、緩み側にテンショナー４００を設けた場合でも（図３（ｃ−１）参照）、伝達トルクの大きさに依らず、常にＴ２ｍｉｎ以上の張力を緩み側に与える必要がある（図３（ｃ−２）参照）。自動車等の内燃機関においては、アイドリング時や高速走行時等の低トルク領域における損失をより小さくし、緩み側張力Ｔ２を理想特性に近付ける、すなわち、伝達トルクの大きさに比例した緩み側張力Ｔ２を与えることで、更なる燃費の向上が見込まれる。

図４は、実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置を適用した補機駆動系の構造概念図である。図４に示す補機駆動系は、第１プーリ１と第２プーリ２との間で駆動力を伝達するベルト３が巻き掛けられている。なお、図４は、本実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置を適用した補機駆動系の初期状態、すなわち、補機駆動系の停止状態における構造概念例を示している。

図４に示す補機駆動系において、第１プーリ１は、例えば、自動車の内燃機関であるエンジンのクランクシャフトに設けられたクランクプーリであり、第２プーリ２は、例えばＩＳＧのシャフトに設けられたＩＳＧプーリである。すなわち、図４に示す補機駆動系では、エンジンによる駆動力をＩＳＧに伝達して回生する場合と、ＩＳＧによる駆動力を伝達してエンジン始動や駆動アシストを行う場合とで、駆動側と従動側とが入れ替わる。すなわち、回生時には第１プーリ１であるクランクプーリが駆動プーリ、第２プーリ２であるＩＳＧプーリが従動プーリとなり、エンジン始動時や駆動アシスト時には第２プーリ２であるＩＳＧプーリが駆動プーリ、第１プーリ１であるクランクプーリが従動プーリとなる。このように、駆動側と従動側とが入れ替わる補機駆動系においては、張り側と緩み側とが、何れのプーリが駆動プーリであるかによって入れ替わるため、何れのプーリが駆動プーリであるかによって双方向の伝達トルクが発生する。すなわち、駆動側と従動側とが入れ替わる補機駆動系において、ベルト３は、第１プーリ１であるクランクプーリと第２プーリ２であるＩＳＧプーリとの間で、一方から他方に双方向に駆動力を伝達する。

上述したように、補機駆動系においては、伝達トルクの大きさに比例した緩み側張力を与えるのが好ましい。本実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０は、駆動側と従動側とが入れ替わる補機駆動系において、双方向に発生する伝達トルクに比例した緩み側張力Ｔ２をベルト３に与えることが可能な構成としている。以下、本実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０の構成について説明する。なお、以下の説明では、ベルト３が図４に示す矢示方向に進むものとして説明する。

図４に示すように、本実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０は、第１ローラ１１と、第２ローラ１２と、アーム１３と、ベース部材１４と、複数のばね（第１弾性部材）１５ａ１，１５ｂ１，１５ｃ１及び複数のばね（第２弾性部材）１５ａ２，１５ｂ２，１５ｃ２と、を備えている。

第１ローラ１１は、ベルト３の第２プーリ２から第１プーリ１への送り出し区間に張力を与える。第２ローラ１２は、ベルト３の第１プーリ１から第２プーリ２への送り出し区間に張力を与える。

アーム１３は、第２プーリ２の回転軸心ＡＸを旋回軸心として、第１ローラ１１と第２ローラ１２とを揺動可能に支持する。

ベース部材１４は、第２プーリ２の回転軸心ＡＸに対して周方向に固定されている。

複数のばね（第１弾性部材）１５ａ１，１５ｂ１，１５ｃ１は、それぞれベース部材１４上の異なる各所定位置ａ１，ｂ１，ｃ１と第１ローラ１１の回転軸心部との間に設けられ、第１ローラ１１の回転軸ＢＸに対して垂直な方向に付勢力を与える。

複数のばね（第２弾性部材）１５ａ２，１５ｂ２，１５ｃ２は、それぞれベース部材１４上の異なる各所定位置ａ２，ｂ２，ｃ２と第２ローラ１２の回転軸心部との間に設けられ、第２ローラ１２の回転軸ＣＸに対して垂直な方向に付勢力を与える。

上述した構成において、各ばね（第１弾性部材）１５ａ１，１５ｂ１，１５ｃ１のベース部材１４への取り付け位置ａ１，ｂ１，ｃ１、各ばね（第２弾性部材）１５ａ２，１５ｂ２，１５ｃ２のベース部材１４への取り付け位置ａ２，ｂ２，ｃ２、及びこれら各ばね１５ａ１，１５ｂ１，１５ｃ１，１５ａ２，１５ｂ２，１５ｃ２のばね定数等によって、第１ローラ１１及び第２ローラ１２に与える付勢力及びその方向を設定できる。これにより、図４に示すような駆動側と従動側とが入れ替わる補機駆動系において、双方向に発生する伝達トルクに比例した緩み側張力Ｔ２をベルト３に与えることが可能となる。

なお、ばね（第１弾性部材）１５ａ１，１５ｂ１，１５ｃ１及びばね（第２弾性部材）１５ａ２，１５ｂ２，１５ｃ２の材質や形状により本発明が限定されるものではなく、例えば、板ばねやコイルばねであってもよいし、弾性ゴムのような固体部材であってもよい。

以下、図４乃至図９を参照して、本実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０の動作例について説明する。図５は、第１プーリが駆動力を発生しているときの実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置の動作例を示す図である。図６は、第２プーリが駆動力を発生しているときの実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置の動作例を示す図である。図７は、比較例に係る補機駆動ベルト張力調整装置を適用した補機駆動系の構造概念図である。図８は、第１プーリの中心軸に付勢力を与える各ばねによってベルトに対して垂直方向に掛かるばね力と第１プーリの振れ角との関係をシミュレートした参考例を示す図である。図９は、第１プーリの中心軸に付勢力を与える各ばねによってベルトの進行方向に対して垂直方向に掛かるばね力と第１プーリの振れ角との関係をシミュレートした参考例を示す図である。なお、図８では、図７に示す比較例におけるシミュレーション結果も併せて記載している。

本実施形態では、図４に示す補機駆動系の初期状態において、適正な初期張力Ｔ０がベルト３に掛かるように、各ばね（第１弾性部材）１５ａ１，１５ｂ１，１５ｃ１が第１ローラ１１に与える付勢力（押す方向あるいは引く方向）、各ばね（第２弾性部材）１５ａ２，１５ｂ２，１５ｃ２が第２ローラ１２に与える付勢力、各ばね（第１弾性部材）１５ａ１，１５ｂ１，１５ｃ１のばね定数、各ばね（第２弾性部材）１５ａ２，１５ｂ２，１５ｃ２のばね定数を設定しているものとする。また、ばね（第１弾性部材）１５ａ１が第１ローラ１１に与える付勢力及びばね定数は、ばね（第２弾性部材）１５ａ２が第２ローラ１２に与える付勢力及びばね定数と同等であるものとし、ばね（第１弾性部材）１５ｂ１が第１ローラ１１に与える付勢力及びばね定数は、ばね（第２弾性部材）１５ｂ２が第２ローラ１２に与える付勢力及びばね定数と同等であるものとし、ばね（第１弾性部材）１５ｃ１が第１ローラ１１に与える付勢力及びばね定数は、ばね（第２弾性部材）１５ｃ２が第２ローラ１２に与える付勢力及びばね定数と同等であるものとしている。また、ばね（第１弾性部材）１５ａ１及びばね（第２弾性部材）１５ａ２のばね定数ｋａと、ばね（第１弾性部材）１５ｂ１及びばね（第２弾性部材）１５ｂ２のばね定数ｋｂと、ばね（第１弾性部材）１５ｃ１及びばね（第２弾性部材）１５ｃ２のばね定数ｋｃとは、ｋａ＜ｋｂ＜ｋｃの関係となるようにしている。

図８及び図９に示す例では、補機駆動系の初期状態においてアーム１３の振れ角θ１（あるいはθ２）が４２．８４［度］となり、４２．８４［度］以下の領域では、第１ローラ１１（あるいは第２ローラ１２）が張力を与える側が張り側となり、４２．８４［度］以上の領域では、第１ローラ１１（あるいは第２ローラ１２）が張力を与える側が緩み側となる。

また、図８に示す例では、ばね（第１弾性部材）１５ａ１によってベルト３の垂直方向に掛かるばね荷重をＦｖａ１、ばね（第１弾性部材）１５ｂ１によってベルト３の垂直方向に掛かるばね荷重をＦｖｂ１、ばね（第１弾性部材）１５ｃ１によってベルト３の垂直方向に掛かるばね荷重をＦｖｃ１、各ばね（第１弾性部材）１５ａ１，１５ｂ１，１５ｃ１によってベルト３の垂直方向に掛かるばね荷重の合計ばね荷重をＦｖＡ１とし、ばね（第２弾性部材）１５ａ２によってベルト３の垂直方向に掛かるばね荷重をＦｖａ２、ばね（第２弾性部材）１５ｂ２によってベルト３の垂直方向に掛かるばね荷重をＦｖｂ２、ばね（第２弾性部材）１５ｃ２によってベルト３の垂直方向に掛かるばね荷重をＦｖｃ２、各ばね（第２弾性部材）１５ａ２，１５ｂ２，１５ｃ２によってベルト３の垂直方向に掛かるばね荷重の合計ばね荷重をＦｖＡ２とし、図７に示す比較例において、テンションアーム１３ａによってベルト３の垂直方向に掛かるばね荷重をＦｖＢとしている。

また、図９に示す例では、ばね（第１弾性部材）１５ａ１によってベルト３の進行方向に掛かるばね荷重をＦｈａ１、ばね（第１弾性部材）１５ｂ１によってベルト３の進行方向に掛かるばね荷重をＦｈｂ１、ばね（第１弾性部材）１５ｃ１によってベルト３の進行方向に掛かるばね荷重をＦｈｃ１、各ばね（第１弾性部材）１５ａ１，１５ｂ１，１５ｃ１によってベルト３の進行方向に掛かるばね荷重の合計ばね荷重をＦｈＡ１とし、ばね（第２弾性部材）１５ａ２によってベルト３の進行方向に掛かるばね荷重をＦｈａ２、ばね（第２弾性部材）１５ｂ２によってベルト３の進行方向に掛かるばね荷重をＦｈｂ２、ばね（第２弾性部材）１５ｃ２によってベルト３の進行方向に掛かるばね荷重をＦｈｃ２、各ばね（第２弾性部材）１５ａ２，１５ｂ２，１５ｃ２によってベルト３の進行方向に掛かるばね荷重の合計ばね荷重をＦｈＡ２としている。

本実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０では、第１プーリ１が駆動プーリであり、第２プーリ２が従動プーリである場合には、図５に示すように、第１ローラ１１がベルト３に押されてアーム１３の振れ角θ１が小さくなり（あるいはθ２が大きくなり）、これに伴って第２ローラ１２がベルト３を押すことで、第２ローラ１２によって緩み側に張力が与えられる。また、第１プーリ１が従動プーリであり、第２プーリ２が駆動プーリである場合には、図６に示すように、第２ローラ１２がベルト３に押されてアーム１３の振れ角θ２が小さくなり（あるいはθ１が大きくなり）、これに伴って第１ローラ１１がベルト３を押すことで、第１ローラ１１によって緩み側に張力が与えられる。

図７に示す比較例では、本実施形態の各ばね（第１弾性部材）１５ａ１，１５ｂ１，１５ｃ１及び各ばね（第２弾性部材）１５ａ２，１５ｂ２，１５ｃ２を有しておらず、テンションアーム１３ａによって伝達トルクが最大となるときの張力を初期張力Ｔ０として与える構成である。このような構成では、テンションアーム１３ａの振れ角θ１，θ２に依らず、常に最大のばね荷重がベルト３に掛かるため、伝達トルクが小さい領域（ここでは、振れ角θ１（θ２）＝４２．８４［度］付近）においても、本来その領域では必要としない過大な張力がベルト３に掛かることとなり、第１プーリ１及び第２プーリ２に大きな負荷が掛かり、駆動力の伝達効率が低下することとなる。

これに対し、本実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０では、各ばね１５ａ１，１５ｂ１，１５ｃ１，１５ａ２，１５ｂ２，１５ｃ２によって第１ローラ１１及び第２ローラ１２からベルト３に与えられる総合的なばね荷重と、ベルト３から第１ローラ１１及び第２ローラ１２を介して各ばね１５ａ１，１５ｂ１，１５ｃ１，１５ａ２，１５ｂ２，１５ｃ２に作用する総合的な反力とは、常に釣り合った状態となる。すなわち、張り側のローラに対しても、緩み側のローラに対しても、全ての各ばね１５ａ１，１５ｂ１，１５ｃ１，１５ａ２，１５ｂ２，１５ｃ２によるばね荷重が相互的に作用して、ベルト３から各ばね１５ａ１，１５ｂ１，１５ｃ１，１５ａ２，１５ｂ２，１５ｃ２に作用する総合的な反力と釣り合った状態となる。本実施形態では、複数の各ばね１５ａ１，１５ｂ１，１５ｃ１，１５ａ２，１５ｂ２，１５ｃ２のベース部材１４への取り付け位置及びばね定数を個別に設定することで、伝達トルクに比例した張力を緩み側張力をベルト３に与えることが可能となる。

すなわち、本実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０では、各ばね（第１弾性部材）１５ａ１，１５ｂ１，１５ｃ１のベース部材１４への取り付け位置ａ１，ｂ１，ｃ１、各ばね（第２弾性部材）１５ａ２，１５ｂ２，１５ｃ２のベース部材１４への取り付け位置ａ２，ｂ２，ｃ２、及びこれら各ばね１５ａ１，１５ｂ１，１５ｃ１，１５ａ２，１５ｂ２，１５ｃ２のばね定数等によって、第１ローラ１１及び第２ローラ１２を介してベルト３に与える付勢力及びその方向を設定することができるので、図４に示すような駆動側と従動側とが入れ替わる補機駆動系において、双方向に発生する伝達トルクに比例した緩み側張力Ｔ２をベルト３に与えることが可能となる。

さらに、本実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０では、張り側においてベルト３の進行方向とは逆向き（−）のばね荷重が大きくなる。これにより、緩み側の第１ローラ１１（あるいは第２ローラ１２）がベルト３を押す力が逃げ難くなる。

（変形例）
図１０は、実施形態の変形例に係る補機駆動ベルト張力調整装置を適用した補機駆動系の構造概念図である。図１１は、第１プーリが駆動力を発生しているときの実施形態の変形例に係る補機駆動ベルト張力調整装置の動作例を示す図である。図１２は、第２プーリが駆動力を発生しているときの実施形態の変形例に係る補機駆動ベルト張力調整装置の動作例を示す図である。

図１０乃至図１２では、図４乃至図６に示す構成におけるアーム１３に代えて、第１ローラ１１及び第２ローラ１２の揺動方向に付勢力を与える弾性部材で構成されたテンションアーム１３ａを適用した構成例を示している。

図１０に示す補機駆動ベルト張力調整装置１０ａの構成においても、図４に示した構成と同様に、第１プーリ１が駆動プーリであり、第２プーリ２が従動プーリである場合には、図１１に示すように、第１ローラ１１がベルト３に押されてアーム１３（ここでは、テンションアーム１３ａ）の振れ角θ１が小さくなり（あるいはθ２が大きくなり）、これに伴って第２ローラ１２がベルト３を押すことで、第２ローラ１２によって緩み側に張力が与えられる。また、第１プーリ１が従動プーリであり、第２プーリ２が駆動プーリである場合には、図１２に示すように、第２ローラ１２がベルト３に押されてアーム１３（ここでは、テンションアーム１３ａ）の振れ角θ２が小さくなり（あるいはθ１が大きくなり）、これに伴って第１ローラ１１がベルト３を押すことで、第１ローラ１１によって緩み側に張力が与えられる。

図７を用いて説明した比較例では、上述したように、本実施形態の各ばね（第１弾性部材）１５ａ１，１５ｂ１，１５ｃ１及び各ばね（第２弾性部材）１５ａ２，１５ｂ２，１５ｃ２を有しておらず、テンションアーム１３ａによって伝達トルクが最大となるときの張力を初期張力Ｔ０として与える構成であるが、図１０に示す補機駆動ベルト張力調整装置１０ａの構成では、各ばね（第１弾性部材）１５ａ１，１５ｂ１，１５ｃ１及び各ばね（第２弾性部材）１５ａ２，１５ｂ２，１５ｃ２を有することで、テンションアーム１３ａでは、ベルト３に伝達トルクが掛かり始める初期において最低限必要な初期張力Ｔ０を与えておくようにすればよい。

以上説明したように、実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０，１０ａは、第１プーリ１と第２プーリ２との間で一方から他方に双方向に駆動力を伝達するベルト３の第２プーリ２から第１プーリ１への送り出し区間に張力を与える第１ローラ１１と、ベルト３の第１プーリ１ら第２プーリ２への送り出し区間に張力を与える第２ローラ１２と、第２プーリ２の回転軸心ＡＸを旋回軸心として、第１ローラ１１と第２ローラ１２とを揺動可能に支持するアーム１３と、第１ローラ１１の回転軸ＢＸに対して垂直な方向に付勢力を与える複数のばね（第１弾性部材）１５ａ１，１５ｂ１，１５ｃ１と、第２ローラ１２の回転軸ＣＸに対して垂直な方向に付勢力を与える複数のばね（第２弾性部材）１５ａ２，１５ｂ２，１５ｃ２と、を備えている。

この構成において、各ばね（第１弾性部材）１５ａ１，１５ｂ１，１５ｃ１のばね定数等によって、各ばね（第１弾性部材）１５ａ１，１５ｂ１，１５ｃ１が第１ローラ１１及び第２ローラ１２に与える付勢力を設定することができ、各ばね（第２弾性部材）１５ａ２，１５ｂ２，１５ｃ２のばね定数等によって、各ばね（第２弾性部材）１５ａ２，１５ｂ２，１５ｃ２が第１ローラ１１及び第２ローラ１２に与える付勢力を設定することができる。これにより、第１プーリ１と第２プーリ２との間で一方から他方に双方向に発生する伝達トルクに比例した緩み側張力Ｔ２をベルト３に与えることができ、駆動側と従動側とが入れ替わる補機駆動系の損失を低減することが可能となる。

また、第２プーリ２の回転軸心ＡＸに対して周方向に固定されたベース部材１４を備え、各ばね（第１弾性部材）１５ａ１，１５ｂ１，１５ｃ１をそれぞれベース部材１４の異なる各所定位置ａ１，ｂ１，ｃ１と第１ローラ１１の回転軸心部との間に設け、各ばね（第１弾性部材）１５ａ１，１５ｂ１，１５ｃ１を取り付ける各所定位置ａ１，ｂ１，ｃ１によって、各ばね（第１弾性部材）１５ａ１，１５ｂ１，１５ｃ１が第１ローラ１１及び第２ローラ１２に与える付勢力及びその方向を設定し、各ばね（第２弾性部材）１５ａ２，１５ｂ２，１５ｃ２をそれぞれベース部材１４の異なる各所定位置ａ２，ｂ２，ｃ２と第２ローラ１２の回転軸心部との間に設け、ばね（第２弾性部材）１５ａ２，１５ｂ２，１５ｃ２を取り付ける各所定位置ａ２，ｂ２，ｃ２によって、各ばね（第２弾性部材）１５ａ２，１５ｂ２，１５ｃ２が第１ローラ１１及び第２ローラ１２に与える付勢力及びその方向を設定して、第１プーリ１と第２プーリ２との間で一方から他方に双方向に発生する伝達トルクに比例した緩み側張力Ｔ２をベルト３に与えるようにすることも可能である。

また、アーム１３に代えて、第１ローラ１１及び第２ローラ１２の揺動方向に付勢力を与える弾性部材で構成されたテンションアーム１３ａを用いることで、テンションアーム１３ａでは、伝達トルクが掛かり始める初期において最低限必要な初期張力Ｔ０を与えておくようにすればよい。

なお、上述した実施形態では、第１弾性部材と第２弾性部材とをそれぞれ３つ有する構成を示したが、第１弾性部材及び第２弾性部材の数はこれに限るものではなく、例えば２本あるいは４本以上の第１弾性部材及び第２弾性部材を有する構成であってもよいし、第１弾性部材の数と第２弾性部材の数とが同数でなくてもよい。また、ベース部材の形状を円形としたが、ベース部材の形状はこれに限るものではなく、各第１弾性部材及び各第２弾性部材の取り付け位置が確保可能な形状であればよい。また、各第１弾性部材及び各第２弾性部材の取り付け位置を同一円周上に設けたが、各第１弾性部材及び各第２弾性部材の取り付け位置はこれに限るものではない。

上述したように、本実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０，１０ａを用いることで、第１プーリと第２プーリとの間で一方から他方に双方向に発生する伝達トルクに比例した緩み側張力をベルトに与えることができるので、この実施形態に係る補機駆動ベルト張力調整装置１０，１０ａは、駆動側と従動側とが入れ替わる補機駆動系の損失を低減するのに適している。

１ 第１プーリ
２ 第２プーリ
３ ベルト
１０，１０ａ 補機駆動ベルト張力調整装置
１１ 第１ローラ
１２ 第２ローラ
１３ アーム
１３ａ テンションアーム（弾性部材）
１４ ベース部材
１５ａ１，１５ｂ１，１５ｃ１ ばね（第１弾性部材）
１５ａ２，１５ｂ２，１５ｃ２ ばね（第２弾性部材）
１００ 駆動プーリ
１０１ クランクプーリ
２００ 従動プーリ
２０１〜２０５ 補機プーリ
３０１ ベルト
４００ テンショナー
ＡＸ 回転軸心（第２プーリ）
ＢＸ 回転軸（第１ローラ）
ＣＸ 回転軸（第２ローラ）
Ｔ０ 初期張力
Ｔ１ 張り側張力
Ｔ２ 緩み側張力

Claims (2)

1. 第１プーリと第２プーリとの間で一方から他方へ双方向に駆動力を伝達するベルトの前記第２プーリから前記第１プーリへの送り出し区間に張力を与える第１ローラと、
   前記ベルトの前記第１プーリから前記第２プーリへの送り出し区間に張力を与える第２ローラと、
   前記第２プーリの回転軸心を旋回軸心として、前記第１ローラと前記第２ローラとを揺動可能に支持するアームと、
   前記第１ローラの回転軸に対して垂直な方向に付勢力を与える複数の第１弾性部材と、
   前記第２ローラの回転軸に対して垂直な方向に付勢力を与える複数の第２弾性部材と、
   を備えている、
   補機駆動ベルト張力調整装置。
2. 前記第２プーリの回転軸心に対して周方向に固定されたベース部材を備え、
   複数の前記第１弾性部材は、それぞれ前記ベース部材の異なる各所定位置と前記第１ローラの回転軸心部との間に設けられ、
   複数の前記第２弾性部材は、それぞれ前記ベース部材の異なる各所定位置と前記第２ローラの回転軸心部との間に設けられている、
   請求項１に記載の補機駆動ベルト張力調整装置。

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