WO2016136594A1 - 補機ベルトシステム - Google Patents
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- G01M15/04—Testing internal-combustion engines
- G01M15/12—Testing internal-combustion engines by monitoring vibrations
Definitions
- the present invention relates to an auxiliary belt system for an internal combustion engine of a vehicle, and relates to a technique for adjusting a belt tension to an appropriate value.
- the belt transmission device includes, for example, a belt tension adjusting device that adjusts the belt tension.
- the belt tension adjusting device includes a tension pulley unit that is wound around the belt and rotated by movement of the belt, an auto tensioner mechanism that presses the tension pulley unit, and a tensioner that detects a reaction force that the tension pulley unit receives from the belt. It has a pressure sensor (patent document 1).
- a control unit that receives an electrical signal from the generator / starter motor outputs a control signal to the actuator to extend the actuator, and energizes the belt tension adjusting pulley.
- the actuator is in a non-driven state and the belt tension adjusting pulley is movable, and a predetermined tension smaller than that at the time of starting is applied to the belt (Patent Document 2).
- the belt control device controls the belt tension and the damping force of the auto tensioner to be high (Patent Literature). 3). Therefore, the belt tension fluctuation can be suppressed by increasing the belt tension and the damping force of the auto tensioner in the low-speed rotation range where the engine fluctuation becomes large.
- the belt tension is measured using a tensioner pressure sensor.
- the pressure sensor is arranged so that the belt tension can be measured, the arrangement structure or the pressure sensor There is a problem that the configuration is limited and the cost is increased.
- the optimum belt tension that changes appropriately from the pressure (the optimum belt tension referred to here is the tension at which the pulley does not generate a certain level of vibration) is not required.
- the belt tension adjusting device disclosed in Patent Document 2 the belt tension is increased only at the start and the belt tension other than at the start is decreased.
- the belt tension is increased only in the low rotation range, and the belt tension during high rotation is decreased.
- An object of the present invention is to provide an auxiliary belt system capable of simplifying the arrangement structure of sensors and reducing the cost and reducing the belt tension as much as possible in the entire rotation range.
- the auxiliary belt system of the present invention is an auxiliary belt system provided with a belt transmission device 2 and a control device 3 for controlling the belt transmission device 2,
- the belt transmission device 2 includes: A drive pulley 4 provided on a crankshaft of an internal combustion engine of a vehicle; A non-drive pulley 5 provided in an auxiliary machine of the vehicle; A belt 1 stretched between the drive pulley 4 and the non-drive pulley 5; Belt tension adjusting means 6 for adjusting the tension of the belt 1;
- the control device 3 Vibration measuring means 13 for measuring vibration of at least one of the non-driving pulley 5, an element that rotates integrally with the non-driving pulley 5, a peripheral member of the rotating element, and the belt tension adjusting means 6;
- Tension setting means for setting the belt tension adjusted by the belt tension adjusting means 6 to a predetermined belt tension according to the rotational speed of the drive pulley 4 when the vibration measured by the vibration measuring means 13 is equal to or greater than a threshold value.
- the “element rotating integrally with the non-drive pulley 5” is a shaft portion of the non-drive pulley 5 or the like.
- Examples of the “peripheral member of the rotating element” include a bearing that rotatably supports the shaft portion of the non-driving pulley 5, a housing that supports the bearing, a bracket, and the like.
- the “according to the rotational speed of the driving pulley” may be, for example, an arbitrary rotational speed that changes in a stepless manner from the start of the internal combustion engine to a high rotational speed range, At the time of start-up, it may be in accordance with the rotational speed at each step of the rotational speed that changes stepwise, such as a low rotational range, a middle rotational range, and a high rotational range.
- the rotation speed is the number of rotations per unit time.
- the threshold value and the determined belt tension are determined based on results of tests and simulations, respectively.
- the vibration detection means 13 includes vibrations of at least one of the non-driving pulley 5, an element that rotates integrally with the non-driving pulley 5, a peripheral member of the rotating element, and the belt tension adjusting means 6. Measure.
- the tension setting unit 14 sets the belt tension to a belt tension determined according to the rotational speed of the drive pulley 4 when the measured vibration is equal to or greater than the threshold value.
- the tension setting unit 14 can detect the flutter of the belt 1 by determining whether or not the measured vibration is greater than or equal to a threshold value.
- the fluttering of the belt 1 means that the belt 1 vibrates to a specified value or more in directions orthogonal to the traveling direction of the belt 1 and the belt width direction.
- the belt 1 flutters. Therefore, at the rotational speed of the drive pulley 4 at this time, the belt tension is increased to, for example, a tension at which the vibration is less than the threshold value. Therefore, fluttering of the belt 1 can be suppressed.
- the control device 3 includes an accelerator amount detection unit 15 that detects an operation amount of the accelerator operation unit 21, and the tension setting unit 14 rotates the internal combustion engine from the operation amount detected by the accelerator amount detection unit 15.
- the belt tension may be set according to the rotational speed by predicting the speed.
- the tension setting means 14 may lower the belt tension by the belt tension adjusting means 6 and grasp the lower limit value of the belt tension at which the vibration measured by the vibration measuring means 13 is equal to or greater than a threshold value.
- This system is based on the premise that the belt flutters, but the belt 1 does not flutter under normal use conditions. For example, the tension is set so that the vibration becomes a specified value or less even in a usage state where the belt 1 has deteriorated over time or the rotational speed of the internal combustion engine is excessively moved up and down within a short time.
- the present invention by lowering the belt tension and setting the vibration to be equal to or greater than the threshold value, that is, by intentionally causing the belt 1 to flutter, it is possible to grasp the lower limit value of the belt tension that causes the flutter.
- the tension setting unit 14 may include a vibration monitoring unit 19 that constantly monitors whether the vibration measured by the vibration measuring unit 13 is equal to or greater than a threshold value. As described above, the vibration monitoring unit 19 constantly monitors the vibration, so that the belt tension can be quickly increased when the belt 1 is unexpectedly fluttered.
- the belt tension adjusting means 6 may include a damper that makes the damping force variable, and the tension setting means 14 may change the belt tension by changing the damping force of the belt tension adjusting means 6.
- the belt tension adjusting means 6 has a pulley 7 in contact with the belt 1, and the belt tension can be adjusted by changing the position of the pulley 7, and the tension setting means 14 is a pulley of the belt tension adjusting means 6. 7 may be changed to change the belt tension.
- the vibration measuring means 13 may detect vibration using a piezoelectric acceleration sensor 17. In this case, as compared with a strain gauge type sensor or the like, it can be miniaturized with high sensitivity and can also measure weak vibrations. Also, the mechanical strength can be increased.
- FIG. 1 is a front view schematically showing an auxiliary belt system according to an embodiment of the present invention. It is a block diagram of a control system of the auxiliary machine belt system. It is a figure which shows the relationship between an engine rotation speed and the tension
- the auxiliary belt system B includes a belt transmission 2 that transmits a rotational force when the auxiliary is driven by an internal combustion engine of a vehicle using a belt 1, and a control that controls the belt transmission 2.
- Device 3. Although the auxiliary machine of this example is not shown in figure, it is a power steering, an alternator, a water pump, and an air conditioner, for example. However, it is not limited to these auxiliary machines. In the following description, a plurality of auxiliary machines may be collectively referred to as auxiliary machines.
- the belt transmission device 2 includes a driving pulley 4, a non-driving pulley 5, a belt 1, and belt tension adjusting means 6.
- the drive pulley 4 is provided on the crankshaft of the internal combustion engine.
- the non-drive pulley 5 is a pulley provided in each of the auxiliary machines, and includes a tensioner idler pulley 7, a power steering pulley 8, an alternator pulley 9, a water pump pulley 10, and an air conditioner pulley 11. .
- the tensioner idler pulley 7 is provided integrally with a belt tension adjusting means 6 to be described later, and applies a constant tension to the belt 1.
- the pulley arm 12 is supported by the vehicle body so as to be swingable about the swing center axis L ⁇ b> 1, and the tensioner idler pulley 7 is rotatably supported by the pulley arm 12.
- the pulley arm 12 is swung in a direction in which the idler pulley 7 is pressed against the belt 1 by the hydraulic damper 6a, and applies belt tension.
- the power steering pulley 8 is provided on the rotary shaft 22 of the hydraulic pump of the power steering.
- An alternator pulley 9 is provided on the rotor shaft 23 of the alternator.
- the water pump pulley 10 is provided on the rotating shaft 24 of the water pump.
- the air conditioner pulley 11 is provided on the rotary shaft 25 of the compressor of the air conditioner.
- the belt 1 is an endless belt that is wound around the drive pulley 4, the tensioner idler pulley 7, the power steering pulley 8, the alternator pulley 9, the water pump pulley 10, and the air conditioner pulley 11. Therefore, the rotational force of the drive pulley 4 can be transmitted to the auxiliary machines via the belt 1 and the non-drive pulley 5.
- the belt tension adjusting means 6 is a means for adjusting the tension of the belt 1, and includes the pulley arm 12 and a hydraulic damper 6 a that is a damper connected to the pulley arm 12.
- the hydraulic damper 6a includes, for example, a bottomed cylindrical cylinder body 6aa, a rod 6ab that can be moved forward and backward provided in the cylinder body 6aa, a damper portion 6ac, and a check valve having a function of restricting an oil flow path (not shown).
- a motor which may include a speed reducer
- a return spring not shown
- the belt tension adjusting means 6 is provided such that the cylinder body 6aa is swingably provided on the vehicle body at the fulcrum A1, and the connecting point A2 at the tip of the rod 6ab is swingable with respect to the pulley arm 12 with respect to the fulcrum A1. Connected.
- the damper portion 6ac buffers the pushing force applied to the rod 6ab.
- the control device 3 is, for example, an electric control unit (ECU) that controls the entire vehicle.
- the control device 3 includes vibration measurement means 13, tension setting means 14, accelerator amount detection means 15, and storage means 16.
- the vibration measuring means 13 measures the vibration caused by the flutter of the belt of the non-drive pulley 5 (FIG. 1) or the belt tension adjusting means 6.
- FIGS. 1 and 2 at least one of an alternator pulley 9, a power steering pulley 8, an idler pulley 7, an air conditioner pulley 11, a water pump pulley 10, and a belt tension adjusting means 6. Measure two vibrations.
- the vibration measuring means 13 detects vibration using, for example, a piezoelectric acceleration sensor 17.
- the piezoelectric acceleration sensor 17 When measuring the vibration of the alternator pulley 9, for example, the piezoelectric acceleration sensor 17 is attached to a fixed bearing ring (not shown) of a bearing that supports the rotor shaft 23 of the alternator. When the alternator pulley 9 vibrates due to the fluttering of the belt 1, the vibration is transmitted to the bearing via the rotor shaft 23. The piezoelectric acceleration sensor 17 can detect the vibration transmitted to the bearing using the piezoelectric effect. When measuring the vibration of the power steering pulley 8, the piezoelectric acceleration sensor 17 is attached to the fixed-side bearing ring (not shown) of the bearing that supports the rotating shaft 22 of the hydraulic pump of the power steering, as described above. Vibration can be detected. The other pulleys 7, 11, and 10 can similarly detect vibrations.
- the tension setting means 14 sets the belt tension adjusted by the belt tension adjusting means 6 to a predetermined belt tension value.
- the tension setting unit 14 includes a vibration monitoring unit 19 and a belt tension setting unit 20.
- the vibration monitoring unit 19 constantly monitors whether the vibration measured by the vibration measuring unit 13 is equal to or greater than a threshold value.
- the threshold value is stored in the storage unit 16 in a rewritable manner and is used when the vibration monitoring unit 19 determines the threshold value.
- the belt tension setting unit 20 sets the belt tension according to the rotational speed of the drive pulley 4.
- the rotational speed of the drive pulley 4 may be in accordance with a rotational speed that changes steplessly from the start of the internal combustion engine to a high speed rotation range, or at a low speed when the internal combustion engine is started. It may be in accordance with the rotational speed that changes stepwise with the range, middle rotation range, and high rotation range. If the vibration monitoring unit 19 determines that the vibration is less than the threshold value, the belt tension setting unit 20 does not change the belt tension because the belt 1 does not flutter.
- the rotational speed of the internal combustion engine that is, the drive pulley 4 is calculated from the depression amount (operation amount) of the accelerator pedal (accelerator operation means) 21 detected by the accelerator amount detection means 15. Since the depression amount of the accelerator pedal 21 and the rotational speed of the internal combustion engine are in a proportional relationship, for example, the relationship between the two is previously set in a relationship setting means such as a map, and this relationship setting means is stored in the storage means 16. Keep it.
- the accelerator amount detection means 15 can easily calculate the rotation speed by comparing the signal corresponding to the depression amount of the accelerator pedal 21 with the relationship setting means.
- the tension setting means 14 in this example changes the belt tension by changing the damping force of the belt tension adjusting means 6.
- the tension setting unit 14 gives a signal to the motor of the hydraulic damper 6a so as to change the throttle of the check valve, for example.
- the fluid resistance increases and as a result, the damping force increases.
- the fluid resistance becomes small, and as a result, the damping force becomes low.
- the auxiliary belt system B is a system on the premise that the belt 1 flutters, but no fluttering occurs in a normal use state. Therefore, the tension setting means 14 instructs the belt tension adjusting means 6 to lower the belt tension, and intentionally sets the vibration to be equal to or greater than the threshold value, that is, intentionally generates a flutter in the belt 1 according to the rotational speed.
- the lower limit value of belt tension (belt tension value corresponding to the threshold value) at which flapping occurs can be grasped.
- the tension setting means 14 sets a value (correction value) obtained by multiplying the lower limit value of the belt tension by a correction coefficient in advance according to the engine speed and stores the value in the storage means 16.
- the belt tension correction value corresponding to the engine speed is set as the optimum tension.
- the correction coefficient is determined based on, for example, results of tests and simulations.
- FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the rotational speed of an engine that is an internal combustion engine and the tension at which the belt does not flutter. 1 and 2 will be described as appropriate.
- the belt does not flutter is a state in which the vibration measured by the vibration measuring means 13 is within a certain value or less.
- the belt tension is increased only when the engine is started, and a two-stage belt tension that is lower than when the engine is started is set regardless of the engine speed except when the engine is started.
- the belt tension that does not flutter even if variations or belt deterioration due to individual differences between engines occurs is reduced to the maximum value when the engine starts, and then decreases as the engine speed increases.
- the belt tension is set so that the belt tension does not fluctuate as the engine rotation speed increases thereafter.
- the actual belt tension is substantially similar to the belt tension, although it is lower than the belt tension at which no fluttering occurs.
- the optimum tension obtained by this embodiment is a constant belt tension that is slightly higher than the actual belt tension.
- the belt tension that does not flutter increases as the engine speed increases thereafter.
- the optimum tension after the determined engine rotation speed is set to be higher than the actual belt tension and lower than the belt tension that does not flutter even if belt deterioration or the like occurs. This optimum tension is determined by, for example, results of tests and simulations.
- the vibration measuring means 13 measures the vibration of the non-driven pulley 5.
- the tension setting unit 14 sets the belt tension to a belt tension determined according to the rotational speed of the drive pulley 4 when the measured vibration is equal to or greater than the threshold value.
- the tension setting unit 14 can detect the flutter of the belt 1 by determining whether or not the measured vibration is greater than or equal to a threshold value. When the measured vibration is equal to or greater than the threshold value, the belt 1 fluctuates, so the belt tension is changed to the optimum tension described above at the rotational speed of the drive pulley 4 at this time. Therefore, the fluttering of the belt 1 can be suppressed.
- the belt 1 is changed by changing the protruding amount of the rod 6ab from the cylinder body 6aa instead of changing the belt tension by changing the damping force of the belt tension adjusting means 6 described above.
- the belt tension may be changed by changing the position of the idler pulley 7 in contact therewith.
- an electromagnetic solenoid or hydraulic pressure may be used in addition to the motor.
- the vibration measuring means 13 may directly measure the vibration of the non-driven pulley 5.
- a piezoelectric acceleration sensor 17 may be provided on the shaft portion of the non-drive pulley 5 and a detection signal of the sensor 17 may be input to the vibration measuring means 13 via wireless communication or a slip ring.
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Abstract
この補機ベルトシステム(B)は、ベルト伝動装置(2)と、ベルト伝動装置(2)を制御する制御装置(3)とを備える。ベルト伝動装置(2)は、クランクシャフトに設けられた駆動プーリ(4)と、車両の補機に設けられた非駆動プーリ(5)と、駆動プーリおよび非駆動プーリに掛け渡されたベルト(1)と、ベルトの張力を調整するベルト張力調整手段(6)とを備える。制御装置(3)は、非駆動プーリ、非駆動プーリと一体に回転する要素、この回転する要素の周辺部材、およびベルト張力調整手段(6)のうち少なくともいずれか1つの振動を測定する振動測定手段(13)と、振動測定手段(13)で測定された振動が閾値以上のとき、駆動プーリの回転速度に応じて、ベルト張力調整手段(6)で調整するベルト張力を定められたベルト張力に設定する張力設定手段(14)とを有する。
Description
本出願は、2015年2月23日出願の特願2015-032483の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本願の一部をなすものとして引用する。
この発明は、車両の内燃機関の補機ベルトシステムに関し、ベルト張力を適切な値とする技術に関する。
エンジンによる補機駆動時の回転力をベルトを用いて伝達するベルト伝動装置等が実用に供されている。ベルト伝動装置は、例えば、ベルト張力を調整するベルト張力調整装置を備える。このベルト張力調整装置は、ベルトが巻き掛けられると共にベルトの移動で回転するテンションプーリユニットと、このテンションプーリユニットを押圧するオートテンショナ機構と、前記テンションプーリユニットがベルトから受ける反力を検出するテンショナ圧力センサとを有する(特許文献1)。
ベルト張力調整装置では、例えば、エンジンの始動時に、発電機兼スタータモータからの電気信号を受けた制御部がアクチュエータに制御信号を出力してこのアクチュエータを伸長させ、ベルト張力調整プーリを付勢する。エンジンの始動後には、前記アクチュエータは非駆動状態でベルト張力調整プーリは可動となり、ベルトに上記始動時よりも小さな所定の張力を付与する(特許文献2)。
ベルト制御装置は、例えば、回転速度センサからエンジンの所定値よりも低い回転速度を表す信号を受けた場合に、ベルトの張力、および、オートテンショナの減衰力が高くなるように制御する(特許文献3)。したがって、エンジンの回転変動が大きくなる低速回転域において、ベルト張力、および、オートテンショナの減衰力を高めることで、ベルトの張力変動を抑え得る。
ベルト張力が低いとベルトのバタつきが発生するため、適切な張力を保たなくてはならない。一方、ベルト張力が高いと駆動プーリの負荷が大きくなり、軸受のラジアル荷重が大きくなって燃費が悪化する。しかしながら、最適なベルト張力はエンジン回転速度やベルトの経年劣化により変わるため、一概に値を決めることができず、最適なベルト張力よりも高い張力にすることで、ベルトのバタツキを抑えている。
その対策技術として特許文献1に開示されたベルト伝動装置では、テンショナ圧力センサを用いてベルト張力を測定しているが、ベルト張力を測定できるように圧力センサを配置すると、配置構造または圧力センサの構成が制限されてコスト高になるという問題がある。さらに圧力からは適宜変わる最適なベルト張力(ここで言う最適なベルト張力とはプーリが一定以上の振動を生じない張力のこと)は求められない。また特許文献2に開示されたベルト張力調整装置では、スタート時のみベルト張力を上げ、スタート時以外のベルト張力を低くしている。特許文献3に開示されたベルト制御装置では、低回転域においてのみベルト張力を上げ、高回転時のベルト張力を下げている。ただし、近年の燃費競争においては、ベルト張力を全回転域で可能な限り下げる必要がある。
この発明の目的は、センサ類の配置構造を簡略化できてコスト低減を図ると共に、ベルト張力を全回転域で可能な限り下げることができる補機ベルトシステムを提供することである。
この発明の補機ベルトシステムは、ベルト伝動装置2と、このベルト伝動装置2を制御する制御装置3とを設けた補機ベルトシステムであって、
前記ベルト伝動装置2は、
車両の内燃機関のクランクシャフトに設けられた駆動プーリ4と、
前記車両の補機に設けられた非駆動プーリ5と、
これら駆動プーリ4および非駆動プーリ5に掛け渡されたベルト1と、
このベルト1の張力を調整するベルト張力調整手段6とを備え、
前記制御装置3は、
前記非駆動プーリ5、この非駆動プーリ5と一体に回転する要素、この回転する要素の周辺部材、および前記ベルト張力調整手段6のうち少なくともいずれか1つの振動を測定する振動測定手段13と、
前記振動測定手段13で測定された振動が閾値以上のとき、前記駆動プーリ4の回転速度に応じて、前記ベルト張力調整手段6で調整するベルト張力を定められたベルト張力に設定する張力設定手段14とを備える。
前記「非駆動プーリ5と一体に回転する要素」は、前記非駆動プーリ5の軸部等である。
前記「回転する要素の周辺部材」として、前記非駆動プーリ5の軸部を回転自在に支持する軸受、この軸受を支持するハウジングやブラケット等が挙げられる。
前記「駆動プーリの回転速度に応じて」とは、例えば、内燃機関の始動時から高回転域まで無段階に変化する回転速度の任意の回転速度に応じてであっても良いし、内燃機関の始動時、低回転域、中回転域、高回転域と有段で変化する回転速度の段階毎の回転速度に応じてであっても良い。
前記回転速度は、単位時間当たりの回転数である。
前記閾値、および前記定められたベルト張力は、それぞれ試験やシミュレーション等の結果により定められる。
前記ベルト伝動装置2は、
車両の内燃機関のクランクシャフトに設けられた駆動プーリ4と、
前記車両の補機に設けられた非駆動プーリ5と、
これら駆動プーリ4および非駆動プーリ5に掛け渡されたベルト1と、
このベルト1の張力を調整するベルト張力調整手段6とを備え、
前記制御装置3は、
前記非駆動プーリ5、この非駆動プーリ5と一体に回転する要素、この回転する要素の周辺部材、および前記ベルト張力調整手段6のうち少なくともいずれか1つの振動を測定する振動測定手段13と、
前記振動測定手段13で測定された振動が閾値以上のとき、前記駆動プーリ4の回転速度に応じて、前記ベルト張力調整手段6で調整するベルト張力を定められたベルト張力に設定する張力設定手段14とを備える。
前記「非駆動プーリ5と一体に回転する要素」は、前記非駆動プーリ5の軸部等である。
前記「回転する要素の周辺部材」として、前記非駆動プーリ5の軸部を回転自在に支持する軸受、この軸受を支持するハウジングやブラケット等が挙げられる。
前記「駆動プーリの回転速度に応じて」とは、例えば、内燃機関の始動時から高回転域まで無段階に変化する回転速度の任意の回転速度に応じてであっても良いし、内燃機関の始動時、低回転域、中回転域、高回転域と有段で変化する回転速度の段階毎の回転速度に応じてであっても良い。
前記回転速度は、単位時間当たりの回転数である。
前記閾値、および前記定められたベルト張力は、それぞれ試験やシミュレーション等の結果により定められる。
この構成によると、振動検出手段13は、非駆動プーリ5、この非駆動プーリ5と一体に回転する要素、この回転する要素の周辺部材、およびベルト張力調整手段6のうち少なくともいずれか1つの振動を測定する。張力設定手段14は、測定された振動が閾値以上のとき、ベルト張力を、駆動プーリ4の回転速度に応じて定められたベルト張力に設定する。張力設定手段14は、測定された振動が閾値以上であるか否かを判定することで、ベルト1のバタツキを感知し得る。ベルト1のバタツキとは、ベルト1の進行方向およびベルト幅方向にそれぞれ直交する方向にベルト1が規定値以上に振動することを言う。測定された振動が閾値以上のときベルト1のバタツキが発生しているため、このときの駆動プーリ4の回転速度において、ベルト張力を、例えば、振動が閾値未満となる張力まで上げる。よってベルト1のバタツキを抑え得る。
これにより、ベルト張力を、例えばベルト劣化等が生じてもバタつかないベルト張力よりも、全回転速度域で可能な限り下げることができる。また駆動プーリ4の負荷を低減して軸受のラジアル荷重を小さくすることで燃費を高めることが可能となる。さらにベルト1の寿命を延ばすことができる。またセンサ類の配置構造等が制限されることなくベルト張力を設定できるため、圧力センサを用いてベルト張力を測定する場合よりも、コスト低減を図ることができる。
前記制御装置3は、アクセル操作手段21の操作量を検知するアクセル量検知手段15を有し、前記張力設定手段14は、前記アクセル量検知手段15で検知された操作量から前記内燃機関の回転速度を予測し、この回転速度に応じてベルト張力を設定しても良い。
前記張力設定手段14は、前記ベルト張力調整手段6によりベルト張力を下げていき、前記振動測定手段13で測定される振動が閾値以上となる、ベルト張力の下限値を把握しても良い。このシステムはベルトがバタつくことが前提のシステムであるが、通常の使用状態ではベルト1のバタツキは生じない。例えば、ベルト1が経年劣化した状態や内燃機関の回転速度を短時間のうちに過度に上下動させる等の使用状態でも振動が規定値以下になるように張力が設定されている。一方、本発明ではベルト張力を下げていき、振動を閾値以上とする、つまり意図的にベルト1にバタツキを発生させることで、バタツキが発生する、ベルト張力の下限値を把握することができる。
前記張力設定手段14は、前記振動測定手段13で測定される振動が閾値以上か否かを常時監視する振動監視部19を有しても良い。このように振動監視部19が、常時振動を監視することで、ベルト1に予定外のバタツキが生じたときにベルト張力を速やかに上げることができる。
前記ベルト張力調整手段6は減衰力を可変とするダンパを備え、前記張力設定手段14は、前記ベルト張力調整手段6の減衰力を変えることでベルト張力を変更するものとしても良い。
前記ベルト張力調整手段6は、前記ベルト1に接するプーリ7を有しこのプーリ7の位置を変えることでベルト張力を調整可能であり、前記張力設定手段14は、前記ベルト張力調整手段6のプーリ7の位置を変えてベルト張力を変更するものとしても良い。
前記ベルト張力調整手段6は、前記ベルト1に接するプーリ7を有しこのプーリ7の位置を変えることでベルト張力を調整可能であり、前記張力設定手段14は、前記ベルト張力調整手段6のプーリ7の位置を変えてベルト張力を変更するものとしても良い。
前記振動測定手段13は、圧電型加速度センサ17を用いて振動を検出しても良い。この場合、歪みゲージ式のセンサ等と比べて、高感度で小型化できるうえ、微弱な振動も測定することができる。また機械的強度も高くすることが可能となる。
請求の範囲および/または明細書および/または図面に開示された少なくとも2つの構成のどのような組合せも、本発明に含まれる。特に、請求の範囲の各請求項の2つ以上のどのような組合せも、本発明に含まれる。
この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施形態の説明から、より明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施形態および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。添付図面において、複数の図面における同一の符号は、同一または相当する部分を示す。
この発明の一実施形態に係る補機ベルトシステムを概略示す正面図である。
同補機ベルトシステムの制御系のブロック図である。
エンジン回転速度とバタツキが生じない張力との関係を示す図である。
この発明の一実施形態に係る補機ベルトシステムBを図1ないし図3と共に説明する。
図1に示すように、この補機ベルトシステムBは、車両の内燃機関による補機駆動時の回転力をベルト1を用いて伝達するベルト伝動装置2と、このベルト伝動装置2を制御する制御装置3とを有する。この例の補機は、図示しないが、例えば、パワーステアリング、オルタネータ、ウォーターポンプ、およびエアーコンディショナである。但し、これらの補機に限定されるものではない。なお以下の説明において、複数の補機を総称して補機類という場合がある。
図1に示すように、この補機ベルトシステムBは、車両の内燃機関による補機駆動時の回転力をベルト1を用いて伝達するベルト伝動装置2と、このベルト伝動装置2を制御する制御装置3とを有する。この例の補機は、図示しないが、例えば、パワーステアリング、オルタネータ、ウォーターポンプ、およびエアーコンディショナである。但し、これらの補機に限定されるものではない。なお以下の説明において、複数の補機を総称して補機類という場合がある。
先ず、ベルト伝動装置2について説明する。ベルト伝動装置2は、駆動プーリ4と、非駆動プーリ5と、ベルト1と、ベルト張力調整手段6とを有する。駆動プーリ4は、内燃機関のクランクシャフトに設けられる。非駆動プーリ5は、補機類にそれぞれ設けられるプーリであって、テンショナ用アイドラプーリ7と、パワーステアリングプーリ8と、オルタネータプーリ9と、ウォーターポンププーリ10と、エアーコンディショナプーリ11とを有する。
テンショナ用アイドラプーリ7は、後述のベルト張力調整手段6と一体に設けられてベルト1に一定の張力を付与する。プーリアーム12が揺動中心軸L1を中心に揺動自在に車体に支持され、このプーリアーム12にテンショナ用アイドラプーリ7が回転自在に支持されている。プーリアーム12は、油圧ダンパ6aによりアイドラプーリ7をベルト1に押し付ける方向に揺動させられ、ベルト張力を与えている。
パワーステアリングプーリ8は前記パワーステアリングの油圧ポンプの回転軸22に設けられる。オルタネータプーリ9は前記オルタネータのロータシャフト23に設けられる。ウォーターポンププーリ10は前記ウォーターポンプの回転軸24に設けられる。エアーコンディショナプーリ11は前記エアーコンディショナのコンプレッサの回転軸25に設けられる。ベルト1は、これら駆動プーリ4、テンショナ用アイドラプーリ7、パワーステアリングプーリ8、オルタネータプーリ9、ウォーターポンププーリ10、エアーコンディショナプーリ11に順次掛け渡された無端状のベルトである。よって駆動プーリ4の回転力をベルト1および非駆動プーリ5を介して補機類に伝達し得る。
ベルト張力調整手段6は、ベルト1の張力を調整する手段であって、前記プーリアーム12と、このプーリアーム12に連結されたダンパである油圧ダンパ6aとを有する。この油圧ダンパ6aは、例えば、有底筒状のシリンダ本体6aa、このシリンダ本体6aaにそれぞれ設けられる進退自在なロッド6ab、ダンパ部6ac、オイル流路の絞り機能を有するチェックバルブ(図示せず)、このチェックバルブの絞りを調整するモータ(減速機を含んでも良い)(図示せず)、およびリターンスプリング(図示せず)を有する。このベルト張力調整手段6は、シリンダ本体6aaが支点A1で車体に揺動自在に設けられ、且つ、この支点A1を基準としてロッド6abの先端の連結点A2がプーリアーム12に対して揺動自在に連結される。ダンパ部6acは、ロッド6abに負荷される押込み力を緩衝する。
ベルト1の張力が高いとき、そのベルト張力がプーリアーム12を介してロッド6abに伝達され、リターンスプリングの押圧力に抗して、ロッド6abの大部分がシリンダ本体6aaに押し込まれて前記チェックバルブが閉じ、ダンパ部6acによりベルト1からの荷重を支持する。ベルト1の緩み時には、リターンスプリングの押圧力によりロッド6abの先端部がシリンダ本体6aaから突出しプーリアーム12を介してアイドラプーリ7をベルト1に押し付けるようになっている。
図2に示すように、制御装置3は、例えば、車両全般の制御を行う電気制御ユニット(ECU)である。この制御装置3は、振動測定手段13と、張力設定手段14と、アクセル量検知手段15と、記憶手段16とを有する。振動測定手段13は、この例では、非駆動プーリ5(図1)またはベルト張力調整手段6の、ベルトのバタつきに起因する振動を測定する。具体的には、図1および図2に示すように、オルタネータプーリ9、パワーステアリングプーリ8、アイドラプーリ7、エアーコンディショナプーリ11、ウォーターポンププーリ10、およびベルト張力調整手段6の少なくともいずれか1つの振動を測定する。振動測定手段13は、例えば、圧電型加速度センサ17を用いて振動を検出する。
オルタネータプーリ9の振動を測定する場合、例えば、オルタネータのロータシャフト23を支持する軸受の固定側軌道輪(図示せず)に圧電型加速度センサ17を取付ける。オルタネータプーリ9がベルト1のバタツキに起因して振動すると、その振動がロータシャフト23を介して前記軸受に伝達される。圧電型加速度センサ17はその軸受に伝達された振動を圧電効果を利用して検出し得る。パワーステアリングプーリ8の振動を測定する場合にも、前記と同様に、パワーステアリングの油圧ポンプの回転軸22を支持する軸受の固定側軌道輪(図示せず)に圧電型加速度センサ17を取付けて振動を検出し得る。その他のプーリ7,11,10についても同様に振動を検出し得る。
張力設定手段14は、ベルト張力調整手段6で調整するベルト張力を、定められたベルト張力値に設定する。この張力設定手段14は、振動監視部19とベルト張力設定部20とを有する。振動監視部19は、振動測定手段13で測定される振動が閾値以上か否かを常時監視する。閾値は、例えば、記憶手段16に書き換え可能に記憶され、振動監視部19における閾値判定時に用いられる。
振動監視部19において振動が閾値以上であると判定されると、ベルト張力設定部20は、駆動プーリ4の回転速度に応じてベルト張力を設定する。前記駆動プーリ4の回転速度に応じてとは、例えば、内燃機関の始動時から高速回転域まで無段階に変化する回転速度に応じてであっても良いし、内燃機関の始動時、低回転域、中回転域、高回転域と有段で変化する回転速度に応じてであっても良い。なお振動監視部19において振動が閾値未満と判定されると、ベルト1のバタツキが発生していないため、ベルト張力設定部20によるベルト張力の変更を実施しない。
前記駆動プーリ4の回転速度を検出する際、アクセル量検知手段15で検知されたアクセルペダル(アクセル操作手段)21の踏込み量(操作量)から内燃機関つまり駆動プーリ4の回転速度を演算する。アクセルペダル21の踏込み量と内燃機関の回転速度とは比例関係にあるため、例えば、両者の関係を予めマップ等の関係設定手段に設定しておき、この関係設定手段を記憶手段16に記憶しておく。アクセル量検知手段15は、アクセルペダル21の踏込み量に対応する信号を前記関係設定手段に照らし合わせて回転速度を容易に演算し得る。
この例の張力設定手段14は、ベルト張力調整手段6の減衰力を変えることでベルト張力を変更する。張力設定手段14は、ベルト張力を変更するとき、例えば、前記チェックバルブの絞りを変更するように油圧ダンパ6aのモータに信号を与える。張力設定手段14から入力された信号により前記チェックバルブの流路を絞った場合、流体抵抗が大きくなり、その結果減衰力が高まる。逆に前記チェックバルブの流路を広げた場合、流体抵抗が小さくなり、その結果減衰力が低くなる。
ところで、この補機ベルトシステムBはベルト1がバタつくことが前提のシステムであるが、通常の使用状態ではバタツキは生じない。そこで張力設定手段14は、ベルト張力調整手段6にベルト張力を下げるよう指令し、意図的に振動を閾値以上とする、つまり意図的にベルト1にバタツキを発生させることで、回転速度に応じてバタツキが発生する、ベルト張力の下限値(前記閾値に対応するベルト張力値)を把握し得る。張力設定手段14は、例えば、前記ベルト張力の下限値に補正係数を乗じた値(補正値)を予めエンジン回転速度に応じて設定しておき記憶手段16に記憶しておく。エンジン回転速度に応じたベルト張力の補正値を最適張力とする。前記補正係数は、例えば、試験やシミュレーション等の結果により定められる。
図3は、内燃機関であるエンジンの回転速度とベルトにバタツキが生じない張力との関係を示す図である。図1および図2も適宜参照しつつ説明する。ここで「ベルトにバタツキが生じない」とは、振動測定手段13で測定される振動が一定値以下の振動に収まっている状態である。
従来、例えば、エンジン始動時のみベルト張力を上げ、エンジン始動時以外はエンジン回転速度にかかわらずエンジン始動時よりも低い二段式のベルト張力が設定されていた。
従来、例えば、エンジン始動時のみベルト張力を上げ、エンジン始動時以外はエンジン回転速度にかかわらずエンジン始動時よりも低い二段式のベルト張力が設定されていた。
これに対して、エンジン毎の固体差に起因するばらつきやベルト劣化が生じてもバタつかないベルト張力は、エンジン始動時を最大値として以後エンジン回転速度の上昇に応じて低下させていく。定められたエンジン回転速度に到達すると、以後エンジン回転速度が上がる程、バタツキが生じないベルト張力を上げるように設定されている。実際のベルト張力は、前述のバタツキが生じないベルト張力よりも低いものの、同ベルト張力に略相似している。
この実施形態によって得られる最適張力は、実際のベルト張力よりもやや高い一定のベルト張力とし、定められたエンジン回転速度に到達すると、以後エンジン回転速度が上がる程、バタツキが生じないベルト張力を上げるように設定されている。この定められたエンジン回転速度以後の最適張力は、実際のベルト張力よりも高く、且つ、ベルト劣化等が生じてもバタつかないベルト張力よりも低くなるように設定されている。この最適張力は、例えば、試験やシミュレーション等の結果により定められる。
以上説明した補機ベルトシステムBの作用効果について説明する。この補機ベルトシステムBによると、振動測定手段13は非駆動プーリ5の振動を測定する。張力設定手段14は、測定された振動が閾値以上のとき、ベルト張力を、駆動プーリ4の回転速度に応じて定められたベルト張力に設定する。張力設定手段14は、測定された振動が閾値以上であるか否かを判定することで、ベルト1のバタツキを感知し得る。測定された振動が閾値以上のときベルト1のバタツキが発生しているため、このときの駆動プーリ4の回転速度において、ベルト張力を前述の最適張力に変更する。よってベルト1のバタツキを抑え得る。
これにより、ベルト張力を、例えばベルト劣化等が生じてもバタつかないベルト張力よりも、全回転速度域で可能な限り下げることができる。また駆動プーリ4の負荷を低減して軸受のラジアル荷重を小さくすることで燃費を高めることが可能となる。さらにベルト1の寿命を延ばすことができる。またセンサ類の配置構造等が制限されることなくベルト張力を設定できるため、圧力センサを用いてベルト張力を測定する場合よりも、コスト低減を図ることができる。振動監視部19が常時振動を監視する場合には、ベルト1に予定外のバタツキが生じたときにベルト張力を速やかに上げることができる。
上記実施形態の他の実施形態として、前述のベルト張力調整手段6の減衰力を変えてベルト張力を変更する構成に代えて、シリンダ本体6aaからのロッド6abの突出量を変更してベルト1に接するアイドラプーリ7の位置を変えることでベルト張力を変更しても良い。
前記チェックバルクの絞りを調整する手段として、モータの他に電磁ソレノイドや油圧などを用いても良い。
前記チェックバルクの絞りを調整する手段として、モータの他に電磁ソレノイドや油圧などを用いても良い。
振動測定手段13は、非駆動プーリ5の振動を直接測定しても良い。この場合、例えば、非駆動プーリ5の軸部に圧電型加速度センサ17を設け、このセンサ17の検出信号を無線通信またはスリップリングを介して振動測定手段13に入力し得る。
以上、本発明を実施するための形態を説明したが、ここで開示した実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1…ベルト
2…ベルト伝動装置
3…制御装置
4…駆動プーリ
5…非駆動プーリ
6…ベルト張力調整手段
13…振動測定手段
14…張力設定手段
15…アクセル量検知手段
17…圧電型加速度センサ
19…振動監視部
21…アクセルペダル(アクセル操作手段)
2…ベルト伝動装置
3…制御装置
4…駆動プーリ
5…非駆動プーリ
6…ベルト張力調整手段
13…振動測定手段
14…張力設定手段
15…アクセル量検知手段
17…圧電型加速度センサ
19…振動監視部
21…アクセルペダル(アクセル操作手段)
Claims (7)
- ベルト伝動装置と、このベルト伝動装置を制御する制御装置とを設けた補機ベルトシステムであって、
前記ベルト伝動装置は、
車両の内燃機関のクランクシャフトに設けられた駆動プーリと、
前記車両の補機に設けられた非駆動プーリと、
これら駆動プーリおよび非駆動プーリに掛け渡されたベルトと、
このベルトの張力を調整するベルト張力調整手段と、
を備え、
前記制御装置は、
前記非駆動プーリ、この非駆動プーリと一体に回転する要素、この回転する要素の周辺部材、および前記ベルト張力調整手段のうち少なくともいずれか1つの振動を測定する振動測定手段と、
前記振動測定手段で測定された振動が閾値以上のとき、前記駆動プーリの回転速度に応じて、前記ベルト張力調整手段で調整するベルト張力を定められたベルト張力に設定する張力設定手段と、
を備える、補機ベルトシステム。 - 請求項1に記載の補機ベルトシステムにおいて、前記制御装置は、前記車両のアクセル操作手段の操作量を検知するアクセル量検知手段を有し、前記張力設定手段は、前記アクセル量検知手段で検知された操作量から前記内燃機関の回転速度を演算し、この回転速度に応じてベルト張力を設定する補機ベルトシステム。
- 請求項1または請求項2に記載の補機ベルトシステムにおいて、前記張力設定手段は、前記ベルト張力調整手段によりベルト張力を下げていき、前記振動測定手段で測定される振動が閾値以上となる、ベルト張力の下限値を把握する補機ベルトシステム。
- 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の補機ベルトシステムにおいて、前記張力設定手段は、前記振動測定手段で測定される振動が閾値以上か否かを常時監視する振動監視部を有する補機ベルトシステム。
- 請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の補機ベルトシステムにおいて、前記ベルト張力調整手段は減衰力を可変とするダンパを備え、前記張力設定手段は、前記ベルト張力調整手段の減衰力を変えることでベルト張力を変更する補機ベルトシステム。
- 請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の補機ベルトシステムにおいて、前記ベルト張力調整手段は、前記ベルトに接するプーリを有し、このプーリの位置を変えることでベルト張力を調整可能であり、前記張力設定手段は、前記ベルト張力調整手段のプーリの位置を変えてベルト張力を変更する補機ベルトシステム。
- 請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の補機ベルトシステムにおいて、前記振動測定手段は、圧電型加速度センサを用いて振動を検出する補機ベルトシステム。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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|---|---|---|---|
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| GB2586583A (en) * | 2019-08-12 | 2021-03-03 | Zahnradfabrik Friedrichshafen | Rotating machine |
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- 2015-02-23 JP JP2015032483A patent/JP2016156387A/ja active Pending
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