(57)【要約】本発明は、改良されたベルト伝動システムと動力装置のための方法である。それはクランクシャフトプーリ、補機プーリ、モータ／ジェネレータプーリ、ベルトテンショナ、ベルトテンションプーリを備える形式のものである。それは更に、クランクシャフト、補機、モータ／ジェネレータ、ベルトテンショナのプーリに掛け回される伝動ベルトを備える。伝動ベルトは各プーリに最も近い端部によって定義されるスパンを持ち、通常作動におけるベルト移動方向にたどるときクランクシャフトプーリから始まり、モータ／ジェネレータプーリで終わる中間スパンを有する。中間スパンの先頭部は、クランクシャフトプーリに最も近い第１端部を有する。中間スパンの最終部は、モータ／ジェネレータプーリに最も近い最終端部を有する。それは、第１端部あるいは最終端部の何れでもない中間スパンの端部に最も近くに配置されたテンショナプーリにより向上される。
2004521277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テンショナプーリと、前記クランクシャフトプーリ、前記補機プーリ、前記モータ／ジェネレータプーリ、前記ベルトテンショナプーリの周りに掛け回される伝動ベルトであって、
前記伝動ベルトが、前記各プーリに最も近い端部で定義され、通常の運転におけるベルト移動方向をたどると前記クランクシャフトプーリで始まり前記モータ／ジェネレータプーリで終わる中間スパンを含む複数のスパンを有し、更に、前記クランクシャフトプーリに最も近い第１端部を持つ前記中間スパンの先頭部と、前記モータ／ジェネレータプーリに最も近い最終端部を持つ前記中間スパンの最終部とを有し、
更に、前記第１端部又は前記最終端部の何れでもない中間スパンの端部に前記テンショナプーリが最も近い
ことを特徴とするテンショナプーリとベルト伝動システム。
【請求項２】
前記テンショナプーリが、前記第１端部の反対側にある前記第１中間スパンの第２端部に最も近いことを特徴とする請求項１に記載の改良。
【請求項３】
前記テンショナが、前記伝動ベルトが張力を受ける方向に非対称にバイアスされていることを特徴とする請求項１に記載の改良。
【請求項４】
前記非対称なバイアスは、
前記テンショナ及び前記テンショナプーリに作用している外力が前記ばね定数の偏倚力に打ち勝つのに必要な値よりも小さく、これによりテンショナプーリがベルトの緊張を増大させる方向に移動させられ得るときには、ばね定数の偏倚力により与えられるレベル以下のバイアスであり、
前記テンショナ及び前記テンショナプーリに作用している前記外力が前記ばね定数の偏倚力に打ち勝つのに必要な値よりも大きく、これにより前記テンショナプーリがベルトの緊張を低減させる方向に移動させられるときには、ばね定数の偏倚力と方向反転抵抗が合成されたバイアスである
ことを特徴とする請求項３に記載の改良。
【請求項５】
前記方向反転抵抗が、前記テンショナのベルト張力を低減する方向への移動に対するダンピング効果により発生することを特徴とする請求項４に記載の改良。
【請求項６】
前記方向反転抵抗が、前記テンショナのベルト張力を低減する方向への移動に対するロック効果により発生することを特徴とする請求項４に記載の改良。
【請求項７】
前記方向反転抵抗が、前記モータ／ジェネレータプーリと機械的に連動するモータ／ジェネレータの動作モードに対して断続的に適用されることを特徴とする請求項４に記載の改良。
【請求項８】
前記モータ／ジェネレータが発動機モードで作動しているときには、前記テンショナが、ベルト張力が低減する方向における第１ダンピングレベルでダンピングされ、前記モータ／ジェネレータが発電機モードで作動されているときには、前記テンショナが、ベルト張力が低減する方向における第２ダンピング力でダンピングされるように前記断続的な方向反転抵抗が適用されることを特徴とした請求項７に記載の改良。
【請求項９】
前記モータ／ジェネレータが発動機モードで作動しているときには、前記テンショナが、ベルト張力が低減する方向における動きに対してロックされ、前記モータ／ジェネレータが発電機モードで作動されているときには、前記テンショナが、ベルト張力が低減する方向における動きに対してロックされないように前記断続的な方向反転抵抗が適用されることを特徴とした請求項７に記載の改良。
【請求項１０】
前記断続的な方向反転抵抗が、前記モータ／ジェネレータ動作モードに基づく制御入力に対応して適用されることを特徴とする請求項７に記載の改良。
【請求項１１】
前記制御入力が電気的なインパルスであることを特徴とする請求項１０に記載の改良。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の背景）
（発明の分野）
本発明は広くは、エンジン始動機能と発電機能の双方を担う単一の装置、ときにＧｅｎ−Ｓｔａｒとも呼ばれるモータ／ジェネレータ（ｍｏｔｏｒ／ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）などを各々備えた内燃機関の補機ベルト伝動システムに関する。特に、自動車の分野におけるそのようなシステムに関する。具体的に言うと、本発明はモータ／ジェネレータを各々有し、テンショナを各々有するベルト伝動システムの構成に関する。
【０００２】
（従来技術の説明）
内燃機関は一般に、エンジンのクランクシャフトから動力を取り出し、１つ以上の様々なエンジン補助機関（ａｕｘｉｌｉａｒｉｅｓ）又は補機（ａｃｃｅｓｓｏｒｉｅｓ）にそれを伝達するために、伝動ベルト伝動システムを用いる。自動車の分野においては、これらの補機に、パワーステアリングポンプ、ウオータポンプ、エアコン用コンプレッサ、燃料ポンプ、及びオルタネータが含まれる。歴史的には、このようなエンジンは、エンジンの後ろから突き出し、自動車を走行させる車輪を駆動するための駆動列（ｄｒｉｖｅ ｔｒａｉｎ）が取り付けられるクランクシャフトに主動力取出位置（ｍａｉｎ ｐｏｗｅｒ ｔａｋｅｏｆｆ ｐｏｉｎｔ）を持っていた。補機は、クランクシャフトの前面に取り付けられたプーリにより駆動される。全てのプーリは、それらに掛け回された１つ以上の伝動ベルトを介して機械的に連動されている。各伝動ベルトに張力を与えるための何らかの方法が与えられている。伝動ベルト、プーリ、そしてベルト張力を与える装置が補機ベルト伝動システムを構成する。
【０００３】
初期のシステムは、マルチＶベルトを備えていた。一般に、各ベルトはベルト毎に、手動調整で少なくとも１つの補機あるいはアイドラの配置を固定することにより張力が与えられていた。これらは、変化するベルトの状態や駆動状態に全体として適応するためのプーリの自動的な動きを全く与えないことから、ロックドセンタ（ｌｏｃｋｅｄ−ｃｅｎｔｅｒ）ベルト伝動と呼ばれている。ベルトが引っ張られ、または他の理由により引き伸ばされた場合、ベルトの張力は小さくなる。また、ベルト伝動システムの適正な作動のためには、ベルトの張力は最悪な状態に適応するため十分高く設定されていなければならない。このような最悪な状態は、極度の高温や、エンジン作動、補機作動によってもたらされる可能性がある。
【０００４】
エンジン区画の容積を小さくするという要求が従来からある。より小さな区画を実現するために、補機ベルト伝動システムを含む様々なエンジンの部分が小型化されている。これは少なくともある程度、採用されるベルトの数を減らすことにより達成されている。各ベルトが取り除かれ、これによりエンジンの前面から張り出す層を取り除くと、エンジンの前面から張り出すベルト伝動システムの全長は短くなる。これは究極的には、単一の多軸掛けベルトを多くのアプリケーションにおいて用いることに帰着する。多軸掛けベルトは、それが前後に連続して曲げられて多数のプーリの周りを蛇行する様子からそう呼ばれている。ＶリブドあるいはマイクロＶ（ゲーツラバーカンパニーの登録商標）ベルトは多軸掛けを用いる場合に最も適している。
【０００５】
ベルトに張力を与えるためにロックドセンタを用いたアプローチの限界は、多軸掛けが適用された場合に特に顕著となる。したがって、近年の多軸掛けベルト伝動システムの多くは、ベルト伝動システムの状態変化により適切に適応できるオートテンショナを備える。基本的な構造として、オートテンショナはエンジンのシリンダブロックに直接的または間接的に取り付けられる枠体と、ベルト伝動システムの回転面内においてベルトを押圧するプーリとを有する。可動部は枠体とプーリとの間に延在し、プーリを介してベルトに圧力を与えるために偏倚されている。圧力は、ベルトが掛け回される周囲の距離を伸張するように作用し、これによりベルトを緊張状態にする。様々な技法、幾何的構造が偏倚力を与えるために採用されてきた。一般に、スチールばね等の弾性部材は、可動部を直線運動あるいは回転運動させるように作用し、プーリをベルト表面に向かう方向に向かって移動させ、そして、ベルトに掛かる張力を増大させる。
【０００６】
これらの要素のみからなるテンショナは、システムが休止状態（プーリが回転していない）のときには、ある程度ベルト表面に一定の力を与える。経時的、温度、あるいは製造のバラツキによる駆動システムの寸法的な不安定性は、少なくとも弾性部材の線形的な限界、及びテンショナの幾何学的な限界までは、弾性部材の動作により、大変うまく調節される。したがって、システムが静止しているときには、ベルトが引張されたり、エンジンが熱かったり冷たかったりしたとしても、ベルトに掛かる張力は比較的一定に保たれる。しかしながら、これらの要素のみからなるテンショナはシステムの全ての運転状況に対して適切な張力を維持しない可能性がある。
【０００７】
作動状態のベルト伝動システムは、クランクシャフトや補機の捩り振動の影響や他の角速度の影響、バランスが悪い状態による影響、あるいはその他の影響により一般に振動する。クランクシャフトの捩り振動は、各々のシリンダとピストンの連携による燃焼サイクルを通してクランクシャフトに伝達される特異なインパルスによって一部引き起こされる。この振動は、ベルトの振動をもたらす。これは引き続いて、テンショナの可動部の振動をもたらす。それらの可動部には、プーリがベルト表面に作用してベルト張力を与える力を調整するモーメントが発生する。ベルトの張力変化は、ベルト伝動システムでは許容できない運転性能をもたらす可能性がある。一例としては、例えば、ベルト伝動システムにおけるベルトのスリップはシステムの効率や動力伝達能力を著しく制限し、あるいはスリップや他の理由により極めて大きい騒音をたてるという短期的な運転性能の問題を生じる可能性がある。他の例としては、短期的に満足できる運転性能を得るためにベルトに余儀なく与えられた張力の値は、ベルトや１つ以上の補機を含むシステムの１つ以上の構成要素に対する早期の故障など、長期的な問題をもたらす。
【０００８】
これらの問題に対処し、もってテンショナの運転性能を向上させるために、テンショナにはダンピング装置が組み込まれている。初期のダンピングテンショナは、瞬間における動きがベルトへの張力を増加させる方向であろうが、ベルトへの張力を減少させる方向であろうが、テンショナの可動部の動きが略等しくダンピングされる対称的なダンピング力を備えていた。プーリ／ベルトの接触面で加減されたバイアスとなるように、ダンピング力は弾性部材から与えられる力と協働する。別のテンショナでは非対称なダンピングが用いられる。一般に、このようなテンショナでは、ベルトを緊張させる方向にテンショナが移動しているときに可動部へのダンピングが最小になり、ベルトを弛緩させる方向に移動しているときに最大となるようにダンピングされる。
【０００９】
いくつかの非対称ダンピングへの試みは本質的に受動的なものである。可動部の移動方向が単に異なるダンピング力を生じるに過ぎない。１つの試みでは、シュー（ｓｈｏｅ）がレース（ｒａｃｅ）に対して、レース表面に対する法線方向から異なる角度でバイアスされている。これにより、シューとレースの一方向への相対運動では、レースからシューを持ち上げようとする。これはそれらの接触面における圧力を低減し、ダンピング力を増大させる摩擦力を低減し、これによってダンピング力を低減する。他方向では、図２に示されるように、シューをレースに対して楔のように押し付けダンピング力を増大させる。メックストロース等（Ｍｅｃｋｓｔｒｏｔｈ ｅｔ ａｌ．）の米国特許第５，４３９，４２０号に記載された別の試みでは、ダンピング流体がテンショナの可動部に対する運動に連動するバルブにより異なる開口を通して流される。テンショナが緊張方向へ移動されるとき、流体は相対的に大きい開口、すなわち流体の動きに小さな抵抗を与え、小さなダンピング力を与える流路を通る。弛緩方向では、流体は相対的に小さい開口、すなわち大きな抵抗を与え、大きなダンピング力を与える流路を通る。
【００１０】
非対称テンショナダンピングへの別の試みは、能動的なものであり、’４２０号の特許の記載においても見ることができる。’４２０では、２つの能動的で非対称な実施形態について論じられている。一つでは、電気的ソレノイドがブレーキシューを作動している。シューが作動されるときには、テンショナの動きは両方向にダンピングされる。更に、テンショナが動く際に作動されるシューにより力を調整するために、楔はシューと協働する。ダンピングはテンショナが弛緩方向に動くときに増大し、テンショナが緊張方向に動くときに減少する。他のものでは、ソレノイドが流路を変更するピストンを動かし、これによってダンピングを変更する。特許’４２０に記載された別のテンショナの試みは、２つの能動的非対称ダンピングテンショナと同様にソレノイドを用いるもので、２つの動作モードの間においてテンショナを切り替えるためのロッキング要素を備える。一方のモードでは、テンショナはオートテンショナとして作動する。他方のモードでは、その可動部はロックされ、テンショナはロックドセンタテンショナにより近い形態で動作する。
【００１１】
特許’４２０は、急速に減速されるときに、補機やアイドルプーリの回転質量（ｒｏｔａｔｉｎｇ ｍａｓｓｅｓ）に起因する慣性力により引き起こされるベルト伝動システムの許容不能な運転性能を解決することを目的としている。そこにおいて説明されているように、エンジンのクランクシャフトで突然回転が減速されると、「オルタネータの高い回転慣性は、その回転を維持しようとするとともに、オルタネータが［図示された具体的な駆動構成の］ベルトを弛緩させる方向にテンショナを引っ張り、・・・結果、伝動ベルト（ｓｉｃ）はスリップし・・・」となる。
【００１２】
伝統的に、電気スタータモータは、エンジンのクランクシャフトを回転させて、燃焼を起こさせ、エンジンを始動させるために装備される。スタータモータは、エンジン後部近くに配置され、ギア列を介してクランクシャフトの後部に断続的に係合するように構成されている。
【００１３】
現在では、自動車の重量を減らし、エンジン区画内（ｕｎｄｅｒ−ｔｈｅ−ｈｏｏｄ）の構成部品の数を減らすことにより、排出を減らし、燃費を高めることへの要求が高まっている。これらの目的に向けた試みには、スタータモータの機能とオルタネータの機能とを単一の装置、モータ／ジェネレータすなわちＧｅｎ−Ｓｔａｒ、に統合することが含まれる。また、燃費の向上を目的として、Ｇｅｎ−Ｓｔａｒは「ストップ・イン・アイドル」と呼ばれる特徴を用いることを促す。この特徴は、通常アイドリングする場合にエンジンを止めることができ、そして自動車が再び運転を開始するように求められたときに再始動する。この特徴は実質上、補機ベルト伝動に対する要求を増大させる。具体的な適応においては、モータ／ジェネレータは、補機ベルト伝動を介してクランクシャフトと機械的に連動される。モータ／ジェネレータと、これと連動する補機ベルト伝動システムは、エンジンの前面に配置されることが多い。しかしながら、これらのシステムを、エンジン後部を含めた他の場所に配置することも想像される。
【００１４】
Ｇｅｎ−Ｓｔａｒシステムの出現は、伝動ベルト伝動システムの設計者を多くの新しい挑戦に直面させる。これらのうち重要な試みは、相当な荷重と回転慣性力を負荷するだけでなく補機ベルト伝動に大きな駆動トルクを掛けるこの新しい装置を備えた補機ベルト伝動において、十分な運転性能をもたらすテンショニングシステムを開発することにあった。更に、それは断続的な偏倚力にこの大きな駆動トルクを与える。
【００１５】
モータ／ジェネレータが組み込まれた補機ベルト伝動を緊張させるための試みとして述べられたテンショニングシステムは、特願平９−３５９０７１号の公開公報に開示されている。その公報では、テンショナが存在しなければ、モータ／ジェネレータが始動モードのときに最も緩むスパンとなるベルトのスパンに対してオートテンショナを配置することが開示されている。このスパンは、ベルトが通常の運転方向に移動しているときに、ベルトがモータ／ジェネレータプーリを通った直後にベルトを迎え入れるスパンに対応する。
【００１６】
開示されたテンショニングシステムは、最適なものには至らないものとして認識されている。短期において十分な運転性能を達成するには、長期の運転性能を犠牲にするとともに、適切な短期の運転性能を達成するために使用されなければならないベルト幅が最適でなくなる。
【００１７】
したがって、適切な短期の運転性能、適切な長期の運転性能を同時に提供し、いかなる所与のアプリケーションにおいて使用される可能性のあるベルト幅を最適にし、価格と複雑さを制限するテンショニングシステムへの要求が残されている。
【００１８】
（発明の概要）
本発明は、短期的運転性能と長期的運転性能とを組み合わせたものを向上し、ベルトの選択を最適化する補機ベルト伝動システムを提供することを目的とする。
【００１９】
本発明は、更に短期及び長期の運転性能とベルト幅とを最適化する構成と結合された非対称テンショナの提供を更なる目的とする。
【００２０】
本発明の目的に沿った上記目的及び他の目的を達成するために、ここで具体的に幅広く説明されるように、モータ／ジェネレータを備える補機駆動システムがここにおいて開示される。本発明は、動力装置（ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ）のための改良されたベルト伝動システムと方法である。それは、クランクシャフトプーリと、補機プーリと、モータ／ジェネレータプーリと、ベルトテンショナと、ベルトテンショナプーリとを備える形式である。それは更に、クランクシャフト、補機、モータ／ジェネレータ、及びベルトテンショナのプーリに掛け回される伝動ベルトを備える。伝動ベルトは、各々のプーリに最も近い端部により定義されるスパンを持ち、それは通常の運転におけるベルト移動方向をたどるときにクランクシャフトプーリで始まり、モータ／ジェネレータで終わる複数の中間スパンを含む。中間スパンの先頭部は、クランクシャフトプーリに最も近い第１端部を有する。中間スパンの最終部は、モータ／ジェネレータプーリに最も近い最終端部を有する。第１端部や最終端部の何れでもない中間スパンの端部に最も近いテンショナプーリによりそれは向上される。
【００２１】
本明細書に組み込まれるとともにその一部を構成し、番号等が部品等を指し示す添付図面は、本発明の好ましい実施形態を示し、説明文とともに本発明の原理を説明するために用いられる。
【００２２】
（発明の好ましい実施形態の説明）
補機ベルト伝動システム１０の好ましい実施形態が図１に示される。それは、モータ／ジェネレータ１２、モータ／ジェネレータプーリ１４、アイドルプーリ１６、パワーステアリングポンププーリ１８、エアコン用コンプレッサプーリ２０、ウオータポンププーリ２２、クランクシャフトプーリ２４、テンショナ２６、テンショナプーリ２８、そして伝動ベルト３０を備える。テンショナ２６を覆い隠す伝動ベルト３０の一部は切り取られている。
【００２３】
特定の幾何学的配置にある特定の補機プーリが描かれているが、本発明はアプリケーションに応じて、多軸及び非多軸の構成を含む様々な数、様々な補機の組み合わせ、また幾何学的配置に適用されることが了解されるであろう。図示された構成は多軸である。例えば、伝動ベルト３０は通常Ｖリブド形式である。しかしながら、本発明はあらゆるベルト形式を含むものにおいて実施され得る。更に、この図は、複数のベルトを備える補機ベルト伝動システムにおけるベルト／プーリの１つの面としても見ることができる。
【００２４】
矢印が付された「ベルト移動」は、発電及び始動モード双方における通常の運転におけるベルト移動方向を示す。伝動ベルト３０が連なった経路に沿って下流に移動することは、ベルト移動と同じ方向に移動することである。上流に移動することは、ベルト移動の反対方向に移動することである。
【００２５】
クランクシャフトプーリ２４からスタートして下流に移動すると、第１中間スパン３２が、クランクシャフトプーリ２４と伝動ベルト３０との間における最後の接点から始まり、テンショナプーリ２８と伝動ベルト３０との間における最初の接点で終わる間隔をカバーする。最終中間スパン３４は、テンショナプーリ２８と伝動ベルト３０との間における最後の接点から始まり、モータ／ジェネレータプーリ１４と伝動ベルト３０の最初の接点で終わる間隔をカバーする。第１中間スパン３２や最終中間スパン３４の何れかに接触するプーリが付加されると、付加的な中間スパンが結果的に生じる。更に、始動時弛緩スパン３６は、モータ／ジェネレータプーリ１４との接点からアイドルプーリ１６との接点までの間隔に架け渡される。
【００２６】
モータ／ジェネレータプーリ１４とクランクシャフトプーリ２４におけるトルクの方向は、「始動」と「発電」と記された矢印によって示されるように、各プーリ１４、２４においてそれぞれ補機ベルト伝動システム１０の動作モードに従って反転する。発電モードでは、クランクシャフトプーリ２４が全ての駆動トルクを供給する。ウオータポンププーリ２２、エアコン用コンプレッサプーリ２０、パワーステアリングポンププーリ１８、そしてモータ／ジェネレータプーリ１４は、この駆動トルクを消費し、これにはアイドルプーリ１６及びテンショナプーリ２８による僅かな消費が伴われる。始動モードでは、モータ／ジェネレータ１４が駆動トルクを供給する。クランクシャフトプーリ２４、ウオータポンププーリ２２、エアコン用コンプレッサプーリ２０、そしてパワーステアリングポンププーリ１８は、この駆動トルクを消費し、これにはアイドルプーリ１６及びテンショナプーリ２８による僅かな消費が伴われる。
【００２７】
一般にそして動作モードに係わらず、各プーリが自由に回転できると仮定すると、各スパンの張力は等しく、そして静的な張力となるであろう。静的な張力は、テンショナプーリ２８を介してテンショナ２６により伝動ベルト３０に加えられる力によるもので、全てのプーリの周りに掛け渡される伝動ベルト３０の道程を伸張することに貢献する。しかしながら、トルクが与えられ、補機ベルト伝動システム１０が作動される場合のように、補機ベルト伝動システム１０の様々なプーリでトルクが消費されると、各スパンでの張力は変化する。
【００２８】
通常の、すなわち発電モードでは、クランクシャフトプーリ２４が駆動トルクを供給し、発電時緊張スパン（ｇｅｎｅｒａｔｅ−ｔｉｇｈｔ−ｓｉｄｅ ｓｐａｎ）３８は、最も張力が大きいスパンとなる。発電時緊張スパン３８の上流の各スパンでは、伝動ベルト３０の張力は、スパンの直前においてトルクを消費する各プーリの影響により低くなる。多くの場合、モータ／ジェネレータプーリ１４が最大の負荷となる。したがって、負荷による最大の張力差は、通常始動時弛緩スパン３６から最終中間スパン３４にかけて現れる。全体として、この傾向は、最小の張力が掛かりクランクシャフトプーリ２４に端部がある第１中間スパン３２の先端まで続く。
【００２９】
従来の補機Ｖリブドベルト伝動システムにおいて、基本的な設計検討事項は：１）供給及び消費が予想されるトルクに基づいたベルト幅（一般にリブの数で表される）及び型式の選択；そして、２）ベルトまたはシステムの構成部に対する許容期間内の有効寿命を短くしてしまわない程度に小さく、かつ許容できない滑りが発生しない程度に大きい応力となるような静的張力の選択である。更に、ベルト幅と型式の選択は、有効寿命に影響する。また、これら２つの基本設計検討事項は相互に作用し合う。
【００３０】
補機ベルト伝動システムの設計者にとって変わらない目標は、コストと複雑さに関連する事項を考慮して、これらの条件を同時に最適化することである。最適化は、当業者に知られている多くの幾何学的かつ材料的なパラメータを巧妙に取り扱うことにより達成される。その中の一つが、各々のプーリにおける慣性トルクやその他のトルクを基礎にして、原動プーリと受動プーリを配置するものである。
【００３１】
モータ／ジェネレータを含む伝動システムは、新しく難しい制限をもたらし、これまでに実践的な最適化は達成されていない。難しさの根源は、駆動トルクを供給し、最大負荷と慣性トルクを与えるプーリは動作モードに応じて異なるという事実にある。更に、従来の伝動システムにおいて通常遭遇するものよりも、大きい慣性トルク負荷が掛かる。
【００３２】
始動モードでは、モータ／ジェネレータ１２が駆動トルクを供給する。最終中間スパン３４が最も大きな張力が掛かるスパンである。第１中間スパン３２には、テンショナプーリ２８により与えられる小さな負荷だけ幾分低減された張力が掛かる。発電モードとは異なり、クランクシャフトプーリ２４は最大の負荷をもたらす。同様に、負荷による最大の張力差は、第１中間スパン３２と発電時緊張スパン３８の間にある。
【００３３】
図示された好ましい実施形態における配置は、モードの組み合わせにおける一定の状況において、特に図２に示されたテンショナ２６と連携された場合、顕著に補機ベルト伝動システム１０を最適化する。第１のテンショナ２６は、第２のテンショナ２７と同じデザインと構造をもつため、図２には第１のテンショナ２６のみが描かれている。テンショナ２６は、テンショナプーリ２８、メインピボット４０、ダンパーピボット４２、ダンパーアーム４４、ダンパーシュー４６、ダンパーレース４８、バイアススプリング５０、ラチェット歯部５２、歯止め５４、歯止めピボット５６、プランジャ５８、ソレノイド６０、導線６２を備える。テンショナプーリ２８、ダンパーレース４８、ラチェット歯部５２、バイアススプリング５０、メインピボット４０はテンショナ枠体６４によって支持される。この実施形態において、バイアススプリング５０はスチールコイルである。エラストマーや空気圧を用いた構成部材を含む他の弾性部材を採用しても良い。
【００３４】
なお、テンショナ２６は第１中間スパン３２と最終中間スパン３４との間に配置される。発電モードでは、第１中間スパン３２に最も低い張力が掛かる。最終中間スパン３４は、モータ／ジェネレータプーリ１４のトルクでは全く変化しない張力を担う。テンショナ２６は、補機ベルト伝動システム１０全体への静的な張力がクランクシャフトプーリ２４の下流側かつモータ／ジェネレータプーリ１４の上流側に掛かるように作動する。バイアススプリング５０は、テンショナプーリ２８を偏倚させるように作動する。発電モードでは、図示されるように、歯止め５８とラチェット歯部５２は離接されている。
【００３５】
伝動ベルト３０の状態によって許されるならば、バイアススプリング５０は、伸張するようにバイアススプリング５０によって張られる間隔を生む。次に、テンショナ枠体６４により支持されるテンショナプーリ２８は、メインピボット４０の回りに時計回りに、図２で示される緊張方向に回転する。バイアススプリング５０は、ダンパーアーム４４がダンパーシュー４６をダンパーレース４８に対して押圧するようにする。同時に、ダンパーピボットに対するメインピボットの幾何学的な配置に牽連する時計回りの運動は、ダンパーレース４６がダンパーシュー４６の下を時計回りに移動することを引き起こされ、ダンピング摩擦力を増大させる。伝動ベルト３０に対するテンショナプーリの偏倚力からダンピング摩擦力は差し引かれる。しかしながら、時計回りの移動とピボット４０と４２との配置関係は、シュー４６のレース４８への係合力を低減する。したがって、ダンピング摩擦力は、テンショナプーリ２８が緊張方向に回転するときに低減される。
【００３６】
伝動ベルト３０の状態がテンショナプーリ２８を、バイアススプリング５０により与えられる力に打ち勝って弛緩方向に回転させるとき、反時計回りの移動とメイン及びダンパーピボット４０、４２の配置関係は、シュー４６のレース４８への係合力を増大させる。したがって、ダンピング摩擦力はテンショニングプーリ２８が弛緩方向に回転するときに増大する。ダンピング摩擦力は、伝動ベルト３０に対するテンショナプーリの偏倚力に加算される。従って、発電モードでは、テンショナ２６は受動的な非対称ダンピングテンショナとして作動する。この構成と非対称ダンピングは、発電モードで運転されているときに、補機ベルト伝動システム１０の最適化に大いに役立つ。
【００３７】
補機ベルト伝動システム１０が始動モードにおいて運転されるとき、モードセンサ６６（図６）は、始動モードであることを検知する。モードセンサは、補機ベルト伝動システム１０を始動させるための電気的な出力を受ける独立した電気的なスイッチあるいはリレー、または自動車のイグニッションスイッチの一部であってもよい。モードセンサ６６は、一般にモータ／ジェネレータの制御装置内に見出される。モードセンサ６６により生成される信号は、信号を処理するための多数の電気的な回路からなり、アクチュエータ７０と整合する信号処理装置６８を通る。この信号経路の構成要素と、これと連携する構成要素であるモードセンサ６６、信号処理装置６８、アクチュエータ７０、当業者に周知である。この好ましい実施形態におけるアクチュエータ７０は、プランジャ５８と導線６２を有するソレノイド６０を備える。好ましい実施形態では、電気的な信号、センサ、プロセッサ、アクチュエータの利用を考慮するが、機械的、水力学的、空圧的、信号、センサ、プロセッサ、アクチュエータも考えられる。
【００３８】
信号がソレノイド６０を流れるとき、それは導線６２を介して流れる。ソレノイド６０は信号に対し、プランジャ５８を持ち上げるように反応し、歯止め５４が歯止めピボット５６の回りに、ラチェット歯部５２と係合する位置にまで回転する。このように、このロッキング要素を備えた構成とされると、テンショナプーリ２８は緊張方向にはラチェットできるが、弛緩方向への動きは制限、すなわちロックされる。
【００３９】
以上のように、最終中間スパン３４は、補機ベルト伝動システム１０が始動モードにあるとき、最大の張力が掛かるスパンとなる。クランクシャフトプーリ２４のトルクは第１中間スパン３２の張力をまったく変化させない。始動時弛緩スパン３６は、最小の張力が掛かるスパンとなる。アクチュエータ７０の作動がなければ、第１テンショナ２６はその行程の限界まで達し、伝動ベルト３０が可能な最短の経路の周りに掛け回わされることを許すであろう。伝動ベルト３０が、この新しい経路を呈するまでに掛かる時間は、ダンピングシュー４６とダンピングレース４８の連携により与えられるダンピング摩擦力の値に依存する。もし、以下で述べられるように、異なるダンピング構成が利用されたならば、この時間は採用された構成により与えられるダンピングのレベルに依存する。
【００４０】
しかしながら、歯止め５４の歯部５２との噛合いは、テンショナ２６を固定し、それによって、伝動ベルト３０を補機ベルト伝動システム１０が始動モードとされる直前に掛けられていた経路に沿った経路に制限する。したがって、補機ベルト伝動システム１０における張力は、モードが切り替えられても実質的に低減されない。重大なことに、これは、バイアススプリング５０のばね定数とテンショナ２６の全体的な幾何学的配置を通して、短期の運転性能を過度に悪化されることなく、これまでに利用できた構成によって得られるものよりもはるか低い静的な張力の選択を可能にする。
【００４１】
モードが始動から発電に切換わるとき、アクチュエータ７０は非作動とされ、テンショナ２６の歯止め５４はラチェット歯部５４から離接され、そしてテンショナ２６が上記発電モードに戻るのを許す。
【００４２】
アクチュエータ７０の作動は、モードセンサ６６からの入力や、信号処理装置６８において見出される付加的なパラメータに厳格に基づいてもよい。例えば、モードが切り替わったとモードセンサ６６が示した後、アクチュエータ７０を所定時間作動状態に維持するなど、時間の遅れを信号処理装置６８に組み込むことも可能である。更に、モードセンサが何時モードの切り替えを示すかに関係なく、所定期間後、アクチュエータ７０を非作動とすることにも有利な点が見出されるであろう。また更に、モードセンサ６６は、エンジンのｒ．ｐ．ｍ、エンジンのマニホールドの圧力、クランクシャフトプーリ２４に掛かるトルクや、モータ／ジェネレータプーリ１４に掛かるトルクをモードの切り替えを判定するために検知してもよい。
【００４３】
図３に代替的な好ましい実施形態が図示される。この実施形態は、代替的テンショナ１２６を除いて、先の実施形態と同じであり、代替的テンショナ１２６、は、取付板１２８、ダンピングモジュール１３０、メインピボット１４０、そして可動部１６４を備える。ダンピングモジュール１３０は、図４により詳細に図示される。ダンピングモジュール１３０は、シリンダ１３２、ピストン１３４、バイパスチューブ１３６、磁気コイル１３８、連接ロッド１４２、連接ピン１４４、本体１４６、そして導線１６２を備える。シリンダ１３２とバイパスチューブ１３６は、レオロジー流体１３３によって満たされている。この実施形態では、レオロジー流体１３３は、実質上磁気レオロジー的である。
【００４４】
テンショナ１２６は、ばね定数の偏倚力を与え、これにより可動部１６４を緊張方向、反時計回りに偏倚させる弾性部材（不図示）を有する。弾性部材には、捩りコイルばね、巻ばね、あるいはトルクを発生する他の多くの弾性部材の１つが含まれる。更に、それらは、トルクを発生するために直線的な弾性部材により作用されるレバーアームを有しても良い。可動部１６４のメインピボット１４０回りの運動は、連接ロッド１４２に機械的に連動される。連接ロッド１４２の運動は、シリンダ１３２内におけるピストン１３４を動かし、これはレオロジー流体１３３を、ピストン１３４の一方にあるシリンダ１３２から、ピストン１３４の他方にあるシリンダ１３２へと、バイパスチューブ１３６を介して移動させる。これにより、レオロジー流体１３３は磁気コイル１３８のコアを通り抜ける。導線１６２を介した磁気コイルの作動は、磁気レオロジー流体１３３に対する磁場に影響を与え、これにより磁気レオロジー流体１３３の粘性を増大させる。
【００４５】
磁気コイル１３８が作動していないときには、レオロジー流体１３３はバイパスチューブ１３６を相対的に抑制されていない状態で通り抜ける。したがって、テンショナ１２６の運動は、相対的にダンピング力を受けない。しかし、コイル１３８が作動されると、レオロジー流体１３３の粘性が増大し、バイパスチューブ１３６を通り抜けるレオロジー流体１３３の流れを抑制する。レオロジー流体１３３に加えられる磁場の強さとこれに起因する粘性との間には直接的な関係がある。バイパスチューブ１３６に採用された寸法と形状に依存して、ダンピング力は、テンショナ１２６を本質的にロックする程度まで適切に高められ得る。
【００４６】
図６に図示される信号経路は、この実施形態にも同様に用いられる。この実施形態は、どの様に、何時、どの程度のダンピング力をテンショナ１２６に与えるかと言う点において新たな自由度を与える。モードセンサ６６の選択と信号処理装置６８内のロジックの扱いにより、テンショナ１２６のダンピング力の細かい調整が可能となる。例えば、ダンピング力は、補機ベルト伝動システム１０のモードの始動への切り替えに即応して、極めて高いレベルに、そしてテンショナ１２６をロックするのに必要なレベルよりも低く、適切に設定することが可能である。したがって、テンショナ１２６は、弛緩方向にはわずかに緩められることによりモードの変化に応答することができる。そして短い期間の後、ダンピング力はテンショナ１２６を、補機ベルト伝動システム１０が始動モードにある期間に渡って新しい位置にロックするために増大される。更に、モードセンサ６６は、テンショナ１２６の動きや位置をモニタすることができる。この情報は、補機ベルト伝動システム１０の変動すなわち振動に適応し、あるいは先に説明された好ましい実施形態のラチェット効果を擬似的に演出するためにテンショナ１２６をインテリジェントにダンプ又はロックさせるために信号処理装置６８により処理される。
【００４７】
レオロジー流体１３３は、実質上電気レオロジー的であってもよい。このような場合、静電板（不図示）が磁気コイル１３８に取って代わる。全体の動作、及び関係は同じである。更に、ラチェット歯部５２、歯止め５４、プランジャ５８、ソレノイド６０、導線６２を備える初めに説明された好ましい実施形態のラチェットの配置を、それぞれ歯部５２を可動部１６４に固定し、残りの部分を動かないように固定することにより、テンショナ１２６に組み込むことも可能である。
【００４８】
図５には、ダンピングモジュールに特定した別の実施形態が示される。ここでは、ハイドロリック（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ）流体１５６がレオロジー流体１３３に取って代わる。したがって、磁気コイル１３８、バイパスチューブ１３６、導線１６２は設けられない。この実施形態では、テンショナ１２６が緊張方向に動くとき、ハイドロリック流体１５６は、シリンダ１３２の下部から主通路１５４に送られ、チェックボール１４８を通りシリンダ１３２の上部へと送られる。主通路１５４が相対的に大きいことから、緊張方向への作動は小さなダンピング力を与える。テンショナ１２６が弛緩方向へ動くときには、ハイドロリック流体１５６は、シリンダ１３２の上部から２次通路１５０、主通路１５４の下部へと送られ、そしてシリンダ１３２の下部へと送られる。２次通路１５０は相対的に小さい。したがって、実質的なダンピング力が、テンショナ１２６のこの方向への作動において発生する。制御ピストン１５２は十分に引っ込んだ状態で描かれている。図２に示されたのと同様に、アクチュエータを備える場合には、制御ピストン１５２は選択的に飛び出す、あるいは引っ込められる。直前の動作の説明は、制御ピストン１５２が完全に引っ込められた状態を仮定している。制御ピストン１５２が完全に飛び出す場合には、テンショナ１２６はなお最小のダンピング力で緊張方向へ動くことができる。しかしながら、２次通路１５０は、流れを妨害し、テンショナ１２６を弛緩方向への動きに対してロックする。この実施形態は、弛緩方向に対しては、図４の実施形態と同様に、ダンピング力に対し同様の適応性を持つ。
【００４９】
また、図２と同様の追加的な実施形態が想像される。ラチェット歯部５２と歯止め５４の噛合歯は、図示された鋸歯形状とは対照的に、真っ直ぐな歯によって各々置き換えることができる。このとき、緊張方向と弛緩方向の両方においてテンショナ２６をロックするように作動される。ラチェット動作は利用できない。更に、これら全ての歯は、相当する制動面（ｂｒｅａｋｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ）により置き換えることも可能である。これはテンショナ２６によりもたらされるダンピング力に、ダンピング力をロックさせずに、大きなコントロールを及ぼすことができる。
【００５０】
更に、図７に示されるように、能動的なダンピングやロッキングを備えないテンショナ２６と組み合わされたアプリケーションも考えられる。しかし、図示された全ての実施形態は、能動的、受動的、ダンピング、ロッキング、あるいはラチェットされるかに係わらず、伝動ベルト３０が、テンショナ２６、１２６をベルト弛緩方向に動かしたときには何時でも、何らかの方式の方向反転抵抗を組み込んでいる。
【００５１】
説明された実施形態に見出される本発明は、長期及び短期の運転状態を顕著に最適化するとともに、同時にコストと複雑さを実質上最小にする。
【００５２】
本発明に対するこれまでの説明と実例として挙げた実施形態は、図面に示され様々な変形例と代替的な実施形態として詳述された。しかしながら、本発明の上記説明は例示的なものに過ぎず、本発明の範囲は、従来技術の観点から理解される請求項によってのみ制限されることを理解されなければならない。更に、ここにおいて、実例として開示された本発明は、ここで特に開示されない如何なる要素がなくとも適切に実施され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】
モータ／ジェネレータを有する補機ベルト伝動システムの構成の好ましい実施形態の模式的な図である。
【図２】
モータ／ジェネレータを有する好ましい補機ベルト伝動システムの一部を構成するテンショナの詳細図である。
【図３】
モータ／ジェネレータを有する補機ベルト伝動システムの構成の代替的な好ましい実施形態の模式的な図である。
【図４】
モータ／ジェネレータを有する代替的な好ましい補機ベルト伝動システムの一部を構成する代替的なテンショナの詳細図である。
【図５】
モータ／ジェネレータを有する代替的な好ましい補機ベルト伝動システムの一部を構成する代替的なテンショナの詳細図である。
【図６】
制御信号経路のブロック図である。
【図７】
モータ／ジェネレータを有する補機ベルト伝動システムの構成の代替的な好ましい実施形態の模式的な図である。
【図１】
2004521277.tif 000003
【図２】
2004521277.tif 000004
【図３】
2004521277.tif 000005
【図４】
2004521277.tif 000006
【図５】
2004521277.tif 000007
【図６】
2004521277.tif 000008
【図７】
2004521277.tif 000009
【国際公開パンフレット】
2004521277.tif 000010
2004521277.tif 000011
2004521277.tif 000012
2004521277.tif 000013
2004521277.tif 000014
2004521277.tif 000015
2004521277.tif 000016
2004521277.tif 000017
2004521277.tif 000018
2004521277.tif 000019
2004521277.tif 000020
2004521277.tif 000021
2004521277.tif 000022
2004521277.tif 000023
2004521277.tif 000024
2004521277.tif 000025
2004521277.tif 000026
2004521277.tif 000027
2004521277.tif 000028
2004521277.tif 000029
2004521277.tif 000030
2004521277.tif 000031
2004521277.tif 000032
2004521277.tif 000033
2004521277.tif 000034
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004521277.tif 000035
2004521277.tif 000036
【国際調査報告】
2004521277.tif 000037
2004521277.tif 000038
2004521277.tif 000039