JP6627458B2 - ベルト式動力伝達装置 - Google Patents

Description

本開示は、ベルト式動力伝達装置に関する。

特許文献１には、エンジンの出力軸と平行をなすようにＩＳＧ(Integrated Starter Generator）の回転軸が設けられ、エンジンの出力軸に設けられたクランクプーリとＩＳＧの回転軸に設けられたＩＳＧプーリとの間にベルトが巻き掛けられたベルト式動力伝達装置が開示されている。かかるベルト式動力伝達装置では、ベルトのテンションを調整するために、振り子式ベルトテンショナが設けられている。振り子式ベルトテンショナは、ＩＳＧプーリと同一の回転軸線を中心に揺動可能に設けられ、ベルトにおけるクランクプーリ及びＩＳＧプーリの一方側を延びる一方側部分及び他方側を延びる他方側部分をベルトの外側から押圧している。

また、かかるベルト式動力伝達装置では、クランクプーリ及びＩＳＧプーリの回転状態の変動により、ベルトの一方側部分または他方側部分のテンションが変動する。一方側部分のテンションが高くなると、振り子式ベルトテンショナが回動して、振り子式ベルトテンショナによる一方側部分の押圧力が下がり、振り子式ベルトテンショナによる他方側部分の押圧力が上がることにより、一方側部分のテンションが低くなり、他方側部分のテンションが高くなる。また、他方側部分のテンションが高くなると、振り子式ベルトテンショナが回動して、振り子式ベルトテンショナによる他方側部分の押圧力が下がり、振り子式ベルトテンショナによる一方側部分の押圧力が上がることにより、他方側部分のテンションが低くなり、一方側部分のテンションが高くなる。これにより、ベルトの一方側部分および他方側部分のテンションが適正に保たれる。よって、振り子式ベルトテンショナが設けられていない構成と比較して、ベルトのテンションを低く設定しても、クランクプーリとＩＳＧプーリとの間で動力を良好に伝達することができるとされている。

そして、かかるベルト式動力伝達装置では、エンジンの始動の際には、ＩＳＧがエンジンのスタータとして使用すべく、ＥＣＵにより、ＩＳＧを力行運転させるための力行制御が実行され、ＩＳＧを発電運転させるための発電制御では、ＥＣＵにより、車速などに基づいて、ＩＳＧの目標回生トルク（回生トルクの目標値）が設定される。

特開２０１５−６７２２５号公報

特許文献１に開示されたベルト式動力伝達装置は、エンジンの始動の際にＩＳＧへの入口側でベルトのテンションが高くなり、ＩＳＧからの出口側でベルトのテンションが低くなるので、ベルトのテンション変動が大きく、ベルトのクランク軸方向へのずれが生じ易くなる。また、ＩＳＧの発電開始の際にＩＳＧの入口側でベルトのテンションが低くなり、ＩＳＧからの出口側でベルトのテンションが高くなるので、ベルトのテンション変動が大きく、ベルトのクランク軸方向へのずれが生じ易くなる。
かかる状態を放置すると、ベルトが損傷し、ベルト切れの要因になることも想定される。

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、ベルトのクランク軸方向のずれを効果的に防止することができるベルト式動力伝達装置を提供することを目的とする。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るベルト式動力伝達装置は、エンジンのクランク軸に設けられたクランクプーリと、スタータジェネレータの回転軸に設けられた回転プーリと、前記クランクプーリと前記回転プーリとに掛け渡され、前記クランクプーリと前記回転プーリとの間を一方向に循環するベルトと、前記回転プーリと同一の回転軸線を中心に揺動可能であって、前記回転プーリの上流側と下流側とにそれぞれ回転自在なテンションプーリを有する振り子式ベルトテンショナと、を備え、前記クランクプーリと前記エンジンの始動時に張り側となる前記上流側のテンションプーリとの間に、前記ベルトの少なくとも一方の側方域において前記ベルトの側面に対向するガイドを備える。

上記（１）の構成によれば、クランクプーリとエンジンの始動時に張り側となる上流側のテンションプーリとの間に、ベルトの少なくとも一方の側方域においてベルトの側面に対向するガイドを備えるので、特にエンジンの始動時に張力変動が大となるクランクプーリと上流側のテンションプーリとの間におけるベルトの暴れを抑制することができる。これにより、エンジンの始動時に張力変動が大となるベルトの暴れが抑制され、クランクプーリと上流側のテンションプーリとの間におけるベルトのクランク方向へのずれを効果的に防止することができる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、前記ガイドは、前記エンジンを構成するエンジンブロックと前記ベルトを挟んで反対側に設けられる第１のガイドを含む。
上記（２）の構成によれば、ガイドは、エンジンを構成するエンジンブロックとベルトを挟んで反対側に設けられる第１のガイドを含むので、エンジンを構成するエンジンブロックとベルトを挟んで反対側におけるベルトの暴れを抑制することができる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、前記第１のガイドは、前記上流側のテンションプーリを回転自在に支持する固定軸の開放端から延在する。
上記（３）の構成によれば、第１のガイドは、上流側のテンションプーリを回転自在に支持する固定軸の開放端から延在するので、第１のガイドは固定軸とともに揺動する。これにより、第１のガイドは上流側のテンションプーリに追従し、広範囲に亘るベルトの暴れを抑制することができる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（３）の構成において、前記ガイドは、前記固定軸の固定端から前記エンジンブロックに沿って延在する第２のガイドを含む。
上記（４）の構成によれば、ガイドは、固定軸の固定端からエンジンブロック側に延在する第２のガイドを含むので、エンジンブロック側におけるベルトの暴れを抑制することができる。また、第２のガイドは固定軸とともに揺動するので、第２のガイドは上流側のテンションプーリに追従し、広範囲に亘るベルトの暴れを抑制することができる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、前記ガイドは、前記上流側のテンションプーリの少なくとも一方の側面に一体に設けられる。
上記（５）の構成によれば、ガイドは、上流側のテンションプーリの少なくとも一方の側面に一体に設けられるので、低コストでガイドを設けることができる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）から（５）のいずれか一つの構成において、前記スタータジェネレータは、前記エンジンを始動する動力を前記回転軸から前記クランク軸に供給する一方、前記クランク軸から前記回転軸に伝達された動力で発電する。
上記（６）の構成によれば、スタータジェネレータは、エンジンを始動する動力を回転軸からクランク軸に供給する一方、クランク軸から回転軸に伝達された動力で発電するので、エネルギーを効率的に利用することができる。

（７）幾つかの実施形態では、上記（１）から（６）のいずれか一つの構成において、前記下流側のテンションプーリと前記クランクプーリとの間に、コンプレッサの駆動軸に設けられたエアコンプーリを備える。
上記（７）の構成によれば、下流側のテンションプーリとクランクプーリとの間に、コンプレッサの駆動軸に設けられたエアコンプーリを備えるので、エンジンの動力をコンプレッサに伝達することができる。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、ベルトのクランク軸方向へのずれを効果的に防止することができる。

本発明の実施形態に係るベルト式動力伝達装置の概略を示す斜視図である。 スタータジェネレータが定常動作しているときのベルト式動力伝達装置の状態を示す概念図である。 スタータジェネレータが始動アシストを開始する時のベルト式動力伝達装置の状態を示す概念図である。 スタータジェネレータが回生を開始する時のベルト式動力伝達装置の状態を示す概念図である。 一実施形態に係るガイドの概略を示す図である。 一実施形態に係るガイドの概略を示す図である。 一実施形態に係るガイドの概略を示す図である。 一実施形態に係るガイドの概略を示す図である。 一実施形態に係るガイドの概略を示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

図１は、本発明の実施形態に係るベルト式動力伝達装置１の概略を示す斜視図である。図２は、スタータジェネレータ３が定常動作している時のベルト式動力伝達装置１の状態を示す図であり、図３はスタータジェネレータ３が始動アシストを開始する時のベルト式動力伝達装置１の状態を示す図である。また、図４は、スタータジェネレータ３の回生を開始する時のベルト式動力伝達装置１の状態を示す図である。

図１に示すように、本発明の実施形態に係るベルト式動力伝達装置１は、エンジン２の始動時にスタータジェネレータ３からエンジン２に動力を伝達する一方、エンジン２の始動後にエンジン２からスタータジェネレータ３及びエアコンのコンプレッサ４（以下単に「コンプレッサ４」という）に動力を伝達するものである。

スタータジェネレータ３の回転軸３１及びコンプレッサ４の駆動軸４１は、エンジン２のクランク軸２１と平行に配置され、クランク軸２１に設けられたクランクプーリ２２、回転軸３１に設けられた回転プーリ３２、及び、駆動軸４１に設けられたエアコンプーリ４２には一方向に循環するベルト５が巻き掛けられている。

これにより、エンジン２の始動時にはスタータジェネレータ３が駆動され、ベルト５がエンジン２に向かって時計方向に循環することで、スタータジェネレータ３の回転軸３１からエンジン２のクランク軸２１に動力が伝達される。したがって、図３に示すように、エンジン２の始動時において、ベルト５は、回転プーリ３２の上流側が張り側となり、回転プーリ３２の下流側が弛み側になる。

また、エンジン２の始動後には、ベルト５がエンジン２に向かって時計方向に循環することで、エンジン２のクランク軸２１からスタータジェネレータ３の回転軸３１及びコンプレッサ４の駆動軸４１に動力が伝達される。これにより、エンジン２の運動エネルギーが電気エネルギーに回生可能となる。

そして、スタータジェネレータ３が回生を開始すると、図４に示すように、ベルト５は、回転プーリ３２の上流側が弛み側となり、回転プーリ３２の下流側が張り側となる。そして、スタータジェネレータ３が回生を開始してから一定の時間が経過すると、図２に示すように、ベルト式動力伝達装置１は、定常状態となる。

また、本実施形態に係るベルト式動力伝達装置１は、振り子式ベルトテンショナ６を備えている。振り子式ベルトテンショナ６は、張力変動の大きなベルト５の張力を調整するためのもので、本実施形態に係る振り子式ベルトテンショナ６は、回転プーリ３２と同一の回転軸線を中心に揺動可能に設けられている。

振り子式ベルトテンショナ６は、回転プーリ３２の上流側と下流側とにそれぞれ回転自在なテンションプーリ６１，６２を有している。上流側のテンションプーリ６１は、エンジン２の始動時にベルト５の張り側となり、スタータジェネレータ３の回生時にベルト５の弛み側となる。一方、下流側のテンションプーリ６２は、エンジン２の始動時にベルト５の弛み側となり、スタータジェネレータ３の回生時にベルト５の張り側となる。

これにより、上流側のテンションプーリ６１は、エンジン２の始動時にベルト５の張りによりベルト５に押し上げられ、スタータジェネレータ３の回生時にベルト５の弛みを吸収すべくベルト５を押し下げる。一方、下流側のテンションプーリ６２は、エンジン２の始動時にベルト５の弛みを吸収すべくベルト５を押し下げる一方、スタータジェネレータ３の回生時にベルト５の張りによりベルト５を押し上げられる。

ところで、ベルト５に作用する張力はエンジン２の始動時における変動のほうがスタータジェネレータの回生時における変動よりも大きいので、クランクプーリ２２と、エンジン２の始動時にベルトの張り側となるテンションプーリ５２との間におけるベルト５の暴れを抑制することが求められる。

図５から図９に示すように、本実施形態に係るベルト式動力伝達装置１は、クランクプーリ２２と上流側のテンションプーリ６１との間にガイド７を備えている。ガイド７は、ベルト５の少なくとも一方の側方域においてベルト５の側面に対向する。

ガイド７は、ベルト５の少なくとも一方の側方域においてベルト５の側面に対向するものであれば、図５から図８に示すような側面視扇状のものに限られず、側面視矩形、台形、円形、半円形等適当な形状を採用可能である。また、図５から図８に示すような板状のものに限られるものでもない。

例えば、図５から図７に示すガイド７は、エンジン２を構成するエンジンブロックとベルト５を挟んで反対側に設けられる第１のガイド７１を含んでいる。このようにすれば、エンジン２を構成するエンジンブロックとベルト５を挟んで反対側におけるベルト５の暴れを抑制することができる。

例えば、第１のガイド７１は、板状体で構成され、上流側のテンションプーリ６１を回転可能に支持する固定軸６３の開放端から延在している。このようにすれば、第１のガイド７１は固定軸６３とともに揺動するので、第１のガイド７１は上流側のテンションプーリ６１に追従し、広範囲に亘るベルト５の暴れを抑制することができる。

例えば、図６及び図７に示すガイド７は、さらに、固定軸６３の固定端からエンジン２を構成するエンジンブロックに沿って延在する第２のガイド７２を含んでいる。このようにすれば、エンジンブロック側におけるベルト５の暴れを抑制すること抑制することができる。また、第２のガイド７２は固定軸６３とともに揺動するので、第２のガイド７２は上流側のテンションプーリ６１に追従し、広範囲に亘るベルト５の暴れを抑制することができる。
例えば、第２のガイド７２は、板状体で構成され、固定軸６３が設けられるブラケットに取り付けられる。このようにすれば、振り子式ベルトテンショナ６を改造することなく第２のガイド７２を設けることができる。

例えば、図７に示すガイド７は、第１のガイド７１と第２のガイド７２を連結する連結棒７３を含んでいる。このようにすれば、第１のガイド７１と第２のガイド７２が連結棒７３で連結され、第１のガイド７１と第２のガイド７２とがより強固に取り付けられる。

例えば、図８に示すガイド７は、第１のガイド７１、第２のガイド７２、及び連結棒７３を一体に構成したもので、板状体を適宜折り曲げることにより、第１のガイド７１に相当する第１ガイド部７１ａ、第２のガイド７２に相当する第２ガイド部７２ａ、及び、連結棒７３に相当する連結部７３ａが構成される。このようにすれば、ガイド７を低コストで作成することができる。
また、図８に示すガイドは、第１ガイド部７１ａの開放端部と第２ガイド部７２ａの開放端部を連結板７４で連結する。このようにすれば、ガイド７の剛性を高めることができる。

また、例えば、図９に示すガイド７は、上流側のテンションプーリ６２の少なくとも一方の側面に一体に設けられる。このようにすれば、上流側のテンションプーリ６２の少なくとも一方の側面に一体に設けられるので、低コストでガイド７を設けることができる。
例えば、図９に示すガイド７は、上流側のテンションプーリ６２の少なくとも一方の側面に設けられた鍔部８１，８２で構成される。このようにすれば、ガイド７を比較的簡単に設けることができる。

本発明に係るベルト式動力伝達装置１によれば、クランクプーリ２２とエンジン２の始動時に張り側となる上流側のテンションプーリ６１との間に、ベルト５の少なくとも一方の側方域においてベルト５の側面に対向するガイド７を備えるので、特にエンジン２の始動時に張力変動が大となるクランクプーリ２２と上流側のテンションプーリ６２との間におけるベルトの暴れを抑制することができる。これにより、エンジン２の始動時に張力変動が大となるベルト５の暴れが抑制され、クランクプーリ２２と上流側のテンションプーリ６１との間におけるベルト５のクランク軸方向のずれを効果的に防止することができる。

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
例えば、クランクプーリ２２，回転プーリ３２及びエアコンプーリ４２に溝を設け、ベルト５にリブが形成されたものを採用してもよい。このようにすれば、回転プーリ３２とエアコンプーリ４２との間、及びエアコンプーリ４２とクランクプーリ２２との間でベルト５をずれにくくすることができる。
また、上述した実施形態では、クランクプーリ２２と回転プーリ３２の上流側のテンションプーリ６１との間にガイド７を設けることとしたが、回転プーリ３２とエアコンプーリ４２との間でベルト５がずれる場合には回転プーリ３２の下流側のテンションプーリ６２とエアコンプーリ４２との間にガイドを設けることにしてもよい。

１ ベルト式動力伝達装置
２ エンジン
２１ クランク軸
２２ クランクプーリ
３ スタータジェネレータ
３１ 回転軸
３２ 回転プーリ
４ コンプレッサ
４１ 駆動軸
４２ エアコンプーリ
５ ベルト
６ 振り子式ベルトテンショナ
６１ 上流側のテンションプーリ
６２ 下流側のテンションプーリ
６３ 固定軸
７ ガイド
７１ 第１のガイド
７２ 第２のガイド

Claims (7)

1. エンジンのクランク軸に設けられたクランクプーリと、
   スタータジェネレータの回転軸に設けられた回転プーリと、
   前記クランクプーリと前記回転プーリとに掛け渡され、前記クランクプーリと前記回転プーリとの間を一方向に循環するベルトと、
   前記回転プーリと同一の回転軸線を中心に揺動可能であって、前記回転プーリの上流側と下流側とにそれぞれ回転自在なテンションプーリを有する振り子式ベルトテンショナと、
   を備え、
   前記クランクプーリと前記エンジンの始動時に張り側となる前記上流側のテンションプーリとの間に、前記ベルトの少なくとも一方の側方域において前記ベルトの側面に対向するガイドを備えることを特徴とするベルト式動力伝達装置。
2. 前記ガイドは、前記エンジンを構成するエンジンブロックと前記ベルトを挟んで反対側に設けられる第１のガイドを含むことを特徴とする請求項１に記載のベルト式動力伝達装置。
3. 前記第１のガイドは、前記上流側のテンションプーリを回転自在に支持する固定軸の開放端から延在することを特徴とする請求項２に記載のベルト式動力伝達装置。
4. 前記ガイドは、前記固定軸の固定端から前記エンジンブロックに沿って延在する第２のガイドを含むことを特徴とする請求項３に記載のベルト式動力伝達装置。
5. 前記ガイドは、前記上流側のテンションプーリの少なくとも一方の側面に一体に設けられることを特徴とする請求項１に記載のベルト式動力伝達装置。
6. 前記スタータジェネレータは、前記エンジンを始動する動力を前記回転軸から前記クランク軸に供給する一方、前記クランク軸から前記回転軸に伝達された動力で発電することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のベルト式動力伝達装置。
7. 前記下流側のテンションプーリと前記クランクプーリとの間に、コンプレッサの駆動軸に設けられたエアコンプーリを備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のベルト式動力伝達装置。

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