JP4641931B2 - 動力伝達部材用のプーリー、そのようなプーリーが装着された別個のスタータオルタネータ、およびエンジン駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、動力伝達部材のための、限定はしないが特に可逆的な部材のための、すなわち駆動し駆動され得る部材のためのプーリーに関する。本発明はまた、エンジンのクランクシャフトから独立してこのようなプーリーに装着されたスタータオルタネータに関する。本発明はまた、特にベルトにより相互に連結される動力伝達プーリーを装着したオルタネータおよびクランクシャフトを含む自動車エンジン駆動装置に関する。

本分野は、動力伝達装置の分野であって、限定はしないがより詳細には、特に、ベルトにより相互に連結されるクランクシャフトとスタータオルタネータとの間における、自動車エンジン用の可逆的な駆動装置に関する。そのようなプーリーは、駆動装置の他の部材、特に、コンプレッサ、ウォータポンプなどの不可逆的な部材に取り付けることが好ましい。

本発明はまた、例えば産業設備において、回転機械またはモータにより動力を伝達する必要があるどんな分野にも用い得る。

オルタネータに内燃機関用のスタータ機能を統合することが知られており、これは、スタータオルタネータと呼ばれている。そのように統合することによって、スタータを省略することができ、すなわち、高慣性のフライホイールおよび電気スタータモーターに連結されていた重い歯付きリングを省略し得る。

スタータオルタネータは、適応性のあるリンクと、のちにブレーキとして作動するクランクシャフトのプーリーとによりエンジンを始動させるためのモータとして機能するとともに、一旦エンジンが始動すると駆動され特にバッテリーを充電することに役立つオルタネータとしても機能する。

統合は、統合スタータオルタネータ（ＩＳＡ）と呼ばれる、オルタネータを直接連結してクランクシャフトに装着することによって、あるいは、分離型スタータオルタネータ（ＳＳＡ）と呼ばれる、（通常のオルタネータの代わりとして）ベルト伝動によりスタータオルタネータを連結することによって、行うことができる。

ベルトを使用して、２つの部材同士の間に、すなわちクランクシャフトとオルタネータとの間に駆動を伝達する独立した構成にすることによって、アセンブリの適合性を高めることができ、また始動が非常に滑らかになり得る。ベルトは、ポリＶタイプ、コグタイプまたは台形タイプである。本発明は、この独立した構成に関する。

都合の悪いことに、エンジンの始動には、動的現象を必要とし、これらの現象は、激しく、また、コネクティングロッドの位置と圧縮される連続したシリンダとにより内部摩擦が変動すると、急に変動する。添付の図１６の時系列を示すグラフにより示すように、この高圧力がかかる始動段階の間、クランクシャフト速度Ｖ_Ｂが、急に（瞬時Ｔ_０から数秒で）増加し、クランクシャフトのトルクが、被駆動から駆動へ変化する。そのような条件において、スタータオルタネータのトルクＣ_ＡＤは、駆動（正のピークＣ_ｍ）から被駆動（負のピークＣ_ｒ）へ同様に変動する。
始動後、一旦作動すると、クランクシャフトが、駆動し、スタータオルタネータは、駆動される。運転時には、クランクシャフトの瞬間速度は、実質的に正弦波状に変動し、この現象は、エンジンの「アサイクリズム（ａｃｙｃｌｉｓｍ）」と呼ばれる。速度のこれらの変動は、ベルトにより、オルタネータ、コンプレッサ、ウォータポンプなどの被駆動部材に伝達される。

スタータオルタネータにおける慣性が高いので、それにより生成される動的トルクは、振幅が大きく、回転が一方向にのみ起こるにもかかわらず、交互に正と負とになる。このトルクは、張力を大きく変動させることになり、張力が高いと、構成要素（ベルト、テンショナ、ワインダ）に圧力が加えられ、張力が低いと、駆動がうまくいかず（スリップが生じ）騒音が生じる。

エンジンの始動速度において、クランクシャフトに適用する必要のある駆動トルクは、約９０ニュートンメートル（Ｎ・ｍ）の数値に達し、それよりもかなり大きく、１５０Ｎ・ｍから１８０Ｎ・ｍと同程度大きい数値にさえ達し得る。不都合なことに、オルタネータに装着される通常の伝達遮断プーリーは、一般に高くて約３０Ｎ・ｍの数値よりも高い駆動トルクを送ることができず、このことは、２つの部材同士の間に一般的な減速比３を用いて９０Ｎ・ｍのトルクで、クランクシャフトが駆動され得ることを意味する。

特に、著しく高い数値でクランクシャフトにトルクを送る必要がある場合、トルクの変動は、大きく、また、結果として生じるがたつきによって、ベルトを介した伝達時にスリップおよび振動が生じる。

始動の間、および作動の間、正および負のトルクの数値は、必ずしも対称的ではなく、（摩擦により）減衰作用が非対称となり、動きが機械的に非対称になることも分かっている。

始動モードにおける動的な変動を吸収するために、米国特許第５ ６７６ ２２５号、第６ ０９３ ９９１号または第６ ２３７ ７３６号明細書に記載されているようなフリーホイールを利用すること、または米国特許第６ ０８３ １３０号明細書または欧州特許第０ ５１７ １８４号明細書に記載されているような弾性のあるフリーホイールを使用することが、知られている。原則として、フリーホイールまたは弾性のあるフリーホイール装置は、トルクの方向が変化するので、例えば、クランクシャフトを駆動するためのスタータオルタネータのプーリー上において可逆的に使用することと全く両立しない。

回転角を決定する剛性のエラストマーリングが取り付けられた伝達遮断プーリーもまた、存在する。伝達遮断プーリーによって、速度またはトルクの不規則性が吸収され得、また、伝達遮断プーリーは、クランクシャフトがゆっくり回転しているときに、実質的に、運転速度でフィルターにかけることにのみ使用される。

本発明は、前述の問題を解決することを目的とし、特に、始動の間に、トルクによるがたつきをフィルタにかけ、張力がかかった状態における振動を抑制し、さらに、張力が低くなり過ぎてスリップおよび騒音が生じる危険を抑制し、それと同時に、作動の間、有効な伝達遮断を提供し得る装置を提供することを目的とする。

これを行うために、本発明は、これらの２つの目的を達成するために、特に、伝達遮断部の弾性を利用する。

さらに詳細には、本発明は、始動速度で、次に始動後の速度で、ベルトにより動力を伝達するための部材用のプーリーを提供する。プーリーは、少なくとも１つの弾性伝達遮断要素を含み、この弾性伝達遮断要素は、中央ハブと、駆動ベルトがその上に張られるリムとの間に配置され、また、弾性部材は、漸進的たわみ制限要素と関連づけられて、弾性伝達遮断アセンブリを形成し、この弾性伝達遮断アセンブリは、始動の間および作動の間に伝達をフィルタにかけ減衰するように適合された剛性を提供する。

一般に、そのような伝達遮断アセンブリの剛性の範囲は、０．２ニュートンメートル／度（Ｎ・ｍ／°）から４Ｎ・ｍ／°にわたる。

特定の実施形態では、伝達遮断要素は、直接またはインサートを介して接合されたエラストマーリングと、トーションスプリングまたはコイルスプリングと、あるいは対向して装着された２つのフリーホイールと関連づけられた前記部材の少なくとも１つの部材とである。

弾性リングは、ゴムタイプの材料からなり、好ましくは、シリコン、水素化ニトリルブタジエンゴム（ＨＮＢＲ）、クロロプレン、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＲ）またはこれらの合成物の少なくとも２つの組み合わせからなる。伝達遮断要素はまた、スチールブレードを有するトーションスプリングまたはスチール製のコイルスプリングであってもよい。材料にこのような多様性を持たせることによって、どんんな動力伝達系にも剛性を適合させ得る。

弾性アセンブリは、駆動段階または被駆動段階いずれかにおいて、すなわち、部材が、駆動トルクを生成しているか受け取っているかに拘わらず、２つの剛性値を提供する。基本的な第１の数値は、有効な弾性伝達遮断要素により提供され、この第１の数値が、事前に調節されたたわみ角を上回って、少なくとも１つのたわみ制限部により提供される追加の剛性と関連付けられ、このたわみ制限部は、２つの構成要素、つまり、中央プレートと弾性当接部と有し、当該中央プレートは、中央ハブの外側の面に取り付けられ、当接部は、リムの内側の面の周縁に規則的に配置されており、中央プレートは、弾性当接部に連結され、当接部とプレートとは、変形接触するような形状である。

特定の実施形態において、
・中央プレートの形状は、好ましくは４つの辺を有する、正多角形であり、また、角当接部は、プリズム状であり、弾性材料からなり、各角当接部は、２つの主要な接触面と、リムへ固着される１つの面とを有しており、
・中央プレートは、環状であって、弾性材料からなり、周縁の当接部と接触する突起部が形成された周縁層が形成されており、
当接部は、周縁スプリングブレードを用いて形成され、この周縁スプリングブレードは、リムと一体化され、規則的に間隔を置いて配置された内側向きの突起部を有し、すなわち、当接部は、スプリングブレードである。

他の特定の実施形態では、本発明は、各トルクの方向のための２つの特定の剛性を適切に組み合わせることにより、本装置に適合する剛性を用いることができ、その剛性は、次のものを関連付けることにより得られる。

・始動の間または作動の間において、各トルクの方向のための正の変形および負の変形の中央の範囲内の、また、始動の間において中央の範囲を越える範囲内の基本的な特定の弾性部材と、
・始動に特有の各トルクの方向のための各前記正の変形範囲と負の変形範囲内の特定のたわみ制限部と、を関連づけることにより得られる。

一般に、本装置は、同一の応答はせず、かけられるトルクの駆動方向または被駆動方向により異なる応答をし、したがって、部品およびそれらを配置する方法は、特に、材料の変形量およびトルクの伝達に関して、動的対称性を必ずしも示さない。したがって、本発明によって、剛性を変動させて実現することによりこの挙動の非対称性を調節し得る。

挙動のそのような相違に適合する制限部の非対称の実施形態は、角接合部、および／または角プレートからの突起部を有する前の制限部に類似しているが、得られる変形接触が対応のトルクの方向に適切な剛性になるように、別の接触面と関連づけて、密度、係数または形状を相違させる。

さらに、一旦、各トルクの方向への始動が行われると、本装置に適合する回転角量を達成するために、始動に、および作動に対応した剛性状態の適切な分布が、行われる。この分布は、プレートからの突起部の自由状態の位置を調節することにより定められ、この突起部は、突起部の駆動または被駆動方向に対応して接触当接部と協働して、始動状態と作動状態とを切り換えるための閾値に対する、事前調整される角度を形成する。

好ましい実施形態では、
・各当接部は、形状または係数が異なる材料からなる２つの当接部の半体により構成され、
・各当接部は、剛性のある材料、または当接部の残りの部分の弾性材料よりも密度が高い材料からなる部分を有し、この部分は、接触面の１つの面よりも、接触面の他方の面に近づけて配置され、
・弾性材料からなる舌状部が、リムと、環状スプリングブレードからの突起部の形状をした当接部の一部分との間に挿入される。

剛性状態が用いられる駆動装置に剛性状態を適合させるためには、駆動および被駆動トルクの方向の関数として変動する基本的な変形範囲において、剛性を相違させることが、さらに好ましい。このために、
・剛性が異なる２つの基本的な弾性部材を有するプーリーについて、これらの要素の少なくとも１つは、方向により異なる剛性に適合させられる非対称的なタイプのたわみ制限部と関連付けられ、また、各アセンブリは、フリーホイールに装着され、２つのフリーホイールは、各回転方向に適合する剛性値を定めるように対向させており、
・ローラーが、自由状態において、中央プレートと剛性のある当接部との間のギャップに配置され、径方向に少なくとも２つの組にして、好ましくは１つまたは２つの高さに一体化して形成され、弾性、摩擦係数、弾性率、および／または所定の数に関して適合された材料からなり、各作動方向における各駆動または被駆動速度に適合する剛性を定めることに役立つ。

特定の応用では、少なくとも１つの上記たわみ制限部は、それだけで、すなわち、伝達遮断要素なしに、またはクラッチを切られる伝達遮断要素なしに、十分な剛性になるように設計して、始動の間に有効な減衰を提供し、作動の間に十分な伝達遮断を提供するようにできる。

上記の解決法は、可逆的または不可逆的な部材への応用に特に適合され、クランクシャフトは、かなり高い数値に、例えば９０Ｎ・ｍから、１５０Ｎ・ｍまでの範囲の数値または１８０Ｎ・ｍまでの範囲の数値にさえ達し得るトルクで駆動され、よって、用いられる剛性値も高くする必要がある。

駆動部材が、被駆動部材に、制限されたトルクの量、例えば約９０Ｎ・ｍに制限されたトルクを送る必要がある可逆型の部材に関する応用では、始動中に減衰して十分な駆動トルクを提供可能でありながら、作動中に有効な伝達遮断を提供するための特定の剛性は、少なくとも１つの上述の弾性伝達遮断要素を含む弾性アセンブリにより提供され得、この弾性伝達遮断要素は、たわみ制限部とは関連づけられないか、またはクラッチが切られる制限部と関連づけられる。

クランクシャフトのプーリーの直径と、オルタネータの直径との間の、２．５〜３の通常の減速比と関連する３０Ｎ・ｍのこのようなトルク値は、実際に、約２Ｎ・ｍ／°までの剛性を有する９０Ｎ・ｍと同程度の大きさであり得るクランクシャフトの起動トルクに対応する。

可逆的な部材は、特に、オルタネータとクランクシャフトであり得る。オルタネータプーリーが駆動モードにある場合、クランクシャフトのプーリーは、被駆動モードであり、その逆もあり得る。

特定の実施形態では、弾性アセンブリは、第１のフリーホイールに装着される弾性部材を含み、この第１のフリーホイールは、第１のフリーホイールに対向して、リムとハブとの間に装着される第２のフリーホイールと関連づけられる。

本発明を、添付の図を参照して実施形態を説明することにより、非限定的に以下に詳述する。

図１に概略を示すように、別個のスタータオルタネータ１０が、自動車の車輪を駆動するための動力装置内に配置されており、この駆動は、駆動ベルト１によりエンジン３０のクランクシャフト２０に連結されることにより行われる。オルタネータ１０は、バッテリー４０にも電気的に接続されている。エンジン３０は、伝動軸５０によって駆動輪を駆動し、伝動軸５０の駆動トルクは、クラッチ６０により制御され、クラッチは、変速機７０に連結されている。

通常、ベルトが噛み合うと、エアコン用コンプレッサ８０を駆動する。テンショナ９０は、ベルト１を張力下に維持する役割を果たす。本発明のプーリーは、オルタネータおよびクランクシャフトに使用され、好ましくはコンプレッサに使用される。
図２は、ゴム材料からなる環状リングを有し別個の可逆的なオルタネータ１０とともに使用する本発明のプーリー２００の第１の実施形態を、軸線Ｘ’Ｘに周りにおいて対称的な部分を省略することにより簡略化して示した断面図である。プーリー２００は、周囲のリム２０１、環状の伝達遮断リング２０２、および内側ハブ２０３を有している。リムおよびハブは、金属からなり、ボールベアリング２０４に装着されている。

リング２０２は、ハブ２０３と、駆動ベルト（図示せず）が配置されるリム２０１との間に位置する。この伝達遮断リングは、材料および断面の寸法を、特に基部Ｂ１およびＢ２のサイズならびに台形型の縦断面の高さＨを、剛性が約１Ｎ・ｍ／°になるようにして、その結果、角たわみが最大約３０°になるようなものにする。

そのような状態下では、始動時に、駆動モードにおいてスタータオルタネータにより発揮されるトルクは、最大約３０Ｎ・ｍである。その適用が厳し過ぎない場合、これによって、（力の減衰によるトルク応答時間に関連して）適切な始動が可能となる。すなわち、クランクシャフトは、例えば、クランクシャフトのプーリーの直径とオルタネータのプーリーの直径との間の減速比が３の場合、約７５Ｎ・ｍから約９０Ｎ・ｍの逆のトルクになり得る。

作動中の伝達遮断は、伝達遮断がそのようなリングの基本的な機能のままであるので、有効なままであって、その理由は、その剛性を十分に低いままにすることができるからである。

図３ａは、（部分的に切り取られた図３ｂの）Ａ−Ａにおける断面図であり、また、図３ｂは、（図３ａの）Ｂ−Ｂにおける長手方向断面図であって、トーションスプリング３０２を有する、可逆的オルタネータ１２用の本発明のプーリー３００の別の例を示している。スプリングは、中央ナット１００の周りのリム３０１とハブ３０３との間に配置され、リムおよびハブは、玉軸受３０４に装着されている。

図４は、可逆的オルタネータ１４用のプーリー４００の別の例を簡略化して示す長手方向断面図であって、このプーリーには、コイルスプリング４０２が、軸受４０４に装着されたリム４０１とハブ４０３との間に配置されている。

本発明の異なるプーリー５００を、図５ａに長手方向断面図で、また図５ｂに拡大斜視図で示し、このプーリーは、可逆的オルタネータ１６に対する２つの異なる剛性値を提供するのに適している。プーリー５００には、基本的な弾性部材として、リム５０１と、中央ナット１００に装着されたハブ５０３との間に、ゴムリング５０２が配置されており、リムとハブとは、滑らかな軸受５０４により隔てられている。

ゴムリング５０２により提供される基本剛性Ｋ１が、中央プレート５１２を含むたわみ制限部５１０と、弾性当接部５１４とにより提供される剛性に加えられ、中央プレート５１２は、中央ハブ５０３の外側の面に固定されており、また、弾性当接部５１４は、リム５０１の内側の面に規則的に配置されている。当接部およびたわみ制限部は、始動中に変形接触するような形状である。たわみ制限部は、次いで、例えば、±３０Ｎ・ｍより著しく大きなオルタネータトルク値に対する剛性を始動状態下において追加し得る。

図５ｂを参照すると、硬質プラスチック材料からなるプレート５１２は、実質的に正方形であり接触面Ｆｃが形成されており、また、ゴム製の２つの当接部５１４は、実質的に三角形であり、２つの主要な接触面Ｆｐが形成されている。

図６は、可逆的オルタネータ用の本発明のプーリーの回転角θの関数としてのオルタネータトルクＣｏをグラフにしたものであり、最も一般的な状況に対して、必要とされる種々の剛性を示している。

始動中、オルタネータは、０からＣ３まで、例えば６０Ｎ・ｍまで変化する駆動トルクを伝えることになり、しかしながら、はじめに述べた変動のために、０からＣ４まで変化するトルクを受け取る場合もある（図１６を参照）。したがって、回転角は、θ４からθ３までの全範囲にわたり、駆動モード（θ３までの正）と被駆動モード（θ４までの負）とを交互に行き来する。

その後、作動状態下では、θ２とθ１との間にわたる基本的な変形範囲に減少し、（例えば−２０Ｎ・ｍから＋２０Ｎ・ｍの）全範囲Ｃ２〜Ｃ１に対応する、被駆動トルクレベル（０からθ２）と駆動トルクレベル（０からθ１）との間を交互に行き来する。

基本的な変形範囲において、始動または作動状態下で作動するかに拘わらず、少なくとも１つの基本的な伝達遮断要素が、必要であって、トルクの駆動または被駆動方向によって、必要とされる剛性は、Ｋ１（グラフの線形部分０−Ａ）またはＫ２（グラフの線形部分０−Ｂ）であり、ここで、Ｋ２は、対称的な伝達遮断要素のためのＫ１と等しくなり得る。

駆動トルクによる始動状態に用いるθ１〜θ３と、被駆動トルクによる始動状態に用いるθ２〜θ４とのさらに広い変形範囲において、場合により剛性がＫ１またはＫ２の基本的な伝達遮断要素は、場合により剛性がΔＫ１またはΔＫ２のたわみ制限部と関連付けられ、それにより、結果として得られるＫ３（部分Ａ−Ｃ）またはＫ４（部分Ｂ−Ｄ）とそれぞれ等しい剛性を用い、絶対値が大きく（例えば、２Ｎ・ｍ／°から４Ｎ・ｍ／°に）なる。

基本的な要素は、純粋な伝達遮断段階のために最適化された剛性値Ｋ１を提供するように、寸法および材料の見地から設計されることが好ましい。

例えば、図５ａおよび図５ｂに示したプーリー５００は、伝達遮断の程度が同じ（Ｋ１＝Ｋ２）であり、駆動モードおよび被駆動モードの両方において、たわみ制限の程度が同じ程度である（Ｋ３＝Ｋ４を意味する）。

図７ａから図７ｄは、始動状態下の駆動および被駆動モードにおいて異なる剛性の別のプーリー７００を示している。

図７ａは、硬質プラスチック材料からなる中央プレート７１２が、前述の変形（図５ａ〜図５ｂ）に示したプレートを、弾性のある伝達遮断リングおよびたわみ制限部と関連づけて、再現している斜視図である。リム７０１の内側の面に形成された制限部の弾性当接部７１４は、同様に前の変形の構成を再現しているが、この変形では、プラスチック材料からなる剛性部分７１５により補強されている。これらの部分は、各当接部の主要な面Ｆｐの特定の１つの面Ｆｐ＊の近くに配置された各チャネル内に取り付けられている。

図７ｂの断面図は、自由状態にあるプレート７１２の位置を示す。この位置におけるプレートの頂点Ｓは、同頂点Ｓとの各変形角度θ１およびθ２を形成し、これらの変形角度θ１およびθ２は、プレート７１２の対応の位置Ｓ１およびＳ２（点線）にプレートが移動されて、隣接した当接部７１４の面Ｆｐとそれぞれ接触した時に、形成される。

角度θ１およびθ２は、プーリーの弾性アセンブリの変形を定めるものであって、（剛性のある部分７１５を近接させることにより密度を高くした面Ｆｐ＊と、プレートとが接触することに対応する）駆動モードにおいて、また（プレートと補強されていない面Ｆｐとが接触することに対応する）被駆動モードにおいて、それぞれ、始動状態と作動状態との間を移行する際のプーリーの弾性アセンブリの変形をそれぞれ定める。

換言すると、角度θ１およびθ２に対する数値の分布は、駆動モードの変形範囲における剛性Ｋ１およびＫ３と、被駆動モードの変形範囲における剛性Ｋ２およびＫ４との各分布に対応している。次に、自由状態におけるプレートの位置は、始動および作動状態のための、また各作動（駆動・被駆動）モードのためのトルク伝達および装置の伝達遮断の動特性に対して、変形の数値の分布が最適化されるように、再調整する。

図７ｃおよび図７ｄに、始動および作動状態下におけるプレート７１２の接触位置をさらに正確に示し、プレート７１２は、（矢印Ｆ１およびＦ２の方向に回転することにより）それぞれ、（プレート７１２が、当接部７１４の補強された面Ｆｐ＊と接触する）駆動モード（図７ｃ）と、（プレート７１２が、当接部７１４の補強されていない面Ｆｐと接触する）被駆動モード（図７ｄ）とになっている。

駆動および被駆動モードで始動するための剛性が異なるたわみ制限部の別の例を、図８ａから図８ｃに示す。この制限部は、前の制限部とは異なって、周囲の環状スプリングブレードＲの突起部８１４をリム８０１に装着することにより、弾性のある周縁当接部を形成している。これらの各突起部は、剛性の一部分を受け持ち、この剛性の一部分は、ばねＲとリム８０１との間に弾性のある舌状部８１５を挿入することにより補強されて、駆動モードにおける剛性を高くする。

さらに、角度θ’１およびθ’２は、前の変形におけるように、プレート８１２が自由位置（図８ａ）にあるときに、各状態および各作動モードのためのトルク伝達および系の伝達遮断の動特性に対して、始動または作動状態の関数としての変形分布を適合させるように、事前調整される。各作動モードとは、プレート８１２が、圧縮される舌状部８１５により補強された突起部８１４と変形接触する駆動モード（図８ｂ）と、プレート８１２が、補強されていない突起部に接する被駆動モード（図８ｃ）と、である。

たわみ制限部の他の変形を図９ａから図９ｂに示す。図９ａを参照すると、制限部は、図７ａから図７ｄに示す当接部と同じタイプの、補強された弾性当接部９１４をリム９０１に含む。ただし、プレート９１２は、後退部９１２ａを含む面を有する五角形の形状である。これらの後退部は、始動状態下の駆動および被駆動モードに対応する、それぞれθ”１およびθ”２の、非対称のたわみを含む。

図９ｂから図９ｄを参照すると、当接部９２４は、リム９０２と一体化した部分であり、したがって剛性がある。当接部と円形プレート９２２との間の接触の弾性は、プレート９２２上のゴム製コーティング部９３２により提供される。このコーティング部は、切り欠き９３５、およびヘッドが矢印形の突起部９３４になっている。プレートを事前調整することによって、変形角度θ”’１およびθ”’２を駆動および被駆動モードのために定め得る。

（図９ｃにおいて矢印Ｆ１の方向に回転する）駆動モードにおいて、各突起部９３４は、切り欠き９３５に入り込み、また、剛性のある当接部９２４と剛性のあるプレート９２２とは、突起部９３４を介して接触する。（図９ｄにおいて矢印Ｆ２により示す反対方向に回転する）被駆動モードにおいて、突起部９３４は、まず当接部９２４に変形接触し、次に、コーティング部９３２に変形接触し、このコーティング部９３２は、切り欠き９３５の中空部により残された厚さよりかなり厚い。このような条件によって、被駆動モードおよび駆動モードにおける剛性は、大きく異なる。

図９ｅに示す変形は、リム９０１に装着される、図７ａから図７ｄに示す例におけるような部分により補強された弾性のある当接部７１４を使用している。当接部は、ゴム製スリーブ９３３で覆われた円形プレート９２２に関係づけられており、スリーブ９３３の形状は、幾何学的に正方形である。変形角度は、θ^ｉｖ１とθ^ｉｖ２に調節されたままである。

前の例のどれによっても構成されるように、基本的な弾性部材のための、およびたわみ制限部のための種々の配置を、図１０ａから図１０ａの、種々のプーリーの長手方向断面図で示し、これらプーリーは、６００ａから６００ｄの参照番号で示し、可逆的オルタネータ１０に装着されている。弾性アセンブリは、リム６０１ａから６０１ｄと、ハブ６０３ａから６０３ｄとの間に装着され、ハブとリムとは、軸受６０４を介して組み立てられ、さらに一般的には既知のどんな荷重支持装置によっても組み立てられる。たわみ制限部は、プレート６１２および当接部６１４により形成され、また、基本的な弾性部材は、ゴム製リング６０２により形成される。

図１０ａおよび図１０ｂでは、たわみ制限部６１２−６１４および弾性リング６０２は、プーリー６００ａまたは６００ｂの両端にそれぞれ配置されている。

図１０ｃおよび図１０ｄでは、制限部６１２−６１４およびリング６０２は、プーリーの（オルタネータ１０に隣接した、またオルタネータ１０から遠い端の）端部に並べて配置されている。

可逆的オルタネータ１０用の異なるプーリー６００を図１１の断面図に示す。プーリー６００は、荷重支持装置６０４に組み立てられるリム６０１およびハブ６０３を含む。プーリーは、２つの基本的な弾性リング６０２ａおよび６０２ｂを有し、各リングは、各たわみ制限部６１２ａ−６１４ａおよび６１２ｂ−６１４ｂに関連づけられている。

関連付けられた各リングおよび制限部は、各フリーホイール３ａまたは３ｂに装着される。フリーホイールは対向して装着されている。したがって、１つのフリーホイールだけ、いずれかの方向においてクラッチが切られ、対応のリングおよび制限部の対が、作動しなくなる。しかしながら、他方のフリーホイールは、その後、ブロックされ、それが支持しているリングおよび制限部の対と係合する。したがって：
・駆動中において、フリーホイール３ａは、ブロックされ、また、弾性アセンブリ６０２ａ−６１２ａ−６１４ａは、作動中にはリング６０２ａの剛性をＫ１にして、また始動中には弾性アセンブリの全剛性をＫ３にして（図６を参照）、係合し、
・被駆動中において、フリーホイール３ｂは、ブロックされ、弾性アセンブリ６０２ｂ−６１２ｂ−６１４ｂは、作動中にはリング６０２ｂの剛性をＫ２にして、また始動中にはアセンブリの剛性をＫ４にして（図６を参照）、係合する。

図１２ａに示す異なるプーリー６００’では、クランクシャフトのトルクが、始動中に制限されたまま例えば９０Ｎ・ｍを越えない限り、フリーホイール３ｂは、たわみ制限部６１２ｂ−６１４ｂなしで、弾性リング６０２ｂのみを支持する。他方のフリーホイール３ａは、たわみ制限部またはリングなしで、ハブ６０３に直接リム６０１を連結する。

図１２ｂにおいて、前のプーリーの変形６００”では、トーションスプリング３０２が、弾性リング６０２ｂの代わりにチークプレート６１９により保護されている。

これらの２つの変形において、フリーホイールは、引き続き対向して装着されており、また、弾性部材３０２または６０２ｂは、トルクの方向によって、対向する一方または他方のフリーホイールを作動させる。

図１３ａおよび図１３ｂに示す別の異なるプーリー１００では、ハブ１０３に固定された円筒形の中央プレート１０２からの突起部１０２ａ同士の間に挿入された弾性ローラー１１０を利用しており、当接部１０４は、プーリーのリム１０１に形成されている。たわみ制限部は、アセンブリ１０２−１１０−１０４により構成され、また、リム１０１は、滑らかなベアリング１０５を介してハブ１０３に組み立てられる。外側プレート１２０が、リム１０１に固定されて、たわみ制限部を保護する。

ローラーは、適切な弾性ゴムまたはエラストマー材料からなり、それらは、始動モード、あるいは各駆動または被駆動作動モードに適切な剛性を定めるように、所定の数をグループにし周縁に同じ高さにして配置する。この例において、ローラー１１０は、ＥＰＤＭから作製され、摩擦係数が０．３〜０．６の範囲内である。図１３ｂを参照すると、ローラーは、平行して作動する周縁の２つの高さにして配置され、それと同時に、ローラーは、図１３ａの例では、５つのローラーからなるグループＧ１および３つのローラーからなるグループＧ２にして、単一の周縁の高さに配置されている。

変形方向を決定する作動モード、および力または振動を決定する始動または作動状態によって、ローラーの圧縮は、当接部１０４と突起部１０２ａとの間において異なり、その結果、剛性値が同様に異なる。この例では、グループＧ１は、駆動モード（矢印Ｆ１に沿った駆動トルク）において剛性Ｋ１およびＫ３（図６参照）を提供し、また、グループＧ２は、被駆動モード（矢印Ｆ２に沿った抵抗トルク）において剛性Ｋ２およびＫ４（図６参照）を提供する。

ローラーに使用する材料および寸法の特性を変更し得ることによって、幅広い種々の剛性値を得られる。図１４は、ローラー型の２つのプーリーＰ_ＡおよびＰ_Ｂ用の駆動モードにおいて大きく異なる回転角の関数としてのトルクの測定をグラフにしたものである。この２つのプーリーＰ_ＡおよびＰ_Ｂは、ショアＡ硬さが７０の材料からなる３つのローラーのグループと、ショアＡ硬さが６０の材料からなる５つのローラーのグループとをそれぞれ含む。０〜３５Ｎ・ｍの同じ範囲の駆動トルクについて、プーリーＰ_Ａのグラフ（曲線Ｐ_Ａ）は、０°から約２０°までの、比較的狭い変形範囲を示し、また、プーリーＰ_Ｂのグラフ（曲線Ｐ_Ｂ）が、ここに示す例では、０°から６５°までのかなり広い変形範囲を示す。始動と作動との間の移行角度、それぞれθ_Ａおよびθ_Ｂは、さらに線形の領域同士の間の漸進的な移行領域Ｚ_ＡおよびＺ_Ｂ内にある。各線形回帰線Ｄ１_Ａ、Ｄ２_Ａ、Ｄ１_Ｂ、Ｄ２_Ｂは、剛性値および移行角度の位置を決定する。

図１５は、上述のプーリーと同じタイプであり２つのグループ（図１３ａ参照）を有するプーリーの、駆動および被駆動モードにおける回転角、Ｃｏ／θの関数として測定したトルクを示すグラフである。この２つのグループには、ショアＡ硬さが７０の３つのローラーを含むグループＧ１と、ショアＡ硬さが６０の５つのローラーのグループＧ２とが含まれる。このグラフは、両方のモードのための始動状態と作動状態との間に移行領域Ｚ１およびＺ２を得られることを示している。線形回帰線Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３およびＤ４は、各剛性値Ｋ１およびＫ３と、Ｋ２およびＫ４と、ならびに各駆動および被駆動モードのための作動状態と始動状態との間の各移行角度θ_ｍおよびθ_ｒの位置を推定することに役立つ。対応のプーリーのローラー装置は、作動状態下の被駆動モードにおいて長い線形変形範囲を提供する。

内燃機関を有する自動車両の動力装置内における独立スタータオルタネータの配置の全体平面図である。 本発明の独立型で可逆的なオルタネータ用の、弾性材料からなる環状要素を有する本発明のプーリーの第１の例の部分断面図である。 図３ａは、本発明に係る、トーションスプリングを有する、可逆的オルタネータ用プーリーの例を示すＡ−Ａにおける断面図であり、図３ｂは、本発明に係る、トーションスプリングを有する、可逆的オルタネータ用プーリーの例を示すＢ−Ｂにおける長手方向断面図である。 本発明に係る、コイルスプリングを有する、可逆的オルタネータ用プーリーの例の部分的に切り取った断面図である。 図５ａおよび図５ｂは、基本的な弾性部材を有するプーリーの長手方向断面図および分解図であって、基本的な部材は、リング形状でありたわみ制限部と組み合わされ、たわみ制限部は、始動モードにおいて剛性を追加し得る弾性当接部を有している。 各（駆動または被駆動）モードにおける各回転（始動または作動）状態が、それ自体の剛性を示す最も一般的な状態において、本発明に係る可逆的部材用プーリーのための回転角の関数としてのトルクの図である。 図７ａ〜図７ｄは、図５ａおよび図５ｂのプーリーの変形の斜視図であり（図７ａ）、また、図５ａおよび図５ｂのプーリーの変形の断片の断面図であって（図７ｂから図７ｄ）、図７ｂから図７ｄでは、作動モード、すなわち駆動または被駆動モードにより異なる始動または作動状態下において剛性が共有され得るように、異なる密度の材料からなる当接部用の中央プレートの、当接部に対する位置を相違させている。 図８ａ〜図８ｃは、四角形の中央プレートと、周囲のスプリングからなる弾性のある周縁当接部とを含むたわみ制限部が、異なる相対的な位置にある部分断面図であって、当接部のいくつかは、かけられるトルクの２つの方向に作動を適合させ得るように、剛性が補強されている。 図９ａ〜図９ｅは、剛性が駆動または被駆動作動モードに適合され得るたわみ制限部の他の３つの変形を示す部分断面図である（図９ｂ〜図９ｄには、プレートおよび当接部の相対的な３つの位置の１つの位置を示している）。 図１０ａ〜図１０ｄは、基本的な弾性部材およびたわみ制限部を異なる位置に配置した本発明のプーリーの長手方向断面図である。 ２つの抑制部に関連づけられ２つの対向するフリーホイールに装着された２つの弾性リングを有する本発明のプーリーの例の長手方向断面図である。 図１２ａおよび図１２ｂは、前のプーリーの、たわみ制限部のない変形を示す図である。 図１３ａおよび図１３ｂは、たわみ制限部の中央プレートと当接部との間に弾性ローラーを挿入したプーリーの、部分的に切り取った斜視図および長手方向断面図である。 構造が異なる２つのプーリーのための回転角の関数としてのトルクの測定値を示す図であって、プーリーの構造を相違させることによって、始動状態および作動状態下における剛性値および回転角の範囲が相違している。 始動状態と作動状態との間を徐々に移行する領域を示す、回転角の関数としてのトルクの測定値を示す図である。 （上述のように）クランクシャフトの速度Ｖ_Ｂ、およびスタータオルタネータにおけるトルクの変動のための時系列を示すグラフである。

Claims (18)

1. 始動速度、次に始動後の速度でのベルト（１）による動力伝達部（１０、２０）のためのプーリーであって、
   少なくとも１つの弾性伝達遮断要素を含み、当該弾性伝達遮断要素は、中央ハブ（５０３）と、前記駆動ベルトがその上に張られるリム（５０１）との間に配置され、
   前記弾性伝達遮断要素（２０２、３０２、４０２、５０２、６０２）が、始動中および作動中に伝達をフィルタにかけ減衰するように適合させた剛性を提供する弾性伝達遮断アセンブリを形成するように、たわみ制限要素（５１２・５１４、６１２・６１４、７１５・７１４）と関連づけられており、
   前記弾性伝達遮断アセンブリは、駆動段階でも被駆動段階でも２つの剛性値を提供し、
   前記２つの剛性値は、始動速度または始動後の速度で作用する前記弾性伝達遮断要素により提供される第１の基本値（Ｋ１、Ｋ２）と、さらに前記弾性伝達遮断要素が事前調整されたたわみ角度（θ１、θ２）を越えて変形するときに前記たわみ制限要素により提供される別の剛性（Ｋ３、Ｋ４）と、であり、
   前記たわみ制限要素は、
   前記中央ハブの外側の面に取り付けられた中央プレート（５１２、６１２、７１２、８１２、９１２）と、
   前記リムの内側の面の周縁に規則的に配置された当接部（５１４、６１４、７１４、８１４、９１４）であって、２つの主要な接触面を有する前記当接部と、
   を含み、
   前記２つの主要な接触面は、前記中央ハブから前記リムにトルクを伝達する駆動モードにおいて前記中央プレートが接触する一方の面（ＦＰ＊）、及び前記リムから前記中央ハブにトルクを伝達する被駆動モードにおいて前記中央プレートが接触する他方の面（ＦＰ）であり、
   前記当接部は、弾性材料からなり、前記他方面（ＦＰ）に前記中央プレートが当接した際の変形量が、前記一方面（ＦＰ＊）に前記中央プレートが当接したときの変形量よりも大きくなるよう、密度、弾性係数、又は形状が定められていることを特徴とするプーリー。
2. 前記中央プレートは、正多角形（７１２）の形状である請求項１に記載のプーリー。
3. 始動速度、次に始動後の速度でのベルト（１）による動力伝達部（１０、２０）のためのプーリーであって、
   少なくとも１つの弾性伝達遮断要素を含み、当該弾性伝達遮断要素は、中央ハブ（５０３）と、前記駆動ベルトがその上に張られるリム（５０１）との間に配置され、
   前記弾性伝達遮断要素（２０２、３０２、４０２、５０２、６０２）が、始動中および作動中に伝達をフィルタにかけ減衰するように適合させた剛性を提供する弾性伝達遮断アセンブリを形成するように、たわみ制限要素（５１２・５１４、６１２・６１４、７１５・７１４）と関連づけられており、
   前記弾性伝達遮断アセンブリは、駆動段階でも被駆動段階でも２つの剛性値を提供し、
   前記２つの剛性値は、始動速度または始動後の速度で作用する前記弾性伝達遮断要素により提供される第１の基本値（Ｋ１、Ｋ２）と、さらに前記弾性伝達遮断要素が事前調整されたたわみ角度（θ１、θ２）を越えて変形するときに前記たわみ制限要素により提供される別の剛性（Ｋ３、Ｋ４）と、であり、
   前記たわみ制限要素は、
   前記中央ハブの外側の面に取り付けられた中央プレート（５１２、６１２、７１２、８１２、９１２）と、
   前記リムの内側の面の周縁に規則的に配置された当接部（５１４、６１４、７１４、８１４、９１４）と、
   を含み、
   前記中央プレートは、弾性材料からなる周縁層には前記当接部（７１４、９２４）と接触するための突起部（９３３、９３４）が形成されており、
   前記中央プレートの突起部は、前記中央ハブから前記リムにトルクを伝達する駆動モードにおいて前記当接部に接触する一方の面、及び前記リムから前記中央ハブにトルクを伝達する被駆動モードにおいて前記当接部に接触する他方の面を有しており、
   前記中央プレートは、前記突起部の他方の面で前記当接部に当接した際の変形量が、前記突起部の一方の面で前記当接部に当接した際の変形量よりも大きくなるよう、密度、弾性係数、又は形状が定められていることを特徴とするプーリー。
4. 前記中央プレートは環状である、請求項３に記載のプーリー。
5. 始動速度、次に始動後の速度でのベルト（１）による動力伝達部（１０、２０）のためのプーリーであって、
   第１の弾性伝達遮断要素、及び前記第１の弾性伝達遮断要素よりも剛性が低い第２の弾性伝達遮断要素を含み、前記第１及び第２の弾性伝達遮断要素は、中央ハブ（５０３）と、前記駆動ベルトがその上に張られるリム（５０１）との間に配置され、
   前記第１及び第２の弾性伝達遮断要素が、それぞれ、始動中および作動中に伝達をフィルタにかけ減衰するように適合させた剛性を提供する第１及び第２の弾性伝達遮断アセンブリを形成するように、第１及び第２のたわみ制限要素（５１２・５１４、６１２・６１４、７１５・７１４）と関連づけられており、
   前記第１及び第２の弾性伝達遮断アセンブリは、それぞれ、駆動段階でも被駆動段階でも２つの剛性値を提供し、
   前記２つの剛性値は、始動速度または始動後の速度で作用する前記第１及び第２の弾性伝達遮断要素により提供される第１の基本値（Ｋ１、Ｋ２）と、さらに前記第１及び第２の弾性伝達遮断要素が事前調整されたたわみ角度（θ１、θ２）を越えて変形するときに前記第１及び第２のたわみ制限要素により提供される別の剛性（Ｋ３、Ｋ４）と、であり、
   前記第１及び第２のたわみ制限要素は、それぞれ、前記中央ハブの外側の面に取り付けられた中央プレートと、前記リムの内側の面の周縁に規則的に配置され前記中央プレートが接触可能な当接部と、を含み、
   前記第１の弾性伝達遮断アセンブリは、第１のフリーホイール（３ａ）に装着され、
   前記第２の弾性伝達遮断アセンブリは、第２のフリーホイール（３ｂ）に装着されており、
   前記第１のフリーホイールは、前記中央ハブから前記リムにトルクを伝達する駆動モードにおいて、前記第１の弾性伝達遮断アセンブリを介して前記中央ハブと前記リムとを連結し、
   前記第２のフリーホイールは、前記リムから前記中央ハブにトルクを伝達する被駆動モードにおいて、前記第２の弾性伝達遮断アセンブリを介して前記中央ハブと前記リムとを連結するプーリー。
6. 始動速度、次に始動後の速度でのベルト（１）による動力伝達部（１０、２０）のためのプーリーであって、
   少なくとも１つの弾性伝達遮断要素を含み、当該弾性伝達遮断要素は、中央ハブ（５０３）と、前記駆動ベルトがその上に張られるリム（５０１）との間に配置され、
   前記弾性伝達遮断要素（２０２、３０２、４０２、５０２、６０２）が、始動中および作動中に伝達をフィルタにかけ減衰するように適合させた剛性を提供する弾性伝達遮断アセンブリを形成するように、たわみ制限要素（５１２・５１４、６１２・６１４、７１５・７１４）と関連づけられており、
   前記弾性伝達遮断アセンブリは、駆動段階でも被駆動段階でも２つの剛性値を提供し、
   前記２つの剛性値は、始動速度または始動後の速度で作用する前記弾性伝達遮断要素により提供される第１の基本値（Ｋ１、Ｋ２）と、さらに前記弾性伝達遮断要素が事前調整されたたわみ角度（θ１、θ２）を越えて変形するときに前記たわみ制限要素により提供される別の剛性（Ｋ３、Ｋ４）と、であり、
   前記たわみ制限要素は、前記中央ハブの外側の面に取り付けられ周縁部に突起部が形成された中央プレート（５１２、６１２、７１２、８１２、９１２）と、前記リムの内側の面の周縁に規則的に配置された剛性を有する当接部（５１４、６１４、７１４、８１４、９１４）と、前記中央プレートの突起部と前記当接部との間に配置された複数の弾性ローラーと、を含み、
   前記複数のローラー（１１０）は、少なくとも２つのグループ（Ｇ１、Ｇ２）に分けられており、１つまたは２つの高さに揃うよう配置され、
   前記少なくとも２つのグループ（Ｇ１、Ｇ２）は、前記中央ハブから前記リムにトルクを伝達する駆動モードにおいては一方のグループ（Ｇ１）が前記中央プレートの突起部及び当接部によって押圧され、前記リムから前記中央ハブにトルクを伝達する被駆動モードにおいては他方のグループ（Ｇ２）が前記中央プレートの突起部及び当接部によって押圧され、前記一方のグループ（Ｇ１）の剛性が前記他方のグループ（Ｇ２）の剛性よりも高くなるよう、適切な弾性、摩擦係数、弾性率の材料からなり、かつ／または所定の数が定められているプーリー。
7. 前記弾性伝達遮断要素は、
   直接または介在物を介して接合されたエラストマーリング（２０２）、トーションスプリング（３０２）、またはコイルスプリング（４０２）である請求項１〜６のいずれかに記載のプーリー。
8. 前記エラストマーリングの弾性材料は、シリコン、ＨＮＢＲ、クロロプレン、ＥＰＤＭ、ＢＲ、ＮＲ、およびこれらの合成物から少なくとも２つの組み合わせから選択されるゴムタイプの材料である請求項７に記載のプーリー。
9. 前記当接部は、前記リムに装着された環状スプリングブレード（Ｒ）からなり、内側向きの突起部（８１４）が、規則的に配置されている請求項１〜８のいずれかに記載のプーリー。
10. 弾性材料からなる舌状部 （８１５）が、前記リムと、前記環状スプリングブレードからの突起部の形状である当接部の一部分との間に挿入される請求項９に記載のプーリー。
11. 各当接部は、密度の異なる材料からなる２つの当接部半体により形成される請求項１〜８のいずれかに記載のプーリー。
12. 各当接部は、剛性のある材料、または前記当接部の残りの部分を形成する弾性材料より密度が高い材料からなる部分（７１５）を有し、当該部分は、前記中央プレートが前記被駆動モードにおいて接触する面より前記中央プレートが前記駆動モードにおいて接触する面の近くに配置される請求項１〜８のいずれかに記載のプーリー。
13. 前記弾性伝達遮断アセンブリにおいて、各トルクの方向における始動状態および作動状態に対応した剛性状態の分配の最適化は、静止状態において前記正多角形の中央プレートの頂点又は前記中央プレートからの突起部の位置を調節することにより得られ、
    前記静止状態における前記正多角形の中央プレートの頂点又は前記中央プレートからの突起部は、前記駆動または被駆動モードに対応して前記中央プレートが前記当接部に接触したときの前記正多角形の中央プレートの頂点又は前記中央プレートからの突起部と、事前調整済みの角度（θ１、θ２）を形成し、
    当該角度は、始動状態と作動状態とを切り換えるための閾値を定める請求項２、３、４、及び６のいずれかに記載のプーリー。
14. 弾性伝達遮断アセンブリが、前記リムと前記ハブとの間に配置され、
    前記プーリーは、請求項１から１３のいずかに記載の少なくとも１つのたわみ制限要素を前記弾性アセンブリが含み、クラッチが切られるたわみ制限要素と関連付けられて、作動状態下における有効な伝達遮断と、始動状態に適合されて減衰された十分な駆動トルクとが、提供され得ることを特徴とするプーリー。
15. 可逆的部材に動力を伝達するためのプーリーであって、弾性伝達遮断アセンブリが、前記リムと前記ハブとの間に配置され、
    前記プーリーは、前記弾性アセンブリが、請求項１から１３のいずれかに記載の少なくとも１つの弾性伝達遮断要素を含み、クラッチが切られる制限部と関連づけられて、作動状態下では有効な伝達遮断と、始動状態下では適切に減衰された十分な駆動トルクとが、提供されることを特徴とするプーリー。
16. 前記弾性アセンブリは、第１のフリーホイールに装着された弾性部材を含み、当該第１のフリーホイールは、前記第１のフリーホイールと対向して前記リムとハブとの間に装着された第２のフリーホイールと関連づけられる請求項１から１５のいずれかに記載のプーリー。
17. エンジン（３０）のクランクシャフト（２０）から独立しており、請求項１から１６のいずれかに記載のプーリーが取り付けられたスタータオルタネータ（１０）。
18. オルタネータ（１０）と、クランクシャフト（２０）とを含み、それらの少なくとも１つには、請求項１から１６のいずれかに記載されベルト（１）により連結されたプーリーが取り付けられている、自動車エンジン用の駆動装置。

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