JP5806421B2 - トルクリミッタを有するアイソレータデカップラ - Google Patents

Description

本発明は、ワンウェイクラッチキャリアの内周面に係合可能なラップスプリングを有するアイソレータデカップラに関し、ラップスプリングはトーションスプリングに連結され、ラップスプリングは、ラップスプリングが摩擦を介して駆動方向に内周面に固定的に係合できるように、解放方向に負荷をかけることができる。

乗用車の技術に用いられるディーゼルエンジンは、良好は燃料消費の利点により、増加している。さらに、ガソリンエンジンは燃料効率を改善するために圧縮比を増加させている。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、エンジンにおける上述した変化による、クランクシャフトからのより大きな振動に打ち勝たなければならない。

増加したクランクシャフトの振動と高い加速／減速比およびオルタネータの慣性により、エンジン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りベルトの軋み騒音を経験する。これはまた、ベルトの作動寿命を短縮させる。

クランクシャフトのアイソレータ／デカップラおよびオルタネータのアイソレータ／デカップラは、エンジンの動作速度範囲において振動を除去するために、高い角振動を伴うエンジンに広く用いられてきている。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速度範囲において好適に機能することができるが、アイソレータ自体の固有振動数のために、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８，０４７，９２０号明細書であり、これは出力部材、ワンウェイクラッチ、スプリング、およびスプリングリミッタを有するデカップラを開示する。スプリングはワンウェイクラッチの出力部と出力部材との間に配置され、出力部を、出力部材に対して所定の回転方向に偏移させる。スプリングリミッタは、ワンウェイクラッチの出力を出力部材に対してロックして、ワンウェイクラッチと出力部材の間の回転力を、スプリングに所定値を超えた力を加えることなく伝達する、および／または、出力部材に対するスプリングの関連した端部と出力部材の所定の回転方向への回転運動を制限するように構成される。デカップラを作動させる方法もまた、提供されている。

必要とされるのは、ワンウェイクラッチの内周面に係合可能なラップスプリングを有し、ラップスプリングがトーションスプリングに連結され、ラップスプリングが、ラップスプリングが摩擦により駆動方向に内周面に固定可能に係合するように、解放方向に負荷を付与可能であるアイソレータデカップラである。本発明はこの必要性に合致する。

本発明の主な特徴は、ワンウェイクラッチの内周面に係合可能なラップスプリングを有し、ラップスプリングがトーションスプリングに連結され、ラップスプリングが、ラップスプリングが摩擦により駆動方向に内周面に固定可能に係合するように、解放方向に負荷を付与可能であるアイソレータデカップラである。

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。

本発明はプーリを備えるアイソレータデカップラを備え、プーリはシャフトに軸支され、アイソレータデカップラはプーリに係合する端部を有するトーションスプリングを備え、トーションスプリングは解放方向に負荷をかけることが可能であり、アイソレータデカップラはワンウェイクラッチキャリアと、シャフトとワンウェイクラッチキャリアの間に配設されたワンウェイクラッチとを備え、アイソレータデカップラはワンウェイクラッチキャリアの内周面に係合可能なラップスプリングを備え、ラップスプリングはトーションスプリングに連結され、ラップスプリングは、ラップスプリングが摩擦により駆動方向に内周面に固定可能に係合するように、解放方向に負荷を付与可能である。

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。
本発明装置の断面図である。 図１の装置の分解図である。 図１の細部の断面図である。 本発明装置の代替的な実施形態の断面図である。 図４の装置の分解図である。 図４の細部の断面斜視図である。 図４の細部の斜視図である。 図４の細部の斜視図である。

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トーションスプリングおよび／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・アイソレーティング・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、所定量を超え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が有益である。スプリングあるいはワンウェイクラッチに作用する過剰なトルクは、いずれかの要素の損傷を招く。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すべり特性である。

オルタネータの定格ピークトルクがエンジンの始動時に生じるピーク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、エンジン始動時に、12Nmの定格ピークトルク、0.0030 Kg m²の慣性、8,400rad/s²のオルタネータ加速度である。エンジン始動時の式１を用いると、装置は25.2Nm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は他の全ての運転状態では見られない。
式１：Ｔ＝Ｉα
Ｔ＝トルク
Ｉ＝オルタネータの慣性
α＝加速度

始動時のトルクを扱うことができるスプリングとワンウェイクラッチを使用する必要性をなくすため、提案装置は、定格ピークトルクの後にデカップルされるラップスプリングを使用する。

図１は本発明装置の断面図である。プーリ５は駆動ベルトに係合して本装置を駆動する。ベルト（図示せず）は、マルチリブ、歯付き、平ベルトを含み、公知の構成であってもよい。図１におけるプーリのための輪郭形状５１はマルチリブドベルト用である。

プーリ５はニードルベアリング４によってシャフト１に軸支される。ニードルベアリング４により、シャフト１とプーリ５の間が相対回転運動しつつ、シャフト１に対して径方向の負荷が伝達される。径方向の負荷は、駆動ベルトに対する予負荷すなわち張力の関数である。シャフト１はまた、本装置をオルタネータのような駆動アクセサリに連結するために使用される。

動力はベルトからプーリ５に伝わり、そしてトーションスプリング６の一端６１に伝わる。トーションスプリング６は、振動を減衰させ、本装置の捻り振動遮断機能を発揮する弾性部材である。トーションスプリング６の他端６２はスプリングキャリア９に連結される。スプリングキャリア９はラップスプリング７に連結される。ラップスプリング７はラップスプリング端部７１においてスプリングキャリア９に係合する。スプリングキャリア９は受容部９１において端部７１を受容する。ラップスプリング７は、クラッチキャリア８の内周面８１に接触することができる表面を最大限にするために、正方形あるいは長方形の断面を有する。ラップスプリング７はワンウェイクラッチキャリアの幅（Ｗ）の中に含まれる。

動力を伝達するために、ラップスプリング７は解放方向に負荷を与えられ、これにより、動作中に径方向に拡大する。これは、ラップスプリングをクラッチキャリア８の内周面８１に摩擦係合させる。摩擦係合は、ラップスプリングとクラッチキャリアを一緒にロックし、効果的に動力を伝達する。

スラストワッシャ２は突起１７の両面に係合する。突起１７はシャフト１から径方向の外方に延びる。スラストワッシャ２はプーリ５をシャフト１に沿って軸方向に位置決めする。

図２は図１の装置の分解図である。ラップスプリング７はクラッチキャリア８に対して分離あるいは滑動し、トーションスプリング６に過度の負荷を与えることを防止し、これによりワンウェイクラッチ１４に過負荷が作用することを回避する。動作において、プーリ５が負荷位置から所定角度まで角度方向に変位した後、ラップスプリング７はクラッチキャリア８の内周面８１から分離し始める。この所定角度は、トーションスプリング６のトルクがトーションスプリング６あるいはワンウェイクラッチ１４が損傷する点を超えないように選択される。本実施形態において本装置の所定角度は５８度であるが、この数値に限定されず、個々のアプリケーションに従って調整され得る。

本発明装置において、ラップスプリング７はプーリにもシャフトにも接触しない。ラップスプリング７は、ワンウェイクラッチキャリア８の幅（Ｗ）の中に含まれる。

図３は図１の細部の断面図である。ラップスプリング７を分離あるいは滑動させるため、プーリ５のストッパ５０１はラップスプリング７の舌部７０１に接触し、これによりラップスプリング７を巻き上げてクラッチキャリア８の内周面８１から径方向の内側に縮小させる。ラップスプリング７のクラッチキャリア８から径方向の内側への動きは、ラップスプリングとクラッチキャリアの間に生じる相対滑動の前に、ラップスプリング７のクラッチキャリア８に対する摩擦係合を介して伝達されるトルクの大きさを減少させる。

クラッチキャリア８はラップスプリング７からワンウェイクラッチ１４にトルクを伝達させる。ワンウェイクラッチ１４は、シャフト１の速度がプーリ５の速度よりも大きくなったときにシャフト１がプーリ５に対してオーバーランするように、シャフト１がデカップラから分離されることを可能にする。

ブッシング１２はクラッチキャリア８の内側に配設され、これによりスプリングキャリア９とクラッチキャリア８の間が相対運動する。スラストワッシャ１３により、クラッチキャリア８と、プーリ５に剛体的に固定されたフロントカバー１０との間が相対運動する。キャップ１１は、異物が侵入することを防止することにより、本装置を周囲環境から保護する。シャフト１に対するプーリ５の相対回転を許容しつつ、軸方向の位置決めをするために、２つのスラストワッシャ（２）がある。後方カバー３はプーリ５に固定され、これにより両方のスラストワッシャがプーリ５とシャフト１の間に収容される。

図４は本発明装置の代替的な実施形態の断面図である。この代替的な実施形態においてプーリ５は、ニードルベアリング４に加えてボールベアリング１５により軸支される。

図５は図４の装置の分解図である。図６は図４の細部の断面図である。

この実施形態において、トーションスプリングの端部６２はプーリ５に係合し、端部６１はスプリングキャリア９に係合する。端部６１は部位９１においてスプリングキャリアに係合する。ラップスプリング７はスプリングキャリア９とクラッチキャリア８の間に係合する。固定リング１６は、スプリングキャリア９がラップスプリング７にトルクを伝達することを可能にする。スプリングキャリア９からのトルクは、固定リング１６の３つのキー１６２を介して固定リング１６に伝達される。固定リング１６からのトルクは、ラップスプリング７の端部７１に係合する固定リング１６の突出部１６１に伝達され、これによりラップスプリング７は動作中、負荷を与えられる（図７参照）。

ブッシング１２により、スプリングキャリア９はクラッチキャリア８に摺動自在に係合する。ブッシング１２により、クラッチキャリア８はシャフト１に摺動自在に係合する。

動作において、プーリ５に作用するトルクは、トーションスプリング６に対して解放方向に負荷を与える。このトルクはスプリングキャリア９に伝達され、これは同様に、端部７１における接触を介して、ラップスプリング７に解放方向に負荷を与える。トーションスプリング６が解放する大きさは、付与されたトルクの関数である。トーションスプリング６に付与されたトルクの差により、プーリ５は、シャフト１の与えられた位置より少し前まで回転する。

ラップスプリング７に解放方向に負荷を付与することにより、ラップスプリング７は径方向に拡大する。径方向の拡大により、ラップスプリング７はクラッチキャリア８の内周面８１に摩擦係合する。摩擦係合により、ラップスプリング７はクラッチキャリアの内周面８１に固定され、これにより、所定のトルク限界値まで、クラッチキャリア８へトルクが伝達される。ワンウェイクラッチ１４も係合し、これによりシャフト１が回転する。

ラップスプリング７を分離あるいは滑動させるために、プーリ５は増加したトルクの影響により回転方向に前進し、所定の過剰トルクの入力時に、プーリ５から内側に突出したストッパ５０１はラップスプリング７の舌部７０１に接触する。通常の動作においてストッパ５０１は端部７０１に接触しない。プーリ５のさらなる移動により、ラップスプリング７は部分的に巻き上げられ、これによりクラッチキャリアの内周面８１から径方向の内側に収縮する。クラッチキャリアの内周面８１からのラップスプリング７の径方向の内側への移動は、垂直力の大きさを減少させ、これにより、相対的な滑動の前にラップスプリング７を介してクラッチキャリア８へ伝達され得る摩擦トルクがラップスプリング７とクラッチキャリア８の間に生じる。この特徴により、トルク過剰な動作状態において本装置に対する損傷が防止される。

図７は図４の細部の斜視図である。

図８は図４の細部の斜視図である。

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 (11)

1. プーリ（５）を備え、
   前記プーリはシャフト（１）に軸支され、
   前記プーリに係合する端部（６１）を有するトーションスプリング（６）を備え、前記トーションスプリングは解放方向に負荷をかけることが可能であり、
   ワンウェイクラッチキャリア（８）を備え、
   前記シャフトと前記ワンウェイクラッチキャリアの間に配設されたワンウェイクラッチ（１４）を備え、
   前記ワンウェイクラッチキャリアの内周面（８１）に係合可能なラップスプリング（７）を備え、前記ラップスプリングは前記トーションスプリングに連結され、
   前記ラップスプリングは、前記ラップスプリングが摩擦により駆動方向に前記内周面に固定可能に係合するように、解放方向に負荷を付与可能である
   アイソレータデカップラ。
2. 前記トーションスプリングと前記ラップスプリングの間に係合するスプリングキャリア（９）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。
3. 前記プーリがストッパ（５０１）を備え、前記ストッパが前記ラップスプリングに係合可能であり、前記ラップスプリングを所定のトルクの入力時に前記内周面から解放させる請求項１に記載のアイソレータデカップラ。
4. 前記プーリがニードルベアリング（４）において前記シャフトに軸支される請求項１に記載のアイソレータデカップラ。
5. 前記プーリがさらに、ボールベアリングにおいて前記シャフトに軸支される請求項４に記載のアイソレータデカップラ。
6. プーリ（５）を備え、
   前記プーリはシャフト（１）に軸支され、
   前記プーリに係合する端部（６１）を有するトーションスプリング（６）を備え、前記トーションスプリングは解放方向に負荷をかけることが可能であり、
   ワンウェイクラッチキャリア（８）を備え、
   前記シャフトと前記ワンウェイクラッチキャリアの間に配設されたワンウェイクラッチ（１４）を備え、
   前記ワンウェイクラッチキャリアの内周面に係合可能なラップスプリング（７）を備え、前記ラップスプリングは前記トーションスプリングに連結され、前記ラップスプリングはさらに、前記ワンウェイクラッチキャリアの幅（Ｗ）の中に収容され、
   前記ラップスプリングは、前記ラップスプリングが摩擦により駆動方向に前記内周面に固定可能に係合するように、解放方向に負荷を付与可能である
   アイソレータデカップラ。
7. 前記トーションスプリングと前記ラップスプリングの間に係合するスプリングキャリアをさらに備える請求項６に記載のアイソレータデカップラ。
8. 前記プーリがストッパを備え、前記ストッパが前記ラップスプリングに係合可能であり、前記ラップスプリングを所定のトルクの入力時に前記内周面から解放させる請求項６に記載のアイソレータデカップラ。
9. 前記プーリがニードルベアリングにおいて前記シャフトに軸支される請求項６に記載のアイソレータデカップラ。
10. 前記プーリがさらに、ボールベアリングにおいて前記シャフトに軸支される請求項９に記載のアイソレータデカップラ。
11. プーリ（５）を備え、
    前記プーリはニードルベアリング（４）とボールベアリング（１５）を介してシャフト（１）に軸支され、
    前記プーリに係合する端部（６１）を有するトーションスプリング（６）を備え、前記トーションスプリングは、駆動状態において解放方向に負荷をかけることが可能であり、
    ワンウェイクラッチキャリア（８）を備え、
    前記シャフトと前記ワンウェイクラッチキャリアの間に配設されたワンウェイクラッチ（１４）を備え、
    前記ワンウェイクラッチキャリアの内周面（８１）に解放可能かつ係合可能なラップスプリング（７）を備え、前記ラップスプリングは前記トーションスプリングに連結され、前記ラップスプリングはさらに、前記ワンウェイクラッチキャリアの幅（Ｗ）の中に収容され、
    前記ラップスプリングは、前記ラップスプリングが駆動方向に前記内周面に係合するように、解放方向に負荷を付与可能である
    アイソレータデカップラ。

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