(57)【要約】【課題】燃費の悪化や製造コストの上昇を回避しながら、補機ベルトにおける過大な振動の発生を抑制でき、それにより、商品性を向上させることができる補機駆動装置を提供する。【解決手段】内燃機関３の動力によって交流発電機１１などの複数の補機を駆動する補機駆動装置１は、クランクプーリ５と、４つの補機にそれぞれ連結された４つのプーリ７〜１０と、クランクプーリ５およびプーリ７〜１０に巻き掛けられた無端の補機ベルト４とを備える。発電機プーリ８は、補機ベルト４との間の動力伝達能力がクランクプーリ５よりも小さくなるように構成されている。【選択図】図６
2013133712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の動力によって補機を駆動する補機駆動装置であって、
前記内燃機関のクランクシャフトに連結されたクランクプーリと、
前記補機に連結された補機プーリと、
前記クランクプーリおよび前記補機プーリに巻き掛けられた無端の補機ベルトと、
を備え、
前記補機プーリは、前記補機ベルトとの間の動力伝達能力が前記クランクプーリよりも小さくなるように構成されていることを特徴とする補機駆動装置。
【請求項２】
前記補機プーリと前記補機ベルトとの接触面積は、前記クランクプーリと前記補機ベルトとの接触面積よりも小さく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の補機駆動装置。
【請求項３】
前記クランクプーリは、複数の第１リブを有しており、
前記補機プーリは、複数の第２リブを有しており、
前記補機ベルトは、前記複数の第１リブおよび前記複数の第２リブに嵌合する複数の第３リブを有するリブドベルトで構成されており、
前記第２リブの数は、前記第１リブよりも少ないことを特徴とする請求項２に記載の補機駆動装置。
【請求項４】
前記補機ベルトの前記補機プーリへの接触角に応じて、前記第２リブの数を設定することを特徴とする請求項３に記載の補機駆動装置。
【請求項５】
前記クランクプーリは、複数の第１リブを有しており、
前記補機プーリは、複数の第２リブを有しており、
前記補機ベルトは、前記複数の第１リブおよび前記複数の第２リブに嵌合する複数の第３リブを有するリブドベルトで構成されており、
前記補機プーリの軸線を含みかつ前記補機ベルトが巻き掛けられた部分を通る断面における前記複数の第２リブと前記複数の第３リブとの接触長さは、前記クランクプーリの軸線を含みかつ前記補機ベルトが巻き掛けられた部分を通る断面における前記複数の第１リブと前記複数の第３リブとの接触長さよりも短いことを特徴とする請求項２に記載の補機駆動装置。
【請求項６】
前記複数の第２リブと前記複数の第３リブとの前記接触長さは、前記補機ベルトの前記補機プーリへの接触角に応じて設定されることを特徴とする請求項５に記載の補機駆動装置。
【請求項７】
内燃機関の動力によって複数の補機を駆動する補機駆動装置であって、
前記内燃機関のクランクシャフトに連結されたクランクプーリと、
前記複数の補機にそれぞれ連結された複数の補機プーリと、
前記クランクプーリおよび前記複数の補機プーリに巻き掛けられた無端の補機ベルトと、
を備え、
前記複数の補機プーリのうちの所定の補機プーリは、当該所定の補機プーリ以外の補機プーリと比べて、前記補機ベルトとの間の動力伝達能力がより小さくなるように構成されていることを特徴とする補機駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の動力によって複数の補機を駆動する補機駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、補機駆動装置として特許文献１に記載されたものが知られている。この補機駆動装置は、内燃機関の動力によってオルタネータおよびファンなどの複数の補機を駆動するものであり、クランクプーリ、補機ベルトおよび複数の補機プーリを備えている。
【０００３】
このクランクプーリは、内燃機関のクランクシャフトに連結されており、その外周面には、リブが設けられている。このリブは、断面Ｖ字状で、クランクプーリの外周面の全体に渡って環状に形成されている。同文献の図５に示す例では、同文献の図１（ｂ）のＡ−Ａ線の位置では５つのリブが、図１（ｂ）のＢ−Ｂ線の位置では４つのリブが、図１（ｂ）のＣ−Ｃ線の位置では３つのリブがそれぞれ、クランクプーリの回転軸線に沿う方向に並んでいる（同文献の図５（ａ）〜（ｃ）参照）。すなわち、このクランクプーリでは、リブの数が部位によって異なるように構成されている。
【０００４】
また、４つのリブは、上記５つのリブにおいて、真ん中のリブを削除した構成に相当し、３つのリブは、上記５つのリブにおいて、真ん中のリブの両側のリブを削除した構成に相当する。また、補機ベルトは、軸線方向に並んだ４つのリブを有するＶリブドベルトタイプのものであり、それらのリブがクランクプーリのリブと互いに噛みあうように構成されている。
【０００５】
この補機駆動装置では、内燃機関の動力が、クランクプーリ、補機ベルトおよび複数の補機プーリを介して、複数の補機に伝達される。その際、上述したようなクランクプーリのリブ数の配置によって、クランクプーリの角速度が最大となるときに、クランクプーリと補機ベルトとの間の静止摩擦力が低減される。それにより、スティックスリップの発生が抑制されることで、補機ベルトの振動音や、振動状態の補機ベルトがプーリや周辺機器などをたたくことに起因する騒音が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２５７３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般に、オルタネータは、そのロータにコイルが幾重にも巻かれているので、慣性質量が大きく、回転抵抗が大きいという特性を備えている。そのため、この特性に起因して、特許文献１の補機駆動装置では、内燃機関の運転中、内燃機関からの強制振動の固有振動数と補機ベルト系の固有振動数が一致し、共振が発生するとともに、共振の発生に伴って、オルタネータの回転速度の変動曲線がクランクプーリの回転速度の変動曲線に対してπ／２程度の位相ずれを生じるおそれがある。その場合には、クランクプーリが加速状態のときに、オルタネータの補機プーリが減速状態になったり、これとは逆に、クランクプーリが減速状態のときに、オルタネータの補機プーリが加速状態になったりする事象が発生する（後述する図９参照）。その結果、補機ベルトの張力が一時的に過大な状態となり、補機ベルトが過大な振幅で振動することで、騒音が発生したり、機器の損傷を招いたりするおそれがある。
【０００８】
この場合、補機ベルトの振動は、一般に、補機ベルトの初期張力を高めることで抑制できるので、それを目的として、補機ベルトの初期張力を高めることが考えられるが、そのようにした場合には、内燃機関の回転抵抗が上昇することで、燃費が悪化してしまう。また、ワンウェイクラッチなどのデバイスを追加し、補機ベルト系の固有振動数を内燃機関からの強制振動の固有振動数からずらすことによって、振動の発生を抑制することも考えられるが、そのようにした場合には、部品点数が増加することで、製造コストの上昇を招いてしまう。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、燃費の悪化や製造コストの上昇を回避しながら、補機ベルトにおける過大な振動の発生を抑制でき、それにより、商品性を向上させることができる補機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】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関３の動力によって補機（交流発電機１１）を駆動する補機駆動装置１，１Ａであって、内燃機関３のクランクシャフト３ａに連結されたクランクプーリ５と、補機に連結された補機プーリ（発電機プーリ８，８０，８１，８２）と、クランクプーリ５および補機プーリに巻き掛けられた無端の補機ベルト４と、を備え、補機プーリ（発電機プーリ８，８０，８１，８２）は、補機ベルト４との間の動力伝達能力がクランクプーリ５よりも小さくなるように構成されていることを特徴とする。
【００１１】
この補機駆動装置によれば、クランクプーリが内燃機関のクランクシャフトに連結され、補機プーリが補機に連結されているとともに、無端の補機ベルトがクランクプーリおよび補機プーリに巻き掛けられているので、内燃機関の動力は、クランクプーリ、補機ベルトおよび補機プーリを介して、補機に伝達される。その場合、補機プーリは、補機ベルトとの間の動力伝達能力がクランクプーリよりも小さくなるように構成されているので、補機ベルトと補機プーリとの間で滑りが生じることにより、クランクプーリと補機プーリとの間での補機ベルトの張力が低減されることになる。したがって、この補機プーリが連結された補機を、発電機などの慣性質量の大きい補機に設定することによって、そのような慣性質量の大きい補機の補機プーリとクランクプーリとの間の補機ベルトにおいて、過大な張力が一時的に発生するのを回避できる。それにより、過大な張力の発生に起因して過大な振動が発生するのを抑制することができ、騒音の発生や機器の損傷を回避することができる。さらに、以上の構成により、補機ベルトの初期張力を高めることなく、過大な張力の発生を回避でき、過大な振動の発生を抑制できるので、内燃機関の回転抵抗の増大を回避することができ、それにより、良好な燃費を確保することができる。以上のように、振動の抑制と良好な燃費とを実現でき、商品性を向上させることができる。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の補機駆動装置１，１Ａにおいて、補機プーリ（発電機プーリ８，８０，８１，８２）と補機ベルト４との接触面積は、クランクプーリ５と補機ベルト４との接触面積よりも小さく設定されていることを特徴とする。
【００１３】
一般に、プーリとベルトとの間の動力伝達能力は、両者の間の摩擦力に依存するので、両者の接触面積が小さいほど、より小さい値になる。したがって、この補機駆動装置によれば、補機プーリと補機ベルトとの接触面積は、クランクプーリと補機ベルトとの接触面積よりも小さく設定されているので、補機プーリと補機ベルトとの間の動力伝達能力が、クランクプーリと補機ベルトとの間よりも小さくなる。それにより、請求項１に係る発明と同じ作用効果を奏する補機駆動装置を実現することができる。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の補機駆動装置１，１Ａにおいて、クランクプーリ５は、複数の第１リブ５ａを有しており、補機プーリ（発電機プーリ８，８０）は、複数の第２リブ（リブ８ａ，８０ａ）を有しており、補機ベルト４は、複数の第１リブ５ａおよび複数の第２リブ（リブ８ａ，８０ａ）に嵌合する複数の第３リブ（リブ４ａ）を有するリブドベルトで構成されており、第２リブの数は、第１リブよりも少ないことを特徴とする。
【００１５】
この補機駆動装置によれば、クランクプーリおよび補機プーリがそれぞれ、複数の第１リブおよび複数の第２リブを有しており、補機ベルトは、複数の第１リブおよび複数の第２リブに嵌合する複数の第３リブを有するリブドベルトで構成されている。そして、複数の第２リブは複数の第１リブよりも少ないので、補機プーリと補機ベルトとの接触面積を、クランクプーリと補機ベルトとの接触面積よりも小さくすることが可能になる。このように、リブの数を少なくするという簡易な構成によって、部品点数を増やすことなく、過大な振動の発生を抑制することが可能になる。それにより、製造コストの増大を回避することができ、商品性をさらに向上させることができる。
【００１６】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の補機駆動装置１，１Ａにおいて、補機ベルト４の補機プーリへの接触角に応じて、第２リブの数を設定することを特徴とする。
【００１７】
一般に、プーリとベルトとの接触面積は、両者の接触角、プーリの半径および両者の接触長さによって決まるとともに、ベルトがリブドベルトで、プーリがリブ付きプーリの場合には、プーリのリブ数によって、両者の接触長さを設定することが可能になる。したがって、この補機駆動装置によれば、補機ベルトの補機プーリへの接触角に応じて、第２リブの数が設定されるので、補機プーリと補機ベルトとの接触面積が、クランクプーリと補機ベルトとの接触面積よりも小さくなるように、第２リブの数すなわち両者の接触長さを適切な値に設定することができる（なお、本明細書では、ベルトとプーリが接触している部分の円弧の中心角を「接触角」といい、プーリの軸線を含みかつベルトが巻き掛けられた部分を通る断面におけるプーリとベルトの接触部分の長さを「接触長さ」という）。
【００１８】
請求項５に係る発明は、請求項２に記載の補機駆動装置１，１Ａにおいて、クランクプーリ５は、複数の第１リブ（リブ５ａ，鍔５ｃ）を有しており、補機プーリ（発電機プーリ８，８０，８１，８２）は、複数の第２リブ（リブ８ａ，８ｃ，８０ａ，８１ａ，８１ｆ，８２ａ，８２ｆ、鍔８０ｃ，８１ｃ，８２ｃ）を有しており、補機ベルト４は、複数の第１リブ５ａおよび複数の第２リブに嵌合する複数の第３リブ（リブ４ａ）を有するリブドベルトで構成されており、補機プーリの軸線を含みかつ補機ベルト４が巻き掛けられた部分を通る断面における複数の第２リブと複数の第３リブとの接触長さは、クランクプーリ５の軸線を含みかつ補機ベルト４が巻き掛けられた部分を通る断面における複数の第１リブと複数の第３リブとの接触長さよりも短いことを特徴とする。
【００１９】
この補機駆動装置によれば、クランクプーリおよび補機プーリがそれぞれ、複数の第１リブおよび複数の第２リブを有しており、補機ベルトは、複数の第１リブおよび複数の第２リブに嵌合する複数の第３リブを有するリブドベルトで構成されている。そして、補機プーリの軸線を含みかつ補機ベルトが巻き掛けられた部分を通る断面における複数の第２リブと複数の第３リブとの接触長さは、クランクプーリの軸線を含みかつ補機ベルトが巻き掛けられた部分を通る断面における複数の第１リブと複数の第３リブとの接触長さよりも短いので、補機プーリと補機ベルトとの接触面積を、クランクプーリと補機ベルトとの接触面積よりも小さくすることが可能になる。このように、リブ同士の接触長さを短くするという簡易な構成によって、部品点数を増やすことなく、過大な振動の発生を抑制することが可能になる。それにより、製造コストの増大を回避することができ、商品性をさらに向上させることができる。
【００２０】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載の補機駆動装置１，１Ａにおいて、複数の第２（リブ８ａ，８ｃ，８０ａ，８１ａ，８１ｆ，８２ａ，８２ｆ、鍔８０ｃ，８１ｃ，８２ｃ）と複数の第３リブ（リブ４ａ）との接触長さは、補機ベルト４の補機プーリへの接触角に応じて設定されることを特徴とする。
【００２１】
一般に、プーリとベルトとの接触面積は、両者の接触角、プーリの半径および両者の接触長さによって決まる。したがって、この補機駆動装置によれば、補機ベルトの補機プーリへの接触角に応じて、複数の第２リブと複数の第３リブとの接触長さが設定されるので、補機プーリと補機ベルトとの接触面積が、クランクプーリと補機ベルトとの接触面積よりも小さくなるように、複数の第２リブと複数の第３リブとの接触長さを適切な値に設定することが可能になる。
【００２２】
請求項７に係る発明は、内燃機関３の動力によって複数の補機（パワーステアリングポンプ、交流発電機１１、ウォータポンプ、圧縮機）を駆動する補機駆動装置１，１Ａであって、内燃機関３のクランクシャフト３ａに連結されたクランクプーリ５と、複数の補機にそれぞれ連結された複数の補機プーリ（パワステプーリ７、発電機プーリ８，８０，８１，８２、ウォータポンププーリ９、圧縮機プーリ１０）と、クランクプーリ５および複数の補機プーリに巻き掛けられた無端の補機ベルト４と、を備え、複数の補機プーリのうちの所定の補機プーリ（発電機プーリ８，８０，８１，８２）は、所定の補機プーリ以外の補機プーリ（パワステプーリ７、ウォータポンププーリ９、圧縮機プーリ１０）と比べて、補機ベルト４との間の動力伝達能力がより小さくなるように構成されていることを特徴とする。
【００２３】
この補機駆動装置によれば、クランクプーリが内燃機関のクランクシャフトに連結され、複数の補機プーリが複数の補機にそれぞれ連結されているとともに、無端の補機ベルトがクランクプーリおよび複数の補機プーリに巻き掛けられているので、内燃機関の動力は、クランクプーリ、補機ベルトおよび複数の補機プーリを介して、複数の補機に伝達される。その場合、複数の補機プーリのうちの所定の補機プーリは、所定の補機プーリ以外の補機プーリと比べて、補機ベルトとの間の動力伝達能力がより小さくなるように構成されているので、補機ベルトと所定の補機プーリとの間で滑りが生じることにより、クランクプーリと所定の補機プーリとの間での補機ベルトの張力が低減されることになる。
【００２４】
したがって、この所定の補機プーリが連結された補機を、発電機などの慣性質量の大きい補機に設定することによって、そのような慣性質量の大きい補機の補機プーリとクランクプーリとの間の補機ベルトにおいて、過大な張力が一時的に発生するのを回避できる。それにより、過大な張力の発生に起因して過大な振動が発生するのを抑制することができ、騒音の発生や機器の損傷を回避することができる。さらに、以上の構成により、過大な張力が一時的に発生するのを回避でき、過大な振動の発生を抑制できるので、内燃機関の回転抵抗の増大を回避することができ、それにより、良好な燃費を確保することができる。以上のように、振動の抑制と良好な燃費とを実現でき、商品性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る補機駆動装置およびこれを適用した内燃機関の構成を模式的に示す図である。
【図２】補機ベルトの構成を示す断面図である。
【図３】クランクプーリの構成を示す断面図である。
【図４】クランクプーリの軸線を含みかつ補機ベルトが巻き掛けられた部分を通る断面におけるクランクプーリと補機ベルトの嵌合状態を示す図である。
【図５】パワステプーリの軸線を含みかつ補機ベルトが巻き掛けられた部分を通る断面におけるパワステプーリと補機ベルトの嵌合状態を示す図である。
【図６】発電機プーリの構成を示す断面図である。
【図７】発電機プーリの軸線を含みかつ補機ベルトが巻き掛けられた部分を通る断面における発電機プーリと補機ベルトの嵌合状態を示す図である。
【図８】エンジン運転中の発電機プーリおよびクランクプーリの回転速度と、補機ベルトの張力の測定結果の一例を示す図である。
【図９】比較のために、発電機プーリのリブ数をクランクプーリと同数に設定した場合の、エンジン運転中の発電機プーリおよびクランクプーリの回転速度と、補機ベルトの張力の測定結果の一例を示す図である。
【図１０】第２実施形態に係る補機駆動装置およびこれを適用した内燃機関の構成を模式的に示す図である。
【図１１】第２実施形態の発電機プーリの構成を示す断面図である。
【図１２】第２実施形態の発電機プーリの軸線を含みかつ補機ベルトが巻き掛けられた部分を通る断面における発電機プーリと補機ベルトの嵌合状態を示す図である。
【図１３】発電機プーリの変形例の構成を示す断面図である。
【図１４】変形例の発電機プーリの軸線を含みかつ補機ベルトが巻き掛けられた部分を通る断面における発電機プーリと補機ベルトの嵌合状態を示す図である。
【図１５】発電機プーリの他の変形例の構成を示す断面図である。
【図１６】他の変形例の発電機プーリの軸線を含みかつ補機ベルトが巻き掛けられた部分を通る断面における発電機プーリと補機ベルトの嵌合状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る補機駆動装置について説明する。図１に示すように、本実施形態の補機駆動装置１は、車両用の内燃機関（以下「エンジン」という）３に適用されたものであり、補機ベルト４、クランクプーリ５、テンショナプーリ６、パワステプーリ７、発電機プーリ８、ウォータポンププーリ９および圧縮機プーリ１０を備えている。
【００２７】
この補機駆動装置１は、サーペンタインタイプのものであり、補機ベルト４は、６つのプーリ５〜１０の全てに巻き掛けられている。より具体的には、補機ベルト４は、例えばクランクプーリ５からテンショナプーリ６に向かう方向では、クランクプーリ５、テンショナプーリ６、パワステプーリ７、発電機プーリ８、ウォータポンププーリ９および圧縮機プーリ１０の順に巻き掛けられている。すなわち、この補機駆動装置１では、エンジン３の動力が１本の補機ベルト４を介して後述する複数の補機に伝達される。
【００２８】
図２に示すように、補機ベルト４は、無端のＶリブドベルトタイプのものであり、６つのリブ４ａ（第３リブ）を備えている。これらのリブ４ａは、断面台形に形成され、補機ベルト４の内周面全体に渡って延びているとともに、エンジン３のクランクシャフト３ａの軸線方向（同図の左右方向）に互いに等間隔で並んでいる。また、この補機ベルト４では、互いに隣接する２つのリブ４ａ，４ａ間に、５つのＶ字状の溝４ｂが形成されている。
【００２９】
また、クランクプーリ５は、エンジン３のクランクシャフト３ａの先端部に同心に固定されており、図３に示すように、５つのリブ５ａ（第１リブ）と２つの鍔５ｃを備えている。これらのリブ５ａは、断面ほぼ二等辺三角形に形成され、エンジン３のクランクシャフト３ａの軸線方向（同図の左右方向）に互いに等間隔で並んでいるとともに、クランクプーリ５の外周面全体に渡って延びている。この場合、隣り合う各２つのリブ５ａ，５ａの中心間の間隔は所定値Ｌに設定されている。また、このクランクプーリ５では、互いに隣接する２つのリブ５ａ，５ａ間、およびリブ５ａと鍔５ｃとの間に、６つのＶ字状の溝５ｂが形成されている。
【００３０】
さらに、図４に示すように、補機ベルト４は、リブ４ａおよびリブ５ａが互いに嵌合した状態で、クランクプーリ５に巻き掛けられており、その状態では、リブ４ａが溝５ｂに、リブ５ａが溝４ｂにそれぞれ嵌合している。以上の構成により、エンジン３の運転中、クランクプーリ５はクランクシャフト３ａと一体に回転し、それに伴い、補機ベルト４がクランクプーリ５との間の摩擦力によって駆動される。
【００３１】
一方、エンジン３は、油圧式のオートテンショナ（図示せず）を備えており、前述したテンショナプーリ６は、オートテンショナの一部を構成している。このオートテンショナでは、テンショナプーリ６を介して、補機ベルト４に張力が付与されるとともに、その張力が補機ベルト４によって動力を伝達するのに最適な値に自動的に調整される。
【００３２】
また、前述したパワステプーリ７（補機プーリ）は、パワーステアリングポンプ（図示せず）の回転軸７ａの先端部に同心に固定されている。図５に示すように、このパワステプーリ７は、５つのリブ７ａと２つの鍔７ｃとを備えており、クランクプーリ５と同様の断面形状に構成されている。補機ベルト４は、そのリブ４ａがパワステプーリ７のリブ７ａおよび鍔７ｃに互いに嵌合した状態で、パワステプーリ７に巻き掛けられている。以上の構成により、エンジン運転中、クランクプーリ５が回転すると、補機ベルト４およびパワステプーリ７を介して、補機としてのパワーステアリングポンプが回転駆動される。それにより、パワーステアリングポンプは、ステアリング操作をアシストするための油圧を発生させる。
【００３３】
さらに、補機プーリおよび所定の補機プーリとしての発電機プーリ８は、交流発電機１１（補機）の回転軸１１ａの先端部に同心に固定されており、図６に示すように、３つのリブ８ａ（第２リブ）と２つの鍔８ｃを備えている。３つのリブ８ａは、交流発電機１１の回転軸１１ａの軸線方向（同図の左右方向）に互いに等間隔で並んでいるとともに、発電機プーリ８の外周面全体に渡って延びている。
【００３４】
また、この発電機プーリ８では、互いに隣接する２つのリブ８ａ，８ａ間に、台形状の２つの溝８ｂが形成され、リブ８ａと鍔８ｃとの間に、２つのＶ字状の溝８ｄが形成されている。さらに、図６と前述した図３を比較すると明らかなように、３つのリブ８ａは、前述したクランクプーリ５の各リブ５ａと同様の断面形状を備えているとともに、隣り合う各２つのリブ８ａ，８ａ間の中心間の間隔は、リブ５ａ，５ａ間の中心間の間隔Ｌの２倍の値２Ｌに設定されている。すなわち、これら３つのリブ８ａは、クランクプーリ５の５つのリブ５ａにおいて、中央のリブ５ａの両側における２つのリブ５ａを削除した構成に相当する。
【００３５】
また、図７に示すように、補機ベルト４は、リブ４ａとリブ８ａが互いに嵌合した状態で、発電機プーリ８に巻き掛けられており、その状態では、両端のリブ４ａは、その両側面が溝８ｄに面接触しているとともに、内側の４つのリブ４ａは、その片側面のみが溝８ｂに面接触している。以上の構成により、エンジン運転中、クランクプーリ５が回転すると、補機ベルト４および発電機プーリ８を介して、交流発電機１１が回転駆動される。それにより、交流発電機１１による発電動作が実行される。
【００３６】
この発電機プーリ８の場合、後述する理由により、発電機プーリ８と補機ベルト４との接触面積は、クランクプーリ５と補機ベルト４との接触面積よりも小さくなるように設定されているとともに、パワステプーリ７と補機ベルト４との接触面積、および圧縮機プーリ１０と補機ベルト４との接触面積よりも小さくなるように設定されている。一般に、ベルトがプーリに巻き掛けられている場合において、両者の接触面積をＳ、接触角をθ、プーリの半径をｒ、接触長さをｌとした場合、Ｓ＝θ・ｒ・ｌが成立する。なお、この接触長さｌは、例えば、図４の場合、同図に示す断面における、計１０箇所のリブ４ａ，リブ５ａ同士の接触部分の長さと、計２箇所のリブ４ａと鍔５ｃとの接触部分の長さとの総和に相当し、例えば、図７の場合、同図に示す断面における、計６箇所のリブ４ａ，リブ８ａ同士の接触部分の長さと、計２箇所のリブ４ａと鍔８ｃとの接触部分の長さとの総和に相当する。
【００３７】
このエンジン３の場合、設計上の理由から、４つの補機プーリ７〜１０およびクランクプーリ５の半径と、これらのプーリ５，７〜１０と補機ベルト４との接触角は予め所定値に設定されている。そのため、発電機プーリ８のリブ数、すなわち補機ベルト４と発電機プーリ８との接触長さは、これらの半径および接触角の条件を考慮した上で、上述した接触面積の関係が成立するように、補機ベルト４との接触角に応じて設定されている。その結果、この発電機プーリ８の場合、クランクプーリ５と比べて、リブ数が少なく、補機ベルト４との接触面積がより小さくなっており、補機ベルト４との間の動力伝達能力がクランクプーリ５よりも小さくなっている。さらに、発電機プーリ８の場合、パワステプーリ７および圧縮機プーリ１０と比べて、リブ数が少なく、補機ベルト４との接触面積がより小さくなっており、補機ベルト４との間の動力伝達能力がパワステプーリ７および圧縮機プーリ１０よりも小さくなっている。
【００３８】
一方、ウォータポンププーリ９（補機プーリ）は、ウォータポンプ（図示せず）の回転軸９ａの先端部に同心に固定されている。このウォータポンププーリ９には、補機ベルト４が、そのリブ４ａと反対側の面で巻き掛けられている。このウォータポンププーリ９の場合、補機ベルト４との間の動力伝達能力が発電機プーリ８よりも大きくなるように設定されている。以上の構成により、エンジン運転中、クランクプーリ５が回転すると、補機ベルト４およびウォータポンププーリ９を介して、補機としてのウォータポンプが回転駆動される。それにより、ウォータポンプは、冷却水を冷却回路内に循環させる。
【００３９】
また、圧縮機プーリ１０（補機プーリ）は、エアコンディショナの圧縮機（いずれも図示せず）の回転軸１０ａの先端部に同心に固定されている。この圧縮機プーリ１０は、図示しないが、クランクプーリ５およびパワステプーリ７と同様の５つのリブおよび２つの鍔を備えており、補機ベルト４は、そのリブ４ａが圧縮機プーリ１０のリブに互いに嵌合した状態で、圧縮機プーリ１０に巻き掛けられている。以上の構成により、エンジン運転中、クランクプーリ５が回転すると、補機ベルト４および圧縮機プーリ１０を介して、補機としての圧縮機が回転駆動される。それにより、圧縮機は、冷凍回路内の冷媒の圧縮動作を実行する。
【００４０】
次に、以上のように構成された補機駆動装置１の動作について説明する。図８は、エンジン運転中の発電機プーリ８の回転速度Ｖａｃｇおよびクランクプーリ５の回転速度Ｖｃｒｋと、クランクプーリ５と発電機プーリ８との間の補機ベルト４における張力の測定結果の一例（以下「本実施例」という）を示している。また、図９は、比較のために、発電機プーリ８のリブ数をクランクプーリ５と同じ５つに設定し、発電機プーリ８と補機ベルト４との接触面積を、補機駆動装置１よりも大きくした場合の測定結果の一例（以下「比較例」という）である。
【００４１】
まず、図９の比較例の場合、エンジン運転中、補機ベルト系の固有振動数がエンジン３からの強制振動の固有振動数と一致し、共振が発生しているとともに、この共振の発生に伴って、発電機プーリ８の回転速度Ｖａｃｇの変動周期がクランクプーリ５の回転速度Ｖｃｒｋの変動周期に対してπ／２程度の位相ずれを生じている。そのため、クランクプーリ５が加速状態のときに、発電機プーリ８の減速状態が発生したり、これとは逆に、クランクプーリ５が減速状態のときに、発電機プーリ８の加速状態が発生したりしており、これに起因して、補機ベルト４の張力が一時的に過大な状態となっていることが判る。
【００４２】
これに対して、図８の本実施例の場合、発電機プーリ８と補機ベルト４との間の接触面積が、比較例の接触面積よりも小さく設定されているとともに、クランクプーリ５と補機ベルト４との間の接触面積、パワステプーリ７と補機ベルト４との接触面積、および圧縮機プーリ１０と補機ベルト４との接触面積よりも小さくなるように設定されているので、発電機プーリ８と補機ベルト４との間で滑りが生じることにより、発電機プーリ８の回転速度Ｖａｃｇの変動幅が比較例よりも低減されていることが判る。さらに、同じ理由により、補機ベルト４の張力が一時的に増大するものの、その増大度合が比較例と比べて低減されていることが判る。
【００４３】
以上のように、本実施形態の補機駆動装置１によれば、無端の補機ベルト４がクランクプーリ５を含む６つのプーリ５〜１０に巻き掛けられているので、エンジン３の動力は、クランクプーリ５、補機ベルト４およびプーリ７〜１０を介して、パワーステアリングポンプ、交流発電機１１、ウォータポンプおよび圧縮機にそれぞれ伝達される。一般に、交流発電機１１の場合、そのロータにコイルが幾重にも巻かれている関係上、パワーステアリングポンプ、ウォータポンプおよび圧縮機と比べて、慣性質量が大きく、回転抵抗が大きくなるように構成されている。そのため、前述したように、エンジン運転中、クランクプーリ５の回転力を補機ベルト４を介して発電機プーリ８に伝達した場合、交流発電機１１の慣性質量が他の補機よりも大きいことに起因して、クランクプーリ５と発電機プーリ８の間の補機ベルト４において、張力が一時的に過大な状態となり、それに伴って過大な振動が発生するおそれがある。
【００４４】
これに対して、本実施形態の補機駆動装置１によれば、発電機プーリ８は、補機ベルト４との間の動力伝達能力がクランクプーリ５および他の補機プーリ７，９，１０よりも小さくなるように構成されているので、補機ベルト４と発電機プーリ８との間で滑りが生じることにより、発電機プーリ８とクランクプーリ５との間における補機ベルト４の張力が低減される。それにより、慣性質量の大きい交流発電機１１を補機ベルト４を介して駆動する場合でも、補機ベルト４と発電機プーリ８との間において、過大な張力が一時的に作用するのを回避でき、過大な張力の発生に起因する過大な振動の発生を抑制することができ、その結果、騒音の発生や機器の損傷を回避することができる。
【００４５】
さらに、補機ベルト４の初期張力を高めることなく、エンジン運転中に補機ベルト４の張力が一時的に過大な状態になるのを回避でき、過大な振動の発生を抑制できるので、エンジン３の回転抵抗の増大を回避することができ、それにより、良好な燃費を確保することができる。また、補機ベルト４と発電機プーリ８との間の動力伝達能力すなわち摩擦力を低減する方法としては、発電機プーリ８の径をより小さくすることで、発電機プーリ８と補機ベルト４との接触面積を低減し、摩擦力を低減することが考えられる。しかし、そのようにした場合、発電機プーリ８の径が小さくなることで、クランクプーリ５と発電機プーリ８の回転比が変化し、発電特性が変化してしまうので、発電制御などの変更が必要になるという弊害を生じてしまう。これに対して、この補機駆動装置１によれば、発電機プーリ８の径を変更することなく、そのような弊害の発生を回避しながら、発電機プーリ８のリブ数をクランクプーリ５よりも少なくするという簡易な構成によって、過大な振動の発生を抑制でき、それにより、製造コストの増大を回避することができる。さらに、オートテンショナにおける付与張力をより小さく設定できることで、オートテンショナの小型化および低コスト化を実現することができる。以上により、商品性を向上させることができる。
【００４６】
また、発電機プーリ８のリブ数、言い換えれば発電機プーリ８と補機ベルト４との間の前述した接触長さが、補機ベルト４の発電機プーリ８への接触角に応じて、設定されるので、リブ数を補機ベルト４との間の動力伝達能力がクランクプーリ５よりも小さくなるように適切に設定することができる。
【００４７】
次に、第２実施形態に係る補機駆動装置１Ａについて説明する。図１０に示すように、この補機駆動装置１Ａは、第１実施形態の補機駆動装置１と一部を除いて同様に構成されているので、以下、第１実施形態の補機駆動装置１と同じ構成については、同じ符号を付し、その説明は省略するとともに、異なる点についてのみ説明する。
【００４８】
図１および図１０を比較すると明らかなように、この補機駆動装置１Ａの場合、第１実施形態の補機駆動装置１と比べて、発電機プーリ８に代えて、発電機プーリ８０（補機プーリ、所定の補機プーリ）を備えている点と、６つのプーリ５〜７，８０，９，１０に対する補機ベルト４の巻き掛け方とが異なっている。すなわち、この補機駆動装置１Ａの場合、補機ベルト４は、例えばクランクプーリ５からテンショナプーリ６に向かう方向では、クランクプーリ５、テンショナプーリ６、パワステプーリ７、発電機プーリ８０、圧縮機プーリ１０およびウォータポンププーリ９の順に巻き掛けられている。
【００４９】
この巻き掛け方の差異により、この補機駆動装置１Ａでは、発電機プーリ８０における補機ベルト４の接触角が、第１実施形態の発電機プーリ８における補機ベルト４の接触角よりも小さく設定されているとともに、クランクプーリ５における補機ベルト４の接触角が、第１実施形態のクランクプーリ５における補機ベルト４の接触角よりも大きく設定されている。
【００５０】
また、発電機プーリ８０は、発電機プーリ８と同径で、交流発電機１１の回転軸１１ａの先端部に同心に固定されており、図１１に示すように、４つのリブ８０ａ（第２リブ）と２つの鍔８０ｃを備えている。４つのリブ８０ａは、交流発電機１１の回転軸１１ａの軸線方向（同図の左右方向）に並んでいるとともに、発電機プーリ８０の外周面全体に渡って延びている。
【００５１】
また、この発電機プーリ８０では、内側の２つのリブ８０ａ，８０ａ間に、台形状の溝８０ｂが形成され、内側のリブ８０ａと外側のリブ８０ａとの間および外側のリブ８０ａと鍔８０ｃとの間に、４つのＶ字状の溝８０ｄが形成されている。さらに、図１１と前述した図３を比較すると明らかなように、４つのリブ８０ａは、前述したクランクプーリ５の各リブ５ａと同様の断面形状を備えており、内側の２つのリブ８０ａ，８０ａ間の中心間の間隔は、リブ５ａ，５ａ間の中心間の間隔Ｌの２倍の値２Ｌに設定され、内側のリブ８０ａと外側のリブ８０ａとの間の中心間の間隔は、リブ５ａ，５ａ間の中心間の間隔Ｌと同じ値に設定されている。すなわち、４つのリブ８０ａは、クランクプーリ５の５つのリブ５ａにおいて、中央のリブ５ａを削除した構成に相当する。
【００５２】
さらに、図１２に示すように、補機ベルト４は、リブ４ａとリブ８０ａが互いに嵌合した状態で、発電機プーリ８０に巻き掛けられており、その状態では、最も内側の２つのリブ４ａ以外は、その両側面が溝８０ｄに面接触しているとともに、最も内側の２つのリブ４ａは、その片側面のみが溝８０ｂに面接触している。以上の構成により、エンジン運転中、クランクプーリ５が回転すると、補機ベルト４および発電機プーリ８０を介して、交流発電機１１が回転駆動される。それにより、交流発電機１１による発電動作が実行される。
【００５３】
この補機駆動装置１Ａでは、発電機プーリ８０と補機ベルト４との接触面積は、クランクプーリ５と補機ベルト４との接触面積よりも小さくなるように設定されているとともに、パワステプーリ７と補機ベルト４との接触面積および、圧縮機プーリ１０と補機ベルト４との接触面積よりも小さくなるように設定されている。さらに、このエンジン３の場合、設計上の理由から、４つの補機プーリ７，８０，９，１０およびクランクプーリ５の半径と、これらのプーリ５，７，８０，９，１０と補機ベルト４との接触角は予め所定値に設定されている。そのため、この発電機プーリ８０のリブ数、言い換えれば発電機プーリ８０と補機ベルト４との間の前述した接触長さは、これらの半径および接触角の条件を考慮した上で、上述した接触面積の関係が成立するように、補機ベルト４の接触角に応じて設定されている。
【００５４】
それにより、この発電機プーリ８０の場合、クランクプーリ５と比べて、補機ベルト４の接触角が小さく、リブ数が少なくかつプーリ径が小さいことで、補機ベルト４との接触面積がより小さくなっており、補機ベルト４との間の動力伝達能力がクランクプーリ５よりも小さくなっている。また、発電機プーリ８０の場合、２つの補機プーリ７，１０と比べて、リブ数が少なく、補機ベルト４との接触面積がより小さくなっており、補機ベルト４との間の動力伝達能力が２つの補機プーリ７，１０よりも小さくなっている。これに加えて、発電機プーリ８０の、補機ベルト４との間の動力伝達能力は、ウォータポンププーリ９よりも小さくなっている。さらに、この発電機プーリ８０の場合、第１実施形態の発電機プーリ８と比べて、リブ数が１つ多く設定されているものの、補機ベルト４の接触角がより小さく設定されていることにより、補機ベルト４との間の動力伝達能力は、発電機プーリ８とほぼ同等に設定されている。
【００５５】
以上のように、本実施形態の補機駆動装置１Ａによれば、発電機プーリ８０は、補機ベルト４との間の動力伝達能力がクランクプーリ５および他の補機プーリ７，９，１０よりも小さくなるように構成されているので、前述した第１実施形態の補機駆動装置１と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、慣性質量の大きい交流発電機１１を補機ベルト４を介して駆動する場合でも、補機ベルト４と発電機プーリ８０との間において、過大な張力が一時的に作用するのを回避でき、それにより、過大な張力の発生に起因する過大な振動が補機ベルト４で発生するのを抑制することができる。その結果、騒音の発生や機器の損傷を回避することができる。さらに、良好な燃費を確保することができ、製造コストの増大を回避することができるとともに、商品性を向上させることができる。
【００５６】
なお、以上の第１および第２実施形態は、補機プーリおよび所定の補機プーリとして、発電機プーリ８，８０を用いた例であるが、本発明の補機プーリおよび所定の補機プーリはこれに限らず、補機ベルトとの接触面積が、クランクプーリや他の補機プーリよりも小さく設定されたものであればよい。
【００５７】
例えば、補機プーリおよび所定の補機プーリとして、第２実施形態の発電機プーリ８０に代えて、図１３に示す発電機プーリ８１を用いてもよい。同図に示すように、この発電機プーリ８１は、その中央に設けられたリブ８１ｆ（第２リブ）と、その両側に設けられた４つのリブ８１ａ（第２リブ）と、両端部に設けられた２つの鍔８１ｃ，８１ｃ（第２リブ）を備えている。このリブ８１ｆは、リブ８１ａの先端部を削除した台形の断面形状を有しており、そのため、図１４に示すように、リブ８１ｆは、同図の断面における補機ベルト４との接触長さがリブ８１ａよりも短くなっている。このリブ８１ｆの構成により、図１４と前述した図４，５を比較すると明らかなように、この発電機プーリ８１では、補機ベルト４との接触長さがクランクプーリ５およびパワステプーリ７よりも短くなっており、それにより、発電機プーリ８１と補機ベルト４との接触面積は、クランクプーリ５と補機ベルト４との接触面積よりも小さくなるように設定されているとともに、パワステプーリ７と補機ベルト４との接触面積、および圧縮機プーリ１０と補機ベルト４との接触面積よりも小さくなるように設定されている。以上の構成の発電機プーリ８１を用いた場合でも、第２実施形態の発電機プーリ８０を用いた場合と同様の作用効果を得ることができる。
【００５８】
さらに、補機プーリおよび所定の補機プーリとして、第２実施形態の発電機プーリ８０に代えて、図１５に示す発電機プーリ８２を用いてもよい。同図に示すように、この発電機プーリ８２は、その中央に設けられたリブ８２ａ（第２リブ）と、その両側に設けられた２つのリブ８２ｆ，８２ｆ（第２リブ）と、その両側に設けられた２つのリブ８２ａ，８２ａ（第２リブ）と、両端部に設けられた２つの鍔８２ｃ，８２ｃ（第２リブ）を備えている。このリブ８２ｆは、リブ８２ａの先端部を削除した台形の断面形状を有しており、そのため、図１６に示すように、リブ８２ｆは、同図の断面における補機ベルト４との接触長さがリブ８２ａよりも短くなっている。このリブ８２ｆの構成により、図１６と前述した図４，５を比較すると明らかなように、この発電機プーリ８２の場合、補機ベルト４との接触長さがクランクプーリ５およびパワステプーリ７よりも短くなっており、それにより、発電機プーリ８２と補機ベルト４との接触面積は、クランクプーリ５と補機ベルト４との接触面積よりも小さくなるように設定されているとともに、パワステプーリ７と補機ベルト４との接触面積、および圧縮機プーリ１０と補機ベルト４との接触面積よりも小さくなるように設定されている。以上の構成の発電機プーリ８２を用いた場合でも、第２実施形態の発電機プーリ８０を用いた場合と同様の作用効果を得ることができる。
【００５９】
なお、各実施形態は、補機ベルトとして、無端のＶリブドベルトタイプのものを用いた例であるが、本発明の補機ベルトはこれに限らず、クランクプーリと複数の補機プーリとに巻き掛けられ、クランクプーリと複数の補機プーリとの間で動力を伝達できるものであればよい。例えば、補機ベルトとして、無端のコッグドベルトなどを用いてもよく、無端のひも状部材を用いてもよい。
【００６０】
また、各実施形態は、本発明の補機駆動装置を車両用の内燃機関に適用した例であるが、本発明の補機駆動装置は、これに限らず、船舶用の内燃機関や、他の産業機器用の内燃機関にも適用可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６１】
１  補機駆動装置
３  内燃機関
３ａ  クランクシャフト
４  補機ベルト
４ａ  リブ（第３リブ）
５  クランクプーリ
５ａ  リブ（第１リブ）
５ｃ  鍔（第１リブ）
７  パワステプーリ（補機プーリ）
８  発電機プーリ（補機プーリ、所定の補機プーリ）
８ａ  リブ（第２リブ）
８ｃ  鍔（第２リブ）
９  ウォータポンププーリ（補機プーリ）
１０  圧縮機プーリ（補機プーリ）
１１  交流発電機（補機）
８０  発電機プーリ（補機プーリ、所定の補機プーリ）
８０ａ  リブ（第２リブ）
８０ｃ  鍔（第２リブ）
８１  発電機プーリ（補機プーリ、所定の補機プーリ）
８１ａ  リブ（第２リブ）
８１ｃ  鍔（第２リブ）
８１ｆ  リブ（第２リブ）
８２  発電機プーリ（補機プーリ、所定の補機プーリ）
８２ａ  リブ（第２リブ）
８２ｃ  鍔（第２リブ）
８２ｆ  リブ（第２リブ）
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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