特開 2022-148178 オートテンショナーを有する内燃機関

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022148178

(43)【公開日】2022-10-06

(54)【発明の名称】オートテンショナーを有する内燃機関

(51)【国際特許分類】

   F16H 7/12 20060101AFI20220929BHJP

   F02B 67/06 20060101ALI20220929BHJP

【ＦＩ】

F16H7/12 A

F02B67/06 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021049760

(22)【出願日】2021-03-24

(71)【出願人】

【識別番号】000000170

【氏名又は名称】いすゞ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】早崎 綱記

【テーマコード（参考）】

3J049

【Ｆターム（参考）】

3J049AA01

3J049BB05

3J049BB11

3J049BC03

3J049BG10

3J049CA03

3J049CA04

3J049CA06

3J049CA10

(57)【要約】

【課題】ユーザーの判断でベルトの交換をしなくても、不具合が生じない、オートテンショナーを有する内燃機関を提供すること。
【解決手段】オートテンショナーの初期位置からの変化量を検出可能な変化量検出部と、この変化量を閾値判定することによりオートテンショナーに懸架されたベルトの交換の必要性を判定する判定部と、判定部の判定結果を通知する通知部と、を設けた。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

オートテンショナーの初期位置からの変化量を検出可能な変化量検出部と、
前記変化量を閾値判定することにより、前記オートテンショナーに懸架されたベルトの交換の必要性を判定する判定部と、
前記判定部の判定結果を通知する通知部と、
を備えるオートテンショナーを有する内燃機関。

【請求項2】

前記変化量検出部は、
前記オートテンショナーに前記ベルトが懸架されたときの前記オートテンショナーの位置を前記初期位置として記憶するとともに、当該初期位置から経時的に変化する前記オートテンショナーの位置を経時的位置履歴として記憶し、
前記経時的位置履歴と前記初期位置との差分を、前記変化量として前記判定部に出力する、
請求項１に記載のオートテンショナーを有する内燃機関。

【請求項3】

前記判定部による判定の間隔は、前記オートテンショナーに前記ベルトが懸架されてからの時間又は使用量が大きくなるにつれて短くなる、
請求項１又は２に記載のオートテンショナーを有する内燃機関。

【請求項4】

前記オートテンショナーには、車両のエンジンの駆動力を伝達するためのベルトが懸架されており、
前記判定部は、前記エンジンの運転時間に応じて判定処理を実行する、
請求項１から３のいずれか一項に記載のオートテンショナーを有する内燃機関。

【請求項5】

前記変化量検出部は、
前記オートテンショナーに内蔵された抵抗式のポジションセンサーを有する、
請求項１から４のいずれか一項に記載のオートテンショナーを有する内燃機関。

【請求項6】

前記判定部は、
前記変化量が前記ベルトの交換の必要性を判定するための閾値より大きい第２の閾値以上となったときに、前記オートテンショナーが異常であると判定する、
請求項１から５のいずれか一項に記載のオートテンショナーを有する内燃機関。

【請求項7】

前記判定部は、
前記変化量に関する正方向への閾値と負方向への閾値とを有し、
前記変化量を前記正方向への閾値を用いて閾値判定することにより前記ベルト交換の必要性を判定する一方、前記変化量を前記負方向への閾値を用いて閾値判定することにより前記オートテンショナーの劣化又は故障を判定する、
請求項１から６のいずれか一項に記載のオートテンショナーを有する内燃機関。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ベルトの張力を自動調整するオートテンショナーを有する内燃機関に関する。

【背景技術】

【0002】

車両では、エンジンの力を利用して、発電機やエアコンコンプレッサー等の補機を駆動させるようになっている。この際、エンジンによってクランクプーリーが駆動され、クランクプーリーの回転がベルトを介して複数のプーリーに伝達され、各プーリーによって補機が駆動される。

【0003】

一般に、ベルトに適切な張力を与えるためのテンショナーが設けられる。経年変化等によりベルトが伸びたときには、テンショナーの位置を調整することで、張力を適切に維持することができる。

【0004】

テンショナーの位置調整は、定期的に手動で行うようにしてもよいが、近年ではメンテナンスフリーの観点から、オートテンショナーを採用することが多い。オートテンショナーは、ベルトが伸びたときに張力を自動で調整できるようになっている。オートテンショナーについては、例えば特許文献１等に記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平７－２２９５４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、オートテンショナーは、自動でベルトの張力を調整可能であり基本的に点検及び整備が不要であるといった長所がある。一方で、オートテンショナーは、部品自体に何らかの不良がある場合には、点検及び整備をしないがゆえにそれに気が付かず、適正な張力で調整されているかが分かりにくいといった短所がある。

【0007】

また、オートテンショナーを用いると、点検及び整備が不要のため、ベルトが伸び過ぎて寿命を迎えているにもかかわらずベルトが交換されずにオートテンショナーの調整範囲を超えるおそれがある。その結果、ベルト張力が低くなってベルトが滑り、運転中にベルトが切れるなどの不具合が発生するおそれがある。また、人がベルトの張力変化に基づいてベルトの劣化を判断できないので、逆にベルトに問題がないにもかかわらず早めに交換されてしまうという不経済な事態を招くおそれもある。

【0008】

本開示は、以上の点を考慮してなされたものであり、ユーザーの判断でベルトの交換をしなくても、不具合が生じない、オートテンショナーを有する内燃機関を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示のオートテンショナーを有する内燃機関の一つの態様は、
オートテンショナーの初期位置からの変化量を検出可能な変化量検出部と、
前記変化量を閾値判定することにより、前記オートテンショナーに懸架されたベルトの交換の必要性を判定する判定部と、
前記判定部の判定結果を通知する通知部と、
を備える。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、ユーザーの判断でベルトの交換をしなくても、不具合が生じない、オートテンショナーを有する内燃機関を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】オートテンショナーの配置例を示す図

【図2】実施の形態の主要構成を示すブロック図

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

【0013】

図１は、オートテンショナーが用いられる例として、エンジンのサーペンタインベルト（以下、単に「ベルト」と呼ぶ）１の張力を調整するオートテンショナー２０を示す。図１は、車両のエンジンの正面側に設けられた各種のプーリー及びベルト１の様子を示す図である。

【0014】

エンジンのクランクプーリー１０の回転力がベルト１を介して複数のプーリー１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに伝達される。プーリー１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄには、それぞれ、ウォータポンプ、オルタネーター、パワーステアリングポンプ、エアコンプレッサ等の補機が接続される。また、ベルト１の経路調整などのためにアイドルプーリー１２ａ、１２ｂが設けられている。

【0015】

これにより、エンジンによりクランクプーリー１０が回転されると、ベルト１を介して複数のプーリー１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄが回転し、複数のプーリー１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄによって補機が駆動される。

【0016】

ベルト１の経路にはオートテンショナー２０が設けられている。オートテンショナー２０は、揺動軸２１、アーム２２、プーリー２３及び付勢部２４を有する。アーム２２が揺動軸２１により揺動自在に支持されている。アーム２２にはプーリー２３が取り付けられている。付勢バネなどから構成されている付勢部２４によってアーム２２が付勢されることで、プーリー２３が図中の矢印の方向に付勢される。これにより、ベルト１に張力が付与される。なお、オートテンショナー２０の構成は、図に示した構成に限らず、要はベルト１に張力を付与できるものであればよい。

【0017】

かかる構成に加えて、本実施の形態の車両は、図２に示したように、変化量検出部３１と、判定部３２と、通知部３３と、を有する。

【0018】

変化量検出部３１は、オートテンショナーの初期位置（ベルト１を交換した直後のベルト１が伸びる前の位置）からの変化量を検出できるようになっている。変化量検出部３１は、オートテンショナー２０に内蔵された抵抗式のポジションセンサー３１ａと、記憶部３１ｂと、を有する。ポジションセンサー３１ａは、経時的に変化するアーム２２及びプーリー２３の揺動位置を検出する。記憶部３１ｂは、検出された揺動位置の履歴を記憶する。なお、実際には、変化量検出部３１は、アナログディジタル変換回路等も有するが、ここではこれらの説明は省略する。

【0019】

判定部３２は、オートテンショナー２０の初期位置からの変化量を閾値判定することにより、オートテンショナー２０に懸架されたベルト１の交換の必要性を判定する。なお、この閾値は、ベルト１の種類等に応じて設定されることが好ましい。具体的には、大きな伸びが許容される種類のベルト１ほど大きな値の閾値を設定しておけばよい。

【0020】

通知部３３は、判定部３２の判定結果を通知する。通知部３３は、例えば運転席のメーターパネルである。また、通知部３３は、エンジンルームに設けられたインジケーターランプ等であってもよい。また、通知部３３は、車内に設けられた音声出力部であってもよい。要は、通知部３３は、ベルト交換が必要であるといったことをユーザーに分かるように通知できるものであればよい。

【0021】

次に、本実施の形態の動作について説明する。

【0022】

先ず、ベルト１を最初に懸架して劣化によるベルト１の伸びがないときのオートテンショナー２０の付勢位置が初期位置としてポジションセンサー３１ａにより検出され、記憶部３１ｂに記憶される。

【0023】

やがて時間の経過とともにベルト１が伸びていくと、それに伴ってオートテンショナー２０のアーム２２とプーリー２３の揺動位置も図中の矢印の方向にシフトしていく。この経時的に変化するオートテンショナー２０の位置がポジションセンサー３１ａにより検出され、記憶部３１ｂに記憶される。

【0024】

つまり、記憶部３１ｂは、オートテンショナー２０にベルト１が懸架されたときのオートテンショナー２０の位置を初期位置として記憶するとともに、当該初期位置から経時的に変化するオートテンショナー２０の位置を経時的位置履歴として記憶する。記憶部３１ｂは、経時的位置履歴と初期位置との差分を、変化量として判定部３２に出力する。なお、この差分（変化量）は判定部３２によって求めてもよい。

【0025】

判定部３２は、変化量が閾値よりも大きくなったときに、ベルト交換が必要であると判定し、通知部３３がこの判定結果を受けてベルト交換を促す通知を行う。

【0026】

以上説明したように、本実施の形態によれば、オートテンショナー２０の初期位置からの変化量を検出可能な変化量検出部３１と、この変化量を閾値判定することによりオートテンショナー２０に懸架されたベルト１の交換の必要性を判定する判定部３２と、判定部３２の判定結果を通知する通知部３３と、を設けたことにより、ユーザーの判断でベルト１の交換をしなくても、不具合が生じない、オートテンショナー２０を有する車両を実現できる。

【0027】

上述の実施の形態によれば、劣化や寿命を迎えたベルト１を継続使用することに起因するベルト１の切断や、使えるベルト１の不要な交換を減らすことができる。ベルト１が切断すると、エンジン本体の破損（オーバーヒートやハーネスの損傷などによる破損）したり、冷凍機が止まって荷台の荷物が傷んだり、車両がバッテリー上がりで路上で止まるなど、稼働保障の観点からも好ましくない。本実施の形態によれば、このような不具合を防止できる。

【0028】

上述の実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することの無い範囲で、様々な形で実施することができる。

【0029】

上述の実施の形態に加えて、判定部３３による判定の間隔は、例えばベルト交換等によってオートテンショナー２０にベルトが懸架されてからの時間又は使用量が大きくなるにつれて短くなるように設定することが好ましい。このようにすれば、ベルト交換が必要である可能性が小さいときには判定間隔が長く、ベルト交換が必要である可能性が高いときには判定間隔が短くなるので、無駄な判定を抑制し、理にかなったタイミングで判定を行うことができる。

【0030】

上述の実施の形態に加えて、判定部３３は、エンジンの運転時間に応じて判定処理を実行するように設定することが好ましい。このようにすれば、ベルト１の伸びは、ほぼエンジンの運転時間に比例するので、適切なタイミングで判定処理を行うことができるようになる。

【0031】

上述の実施の形態に加えて、判定部３２は、オートテンショナー２０の初期位置からの変化量がベルト１の交換の必要性を判定するための閾値より大きい第２の閾値以上となったときに、オートテンショナー２０が異常であると判定してもよい。つまり、ベルト１の交換の必要性を判定するための閾値は、ベルト１の経年劣化による伸びを想定して設定されるものであり、変化量がその想定している閾値よりも大きい第２の閾値以上であるということは、その変化量はベルト１の伸びが原因となって生じたものでなく、オートテンショナー２０の異常が原因となって生じた可能性が高いので、オートテンショナー２０の異常と判定する。

【0032】

ここで、上述の実施の形態で説明したように、ベルト１が伸びると、オートテンショナー２０の位置は正方向（図中の矢印方向）にシフトしていく。一方、経年劣化や故障などで付勢部２４の付勢力が弱くなると、オートテンショナー２０の位置は負方向（図中の矢印と逆方向）にシフトしていく。これを考慮して、上述の実施の形態に加えて、判定部３２は、変化量に関する正方向（図中の矢印方向）への閾値と負方向（図中の矢印と逆方向）への閾値とを有し、変化量を正方向への閾値を用いて閾値判定することによりベルト交換の必要性を判定する一方、変化量を負方向への閾値を用いて閾値判定することによりオートテンショナー２０の劣化又は故障を判定するようにしてもよい。

【0033】

上述の実施の形態では、変化量検出部３１を、ポジションセンサー３１ａと記憶部３１ｂとにより構成した場合について述べたが、変化量検出部３１の構成はこれに限らない。例えば、ポジションセンサー３１ａがそもそもオートテンショナーの初期位置からの変化量に相当する電圧や電流を出力するように調整されているものであった場合には、記憶部３１ｂは不要である。

【0034】

また、上述の実施の形態では、オートテンショナー２０に抵抗式のポジションセンサー３１を内蔵した場合について述べたが、これに限らず、要は、オートテンショナー２０の初期位置（ベルト交換直後の位置）からの変化量を検出可能な種々の構成を採用できる。例えば光センサーを用いてもよい。ただし、エンジンルーム内は非常に部品が密集しているので、センサーは上述の実施の形態のようにオートテンショナー２０に内蔵されていることが好ましい。

【0035】

上述の実施の形態では、本発明を車両の内燃機関に適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、車両だけでなく船舶、産業用機械、定置式エンジン等にも適用でき、要は、オートテンショナーを有する内燃機関に適用可能である。

【産業上の利用可能性】

【0036】

本開示は、オートテンショナーを有する内燃機関に広く適用可能である。

【符号の説明】

【0037】

１ ベルト
１０ クランクプーリー
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、２３ プーリー
１２ａ、１２ｂ アイドルプーリー
２０ オートテンショナー
２１ 揺動軸
２２ アーム
２４ 付勢部
３１ 変化量検出部
３１ａ ポジションセンサー
３１ｂ 記憶部
３２ 判定部
３３ 通知部

【図1】

【図2】