JP6690018B2 - アイソレーティング・デカップラ - Google Patents

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Description

本発明はアイソレーティング・デカップラに関し、特に、大径を有する第1の部分と小径を有する第2の部分を有するトーションスプリングを備え、第2の部分が、負荷状態において第2の部分が径方向の内側に移動してラップスプリングをシャフトに徐々に固定するように、ラップスプリングの径方向外側に配置されるアイソレーティング・デカップラに関する。
旅客用車両のアプリケーションに用いられるディーゼルエンジンは、燃費が良いという利点のため、増加している。さらに、ガソリンエンジンは燃費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振動に加えて、高い加減速比および高いオルタネータの慣性のため、エンジンアクセサリ駆動システムはしばしば、ベルトスリップによるベルトの軋み音を経験する。これは、ベルトの作動寿命も短縮させる。
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デカップラ・アイソレータは、エンジン作動回転範囲における振動を除去するため、およびベルトの軋みを制御するため、高い角振動を伴うエンジンに広く用いられてきた。
この技術の代表は米国特許第8,931,610号明細書であり、この明細書は、プーリと、シャフトとを備え、プーリは低摩擦ブッシュによりシャフトに軸支され、スプリングキャリアを備え、プーリは低摩擦ブッシュによりスプリングキャリアに軸支され、スプリングキャリアは低摩擦ブッシュによりシャフトに軸支され、プーリとスプリングキャリアの間に接続されたトーションスプリングと、シャフトに摩擦的に係合するワンウェイクラッチスプリングとを備え、ワンウェイクラッチスプリングはスプリングキャリアに接続され、ワンウェイクラッチスプリングはトーションスプリングの径方向の内側に配置され、プーリはワンウェイクラッチスプリングの端部に一時的に係合可能であり、これによりワンウェイクラッチスプリングのシャフトに対する摩擦的係合が一時的に減少する、アイソレータ・デカップラを開示する。
必要なものは、大径を有する第1の部分と小径を有する第2の部分を有するトーションスプリングを備え、第2の部分が、負荷状態において第2の部分が径方向の内側に移動してラップスプリングをシャフトに徐々に固定するように、ラップスプリングの径方向外側に配置され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、大径を有する第1の部分と小径を有する第2の部分を有するトーションスプリングを備え、第2の部分が、負荷状態において第2の部分が径方向の内側に移動してラップスプリングをシャフトに徐々に固定するように、ラップスプリングの径方向外側に配置され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、本発明の次の記載と添付した図面により示され、明らかになる。
本発明は、外面を有するシャフトと、シャフトの周りに回転自在に係合するプーリと、大径を有する第1の部分と小径を有する第2の部分とを有するトーションスプリングとを備え、大径は小径よりも大きく、トーションスプリングはプーリに係合し、外面の外径よりも小さい内径を有するラップスプリングとを備え、ラップスプリングは外面に摩擦的に係合し、トーションスプリングはラップスプリングに固定的に連結された端部を有し、トーションスプリングは巻取り方向に負荷をかけられ、これにより、負荷が増加するに従ってトーションスプリングの各コイルの直径が徐々に減少し、第2の部分は、負荷状態において第2の部分が径方向の内側に移動してラップスプリングを固定するように、ラップスプリングの径方向の外側に配置され、そしてプーリは、所定の負荷状態の発生時にシャフトの外面からラップスプリングの係合を徐々に解放させるために配置された部材を備える、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用いられる。
本装置の断面図である。 図1の装置の分解図である。 トーションスプリングリテーナの斜視図である。 トーションスプリングの斜視図である。 ラップスプリングの斜視図である。 他の実施形態の断面図である。 図6の他の実施形態の分解図である。 他のリテーナの斜視図である。 他のトーションスプリングの斜視図である。 他のラップスプリングの斜視図である。 他の実施形態の断面図である。 図11の他の実施形態の分解図である。
図1は本装置の断面図である。アイソレーティング・デカップラはプーリ30とトーションスプリング70とシャフト80とベアリング10とラップスプリング・ワンウェイクラッチ20とトーションスプリングリテーナ部材40とブッシュ50とダストカバー60とを備える。
プーリ30は、ベアリング10とブッシュ50を介して、シャフト80に回転自在に取付けられる。ブッシュ50は部材40とシャフト80の間に配置される。部材40は外側円周面41を有する。部材40はプーリ30に圧入される。ベアリング10はボールベアリング、またはニードルベアリング、ローラベアリング等のような従来公知の他の適当なベアリングである。
ワンウェイクラッチ部材のラップスプリング20は僅かな直径干渉でシャフト80に取付けられ、すなわちラップスプリング表面25の内径はシャフト80、特にシャフト表面81の外径よりも僅かに小さい。ラップスプリング20の内面25はシャフト80の外面81に係合する。外面81は直径(Y)を有する。
図2は図1の装置の分解図である。トーションスプリング70は部材40とラップスプリング20の間に接続される。端部71におけるコイルは、面41の外径と比較して僅かに小さい内径により、面41を摩擦力で固く保持する。トーションスプリング70の端部72は、溶接、レーザー溶接、接着、あるいは他の適切な方法により、ラップスプリング20の端部に直接連結される。本装置は軸A−Aの周りに回転する。
トーションスプリング70はコイル部分22とコイル部分23を有する。部分22は、大径(MD)を有する部分23よりも小さい直径(小径)(MM)を有する。小径(MM)は大径(MD)よりも大きさ「X」だけ小さい。部分22はラップスプリング20の径方向の直接外側に配置される。
無負荷状態では、トーションスプリング70の部分22は小径MMとラップスプリング20の外面との間に小さいクリアランスを有する。例えば、2つの間の径方向クリアランスは0.05mmから0.2mmの範囲内である。
負荷がベルト(図示せず)によってプーリ30にかけられるとき、トーションスプリング70は、リテーナ40に係合する端部71を介して巻取り方向に負荷をかけられる。ラップスプリング20もまた、巻取り方向に負荷をかけられる。
ラップスプリング20に連結されたトーションスプリング70の他端は、その捻り負荷に抵抗する。これは、ラップスプリング20が面25を介する僅かな締り嵌めにより、シャフト80に対して摩擦的にロックするからである。ベルトによりかけられる負荷が増加すると、トーションスプリング70の直径は軸A−Aに関して径方向に徐々に減少する。いくつかの点において、トーションスプリング70の部分22はラップスプリング20の外面21に接触する。
一例として、トーションスプリングの剛性は約0.3〜0.4Nm/度であり、トーションスプリングの最大トルク負荷は約18〜22Nmである。端部72を越えるトーションスプリングの端部71の角変位は約55〜60度である。最大負荷におけるトーションスプリングの大径の減少は約1.3〜1.6mmである。
トーションスプリング部分22とラップスプリングの外面21の間の初期の接触は、端部72を越えた端部71の角変位が約10〜15度において生じ、これは例えば負荷が約4〜6Nmである。ここに示される数値は一例であって、本発明の範囲を限定することを意図していない。
トーションスプリング70とラップスプリング20が相互に接触するとき、部分22の内面78はラップスプリング20に係合して絞り始める。この点において、トーションスプリングの曲げ応力は4〜6Nmを越えることができない。トーションスプリングは、曲げの可能性なく、ラップスプリングにロックされるからである。トーションスプリング70の部分22はラップスプリングとして作用し、ラップスプリング20の外側に巻きつく。実際には、ラップスプリング20はトーションスプリング70とシャフト表面81の間に挟まれる。そしてトーションスプリングの部分22は、ラップスプリングに負荷をかけることなく、引張荷重により、ラップスプリング20を介して、捻り負荷をトーションスプリング70から直接シャフト80に伝達する。これは、ラップスプリングだけが負荷を伝達しているならば起きたであろう場合を越える、本装置のトルク耐性容量を増加させる効果を有する。
図3はトーションスプリングリテーナの斜視図である。負荷が増加すると、部分23の各コイルは、直径の径方向の減少により、ラップスプリングに徐々に係合する。
最大負荷の安全機能として、負荷の増加に従うトーションスプリングの連続的な巻上げにより、タブ42がラップスプリングの端部24に接近し、係合する。負荷が増加するにつれて、トーションスプリング70がよりきつく巻き上げられ、巻戻し方向に端部24を進める効果として、タブ42が前進してスプリング20の端部24を押圧し、これによりラップスプリング20の直径を増加させ、そしてシャフト表面81に対する把持力を減少あるいは解放する。これは本装置をオーバートルク状態における損傷から保護する。
図4はトーションスプリングの斜視図である。トーションスプリング70の端部71は面41を摩擦力で固く保持する。これは、面41の外径よりも僅かに小さい内径を有するトーションスプリングの端部コイルにより達成される。端部72はラップスプリング20に溶接される。
図5はラップスプリングの斜視図である。オーバートルク状態において、タブ42は端部24を押してスプリング20を巻き戻させ、面81に対する把持を徐々に解放する。タブ42は軸方向に延びる。端部26はここに記載されるようにトーションスプリング70の端部72に溶接される。
図6は他の実施形態の断面図である。ここに述べることを除いて、この実施形態の要素は第1の実施形態と同じである。
トーションスプリング700は部材400とラップスプリング200の間に接続される。端部710におけるコイルは、面410の内径と比較して僅かに大きいコイルの外径により、面410を摩擦力で固く保持する。トーションスプリング700の端部720は溶接、レーザー溶接、接着あるいは他の適当な方法によって、ラップスプリング200の端部250に直接連結される。
本装置は軸A−Aの周りに回転する。ブッシュ500はベアリング10とともに、リテーナ400およびシャフト80に対して、プーリ30を回転させる。リテーナ400はシャフト80に固定あるいは圧入される。
トーションスプリング700はコイル部分220とコイル部分230を有する。部分220は、大径(MD)を有する部分230よりも小さい直径(小径)(MM)を有する。小径(MM)は大径(MD)よりも大きさ「Z」だけ小さい。部分230は、A−Aに関して、ラップスプリング200の径方向の直接内側に配置される。
無負荷状態では、トーションスプリング700の部分230は大径MDとラップスプリング200の内面との間に小さいクリアランスを有する。例えば、2つの間の径方向クリアランスは0.05mmから0.2mmの範囲内である。
負荷がベルト(図示せず)によってプーリ30にかけられるとき、トーションスプリング700は、巻戻し方向に負荷をかけられる。これはプーリの内面31に係合するラップスプリング200の外面260のためである。ラップスプリング200は巻戻し方向に負荷をかけられる。ラップスプリング200はトーションスプリング700に負荷をかける。ラップスプリング200は端部250においてトーションスプリング700に接続される。図10参照。
リテーナ400に連結されたトーションスプリング700の他端は、その捻り負荷に抵抗する。これは、ラップスプリング200が僅かな締り嵌めにより、プーリ面31に対して摩擦的にロックするからである。ベルトによりかけられる負荷が増加すると、トーションスプリング700の直径は軸A−Aに関して径方向に徐々に増加する。いくつかの点において、トーションスプリング700の部分230はラップスプリング200の内面210に接触する。
一例として、トーションスプリングの剛性は約0.3〜0.4Nm/度であり、トーションスプリングの最大トルク負荷は約18〜22Nmである。端部720を越えるトーションスプリングの端部71の角変位は約55〜60度である。最大負荷におけるトーションスプリング700の大径の減少は約1.3〜1.6mmである。
トーションスプリング部分230とラップスプリングの内面210の間の初期の接触は、端部710を越えた端部720の角変位が約10〜15度において生じ、これは例えば負荷が約4〜6Nmである。
トーションスプリング700とラップスプリング200が相互に接触するとき、部分230の外面720は、ラップスプリング200に係合し、面31に向かって外側に押圧し始める。この点において、トーションスプリングの曲げ応力は4〜6Nmを越えることができない。トーションスプリングは、曲げの可能性なく、ラップスプリングにロックされるからである。トーションスプリング700の部分230はラップスプリングとして作用し、ラップスプリング200の径方向内側に巻きつく。実際には、ラップスプリング200はトーションスプリング700とプーリ面31の間に挟まれる。
そしてトーションスプリング700の部分220は、ラップスプリングに負荷をかけることなく、挟み効果による引張荷重により、捻り負荷をトーションスプリング700から直接シャフト80に伝達する。これは、ラップスプリングだけが負荷を伝達しているならば起きたであろう場合を越える、本装置のトルク耐性容量を増加させる効果を有する。
最大負荷の安全機能として、プーリに対するシャフトの回転により、タブ420がラップスプリングの端部240に接近して係合する。負荷状態において、ラップスプリング200は巻戻し方向に負荷をかけられる。負荷が増加すると、タブ420が前進してスプリング200の端部240を押圧し、これはラップスプリングの巻取り方向に端部240を前進させる効果を有し、これによりラップスプリング200を縮小させ、あるいはプーリ面31に対する把持力を解放させる。これは本装置をオーバートルク状態における損傷から保護する。
図7は図6における他の実施形態の分解図である。面32はマルチリブドベルトに係合するように成形される。面32はまた、Vベルトや平ベルトを含む公知のベルトに係合するように構成されてもよい。
図8は他のリテーナの斜視図である。面410はトーションスプリング700の端部710に摩擦的に係合する。
図9は他のトーションスプリングの斜視図である。端部720はここに記載されるようにラップスプリング200の端部250に溶接される。
図10は他のラップスプリングの斜視図である。面260はプーリ30の面31に摩擦的に係合する。
図11は他の実施形態の断面図である。この実施形態において、スプリングリテーナ40はリテーナ4000に置き換えられる。リテーナ4000はプーリ30に対して、例えば圧入、接着または溶接により固定される。ブッシュ50はニードルベアリング5000に置き換えられる。ニードルベアリング5000は軸方向に延びるタブ5001を有する。タブ5001はスプリング端部24に係合する。トーションスプリング70の端部71は、接着、溶接、はんだ付け、ろう付け、あるいは従来公知の他の手段により、リテーナ4000に取付けられる。端部71は、アウターレース5002に付与された径方向に垂直な力となる、締り嵌めによりニードルベアリングのアウターレース5002を摩擦力で固定する。面31はマルチリブドの外形を有する。
最大負荷の安全機能として、シャフトに対するプーリの回転により、タブ5001はラップスプリング20の端部24に接近し、係合する。負荷状態において、ラップスプリング20は巻取り方向に負荷をかけられる。負荷が増加するのに従って、トーションスプリング70がよりきつく巻きつき、タブ5001が前進してスプリング20の端部24を押圧し、これはラップスプリングの巻戻し方向に端部24を前進させる効果を有し、これによりラップスプリング20の直径を増加させ、そしてシャフト面81に対する摩擦力による固定を減少あるいは解放させる。これは本装置をオーバートルク状態における損傷から保護する。
図12は図11の他の実施形態の分解図である。ニードルベアリング5000はアウターレース5002から延びるタブ5001を有する。タブ5001は軸A−Aに平行な軸方向に延びる。
アイソレーティング・デカップラは、外面を有するシャフトと、シャフトの周りに回転自在に係合するプーリと、大径を有する第1の部分と小径を有する第2の部分とを有するトーションスプリングとを備え、大径は小径よりも大きく、トーションスプリングはプーリに係合し、外面の外径よりも小さい内径を有するラップスプリングとを備え、ラップスプリングは外面に摩擦的に係合し、ラップスプリングは巻取り方向に負荷をかけられ、トーションスプリングはラップスプリングに固定的に連結された端部を有し、トーションスプリングは巻取り方向に負荷をかけられ、これにより、負荷が増加するに従ってトーションスプリングの各コイルの直径が徐々に減少し、第2の部分は、負荷状態において第2の部分が径方向の内側に移動してラップスプリングを固定するように、ラップスプリングの径方向の外側に配置され、そしてプーリは、所定の負荷状態の発生時にシャフトの外面からラップスプリングの係合を徐々に解放させるために配置された部材を備える。
アイソレーティング・デカップラは、外面を有するシャフトと、シャフトの周りに回転自在に係合するプーリと、第1の直径を有する第1の部分と第2の直径を有する第2の部分とを有するトーションスプリングとを備え、第1の直径は第2の直径に等しくなく、トーションスプリングはプーリに係合し、外面に摩擦的に係合するワンウェイクラッチ部材とを備え、ワンウェイクラッチ部材は巻取り方向に負荷をかけられ、トーションスプリングはワンウェイクラッチ部材に固定的に連結された端部を有し、トーションスプリングは巻取り方向に負荷をかけられ、これにより、負荷が増加するに従ってトーションスプリングの各コイルの直径が徐々に変化し、第2の部分は、負荷状態において第2の部分が径方向に移動してワンウェイクラッチ部材を固定するように、ワンウェイクラッチ部材の径方向の外側に配置され、プーリは、所定の負荷状態の発生時に外面からワンウェイクラッチ部材の摩擦的係合を徐々に解放するために配置された部材を備える。
本発明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 (12)

  1. 外面(81)を有するシャフトと、
    前記シャフトの周りに回転自在に係合するプーリ(30)と、
    大径を有する第1の部分(23)と小径を有する第2の部分(22)とを有するトーションスプリング(70)とを備え、前記大径は前記小径よりも大きく、前記トーションスプリングは前記プーリに係合し、
    前記外面の外径よりも小さい内径を有するラップスプリング(20)を備え、前記ラップスプリングは前記外面に摩擦的に係合し、
    前記ラップスプリングは巻取り方向に負荷をかけられ、
    前記トーションスプリングは前記ラップスプリングに固定的に連結された端部(72)を有し、
    前記トーションスプリングは巻取り方向に負荷をかけられ、これにより、負荷が増加するに従って前記トーションスプリングの各コイルの直径が徐々に減少し、
    前記第2の部分は、負荷状態において前記第2の部分が径方向の内側に移動して前記ラップスプリングを固定するように、前記ラップスプリングの径方向の外側に配置され、前記ラップスプリングの外側に巻き付いて、前記ラップスプリングを介して捩じり負荷を前記トーションスプリングから直接前記シャフトに伝達する
    アイソレーティング・デカップラ。
  2. 前記プーリが、所定の負荷状態の発生時に前記シャフトの外面から前記ラップスプリングの係合を徐々に解放させるために配置された部材を備える請求項1に記載のアイソレーティング・デカップラ。
  3. 前記第1の部分が前記ラップスプリングに接触しない請求項1に記載のアイソレーティング・デカップラ。
  4. シャフトと、
    内面を有するプーリとを備え、前記プーリは前記シャフトの周りに回転自在に係合し、
    大径を有する第1の部分と小径を有する第2の部分とを有するトーションスプリングとを備え、前記大径は前記小径よりも大きく、前記トーションスプリングは前記シャフトに係合し、
    前記内面の直径よりも大きい外径を有するラップスプリングを備え、前記ラップスプリングは前記内面に摩擦的に係合し、
    前記ラップスプリングは巻戻し方向に負荷をかけられ、
    前記トーションスプリングは前記ラップスプリングに固定的に連結された端部を有し、
    前記トーションスプリングは巻戻し方向に負荷をかけられ、これにより、負荷が増加するに従って前記トーションスプリングの各コイルの直径が徐々に増大し、
    前記第1の部分は、負荷状態において前記第1の部分が径方向の外側に移動して前記ラップスプリングを固定するように、前記ラップスプリングの径方向の内側に配置され、前記ラップスプリングの内側に巻き付いて、前記ラップスプリングを介して捩じり負荷を前記トーションスプリングから直接前記プーリに伝達する
    アイソレーティング・デカップラ。
  5. 前記シャフトが、所定の負荷状態の発生時に前記プーリの内面から前記ラップスプリングを徐々に解放させるために配置された部材を備える請求項4に記載のアイソレーティング・デカップラ。
  6. 前記第2の部分が前記ラップスプリングに接触しない請求項4に記載のアイソレーティング・デカップラ。
  7. 外面を有するシャフトと、
    前記シャフトの周りに回転自在に係合するプーリと、
    第1の直径を有する第1の部分と第2の直径を有する第2の部分とを有するトーションスプリングとを備え、前記第1の直径は前記第2の直径に等しくなく、前記トーションスプリングは前記プーリに係合し、
    前記外面に摩擦的に係合するワンウェイクラッチ部材を備え、
    前記ワンウェイクラッチ部材は巻取り方向に負荷をかけられ、
    前記トーションスプリングは前記ワンウェイクラッチ部材に固定的に連結された端部を有し、
    前記トーションスプリングは巻取り方向に負荷をかけられ、これにより、負荷が増加するに従って前記トーションスプリングの各コイルの直径が徐々に変化し、
    前記第2の部分は、負荷状態において前記第2の部分が径方向に移動して前記ワンウェイクラッチ部材を固定するように、前記ワンウェイクラッチ部材の径方向の外側に配置され、前記ワンウェイクラッチ部材の外側に巻き付いて、前記ワンウェイクラッチ部材を介して捩じり負荷を前記トーションスプリングから直接前記シャフトに伝達し、
    前記プーリは、所定の負荷状態の発生時に前記外面から前記ワンウェイクラッチ部材の摩擦的係合を徐々に解放するために配置された部材を備える
    アイソレーティング・デカップラ。
  8. シャフトと、
    内面を有するプーリとを備え、前記プーリは前記シャフトの周りに回転自在に係合し、
    大径を有する第1の部分と小径を有する第2の部分とを有するトーションスプリングとを備え、前記大径は前記小径よりも大きく、前記トーションスプリングは前記シャフトに係合し、
    前記内面の直径よりも大きい外径を有するラップスプリングとを備え、前記ラップスプリングは前記内面に摩擦的に係合し、
    前記ラップスプリングは巻戻し方向に負荷をかけられ、
    前記トーションスプリングは前記ラップスプリングに固定的に連結された端部を有し、
    前記トーションスプリングは巻戻し方向に負荷をかけられ、これにより、負荷が増加するに従って前記トーションスプリングの各コイルの直径が徐々に増大し、
    前記第1の部分は、負荷状態において前記第1の部分が径方向の外側に移動して前記ラップスプリングを固定するように、前記ラップスプリングの径方向の内側に配置され、前記ラップスプリングの内側に巻き付いて、前記ラップスプリングを介して捩じり負荷を前記トーションスプリングから直接前記プーリに伝達し、
    前記シャフトは所定の負荷状態の発生時に前記内面から前記ラップスプリングを徐々に解放させるために配置された部材を備える
    アイソレーティング・デカップラ。
  9. 前記プーリと前記シャフトの間に配置されたベアリングをさらに備える請求項7に記載のアイソレーティング・デカップラ。
  10. 前記部材がベアリングレースから延びる請求項9に記載のアイソレーティング・デカップラ。
  11. 前記部材が回転軸A−Aに平行な軸方向に突出する請求項7に記載のアイソレーティング・デカップラ。
  12. 前記部材が前記シャフトに固定されたリテーナから突出する請求項7に記載のアイソレーティング・デカップラ。
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