JP5499172B2 - アイソレータ・デカップラ - Google Patents

Description

本発明はアイソレータ・デカップラに関し、特に、トーションバネがプーリとワンウェイクラッチの間に係合してプーリをシャフトに弾性的に連結し、かつ一時的な所定の負荷状態においてプーリがシャフトに非弾性的に直接連結可能であるアイソレータ・デカップラに関する。

サーペンタイン形のアクセサリドライブシステムがエンジンアクセサリを駆動するために自動車に日常的に用いられている。典型的なサーペタイン形のドライブシステムは、車両の内燃機関のクランクシャフトに取付けられた駆動プーリと、アクセサリのための一連の被駆動プーリと、駆動プーリと被駆動プーリに掛け回されたマルチリブベルトとを有する。サーペタイン形ドライブの利点は、ベルトに自動ベルトテンショナを設けることによって、アクセサリが固定的に取付けられることである。

駆動プーリはベルトに対して高い動的負荷をかける。この高い動的負荷は内燃機関の変化するトルク出力特性によるものである。この環境下においてテンショナは、変化するトルクによって引き起こされるベルト負荷の変化と変化するトルク特性との全てに順応できない。この結果は、瞬間的なベルトのスリップによるノイズとベルト寿命の減少となりうる。

本発明の代表は米国特許第６，０８３，１３０号明細書（２０００年）であり、これは駆動プーリ軸の周りに関して回転自在な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ドライブアセンブリを備えた自動車のためのサーペタイン形ベルトドライブシステムである。一連のドライブアセンブリはそれぞれ、駆動プーリ軸に平行な軸の周りに回転自在な駆動プーリと、駆動プーリと一連の被駆動プーリに協働するように取付けられたサーペタインベルトとを有し、一連の被駆動プーリは、ベルトの移動方向が駆動プーリの回転に応じて被駆動プーリを回転させることに関係したとき、一連のドリブンアセンブリに対応する。一連のドリブンアセンブリは、シャフト軸の周りに回転するために取付けられたオルタネータシャフトを含むオルタネータアセンブリを有する。ハブ構造はシャフト軸の周りに回転するためにオルタネータシャフトにより固定的に支持される。バネおよびワンウェイクラッチ機構はオルタネータプーリをハブ構造に連結する。バネおよびワンウェイクラッチ機構は、ワンウェイクラッチの部材から離れて成形されるとともに連続して連結した弾性バネ部材を備える。弾性バネ部材は、サーペンタインベルトによってオルタネータプーリの被駆動回転運動をハブ構造に伝達するように構成かつ配置され、オルタネータシャフトは、駆動された回転運動の間オルタネータプーリに関して反対方向の瞬間的な相対的な弾性的運動が可能でありつつ、オルタネータプーリと同一方向に回転される。ワンウェイクラッチの部材は、エンジンの出力シャフトのスピードが所定のネガティブレベルでオルタネータプーリとハブ構造との間にトルクを発生させるに十分な程度に減速されるとき、ハブ構造とオルタネータシャフトをオルタネータプーリの回転スピードを超えるスピードで回転させるように構成され、配置される。

必要とされるものは、プーリとワンウェイクラッチの間に係合されてプーリをシャフトに弾性的に連結するトーションバネと、一時的な所定の負荷状態においてシャフトに非弾性的に直接連結可能なプーリとを備えるアイソレータ・デカップラである。本発明はこの要求に合致する。

本発明の第１の目的は、プーリとワンウェイクラッチの間に係合されてプーリをシャフトに弾性的に連結するトーションバネと、一時的な所定の負荷状態においてシャフトに非弾性的に直接連結可能なプーリとを備えるアイソレータ・デカップラを提供することである。

本発明のその他の目的は、本発明の以下の説明と添付された図面により指摘され明らかにされる。

本発明は、プーリと、シャフトと、プーリに摺動係合し、かつシャフトに摺動係合するブッシュとを備え、プーリがベアリングによってシャフトに軸支され、シャフトに固定されるとともにブッシュに係合されることによりブッシュと共に回転するワンウェイクラッチと、プーリとワンウェイクラッチの間に係合されてプーリをシャフトに弾性的に連結するトーションバネとを備え、プーリが一時的な所定の負荷状態においてシャフトに非弾性的に直接連結可能であるアイソレータ・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。 ブッシュの斜視図である。 アイソレータ・デカップラの端面図である。 図４の斜視図である。 バネリテーナの斜視図である。 クラッチキャリアの斜視図である。

図１はアイソレータ・デカップラの断面図である。アイソレータ・デカップラ１００はマルチリブ面３１を有するプーリ３を備える。プーリ３はボールベアリング８のアウタレース８１に回転自在に取付けられる。ベアリング８はスリーブ、ブッシュ、ニードル、あるいは他のベアリングに適切な形態を備えてもよい。

バネリテーナ６はプーリ３内に圧入される。トーションバネ４の端部４１はバネリテーナ６に係合する。トーションバネ４の他の端部４２はプラスチックブッシュ２に係合する。ブッシュ２はプーリ３とシャフト１１の間に配置される。

ワンウェイクラッチ７はケージとインナおよびアウタレースとを有するローラ型クラッチである。ワンウェイクラッチの内径はシャフト１１により形成される。クラッチキャリア５はワンウェイクラッチのアウタレース７１に締り嵌めされる。

クラッチキャリア５はキャリアから回転軸Ａ−Ａに垂直な方向に、半径方向に延びる２つのタブ５１を備える。各タブ５１はブッシュ２の凹部２２に協働的に係合し、トルクが伝達される。このようにして凹部２２内にタブ５１を係合させることにより、ブッシュ２の回転運動がワンウェイクラッチ７により制御され、したがってブッシュ２はクラッチキャリア５とワンウェイクラッチ７と共に回転する。

ブッシュ２はカバー１とバネ４２の間においてシャフト１１に軸方向に固定される。バネ４２はクラッチキャリア５を押圧し、タブ５１をブッシュ２内に押圧する。バネ４２の他の端部はバネリテーナ６に係合する。アイソレータ・デカップラは装置への破片の侵入を防ぐため外部端部カバー１により覆われる。オルタネータシャフト（ＡＳ）におけるプーリの軸位置はスペーサ９により調整可能である。ブッシュ２は従来公知の低摩擦プラスチック材料であってもよい。

トルクはベルト（図示せず）からプーリ３に伝達される。プーリ３からのトルクはバネリテーナ６に伝達され、トーションバネ４に、ブッシュ２そしてワンウェイクラッチキャリア５およびワンウェイクラッチ７に、そしてシャフト１１に、最後にオルタネータシャフトＡＳのようなアクセサリシャフトに伝わる。

動作中、トルクは巻戻し方向に捻り負荷を与えられたバネ４によって弾性的に伝達される。トルクの反転の間、駆動されるアクセサリの慣性により被駆動シャフト１１はプーリ３をオーバーランする傾向にある。顕著なオーバーランがある前に、トーションバネ４はニュートラル（負荷のない）位置に解放される。いったんバネ４が解放されると、シャフト１１に連結されたアクセサリシャフトはワンウェイクラッチ７によりクラッチキャリア５から遮断される。

バネ４の各端部４１、４２が部分２６および部分６４との係合から解放するので、トーションバネ４は負荷方向から反対（巻取り）の方向には負荷をかけられない。

トーションバネ４はバネリテーナ６とブッシュ２の間に、わずかに予荷重を与えられ、すなわち圧縮され、所定の大きさの減衰力を発生し、装置の構成間の相対運動を制限する。

ワンウェイクラッチ７はインナおよびアウタレースの間にベアリング支持を有しないローラ型ワンウェイクラッチである。インナおよびアウタレースの間にベアリング支持がないことにより、設計を小型化、安価、そして軽量化する。例えば、ワンウェイクラッチ７は、ＨＦあるいはＨＦＬ型クラッチを用いた、ＳＢFあるいは５５０−０００３ 大阪府大阪市西区京町堀１−３−１７にあるＮＴＮ株式会社から入手可能である。本実施形態において、製造業者はスゾウベアリングファクトリ（ＳＢＦ）であり、部品番号はＨＦ２０１６である。

さらにブッシュ２はインナベアリング摩擦面２４およびアウタベアリング摩擦面２１を有する。アウタベアリング面２１はプーリ３の面３２に摺動係合する。面２１は分離モードのとき、つまり、トーションバネ４がバネリテーナ６とプーリ３により負荷が与えられるとき機能し、それによりプーリ３はブッシュ２に対して変位可能である。

カバー面１６はブッシュ面２７に摩擦係合する。面１６と面２７間の摩擦係合は所定の大きさの減衰力をもたらし、これによりトルク反転の間、バネ４は部分６４と部分２６間に着座し続ける。これは、延いては、ブッシュ２とバネリテーナ６の間において装置におけるバネの相対運動により引き起されるかもしれないノイズを防ぐ。

オーバーランニングモード（トルク反転）において、ブッシュ２のインナベアリング面２４はシャフト１１に対して摺動係合し、これによりシャフト１１はブッシュ２そしてプーリ３を「オーバーラン」させることができる。この態様においてシャフト１１とブッシュ２は相対回転運動を有する。この態様における分離摩擦面はアイソレータ・デカップラに生じる摩擦負荷、摩耗、および熱を減少させる。

本装置は、負荷のかかった動作中にバネの巻戻しを制限してバネのオーバーロードを防ぐ、ストッパをさらに備える。ストッパはクラッチキャリア５とバネリテーナ６の間に配置され、すなわち、バネリテーナタブ６１はオーバーロード状態においてタブ受部５２に協働的に係合する。通常の負荷および通常の動作トルク状態では、各タブ６１はタブ５２に接触しない。しかし、過剰負荷のとき、バネ４は巻戻され、各タブ６１はタブ５２に係合し、それにより、基本的にはバネ４とワンウェイクラッチ７をバイパスして、直接かつ非弾性的にプーリ３をシャフト１１に連結する。例えば、このようなオーバーロード状態はエンジンの加速状態において存在する。

バネ４は、バネ４がブッシュ２のシート２５から、またバネリテーナ６から離れるのを防ぐため、小さい角度だけ予荷重を与えられる。予荷重の角度は約５°であり、これは約１から２N-mのトルクに匹敵する。この「負荷のない」状態においてタブ６１はタブ５２に当接し、これにより予荷重を生じる。図５参照。

図２はアイソレータ・デカップラの分解図である。アウタ面２１はプーリ３のインナ面３２に摺動係合する。端部４１は端部６４に当接する。

スナップリング１０はプッシュ２をシャフト１１に保持する。カバー１はプーリ３の端部３３に圧入される。

図３はブッシュの斜視図である。インナ面２４はシャフト１１のアウタ面に摺動係合する。各凹部２２はタブ６４を受容する。バネ４の渦巻き部分は面２５に係合する。端部４２は端部２６に係合する。

図４はアイソレータ・デカップラの端面図である。バネリテーナ６におけるタブ６１は協働受部つまりクラッチキャリア５におけるギャップ５３に係合する。バネリテーナ６はトルク反転と同様に通常の負荷の変動に順応するため、クラッチキャリア５に関して回転自在に移動可能である。

図５は図４の斜視図である。タブ６１はわずかなバネの予荷重により、負荷のない状態においてタブ５２に当接して示される。アイソレータに負荷をかけられ、バネ４が巻戻されるとき、タブ６１は負荷のない状態で係合するタブ５２から離れる方向に動く。オーバーロードの状態において各タブ６１は、クラッチキャリア５に関するバネリテーナ６の相対回転により、隣に続くタブ５２に接触するようになる。各タブ６１はタブ５２間におけるギャップ５３の中に移動する。すなわち、第１タブ６１および第２タブ５２は協働的に係合可能であり、それによりワンウェイクラッチキャリア５に関するバネリテーナ部材６の動作の回転範囲が第１無負荷位置と第２オーバーロード位置の間に制限され、プーリはタブ５２に対するタブ６１の直接接触により、最大オーバーロード状態においてシャフトに対して一時的に直接的に連結することができる。

図６はバネリテーナの斜視図である。バネリテーナは半径方向の内側に延びるタブ６１を備える。部材６２はバネの渦巻き部分を支持する突出面を備える。スロープ部６３はバネ４の渦巻き部分を支持する。バネ４の端部４１は端部６４に係合する。

図７はクラッチキャリアの斜視図である。クラッチキャリア５はワンウェイクラッチ７のアウタレースに圧入される。クラッチキャリア５は軸方向に延びるタブ５２を備える。受け部５３はタブ５２の間に配置され、これらにより区画される。各受部５３の周方向長さＣＬは各タブ６１の幅Ｗより大きい。これは通常の動作およびトルク反転において、バネリテーナ６とクラッチキャリア５の間のいくらかの相対回転運動を許容し、すなわち第１タブ５２と第２タブ６１が協働的に係合され、これによりバネリテーナ部材６に関するワンウェイクラッチキャリア５の動作の回転範囲が制限される。さらに、この構成によりトーションバネ４は、タブ５３および６１の係合によって決定される第１位置と第２位置の間において、ワンウェイクラッチ７から回転方向に一時的に解放可能になる。安定状態でゼロ加速動作であるとき、各タブ６１は各タブ５２の間の各凹部５３において実質的に中心を合わせて配置される。

本発明の一態様が説明されたが、当業者にとって、ここに記載された発明の範囲と精神から逸脱することなく部分の構造と関係に変形を加えてもよいことは自明である。

Claims (3)

1. プーリ（３）と、
   シャフト（１１）と、
   前記プーリに摺動係合するアウタ面（２１）と、前記シャフトに摺動係合し、前記アウタ面よりも小さい面積を有するインナ面（２４）とを有するブッシュ（２）とを備え、
   前記プーリはベアリング（８）によって前記シャフトに軸支され、
   前記シャフトに固定されるとともに前記ブッシュに係合されることにより前記ブッシュと共に回転するワンウェイクラッチ（７）と、
   前記プーリと前記ワンウェイクラッチの間に係合されて前記プーリを前記シャフトに弾性的に連結するトーションバネ（４）とを備え、
   前記プーリが、前記トーションバネのオーバーロード状態において、前記シャフトに対して非弾性的に直接的に連結可能である
   アイソレータ・デカップラ。
2. 前記トーションバネが巻戻し方向に捻り負荷を与えられる請求項１に記載のアイソレータ・デカップラ。
3. 前記ブッシュと前記ワンウェイクラッチの間に作動的に係合され、第１タブを有するワンウェイクラッチキャリアと、
   前記プーリに連結されるとともに前記トーションバネに係合し、第２タブを有するバネリテーナ部材とをさらに備え、
   前記第１タブと前記第２タブが協働的に係合可能であり、前記ワンウェイクラッチキャリアに関する前記バネリテーナ部材の動作の回転範囲が前記第１位置と前記第２位置の間に制限され、前記プーリが最大負荷状態において前記シャフトに対して一時的に直接的に連結可能である
   請求項１に記載のアイソレータ・デカップラ。

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