内燃機関の補機駆動装置
【課題】補機駆動装置からクランクプーリに加わるベルト荷重の向きをシリンダ軸線と異ならせて打音の発生を抑制する。
【解決手段】クランクプーリ１０を起点として張り側へ順に、コンプレッサプーリ１１、オルタネータプーリ１２、テンションプーリ１４、ポンププーリ１３の順にＶベルト１５を巻き掛け、コンプレッサプーリ１１をクランクプーリ１０の側方に配置し、ポンププーリ１３をＶベルト１５の外側に配置する。ポンププーリ１３の中心１３ｘが、クランクプーリ１０、コンプレッサプーリ１１およびオルタネータプーリ１２の各中心を結んだ三角形３０の中に位置し、第１仮想点３５が第１仮想線３１と第２仮想線３２との間に位置し、第２仮想点３６が第３仮想線３３と第４仮想線３４との間に位置するように、各プーリ１０〜１４を配置する。
【解決手段】クランクプーリ１０を起点として張り側へ順に、コンプレッサプーリ１１、オルタネータプーリ１２、テンションプーリ１４、ポンププーリ１３の順にＶベルト１５を巻き掛け、コンプレッサプーリ１１をクランクプーリ１０の側方に配置し、ポンププーリ１３をＶベルト１５の外側に配置する。ポンププーリ１３の中心１３ｘが、クランクプーリ１０、コンプレッサプーリ１１およびオルタネータプーリ１２の各中心を結んだ三角形３０の中に位置し、第１仮想点３５が第１仮想線３１と第２仮想線３２との間に位置し、第２仮想点３６が第３仮想線３３と第４仮想線３４との間に位置するように、各プーリ１０〜１４を配置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランクプーリによって３つの補機を駆動する内燃機関の補機駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複数の気筒を備えた内燃機関においては、気筒列方向に沿うクランクシャフトの一端に伝動ベルトを用いた補機駆動装置が配置される。この補機駆動装置は、クランクシャフトの一端に固定されたクランクプーリと、各補機を駆動するための補機プーリとに伝動ベルトを巻き掛けて構成され、伝動ベルトを介して内燃機関の出力を補機プーリに伝達し、各補機を駆動する。
【０００３】
近年では、エンジンのコンパクト化を図るために１本の伝動ベルトで複数の補機を駆動する形態が多く採用されている。この場合には、平ベルトと比較してより大きな伝達能力を有するＶベルトが伝動ベルトに用いられることが多い。また、伝動ベルトが伸びや磨耗を起こした場合にも摩擦力を確保するために、伝動ベルトの張力を一定に維持するオートテンショナが一般的に用いられている。オートテンショナは通常、クランクプーリに対して伝動ベルトの緩み側に配置されたテンションプーリを、伝動ベルトに接する側に付勢することで伝動ベルトに張力を付与する。
【０００４】
このような補機駆動装置では、補機を含めてできるだけコンパクトな配置とすることが望まれる。一方、伝動ベルトとの摩擦力を確保するためには、各補機プーリの径をある程度大きくするとともに、各補機プーリに対する伝動ベルトの巻き掛け角を確保する必要があり、補機および補機プーリのコンパクト配置と各補機プーリに対する伝動力確保との両立が求められる。
【０００５】
例えば、特許文献１に開示された補機駆動装置では、後方に大きく傾斜した自動車用エンジンにおいて、内燃機関におけるシリンダ列方向の沿う一面（前面）側に複数の補機を集約して配置するとともに、伝動ベルトを、クランクプーリから張り側へ順に、クランクプーリの前方に位置するエアコン用のコンプレッサプーリ、アイドラプーリ、クランクプーリの上方に位置するオルタネータプーリ、オルタネータプーリの下方に位置するウォータポンププーリ、ウォータポンププーリおよびクランクプーリの前方に位置するテンショナプーリに巻き掛け、テンショナプーリのみを伝動ベルトの外面に転接させ、その他の補機プーリを伝動ベルトの内面に転接させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４５２００８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記したような補機駆動装置では、各プーリに伝動ベルトの巻き掛け方向への荷重（以下、ベルト荷重と称する。）が加わる。ベルト荷重は、伝動ベルトの張り側の引張力と弛み側の引張力との合力であり、巻き掛け角が１８０度以下の範囲ではプーリに対する巻き掛け角が大きくなるほど大きくなる。そして、ベルト荷重はプーリの回転軸線に直交する向きに作用するため、特許文献１のようにクランクプーリに対するベルト荷重の向きがシリンダ軸線方向（ピストン摺動方向）に近い場合には、内燃機関の駆動中に打音が発生することがある。また、特許文献１の補機駆動装置では、コンプレッサプーリとオルタネータプーリとの距離が大きくなるため、両者の間にアイドラプーリを設ける必要が生じ、装置の大型化を招いている。
【０００８】
本発明は、このような従来技術に含まれる課題を解消するべく案出されたものであり、クランクプーリに加わるベルト荷重の向きをシリンダ軸線方向と異ならせて打音の発生を抑制するとともに、伝動力を確保しつつ必要最小限の構成によってコンパクト化することができる補機駆動装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、クランクシャフト（７）の一端に設けられたクランクプーリ（１０）と、前記クランクプーリに対してシリンダ軸線に略直交する方向に配置された第１補機（２１）を駆動する第１補機プーリ（１１）と、前記第１補機プーリよりもシリンダ軸線方向において上昇側に配置された第２補機（２２）を駆動する第２補機プーリ（１２）と、シリンダ軸線方向において前記第１補機プーリと前記第２補機プーリとの間に配置された第３補機（２３）を駆動する第３補機プーリ（１３）と、シリンダ軸線方向において前記第２補機プーリと前記第３補機プーリとの間に配置され、オートテンショナ（１７）によって付勢されたテンションプーリ（１４）と、前記クランクプーリから張り側へ順に、前記第１補機プーリ、前記第２補機プーリ、前記テンションプーリおよび前記第３補機プーリに巻きかけられ、前記クランクプーリ、前記第１補機プーリ、前記第２補機プーリおよび前記テンションプーリにその内面（１５ｉ）を当接させるとともに、前記第３補機プーリにその外面（１５ｏ）を当接させる無端状の伝動ベルト（１５）とを備えた補機駆動装置（１）に係る。
【００１０】
本発明に係る補機駆動装置は、前記第３補機プーリの中心（１３ｘ）が、前記クランクプーリ、前記第１補機プーリおよび前記第２補機プーリの各中心（１０ｘ、１１ｘ、１２ｘ）を結んだ三角形（３０）の中に配置され、前記クランクプーリと前記第１補機プーリとの間の前記伝動ベルトにより画定される直線を第１仮想線（３１）とし、前記クランクプーリの、前記第１仮想線と反対側の外周縁上の部位における前記第１仮想線と平行な接線を第２仮想線（３２）とし、前記第３補機プーリの外周縁上の前記第１仮想線に最も近い点を第１仮想点（３５）としたときに、前記第１仮想点が前記第１仮想線と前記第２仮想線との間に位置し、前記第１補機プーリと前記第２補機プーリとの間の前記伝動ベルトにより画定される直線を第３仮想線（３３）とし、前記テンションプーリの、前記クランクプーリに近い側の外周縁上の部位における前記第３仮想線と平行な接線を第４仮想線（３４）とし、前記第３補機プーリの外周縁上の前記第３仮想線に最も近い点を第２仮想点（３６）としたときに、前記第２仮想点が前記第３仮想線と前記第４仮想線との間に位置する構成とする。
【００１１】
このように構成したことにより、第１補機プーリがクランクプーリに対してシリンダ軸線に略直交する方向に配置され、第１仮想点が第１仮想線と前記第２仮想線との間に位置することにより、クランクプーリに対するベルト荷重の向きをシリンダ軸線に略直交させることができるため、内燃機関の駆動中に発生する打音を抑制することができる。また、クランクプーリに対する巻き掛け角度を大きくとって伝動力を確保することもできる。一方、第３補機プーリの中心が三角形の中に配置されることにより、第１補機プーリおよび第２補機プーリ間の伝動ベルトに干渉させることなく第３補機プーリの径を大きくすることができるため、第１補機プーリおよび第２補機プーリ間にベルトの軌道を変更するためのアイドラプーリを設ける必要がない。
【００１２】
また、テンションプーリが、クランクプーリのベルト弛み側に連設されるのではなく、第２補機プーリのベルト入側且つ第３補機プーリのベルト出側に配置されることにより、第２補機と第３補機とのシリンダ軸線方向の間隔が確保され、第１補機プーリから第２補機プーリまでのシリンダ軸線方向の間隔を短縮することができる。したがって、装置を小型化できる。また、第２仮想点が第３仮想線と第４仮想線との間に位置することにより、第３補機プーリに対する巻き掛け角を確保することができる。加えて、テンションプーリに対する巻き掛け角も大きくできるため、所定の張力を付与するために必要なオートテンショナのストロークを小さくでき、オートテンショナを小型化できる。
【００１３】
また、本発明の一側面によれば、前記伝動ベルトは外面が平坦面をなすＶベルト（１５）であり、前記第３補機がウォータポンプ（２３）である構成とすることができる。この構成によれば、第１から第３補機を駆動するのに必要な摩擦力を幅の狭い１本の伝動ベルトで確保することができる。また、第３補機プーリにはＶベルトの外面が巻き掛けられるが、第３補機プーリを比較的駆動力の小さなポンププーリとすることで、第３補機プーリと伝動ベルトとのスリップを抑制できる。
【００１４】
また、本発明の一側面によれば、オートテンショナが、クランクシャフトの軸方向視において伝動ベルトの内側に配置された構成とすることができる。この構成によれば、装置を小型化することができる。
【発明の効果】
【００１５】
このように本発明によれば、クランクプーリに加わるベルト荷重の向きをシリンダ軸線方向と異ならせて打音の発生を抑制するとともに、伝動力を確保しつつ必要最小限の構成によってコンパクト化が可能な補機駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態に係る補機駆動装置の正面図
【図２】図１中のII−II断面図
【図３】図１に示す補機駆動装置の配置説明図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明に係る補機駆動装置１の一実施形態について詳細に説明する。
【００１８】
図１に示すように、補機駆動装置１は、車両用の内燃機関（以下、エンジンＥと称する。）に付設される。エンジンＥは、シリンダおよびクランクルームを画成するシリンダブロックとシリンダヘッドとからなるエンジン本体２、エンジン本体２の側面に締結されてタイミングチェーンを覆うチェーンカバー３、エンジン本体２の下端に締結されたオイルパン４、エンジン本体２の上端に締結されたシリンダヘッドカバー５などを備える４サイクル直列多気筒ガソリンエンジンであり、一点鎖線で示すシリンダ軸線６を車両後方に向けて若干傾斜させた状態で車両に搭載される。なお、図１では、紙面の上下方向を鉛直方向として、車両に搭載された状態のエンジンＥを示している。以下、シリンダ軸線６方向のうち、下死点側から上死点側へ向かうピストン摺動方向を上昇方向Ａとし、シリンダ軸線６方向のうちピストンの上死点側から下死点側へ向かうピストン摺動方向を下降方向Ｂとして説明する。
【００１９】
エンジンＥの下部には、シリンダ列方向に延在するクランクシャフト７が設けられており、チェーンカバー３から突出するクランクシャフト７の一端には、クランクプーリ１０が設けられている。シリンダ列方向に沿うエンジンＥの前面には、上から順にオルタネータ２２（第２補機）、ウォータポンプ２３（第３補機）およびエアコンディショナ用のコンプレッサ２１（第１補機）が取付ブラケットを介してエンジン本体２に取り付けられている。クランクプーリ１０の回転平面上には、これらの補機２１〜２３を駆動するためのオルタネータプーリ１２（第２補機プーリ）、ポンププーリ１３（第３補機プーリ）およびコンプレッサプーリ１１（第１補機プーリ）がそれぞれ配置される。
【００２０】
クランクプーリ１０には、無端状のＶベルト１５が巻き掛けられている。Ｖベルト１５は、図２に示すように、その内面１５ｉ側に７つのＶ字状のリブ１５ａが連設され、外面１５ｏが平坦面とされたＶリブドベルトであり、その内面１５ｉがクランクプーリ１０の外周面に接するようにクランクプーリ１０に巻き掛けられる。クランクプーリ１０の外周面には、この７つのリブ１５ａと相補的な形状の７つの溝１０ａが形成されており、Ｖベルト１５に張力が加わることでリブ１５ａが溝１０ａに食い込んでクランクプーリ１０とＶベルト１５との摩擦力が増大する。
【００２１】
クランクプーリ１０は、エンジンＥの駆動によって図１中に矢印で示すように時計回りに回転する。クランクプーリ１０に巻き掛けられたＶベルト１５は、クランクプーリ１０の下側からベルトを進入させるいわゆる張り側と、クランクプーリ１０の上側からベルトを退出させるいわゆる弛み側との２方向に延び、互いに繋がって環状をなしている。Ｖベルト１５は、クランクプーリ１０を起点としてベルト入側（張り側）へ順に、コンプレッサプーリ１１、オルタネータプーリ１２、ポンププーリ１３に巻き掛けられている。これらクランクプーリ１０、コンプレッサプーリ１１、オルタネータプーリ１２、ポンププーリ１３およびＶベルト１５により、クランクシャフト７の回転によって各補機２１〜２３を駆動する補機駆動装置１が構成される。
【００２２】
コンプレッサプーリ１１は、クランクプーリ１０に対してシリンダ軸線６に略直交する方向に配置されるとともに、Ｖベルト１５におけるクランクプーリ１０のベルト入側の内面１５ｉに転接する。ここで、コンプレッサプーリ１１がクランクプーリ１０に対してシリンダ軸線６に略直交する方向に配置されるとは、後述する打音抑制効果が奏されるように、Ｖベルト１５におけるクランクプーリ１０とコンプレッサプーリ１１とに掛け渡された部位が、シリンダ軸線６に略直交する方向に延在することを意味するものである。Ｖベルト１５の延在方向はクランクプーリ１０およびコンプレッサプーリ１１の径や両者間の距離によって変化するが、一般的な自動車用エンジンの寸法およびこれに用いられるクランクプーリおよび補機プーリの大きさを考慮すると、概ねコンプレッサプーリ１１の中心１１ｘがシリンダ軸線６方向においてクランクプーリ１０の外周縁上の上昇方向Ａ側端部と下降方向Ｂ側端部との間に位置すればよい。
【００２３】
オルタネータプーリ１２は、シリンダ軸線６方向においてコンプレッサプーリ１１よりも上昇方向Ａ側に配置されるとともに、Ｖベルト１５におけるコンプレッサプーリ１１のベルト入側の内面１５ｉに転接する。
【００２４】
ポンププーリ１３は、シリンダ軸線６方向においてコンプレッサプーリ１１とオルタネータプーリ１２との間に配置されるとともに、Ｖベルト１５におけるオルタネータプーリ１２のベルト入側且つクランクプーリ１０のベルト出側の外面１５ｏに転接する。
【００２５】
補機駆動装置１は、更に、Ｖベルト１５におけるオルタネータプーリ１２のベルト入側且つポンププーリ１３のベルト出側の内面１５ｉに転接するテンションプーリ１４を備えている。テンションプーリ１４は、取付ブラケットによってその中央部が揺動自在に保持されたベルクランク１６の一端に回転自在に支持される。ベルクランク１６の他端には、油圧式のダンパ機構を備え、一端が取付ブラケットに取り付けられたオートテンショナ１７の他端が連結されている。オートテンショナ１７がベルクランク１６の他端を押す方向に付勢することにより、テンションプーリ１４がＶベルト１５を外側に膨らませる向きに付勢し、Ｖベルト１５に張力を付与する。なお、ベルクランク１６およびオートテンショナ１７も、テンションプーリ１４と同様に、補機駆動装置１の正面視（図１）においてＶベルト１５の内側に配置される。
【００２６】
各プーリ１０〜１４の配置について、図３を参照して更に詳細に説明する。ポンププーリ１３の中心１３ｘは、クランクプーリ１０の中心１０ｘ、コンプレッサプーリ１１の中心１１ｘおよびオルタネータプーリ１２の中心１２ｘを結んだ三角形３０の中に配置される。
【００２７】
Ｖベルト１５におけるクランクプーリ１０とコンプレッサプーリ１１とに掛け渡された部位が画定する直線、すなわち、クランクプーリ１０の外周縁とコンプレッサプーリ１１の外周縁との下降方向Ｂ側の各部位に接する共通接線を、第１仮想線３１とし、第１仮想線３１と平行であり、且つクランクプーリ１０の外周縁上の下降方向Ｂ側の部位に接する接線を第２仮想線３２とし、ポンププーリ１３の外周縁上の第１仮想線３１に最も近い点を第１仮想点３５とすると、第１仮想点３５が第１仮想線３１と第２仮想線３２との間に位置するように、クランクプーリ１０、コンプレッサプーリ１１およびポンププーリ１３が配置される。
【００２８】
一方、Ｖベルト１５におけるコンプレッサプーリ１１とオルタネータプーリ１２とに掛け渡された部位が画定する直線、すなわち、コンプレッサプーリ１１の外周縁とオルタネータプーリ１２の外周縁とのクランクプーリ１０から遠い側の各部位に接する共通接線を第３仮想線３３とし、第３仮想線３３と平行であり、且つテンションプーリ１４の外周縁上のクランクプーリ１０に近い側の部位に接する接線を第４仮想線３４とし、ポンププーリ１３の外周縁上の第３仮想線３３に最も近い点を第２仮想点３６とすると、第２仮想点３６が第３仮想線３３と第４仮想線３４との間に位置するように、コンプレッサプーリ１１、オルタネータプーリ１２、ポンププーリ１３およびテンションプーリ１４が配置される。
【００２９】
このように、コンプレッサプーリ１１がクランクプーリ１０に対してシリンダ軸線６に略直交する方向に配置され、第１仮想点３５が第１仮想線３１と第２仮想線３２との間に位置することにより、クランクプーリ１０に対する巻き掛け角度を大きくとって伝動力を確保することが可能となるとともに、クランクプーリ１０に対するベルト荷重の向きをシリンダ軸線６に略直交させることができるため、内燃機関の駆動中に発生する打音を抑制することができる。また、ポンププーリ１３の中心１３ｘが三角形３０の中に配置されることにより、コンプレッサプーリ１１およびオルタネータプーリ１２間のＶベルト１５に干渉させることなくポンププーリ１３の径を大きくすることができるため、コンプレッサプーリ１１およびオルタネータプーリ１２間にＶベルト１５の軌道を変更するためにアイドラプーリを設ける必要がない。
【００３０】
また、テンションプーリ１４が、クランクプーリ１０のベルト弛み側に連設されるのではなく、オルタネータプーリ１２のベルト入側且つポンププーリ１３のベルト出側に配置されたことにより、オルタネータ２２とウォータポンプ２３とのシリンダ軸線方向の間隔が確保され、コンプレッサプーリ１１からオルタネータプーリ１２までのシリンダ軸線方向の間隔が短縮可能となる。したがって、補機駆動装置１の小型化が実現される。また、第２仮想点３６が第３仮想線３３と第４仮想線３４との間に位置することにより、ポンププーリ１３に対する巻き掛け角が確保される。加えて、テンションプーリ１４に対する巻き掛け角も大きくなるため、所定の張力を付与するために必要なオートテンショナ１７のストロークが小さくなり、オートテンショナ１７の小型化が実現される。
【００３１】
一方、補機駆動装置１を構成する伝動ベルトがＶベルト１５とされたことにより、幅の狭い１本のＶベルト１５によって３つの補機２１〜２３を駆動するのに必要な摩擦力を確保でき、Ｖベルト１５の外面１５ｏ側が巻き掛けられる補機プーリを比較的駆動力の小さなポンププーリ１３としたことにより、Ｖベルト１５の外面１５ｏとポンププーリ１３の外周面とのスリップも抑制される。さらに、オートテンショナ１７が、クランクシャフト７の軸方向視においてＶベルト１５の内側に配置されたため、補機駆動装置１が小型化される。
【００３２】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態では、本発明を直列多気筒ガソリンエンジンに適用したが、その他の内燃機関に適用することも可能である。また、上記実施形態では、補機駆動装置１が、クランクプーリ１０から張り側に順に配置されたコンプレッサ２１、オルタネータ２２およびウォータポンプ２３の３つの補機を駆動しているが、補機の順序を入れ替えたり、他の補機を駆動したりしてもよい。また、上記実施形態では、オートテンショナ１７として油圧式のダンパ機構を備えたものを用いたが、油圧式に限らず、摩擦式など他の形式のオートテンショナを用いてもよい。この他、各装置や部材の具体的構成や配置、数量など、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。一方、上記実施形態に示した本発明に係る補機駆動装置１の各構成要素は必ずしも全てが必須ではなく、少なくとも本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１ 補機駆動装置
６ シリンダ軸線
７ クランクシャフト
１０ クランクプーリ
１１ コンプレッサプーリ（第１補機プーリ）
１２ オルタネータプーリ（第２補機プーリ）
１３ ポンププーリ（第３補機プーリ）
１０ｘ、１１ｘ、１２ｘ、１３ｘ 各プーリ１０〜１３の中心
１４ テンションプーリ
１５ Ｖベルト（伝動ベルト）
１５ｉ 内面
１５ｏ 外面
１７ オートテンショナ
２１ コンプレッサ（第１補機）
２２ オルタネータ（第２補機）
２３ ウォータポンプ（第３補機）
３０ 三角形
３１ 第１仮想線
３２ 第２仮想線
３３ 第３仮想線
３４ 第４仮想線
３５ 第１仮想点
３６ 第２仮想点
Ａ 上昇方向
Ｂ 下降方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランクプーリによって３つの補機を駆動する内燃機関の補機駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、複数の気筒を備えた内燃機関においては、気筒列方向に沿うクランクシャフトの一端に伝動ベルトを用いた補機駆動装置が配置される。この補機駆動装置は、クランクシャフトの一端に固定されたクランクプーリと、各補機を駆動するための補機プーリとに伝動ベルトを巻き掛けて構成され、伝動ベルトを介して内燃機関の出力を補機プーリに伝達し、各補機を駆動する。
【０００３】
近年では、エンジンのコンパクト化を図るために１本の伝動ベルトで複数の補機を駆動する形態が多く採用されている。この場合には、平ベルトと比較してより大きな伝達能力を有するＶベルトが伝動ベルトに用いられることが多い。また、伝動ベルトが伸びや磨耗を起こした場合にも摩擦力を確保するために、伝動ベルトの張力を一定に維持するオートテンショナが一般的に用いられている。オートテンショナは通常、クランクプーリに対して伝動ベルトの緩み側に配置されたテンションプーリを、伝動ベルトに接する側に付勢することで伝動ベルトに張力を付与する。
【０００４】
このような補機駆動装置では、補機を含めてできるだけコンパクトな配置とすることが望まれる。一方、伝動ベルトとの摩擦力を確保するためには、各補機プーリの径をある程度大きくするとともに、各補機プーリに対する伝動ベルトの巻き掛け角を確保する必要があり、補機および補機プーリのコンパクト配置と各補機プーリに対する伝動力確保との両立が求められる。
【０００５】
例えば、特許文献１に開示された補機駆動装置では、後方に大きく傾斜した自動車用エンジンにおいて、内燃機関におけるシリンダ列方向の沿う一面（前面）側に複数の補機を集約して配置するとともに、伝動ベルトを、クランクプーリから張り側へ順に、クランクプーリの前方に位置するエアコン用のコンプレッサプーリ、アイドラプーリ、クランクプーリの上方に位置するオルタネータプーリ、オルタネータプーリの下方に位置するウォータポンププーリ、ウォータポンププーリおよびクランクプーリの前方に位置するテンショナプーリに巻き掛け、テンショナプーリのみを伝動ベルトの外面に転接させ、その他の補機プーリを伝動ベルトの内面に転接させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４５２００８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記したような補機駆動装置では、各プーリに伝動ベルトの巻き掛け方向への荷重（以下、ベルト荷重と称する。）が加わる。ベルト荷重は、伝動ベルトの張り側の引張力と弛み側の引張力との合力であり、巻き掛け角が１８０度以下の範囲ではプーリに対する巻き掛け角が大きくなるほど大きくなる。そして、ベルト荷重はプーリの回転軸線に直交する向きに作用するため、特許文献１のようにクランクプーリに対するベルト荷重の向きがシリンダ軸線方向（ピストン摺動方向）に近い場合には、内燃機関の駆動中に打音が発生することがある。また、特許文献１の補機駆動装置では、コンプレッサプーリとオルタネータプーリとの距離が大きくなるため、両者の間にアイドラプーリを設ける必要が生じ、装置の大型化を招いている。
【０００８】
本発明は、このような従来技術に含まれる課題を解消するべく案出されたものであり、クランクプーリに加わるベルト荷重の向きをシリンダ軸線方向と異ならせて打音の発生を抑制するとともに、伝動力を確保しつつ必要最小限の構成によってコンパクト化することができる補機駆動装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、クランクシャフト（７）の一端に設けられたクランクプーリ（１０）と、前記クランクプーリに対してシリンダ軸線に略直交する方向に配置された第１補機（２１）を駆動する第１補機プーリ（１１）と、前記第１補機プーリよりもシリンダ軸線方向において上昇側に配置された第２補機（２２）を駆動する第２補機プーリ（１２）と、シリンダ軸線方向において前記第１補機プーリと前記第２補機プーリとの間に配置された第３補機（２３）を駆動する第３補機プーリ（１３）と、シリンダ軸線方向において前記第２補機プーリと前記第３補機プーリとの間に配置され、オートテンショナ（１７）によって付勢されたテンションプーリ（１４）と、前記クランクプーリから張り側へ順に、前記第１補機プーリ、前記第２補機プーリ、前記テンションプーリおよび前記第３補機プーリに巻きかけられ、前記クランクプーリ、前記第１補機プーリ、前記第２補機プーリおよび前記テンションプーリにその内面（１５ｉ）を当接させるとともに、前記第３補機プーリにその外面（１５ｏ）を当接させる無端状の伝動ベルト（１５）とを備えた補機駆動装置（１）に係る。
【００１０】
本発明に係る補機駆動装置は、前記第３補機プーリの中心（１３ｘ）が、前記クランクプーリ、前記第１補機プーリおよび前記第２補機プーリの各中心（１０ｘ、１１ｘ、１２ｘ）を結んだ三角形（３０）の中に配置され、前記クランクプーリと前記第１補機プーリとの間の前記伝動ベルトにより画定される直線を第１仮想線（３１）とし、前記クランクプーリの、前記第１仮想線と反対側の外周縁上の部位における前記第１仮想線と平行な接線を第２仮想線（３２）とし、前記第３補機プーリの外周縁上の前記第１仮想線に最も近い点を第１仮想点（３５）としたときに、前記第１仮想点が前記第１仮想線と前記第２仮想線との間に位置し、前記第１補機プーリと前記第２補機プーリとの間の前記伝動ベルトにより画定される直線を第３仮想線（３３）とし、前記テンションプーリの、前記クランクプーリに近い側の外周縁上の部位における前記第３仮想線と平行な接線を第４仮想線（３４）とし、前記第３補機プーリの外周縁上の前記第３仮想線に最も近い点を第２仮想点（３６）としたときに、前記第２仮想点が前記第３仮想線と前記第４仮想線との間に位置する構成とする。
【００１１】
このように構成したことにより、第１補機プーリがクランクプーリに対してシリンダ軸線に略直交する方向に配置され、第１仮想点が第１仮想線と前記第２仮想線との間に位置することにより、クランクプーリに対するベルト荷重の向きをシリンダ軸線に略直交させることができるため、内燃機関の駆動中に発生する打音を抑制することができる。また、クランクプーリに対する巻き掛け角度を大きくとって伝動力を確保することもできる。一方、第３補機プーリの中心が三角形の中に配置されることにより、第１補機プーリおよび第２補機プーリ間の伝動ベルトに干渉させることなく第３補機プーリの径を大きくすることができるため、第１補機プーリおよび第２補機プーリ間にベルトの軌道を変更するためのアイドラプーリを設ける必要がない。
【００１２】
また、テンションプーリが、クランクプーリのベルト弛み側に連設されるのではなく、第２補機プーリのベルト入側且つ第３補機プーリのベルト出側に配置されることにより、第２補機と第３補機とのシリンダ軸線方向の間隔が確保され、第１補機プーリから第２補機プーリまでのシリンダ軸線方向の間隔を短縮することができる。したがって、装置を小型化できる。また、第２仮想点が第３仮想線と第４仮想線との間に位置することにより、第３補機プーリに対する巻き掛け角を確保することができる。加えて、テンションプーリに対する巻き掛け角も大きくできるため、所定の張力を付与するために必要なオートテンショナのストロークを小さくでき、オートテンショナを小型化できる。
【００１３】
また、本発明の一側面によれば、前記伝動ベルトは外面が平坦面をなすＶベルト（１５）であり、前記第３補機がウォータポンプ（２３）である構成とすることができる。この構成によれば、第１から第３補機を駆動するのに必要な摩擦力を幅の狭い１本の伝動ベルトで確保することができる。また、第３補機プーリにはＶベルトの外面が巻き掛けられるが、第３補機プーリを比較的駆動力の小さなポンププーリとすることで、第３補機プーリと伝動ベルトとのスリップを抑制できる。
【００１４】
また、本発明の一側面によれば、オートテンショナが、クランクシャフトの軸方向視において伝動ベルトの内側に配置された構成とすることができる。この構成によれば、装置を小型化することができる。
【発明の効果】
【００１５】
このように本発明によれば、クランクプーリに加わるベルト荷重の向きをシリンダ軸線方向と異ならせて打音の発生を抑制するとともに、伝動力を確保しつつ必要最小限の構成によってコンパクト化が可能な補機駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態に係る補機駆動装置の正面図
【図２】図１中のII−II断面図
【図３】図１に示す補機駆動装置の配置説明図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明に係る補機駆動装置１の一実施形態について詳細に説明する。
【００１８】
図１に示すように、補機駆動装置１は、車両用の内燃機関（以下、エンジンＥと称する。）に付設される。エンジンＥは、シリンダおよびクランクルームを画成するシリンダブロックとシリンダヘッドとからなるエンジン本体２、エンジン本体２の側面に締結されてタイミングチェーンを覆うチェーンカバー３、エンジン本体２の下端に締結されたオイルパン４、エンジン本体２の上端に締結されたシリンダヘッドカバー５などを備える４サイクル直列多気筒ガソリンエンジンであり、一点鎖線で示すシリンダ軸線６を車両後方に向けて若干傾斜させた状態で車両に搭載される。なお、図１では、紙面の上下方向を鉛直方向として、車両に搭載された状態のエンジンＥを示している。以下、シリンダ軸線６方向のうち、下死点側から上死点側へ向かうピストン摺動方向を上昇方向Ａとし、シリンダ軸線６方向のうちピストンの上死点側から下死点側へ向かうピストン摺動方向を下降方向Ｂとして説明する。
【００１９】
エンジンＥの下部には、シリンダ列方向に延在するクランクシャフト７が設けられており、チェーンカバー３から突出するクランクシャフト７の一端には、クランクプーリ１０が設けられている。シリンダ列方向に沿うエンジンＥの前面には、上から順にオルタネータ２２（第２補機）、ウォータポンプ２３（第３補機）およびエアコンディショナ用のコンプレッサ２１（第１補機）が取付ブラケットを介してエンジン本体２に取り付けられている。クランクプーリ１０の回転平面上には、これらの補機２１〜２３を駆動するためのオルタネータプーリ１２（第２補機プーリ）、ポンププーリ１３（第３補機プーリ）およびコンプレッサプーリ１１（第１補機プーリ）がそれぞれ配置される。
【００２０】
クランクプーリ１０には、無端状のＶベルト１５が巻き掛けられている。Ｖベルト１５は、図２に示すように、その内面１５ｉ側に７つのＶ字状のリブ１５ａが連設され、外面１５ｏが平坦面とされたＶリブドベルトであり、その内面１５ｉがクランクプーリ１０の外周面に接するようにクランクプーリ１０に巻き掛けられる。クランクプーリ１０の外周面には、この７つのリブ１５ａと相補的な形状の７つの溝１０ａが形成されており、Ｖベルト１５に張力が加わることでリブ１５ａが溝１０ａに食い込んでクランクプーリ１０とＶベルト１５との摩擦力が増大する。
【００２１】
クランクプーリ１０は、エンジンＥの駆動によって図１中に矢印で示すように時計回りに回転する。クランクプーリ１０に巻き掛けられたＶベルト１５は、クランクプーリ１０の下側からベルトを進入させるいわゆる張り側と、クランクプーリ１０の上側からベルトを退出させるいわゆる弛み側との２方向に延び、互いに繋がって環状をなしている。Ｖベルト１５は、クランクプーリ１０を起点としてベルト入側（張り側）へ順に、コンプレッサプーリ１１、オルタネータプーリ１２、ポンププーリ１３に巻き掛けられている。これらクランクプーリ１０、コンプレッサプーリ１１、オルタネータプーリ１２、ポンププーリ１３およびＶベルト１５により、クランクシャフト７の回転によって各補機２１〜２３を駆動する補機駆動装置１が構成される。
【００２２】
コンプレッサプーリ１１は、クランクプーリ１０に対してシリンダ軸線６に略直交する方向に配置されるとともに、Ｖベルト１５におけるクランクプーリ１０のベルト入側の内面１５ｉに転接する。ここで、コンプレッサプーリ１１がクランクプーリ１０に対してシリンダ軸線６に略直交する方向に配置されるとは、後述する打音抑制効果が奏されるように、Ｖベルト１５におけるクランクプーリ１０とコンプレッサプーリ１１とに掛け渡された部位が、シリンダ軸線６に略直交する方向に延在することを意味するものである。Ｖベルト１５の延在方向はクランクプーリ１０およびコンプレッサプーリ１１の径や両者間の距離によって変化するが、一般的な自動車用エンジンの寸法およびこれに用いられるクランクプーリおよび補機プーリの大きさを考慮すると、概ねコンプレッサプーリ１１の中心１１ｘがシリンダ軸線６方向においてクランクプーリ１０の外周縁上の上昇方向Ａ側端部と下降方向Ｂ側端部との間に位置すればよい。
【００２３】
オルタネータプーリ１２は、シリンダ軸線６方向においてコンプレッサプーリ１１よりも上昇方向Ａ側に配置されるとともに、Ｖベルト１５におけるコンプレッサプーリ１１のベルト入側の内面１５ｉに転接する。
【００２４】
ポンププーリ１３は、シリンダ軸線６方向においてコンプレッサプーリ１１とオルタネータプーリ１２との間に配置されるとともに、Ｖベルト１５におけるオルタネータプーリ１２のベルト入側且つクランクプーリ１０のベルト出側の外面１５ｏに転接する。
【００２５】
補機駆動装置１は、更に、Ｖベルト１５におけるオルタネータプーリ１２のベルト入側且つポンププーリ１３のベルト出側の内面１５ｉに転接するテンションプーリ１４を備えている。テンションプーリ１４は、取付ブラケットによってその中央部が揺動自在に保持されたベルクランク１６の一端に回転自在に支持される。ベルクランク１６の他端には、油圧式のダンパ機構を備え、一端が取付ブラケットに取り付けられたオートテンショナ１７の他端が連結されている。オートテンショナ１７がベルクランク１６の他端を押す方向に付勢することにより、テンションプーリ１４がＶベルト１５を外側に膨らませる向きに付勢し、Ｖベルト１５に張力を付与する。なお、ベルクランク１６およびオートテンショナ１７も、テンションプーリ１４と同様に、補機駆動装置１の正面視（図１）においてＶベルト１５の内側に配置される。
【００２６】
各プーリ１０〜１４の配置について、図３を参照して更に詳細に説明する。ポンププーリ１３の中心１３ｘは、クランクプーリ１０の中心１０ｘ、コンプレッサプーリ１１の中心１１ｘおよびオルタネータプーリ１２の中心１２ｘを結んだ三角形３０の中に配置される。
【００２７】
Ｖベルト１５におけるクランクプーリ１０とコンプレッサプーリ１１とに掛け渡された部位が画定する直線、すなわち、クランクプーリ１０の外周縁とコンプレッサプーリ１１の外周縁との下降方向Ｂ側の各部位に接する共通接線を、第１仮想線３１とし、第１仮想線３１と平行であり、且つクランクプーリ１０の外周縁上の下降方向Ｂ側の部位に接する接線を第２仮想線３２とし、ポンププーリ１３の外周縁上の第１仮想線３１に最も近い点を第１仮想点３５とすると、第１仮想点３５が第１仮想線３１と第２仮想線３２との間に位置するように、クランクプーリ１０、コンプレッサプーリ１１およびポンププーリ１３が配置される。
【００２８】
一方、Ｖベルト１５におけるコンプレッサプーリ１１とオルタネータプーリ１２とに掛け渡された部位が画定する直線、すなわち、コンプレッサプーリ１１の外周縁とオルタネータプーリ１２の外周縁とのクランクプーリ１０から遠い側の各部位に接する共通接線を第３仮想線３３とし、第３仮想線３３と平行であり、且つテンションプーリ１４の外周縁上のクランクプーリ１０に近い側の部位に接する接線を第４仮想線３４とし、ポンププーリ１３の外周縁上の第３仮想線３３に最も近い点を第２仮想点３６とすると、第２仮想点３６が第３仮想線３３と第４仮想線３４との間に位置するように、コンプレッサプーリ１１、オルタネータプーリ１２、ポンププーリ１３およびテンションプーリ１４が配置される。
【００２９】
このように、コンプレッサプーリ１１がクランクプーリ１０に対してシリンダ軸線６に略直交する方向に配置され、第１仮想点３５が第１仮想線３１と第２仮想線３２との間に位置することにより、クランクプーリ１０に対する巻き掛け角度を大きくとって伝動力を確保することが可能となるとともに、クランクプーリ１０に対するベルト荷重の向きをシリンダ軸線６に略直交させることができるため、内燃機関の駆動中に発生する打音を抑制することができる。また、ポンププーリ１３の中心１３ｘが三角形３０の中に配置されることにより、コンプレッサプーリ１１およびオルタネータプーリ１２間のＶベルト１５に干渉させることなくポンププーリ１３の径を大きくすることができるため、コンプレッサプーリ１１およびオルタネータプーリ１２間にＶベルト１５の軌道を変更するためにアイドラプーリを設ける必要がない。
【００３０】
また、テンションプーリ１４が、クランクプーリ１０のベルト弛み側に連設されるのではなく、オルタネータプーリ１２のベルト入側且つポンププーリ１３のベルト出側に配置されたことにより、オルタネータ２２とウォータポンプ２３とのシリンダ軸線方向の間隔が確保され、コンプレッサプーリ１１からオルタネータプーリ１２までのシリンダ軸線方向の間隔が短縮可能となる。したがって、補機駆動装置１の小型化が実現される。また、第２仮想点３６が第３仮想線３３と第４仮想線３４との間に位置することにより、ポンププーリ１３に対する巻き掛け角が確保される。加えて、テンションプーリ１４に対する巻き掛け角も大きくなるため、所定の張力を付与するために必要なオートテンショナ１７のストロークが小さくなり、オートテンショナ１７の小型化が実現される。
【００３１】
一方、補機駆動装置１を構成する伝動ベルトがＶベルト１５とされたことにより、幅の狭い１本のＶベルト１５によって３つの補機２１〜２３を駆動するのに必要な摩擦力を確保でき、Ｖベルト１５の外面１５ｏ側が巻き掛けられる補機プーリを比較的駆動力の小さなポンププーリ１３としたことにより、Ｖベルト１５の外面１５ｏとポンププーリ１３の外周面とのスリップも抑制される。さらに、オートテンショナ１７が、クランクシャフト７の軸方向視においてＶベルト１５の内側に配置されたため、補機駆動装置１が小型化される。
【００３２】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態では、本発明を直列多気筒ガソリンエンジンに適用したが、その他の内燃機関に適用することも可能である。また、上記実施形態では、補機駆動装置１が、クランクプーリ１０から張り側に順に配置されたコンプレッサ２１、オルタネータ２２およびウォータポンプ２３の３つの補機を駆動しているが、補機の順序を入れ替えたり、他の補機を駆動したりしてもよい。また、上記実施形態では、オートテンショナ１７として油圧式のダンパ機構を備えたものを用いたが、油圧式に限らず、摩擦式など他の形式のオートテンショナを用いてもよい。この他、各装置や部材の具体的構成や配置、数量など、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。一方、上記実施形態に示した本発明に係る補機駆動装置１の各構成要素は必ずしも全てが必須ではなく、少なくとも本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１ 補機駆動装置
６ シリンダ軸線
７ クランクシャフト
１０ クランクプーリ
１１ コンプレッサプーリ（第１補機プーリ）
１２ オルタネータプーリ（第２補機プーリ）
１３ ポンププーリ（第３補機プーリ）
１０ｘ、１１ｘ、１２ｘ、１３ｘ 各プーリ１０〜１３の中心
１４ テンションプーリ
１５ Ｖベルト（伝動ベルト）
１５ｉ 内面
１５ｏ 外面
１７ オートテンショナ
２１ コンプレッサ（第１補機）
２２ オルタネータ（第２補機）
２３ ウォータポンプ（第３補機）
３０ 三角形
３１ 第１仮想線
３２ 第２仮想線
３３ 第３仮想線
３４ 第４仮想線
３５ 第１仮想点
３６ 第２仮想点
Ａ 上昇方向
Ｂ 下降方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトの一端に設けられたクランクプーリと、
前記クランクプーリに対してシリンダ軸線に略直交する方向に配置された第１補機を駆動する第１補機プーリと、
前記第１補機プーリよりもシリンダ軸線方向において上昇側に配置された第２補機を駆動する第２補機プーリと、
シリンダ軸線方向において前記第１補機プーリと前記第２補機プーリとの間に配置された第３補機を駆動する第３補機プーリと、
シリンダ軸線方向において前記第２補機プーリと前記第３補機プーリとの間に配置され、オートテンショナによって付勢されたテンションプーリと、
前記クランクプーリから張り側へ順に、前記第１補機プーリ、前記第２補機プーリ、前記テンションプーリおよび前記第３補機プーリに巻きかけられ、前記クランクプーリ、前記第１補機プーリ、前記第２補機プーリおよび前記テンションプーリにその内面を当接させるとともに、前記第３補機プーリにその外面を当接させる無端状の伝動ベルトと
を備えた内燃機関の補機駆動装置であって、
前記第３補機プーリの中心が、前記クランクプーリ、前記第１補機プーリおよび前記第２補機プーリの各中心を結んだ三角形の中に配置され、
前記クランクプーリと前記第１補機プーリとの間の前記伝動ベルトにより画定される直線を第１仮想線とし、前記クランクプーリの、前記第１仮想線と反対側の外周縁上の部位における前記第１仮想線と平行な接線を第２仮想線とし、前記第３補機プーリの外周縁上の前記第１仮想線に最も近い点を第１仮想点としたときに、前記第１仮想点が前記第１仮想線と前記第２仮想線との間に位置し、
前記第１補機プーリと前記第２補機プーリとの間の前記伝動ベルトにより画定される直線を第３仮想線とし、前記テンションプーリの、前記クランクプーリに近い側の外周縁上の部位における前記第３仮想線と平行な接線を第４仮想線とし、前記第３補機プーリの外周縁上の前記第３仮想線に最も近い点を第２仮想点としたときに、前記第２仮想点が前記第３仮想線と前記第４仮想線との間に位置することを特徴とする内燃機関の補機駆動装置。
【請求項２】
前記伝動ベルトは外面が平坦面をなすＶベルトであり、
前記第３補機がウォータポンプであることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の補機駆動装置。
【請求項３】
前記オートテンショナが、前記クランクシャフトの軸方向視において前記伝動ベルトの内側に配置されたことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の内燃機関の補機駆動装置。
【請求項１】
クランクシャフトの一端に設けられたクランクプーリと、
前記クランクプーリに対してシリンダ軸線に略直交する方向に配置された第１補機を駆動する第１補機プーリと、
前記第１補機プーリよりもシリンダ軸線方向において上昇側に配置された第２補機を駆動する第２補機プーリと、
シリンダ軸線方向において前記第１補機プーリと前記第２補機プーリとの間に配置された第３補機を駆動する第３補機プーリと、
シリンダ軸線方向において前記第２補機プーリと前記第３補機プーリとの間に配置され、オートテンショナによって付勢されたテンションプーリと、
前記クランクプーリから張り側へ順に、前記第１補機プーリ、前記第２補機プーリ、前記テンションプーリおよび前記第３補機プーリに巻きかけられ、前記クランクプーリ、前記第１補機プーリ、前記第２補機プーリおよび前記テンションプーリにその内面を当接させるとともに、前記第３補機プーリにその外面を当接させる無端状の伝動ベルトと
を備えた内燃機関の補機駆動装置であって、
前記第３補機プーリの中心が、前記クランクプーリ、前記第１補機プーリおよび前記第２補機プーリの各中心を結んだ三角形の中に配置され、
前記クランクプーリと前記第１補機プーリとの間の前記伝動ベルトにより画定される直線を第１仮想線とし、前記クランクプーリの、前記第１仮想線と反対側の外周縁上の部位における前記第１仮想線と平行な接線を第２仮想線とし、前記第３補機プーリの外周縁上の前記第１仮想線に最も近い点を第１仮想点としたときに、前記第１仮想点が前記第１仮想線と前記第２仮想線との間に位置し、
前記第１補機プーリと前記第２補機プーリとの間の前記伝動ベルトにより画定される直線を第３仮想線とし、前記テンションプーリの、前記クランクプーリに近い側の外周縁上の部位における前記第３仮想線と平行な接線を第４仮想線とし、前記第３補機プーリの外周縁上の前記第３仮想線に最も近い点を第２仮想点としたときに、前記第２仮想点が前記第３仮想線と前記第４仮想線との間に位置することを特徴とする内燃機関の補機駆動装置。
【請求項２】
前記伝動ベルトは外面が平坦面をなすＶベルトであり、
前記第３補機がウォータポンプであることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の補機駆動装置。
【請求項３】
前記オートテンショナが、前記クランクシャフトの軸方向視において前記伝動ベルトの内側に配置されたことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の内燃機関の補機駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−１０８３７７（Ｐ２０１３−１０８３７７Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５２２８４（Ｐ２０１１−２５２２８４）
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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