(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（Ｄ）のクランク軸（２）を駆動軸とする一方、発電負荷よりも大きい回転慣性を有するロータ（１９）が備えられたオルタネータ（１）のオルタネータ軸（１１）を従動軸とし、これらクランク軸（２）及びオルタネータ軸（１１）間に巻き掛けられた伝動ベルト（３）を介して、クランク軸（２）の微小角速度変動を伴う回転駆動力を上記オルタネータ軸（１１）に伝達して上記ロータ（１９）を回転駆動させるようにしたエンジンのオルタネータ駆動装置であって、
上記オルタネータ軸（１１）とロータ（１９）との間に、クランク軸（２）の微小角速度変動における角速度増加時には該クランク軸（２）からのオルタネータ軸（１１）の回転力を上記ロータ（１９）に伝達する一方、クランク軸（２）の微小角速度変動における角速度減少時には上記ロータ（１９）の回転慣性トルクが伝動ベルト（３）を介してクランク軸（２）に動力循環しないように上記ロータ（１９）及びオルタネータ軸（１１）間の回転伝達を遮断する一方向クラッチ（２７）が介設されている
ことを特徴とするエンジンのオルタネータ駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンのオルタネータ駆動装置において、
一方向クラッチ（２７）は、
オルタネータ（１）のオルタネータ軸（１１）に回転一体に連結された駆動側回転部材（３７）と、オルタネータ（１）のロータ（１９）に回転一体に連結され、その回転方向において上記駆動側回転部材（３７）に係合可能な従動側回転部材（３８）とを有し、
クランク軸（２）の微小角速度変動における角速度増加時には上記駆動側及び従動回転部材（３７），（３８）間の係合関係がロック状態に切り換わるように作動することで該クランク軸（２）からのオルタネータ軸（１１）の回転力を上記ロータ（１９）に伝達する一方、クランク軸（２）の微小角速度変動における角速度減少時には駆動側及び従動側回転部材（３７），（３８）間の係合関係がフリー状態に切り換わるように作動することで上記ロータ（１９）からの回転慣性トルクの該クランク軸（２）への伝達を遮断するように構成され、
上記クランク軸（２）の微小角速度変動における角速度増加時に一方向クラッチ（２７）の駆動側及び従動側回転部材（３７），（３８）間の係合関係がフリー状態からロック状態に切り換わる際の従動側回転部材（３８）に対する駆動側回転部材（３７）の作動遅れ角（β）は、上記クランク軸（２）による駆動側回転部材（３７）の微小角速度変動の微小変位角（ｓ）よりも小さく設定されている
ことを特徴とするエンジンのオルタネータ駆動装置。
【請求項３】
請求項１記載のエンジンのオルタネータ駆動装置において、
オルタネータ軸（１１）の軸心方向における一方向クラッチ（２７）の両側位置に、オルタネータ軸（１１）にロータ（１９）を相対回転可能に支持させる１対の軸受（２８），（２８）が設けられている
ことを特徴とするエンジンのオルタネータ駆動装置。
【請求項４】
請求項１記載のエンジンのオルタネータ駆動装置において、
エンジン（Ｄ）は自動車用のディーゼルエンジンであり、
自動車ブレーキ用のバキュームポンプ（１４）を備え、
上記バキュームポンプ（１４）は、オルタネータ（１）のオルタネータ軸（１１）に回転一体に駆動連結されている
ことを特徴とするエンジンのオルタネータ駆動装置。
【請求項５】
請求項１記載のエンジンのオルタネータ駆動装置に用いるエンジン補機用のオルタネータであって、
エンジン（Ｄ）のクランク軸（２）の微小角速度変動を伴う回転駆動力が伝動ベルト（３）を介して伝達されるオルタネータ軸（１１）と、発電負荷よりも大きい回転慣性を有し、上記オルタネータ軸（１１）により回転駆動されるロータ（１９）とを備え、
上記オルタネータ軸（１１）と上記ロータ（１９）との間に、オルタネータ軸（１１）の微小角速度変動における角速度増加時には該オルタネータ軸（１１）の回転力をロータ（１９）に伝達する一方、オルタネータ軸（１１）の微小角速度変動における角速度減少時にはロータ（１９）の回転慣性トルクが該オルタネータ軸（１１）に動力循環しないように上記ロータ（１９）及びオルタネータ軸（１１）間の回転伝達を遮断する一方向クラッチ（２７）が介設されている
ことを特徴とするエンジン補機用オルタネータ。
【発明の詳細な説明】
［技術分野］
本発明は、例えば自動車エンジンのオルタネータ駆動装置及びそれに用いるエンジン補機用オルタネータに関し、特に、エンジンの爆発行程による微小角速度変動を伴うクランク軸の回転駆動力を、発電負荷よりも大きい回転慣性を有するロータが備えられたオルタネータのオルタネータ軸に伝動ベルトを介して伝達するようにした回転伝達経路の改良に関する。
［背景技術］
例えば、吸気行程→圧縮行程→爆発行程→排気行程の４つの行程で１つのサイクルを構成する４サイクルの自動車エンジンでは、駆動エネルギーを発生するのは爆発行程のみであって、他の行程時には発生しないことから、そのクランク軸の回転駆動力には常に微小な角速度変動が伴うという特性のあることは知られている。そして、そのような自動車エンジンを駆動源としてエンジン用補機を駆動する際に、その補機としてオルタネータが使用される場合には、上記クランク軸の微小角速度変動と相俟って、次のような問題が生じる。すなわち、上記オルタネータでは、オルタネータ軸に回転一体に連結されているロータが大きな回転慣性（慣性モーメント）を有しているので、その回転慣性トルクは大きい。一方、負荷トルクとしての発電トルクはロータがステータの磁界を横切るだけのトルクで済むことから、そのトルクは小さい。このため、上記ロータを、上述の微小角速度変動を伴うクランク軸で駆動すると、クランク軸及びロータ間の伝動ベルトを介しての回転伝達経路に瞬間的に動力循環が発生する。つまり、クランク軸の微小角速度変動における角速度減少時（以下に、単に角速度減少時という）には、クランク軸からロータに送られた動力をロータの回転速度を低下させることでクランク軸に戻し、一方、クランク軸の微小角速度変動における角速度増加時（以下、単に角速度増加時という）には回転駆動力の無いロータを再びクランク軸で加速することである。そして、この動力循環において、上記伝動ベルトは、発電トルクに回転慣性トルクが合わさったトルクを常に負担することになるが、その際の回転慣性トルクが発電トルクに比べて極めて大であることから、ベルトの早期破損やベルトのすべりによる異音の発生を招くのである。
上記の問題に対し、本出願人は、先の日本出願（特開昭６１−２２８１５３号）において、上記オルタネータ軸とそのプーリとの間に一方向クラッチを介設し、クランク軸の角速度増加時には該クランク軸の回転駆動力を上記オルタネータ軸に伝達する一方、クランク軸の角速度減少時には上記ロータの回転慣性トルクが伝動ベルトを介してクランク軸に動力循環しないように上記オルタネータ軸及びプーリ間の回転伝達を遮断するようにした技術を提案している。
上記提案によれば、エンジンのクランク軸により伝動ベルトを介してオルタネータを回転駆動する場合、クランク軸の角速度減少時にはロータからクランク軸への動力循環が行われず、そのような動力循環によるロータの回転速度の低下がないので、クランク軸の角速度増加時に伝動ベルトが負担するトルクを大幅に軽減することができる。したがって、ベルトの早期破損やベルトのすべりによる異音の発生を防止して伝動ベルトの長寿命化を図ることができ、その結果、例えばディーゼルエンジン用補機としてのオルタネータに対するベルト駆動を実現できるようになる。さらに、オルタネータ軸とそのプーリとの間に一方向クラッチを介設するだけの簡単な構造であるので、実施も容易である。
−技術的課題−
しかしながら、上記オルタネータ駆動装置では、一方向クラッチを設置するに当たり、オルタネータ軸にそのプーリを相対回転可能に支持させるようにするために、オルタネータ軸の軸心方向における一方向クラッチの両側位置に、上記プーリ用の軸受を配置しなければならないという制約が生じる。すなわち、Ｖリブドベルト等、ベルト幅の広い伝動ベルトが使用される場合には、そのプーリ幅も広いので、プーリ幅の範囲に上記２つの軸受を配置することができる。これに対し、Ｖベルト等、ベルト幅の狭い伝動ベルトが使用される場合には、そのプーリ幅も狭いことから、軸受がプーリ幅の範囲から食み出ることになり、その分だけオルタネータ軸を延長しなければならない。そうすると、オルタネータ側の軸受分だけプーリが軸方向に変位して伝動ベルトの位置が変化することになるので、それに応じて駆動装置のレイアウト全体を変更しなければならなくなり、これでは、実施が容易であるとはいい難い。
また、上記軸受には、プーリを介してベルト軸荷重の全てが加わることになる。したがって、そのような大きい軸荷重に対し、比較的低コストである転がり軸受やすべり軸受等では十分に耐えられないことから、上記軸受に要するコストがかさむようになり、このことも実施化の上で妨げとなる。
さらに、ディーゼルエンジンが搭載された自動車では、ブレーキ用のバキュームポンプを備えていて、そのバキュームポンプが上記オルタネータ軸に駆動連結されていることが多い。その場合に、上記一方向クラッチに作動不良が生じてオルタネータ軸が回転されなくなると、オルタネータだけでなく、上記バキュームポンプも駆動できなくなる。
尚、上記一方向クラッチを、オルタネータ側のプーリではなく、エンジン側のプーリに配置した場合でも、上記の場合と同様の問題はそれぞれ生じる。
本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、一方向クラッチの設置により伝動ベルトの負担軽減化が図れるオルタネータ駆動装置を実施するに当たり、上記一方向クラッチの配置を変更することで、一方向クラッチの設置に伴って必要となる新たな軸受を配置する際に、プーリ幅が狭い場合でもオルタネータ軸等の延長に起因するオルタネータ駆動装置のレイアウト全体の変更を不要とすることができ、もって、上記一方向クラッチを備えたオルタネータ駆動装置の実施化をさらに容易なものとすることにある。
［発明の開示］
上記の目的を達成するために、請求項１の発明では、エンジンのクランク軸からオルタネータのローラに至る回転伝達経路において、オルタネータ軸とそのプーリとの間ではなく、オルタネータ軸と上記ロータとの間に一方向クラッチを介設するようにし、このことで、オルタネータ軸のプーリ幅が狭い場合でも、オルタネータ軸の延長化を伴わずに軸受が配置できるようにした。
−解決手段−
具体的には、請求項１の発明では、エンジンのクランク軸を駆動軸とする一方、発電負荷よりも大きい回転慣性を有するロータが備えられたオルタネータのオルタネータ軸を従動軸とし、これらクランク軸及びオルタネータ軸間に巻き掛けられた伝動ベクトルを介して、上記クランク軸の微小角速度変動を伴う回転駆動力を上記オルタネータ軸に伝達して上記ロータを回転駆動させるようにしたエンジンのオルタネータ駆動装置が前提である。
そして、上記オルタネータ軸とロータとの間に、クランク軸の角速度増加時には該クランク軸からのオルタネータ軸の回転力を上記ロータに伝達する一方、クランク軸の角速度減少時には上記ロータの回転慣性トルクが伝動ベルトを介してクランク軸に動力循環しないように上記ロータ及びオルタネータ軸間の回転伝達を遮断する一方向クラッチが介設されているものとする。
上記の構成により、エンジンのオルタネータ駆動装置における回転伝達経路内に一方向クラッチを設置するのに伴って新たに必要となる軸受を、オルタネータ軸とそのプーリとの間ではなく、オルタネータの内部（オルタネータ軸とロータとの間）に配置することができる。この結果、オルタネータ軸のプーリ幅が狭い場合でも、上記軸受を配置することに起因するオルタネータ軸の延長化を不要とすることができ、一方向クラッチにより伝動ベルトの負担軽減化が図れるオルタネータ駆動装置の実施化を容易なものとすることができる。また、上記軸受にはベルト軸荷重の影響が及ばないので、そのような荷重には十分に耐えることはできないけれども比較的低コストである転がり軸受やすべり軸受等を使用することができ、その分だけ上記オルタネータ駆動装置の実施に伴うコストアップを抑えることができる。
請求項２の発明では、上記請求項１の発明において、一方向クラッチが、オルタネータのオルタネータ軸に回転一体に連結された駆動側回転部材と、オルタネータのロータに回転一体に連結され、その回転方向において上記駆動側回転部材に係合可能な従動側回転部材とを有していて、クランク軸の角速度増加時には両回転部材間の係合関係がロック状態に切り換わるように作動することで該クランク軸からのオルタネータ軸の回転力を上記ロータに伝達する一方、クランク軸の角速度減少時には両回転部材間の係合関係がフリー状態に切り換わるように作動することで上記ロータの回転慣性トルクが伝動ベルトを介してクランク軸に動力循環しないように上記ロータ及びオルタネータ軸間の回転伝達を遮断する構成とされている場合に、上記クランク軸の角速度増加時に両回転部材間の係合関係がフリー状態からロック状態に切り換わる際の従動側回転部材に対する駆動側回転部材の作動遅れ角は、上記クランク軸による駆動側回転部材の微小角速度変動の微小変位角よりも小さく設定されているものとする。
上記の構成により、作動遅れ角が大きすぎることに起因する駆動側及び従動側回転部材間のロックミスを回避できるので、駆動側回転部材の回転力により従動側回転部材を確実に回転駆動することができ、オルタネータの一方向クラッチを介してのベルト駆動を確実に行えるようになる。
請求項３の発明では、上記請求項１の発明において、オルタネータ軸の軸心方向における一方向クラッチの両側位置に、オルタネータ軸にロータを相対回転可能に支持させる軸受が設けられているものとする。この構成により、請求項１の発明による効果を具体的に得ることができる。
請求項４の発明では、上記請求項１の発明において、エンジンが自動車用のディーゼルエンジンであって、自動車ブレーキ用のバキュームポンプを備えている場合に、上記バキュームポンプは、オルタネータのオルタネータ軸に回転一体に駆動連結されているものとする。この構成により、一方向クラッチがオルタネータ軸とそのプーリとの間に介設されている場合と異なり、一方向クラッチの作動不良時においても、クランク軸の回転駆動力をオルタネータ軸に伝達することができ、よって、オルタネータ軸の回転力によるブレーキ用バキュームポンプの駆動を確保することができる。
請求項５の発明では、上記請求項１の発明に係るエンジンのオルタネータ駆動装置に用いるエンジン補機用のオルタネータとして、エンジンのクランク軸の微小角速度変動を伴う回転駆動力が伝動ベルトを介して伝達されるオルタネータ軸と、発電負荷よりも大きい回転慣性を有し、上記オルタネータ軸により回転駆動されるロータとを備えており、上記オルタネータ軸と上記ロータとの間に、オルタネータ軸の角速度増加時にはその回転力をロータに伝達する一方、オルタネータ軸の角速度減少時にはロータの回転慣性トルクが該オルタネータ軸に動力循環しないようにロータ及びオルタネータ軸間の回転伝達を遮断する一方向クラッチが介設されているものとする。したがって、この構成によっても、上記請求項１の発明の場合と同じ効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の実施例に係るエンジンのオルタネータ駆動装置のレイアウトを概略的に示す正面図である。
図２は、オルタネータの構成を示す縦断側面図である。
図３は、オルタネータ内に配置された一方向クラッチの要部を拡大して模式的に示す断面図である。
図４は、従来のオルタネータにおけるロータの回転変動をクランク軸の微小角速度変動として併せて模式的に示す波形図である。
図５は、本実施例のオルタネータの作動を示す図４相当図である。
図６は、アウタレースに対するインナレースの作動遅れ角がインナレースの微小角速度変動の微小変位角よりも大きい一方向クラッチの作動を模式的に示す波形図である。
図７は、本実施例の一方向クラッチの作動を示す図６相当図である。
［発明を実施するための最良の形態］
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施例に係る自動車用エンジンのオルタネータ駆動装置のレイアウトを車両フロント側から概略的に示しており、また、図２は、上記駆動装置に用いたオルタネータ１の構成を示している。尚、図２では、右側をフロント側、左側をリヤ側としている。
上記オルタネータ駆動装置は、自動車が縦置きに搭載するディーゼルエンジンＤのフロント側に設けられていて、エンジンＤのクランク軸２のフロント側端部に回転一体に連結された駆動プーリ２ａと、複数のエンジン用補機における各従動軸のフロント側端部にそれぞれ回転一体に連結された複数の従動プーリとの間に、伝動ベルトとしての１本のＶベルト３を蛇行状に巻き掛けた、いわゆるサーペンタインレイアウトと称されるものである。具体的には、上記駆動プーリ２ａから図１に矢印で示すＶベルト３の走行方向の順に、オートテンショナのテンションプーリ４、パワーステアリング装置の油圧ポンプを駆動するためのプーリ５、アイドラプーリ６、エアコンディショナの圧縮機を駆動するためのプーリ７及びエンジン冷却ファン用のプーリ８がそれぞれ配置されている。そして、上記オルタネータ１のプーリ１ａは、オートテンショナのプーリ４とパワーステアリング装置のプーリ５との間に設置されている。尚、上記ベルト３は、テンションプーリ４とファンプーリ８とに対してはその背面側が巻き掛けられている。
上記オルタネータ１は、図２に詳しく示すように、各々、有底筒状をなしていて各開口部同士が互いに対向する状態で一体に組み付けられたフロントカバー９及びリヤカバー１０を有し、フロントカバー９の外周のフロント側にそれぞれ突設された２筒所の取付部９ａ，９ａにおいてエンジンＤに固定されるようになっている。そして、両カバー９，１０の各底壁をそれぞれ貫通した状態で、オルタネータ１のオルタネータ軸１１がフロントベアリング１２及びリヤベアリング１３を介して軸心Ｐの回りに回転可能に支持されている。このオルタネータ軸１１のフロントカバー９からフロント側に向けて突出した端部には六角ナット１１ａが螺着されていて、このことで上記プーリ１ａを回転一体に連結している。一方、オルタネータ軸１１のリヤカバー１０からリヤ側に向けて突出した端部には、ブレーキ装置のバキュームポンプ１４が回転一体に連結されている。さらに、オルタネータ軸１１におけるリヤカバー１０のフロント側部分には、２つのスリップリング１５，１５がオルタネータ軸１１にその軸心方向にずれて回転一体に配置されている。
上記フロントカバー９の内周面には、オルタネータ１のステータ１６が上記軸心Ｐの周りに円環状に配置されている。このステータ１６は、内周側に複数のスロットが周方向に等ピッチ間隔で形成されたステータコア１７と、このステータコア１７に巻き付けられたステータコイル１８とからなっている。ステータコイル１８は、位相が１２０°ずつ互いにずれてなる３つのＵ相、Ｖ相及びＷ相で構成されていて、ステータ１６の内部空間に磁界を発生させるようになされている。
一方、上記オルタネータ軸１１には、オルタネータ１のロータ１９が同心状に配置されている。このロータ１９は、オルタネータ軸１１に遊挿されたリング状のロータコア２０と、このロータコア２０に巻き付けられていて、一端が上記一方のスリップリング１５に、また他端が上記他方のスリップリング１５にそれぞれ電気的に接続されたフィールドコイル２１とからなっている。上記ロータコア２０は、各々、オルタネータ軸１１に外嵌合されかつ軸心方向において対向配置された１対のポールコア２０ａ，２０ａからなっている。これら両ポールコア２０ａ，２０ａは、オルタネータ軸１１に遊挿された円筒部材２９にそれぞれ嵌挿されて互いに回転一体に連結されている。尚、ロータ１９のフロント側にはフロントファン２２が、またリヤ側にはリヤファン２３がそれぞれ該ロータ１９に回転一体に連結されていて、ロータ１９の回転に伴ってオルタネータ１の内部空間を冷却するようになされている。
上記ステータ１６及びロータ１９のリヤ側に位置する空間には、２本のブラシ２４，２４と、各ブラシ２４をそれぞれオルタネータ軸１１に対し進退動可能に保持するブラシホルダ２５と、各ブラシ２４をそれぞれオルタネータ軸１１に向けて付勢する圧縮コイルばね２６とが配置されている。そして、各ブラシ２４の先端が上記スリップリング１５の外周面に摺動可能に圧接するようになされている。また、図示は省略するが、一方のブラシ２４の基端には後述の電圧調整回路が、また他方のブラシ２４の基端にはステータコイル１８の一端がそれぞれ電気的に接続されている。さらに、オルタネータ１内には、６つのダイオードがブリッジ状に接続されている全波整流回路と、オルタネータ１の出力電圧に基づいてロータ１９のフィールドコイル２１の電流を制御することで上記出力電圧を調整する電圧調整回路とが配置されている。
そして、上記オルタネータ軸１１とロータ１９との間には、クランク軸２の角速度増加時（微小角速度変動における角速度増加時）には該クランク軸２からのオルタネータ軸１１の回転力をロータ１９に伝達する一方、クランク軸２の角速度減少時（微小角速度変動における角速度減少時）にはロータ１９の回転慣性トルクがＶベルト３を介してクランク軸２に動力循環しないようにロータ１９及びオルタネータ軸１１間の回転伝達を遮断する一方向クラッチ２７が介設されている。具体的には、上記オルタネータ軸１１及びロータ１９間に一対の軸受２８，２８が配置されていて、これら両軸受２８，２８によりロータ１９はオルタネータ軸１１に相対回転可能に支持されている。そして、オルタネータ軸１１、ロータ１９及び両軸受２８，２８の区画形成する円筒状の空間に上記一方向クラッチ２７は配置されている。
上記一方向クラッチ２７はアウタローラ式のもので、図３に拡大して部分的に示すように、オルタネータ軸１１に回転一体に連結された駆動側回転部材としてのインナレース３７と、ロータ１９に回転一体に連結され、その回転方向において複数個（同図には１個のみ示している）のクラッチローラ４０，４０，…を介して上記インナレース３７に係合可能な従動側回転部材としてのアウタレース３８とを有する。上記アウタレース３８の内周側には、複数（同図には１つのみ示している）の凹部３９，３９，…が周方向に所定ピッチ間隔をおいて設けられていて、これら各凹部３９内に上記クラッチローラ４０は配置されている。また、上記各凹部３９におけるアウタレース３８の内周面３８ａは、上記インナレース３７の外周面３７ａとの半径方向の間隔が同図の反時計回り方向に向かって徐々に小さくなるように形成されている。つまり、インナレース３７及びローラ４０間の接点を通る接線に対しアウタレース３８及びローラ４０間の接点を通る接線が所定の角度αだけ傾斜していて、このことで、上記アウタレース３８に対しインナレース３７がロック方向（同図の反時計回り方向）に相対回転したときに、各ローラ４０がインナレース３７の外周面３７ａとアウタレース３８の内周面３８ａとの間に嵌まり込んでその楔作用により両レース３７，３８間の係合関係がロック状態に切り換わるように作動する一方、アウタレース３８に対しインナレース３７がフリー方向（同図の時計回り方向）に相対回転したときに、両レース３７，３８間の係合関係がフリー状態に切り換わるように作動する。尚、図示は省略しているが、各ローラ４０はクラッチばねにより同図の反時計回り方向に向けて常に付勢されている。
そして、上記クランク軸２の角速度増加時にインナレース３７及びアウタレース３８間の係合関係がフリー状態からロック状態に切り換わる際のアウタレース３８に対するインナレース３７の作動遅れ角βは、上記クランク軸２によるインナレース３７の微小角速度変動の微小変位角ｓよりも小さい値（β＜ｓ）に設定されている。つまり、上記作用遅れ角βは、アウタレース３８の内周面３８ａの傾斜角度αの大きさに応じて決まるようになっており、傾斜角度αを大きくすれはその分だけ作動遅れ角βも大きくなる一方、傾斜角度αを小さくすればその分だけ作動遅れ角βも小さくなる。
次に、上記エンジンのオルタネータ駆動装置の作動について説明する。尚、以下の説明では、一方向クラッチ２７のインナレース３７はエンジンＤのクランク軸と同じ速度で回転するものとする。
ディーゼルエンジンＤのクランク軸２の角速度増加時には、クランク軸２とオルタネータ１のロータ１９との間のＶベルト３を介しての回転伝達経路は、一方向クラッチ２７がロック状態となることにより接続されるので、上記ロータ１９はクランク軸２の回転駆動力により回転駆動される。一方、クランク軸２の角速度減少時には、上記回転伝達経路は一方向クラッチ２７がフリー状態となることにより遮断されるので、ロータ１９の回転慣性トルクがＶベルト３を介してクランク軸２に動力循環されることは回避される。そして、オルタネータ１において発電負荷やメカニカルロスによりロータ１９の回転が徐々に低下していく一方、クランク軸２の角速度が再び増加するようになると、やがて上記一方向クラッチ２７がロック状態となり、該一方向クラッチ２７を介してクランク軸２の回転駆動力がオルタネータ１のロータ１９に伝達されるようになる。
一般に、ディーゼルエンジンの回転作動時には最大で６〜８°（ガソリンエンジンでは最大で１．５〜２．０°）の微小角速度変動が生じており、したがって、１／６０秒間など極めて短いサイクル毎にみれば、図４に実線で示すようにクランク軸の角速度が周期的に変動している。
この場合に、一方向クラッチ無しのオルタネータ駆動装置では、上記クランク軸からオルタネータ軸（ロータ）に一旦送られた動力は、クランク軸の角速度減少時にはクランク軸に戻り、その後、クランク軸の角速度増加時には再び回転駆動力の無いオルタネータのロータ（オルタネータ軸）を加速する。これを繰り返して動力循環を行うことにより、伝動ベルトは、第４図に破線で示すように、ロータをその回転慣性に抗して駆動するのに必要な回転慣性トルクと、ロータに磁界を横切らせるに必要な発電トルクとを合わせた駆動必要トルクＴ1を常に負担することになる。そして、上記回転慣性トルクが発電トルクよりも極めて大きいため、この回転慣性トルクが上記駆動必要トルクＴ1の大部分を占めることになり、このことがベルトの早期破損の原因になっている。
これに対し、本実施例のオルタネータ駆動装置では、クランク軸２の角速度増加時にはクランク軸２からベルト３を介してのロータ１９への回転伝達を接続する一方、クランク軸２の角速度減少時にはロータ１９の回転慣性トルクがベルト３を介してクランク軸２に動力循環しないように上記回転伝達が遮断される。よって、クランク軸２の角速度減少時におけるロータ１９からクランク軸２への動力循環はなされず、クランク軸２からオルタネータ軸１１に送られた動力はロータ１９に対する回転トルクとして存在できる。このため、回転トルクはオルタネータ１を駆動する動力（発電負荷）として消費されるにすぎず、その消費量は少ない。
そして、第５図に示すように、クランク軸２の角速度増加時には、上記オルタネータ軸１１の回転低下分を加速できるたけの回転慣性トルクをベルト３が負担するだけで済む。つまり、このトルクが駆動必要トルクＴ2であり、上述の一方向クラッチ無しの場合の駆動必要トルクＴ1よりもはるかに小さく（Ｔ2＜Ｔ1）なる。実際の駆動必要トルクＴ2は、上記発電トルクの大きさに応じて大きくなるのであるが、少なくとも両回転慣性とルック間の差分だけは、ベルト３の負担する駆動必要トルクＴ2は確実に小さくなる。換言すれば、発電負荷が零状態であれば、オルタネータ軸１１が自然に回転低下する分の動力を入力するだけで済むので、ベルト３が負担する駆動必要トルクＴ2は皆無に近くなるのである。一方、一方向クラッチ無しの場合では、発電負荷が零の状態でも、やはり、ロータをクランク軸の角速度変動により加減速される分の回転慣性トルクが必要であることから、ベルトの負担する駆動必要トルクＴ1はかなり大きなものとならざるを得ない。
因みに、オルタネータ以外の他のエンジン用補機、例えばオイルポンプやウォータポンプ等の場合には、その負荷トルク（ポンプ負荷）は大きく、一方、回転慣性トルクは比較的小さい。そのために、一方向クラッチ無しの場合でも動力循環がほとんど生じず、生じたとしてもその循環量は小さいので、上記のような問題は生じない。また、クランク軸の角速度減少時に補機（従動軸）側で消費される動力が大きく、その分、従動軸の回転低下が大きいので、たとえ、動力循環をしないように上記オルタネータの場合のように一方向クラッチを装着したとしても、クランク軸の角速度増加時にはこの大きな回転低下分を加速するだけのトルクがやはり必要となる。これらのことから、ベルトが負担するトルクは一方向クラッチ無しの場合とさほど変わらず、一方向クラッチを介装することは何ら有効な手段とはならない。
ところで、上記一方向クラッチ２７としては、どのような一方向クラッチであっても用いることができるという訳ではない。つまり、一方向クラッチがフリー状態からロック状態に切り換わる際には、インナレースがアウタレースに対し所定の作動遅れ角βだけ相対回転することで実質的なロック状態に切り換わる。したがって、図６に示すように、作動遅れ角βの大きすぎる一方向クラッチではロックミスが生じることとなり、ベルト伝動による確実なオルタネータ駆動が損なわれる。
これに対し、本実施例では、図７に示すように、上記一方向クラッチ２７の作動遅れ角βが、該一方向クラッチ２７のインナレース３７に伝達されるクランク軸２の微小角速度変動の微小変位角ｓよりも小さいので、インナレース３７の回転力によりアウタレース３８は確実に回転駆動される。よって、オルタネータ１の一方向クラッチ２７を介してのベルト駆動は確実に行われるようになる。
したがって、本実施例によれば、一方向クラッチ２７の配置に伴い新たに必要となった軸受２８，２８をオルタネータ１内に配置することができるので、オルタネータ軸１１のプーリ１ａの幅が狭い場合でも、レイアウト全体の変更を伴うようなオルタネータ軸１１の延長化が必要であり、よって、一方向クラッチにより伝動ベルトの負担軽減化が図れるオルタネータ駆動装置の実施化をさらに容易なものとすることができる。
その際に、上記一方向クラッチ２７では、アウタレース３８に対するインナレース３７の作動遅れ角βが、クランク軸２によるインナレース３７の微小角速度変動の微小変位角ｓよりも小さいので、一方向クラッチ２７のロックミスの発生を回避してインナレース３７の回転力によりアウタレース３８を確実に回転駆動することができ、よって、オルタネータ１の一方向クラッチ２７を介してのベルト駆動を確実に行うことができる。
また、上記軸受２８，２８は、オルタネータ軸１１にロータ１９を相対回転可能に支持させるものであって、これら軸受２８，２８にはベルト軸荷重の影響が及ばないことから、比較的低コストな転がり軸受やすべり軸受等を使用することができ、このことで上記オルタネータ駆動装置の実施に伴うコストアップを抑えるようにすることができる。
さらに、上記オルタネータ軸１１は、一方向クラッチ２７の断接作動に拘らずベルト３を介してクランク軸２により常に回転駆動されるので、上記一方向クラッチ２７の作動不良時においてもブレーキ用バキュームポンプ１４をオルタネータ軸１１を介して確実に駆動することができる。
尚、上記実施例では、一方向クラッチ２７にアウタローラ式のものを用いているが、作動遅れ角βを所定の変位角よりも小さく設定できるものであれば、例えばラチェット式クラッチ等を用いてもよく、その種類は特に限定されない。
また、上記実施例では、ディーゼルエンジンＤにおけるオルタネータ駆動装置について説明したが、ガソリンエンジンに適用してもよい。
また、上記実施例では、伝動ベルトにＶベルト３を用いたが、Ｖリブドベルト等の他のベルトを用いてもよい。
さらに、上記実施例では、サーペンタインレイアウトの駆動装置について説明したが、駆動装置の具体的なレイアウトについては任意であり、サーペンタイン以外のものであっても構わない。
［産業上の利用可能性］
以上説明したように、本発明に係るエンジンのオルタネータ駆動装置及びそれに用いるエンジン補機用オルタネータによれば、上記オルタネータ駆動装置における回転伝達経路内に一方向クラッチを配置して伝動ベルトの負担の軽減化を図る際に、上記一方向クラッチをオルタネータ内のオルタネータ軸及びロータ間に介設するようにしたので、一方向クラッチの配置に伴って新たに必要となる軸受を、オルタネータ軸とそのプーリとの間ではなく、オルタネータ内に配置することができる。この結果、上記プーリの幅が狭い場合でも、レイアウト全体の変更を伴うようなオルタネータ軸の延長化を不要とすることができ、上記一方向クラッチを備えたオルタネータ駆動装置の実施化をさらに容易なものとすることができる。また、上記軸受にはベルト軸荷重の影響が及ばないので、これら軸受に比較的低コストな転がり軸受やすべり軸受等を使用できるようになり、上記実施に伴うコストアップを抑えることができる。
【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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