JP6491238B2 - 相互ロックされた隔離器を備えたねじり振動緩衝器 - Google Patents

Description

本願は、２０１４年６月９日に出願された米国仮出願第６２／００９，４４３号明細書および２０１５年２月４日に出願された米国仮出願第６２／１１１，８４４号明細書の利得を請求しており、その両方が全体を参照することにより、本願に統合されている。

本発明は自動車エンジン用のねじり振動緩衝器、より具体的には、別の部品にモールドされ、接合され、または接着される必要のないバネ隔離器を備えたねじり振動緩衝器に関する。

当初は、クランクシャフトはエンジンのフロントエンドアセンブリドライブ（ＦＥＡＤ）を駆動していた。クランクシャフトはピストンの燃焼によって回転され、その回転はクランクシャフトに、連続的というよりも律動的なトルクを加える。揺動に起因したトルクの持続的負荷および解放は、クランクシャフトに破損点に至る応力を与えていた。換言すると、クランクシャフトは単純なねじりバーのようであり、質量およびねじりバネ定数を有し、クランクシャフトに独自のねじり共鳴振動数を持たせている。トルクの山および谷は、往復部品の加速度からの慣性荷重を加え、そのことはクランクシャフト自身を、動作している間中（回転的に）前方および後方に偏向させる。それらのパルスがクランクシャフト共鳴振動数の近傍である場合、そのパルスはクランクを制御不能に振動させ、最終的に破壊させる。したがって、ねじり振動緩衝器（時々クランクシャフト緩衝器とも称される）がクランクシャフトに装着されて、クランクへのトルクに反作用してトルクを打ち消すことによりこの問題を解決しており、そのトルクは周期的な燃焼衝撃によりクランクシャフトに生じたねじり振幅を有し、一般的に無継ぎ目伝動ベルトを駆動することにより回転動作をＦＥＡＤシステムに伝達している。

米国特許第７，６５８，１２７号明細書

既存のねじり振動緩衝器は、クランクシャフトの寿命を延ばし、ＦＥＡＤシステムを駆動するために有効である一方で、燃料消費を節約するための始動−停止システムの導入のような自動車エンジン動作の変化は、システムに複雑さを追加し、これには既存のねじり振動緩衝器は対処するように設計されていない。例えば、始動−停止システムの導入は、ベルト指導による衝撃力を誘発し、そのことは、従来のねじり振動緩衝器のエラストマ−金属界面における潜在的な滑りを引き起こす。別の関心は、金属部品間の軸方向および径方向における良好な逃げを維持することである。

また、始動および停止はクランクシャフトを振動の剛体モードとさせ、そのモードはねじり振動緩衝器を通じてＦＥＡＤに伝達される。始動状態および停止状態の際に、クランクシャフトは低回転速度（ｒｐｍ）で回転し、その速度はクランクシャフトの固有振動数の範囲内の振動数を有する。クランクシャフトの回転速度がクランクシャフト自身の振動の固有振動数に到達した場合、回転振動数はクランクシャフトの振動の固有振動数を増幅し／励起して、共鳴状態となる。この共鳴が、剛体モード振動である。隔離器が無い場合、これらの剛体モード振動は、不必要にＦＥＡＤに伝達され、ＦＥＡＤの部品を摩耗させ、および部品に損傷を与える原因となり得る。

あるねじり振動緩衝器は隔離器システムも含んでおり、これらの剛体モード振動のＦＥＡＤへの伝達を減少している。これらの隔離器システムのいくつかは、振動緩衝器のためのものと同様の、隔離器のためのゴムバネを使用している。一般的に、これらの隔離器は、ねじり振動緩衝器の別の部品にモールド接合されている、および／または複数の移動部品を含んでいる。モールド接合は、特別な設備およびモールド工程を完成する時間を必要とすることにより、製造工程を高価なものとしている。このステップまたは要求の排除は、有益である。それに加えて、ねじり振動緩衝隔離器の移動部品の数を最小化し、且つねじり振動緩衝隔離器の全体のコストを減少することは、有益である。したがって、隔離器を備えた、ねじり振動緩衝器のための改良されたデザインが必要とされている。

ここに開示されたねじり振動緩衝器は隔離器部材を備え、ここではクランクシャフト緩衝隔離器または緩衝隔離器と集合的に称され、より安価におよびより容易に製造および組み立てられる。一態様によれば、クランクシャフト緩衝隔離器は、外側径方向面および外側径方向面から径方向外側に離間された最外側径方向面を備え、それにより外側径方向面と最外側径方向面との間に環状収容部を形成したハブと；ハブの周りに径方向に同心とされたベルト係合部、およびベルト係合部から径方向内側に延びて、ハブの外側径方向面の周りに載置されたスリーブ内で終端となったフェイスガードを備えたプーリ本体と；ハブの最外側径方向面とプーリ本体のベルト係合部との間に配置された緩衝器アセンブリと；ハブの環状収容部内に載置された隔離器部材と；を含んでいる。隔離器部材は、ハブおよびプーリ本体が同一の回転速度で回転する場合、ならびにハブがプーリ本体に対して回転する場合に、ハブとプーリ本体との一体的な回転のために、ハブおよびフェイスガードの両方と係合している。クランクシャフト緩衝隔離器は、ハブの外側径方向面とプーリ本体のスリーブとの間に配置されたスライド軸受も含んでいる。スライド軸受は、プーリ本体をハブに対して軸方向に保持し、プーリ本体がハブに対して回転することを可能にしている。

先の実施形態の別の態様において、隔離器部材はエラストマ隔離器部材である。一実施形態において、エラストマ隔離器部材は、ハブの環状収容部とプーリ本体のフェイスガードとの間で非圧縮状態とされている。別の実施形態において、エラストマ隔離器部材は、ハブの環状収容部とプーリ本体のフェイスガードとの間で圧縮状態とされている。

先の実施形態の別の態様において、エラストマ隔離器部材は、その前面および後面に１つ以上のキー溝を形成している。環状収容部は、エラストマ隔離器部材の前面の１つ以上のキー溝の１つと嵌合する形状とされた、１つ以上のキーを含み、フェイスガードは、エラストマ隔離器部材の後面の１つ以上のキー溝の１つと嵌合する形状とされた１つ以上のキーを含み、それらは一体に嵌合される。先の実施形態の別の態様において、環状収容部およびフェイスガードは、１つ以上のノッチ形状のキーに隣接した１つ以上の開放窓を形成し、１つ以上の開放窓の各々は、エラストマ隔離器部材の一部をその内部に受容している。

第１実施形態の別の態様において、隔離器部材はねじりバネである。先の実施形態の別の態様において、ねじりバネはハブの環状収容部内に載置され、ハブの外側径方向面に関して径方向に同心である。

先の２つの実施形態の別の態様において、ねじりバネは、一体的な回転のためにハブと係合された第１端部と、一体的な回転のためにプーリ本体と係合された第２端部と、を含んでいる。先の実施形態の一態様において、ねじりバネの第１端部は、ハブの開口部内に受容されている。一実施形態において、ハブの開口部は、ハブの外側径方向面と最外側径方向面との間に延びたプレートに配置され、第１端部はねじりバネから軸方向に延びて、プレートの開口部を通じている。プーリ本体の開口部はフェイスガードに配置され、第２端部はねじりバネから軸方向に延びて、フェイスガードの開口部を通じている。別の実施形態において、ねじりバネの第２端部は、プーリ本体の開口部内に受容されている。

ねじりバネである隔離器部材を備えたクランクシャフト緩衝隔離器の別の態様において、ハブは第１当接部を含み、ねじりバネの第１端部は第１当接部と一体に載置されている。プーリ本体は第２当接部を含み、ねじりバネの第２端部は第２当接部と一体に載置されている。

ねじりバネである隔離器部材を備えたクランクシャフト緩衝隔離器の、先の実施形態の別の態様において、ねじりバネは、丸線バネまたは平線バネである。先の実施形態の別の態様において、ハブは、その内部に載置されたねじりバネの一部を備えたバネ保持構造を含んでいる。

先の実施形態のいずれかの別の態様において、緩衝器アセンブリは、ハブの外側径方向面と接触して配置されたエラストマ緩衝器部材と、エラストマ緩衝器部材に接触して載置された慣性部材であって、それにより一体的な回転のために慣性部材をハブに操作可能に連結した慣性部材と、を含んでいる。

先の実施形態のいずれかの別の態様において、スライド軸受はハブに圧入されており、スリーブは、スライド軸受およびハブに対して回転可能である。先の実施形態のいずれかの別の態様において、スライド軸受は、クランクシャフト緩衝隔離器に軸方向の剛性を与えるロック機構を含んでいる。

別の態様において、フロントエンドアクセサリドライブシステムは、一体的な回転のためにクランクシャフトに装着された、先の実施形態のいずれかによるクランクシャフト緩衝隔離器を含んでいる。

開示された多くの態様は、以下の図を参照して良好に理解されることが可能である。図中の部品は縮尺通りである必要は無く、本開示の原理を明確に示す上で強調されている。さらに、図において、類似した参照符号は複数の視点を通じて対応した部品を示している。

フロントエンドアクセサリドライブの構成部品を示した斜視図である。 回転軸を通じ且つ回転軸に平行な方向における、相互ロック隔離器を備えたねじり振動緩衝器の長手方向断面を示した図である。 組み立てられていない、図２のねじり振動緩衝器を示した分解斜視図である。 組み立てられていない、バネ隔離器を備えたねじり振動緩衝器を示した分解斜視図である。 組み立てられていない、図４のねじり振動緩衝器の一部を拡大した分解斜視図である。

図示されたような実施形態の記載が、ここで詳細に行われている。いくつかの実施形態が、これらの図に関連して記載されており、一方で開示をここに記載された１つまたは複数の実施形態に限定する意図はない。それとは異なり、その目的はすべての代替物、変形物、および等価物をカバーしている。

ここで図１を参照すると、単なる図示の目的のためのＦＥＡＤシステム１８の一実施形態の例が示されており、このシステムは、前面３０および後面２７を備えた統合ハウジング１５を含んでいる。統合ハウジング１５の後面２７は、好適にエンジンに装着されている。ＦＥＡＤシステム１８は、自動車用、船舶用、および固定用エンジンを含んだ任意のエンジンと共に使用され得る。統合ハウジング１５の形状および構成は、システムが装着される自動車用エンジンに依存している。したがって、統合ハウジング１５およびより詳細にはＦＥＡＤシステム１８は、エンジンドライブアクセサリ９の配置に同調して変化してもよく、それでも本発明の目的を達成する。エンジンドライブアクセサリ９の配置および数は、変化され得る。例えば、真空ポンプ、燃料噴射ポンプ、オイルポンプ、水ポンプ、パワーステアリングポンプ、空調ポンプ、およびカムドライブが、他のエンジンドライブアクセサリ９の例であり、それらはＦＥＡＤシステム１８内に統合されるために、統合ハウジング１５に装着され得る。エンジンドライブアクセサリ９は、ボルトによって統合ハウジング１５に、または容易な装着のための工具アクセス可能なおよびサービスアクセス可能な面に沿った類似の位置に、好適に配置されている。図１において、統合ハウジング１５は、オルタネータ１２およびベルトテンショナ２１を含んだ、複数のエンジンドライブアクセサリ９を備えている。

エンジンドライブアクセサリ９は、少なくとも１つの無継ぎ目駆動ベルト６によって駆動され、そのベルトは平ベルト、丸ベルト、Ｖベルト、多溝ベルト、リブ付きベルト等、または前述のベルトの組み合わせであってよく、片面もしくは両面である。無継ぎ目駆動ベルト６は、蛇行ベルトであってよい。無継ぎ目駆動ベルト６は、クランクシャフト８のノーズ１０に接続されたエンジンドライブアクセサリ９、オルタネータ１２、およびねじり振動緩衝器３の周りに巻かれ得る。クランクシャフトはねじり振動緩衝器３を駆動し、それにより無継ぎ目駆動ベルト６を駆動し、それに続いて、残りのエンジンドライブアクセサリ９およびオルタネータ１２を駆動する。ベルトテンショナ２１は、無継ぎ目駆動ベルト６の張力を自動的に調節して、動作の際にベルトを張った状態に維持し、且つ摩耗も防止している。

ここでのＦＥＡＤシステム１８の改良は、図２および図３において全体的に参照符号１００で、ならびに図４および図５において参照符号２００で示された新規のクランクシャフト緩衝隔離器である。クランクシャフト緩衝隔離器１００は、図３に見られているように、ページに対する図の向きに関して下から上にかけて、クランクシャフトのような回転部材の振動周波数を抑制および／または減衰する緩衝器アセンブリ１１０；ハブ１０２；エラストマ隔離器部材１１２；スライド軸受１１４；およびプーリ本体１１６を含んでいる。ハブ１０２は、その中心ボア１０３を通じてクランクシャフトを受容することによって、クランクシャフトに装着可能である。

ハブ１０２は、外側径方向面１０４、およびプレート１０５によって外側径方向面１０４から径方向外向きに離間された最外側径方向面１０６を備え、それによりそれらの間に環状収容部１０８を形成している。ハブ１０２は鋳造、スパン（spun）、鍛造、機械加工、もしくはモールド成型の既知の方法、またはこれ以降に発展した技術を使用して形成され得る。ハブに適した材料は、鉄、鋼、アルミニウム、他の適切な金属、プラスチック、または複合材料を含んだそれらの組み合わせを含んでいるが、これらに限定されない。プレート１０５は、図３に見られているように、１つ以上の開口部または開放窓１０９を形成し、隣接した開放窓１０９に間の桟となり得る１つ以上のキー１１１を含んでいる。各開放窓１０９は、これらがクランクシャフト緩衝隔離器の組み立て後に環状部材となるエラストマ隔離器部材１１２の一部を受容し得るので、弓状である。プレート１０５が、図示されたようにキー１１１を備えており、一方でプレート１０５は、エラストマ隔離器部材１１２と結合し且つ相互ロックするために１つ以上のキーを備え得る。

図２に示されたように、中心ボア１０３を形成したハブ１０２の一部は、プレート１０５から一方向にのみ軸方向に延び得る。ここで、プレート１０５はクランクシャフト緩衝隔離器１００の前面ＦＦを形成し、この前面は一体的な回転のためにノーズシール１０（図１）を受容して、クランクシャフト緩衝隔離器１００をクランクシャフトのようなシャフトに締結している。したがって、プーリ本体１１６のフェイスガード１２０は、クランクシャフト緩衝隔離器１００の後面ＢＦを形成している。

引き続き図２および図３を参照すると、プーリ本体１１６はベルト係合部１１８と、ベルト係合部から径方向内向きに延びて、スリーブ１２２内で終端となったフェイスガード１２０と、を含んでいる。ベルト係合部１１８は外側ベルト係合面１１９を含み、その面は平坦であるか、丸ベルトを受容する輪郭とされているか、またはＶリブ付きベルトのＶリブと結合するためのＶ字溝もしくは無継ぎ目ベルトと結合するために必要な任意の他の輪郭の溝を備えている。フェイスガード１２０は、複数のスポーク１２４によってベルト係合部１１８に取り付けられてもよく、それは材料コストを減少させ得る。フェイスガード１２０は、スリーブ１２２とスポーク１２４との間のその一部に１つ以上の開口部または開放窓１２６を形成してもよい。フェイスガードの一部は、隣接した窓１２６の間の桟にもなり得る１つ以上のキー１２８も含んでいる。各開放窓１２６は、それらがクランクシャフト緩衝隔離器の組み立て後に環状部材となるエラストマ隔離器部材１１２の一部を受容し得るので、弓状である。フェイスガード１２０が、図示されたようにキー１２８を備えており、一方でフェイスガード１２０は、エラストマ隔離器部材１１２と結合し且つ相互ロックするために１つ以上のキーを備え得る。

エラストマ隔離器部材１１２は、図３に最もよく見られているように、その前面１３２および後面１３４の両方に１つ以上のキー１３０を含んでいるか、または形成している。一方で、キー溝は、エラストマ隔離器部材１１２内に窪んだ、全体的に長方形のノッチとして図示されているが、キー溝はそれに限定されない。キー溝は、エラストマ隔離器部材１１２をハブ１０２およびプーリ本体１１６と相互ロックするために適切な任意の構成を備えている。さらに、キー溝を備えるよりも、その代りにエラストマ隔離器部材１１２は、ハブ１０２およびプーリ本体１１６のキー溝と結合するための形状とされた１つ以上のキーを備え得る。

エラストマ隔離器部材１１２は、振動の隔離器として機能するために必要なねじり剛性を提供する限り、ならびにハブ１０２およびプーリ本体１１６に首尾よく相互ロックされる限り、任意の形状および／または材料を使用して構成され得る。エラストマ隔離器部材１１２自身は圧縮される必要はなく、単に隔離を実施する場所に相互ロックされる。一実施形態においては、エラストマ隔離器部材１１２は、ハブ１０２の環状収容部１０８とプーリ本体１１６のフェイスガード１２０との間で非圧縮状態にある。別の実施形態においては、エラストマ隔離器部材１１２は、ハブ１０２の環状収容部１０８とプーリ本体１１６のフェイスガード１２０との間で圧縮状態にある。

クランクシャフト緩衝隔離器１００は、ハブ１０２の外側径方向面１０４とプーリ本体１１６のスリーブ１２２との間に配置されたスライド軸受１１４も含んでいる。スライド軸受１１４はハブ１０２に圧入されており、スリーブ１２２はスライド軸受１１４およびハブ１０２に対して回転可能であるが、エラストマ隔離器部材１１２は同様ではない。スライドベアリング１１４は、クランクシャフト緩衝隔離器１００に軸方向の剛性を提供するロック機構を含んでいてもよい。一実施形態においては、そのロック機構はＬ形状機構（図示略）であり、「Ｌ」の一方の脚が、ハブ１０２とプーリ本体１１６との間に（軸Ａに平行に）挟まれ、他方の脚が、プーリ本体１１６に直交し且つ突き当たるようにし得る。

さらに図２および図３を参照すると、緩衝器アセンブリ１１０は、ハブの最外側径方向面１０６と接触して配置されたエラストマ緩衝器部材１４０、およびエラストマ緩衝器部材１４０に接触して載置された慣性部材１４２を含み、それにより一体の回転のために、慣性部材１４２をハブ１０２に動作可能に連結している。慣性部材１４２は、例えば鋳鉄、鋼、または類似の高密度材料のような、十分な慣性を有する任意の材料から形成され得る。図２に示されているように、慣性部材１４２は、ハブ１０２と同心且つからハブ１０２から径方向外側に離間されており、ハブの最外側径方向面１０６は、慣性部材１４２の内側面１４６に面して、それらの面の間にギャップを形成している。エラストマ緩衝器部材１４０は、このギャップ内に圧入または注入されており、ハブ１０２と慣性部材１４２とを非剛性的に連結し得る。

エラストマ緩衝器部材１４０は、クランクシャフト緩衝隔離器１００が装着された回転シャフトによって生じたねじり振動を抑制および／または減衰するための、任意の適切なエラストマであり得る。エラストマ部材（例えばエラストマ緩衝器部材１４０および／またはエラストマ隔離器部材１１２）は、全体的に低い引張係数および高い降伏ひずみを備え得る。エラストマは、好適に自動車エンジン機器に適したものであり、すなわちエンジン内で受ける温度ならびに路面温度および路面状態に対抗することに適している。しかしながら、エラストマ緩衝器部材１４０は特許文献１に開示されたようなものであり、その全体が参照により本願に統合されている。一実施形態において、エラストマ部材（例えばエラストマ緩衝器部材１４０および／またはエラストマ隔離器部材１１２）は、スチレン−ブタジエンゴム、天然ゴム、ニトリルブタジエンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、エチレンアクリルエラストマ、水素化ニトリルブタジエンゴム、およびポリクロロプレンゴムの１つ以上から形成されていてもよく、または１つ以上を含んでいてもよい。エチレンアクリルエラストマの一例は、E. I. du Pont de Nemours and Company社のＶＡＭＡＣ（登録商標）エチレンアクリルエラストマである。エラストマ部材１４０、１１２は、その内部に分散した複数のファイバを随意的に含んだ複合材料とし得る。ファイバは、ＴＥＣＨＮＯＲＡ（登録商標）ファイバの名称で販売されているような、連続または分裂（切断）アラミドファイバとし得る。一実施形態において、エラストマ緩衝器部材１４０は、振動緩衝システムにおいて使用されるものとして既知の慣習的な接着剤を使用して、最外側径方向面１０６に取り付けられ得る。適切な接着剤の幾つかの例は、Lord Corporation, Henkel AG & Co.,社またはMorton International Incorporated Adhesives & Specialty Company社によって販売されている、ゴム接合接着剤である。

図２に示されたように組み立てられると、緩衝器アセンブリ１１０は、ハブ１０２の最外側径方向面１０６とプーリ本体１１６のベルト係合部１１８との間に配置され、エラストマ隔離器部材１１２はハブ１０２の環状収容部１０８とプーリ本体１１６のフェイスガード１２０との間に載置される。ハブ１０２とプーリ本体１１６との間に載置された場合、エラストマ隔離器部材１１２は、ハブ１０２の環状収容部１０８によって封入され、ハブ１０２とプーリ本体１１６とを相互ロックする。ベルト係合部１１８もハブ１０２と径方向に同心であり、プーリ本体のスリーブ１２２は、ハブ１０２の外側径方向面１０４の周りに載置され、より詳細には、スリーブ１２２は、ハブ１０２の外側径方向面１０４に圧入されたスライド軸受１１４の周りに載置される。前述の通り、エラストマ隔離器部材１１２は、ハブの環状収容部とプーリ本体のフェイスガードとの間にエラストマ隔離器部材１１２を載置した際に、非圧縮状態または圧縮状態となり得る。

ここに開示されたクランクシャフト緩衝隔離器は、モールド接合の必要性を排除し、部品の数を減少させており、そのことは、いくつかの利得の中で特に、クランクシャフト緩衝隔離器の製造コストを減少させている。

ここで図４および図５を参照すると、クランクシャフト緩衝隔離器２００は、図４に見られているように、ページに対する図の向きに関して左から右にかけて、クランクシャフトのような回転部材の振動周波数を抑制および／または減衰する緩衝器アセンブリ２１０；ハブ２０２；ねじりバネ隔離器２１２；プーリ本体２１６；およびスライド軸受２１４を含んでいる。ハブ２０２は、その中心ボア２０３を通じてクランクシャフトを受容することによって、クランクシャフトに装着可能である。

ハブ２０２は、外側径方向面２０４、およびプレート２０５によって外側径方向面２０４から径方向外向きに離間された最外側径方向面２０６を備え、それによりそれらの間に環状収容部２０８を形成している。最外側径方向面２０６は、環状収容部２０８の一部を形成した、反対側の内側径方向面２０７を備え得る。ハブ２０２は鋳造、スパン（spun）、鍛造、機械加工、もしくはモールド成型の既知の方法、またはこれ以降に発展した技術を使用して形成され得る。ハブに適した材料は、鉄、鋼、アルミニウム、他の適切な金属、プラスチック、または複合材料を含んだそれらの組み合わせを含んでいるが、これらに限定されない。図４および図５に示されたように、プレート２０５は、ねじりバネ２１２のハブ２０２との係合のための開口部２３６を備えている。一実施形態においては、プレート２０５は、他の目的の中でも特に材料コストを減少するための、１つ以上の補足開口部（図示略）も備え得る。ハブ２０２は、ねじりバネ２１２と係合するために外側径方向面２０４または内側径方向面２０７と一体化された構造または開口部（図示略）も備え得る。一実施形態（図示略）において、ハブ２０２は、ねじりバネ２１２と係合するための第１当接部（ここではバネ係合面として代替して参照される）を備え得る。

図５に示されたように、プレート２０５は、ハブ２０２の環状収容部２０８内に配置された１つ以上のバネ保持構造２５０を備え得る。一実施形態において、バネ保持構造２５０は、他の特徴の中でも特に、全体的にハブ２０２の外側径方向面２０４の周りに同心に配向されたねじりバネ２１２を維持し得る。一実施形態において、バネ保持構造２５０はチャネル２５２を含み、このチャネル内にはねじりバネ２１２が載置されている。バネ保持構造２５０は、プレート２０５に連結された別個の部品であってもよく、またはプレート２０５の一部として（鋳造、鍛造、機械加工、モールド成型により）直接一体化されていてもよい。一実施形態においては、バネ保持構造２５０は、ハブ２０２の外側径方向面２０４または内側径方向面２０７に連結されまたは一体化されて、ハブ２０２の環状収容部２０８内に突出し得る。

図４に見られたように、中心ボア２０３を形成したハブ２０２の部分は、プレート２０５から一方向にのみ軸方向に延びている。ここで、プレート２０５はクランクシャフト緩衝隔離器２００の前面ＦＦを形成し、この前面は一体的な回転のためにノーズシール１０（図１）を受容して、クランクシャフト緩衝隔離器２００をクランクシャフトのようなシャフトに締結している。したがって、プーリ本体２１６のフェイスガード２２０は、クランクシャフト緩衝隔離器２００の後面ＢＦを形成している。

図４および図５を参照すると、プーリ本体２１６はベルト係合部２１８と、ベルト係合部から径方向内向きに延びて、スリーブ２２２内で終端となったフェイスガード２２０と、を含んでいる。ベルト係合部２１８は外側ベルト係合面２１９を含み、その面は平坦であるか、丸ベルトを受容する輪郭とされているか、またはＶリブ付きベルトのＶリブと結合するためのＶ字溝もしくは無継ぎ目ベルトと結合するために必要な任意の他の輪郭の溝を備えている。プーリ本体２１６は、ねじりバネ２１２と係合するための開口部２３８を備えている。ねじりバネ２１２と係合するための開口部２３８は、プーリ本体２１６のフェイスガード２２０、スリーブ２２２、またはベルト係合部２１８に配置され得る。一実施形態において、開口部２３８はプーリ本体２１６のフェイスガード２２０に配置されている。一実施形態（図示略）において、プーリ本体２１６は、ねじりバネ２１２と係合するための第２当接部（ここではバネ係合面として代替して参照される）を備え得る。フェイスガード２２０は、複数のスポーク２２４によってベルト係合部２１８に取り付けられてもよく、そのことは材料コストを減少させ得る。フェイスガード２２０をベルト係合部２１８に連結した複数のスポーク２２４を備えたプーリ本体２１６において、ねじりバネ２１２との係合のための開口部２３８は、複数のスポーク２２４のうちの１つに配置され得るか、またはスリーブ２２２と複数のスポーク２２４との間のフェイスガード２２０の一部に配置され得る。

引き続き図４および図５を参照すると、ねじりバネ２１２（ここではバネ２１２として代替して参照される）は、ハブ２０２の環状収容部２０８内に載置されている。バネ２１２は、ハブ２０２の外側径方向面２０４に関して全体的に径方向に同心であり、一体的な回転のために、ハブ２０２およびプーリ本体２１６と係合されている。バネ２１２は、ハブ２０２と係合された第１端部２３２、およびプーリ本体２１６と係合された第２端部２３４を備え得る。一実施形態においては、第１端部２３２は、ハブ２０２の開口部２３６を通じてハブ２０２と係合し、プーリ本体２１６の開口部２３８を通じてプーリ本体２１６と係合し得る。ハブ２０２の開口部２３６は、バネ２１２の第１端部２３２を、ハブ２０２との係合位置に保持している。プーリ本体２１６の開口部２３８は、第２端部２３４を、プーリ本体２１６との係合位置に保持している。一実施形態においては、ハブ２０２の開口部２３６は、バネ２１２の第１端部２３２がハブ２０２から外れて、ハブ２０２とは無関係に移動することを防止しており、プーリ本体２１６の開口部２３８は、バネ２１２の第２端部２３４がプーリ本体２１６から外れて、プーリ本体２１６とは無関係に移動することを防止している。バネ２１２とハブ２０２およびプーリ本体２１６との係合は、ハブ２０２およびプーリ本体２１６が同じ回転速度で回転した場合に、およびクランクシャフト８が例えば始動および運転停止状態の際に剛体モード振動となった場合のように、ハブ２０２がプーリ本体２１６に対して異なった速度で回転した場合に、バネ２１２がハブ２０２およびプーリ本体２１６とともに回転することを可能にしている。

バネ２１２は、振動の隔離器として機能するために必要なねじり剛性を提供して且つハブ２０２およびプーリ本体２１６と首尾よく係合する限り、任意の幾何形状および／または材料を使用して構成され得る。一実施形態において、バネ２１２は、ハブ２０２と係合するように構成された第１端部２３２、プーリ本体２１６と係合するように構成された第２端部２３４、および第１端部２３２と第２端部２３４との間に延びたねじり部２３０を備えている。バネ２１２は、例えば丸ワイヤバネ、長方形ワイヤバネ、または平ワイヤバネを含んだねじりバネとし得るが、これらに限定されない。ねじり部２３０は、コイルバネ２１２の中心軸に関して１つ以上の全巻きおよび／または１つ以上の部分巻きを含み得る。一実施形態において、ねじり部２３０は、１つの全巻きおよび全巻きに満たない１つの部分巻きを備え得る。別の実施形態においては、バネ２１２は完全なコイルに満たなくてもよい。第１端部２３２は、ハブとの係合のために軸方向において、ねじり部２３０から全体的に直角に延びていてもよく、第２端部２３４は、プーリ本体２１６との係合のために第１端部２３２とは反対の軸方向において、ねじり部２３０から全体的に直角に延びていてもよい。第１端部２３２および第２端部２３４の一方または両方は、ねじり部２３０から径方向外向きまたは内向きに全体的に直角に延びて、ハブ２０２の開口部２３６およびプーリ本体２１６の開口部２３８の代替の位置と係合してもよい。

バネ２１２に適した材料は鉄、鋼、黄銅、アルミニウム、他の適切な金属、金属合金、プラスチック、またはそれらの組み合わせを含んでいるが、それらに限定されない。バネ２１２はねじりバネ係数を有し、その係数はクランクシャフト緩衝隔離器２００のクランクシャフトによって生じるトルクに対抗するのに十分な剛性であり、且つハブ２０２に対するプーリ本体２１６の回転の効果的な範囲を許容することによって、バネ２１２が効果的な隔離器となり得るために十分に柔軟であり得る。

図４および図５に示されたように、バネ２１２の第１端部２３２は、ハブ２０２の開口部２３６と係合し、第１端部２３２はハブ２０２とともに回転して、ハブ２０２を伴ったバネ２１２の回転を可能にしている。バネ２１２の第２端部２３４は、プーリ本体２１６の開口部２３８と係合し、第２端部２３４はプーリ本体２１６とともに回転して、バネ２１２のプーリ本体２１６を伴った回転を可能にしている。バネ２１２は巻かれていない状態であってもよく、その状態において、バネ２１２はねじれ伸長されておらず、バネ２１２はねじり力によって作用される。

バネ２１２がプーリ本体２１６をクランクシャフト８およびハブ２０２の剛体モード振動から隔離する動作は、図１、図４、および図５を参照してここに記載されている。ねじり緩衝隔離器２００およびクランクシャフト８が回転していない場合、バネ２１２は巻かれていない状態にある。クランクシャフト８が回転を始め、ねじり緩衝隔離器２００に回転エネルギを加えた場合、ハブ２０２は回転を始め、一方でプーリ本体２１６はプーリ本体２１６、ベルト６、およびＦＥＡＤシステム１８の慣性を受けて、初期的には静止したままである。第１端部２３２との係合により、ハブ２０２はバネ２１２にねじり力を加えてバネ２１２を巻き、それによりバネ２１２は巻かれた状態になる。バネ２１２は、巻かれた状態において、第２端部２３４とプーリ本体２１６の開口部２３８との係合を通じて、ねじり力をプーリ本体２１６に伝達する。バネ２１の巻き状態の限界において、バネ２１２の第２端部２３４によってプーリ本体２１６に加えられたねじり力は、プーリ本体２１６およびベルト６の慣性を乗り越え、プーリ本体２１６はハブ２０２と同一方向に回転し始める。

ハブ２０２に対するプーリ本体２１６およびベルト６の慣性は、バネ２１２を巻かれた状態に維持し、一方でクランクシャフト８は回転している。巻かれた状態において、バネ２１２が元の巻かれていない状態に戻ろうとした場合に、バネ２１２はハブ２０２およびプーリ本体２１６にバネ力を加える。クランクシャフト８の回転速度が、クランクシャフト８の固有振動数に接近した場合、回転の振動数は増幅するか、またはクランクシャフト８自身の固有振動数と共振し、クランクシャフト８の回転速度における揺動の形態の剛体モード振動を引き起こす。これらの振動／揺動は、クランクシャフト８との剛体係合を通じてハブ２０２に伝達される。ハブ２０２の回転速度における揺動は、バネ２１２に巻かれた状態と巻かれていない状態との間を行き来させる。ハブ２０２の回転速度が変化した場合、ハブ２０２の回転加速度が変化し、ハブ２０２によってバネ２１２に加えられる力が変化して、バネ２１２の巻の程度が変化する。バネ２１２の巻の程度の変化は、バネ２１２によって加えられたバネ力を変化させる。これらのバネ力の変化は、クランクシャフト８の剛体モード振動に帰結する、ハブ２０２によってバネ２１２に加えられる力の変化に逆作用して、それによりプーリ２１６をクランクシャフト８の剛体モード振動から隔離している。

クランクシャフトがその作動速度に到達した場合、プーリ本体２１６は、ハブ２０２の回転速度に全体的に類似した回転速度において回転する。回転速度は全体的に同じであるが、ベルトおよびプーリ本体２１６の慣性は、バネ２１２を全体的に巻かれた状態に留める。バネ２１２が巻かれた状態の程度は、エンジンによって加えられる律動的なトルクのために、平衡した巻かれた状態の付近で揺れ動く。平衡した巻かれた状態は、クランクシャフト８の始動の際に受ける、最大に巻かれた状態よりも全体的に緩い。クランクシャフト８の減速の際に、クランクシャフト８の回転速度は、回転の振動数がクランクシャフト８の固有振動数に再度接近するまで減少する。起動状態と同様に、ハブの回転速度における揺動に応答して巻かれた状態と巻かれていない状態との間を行き来するバネ２１２の揺動は、ハブ２０２によってバネ２１２に加えられる力における揺動に反作用するバネのバネ力を変化させ、それによりプーリ本体２１６をクランクシャフト８の剛体モード振動から隔離する。

クランクシャフト緩衝隔離器２００は、ハブ２０２の外側径方向面２０４とプーリ本体２１６のスリーブ２２２との間に配置されたスライド軸受２１４も含んでいる。スライド軸受２１４はハブ２０２に圧入されてもよく、スリーブ２２２はスライド軸受２１４およびハブ２０２に対して回転可能であり、回転の度合いは、バネ２１２によって許容された回転の範囲である。スライド軸受２１４は、外側径方向面２６０および内側径方向面２６４を備えている。スライド軸受２１４は、フランジ内側面２６２を備えたフランジ２６１を備え得る。スライド軸受２１４の断面は再成形されてもよく、スライド軸受の径方向面２６０、２６４は、軸方向にＬの一方のアームを形成し、フランジ２６１は径方向面に全体的に直交して、外側径方向面２６０から径方向外向きに延びている。スライド軸受２１４はハブ２０２に圧入されてもよく、内側径方向面２６４はハブ２０２の径方向介側面２０４と係合し、フランジ２６１はプーリ本体２１６のフェイスガード２２０と係合している。スライド軸受２１４の外側径方向面２６０およびフランジ内側面２６２は摩擦面を減少させて、スライド軸受２１４の外側径方向面２６０に対するスリーブ２２２の動作を容易にし、且つフランジ内側面２６２に対するプーリ本体２１６の回転を容易にしている。スライド軸受２１４は、軸方向の剛性をクランクシャフト緩衝隔離器２００に提供したロック機構を含み得る。

引き続き図４および図５を参照すると、緩衝器アセンブリ２１０は、ハブの最外側径方向面２０６と接触して配置されたエラストマ緩衝器部材２４０、およびエラストマ緩衝器部材２４０に接触して載置された慣性部材２４２を含み、それにより一体的な回転のために慣性部材２４２をハブ２０２に動作可能に連結している。慣性部材２４２は、通常は鋳鉄、または類似の高密度材料のような、十分な慣性を有する任意の材料から形成され得る。図４に示されたように、慣性部材２４２は、ハブ２０２にと同心で且つハブ２０２から径方向外側に離間されており、ハブの最外側径方向面２０６は、慣性部材２４２の内側面２４６に面し、それらの間にギャップを形成している。エラストマ緩衝器部材２４０は、このギャップ内に圧入または注入されており、ハブ２０２と慣性部材２４２とを非剛性的に連結し得る。

エラストマ緩衝器部材２４０は、クランクシャフト緩衝隔離器２００が装着された回転シャフトによって生じたねじり振動を抑制および／または減衰するための、任意の適切なエラストマであり得る。エラストマ部材は、全体的に低い引張係数および高い降伏ひずみを備え得る。エラストマは、好適に自動車エンジン機器に適したものであり、すなわちエンジン内で受ける温度ならびに路面温度および路面状態に対抗することに適している。しかしながら、エラストマ緩衝器部材２４０は特許文献１に開示されたようなものであり、その全体が参照により本願に統合されている。一実施形態においては、エラストマ部材はスチレン−ブタジエンゴム、天然ゴム、ニトリルブタジエンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、エチレンアクリルエラストマ、水素化ニトリルブタジエンゴム、およびポリクロロプレンゴムの１つ以上から形成されていてもよく、または１つ以上を含んでいてもよい。エチレンアクリルエラストマの一例は、E. I. du Pont de Nemours and Company社のＶＡＭＡＣ（登録商標）エチレンアクリルエラストマである。エラストマ部材は、その内部に分散した複数のファイバを随意的に含んだ複合材料とし得る。ファイバは、ＴＥＣＨＮＯＲＡ（登録商標）ファイバの名称で販売されているような、連続または分裂（切断）アラミドファイバとし得る。一実施形態において、エラストマ緩衝器部材２４０は、振動緩衝システムにおいて使用されるものとして既知の慣習的な接着剤を使用して、最外側径方向面２０６に取り付けられ得る。適切な接着剤の幾つかの例は、Lord Corporation, Henkel AG & Co.,社またはMorton International Incorporated Adhesives & Specialty Company社によって販売されている、ゴム接合接着剤である。

組み立てられると、これまでに説明したように、緩衝器アセンブリ２１０は、ハブ２０２の最外側径方向面２０６とプーリ本体２１６のベルト係合部２１８との間に配置され、バネ２１２はハブ２０２の環状収容部２０８内に載置されて、プーリ本体２１６のフェイスガード２２０によって封入され、且つハブ２０２およびプーリ本体２１６と係合する。ベルト係合部２１８もハブ２０２と径方向に同心であり、プーリ本体のスリーブ２２２は、ハブ２０２の外側径方向面２０４の周りに載置され、より詳細には、スリーブ２２２は、ハブ２０２の外側径方向面２０４に圧入されたスライド軸受２１４の周りに載置されている。

ここに開示されたクランクシャフト緩衝隔離器は部品の数を減少させており、そのことは、いくつかの利得の中で特に製造コストを減少させ得る。

本発明は、所定の実施形態に関して図示されおよび記載されたが、当業者が明細書を読み且つ理解することにより、変形が生じることは明白であり、本発明は、そのような変形をすべて含んでいる。

３ ・・・ねじり振動ダンパ
６ ・・・無継ぎ目ベルト
９ ・・・エンジンドライブアクセサリ
１０ ・・・ノーズ
１２ ・・・オルタネータ
１５ ・・・統合ハウジング
１８ ・・・ＦＥＡＤシステム
２１ ・・・ベルトテンショナ
２７ ・・・後面
３０ ・・・前面
１００、２００ ・・・クランクシャフト緩衝隔離器
１０２、２０２ ・・・ハブ
１０４、２０４、２６０ ・・・外側径方向面
１０５、２０５ ・・・プレート
１０６、２０６ ・・・最外側径方向面
１０８、２０８ ・・・環状収容部
１０９、１２６ ・・・開放窓
１１０、２１０ ・・・緩衝器アセンブリ
１１１、１２８、１３０ ・・・キー
１１２ ・・・エラストマ隔離器部材
１１４、２１４ ・・・スライド軸受
１１６、２１６ ・・・プーリ本体
１１８ ・・・ベルト係合部
１２０ ・・・フェイスガード
１２２ ・・・スリーブ
１２４ ・・・スポーク
１３２ ・・・前面
１３４ ・・・後面
１４０、２４０ ・・・エラストマ緩衝器部材
１４２、２４２ ・・・慣性部材
２０７、２６４ ・・・内側径方向面
２１２ ・・・ねじりバネ隔離器部材
２２４ ・・・スポーク
２３０ ・・・ねじり部
２３２ ・・・第１端部
２３４ ・・・第２端部
２３６、２３８ ・・・開口部
２５０ ・・・バネ保持構造
２６１ ・・・フランジ
２６２ ・・・フランジ内側面

Claims (9)

1. 外側径方向面および該外側径方向面から径方向外側に離間された最外側径方向面を備え、それにより前記外側径方向面と前記最外側径方向面との間に環状収容部を形成したハブと；
   該ハブの周りに径方向に同心とされたベルト係合部、および該ベルト係合部から径方向内側に延びて、前記ハブの外側径方向面の周りに載置されたスリーブ内で終端となったフェイスガードを備えたプーリ本体と；
   前記ハブの最外側径方向面と前記プーリ本体のベルト係合部との間に配置された緩衝器アセンブリと；
   前記ハブの環状収容部内に載置された隔離器部材であって、前記ハブおよび前記プーリ本体が同一の回転速度で回転する場合、ならびに前記ハブが前記プーリ本体に対して回転する場合に、前記ハブと前記プーリ本体との一体的な回転のために、前記ハブおよび前記フェイスガードの両方と係合した隔離器部材と；
   前記ハブの外側径方向面と前記プーリ本体のスリーブとの間に配置されたスライド軸受であって、前記プーリ本体を前記ハブに対して軸方向に保持し、前記プーリ本体が前記ハブに対して回転することを可能にしたスライド軸受と；を具備しており、
   前記隔離器部材は、エラストマ隔離器部材であり、
   前記エラストマ隔離器部材は、その前面および後面に１つ以上のキー溝を形成し、前記環状収容部は、前記エラストマ隔離器部材の前面の１つ以上のキー溝の１つと嵌合する形状とされた、１つ以上のキーを含み、前記フェイスガードは、前記エラストマ隔離器部材の後面の１つ以上のキー溝の１つと嵌合する形状とされた、１つ以上のキーを含み、それらが一体に嵌合される
   ことを特徴とするクランクシャフト緩衝隔離器。
2. 外側径方向面および該外側径方向面から径方向外側に離間された最外側径方向面を備え、それにより前記外側径方向面と前記最外側径方向面との間に環状収容部を形成したハブと；
   該ハブの周りに径方向に同心とされたベルト係合部、および該ベルト係合部から径方向内側に延びて、前記ハブの外側径方向面の周りに載置されたスリーブ内で終端となったフェイスガードを備えたプーリ本体と；
   前記ハブの最外側径方向面と前記プーリ本体のベルト係合部との間に配置された緩衝器アセンブリと；
   前記ハブの環状収容部内に載置された隔離器部材であって、前記ハブおよび前記プーリ本体が同一の回転速度で回転する場合、ならびに前記ハブが前記プーリ本体に対して回転する場合に、前記ハブと前記プーリ本体との一体的な回転のために、前記ハブおよび前記フェイスガードの両方と係合した隔離器部材と；
   前記ハブの外側径方向面と前記プーリ本体のスリーブとの間に配置されたスライド軸受であって、前記プーリ本体を前記ハブに対して軸方向に保持し、前記プーリ本体が前記ハブに対して回転することを可能にしたスライド軸受と；を具備しているクランクシャフト緩衝隔離器であって、
   前記スライド軸受は前記ハブに圧入されており、前記スリーブは、前記スライド軸受および前記ハブに対して回転可能であり、
   前記スライド軸受は、前記クランクシャフト緩衝隔離器に軸方向の剛性を与えるロック機構を含んでおり、
   前記ロック機構は、第一の脚と第二の脚を有するＬ形状機構を含み、前記第一の脚は前記ハブと前記プーリ本体との間で挟持され、前記第二の脚は前記プーリ本体に直交し且つ突き当たるように構成されており、
   前記隔離器部材は、エラストマ隔離器部材であり、
   前記エラストマ隔離器部材は、その前面および後面に１つ以上のキー溝を形成し、前記環状収容部は、前記エラストマ隔離器部材の前面の１つ以上のキー溝の１つと嵌合する形状とされた、１つ以上のキーを含み、前記フェイスガードは、前記エラストマ隔離器部材の後面の１つ以上のキー溝の１つと嵌合する形状とされた、１つ以上のキーを含み、それらが一体に嵌合される
   ことを特徴とするクランクシャフト緩衝隔離器。
3. 前記エラストマ隔離器部材は、前記ハブの環状収容部と前記プーリ本体のフェイスガードとの間で圧縮状態であることを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載のクランクシャフト緩衝隔離器。
4. 前記環状収容部および前記フェイスガードの各々は、１つ以上のノッチ形状のキーに隣接した１つ以上の開放窓を形成し、前記１つ以上の開放窓の各々は、前記エラストマ隔離器部材の一部をその内部に受容していることを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載のクランクシャフト緩衝隔離器。
5. 前記緩衝器アセンブリは、前記ハブの外側径方向面と接触して配置されたエラストマ緩衝器部材と；該エラストマ緩衝器部材に接触して載置された慣性部材であって、それにより一体的な回転のために前記慣性部材を前記ハブに操作可能に連結した慣性部材と；を具備していることを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載のクランクシャフト緩衝隔離器。
6. 前記スライド軸受は前記ハブに圧入されており、前記スリーブは、前記スライド軸受および前記ハブに対して回転可能であることを特徴とする請求項１に記載のクランクシャフト緩衝隔離器。
7. 前記スライド軸受は、前記クランクシャフト緩衝隔離器に軸方向の剛性を与えるロック機構を含んでいることを特徴とする請求項６に記載のクランクシャフト緩衝隔離器。
8. 一体的な回転のためにクランクシャフトに装着された、請求項１もしくは請求項２に記載のクランクシャフト緩衝隔離器を具備していることを特徴とするフロントエンドアクセサリドライブシステム。
9. 前記エラストマ隔離器部材は、前記ハブの環状収容部と前記プーリ本体のフェイスガードとの間で非圧縮状態であることを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載のクランクシャフト緩衝隔離器。

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