JPH06508421A - 制御可能な動力自給式ベルト・テンショナ - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 制御可能な動力自給式ベルト・テンショナ発明の分野 大発明は、エンジン補機類および過給機駆動装置関係の技術、詳細には、エンジ ンの速度が速まると、エンジン補機類の速度を制御して制限する無段変速式エン ジン補機類駆動装置の主要部材に関する。この部材は可変径型のブーりに使用す るベルト・テンショナであって、ブーりの径が小さくなるとベルトを手繰り寄せ る機能をもつ。

発明の背景 内燃機関は、クランクシャフトからベルト機構を介してエンジン補機類を駆動す る。例えば、最新式の自動車エンジンは、エア・ポンプ、交流発電機、ファン、 エアコン用コンプレッサ、パワステ用ポンプ、ウォータ・ポンプ等のニンジン補 機類を駆動する。通常のベルト駆動式エンジン補機類が抱える問題でよく知られ ているのは、エンジン補機類の回転速度がエンジンの速度に比例することである 。

このため、補機類の設計に際し、エンジンの速度が遅くてもその性能を十分に発 揮し、しかも、エンジンの速度を速めても信頼性を維持し且つそれ相応の製品寿 命を確保するには、かなりの妥協を強しられる。この相反する要求を満すべくエ ンジンの回転が遅い時には補機類を比較的速く駆動する一方、エンジンの速度が 速い時には比較的ゆっくり駆動するような無段変速式補機類駆動装置の使用が提 案されている。

その様に有効な無段変速式の補機類駆動装置が実現すれば、数多くの利益がもた らされる。例えば、斯かる補機類に使用するベアリングの製品寿命の大幅な伸び 、高速回転運転時に食われる動力の大幅な減少と、それに伴うエンジンの正味出 力の増大、燃費の向上、低速運転時（アイドリング時）における補機類の性能向 上、エンジン補機類の小型化ならびに小型化に伴う製造費用及び重量の削減が見 込まれる。

従来の無段変速式補機類駆動装置の多くはＶベルトを使用してきた。駆動プーリ と従動ブーりの径を変えるには、プーリのンーブを軸方向に調整して可変径型プ ーリに掛合するＶベルトの深さを変えればよい。駆動ブーり及び従動ブーりは軸 芯の位置が固定されており、また、ベルトはその長さが一定であるため、以上に よって、ベルトの張力が変化すると共に、ベルトの径方向位置が変化し、このと きのベルトの径方向位置の変化の仕方は、いくつもの駆動ブーりないし従動ブー りのうちの、ある１つのプーリにおける径方向のベルト位置の変化と、もう１つ の別のプーリにおける径方向のベルト位置の変化とが、ちょうど逆方向となると いうものであって、これはこの種の無段変速機構の設計者にとっては公知の方式 である。■ベルト式駆動機構に対して大きな利点を有する平形ベルトを用いた補 機類駆動機構もまた、様々なものが提案されている。平形ベルト式無段変速補機 類駆動システムと、■ベルト成熱段変速補機類駆動システムとの、いずれにおい ても使用する可変径ブーりを１個にして、必要なベルトのたぐり寄せ分をベルト ・テンショナで吸収するようにすれば、構成を簡略化し製造費を削減することが できる。ベルト・テンショナを従動的に動作する構成要素として用いることによ って、即ち、スプリングの付勢力が作用して回転するアームに取り付けたアイド ラ・ブーりによってベルトの張力を適当に維持することによって、ベルトが掛合 している回転しているプーリの有効径を独立的に制御及び変更することができる 。しかしながら、回転しているブーりの有効径を変化させるための独立した制御 機構を使用することには、多くの重大な問題が付随しており、即ち、それによっ て、重量が増加し、構成が複雑化し、製造費も増大する。そこで、本発明のベル ト・テンショナを能動型速度比制御機構として、即ち独立的に動作する要素とし て使用し、そして、内蔵スプリングと遠心力発生部材とを備えた可変径ブーりを 従属的動作要素としても使用することによって、システム全体としての重量を軽 量化し、構成を簡素化し、製造費を削減することができる。可変径駆動ブーりの 典型的な一例は米国特許第２３１００８１号に示されており、この特許の装置に おいては、自動車用発電機を一定の回転速度で駆動するために、ボールの遠心力 を利用してＶベルト用プーリの有効径を変化させている。本発明の簡素な構成の ベルトたぐり寄せ用のテンショナは、米国特許第４２１６６７８号、同第４４３ ２７４８号、同第４６３９２３９号の装置に用いられている、い（つもの■ベル ト用ブーりのうちの１つのプーリの代わりとすることができ、これら米国特許の 装！のすべては、受動型制御システムとして構成する以外にはない。それら装置 の変速比の変更は、ブーり回転速度とトルクとの間の所定の関係に基づいて行わ れており、本発明で行っているように、コマンドに応じて行っているのではない 。

しかしながら、能動形制御システムのうちにも、例えば米国特許第４７７２２４ ８号に記載されているシステムのように、構造が複雑で製造費が高くつくものが あり、即ち、この特許のシステムでは、油圧による制御圧を１つのＶベルト用プ ーリに作用させて、速度比を変化させるようにしており、このとき可変径プーリ であるもう１つの別のプーリは、ダイヤフラム・スプリングによって反応するよ うにしである。米国特許第４８５４９２１号は、構成の複雑な能動型制御システ ムに関するものであり、このシステムは、スプリング作動式テンショナと共働す る平形駆動プーリを使用している。本発明では、コマンドを受けた際に、油圧を 制御することによって、エンジンの回転速度に体する補記の回転速度の速度比を 変化させるようにしている。従って、本発明は、構成が簡素で製造費の低廉な可 変径ブーりを構成し且つ利用することができるという基本的な利点を有するもの である。

直径が一定のプーリに掛合されたベルトに張力を与えるベルト・テンショナに関 連する特許はこれまで数多（許可されている、それらの特許は、通常、バネを装 着したアイドル・ブーりをさまざまに組み合わせてベルトに張力を与えるように 構成されている。バネには螺旋状のバネがよく用いられ、このバネでアームを回 転させてアームに取り付けたアイドラ・ブーりによりベルトに張力を与える。

斯かる構成の装置は、Ｒ，Ｃセントジョン氏の米国特許第４５５７７０９号、Ｒ ，Ｃフォスタ氏の米国特許第４５６３１６７号、ＤＤ、ヘンダーソン氏の米国特 許第４５９６５３８号に示されている。又、ベルトに張力を与える装置にベレビ ルバネを使用したものがＲバインダ氏等の米国特許第４１５１７５６号、Ｒ，Ｃ ，フォスタ氏等の米国特許第４５０９９３５号、ＤＨ，クラフト氏及びり、　Ｍ 、リナルド氏の米国特許第４２７０９０６号に示されている。これ以外のバネを 使用した装置には、コイルバネやゴムバンド（Ｅ、　Ｗ、モーり氏の米国特許第 ４５７１２２３号）がある。又、Ｄ、　Ｈ，クラフト氏の米国特許第４２７６０ ３８号やＰＰ、ポルコ氏等の米国特許第３１４２１９３号に開示されるように油 圧を用いてベルト・テンショナを作動させるものもある。更に、Ｒ，Ｄ、　ワト ソン氏の米国特許第４２４９４２５号ではエンジンの吸気時に発生する負圧を利 用して往復動する真空モータを使用している。以上に述べたテンショナはすべて 状況対応型制御システムであって、連動するブーりに掛合したベルトの有効径を 変えて段階的に変化させる構成の本発明のシステムである命令型とは基本的に異 なる。本発明は無段変速型のベルト式エンジン補機類駆動装置であり、可変径プ ーリを一個だけ用いて比較的安価で軽量の装置を提供する。ベルトの形状は、使 用する可変径プーリに合わせて断面が平型、Ｖ字型のリブ、７字等にすること従 って本発明の広い目的の１つは、エンジン補機類または過給器、或いはそれら両 方を駆動するための、改良した駆動装置を提供することにある。

本発明のより具体的な目的の１つは、外部からのコマンドを受けた際に、ベルト ・テンショナの張力を増大させ、可変径ブーりの有効径を変化させるために必要 な動力に関して、ベルト・テンショナを動力自給式とすることにある。

本発明のより具体的な更なる目的は、制御に必要な仕事量及び動力の大きさをで きるだけ低減することにある。

本発明の更なる目的は、構造が開明で信頼性の高い、能動型速度比制御機構を提 供することにある。

本発明の更なる目的は、制御システム及びテンショナの、全体としての寸法、重 量、製作費を、できる限り小型化し、軽量化し、低減することにある。

発明の概要 本発明は、無段変速駆動装置と組み合せたベルト・テンショナを含むものであり 、このベルト・テンショナは、コマンドを受けた際に、固定径ブーりによって連 続的に駆動されており回転形またはリニア形のアクチュエータによって位置決め されるポンプを用いて、そのブーりに巻き掛けられているベルトをたぐり寄せて そのベルトの張力を増大させる。無段変速駆動装置においては、このテンショナ は一般的に可変径プーリと協働して機能し、その可変径ブーりは、その可変径ブ ーりの有効径を増大させる方向の力をもってベルトに作用している。適当なポン プと、弁と、作動油通路と、アクチュエータとを備えた油圧系を、回転作動式テ ンショナの中に全て内蔵することも可能である。コマンドを受けた際には、アク チュエータに関連してソレノイド弁をオン・オフ方式で作動させることによって 、そのアクチュエータに連結したプーリ・アームを駆動し、必要なベルトの張力 を発生させ、それによって、可変径プーリの有効径を必要なだけ減少させるよ本 発明の主題については、本明細書の結論部分に明瞭に指摘し且つ請求の範囲とし て明確に記載しである通りである。ただし本発明は、その構成とその動作方法と のいずれについても、末尾の請求の範囲並びに添付図面と共に以下の説明を参照 することによって最も明瞭に理解することができ、添付図面については以下の通 りである。

図１は、ベルトで駆動される一連の補機類を備え、制御可能な動力自給式の回転 作動式ベルト・テンショナを装備したエンジンを表わした全体概略図、図２は、 回転形アクチュエータを備えた制御可能な動力自給式ベルト・テンショナの部分 断面斜視図、 図３は、図２の３−３線に沿った、ベルト・テンショナに装備されている回転形 油圧アクチュエータの断面図、 図４は、図２の４−４線に沿った、プーリによって駆動されている油圧ポンプの 断面図、 図５は、図２の５−５線に沿った、作動油通路並びに制御機構の部分断面斜視図 、 図５Ａは、図５の５Ａ−５Ａ線に沿った断面図、図６は、図２の回転作動式ベル ト・テンショナの移動及び位置固定を行なうための制御機構の模式図、 図７Ａ及び図７Ｂは、ベルトで駆動される一連の補機類を備え、制御可能な動力 自給式のリーア作ＩＪ＋式ベルＩ・・テンショナを９代し、たエンジンを表わし 、グー全体概略図、そ（２て、 １１８１耘ＩＩニア形アノ７千つエータを備えた油圧テンショナの作動油の流ね 方の模式図である。

図９Ａ及びｒ＞　９　Ｂは、リニア形アクチュエータを用いてベルト・テンショ ナのプーリ位置を回転させてベルトのたぐり寄ぜを行なうようにした制御可能な 動力自給式ベルｉ・・テンショナを使用している、ベルトで駆動される一連の補 機類を備えたエンノンの全体概略図である。

発明の詳細な説明 以下に提示する本発明の具体的な実施例の説明においては、ベルトで駆動される エンジン補機システムの中の、その駆動ブーりだけを可変径ブーりとしである構 成に即して説明をして行く。ただし、このベルト・テンショナを使用するに際し て、１つのシステムの中の１つないし２つ以上の従動ブーりを可変径ブーりとす ることも可能であり、また、その場合に駆動プーリを可変径ブーりとしても良く 、しなくとも良いということを理解されたい。

先ず図１について説明すると、同図はベルト２で駆動される一連の補機類（それ ら補機類はそれらに備えられている夫々のブーりで表わされている）を備えたエ ンジン１の全体概略図である。それら補機類は、ここではあくまでも具体例とし て提示したものであるが、当業者には容易に理解されるように、例えば、ポンプ ３、交流発電機４、エアコンディノヨナ用コンプレッサ５、パワーステアリング 用ポンプ６、それにウォータ・ポンプ７（ウォータ・ポンプには一般的にファン が取り付けられている）等を含むものであり、それら全ては、エンノンのクラン クシャフトに連結しである可変径プーリ機構８によって駆動されている。また更 に、固定アイドラ９を用いて、交流発電機４のブーり及びニアコンディショナ用 コンプレッサ５のブー１ｊの巻掛角度（接触角度）を適当な大きさに確保すると いうことが行なわれることもある。本発明に係る回転作動式テンショナ１０は、 可動アーム１７に取り付けたプーリ１８を用いており、コマンドを受けた際に、 この可動アーム］−７を移動させることによって、可変径プーリ機構８の有効径 を変化させることができるよ：）にしである。典ヤ１的な場合には、プーリ機構 ８は、その有効径を増大させる方向の力を付与するようにスプリングで付勢して あり、それによって運転中のベルＩ・張力を適当な大きさにするようにしている 。

図２について説明すると、同図は、ベルト・テンショナの幾つかの基本的構成要 素を示した図である。云：／ノヨナ１０はハウジング］４を含んでおり、このハ ウジング１，４は、ベース１２、側壁部１３、及びカバー１５を有する。図５に 示すように、テンショナのベース］２には、各々が開口５３を有する複数のフラ ンジ部５４を設けてあり、それらフランジ部５４は、このテンショナをエンジン やその他の適当な支持部材等に取り付けるためのものである。図２にその一部分 を示し、その全体に対して引用符号１６を’Ｆｆ　Ｌだアクチュエータ手段は、 ハウジング１４の内部に回転自在に装備しである。アーム］７を、このアクチュ エータ手段１６の中央部分１６ａ（図６）に固定しである。このアーム１７の一 端にプーリ１８を取り付けてあり、このプーリ１８は平形ベルト２によって駆動 されている。アクチュエータ１６の中央部分１６ａには、図示の如く作動油通路 ２０及び２１を形成してあり、これら作動油通路２０．２１は、アーム１７の内 部に形成されている作動油通路に接続しており、それについては後に説明して明 らかにする。油室２２及び２３の中には作動油が充填されており、その漏出を防 止するためにシール部材１９を使用している。プーリ１８の下側には、このプー リ１８のシャフト３５（図４参照）に連結したゲロータ形ポンプ２６が配設され ており、このポンプ２６は作動油によって駆動されるようにしである。図２に示 した幾つかの制御要素には、逆上弁２７と、リリーフ弁２８と、制流子２つと、 ロックビン用ソレノイド３０とが含まれている。これら制御要素の作用について は後に説明する。

図３は、ハウジング１４の中に装備されている油圧アクチュエータ手段１６の断 面図を示しており、この油圧アクチュエータ手段１６は、連結されているプーリ ・アーム１７を駆動して移動させることができるように、ハウジング１４の内部 において回転自在であるように取り付けられている。図３に示したように、アク チュエータ手段１６は円筒形状の部分１６ａを含んでおり、この円筒形状の部分 １６ａは、ハウジング１４の中央に位！しており、作動油通路２０及び２１を備 えており、また、この円筒形状の部分１６ａには、そこから延出するアーム部１ ６ｂ及び１６ｃが一体に形成されている。ハウジング１４の中には更に、互いに 向かいあった位置に、略扇形部材３１と３２とを配設してあり、それら略扇形部 材３１．３２は、ハウジング１．４のベース１２にビン３３．３４で固定しであ る。それら略扇形部材３１．３２とアーム部１６ｂ、１６Ｃとによって、互いに 向かいあった２組の油室２２．２３と、２４．２５とが形成されている。互いに 向かいあった油室２２と２３とは実質的に等容積であり、また、互いに向かいあ った油室２４と２５とも実質的に等容積である。作動油通路２１が油室２４と油 室２５とを連通させており、作動油通路２０が油室２２と油室２３とを連通させ ている、。容易に理解されるように、油室２２．２３．２４、及び２５の各々は 、アクチュエータ・アーム１６１〕及び１６ｃがハウジング１４の内部で回転す るのに応１でてその容積が変化する。従って、ポンプ２６から供給される高圧の 作動油が、作動油通路２１を介Ｉ７て、ハウシング１４の互いに向かいあった油 室２４及び油室２５の中へ流入したならば、その高圧の作動油はアクチュエータ ・アーム】６ｂ及び１６ｃに作用してアクチュエータ１６を反時計回りに回転さ せる。この反時計回りの回転によって、油室２２及び２３の容積が減少するため 、これら油室２２及び２３の中の加圧作動油は作動油通路２０へと流出して行く 。このアクチュエータが逆方向に（時計回りに）回転するときには、作動油は以 上と逆方向に流ねる。２組の向かいあった油室２２．２３と、２４．２５との間 で、多量の作動油の漏れが生じることが防止されており、これが防止されている のは、アクチュエータ・アーム１６ａ及び１．６　ｂの先端とハウシング１４の 側壁部１３の内面との間の嵌め合い、並びに、アクチュエータコ−６の中央部分 １６ａの外周面とハウジングの略扇形部材３１及び３２の夫々の先端面との間の 嵌め合いが、隙間の非常に・ｊ＼さな嵌め合いとなっていることに拠るものであ る。

図４は、プーリ／ポンプ機構の断面図である。平形ベルト用プーリ１８がシャフ ト３５に固定されており、この、ヤフト３５は、ベアリング３６で支持されると 共に、キー３７によってケロータ形ポンプ２６にトルク伝達可能に連結されてい る。ゲロータ形ポンプというのは、２つの構成要素（即ち、インナ・ロータとア ウタ・ロータ）から成る容積式ポンプである。インナ・ロータの歯数をアクタ・ ロータの歯数よりも１枚少な（してあり、インチ・ロータの中心線をアウタ・ロ ータの中心線から一定の偏心量だけ偏心させである。このポンプ２６の吸入ポー ト３８と吐出ポート３９とは、プーリ・アーム１７それ自体の内部に形成されて いる。ベアリング取付用ハウジング４ｏは、プーリ・アーム１７の一部を成して いる。ダイナミック・／−ル４１を用いてシャフト３５の軸方向に作動油が漏出 するのを防止している。

図５は、テンショナ及びテンショナ制御機構の部分断面斜視図の中に作動油通路 を図示した図である。図示の如く、アーム１７にソ１．・ノイド弁４５を取り付 けてあり、このソレノイド弁４５は、アーム］７の内部の作動油通路のうちの１ つを制御している。このソレノイド弁が消勢されているとき、即ち、このソレノ イド弁が開弁状態にあるときには、ポンプの吐出ポート３９から供給されている 作動油は、この開弁じている（消勢されている）バイパス用ソレノイド弁４５を 通り、更に作動油通路４６及び４７を通って吸入ポート３８へ還流している。こ のバイパス用ソレノイド弁４５を付勢して閉弁するときには、それと同時にロッ クビン用ソレノイド３０も付勢するようにしており、このロックピン用ソＩ／ノ イド、−３０が付勢されると、カバー・プレート１５に形成されている複数の孔 ４８のいずれか１つにそれまで嵌合していたロックビン４２（図５Ａ参照）がそ の孔から抜去される。ソレノイド弁４５が閉弁したため、ポンプ２６の吐出ポー ト３９から供給されていた加圧作動油は作動油通路４９へ流れるようになり、そ の加圧作動油の実質的に全てが逆止弁２７を通って作動油通路２］へ流入し、更 にそこから油室２４及び２５（図３参照）へ流入するようになる。油室２４及び ２５の中へ流入した加圧作動油はアクチュエータ１６及びプーリ・アーム１７を 反時計回りに回転させてベルト２の張力を増大させる。このとき、ポンプ２６の 吐出圧力が必要なだけ上昇して、アクチュエータ１６を、従ってプーリ・アーム １７を、反時計回りに回転させるのである。この回転が行なわれている間は、油 室２２及び２３の容積は減少し続けており、そのためそれら油室２２及び２３の 中にあった作動油は、作動油通路２０及び作動油通路４７を介して排出されて、 ポンプの吸入ポート３８へ還流している。通常は、バイパス用ソレノイド弁４５ を消勢するときには、同時にロックピン用ソレノイド３０も消勢するようにして おり、それによって、このソレノイド３０のスプリング付勢式ロックピン４２が 複数の孔４８のうちのいずれか１つの中へ進入して、テンンヨナ・アーム１７を その新たな位置にロックするようにしている。以上の動作を通してベルト２の張 力が増大するため、可変有効径プーリ８（図１）の径方向の力に打ち勝って、こ の可変有効径プーリ８の有効径を減少させることになる。尚、「シリーフ弁２８ は、必要に応じて作動油通路４９から作動油通路４７へ作動油を放出することに よって、ポンプ２６からシステムへ過大な圧力が加わることのないようにしてい る。

以上とは逆向きの動作を行なわせるには、即ち、ブーりを取り付けたアームを時 計回りに回転させるには次のようにする。先ず、ロックピン用ソレノイド３０の 付勢とバイパス用ソレノイド弁４５付勢（閉弁）とを同時に行ってロックピン４ ２を孔４８から抜去する。このときバイパス用ソレノイド弁４５を付勢する訳は 、ロックピン用ソレノイド３０のロックピン４２（図５Ａ）に加わっている側方 荷重を緩和して、ロックピン用ソレノイド３０の動作が確実に行なわれるように するためである。続いてバイパス用ソレノイド弁４５を消勢（開弁）してアクチ ュエータの圧力を抜く。すると、可変径駆動プーリ８に備えたスプリングとこの 可変径駆動プーリ８に作用している遠心力とに起因する径方向の力によって、こ の駆動プーリ８の有効径が増大させられ、その結果、プーリ１８を取り付けであ るプーリ・アーム１７が時計回りに回転する。尚、常時、適切な大きさの張力が 維持されてベルトの滑りが発生しないようにするために、逆止弁２７と制流子２ ９とで、このプーリ・アーム１７の回転速度を比較的縁やかな速度に抑えて０る 。

従って、以上に説明した実施例では、バイパス用ソレノイド弁４５と口・ンクピ ン用ソレノイド３０との双方を付勢することにより、プーリ１８を取り付けであ るプーリ・アーム１７を反時計回りに回転させてベルト２の張力を増大させるよ うにしている。そして更に、それによって可変径プーリ８の有効径を減少させ、 様々な補機類の回転速度を低下させるようにしている。一方、ロックピン用ソレ ノイド３０及びソレノイド弁４５の双方を付勢した後にソレノイド弁４５だけを 消勢した場合には、可変径プーリ８の有効径が増大するのに伴って、プーリ１８ を取り付けであるプーリ・アーム１７が時計回りに回転できるようになる。そし て、可変径プーリ８の有効径が増大する結果、補機類の回転速度が上昇すること になる。

図６はテンショナ制御システムを示した図である。作動油の流れ方は既に図５に 関連して説明したとおりであるが、この図６では更に理解し易いように、それを 模式図で表わしである。図６から分かるように、常開の（通常は消勢されている ）ソレノイド弁４５が、たとえ−瞬でも閉弁したならば、ポンプ２６から供給さ れている作動油の流れは逆止弁２７を通って流出せざるを得なくなり（ただし制 流子２９を通って流れ出す作動油も僅かながら存在する）、その作動油力（回転 形アクチュエータ１６を反時計回りに回転させようとする。作動油の圧縮性は比 較的小さいため、ポンプ２６の吐出圧力は急速に上昇して、回転形アクチュエー タ１６を、流出してくる作動油を受容させる方向に駆動する。従って、比較的小 型のアクチュエータであっても比較的大きなトルクを必要に応じて容易に発生さ せることができ、可変径駆動プーリ８の有効径を極めて迅速に変化させることが できる。このことは、補機類（図１）が、エンジン１のある回転速度に対して、 夫々の最大回転速度で回転している状態（可変径プーリ８の有効径が最大である 状態）から、そのエンジン１が急加速されたために、このシステムが動作を開始 するという場合に、それら補機類の過回転を防止するために必要なことである。

リリーフ弁２８は、過大圧力が発生するのを防止している。以上の動作の結果と して発生するプーリ・アーム１７の反時計回りの回転によってベルトがたぐり寄 せられ、それによって可変径駆動プーリ８の有効径が減少させられ、更にそれに よって、補機類の回転速度が、可変径プーリ８を連結しであるクランクシャフト の回転速度に対して相対的に低下するのである。

補機類の回転速度の上昇が必要になったときに、その回転速度の上昇が、回転速 度の低下よりもはるかに緩やかなものとなるようにすることができる。このとき には、既述の如く、ロックピン用ソレノイド３０を付勢するのに合わせて、バイ パス用ソレノイド弁４５へ瞬間的信号（１００〜３００ｍｍ秒）を供給してこの ソレノイド弁を開弁させ、それによって、ロックピン用ソレノイド３０の作動時 に、それまでロックピンに加わっていた大きな側方荷重を緩めるようにすること が望ましい。可変径駆動プーリ８に作用している径方向の力がこの駆動プーリ８ の有効径を増大さ也その結果としてプーリ・アーム１７が時計回りに回転させら れるときには、作動油の流れは逆方向になる。この動作においては、プーリ・ア ーム１７の時計回りの回転の、その回転速度を規制することによって、ベルトの 張力を維持する必要がある。そのため、例えば逆止弁２７と制流子２８とが必要 となる。テン７ョナをいずれの方向へ作動させるためのコマンド信号も、所望の 速度比に到達したならば、その信号の送出が停止される。従って、この制御可能 な動力自給式テンショナは、ロックピン用ソレノイドによっである位置に口・ツ クされているときには、外部からの動力を全く消費することなく機能している。

また、バイパス用ソレノイド弁４５が開弁じているときですら、このシステムの 動力消費量は非常に小さく、実際に、通常は０．０２馬力以下でしかない。

以上に詳細に説明したのは、回転形アクチュエータを用いた構成を利用して可変 径プーリから必要なだけの量のベルトをたぐり寄せるというものであったが、こ れと同様に、ポンプを駆動すると共に必要なベルトのたぐり寄せを行なうアイド ラ・ブーりを移動させるようにした、油圧で作動させるピストンを備えたリニア 形アクチュエータを利用することも可能である。

図７Ａ及び図７Ｂは、図１に示した回転動作式テンショナ１０の代わりにリニア 動作式テンンヨナ５０を用いた別実施例を示した図である。この別実施例におい て、エンジン１は、図１に関連して先に言及した一連の補機類を備えており、そ れら補機類の全てはベルト２によって駆動されており、このベルト２はエンジン のクランクシャフトに連結した可変径ブーり機構８によって駆動されても）る。

可動支持部材６６に取り付けられベルト２によって駆動されているプーリ５６カ （ポンプ（不図示）を駆動している。この不図示のポンプの駆動の仕方は、回転 作動式テンショナ１０の回転作動式アーム１７に備えたポンプ２６に関して既に 説明した方式と同じである。図７Ａ及び図７Ｂに示すように、ピストン５７とこ のピストン５７に備えたピストン・ロッド５１とが、油圧シリンダ６０の内部で 作動するようにしである。ピストン・ロッド５１の一端をブーり支持部材６６に 固定してあり、このブーり支持部材６６を一対のがイドロッド５８で摺動自在に 支持している。それらガイドロッド５８の各々は、その一端をシリンダ６０の上 端に固定し、その他端をストッパ部材６７に固定しである。油圧シリンダ６０の 油室５９へ高圧の作動油が供給されるようになると、ピストン５７及びロッド５ １はこの油圧シリンダ６０の中で上方へ移動しはじめ、それによって、図７Ｂに 示すように、ブーり支持部材６６及びプーリ５６をガイドロッド５８に沿って外 方へ移動させる。図７Ｂに示すように、プーリ５６が外方へ移動して可変径駆動 プーリ８から離れる方向へ移動することにより、この駆動プーリ８の有効径が減 少させられる。可撓性を有する作動油用の高圧ホース６１と低圧ホース６２とが 、ブーりで駆動されているポンプの吐出ポートと吸入ポートとを、固定されてい る油圧ブロック６３に接続している。この油圧ブロック６３に取り付けられてい るソレノイド弁Ａ及びソレノイド弁Ｂは、ブーりで駆動されているポンプの圧力 の発生を制御すると共に、作動油配管６４及び６５を介して油圧シリンダ６０に 対して流出入する作動油の流れを制御している。作動油配管６４はピストン５７ の高圧側の油室５９に接続しており、一方、作動油配管６５はピストン５７の低 圧側の油室６８に接続している。

以上のリニア作動式テンショナ５５の動作については、図８の作動油の流れ図を 参照すればより容易に理解することができる。図８に示すように、プーリ５６で 駆動されているポンプ６６は、２つのソレノイド弁ＡとＢとに作動油を供給して いる。ソレノイド弁Ａは常開（Ｎ／○）の弁であり、一方、ソレノイド弁Ｂは常 閉（Ｎ／Ｃ）の弁である。図８に示した作動油の流れは、ポンプ・バイパス・モ ードにおける流れであり、このモードにあるときには、リニア形アクチュエータ は停止状態にある。リニア形アクチュエータを使用しているため、ソレノイド弁 Ｂを閉弁状態にすることによって、停止状態を維持することができ、それが可能 であるのは、油圧シリンダ内のピストンの密閉度を、作動油がピストンの高圧側 から低圧側へ抜けて１−７まうのを略々完全に防止できるような高い密閉度にす ることができるからであり、そのような高い密閉度を回転杉油圧アクチ、二一タ で得ることは極めて困難である。そして更に、作動油が殆ど圧縮性を持たないこ とから、ポンプ６６及びそれに取り付けたプーリ５Ｇを固定した位ｉに停止させ ておくことができるのである。ピストン５７を突き出し側に移動させてプーリ５ Ｇを外方へ移動させる必要が生じたならば、ソレノイド弁ＡとＢとの両方を付勢 すれば（これによってソレノイド弁Ａは閉弁し、ソレノイド弁Ｂは開弁する）、 その結果、高圧の作動油がシリンダ６０の油室５９へ流入するようになる。これ によってピストン５７が外方へ移動しはじめ、それにつれて油室６８の中にあっ た作動油が排出されてポンプの吸入ポートへ還流して行く。リリーフ弁６８ａは 、好ましい圧力範囲内の最大圧力に設定してあり、過大な圧力が発生するのを防 止している。プーリ５６がこのように突出側へ直線移動した結果として、可変径 駆動プーリ８の有効径が所望の値にまで減少し、それによって補機類の回転速度 が低下したならば、２つのソレノイド弁ＡとＢとを消勢することにより、リニア 形アクチュエータを停止状態にしてその位置に固定することができる。一方、プ ーリ５６及びピストン５７を引込めるように移動させる必要が生じたならば、ソ レノイド弁Ｂを付勢すれば、それによって作動油が油室５９からポンプの吐出側 の作動油配管へ流出できるようになる。可変径プーリ８に備えたスプリングとこ の可変径プーリ８に作用している遠心力とは、常に、プーリ５６とピストン５７ とを引込めることができるならば引込めようとする方向に働いている。プーリ５ ６が直線移動して引込められたために駆動プーリ８の有効径が所望の大きさにま で増大し、そねによって補機類の回転速度が上昇したならば、ソレノイド弁Ｂを 消勢することによって、リニア形アクチュエータを停止状態にしてその動作位置 に固定することができる。尚、この種のリニア形アクチュエータを使用する場合 には、ピストン５７の移動に伴う油室６８の容積変化量と油室５９の容積変化量 とが僅かに異なるため、その差に相当する量の作動油を油室５９へ補給するため の小容量の作動油リザーバ６９が必要である。リニア形アクチュエータが停止状 態にあるときには、先に説明した回転形アクチュエータを用いた構成の場合と同 様に、ポンプに必要とされる動力は非常に小さい。

図７Ａ及び図７Ｂに示した実施例は、そのアクチュエータのシリンダ６０の方を 固定して、ピストン５７の方を可動にしたものであった。これに対して、図には 特に示さないが、アクチュエータのシリンダの方を可動にして、ピストンの方を 固定した実施例を構成することも可能である。そのような実施例とする場合には 、アクチ、二一夕の可動シリンダに、プーリで駆動されているポンプ５６を取り 付けると共に、更にソレノイド弁Ａ及びＢまでも取り付けるようにすれば、可撓 性を有する配管６］及び６２を使用する必要を除去することができる。

図９Ａ及び図９Ｂに示したのは、リニア形油圧アクチュエータを用いた更に別の 実施例であり、この実施例では、揺動アーム７１に１、プーリ７２及びこのプー リ７２に連結したポンプ（不図示）を取り付けると共に、更にリニア形油圧アク チュエータ７０までも取り付けてあり、このリニア形油圧アクチュエータ７０を 用いてプーリ７２を移動させることによって、所望量のベルトのたぐり寄せを行 なうようにしている。アーム７１は、エンジン１に取り付けられているベース・ プレート７４に固定しである固定シャフト７３上に揺動自在に取り付けである。

リニア形油圧アクチュエータ７０のピストン７５のロッド７８は、このピストン ・ロッド７８の先端に取り付けられているローラ付きカム部材７７で固定湾曲斜 面７６を押圧している。固定湾曲斜面７６は、リニア形油圧アクチュエータ７０ の内部においてその油圧ピストンに加わる側方荷重が非常に小さなものとなる形 状に形成しである。図９Ｂから明らかなように、可変径駆動プーリ８の有効径を 減少させる必要が生じたときには、アクチュエータ７０の油室７９へ高圧の作動 油を供給して、ピストン７５とこのピストン７５のロッド７８とを外方へ移動さ せるようにすれば、それによって、ローラ付きカム部材７７を備えたロッド７８ がアーム７１の湾曲斜面７６を押圧し、その結果、プーリ７２が突出方向へ、即 ち外方へ、駆動プーリ８から離れる方向へ移動させられ、それによって、駆動プ ーリ８の有効径が減少させられる。この図９Ａ及び図９Ｂに示した実施例は、作 動油の流れ方並びに制御の方式に関しては、図８に示したものと同じ流れ方及び 制御の方式を採用することができる。

以上の説明によって示した幾つかの典型的な構成例は、ブーりで駆動されている ポンプを油圧作動式アクチュエータで移動させるようにした構成例であって、特 に、動力自給式ベルト・テンショナへ向けて発せられたコマンドに応答してその 有効径を変化させるべきブーりを、駆動プーリとしたシステムに適用した構成例 であった。

しかしながら既述の如く、有効径可変の機能を１つないし複数の従動ブーりに持 たせるようにすることも、本発明の範囲に含まれるものであり、その場合に駆動 プーリは、固定径プーリとしても良く、可変径ブーりとしても良い。更に、その とき可変径ブーりを駆動している同じベルトで、幾つもの固定径プーリを駆動す る構成とすることができる。更には、可変径従動ブーりをある１つの補機（例え ばパワーステアリング用ポンプ等）のシャフトに取り付けて、その補機を駆動し つつ、その他の様々な補機へも動力を伝達するようにしても良い。或いはそれと 異なり、１つの固定支持部材に１つの可変径従動ブーりと１つの固定径プーリと を軸支しておき、それらブーりを介して複数の補機を駆動するようにしても良く 、また更にそれに加えて、その可変径ブーりと同心的に、その固定支持部材を貫 通して延在する回転するシャフトを配設し、そのシャフトによって更に別の補機 を駆動するようにしても良い。

更に加えて、以上に本発明を説明するについては、回転形補機類を駆動する原動 機がエンジンであるという具体的な環境に即して説明したが、当業者には理解さ れるように、この原動機は必ずしもエンジンに限られず、例えば電動モータ等の その他の原動機を用いた環境への適用も考えられる。

従って、以上に具体的実施例に即して明らかにしたのは、本発明の原理であるが 、当業者であれば、そこから更に多くの変更例にも容易に想到することは当然で あり、即ち、本発明の原理から逸脱しておらず、本発明を実施する上で使用すべ き、個々の具体的な環境並びに必要とされる動作条件に特に良好に適合した、構 造、機構、寸法、構成要素、材料、ないしは構成部品に関する様々な変更例にも 容易に想到することは当然である。

Ｊケｂ〜、７Ａ− ／”　”　’　”ｔ 【□′″−−”　”　） 〆□”　’−−−’　−””ｓ フロントベージの続き （８１）指定国　ＥＰ（Ａ’ｒ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＳＥ）、０Ａ（ＢＦ 、ＢＪ、ＣＦ、ＣＧ、ＣＩ、ＣＭ、ＧＡ、ＧＮ、　ＭＬ、ＭＲ，ＳＮ、ＴＤ、Ｔ Ｇ）、ＡＴ、ＡＵ、ＢＢ、ＢＧ、ＢＲ，ＣＡ、ＣＨ，Ｃ５，ＤＥ。

ＤＫ、　ＥＳ、ＦＩ、　ＧＢ、　ＨＵ、ＪＰ、　ＫＰ、　ＫＲ，ＬＫ、　ＬＵ、 　ＭＧ、　ＭＮ、　ＭＷ、　ＮＬ、　ＮＯ，ＰＬ、ＲＯ、ＲＵ、ＳＤ、ＳＥ

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. １．原動機が駆動すべき補機類を駆動するための無段変速駆動システムにおいて 、 Ａ）回転する出力プーリを備えた原動機と、Ｂ）前記原動機が駆動すべき補機の 回転する構成要素に取付けたプーリと、Ｃ）可変径プーリ機構と、 Ｄ）テンショナであって、前記原動機と、前記補機と、前記可変径プーリ機構と 、該テンショナとを１本のベルトで作用的に連結してあり、更に、１）ベルト係 合手段で駆動されるポンプ手段と、２）前記ポンプ手段に作用的に接続している 油圧アクチュエータ手段と、３）前記ベルト係合手段の動作位置の位置決めが前 記アクチュエータ手段によって成されるようにしてあり、それによって、前記ア クチュエータ手段の動作が前記ベルト係合手段の移動をもたらし、該ベルト係合 手段の移動が前記可変径プーリの有効径の変化をもたらすようにしてあることと 、４）前記アクチュエータ手段に対して流出入する作動油の圧力と流れ方とを制 御する弁手段と、 を含んでいる前記テンショナと、 を備えたことを特徴とするシステム。
2. ２．前記油圧アクチュエータ手段が回転形油圧アクチュエータであり、コマンド を受けた際に、油圧手段を用いて前記ベルト係合手段の動作位置を固定するよう にしていることを特徴とする請求項１記載のシステム。
3. ３．機械的手段を用いて前記ベルト係合手段の動作位置を固定するようにしてい ることを特徴とする請求項２記載のシステム。
4. ４．前記油圧アクチュエータ手段がリニア形油圧アクチュエータであり、油圧手 段を用いて前記ベルト係合手段の動作位置を固定するようにしていることを特徴 とする請求項１記載のシステム。
5. ５．機械的手段を用いて前記ベルト係合手段の動作位置を固定するようにしてい ることを特徴とする請求項４記載のシステム。
6. ６．前記可変径プーリ機構が駆動プーリであることを特徴とする請求項１記載の システム。
7. ７．前記可変径プーリ機構が従動プーリであることを特徴とする請求項１記載の システム。
8. ８．前記ポンプ手段が、吸入ポート及び吐出ポートと、それらポートを前記回転 形油圧アクチュエータへ作用的に接続している作動油通路手段と、前記弁手段を 作動して前記ベルト係合手段を様々な動作位置でロック及びロック解除する制御 手段とを備えていることを特徴とする請求項２記載のシステム。
9. ９．前記回転形アクチュエータが更に、前記ハウジングの中に配置された円筒形 状部分を備えており、該円筒形状部分は、径方向に互いに逆向きに延出している アームを備えており、それらアームの先端は、前記ハウジングの内面に当接して おり、前記部分及び前記アームは前記ハウジングの中で回転自在であり、前記回 転形アクチュエータが更に、前記ハウジングの中に配置された一対の互いに向か いあった固定部分を含んでおり、それら固定部分の各々の先端が前記回転自在な 中央部分に当接しており、前記径方向に互いに逆向きに延出しているアームと前 記互いに向かいあった固定部分とが、前記ハウジングの中に２組の互いに向かい あった油室を形成しており、更に、前記部分及び前記アームが回転することによ って前記油室の容積が変化するようにしてあり、更に、前記作動油通路手段が前 記吸入ポートを第１組の前記向かいあった油室に接続し、前記吐出ポートを第２ 組の前記向かいあった油室に接続していることを特徴とする請求項８記載の駆動 システム。
10. １０．１つの組をなしている互いに向かいあった油室どうしが実質的に等容積で あることを特徴とする請求項９記載のシステム。
11. １１．前記ポンプ手段が吸入ポート及び吐出ポートを備えており、更に、前記リ ニア形油圧アクチュエータがシリンダを備えており、該シリンダは該シリンダの 内部において移動自在なロッド付きピストンを有しており、前記リニア形油圧ア クチュエータが更に、前記吸入ポート及び前記吐出ポートを前記シリンダの内部 に作用的に接続している作動油通路手段と、前記弁手段を作動させる制御手段と を備えていることを特徴とする請求項４記載のシステム。
12. １２．前記ピストンと前記シリンダとで２つの油室が形成されており、それら２ つの油室は高圧油室と低圧油室とであり、前記作動油通路手段がそれら２つの油 室の各々に接続していることを特徴とする請求項１１記載のシステム。
13. １３．前記吐出ポートから吐出される加圧作動油を前記高圧油室へ供給すること によって前記ロッド付きピストンを移動させるときのその移動方向が、前記ベル ト係合手段を前記可変径駆動プーリから離れる方向へ移動させ、それによって該 可変径駆動プーリの有効径を減少させることになる、移動方向であることを特徴 とする請求項１２記載のシステム。