(57)【要約】【課題】スリップ防止機能が高いベルト連動機構を提供する。【解決手段】内燃機関はクランクプーリ７を備えており、シリンダボア軸心１６を挟んで一方の側に、ＩＳＧ８が配置されている。ＩＳＧプーリ１１に巻き掛けた第１ベルト１７の張力を調整するオートテンショナ１８は、アーム２５に連結されたテンションプーリ１９と、アーム２５を付勢するアブソーバ２３とを有しており、アーム２５は、ＩＳＧのハウジング１５に連結されている。アーム２５がアブソーバ２３で押されると、テンションプーリ１９はＩＳＧプーリ１１に近づく。このため、第１ベルト１７とＩＳＧプーリ１１との接触長さが長くなって、格段に高いスリップ防止機能を発揮する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸線方向から見てシリンダボア軸心を挟んだ一方の側に、電気系補機が、機関本体の外側に位置するようにして配置されており、前記電気系補機に設けたプーリとクランクプーリとに巻き掛けたベルトに、回動式のアームに回転自在に連結されたテンションプーリが当接している構成であって、
前記アームは、前記電気系補機を構成するハウジングに回動自在に連結されているか、又は、前記電気系補機を機関本体に取り付けるためのブラケットに回動自在に連結されているか、若しくは、前記電気系補機が機関本体に取付けられている部位に共締め状態で連結されており、
前記アームの回動によって前記テンションプーリが前記電気系補機のプーリに対して遠近移動するようになっている、
内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、ＩＳＧ（インテグレーテッド・スタータ・ジェネレータ、モータ機能付き発電機）のような電気系補機を備えた内燃機関に関するもので、特に、車両用（自動車用）内燃機関を好適な対象にしている。
【背景技術】
【０００２】
車両用の内燃機関には、オルタネータやＩＳＧ等の補機が付随しており、この補機はベルトによってクランクプーリと連動しているが、プーリとベルトとの滑りを防止するため、ベルトにテンションプーリを当接させることが行われている。特に、ＩＳＧやモータジェネレータはトルクが大きてプーリとベルトとの間に滑りが発生しやすいため、テンションプーリをベルトに高い張力を付与することは必須になっている。
【０００３】
オートテンショナの場合、テンションプーリを回動式のアーム（リンク）に回転自在に取付けて、アームをばね手段で付勢することにより、テンションプーリをベルトに対して当接させた状態を保持していることが多い。その例が、特許文献１〜３に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１０８３７７号公報
【特許文献２】特開２０１１−０１７３９３号公報（図２）
【特許文献３】特開２０１６−１９１３６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
各特許文献では、いずれもアームが機関本体に連結されており、ベルトがテンションプーリで押されても、モータジェネレータやオルタネータのような電気系補機のプーリとベルトとの接触長さは殆ど変わっていないため、電気系補機のプーリとクランクプーリとの間での動力伝達の確実性向上に限度があるといえる。
【０００６】
本願発明はこのような現状に鑑み成されたものであり、電気系補機とクランクプーリとの間での動力伝達の確実性を向上させることを主たる課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明は、
クランク軸線方向から見てシリンダボア軸心を挟んだ一方の側に、電気系補機が、機関本体の外側に位置するようにして配置されており、前記電気系補機に設けたプーリとクランクプーリとに巻き掛けたベルトに、回動式のアームに回転自在に連結されたテンションプーリが当接している、
という基本構成である。
【０００８】
そして、前記アームは、前記電気系補機を構成するハウジングに回動自在に連結されているか、又は、前記電気系補機を機関本体に取り付けるためのブラケットに回動自在に連結されているか、若しくは、前記電気系補機が機関本体に取付けられている部位に共締め状態で連結されており、前記アームの回動によって前記テンションプーリが前記電気系補機のプーリに対して遠近移動するようになっている。電気系補機には、ＩＳＧやモータジェネレータ、オルタネータなど、ロータを有するものが含まれる。
【０００９】
電気系補機とアームとを共締めする場合、ブラケットに対してハウジングとアームとを共締めする場合と、ブラケットとアームとを機関本体に共締めする場合、及び、ハウジングとアームとを機関本体に直接に共締めする場合とのいずれも含んでいる。
【００１０】
テンションプーリは、ばね手段によって常にベルトに押圧されていてもよいし、電磁ソレノイドのようなアクチュエータによってベルトに対して遠近移動する構成であってもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本願発明では、アームの回動によってテンションプーリが電気系補機のプーリに遠近移動するため、ベルトが強く張るようにテンションプーリが移動すると、ベルトによる電気系補機プーリの抱き込み量が増大する。すなわち、ベルトと電気系補機プーリとの接触長さ（プーリの周方向の接触長さ）が長くなる。このため、電気系補機プーリとベルトとの摩擦力を従来技術に比べて大きくできる。これにより、電気系補機プーリとベルトとの間のスリップを防止して、動力伝達の確実性を向上できる。
【００１２】
そして、ＩＳＧ等の電気系補機のハウジングは、ロータを回転自在に保持する性質上頑丈な構造であるため、アームは、他の補強部材を要することなくハウジングに取付けることができる。従って、重量の増大や組み立て工数の増大のような問題は生じない。ブラケットに取り付けた場合や、電気系補機と共締めした場合も同様である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】内燃機関の正面図である。
【図２】内燃機関の部分拡大正面図である。
【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】図２を IV-IV視方向から見た図である（ベルトはほぼ省略している。）。
【図５】図１の V-V視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
(1).概要
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、内燃機関の概要を、主として図１，２に基づいて説明する。本実施形態の内燃機関は車両に搭載されるものであり、機関本体として、シリンダブロック１とその上面に固定されたシリンダヘッド２、これらの前面に固定されたフロントカバー３を備えている。タイミングチェーンは、フロントカバー３で覆われている。シリンダヘッド２の上面にはヘッドカバー４が固定されて、シリンダブロック１の下面にはオイルパン５が固定されている。これらヘッドカバー４とオイルパン５も機関本体を構成している。
【００１５】
シリンダブロック１には、クランク軸６が回転自在に保持されている。クランク軸６の一端部はフロントカバー３を貫通して手前に露出しており、この露出した端部にクランクプーリ７が固定されている。本実施形態では、補機として、ＩＳＧ８とウォータポンプ９とエアコン用コンプレッサ１０とを設けており、これらは、それぞれプーリ１１，１２，１３を備えている。
【００１６】
図１はクランク軸線方向から見た正面図であるが、 この正面視において、ＩＳＧ８は機関本体の左外側に配置されて、ウォータポンプ９は、機関本体のうちシリンダボア軸心１４を挟んで左に寄った部位に配置されている。他方、エアコン用コンプレッサ１０は、シリンダボア軸心Ｏを挟んで右側において、機関本体の外側に配置されている。従って、ＩＳＧ８とウォータポンプ９とを左に寄せて配置し、エアコン用コンプレッサ１０は右に寄せて配置している。
【００１７】
ＩＳＧ８は電気系補機の一例であり、ロータを回転自在に保持したハウジング１５、ロータに固定されたＩＳＧプーリ１１を備えている。従って、ＩＳＧプーリ１１が、請求項に記載した電気系補機プーリに該当する。ハウジング１５は、ブラケット１６を介してフロントカバー３及びシリンダブロック１に固定されている。ＩＳＧプーリ１１とクランクプーリ７とに、第１ベルト１７が巻き掛けられており、第１ベルト１７に、オートテンショナ１８のテンションプーリ１９が上から回転自在に当接している。第１ベルト１７が，請求項に記載したベルトに該当する。
【００１８】
ウォータポンプ９の本体部（ポンプ室など）はフロントカバー３に内蔵されており、回転軸に固定したウォータポンププーリ１２が露出しており、ウォータポンププーリ１２とクランクプーリ７とに第２ベルト２０が巻き掛けられている。エアコン用コンプレッサ１０は、ブラケット２１を介してシリンダブロック１に固定されており、エアコン用コンプレッサ１０のプーリ（エアコンプーリ）１３とクランクプーリ７とに第３ベルト２２が巻き掛けられている。
【００１９】
図５に示すように、３本のベルト１７，２０，２２は、第２ベルト２０がフロントカバー３に最も近くて、第３ベルト２２はフロントカバー３から最も遠くに位置し、第１ベルト１７は両者の間に位置している。このため、クランクプーリ７には、３つのプーリ部７ａ，７ｂ，７ｃが形成されている。なお、各ベルト１７，２０，２２の内面は鋸歯状の横断面を有しており、従って、プーリ７，１１，１２，１３の外周面も鋸歯状の横断面になっている。
【００２０】
(2).テンショナ等
オートテンショナ１８は、相対動自在に嵌まり合ったケースの内部にばねとオイルダンパとが内蔵された伸縮自在なアブソーバ（弾性装置）２３と、アブソーバ２３の先端部（下端部）に第１ピン２４で連結されたプレート状のアーム（ブラケット）２５とを有しており、アーム２５の下端に、テンションプーリ１９が第２ピン（軸）２６で回転自在に連結されている。アーム２５は、下部を円弧状とした銅鐸形になっており、上端部のうちシリンダボア軸心１４の側に寄った右端部がアブソーバ２３の先端部に第１ピン２４で連結されて、上端部のうちシリンダボア軸心Ｏから離れた左端部が、ＩＳＧ８のハウジング１５に第３ピン２７で連結されている。
【００２１】
アーム２５はＩＳＧ８のハウジング１５から手前に離れているため、図４に明示するように、ＩＳＧ８のハウジング１５に、手前に向けて（機関本体から離れる方向に向けて）突出したボス２８を一体に設けて、ボス２８にアーム２５が第３ピン２７で連結されている。一体式のボス２８を設けずに、カラーを介してアーム２５をハウジング１５に連結することも可能である。
【００２２】
ブラケット１６は、ハウジング１５に一体に形成されていてもよいし、ハウジング１５とは別体に構成されていてもよい。いずれの場合も、アーム２５をブラケット１６に連結することも可能である（この場合は、ブラケット１６にボスを形成するのが好ましい。）。ブラケット１６がハウジング１５に一体に形成されている場合、ブラケット１６を機関本体にピンやボルトで連結する必要があるが、この連結箇所において、アームを、共通したピンやボルトで共締め（一体的に連結）することも可能である。この場合、ピンで連結しただけであっても、アーム２５は回動してもブラケット１６は回動しないため、特段の問題はない。
【００２３】
ブラケット１６がハウジング１５とは別体に構成されている場合、ブラケット１６とハウジング１５との連結箇所でアーム２５を共締めしたり、ブラケット１６と機関本体との連結箇所で共締めしたりすることも可能である。
【００２４】
オートテンショナ１８におけるアブソーバ２３の上端部は、第４ピン２９でフロントカバー３に連結されている。この場合、図３に示すように、フロントカバー３の上部には、下面を傾斜面３０とした前向き張り出し部３１が形成されており、前向き張り出し部３１の傾斜面３０に形成した受け座３２に、アブソーバ２３の上端部が、第４ピン２９で回動可能に連結されている。従って、平面視では、オートテンショナ１８の相当部分が前向き張り出し部３１で隠れている。
【００２５】
オートテンショナ１８のテンションプーリ１９は、アーム２５の後面に配置している。従って、テンションプーリ１９はアーム２５で手前から覆われているが、アーム２５は、テンションプーリ１９の全体を覆う大きさに設定されている。
【００２６】
図２に明示するように、テンションプーリ１９の軸心は、クランク軸線方向から見た正面視において、ＩＳＧプーリ１１の軸心とクランクプーリ７の軸心とウォータポンププーリ１２の軸心とを結ぶ線で囲われた三角形３３の内部に位置している。このため、連動機構をコンパクトに纏めて、スペースを有効利用できる。また、クランク軸線方向から見た正面視において、テンションプーリ１９の一部が第２ベルト２０の一部と重なっているが、この構成も、スペースを有効利用してコンパクト化に貢献している。
【００２７】
実施形態のように、アーム２５を板状で略銅鐸状に形成すると、アーム２５がテンションプーリ１９及び第２ベルト２０に対するカバーの役割を果たすため、テンションプーリ１９及び第２ベルト２０の保護機能を向上できる利点がある。
【００２８】
本実施形態では、アーム２５は、その上端部のうちＩＳＧプーリ１１に近い左端部を中心にした円弧軌跡３４に沿って移動するため、アブソーバ２３が伸びると、テンションプーリ１９はＩＳＧプーリ１１に近づこうとする。このため、第１ベルト１７とＩＳＧプーリ１１の接触長さを長くして（第１ベルト１７でテンションプーリ１９を大きく抱き込んで）、高いスリップ防止効果を実現できる。
【００２９】
図２では、１本のベルトをクランクプーリ７とＩＳＧプーリ１１とウォータポンププーリ１２とに巻き掛けた状態を仮想ベルトとして一点鎖線３５で表示しているが、本実施形態では、アーム２５の大部分は仮想ベルト３５で囲われた範囲に納まっているため、第１ベルト１７及び第２ベルト２０を伝動手段とした連動機構を、より一層コンパクト化できる。アーム２５は、その全体が仮想ベルト３５の内側に配置されていてもよい。
【００３０】
更に、本実施形態では、アブソーバ２３の伸縮方向３６と、テンションプーリ１９による第１ベルト１７の押し方向３７とは、クランク軸線方向から見て、シリンダボア軸心１４に対して同じ方向に傾斜した斜め下向き方向になっている。このため、アブソーバ２３の弾性復元力（ばね力）を、テンションプーリ１９に対してストレートに伝えることができる。このため、アブソーバ２３のこじれを無くして、第１ベルト１７の張り状態を的確に保持できる。
【００３１】
つまり、ＩＳＧ８は、モータとして機能する状態、発電機として機能している状態、及び空回りしている状態の３つの状態があり、状態が変化するとき第１ベルト１７の張り状態も変化するが、実施形態では、張り状態の変化に対応してクランクプーリ７が移動することが、アブソーバ２３のこじれを無くした状態で応答性良く行われる。
【００３２】
ＩＳＧ８とエアコン用コンプレッサ１０とは左右逆の位置に配置されているので、第１ベルト１７によってクランク軸６に作用する曲げ力と、第３ベルト２２によってクランク軸６に作用する曲げ力とが相殺されて、クランク軸６の負担を軽減できる。
【００３３】
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、上記実施形態では回動式のアームにテンションプーリを連結したが、アブソーバの伸縮方向と同じ方向にスライドするスライダにテンションプーリを取り付けることも可能である。また、テンショナ装置としては、電磁ソレノイド等のアクチュエータでテンションプーリが移動操作される遠隔制御方式のものも採用できる。
【００３４】
アームは板状である必要はないのであり、棒状などの形態や、ベルクランク状の形態なども採用できる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本願発明は、実際に内燃機関に具体化できる。従って、産業上利用できる。
【符号の説明】
【００３６】
１  機関本体を構成するシリンダブロック
２  機関本体を構成するシリンダヘッド
３  機関本体を構成するフロントカバー（チェーンカバー）
６  クランク軸
７  クランクプーリ
８  電気系補機の一例としてのＩＳＧ
９  ウォータポンプ
１１  電気系補機プーリの一例としてのＩＳＧプーリ
１７  請求項のベルトである第１ベルト
１８  テンショナ装置の一例としてのオートテンショナ
１９  テンションプーリ
２３  オートテンショナのアブソーバ
２５  オートテンショナのアーム
２７  ピン（軸、ボルト）
２８  ボス
【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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