(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の回転軸とこれらを連動回転させるベルトとを有しており、
前記複数の回転軸のうち少なくとも１つの回転軸はこれと一体に回転する輪体を設けており、前記輪体の外周に、前記ベルトが巻き掛けられたリング状遊転プーリを、当該リング状遊転プーリの回転によって前記輪体が回転するように内接させている構成であって、 前記リング状遊転プーリを前記輪体に内接した状態に保持しつつ前記ベルトにテンションを付与するテンショナが設けられている、
内燃機関のベルト式動力伝達装置。
【請求項２】
前記リング状遊転プーリを前記輪体に内接した状態に保持しつつ前記輪体の軸心回り方向に付勢して前記ベルトにテンションを付与するテンショナが設けられている、
請求項１に記載した内燃機関のベルト式動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、内燃機関において、例えばクランク軸で補機を駆動するに際して使用されるベルト式動力伝達装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関にはオルタネータやポンプ類などの補機が取付けられており、これらの補機はプーリ及びベルトを介してクランク軸で駆動されることが多い（例えば特許文献１参照）。ベルトによる駆動は、複数の軸を同じ方向に回転させることができる利点や、コストを抑制できる利点などがあり、内燃機関において古くから使用されている。
【０００３】
そして、補機は一般にクランク軸の回転数よりも高い回転数で駆動するのが効率が良い性質があり、そこで、補機をベルトで駆動する場合、補機のプーリをクランク軸のプーリよりも小径にすることで、補機の回転数がクランク軸の回転数より高くなるように設定している。また、ベルト式動力伝達装置では、ベルトの伸びを吸収して一定のテンションを確保するためテンショナ機構を設けていることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１８０１７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さて、ベルト式の動力伝達装置はベルトとプーリとの間の摩擦を利用して動力伝達するものであるが、ベルトは変形しながら周回するため、補機のプーリのように外径が小さいと、ベルトの変形が過剰に大きくなって、発熱損失が発生したり劣化が早まったりする問題がある。この問題は、Ｖベルトのように肉厚が厚いベルトほど、また、回転速度が高くなるほど顕著に顕れる。
【０００６】
更に述べると、補機用プーリの外径が小さいことから、補機用プーリとベルトとの接触長さを長くして伝動性を確実化するため（スリップを防止するため）、アイドルプーリでベルトをループの外側から押すことにより、ベルトを補機用プーリに対してＵターン状に巻き掛けることも広く行われているが、このようにベルトをＵターン状に巻き掛けるとベルトの曲がり変形の度合いが大きくなるため、上記した発熱や早期劣化の問題がより一層顕著に顕れる。
【０００７】
本願発明はこのような現状に鑑みて成されたものであり、ベルトの耐久性等に優れた動力伝達装置を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明は、複数の回転軸とこれらを連動回転させるベルトとを有する内燃機関における動力伝達装置に関するもので、請求項１の発明は、前記複数の回転軸のうち少なくとも１つの回転軸はこれと一体に回転する輪体を設けており、前記輪体の外周に、前記ベルトが巻き掛けられたリング状遊転プーリを、当該リング状遊転プーリの回転によって前記輪体が回転するように内接させている。
【０００９】
そして、前記リング状遊転プーリを前記輪体に内接した状態に保持しつつ前記ベルトにテンションを付与するテンショナが設けられている。テンショナは様々の機構を採用することができる。その一例として、例えば、リング状遊転プーリに内接するローラと、これが回転自在に取付けられたリンク体とを有する構成として、リンクを回動自在な構成として、ローラでリング状遊転プーリを常に押すようにばねでリンクを付勢する、という構成を採用できる。或いは、リング状遊転プーリを一定方向にばねで付勢する構成とすることも可能である。
【発明の効果】
【００１０】
本願発明によると、例えば補機の駆動軸のように従来は小径のプーリを使用していた場合であっても、例えば、輪体の外径を従来のプーリと同じ程度に設定してこれにリング状遊転プーリを内接させることにより、リング状遊転プーリを介して輪体を回転させることができる。すなわち、輪体はリング状遊転プーリを介してベルトで駆動される。そして、リング状遊転プーリは輪体に内接しているため、当然ながらリング状遊転プーリは輪体よりも大径になっており、従って、ベルトの変形を抑制した状態で輪体を高速で回転駆動できる。
【００１１】
このように、本願発明は、従来は小径のプーリを使用していた場合であっても、リング状遊転プーリを使用することにより、ベルトの変形を大幅に抑制しつつ軸を所望の回転数で回転させることができるのであり、従って、動力伝達機能を損なうことなく、ベルトの変形による動力損失・発熱を著しく抑制できると共に、耐久性も格段に向上できる。
【００１２】
更に、本願発明ではテンショナによってベルトの弛みを吸収できるが、リング状遊転プーリの動きを利用してベルトにテンションを付与するものであるため、テンションの付与に伴ってベルトの変形が大きくなるという不具合は無く、従って、ベルトに、動力損失・発熱の大幅抑制と耐久性向上という利点を損なうことなく、常に適切なテンショナを付与することができる。
【００１３】
さて、オルタネータはそれ自体を移動させることでベルトにテンションを付与することが従来から行われているが、ウォーターポンプやバランスシャフトなどの補機類の場合は機関本体の所定位置に保持されているため、これらの補機類をベルトで駆動する場合、ベルトにそのループの外側から当接するテンションプーリを設けねばならず、このためベルトの変形が大きくなる問題がある。
【００１４】
これに対して本願発明では、リング状遊転プーリ自体を移動させることでベルトにテンションを付与するものであるため、ウォーターポンプやバランスシャフトのように回転軸が所定位置に保持されている補機類を駆動する伝達装置についても、ベルトの変形を大きくさせることなくテンションを自動的に付与できる。この点、本願発明の利点の一つであると言える。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態に係る内燃機関の正面図である。
【図２】図１のII-II 視側面図である。
【図３】（Ａ）は図１のIIIA-IIIA 視断面図、（Ｂ）は図１のIIIB-IIIB 視断面図である。
【図４】第２実施形態の模式的な正面図である。
【図５】第３実施形態を示す図で、（Ａ）は要部正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ視断面図である。
【図６】第４実施形態の部分破断要部正面図である。
【図７】第５〜第６実施形態を示す図である。
【図８】第７〜第８実施形態の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。第１実施形態から順次、説明する。
【００１７】
(1).第１実施形態及び第２実施形態
内燃機関は、シリンダボア等を有する機関本体（シリンダブロック）１を有しており、この機関本体１の一面１ａからクランク軸２とウォータポンプ駆動軸３とが突出している。クランク軸２にはクランクプーリ４が固定されている一方、ウォータポンプ駆動軸３にはウォータポンププーリ５が固定されており、これらにはベルト７が巻き掛けられている。
【００１８】
機関本体１にはオルタネータ８が固定されており、オルタネータ８もクランク軸２によってベルト７で駆動される。すなわち、オルタネータ８は機関本体１に設けたリブ板１ｂの裏面（ベルト７と反対側の面）にボルトで固定されており、オルタネータ８の回転軸９をリブ板１ｂから表側に突設して、この回転軸９に輪体１０を固定し、輪体１０に内接したリング状遊転プーリ１１にベルト７を巻き掛けている。
【００１９】
リング状遊転プーリ１１の内周面のうちオルタネータ８の回転軸９よりも上に位置した部位には、オートテンショナを構成するテンションローラ１２が回転自在に当接（内接）しており、テンションローラ１２は、機関本体１におけるリブ板１ｂの表面に沿って上下方向に延びるように配置したリンク１３の上端に軸１３ａ及びベアリングで回転自在に取付けられている。
【００２０】
リンク１３は、その上端と下端との間の中途部を中心にして回動するように、回転軸９と平行に延びるピン１４で機関本体１のリブ１ｂに連結（枢着）されており、更に、リンク１３の下端には、テンションローラ１２がリング状遊転プーリ１１に当接する方向に付勢されるように、リンク１３を回動させるばね（引っ張りばね）１５の一端が連結されている。ばね１５の他端は機関本体１に係止されている。
【００２１】
図３に示すように、ベルト７は、断面台形の溝条１７を複数条（４条）条並設した多連式Ｖベルトであり、このため、クランクプーリ４とウォータポンププーリ５とリング状遊転プーリ１１との外周面には、ベルト７の溝条１７に対応して複数条（４条）の外周凸条１８が形成されている。また、リング状遊転プーリ１１の内周面は、複数条の内周溝条１９を環状に形成して凹凸形状になっている一方、輪体１０とテンションローラ１２との外周面も、リング状遊転プーリ１１の内周溝条１９に嵌合する複数の係合凸条２０が形成されて凹凸形状になっている。
【００２２】
なお、凸条と溝条とは相対的な概念であり、リング状遊転プーリ１１に内周凸条が形成されていて、輪体１０とテンションローラ１２とに係合溝条が形成されていると表現することも可能である。結局は、リング状遊転プーリ１１の内周面と輪体１０及びテンションローラ１２の外周面とに、互いの回転を阻害することなく軸方向にずれ不能に嵌まり合う嵌合部を有する、というように一般化できる。
【００２３】
以上の構成において、クランク軸２とオルタネータ８との関係を見ると、クランク軸２の回転は、ベルト７からリング状遊転プーリ１１を介して輪体１０に伝達され、これによてオルタネータ８が駆動される。リング状遊転プーリ１１はベルト７の周回方向に回転し、輪体１０はリング状遊転プーリ１１と同じ方向に回転する。従って、オルタネータ８の輪体１０は、ベルト７が直接に巻き掛けられている場合と同じ方向に回転する。輪体１０は、従来のプーリと同径に設定されており、従って、オルタネータ８の回転軸９は従来と同じ速度で回転する。
【００２４】
そして、リング状遊転プーリ１１は輪体１０よりも遙かに大径であるため、ベルト７の変形は従来に比べて著しく抑制されており、このため、ベルト７の変形に起因した発熱や抵抗を抑制できると共に、耐久性も格段に向上する。
【００２５】
テンションローラ１２は、輪体１０の上側において機関本体１の外側に移動する方向にばね１５で勢されている。従って、リング状遊転プーリ１１も機関本体１から離れる方向に付勢されている。このためベルト７は常にテンションが付与された状態に保持されている。テンションローラ１２をばね１５に抗して機関本体１の内側に移動させると、リング状遊転プーリ１１をクランクプーリ４及びウォータポンププーリ５に近づけることができる。このため、ベルト７の取付け（巻き掛け）や取り外しを簡単に行える。
【００２６】
また、本実施形態のようにリング状遊転プーリ１１と輪体１０及びテンションローラ１２とをずれ不能に嵌合させると、リング状遊転プーリ１１は輪体１０の周囲で自由に移動する状態を保持しつつ軸方向にずれ不能に保持されるため、ベルト７によってリング状遊転プーリ１１を輪体１０にしっかりと押さえた状態を保持しつつ、ベルト７にテンションを付与できる利点がある。
【００２７】
図４に示す第２実施形態では、テンションローラ１２を輪体１０の軸心よりも下方に配置しており、ばね１５で輪体１０から遠ざかる斜め下向き方向に付勢している。この実施形態でも、リング状遊転プーリ１１はテンションローラ１２によって機関本体１の外側（下側）に付勢されているため、ベルト７には自動的にテンションが付与されている。
【００２８】
リング状遊転プーリ１１の内周面にテンションローラ１２を当接させた場合、上記両実施形態から理解できるように、テンションローラ１２は輪体１０の軸心の上下いずれにも配置できる。このため、機関本体１の形状や各種部材の取付け状態に応じてテンションローラ１２の位置を設定することができ、その結果、設計の自由性が高い。また、ベルト７の取付け・取り外しに際してテンションローラ１２やリンク１３は邪魔にならないため、組み立て性やメンテナンス性にも優れている。
【００２９】
(2).第３〜４実施形態
上記した両実施形態はオートテンショナ機構としてテンションローラ１２を使用した場合であったが、リング状遊転プーリ１１を直接に付勢することでベルト７にテンションを付与することも可能である。その例を、図５，図６において第３実施形態及び第４実施形態として示している。
【００３０】
このうち図５に示す第３実施形態では、リング状遊転プーリ１１の外端面に輪体１０を覆う外板１１ａが設けられており、外板１１ａに設けた中心軸２２にベアリング２３を介してスライダー２４が取付けられており、スライダー２４をガイドレール２５にスライド自在に装着している。ガイドレール２５は、オルタネータの回転軸９と同心の円弧形状になっており、図示しないブラケット手段を介して機関本体１に固定されている。また、スライダー１４はばね１５で下向きに引っ張り付勢されている。
【００３１】
この第３では、リング状遊転プーリ１１はガイドレール２５とスライダー１４とで安定した姿勢に保持され、しかも、スライダー１４が移動することにより、リング状遊転プーリ１１を輪体１０にしっかりと押さえた状態とベルト７にテンションを掛けた状態とに保持できる。外板１１ａはリング状遊転プーリ１１をスライダー１４に対して回転自在に保持する機能があれば足りる。従って、三叉状のような棒状の形態であって良い。
【００３２】
図６に示す第４実施形態では、リング状遊転プーリ１１は第３実施形態と同様に外板１１ａを有している。そして、この実施形態では、機関本体１のうち輪体１０よりも内側の部位に回転軸９と平行な支軸２６を突設してこの支軸２６にスライドガイド２７を回転自在に取付け、スライドガイド２７に、回転軸９と直交した方向に延びるロッド２８をその長手方向にスライドするように装着し、ロッド２８の一端に設けたブッシュ２９にリング状遊転プーリ１１の中心軸２３を回転自在に嵌め込み、更に、ロッド２８をばね１５で機関本体１の外側に向けて付勢している。
【００３３】
この実施形態では、リング状遊転プーリ１１は、ロッド２８により、軸心を輪体１０の軸心と平行にした姿勢に安定的に保持されており、かつ、ロッド２８はその軸方向にスライド自在であると共に回動自在であるため、リング状遊転プーリ１１を機関本体１の外側に向けて押しやることができる。図４，５の実施形態に第１〜２実施形態のテンショナ機構を併設することも可能である。
【００３４】
(3).第５〜６実施形態
さて、輪体１０はリング状遊転プーリ１１で駆動されるため、それらリング状遊転プーリ１１と輪体１０との間に強い摩擦抵抗を保持しておく必要がある。そこで、図７（Ａ）に示す第５実施形態では、リング状遊転プーリ１１の内周溝条１９又は輪体１０の係合凸条２０若しくは両方に、摩擦抵抗付与材３０を固着又は塗着している。摩擦抵抗付与材３０としては、例えばゴム板を使用できる。
【００３５】
他方、図７（Ｂ）に示す第６実施形態では、リング状遊転プーリ１１の内周面にベルト７を切断して形成した内張り３１を固定して、輪体１０の外周に内張り３１に嵌合する溝条３２を形成している。この実施形態では、従来のプーリを輪体１０としてそのまま使用できる利点がある。なお、内張り７はビス止めや接着等によってリング状遊転プーリ１１に固定されている。
【００３６】
図７（Ｂ）のようにベルト７を切断して内張り３１と成す場合、内張り３１の一端と他端とを突き合わせた状態でリング状遊転プーリ１１の内周面に固定することになる。この場合、内張り３１の端面は真横にカットすることも可能であるが、図７（Ｃ）に示すようにカット面（突き合わせ面）３１ａを傾斜させたり、図７（Ｄ）に示すようにカット面３１ａを噛み合い方式にしたりすることも可能である。これら図７（Ｃ）（Ｄ）の形態を採用すると、輪体１０が内張り３１の突き合わせ部をスムースに移動する利点がある。
【００３７】
(4).第７〜第８実施形態・その他
本願発明は、主動軸から従動軸に動力伝達するだけの動力伝達装置に適用できる。その例を図８に示している。このうち図８（Ａ）に示す第７実施形態では、一方の軸３４に大径のプーリ３５を設け、他方の軸３６には小径の輪体１０を設けて、これにリング状遊転プーリ１１を内接させている。また、図８（Ｂ）に示す第８実施形態では、両方の軸３４，３６に輪体１０を設けて、両輪体１０にそれぞれリング状遊転プーリ１１を内接させて、両輪体１０にベルト７を巻き掛けている。敢えて述べるまでもないが、これらについてもオートテンショナを設けることができる。
【００３８】
本願発明は上記の実施形態の他にも様々に具体化できる。例えば回転軸が４本以上ある動力伝達装置にも適用できる。ベルト７は単なる台形の断面形状のＶベルトであっても良いし、平ベルトや歯付きタイミングベルトを使用することも可能である。
【００３９】
オルタネータは一般に回動式のブラケットに取付けられており、ブラケットを回動させることでベルトのテンションを調節していることが多いが（換言すると、オートテンショナにオルタネータを組み込んでいることが多いが）、本願発明はこのタイプについても適用できる。すなわち、回動式ブラケットに固定されたオルタネータの回転軸に輪体を設けて、この輪体にリング状遊転プーリを内接させることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本願発明は内燃機関に適用して有用性を発揮する。従って、産業上利用できる。
【符号の説明】
【００４１】
１  機関本体
２  クランク軸
３  ウォータポンプ駆動軸
４  クランクプーリ
７  ベルト
８  補機の一例としてオルタネータ
９  オルタネータの回転軸
１０  オルタネータの回転軸に受けた輪体
１１  リング状遊転プーリ
１２  オートテンショナを構成するテンションローラ
１３  オートテンショナを構成するリンク
１５  オートテンショナを構成するばね
【図１】
0005489816.tif 000002
【図２】
0005489816.tif 000003
【図３】
0005489816.tif 000004
【図４】
0005489816.tif 000005
【図５】
0005489816.tif 000006
【図６】
0005489816.tif 000007
【図７】
0005489816.tif 000008
【図８】
0005489816.tif 000009