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JP2761191B2 - ベルト伝動方法及びベルト伝動装置 - Google Patents

ベルト伝動方法及びベルト伝動装置

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JP2761191B2
JP2761191B2 JP6190209A JP19020994A JP2761191B2 JP 2761191 B2 JP2761191 B2 JP 2761191B2 JP 6190209 A JP6190209 A JP 6190209A JP 19020994 A JP19020994 A JP 19020994A JP 2761191 B2 JP2761191 B2 JP 2761191B2
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shaft
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clutch
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Bando Chemical Industries Ltd
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16H7/00Gearings for conveying rotary motion by endless flexible members
    • F16H7/08Means for varying tension of belts, ropes, or chains
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D43/00Automatic clutches
    • F16D43/02Automatic clutches actuated entirely mechanically
    • F16D43/04Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by angular speed
    • F16D43/14Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by angular speed with centrifugal masses actuating the clutching members directly in a direction which has at least a radial component; with centrifugal masses themselves being the clutching members
    • F16D43/18Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by angular speed with centrifugal masses actuating the clutching members directly in a direction which has at least a radial component; with centrifugal masses themselves being the clutching members with friction clutching members
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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  • One-Way And Automatic Clutches, And Combinations Of Different Clutches (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、角速度の微小変動
(回転変動)を伴う駆動回転軸の回転力を回転慣性のあ
る従動回転軸にベルトを介して伝動するベルト伝動方法
及びその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、エンジン(内燃機関)において
は、その爆発行程のみで駆動エネルギーを生じ、他の行
程では回転トルクを発生しないので、そのクランク軸に
常に角速度変動が生じる。従って、このエンジンの駆動
回転トルクを従動回転軸にベルトにより伝動する場合、
従動回転軸側の負荷が増大するほど上記角速度変動の影
響が顕在化する問題がある。
【0003】すなわち、上記エンジンを駆動源とするベ
ルト伝動装置においては、上記角速度の変動によりベル
トも同時に周速度が変動するので、従動回転軸の回転慣
性が大きい場合には、従動回転軸上のプーリとベルトと
の間で上記周速度の変動に起因してスリップが生じ、こ
れが原因となってベルト耐用寿命が著しく短くなる。
【0004】例えば自動車において、エンジンを駆動源
として補機としての発電機(オルタネータ)をベルト伝
動により駆動するとき、発電機軸は大きな回転慣性を有
するため、上記エンジン特有の角速度変動により常に発
電機軸のプーリ上でベルトは僅かづつではあるがスリッ
プを生じており、このスリップにより接触面の摩耗や摩
擦熱の発生、さらには異音発生等、種々の問題が生じ
る。しかも、一般に、発電機は駆動回転軸に対し、プー
リ径の大きい増速の速比関係とされるので、上記問題は
さらに顕著となる。
【0005】特に、専有スペースのコンパクト化を目的
として多く採用されつつあるVリブドベルトの場合にあ
っては、ベルト表面の摩耗は直接Vリブドベルトの耐用
寿命を著しく短縮化させる原因となるため、上記スリッ
プの防止は無視し得ない問題である。
【0006】このような問題を解決するため、通常のエ
ンジンでは、そのクランク軸にフライホイールを設けて
その慣性力を大きくし、スムーズランニングに近付ける
方法が採用されている。しかし、クランク軸の捩り強度
の関係上、慣性力を大きくするには限界があり、ガソリ
ンエンジンでは最大1.5〜2.0°程度のクランク軸
の角速度変動が、またディーゼルエンジンでは最大6〜
8°程度のクランク軸角速度変動がそれぞれ生じるのは
回避し得ない。
【0007】また、従来から、ベルトの構造的又は強度
的な改良が種々試みられ、ある程度の効果は発揮されて
いる。しかし、上記の如く駆動回転軸の角速度変動を完
全には回避できない以上、ベルトの摩耗や異音発生の減
少は程度上の問題に過ぎない。
【0008】そこで、本出願人は、前に、斯かる回転軸
の角速度変動を伴うベルト伝動において、その回転軸と
プーリとの間に一方向クラッチを介在させることによ
り、駆動回転軸の正転方向のみの伝動を一方向クラッチ
の係合作動により行い、相対的に逆転方向となる回転力
は一方向クラッチの係合解除作動により遮断するように
して、ベルトに無理な応力が作用するのを防ぎ、その超
寿命化や低騒音化を図るようにしたものを提案している
(特開昭61―228153号公報参照)。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記提案のも
のでも全く問題がないわけではない。すなわち、この提
案の一方向クラッチを備えたベルト伝動装置を例えば自
動車における補機を駆動するために用いる場合、4サイ
クル4気筒エンジンにおける回転数700〜800rp
mのアイドル回転域では、上記一方向クラッチに必要な
周波数は23〜26Hzとなり、また、エンジンが回転
数5600〜6000rpmの最高回転域にあるとき、
一方向クラッチの必要周波数は186〜200Hzとな
る。
【0010】これに対し、一方向クラッチがローラ式の
ものである場合、その許容周波数は高々60Hz程度で
ある。従って、エンジンのアイドル域では問題はない
が、高回転時には一方向クラッチの許容周波数を越えて
しまい、そのクラッチにおける予圧スプリングの破損等
を招くこととなる。つまり、上記提案のものでは、一方
向クラッチの耐久性や信頼性の点で難があり、改良の余
地があった。
【0011】この発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、一方向クラッチの許容周波数を越える
高周波の角速度変動を該一方向クラッチに伝えないよう
にすることにより、一方向クラッチにより騒音低減やベ
ルトの高寿命化を図りつつ、一方向クラッチの耐久性を
向上させるようにすることにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成すべ
く、この発明では、回転に伴う遠心力の増大により係合
状態となる遠心クラッチを一方向クラッチと並列に配置
し、角速度が低いときには、遠心クラッチを係合解除状
態として一方向クラッチのみ作動させる一方、角速度が
大きくなると、遠心クラッチの作動により一方向クラッ
チの機能を停止させるようにした。
【0013】すなわち、請求項1の発明は、角速度の微
小変動を伴う駆動回転軸の回転力を回転慣性のある従動
回転軸に伝動ベルトを介して伝動するベルト伝動方法で
あり、一方の回転軸側の角速度が所定値よりも低いとき
には、駆動回転軸側の角速度が低下する時にのみベルト
及び回転軸の一方から他方への回転伝達を選択的に遮断
し、駆動回転軸側の角速度が所定値以上のときには、ベ
ルト及び回転軸の一方から他方への回転伝達を可能とす
るものである。
【0014】請求項2の発明はベルト伝動装置であり、
このベルト伝動装置では、角速度の微小変動を伴う駆動
回転軸と回転慣性のある従動回転軸とにそれぞれプーリ
が取り付けられ、該両プーリ間に伝動ベルトが巻き掛け
られてなり、上記駆動及び従動回転軸上の少なくとも一
方のプーリはクラッチ装置を介して回転軸に取り付けら
れている。
【0015】そして、上記クラッチ装置は、駆動回転軸
側の角速度の増加時にのみプーリ及び回転軸を回転一体
に係合する一方向クラッチと、この一方向クラッチに対
し伝動経路において並列に設けられ、回転軸の角速度が
所定値よりも低いときには、プーリ及び回転軸同士の係
合を解除する一方、所定値以上のときには、プーリ及び
回転軸を回転一体に係合する遠心クラッチとを備えてな
るものとする。
【0016】請求項3の発明では、クラッチ装置は、従
動回転軸と該従動回転軸上のプーリとの間に介設され、
このクラッチ装置の一方向クラッチは、従動回転軸と該
回転軸上にベアリングを介して回転可能に支持されたプ
ーリとの間に配置されているものとする。
【0017】一方、遠心クラッチは、回転軸に回転一体
に形成されかつ内周に摩擦面を有するクラッチ係合部
と、上記プーリに半径方向に移動可能に係合支持され、
外周に上記摩擦面に係合可能な摩擦面を有する少なくと
も1つのウェイトと、該ウェイトを半径方向内側に付勢
する付勢手段とを備えていて、上記ウェイトが遠心力に
より半径方向外側へ移動して摩擦面がクラッチ係合部の
摩擦面に係合するように構成されているものとする。
【0018】請求項4の発明では、請求項2又は3のベ
ルト伝動装置において、駆動回転軸はエンジン(内燃機
関)のクランク軸とし、従動回転軸は、エンジンにより
駆動される補機に連結された軸とする。
【0019】請求項5の発明では、上記補機はオルタネ
ータとする。
【0020】
【作用】上記の構成により、請求項1又は2の発明で
は、回転軸の角速度が所定値よりも低いときには、クラ
ッチ装置における遠心クラッチが作動せず、プーリ及び
回転軸同士の係合が解除され、プーリ及び回転軸は、遠
心クラッチと並列に配置された一方向クラッチを介して
連結された状態となる。
【0021】この場合、従来のベルト伝動装置では、従
動回転軸の回転慣性力が大きいと、角速度変動が増大域
から低下域へ変化したとき、回転慣性力の大きい従動回
転軸がこの角速度低下域への変化に追従し切れず、その
慣性力により角速度がベルト側の角速度に対して増大
し、このときの角速度の差がベルトのスリップとなる
が、本発明においては、上記角速度増大域にのみ一方向
クラッチがプーリ及び回転軸を係合して駆動力が伝えら
れ、角速度が低下する時には駆動側より従動回転軸への
伝達が遮断され、駆動回転軸に対し瞬間的に高回転とな
る従動回転軸の回転が許容される。従って、ベルトは従
動回転軸より遥かに回転慣性力の低いプーリとだけ接触
することとなり、プーリとベルトとは係合状態を維持し
ているにも拘らずスリップは全く発生しなくなるか、或
いは発生してもプーリのみの慣性力による極めて微小な
ものとなり、ベルト寿命を長くすることができるととも
に、異音の発生を抑制することができる。また、角速度
低下する時にも従動回転軸の角速度が高いままに保た
れるので、全体として従動回転軸の角速度がプーリより
も高くなり、その従動回転軸の角速度を増大させること
ができる。
【0022】これに対し、回転軸の角速度が所定値以上
となると、それに伴う遠心力の増大によって遠心クラッ
チが作動状態となり、この作動した遠心クラッチにより
プーリと回転軸とは回転一体に係合される。この遠心ク
ラッチによる係合により、角速度変動があるにも拘らず
上記一方向クラッチの機能は停止される。このように回
転軸の角速度が所定値以上となると、一方向クラッチの
機能が停止されるので、その所定値を一方向クラッチの
許容周波数以下にすれば、一方向クラッチが許容周波数
を越えて作動することはなくなり、よってその耐久性を
高めることができる。
【0023】また、遠心クラッチによる係合状態では、
プーリと回転軸とは直結されて一体に回転し、駆動回転
軸の角速度変動を従動回転軸が受ける状態となるが、こ
のときの角速度は大きく、その分、角速度変動は相対的
に小さくなっているので、全体から見れば、ベルトの高
寿命化や騒音の低下等にさほど悪影響を及ぼすことはな
い。
【0024】さらに、回転軸の角速度が所定値以上とな
ると、遠心クラッチが作動してプーリと回転軸とは回転
一体に係合されるので、回転慣性のある従動回転軸が過
度に回転上昇するのを防止することができ、その最大回
転数の規制状態を確保することができる。
【0025】請求項3の発明では、駆動回転軸の角速度
が所定値よりも低いとき、従動回転軸と該従動回転軸上
のプーリとの間に介設されているクラッチ装置の遠心ク
ラッチにおいては、ウェイトに作用する遠心力が小さい
ので、そのウェイトは付勢手段の付勢力により半径方向
内側に移動して、その外周の摩擦面が回転軸に回転一体
に形成されたクラッチ係合部内周の摩擦面に係合せず、
遠心クラッチが非作動状態となる。このことでプーリ及
び従動回転軸の係合が解除されて両者は一方向クラッチ
を介して連結された状態となる。
【0026】一方、駆動回転軸の角速度が所定値以上と
なると、それに伴う遠心力の増大によって遠心クラッチ
におけるウェイトが付勢手段の付勢力に抗して半径方向
外側移動し、その外周の摩擦面がクラッチ係合部内周の
摩擦面に係合して、遠心クラッチの作動状態となる。こ
の作動した遠心クラッチによりプーリと回転軸とは回転
一体に係合される。この遠心クラッチによる係合により
プーリと従動回転軸とは回転一体に係合される。よって
上記遠心クラッチ等の構成が容易に得られる。
【0027】請求項4の発明では、エンジンのクランク
軸の駆動力をベルト伝動を介して補機に伝達してそれを
駆動する場合、エンジンの低回転域では、たとえクラン
ク軸に角速度変動があってもその角速度変動を一方向ク
ラッチで吸収してベルトのスリップを抑制し、ベルトの
高寿命化、騒音の低減化を図ることができる。一方、エ
ンジンの高回転域では、遠心クラッチによりプーリと回
転軸とを剛体化して一方向クラッチの耐久性、信頼性の
向上を図ることができる。
【0028】請求項5の発明では、補機がオルタネータ
であるので、上記の如く、一方向クラッチの作動状態で
角速度が全体としてプーリよりも高くなる従動回転軸に
オルタネータが連結されていることとなり、よってオル
タネータの発電効率を向上させることができる。
【0029】また、プーリとオルタネータとが一方向ク
ラッチ及び遠心クラッチの双方で連結されているので、
たとえ一方向クラッチが作動不良となってプーリと回転
軸との間で動力伝達が行われなくなったとしても、角速
度の低いときにオルタネータが発電しなくなり、その発
電不良の検出により一方向クラッチの異常を検知するこ
とができる一方、角速度が所定値以上になると、遠心ク
ラッチの作動によりプーリ及び回転軸間の動力伝達が行
われ、オルタネータによる最低限の発電を確保すること
ができる。
【0030】
【実施例】以下、この発明の実施例について図面により
説明する。図3は本発明の実施例に係るベルト伝動装置
Aを示し、このベルト伝動装置Aは自動車において補機
としてのオルタネータ(発電機)を駆動するためのもの
である。
【0031】図3において、1は自動車に搭載されたデ
ィーゼルエンジン、2はその下部に支持されたクランク
軸で、このクランク軸2は角速度の微小変動を伴う駆動
回転軸を構成する。クランク軸2には所定のプーリ径
(例えば135mm)を有するクランクプーリ3が回転
一体に取り付けられている。
【0032】上記エンジン1の上部にはクランク軸2と
平行なポンプ軸5が支持され、このポンプ軸5は他の補
機としての図外のウォータポンプに駆動連結され、ポン
プ軸5には所定プーリ径(例えば135mm)のポンプ
プーリ6が回転一体に取り付けられている。
【0033】また、エンジン1の側方にはクランク軸2
と平行なオルタネータ軸8が図外のブラケットを介して
支持され、このオルタネータ軸8にはオルタネータ9が
回転一体に連結されており、このオルタネータ9の発電
に伴う負荷によりオルタネータ軸8は回転慣性のある従
動回転軸とされている。
【0034】そして、上記オルタネータ軸8には所定の
プーリ径(例えば77mm)のオルタネータプーリ10
が回転一体に取り付けられ、このオルタネータプーリ1
0、上記クランクプーリ3及びポンププーリ6間には伝
動ベルトとしてのVリブドベルト12が巻き掛けられて
おり、エンジン1のクランク軸2の回転をVリブドベル
ト12を介してウォータポンプ及びオルタネータ9に伝
動してそれら補機を駆動するようにしている。
【0035】上記オルタネータプーリ10はオルタネー
タ軸8に対しクラッチ装置14を介して取り付けられて
いる。このクラッチ装置14は、図1及び図2に拡大詳
示するように、オルタネータ軸8に回転一体に外嵌結合
されたスリーブ15を有する。このスリーブ15の外周
には前後方向(図1では左右方向)に間隔をあけた1対
のベアリング16,16を介してオルタネータプーリ1
0が回転可能に支持され、このオルタネータプーリ10
の外周面にはVリブドベルト12のリブ12aに係合す
るプーリ溝10aが形成されている。そして、上記両ベ
アリング16,16間にローラ式やラチェット式等の一
方向クラッチ17が配設され、この一方向クラッチ17
は、クランク軸2(オルタネータプーリ10)の角速度
の増加時にのみオルタネータプーリ10とオルタネータ
軸8とを回転一体に係合し、同角速度の低下時にはオル
タネータプーリ10及びオルタネータ軸8間の係合を解
除するようになっている。
【0036】上記一方向クラッチ17の前側には遠心ク
ラッチ19がオルタネータプーリ10からスリーブ15
に至る動力伝動経路において一方向クラッチ17に対し
並列に設けられている。すなわち、この遠心クラッチ1
9は、スリーブ15の前端に一体に結合されたフランジ
20を有し、このフランジ20はスリーブ15前端から
半径方向外側に延びていて上記プーリ10よりも大径と
され、フランジ20の外周は後方に折り曲げられてスリ
ーブ15と同心の環状のクラッチ係合部21が形成さ
れ、このクラッチ係合部21の内周に摩擦面21aが形
成されている。
【0037】一方、プーリ10の前端部は前方に延長さ
れて厚肉部22が形成され、この厚肉部22の内端はス
リーブ15外周面近くに、また外端は上記フランジ20
のクラッチ係合部21内周面近くにそれぞれ位置してい
る。厚肉部22にはその外周面を中心方向に切り欠いて
なる4つのウェイト嵌合部23,23,…が周方向に等
間隔をあけて凹陥形成されている。この各ウェイト嵌合
部23は有底のもので、その前後の側面及び周方向に隣
接する側面は互いに平行とされている。上記各ウェイト
嵌合部23には所定の重さを有するウェイト25が半径
方向に摺動可能に嵌合支持され、この各ウェイト25の
外周面は、上記クラッチ係合部21内周面と同形状に形
成されてそれと密接して係合可能な摩擦面25bとされ
ている。
【0038】また、上記各ウェイト嵌合部23の周方向
に隣接する側面にはそれぞれ切欠凹部24,24が形成
され、この各凹部底面には差込部24aが形成され、こ
の差込部24aには付勢手段としての板ばね26の一端
部が差し込まれて固定支持され、この板ばね26の他端
は上記ウェイト25において切欠凹部24に対応する側
面に形成した差込部25aに差し込まれて固定支持され
ており、板ばね26により各ウェイト25を半径方向内
側に付勢している。そして、ディーゼルエンジン1の回
転数が上記一方向クラッチ17の許容周波数に対応する
所定回転数(例えば1800rpm)よりも低くて、駆
動側たるオルタネータプーリ10の角速度が所定値より
も低いときには、板ばね26,26による付勢力により
各ウェイト25を半径方向内側に移動させて、その外周
の摩擦面25bをクラッチ係合部21内周の摩擦面21
aから離隔させることにより、プーリ10及びオルタネ
ータ軸8同士の係合を解除する。一方、エンジン1の回
転数が上記所定回転数以上で、オルタネータプーリ10
の角速度が所定値以上となると、各ウェイト25に作用
する遠心力の増大によりウェイト25を板ばね26,2
6の付勢力に抗して半径方向外側に移動させて、その外
周摩擦面25bをクラッチ係合部21内周の摩擦面21
aに圧接させることにより、遠心クラッチ19の係合状
態とし、プーリ10及びオルタネータ軸8を回転一体に
係合するようにしている。
【0039】次に、この発明に係るベルト伝動方法を上
記実施例の作用として説明する。ディーゼルエンジン1
の運転により、エンジン1のクランク軸2の回転駆動力
がVリブドベルト12を介して補機としてのウォータポ
ンプ及びオルタネータ9に伝動され、それらが駆動され
る。
【0040】そして、オルタネータ9においては、オル
タネータプーリ10とオルタネータ軸8との間にクラッ
チ装置14が配置されているので、このクラッチ装置1
4により駆動力の伝達が調整される。具体的には、エン
ジン1の回転数が一方向クラッチ17の許容周波数に対
応する所定回転数(1800rpm)よりも低くて、オ
ルタネータプーリ10の角速度が所定値よりも低い場
合、クラッチ装置14における遠心クラッチ19の各ウ
ェイト25に作用する遠心力は板ばね26,26の付勢
力よりも小さいので、各ウェイト25は板ばね26,2
6の付勢力により半径方向内側に移動して、その外周の
摩擦面25bがクラッチ係合部21内周の摩擦面21a
から離れ、遠心クラッチ19は非係合状態となる。この
ことにより、プーリ10及びオルタネータ軸8同士は遠
心クラッチ19によっては係合されず、遠心クラッチ1
9と並列に配置された一方向クラッチ17を介して連結
された状態となる。
【0041】この場合、クラッチ装置14がないと、オ
ルタネータプーリ10の角速度が増大域から低下域へ変
化したとき、オルタネータ9に連結されて回転慣性力の
大きいオルタネータ軸8が上記角速度低下域への変化に
追従し切れず、その慣性力により角速度がベルト12側
の角速度に対して増大し、このときの角速度の差がベル
ト12のスリップとなる。しかし、上記角速度増大域に
のみ一方向クラッチ17によりプーリ10及びオルタネ
ータ軸8同士が係合されて駆動力が伝達されるので、角
速度の低下時には駆動側たるプーリ10からオルタネー
タ軸8への伝達が遮断され、プーリ10に対し瞬間的に
高回転となるオルタネータ軸8の回転が許容される。従
って、ベルト12はオルタネータ軸8より遥かに回転慣
性力の低いプーリ10とだけ接触することとなり、プー
リ10とベルト12とは係合状態を維持しているにも拘
らずスリップは全く発生しなくなるか、或いは発生して
もプーリ10のみの慣性力による極めて微小なものとな
り、よって、ベルト12の寿命を長くすることができる
とともに、異音の発生を抑制することができる。
【0042】また、角速度の低下時にもオルタネータ軸
8の角速度が高いままに保たれるので、全体としてオル
タネータ軸8の角速度がプーリ10よりも高くなり、そ
のオルタネータ軸8の角速度を増大させることができ、
よってオルタネータ軸8に連結されているオルタネータ
9の発電効率を向上させることができる。
【0043】一方、エンジン1の回転数が上記所定回転
数以上に上昇して、オルタネータプーリ10の角速度が
所定値以上となった場合、上記遠心クラッチ19の各ウ
ェイト25に作用する遠心力が板ばね26,26の付勢
力よりも大きくなり、各ウェイト25は板ばね26,2
6の付勢力に抗して半径方向外側に移動して、その外周
摩擦面25bがクラッチ係合部21内周の摩擦面21a
に係合状態に圧接し、遠心クラッチ19が係合状態とな
る。この遠心クラッチ19の作動により、上記一方向ク
ラッチ17の機能は停止され、プーリ10及びオルタネ
ータ軸8同士は遠心クラッチ19による係合により回転
一体に連結されて剛体化した状態となる。このようにオ
ルタネータプーリ10の角速度が一方向クラッチ17の
許容周波数に対応する所定値以上となると、一方向クラ
ッチ17の機能が停止されるので、その一方向クラッチ
17が許容周波数を越えて作動することはなくなり、そ
の耐久性を高めることができる。
【0044】しかも、エンジン回転数が上記所定回転数
以上に上昇すると、遠心クラッチ19が作動してプーリ
10及びオルタネータ軸8同士は回転一体に連結される
ので、オルタネータ軸8(オルタネータ9)がその回転
慣性によって過度に回転上昇することはなく、その最大
回転数を適正に規制することができる。
【0045】尚、遠心クラッチ19による係合状態で
は、プーリ10とオルタネータ軸8とは直結されて一体
に回転するので、クランク軸2からベルト12を介して
プーリ10に伝達される角速度変動をオルタネータ軸8
が受ける状態となるが、エンジン回転数は高いので、こ
のときの角速度は大きく、その分、角速度変動は相対的
に小さくなる。つまり、こうしてエンジン1の高回転時
にのみプーリ10とオルタネータ軸8とを一体的に連結
するので、全体から見ればベルト12の高寿命化や騒音
の低下等にさほど悪影響を及ぼすことはない。
【0046】また、プーリ10とオルタネータ軸8とが
一方向クラッチ17及び遠心クラッチ19の双方で並列
的に連結されているので、仮に一方向クラッチ17が作
動不良となってプーリ10とオルタネータ軸8との間で
動力伝達が行われなくなった場合、エンジン回転数が所
定値よりも低いときにオルタネータ9が発電しなくな
り、このときには通常、オルタネータ9の発電不良を検
知するために用いられているチャージランプの点灯等が
生じる。一方、エンジン回転数が所定値以上になると、
遠心クラッチ19が作動してプーリ10及びオルタネー
タ軸8間の動力伝達が行われ、オルタネータ9による発
電が行われる。すなわち、一方向クラッチ17の異常時
には、そのことをチャージランプの点灯等で検知できる
と同時に、オルタネータ9による最低限の発電を確保す
ることができる。
【0047】尚、上記実施例では、オルタネータプーリ
10とオルタネータ軸8との間にクラッチ装置14を介
在させているが、クランクプーリ3とクランク軸2との
間に介在させてもよく、さらには両プーリ3,10と各
軸2,8との間に介在させることもできる。
【0048】また、上記実施例では、エンジン1により
オルタネータ9を駆動する場合に適用しているが、本発
明は、オルタネータ9以外の他の補機や、その他の軸上
の機器を駆動する場合にも適用することができ、要は角
速度微小変動を伴う駆動回転軸の回転力を回転慣性のあ
る従動回転軸にベルト12を介して伝動するベルト伝動
装置であればよい。
【0049】また、伝動ベルトとしてVリブドベルト1
2に代えてVベルトや他のタイプの伝動ベルトを用いて
も同様の効果を奏することができる。
【0050】最後に、具体例について説明する。図4に
示すように、トヨタ(株)製の4気筒ディーゼルエンジ
ン1のクランク軸2にプーリ径125mmのクランクプ
ーリ3を、またオルタネータ(図示せず)に連結された
オルタネータ軸8にプーリ径60.8mmのオルタネー
タプーリ10をそれぞれ取り付け、両プーリ3,10間
にVリブドベルト12を巻き掛けて、オルタネータをエ
ンジン1により駆動する構造とした。オルタネータの最
大負荷は28Aの発電時とした。
【0051】上記オルタネータプーリ10とオルタネー
タ軸8との間にクラッチ装置14(一方向クラッチ17
及び遠心クラッチ19)を介在させた本発明例につい
て、オルタネータの負荷を19Aの発電時として、エン
ジン回転数(クランク軸2の回転数)を700〜200
0rpmに変化させたときのクランク軸2、オルタネー
タプーリ10及びオルタネータ軸8の各回転変動率を調
べたところ、図5に示す結果が得られた。
【0052】また、オルタネータプーリ10とオルタネ
ータ軸8との間に一方向クラッチ17のみを介在させた
従来例について、同様の条件でクランク軸2、オルタネ
ータプーリ10及びオルタネータ軸8の各回転変動率を
調べたところ、図6に示すようになった。尚、図7はエ
ンジン回転数が800rpmであるアイドル時における
オルタネータプーリ10及びオルタネータ軸8の実際の
回転変動を示している。
【0053】図5及び図6を比較すると、一方向クラッ
チ17のみの従来例では、図6に示すように、エンジン
回転数が700〜2000rpmであるとき、オルタネ
ータプーリ10の回転変動がオルタネータ軸8に伝達さ
れていない。すなわち、従動側であるオルタネータ軸8
上のプーリ径が駆動回転軸であるクランク軸2上のクラ
ンクプーリ3のプーリ径よりも小さくて、オルタネータ
軸8がクランク軸2に対し増速される関係にもあるにも
拘らずオルタネータ軸8側の角速度の変化は殆どなく、
略一定している。
【0054】これに対し、一方向クラッチ17に遠心ク
ラッチ19を加えると、図5に示すように、エンジン回
転数が1700rpm以下では、遠心クラッチ19が作
動せずに一方向クラッチ17のみが作動し、上記と同様
にオルタネータプーリ10の回転変動がオルタネータ軸
8に伝達されていないが、1700rpmを越えて上昇
すると、徐々に遠心クラッチ19が係合状態となり、オ
ルタネータ軸8の回転変動がオルタネータプーリ10の
変動率に近付いて終には一致することが判る。すなわ
ち、本発明によれは、一方向クラッチ17の許容周波数
を越えたときにその作動を停止させることができ、一方
向クラッチ17の耐久性を向上できることとなる。
【0055】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1又は2の
発明によると、角速度の微小変動を伴う駆動回転軸と回
転慣性のある従動回転軸とにそれぞれプーリを取り付
け、両プーリ間に伝動ベルトを巻き掛けてベルト伝動を
行う場合、駆動及び従動回転軸上の少なくとも一方のプ
ーリを、一方向クラッチと、この一方向クラッチに対し
伝動経路において並列に設けられた遠心クラッチとを介
して回転軸に取り付け、角速度が低いときには、遠心ク
ラッチを係合解除状態として一方向クラッチのみ作動さ
せる一方、角速度が大きくなると、遠心クラッチの作動
によりプーリ及び回転軸を直結して、一方向クラッチの
機能を停止させるようにしたことにより、角速度の低い
ときにベルトのスリップを抑制してベルトの高寿命化及
び低騒音化を図りながら、角速度の大きいときには、遠
心クラッチによりプーリ及び回転軸を直結して、一方向
クラッチの許容周波数を越えた作動を防止でき、その耐
久性及び信頼性の向上を図ることができるとともに、遠
心クラッチによるプーリと回転軸との一体係合によっ
て、回転慣性のある従動回転軸の最大回転数の規制を図
ることができる。
【0056】請求項3の発明では、クラッチ装置は従動
回転軸とそのプーリとの間に介設し、その一方向クラッ
チは、従動回転軸と該回転軸上に回転可能に支持された
プーリとの間に配置した。一方、遠心クラッチは、従動
回転軸に回転一体に形成されかつ内周に摩擦面を有する
クラッチ係合部と、上記プーリに半径方向に移動可能に
係合支持され、外周に上記摩擦面に係合可能な摩擦面を
有する少なくとも1つのウェイトと、該ウェイトを半径
方向内側に付勢する付勢手段とを備え、ウェイトが遠心
力により半径方向外側へ移動して摩擦面がクラッチ係合
部の摩擦面に係合するように構成した。従って、この請
求項3の発明によると、クラッチ装置の構成が容易に得
られる。
【0057】請求項4の発明によると、駆動回転軸はエ
ンジンのクランク軸とし、従動回転軸は、エンジンによ
り駆動される補機の軸としたことにより、エンジンのク
ランク軸の駆動力をベルト伝動を介して補機に伝達して
それを駆動する場合に、エンジンの低回転域でのベルト
のスリップを抑制し、ベルトの高寿命化、騒音の低減化
を図ることができるとともに、エンジンの高回転域で遠
心クラッチによりプーリと回転軸とを剛体化して一方向
クラッチの耐久性の向上を図ることができる。
【0058】請求項5の発明によると、補機はオルタネ
ータとしたことにより、オルタネータの回転速度を高く
して、その発電効率を向上させることができる。また、
一方向クラッチの作動不良によりプーリと回転軸との間
で動力伝達が行われなくなったときに、オルタネータの
発電不良により一方向クラッチの異常を検知することが
できるとともに、角速度が所定値以上になると、遠心ク
ラッチの作動によるプーリ及び回転軸間の動力伝達によ
りオルタネータによる最低限の発電を確保することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係るオルタネータプーリの軸
心に沿った断面図である。
【図2】図1のII―II線断面図である。
【図3】ベルト伝動装置の概略正面図である。
【図4】試験条件を示す図である。
【図5】オルタネータの所定負荷状態でのクランク軸回
転数に対する各要素の角速度変動率の特性を示す図であ
る。
【図6】従来例を示す図5相当図である。
【図7】所定のクランク軸回転数での角速度変動を示す
図である。
【符号の説明】
A ベルト伝動装置 1 エンジン 2 クランク軸(駆動回転軸) 3 クランクプーリ 8 オルタネータ軸(従動回転軸) 9 オルタネータ(補機) 10 オルタネータプーリ 12 Vリブドベルト(伝動ベルト) 14 クラッチ装置 16 ベアリング 17 一方向クラッチ 19 遠心クラッチ 21 クラッチ係合部 21a 摩擦面 25 ウェイト 25b 摩擦面 26 板ばね(付勢手段)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F16H 7/00 - 7/24 F16D 41/00 - 47/06

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 角速度の微小変動を伴う駆動回転軸の回
    転力を回転慣性のある従動回転軸に伝動ベルトを介して
    伝動するベルト伝動方法であって、 上記一方の回転軸側の角速度が所定値よりも低いときに
    は、駆動回転軸側の角速度が低下する時にのみベルト及
    び回転軸の一方から他方への回転伝達を選択的に遮断す
    る一方、駆動回転軸側の角速度が所定値以上のときに
    は、ベルト及び回転軸の一方から他方への回転伝達を可
    能とすることを特徴とするベルト伝動方法。
  2. 【請求項2】 角速度の微小変動を伴う駆動回転軸と回
    転慣性のある従動回転軸とにそれぞれプーリが取り付け
    られ、該両プーリ間に伝動ベルトが巻き掛けられてな
    り、 上記駆動及び従動回転軸上の少なくとも一方のプーリは
    クラッチ装置を介して回転軸に取り付けられ、 上記クラッチ装置は、駆動回転軸側の角速度の増加時に
    のみプーリ及び回転軸を回転一体に係合する一方向クラ
    ッチと、 上記一方向クラッチに対し伝動経路において並列に設け
    られ、回転軸の角速度が所定値よりも低いときには、プ
    ーリ及び回転軸同士の係合を解除する一方、所定値以上
    のときには、プーリ及び回転軸を回転一体に係合する遠
    心クラッチとを備えてなることを特徴とするベルト伝動
    装置。
  3. 【請求項3】 請求項2記載のベルト伝動装置におい
    て、 クラッチ装置は、従動回転軸と該従動回転軸上のプーリ
    との間に介設されており、 クラッチ装置の一方向クラッチは、従動回転軸と該回転
    軸上にベアリングを介して回転可能に支持されたプーリ
    との間に配置され、 遠心クラッチは、回転軸に回転一体に形成されかつ内周
    に摩擦面を有するクラッチ係合部と、上記プーリに半径
    方向に移動可能に係合支持され、外周に上記摩擦面に係
    合可能な摩擦面を有する少なくとも1つのウェイトと、
    該ウェイトを半径方向内側に付勢する付勢手段とを備え
    ていて、上記ウェイトが遠心力により半径方向外側へ移
    動して摩擦面がクラッチ係合部の摩擦面に係合するよう
    に構成されていることを特徴とするベルト伝動装置。
  4. 【請求項4】 請求項2又は3記載のベルト伝動装置に
    おいて、 駆動回転軸はエンジンのクランク軸であり、 従動回転軸は、エンジンにより駆動される補機に連結さ
    れた軸であることを特徴とするベルト伝動装置。
  5. 【請求項5】 請求項4記載のベルト伝動装置におい
    て、 補機はオルタネータであることを特徴とするベルト伝動
    装置。
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