| 【発明の名称】 |
ベルト伝動装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】黒精 美考
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| 【要約】 |
【課題】回転変動するクランクプーリ１と、補機プーリ４，７，１０及びアイドラプーリ１３との間に巻回されたＶリブドベルト１６の緩み側スパン１６ａをオートテンショナ２４で押圧してベルト張力を自動調整する場合において、オートテンショナ２４によるベルト１６の伸びの吸収率が０．３〜１．０ｍｍ／ｄｅｇで極度に小さい場合であっても、オートテンショナ２４の揺動を回避し、ベルト１６のスリップや鳴き音、オートテンショナ２４における摩擦材としてのインサートベアリング２７やスラストワッシャ３３の摩耗や鳴き音等の低減を図る。
【解決手段】オートテンショナ２４のダンピング係数ＤＩをベルト１６の縦弾性係数に応じて設定し、例えばベルト１６の縦弾性係数が９８００Ｎ／１００％・リブ以上でかつ２９４００Ｎ／１００％・リブ未満であるときに、オートテンショナ２４のダンピング係数ＤＩを２０％以上でかつ１００％未満とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 回転変動する駆動プーリと従動プーリとを含む複数のプーリ間に伝動ベルトが巻回され、該伝動ベルトのスパンを常時押圧してベルト張力を自動調整するオートテンショナが設けられたベルト伝動装置において、上記オートテンショナによる伝動ベルトの伸び吸収率が０．３〜１．０ｍｍ／ｄｅｇであるとき、上記オートテンショナのダンピング係数が上記伝動ベルトの縦弾性係数に応じて設定されていることを特徴とするベルト伝動装置。
【請求項２】 請求項１のベルト伝動装置において、駆動プーリは、エンジンの出力軸上に取り付けられているクランクプーリである一方、従動プーリは、エンジンの補機の入力軸上に取り付けられている補機プーリであり、伝動ベルトは、少なくとも上記クランクプーリ及び補機プーリにサーペンタインレイアウトで巻き掛けられているＶリブドベルトであることを特徴とするベルト伝動装置。
【請求項３】 請求項２のベルト伝動装置において、Ｖリブドベルトの縦弾性係数が９８００Ｎ／１００％・リブ以上でかつ２９４００Ｎ／１００％・リブ未満であるときに、オートテンショナのダンピング係数が２０％以上でかつ１００％未満とされていることを特徴とするベルト伝動装置。
【請求項４】 請求項２のベルト伝動装置において、Ｖリブドベルトの縦弾性係数が２９４００Ｎ／１００％・リブ以上でかつ７３５００Ｎ／１００％・リブ未満であるときに、オートテンショナのダンピング係数が１０％以上でかつ１００％未満とされていることを特徴とするベルト伝動装置。
【請求項５】 請求項２のベルト伝動装置において、Ｖリブドベルトの縦弾性係数が４９００Ｎ／１００％・リブ以上でかつ９８００Ｎ／１００％・リブ未満であるときに、オートテンショナのダンピング係数が３０％以上でかつ１００％未満とされていることを特徴とするベルト伝動装置。
【請求項６】 請求項２のベルト伝動装置において、Ｖリブドベルトの縦弾性係数が４９００Ｎ／１００％・リブ以下であるときに、オートテンショナのダンピング係数が４０％以上でかつ１００％未満とされていることを特徴とするベルト伝動装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プーリ間に巻き掛けられるＶリブドベルト等の伝動ベルトのスパンをオートテンショナにより押圧してベルト張力を自動調整するようにしたベルト伝動装置に関し、特に、駆動プーリの回転変動等に伴うオートテンショナの揺動から生じるベルト等のスリップや騒音等を抑制するための技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、オルタネータやパワーステアリング装置用ポンプ等の補機をエンジンにより駆動する場合に用いられる補機駆動用のベルト伝動装置として、Ｖリブドベルト（多突条ベルト）を用い、このＶリブドベルトをエンジンのクランク軸上のクランクプーリと各補機の入力軸上の補機プーリとの間に巻き掛けたものは広く一般に知られている。
【０００３】そして、近年、上記ベルト伝動装置に、ベルトの例えば緩み側スパンを常時押圧してベルト張力を自動調整するオートテンショナ（自動ベルト張力調整装置）を一緒に組み込むとともに、ベルトの内面のみならず外面をもプーリに巻き掛けて駆動するサーペンタインドライブレイアウトが多用されており、このサーペンタインドライブにより、ベルトのメインテナンス性の向上やベルト寿命及び信頼性の向上が図られている。
【０００４】しかし、このサーペンタインドライブにおいて、オートテンショナの配置、トルクダンピングの設定及び使用ベルトがある特殊な使用条件にあって、駆動プーリの回転変動が大きい（例えば回転変動率のピークピーク値が１０〜３０％にある）とき、上記オートテンショナの揺動（テンションプーリ及びアームの揺動）が大きくなるとともに、ベルトの張力変動も大きくなるという問題があった。
【０００５】そこで、従来、特開平５―１６４２０６号公報に示されるように、ベルトの縦弾性係数（縦弾性率）が大きくなるようにその特性を設定し、駆動プーリの回転変動が大きい条件下で、ベルト伸びを規制してその張力変動を低減させるようにすることが提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記提案例のものにおいては、ベルトの特性をオートテンショナの特性との関連で特徴付けているものの、ベルトの張力変動及びこのベルトの張力変動によるベルト伸びに対するオートテンショナの揺動については明確に示されていない。従って、オートテンショナによるベルト伸びの吸収率が例えば０．３〜１．０ｍｍ／ｄｅｇと極度に小さい場合、ベルトに対するオートテンショナの配置レイアウト、エンジン及び補機の特性、ベルトの特性、オートテンショナのダンピング特性等により、オートテンショナの揺動が非常に大きくなると、上記提案例のもののようにベルトの縦弾性係数を特定するだけでは、ベルトのスリップや鳴き音、オートテンショナにおける樹脂製摩擦材の摩耗や鳴き音等が生じるのは避けられない。
【０００７】尚、上記オートテンショナによるベルト伸びの吸収率は、テンションアームを有するオートテンショナにおけるアームの単位角度当たりのベルト長さの吸収量を表していて、テイクアップレートとも呼ばれる。
【０００８】本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、上記のように、オートテンショナによるベルト伸びの吸収率が小さい場合に、そのベルトの特性及びオートテンショナの特性をさらに適正に関連付けることで、オートテンショナの揺動を抑制して、ベルトのスリップや鳴き音、オートテンショナにおける摩擦材の摩耗や鳴き音等の低減を図ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的の達成のため、請求項１の発明では、回転変動する駆動プーリと従動プーリとを含む複数のプーリ間に伝動ベルトが巻回され、該伝動ベルトのスパンを常時押圧してベルト張力を自動調整するオートテンショナが設けられたベルト伝動装置において、上記オートテンショナによる伝動ベルトの伸び吸収率（テイクアップレート）が０．３〜１．０ｍｍ／ｄｅｇであるとき、上記オートテンショナのダンピング係数が上記伝動ベルトの縦弾性係数に応じて設定されている構成とした。
【００１０】請求項２の発明では、上記駆動プーリは、エンジンの出力軸上に取り付けられているクランクプーリとする一方、従動プーリは、エンジンの補機の入力軸上に取り付けられている補機プーリとし、伝動ベルトは、少なくとも上記クランクプーリ及び補機プーリにサーペンタインレイアウトで巻き掛けられているＶリブドベルトとする。
【００１１】また、請求項３〜６の発明では、上記請求項２の発明におけるＶリブドベルトの縦弾性係数と、それに応じて設定されるオートテンショナのダンピング係数とを具体化したものである。すなわち、請求項３の発明では、上記Ｖリブドベルトの縦弾性係数を９８００Ｎ／１００％・リブ以上でかつ２９４００Ｎ／１００％・リブ未満とし、かつオートテンショナのダンピング係数を２０％以上でかつ１００％未満とする。
【００１２】請求項４の発明では、同様に、Ｖリブドベルトの縦弾性係数を２９４００Ｎ／１００％・リブ以上でかつ７３５００Ｎ／１００％・リブ未満とし、オートテンショナのダンピング係数は１０％以上でかつ１００％未満ととする。
【００１３】請求項５の発明では、Ｖリブドベルトの縦弾性係数を４９００Ｎ／１００％・リブ以上でかつ９８００Ｎ／１００％・リブ未満とし、オートテンショナのダンピング係数は３０％以上でかつ１００％未満とする。
【００１４】請求項６の発明では、Ｖリブドベルトの縦弾性係数を４９００Ｎ／１００％・リブ以下とし、オートテンショナのダンピング係数を４０％以上でかつ１００％未満とする。
【００１５】これら発明の構成によれば、伝動ベルトの縦弾性係数に応じてオートテンショナのダンピング係数が設定されているので、オートテンショナによる伝動ベルトの伸び吸収率が０．３〜１．０ｍｍ／ｄｅｇで極度に小さい場合であっても、オートテンショナの揺動は小さく抑えられて、ベルトのスリップや鳴き音、オートテンショナにおける摩擦材の摩耗や鳴き音等を低減することができる。特に、請求項２の発明によれば、エンジンによって補機を駆動するベルト伝動装置において、そのオートテンショナの揺動を抑えてベルトのスリップや鳴き音、オートテンショナにおける摩擦材の摩耗や鳴き音等を低減することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】図３は本発明の実施形態に係るベルト伝動装置Ｔを示し、このベルト伝動装置Ｔは、自動車に搭載されたエンジンにより補機を駆動するために用いられる。すなわち、図３中、１は駆動プーリとしてのＶリブドプーリからなるクランクプーリで、このクランクプーリ１は、車載エンジン（図示せず）の出力軸としてのクランク軸２上に回転一体に取り付けられていて、そのクランク軸２による所定の回転変動をもって図で時計回り方向に回転する。
【００１７】４は上記クランク軸２の略上方に配置されたＶリブドプーリからなる従動プーリとしてのパワステプーリで、このパワステプーリ４は自動車のパワーステアリング装置用ポンプ（全体を図示せず）の入力軸５に回転一体に取り付けられている。
【００１８】７は上記パワステプーリ４の側方にそれと略同じ高さ位置に配置されたＶリブドプーリからなる従動プーリとしてのオルタネータプーリで、このオルタネータプーリ７はオルタネータ（全体を図示せず）の入力軸８に回転一体に取り付けられている。
【００１９】さらに、１０は上記オルタネータプーリ７の略下方に配置されたＶリブドプーリからなる従動プーリとしてのエアコンプーリで、このエアコンプーリ１０は自動車のエアコン用コンプレッサ（全体を図示せず）の入力軸１１に回転一体に取り付けられている。
【００２０】また、上記オルタネータプーリ７及びエアコンプーリ１０の間には蛇行規制用フランジ（図示せず）を有する平プーリからなるアイドラプーリ１３が配置されている。
【００２１】そして、上記クランクプーリ１（駆動プーリ）と、パワステプーリ４、オルタネータプーリ７及びエアコンプーリ１０（いずれも従動プーリでかつ補機プーリ）との間には伝動ベルトとしてのＶリブドベルト１６がクランクプーリ１、パワステプーリ４、オルタネータプーリ７及びエアコンプーリ１０にあっては内面掛けにて、またアイドラプーリ１３にあっては外面掛けにてそれぞれ巻き掛けられていて、ベルト伝動装置Ｔはサーペンタインドライブレイアウトとされている。
【００２２】上記Ｖリブドベルト１６は、図５に示すように、ポリエステルコードやアラミドコードからなる心線１７が埋設された接着ゴム層１８を有し、この接着ゴム層１８の上側（ベルト背面側）に上ゴム層１９が、また下側（ベルト内面側）に底ゴム層２０がそれぞれ一体に形成されている。上記上ゴム層１９の上面に背面帆布層２１が接着されている一方、底ゴム層２０にはベルト長さ方向に延びる複数のリブ部２２，２２，…がベルト幅方向に並設されている。
【００２３】再び図３に示す如く、上記クランクプーリ１とパワステプーリ４との間、つまり図３で時計回り方向に回行するベルト１６において緩み側となるスパン１６ａには、該ベルト緩み側スパン１６ａをベルト１６の内面側に向かってテンションプーリ３５により常時押圧してベルト張力を自動調整するオートテンショナ２４が設けられている。
【００２４】上記オートテンショナ２４は、図４に示すように、エンジンに回転不能に取付固定される先細りテーパ円筒状のスピンドル２５を備え、このスピンドル２５の基端にはリアカップ部２６が一体に形成されている。上記スピンドル２５には、所定の摩擦係数を持つ樹脂等からなるインサートベアリング２７を介して２重円筒状の回動部材２８が先端側から回動可能に外嵌合されている。この回動部材２８は、スピンドル２５に上記インサートベアリング２７を介して外嵌合された円筒状の内筒部２９と、この内筒部２９の外側に同心に配置された円筒状の外筒部３０と、内外筒部２９，３０同士を基端側（スピンドル２５先端側）で接続する円板状のフランジ部３１とが一体形成されたもので、この回動部材２８は、スピンドル２５先端部にかしめ結合した円板状のフロントプレート３２により上記フランジ部３１にて抜け止めされて結合され、このフランジ部３１とフロントプレート３２との間には所定の摩擦係数を有する樹脂等からなる円板状のスラストワッシャ３３が介在されている。上記回動部材２８の外筒部３０には半径方向に延びるアーム３４が一体に形成され、このアーム３４の先端部には、スピンドル２５と平行な回転軸心を持ったフランジ付平プーリからなる上記テンションプーリ３５がベアリング３６を介して回転可能に支持されており、このテンションプーリ３５に対し上記Ｖリブドベルト１６の緩み側スパン１６ａが外面掛けにて巻き掛けられる。
【００２５】さらに、上記回動部材２８の内筒部２９外面には円筒状のスプリングサポート３７が外嵌合され、このスプリングサポート３７はそのスピンドル２５基端側に該スピンドル２５のリアカップ部２６に接触するフランジ部３７ａを有する。そして、回動部材２８の内外筒部２９，３０内には上記スプリングサポート３７の周りに捻りコイルばねからなるスプリング３８が配置され、このスプリング３８の一端部はスピンドル２５のリアカップ部２６に切欠き形成した係止部３９に、また他端部は回動部材２８の外筒部３０基端側に切欠き形成した係止部４０にそれぞれ係合されており、このスプリング３８の捻りばね力により回動部材２８、アーム３４及びテンションプーリ３５をスピンドル２５回りに一方向（図３で時計回り方向）に回動付勢して、そのテンションプーリ３５によりベルト１６の緩み側スパン１６ａを常時押圧するとともに、スプリング３８のばね力やベルト１６からの反力により回動部材２８、アーム３４及びテンションプーリ３５がスピンドル２５回りに回動したときに、その回動をインサートベアリング２７及びスラストワッシャ３３により所定のダンピング係数ＤＩで減衰制動させることにより、ベルト張力を自動調整するようにしている。
【００２６】そして、本発明の特徴として、上記オートテンショナ２４によるＶリブドベルト１６の伸び吸収率は０．３〜１．０ｍｍ／ｄｅｇとされ、そのオートテンショナ２４のダンピング係数ＤＩはＶリブドベルト１６の縦弾性係数に応じて設定されている。
【００２７】上記オートテンショナ２４によるＶリブドベルト１６の伸び吸収率は、前述の如くテイクアップレートとも呼ばれ、ベルト１６の長さ変化に対してそれを吸収するためのもので、そのベルト１６の長さ変化の要因としては、エンジン回転数の急加減速変化、エンジンの回転変動やトルク変動、補機負荷の変動、ＯＮ・ＯＦＦ切換え及び慣性モーメント、エンジンや取付用ブラケットの熱膨張や収縮による寸法変化、ベルト１６における心線１７や摩耗による寸法変化等があり、このベルト１６の伸び吸収率の値が小さいと、同じ量のベルト１６の長さ変化に対してオートテンショナ２４のアーム３４の移動量が増大し、内部の摩擦材（インサートベアリング２７やスラストワッシャ３３）の摺動も増大する。
【００２８】また、オートテンショナ２４のダンピング係数ＤＩは、オートテンショナ２４に標準長さのベルト１６が巻き掛けられている状態で、図６に示すように、そのオートテンショナ２４のアーム３４の揺動に伴う移動角に応じて負荷トルクがヒステリシスを持って変化するとき、そのトルクの最大値Ｔｍａｘと最小値Ｔｍｉｎとから、ＤＩ（％）＝１００×｛（Ｔｍａｘ−Ｔｍｉｎ）／２｝÷（Ｔｍａｘ＋Ｔｍｉｎ）／２により求めるものである。
【００２９】具体的には、上記オートテンショナ２４のダンピング係数ＤＩは、Ｖリブドベルト１６の縦弾性係数に応じ、該Ｖリブドベルト１６の縦弾性係数が９８００Ｎ／１００％・リブ以上でかつ２９４００Ｎ／１００％・リブ未満であるときに、２０％以上でかつ１００％未満に、またＶリブドベルト１６の縦弾性係数が２９４００Ｎ／１００％・リブ以上でかつ７３５００Ｎ／１００％・リブ未満であるときに、１０％以上でかつ１００％未満に、さらにＶリブドベルト１６の縦弾性係数が４９００Ｎ／１００％・リブ以上でかつ９８００Ｎ／１００％・リブ未満であるときに、３０％以上でかつ１００％未満に、さらにまたＶリブドベルト１６の縦弾性係数が４９００Ｎ／１００％・リブ以下であるときに、４０％以上でかつ１００％未満にそれぞれ設定されている。
【００３０】上記オートテンショナ２４によるＶリブドベルト１６の伸び吸収率が０．５ｍｍ／ｄｅｇ及び１．０ｍｍ／ｄｅｇであるときの、オートテンショナ２４のダンピング係数ＤＩとＶリブドベルト１６の縦弾性係数との望ましい関係を下記の表１に示す。
【００３１】
【表１】
【００３２】図１は、本発明者が上記実施形態の構成のようにエンジンにより補機を駆動するベルト伝動装置Ｔにおいて、ポリエステルコード又はアラミドコードの心線１７を有するＶリブドベルト１６を用い、オートテンショナ２４によるベルト１６の伸び吸収率を０．５ｍｍ／ｄｅｇ及び１．０ｍｍ／ｄｅｇとして、ベルト１６の縦弾性係数及びオートテンショナ２４のダンピング係数ＤＩをそれぞれ変えたときにエンジン始動状態でのベルト１６のスリップや鳴き音等が発生する範囲を試験した結果を示している。この結果によれば、図１中の斜線部分で囲まれた範囲（オートテンショナ２４によるベルト１６の伸び吸収率が０．５ｍｍ／ｄｅｇであるときと１．０ｍｍ／ｄｅｇであるときとで異なる）では、ベルト１６のスリップや鳴き音等が発生せず、このベルト１６のスリップや鳴き音等は斜線部分を除いた範囲で発生している。
【００３３】このことから、Ｖリブドベルト１６の縦弾性係数が所定範囲にあるときにそれに応じてオートテンショナ２４のダンピング係数ＤＩの範囲が設定され、そのオートテンショナ２４のダンピング係数ＤＩの範囲が下限値未満（例えばオートテンショナ２４によるベルト１６の伸び吸収率が０．５ｍｍ／ｄｅｇの場合、ベルト１６の縦弾性係数が９８００Ｎ／１００％・リブにあるときには、ダンピング係数ＤＩが３５％未満）であるときには、オートテンショナ２４の揺動が大きくなり、ベルト１６のスリップや鳴き音等が発生すると同時に、オートテンショナ２４の摩擦材（インサートベアリング２７やスラストワッシャ３３）に繰り返して多数回の滑りが生じてそれが摩耗し、或いはその鳴き音が発生する。一方、オートテンショナ２４のダンピング係数ＤＩの範囲が上限値（１００％）以上になると、オートテンショナ２４の負荷トルクが０となる点が生じ、この点ではベルト張力も０となり、瞬時にベルト１６の過大なスリップが生じる。よって、ベルト１６の縦弾性係数が所定範囲にあるときにそれに応じてオートテンショナ２４のダンピング係数ＤＩの範囲を上記範囲に設定することで、ベルト１６のスリップや鳴き音、オートテンショナ２４の摩擦材（インサートベアリング２７やスラストワッシャ３３）の摩耗や鳴き音の発生を防止するようにしている。
【００３４】図２は、上記と同様にエンジンにより補機を駆動するベルト伝動装置Ｔにおいて、オートテンショナ２４によるベルト１６の伸び吸収率を０．５ｍｍ／ｄｅｇとし、オートテンショナ２４のダンピング係数ＤＩをＤＩ＝２０％としたときに、エンジン始動時のベルト１６の縦弾性係数に応じたオートテンショナ２４の揺動量の変化を調べたものであり、ベルト１６の縦弾性係数が増加するのに応じてオートテンショナ２４の揺動量も増大し、ベルト１６の縦弾性係数が略４２０００Ｎ／１００％・リブ以下のときにオートテンショナ２４の揺動量が大きくてベルト１６の鳴き音が発生している。
【００３５】したがって、この実施形態のように、Ｖリブドベルト１６の縦弾性係数に応じてオートテンショナ２４のダンピング係数ＤＩを設定し、その範囲をＶリブドベルト１６の縦弾性係数の範囲に対応して変えたことにより、オートテンショナ２４によるＶリブドベルト１６の伸び吸収率が０．３〜１．０ｍｍ／ｄｅｇで極度に小さい場合であっても、オートテンショナ２４の揺動は小さく抑えられて、ベルト１６のスリップや鳴き音、オートテンショナ２４における摩擦材（インサートベアリング２７やスラストワッシャ３３）の摩耗や鳴き音等を低減することができる。
【００３６】尚、上記実施形態は、Ｖリブドベルト１６を用いたベルト伝動装置Ｔの例であるが、本発明はその他の種類のベルトを用いるベルト伝動装置にも適用できる。また、上記実施形態は、エンジンの補機を駆動する場合であるが、本発明は、エンジンのカム軸やディーゼルエンジン用燃料噴射ポンプをタイミングベルトによって同期駆動するベルト伝動装置、或いはその他のベルト伝動装置に対しても適用することができる。
【００３７】
【発明の効果】以上説明のように、請求項１〜６の発明によると、回転変動する駆動プーリと従動プーリとを含む複数のプーリ間に巻回された伝動ベルトのスパンをオートテンショナで押圧してベルト張力を自動調整する場合において、オートテンショナによる伝動ベルトの伸び吸収率が０．３〜１．０ｍｍ／ｄｅｇで極度に小さいとき、伝動ベルトの縦弾性係数に応じてオートテンショナのダンピング係数を設定したことにより、オートテンショナの揺動を回避でき、ベルトのスリップや鳴き音、オートテンショナにおける摩擦材の摩耗や鳴き音等の低減を図ることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５０６１
【氏名又は名称】バンドー化学株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年２月２５日（２０００．２．２５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７７９３１
【弁理士】
【氏名又は名称】前田 弘 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２４１５２２（Ｐ２００１−２４１５２２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年９月７日（２００１．９．７） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−４９７７２（Ｐ２０００−４９７７２） |
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