JP2014515465A - アイソレータ・デカップラ - Google Patents

Abstract

アイソレータ・デカップラは、シャフト（１２）と、シャフトに回転自在に係合するプーリ（１）と、プーリとスプリングキャリア（５）の間に係合するコイルスプリング（２）とを備え、スプリングキャリアはシャフトとプーリに対して相対的に移動可能であり、シャフトに取り付けられたワンウェイクラッチ（８）と、スプリングキャリアとワンウェイクラッチの間に係合する第１の捻りスプリング（３０）と第２の捻りスプリング（３１）とを備え、第１の捻りスプリングと第２の捻りスプリングはワンウェイクラッチに解放可能に摩擦係合し、第１の捻りスプリングと第２の捻りスプリングは近接した平行な撚り線を備え、かつ実質的に等しい直径を有し、第１の捻りスプリングと第２の捻りスプリングはそれぞれプーリに係合可能であり、第１の捻りスプリングまたは第２の捻りスプリングは、プーリに係合したときにワンウェイクラッチとの摩擦係合を解放する。

Description

本発明はアイソレータ・デカップラに関し、特に、第１の捻りスプリングと、スプリングキャリアおよびワンウェイクラッチの間に係合する第２の捻りスプリングとを備え、第１の捻りスプリングと第２の捻りスプリングがワンウェイクラッチに摩擦係合し、第１の捻りスプリングと第２の捻りスプリングがプーリに係合可能であり、プーリに接触するときに第１の捻りスプリングと第２の捻りスプリングがワンウェイクラッチとの摩擦係合を解放するアイソレータ・デカップラに関する。

乗用車用のディーゼルエンジンは、良好な燃料消費の利点により増加しつつある。さらに、ガソリンエンジンは、圧縮比を増加させて燃料効率を改善する。この結果、ディーゼルおよびガソリンエンジンのアクセサリ駆動システムは、上述したエンジンの違いにより、クランクシャフトからの大きな振動に打ち勝たなければならない。

増加するクランクシャフトの振動と、高い加速／減速比および高いオルタネータの慣性とにより、エンジンのアクセサリ駆動システムはしばしば、ベルトのスリップによって高いベルト音を経験する。これはまた、ベルトの寿命を短くする。

クランクシャフトのアイソレータ／デカップラとオルタネータのデカップラ／アイソレータが、エンジンの運転スピードの範囲において振動を減少させるために、高い角速度振動を伴うエンジンに広く使用されてきた。しかし、クランクシャフトのアイソレータはエンジンの走行スピードの範囲において非常によく機能するが、アイソレータ自体の固有振動のために、エンジンの始動あるいは停止時に問題がある。

この技術の代表は米国特許第6083130号であり、これは自動車のサーペンタイン・ベルト駆動システムを開示し、このベルト駆動システムは、駆動プーリの軸の周りに回転自在である駆動プーリを備えた出力シャフトを有する内燃機関を含む駆動アセンブリを備える。一連の被駆動アセンブリは、駆動プーリの軸に平行な軸の周りに回転自在な被駆動プーリと、順に並んだ駆動プーリと被駆動プーリに協働するように取り付けられたサーペンタイン・ベルトとを有し、その順は、被駆動プーリを駆動プーリの回転に応答して回転させるベルトの移動方向に関連した、被駆動アセンブリの順に対応する。一連の被駆動アセンブリはシャフトの軸周りに回転するように取り付けられたオルタネータのシャフトを含むオルタネータを含む。ハブ構造は、シャフトの軸周りに回転するために、オルタネータのシャフトによって固定的に支持される。スプリングとワンウェイクラッチ機構はオルタネータのプーリをハブ構造に連結させる。スプリングとワンウェイクラッチ機構はワンウェイクラッチの部材とは別に成形され、これに直列に連結された捻りスプリング部材を備える。捻りスプリング部材はサーペンタイン・ベルトによるオルタネータのプーリの被駆動回転をハブ構造に伝達するように構成され、オルタネータのシャフトは、被駆動回転の間オルタネータのプーリに関して反対方向の相対捻り運動を可能にしつつ、オルタネータのプーリと同じ方向に回転する。ワンウェイクラッチの部材は、エンジンの出力軸のスピードがオルタネータのプーリとハブ構造の間のトルクを所定の負のレベルに落ち着かせるのに十分な程度まで減速されるとき、ハブ構造したがってオルタネータのシャフトがオルタネータのプーリの回転スピードを超えたスピードで回転することを許容するように構成される。

必要とされるものはアイソレータ・デカップラであり、アイソレータ・デカップラは第１の捻りスプリングと、スプリングキャリアおよびワンウェイクラッチの間に係合する第２の捻りスプリングとを備え、第１の捻りスプリングと第２の捻りスプリングがワンウェイクラッチに摩擦係合し、第１の捻りスプリングと第２の捻りスプリングがプーリに係合可能であり、プーリに接触するときに第１の捻りスプリングと第２の捻りスプリングがワンウェイクラッチとの摩擦係合を解放する。本発明はこの必要性に合致する。

本発明の主な特徴はアイソレータ・デカップラであり、アイソレータ・デカップラは、アイソレータ・デカップラは第１の捻りスプリングと、スプリングキャリアおよびワンウェイクラッチの間に係合する第２の捻りスプリングとを備え、第１の捻りスプリングと第２の捻りスプリングがワンウェイクラッチに摩擦係合し、第１の捻りスプリングと第２の捻りスプリングがプーリに係合可能であり、プーリに接触するときに第１の捻りスプリングと第２の捻りスプリングがワンウェイクラッチとの摩擦係合を解放する。

本発明の他の特徴は、本発明の次の記述と添付した図面により説明され、明らかになる。

本発明は、シャフトと、シャフトに回転自在に係合するプーリと、プーリとスプリングキャリアの間に係合するコイルスプリングとを備え、スプリングキャリアはシャフトとプーリに対して相対的に移動可能であり、シャフトに取り付けられたワンウェイクラッチと、スプリングキャリアとワンウェイクラッチの間に係合する第１の捻りスプリングと第２の捻りスプリングとを備え、第１の捻りスプリングと第２の捻りスプリングはワンウェイクラッチに解放可能に摩擦係合し、第１の捻りスプリングと第２の捻りスプリングは近接した平行な撚り線を備え、かつ実質的に等しい直径を有し、第１の捻りスプリングと第２の捻りスプリングはそれぞれプーリに係合可能であり、第１の捻りスプリングまたは第２の捻りスプリングは、プーリに係合したときにワンウェイクラッチとの摩擦係合を解放するアイソレータ・デカップラを備える。

この明細書に組み込まれその一部を構成する添付図面は、本発明の好ましい実施形態を示し、説明とともに本発明の原理を説明するために用いられる。
アイソレータ・デカップラの断面図である。 アイソレータ・デカップラの分解図である。 捻りスプリングが本装置においてどのように作用するかを示す破断図である。 ２つのコイルスプリングの使用を説明する自由物体図である。 捻りスプリングの斜視図である。 捻りスプリングの斜視図である。 ２つの捻りスプリングの斜視図である。 スプリングキャリアの斜視図である。 スプリングキャリアにおける捻りスプリングの斜視図である。

本発明はオルタネータ調整装置に関し、特に、アイソレーションのための捻りスプリングおよび／またはデカップリングのためのワンウェイクラッチを有するオルタネータ・アイソレータ・プーリに関する。スプリングとワンウェイクラッチの物理的な大きさを最小にするために、所定量を超過したトルクがスプリングおよび／またはワンウェイクラッチに伝達されることを防止する過負荷特性を有することは有利である。スプリングまたはワンウェイクラッチのいずれかに作用する過大なトルクは、どちらかの要素の損傷を引き起こす。必要とされるものは、特定のトルクを超えたときに、２つのロックされた要素のデカップリングを許容するスリップ特性である。

オルタネータの予想される最大トルクがエンジンを始動するときに見られる最大トルクよりも小さいことが知られている。例えば、典型的な自動車のオルタネータは、エンジンの始動時に、12 Nmの最大トルク、0.00030 Kg m²の慣性力、100,000 rad/s²のオルタネータの加速度を示す。エンジン始動時に対して式１を用いると、装置は30 Nmのトルクを扱わなければならないが、このような高いトルクを他の全ての動作条件において見ることはない。

式１： Ｔ＝Ｉω²
ここで
Ｔ＝トルク
Ｉ＝オルタネータの慣性力
ω²＝加速度

始動トルクを扱うことができる過大なスプリングとワンウェイクラッチの使用を避けるために、本発明装置は、予想される最大トルクが起きた後に分離されるクラッチスプリングを用いる。

図１はアイソレータ・デカップラの断面図である。プーリ１はベルト（図示せず）に係合して、オルタネータ等の装置を駆動する。プーリ１は、径方向の負荷をシャフト１２に伝達しつつシャフト１２とプーリ１の間の相対移動を許容する、ボール軸受け６とニードル軸受け１０を収容する。プーリ１はまた、シール１１を収容する。シール１１は、潤滑油を装置内に密封するとともに、異物が装置内に侵入することを防止するために使用される。

動力はプーリ１からコイルスプリング２の一端２１に伝わる。コイルスプリング２は、振動を弱め、装置の遮断機能をもたらす弾性部材である。コイルスプリング２の他端２２はスプリングキャリア５に連結される。スプリングキャリア５は図示されるように合成樹脂から成形されるが、例えば金属やフェノール樹脂等のような公知の他の適当な材料から成形されてもよい。コイルスプリング２を径方向に保持する補強リング４がスプリングキャリア５に圧入される。２つの捻りスプリング３０、３１がスプリングキャリア５に連結される。

捻りスプリング３０、３１は同じ直径を有する。各捻りスプリング３０、３１の渦巻きは平行であり、それによって、近接した平行な撚り線すなわちワイヤを形成する。捻りスプリング３０、３１はまた、直列に整列されたスプリングと比べて、スプリングキャリア５およびワンウェイクラッチ８の間の構造に関して並列である。各捻りスプリング３０、３１はスプリングキャリア５における他の対応するスプリングの端部から１８０°だけずれた位相に位置し、これにより捻りスプリング３０からの負荷は他の捻りスプリング３１によって相殺される。図４参照。捻りスプリング３０の端部３ｂはスプリングキャリアの受容部５１に係合する。捻りスプリング３１の端部３ｄはスプリングキャリアの受容部５２に係合する。第１の捻りスプリング３０のためのスプリングキャリアの受容部５１は、第２の捻りスプリング３１のためのスプリングキャリアの受容部５２に対して１８０°だけ位相がずれている。

捻りスプリング３０、３１はワンウェイクラッチ８に摩擦係合して、ワンウェイクラッチ８を駆動する。そしてワンウェイクラッチ８はシャフト１２を駆動する。ワンウェイクラッチ８は、シャフト１２がプーリ１よりも高速で回転するとき、シャフト１２が分離すなわちオーバーランすることを許容する。

２つの捻りスプリング３０、３１は、１つの捻りスプリングだけがワンウェイクラッチ８に摩擦係合したとすると作用したであろうワンウェイクラッチ８に作用する、径方向の負荷に対してバランスし、あるいは反対方向に作用するために使用される。ワンウェイクラッチが、径方向の負荷を受ける軸受けの支持がない場合に大きな径方向の負荷を受けるべきではないことは公知であり、したがって本発明装置は、１つの捻りスプリング３０によってワンウェイクラッチ８に作用したであろう径方向の力に対抗するように設計される。

捻りスプリング３０は、プーリ１のストッパ１ａに相互作用する舌部３ａを有する。捻りスプリング３０は、ワンウェイクラッチ８の外周面の周りに巻かれることによりワンウェイクラッチ８に摩擦係合する。その２つの要素は舌部３ａがストッパ１ａに接触するまで一緒に移動する。ストッパ１ａに接触することにより、捻りスプリング３０は解放され、これにより渦巻きの直径を増大させ、延いてはワンウェイクラッチ８に対する摩擦係合を減少させる。これは、摩擦接合を介して捻りスプリング３０からワンウェイクラッチ８へ伝達されるトルクの大きさを制限する。捻りスプリング３０により伝達される最大トルクを制限することは、スプリング２とワンウェイクラッチ８が過負荷になることを防止する。

捻りスプリング３１は、プーリ１のストッパ１ｂに相互作用する舌部３ｃを有する。捻りスプリング３１は、ワンウェイクラッチ８の外周面の周りに巻かれることによりワンウェイクラッチ８に摩擦係合する。その２つの要素は舌部３ｃがストッパ１ｂに接触するまで一緒に移動する。ストッパ１ｂに接触することにより、捻りスプリング３１は解放され、これにより渦巻きの直径を増大させ、延いてはワンウェイクラッチ８に対する摩擦係合を減少させる。これは、摩擦接合を介して捻りスプリング３１からワンウェイクラッチ８へ伝達されるトルクの大きさを制限する。捻りスプリング３１により伝達される最大トルクを制限することは、スプリング２とワンウェイクラッチ８が過負荷になることを防止する。

スラストワッシャ９は、捻りスプリング３０、３１が解放されて捻りスプリング３０、３１およびワンウェイクラッチ８の間に滑りを生じたときに、ワンウェイクラッチ８を適当な軸方向位置に保持する。スラストワッシャ９はニードル軸受け１０に接触し、スプリングキャリア５に対してワンウェイクラッチ８を軸方向に付勢する。

図２はアイソレータ・デカップラの分解図である。

図３は捻りスプリングが本装置においてどのように作用するかを示す破断図である。舌部３ａはプーリ１のストッパ１ａに係合する。トルクが増加するとき、コイルスプリング２がプーリ１に伝達される負荷を受けて変形するので、スプリングキャリア５はシャフト１２に対して相対的に回転する。結局、舌部３ａはストッパ１ａに接触する。これが起きた時、トルクがこれ以上に増加すると、捻りスプリング３０、３１が「解放」され、これにより捻りスプリング３０、３１とワンウェイクラッチ８の間の摩擦係合が解放される。摩擦の解放により、シャフトはプーリに対して回転し、これにより、プーリとベルトに伝達されるトルクが減少する。

図４は２つのコイルスプリングの使用を説明する自由物体図である。「スプリング１」はスプリングキャリア５から捻りスプリング３０へ伝達される力を示すベクトルである。「スプリング２」はスプリングキャリア５から捻りスプリング３１へ伝達される力を示すベクトルである。「反力１」は捻りスプリング３０によってワンウェイクラッチ８に作用される径方向の力である。「反力２」は捻りスプリング３１によってワンウェイクラッチ８に作用される径方向の力である。反力１は反力２と相殺する。捻りスプリング３０に係合可能であるプーリのストッパ１ａは、捻りスプリング３１に係合可能であるプーリのストッパ１ｂに対して１８０°だけ位相がずれている。

図５は捻りスプリング３０の斜視図である。

図６は捻りスプリング３１の斜視図である。

図７は２つの捻りスプリングの斜視図である。舌部３ｂは舌部３ｄに対して１８０°だけ位相がずれている。舌部３ａは舌部３ｃに対して１８０°だけ位相がずれている。各スプリングの渦巻きは近接し、かつ平行である。捻りスプリング３０の各渦巻きは、他の捻りスプリング３１の近接する渦巻きに差し込まれる。

図８はスプリングキャリアの斜視図である。受容部５１は舌部３ｂを受容する。受容部５２は舌部３ｄを受容する。

図９はスプリングキャリアにおける捻りスプリングの斜視図である。コイルスプリング２の端部は面５３に当接する。

本発明の１つの形態が説明されたが、当業者がここに記載された発明の精神と範囲から逸脱することなく、構成と部分の関係と方法において変形を施すことは自明である。

Claims (10)

1. シャフトと、
   前記シャフトに回転自在に係合するプーリと、
   前記プーリとスプリングキャリアの間に係合するコイルスプリングとを備え、前記スプリングキャリアは前記シャフトとプーリに対して相対的に移動可能であり、
   前記シャフトに取り付けられたワンウェイクラッチと、
   前記スプリングキャリアと前記ワンウェイクラッチの間に係合する第１の捻りスプリングと第２の捻りスプリングとを備え、前記第１の捻りスプリングと前記第２の捻りスプリングは前記ワンウェイクラッチに解放可能に摩擦係合し、
   前記第１の捻りスプリングと前記第２の捻りスプリングは近接した平行な撚り線を備え、かつ実質的に等しい直径を有し、
   前記第１の捻りスプリングと前記第２の捻りスプリングはそれぞれ前記プーリに係合可能であり、
   前記第１の捻りスプリングまたは前記第２の捻りスプリングは、前記プーリに係合したときに前記ワンウェイクラッチとの摩擦係合を解放する
   アイソレータ・デカップラ。
2. 前記第１の捻りスプリングと前記第２の捻りスプリングが平行である請求項１に記載のアイソレータ・デカップラ。
3. 前記スプリングキャリアが捻りスプリングの端部を受容する受容部を備える請求項１に記載のアイソレータ・デカップラ。
4. 前記補強リングをさらに備える請求項１に記載のアイソレータ・デカップラ。
5. 前記プーリが、前記第１の捻りスプリングの端部に係合するための第１のストッパと、前記第２の捻りスプリングの端部に係合するための第２のストッパとをさらに備える請求項１に記載のアイソレータ・デカップラ。
6. シャフトと、
   前記シャフトに回転自在に係合するプーリと、
   前記プーリとスプリングキャリアの間に係合するコイルスプリングとを備え、前記スプリングキャリアは前記シャフトとプーリに対して相対的に移動可能であり、
   前記シャフトに取り付けられたワンウェイクラッチと、
   前記スプリングキャリアに連結され、前記ワンウェイクラッチに解放可能に摩擦係合する係合し、かつ前記プーリに解放可能に係合する第１の捻りスプリングおよび第２の捻りスプリングとを備える
   アイソレータ・デカップラ。
7. 前記第１の捻りスプリングおよび前記第２の捻りスプリングが実質的に等しい直径を有する近接した平行な撚り線を備える請求項６に記載のアイソレータ・デカップラ。
8. 前記第１の捻りスプリングおよび前記第２の捻りスプリングが平行である請求項６に記載のアイソレータ・デカップラ。
9. 前記第１の捻りスプリングのための前記スプリングキャリアの受容部が前記第２の捻りスプリングのための前記スプリングキャリアの受容部に対して１８０°だけ位相がずれている請求項６に記載のアイソレータ・デカップラ。
10. 前記第１の捻りスプリングに係合可能な前記プーリのストッパが、前記第２の捻りスプリングに係合可能な前記プーリのストッパに対して１８０°だけ位相がずれている請求項６に記載のアイソレータ・デカップラ。

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