JP6192539B2

JP6192539B2 - クランクシャフトプーリ

Info

Publication number: JP6192539B2
Application number: JP2013541204A
Authority: JP
Inventors: マンラシュロ
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-12-02
Filing date: 2011-10-25
Publication date: 2017-09-06
Anticipated expiration: 2031-10-25
Also published as: DE112011104024A5; DE112011104024B4; DE102011085138A1; WO2012075981A1; JP2013545052A; CN103221713A; CN103221713B

Description

本発明は、クランクシャフトとベルト駆動装置との間でトルクを伝達するための、遊星歯車伝動装置を備えたクランクシャフトプーリに関する。

欧州特許第０７８２６７４号明細書において、方向切換え型のクラッチを備えたクランクシャフトデカップラが公知になっている。欧州特許第０９８０４７９号明細書においても、ジェネレータ結合用のフリーホイールクラッチを備えたベルト駆動システムが公知になっている。

本発明の目的は、請求項１の上位概念部に記載した、特に種々異なる運転機能及び／又は必要とされる構成スペースを考慮して、クランクシャフトプーリをさらに最適化することである。

上記目的は、クランクシャフトとベルト駆動装置との間でトルクを伝達するための、遊星歯車伝動装置を備えたクランクシャフトプーリにおいて、動吸振装置が遊星歯車伝動装置内に組み込まれていることにより達成される。動吸振装置は、全体的に又は部分的に遊星歯車伝動装置に組み込まれている。これにより、クランクシャフトに必要とされていた軸線方向の構成スペースを減じることができる。軸線方向とは、クランクシャフトプーリの回動軸線に沿っているか又は回動軸線に対して平行であるという意味である。半径方向とは、回動軸線に対して横方向を意味する。

クランクシャフトプーリの有利な構成は、動吸振装置が、動吸振マスである押圧部材を有していることを特徴とする。押圧部材は、他の動吸振マスを限定的に移動可能に、遊星歯車伝動装置に必要な構成スペースに取り付けるために働く。

クランクシャフトプーリの別の有利な構成は、押圧部材が半径方向外側に予め付勢されている或いは予負荷をかけられていることを特徴とする。押圧部材は、好ましくは遊星キャリアのポット壁部に形成されていてよい摩擦面に向かって予め付勢されている。押圧部材の半径方向外側へ予め付勢されることにより、動吸振装置の運転中に、押圧部材と遊星キャリアとの間に摩擦力が形成される。

クランクシャフトプーリのさらに別の有利な構成は、押圧部材に摩擦ライニングが設けられていることを特徴とする。押圧部材は、好ましくは予め付勢された状態で摩擦ライニングでもって、遊星キャリアに形成されている摩擦面に当接している。

クランクシャフトプーリのさらに別の有利な構成は、押圧部材が動吸振ばねによって互いにかつ半径方向外方に予め付勢されていることを特徴とする。押圧部材を備えた動吸振ばねが、周方向で好ましくは遊星歯車伝導装置の遊星歯車の間に配置されている。これにより遊星歯車の間にある構成スペースを最適に活用することができる。

クランクシャフトプーリのさらに別の有利な構成は、動吸振ばねが、一方の端部で、遊星歯車を支承するための保持部に支持されていることを特徴とする。これらの保持部は、遊星歯車を部分的に、少なくとも動吸振ばねの領域において取り囲む。保持部は、好ましくは金属薄板部材として構成されていて、例えば素材結合（stoffschluessig）によって、溶接により遊星キャリアに結合することができる。

クランクシャフトプーリのさらに別の有利な構成は、２つの押圧部材の間に夫々、動吸振マス環状ボディを有する動吸振マスを懸架するための切欠きが形成されていることを特徴とする。動吸振マス環状ボディは、押圧部材に対して付加的な動吸振マスである。押圧部材の切欠きにおいて動吸振マスを懸架することにより、簡単に動吸振マス環状ボディの運動力学エネルギを、クランクシャフトプーリの運転中に動吸振ばねに伝達することができる。

クランクシャフトプーリのさらに別の有利な構成は、押圧部材が、遊星キャリアに形成されている摩擦面に対して予め付勢されていることを特徴とする。遊星キャリアは、好ましくはポット底部と、摩擦面が内側に形成されているポット壁部とでほぼポット形に形成されている。遊星キャリアにおける摩擦面は、周方向で好ましくは一貫して構成されておらず、遊星歯車伝導装置の遊星歯車の領域において中断されている。

クランクシャフトプーリのさらに別の有利な構成は、遊星キャリアから押圧部材用の保持部が折り曲げられていることを特徴とする。これらの保持部は、押圧部材用の軸線方向の固定エレメントである。組み付けられた状態において、押圧部材は軸線方向で好ましくは遊星キャリアのポット底部と保持部との間に配置されている。

クランクシャフトプーリのさらに別の有利な構成は、遊星歯車伝動装置が、フリーホイール並びに／又はブレーキ装置及び／若しくはクラッチ装置と組み合わされていることを特徴とする。プーリフリーホイールとも称呼されるフリーホイールは、好ましくは軸受内輪と軸受外輪との間におけるころ型フリーホイールとして構成されている。ブレーキ装置及び／又はクラッチ装置は、構成スペースを節約するために、好ましくはクランクシャフトプーリの外側に配置されている。ブレーキ装置及び／又はクラッチ装置により簡単に、ベルト駆動式のスタータジェネレータの、スタートストップ運転、停止中の空調運転（Standklimabetrieb）及びジェネレータ運転といった種々の運転モードを実現することができる。さらに、ブレーキ装置及び／又はクラッチ装置は、停止中の空気調節といった特殊な運転状態において、遊星歯車伝動装置の切離しを可能にする。ブレーキ装置及び／クラッチ装置は、通常開放されている。燃焼器の始動、つまりスタータジェネレータによって内燃機関を始動させるために、ブレーキ装置及び／クラッチ装置を使って遊星歯車伝動装置が始動される。

本発明は、さらに例えば独国特許出願公開第１０２００７０２１２３３号明細書に開示されているような、自動車のパワートレインに関する。この明細書に記載された力伝達ユニットは、本発明に係るクランクシャフトプーリに交換される。

本発明に係るクランクシャフトプーリの縦断面図である。本発明に係る動吸振装置を備えた、図１に示したクランクシャフトプーリに組み込まれている遊星歯車伝動装置の斜視図である。動吸振装置を備えた遊星歯車伝動装置の平面図である。動吸振装置を備えた遊星歯車伝動装置の横断面図である。動吸振装置を備えた遊星歯車伝動装置の斜視図である。反対側から見た遊星キャリアのない、図５に類似した図である。遊星キャリアの斜視図であって、遊星キャリアには、遊星歯車用の保持部が取り付けられている。遊星キャリアのみの斜視図である。遊星歯車用の１つの保持部を示す斜視図である。動吸振装置の押圧部材の斜視図である。動吸振装置の動吸振マス環状ボディの斜視図である。図１１に示した動吸振マス環状ボディと、動吸振装置の押圧部材とを示す図である。

本発明のさらなる利点、特徴及び詳細については、以下の記載から明らかになる。以下の記載において、図面に基づく実施の形態を詳細に説明する。

図１〜１２に、クランクシャフトプーリ１を種々異なる図若しくは見方において示す。クランクシャフトプーリ１は、略してプーリ又はベルトレーンとも称呼され、例えばベルト駆動装置のベルトを、ベルトスタータジェネレータ及び／又は空調コンプレッサといった少なくとも１つの補機に連結するために働くプーリレーン２を有する。

クランクシャフトプーリ１は、例えば独国特許出願公開第１０２００７０２１２３３号明細書に開示されているように、自動車のパワートレインにおいて、クランクシャフト４に取り付けられている。このクランクシャフト４は、回動軸５を中心に回動可能である。自動車は、内燃機関及び電気機械を備えたハイブリッド車両であってもよい。

クランクシャフトプーリ１に、プーリフリーホイール６が組み込まれている。このプーリフリーホイール６は、ベルトレーン２とクランクシャフト４との間で有効である。プーリフリーホイール６は、とりわけクランクシャフトプーリ１の運転中のトルク衝撃を緩衝するために働く。クランクシャフトプーリ１は、さらにフランジ部分７を有する。このフランジ部分７は、クランクシャフト４に不動に結合されている。

さらに、クランクシャフトプーリ１内に遊星歯車伝動装置１０が組み込まれている。この遊星歯車伝動装置１０は、内歯車１１を有する。遊星キャリア１３に回動可能に支承されている３つの遊星歯車１２が、内歯車１１に噛み合う。遊星キャリア１３は、フランジ部分７と一体に結合されている。さらに遊星歯車１２は、内歯車１１、遊星歯車１２及び遊星キャリア１３と共にクランクシャフトプーリ１内に組み込まれている太陽歯車１４と噛み合う。

プーリフリーホイール６は、内輪４１と外輪４２とを有する。プーリフリーホイール６の内輪４１は、センタねじとも称呼される組付けねじ４４に形成されている。この組付けねじ４４でもってクランクシャフトにフランジ部分７が取り付けられている。外輪４２は、例えば玉軸受として構成されている転がり軸受４５により、組付けねじ４４において回動可能に支承されている。さらに外輪４２は、例えばころ軸受として構成されている転がり軸受４６によって、プーリフリーホイール６の内輪４１に回動可能に支承されている。

クランクシャフトプーリ１は、電磁操作される両面摩擦ブレーキ５２として構成されているブレーキ及び／又はクラッチ装置５０を有する。両面摩擦ブレーキ５２は、取付けプレート５４と協働する電磁石５３を有する。この電磁石５３及び取付けプレート５４は、別体の板ばね懸架部により、クランクハウジング５５に軸線方向で調整可能に固定されている。これにより、ブレーキ５２の両面のエアギャップが調節される。両面摩擦ブレーキ５２は、クランクシャフトプーリ１の外側に配置されている。

電磁石５３と取付けプレート５４との間に、ブレーキディスク５６がクランプ可能である。このブレーキディスク５６は、遊星歯車伝動装置１０の内歯車１１に相対回動不能に結合されている。内歯車１１にシール金属薄板５８が取り付けられていて、このシール金属薄板５８は、他のシール金属薄板５９と共に遊星歯車伝動装置１０を取り囲む。他のシール金属薄板５９とフリーホイール外輪４２との間に、半径方向軸シールリング６０が配置されている。この半径方向軸シールリング６０は、好ましくは小さな直径上に位置し、ジェネレータ運転中にはほとんど速度差を有さない、付加的な唯一のシールである。これにより遊星歯車伝動装置１０は摩擦が少ない。クランクシャフトシールは、遊星歯車伝動装置１０のシール金属薄板５８において摺動し、これによりクランクシャフト４における摺動面を省略することができる。

遊星歯車伝動装置１０は、エンジンオイルで潤滑されていて、追加の脱気を必要としない。内歯車１１、シール金属薄板５８，５９、ブレーキディスク５６の質量部つまりマスは、がたつき音を最小限にするために、可能な限り小さく保たれる。

本発明の重要な観点によれば、動吸振装置８０は、クランクシャフトプーリ１の内部において、特に省スペース型で遊星歯車伝動装置１０と組み合わされている。動吸振装置８０は、動吸振マス環状ボディ８２の形式で動吸振マスを有する。動吸振マス環状ボディ８２は、同様に動吸振マスである押圧部材９１〜９６によって、遊星歯車伝動装置１０の遊星歯車１２の間で周方向に懸架されている。

押圧部材９１〜９６は、ペアになって組み合わされていて、周方向で遊星歯車１２の間には夫々、一対の押圧部材９１，９２；９３，９４；９５，９６が配置されている。押圧部材９１〜９６の上記アセンブリにより、遊星歯車１２の間の構成スペースを、最適に活用することができる。各押圧部材９１〜９６に、半径方向外側で摩擦ライニング９８が設けられている。

押圧部材９１〜９６は、動吸振ばね１０１〜１０６によって相対してかつ半径方向外側に予め付勢されている。動吸振ばね１０１〜１０６は一方の端部でもって夫々、遊星歯車１２のための保持部１０８，１０９，１１０に支持されている。動吸振ばね１０１〜１０６は他方の端部でもって夫々、これらの動吸振ばね１０１〜１０６に配設された押圧部材９１〜９６に対して支持されている。

動吸振ばね１０１〜１０６は、圧縮コイルばねとして構成されている。この実施の形態において、２つの動吸振ばね１０３，１０４は夫々、２つの保持部１０９，１１０の間で押圧部材９３，９４に対して予め付勢されていて、これにより、押圧部材９３，９４は、斜め外方に押圧され、これによりポット形の遊星キャリア１３のポット壁部１１２に形成されている摩擦面との摩擦を発生させる。

図７，８に見られるように、遊星キャリア１３のポット壁部１１２は、周方向に一貫して構成されているのではなく、遊星歯車１２用の保持部１０８〜１１０において中断されている。これによりポット壁部１１２は、ポット形の遊星キャリア１３のポット底部１１３から軸線方向に折り曲げられている３つの円弧状のポット壁部分に分けられている。ポット底部１１３は、上述のハブフランジ７であり、このハブフランジ７により遊星キャリア１３は、クランクシャフト４に取り付けられている。この実施の形態において、ポット底部１１３における貫通孔１１４が、センタねじ４４の差込みを可能にする。

遊星キャリア１３のポット壁部１１２の３つの部分から夫々、押圧部材を軸線方向に保持するために働く４つの保持舌片１１６が折り曲げられている。さらにポット壁部１１２の部分の端部で夫々、保持部１０８〜１１０を遊星キャリア１３に固定するために働く２つの固定板１１８，１１９が折り曲げられている。固定板１１８，１１９は、択一的に又は付加的に動吸振ばねの支持のために使用することもできる。

押圧部材９１〜９６とポット壁部１１２との間の摩擦力は、ばね１０１〜１０６の角度位置により調節される。動吸振ばね１０１〜１０６によって予め付勢された力の半径方向の力成分が、摩擦力を形成する。動吸振ばね１０１〜１０６によって予め付勢された力の接線方向の成分により、周方向における動吸振マス環状ボディ８２の弾性懸架（Federung）が可能になる。

図１１から、動吸振マス環状ボディ８２に、軸線方向に延びていて、実質的に直方体に形成されている３つの連結ノーズ１２１，１２２，１２３が形成されていることが分かる。３つの連結ノーズ１２１〜１２３は、２つの押圧部材９１，９２；９３，９４；９５，９６によって夫々画成される切欠き１３１〜１３３内に差し込まれる。動吸振ばね１０１〜１０６の予め付勢された力により、押圧部材９１〜９６は、切欠き１３１〜１３３の領域において、動吸振マス環状ボディ８２の連結ノーズ１２１〜１２３に押し付けられる。

これにより、動吸振マスである押圧部材９１〜９６の運動は、動吸振マス環状ボディ８２の運動と連動するか又は一体化する。摩擦を形成するポット壁部１１２の内側における摩擦面に対する押圧部材９１〜９６の半径方向の移動可能性は、これにより損なわれない。動吸振装置８０の動吸振マス構造は、動吸振ばね１０１〜１０６により、クランクシャフトプーリ１の各運転点において、動吸振機能のために遊びなし（Spielfreiheit）が保証されているように予め付勢される。

図９に、保持部１１０だけを斜視的に示す。保持部１０８〜１１０は同一に構成されていて、例えば溶接により遊星キャリア１３に取り付けられている。保持部１１０は、夫々１つの動吸振ばねを支持する２つの支持脚部１４１，１４２を有する。２つの支持脚部１４１，１４２は、実質的に円弧状の結合部分１４４により一体に互いに結合されている。支持脚部１４１，１４２には夫々、所属の動吸振ばねを位置固定するばねカップが形成されている。結合部分１４４は、スペーサピンを位置固定する貫通孔を有する。このスペーサピンにおいて、１つの遊星歯車１２が針状ころ軸受を介在させて支承されている。

図１０に、押圧部材９２だけを斜視的に示す。押圧部材９１〜９６は、好ましくは同一部材として構成されている。押圧部材９２は、配設される動吸振ばね用に丸味付けされた切欠きを半径方向内側に備えた本体１５０を有する。この本体１５０から、所属の動吸振ばねが支持される支持脚部１５４が折り曲げられている。この支持脚部１５４において、配設される動吸振ばね（図示せず）とは反対側に、角張った切欠き１５５が形成されている。この切欠き１５５は、他の押圧部材の他の切欠きと共に、１つの切欠き１３１〜１３３を成すために働く。

図１２から、２つの押圧部材９１，９２；９３，９４；９５，９６が夫々、連結ノーズ１２１〜１２３を夫々収容している切欠き１３１〜１３３を画成していることが分かる。所属の動吸振ばね及び保持部は、図１２には示していない。

１クランクシャフトプーリ
２ベルトレーン
４クランクシャフト
５回動軸
６プーリフリーホイール
７フランジ部分
１０遊星歯車伝動装置
１１内歯車
１２遊星歯車
１３遊星キャリア
１４サンギア
４１内輪
４２外輪
４４組付けねじ
４５転がり軸受
４６転がり軸受
５０ブレーキ及び／又はクラッチ装置
５２両面摩擦ブレーキ
５３電磁石
５４取付けプレート
５５クランクハウジング
５６ブレーキディスク
５８シール金属薄板
５９シール金属薄板
６０半径方向軸シールリング
８０動吸振装置
８２動吸振マス環状ボディ
９１押圧部材
９２押圧部材
９３押圧部材
９４押圧部材
９５押圧部材
９６押圧部材
９８摩擦ライニング
１０１動吸振ばね
１０２動吸振ばね
１０３動吸振ばね
１０４動吸振ばね
１０５動吸振ばね
１０６動吸振ばね
１０８保持部
１０９保持部
１１０保持部
１１２ポット壁部
１１３ポット底部
１１４貫通孔
１１６保持舌片
１１８固定板
１１９固定板
１２１連結ノーズ
１２２連結ノーズ
１２３連結ノーズ
１３１切欠き
１３２切欠き
１３３切欠き
１４１支持脚部
１４２支持脚部
１４４結合部分
１５０本体
１５２丸味付けされた切欠き
１５４支持脚部
１５５角張った切欠き

Claims

クランクシャフト（４）とベルト駆動装置との間でトルクを伝達する、遊星歯車伝動装置（１０）を備えたクランクシャフトプーリであって、
遊星歯車伝動装置（１０）は、内歯車（１１）と、太陽歯車（１４）と、前記内歯車（１１）及び前記太陽歯車（１４）と噛み合う遊星歯車（１２）と、を有し、前記遊星歯車（１２）は、前記クランクシャフト（４）に対し回動可能に支承されており、前記クランクシャフト（４）から、前記遊星歯車（１２）、及び前記太陽歯車（１４）を介して前記ベルト駆動装置にトルクが伝達され、
動吸振装置（８０）が、前記内歯車（１１）と、前記遊星歯車（１２）と、前記太陽歯車（１４）との間に介在することなく、前記遊星歯車（１２）に懸架されていることを特徴とする、クランクシャフトプーリ。
前記動吸振装置（８０）は複数の押圧部材（９１〜９６）を有し、該押圧部材（９１〜９６）は動吸振マスであることを特徴とする、請求項１記載のクランクシャフトプーリ。
前記動吸振装置（８０）は、複数の動吸振ばね（１０１〜１０６）をさらに有し、前記複数の動吸振ばね（１０１〜１０６）は、それぞれ一方の端部で前記遊星歯車（１２）の保持部（１０８，１０９，１１０）に支持されており、前記複数の押圧部材（９１〜９６）は、前記複数の動吸振ばね（１０１〜１０６）のそれぞれの他の端部によって互いに予め付勢されていることを特徴とする、請求項２記載のクランクシャフトプーリ。
前記遊星歯車（１２）を回転可能に支承する遊星キャリア（１３）をさらに備え、
前記押圧部材（９１〜９６）に摩擦ライニング（９８）が設けられており、
前記摩擦ライニング（９８）は、前記遊星キャリア（１３）に形成されている摩擦面に対して予め付勢されていることを特徴とする、請求項２記載のクランクシャフトプーリ。
前記摩擦ライニング（９８）は、前記押圧部材（９１〜９６）の半径方向外側に設けられており、前記押圧部材（９１〜９６）は、動吸振ばね（１０１〜１０６）によって互いに向かって半径方向外側に予め付勢されていることを特徴とする、請求項４記載のクランクシャフトプーリ。
前記動吸振ばね（１０１〜１０６）は一方の端部でもって、遊星歯車（１２）を支承する保持部（１０８〜１１０）に支持されていることを特徴とする、請求項５記載のクランクシャフトプーリ。
２つの前記押圧部材（９１〜９６）の間に夫々、動吸振マス環状ボディ（８２）を有する動吸振マスの懸架用の切欠き（１３１〜１３３）が形成されていることを特徴とする、請求項４から６までのいずれか１項記載のクランクシャフトプーリ。
前記遊星キャリア（１３）から、前記押圧部材（９１〜９６）用の保持舌片（１１６）が折り曲げられていることを特徴とする、請求項７記載のクランクシャフトプーリ。
前記遊星歯車伝動装置（１０）は、ブレーキ及び／若しくはクラッチ装置（５０）と組み合わされており、
前記ブレーキ及び／若しくはクラッチ装置（５０）は、クランプ可能なブレーキディスク（５６）を有し、
前記ブレーキディスク（５６）は、前記内歯車（１１）に相対回動不能に結合されていることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載のクランクシャフトプーリ。
前記遊星歯車伝動装置（１０）は、フリーホイール（６）と組み合わされていることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載のクランクシャフトプーリ。