(57)【要約】【課題】エンジン等の回転変動に起因して発生するトルク変動による伝動ベルトの共振による振れ（弦振動）、スリップ、そしてこれらに起因する発音をオートテンショナーにより抑制した伝動ベルトの多軸駆動装置を提供することを目的とする。【解決手段】エンジンのクランク軸である駆動軸１１と、少なくとも従動軸１２、１４、１６に装着したプーリ１８、１９，２０、２１にＶリブドベルト１を装着し、更にオートテンショナー２３を該ベルト１に係合した伝動ベルトの多軸駆動装置１０であり、上記装着したオートテンショナー２３の可動部材３０が伝動ベルト１の緩む方向には移動せず、伝動ベルト１に張りを与える方向にのみ移動するようになっている。【選択図】図４
2005090533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸と、少なくとも一つ以上の従動軸に装着した各プーリに伝動ベルトを装着し、更にオートテンショナーを該伝動ベルトに係合した伝動ベルトの多軸駆動装置において、
上記オートテンショナーの可動部材が伝動ベルトの緩む方向には移動せず、伝動ベルトに張りを与える方向にのみ移動するようになっていることを特徴とする伝動ベルトの多軸駆動装置。
【請求項２】
上記オートテンショナーが、固定部材と、固定部材に移動自在に支持されるアーム状構造体の可動部材と、可動部材のアーム状先端部に設けられ伝動ベルトに係合するプーリと、可動部材を固定部材に対し所定方向に付勢するバネ部材と、を備えた構造からなる請求項１記載の伝動ベルトの多軸駆動装置。
【請求項３】
上記オートテンショナーを構成する固定部材と可動部材の一方の部材に係止部材を、他方の部材にストッパー材を設け、係止部材をストッパー材に当接させることにより、可動部材を伝動ベルトの緩む方向に移動させないようにした請求項１記載の伝動ベルトの多軸駆動装置。
【請求項４】
ストッパー材が突出量を調節できるロッドである請求項１〜３の何れかに記載の伝動ベルトの多軸駆動装置。
【請求項５】
ストッパー材が固定ピンである請求項１〜３の何れかに記載の伝動ベルトの多軸駆動装置。
【請求項６】
上記オートテンショナーの可動部材が伝動ベルトに張りを与える方向においても移動制限されている請求項１〜５の何れかに記載の伝動ベルトの多軸駆動装置。
【請求項７】
ベルト初張力が３０〜８０N／リブに設定される請求項１〜６の何れかに記載の伝動ベルトの多軸駆動装置。
【請求項８】
伝動ベルトとして、ベルトを２％伸ばすのに必要な引張力が１００〜２５０Ｎ／リブのものを使用する請求項１〜７の何れかに記載の伝動ベルトの多軸駆動装置。
【請求項９】
自動車用の補機駆動装置に適用される請求項１〜８の何れかに記載の伝動ベルトの多軸駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝動ベルトを装着した多軸駆動装置であり、詳しくは多軸駆動装置においてエンジン等の回転変動に起因して発生するトルク変動による伝動ベルトの振れ（弦振動）、スリップ、これらに起因する発音、およびベルトの耐久性低下をオートテンショナーにより抑制した伝動ベルトの多軸駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多軸駆動装置に使用するＶリブドベルトは、接着ゴム層中に心線を埋設し、該接着ゴム層の上部には必要に応じてカバー帆布を積層し、そして該接着ゴム層の下部に複数のリブ部を設けている。このＶリブドベルトは、Ｖベルトに代わって自動車のウォーターポンプや発電機等の多軸駆動の動力伝動用として広く使用されてきている。
【０００３】
多軸駆動用に使用する伝動ベルトにはいつも適切な張力を必要とする。しかし、ベルトの経時伸縮、エンジンの熱膨張による軸間距離の伸縮のために、静的なベルト張力は変化しやすい環境に置かれている。加えて、運転時には各種の補機の負荷により各スパンのベルト張力が変化する。オートテンショナーがなければ、最大負荷時には張り側のベルト張力が大きく上昇し、その反対に緩み側のベルト張力はゼロ近くまで低下し、ベルトは弦振動、スリップ、発音を生じた。これを防ぐため、初期から高いベルト張力に設定すると、無負荷や軽負荷運転時には必要以上の張力が掛かり、ベルト寿命を損ねる原因になっていた。オートテンショナーを最も緩み側に設置すれば、ベルトの伸縮に応じていつも適切な緩み側張力を維持することができ、負荷の大小によっても余分な張力が掛からないので長寿命とすることができる。
【０００４】
上記オートテンショナーは、バネの力を利用してベルト張力を自動的に制御するものであるが、その揺動を減衰・収束させる方式として、油圧ダンパ方式と摩擦ダンパ方式（例えば特許文献１参照）に大別される。このうち、後者の摩擦方式では一般にプーリが取り付けられた可動部材とエンジンに固定する固定部材からなり、両者は捻りバネによってベルト張力をなるべく一定にすべく軸部を介して相対運動している。
【０００５】
この場合、可動部材と固定部材の間の軸部には、所定の摩擦係数を有する摩擦材を配置し適度な面圧を与えることによって、摺動時に発生する可動部材の揺動を摩擦エネルギーにより短時間に減衰・収束させ、ベルト張力を可能な限り一定に保持するものである。
【０００６】
しかし、摩擦ダンパ方式においては、クランク軸が大きな回転変動が生じているために、回転が急に下がる瞬間において発電機等のような大きな回転慣性をもつものは、特に無負荷時においてその回転速度で回り続けようとするから、オートテンショナー部のベルト張力が増大し、そのためバネ力が負けてベルトが伸張し全スパンの平均張力が低下してベルトにスリップが発生した。これを防ぐために、大きな摩擦力を発生させる必要があるが、これにも限度があり、また大きくすると、かえってベルトを張る方向へ動くべき時に、移動動が少なくなる不具合もあった。また、従来のオートテンショナーでは、可動部材はバネ部材によりベルトに張りを与える方向とベルトの緩む方向のどちらにも自由に移動可能であるため、ベルトの振れを抑制できず、スリップ、発音を発生させる不具合があった。
【特許文献１】米国特許第４，４７９，３６２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明はこのような問題点を改善するものであり、これに対処するもので多軸駆動装置においてエンジン等の回転変動に起因して発生するトルク変動による伝動ベルトの振れ（弦振動）、スリップ、これらに起因する発音、およびベルトの耐久性低下をオートテンショナーにより抑制した伝動ベルトの多軸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】
【０００８】
本願請求項１記載の発明は、駆動軸と、少なくとも一つ以上の従動軸に装着した各プーリに伝動ベルトを装着し、更にオートテンショナーを該伝動ベルトに係合した伝動ベルトの多軸駆動装置において、
上記オートテンショナーの可動部材が伝動ベルトの緩む方向には移動せず、伝動ベルトに張りを与える方向にのみ移動するようになっている伝動ベルトの多軸駆動装置にある。
【０００９】
本願請求項２記載の発明は、上記オートテンショナーが、固定部材と、固定部材に移動自在に支持されるアーム状構造体の可動部材と、可動部材のアーム状先端部に設けられ伝動ベルトに係合するプーリと、可動部材を固定部材に対し所定方向に付勢するバネ部材と、を備えた構造からなる伝動ベルトの多軸駆動装置にある。
【００１０】
本願請求項３記載の発明は、上記オートテンショナーを構成する固定部材と可動部材の一方の部材に係止部材を、他方の部材にストッパー材を設け、係止部材をストッパー材に当接させることにより、可動部材を伝動ベルトの緩む方向に移動させないようにした伝動ベルトの多軸駆動装置にある。
【００１１】
本願請求項４記載の発明は、ストッパー材が突出量を調節できるロッドである伝動ベルトの多軸駆動装置にある。
【００１２】
本願請求項５記載の発明は、ストッパー材が固定ピンである伝動ベルトの多軸駆動装置にある。
【００１３】
本願請求項６記載の発明は、上記オートテンショナーの可動部材が伝動ベルトに張りを与える方向においても移動制限されている伝動ベルトの多軸駆動装置にある。
【００１４】
本願請求項７記載の発明は、ベルト初張力が３０〜８０N／リブに設定される伝動ベルトの多軸駆動装置にある。
【００１５】
本願請求項８記載の発明は、伝動ベルトとして、ベルトを２％伸ばすのに必要な引張力が１００〜２５０Ｎ／リブの低モジュラスなものを使用する伝動ベルトの多軸駆動装置にある。
【００１６】
本願請求項９記載の発明は、自動車用の補機駆動装置に適用される伝動ベルトの多軸駆動装置にある。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の伝動ベルトの多軸駆動装置は、伝動ベルトの多軸駆動装置に装着したオートテンショナーの可動部材が伝動ベルトの緩む方向に移動せず、伝動ベルトに張りを与える方向に移動するようになっているためにエンジンの回転変動に起因して発生するトルク変動による伝動ベルトの振れ（弦振動）を規制して、スリップ、これらに起因する発音、およびベルトの耐久性低下を抑制できるといった効果を有している。
【００１８】
また、使用するオートテンショナーでは、必ずしも振動減衰機構が必要でないため安価なものを製造でき、また従来のような摩擦部材の磨耗が発生しないことから長時間使用してもガタなど生じることなく、長期に亘って安定して性能が維持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に添付図面を参照し、本実施を説明する。
【００２０】
図１における多軸駆動装置１０では、エンジンのクランク軸からなる駆動軸１１とし、そして一つの従動軸１２に例えばウォーターポンプ１３、他の従動軸１４に例えば大きな回転慣性を有する発電機１５を、そして他の従動軸１６に例えばクーラーコンプレッサー１７を備え、これらの軸にそれぞれプーリ１８、１９、２０、２１を装着して、これらのプーリ１８、１９、２０、２１に伝動ベルト１を懸架し、アイドラープーリ２２、オートテンショナー２３を伝動ベルト１の背面に当接させている。
【００２１】
また、上記オートテンショナー２３は、図２、図３、図４に示すようにエンジン等の固定体（図示しない）に固定される固定部材２７と、この固定部材２７に回動自在に支持され、ベルトに係合されるプーリ２８を軸受３４によって回動支持する軸部２９に固定し、該軸部２９をアーム先端部に設けたアーム状構造体の可動部材３０と、可動部材３０を固定部材２７に対し所定方向に付勢するバネ部材３１と、可動部材３０と固定部材２７との間に樹脂製のスラストブッシュ３２と軸受３３を介装している。尚、オートテンショナー２３は、ここに示す構造のものに限定されるものではない。また、上記オートテンショナー２３は、可動部材３０の揺動を減衰・収束させる摩擦部材を備えていないが、これに限定されることはなく、摩擦部材を設けることもできる。
【００２２】
上記テンショナー２３における可動部材３０の外周面には、外側へ突出した１つの係止部材３５を配している。無論、係止部材３５は可動部材３０の外周面に設ける必要がなく、固定部材２７側に設けることもできる。
【００２３】
可動部材３０を、図４に示すように基準線Ａからバネ部材３１の捻り力に抗して設置線Ｂまで旋回させた後、この位置で伝動ベルトを装着し可動部材３０を開放して伝動ベルト１に当接させる。そして、ストッパー材３９のロッド４０の突出量をネジにより調節して、ロッド４０の先端を係止部材３５に接触させる。本実施例では、ストッパー材３９はエンジンに固定されたもので移動量を調節できるネジ式のロッド４０を有し、頭部のボルトを回すことによって突出長さを調節して、ロッド４０を係止部材３５に当接する。また、ロッド４０の突出量を最も小さくした状態で、可動部材３０を自由に旋回させ、伝動ベルト１に係合させることができる。これにより、可動部材３０は伝動ベルト１の緩む方向には移動せず、伝動ベルト１に張りを与える方向（移動線Cの方向）にのみ移動するようになり、ベルトの振れは抑制され、更にスリップ、これらに起因する発音も軽減する。
【００２４】
更に、本実施例では、上記ロッド４０に代わって、図５に示すように可動部材３０を開放して伝動ベルト１に当接せた後に、ストッパー材３９として固定ピン４３を固定部材２７に挿入して、係止部材３５に接触させることもできる。この場合、係止部材３５と固定ピン４３との間の間隙（最大２ｍｍ）は許容範囲であり、可動部材３０が伝動ベルト１の緩む方向に僅かに移動しても本発明の効果は維持できる。
【００２５】
また、図４に示すように可動部材３０の伝動ベルト１に張りを与える方向にもストッパー材４１を設置固定することができるが、この場合もベルトの振れが抑制される。通常、伝動ベルト１に張りを与える方向の移動量は使用する伝動ベルト外周長Lの０．５〜１．５％の長さに相当している。
【００２６】
ここで使用するＶリブドベルト１は、図６に示すように綿、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、アラミド繊維からなる糸を用いて、平織、綾織、朱子織等に製織したカバー帆布３からなる伸張部２と、コードよりなる心線４を埋設した接着ゴム層５と、その下側に水素化ニトリルゴム、クロロプレンゴム、天然ゴム、ＥＰＤＭ、ＣＳＭ、ＡＣＳＭ、ＳＢＲから選ばれた原料ゴムの弾性体層である圧縮部６からなっている。この圧縮部６は、ベルト長手方向に延びる断面略三角形である台形の複数のリブ７を有している。
【００２７】
上記心線４としては、エチレン−２，６−ナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、そしてポリトリメチレンテレフタレート主たる構成単位とするポリエステル繊維フィラメント群を撚糸したコードを接着処理したものが使用される。上記撚糸コードは、トータル繊度が１，０００〜１２，０００デニールｔｅｘであり、総デニールが下限値未満の場合には、ベルトのモジュラス、強力が小さくなり過ぎ、また上限値を越えると、逆にベルトのモジュラスが大きくなって、ベルトの厚みが厚くなって、屈曲疲労性が悪くなる。
【００２８】
Ｖリブドベルトは、ベルトを２％伸ばすのに必要な引張力が１００〜１，０００Ｎ／リブであり、低モジュラスベルト、高モジュラスベルトであってよい。特に、低モジュラスのベルトでは、１００〜２５０Ｎ／リブが好ましい。このような低モジュラスベルトの引張力であると、たとえ駆動軸が回転変動し、大きな回転慣性を有する発電機１３にもつ従動軸に大きなトルク変動が発生してＶリブドベルトが引張力を吸収して弾性的に伸張し、ベルトの振れ（弦振動）がエンジンの最も厳しい条件の回転数からシフトしており、前述にように大きなベルトの振れ（弦振動）、スリップ、これらに起因した発音は抑制される。
尚、上記ベルトの引張力の測定は、ベルトを２つの溝付きプーリに巻き付け、一方のプーリを５０ｍｍ／分の速度で引張って、ベルトを２％伸ばすのに必要な引張力を測定し、１リブ（例えば３．５６ｍｍ）当たりに換算して求められる。
【００２９】
しかも、１００℃におけるベルト収縮力が１０〜５０N／リブであると、Ｖリブドベルト１はベルトスリップ率が小さくてベルト張力が維持することが出来る。ベルト収縮力が１０N／リブ未満の場合には、ベルトが伸びやすくてベルト張力の低下が大きく、スリップ率が高くなる傾向がある。一方、ベルト収縮力が５０Nを越える場合には、ベルト長さの経時収縮が大きくなる傾向がある上に、スリップ率が小さくなる効果は小さい。
【実施例】
【００３０】
以下に、本発明を具体的な実施例のより更に詳細に説明する。
実施例１、比較例１
【００３１】
使用したＶリブドベルトは、１，２２０デニールｔeｘのポリエチレンテレフタレート繊維（ＰＥＴ繊維）を２×３の撚構成で、上撚り数１０．６回／１０ｃｍ、下撚り数１９．１回／１０ｃｍで緒撚してトータルデニール７，３２０デニールｔeｘの上記各延伸固定処理コードからなる心線がクロロプレンゴム組成物からなる接着ゴム層内に埋設され、その上側にゴム付綿帆布を１プライ積層し、他方接着ゴム層の下側には短繊維を含むクロロプレンゴム組成物からなる圧縮部があって５条のリブがベルト長手方向に有していた。このＶリブドベルトはＲＭＡ規格による長さ１，６２０ｍｍのＫ型５リブドベルトであり、リブピッチ３．５６ｍｍ、リブ高さ２．９ｍｍ、リブ角度４０°、そしてベルトを２％伸ばすのに必要な引張力が３８０Ｎ／リブであり、１００℃におけるベルト収縮力が２６N／リブであった。
【００３２】
続いて、上記ベルトを３気筒エンジンであるクランク軸の駆動プーリ（直径１３０ｍｍ）、ウォーターポンプに設けた従動プーリ（直径１１０ｍｍ）、発電機に設けた従動プーリ（直径５２ｍｍ）、クーラーコンプレッサーに設けた従動プーリ（直径１１５ｍｍ）に懸架し、クランク軸とウォーターポンプに設けた従動プーリとの間にオートテンショナーを、また発電機に設けた従動プーリとクーラーコンプレッサーに設けた従動プーリとの間にアイドラープーリを設けた。
【００３３】
オートテンショナーは図２に示すものであり、可動部材に設けた係止部材をロッドに当接させ、ベルト張る方には制限を設けなかった。設置したベルトはオートテンショナーでにより４１Ｎ／リブの張力を与え、クランク軸の回転数が１，０００ｒｐｍ、回転変動率が±１０％、無負荷、そして雰囲気温度が室温で走行させ、オートテンショナー部とアイドラープーリ部のベルト張力を測定した。クランク軸の回転数が１，０００ｒｐｍが、回転変動するクランク軸の角加速度が最も大きくなるエンジンの厳しい回転数になっている。
【００３４】
比較例の駆動装置では、オートテンショナーとして可動部材の揺動を減衰・収束させる摩擦部材を設け、可動部材の振れ止め制限をしないタイプを使用した。
【００３５】
尚、ベルト張力の測定は、オートテンショナーのアームおよびアイドラープーリの支持軸に歪ゲージを貼り、動歪計で計測した。
【００３６】
本実施例での最小張力はオートテンショナー部（A／T）で３４Ｎ／リブ、アイドラープーリ部（Ｉ／Ｄ）で１６Ｎ／リブでありベルト張力低下を防ぐことができた。一方、比較例での最小張力はオートテンショナー部（Ａ／Ｔ）で１４Ｎ／リブ、アイドラープーリ部（Ｉ／Ｔ）で４Ｎ／リブであり、ベルトの張力低下が起こり、ベルトの弦振動が大きく、大きなスリップ音が発生した。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明に係る伝動ベルトの多軸駆動装置は、自動車用エンジンの補機駆動装置に広く適用され、エンジンの回転変動に起因して発生するトルク変動による伝動ベルトのスリップ、これらに起因する発音、およびベルトの耐久性低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】Ｖリブドベルトを用いた多軸駆動装置を示す概略図である。
【図２】図１の多軸駆動装置に使用するテンショナーの断面概略図である。
【図３】図２をＡ−Ａから見た平面図である。
【図４】可動部材にベルト張力を付与したオートテンショナーを示す図である。
【図５】可動部材にベルト張力を付与した他のオートテンショナーを示す図である。
【図６】本発明に係るＶリブドベルトの断面斜視図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  Ｖリブドベルト
２  伸張部
３  カバー帆布
４  心線
５  接着ゴム層
６  圧縮部
７  リブ
１０  多軸駆動装置
１１  駆動軸
１２  従動軸
１３  ウォーターポンプ
１４  従動軸
１５  発電機
１６  従動軸
１７  クーラーコンプレッサー
１８  駆動プーリ
１９  従動プーリ
２０  従動プーリ
２１  従動プーリ
２２  アイドラープーリ
２３  オートテンショナー
２７  固定部材
３０  可動部材
３５  係止部材
３９  ストッパー材
【図１】
2005090533.tif 000003
【図２】
2005090533.tif 000004
【図３】
2005090533.tif 000005
【図４】
2005090533.tif 000006
【図５】
2005090533.tif 000007
【図６】
2005090533.tif 000008