JP2018510299A - ベルトプーリデカップラ - Google Patents

Abstract

補機ベルト伝動装置のベルトから補機の軸に駆動トルクを伝達するベルトプーリデカップラ（１）であって、ベルトプーリ（２）と、軸に取り付けるべきハブ（４）と、駆動トルクフロー内でベルトプーリとハブとの間に配置され、デカップラばね（１１）とラップバンド（１０）とからなる直列接続部であって、ラップバンドは、ベルトプーリデカップラの回転軸線（１２）方向で延び、半径方向でベルトプーリとデカップラばねとの間に配置されている、直列接続部と、を備えるベルトプーリデカップラを提案する。ラップバンドの両端部（１３，１６）は、駆動トルクの伝達中、半径方向で拡張し、駆動トルクフロー内でベルトプーリ側を延在する第１のラップバンド端部（１３）は、相対回動不能にベルトプーリ内に取り付けられた第１のスリーブ（１５，１５’，１５’’）の内周面（１４）に締め付けられ、駆動トルクフロー内でデカップラばね側を延在する第２のラップバンド端部（１６）は、ベルトプーリ内で回転可能な第２のスリーブ（１８）の内周面（１７）に締め付けられるようにした。

Description

本発明は、補機ベルト伝動装置のベルトから補機の軸に駆動トルクを伝達するベルトプーリデカップラであって、
ベルトプーリと、
軸に取り付けるべきハブと、
駆動トルクフロー内でベルトプーリとハブとの間に配置され、デカップラばねとラップバンド（Ｓｃｈｌｉｎｇｂａｎｄ）とからなる直列接続部であって、ラップバンドは、ベルトプーリデカップラの回転軸線方向で延び、半径方向でベルトプーリとデカップラばねとの間に配置されている、直列接続部と、
を備えるベルトプーリデカップラに関する。

内燃機関のクランク軸から内燃機関の補機ベルト伝動装置に導入されるねじり振動および回転ムラは、周知のようにベルトプーリデカップラにより補償することができ、ベルトプーリデカップラは、一般的には、英語で「Ｄｅｃｏｕｐｌｅｒ」と称され、典型的には、ジェネレータベルトプーリとして形成されている。ラップバンドは、閉鎖された状態で駆動トルクをベルトプーリからハブに伝達するワンウェイクラッチとして用いられる。ラップバンドと直列に接続されるデカップラばねの弾性は、ベルト伝動装置から来る回転ムラを均す。ベルトプーリが遅れて回転するときは、ラップバンドが開くので、言及に値する程のトルクが、ハブからベルトプーリに反対に伝達されることはなく、その結果、惰性で回るジェネレータ軸は、ベルトプーリを追い越すことがある。

半径方向内側に配置されるラップバンドと、ねじりコイルばね（Ｓｃｈｒａｕｂｅｎｄｒｅｈｆｅｄｅｒ）の形態の、半径方向外側に配置されるデカップラばねとを備えるベルトプーリデカップラは、独国特許出願公開第１０２００９０５２６１１号明細書において公知である。

これに対して、半径方向で配置転換されたラップバンドとねじりコイルばねとを備える、本発明の前提をなすベルトプーリデカップラは、例えば米国特許第８０４７９２０号明細書にある。このベルトプーリデカップラを背景に、本発明の根底にある課題は、構造的な構成を異にしたこの種のベルトプーリデカップラを提供することである。

このための解決手段は、請求項１の特徴部にある。請求項１の特徴部によれば、ラップバンドの両端部は、駆動トルクの伝達中、半径方向で拡張し、駆動トルクフロー内でベルトプーリ側を延在する第１のラップバンド端部は、相対回動不能にベルトプーリ内に取り付けられた第１のスリーブの内周面に締め付けられ、駆動トルクフロー内でデカップラばね側を延在する第２のラップバンド端部は、ベルトプーリ内で回転可能な第２のスリーブの内周面に締め付けられる。

冒頭で引用した従来技術とは異なり、ベルトプーリデカップラは、２つのスリーブを有し、力がかかると半径方向で拡張するラップバンドは、両端部でスリーブに噛み、駆動トルクを伝達する。したがって、ラップバンドに駆動側および被動側で連結される構成部材は、ラップバンド端部のための、簡単かつ低コストに製造可能な接触幾何学形状を有し得る。腕なしの、したがって完全に円筒状のラップバンドの好ましい形態では、両スリーブの内周面は、同じく完全に円筒状であり、その結果、駆動トルクは、専ら、ラップバンドの外周面と両スリーブの内周面との間の摩擦接触力によって伝達される。

両スリーブと、場合によっては、駆動トルクをデカップラばねからハブに伝達する別の第３のスリーブとは、低コストに製造可能な金属薄板変形加工部材であってよく、第１のスリーブおよび第３のスリーブは、好ましくは、ベルトプーリに嵌入またはハブに被嵌されるように圧入されている。加えて、スリーブを備えた構造は、ベルトプーリの内径およびハブの外径が、実質的に直径の段差なしにまたは精々小さな直径の段差しか有さず、低コストに製造（旋削）可能であるようにする。

本発明のさらなる特徴は、内燃機関の補機ベルト伝動装置内に配置されるジェネレータ用の本発明に係るベルトプーリデカップラの一実施例を示す図面および以下の説明から看取可能である。

ベルトプーリデカップラの斜視全体図である。 ベルトプーリデカップラの斜視縦断面図である。 ベルトプーリデカップラの分解立体図である。 ベルトプーリと第１のスリーブとからなる構成群の分解立体図である。 図４に示した構成群の縦断面図である。 第１のスリーブの斜視図である。 別の第１のスリーブの斜視図である。 さらに別の第１のスリーブの斜視図である。 第２のスリーブの斜視図である。 第２のスリーブを反対側から見た斜視図である。 連れ回りディスクの斜視図である。 プレッシャディスクの斜視図である。 ハブと第３のスリーブとからなる構成群の分解立体図である。 図１３に示した構成群の斜視縦断面図である。 第３のスリーブの斜視図である。 第３のスリーブを反対側から見た斜視図である。

図１ないし３は、ベルトプーリデカップラ１（以下、略してデカップラ１という）を様々な斜視図で、すなわち図１では全体図として、図２では縦断面図で、図３では分解立体図として示している。ベルトが巻き掛る外周面３に、ベルトのポリＶ（Ｐｏｌｙ−Ｖ）形状に対応した輪郭を付与した中空円筒状のベルトプーリ２は、ベルトにより、図１に示した回転方向で駆動される。ベルトプーリ２は、回転可能にハブ４に支持されており、ハブ４は、ジェネレータ軸に堅固に螺止される。このためにハブ４は、中央部分５に、図示しない雌ねじ山を有し、ジェネレータ遠位の手前の端部部分に、螺合工具用の係合輪郭として内歯列６を有する。ハブ４上でのベルトプーリ２の支持は、ジェネレータ側の端部では、半径方向および軸方向で転がり軸受７により行われ、ジェネレータ遠位の端部では、半径方向で滑り軸受８により行われる。転がり軸受７は、両側で密封される単列の玉軸受であり、滑り軸受８は、ポリアミドからなるラジアル軸受レースである。ベルトプーリ２の内径は、ラジアル軸受レース８と玉軸受７との間の領域全体にわたって一様であるので、この内径領域は、旋削加工を特に簡単かつ低コストにできるようにアクセス良好となっている。ベルトプーリ２は、ジェネレータ遠位の端部にだけ、異径に段差を付けた拡張部９を有し、拡張部９内には、ジェネレータにデカップラ１を組み付けた後、ここでは図示しない保護キャップがスナップ式に嵌合される。

デカップラ１の機能にとって重要な構成要素は、ワンウェイクラッチ１０と、ベルトプーリ２からハブ４への駆動トルクフローに関してワンウェイクラッチ１０と直列に接続されるデカップラばね１１である。ワンウェイクラッチ１０は、ラップバンドであり、デカップラばね１１は、ねじりコイルばねであり、両者は、デカップラ１の回転軸線１２方向で延びている。ねじりコイルばね１１とラップバンド１０とは、本実施の形態では、回転軸線１２に関して同軸であり、ラップバンド１０は、ベルトプーリ２とねじりコイルばね１１との間の半径方向の環状室内を延在している。

右巻きのラップバンド１０も、左巻きのねじりコイルばね１１も、完全に円筒状であり、両側に腕なしの端部を有する。したがって、端部は、ラップバンドまたはねじりコイルばねを、駆動トルクの伝達時、半径方向で拡張する。駆動トルクフロー内でベルトプーリ２側を延在する第１のラップバンド端部１３は、相対回動不能にベルトプーリ２内に取り付けられた第１のスリーブ１５の円筒状の内周面１４に締め付けられる。駆動トルクフロー内でねじりコイルばね１１側を延在する第２のラップバンド端部１６は、ベルトプーリ２内で回転可能な第２のスリーブ１８の円筒状の内周面１７に締め付けられる。これにより、ベルトプーリ２から導入された駆動トルクは、専ら、一方では、第１のスリーブ１５の内周面１４と第１のラップバンド端部１３との間の静摩擦、他方では、第２のラップバンド端部１６と第２のスリーブ１８の内周面１７との間の静摩擦により、ねじりコイルばね１１に導入され、そこからハブ４へと伝達される。

ラップバンド１０は、トルク反転時、ジェネレータ軸と、ジェネレータ軸に取り付けられるハブ４とが、ベルトプーリ２を追い越すことを可能にする。この状態で、ラップバンド１０は、その（無負荷の）初期直径に収縮し、一方または両方のスリーブ１５，１８内で滑動する。このとき伝達可能なトルクは、滑動する両接触相手間の滑り摩擦モーメントに減少する。

図４および５は、ベルトプーリ２と、ベルトプーリ２の内径部に圧入される第１のスリーブ１５と、ラジアル軸受レース８とから形成される下位構成群を分解立体図または縦断面図で示している。図２と合わせて参照することで看取できるように、第１のスリーブ１５は、第１のラップバンド端部１３が延在する第１の軸方向部分１９と、ラジアル軸受レース８が収容されている第２の軸方向部分２０とを有する。第１のスリーブ１５は、金属薄板変形加工部材であり、スリーブ周壁に半径方向内向きに一体成形される複数の突出部を有し、突出部は、軸方向ストッパ２１，２２および２３を形成している。この場合、第１の軸方向部分１９は、ラップバンド１０用の軸方向ストッパ２１により画定され、第２の軸方向部分２０は、両側でラジアル軸受レース８用の軸方向ストッパ２２および２３により画定されている。ラジアル軸受レース８には、両軸方向ストッパ２２，２３間に組み付けることができるように、周囲にスリットが入れられている。

図４ないし６に部品拡大図として示した第１のスリーブ１５の、軸方向ストッパ２１，２２を形成する突出部は、それぞれ、スリーブ周壁の複数の局所的な抜き加工部（Ｄｕｒｃｈｓｔｅｌｌｕｎｇ）を有し、かつラジアル軸受レース８用の外側の軸方向ストッパ２３として、周方向で互いに間隔を空けた複数のセグメントを有するフランジを有する。

図７または８に示した第１のスリーブ１５’および１５’’には、第１のスリーブ１５とは異なる形状が付与されている。第１のスリーブ１５’の場合、ラップバンド１０用の軸方向ストッパ２１’は、スリーブ周壁に環状に延びる転造段（Ｒｏｌｌｉｅｒｓｔｕｆｅ）に置換され、第１のスリーブ１５’’の場合、付加的にラジアル軸受レース８用の内側の軸方向ストッパ２２’’も、このような転造段に置換されている。加えて、第１のスリーブ１５’’の場合、ラジアル軸受レース８用の外側の軸方向ストッパ２３’’は、周方向で連続したフランジとされている。

別の（図示しない）代替的な形態では、第１のスリーブ１５の第２の軸方向部分２０は、省略してもよく、したがって第１のスリーブ１５は相応して短縮される。この場合、ラジアル軸受レース８は、直接、ベルトプーリ２の内径部に収容される。

ねじりコイルばね１１は、軽微な軸方向の予荷重を伴って第２のスリーブ１８と第３のスリーブ２４（図１３参照）との間に張設されている。スリーブ１８，２４は、同じく金属薄板変形加工部材であり、それぞれ１つのフランジ２５または２６を有し、フランジ２５または２６は、ねじりコイルばね１１の、フランジ２５または２６に対応する、図３に示した腕なしの端部と接触する。図９および１０に単体で拡大図として示した第２のスリーブ１８は、外リング２７を有し、外リング２７の内周面１７に第２のラップバンド端部１６が噛み、外リング２７の外周面２８において第２のスリーブ１８は、回転可能にベルトプーリ２の内径部に支持されている。フランジ２５は、フランジ２５に一体成形される３つの抜き加工部２９を有し、抜き加工部２９は、軸方向でランプ状に勾配をなしたばね支持面３０を形成する。ばね支持面３０は、ばね支持面３０に直接当接するねじりコイルばね端部へのトルク導入を可能にする。

周方向で互いに間隔を空けた抜き加工部２９は、円弧状であり、その弧の長さは、軸方向の隆起が増すにつれ減少する。これにより、最短の弧の長さを有する抜き加工部２９において下がるステップ３１から、ステップ３１に当接しねじりコイルばねを半径方向で拡張するねじりコイルばね端部の端面へ、駆動トルクの伝達がなされる。この端面は、他方のねじりコイルばね端部の、図３に見て取れる端面３２と同様に成形されている。（側方で開いた）抜き加工部２９とは異なり、ばね支持面３０は、単数または複数の（側方で閉じた）ビードにより形成されていてもよい。

第２のスリーブ１８のフランジ２５の、ねじりコイルばね１１から背離した端面は、一体成形された突出部３３を有し、突出部３３は、図１１に示した、相対回動不能にハブ４に被嵌される連れ回りディスク３５の円弧状の切欠き３４内に係合し、切欠き３４の周方向の端部３６および３７間において旋回可能である。その際、デカップラ１の回転方向で後の周方向端部３６は、この端部が、ジェネレータの追い越し動作中、滑動するラップバンド１０の摩擦モーメントに抗して第２のスリーブ１８を突出部３３を介して連れ回すように配置されている。この状態で第２のスリーブ１８およびハブ４は、相対回動不能にハブ４に取り付けられた第３のスリーブ２４とともにいわば剛のユニットとして回転し、ねじりコイルばね端部のいわゆる「ランプアップ（ｒａｍｐ−ｕｐ）」は、阻止される。この事象は、第２のスリーブ１８と第３のスリーブ２４とが、ねじりコイルばね１１を周方向で弛緩させるように互いに相対的に回動したときに発生するおそれがあり、その結果、ねじりコイルばね端部の一方または両方の端面３２は、ばね支持面３０または３９（図１３参照）のステップ３１および３８から離れ、ばね支持面３０，３９に乗り上げてしまう。その際に軸方向で縮小する、ねじりコイルばね１１用の取り付けスペースは、ねじりコイルばね１１が両スリーブ１８および２４を許容できない程に互いに押し離し、デカップラ１をいわば軸方向で互いに引き裂いてしまう事態を引き起こしかねない。

図２と合わせて見ると明らかであるように、第２のスリーブ１８の軸方向の支持は、玉軸受７で実施され、連れ回りディスク３５では実施されない。連れ回りディスク３５は、一方では、第２のスリーブ１８に対して、他方では、図１２に示したプレッシャディスク４０に対して、それぞれ軸方向空隙を保ってハブ４に位置決めされ、したがってアキシャル荷重を受けない。アキシャル荷重は、むしろ第２のスリーブ１８から、滑り支持を行うポリアミドからなるスラスト軸受レース４１に伝達され、その後、半径方向内側に玉軸受７に向かって折曲されたプレッシャディスク４０を介して、玉軸受７の内レースに伝達される。

図１３ないし１６は、第３のスリーブ２４をハブ４と組み合わせて、または単体で示している。第３のスリーブ２４は、フランジ２６から折り曲げられた内リング４２でもってハブ４に被嵌されるように圧入されており、介在するフランジ２６から折り曲げられた外リング４３を有し、外リング４３は、ラジアル軸受レース８を受ける（図２も参照）。軸方向でランプ状に勾配をなしたばね支持面３９は、同じく、フランジ２６に一体成形されている３つの抜き加工部４４により形成されており、同じく、そこを延在するねじりコイルばね端部に直接当接する。このとき、ステップ３８は、ねじりコイルばね端部の端面３２に専ら圧接している。

ハブ４は、簡単な旋削加工のために、略均一な外径を有し、外径は、ジェネレータ側のハブ端部においてのみ僅かにオフセットされ、玉軸受７の内レース用の段部４５を形成している。玉軸受７の内レースは、段部４５に被嵌されるように圧入される（図２参照）。

１ ベルトプーリデカップラ／デカップラ
２ ベルトプーリ
３ ベルトプーリの外周面
４ ハブ
５ ハブの中央部分
６ 内歯列
７ 転がり軸受／玉軸受
８ 滑り軸受／ラジアル軸受レース
９ 拡張部
１０ ワンウェイクラッチ／ラップバンド
１１ デカップラばね／ねじりコイルばね
１２ 回転軸線
１３ 第１のラップバンド端部
１４ 第１のスリーブの内周面
１５ 第１のスリーブ
１６ 第２のラップバンド端部
１７ 第２のスリーブの内周面
１８ 第２のスリーブ
１９ 第１の軸方向部分
２０ 第２の軸方向部分
２１ 軸方向ストッパ
２２ （内側の）軸方向ストッパ
２３ （外側の）軸方向ストッパ
２４ 第３のスリーブ
２５ 第２のスリーブのフランジ
２６ 第３のスリーブのフランジ
２７ 第２のスリーブの外リング
２８ 外リングの外周面
２９ 抜き加工部
３０ ばね支持面
３１ ステップ
３２ ねじりコイルばね端部の端面
３３ 突出部
３４ 切欠き
３５ 連れ回りディスク
３６ 切欠きの端部
３７ 切欠きの端部
３８ ステップ
３９ ばね支持面
４０ プレッシャディスク
４１ スラスト軸受レース
４２ 第３のスリーブの内リング
４３ 第３のスリーブの外リング
４４ 抜き加工部
４５ ハブの段部

Claims (10)

1. 補機ベルト伝動装置のベルトから補機の軸に駆動トルクを伝達するベルトプーリデカップラであって、
   ベルトプーリ（２）と、
   前記軸に取り付けるべきハブ（４）と、
   駆動トルクフロー内で前記ベルトプーリ（２）と前記ハブ（４）との間に配置され、デカップラばね（１１）とラップバンド（１０）とからなる直列接続部であって、前記ラップバンド（１０）は、前記ベルトプーリデカップラ（１）の回転軸線（１２）方向で延び、半径方向で前記ベルトプーリ（２）と前記デカップラばね（１１）との間に配置されている、直列接続部と、
   を備えるベルトプーリデカップラにおいて、
   前記ラップバンド（１０）の両端部（１３，１６）は、駆動トルクの伝達中、半径方向で拡張し、前記駆動トルクフロー内で前記ベルトプーリ（２）側を延在する第１のラップバンド端部（１３）は、相対回動不能に前記ベルトプーリ（２）内に取り付けられた第１のスリーブ（１５，１５’，１５’’）の内周面（１４）に締め付けられ、前記駆動トルクフロー内で前記デカップラばね（１１）側を延在する第２のラップバンド端部（１６）は、前記ベルトプーリ（２）内で回転可能な第２のスリーブ（１８）の内周面（１７）に締め付けられることを特徴とする、ベルトプーリデカップラ。
2. 両ラップバンド端部（１３，１６）は、腕なしであることを特徴とする、請求項１記載のベルトプーリデカップラ。
3. 前記第１のスリーブ（１５，１５’，１５’’）は、前記第１のラップバンド端部（１３）が延在する第１の軸方向部分（１９）と、前記ベルトプーリ（２）を前記ハブ（４）に滑り支持するラジアル軸受レース（８）が収容される第２の軸方向部分（２０）とを有することを特徴とする、請求項１または２記載のベルトプーリデカップラ。
4. 前記第１の軸方向部分（１９）は、前記ラップバンド（１０）用の軸方向ストッパ（２１，２１’）により画定されており、前記第２の軸方向部分（２０）は、両側で前記ラジアル軸受レース（８）用の軸方向ストッパ（２２，２２’’，２３，２３’’）により画定されていることを特徴とする、請求項３記載のベルトプーリデカップラ。
5. 前記第１のスリーブ（１５，１５’，１５’’）は、金属薄板変形加工部材であり、前記軸方向ストッパ（２１，２１’，２２，２２’’，２３，２３’’）は、半径方向内向きにスリーブ周壁に一体成形される突出部により形成されていることを特徴とする、請求項４記載のベルトプーリデカップラ。
6. 前記突出部は、前記スリーブ周壁の局所的な抜き加工部を有することを特徴とする、請求項５記載のベルトプーリデカップラ。
7. 前記突出部は、前記スリーブ周壁に環状に延びる転造段を有することを特徴とする、請求項５または６記載のベルトプーリデカップラ。
8. 前記デカップラばね（１１）は、前記ベルトプーリデカップラ（１）の前記回転軸線（１２）方向で延びるねじりコイルばねであり、前記ねじりコイルばねは、前記第２のスリーブ（１８）のフランジ（２５）と、相対回動不能に前記ハブ（４）に取り付けられた第３のスリーブ（２４）のフランジ（２６）との間で張設されていることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載のベルトプーリデカップラ。
9. 前記第２のスリーブ（１８）および前記第３のスリーブ（２４）は、金属薄板変形加工部材であり、前記第２のスリーブ（１８）および前記第３のスリーブ（２４）の前記フランジ（２５，２６）は、前記ねじりコイルばね（１１）の端部と接触することを特徴とする、請求項８記載のベルトプーリデカップラ。
10. 前記第３のスリーブ（２４）は、前記フランジ（２６）から折り曲げられた外リング（４３）を有し、前記外リング（４３）は、前記ラジアル軸受レース（８）を受けることを特徴とする、請求項３を引用する請求項８または９記載のベルトプーリデカップラ。

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