(57)【要約】【課題】補機駆動ベルトの振れ動きに対する追従性に優れたオートテンショナを提供する。【解決手段】オートテンショナ９は、フロントカバー１等の機関本体に固定されるボデー部１３と、このボデー部１３にばね手段１９を介して回動自在に装着されたアーム１４と、アーム１４の自由端部に回転自在に取付けられたテンションプーリ１０とから成っている。テンションプーリ１０に、ゴム等の弾性材からなる弾性外周層２１又は弾性中間層２５を形成している。テンションプーリ１０は、弾性外周層２１又は弾性中間層２５が圧縮変形することによっても補機駆動ベルト５を弾性的に支持できるため、テンションプーリ１０の振幅を増大できる。その結果、補機駆動ベルト５が大きく振れ動いても、高い追従性を発揮できる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクプーリと複数の補機駆動プーリとに巻き掛けられた補機駆動ベルトの張力を調節するためのオートテンショナであって、
機関本体に固定されるボデー部と、前記ボデー部にばね手段を介して回動自在に取付けられたアームと、前記アームに回転自在に取付けられたテンションプーリとを備えており、
前記テンションプーリに、前記補機駆動ベルトの押圧力によって弾性変形可能な弾性材製吸振部が形成されている、
内燃機関用のオートテンショナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、内燃機関の補機駆動ベルトの張力を調整するオートテンショナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車用内燃機関においては、オルタネータやウォータポンプ、エアコン用コンプレッサ等の補機が補機駆動ベルトを介してクランクプーリによって駆動されている。そして、特にオルタネータは回転抵抗が大きいため、オルタネータプーリと補機駆動ベルトとの間の摩擦力を適正に保持する必要がある。そこで、オートテンショナを使用して、補機駆動ベルトの張力を一定に保持している（例えば特許文献１）。
【０００３】
特許文献１には明示されていないが、オートテンショナは、フロントカバー等の機関本体に固定されるボデー部と、前記ボデー部にばね手段を介して回動自在に取付けられたアームと、前記アームに回転自在に取付けられたテンションプーリとを備えており、ばね手段の弾性力により、補機駆動ベルトの張力を一定に保持している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−５１１２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、補機駆動ベルトはその周回によって振れ動いており、このため、テンションプーリに対する補機駆動ベルトの押圧力は、強くなったり弱くなったり小刻みに変化している。他方、アームには、テンションプーリによってモーメントが作用するため、アームに作用するモーメントも、増減を繰り返して小刻みに変化している。そして、アームのモーメントの変化に応じてばね手段の弾性抵抗の程度が増減を繰り返して変化しており、これにより、補機駆動ベルトを所定の張力範囲に保持している。
【０００６】
ここで問題は、ばね手段が周波数と振幅とに固有の振動域を有していることから、補機駆動ベルトによる押圧力が大きく変動すると、押圧力の変化に追従できずに、補機駆動ベルトが大きくバタついてしまうことであり、この補機駆動ベルトのバタツキにより、異音を発生させることがあった。
【０００７】
例えば、オルタネータが発電状態から空回り状態に変化したり、空回り状態から発電状態に変化したりして補機駆動ベルトに大きな負荷変動が作用すると、補機駆動ベルトの張力が大きく変化するが、オートテンショナにおけるアームの回動範囲（振幅）は限られているため、補機駆動ベルトの張力の変化に追従してテンションプーリを補機駆動ベルトに当てることができず、このため、補機駆動ベルトにバタツキが生じて異音を発生させることになる。
【０００８】
クランクプーリの回転数の変化についても同様であり、補機駆動ベルトの周速度が速くなると補機駆動ベルトの振れ動きも大きくなるが、アームの回動振幅には適正値があるため、低中速回転域に合わせてばね手段の変形範囲を設定すると、高速回転ではばねの効きが悪いという現象が生じて追従性が悪化し、逆に、中高速回転域に合わせてばね手段の変形範囲を設定すると、低速回転域ではばねが効き過ぎるという現象が生じて、これまた追従性が悪化することになる。
【０００９】
このような問題点については、例えば強弱２種類のばね手段を併用することが考えられるが、これでは、構造が複雑化してコストが大幅に嵩むという新たな問題が発生してしまう。
【００１０】
本願発明は、このような現状を改善すべく成されたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願発明は、クランクプーリと複数の補機駆動プーリとに巻き掛けられた補機駆動ベルトの張力を調節するためのオートテンショナに関し、このオートテンショナは、
「機関本体に固定されるボデー部と、前記ボデー部にばね手段を介して回動自在に取付けられたアームと、前記アームに回転自在に取付けられたテンションプーリとを備えており、
前記テンションプーリに、前記補機駆動ベルトの押圧力によって弾性変形可能な弾性材製吸振部が形成されている」
という構成になっている。
【００１２】
吸振部の具体的な構造としては、テンションプーリの外周部をゴム（ラバー）等の弾性材から成る弾性外周層と成したり、金属製又は樹脂製のような硬質材からなる外周層の内側にゴム等の弾性材から成る弾性中間層を形成するなど、幾つかの構造を採用できる。弾性中間層を構成する弾性材としては、ゴム材の他に板ばねや線ばねを使用することも可能である。
【発明の効果】
【００１３】
本願発明のオートテンショナは、ばね手段に加えて、テンションプーリに弾性材製の吸振部が形成されているため、補機駆動ベルトの押圧力の変化に対して、広い範囲で対応できる。すなわち、テンションプーリが弾性に抗して移動する振幅を増大できることにより、補機駆動ベルトの振れ動きに対する追従性を、格段に向上できる。これにより、補機駆動ベルトに対して大きな負荷変動が生じたり、補機駆動ベルトの周速度が大きく変動したりしても、補機駆動ベルトを適切な張力に保持してバタ付きを抑制できる。
【００１４】
従って、本願発明では、補機駆動ベルトに対する大きな負荷変動や周速度の大きな変化があっても、その変動・変化に追従して補機駆動ベルトを所定の張力に保持する機能に優れているため、回転域や運転状態が大きく変化しても、補機駆動ベルトのスリップを防止して補機を的確に駆動できると共に、異音の発生も防止又は著しく抑制できる。
【００１５】
また、ばね手段は過剰に硬くする必要がないため、補機駆動ベルトに対するテンションプーリの抵抗を軽減することができる。その結果、機械的損失（メカロス）を抑制して燃費の向上に貢献できる。
【００１６】
そして、吸振部は、既述のように、外周層又は中間層をゴム質の部材で構成するなどして簡単に実現できるため、上記の各効果を奏しつつ、コストを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態に係る内燃機関の正面図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】（Ａ）は図２のIIIA-IIIA 視概略断面図、（Ｂ）は（Ａ）と同じ方向から見た要部断面図、（Ｃ）は別例図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
(1).基本構造
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は自動車用内燃機関（エンジン）に適用しており、エンジンは、クランク軸が車幅方向に長く延びる姿勢でかつ排気側面を前にした姿勢でエンジンルームに配置されている。
【００１９】
図１は、内燃機関をクランク軸線方向の手前から見た正面図であり、フロントカバー１が部分的に表示されている。云うまでもないが、フロントカバー１はシリンダブロック及びシリンダヘッドの前面に跨がって配置されており、シリンダブロック及びシリンダヘッドに多数のボルト２で固定されている。
【００２０】
フロントカバー１の下部からは、シリンダブロックに軸支されたクランク軸３の前端部が突出しており、このクランク軸３の突出部にクランクプーリ４が固定されている。クランクプーリ４には補機駆動ベルト５が巻き掛けられており、この補機駆動ベルト５により、オルタネータ６とウォータポンプ７とエアコン用コンプレッサ８とが駆動される。従って、補機駆動ベルト５は、オルタネータプーリ６ａと、ウォータポンププーリ７ａと、エアコン用プーリ８ａとにも巻き掛けられている。
【００２１】
オルタネータ６はシリンダブロックを挟んで吸気側に配置されている一方、エアコン用コンプレッサ８は、フロントカバー１及びシリンダブロックを挟んで排気側に配置されており、また、ウォータポンプ７は、気筒軸心よりも排気側に寄った部位でかつエアコン用コンプレッサ８よりもかなり高い位置に配置されている。
【００２２】
従って、補機駆動ベルト５は、オルタネータプーリ６ａとウォータポンププーリ７ａとエアコン用プーリ８ａとを囲うように配置されているが、オルタネータプーリ６ａとの摩擦を大きくするために、概ねクランクプーリ４の上方部位にオートテンショナ９を配置し、オートテンショナ９に設けたテンションプーリ１０によって、補機駆動ベルト５をウォータポンプ７の側に大きく引き込んでいる。従って、補機駆動ベルト５は、テンションプーリ１０によって大きく蛇行している。
【００２３】
(2).オートテンショナの構造
図３（Ａ）に示すように、オートテンショナ９は、フロントカバー１に設けたボス体１１にボルト１２で固定されたボデー部１３と、ボデー部１３に回動自在に装着されたアーム１４と、アーム１４の自由端部に回転自在に取り付けられたテンションプーリ１０とを有している。敢えて述べるまでもないが、アーム１４の回動軸心はクランク軸３と平行になっている。図３（Ｂ）に示すように、テンションプーリ１０は、アーム１４に設けたボス１５に回転自在に保持されている。
【００２４】
ボデー部１３は、フロントカバー１に向けて後ろ向きに開口した有底筒状のホルダー部１６と、ホルダー部１６から略上下方向に張り出した上下のブラケット部１７とを有しており、上下のブラケット部１７が、フロントカバー１のボス体１１にボルト１２で固定されている。
【００２５】
他方、アーム１４は、ホルダー部１６に後ろから嵌め込まれたボス部１８を有しており、ボス部１８は、簡略表示して示すばね手段１９により、補機駆動ベルト５を張る方向に付勢されている。テンションプーリ１０はアーム１４の軸心回り方向に移動するが、その移動方向は、クランクプーリ４とオルタネータ６のプーリ６ａとを結ぶ線と直交した方向と一致している。
【００２６】
なお、ボデー部１３は、正面視において気筒軸心よりも排気側（車両の前方側）にずれた位置に配置されているが、クランクプーリ４の真上に配置したり、気筒軸心よりも吸気側にずらした位置に配置したりすることも可能である。
【００２７】
図３（Ｂ）に示すように、補機駆動ベルト５の内周面は、多数の溝条と突条とが連続した鋸歯状の横断面形状になっている（図３（Ａ）では、補機駆動ベルト５の凹凸形状は捨象している。）。従って、オルタネータプーリ６ａウォータポンプ７ａとエアコン用プーリ８ａの外周面も、補機駆動ベルト５の凹凸に噛み合う凹凸形状になっている。他方、補機駆動ベルト５はテンションプーリ１０に対して背面掛けされるため、テンションプーリ１０の外周面は平滑面になっている。
【００２８】
そして、図３（Ｂ）に示す例では、テンションプーリ１０の外周部を、補機駆動ベルト５の押圧力によって弾性変形し得るゴム（ラバー）よりなる弾性外周層２１で構成している。従って、弾性外周層２１が請求項に記載した吸振部の例である。
【００２９】
正確に述べると、図３（Ｂ）の例では、テンションプーリ１０は、金属（例えば鉄やアルミ）又は硬質合成樹脂のような硬質材で形成された本体部２２と、その外周に張られた弾性外周層２１とで構成されている。弾性外周層２１は、本体部２２の外周面に接着剤によって接着してもよいし、インサート成型によって一体化してもよい。
【００３０】
図３（Ｃ）に示す別例では、テンションプーリ１０の外周層２３は鋼又は硬質合成樹脂のような硬質材で形成されており、外周層２３と内輪部２４との間に、ゴム製の弾性中間層２５が挟み込まれている。この弾性中間層２５も、外周層２３及び内輪部２４に対しては、接着剤又はインサート成型によって固着されている。
【００３１】
(3).まとめ
このように、テンションプーリ１０に弾性外周層２１又は弾性中間層２５を設けると、テンションプーリ１０の押圧力によって弾性外周層２１又は弾性中間層２５が弾性に抗して圧縮変形するため、テンションプーリ１０の振幅は、補機駆動ベルト５の振れ動きに対するテンションプーリ１０の動きの追従性を向上できる。
【００３２】
すなわち、テンションプーリ１０の振幅は、ばね手段１９によって設定された振幅と、弾性外周層２１又は弾性中間層２５の弾性変形による振幅とを足し合わせた寸法になるため、補機駆動ベルト５が負荷変動や高速回転によって大きく振れ動いても、その振れ動きに追従して補機駆動ベルト５を的確に支持することができる。これにより、補機駆動ベルト５のバタツキを抑制して異音の発生やスリップの発生を防止できる。
【００３３】
ばね手段１９の弾性力と弾性外周層２１又は弾性中間層２５の弾性力との関係を見ると、両者を同じ程度に設定しておいてもよいし、異ならせてもよい。異ならせる場合、ばね手段１９を硬くして弾性外周層２１又は弾性中間層２５を柔らかくする場合と、ばね手段１９を柔らかくして弾性外周層２１又は弾性中間層２５を硬くする場合とがあるが、前者が好ましい。
【００３４】
クランクプーリ４の回転数が大きく変動すると、補機駆動ベルト５の振れ動きの波長（周波数）も変動し得るが、ばね手段１９は固有振動数を有することから、波長が大きく変動すると、補機駆動ベルト５の振れ動きに対するテンションプーリ１０の追従性が悪化するおそれがある。
【００３５】
つまり、ばね手段１９とテンションプーリ１０との間にある程度の距離があることから、テンションプーリ１０の動きとばね手段１９の変形とには僅かながらタイミングのずれがあり、このため、補機駆動ベルト５をテンションプーリ１０で押すべきときにテンションプーリ１０が後退してしまうといったタイミングミスが生じて追従性が悪化するおそれがある。
【００３６】
これに対して、本実施形態のように、テンションプーリ１０に弾性外周層２１又は弾性中間層２５を形成すると、補機駆動ベルト５は常にテンションプーリ１０に接触しているため、補機駆動ベルト５の振れ動きの波長が変動しても、的確に吸振できる。従って、本実施形態は、補機駆動ベルト５の振幅の変化と波長（周波数）の変化との両方に対して高い追従性を有している。
【００３７】
図３（Ｂ）のように、吸振部として弾性外周層２１を形成すると、補機駆動ベルト５との間の摩擦力が大きくなるため、補機駆動ベルト５のスリップを的確に防止できる利点がある。他方、図３（Ｃ）のように、吸振部として弾性中間層２５を形成すると、テンションプーリ１０の外周面の磨耗を防止できる利点がある。
【００３８】
以上、本願発明の実施形態を説明したが、本願発明は、他にも様々に具体化できる。例えば、図３（Ｃ）のように弾性中間層２５を形成する場合、弾性中間層２５を上下に分離した形態に形成することも可能である。また、弾性中間層２５は板ばねや線ばねで構成することも可能である。
【００３９】
補機には、モータジェネレータやオイルポンプも含まれる。モータジェネレータはオルタネータに代替するものであるので、モータジェネレータを使用する場合は、オートテンショナは、モータジェネレータのプーリに対する補機駆動ベルトの摩擦力を一定に保持することになる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本願発明は、内燃機関用のオートテンショナに具体化できる。従って、産業上利用できる。
【符号の説明】
【００４１】
１  機関本体を構成するフロントカバー
３  クランク軸
４  クランクプーリ
５  補機駆動ベルト
６  補機の例としてのオルタネータ
７  補機の例としてのウォータポンプ
８  補機の例としてのエアコン用コンプレッサ
９  オートテンショナ
１０  テンションプーリ
１１  ボス体
１３  ボデー部
１４  アーム
１９  ばね手段
２１  吸振部を構成する弾性外周層
２２  本体部
２３  硬質材より成る外周層
２５  吸振部を構成する弾性中間層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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