(57)【要約】【課題】複数の従動プーリに巻き掛けられたベルトから駆動プーリに作用するベルト張力の偏りを効果的に低減する。【解決手段】調整用プーリ７２と、調整用プーリ７２及び、駆動プーリ６０に巻き掛けられる調整用ベルトＢ３と、複数の従動プーリ８２，９２から駆動用ベルトＢ１，Ｂ２を介して駆動プーリ６０に作用する駆動用ベルト張力の合力方向に延びるガイド溝７４を有すると共に、調整用プーリ７２をガイド溝７４に沿って移動可能、且つ、ガイド溝７４の所定位置に保持可能なガイド保持機構７３とを備え、ガイド保持機構７３により調整用プーリ７２の駆動プーリ６０に対する合力方向の相対位置を調整することにより、調整用ベルトＢ３を介して駆動プーリ６０に作用する調整用ベルト張力で、駆動プーリ６０に生じる駆動用ベルト張力の偏りを低減する。【選択図】図２
2020159387.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動プーリ及び、複数の従動プーリに巻き掛けられる駆動用ベルトの前記駆動プーリに作用するベルト張力の調整構造であって、
調整用プーリと、
前記調整用プーリ及び、前記駆動プーリに巻き掛けられる調整用ベルトと、
前記複数の従動プーリから前記駆動用ベルトを介して前記駆動プーリに作用する駆動用ベルト張力の合力方向に延びるガイド溝を有すると共に、前記調整用プーリを該ガイド溝に沿って移動可能、且つ、該ガイド溝の所定位置に保持可能なガイド保持機構と、を備え、
前記ガイド保持機構により前記調整用プーリの前記駆動プーリに対する前記合力方向の相対位置を調整することにより、前記調整用ベルトを介して前記駆動プーリに作用する調整用ベルト張力で、前記駆動プーリに生じる前記駆動用ベルト張力の偏りを低減する
ことを特徴とするベルト張力の調整構造。
【請求項２】
駆動プーリ及び、複数の従動プーリに巻き掛けられる駆動用ベルトの前記駆動プーリに作用するベルト張力の調整方法であって、
前記複数の従動プーリから前記駆動用ベルトを介して前記駆動プーリに作用する駆動用ベルト張力の大きさ及び方向を求める第１ステップと、
該第１ステップで求めた前記駆動用ベルト張力の合力の大きさ及び方向を求める第２ステップと、
該第２ステップで求めた前記合力とは逆向きの逆方向張力の大きさ及び方向を求める第３ステップと、
前記駆動プーリ及び調整用プーリに巻き掛けられる調整用ベルトから前記駆動プーリに作用する調整用ベルト張力が、前記第３工程で求めた前記逆方向張力の大きさ及び方向と一致するように、前記駆動プーリに対する前記調整用プーリの相対位置を調整し、前記駆動プーリに生じる前記駆動用ベルト張力の偏りを低減する第４ステップと、を有する
ことを特徴とするベルト張力の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ベルト張力の調整構造及び、調整方法に関し、特に、クランクプーリに作用するベルト張力の調整構造及び、調整方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、エンジンのクランクシャフトの端部には、オルタネータやポンプ、コンプレッサ等の補機類に無端ベルトを介して動力を伝達するクランクプーリが設けられている（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−０７０６７７号公報
【特許文献２】特開２０１８−１４１４２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
クランクプーリには、各補機類の従動プーリに巻き掛けられたベルトの張力が作用し、クランクプーリが取り付けられたクランクシャフトには、クランクプーリからベルト張力の偏りを起因とした曲げ応力が作用する。このような曲げ応力が、例えば、クランクシャフトのフィレット部等に変動応力として繰り返し作用すると、クランクシャフトの寿命に影響を与える可能性がある。
【０００５】
本開示の技術は、複数の従動プーリに巻き掛けられたベルトから駆動プーリに作用するベルト張力の偏りを効果的に低減することができるベルト張力の調整構造及び、調整方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の調整構造は、駆動プーリ及び、複数の従動プーリに巻き掛けられる駆動用ベルトの前記駆動プーリに作用するベルト張力の調整構造であって、調整用プーリと、前記調整用プーリ及び、前記駆動プーリに巻き掛けられる調整用ベルトと、前記複数の従動プーリから前記駆動用ベルトを介して前記駆動プーリに作用する駆動用ベルト張力の合力方向に延びるガイド溝を有すると共に、前記調整用プーリを該ガイド溝に沿って移動可能、且つ、該ガイド溝の所定位置に保持可能なガイド保持機構と、を備え、前記ガイド保持機構により前記調整用プーリの前記駆動プーリに対する前記合力方向の相対位置を調整することにより、前記調整用ベルトを介して前記駆動プーリに作用する調整用ベルト張力で、前記駆動プーリに生じる前記駆動用ベルト張力の偏りを低減することを特徴とする。
【０００７】
本開示の調整方法は、駆動プーリ及び、複数の従動プーリに巻き掛けられる駆動用ベルトの前記駆動プーリに作用するベルト張力の調整方法であって、前記複数の従動プーリから前記駆動用ベルトを介して前記駆動プーリに作用する駆動用ベルト張力の大きさ及び方向を求める第１ステップと、該第１ステップで求めた前記駆動用ベルト張力の合力の大きさ及び方向を求める第２ステップと、該第２ステップで求めた前記合力とは逆向きの逆方向張力の大きさ及び方向を求める第３ステップと、前記駆動プーリ及び調整用プーリに巻き掛けられる調整用ベルトから前記駆動プーリに作用する調整用ベルト張力が、前記第３工程で求めた前記逆方向張力の大きさ及び方向と一致するように、前記駆動プーリに対する前記調整用プーリの相対位置を調整し、前記駆動プーリに生じる前記駆動用ベルト張力の偏りを低減する第４ステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の技術によれば、複数の従動プーリに巻き掛けられたベルトから駆動プーリに作用するベルト張力の偏りを効果的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係るエンジンの模式的な部分断面図である。
【図２】本実施形態に係る張力調整機構を備えたエンジンをクランクシャフトの軸方向から視た模式図である。
【図３】他の実施形態に係るベルト張力の調整方法を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面に基づいて、本実施形態に係るベルト張力の調整構造及び、調整方法を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１１】
［全体構成］
図１は、本実施形態に係るエンジン１０の模式的な部分断面図である。
【００１２】
図１に示すように、エンジン１０は、例えば、直列４気筒エンジンであって、上側から順に、ヘッドカバー１２、シリンダヘッド１３、シリンダブロック１４、クランクケース１５及び、オイルパン１６を有するエンジン本体部１１を備えている。なお、エンジン１０は、図示例の直列４気筒に限定されず、４気筒以外の直列多気筒、Ｖ型多気筒、水平対向多気筒、或いは、単気筒エンジンであってもよい。
【００１３】
シリンダブロック１４には、複数の気筒Ｃ１〜Ｃ４が設けられている。また、各気筒Ｃ１〜Ｃ４には、ピストンＰ１〜Ｐ４がそれぞれ往復移動可能に収容されている。ピストンＰ１〜Ｐ４には、ピストンピン２１を介してコネクティングロッド２２の小端部が揺動自在に連結されている。ピストンＰ１〜Ｐ４の頂面と、気筒Ｃ１〜Ｃ４の内周面と、シリンダヘッド１３の下面とにより燃焼室が区画形成されている。
【００１４】
シリンダヘッド１３には、燃焼室内に燃料を直噴するインジェクタＪ１〜Ｊ４がそれぞれ設けられている。また、シリンダヘッド１３には、燃焼室に新気を導入する不図示の吸気ポートや、燃焼室から排気を導出する不図示の排気ポートが設けられている。なお、エンジン１０は、図示例の直噴式エンジンに限定されず、予混合式エンジンであってもよい。
【００１５】
エンジン１０は、シリンダブロック１４とクランクケース１５との間に回転可能に支持されたクランクシャフト３０を備えている。
【００１６】
より詳しくは、クランクシャフト３０は、コネクティングロッド２２がそれぞれ揺動自在に連結された複数のクランクピン３１と、シリンダブロック１４とクランクケース１５との間に不図示の軸受等を介して支持されたクランクジャーナル３２と、各クランクピン３１と各クランクジャーナル３２とを接続する複数のクランクウェブ３３と、クランクウェブ３３に対して、クランクシャフト３０の回転軸心を挟んで対向する複数のカウンタウェイト３４とを備えている。
【００１７】
ピストンＰ１〜Ｐ４が燃焼室内の爆発力によりシリンダＣ１〜Ｃ４内を往復運動すると、この往復運動がコネクティングロッド２２からクランクピン３１に伝達されて回転運動に変換され、クランクシャフト３０がクランクジャーナル３２を軸心に回転するようになっている。
【００１８】
クランクシャフト３０の始端部３５には、エンジン１０の回転動力をオルタネータやポンプ、コンプレッサ等の第１補機８０及び、第２補機９０に伝達するクランクプーリ６０（本開示の駆動プーリの一例）が一体回転可能に設けられている。
【００１９】
具体的には、クランクプーリ６０及び、各補機８０，９０の従動プーリ８２，９２には、無端状の第１駆動用ベルトＢ１及び、第２駆動用ベルトＢ２が巻き掛けられており、エンジン１０の回転動力がクランクシャフト３０からクランクプーリ６０、各駆動用ベルトＢ１，Ｂ２及び、各従動プーリ８２，９２を経由して各補機８０，９０に伝達されるようになっている。
【００２０】
また、エンジン１０には、ベルト張力を調整可能な張力調整機構７０が設けられている。張力調整機構７０のテンショナープーリ７２（本開示の調整用プーリの一例）及び、クランクプーリ６０には、無端状の調整用ベルトＢ３が巻き掛けられている。以下、本実施形態に係る張力調整機構７０の詳細構造について説明する。
【００２１】
［張力調整機構］
図２は、本実施形態に係る張力調整機構７０を備えたエンジン１０をクランクシャフト３０の軸方向から視た模式図である。
【００２２】
図２に示すように、第１補機８０は、該第１補機８０の第１回転軸８１に一体回転可能に設けられた第１従動プーリ８２を備えている。また、第２補機９０は、該第２補機９０の第２回転軸９１に一体回転可能に設けられた第２従動プーリ９２を備えている。これら補機８０，９０は、例えば、オルタネータやポンプ、コンプレッサ等であって、それらの種類は特に限定されない。
【００２３】
クランクプーリ６０及び、第１従動プーリ８２には、第１駆動用ベルトＢ１が巻き掛けられている。また、クランクプーリ６０及び、第２従動プーリ９２には、第２駆動用ベルトＢ２が巻き掛けられている。
【００２４】
本実施形態において、第１補機８０は、クランクプーリ６０に対して右斜め上方に配されており、第２補機９０は、クランクプーリ６０に対して左斜め上方に配されている。なお、これら各補機８０，９０の配置は、図示例の配置位置に限定されず、他の配置位置であってもよい。また、補機８０，９０の個数は、図示例の２個に限定されず、３個以上であってもよい。また、ベルトの巻き掛け方式は、各従動プーリ８２，９２にそれぞれ別体の駆動用ベルトＢ１，Ｂ２を巻き掛ける図示例に限定されず、これらに１本の駆動用ベルトを巻き掛けるものであってもよい。あるいは、さらに多くのプーリに１本の駆動用ベルトを巻き掛けるいわゆるサーペンタイン方式であってもよい。
【００２５】
以上のような配置構成において、クランクプーリ６０には、第１駆動用ベルトＢ１のベルト張力（以下、第１駆動用ベルト張力Ｆａという）が、クランクプーリ６０の回転中心Ｘと第１従動プーリ８２の回転中心Ｘ１とを結ぶベクトル方向に作用する。また、クランクプーリ６０には、第２駆動用ベルトＢ２のベルト張力（以下、第２駆動用ベルト張力Ｆｂという）が、クランクプーリ６０の回転中心Ｘと第２従動プーリ９２の回転中心Ｘ２とを結ぶベクトル方向に作用する。
【００２６】
本実施形態において、張力調整機構７０は、クランクプーリ６０に対して、第１駆動用ベルト張力Ｆａ及び第２駆動用ベルト張力Ｆｂのベクトル和である合力Ｆａ＋Ｆｂと逆方向のベルト張力（以下、逆方向張力Ｆｃという）を作用させることにより、クランクプーリ６０に生じる各駆動用ベルト張力Ｆａ，Ｆｂの曲げ荷重の偏りを低減するように機能する。
【００２７】
具体的には、張力調整機構７０は、回転軸７１に一体回転可能に設けられたテンショナープーリ７２と、テンショナープーリ７２及びクランクプーリ６０に巻き掛けられた調整用ベルトＢ３と、テンショナープーリ７２のクランクプーリ６０に対する相対位置を調整して設定することが可能なガイド保持機構７３とを備えている。
【００２８】
ガイド保持機構７３は、直線長穴状の直線ガイド溝７４を有するガイドプレート７５と、ガイドプレート７５を所定の姿勢で固定する保持機構７６とを備えている。
【００２９】
ガイドプレート７５には、テンショナープーリ７２の回転軸７１が直線ガイド溝７４に沿って移動可能に設けられている。テンショナープーリ７２の回転軸７１は、不図示の固定手段によって直線ガイド溝７４の所定位置に固定可能に構成されている。
【００３０】
保持機構７６は、シリンダブロック１４等に不図示のボルト等で取り付けられた保持プレート７７を備えている。保持プレート７７には、クランクプーリ６０の回転中心Ｘを円弧中心とする円弧ガイド溝７８が設けられている。ガイドプレート７５は、その長手方向の一端部（図示例では上端部）を円弧ガイド溝７８に沿って移動可能、且つ、該一端部を支点に回転可能に設けられており、不図示の固定手段によって円弧ガイド溝７８の所定位置に所定の角度で固定可能に構成されている。なお、逆方向張力Ｆｃの向きを決めることが可能な場合には、当該プレートを取り外すこともできる。
【００３１】
以上のように構成された張力調整機構７０において、ガイドプレート７５は、直線ガイド溝７４の長手方向が逆方向張力Ｆｃのベクトル方向と一致するように、保持機構７６に所定の姿勢で保持される。
【００３２】
また、テンショナープーリ７２は、回転軸７１をガイドプレート７５の直線ガイド溝７４に沿って移動させることにより、クランクプーリ６０に対する相対位置が調整される。具体的には、テンショナープーリ７２は、調整用ベルトＢ３からクランクプーリ６０に作用するベルト張力（調整用ベルト張力）が逆方向張力Ｆｃと略一致するように、直線ガイド溝７４に沿って移動させられることにより、クランクプーリ６０に対する相対位置が設定される。
【００３３】
すなわち、本実施形態に係るベルト張力の調整方法は、第１駆動用ベルトＢ１からクランクプーリ６０に作用する第１駆動用ベルト張力Ｆａ及び、第２駆動用ベルトＢ２からクランクプーリ６０に作用する第２駆動用ベルト張力Ｆｂの大きさと方向をそれぞれ求める第１ステップと、第１ステップで求めた第１駆動用ベルト張力Ｆａ及び第２駆動用ベルト張力Ｆｂの合力Ｆａ＋Ｆｂの大きさと方向を求める第２ステップと、第２ステップで求めた合力Ｆａ＋Ｆｂとは逆向きの逆方向張力Ｆｃの大きさと方向を求める第３ステップと、第３ステップで求めた逆方向張力Ｆｃが、調整用ベルトＢ３からクランクプーリ６０に作用するように、テンショナープーリ７２のクランクプーリ６０に対する相対位置を調整して設定する第４ステップと、を有することにより実現される。
【００３４】
このように、クランクプーリ６０に対して、第１駆動用ベルト張力Ｆａ及び第２駆動用ベルト張力Ｆｂの合力Ｆａ＋Ｆｂとは逆向きの逆方向張力Ｆｃを付与することにより、クランクプーリ６０に生じる各駆動用ベルト張力Ｆａ，Ｆｂの曲げ荷重の偏りが効果的に低減されるようになる。これにより、各駆動用ベルト張力Ｆａ，Ｆｂの偏りを起因としてクランクシャフト３０の主としてフィレット部（図１に符号Ａで示すクランクピン３１とクランクウェブ３３との境界部位）に作用する曲げ応力の発生が効果的に抑制されるようになり、クランクシャフト３０の寿命を確実に延ばすことが可能になる。また、クランクプーリ６０や、そのクランクシャフト３０との締結部において、曲げ荷重に対して厳しい部位があっても、当該部位の寿命を確実に伸ばすことが可能となり、さらには、振動騒音の低減効果も得ることができる。
【００３５】
［その他］
なお、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【００３６】
例えば、調整用ベルトＢ３からクランクプーリ６０に付与する逆方向張力Ｆｃはクランクシャフト３０のフィレット部から各駆動用ベルトＢ１，Ｂ２及び、調整用ベルトＢ３の離間距離を考慮することにより設定してもよい。
【００３７】
具体的には、図３に示すように、フィレット部Ａから各ベルトＢ１，Ｂ２，Ｂ３の離間距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を予め計測しておき、逆方向張力Ｆｃを以下の数式（１）に従って求めてもよい。
【００３８】
Ｆｃ＝（（Ｆａ×Ｌ１）＋（Ｆｂ×Ｌ２））／Ｌ３    ・・・（１）
【００３９】
このように、各ベルトＢ１，Ｂ２，Ｂ３とフィレット部Ａとの離間距離Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を考慮して逆方向張力Ｆｃを設定すれば、フィレット部Ａに対する曲げ応力の発生をより確実に抑止することが可能になる。
【００４０】
さらに、クランクプーリ６０（駆動プーリ）が回転し、従動プーリ８２，９２（被駆動プーリ）に各被駆動装置８０，９０のトルクが発生した場合も考慮して逆方向張力Ｆｃを調整すると、曲げ応力の発生の抑止効果をさらに得ることができる。例えば、ベクトルＦａはベクトルＦａ１及び、ベクトルＦａ２（何れも図２参照）の合力となるが、駆動力発生時はベクトルＦａ１とベクトルＦａ２の変化に伴いベクトルＦａも変化する。変化したベクトルＦａをベクトルＦａ’とし、同様にＦｂ’とすると、以下の数式（２），（３）に示すように、逆方向張力Ｆｃを求めることができる。
【００４１】
Ｆｃ＝Ｆａ’＋Ｆｂ’・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）
Ｆｃ＝（（Ｆａ’×Ｌ１）＋（Ｆｂ’×Ｌ２））／Ｌ３・・・・・（３）
【００４２】
また、本開示の適用は、エンジン１０のクランクプーリ６０に巻き掛けられる駆動用ベルトＢ１，Ｂ２の張力調整に限定されず、ベルトが巻き掛けられる駆動プーリと従動プーリとを備える他の装置にも広く適用することが可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１０  エンジン
３０  クランクシャフト
６０  クランクプーリ（駆動プーリ）
７０  張力調整機構
７１  回転軸
７２  テンショナープーリ（調整用プーリ）
Ｂ３  調整用ベルト
７３  ガイド保持機構
７４  直線ガイド溝（ガイド溝）
７５  ガイドプレート
７６  保持機構
７７  保持プレート
７８  円弧ガイド溝
８０  第１補機
８１  第１回転軸
８２  第１従動プーリ（従動プーリ）
Ｂ１  第１駆動用ベルト（駆動用ベルト）
９０  第２補機
９１  第２回転軸
９２  第２従動プーリ（従動プーリ）
Ｂ２  第２駆動用ベルト（駆動用ベルト）
【図１】
2020159387.tif 000003
【図２】
2020159387.tif 000004
【図３】
2020159387.tif 000005