JPWO2015177997A1 - ベルト伝動システム - Google Patents

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Abstract

ベルト伝動システムは、第1のプーリ(9)と、第2のプーリ(7)と、ベルト(2)と、ベルト(2)の張り側及び緩み側に位置する部分にそれぞれ張力を与える第1のテンションプーリ(5)及び第2のテンションプーリ(3)、及びアーム(11)を有するオートテンショナ(1)とを備える。ベルト(2)から受ける力により第1のテンションプーリ(5)が旋回する方向と、ベルト(2)から受ける力により第2のテンションプーリ(3)が旋回する方向とは同じであり、第1のテンションプーリ(5)がベルト(2)の張力を上げる方向に旋回する際には、第2のテンションプーリ(3)もベルト(2)の張力を上げる方向に旋回する。

Description

本明細書に開示された技術はベルト伝動システムに関する。
内燃機関、ジェネレータ及びスタータモータを有するベルト伝動システムにおいて、オートテンショナ(以下、ATと略記)を2個搭載する場合がある。2個のATのうち、特にクランクプーリとジェネレータとの間に配置されたATには、ジェネレータ及びスタータモータの始動時に高いダンピング特性が要求される。このため、油圧式のATが用いられる事例が増えつつある。
特開2001−193807号公報 米国特許出願公開第2003/0153420号 特開2004−068973号公報
しかしながら、油圧式ATはそれ以外の方式のATに比べて比較的高コストである。2個のATを用いるベルト伝動システムでは更にもう一つATが必要となり、製造コストが大きくなってしまう。
一方、ジェネレータ及びスタータモータの始動時や通常使用時にベルトがスリップすることによって始動がうまくいかなかったり、異音が発生したりする場合がある。
これに対し、特許文献1には、内燃機関とジェネレータ/スタータモータを有するベルト伝動システムが開示されている。同文献では、ジェネレータ/スタータのプーリの緩み側と張り側に第1及び第2のテンションローラ(プーリ)R1、R2をそれぞれ配置する構成が開示されている。ここで、テンションローラR1、R2がそれぞれ受ける旋回力の方向は逆方向になっている。また、一方のテンションローラが必要とする張力を与えるためにばねが設けられている。
この構成によれば、ばねに求められる発生トルクを低減することができる。しかしながら、発生できる張力(ばね力及びダンピング力)が小さいためアームの揺動が大きくなり、スリップや異音が発生しやすくなる。また、アームの揺動が大きくなると耐久性にも問題を生じる。
また、特許文献2では、1つのピボットを挟むように2本のアームが設けられ、各アームにテンションプーリが接続されたオートテンショナが開示されている。しかしながら、一方のテンションプーリをAGSプーリのベルト張り側に配置し、もう一方のテンションプーリをAGSプーリのベルト緩み側に配置する場合、一方のテンションプーリがベルトの張力を上げる方向に旋回すると他方のテンションプーリはベルトの張力を下げる方向に旋回する。このため、特許文献2に記載された技術では、大きなダンピング力を得にくく、アームの揺動を効果的に抑えることが難しいと考えられる。
また、特許文献3には、ピボット位置に配置される丸棒状のスピンドルを備え、このスピンドルに第1及び第2のアームが揺動可能に支持されたオートテンショナが開示されている。このオートテンショナではハブロード角を常に170°以下に保つレイアウトとすることで、ベルトの張力が0を下回らないようにし、ベルトのスリップや異音の発生を抑えている。しかし、このオートテンショナは、アームの揺動を抑えること、及びシステムの寿命の向上を目的とするものではない。
なお、大きなダンピング力を得ることやアームの揺動を抑えることは、クランクプーリ、ジェネレータ/スタータプーリを含むベルト伝動システムに限らず、何らかの動力を伝動するためのシステムに用いられるオートテンショナにとって重要である。
本発明の目的は、クランクプーリ、ジェネレータ/スタータプーリ等、駆動プーリと従動プーリとが入れ替わるベルト伝動システムにおいて、スリップや異音の発生を効果的に低減すること、及びアームの揺動を低減して耐久性を向上させることにある。
本発明の一実施形態に係るベルト伝動システムは、第1の動力を伝達する第1のプーリと、第2の動力を伝達する第2のプーリと、前記第1のプーリと前記第2のプーリとの間に巻き掛けられた無端状のベルトと、前記ベルトのうち、前記第1のプーリと前記第2のプーリとの間であって通常運転時における前記第1のプーリの緩み側に位置する部分に張力を与える第1のテンションプーリと、前記ベルトのうち、前記第1のプーリと前記第2のプーリとの間であって通常運転時における前記第1のプーリの張り側に位置する部分に張力を与える第2のテンションプーリと、固定部材と、前記固定部材上に、固定部材前記固定部材の軸回り方向に揺動可能に設けられたアームとを有するオートテンショナとを備えている。さらに、前記第1のテンションプーリ及び前記第2のテンションプーリは共に前記アームにより支持されており、前記ベルトから受ける力により前記第1のテンションプーリが旋回する方向と、前記ベルトから受ける力により前記第2のテンションプーリが旋回する方向とは同じである。また、前記第1のテンションプーリが前記ベルトの張力を上げる方向に旋回する際には、前記第2のテンションプーリも前記ベルトの張力を上げる方向に旋回してもよい。
本発明の一実施形態に係るベルト伝動システムによれば、スリップやアームの揺動及び異音の発生を低減することが可能となる。
図1は、本発明のオートテンショナを含むベルト伝動システムの概略構成を示す図である。 図2は、本発明のオートテンショナを示す斜視図である。 図3は、本発明のオートテンショナのIII-III線(図4参照)における断面図である。 図4は、本発明のオートテンショナを上(テンションプーリ側から見た場合)側面図である。 図5は、本発明のオートテンショナを示す側面図である。 図6は、一般的なオートテンショナをベルト伝動システムに用いた場合に働く各種の力を説明する図である。 図7A、は、実施形態に係るオートテンショナをベルト伝動システムに用いた場合の、静止時に働く各種の力を説明する図である。 図7Bは、実施形態に係るオートテンショナをベルト伝動システムに用いた場合の、運転時に働く各種の力を説明する図である。 図8は、図7Bに示すレイアウトのベルト伝動システムにおいて、T/S比を最適化した場合、及びT/S比が1.00である場合でのベルトリブあたりのベルト張力(スパン張力)とプーリに生じるトルクとの関係を示す図である。 図9は、プーリ50において、ベルトリブ当たりのベルトの張り側張力と緩み側張力との合計値と当該プーリ50に生じるトルクとの関係を示す図である。 図10Aは、T/S比が1.00と3.27のそれぞれの場合でプーリ50−第2のテンションプーリ3間のベルト張力Tb及び、プーリ50−第1のテンションプーリ間のベルト張力Tbのとプーリ50に生じるトルクとの関係のシミュレーション結果を示す図である。 図10Bは、プーリ50において、ベルトの張り側張力と緩み側張力との合計値と当該プーリ50に生じるトルクとの関係を示す図である。 図11Aは、実施形態に係るオートテンショナを有するベルト伝動システムにおいて、T/S比を1.0に設定した場合のレイアウトを示す図である。 図11Bは、実施形態に係るオートテンショナを有するベルト伝動システムにおいて、T/S比を3.27に設定した場合のレイアウトを示す図である。 図12は、ベルト伝動システムにおけるT/S比とT/S比の最適値との比率と、ベルトの必要張力及び最大張力との関係を示す図である。 図13Aは、本発明のオートテンショナを含むベルト伝動システムの変形例を示す図である。 図13Bは、本発明のオートテンショナを含むベルト伝動システムの変形例を示す図である。 図13Cは、本発明のオートテンショナを含むベルト伝動システムの変形例を示す図である。 図14Aは、本発明のオートテンショナを含むベルト伝動システムの変形例を示す図である。 図14Bは、本発明のオートテンショナを含むベルト伝動システムの変形例を示す図である。 図14Cは、本発明のオートテンショナを含むベルト伝動システムの変形例を示す図である。 図15Aは、本発明のオートテンショナを含むベルト伝動システムの変形例を示す図である。 図15Bは、本発明のオートテンショナを含むベルト伝動システムの変形例を示す図である。 図15Cは、本発明のオートテンショナを含むベルト伝動システムの変形例を示す図である。 図16Aは、本発明のオートテンショナを含むベルト伝動システムの変形例を示す図である。 図16Bは、本発明のオートテンショナを含むベルト伝動システムの変形例を示す図である。 図17Aは、本発明のオートテンショナを含むベルト伝動システムの変形例を示す図である。 図17Bは、本発明のオートテンショナを含むベルト伝動システムの変形例を示す図である。
(実施形態)
−オートテンショナの構成−
図1は、本発明の一実施形態に係るオートテンショナ1を備えたベルト伝動システムを示す図である。図2は、本実施形態に係るベルト伝動システムにおけるオートテンショナ1を示す斜視図であり、図3は、図4に示すIII-III線におけるオートテンショナ1の断面図である。図4は、本実施形態に係るオートテンショナ1をテンションプーリ側から見た平面図である。図5は、本実施形態に係るオートテンショナ1の側面図である。
図1に示すように、本実施形態のベルト伝動システムは、一例として、エンジン等の内燃機関と、ジェネレータ/スタータモータとで生じた動力を伝達する。ここで、「ジェネレータ/スタータモータ」とは、ジェネレータとスタータモータとが一体化された装置を意味する。ベルト伝動システムは、内燃機関で生じる動力を伝達するクランクプーリ(第1のプーリ)9と、ジェネレータ/スタータモータで生じる動力を伝達するジェネレータ/スタータプーリ(第2のプーリ)7と、クランクプーリ9とジェネレータ/スタータプーリ7との間に巻き掛けられた無端状のベルト2と、ベルト2に所定の張力を与えるオートテンショナ1とを備えている。
ベルト2に張力を与えるための構成や、オートテンショナ1にダンピング特性を付与するための構成は特に限定されないが、一例として、オートテンショナ1が捩りコイルばねを備えている例を説明する。
図2〜図5に示すように、オートテンショナ1は、車両のエンジン等に固定され、筒状部を有する固定部材13と、固定部材13上に、固定部材13の軸回り方向に揺動可能に設けられたアーム11と、共にアーム11上に支持及び固定された第1のテンションプーリ5と及び第2のテンションプーリ3とを有している。ここでは、第1のテンションプーリ5の方が第2のテンションプーリ3に比べてアーム11の揺動中心(ピボット)10からの距離が短くなっているが、後述するように、この構成に限られない。
第2のテンションプーリ3は、ベルト2のうち、クランクプーリ9とジェネレータ/スタータプーリ7との間であって通常運転時におけるクランクプーリ9の張り側に位置する部分に張力を与え、第1のテンションプーリ5は、ベルト2のうち、クランクプーリ9とジェネレータ/スタータプーリ7との間であって通常運転時におけるクランクプーリ9の緩み側に位置する部分に張力を与える。この構成により、ベルト2の張力が適切な範囲になるように調整されている。
アーム11の固定部材13への支持方法は特に限定されないが、例えば両者に径の異なる筒状部分を設けて当該筒状部分同士を互いに嵌合させるようにしてもよい。
図2〜図5に示す例では、アーム11は、固定部材13の筒状部(スピンドル)16に嵌合された筒状の軸部17と、軸部17から水平方向(軸部17及び固定部材13の軸方向に対して垂直な方向)に延びた延伸部19とを有している。第1のテンションプーリ5と第2のテンションプーリ3とは、それぞれ延伸部19にナット及びネジ等の固定具を用いて固定されている。
オートテンショナ1においては、例えば固定部材13の筒状部16と、筒状部16に嵌合されたアーム11の軸部17との間にはブッシュ12が設けられている。固定部材13の筒状部16及び軸部17の外側には、一端がアーム11に係止(接続)され、他端が固定部材13に係止(接続)された捩りコイルばね15が設けられている。捩りコイルばね15は、軸部17の軸とほぼ一致する軸を有しており、アーム11をその揺動方向に付勢することで、第1のテンションプーリ5及び第2のテンションプーリ3を通してベルト2に張力を与えることができる。捩りコイルばね15は、例えばシリコンクロム銅等の金属又は金属化合物で構成されていることが好ましい。
ベルト2は、平ベルトであってもよいし、歯付ベルトやコグドベルト、Vベルト等であってもよい。第1のテンションプーリ5及び第2のテンションプーリ3が接するベルト2の面には特に制限は無い。例えば、ベルト2が平ベルトや歯付ベルトである場合、第1のテンションプーリ5はベルト2の外周面又は内周面に当接しており、第2のテンションプーリ3はベルト2の外周面及び内周面のうち第1のテンションプーリ5と異なる面に当接してもよい。あるいは、第1のテンションプーリ5及び第2のテンションプーリ3はベルト2の側面に当接してもよい。
固定部材13は、ボルト等の固定具によって、エンジン本体等に固定されている。固定部材13やアーム11は公知の金属等で構成されており、金型等を用いて成形できる。
本実施形態のオートテンショナ1において、ベルト2から受ける力により第1のテンションプーリ5が旋回する方向と、ベルト2から受ける力により第2のテンションプーリ3が旋回する方向とは同じとなっている。
また、第1のテンションプーリ5がベルト2の張力を上げる方向に旋回する際には、第2のテンションプーリ3もベルト2の張力を上げる方向に旋回する。逆に、第1のテンションプーリ5がベルト2の張力を下げる方向に旋回する際には、第2のテンションプーリ3もベルト2の張力を下げる方向に旋回する。
本実施形態のオートテンショナ1では、エンジン始動時及び駆動時(通常運転時)にはクランクプーリ9が駆動し、ベルト2が例えば右回りに回転する。すると、ベルト2のうち第1のテンションプーリ5が接する部分はベルト緩み側となり、第2のテンションプーリ3が接する部分はベルト張り側となる。この時、オートテンショナ1の捩りコイルばね15の付勢力は主に第2のテンションプーリ3を介してベルト張り側に印加される。一方、ベルト緩み側ではベルト2が受ける捩りコイルばね15の付勢力はベルト張り側に比べて小さくなっている。
また、ジェネレータ/スタータモータが始動及び駆動する際には、ジェネレータ/スタータプーリ7が駆動し、ベルト2が右回りに回転する。この場合、ベルト2のうち第1のテンションプーリ5が接する部分はベルト張り側となり、第2のテンションプーリ3が接する部分はベルト緩み側となる。この時、オートテンショナ1の捩りコイルばね15の付勢力は主に第1のテンションプーリ5を介してベルト張り側に印加される。
以上のように、本実施形態のベルト伝動システムによれば、オートテンショナ1が有する捩りコイルばね15の付勢力を、ベルトシステムの状態に応じてベルト張り側とベルト緩み側にバランスを取りつつ分散付与することができるので、従来のベルト伝動システムに比べてアーム11の揺動を非常に小さくすることができ、ベルトスリップの発生を効果的に抑えることができる。
また、本実施形態のベルト伝動システムによれば、第1のテンションプーリ5が接するベルト部分がベルト緩み側となり、第2のテンションプーリ3が接するベルト部分がベルト張り側となった場合、第2のテンションプーリ3を介してベルト張り側に印加されるオートテンショナ1の捩りコイルばね15の付勢力は大きくなり、第1のテンションプーリ5を介してベルト緩み側に印加されるオートテンショナ1の捩りコイルばね15の付勢力は小さくなる。
第1のテンションプーリ5が接するベルト部分がベルト張り側となり、第2のテンションプーリ3が接するベルト部分がベルト緩み側となった場合、第1のテンションプーリ5を介してベルト張り側に印加されるオートテンショナ1の捩りコイルばね15の付勢力は大きくなり、第2のテンションプーリ3を介してベルト緩み側に印加されるオートテンショナ1の捩りコイルばね15の付勢力は小さくなる。
このように、駆動プーリと従動プーリとが入れ替わるベルト伝動システムにおいて、ベルト張り側及びベルト緩み側へのオートテンショナ1の捩りコイルばね15の付勢力の割合を変えて張力を調整することができるので、アーム11の揺動を非常に小さくすることができる。
そのため、本実施形態のベルト伝動システムによれば、ベルトスリップに伴って生じる異音を低減するとともにオートテンショナ1の耐久性を向上させることが可能となる。さらに、アーム11の揺動範囲を小さくできるので、従来のオートテンショナに比べて車体等への搭載が容易になっている。
本実施形態のオートテンショナ1は、従来から用いられている部材を組み合わせて作製することができる上、ベルト2やクランクプーリ9、ジェネレータ/スタータプーリ7等の設計変更が不要である。従って、本実施形態のベルト伝動システムは、低コストで導入可能である。
また、オートテンショナ1には、一方向性のダンピング特性を付与するための部材が設けられていることが好ましい。ダンピング力は、摺動材とアーム11又は固定部材13との間の摩擦によって得ることができるが、例えば、図3に示す例では、捩りコイルばね15の内側及び下側に樹脂等により構成され、アーム11の一部に摺動する摺動部材24が設けられている。
第1のテンションプーリ5及び第2のテンションプーリ3が接しているベルト2の張力が低下した場合、捩りコイルばね15が拡径する方向の捩りトルクでもってアーム11がベルト2を押す方向に回動する。一方、ベルト2の張力が上昇した場合、そのベルト反力により第1のテンションプーリ5及び第2のテンションプーリ3が押圧され、アーム11がベルト押圧方向とは反対の方向に回動するので、ベルト張力の上昇が抑えられる。
ここで、捩りコイルばね15の一部は、該捩りコイルばね15の捩りトルクの反力でもって、半径方向内方に向かって常に押圧されているとする。捩りトルクの反力は、アーム部材3がベルト押圧方向に回動するとき、つまり、捩りコイルばね15が拡径するときには、それに応じて低下するので、ダンピング力も低下する。よって、アーム部材3の回動が速やかに行われる。一方、アーム部材3がベルト押圧方向とは反対の方向に回動するとき、つまり、捩りコイルばね15が縮径するときには、それに応じて捩りトルクの反力が上昇するので、ダンピング力も上昇する。
このように、オートテンショナ1に、一方向性のダンピング特性を付与する部材が設けられていることにより、アーム11の揺動をより小さく抑えることができる。また、この構成により、ベルト2に付与する動的張力を上げることも可能となる。
なお、1つのみのテンションプーリを有するオートテンショナをジェネレータ/スタータプーリ7の張り側及び緩み側にそれぞれ設ける場合、オートテンショナを設置するスペースが限られている等の理由から、レイアウトの制限が大きくなる。これに対し、本実施形態のオートテンショナ1では、1つのアーム11に第1のテンションプーリ5及び第2のテンションプーリ3が設けられているので、設計の自由度を大きくとることが可能となっている。
−T/S比の最適化−
図6は、一般的なオートテンショナをベルト伝動システムに用いた場合に働く各種の力を説明する図であり、図7A、Bは、それぞれ本実施形態のオートテンショナ1をベルト伝動システムに用いた場合の、静止時及び運転時に働く各種の力を説明する図である。
本実施形態のオートテンショナ1は、2つのテンションプーリ3、5を備えているため、第1のテンションプーリ5に接続されたアーム(図1の例ではアーム11のうち揺動中心(ピボット)10から第1のテンションプーリ5の中心までの部分)と第2のテンションプーリ3に接続されたアーム(図1の例ではアーム11のうち揺動中心10から第2のテンションプーリ3の中心までの部分)のトルク分担比、すなわちT/S比を適宜変更することが可能となっている。T/S比を変えることで、トルクに対する張力の感度を変更し、トルク−スパン張力線図(後述する図8)の関係を変更することができる。
本実施形態のベルト伝動システムでは、上述のように、1つのオートテンショナ1に設けられた2つのテンションプーリ3、5がベルト2の張り側及び緩み側に張力を与えるとともに、ベルト2から受ける力により第1のテンションプーリ5と第2のテンションプーリ3とが同じ方向に旋回するようになっている。さらに、第1のテンションプーリ5がベルト2の張力を上げる方向に旋回する際には、第2のテンションプーリ3もベルト2の張力を上げる方向に旋回する。この構成により、本実施形態のオートテンショナ1は、設計を下記で説明するように最適化することが容易になっており、ベルトに加わる余分な張力を低減するとともに、オートテンショナ1が取り付けられる駆動プーリ又は従動プーリの軸に加わる力を大幅に低減することができる。
図6に示すように、テンションプーリ26が1つのみ設けられた一般的なオートテンショナ101を2つのプーリ30、50の間に設置する場合、
ハブロードP=2 ×Tb × sin(θ/2)、
モーメントにおける腕の長さm=L × sin(α)、
Tr=P ×m=2 × Tb × L × sin(θ/2) × sin(α)
となる。上式において、Lはアームの揺動中心100からテンションプーリ26の中心位置までのアーム長さ(mm)であり、Tbはプーリ30とテンションプーリ26との間、及びプーリ50とテンションプーリ26との間におけるベルト2の張力(N)である。また、θはテンションプーリ26におけるベルト2の巻き付け角度であり、αはベルト2からテンションプーリ26への入力角度線とアームの揺動中心100とを結んだ線とが成す角度である。Trはアームの揺動中心100に生じるトルクである。
これに対し、図7Aに示すように、本実施形態のオートテンショナ1の第1のテンションプーリ5をプーリ50とプーリ20との間に配置し、第2のテンションプーリ3をプーリ50とプーリ30との間に配置する場合、ベルト伝動システムの静止時にアーム11の揺動中心10に生じるトルクTrは、下記式(1)で表される。
Tr=2 ×Tb × [L × sin(θ/2)× sin(α) + L× sin(θ/2) × sin(α)] ・・・(1)
また、図7Bに示すように、本実施形態のオートテンショナ1を設置したベルト伝動システムを運転させる場合、ベルト2が右回りに回転するとすると、プーリ50が駆動する際にはこのプーリ50に右回りのトルク(逆転トルク)Trが生じる。また、プーリ50が従動側である場合には左回りのトルク(正転トルク)Trが生じる。プーリ50がジェネレータ/スタータプーリ7であるとすると、Tr>Trとなる。これは、通常の内燃機関のジェネレータ/スタータシステムでは、スタータ始動時にジェネレータ/スタータプーリ7に最も大きいトルクが発生するためである。
このとき、Trが最大である場合の、プーリ50−第2のテンションプーリ3間のベルト張力Tbの値(必要張力)Tb1Aと、プーリ50−第1のテンションプーリ5間のベルト張力Tbの値Tb2Aとを算出する。また、Trが最大である場合の、プーリ50−第2のテンションプーリ3間のベルト張力Tbの値Tb1Gと、プーリ50−第1のテンションプーリ5間のベルト張力Tbの値(必要張力)Tb2Gを算出する。ここで、Tr及びTrは、実際に設計されるレイアウトにおいて要求される値である。
それぞれの場合での必要張力の算出には、オイラーの式Tt/Ts≦eμ"θを用いることができる。ここで、Ttはベルト2の張り側張力、Tsはベルト2の緩み側張力であり、μ"はベルト2とプーリ50間の見かけの摩擦係数であり、θはプーリ50でのベルト巻き付け角度である。
具体的には、オイラーの式を用いて緩み側の張力Tsを算出し、張り側張力Ttは、Tsに有効張力を加えた値として算出する。
Tr: Tb2A/Tb1A=eμ"θ ・・・(2)
Tb2A=Tb1A+Tr/R ・・・(3)
ここで、Rはプーリ50の半径である。
プーリ50−第2のテンションプーリ3間のベルトの必要張力Tb1Aは、
Tb1A=Tr/R(eμ"θ−1) ・・・(4)
となる。
Tr: Tb1G/Tb2G=eμ"θ ・・・(5)
Tb1G=Tb2G+Tr/R ・・・(6)
プーリ50−第1のテンションプーリ5間のベルトの必要張力Tb2Gは、
Tb2G=Tr/R(eμ"θ−1) ・・・(7)
となる。
なお、必要に応じて動的解析を行ってベルト2のスリップが起きない範囲を求めてもよい。
次いで、表1に示すように、Tb1A−Tb1Gの絶対値(=ΔTb)と、Tb2A−Tb2Gの絶対値(=ΔTb)との比、すなわちT/S比(=ΔTb/ΔTb、図8等において単に「T/S」とも表記)を求める。以上の手順により、T/S比の最適な値を求めることができる。ここで、Tb2A−Tb2Gの絶対値及びTb1A−Tb の絶対値のうち大きい方を分子とし、小さい方を分母とした値を前記T/S比の最適値としてもよい。
Figure 2015177997
なお、駆動プーリ及び従動プーリが複数ある場合、必要張力を算出する際には全てのプーリについて必要張力を算出し、その中で最も高い張力をT/S比を求めるための必要張力として使用すればよい。これにより、全てのプーリにおいてベルト2のスリップや異音の発生を効果的に抑えることができる。
例えば、図7A、Bに示す例では、まずプーリ50と同様にプーリ20、30についてもそれぞれオイラーの式を用いてベルト2の張り側張力Tt及び緩み側張力Tsを求める。次に、プーリ20、30のそれぞれに生じる正転トルク及び逆転トルクが最大値である場合の緩み側張力をそれぞれ必要張力として算出する。
次いで、正転トルクが最大である場合、逆転トルクが最大である場合のそれぞれで、各プーリについて算出された必要張力のうち、最も高い必要張力の値を用いて最適なT/S比を算出する。
Tr>Trのとき、上述のT/S比は、下記式(8)で求められる。
T/S比={L × sin(θ/2) × sin(α)}/{L× sin(θ /2) × sin(α)} ・・・(8)
式(8)において、Lはアーム11の揺動中心10から第2のテンションプーリ3の中心位置までのアーム長さ(第1のアーム長さ)であり、θは第2のテンションプーリ3におけるベルト巻き付け角度であり、αは第2のテンションプーリ3におけるハブロード角である。また、Lはアーム11の揺動中心10から第1のテンションプーリ5の中心位置までのアーム長さ(第2のアーム長さ)であり、θは第1のテンションプーリ5におけるベルト巻き付け角度であり、αは第1のテンションプーリ5におけるハブロード角である。
式(8)に示すように、T/S比はL、θ、α、L、θ及びαによって決まるので、T/S比が先に求められた最適な値に近づくようにオートテンショナ1を含むベルト伝動システムを設計することで、ベルト2に加わる無駄な張力を低減することが可能になる。
本願発明者は、プーリ(従動プーリ)50と駆動プーリとの間にベルトが巻きかけられたベルト伝動システムについて、最適なT/S比を実際に算出した。
図8は、表2及び後述の図11A、Bに示すレイアウトのベルト伝動システムにおいて、T/S比を最適化した場合、及びT/S比が1.00である場合でのベルトリブ当たりのベルト張力(スパン張力)とプーリ50に生じるトルクとの関係を示す図であり、図9は、プーリ50において、ベルトリブ当たりのベルトの張り側張力と緩み側張力との合計値(すなわち、ジェネレータ及びスタータモータ軸力)とプーリ50に生じるトルクとの関係を示す図である。また、表2にベルト伝動システムのレイアウトと、必要張力及びT/S比等の算出結果を示す。図8及び図9には、表2に示す条件で算出した理論値(最適値)を示している。
また、図10Aは、T/S比が1.00と3.27のそれぞれの場合でプーリ50−第2のテンションプーリ3間のベルト張力Tb1及び、プーリ50−第1のテンションプーリ間のベルト張力Tb2のとプーリ50に生じるトルクとの関係のシミュレーション結果を示す図であり、図10Bは、プーリ50において、ベルトの張り側張力と緩み側張力との合計値と当該プーリ50に生じるトルクとの関係を示す図である。図8、9と図10A、Bとは縦軸の単位が異なるが、同じシミュレーションの結果を示す。
Figure 2015177997
表2に示すように、本試験においては、ベルトリブ数(すなわちベルト幅)を5(=17.8mm)とし、プーリ50の直径を60mmとし、プーリ50におけるベルト巻き付け角度を180度とした。駆動トルクTrの最大値を28(N・m)、被駆動トルクTrの最大値を11(N・m)に設定すると、Trが28(N・m)である時に、プーリ50−第2のテンションプーリ3間でのベルト2の必要張力Tb1Aは102.8(N・m)となり、プーリ50−第1のテンションプーリ5間でのベルト2のTb2Aは1036.1(N・m)となった。
また、Trが11(N・m)である時に、プーリ50−第1のテンションプーリ5間でのベルト2の必要張力Tb2Gは40.4(N・m)となり、プーリ50−第2のテンションプーリ3間でのベルト2のTb1Gは407.0(N・m)となった。
この結果、表2に示すように、ΔTbは304.2(N・m)、ΔTbは995.7(N・m)となり、適切なT/S比は3.27であると算定できた。
図8及び図10Aから、プーリ50−第2のテンションプーリ3間でのベルト2の張力Tbは、Trが小さくなり、またTrが大きくなるにつれ直線的に増加するが、T/S比を最適化することで、T/Sが例えば1.00の場合と比べて必要な範囲で大幅に低減できることが分かる。また、プーリ50−第1のテンションプーリ5間でのベルト2の張力Tbは、Trが小さくなり、またTrが大きくなるにつれ直線的に減少するが、T/S比を最適化することで、T/Sが1.00の場合と比べて大幅に低減できることが分かる。
また、図9及び図10Bから、T/S比を1.00とした場合にはプーリ50の軸に加わる力(TbとTbの和)は一定であるが、T/S比を最適化した場合には、Trが小さくなり、またTrが大きくなるにつれプーリ50の軸に加わる力を小さくすることができることが分かる。
従って、T/S比を少なくとも1.00より大きく、より好ましくは最適値に近づけることで、ベルトの張力を必要十分な範囲まで低減してベルト寿命の延長を図れる上、プーリの軸に加わる力を低減してプーリの寿命の延長も図ることができる。
図11A、Bは、本実施形態のオートテンショナ1を有するベルト伝動システムにおいて、T/S比を1.00に設定した場合とT/S比を3.27に設定した場合のレイアウトの例を示す図である。図11A、Bに示すベルト伝動システムは、プーリ(従動プーリ)50と駆動プーリ52との間にベルト2を巻き掛け、オートテンショナ1を設けたものである。
図11Aに示すオートテンショナ1と図11Bに示すオートテンショナ1とでは、第1のテンションプーリ5と第2のテンションプーリ3におけるベルト巻き付け角度やハブロード角及びアーム長さがそれぞれ異なっている。
図10Aに示すように、T/S比を上記計算により求められた最適値である3.27にすることによって、T/S比が1.00である場合に比べてプーリ50にトルクが生じていない状態では約248(N)の張力低減効果55が、プーリ50に11(N)の被駆動トルクTrが生じている場合にはプーリ50−第2のテンションプーリ3間で約346(N)の張力低減効果53が得られることが確認できた。また、T/S比を3.27にすることで、駆動トルクTrが最大値である場合、及び被駆動トルクTrトルクが最大値である場合のいずれにおいても、スリップ領域57に入らない範囲で、ベルト2の張力が最低必要張力51付近にできることが確認できた。
なお、本実施形態のベルト伝動システムを設計する際には、T/S比をできるだけ最適化することが好ましいが、レイアウト上の都合等によりT/S比を最適値にすることができない場合、第1のテンションプーリ5及び第2のテンションプーリ3のうち最大のトルクが発生する際の緩み側に位置するテンションプーリのトルクが、張り側に位置するテンションプーリのトルクより大きくなるようにすればよい。これによりベルト2に加わる余分な張力を低減することができる。
また、少なくともT/S比を1より大きくすることで、ベルト2に加わる余分な張力を低減し、プーリの軸力を低減することが可能となる。また、T/S比を1より大きく、且つT/S比とT/S比の最適値との比(=(T/S比)/(T/S比の最適値))を所定の範囲内にすることで、ベルトのスリップ等の発生をより効果的に抑えることができる。
図12は、ベルト伝動システムにおけるT/S比とT/S比の最適値との比率と、ベルトの必要張力及び最大張力との関係を示す図である。同図は、図10A、Bと同様の条件下でT/S比を変化させた際の結果を示している。
図12に示す結果からは、(T/S比)/(T/S比の最適値)の値を0.3以上2.7以下に設定することが好ましいことが分かる。
(T/S比)/(T/S比の最適値)の値が0.3を下回ると、T/S比の最適値に対して必要張力が2倍以上となり、張力低減効果が急激に小さくなる。このため、上述の方法でT/S比の最適値を算出した後、(T/S比)/(T/S比の最適値)の値が0.3以上になるようにベルト伝動システムを設計することが好ましい。
また、一般的にベルト伝動システムに用いられるベルト2のリブ数は5又は6に設定されるところ、(T/S比)/(T/S比の最適値)の値が2.7を超えるとベルト2の張り側張力が大きくなり、ベルト2のリブ数を増やさなければならなくなる。このため、(T/S比)/(T/S比の最適値)の値は2.7以下とすることが好ましい。
なお、上述した本実施形態のベルト伝動システムにおいて、スタータモータの始動時の条件が動作時の条件で最も厳しくなっている。従って、ベルト伝動システムのレイアウトは、スタータモータ始動時の条件を満たしていることが好ましい。
例えば、初期状態において、第1のテンションプーリ5にかかるトルクよりも第2のテンションプーリ3にかかるトルクの方が大きいことが好ましい。また、T/S比を最適化するために、アーム11の揺動中心10から近いプーリを第1のテンションプーリ5側に配置し、アーム11の揺動中心10から遠い方のプーリを第2のテンションプーリ3としてもよい。
第1のテンションプーリ5におけるベルト2の巻き付け角度よりも第2のテンションプーリ3におけるベルト2の巻き付け角度の方を大きくしてもよい。また、ベルト2からテンションプーリへの入力角度線とアーム11の揺動中心10とを結んだ線とが成す角度をハブロードアングル(HLA;すなわち上述のハブロード角α)と呼ぶとき、第2のテンションプーリ3におけるHLAよりも第1のテンションプーリ5におけるHLAの方が90度から遠くなっていてもよい。
また、本実施形態のベルト伝動システムでは、、ジェネレータ/スタータプーリ7が駆動プーリでクランクプーリ9が従動プーリとなる場合、ジェネレータ/スタータプーリ7が従動プーリでクランクプーリ9が駆動プーリとなる場合のいずれにおいてもアーム11の揺動が小さくなるようにT/S比を設定することが可能となる。そのため、例えば引用文献2、3に記載されたベルト伝動システムに比べて本実施形態のベルト伝動システムでは、アーム11の揺動が小さく抑えられ、耐久性をより向上させることができる。
図1に示す例では、第1のテンションプーリ5がベルト2の内周面側に巻き掛けられ、第2のテンションプーリがベルト2の背面側に巻き掛けられているが、ベルト2の掛け方はこれに限られない。例えばアイドラプーリを適宜追加することによって第1のテンションプーリ5及び第2のテンションプーリ3をベルト2の同じ面側に巻き掛けてもよい。
また、本実施形態のベルト伝動システムでは、ベルト2の回転方向18が右回りであるが、左回りであってもよい。また、本実施形態のオートテンショナ1はベルト2の回転方向18が順方向と逆方向の両方に変更可能なベルト伝動システムにも用いられる。以下、本実施形態のベルト伝動システムの変形例を以下でまとめて示す。
−ベルト伝動システムの変形例−
図13A〜C及び図14A〜Cは、本発明のオートテンショナを含むベルト伝動システムの変形例を示す図である。図13及び図14では、固定部材13の筒状部(スピンドル)16の中心がアームの揺動中心10と一致している。ここでは、エンジン始動時及び駆動時にベルト2が右回りに回転する例を示す。
図13A〜C、図14B、Cに示すように、第1のテンションプーリ5又は第2のテンションプーリ3におけるベルト2の巻き付け角度やプーリの配置を図1の例から変更してもよい。また、図14Aに示すように、ベルト伝動システムに適宜アイドラプーリ21等、別のプーリを追加してもよい。
図15A〜C、図16A、B及び図17A、Bは、本発明のオートテンショナを含むベルト伝動システムの他の変形例を示す図である。
図15A、Cに示すオートテンショナ31は、捩りコイルばね15の代わりに、一端が固定され、他端がアーム11に接続された圧縮ばね23を備えている。また、図15Bに示すオートテンショナ31は、一端が固定され、他端がアーム11に接続された伸長ばね25を備えている。これらのオートテンショナ31では、アーム11がベルト2から力を受けた場合に、圧縮ばね23又は伸長ばね25がアーム11に付勢力を与える。これらのベルト伝動システムでも、ベルト2の回転方向18は図15A〜Cにおける右回りであってもよいし、順方向又は逆方向に切換え可能であってもよい。ベルト2の回転方向を切換え可能なベルト伝動システムは、例えばプレートコンパクタ等に好ましく用いられる。
また、図15Cに示すように、第1のテンションプーリ5と第2のテンションプーリ3とが共にベルトの外周面に接していてもよい。
また、図16Aに示すオートテンショナ41のように、図15Aに示す圧縮ばね23を油圧ダンパー27に置き換えた油圧式テンショナにおいて第1のテンションプーリ5と第2のテンションプーリ3がアーム11に設けられた構成をとってもよい。油圧ダンパー27は、アーム11の揺動に応じてアーム11に適切な反力を付与する。油圧ダンパー27はばねに比べて大きい力を付与することができるので、油圧式テンショナはベルト張力が比較的大きくなる用途に好ましく用いることができる。
図16Bに示すように、図1に示す本実施形態のオートテンショナ1において、第1のテンションプーリ5と第2のテンションプーリ3とがアーム11の揺動中心10を挟んで互いに逆側に配置されていてもよい。このオートテンショナ1では、第1のテンションプーリ5及び第2のテンションプーリ3は、共にベルト2の外周面に接している。
また、図17Bに示すように、第1のテンションプーリ5及び第2のテンションプーリ3が、共にベルト2の内周面に接していても、ベルト2に必要な張力を付与することができる。
また、図17Bに示すように、圧縮ばね23を用いたオートテンショナ31において、第1のテンションプーリ5及び第2のテンションプーリ3が、共にベルト2の内周面に接するようにしてもよい。
なお、上述のいずれの変形例においても、第1のテンションプーリ5と第2のテンションプーリ3の旋回方向は同じであり、且つ第1のテンションプーリ5がベルト2の張力を上げる方向に旋回する際には、第2のテンションプーリ3もベルト2の張力を上げる方向に旋回するようになっている。
以上では、ベルト伝動システムの一例を説明したが、各部材の形状、構成、配置、構成材料、サイズ等は本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。例えば、ベルト伝動システムは、必ずしも内燃機関及びジェネレータ/スタータモータを有している必要はなく、2つの駆動プーリ間にそれぞれ配置されたテンションプーリが共通のアームにより支持されるとともに、ベルトから受ける力により同方向に旋回すればよい。
また、図13〜図17に示すベルト伝動システムの変形例では、いずれも第1のテンションプーリ5がベルト2の張力を上げる方向に旋回する際には、第2のテンションプーリ3もベルト2の張力を上げる方向に旋回する。逆に、第1のテンションプーリ5がベルト2の張力を下げる方向に旋回する際には、第2のテンションプーリ3もベルト2の張力を下げる方向に旋回する。
このため、これらの変形例においても、図1に示すベルト伝動システムと同様に、クランクプーリ9が駆動する際及びジェネレータ/スタータプーリ7が駆動する際のいずれにおいてもアーム11の揺動を小さく抑えることが可能となっている。引用文献2、3に示すオートテンショナでは、一方のテンションプーリがベルトの張力を上げる方向に旋回する際には、他方のテンションプーリはベルトの張力を下げる方向に旋回するが、例えば図16Bに示すベルト伝動システムの変形例では、上述のレイアウトをとることによって、上記従来のオートテンショナに比べてアームの揺動を小さく抑えることができる。また、T/S比を考慮した設計をすることによって、設定張力の低減を図り、燃費の向上及びシステム寿命の延長を図ることができる。
なお、上述のベルト伝動システムの変形例において、ベルトの回転方向18が図13〜図17の各図における右回りである場合、本実施形態のベルト伝動システムと同様の方法で最適なT/S比を求め、T/S比を1より大きく当該最適値以下の範囲になるようオートテンショナを設計することで、ベルトに加わる余分な張力及びプーリの軸に加わる力を低減し、ベルト寿命及びプーリ寿命の延長を図ることができる。
ただし、上述のベルト伝動システムの変形例において、ベルトの回転方向18を順方向と逆方向に切換え可能である場合、T/S比を1より大きくすると逆方向に回転する際の張力が大きくなるので、T/S比は必ずしも1より大きくしなくてもよい。
本発明の一例に係るオートテンショナは、例えば内燃機関を有する各種車両等に適用されうる。
1、31、41 オートテンショナ
2 ベルト
3 第2のテンションプーリ
5 第1のテンションプーリ
7 ジェネレータ/スタータプーリ
9 クランクプーリ
11 アーム
12 ブッシュ
13 固定部材
16 筒状部
17 軸部
18 ベルトの回転方向
19 延伸部
20、30、50 プーリ
21 アイドラプーリ
24 摺動部材
26 テンションプーリ
27 油圧ダンパー
51 最低必要張力
52 駆動プーリ
53、55 張力低減効果
57 スリップ領域

Claims (11)

  1. 第1の動力を伝達する第1のプーリと、
    第2の動力を伝達する第2のプーリと、
    前記第1のプーリと前記第2のプーリとの間に巻き掛けられた無端状のベルトと、
    前記ベルトのうち、前記第1のプーリと前記第2のプーリとの間であって通常運転時における前記第1のプーリの緩み側に位置する部分に張力を与える第1のテンションプーリと、前記ベルトのうち、前記第1のプーリと前記第2のプーリとの間であって通常運転時における前記第1のプーリの張り側に位置する部分に張力を与える第2のテンションプーリと、固定部材と、前記固定部材上に、前記固定部材の軸回り方向に揺動可能に設けられたアームとを有するオートテンショナとを備え、
    前記第1のテンションプーリ及び前記第2のテンションプーリは共に前記アームにより支持されており、
    前記ベルトから受ける力により前記第1のテンションプーリが旋回する方向と、前記ベルトから受ける力により前記第2のテンションプーリが旋回する方向とは同じであり、
    前記第1のテンションプーリが前記ベルトの張力を上げる方向に旋回する際には、前記第2のテンションプーリも前記ベルトの張力を上げる方向に旋回するベルト伝動システム。
  2. 請求項1に記載のベルト伝動システムにおいて、
    前記アームの揺動中心から前記第2のテンションプーリの中心位置までの第1のアーム長さをL、前記第2のテンションプーリにおけるベルト巻き付け角度をθ、前記第2のテンションプーリ側のハブロード角をαとし、前記アームの揺動中心から前記第1のテンションプーリの中心位置までの第2のアーム長さをL、前記第1のテンションプーリにおけるベルト巻き付け角度をθ、前記第1のテンションプーリ側のハブロード角をαとするとき、
    {L × sin(θ/2) × sin(α)}/{L× sin(θ/2) × sin(α)}で求められるT/S比は1より大きいことを特徴とするベルト伝動システム。
  3. 請求項1又は2に記載のベルト伝動システムにおいて、
    前記アームには、前記第1のテンションプーリ及び前記第2のテンションプーリを介して前記ベルトに張力を与える1つのばねが接続されていることを特徴とするベルト伝動システム。
  4. 請求項3に記載のベルト伝動システムにおいて、
    前記ばねは、一端が前記アームに接続され、他端が前記固定部材に接続され、前記アームをその揺動方向に付勢する捩りコイルばねであることを特徴とするベルト伝動システム。
  5. 請求項1又は2に記載のベルト伝動システムにおいて、
    前記ばねは、一端が固定され、他端が前記アームに接続された圧縮ばね又は伸長ばねであることを特徴とするベルト伝動システム。
  6. 請求項1〜5のうちいずれか1つに記載のベルト伝動システムにおいて、
    前記第1のテンションプーリは前記ベルトの外周面又は内周面に接しており、
    前記第2のテンションプーリは、前記ベルトの外周面及び内周面のうち前記第1のテンションプーリと異なる面に接していることを特徴とするベルト伝動システム。
  7. 請求項1〜5のうちいずれか1つに記載のベルト伝動システムにおいて、
    前記第1のテンションプーリは前記ベルトの外周面又は内周面に接しており、
    前記第2のテンションプーリは、前記ベルトの外周面及び内周面のうち前記第1のテンションプーリと同じ面に接していることを特徴とするベルト伝動システム。
  8. 請求項1〜7のうちいずれか1つに記載のベルト伝動システムにおいて、
    前記第1のテンションプーリの方が前記第2のテンションプーリに比べて前記アームの揺動中心からの距離が短いことを特徴とするベルト伝動システム。
  9. 請求項1〜8のうちいずれか1つに記載のベルト伝動システムにおいて、
    前記第1のプーリは、内燃機関で生じる動力を伝達するクランクプーリであり、
    前記第2のプーリは、ジェネレータ/スタータモータで生じる動力を伝達するジェネレータ/スタータプーリであることを特徴とするベルト伝動システム。
  10. 請求項9に記載のベルト伝動システム伝動システムにおいて、
    初期状態において、前記第1のテンションプーリにかかるトルクよりも前記第2のテンションプーリにかかるトルクの方が大きいことを特徴とするベルト伝動システム。
  11. 請求項1〜10のうちいずれか1つに記載のベルト伝動システムにおいて、
    前記ベルトの回転方向は、順方向と逆方向とに変更可能であることを特徴とするベルト伝動システム。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107965554A (zh) * 2017-12-28 2018-04-27 东风商用车有限公司 一种复式张紧轮

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112016002094T5 (de) * 2015-05-08 2018-02-15 Bando Chemical Industries, Ltd. Riementransmissionssystem
KR102371605B1 (ko) * 2017-06-07 2022-03-07 현대자동차주식회사 벨트용 텐셔너
TWI632315B (zh) * 2017-06-19 2018-08-11 城紹科技股份有限公司 能動態調整驅動輪與從動輪間多溝式傳動皮帶兩側張力平衡的調節機構
CN107548713B (zh) * 2017-09-26 2023-12-26 苏州科瓴精密机械科技有限公司 自动行走机器人及带传动***
CN110371626B (zh) * 2019-08-02 2021-07-02 江苏冠超物流科技有限公司 分拣机的摆轮模块及摆轮分拣机
CN110486428A (zh) * 2019-09-18 2019-11-22 潘秋云 一种传动带长度调节张紧器
CN113446374B (zh) * 2021-06-23 2023-01-10 安徽新诺精工股份有限公司 一种转台皮带传动机构

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5028299Y1 (ja) * 1970-09-21 1975-08-21
JPH02245553A (ja) * 1989-03-16 1990-10-01 Nippon Seiko Kk オートテンショナ
DE102008058969A1 (de) * 2008-11-25 2010-05-27 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Zugmittelspanneinrichtung

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5011460A (en) 1989-03-16 1991-04-30 Nippon Seiko Kabushiki Kaisha Belt tensioner with elastic damping feature
JP3159293B2 (ja) * 1995-08-01 2001-04-23 本田技研工業株式会社 オートテンショナー
DE10000970A1 (de) 2000-01-12 2001-09-06 Litens Automotive Gmbh Spannvorrichtung für ein biegsames Antriebselement
ATE382809T1 (de) * 2000-10-03 2008-01-15 Gates Corp Spannvorrichtung für den riemenantrieb von hilfsagregaten und des motors/generators
JP2003153420A (ja) 2001-11-07 2003-05-23 Iwabuchi Corp 機器の掛止装置
US6942589B2 (en) * 2002-02-08 2005-09-13 Dayco Products, Llc Offset starter generator drive utilizing a fixed-offset dual-arm pivoted tensioner
US6652401B2 (en) * 2002-02-11 2003-11-25 The Gates Corporation Method of tuning a belt drive system
JP4315362B2 (ja) * 2002-08-08 2009-08-19 バンドー化学株式会社 ベルト伝動装置
US20050181901A1 (en) * 2004-02-13 2005-08-18 Chang-Hyun Shin Double action belt tensioner
JP2006009857A (ja) * 2004-06-23 2006-01-12 Bando Chem Ind Ltd ベルト伝動システム
JP5167998B2 (ja) * 2008-07-16 2013-03-21 セイコーエプソン株式会社 ベルト駆動装置及び記録装置
US20140357436A1 (en) * 2013-06-04 2014-12-04 Shimano Inc. Bicycle chain tensioner
US9920819B2 (en) * 2014-02-06 2018-03-20 Gates Corporation Tensioner
US9140338B2 (en) * 2014-02-06 2015-09-22 Gates Corporation Tensioner
DE112016002094T5 (de) * 2015-05-08 2018-02-15 Bando Chemical Industries, Ltd. Riementransmissionssystem

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5028299Y1 (ja) * 1970-09-21 1975-08-21
JPH02245553A (ja) * 1989-03-16 1990-10-01 Nippon Seiko Kk オートテンショナ
DE102008058969A1 (de) * 2008-11-25 2010-05-27 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Zugmittelspanneinrichtung

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107965554A (zh) * 2017-12-28 2018-04-27 东风商用车有限公司 一种复式张紧轮

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Publication number Publication date
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