(57)【要約】【課題】発電電動機を備えた内燃機関のベルト駆動装置において、発電とエンジン始動のいずれにおいてもベルト張力を適切に設定できる内燃機関のベルト駆動装置を提供すること。【解決手段】内燃機関のベルト駆動装置に、ベルトの周回方向に沿って発電電動機からクランク出力軸に向かうベルトの途中に自動張力調整器を設ける。自動張力調整器は、所定のバネ力を有するとともに、所定以上の反力をベルトから受けると、バネ機能を停止させる固定機能を有している。これにより内燃機関のベルト駆動装置は、エンジン始動時と発電時の双方において、ベルト張力を適切に保持することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランク出力軸に設けられたプーリと、補機類の駆動軸に設けられたプーリとをベルトで巻回し、前記クランク出力軸から前記補機類に動力を伝達させる内燃機関のベルト駆動装置であり、
前記補機類は、発電電動機と、該発電電動機によって前記内燃機関を始動する時に前記ベルトに緩みが生じるベルト緩み側であって、前記ベルトの周回方向に沿って該発電電動機から前記クランク出力軸に向かう途中に設けられた少なくとも１つの補機であり、
前記発電電動機から前記補機に向かう途中に前記ベルトに張力を付与する自動張力調整器を備え、
前記自動張力調整器を、前記ベルトに張力を付与する所定のばね力とともに、前記ばね力を超えた押圧力を受けると、ばね動作が停止される停止機構とを具えて構成したことを特徴とする内燃機関のベルト駆動装置。
【請求項２】
前記自動張力調整器は、外枠体と、前記外枠体内に移動自在に設けられた移動体と、前記移動体に設けられたプーリと、前記移動体を外方向に前進させるばね部材を備え、
前記ばね部材により前記プーリを外方向に前進させて前記ベルトに張力を付与するとともに、前記移動体が所定量後退すると、前記移動体に当接し、該移動体の後退動作を停止させる当接部を前記外枠体に設けて構成したことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のベルト駆動装置。
【請求項３】
前記自動張力調整器は、前記クランク出力軸に設けられたプーリによって前記発電電動機で発電する時に、前記ベルトから前記ばね力を超えた押圧力を受けることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関のベルト駆動装置。
【請求項４】
前記発電電動機と前記補機とのプーリ間ベルト距離が、前記ベルトの周回方向で最も長いプーリ間ベルト距離であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関のベルト駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のクランク軸と各種補機類とをベルトで連結し、ベルトにより補機類を駆動させる内燃機関のベルト駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のベルト駆動装置には、発電機、ウォータポンプ、エアコンディショナの圧縮機などが、補機としてベルトに巻回されている。近年、発電電動機が知られている。これは、エンジンが作動しているときは、ベルトによる動力伝達によりクランク軸から得た駆動力で発電する一方、エンジンが停止しているとき、外部から供給された始動用電力で駆動し、ベルトによる動力伝達によりクランク軸を回転させてエンジンを始動させる機能を備えた発電機である。
【０００３】
ベルト駆動装置は、ベルトとプーリとの間の摩擦力が消失するとベルトによる動力伝達ができなくなるため、ベルトには予め所定の張力が付与されている。またベルト駆動装置は、ベルトを介して駆動力を伝達させると、駆動源となるプーリを境にして、ベルトを引く側では張力が増大し、ベルトを送り出す側では張力に緩みが生じる。そしてベルト駆動装置は、ベルトの緩み側においても、ベルトに最低限必要な張力が残存し、しかも、経時変化でベルトに緩みが生じても最低限必要な張力が残存するよう、予め大きな張力をベルトに付与している。
【０００４】
ところが、予めベルトに大きな張力を付与すると、ベルトやプーリの軸受などに過大の負荷が常にかかることとなっていた。そこで自動張力調整器（オートテンショナ）をベルト駆動装置のベルトが緩む緩み側の領域に設け、緩み側の領域のベルトにおいて張力が減少したとき張力が付加され、必要最小限の張力がベルトに生じるようにしていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３１２９２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、発電電動機を備えた内燃機関の場合、内燃機関が作動して駆動力を発電電動機に伝達させている場合と、発電電動機を駆動させてクランク軸を回転駆動させる場合では、緩み側の領域がそれぞれ逆の位置に現れる。車両が通常走行している時、つまりエンジンが作動して、発電電動機を駆動させているときにベルトが緩む領域は、発電電動機を作動させてエンジンを始動させるときには張り側となる。
【０００７】
仮に、通常走行時に緩み側となる領域に自動張力調整器（オートテンショナ）を設けると、エンジンを始動させる際には、自動張力調整器に過大な張力が生じ、自動張力調整器では対応できなくなることがある。
【０００８】
そこで、自動張力調整器をエンジン始動時にベルトが緩む側に設けることが選択される。しかしながら、エンジン始動時に緩みが発生する側は、通常走行時にはベルトが張る側となるため、エンジン始動時の緩み側に設けられた自動張力調整器には、発電時に生じる大きな張力に対応可能な強力なばね力を有する必要がある。一方、自動張力調整器によりベルトに予め強力な張力を付与すると、補機類の回転軸に大きな荷重がかかり、耐久性に支障が生じるおそれがある。
【０００９】
本発明は、発電電動機を備えた内燃機関において、発電電動機で発電する時においても、またエンジンを始動させる時においても、ベルトに所定量の張力が常に付加され、かつ、いずれにおいても、最大張力に対応できるベルト駆動装置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】
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決するため、内燃機関のベルト駆動装置を次のように構成した。即ち、開示の内燃機関のベルト駆動装置は、内燃機関のクランク出力軸に設けられたプーリと、補機類の駆動軸に設けられたプーリとをベルトで巻回し、前記クランク出力軸から前記補機類に動力を伝達させる内燃機関のベルト駆動装置であり、前記補機類は、発電電動機と、該発電電動機によって前記内燃機関を始動する時に前記ベルトに緩みが生じるベルト緩み側であって、前記ベルトの周回方向に沿って該発電電動機から前記クランク出力軸に向かう途中に設けられた少なくとも１つの補機であり、前記発電電動機から前記補機に向かう途中に前記ベルトに張力を付与する自動張力調整器を備え、前記自動張力調整器を、前記ベルトに張力を付与する所定のばね力とともに、前記ばね力を超えた押圧力を受けると、ばね動作が停止される停止機構とを具えて構成したことを特徴とする。
【００１１】
これにより、エンジン始動時の緩みをオートテンショナ作用により解消すると共に、所定以上の押圧力を受けた際には自動張力調整器の調整機構が停止されるため、通常走行時などにおける軸荷重が低減可能となる。
【００１２】
また、開示の内燃機関のベルト駆動装置は、上記内燃機関のベルト駆動装置において、前記自動張力調整器は、外枠体と、前記外枠体内に移動自在に設けられた移動体と、前記移動体に設けられたプーリと、前記移動体を外方向に前進させるばね部材を備え、前記ばね部材により前記プーリを外方向に前進させて前記ベルトに張力を付与するとともに、前記移動体が所定量後退すると、前記移動体に当接し、該移動体の後退動作を停止させる当接部を前記外枠体に設けて構成したことを特徴とする。
【００１３】
また、開示の内燃機関のベルト駆動装置は、上記内燃機関のベルト駆動装置において、前記自動張力調整器は、前記クランク出力軸に設けられたプーリによって前記発電電動機で発電する時に、前記ベルトから前記ばね力を超えた押圧力を受けることを特徴とする。
【００１４】
これにより、通常走行時に自動張力調整器の調整機構が固定されることで、ベルト張り側となった時の大きな張力に対応可能な強力なばね力を有する必要がなく、補器類の軸加重を低減することが可能となる。
【００１５】
また、開示の内燃機関のベルト駆動装置は、上記内燃機関のベルト駆動装置において、前記発電電動機と前記補機とのプーリ間ベルト距離が、前記ベルトの周回方向で最も長いプーリ間ベルト距離であることを特徴とする。
【００１６】
これにより、軸心間距離が長い箇所では緩みが顕著に表れやすいが、かかる部分に自動張力調整器を配置したことにより、緩みを効果的に抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明にかかる内燃機関のベルト駆動装置は、次の効果を有する。  
エンジン始動時には、自動張力調整器により所定の張力がベルトに生じ、ベルトの空転等が適切に防止される。一方ばね力を超えた押圧力を受けた時には、自動張力調整器は固定状態となるので、高いベルト張力が確実に保持でき、しかも緩み側においても張力が所定値以下とならないように保持できる。これにより、通常走行時と、エンジン始動時のいずれの場合においても、適切にベルト張力を保持し、ベルト駆動装置による動力伝達が確実に実施される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明にかかるベルト駆動装置の一実施形態を示す構成図である。
【図２】本発明にかかるベルト駆動装置の一実施形態を示す構成図である。
【図３】自動張力調整器の一実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明にかかるベルト駆動装置の一実施形態について、図を用いて説明する。
【００２０】
図１に、内燃機関のベルト駆動装置１０を示す。ベルト駆動装置１０は、内燃機関のクランク出力軸１２に取り付けられた第１プーリ１４と、発電電動機１６に取り付けられた第２プーリ１８と、冷却水ポンプの駆動軸２０に取り付けられた第３プーリ２２と、エアコンディショナのコンプレッサの駆動軸２４に取り付けられた第４プーリ２６と、ベルト３０と、を備えて構成されている。
【００２１】
クランク出力軸１２は、内燃機関の出力軸であり、内燃機関で発生した動力が出力される。内燃機関は、ガソリンエンジン、あるいはディーゼルエンジンなどである。また、クランク出力軸１２は、始動トルクが入力されると、内燃機関を始動させることができる。
【００２２】
冷却水ポンプは、冷却水を内燃機関の内部に循環させるためのポンプであり、駆動軸２０を回転させるとポンプが作動する。エアコンディショナのコンプレッサは、エアコンディショナの冷媒を圧縮させる圧縮器であり、駆動軸２４を回転させるとコンプレッサが作動する。これらは補機として、内燃機関からの動力により回転駆動される。尚、補機としてはこれに限るものではない。
【００２３】
発電電動機１６は、基本的に発電機であり、内燃機関からの動力で回転駆動されると、電力を発生させる。更に発電電動機１６は、外部から供給された電力により回転軸を回転駆動させることができる。このようにして外部電力で発電電動機１６の回転軸を回転させると、第２プーリ１８により第１プーリ１４を回転させて、クランク出力軸１２を回転させ、内燃機関を始動させることができる。
【００２４】
ベルト３０は、環状で、第１プーリ１４から第４プーリ２６に巻き掛けられている。また、第２プーリ１８と第３プーリ２２の間には、自動張力調整器３２が設けられている。
【００２５】
自動張力調整器３２を、図３に示す。自動張力調整器３２は、図３に示すよう外枠体３４と移動体３６とばね部材３８とプーリ４０（図１参照。）などから構成されている。自動張力調整器３２は、上述したように第２プーリ１８と第３プーリ２２の間、すなわち発電電動機１６とコンプレッサの間に設けられている。つまり、クランク出力軸１２から出力される回転駆動力で発電電動機１６が回転駆動されて発電している状態で、ベルト３０が張り側となる位置に自動張力調整器３２が設けられている。
【００２６】
外枠体３４は、筒状で、内部に移動体３６が、外枠体３４の軸方向に移動自在に収納されている。プーリ４０は、移動体３６に取り付けてあり、移動体３６と一体に軸方向に沿って移動する。ばね部材３８は、圧縮ばねであり、移動体３６を外方、すなわちプーリ４０を押し出す方向に付勢している。
【００２７】
ばね部材３８は、所定のばね定数を有し、エンジンを始動させる時、つまり自動張力調整器３２に対向したベルト３０が緩むときに、ベルト３０を押圧し、ベルト３０の緩み側に所定の張力が生じるように設定されている。
【００２８】
更に自動張力調整器３２は、外枠体３４に、移動体３６に当接する当接部４４を具えている。当接部４４は、ベルト３０の張力が所定値を超えて移動体３６を後方に所定量移動させると、移動体３６が当接するように設けられている。移動体３６が当接部４４に当接すると、ばね部材３８のばね機能が消失し、移動体３６は後方への移動が停止される。このように自動張力調整器３２は、ベルト３０の張力が所定値に達すると、ばね部材３８による移動を固定させる固定機能を具えている。
【００２９】
次に、ベルト駆動装置１０の作用について説明する。  
エンジンは停止した状態で、発電電動機１６によりエンジンを始動させるとする。始動用電力を発電電動機１６に供給し、発電電動機１６を駆動させる。すると、発電電動機１６の第２プーリ１８が、図２の矢印に示すように回転する。第２プーリ１８の回転力は、第３プーリ２２を介して第１プーリ１４に伝達され、第１プーリ１４を回転させる。これによりエンジンのクランク出力軸１２が回転し、エンジンが始動される。一方、第２プーリ１８から送り出されたベルト３０は、自動張力調整器３２のプーリ４０、および第４プーリ２６を通ってクランク出力軸１２の第１プーリ１４に戻る。
【００３０】
これにより、第２プーリ１８から第３プーリ２２を通って第１プーリ１４までにかかるベルト３０の部分が、いわゆる張り側となり、高い張力が生じる。また第２プーリ１８から第４プーリ２６を通って第１プーリ１４までにかかるベルト３０の領域が、いわゆる緩み側となり、弱い張力が生じる。そしてかかる緩み側には、自動張力調整器３２から、ばね部材３８のばね力がプーリ４０を通してベルト３０にかかり、所定の張力がベルト３０に付与され、ベルト３０に伸びが生じても吸収される。
【００３１】
一方エンジンが始動して、車両が通常走行状態になると、クランク出力軸１２の第１プーリ１４が図１の矢印に示すように駆動力をもって回転する。すると、クランク出力軸１２の駆動力が、第１プーリ１４から、第４プーリ２６を介して第２プーリ１８に伝達され、更に第３プーリ２２を回転させる。これにより、ポンプやコンプレッサが作動し、かつ発電電動機１６が作動して発電がなされる。
【００３２】
すると、第１プーリ１４から第４プーリ２６を通って第２プーリ１８までにかかるベルト３０の部分が、いわゆる張り側の領域となり、高い張力が生じる。この張り側となるベルト３０には、自動張力調整器３２が接しており、ベルト３０が高い張力を有していることから、ばね部材３８にベルト３０から大きな圧縮力が加えられる。しかしながら、自動張力調整器３２の外枠体３４には、当接部４４が形成してあり、ベルト３０からの押圧力で移動体３６が後退すると、移動体３６が当接部４４に当接して移動体３６の後退動作が停止される。
【００３３】
したがって、車両が通常走行に移行して、クランク出力軸１２からの動力により発電電動機１６で発電がなされていても、自動張力調整器３２は、プーリ４０が所定位置まで後退するとそれ以上後退しなくなるので、自動張力調整器３２によりベルト３０の張力が所定の状態に保持される。また第１プーリ１４から第３プーリ２２を通って第２プーリ１８までにかかるベルト３０の部分が、いわゆる緩み側となり、生じる張力が弱いが、自動張力調整器３２により所定以下の張力になることはない。
【００３４】
以上説明したように、自動張力調整器３２によれば、発電電動機１６による発電時とエンジンを始動させる時のいずれにおいても、必要とされる張力がベルト３０に付与される。また、発電電動機１６が発電している時の張り側のベルト３０に生じる張力に対して、これを十分に保持でき、自動張力調整器３２に損傷等を生じさせることがない。また、過大な張力を予めベルト３０に付与する必要がなく、ベルト３０や補機類の軸受部等の耐久性を向上できる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
発電電動機を備えた内燃機関のベルト駆動装置に利用できる。
【符号の説明】
【００３６】
１０…ベルト駆動装置
１２…クランク出力軸
１４…第１プーリ
１６…発電電動機
１８…第２プーリ
２０…駆動軸
２２…第３プーリ
２４…駆動軸
２６…第４プーリ
３０…ベルト
３２…自動張力調整器
３４…外枠体
３６…移動体
３８…ばね部材
４０…プーリ
４４…当接部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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