JP6469250B2 - アイソレーティング・デカップラ - Google Patents

Description

本発明はアイソレーティング・デカップラに関し、特に、ベルト受け面の直径より大きい直径を有する捻りスプリングを有するアイソレーティング・デカップラに関する。

この発明はオルタネータ調整装置に関し、特に、遮断のために捻りスプリングを用いるアイソレーティング・デカップラに関する。アイソレーティング・デカップラ調整装置の機能と実用性は周知である。典型的な装置は、アイソレーティング・スプリング、ワンウェイクラッチ、ベアリング、プーリ、およびその他の付属部品を含む、多数の要素を備える。これらの各要素の必要性により、通常、その装置の全体的な直径は産業が望むものよりも大きくなる。自動車用エンジンの大きさを小さくし、常に燃費の要求を増加させることは、アイソレーティング・デカップラの直径がエンジンの開発を制限する要因になり得ることを示している。

大きさを制限する関係はプーリと捻りスプリングの間の関係である。従来技術の装置において、捻りスプリングは典型的に、シャフトとプーリの間に位置する径方向の積み重ねの中にある。この配列は、捻りスプリングのバネ定数に依存するプーリの直径を増加させやすい。

この技術の代表は米国特許第６，０８３，１３０号明細書であり、これは、駆動プーリ軸の周りに回転自在な駆動プーリを有する出力軸を有する内燃機関を含むドライブアセンブリを備える自動車用サーペンタインベルト駆動システムを開示する。一連の被駆動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被駆動プーリと、被駆動プーリを駆動プーリの回転に応じて回転させるベルトの移動方向に関連する場合に、被駆動アセンブリの配列に対応した順序で駆動プーリと被駆動プーリに協働関係で取付けられたサーペンタインベルトとを備える。被駆動アセンブリの配列は、シャフト軸の周りの回転のために取付けられたオルタネータシャフトを有するオルタネータアセンブリを含む。ハブ構造は、シャフト軸の周りの回転のためにオルタネータシャフトによって、固定的に支持される。スプリングと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。スプリングとワンウェイクラッチ機構は、ワンウェイクラッチ部材とは別に形成され、直列的に接続された捻りスプリング部材を備える。捻りスプリング部材は、被駆動回転の間オルタネータプーリに関して反対方向に一時的に相対捻り運動することができるとともに、オルタネータプーリと同じ方向にオルタネータシャフトが回転するように、オルタネータプーリの被駆動回転をサーペンタインベルトによってハブ構造に伝達するために構成され、配置される。ワンウェイクラッチ部材は、エンジン出力軸のスピードがオルタネータプーリおよびハブ構造の間のトルクを所定の負のレベルに定めるのに十分な程度まで減速されるとき、ハブ構造とオルタネータシャフトがオルタネータプーリの回転スピードを越えたスピードで回転できるように構成され、配置される。

必要とされるものは、ベルト受け面の直径よりも大きな直径を有する捻りスプリングを有するアイソレーティング・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、ベルト受け面の直径よりも大きな直径を有する捻りスプリングを有するアイソレーティング・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、シャフトと、シャフトに軸支されるとともに、ベルト受け面を有し、ベルト受け面が２Ａよりも大きくないオーバーボール径を有するプーリと、シャフトに取付けられたワンウェイクラッチと、ワンウェイクラッチに取付けられたクラッチキャリアと、クラッチキャリアおよびプーリの間に係合され、巻戻し方向に負荷を掛けられた捻りスプリングとを備え、捻りスプリングは２Ｂよりも小さくない直径を有し、捻りスプリングの直径２Ｂはベルト受け面のオーバーボール径２Ａより大きい、アイソレーティング・デカップラである。

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役立つ。
斜視断面図である。 断面図である。 分解図である。 エンジンベルト駆動システムの図である。 スプリングの部品断面図である。 スプリング組立品の部品分解図である。

図１は斜視断面図である。本発明のアイソレーティング・デカップラ装置１４は、プーリ４と、ベアリング２およびベアリング５と、捻りスプリング３と、ワンウェイクラッチ７と、シャフト１と、スラストブッシュ６と、クラッチキャリア９と、スプリングリテーナ８と、スリンガ１０とを備える。

プーリ４はベアリング２においてシャフト１に軸支される。スプリングリテーナ８はベアリング５においてシャフト１に軸支される。スプリングリテーナ８はプーリ４に圧入され、したがってプーリ４はベアリング２およびベアリング５においてシャフト１に軸支される。捻りスプリング３は全体的にプーリ部４２内に収容される。プーリ部４２はシャフト１に向かって凹んでいる。プーリ部４２はベルト受け面４１に対して軸方向に近接している。ベルト３０はベルト受け面４１に係合する。

クラッチキャリア９はワンウェイクラッチ７に取付けられる。ワンウェイクラッチ７はシャフト１に取付けられる。スラストブッシュ６はプーリ４とクラッチキャリア９の間に配置される。ワンウェイクラッチ７はクラッチキャリア９をシャフト１に対して軸方向に位置決めする。プーリ４はベアリング２とスラストブッシュ６の間において軸方向に配置される。

スプリング３はクラッチキャリア９とスプリングリテーナ８の間に係合する。端部３１はクラッチキャリ９に係合し、端部３２はスプリングリテーナ８に係合する。

被駆動オルタネータは非常に大きな慣性を有する。オーバーラン状態あるいはエンジンの減速時において、慣性のため、オルタネータのシャフト１２０は、ベルトにより駆動されるよりも速く回転しようとし、実際には、クランクシャフトを介してエンジンを駆動する。これは好ましくない。この問題を回避するため、ワンウェイクラッチ７が一時的に解放し、これによりオルタネータシャフト１２０がその減速度で減速する。シャフト１２０の回転スピードがベルトの入力スピードまで減速すると、ワンウェイクラッチ７は再び係合する。

作動中、トルクは捻りスプリング３を介してプーリ４からスプリングリテーナ８へ、またクラッチキャリア９、ワンウェイクラッチ７、およびシャフト１へ伝達する。この装置においてワンウェイクラッチ７は公知であり、例えば、ローラ型あるいはスプレーグ型である。

図２は断面図である。本装置の発明的特徴は、プーリ４に対する捻りスプリング３の配置関係である。本装置における軸方向長さの制約のため、スプリング３は通常シャフト１とベルト受け面４１の間に配置される。本発明装置では、スプリング３はベルト受け面４１とシャフト１の間には配置されず、各要素の収容性を改善するとともに、ベルト受け面４１のオーバーボール径（ｄｉａｍｅｔｅｒ ｏｖｅｒ ｂａｌｌｓ）を小さくする。その代り、スプリング３はベルト受け面に対して軸方向に近接する。スプリング３とベルト受け面４１は軸方向にオーバーラップしない。

プーリの直径が「オーバーボール径（ｄｉａｍｅｔｅｒ ｏｖｅｒ ｂａｌｌｓ）」と呼ばれる方法を用いて計測されることは公知技術である。これはまた、この明細書では、オーバーボール半径と呼ばれるかもしれない。説明のため、ＶリブドベルトおよびプーリのためのＳＡＥ Ｓｕｒａｆａｃｅ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｊ１４５９の段落４．１を参照されたい。

捻りスプリング３の半径Ｂは、プーリ４のベルト受け面４１のオーバーボール半径Ａよりも大きい。面４１の直径（２×半径Ａ）は２Ａより大きくはない。緩み状態において、捻りスプリング３は円筒形状を有し、したがって捻りスプリング３の直径は軸方向Ｘ−Ｘにおいて一定である。捻りスプリング３の円筒形状の全体は、２Ｂよりも小さくない内径（ＩＤ）を有する。Ｂ＞Ａであるので、捻りスプリング３の全体はプーリのベルト受け面４１の径方向の外方に配置される。これにより、プーリのベルト受け面のオーバーオール径２Ａが、ユーザーのアプリケーションにより要求されるのと同じくらいに小さくなる。またこれにより、スプリング３がシャフトから径方向の外方に徐々に大きくなる代わりに、その全体長さにわたって均一な直径２Ｂを有するので、本装置の設計と作動性能において、管理が容易になる。また、本発明装置の全体の直径Ｄが、ハブから径方向の外方に徐々に大きくなるスプリングを用いた装置と比較した全体的な直径よりも、概して小さくなることとなる。従来技術の例としては米国特許第６，０８３，１３０号明細書の図１３Ａを参照されたい。これは、環状ハブの周囲に螺旋状に巻回された円形断面形状を有する捻りスプリングを開示する。スプリングの径方向の内側端部は、ハブに対して従来公知のいずれかの形態で固定される。捻りスプリングの径方向の外側端部は、スプリングの径方向外側であるキャリアプレートに固定される。

一例として、プーリのベルト受け面４１のオーバーボール径Ａは４５ｍｍくらい小さい。ＡとＢはそれぞれ、回転軸Ｘ−Ｘに関して計測される。他の実施形態では、Ｂ≧Ａである。

本発明装置のさらなる特徴は、捻りスプリング３のバネ定数である。バネ定数の数値は典型的には約０．２４Ｎｍ／度から約０．４５Ｎｍ／度の範囲である。巻き戻し負荷状態で使用される捻りスプリング３は次の特性を有する。
・公称直径＝ＩＤ＝５１．５ｍｍ＝２Ｂ
・ワイヤ幅＝４．０ｍｍ
・ワイヤ高さ＝５．４８ｍｍ
・スプリング長さ＝１６ｍｍ〜２６ｍｍ
・バネ定数＝０．２４Ｎｍ／度〜０．４５Ｎｍ／度

これらの数値は一例に過ぎず、本発明の範囲を制限することは意図していない。巻き戻し負荷状態とは、捻りスプリング３を巻き戻し方向に負荷をかけ、これにより、本装置が使用においてトルクを伝達しているときに負荷を掛けられるに従ってスプリングコイルが径方向に広がることをいう。

上記スプリング３を用いた装置の両端部間の長さはほとんどのアプリケーションにおいて許容可能である。ベルト受け面４１から軸方向に配置された捻りスプリング３は、本装置の軸方向長さをＸ２方向に延長することとなる。プーリ部４２内の軸方向空間は、所望であれば、より大きいバネ定数の捻りスプリングを収容可能である。所望数のコイルのために、より大きい直径が必要であれば、ワイヤのより大きい全長を有する捻りスプリングを収容することもできる。

図３は分解図である。シャフト１に圧入されたスリンガ１０は本装置から異物を排除するために用いられる。面４１はマルチリブドベルトに適合する。

図４はエンジンベルト駆動システムの図である。この例の構成において、マルチリブドベルト３０は、パワーステアリングポンプ２０、ウォーターポンプ２２、エンジンクランクシャフト２４、オルタネータ１２、および空調機のコンプレッサ１８のためのプーリの間に掛け回される。テンショナ２８はベルトスリップを回避するために、ベルト３０における予負荷を維持する。アイドラ１６はさらにベルト３０を案内し、本発明装置１４のプーリとプーリ２４に対する適切な係合を確保する。アイソレーティング・デカップラ１４はオルタネータ１２のシャフト１２０に取付けられる。特定の発明装置１４を除き、上述された要素は、ほとんどの車両エンジンに見られる典型的なアクセサリ駆動システムを備える。アクセサリ駆動は、冷却、空調、電気、およびステアリング用流体機器を含む、種々の公知のエンジンおよび車両システムを備える。

クランクシャフト２４はベルト３０を駆動し、延いてはオルタネータ１２および他のアクセサリを駆動する。各アクセサリは典型的には車両の内燃機関（図示せず）の前面に取付けられる。オーバーラン状態またはエンジン減速状態では、本発明装置１４はオルタネータをアクセサリ駆動システムから解放させる。

図５はスプリングの部品断面図である。スプリング３は端部３１と端部３２を備える。端部３１はクラッチキャリア９の受け部９１に係合する。端部３２はスプリングリテーナ８の受け部８１に係合する。これはスプリングの各端部をクラッチキャリアおよびスプリングリテーナに対して固定的に係合させる。各端部３１、３２の固定係合は、スプリング３が巻取り方向または巻戻し方向に負荷を掛けられることを許容する。

図６はスプリング組立品の部品分解図である。スプリング３はクラッチキャリア９とスプリングリテーナ８の間に設けられる。

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 (9)

1. シャフト（１）と、
   前記シャフトに軸支されるとともに、ベルト受け面（４１）を有し、前記ベルト受け面がオーバーボール径２Ａを有するプーリ（４）と、
   前記シャフトに取付けられたワンウェイクラッチ（７）と、
   前記ワンウェイクラッチに取付けられたクラッチキャリア（９）と、
   前記クラッチキャリアおよび前記プーリの間に係合され、巻戻し方向に負荷を掛けられた捻りスプリング（３）とを備え、
   前記捻りスプリングは内径２Ｂを有し、
   前記捻りスプリングの内径２Ｂは前記ベルト受け面のオーバーボール径２Ａより大きい
   アイソレーティング・デカップラ。
2. 駆動装置に取付けられる、請求項１に記載のアイソレーティング・デカップラ。
3. 前記捻りスプリングの内径が軸方向に沿って一定である、請求項１に記載のアイソレーティング・デカップラ。
4. 前記プーリが、前記捻りスプリングを受容するために前記ベルト受け面に近接して配置された凹部をさらに備える請求項１に記載のアイソレーティング・デカップラ。
5. 前記ベルト受け面がマルチリブド面を備える請求項１に記載のアイソレーティング・デカップラ。
6. 前記捻りスプリングが前記クラッチキャリアと前記プーリに圧入されたスプリングリテーナとに固定的に係合するために第１端部と第２端部を備える請求項１に記載のアイソレーティング・デカップラ。
7. アイソレーティング・デカップラが、
   シャフトと、
   前記シャフトに軸支されるとともに、ベルト受け面を有し、前記ベルト受け面がオーバーボール径２Ａを有するプーリと、
   前記シャフトに取付けられたワンウェイクラッチと、
   前記ワンウェイクラッチに取付けられたクラッチキャリアと、
   前記クラッチキャリアおよび前記プーリの間に係合され、巻戻し方向に負荷を掛けられた捻りスプリングとを備え、
   前記捻りスプリングは内径２Ｂを有し、
   前記捻りスプリングの内径２Ｂは前記ベルト受け面のオーバーボール径２Ａより大きく、
   前記アイソレーティング・デカップラは被駆動負荷に取付けられ、
   前記被駆動負荷がベルトにより駆動され、
   前記アイソレーティング・デカップラを備える
   ベルト駆動システム。
8. シャフトと、
   前記シャフトに軸支されるとともに、ベルト受け面を有し、前記ベルト受け面がオーバーボール径２Ａを有するプーリと、
   前記シャフトに取付けられたワンウェイクラッチと、
   前記ワンウェイクラッチに取付けられたクラッチキャリアと、
   前記クラッチキャリアおよび前記プーリの間に係合された捻りスプリングとを備え、
   前記プーリは前記捻りスプリングを受容するために前記ベルト受け面に近接して配置された部分を備え、
   前記捻りスプリングは均一な内径２Ｂを有し、
   前記捻りスプリングの内径２Ｂは前記ベルト受け面のオーバーボール径２Ａより大きい
   アイソレーティング・デカップラ。
9. 前記捻りスプリングが、前記クラッチキャリアに固定的に係合するための第１端部と、前記プーリに圧入されたスプリングリテーナに固定的に係合するための第２端部とを備える請求項８に記載のアイソレーティング・デカップラ。
   

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