(57)【要約】【課題】コストに関して有利であって、スティックスリップの発生による異音の発生を抑制できる駆動力伝達装置を提供する。【解決手段】プーリ側リブ１７の高さｈは、直線Ｌ１から直線Ｈ１に向けて離れてゆくにつれて徐々に高くなってゆき、高さｈは、直線Ｌ１から直線Ｈ２に向けて離れてゆくにつれて徐々に高くなってゆく。同様に、プーリ側リブ１７の高さｈは、直線Ｌ２から直線Ｈ１に向けて離れてゆくにつれて徐々に高くなってゆき、高さｈは、直線Ｌ２から直線Ｈ２に向けて離れてゆくにつれて徐々に高くなってゆく。２等分割位置Ｍは、クランクプーリ１２の角加速度が最大であるときのＶ−リブドベルト１３に対するクランクプーリ１２上の一対の巻き掛け端部Ｅ１，Ｅ２間の２等分割位置を示す。角加速度が最大であるとき、プーリ側リブ１７の高さｈが最低となる位置（直線Ｌ１上又は直線Ｌ２上）は、２等分割位置Ｍにある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランク軸に止着されたクランクプーリに巻き掛けられたベルトを介して前記クランクプーリから内燃機関の補機へ回転駆動力を伝達する駆動力伝達装置において、
前記クランクプーリの角加速度が最大のときに、前記ベルトに対する前記クランクプーリの一対の巻き掛け端部の間の少なくとも周中央部に、前記ベルトと前記クランクプーリとの間の静止摩擦力を低減する摩擦力低減部を有する駆動力伝達装置。
【請求項２】
前記内燃機関は、４サイクル４気筒内燃機関であって、前記ベルトは、Ｖ−リブドベルトであり、前記摩擦力低減部は、前記クランクプーリのリブの高さを前記周中央部から９０°ずれた位置のリブの高さよりも低くすることによって構成されている請求項１に記載の駆動力伝達装置。
【請求項３】
前記リブの高さは、前記周中央部で最低であり、前記リブの高さは、前記周中央部から離れてゆくにつれて徐々に高くなってゆく請求項２に記載の駆動力伝達装置。
【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に止着されたクランクプーリに巻き掛けられたベルトを介して前記クランクプーリから内燃機関の補機へ回転駆動力を伝達する駆動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的には、内燃機関の補機（例えば、ファン、オルタネータ、コンプレッサ等）を駆動するための駆動力伝達装置にはクランクプーリ及び弾性変形可能なベルトが用いられる（例えば特許文献１参照）。気筒内でピストンを往復動させてクランク軸を回転させる内燃機関におけるクランク軸の角速度は、クランク軸の１回転中に燃焼行程が複数あるため変動する。
【０００３】
図６（ａ）は、４サイクル４気筒内燃機関におけるクランク角度の変化に対するクランクプーリの角速度の変化を示すグラフである。横軸は、クランク角を表し、縦軸は、クランク軸及びクランクプーリの角速度を表す。又、図６（ｃ）は、４サイクル４気筒内燃機関におけるクランク角度の変化に対するベルトの角速度の変化を示すグラフである。横軸は、クランク角を表し、縦軸は、ベルトの角速度を表す。
【０００４】
４サイクル４気筒内燃機関の或るピストンが上死点にあるときのクランク角を０°（３６０°）とすると、クランク軸が１回転する間に燃焼行程が２回あり、クランク軸の角速度は、ピストンが上死点（クランク角０°）及び下死点（クランク角１８０°）にあるときに最小となり、ピストンが上死点と下死点との中間（クランク角９０°及び２７０°）にあるときに最大となる。そして、クランク軸の角加速度は、クランク角が４５°，２２５°のときに最大となる。
【０００５】
図６（ａ）のグラフにおける波形Ωｏは、クランクプーリの理想的な角速度の変化を示す。しかし、前記抗力が前記弾性エネルギーを超えて掛かったときには、ベルトが弾性変形の限界を超えてしまうため、急激な滑りが発生する。図６（ｃ）のグラフにおける波形Ωｅは、この急激な滑りが生じたときのベルトの角速度の変化の一例を示す。この滑り現象は、スティックスリップと呼ばれるが、スティックスリップが発生すると、ベルトが振動する音や、振動するベルトがプーリや周辺部品を叩く等の異音が発生する。
【特許文献１】特開２００４−６８９５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ベルトに掛かる張力は、クランク軸の角加速度が最大となるクランク角で最大となり、前記したスティックスリップは、ベルトに掛かる張力が最大となる付近で発生する。例えば、４サイクル４気筒内燃機関では、図６（ｂ）に示すように、クランク軸の角加速度が最大となるクランク角４５°,２２５°でベルトに掛かる張力が最大となる。従来においては、スティックスリップの発生防止のため、オートテンショナ機構、クランク軸の回転変動を低減するためのダンパクランクプーリ、ベルトの弾性変形限界を高めるための高弾性ベルトの採用等の対策がある。しかし、これらの対策では、弾性ベルトの素材の限界や機構の複雑化等のために、高コスト化が避けられないという不都合がある。
【０００７】
本発明は、コストに関して有利であって、スティックスリップの発生による異音の発生を抑制できる駆動力伝達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】
そのために本発明は、内燃機関のクランク軸に止着されたクランクプーリに巻き掛けられたベルトを介して前記クランクプーリから内燃機関の補機へ回転駆動力を伝達する駆動力伝達装置を対象とし、請求項１の発明では、前記クランクプーリの角加速度が最大のときに、前記ベルトに対する前記クランクプーリの一対の巻き掛け端部の間の少なくとも周中央部に、前記ベルトと前記クランクプーリとの間の静止摩擦力を低減する摩擦力低減部を有する。
【０００９】
ここで、静止摩擦力は最大静止摩擦力であり、前記ベルトと前記クランクプーリとが滑り出す直前の摩擦力の事である。
クランクプーリの角加速度が最大のときに、少なくとも周中央部の静止摩擦力を低減することにより、ベルトが異音をもたらすスティックスリップを発生する弾性エネルギーを溜め込む前にクランクプーリとベルトとの間で滑りが発生し、弾性エネルギーが放出される。つまり、ベルトの弾性変形の限界より大きい力がベルトにかかってスティックスリップが起きる前に、クランクプーリとベルトとの間で滑りが誘起される。その結果、スティックスリップの発生による異音の発生が抑制される。ベルトとクランクプーリとの間の静止摩擦力を低減する摩擦力低減部を設ける構成は、簡素であってコストに関して有利である。
【００１０】
好適な例では、前記内燃機関は、４サイクル４気筒内燃機関であって、前記ベルトは、Ｖ−リブドベルトであり、前記摩擦力低減部は、前記クランクプーリのリブの高さを前記周中央部から９０°ずれた位置のリブの高さよりも低くする構成により前記静止摩擦力を低減している。
【００１１】
リブの高さを低くして摩擦力低減部を形成した構成は、スティックスリップの発生による異音の発生を抑制する上で簡便である。
好適な例では、前記リブの高さは、前記周中央部で最低であり、前記リブの高さは、前記周中央部から離れてゆくにつれて徐々に高くなってゆく。
【００１２】
リブの高さを徐々に変える構成は、ベルトとクランクプーリとを円滑に接触させる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、コストに関して有利であって、スティックスリップの発生による異音の発生を抑制できるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。
図１（ａ）に示すように、４サイクル４気筒内燃機関のクランク軸１１にはクランクプーリ１２が止着されており、クランクプーリ１２にはＶ−リブドベルト１３が掛け回されている。Ｖ−リブドベルト１３は、ファン（図示略）に連結されたファンプーリ１４及びオルタネータ（図示略）に連結されたオルタネータプーリ１５に掛け回されている。符号１６は、アイドラである。気筒（図示略）内で往復動されるピストン（図示略）の往復運動は、クランク機構を介してクランク軸１１の回転運動に変換される。補機を構成するファンプーリ１４及び補機を構成するオルタネータプーリ１５は、Ｖ−リブドベルト１３を介してクランク軸１１から回転駆動力を得る。クランクプーリ１２は、矢印Ｒで示す方向に回転する。以下においては、クランクプーリ１２の回転方向を回転方向Ｒと記す。
【００１５】
図１（ｂ）に示すように、クランクプーリ１２の円板形状の基板１２１の外周面１２２には環状のリブ１７が一体形成されている。以下においては、リブ１７をプーリ側リブ１７と記す。
【００１６】
図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、プーリ側リブ１７は、複数設けられている。Ｖ−リブドベルト１３には複数の環状のリブ１８が形成されている。以下においては、リブ１８をベルト側リブ１８と記す。Ｖ−リブドベルト１３は、プーリ側リブ１７が隣り合うベルト側リブ１８間の溝に嵌入されるように、クランクプーリ１２に巻き掛けられている。
【００１７】
４サイクル４気筒内燃機関の或るピストンが上死点にあるときのクランク角度を０°（３６０°）とすると、図１（ｂ）は、クランク角度が４５°，２２５°であるときの、クランクプーリ１２の回転位置を示す。クランク角度が０°又は１８０°にあるときに何れかの気筒において燃焼行程が始まり、クランク角度が４５°，２２５°であるときには、クランク軸１１及びクランクプーリ１２の角加速度が最大となる。クランク軸１１の回転軸線１１１と交差する直線Ｋ１，Ｋ２は、Ｖ−リブドベルト１３の直線部と直交する直線であり、直線Ｋ１，Ｋ２とプーリ側リブ１７との交差部Ｅ１，Ｅ２は、クランク角度が４５°，２２５°であるとき（クランクプーリ１２の角加速度が最大であるとき）のＶ−リブドベルト１３に対するクランクプーリ１２上の一対の巻き掛け端部である。以下においては、クランクプーリ１２の角加速度が最大であるときのクランクプーリ１２上の交差部Ｅ１，Ｅ２を巻き掛け端部Ｅ１，Ｅ２と記す。符号Ｍは、直線Ｋ１，Ｋ２間の２等分割位置を示す。以下においては、符号Ｍを２等分割位置Ｍと記す。
【００１８】
なお、鎖線で示す円弧Ｎ１，Ｎ２は、従来のクランクプーリにおけるリブの頂部の位置を示す。
図１（ｂ）に示す直線Ｄｕ，Ｄｄは、回転軸線１１１と交差し、且つクランク角度が４５°，２２５°であるときには図１（ｂ）に示す位置にあるとして設定された基準線である。以下においては、直線Ｄｕ，Ｄｄを基準線Ｄｕ，Ｄｄと記す。ピストンが上死点位置にあるときには、基準線Ｄｕが２等分割位置Ｍにある。クランク角度が９０°であるときには基準線Ｄｕ，Ｄｄは、図２（ｂ）に示す位置にある。基準線Ｄｕ，Ｄｄは、回転軸線１１１を通る一直線をなす。
【００１９】
図２（ａ）は、クランク角度が０°，１８０°であるときの、クランクプーリ１２の回転位置を示す。クランク角度が０°，１８０°であるときには、ピストンが上死点又は下死点にあり、クランク軸１１及びクランクプーリ１２の角速度が最小となる。
【００２０】
図２（ｂ）は、クランク角度が９０°，２７０°であるときの、クランクプーリ１２の回転位置を示す。クランク角度が９０°，２７０°であるときには、クランク軸１１及びクランクプーリ１２の角速度が最大となる。
【００２１】
図３（ａ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。図３（ａ）は、回転軸線１１１と交差する直線Ｈ１〔図１（ｂ）に図示〕に沿ったプーリ側リブ１７の断面を示しており、回転軸線１１１と交差する直線Ｈ２〔図１（ｂ）に図示〕に沿ったプーリ側リブ１７の断面形状も同じ形状である。直線Ｈ１，Ｈ２は、回転軸線１１１を通る一直線をなす。回転軸線１１１を中心にして直線Ｈ１から直線Ｈ２に至る角度φ１＋φ２〔図１（ｂ）に図示〕は、１８０°であり、φ１＝φ２である。
【００２２】
図３（ｂ）は、図１（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。図３（ｂ）は、回転軸線１１１と交差する直線Ｇ１〔図１（ｂ）に図示〕に沿ったプーリ側リブ１７の断面を示しており、回転軸線１１１と交差する直線Ｇ２〔図１（ｂ）に図示〕に沿ったプーリ側リブ１７の断面形状も同じ形状である。直線Ｇ１，Ｇ２は、回転軸線１１１を通る一直線をなす。直線Ｇ１は、回転軸線１１１を中心として回転方向Ｒとは反対側へ基準線Ｄｕから９０°ずれた位置にある。直線Ｇ２は、回転軸線１１１を中心として回転方向Ｒとは反対側へ基準線Ｄｄから９０°ずれた位置にある。
【００２３】
図３（ｃ）は、図１（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。図３（ｃ）は、回転軸線１１１と交差する直線Ｌ１〔図１（ｂ）に図示〕に沿ったプーリ側リブ１７の断面を示しており、回転軸線１１１と交差する直線Ｌ２〔図１（ｂ）に図示〕に沿ったプーリ側リブ１７の断面形状も同じ形状である。直線Ｌ１，Ｌ２は、回転軸線１１１を通る一直線をなす。直線Ｌ１は、回転軸線１１１を中心として回転方向Ｒとは反対側へ基準線Ｄｕから４５°ずれた位置にある。直線Ｌ２は、回転軸線１１１を中心として回転方向Ｒとは反対側へ基準線Ｄｄから４５°ずれた位置にある。図１（ｂ）に示すように、クランク角度が４５°であるとき（クランクプーリ１２の角加速度が最大のとき）には、直線Ｌ１が２等分割位置Ｍにある。クランク角度が２２５°であるとき（クランクプーリ１２の角加速度が最大のとき）には、直線Ｌ２が２等分割位置Ｍにある。
【００２４】
プーリ側リブ１７の高さｈ（クランクプーリ１２の外周面１２２からの高さ）は、直線Ｌ１から直線Ｈ１に向けて離れてゆくにつれて徐々に高くなってゆく。又、プーリ側リブ１７の高さｈは、直線Ｌ１から直線Ｈ２に向けて離れてゆくにつれて徐々に高くなってゆく。
【００２５】
同様に、プーリ側リブ１７の高さｈは、直線Ｌ２から直線Ｈ１に向けて離れてゆくにつれて徐々に高くなってゆく。又、プーリ側リブ１７の高さｈは、直線Ｌ２から直線Ｈ２に向けて離れてゆくにつれて徐々に高くなってゆく。
【００２６】
プーリ側リブ１７の高さｈは、直線Ｈ１，Ｈ２の位置で最高であり、直線Ｌ１，Ｌ２で最低である。プーリ側リブ１７のこのような形状は、クランクプーリ１２の角加速度が最大のとき〔図１（ｂ）の状態のとき〕のプーリ側リブ１７とベルト側リブ１８との間の接触面積を最小にする。
【００２７】
図２（ｂ）の状態のとき、つまりクランクプーリ１２の角速度が最大のときには、プーリ側リブ１７とベルト側リブ１８との間の接触面積が最大となり、Ｖ−リブドベルト１３とクランクプーリ１２との間の静止摩擦力が最大となる。
【００２８】
直線Ｌ１，Ｌ２の位置で最低であるプーリ側リブ１７の高さｈが直線Ｌ１，Ｌ２から離れるにつれて徐々に高くなってゆくため、プーリ側リブ１７とベルト側リブ１８との間の接触面積が徐々に大きくなってゆく。従って、クランクプーリ１２の角加速度が最大の角加速度に近づいてゆくときに、２等分割位置Ｍにおけるプーリ側リブ１７の高さは徐々に低くなり、又、接触面積が徐々に小さくなってゆく。よって、Ｖ−リブドベルト１３とクランクプーリ１２との間の静止摩擦力が徐々に低減されてゆく。つまり、クランクプーリ１２の角加速度が最大のとき〔図１（ｂ）の状態のとき〕に、Ｖ−リブドベルト１３とクランクプーリ１２との間の静止摩擦力が低減される。
【００２９】
直線Ｌ１，Ｌ２から離れるにつれて徐々に高くなってゆくプーリ側リブ１７は、摩擦力低減部を構成する。直線Ｌ１，Ｌ２と外周面１２２との交差部Ｐ１，Ｐ２は、角加速度が最大のときにおけるクランクプーリ１２の一対の巻き掛け端部Ｅ１，Ｅ２間の周中央部である。以下においては、交差部Ｐ１，Ｐ２を周中央部Ｐ１，Ｐ２と記す。図３（ｃ）に示す周中央部Ｐ１，Ｐ２におけるプーリ側リブ１７の高さｈは、図３（ａ）に示すプーリ側リブ１７の位置〔図１（ｂ）に示すように回転軸線１１１を中心にして周中央部Ｐ１，Ｐ２から９０°ずれた位置Ｑ１，Ｑ２〕の高さｈよりも低くしてある。
【００３０】
第１の実施形態では以下の効果が得られる。
（１）クランクプーリ１２の一対の巻き掛け端部Ｅ１，Ｅ２間の周中央部Ｐ１，Ｐ２に摩擦力低減部を設ける構成では、クランクプーリ１２の角加速度が最大のときのクランクプーリ１２とＶ−リブドベルト１３との間の静止摩擦力が低減される。そのため、Ｖ−リブドベルト１３が異音発生をもたらすような弾性エネルギーを溜め込む前にクランクプーリ１２とＶ−リブドベルト１３との間で滑りが発生し、異音発生をもたらすような弾性エネルギーが溜め込まれる前に弾性エネルギーが放出される。その結果、スティックスリップの発生による異音の発生が抑制される。つまり、Ｖ−リブドベルト１３の弾性変形の限界より大きい力がＶ−リブドベルト１３にかかってスティックスリップが起きる前に、Ｖ−リブドベルト１３とクランクプーリ１２との間で滑りが誘起される。
【００３１】
（２）プーリ側リブ１７の高さを低くして摩擦力低減部を形成した構成は、スティックスリップの発生による異音の発生を抑制する上で簡素な構成であって、コストに関して有利である。
【００３２】
（３）プーリ側リブ１７の高さｈに変化をもたせる構成は、スティックスリップの発生による異音の発生を抑制する構成として簡便である。
（４）プーリ側リブ１７の高さｈは、直線Ｌ１，Ｌ２から離れるにつれて徐々に高くなってゆく。プーリ側リブ１７の高さｈを徐々に変える構成は、Ｖ−リブドベルト１３とクランクプーリ１２とを円滑に接触させる上で好適である。
【００３３】
次に、図４の第２の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符号を用い、その詳細説明は省略する。
図４（ａ）は、第１の実施形態における図３（ａ）と同じ位置の断面図である。図４（ｂ）は、第１の実施形態における図３（ｂ）と同じ位置の断面図であり、図４（ｃ）は、第１の実施形態における図３（ｃ）と同じ位置の断面図である。プーリ側リブ１７の高さは、一定であるが、プーリ側リブ１７の側面１７１，１７２の傾斜角δが異ならせてある。図４（ｃ）における側面１７１，１７２の傾斜角δは、図４（ｂ）における側面１７１，１７２の傾斜角δよりも大きく、図４（ｃ）におけるプーリ側リブ１７とベルト側リブ１８との接触面積は、図４（ｂ）におけるプーリ側リブ１７とベルト側リブ１８との接触面積よりも少ない。図４（ｂ）における側面１７１，１７２の傾斜角δは、図４（ａ）における側面１７１，１７２の傾斜角δよりも大きく、図４（ｂ）におけるプーリ側リブ１７とベルト側リブ１８との接触面積は、図４（ａ）におけるプーリ側リブ１７とベルト側リブ１８との接触面積よりも少ない。そのため、クランクプーリ１２の角加速度が最大のときのクランクプーリ１２とＶ−リブドベルト１３との間の静止摩擦力が低減される。
【００３４】
第２の実施形態では、第１の実施形態における（１），（２）項と同様の効果が得られる。
次に、図５の第３の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符号を用い、その詳細説明は省略する。
【００３５】
図５（ａ）は、第１の実施形態における図３（ａ）と同じ位置の断面図である。図５（ｂ）は、第１の実施形態における図３（ｂ）と同じ位置の断面図であり、図５（ｃ）は、第１の実施形態における図３（ｃ）と同じ位置の断面図である。図５（ｃ）におけるプーリ側リブ１７の個数は、図５（ｂ）におけるプーリ側リブ１７の個数よりも少なく、図５（ｂ）におけるプーリ側リブ１７の個数は、図５（ａ）におけるプーリ側リブ１７の個数よりも少ない。そのため、クランクプーリ１２の角加速度が最大のときのクランクプーリ１２とＶ−リブドベルト１３との間の静止摩擦力が低減される。
【００３６】
第３の実施形態では、第１の実施形態における（１），（２）項と同様の効果が得られる。
本発明では以下のような実施形態も可能である。
【００３７】
○第１の実施形態において、φ１＋φ２は、１８０°よりも小さくてもよく、φ１≠φ２であってもよい。この場合、φ１＞０°であり、φ２＞０°である。
○プーリ側リブ１７の幅方向の厚みを小さくすることによって摩擦力低減部を構成してもよい。
【００３８】
○プーリ側リブ１７の側面１７１，１７２に滑り易くなる表面処理を施して摩擦力低減部を構成してもよい。
○Ｖ−リブドベルト以外のベルト、例えばリブのない平ベルトを用いてもよい。この場合、クランクプーリの外周面に滑り易くなる表面処理を施して摩擦力低減部を構成すればよい。
【００３９】
○摩擦低減部は、同一クランク角におけるプーリ側リブ全てに設けなくてもよく、リブの一部にのみ設けるようにしてもよい。
○４サイクル４気筒内燃機関でなくてもよく、４サイクル６気筒内燃機関であってもよい。この場合、クランク軸の角加速度が最大となるクランク角が３０°,１５０°,２７０°にあるときの２等分割位置Ｍに位置するプーリ側リブに摩擦力低減部を構成する。また、摩擦力低減部を構成する範囲は、クランク角が３０°,１５０°,２７０°にあるときの２等分割位置Ｍを中心に１２０°以下に設定すればよい。
【００４０】
前記した実施形態から把握できる技術思想について以下に記載する。
〔１〕前記摩擦力低減部は、前記Ｖ−リブドベルトのリブの側面の傾斜角を他部位よりも大きくすることによって構成されている請求項２及び請求項３のいずれか１項に記載の駆動力伝達装置。
【００４１】
スティックスリップの発生による異音の発生が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】第１の実施形態を示し、（ａ）は、駆動力伝達装置を示す正面図。（ｂ）は、クランクプーリ１２の断面図。
【図２】（ａ），（ｂ）は、クランクプーリ１２の断面図。
【図３】（ａ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ線断面図。（ｂ）は、図１（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図。（ｃ）は、図１（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図。
【図４】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、第２の実施形態を示す断面図。
【図５】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、第３の実施形態を示す断面図。
【図６】（ａ）は、クランクプーリの理想的な角速度変化を示すグラフ。（ｂ）は、ベルトの張力の変化を示すグラフ。（ｃ）は、スティックスリップを示すクランクプーリの角速度の変化を示すグラフ。
【符号の説明】
【００４３】
１１…クランク軸。１２…クランクプーリ。１３…Ｖ−リブドベルト。１４…補機を構成するファンプーリ。１５…補機を構成するオルタネータプーリ。１７…摩擦力低減部を構成するプーリ側リブ。Ｐ１，Ｐ２…周中央部。Ｑ１，Ｑ２…位置。ｈ…高さ。Ｅ１，Ｅ２…巻き掛け端部。
【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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