(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関、始動用電動機、及びこの始動用電動機以外の他の補機にそれぞれ具備されたプーリ間にベルトが掛け渡され、このベルトを介して前記始動用電動機に生じる回転力を前記内燃機関に伝達して内燃機関を始動し、その内燃機関に生じる回転力を前記他の補機に伝達して他の補機を駆動することができ、前記始動用電動機に対し前記ベルトの緩み側にベルト張力を調節できる第１のオートテンショナを配置したベルト伝導システムであって、
前記内燃機関と前記始動用電動機との間にベルト張力を調節できる第２のオートテンショナを配置し、
この第２のオートテンショナは、前記内燃機関のクランクプーリと前記始動用電動機のプーリとの間に配置されるアイドルプーリを具備し、前記始動用電動機によって前記内燃機関を始動する時は、前記アイドルプーリの位置が固定され、前記内燃機関によって前記他の補機を駆動する時は、前記アイドルプーリが可動状態となることを特徴とする内燃機関用ベルト伝導システム。
【請求項２】
内燃機関、始動機能と他の機能とを併せ持った補機モジュール、及びこの補機モジュール以外の他の補機にそれぞれ具備されたプーリ間にベルトが掛け渡され、このベルトを介して前記補機モジュールに生じる回転力を前記内燃機関に伝達して内燃機関を始動し、その内燃機関に生じる回転力を前記他の補機に伝達して他の補機を駆動することができ、前記補機モジュールに対し前記ベルトの緩み側にベルト張力を調節できる第１のオートテンショナを配置したベルト伝導システムであって、
前記内燃機関と前記補機モジュールとの間にベルト張力を調節できる第２のオートテンショナを配置し、
この第２のオートテンショナは、前記内燃機関のクランクプーリと前記補機モジュールのプーリとの間に配置されるアイドルプーリを具備し、前記補機モジュールによって前記内燃機関を始動する時は、前記アイドルプーリの位置が固定され、前記内燃機関によって前記他の補機を駆動する時は、前記アイドルプーリが可動状態となることを特徴とする内燃機関用ベルト伝導システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載した内燃機関用ベルト伝導システムにおいて、
前記第２のオートテンショナは、ベース部に対し回動可能に組み付けられる可動部と、この可動部と一体に設けられ、前記アイドルプーリが回転自在に取り付けられたアームと、前記ベース部に対する前記アームの振れ角を規制するストッパとを具備し、このストッパが前記ベース部に当たることで前記アイドルプーリの位置が固定されることを特徴とする内燃機関用ベルト伝導システム。
【請求項４】
請求項１または２に記載した内燃機関用ベルト伝導システムにおいて、
前記ベルトの滑り率を検知し、その滑り率に応じて前記第１のオートテンショナまたは前記第２のオートテンショナによるベルト張力を可変するテンショナ制御機構を設けたことを特徴とする内燃機関用ベルト伝導システム。
【請求項５】
前記第１のオートテンショナまたは第２のオートテンショナは、温度が低下する程、弾性率が増加する弾性体を具備し、この弾性体の弾性率に応じてベルト張力を可変することを特徴とする請求項１または２に記載した内燃機関用ベルト伝導システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の始動時、及び内燃機関による補機駆動時の回転力をベルトによって伝達する内燃機関用ベルト伝動システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来公知のベルト伝導システムでは、補機モジュール（または始動用電動機）によりエンジンを始動させる時に大きな伝達トルクを必要とするため、ベルトに高い初期張力を掛ける必要があり、ベルトの耐久上好ましくないという問題を生じる。
そこで、本出願人は、図７に示すように、補機モジュールのプーリ１００に対しベルト１１０の緩み側にオートテンショナ１２０を配置したベルト伝導システムを提案した（特願平９−３５９０７１号参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、先願のベルト伝導システムでは、エンジン始動時と補機駆動時とで回転力の発生源が補機モジュールからエンジンに変わるため、それに伴って回転力発生源に対するベルト１１０の張り側と緩み側の位置が移動する。その結果、図８に示すように、クランク軸に取り付けられたクランクプーリ１３０と補機モジュールのプーリ１００との間で最もベルト張力が低下し、クランクプーリ１３０または補機モジュールのプーリ１００でベルト滑りが発生する可能性がある。なお、図８に示す丸数字は、図７に示す各プーリ間の丸数字に対応している。
【０００４】
上記ベルト滑りの対策として、上記のオートテンショナ１２０の設定張力を大きくすることが考えられるが、その場合、ベルト１１０の耐久性が著しく低下するため、ベルト滑りを防止できるまで設定張力を増大することは困難である。
また、上記の理由から、経時変化等によるベルト１１０の緩みを考慮してオートテンショナ１２０の初期張力を予め大きく設定することも困難である。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、内燃機関による補機駆動時に、ベルトの初期張力を増加することなく、プーリでのベルト滑りを防止でき、且つ経時変化や環境変化等によるベルトの緩みを防止できるベルト伝導システムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の手段）
内燃機関と始動用電動機との間にベルト張力を調節できる第２のオートテンショナを配置し、この第２のオートテンショナは、内燃機関のクランクプーリと始動用電動機のプーリとの間に配置されるアイドルプーリを具備し、始動用電動機によって内燃機関を始動する時は、アイドルプーリの位置が固定され、内燃機関によって他の補機を駆動する時は、アイドルプーリが可動状態となる。
この構成によれば、内燃機関の始動時に第２のオートテンショナのアイドルプーリの位置が固定されることで、第１のオートテンショナによるベルトの初期張力を維持できる。また、補機駆動時には、第２のオートテンショナのアイドルプーリが可動状態となることで、オートテンショナとしての機能を得ることができる。即ち、内燃機関のクランクプーリと始動用電動機のプーリとの間でベルトの緩みを防止でき、ベルト張力を略一定に保つことができる。
【０００６】
（請求項２の手段）
内燃機関と補機モジュールとの間にベルト張力を調節できる第２のオートテンショナを配置し、この第２のオートテンショナは、内燃機関のクランクプーリと補機モジュールのプーリとの間に配置されるアイドルプーリを具備し、補機モジュールによって内燃機関を始動する時は、アイドルプーリの位置が固定され、内燃機関によって他の補機を駆動する時は、アイドルプーリが可動状態となる。
この構成によれば、内燃機関の始動時に第２のオートテンショナのアイドルプーリの位置が固定されることで、第１のオートテンショナによるベルトの初期張力を維持できる。また、補機駆動時には、第２のオートテンショナのアイドルプーリが可動状態となることで、オートテンショナとしての機能を得ることができる。即ち、内燃機関のクランクプーリと補機モジュールのプーリとの間でベルトの緩みを防止でき、ベルト張力を略一定に保つことができる。
【０００７】
（請求項３の手段）
請求項１または２に記載した内燃機関用ベルト伝導システムにおいて、第２のオートテンショナは、ベース部に対し回動可能に組み付けられる可動部と、この可動部と一体に設けられ、アイドルプーリが回転自在に取り付けられたアームと、ベース部に対するアームの振れ角を規制するストッパとを具備し、このストッパがベース部に当たることでアイドルプーリの位置が固定されることを特徴とする。
（請求項４の手段）
ベルトの滑り率を検知し、その滑り率に応じて第１のオートテンショナまたは第２のオートテンショナによるベルト張力を可変するテンショナ制御機構を設けたことを特徴とする。
経時変化や環境変化等によってベルトに緩みが生じ、ベルト張力が低下すると、内燃機関の始動時であれば始動用電動機のプーリ、または補機駆動時であればクランクプーリでベルト滑りを生じる。そこで、このベルトの滑り率を検知し、その滑り率に応じて第１のオートテンショナまたは第２のオートテンショナによるベルト張力を調節することで、プーリでのベルト滑りを防止できる。なお、この場合、滑り率が大きい程、ベルト張力が増加するように第１のオートテンショナまたは第２のオートテンショナのトルクを大きくすることは言うまでもない。
【００１０】
（請求項５の手段）
第１のオートテンショナまたは第２のオートテンショナは、温度が低下する程、弾性率が増加する弾性体を具備し、この弾性体の弾性率に応じてベルト張力を可変することを特徴とする。一般的なベルト伝導システムでは、外気温が低くなる程、ベルトが滑り易くなる傾向がある。そこで、オートテンショナに温度が低下する程、弾性率が増加する弾性体（例えばゴム材）を用いることにより、低温時にベルト張力を増加できるため、ベルト滑りを防止できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の内燃機関用ベルト伝動システムを図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
図１はベルト伝動システムのレイアウト図である。
本実施例のベルト伝動システムは、エンジン、補機モジュール、及びこの補機モジュール以外の他の補機の間でベルト伝導による動力伝達を行うもので、図１に示すように、複数のプーリ１〜５に１本のベルト６が掛け渡され、そのベルト張力を調節できる第１のオートテンショナ７と第２のオートテンショナ８を有している。なお、補機モジュールは、エンジンを始動するスタータ機能と他の機能（例えば発電機能）とを合わせ持った補機である。
【００１２】
複数のプーリ１〜５は、エンジンのクランク軸に取り付けられたクランクプーリ１、各補機の回転軸にそれぞれ取り付けられたプーリ２、３、４、及び補機モジュールの回転軸に取り付けられたプーリ５であり、図１に示すレイアウトで配置されている。
なお、補機モジュールは、エンジン始動時に発生する回転力によってプーリ５を図１に示す矢印方向に回転させ、エンジンは、自身の発生する回転力によってクランクプーリ１を図１に示す矢印方向に回転させるものとする。
【００１３】
第１のオートテンショナ７は、補機モジュールのプーリ５に対しベルト６の緩み側にアイドルプーリ７ａが配置され、補機モジュールによるエンジン始動時に必要なベルト張力を付与している。
第２のオートテンショナ８は、補機モジュールのプーリ５とクランクプーリ１との間にアイドルプーリ８ａが配置され、エンジンによる補機駆動時に必要なベルト張力を付与している。但し、第２のオートテンショナ８は、エンジン始動時に補機モジュールの始動トルクをクランクプーリ１に伝達するために必要なベルト張力が低下しないように、エンジン始動時にはアイドルプーリ８ａの位置が固定される（下述する）。
【００１４】
この第２のオートテンショナ８は、例えば図２（ａ）に示すように、車両のボディ等に固定されるベース部８ｂと、このベース部８ｂに対し弾性体８ｃ（例えばゴム）を介して回動可能に組み付けられる可動部８ｄを有し、この可動部８ｄと一体に設けられたアーム８ｅの先端にアイドルプーリ８ａが回転自在に取り付けられている。
可動部８ｄは、ベース部８ｂに対するアーム８ｅの振れ角を規制するストッパ８ｆを具備し、このストッパ８ｆがベース部８ｂに当たることでアイドルプーリ８ａの位置が規制される。従って、図２（ｂ）に示すように、弾性体８ｃの弾力に抗して可動部８ｄを回転させるトルク（アイドルプーリ８ａに掛かるベルト張力）が増大しても、アーム８ｅの振れ角はストッパ８ｆがベース部８ｂに当たることで規制される。
【００１５】
次に、本実施例の作動を説明する。
ａ）エンジン始動時
補機モジュールに発生する回転力を受けてプーリ５が回転（図１で右回転）し、その回転力がベルト伝導によってクランクプーリ１に伝達され、クランクプーリ１が回転してエンジンが始動する。
このエンジン始動時は、補機モジュールの始動トルクがエンジンのクランクプーリ１に伝達されるため、図３に示すように、第２のオートテンショナ８のアイドルプーリ８ａに対し大きなベルト張力が加わる。これにより、第２のオートテンショナ８では、アーム８ｅの振れ角が大きくなり、可動部８ｄのストッパ８ｆがベース部８ｂに当接してアイドルプーリ８ａが固定される。なお、図３に示す丸数字は、図１に示す各プーリ間の丸数字に対応している。
【００１６】
ｂ）補機駆動時
補機モジュールによってエンジンが始動すると、エンジンの回転力がベルト伝導によって各補機のプーリ２〜４に伝達されて各補機が駆動される。
この補機駆動時は、クランクプーリ１と補機モジュールのプーリ５との間がベルト６の最緩み側となるため、第２のオートテンショナ８のアイドルプーリ８ａに加わるベルト張力が低下する。これにより、第２のオートテンショナ８は、アーム８ｅの振れ角が小さくなって、エンジン始動時に固定されていたアイドルプーリ８ａがベルト張力を増加させる方向へ移動する。この結果、図３に示すように、最緩み側のベルト張力が第１のオートテンショナ７によって設定される初期張力より大きく低下することはなく、エンジンによる補機駆動時に必要なベルト張力が維持される。
【００１７】
（第１実施例の効果）
上記のベルト伝導システムでは、エンジンと補機モジュールとの間に第２のオートテンショナ８を配置し、その第２のオートテンショナ８のアイドルプーリ８ａがエンジン始動時に所定位置（ストッパ８ｆがベース部８ｂに当接する位置）で固定されるため、エンジン始動時のベルト６の最張り側（補機モジュールのプーリ５とクランクプーリ１との間）でベルト張力が低下することはなく、始動トルクを伝達するために必要なベルト張力を維持できる。
【００１８】
また、補機駆動時には、第２のオートテンショナ８のアイドルプーリ８ａが可動状態となり、ベルト６の緩みに対しアイドルプーリ８ａが移動することでベルト張力を略一定（第１のオートテンショナ７によって設定される初期張力と同等）に保持することができ、エンジンによる補機駆動時の駆動トルクを伝達するために必要なベルト張力を維持できる。
これにより、クランクプーリ１または補機モジュールのプーリ５でのベルト滑りを防止でき、且つ経時変化や環境変化等によるベルト６の緩みを第２のオートテンショナ８によって吸収できる。この結果、第１のオートテンショナ７の初期張力を必要以上に大きく設定しなくても良いため、ベルト６の耐久性を良好に維持できる。
【００１９】
なお、一般的なベルト伝導システムでは、外気温が低くなる程、ベルト６が滑り易くなる傾向がある。そこで、第２のオートテンショナ８に用いられる弾性体８ｃは、温度が低下する程、弾性率が増加する材質（例えばゴム）を使用することにより、低温時にベルト張力を増加できるため、ベルト滑りを防止できる効果を得られる。
また、この第１実施例では、補機モジュールによってエンジンを始動するシステムを示したが、補機モジュールの代わりに始動用電動機（スタータ）を使用する場合でも第１実施例と同様の効果を得ることができる。
【００２０】
（第２実施例）
図４はテンショナ制御機構の構成図である。
本実施例のベルト伝導システムは、ベルト６の滑り率を検知して、第１のオートテンショナ７によるベルト張力を制御するテンショナ制御機構を有している。
このテンショナ制御機構は、図４に示すように、エンジン側（例えばクランクプーリ１またはクランク軸）の回転速度を検出する第１の回転計９、補機モジュール側（例えばプーリ５または回転軸）の回転速度を検出する第２の回転計１０、及び両回転計９、１０の検出値よりベルト６の滑り率を算出し、その滑り率に応じて第１のオートテンショナ７を制御する駆動回路１１を備えている。
【００２１】
なお、第１のオートテンショナ７は、図５に示すように、アクチュエータ７Ａにベース部７ｂが連結され、そのベース部７ｂと可動部７ｄとが弾性体７ｃを介して連結され、更に可動部７ｄと一体に設けられたアーム７ｅの先端にアイドルプーリ７ａが固定されている。
この第１のオートテンショナ７は、アクチュエータ７Ａによってベース部７ｂの回転角度を変えることにより、アーム７ｅの可動範囲（振れ角）を変化させることができる。
【００２２】
上記のテンショナ制御機構は、ベルト６の滑り率が増加すると、第１のオートテンショナ７のトルクが増大する（弾性体７ｃの弾力が増大する）ようにアクチュエータ７Ａを制御する。これにより、第１のオートテンショナ７によるベルト張力が増加するため、補機モジュールのプーリ５でベルト滑りを防止できる。
【００２３】
なお、上記の説明では、エンジン側の回転速度と補機モジュール側の回転速度よりベルト６の滑り率を算出しているが、例えば図６に示すように、ベルト速度計１２によって補機モジュールのプーリ５に掛かるベルト６の速度を検出し、そのベルト速度と補機モジュール側の回転速度とを比較してベルト６の滑り率を算出しても良い。
また、第２実施例と同様の方法により、クランクプーリ１でのベルト滑り率を算出して、第２のオートテンショナ８のベルト張力を制御しても良い。
【００２４】
上記の第１及び第２実施例では、各プーリ１〜５が図面上で右回転する場合について説明しているが、左回転する場合においても本発明を適用することができる。また、エンジン、補機モジュール（または始動用電動機）、及び各補機のレイアウトについても、第１及び第２実施例で説明したものに限られるものではなく、例えば補機と補機との間に補機モジュール（または始動用電動機）を配設する場合においても、本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ベルト伝動システムのレイアウト図である。
【図２】第２のオートテンショナの斜視図（ａ）、トルクと振れ角の関係を示すグラフ（ｂ）である。
【図３】各プーリ間でのベルト張力の大きさを示すグラフである。
【図４】テンショナ制御機構の構成図である。
【図５】第１のオートテンショナの斜視図である。
【図６】テンショナ制御機構の構成図である。
【図７】先願のベルト伝動システムのレイアウト図である。
【図８】先願の各プーリ間でのベルト張力の大きさを示すグラフである。
【符号の説明】
１    クランクプーリ
５    補機モジュールのプーリ
６    ベルト
７    第１のオートテンショナ
８    第２のオートテンショナ
８ａ  第２のオートテンショナのアイドルプーリ
８ｃ  弾性体
９    第１の回転計（テンショナ制御機構）
１０    第２の回転計（テンショナ制御機構）
１１    駆動回路（テンショナ制御機構）
１２    ベルト速度計（テンショナ制御機構）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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