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技術 補機用のベルト式伝達機構及びその制御方法

出願人 いすゞ自動車株式会社
発明者 森田真一
出願日 2017年8月9日 (3年4ヶ月経過) 出願番号 2017-153805
公開日 2019年2月28日 (1年9ヶ月経過) 公開番号 2019-032043
状態 未査定
技術分野 特殊用途機関の応用、補機、細部 巻き掛け伝動装置
主要キーワード エアコンデショナ ベルト式伝達機構 駆動側プーリー 油圧供給システム 固定柱 終了作業 アイドラプーリー 油圧調整弁
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2019年2月28日)のものです。
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図面 (8)

課題

補機側運転状態に応じてベルト張力を制御することで、補機運転するときには最適なベルト張力を確保でき、補機を運転しないトルク伝達が不要なときには、ベルト張力を小さくして、フリクションによる損失を低減できて、燃費を改善できる補機用ベルト式伝達機構及びその制御方法を提供する。

解決手段

内燃機関クランク軸側の駆動側プーリーと、補機側の受動プーリーと、伝達ベルトと、この伝達ベルトが滑らないようにベルト張力を発生するための油圧式テンショナと、この油圧式テンショナを制御する張力制御装置を備えたベルト式伝達機構において、張力制御装置が、補機の運転状態に応じて油圧式テンショナの制御を行う。

概要

背景

車両に搭載した内燃機関動力を、エアコンデショナオルタネータウォーターポンプ等の補機に伝達する伝達機構として、内燃機関のクランク軸駆動側プーリーと、補機の受動プーリーと、伝達ベルトと、この伝達ベルトが滑らないようにベルト張力を発生するためのテンションプーリーを備えたベルト式伝達機構が用いられている。この伝達ベルト張力を適正な大きさに維持するために、伝達ベルトを押圧する固定式テンショナバネを用いたテンショナが用いられている。これらの補機用のベルト式伝達機構においては、ベルト張力は、補機側で必要とされる駆動力が最大のときに合わせて設定され、このベルト張力になるようにテンショナの位置やバネ力が設定されている。

しかしながら、内燃機関の運転状態が低負荷などで、補機へ伝達する駆動力が小さい場合、または、ベルト張力が不要な場合においても、ベルト張力が大きいままであると、フリクションのもととなり、クランク軸において不要な駆動力が消費されることになり、燃費の悪化の原因となってしまうという問題がある。これへの対策として、油圧ピストンを備えた油圧式オートテンショナを用いて、ベルトを押圧する力を変化させてベルト張力を調整している補機用油圧式オートテンショナがある(例えば、特許文献1参照)。また、エンジン回転変動の大小に応じて、テンショナ圧縮時の減衰力を2段階に変える油圧式オートテンショナもある(例えば、特許文献1参照)。

概要

補機側の運転状態に応じてベルト張力を制御することで、補機を運転するときには最適なベルト張力を確保でき、補機を運転しないトルク伝達が不要なときには、ベルト張力を小さくして、フリクションによる損失を低減できて、燃費を改善できる補機用のベルト式伝達機構及びその制御方法を提供する。内燃機関のクランク軸側の駆動側プーリーと、補機側の受動側プーリーと、伝達ベルトと、この伝達ベルトが滑らないようにベルト張力を発生するための油圧式テンショナと、この油圧式テンショナを制御する張力制御装置を備えたベルト式伝達機構において、張力制御装置が、補機の運転状態に応じて油圧式テンショナの制御を行う。

目的

本発明の目的は、補機側の運転状態に応じてベルト張力を制御することで、補機を運転するときには最適なベルト張力を確保でき、補機を運転しないでトルク伝達が不要なときには、ベルト張力を小さくして、フリクションによる損失を低減できて、燃費を改善できる補機用のベルト式伝達機構及びその制御方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

内燃機関クランク軸側の駆動側プーリーと、補機側受動プーリーと、伝達ベルトと、この伝達ベルトが滑らないようにベルト張力を発生するための油圧式テンショナと、この油圧式テンショナを制御する張力制御装置を備えたベルト式伝達機構において、前記張力制御装置が、前記補機運転状態に応じて前記油圧式テンショナの制御を行うように構成されていることを特徴とする補機用のベルト式伝達機構。

請求項2

前記張力制御装置が、前記補機の始動開始の信号を受けた場合には、ベルト張力が予め設定した最大設定張力になるように前記油圧式テンショナを制御し、ベルト張力が前記最大設定張力に到達した後に前記補機側に運転開始許可の信号を出力すると共に、前記補機が運転を開始したとの信号を受けてから、又は、前記運転開始許可の信号を出力してから予め設定した設定時間を経過してから、ベルト張力が予め設定した運転設定張力になるように前記油圧式テンショナを制御して、前記補機の運転中は、ベルト張力が前記運転設定張力を維持するように前記油圧式テンショナを制御し、前記補機を停止したとの信号を受けた場合には、ベルト張力が予め設定した停止設定張力になるように前記油圧式テンショナを制御する制御を行うように構成されている請求項1に記載の補機用のベルト式伝達機構。

請求項3

前記張力制御装置において、前記運転設定張力が前記補機の回転数負荷との組み合わせに対して設定され、前記補機の回転数が大きくなると前記運転設定張力が大きくなり、かつ、前記補機の負荷が大きくなると前記運転設定張力が大きくなるように設定されている請求項2に記載の補機用のベルト式伝達機構。

請求項4

前記油圧式テンショナが、供給される作動油油圧が調整されることで、前記油圧式テンショナによって発生するベルト張力が調整されるように構成されていると共に、前記張力制御装置が、前記油圧式テンショナに供給される作動油の油圧を制御することで、ベルト張力を調整するように構成されている請求項1〜3の何れか1項に記載の補機用のベルト式伝達機構。

請求項5

内燃機関のクランク軸側の駆動側プーリーと、補機側の受動側プーリーとの間に伝達ベルトを巻回して、この伝達ベルトが滑らないように油圧式テンショナでベルト張力を発生しつつ、前記内燃機関から前記補機へ動力を伝達するベルト式伝達機構の制御方法において、前記補機の運転状態に応じて前記油圧式テンショナの制御を行うことを特徴とする補機用のベルト式伝達機構の制御方法。

技術分野

0001

本発明は、内燃機関動力補機に伝達する補機用ベルト式伝達機構及びその制御方法に関する。

背景技術

0002

車両に搭載した内燃機関の動力を、エアコンデショナオルタネータウォーターポンプ等の補機に伝達する伝達機構として、内燃機関のクランク軸駆動側プーリーと、補機の受動プーリーと、伝達ベルトと、この伝達ベルトが滑らないようにベルト張力を発生するためのテンションプーリーを備えたベルト式伝達機構が用いられている。この伝達ベルト張力を適正な大きさに維持するために、伝達ベルトを押圧する固定式テンショナバネを用いたテンショナが用いられている。これらの補機用のベルト式伝達機構においては、ベルト張力は、補機側で必要とされる駆動力が最大のときに合わせて設定され、このベルト張力になるようにテンショナの位置やバネ力が設定されている。

0003

しかしながら、内燃機関の運転状態が低負荷などで、補機へ伝達する駆動力が小さい場合、または、ベルト張力が不要な場合においても、ベルト張力が大きいままであると、フリクションのもととなり、クランク軸において不要な駆動力が消費されることになり、燃費の悪化の原因となってしまうという問題がある。これへの対策として、油圧ピストンを備えた油圧式オートテンショナを用いて、ベルトを押圧する力を変化させてベルト張力を調整している補機用油圧式オートテンショナがある(例えば、特許文献1参照)。また、エンジン回転変動の大小に応じて、テンショナ圧縮時の減衰力を2段階に変える油圧式オートテンショナもある(例えば、特許文献1参照)。

先行技術

0004

特開2011−27223号公報
特開2011−144825号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、エアコンデショナ等の補機では、内燃機関の運転状態よりも、補機側の使用状況に従って、つまり、駆動側の内燃機関の運転状態の変化よりも、受動側の補機で必要となるトルクの大きさに依って、ベルト張力を変化させることが望ましい。

0006

本発明の目的は、補機側の運転状態に応じてベルト張力を制御することで、補機を運転するときには最適なベルト張力を確保でき、補機を運転しないでトルク伝達が不要なときには、ベルト張力を小さくして、フリクションによる損失を低減できて、燃費を改善できる補機用のベルト式伝達機構及びその制御方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0007

上記の目的を達成するための本発明の補機用のベルト式伝達機構は、内燃機関のクランク軸側の駆動側プーリーと、補機側の受動側プーリーと、伝達ベルトと、この伝達ベルトが滑らないようにベルト張力を発生するための油圧式テンショナと、この油圧式テンショナを制御する張力制御装置を備えたベルト式伝達機構において、前記張力制御装置が、 前記補機の運転状態に応じて前記油圧式テンショナの制御を行うように構成されていることを特徴とする。

0008

また、上記の目的を達成するための本発明の補機用のベルト式伝達機構の制御方法は、内燃機関のクランク軸側の駆動側プーリーと、補機側の受動側プーリーとの間に伝達ベルトを巻回して、この伝達ベルトが滑らないように油圧式テンショナでベルト張力を発生しつつ、前記内燃機関から前記補機へ動力を伝達するベルト式伝達機構の制御方法において、前記補機の運転状態に応じて前記油圧式テンショナの制御を行うことを特徴とする。

発明の効果

0009

本発明の補機用のベルト式伝達機構及びその制御方法によれば、補機側の運転状態に応じてベルト張力を制御することで、補機を運転するときには最適なベルト張力を確保でき、補機を運転しないでトルク伝達が不要なときには、ベルト張力を小さくして、フリクションによる損失を低減できて、燃費を改善できる。

図面の簡単な説明

0010

本発明に係る実施の形態の補機用のベルト式伝達機構の構成を模式的に示す図である。
本発明に係る実施の形態の補機用のベルト式伝達機構の張力制御装置の構成を模式的に示す図である。
本発明に係る実施の形態の補機用のベルト式伝達機構の制御方法の構成を模式的に示す図である。
本発明に係る実施の形態の補機用のベルト式伝達機構の制御方法の制御フローの一例を示す図である。
油圧調整弁の制御を説明するための、補機の回転数と補機の負荷と油圧の関係を模式的に示す図である。
油圧調整弁の制御を説明するための、ベルト張力の時系列の例を模式的に示す図である。
比較例としての補機用のベルト式伝達機構の構成を模式的に示す図である。

実施例

0011

以下、本発明に係る実施の形態の補機用のベルト式伝達機構及びその制御方法について図面を参照しながら説明する。なお、ここでは、補機として、本発明の効果が大きい、内燃機関の運転状態とは独立した運転をする場合がある、エアコンデショナ等の補機を対象としているが、必ずしもこのような補機に限定されず、内燃機関の運転状態と連動する補機であってもよい。

0012

図1に示すように、この補機用のベルト式伝達機構(以下、ベルト式伝達機構)30は、内燃機関10のクランク軸11側の駆動側プーリー31と、補機(例えば、エアコンデショナ)20側の受動側プーリー32と、伝達ベルト33と、この伝達ベルト33が滑らないようにベルト張力Tbを発生するための油圧式テンショナ34と、この油圧式テンショナ34を制御する張力制御装置35を備えて構成されている。

0013

この油圧式テンショナ34は、伝達ベルト33に当接するアイドラプーリー34a、油圧式伸縮機構部34b、油圧調整弁34c、油圧配管34d、及び、この油圧配管34dに作動油Aを供給する油圧供給システム(図示しない)を備えている。

0014

そして、この油圧式伸縮機構部34bのピストン34baが伸縮することにより、このピストンbaの先端側に配設されたアイドラプーリー34aを移動させて、伝達ベルト33を押圧する押圧力Fを変更することで、伝達ベルト33のベルト張力Tbを変化させている。そして、この作動油Aの油圧Pに応じて、アイドラプーリー34aが伝達ベルト33を押圧する押圧力Fが決まり、ベルト張力Tbが決まるので、張力制御装置35で作動油Aの油圧Pを制御することで、ベルト張力Tbを制御することができる。

0015

つまり、油圧式テンショナ34に供給される作動油Aの油圧Pが調整されることで、油圧式テンショナ34によって発生するベルト張力Tbが調整されている。また、張力制御装置35が、油圧式テンショナ34に供給される作動油Aの油圧Pを制御することで、ベルト張力Tbを調整することができる構成となっている。

0016

そして、本発明においては、張力制御装置35が、補機20の運転状態に応じて油圧式テンショナ34の制御を行うように構成されている。

0017

この構成を有するベルト式伝達機構30の張力制御装置35は、次のような制御を行うように構成されている。つまり、補機20の始動開始の信号Saを受けた場合には、ベルト張力Tbが予め設定した最大設定張力Tmaxになるように油圧式テンショナ34を制御する。そして、ベルト張力Tbが最大設定張力Tmaxに到達した後に補機20側に運転開始許可の信号Sbを出力する。また、補機20が運転を開始したとの信号Scを受けてから、又は、運転開始許可の信号を出力してから予め設定した設定時間を経過してから、ベルト張力Tbが予め設定した運転設定張力Ta(Na、Q)になるように油圧式テンショナ34を制御する。

0018

その後、補機10の運転中は、ベルト張力Tbが運転設定張力Ta(Na、Q)を維持するように油圧式テンショナ34を制御する。そして、補機20を停止したとの信号Sdを受けた場合には、ベルト張力Tbが予め設定した停止設定張力T0になるように油圧式テンショナ34を制御する。

0019

この運転設定張力Ta(Na、Q)を決定する油圧P、言い換えれば、運転設定張力Ta(Na、Q)は、図5に示すように、補機20の回転数Naと負荷Qaとの組み合わせに対して設定され、補機20の回転数Naが大きくなると運転設定張力Ta(Na、Q)が大きくなり、かつ、補機20の負荷Qaが大きくなると運転設定張力Ta(Na、Q)が大きくなるように設定されている。

0020

これらの最大設定張力Tmax、運転設定張力Ta(Na、Q)、停止設定張力T0は、予め実験等により適切な値を求めておき、予め設定して、張力制御装置35に記憶しておき、制御時に参照して使用する。

0021

これにより、図6に示すように、ベルト張力Tbを、補機20の駆動開始時に最大設定張力Tmaxにして大きなトルクを伝達可能し、その後は、補機20の運転状態に応じた運転設定張力Ta(Na、Q)にして、適切なベルト張力Tbで効率よくトルク伝達をして、補機20を使用しないときには、トルク伝達は不要となるので、ベルト張力Tbを小さい値にした停止設定張力T0とする。そのため、この補機20側で必要とされるトルクの変化に応じて、ベルト張力Tbを変化させることができる。

0022

言い換えれば、この張力制御装置35は、図2に示すように、補機20の始動開始の信号を受けて、ベルト張力Tbが予め設定した最大設定張力Tmaxになるように油圧式テンショナ34を制御する始動開始手段M1と、ベルト張力Tbが最大設定張力Tmaxに到達した後に、補機20を運転開始する信号を補機20側に出力する運転開始手段M2と、補機20が運転を開始したとの信号を受けて、ベルト張力Tbが予め設定した運転設定張力Ta(Na、Qa)になるように油圧式テンショナ34を制御する運転移行手段M3と、補機20の運転中は、ベルト張力Tbが運転設定張力Ta(Na、Qa)を維持するように油圧式テンショナ34を制御する運転継続手段M4と、補機20を停止したとの信号を受けて、ベルト張力Tbが予め設定した停止設定張力T0になるように油圧式テンショナ34を制御する運転停止手段M5とを有して構成されている。

0023

次に、本発明の実施の形態の補機用のベルト式伝達機構の制御方法について説明する。この補機用のベルト式伝達機構の制御方法は、内燃機関10のクランク軸11側の駆動側プーリー31と、補機20側の受動側プーリー32との間に伝達ベルト33を巻回して、この伝達ベルト33が滑らないように油圧式テンショナ34でベルト張力Tbを発生しつつ、内燃機関10から補機20へ動力を伝達するベルト式伝達機構30の制御方法であり、この制御方法において、補機20の運転状態に応じて油圧式テンショナ34の制御を行う。

0024

この制御方法では、補機20の始動開始の信号を受けて、ベルト張力Tbが予め設定した最大設定張力Tmaxになるように油圧式テンショナ34を制御する始動開始工程P1と、ベルト張力Tbが最大設定張力Tmaxに到達した後に、補機20を運転開始する信号を補機20側に出力する運転開始工程P2と、補機20が運転を開始したとの信号を受けてから、又は、運転開始許可の信号を出力してから予め設定した設定時間tcを経過してから、ベルト張力Tbが予め設定した運転設定張力Ta(Na、Qa)になるように油圧式テンショナ34を制御する運転移行工程P3と、補機20の運転中は、ベルト張力Tbが運転設定張力Ta(Na、Qa)を維持するように油圧式テンショナ34を制御する運転継続工程P4と、補機20を停止したとの信号を受けて、ベルト張力Tbが予め設定した停止設定張力T0になるように油圧式テンショナ34を制御する運転停止工程P5とを有している。

0025

この制御は、図4に示すような制御フローで実施できる。内燃機関10が始動すると図4の制御フローが上級の制御フローから呼ばれてスタートし、内燃機関10が運転を停止すると、図4の制御フローで必要な制御を行った後、上級の制御フローにリターンして、上級の制御フローの終了と共に終了する。

0026

この図4の制御フローがスタートすると、ステップS11で、補機10の始動開始の信号Saを受けたか否かを判定する。このステップS11で、補機10の始動開始の信号Saを受けていないとの判定のときは、予め設定された時間を経過した後にステップS11に戻り、ステップS11の判定を繰り返す。

0027

ステップS11の判定で、補機10の始動開始の信号Saを受けているとの判定のときは、ステップS12に行き、ベルト張力Tbが予め設定した最大設定張力Tmaxになるように油圧式テンショナ34を制御する始動開始工程P1をベルト張力Tbが最大設定張力Tmaxになるまで行う。

0028

次のステップS13では、ベルト張力Tbが最大設定張力Tmaxに到達した後に、補機20を運転開始許可の信号Sbを補機20側に出力する運転開始工程P2を行う。次のステップS14では、補機20が運転を開始したとの信号Scを受けたか否か、又は、運転開始許可の信号Sbを出力してから予め設定した設定時間tcを経過したか否かを判定する。

0029

このステップS14で、信号Scを受けていないとの判定、又は、設定時間tcを経過していないとの判定のときは、予め設定された時間を経過した後にステップS13に戻り、ステップS14の判定を繰り返す。このステップS14の間は、始動開始工程P1を継続する。つまり、ベルト張力Tbを最大設定張力Tmaxに維持したままとする。

0030

このステップS14で、信号Scを受けているとの判定、又は、設定時間tcを経過しているとの判定のときは、ステップS15でベルト張力Tbが予め設定した運転設定張力Ta(Na、Qa)になるように油圧式テンショナ34を制御する運転移行工程P3を行う。

0031

次のステップS16では、補機20の運転中において、ベルト張力Tbが運転設定張力Ta(Na、Qa)を維持するように油圧式テンショナ34を制御する運転継続工程P4を予め設定されて時間の間行い、ステップS17に行く。

0032

このステップS17では、補機20を運転停止したとの信号Sdを受けているか否かを判定する。このステップS17の判定で、信号Sdを受けていないとの判定のときは、予め設定された時間を経過した後にステップS16に戻り、ステップS17の判定を繰り返す。ステップS17の判定で、信号Sdを受けているとの判定のときは、ステップS18に行き、ベルト張力Tbが予め設定した停止設定張力T0になるように油圧式テンショナ34を制御する運転停止工程P5を行い、その後、ステップS11に戻り、ステップS11〜ステップS18を繰り返す。

0033

そして、内燃機関10が停止されると、割り込みが生じて、ステップS20の終了作業に行き、上級の制御フローにリターンして、上級の制御フローの終了と共に終了する。

0034

上記の構成の本発明に係る実施の形態の補機用のベルト式伝達機構30及びその制御方法によれば、補機20側の運転状態に応じてベルト張力Tbを制御することで、補機20の運転開始時には大きなベルト張力Tbを得てスリップすることなく、大きなトルクを補機20に伝達でき、補機20の運転中は補機20の運転状態に応じた最適なベルト張力Tbを確保してトルクを補機20に伝達でき、さらに、補機20を運転しないトルク伝達が不要なときには、ベルト張力Tbを小さくして、フリクションによる損失を低減できて、燃費を改善できる。

0035

一方、図7に示すような、比較例の補機用のベルト式伝達機構30Xでは、アイドラプーリー34aが固定柱34eで固定されており、補機20側の運転状態に応じてベルト張力Tbを制御することができず、補機20の始動時に伝達ベルト33が滑らないように、ベルト張力Tbを大きく設定する必要があるので、運転開始するときにはベルト張力Tbを確保できるものの、運転中は過大なベルト張力Tbで運転することになる。また、補機20を運転しないトルク伝達が不要なときにおいても大きなベルト張力Tbが加わっているので、そのフリクションによる損失が大きく、燃費が悪化してしまうという問題がある。

0036

10内燃機関
11クランク軸
20補機
30、30Xベルト式伝達機構(補機用のベルト式伝達機構)
31駆動側プーリー
32受動側プーリー
33伝達ベルト
34、34X油圧式テンショナ
34aアイドラプーリー
34b油圧式伸縮機構部
34c油圧調整弁
34d油圧配管
34e固定柱
35張力制御装置
A作動油
F押圧力
Na 補機の回転数
M1始動開始手段
M2運転開始手段
M3運転移行手段
M4運転継続手段
M5運転停止手段
P 作動油の油圧
P1 始動開始工程
P2 運転開始工程
P3 運転移行工程
P4 運転継続工程
P5 運転停止工程
Qa 補機の負荷
T0停止設定張力
Ta(Na、Q)運転設定張力
Tbベルト張力
Tmax最大設定張力

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