(57)【要約】【課題】構成部品に対する耐久性，耐摩耗性の要求を緩和でき、安価で長寿命な補機ベルト用プーリ装置を提供する。【解決手段】この補機ベルト用プーリ装置は、熱膨張部材としてのコイル形状部材１２が内燃機関１の温度の変化に応じて膨張もしくは収縮することにより、内燃機関１の温度の変化によるベルト６７の張力の変化を吸収するように、プーリ保持部６を移動させる。このプーリ装置３０によれば、実質的なバネ性がないコイル形状部材１２でプーリ保持部６を移動させるので、従来のような常時揺動，振動する部分を無くすることができ、構成部品に対する耐久性，耐摩耗性の要求を緩和でき、安価で長寿命化を図れる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルト張力調整プーリを有する回動アームを有し、ベルトに張力を与えるように回動可能なプーリ保持部と、
上記プーリ保持部を回動可能に支持すると共に、上記内燃機関に固定される支持部と、
上記内燃機関の温度変化による上記ベルトの張力の変化を吸収するように、上記プーリ保持部を移動させる熱膨張部材とを備えたことを特徴とする内燃機関の補機ベルト用プーリ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関の補機ベルト用プーリ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車の内燃機関の補機駆動にサーペンタインベルトシステムが用いられている。従来のサーペンタインベルトシステムは、図示しないが、例えば、内燃機関のクランク軸に装着されたクランクプーリと、オルタネータに装着されたオルタネータプーリと、ウォータポンプに装着されたウォーターポンププーリとエアコンコンプレッサーに装着されたコンプレッサープーリと、パワーステアリングの油圧ポンプに装着された油圧ポンププーリと、ベルトの張力を調整する補機ベルト用プーリ装置とを備えている。
【０００３】
上記補機ベルト用プーリ装置の一例を図８に示す。この補機ベルト用プーリ装置１１０は、コイルバネ１０１の復元力で回動アーム１０２を回動させ、この回動アーム１０２が軸支しているベルト張力調整プーリ１０３をベルト（図示せず）に押し付けて上記ベルトの張力を増大させる。
【０００４】
上記補機ベルト用プーリ装置１１０は、内燃機関の挙動変化すなわち内燃機関の回転数の大小や内燃機関の回転変動の大小にかかわらず、設定された一定の力を上記ベルト張力調整プーリ１０３を介して上記ベルトに長時間付与し続けることでベルトシステムの性能を維持している。
【０００５】
また、この補機ベルト用プーリ装置１１０は、上記回動アーム１０２の回動中心部１０２Ａが支持部１０４に嵌合されて軸支され、支持部１０４は固定部１０５に固定されている。この支持部１０４と上記回動中心部１０２Ａとの間にコイルバネ１０１が縮装されている。このコイルバネ１０１の圧縮力で、回動中心部１０２Ａの背面１０２Ａ−１が摩擦板１０７を支持部１０４の軸方向の端部１０４Ａに嵌合，固定された固定円板１０６に押し付けている。この固定円板１０６と摩擦板１０７が減衰部となって、上記ベルトからの力を受けるベルト張力調整プーリ１０３に減衰力を付与している。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−３３４１５４号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記補機ベルト用プーリ装置１１０は、環境温度，エンジン回転数等の各種要因に起因するベルトの張力変動を吸収して、ベルトの振動を抑制し、異音の発生を抑制して、必要なベルト寿命を確保している。このため、上記補機ベルト用プーリ装置１１０の回動アーム１０２は、内燃機関の稼動中、常時、揺動運動することになり、揺動部分に対する耐久性，耐摩耗性が厳しく要求されていた。
【０００８】
そこで、この発明の目的は、構成部品に対する耐久性，耐摩耗性の要求を緩和でき、安価で長寿命な補機ベルト用プーリ装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明の内燃機関の補機ベルト用プーリ装置は、ベルト張力調整プーリを有する回動アームを有し、ベルトに張力を与えるように回動可能なプーリ保持部と、
上記プーリ保持部を回動可能に支持すると共に、上記内燃機関に固定される支持部と、
上記内燃機関の温度の変化による上記ベルトの張力の変化を吸収するように、上記プーリ保持部を移動させる熱膨張部材とを備えたことを特徴としている。
【００１０】
この請求項１の発明の補機ベルト用プーリ装置では、上記熱膨張部材は、上記内燃機関の温度の変化に応じて、膨張もしくは収縮する。これにより、上記熱膨張部材は、上記内燃機関の温度の変化による上記ベルトの張力の変化を吸収するように、上記プーリ保持部を移動させる。この発明によれば、上記熱膨張部材の熱膨張もしくは熱収縮を利用して、上記ベルトの張力の変化を吸収する構成なので、別途、アクチュエータ等を用いることもなく、構造を簡略化できる。
【００１１】
また、この発明によれば、上記熱膨張部材だけで上記プーリ保持部を移動させるので、常時揺動，振動する部分を無くせる。したがって、構成部品に対する耐久性，耐摩耗性の要求を緩和でき、安価で長寿命化を図れる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００１３】
（第１の実施の形態）
図１に、この発明の内燃機関の補機ベルト用プーリ装置の第１実施形態を示す。この第１実施形態は、内燃機関１に固定される円筒形状の支持部２と、この支持部２の内筒部３に中心部５が嵌合されたプーリ保持部６を有する。このプーリ保持部６の中心部５と上記支持部２の内筒部３との間には、筒状のスペーサ７が嵌合され、上記中心部５と内筒部３は上記スペーサ７を介して相対回転可能になっている。
【００１４】
また、上記支持部２の外筒部８と上記中心部５の外筒部１０は、軸方向に所定の隙間を隔てて対向しており、この支持部２の外筒部８と内筒部３と、上記中心部５の外筒部１０と内筒部１１とが円筒形の空間Ｓを形成している。そして、この空間Ｓに、熱膨張部材としてのコイル形状部材１２が配置されている。このコイル形状部材１２は実質的なバネ性を持っていない。このコイル形状部材１２の一端１２Ａは、上記支持部２の基部２Ａに形成された径方向孔２２に挿通，固定され、コイル形状部材１２の他端１２Ｂは、上記プーリ保持部６の中心部５の外筒部１０の基部１０Ａに形成された径方向貫通孔２３に挿通，固定されている。この実施形態では、上記コイル形状部材１２は、一例として、熱膨張係数が約２１（１０−６／℃）であるアルミニウム合金製とし、真っ直ぐに直線状に延ばした状態での全長を３００ｍｍとした。
【００１５】
これにより、例えば、内燃機関１が発生する熱により、常温（２０℃）から１２０℃まで温度上昇する場合、１００℃の温度上昇によって、コイル形状部材１２は、（３００ｍｍ×１００℃×２１×１０−６／℃）＝０．６３ｍｍだけ伸びる。このコイル形状部材１２の伸びにより、回動アーム１３は、例えば、長さ比１：５でもって、上記０．６３ｍｍの伸びの５倍、つまり、３．１５ｍｍだけベルト張力調整プーリ１５を移動させることが可能である。なお、上記コイル形状部材１２の上記全長は、確保すべきプーリ移動量に応じて設定すればよい。
【００１６】
また、上記プーリ保持部６は、径方向に延在する回動アーム１３を有し、この回動アーム１３の先端部１３Ａには、ボルト１６，ナット１７および転がり軸受１８でもって、ベルト張力調整プーリ１５が回転自在に軸支されている。
【００１７】
また、上記支持部２の内筒部３の軸方向の先端部３Ａには円板部材２０が嵌合，固定され、この円板部材２０と上記中心部５の軸方向端面５Ａとの間に環状の摩擦部材２１が配置されている。この摩擦部材２１は、円板部材２０と中心部５の軸方向端面５Ａとで軸方向の両側から挟まれて支持されている。
【００１８】
上記構成の補機ベルト用プーリ装置３０は、たとえば、図６に示す内燃機関用サーペンタインベルトシステムに用いられる。このベルトシステムは、内燃機関１の駆動軸に装着された駆動プーリ６１と、オルタネータに装着された補機プーリ６２と、ウォータポンプに装着された補機プーリ６３と、パワーステアリングの油圧ポンプに装着された補機プーリ６４とを備える。また、このベルトシステムは、駆動プーリ６１，補機プーリ６２，６３および６４に順次掛け渡されたベルト６７を備える。また、この補機ベルト用プーリ装置３０は、駆動プーリ６１と始動用プーリ６２との間に配置され、ベルト張力調整プーリ１５でもって、このベルト張力調整プーリ１５に掛けられたベルト６７を外周側から内周側に押し付けてベルト６７の張力を調整する。
【００１９】
このベルトシステムでは、内燃機関１の温度が上昇すると各プーリ６１，６２，６３，６４間の間隔が広がり、ベルト６７の張力を上昇させようとする。しかし、このとき、上記補機ベルト用プーリ装置３０は、内燃機関１からの熱伝導によりアルミニウム合金製のコイル形状部材１２が熱膨張することで、支持部２に対して回動アーム１３，ベルト張力調整プーリ１５を、図７に破線で示すように、時計回りに回動させる。これにより、補機ベルト用プーリ装置３０は、内燃機関１の温度上昇によるベルト６７の張力の上昇を吸収でき、ベルト６７の張力変化を抑制できる。
【００２０】
一方、内燃機関１の温度が低下すると、各プーリ６１，６２，６３，６４間の間隔が縮まり、ベルト６７の張力を低下させようとする。しかし、このとき、補機ベルト用プーリ装置３０は、内燃機関１からの熱伝導によりアルミニウム合金製のコイル形状部材１２が熱収縮することで、支持部２に対して回動アーム１３，ベルト張力調整プーリ１５を、図７に実線で示すように、反時計回りに回動させる。これにより、補機ベルト用プーリ装置３０は、内燃機関１の温度低下によるベルト６７の張力の低下を吸収でき、ベルト６７の張力変化を抑制できる。
【００２１】
この実施形態の補機ベルト用プーリ装置３０によれば、アルミニウム合金製のコイル形状部材１２の熱膨張もしくは熱収縮を利用して、ベルト６７の張力の変化を吸収する構成なので、アクチュエータ等が不要で構造を簡略化できる。また、この補機ベルト用プーリ装置３０によれば、実質的にバネ性を持たないコイル形状部材１２だけでプーリ保持部６を移動させるので、常時揺動，振動する部分を無くせる。したがって、構成部品に対する耐久性，耐摩耗性の要求を緩和でき、安価で長寿命化を図れる。
【００２２】
なお、この第１の実施の形態では、内燃機関１の回転変動等に起因してベルト６７からプーリ１５，回動アーム１３に急激な力が加わった場合に、摩擦部材２１，円板部材２０，端面５Ａが構成する摩擦減衰部２７が発生する減衰力でもって、プーリ１５，回動アーム１３が急激に移動するのを抑制する。したがって、ベルト６７のばたつき等を抑えて安定したベルト駆動を実現できる。
【００２３】
（第２の実施の形態）
次に、図２に、この発明の内燃機関の補機ベルト用プーリ装置の第２実施形態を示す。この第２実施形態は、次の▲１▼，▲２▼，▲３▼，▲４▼の点が、前述の第１実施形態と異なる。
【００２４】
▲１▼　支持部２の内筒部３とプーリ保持部６の中心部５とを摩擦部材２１で摩擦接触させる摩擦減衰部２７を無くした点。
【００２５】
▲２▼　支持部２の内筒部３に替えて、底部７３Ａで軸方向の端が塞がった内筒部７３を有した点。
【００２６】
▲３▼　プーリ保持部６の中心部５に替えて、回動アーム１３から連なり、上記内筒部７３の底部７３Ａに所定の隙間を隔てて対向する中心底部７１を有する中心部７５を備えた点。
【００２７】
▲４▼　プーリ保持部６の中心底部７１を、ボルト７７でコイル形状部材１２に直接締結，固定した点。
【００２８】
この第２実施形態によれば、第１実施形態に比べて、部品点数を低減できる。また、軸方向寸法の短縮を図れる。
【００２９】
（第３の実施の形態）
次に、図３に、この発明の内燃機関の補機ベルト用プーリ装置の第３実施形態を示す。この第３実施形態は、次の▲１▼，▲２▼，▲３▼の点が、前述の第１実施形態と異なる。なお、図３において軸方向の右側から左側に見た様子を、図５に示す。この図５では、回動アーム１３の中心部８５を破断して、熱膨張部材としての渦巻き形状の部材８１を示している。
【００３０】
▲１▼　熱膨張部材として、アルミニウム合金製のコイル形状部材１２に替えて、図５に示すように、径方向平面上で渦巻き状に延在する渦巻き形状部材８１を備えた点。
【００３１】
▲２▼　支持部２に替えて、支持部２に比べて、軸方向寸法の小さい支持部８２を備え、支持部８２の内筒部８３と外筒部８４との間の径方向寸法を、支持部２の内筒部３と外筒部８との間の径方向寸法よりも大きくした点。
【００３２】
▲３▼　プーリ保持部６の回動アーム１３の中心部５に替えて、中心部８５を備え、この中心部８５は、中心部５の内筒部１１よりも径方向寸法が小さな内筒部８６と、中心部５の外筒部１０よりも径方向寸法が大きな外筒部８７を備えた点。
【００３３】
この第３実施形態では、図３に示すように、上記渦巻き形状部材８１は、径方向の最外端８１Ａが、回動アーム１３の中心部８５の外筒部８７に固定された固定部８８に固定されている。また、上記渦巻き形状部材８１は、径方向の最内端８１Ｂが支持部８２の内筒部８３の基部８３Ａに固定された固定部８９に固定されている。この渦巻き形状部材８１は、実質的なバネ性を持っていない。
【００３４】
この第３実施形態においても、第１実施形態と同様、内燃機関１の温度が上昇すると、渦巻き形状部材８１が熱膨張して、支持部８２に対して回動アーム１３，ベルト張力調整プーリ１５が時計回りに回動される。これにより、例えば、図７に破線で示されるように、回動アーム１３とベルト張力調整プーリ１５が移動され、ベルト６７の張力上昇を吸収して、ベルト６７の張力変化を抑制できる。一方、内燃機関１の温度が低下すると、渦巻き形状部材８１が熱収縮して、支持部８２に対して回動アーム１３，ベルト張力調整プーリ１５が反時計回りに回動される。これにより、例えば、図７に実線で示されるように、回動アーム１３とベルト張力調整プーリ１５が移動され、ベルト６７の張力低下を吸収して、ベルト６７の張力変化を抑制できる。
【００３５】
また、この第３実施形態によれば、渦巻き形状部材８１を採用したことで、軸方向寸法の短縮を図れる。
【００３６】
（第４の実施の形態）
次に、図４に、この発明の内燃機関の補機ベルト用プーリ装置の第４実施形態を示す。この第４実施形態は、次の▲１▼，▲２▼，▲３▼の点が、前述の第３実施形態と異なる。
【００３７】
▲１▼　支持部８２の内筒部８３とプーリ保持部６の中心部８５とを摩擦部材２１で摩擦接触させる摩擦減衰部２７を無くした点。
【００３８】
▲２▼　支持部８２の内筒部８３に替えて、内筒部８３よりも軸方向寸法の短い内筒部９３を備えた点。
【００３９】
▲３▼　プーリ保持部６の中心部８５に替えて、回動アーム１３から連なり、上記内筒部９３の底部９８に所定の隙間を隔てて対向する中心底部９１を有する中心部９５を備えた点。
【００４０】
したがって、この第４実施形態によれば、第３実施形態に比べて、軸方向寸法を短縮できる。なお、この第４実施形態では、第３実施形態と同様に、上記渦巻き形状部材８１は、径方向の最外端８１Ａが、回動アーム１３の中心部９５の外筒部８７に固定された固定部８８に固定されている。また、上記渦巻き形状部材８１は、径方向の最内端８１Ｂが支持部８２の内筒部９３の基部９３Ａに固定された固定部８９に固定されている。
【００４１】
なお、上記第１〜第４実施形態では、熱膨張部材として、アルミニウム合金製のコイル形状部材１２もしくはアルミニウム合金製の渦巻き形状部材８１を採用したが、蛇行しながららせん状に延在する形状の部材や、蛇行しながら渦巻き状に延在する形状の部材を採用してもよい。また、上記熱膨張部材の材質として、アルミニウム合金と同等の熱膨張係数（２０×（１０−６／℃））を有するステンレス鋼を採用してもよい。また、上記熱膨張部材の材質として、熱膨張係数がアルミニウム合金の熱膨張係数の約２分の１（１１〜１２×（１０−６／℃））である鋼を採用した場合には、アルミニウム合金を採用した場合に比べて、全長を約２倍にすれば、アルミニウム合金を採用した場合と同等のベルト張力調整プーリ１５の移動量を確保できる。
【００４２】
【発明の効果】
以上より明らかなように、この発明の補機ベルト用プーリ装置は、熱膨張部材が内燃機関の温度の変化に応じて膨張もしくは収縮することにより、上記内燃機関の温度の変化によるベルトの張力の変化を吸収するように、プーリ保持部を移動させる。この発明によれば、実質的なバネ性が無い熱膨張部材だけでプーリ保持部を移動させるので、従来のような常時揺動，振動する部分を無くすることができ、構成部品に対する耐久性，耐摩耗性の要求を緩和でき、安価で長寿命化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の内燃機関の補機ベルト用プーリ装置の第１実施形態の断面図である。
【図２】この発明の内燃機関の補機ベルト用プーリ装置の第２実施形態の断面図である。
【図３】この発明の内燃機関の補機ベルト用プーリ装置の第３実施形態の断面図である。
【図４】この発明の内燃機関の補機ベルト用プーリ装置の第４実施形態の断面図である。
【図５】上記第３実施形態の部分切り欠き平面図である。
【図６】上記実施形態を採用したサーペンタインベルトシステムの模式図である。
【図７】上記サーペンタインベルトシステムにおける上記実施形態の動作を説明する模式図である。
【図８】従来の補機ベルト用プーリ装置の断面図である。
【符号の説明】
１　内燃機関
２，８２　支持部
３，１１，７３，８３，９３　内筒部
５，７５，８５，９５　中心部
６　プーリ保持部
７　スペーサ
８，１０，８４，８７　外筒部
１２　コイル形状部材
１３　回動アーム
１５　ベルト張力調整プーリ
３０　補機ベルト用プーリ装置
６１　駆動プーリ
６２，６３，６４　補機プーリ
６７　ベルト
８１　渦巻き形状部材
【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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