KR101880779B1 - 동조 감쇠를 갖는 디커플러 및 관련 방법 - Google Patents

Abstract

일 태양에서, 본 발명은 엔진 상의 샤프트(예컨대, 교류 발전기를 위한)와 순환 동력 전달 요소(예컨대, 벨트) 사이에 위치가능한 디커플러에 관한 것이다. 디커플러는 샤프트에 장착되는 허브, 순환 동력 전달 요소와 맞물리는 풀리, 및 허브와 샤프트 사이의 방진 스프링을 포함한다. 디커플러는 적어도 선택된 감쇠 토크를 허브와 풀리 사이에 제공한다.

Description

동조 감쇠를 갖는 디커플러 및 관련 방법{DECOUPLER WITH TUNED DAMPING AND METHODS ASSOCIATED THEREWITH}

본 출원은 둘 모두의 내용이 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는, 2010년 11월 17일자로 출원된 미국 가출원 제61/414,682호 및 2010년 11월 14일자로 출원된 미국 가출원 제61/413,475호의 이익을 청구한다.

본 발명은 벨트 구동식 액세서리가 일시적으로 벨트의 속도와는 다른 속도로 작동하도록 허용하기 위한 디커플링 기구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 교류 발전기를 위한 디커플링 기구에 관한 것이다.

차량 내의 엔진의 크랭크샤프트로부터 벨트에 의해 구동되는, 교류 발전기와 같은 액세서리 상에 디커플링 기구를 제공하는 것이 알려져 있다. 디커플러 조립체 또는 디커플러로 지칭될 수 있는 이러한 디커플링 기구는 관련 액세서리가 일시적으로 벨트의 속도와는 상이한 속도로 작동하도록 허용한다. 알려진 바와 같이, 크랭크샤프트는 엔진 내의 실린더의 점화와 관련되는 가속 및 감속 사이클을 겪는다. 디커플러는 엔진으로부터의 크랭크샤프트 및 따라서 디커플러의 풀리가 일반적으로 회전 비틀림 진동 또는 비틀림으로 지칭되는 이들 동일한 감속 및 가속 사이클을 겪더라도 교류 발전기 샤프트가 비교적 일정한 속도로 회전하도록 허용한다.

이러한 디커플러는 차량의 파워트레인에 대한 가치있는 부가물이다. 그러나, 몇몇 엔진은 다른 엔진보다 디커플러에 가혹하며, 그러한 엔진 상의 디커플러는 원하는 만큼 길게 지속되지 못한다. 그러한 엔진 상에서 작동되는 디커플러를 제공하는 것이 유리할 것이다.

일 태양에서, 본 발명은 엔진 상의 샤프트(예컨대, 교류 발전기를 위한)와 순환 동력 전달 요소(endless power transmitting element)(예컨대, 벨트) 사이에 위치가능한 디커플러에 관한 것이다. 디커플러는 샤프트에 장착되는 허브, 순환 동력 전달 요소와 맞물리는 풀리, 및 허브와 샤프트 사이의 방진 스프링(isolation spring)을 포함한다. 디커플러는 적어도 선택된 감쇠 토크를 허브와 풀리 사이에 제공한다.

감쇠 토크는 선택된 최대량 미만의 비틀림 진동을 특히 선택된 진동수 범위 내에서 디커플러의 허브에 제공하도록 선택될 수 있다. 특히, 선택된 최대량 미만의 비틀림 진동을 선택된 진동수 범위 내에서 디커플러의 허브에 제공하는 것은 디커플러가 교류 발전기의 샤프트에 연결된 때 유용하다. 이는 교류 발전기의 전압 조정기가 디커플러의 고유 진동수 부근일 수 있는 15 Hz의 범위 내에 있는 스위칭 주파수에서 교류 발전기를 제어하지 못하도록 억제하는 것으로 밝혀졌다. 교류 발전기가 그러한 스위칭 주파수를 갖지 못하도록 억제하는 것은 그 주파수 범위 내에서 교류 발전기로부터 허브에 유발되는 임의의 비틀림 진동을 감소시킨다. 이는 허브에 의해 발생되는 전체 비틀림 진동을 감소시키며, 이는 방진 스프링의 피로 수명을 개선한다.

유의미한 시험을 통해, 교류 발전기의 전압 조정기가 교류 발전기 로터에 의해 발생되는 1차 진동에 기인하는 전류 변동에 의해 잘못될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 이것이 일어난 때, 전압 조정기 그 자체가 약 15 Hz의 범위 내의 스위칭 주파수로 스위칭될 수 있다. 그것이 이렇게 되면, 그것은 다시 디커플러의 허브로 전달되는 진동을 교류 발전기 로터에 생성한다. 이러한 주파수가 디커플러의 고유 진동수 부근에 있기 때문에, 허브는 상당히 증가된 진폭의 진동으로 반응할 수 있다(즉, 허브가 보다 높은 각도 범위를 통해 왕복 운동할 것임). 왕복 운동의 이러한 증가된 각도 범위는 디커플러 내의 방진 스프링 상의 응력을 상당히 증가시켜 그 피로 수명을 감소시킬 수 있다. 엔진으로부터의 진동 및 특히 1차 진동을 그것들이 허브에 도달하기 전에(따라서 그것들이 교류 발전기 로터에 도달하기 전에) 선택된 양만큼 감쇠되도록 감쇠시킴으로써, 전압 조정기가 15 Hz 범위 내의 스위칭 주파수로 생성된 전류 변동에 반응할 가능성이 적어진다. 따라서, 전압 조정기는 허브의 고유 진동수 부근의 주파수에서 다시 교류 발전기 로터 및 디커플러의 허브에 더욱 많은 진동을 제공하는 경향이 감소될 것이다.

특정 실시예에서, 디커플러는 허브, 풀리, 방진 스프링, 제1 마찰 표면, 제2 마찰 표면 및 리테이너(retainer)를 포함한다. 허브는 샤프트가 회전축을 중심으로 허브와 동시 회전하도록 샤프트에 결합되도록 구성된다. 풀리는 허브에 회전가능하게 결합되고, 순환 동력 전달 요소와 맞물리도록 구성되는 외측 주연부를 구비한다. 방진 스프링은 회전력을 풀리로부터 허브로 전달하도록 그리고 풀리와 허브 사이의 비틀림 진동을 수용하도록 위치된다. 제1 마찰 표면은 풀리와 작동가능하게 연결된다. 제2 마찰 표면은 허브와 작동가능하게 연결된다. 마찰 표면 편향 부재는 제1 및 제2 마찰 표면을 서로를 향해 편향시키기 위해 편향력을 가하기 위해 위치된다. 리테이너는 마찰 표면 편향 부재와 맞물리고, 마찰 표면 편향 부재가 제1 및 제2 마찰 표면에 적어도 선택된 편향력을 인가하게 하여 풀리와 허브 사이의 상대 회전 운동 중 적어도 선택된 감쇠 토크를 생성하도록 위치된다.

감쇠 구조물 편향 부재는 응용에 맞추기 위해 임의의 적합한 수의 파형부를 구비할 수 있는 벨빌(Belleville) 와셔일 수 있다. 대안적으로, 감쇠 구조물 편향 부재는 나선형 압축 스프링일 수 있다. 다른 대안으로서, 감쇠 구조물 편향 부재는 복수의 나선형 압축 스프링 중 하나일 수 있다. 그러한 대안적인 실시예에서, 감쇠 구조물은 또한 복수의 감쇠 구조물 편향 부재 각각이 서로 평행하게 마찰 부재를 가압시키기 위해 서로 독립적으로 위치되도록, 일측에 마찰 부재를 그리고 압축 스프링을 수용하고 지지하기 위해 타측에 복수의 블라인드 개구 또는 다른 스프링 지지체를 구비하는 지지 부재를 포함할 수 있다. 다른 대안적인 실시예에서, 복수의 감쇠 구조물 편향 부재는 서로 직렬로(예컨대, 끝과 끝이 맞닿아) 배치될 수 있다.

일 태양에서, 본 발명은 생산품(production) 디커플러를 제조하는 것을 돕는 데 사용하기 위한 시험 디커플러에 관한 것이다. 시험 디커플러는 엔진 상의 또는 엔진을 모사하도록 의도되는 시험 장비 상의 샤프트(예컨대, 교류 발전기를 위한)와 순환 동력 전달 요소(예컨대, 벨트) 사이에 위치가능하다. 시험 디커플러는 샤프트에 장착되는 허브, 순환 동력 전달 요소와 맞물리는 풀리, 및 허브와 샤프트 사이의 방진 스프링을 포함한다. 시험 디커플러는 이것이 허브와 풀리 사이에서 생성하는 감쇠 토크의 양을 조절할 수 있다. 이 방식으로, 그것은 생산품 디커플러에 제공하기에 적합한 감쇠 토크를 결정하는 것을 돕기 위해 사용될 수 있다.

일 실시예에서, 시험 디커플러는 허브, 풀리, 방진 스프링, 제1 마찰 표면, 제2 마찰 표면 및 리테이너를 포함한다. 허브는 샤프트가 회전축을 중심으로 허브와 동시 회전하도록 샤프트에 결합되도록 구성된다. 풀리는 허브에 회전가능하게 결합되고, 순환 동력 전달 요소와 맞물리도록 구성되는 외측 주연부를 구비한다. 방진 스프링은 회전력을 풀리로부터 허브로 전달하도록 그리고 풀리와 허브 사이의 비틀림 진동을 수용하도록 위치된다. 제1 마찰 표면은 풀리와 작동가능하게 연결된다. 제2 마찰 표면은 허브와 작동가능하게 연결된다. 마찰 표면 편향 부재는 제1 및 제2 마찰 표면을 서로를 향해 편향시키기 위해 편향력을 가하기 위해 위치된다. 리테이너는 마찰 표면 편향 부재와 맞물린다. 리테이너의 위치는 마찰 표면 편향 부재의 편향력을 제어한다. 리테이너는 위치가 조절가능하다.

다른 태양에서, 본 발명은, 엔진을 위한 생산품 디커플러를 제조하는 방법으로서,

a) 엔진과 관련되는 공진 데이터를 제공하는 단계;

b) 단계 a)에서 제공된 공진 데이터에 기초하여 생산품 디커플러의 풀리와 허브 사이에 선택된 양의 감쇠를 제공하기 위해 대략적인 감쇠 토크를 소프트웨어를 사용하여 결정하는 단계;

c) 단계 b)에서 결정된 대략적인 감쇠 토크를 포함하는 조절가능한 감쇠 토크를 제공할 수 있는 시험 디커플러를 제공하는 단계;

d) 단계 a)의 공진 데이터에 기초하여, 시험 디커플러에 비틀림 진동을 인가함으로써 생산품 디커플러에 의해 제공될 최종 감쇠 토크를 선택하는 단계; 및

e) 샤프트가 회전축을 중심으로 허브와 동시 회전하도록 샤프트에 결합되도록 구성되는 생산품 허브, 허브에 회전가능하게 결합되는 그리고 엔진에 의해 구동되는 순환 동력 전달 요소와 맞물리도록 구성되는 외측 주연부를 구비하는 풀리, 및 회전력을 풀리로부터 허브로 전달하도록 그리고 풀리와 허브 사이의 비틀림 진동을 수용하도록 위치되는 방진 스프링을 포함하는 생산품 디커플러를 제조하는 단계 - 생산품 디커플러는 생산품 허브와 생산품 풀리 사이에 적어도 최종 감쇠 토크를 인가함 - 를 포함하는 방법에 관한 것이다.

이제 본 발명이 첨부 도면을 참조하여 단지 예로서 설명될 것이다.
도 1은 그것들 중 하나가 본 발명의 일 실시예에 따른 디커플러를 구비하는 복수의 벨트 구동식 액세서리를 갖춘 엔진의 정면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 디커플러의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 디커플러의 확대 단면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 디커플러의 변형예의 확대 단면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 디커플러의 다른 변형예의 확대 단면도이다.
도 6은 도 2에 도시된 디커플러의 다른 변형예의 확대 단면도이다.
도 7a는 소정 범위의 진동수에 걸쳐 도 1의 디커플러로부터의 허브 및 풀리의 진동 응답을 도시한 그래프이다.
도 7b는 풀리와 허브 사이의 상대 변위에 대한 도 1의 디커플러의 토크 응답을 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 도 1에 도시된 디커플러를 설계하는 데 사용하기 위한 조절가능한 감쇠 토크를 제공할 수 있는 시험 디커플러의 확대 단면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 디커플러를 제조하는 방법의 순서도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 조절가능한 감쇠 토크를 제공할 수 있는 그리고 감쇠 토크의 조절을 위한 액추에이터를 포함하는 디커플러의 확대 단면도이다.
도 11은 도 10에 도시된 디커플러의 일부분의 확대 단면도이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 조절가능한 감쇠 토크를 제공할 수 있는 그리고 감쇠 토크의 조절을 위한 액추에이터를 포함하는 다른 디커플러의 확대 단면도이다.

차량용 엔진(10)을 도시하는 도 1을 참조한다. 엔진(10)은 예를 들어 벨트(14)일 수 있는 순환 구동 요소를 구동하는 크랭크샤프트(12)를 포함한다. 벨트(14)를 통해, 엔진(10)은 교류 발전기(18)와 같은 복수의 액세서리(16)(파선 윤곽으로 도시됨)를 구동한다. 각각의 액세서리(16)는 벨트(14)에 의해 구동되는 풀리(13)를 그것 상에 갖춘 입력 구동 샤프트(15)를 포함한다. 디커플러(20)가 임의의 하나 이상의 벨트 구동식 액세서리(16), 특히 교류 발전기(18)의 입력 샤프트(15)와 벨트(14) 사이에 풀리 대신에 제공된다.

디커플러(20)의 단면도를 도시하는 도 2를 참조한다. 디커플러(20)는 허브(22), 풀리(24), 제1 베어링 부재(26), 제2 베어링 부재(27), 방진 스프링(isolation spring)(28), 캐리어(30), 및 이 예시적 실시예에서 랩 스프링(32)을 포함하는 일방향 랩 스프링 클러치인 일방향 클러치(31)를 포함한다.

허브(22)는 액세서리 샤프트(15)(도 1)에 임의의 적합한 방식으로 장착되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 허브(22)는 축(A)을 중심으로 허브(22)와 샤프트(15)의 동시 회전을 위해, 허브(22)를 샤프트(15)의 단부에 장착하기 위해 사용되는 그것을 통한 샤프트-장착 개구(36)를 구비할 수 있다.

풀리(24)는 허브(22)에 회전가능하게 결합된다. 풀리(24)는 벨트(14)와 맞물리도록 구성되는 외측 표면(40)을 구비한다. 외측 표면(40)은 홈(42)을 구비하는 것으로 도시된다. 따라서, 벨트(14)는 다중-V 벨트일 수 있다. 그러나, 풀리(24)의 외측 표면(40)이 임의의 다른 적합한 구성을 가질 수 있고, 벨트(14)가 다중-V 벨트일 필요가 없는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 풀리(24)는 단일 홈을 구비할 수 있고, 벨트(14)는 단일 V 벨트일 수 있거나, 또는 풀리(24)는 평평한 벨트(14)와 맞물리기 위한 대체로 평평한 부분을 구비할 수 있다. 풀리(24)는 또한 랩 스프링(32)이 풀리와 허브(22)를 함께 결합시키기 위해 맞물릴 수 있는 내측 표면(43)을 포함한다. 풀리(24)는 강 또는 알루미늄과 같은 임의의 적합한 재료로, 또는 몇몇 경우에 특정 유형의 나일론, 페놀 수지 또는 다른 재료와 같은 중합체 재료로 제조될 수 있다.

제1 베어링 부재(26)는 풀리(24)를 풀리(24)의 제1(근위) 축방향 단부(44)에서 허브(22) 상에 회전가능하게 지지한다. 제1 베어링 부재(26)는 나일론-4-6으로 제조된 부싱과 같은 임의의 적합한 유형의 베어링 부재일 수 있거나, 또는 몇몇 응용에 대해 그것은 미국 미시간주 버밍엄 소재의 디에스엠(DSM)에 의해 제조된 PX9A 또는 어떤 다른 적합한 중합체 재료일 수 있고, 몰딩된 풀리가 제공되는 실시예에서 2 단계 몰딩 공정으로 풀리(24) 상에 직접 몰딩될 수 있다. 베어링(예컨대, 볼 베어링)을 부싱 대신에 제1 베어링 부재(26)로서 사용하는 것이 가능할 수 있다. 이러한 경우에, 베어링이 몰드 캐비티 내로 삽입될 수 있고, 풀리(24)가 베어링(26) 위에 몰딩될 수 있다. 베어링 대신에, 전술된 베어링과 유사한 방식으로 풀리 몰딩 공정을 위해 몰드 캐비티 내로 삽입될 수 있는 금속성(예컨대, 청동) 부싱이 제공될 수 있다.

제2 베어링 부재(27)는 허브(22)의 제2(원위) 축방향 표면(48)에 위치된다. 제2 베어링 부재(27)는 풀리(24)에 그리고 허브(22)에 임의의 적합한 방식으로 장착될 수 있다. 도시된 실시예에서, 제2 베어링 부재(27)는 허브(22)가 몰드의 일부를 형성하는 사출 성형 공정에 의해 풀리 지지 표면(48) 주위에 몰딩될 수 있다. 허브(22)는 몰딩 공정 중 풀리 지지 표면(48)에 대한 베어링 부재(27)의 강한 부착을 방지하기 위해, 몰드 캐비티 내로의 삽입 전에 그것 상에 코팅을 구비할 수 있어, 몰딩 기계(미도시)로부터 허브(22)와 베어링 부재(27)의 제거 후, 베어링 부재(27)는 허브(22) 주위로 회전할 수 있다. 베어링 부재(27)는 풀리(24) 상의 시트(49) 내로 압입될 수 있고, 풀리(24)가 적합한 중합체 재료로 제조되는 실시예에서 풀리(24)와 용접(예컨대, 레이저 용접)될 수 있다. 이러한 경우에, 풀리(24)의 재료와 제1 베어링 부재(26)의 재료는 레이저 용접과 같은, 선택되는 모든 적합한 접합 공정에 의한 접합에 적합하도록 선택된다. 접착 결합 및/또는 베어링 부재(27)를 풀리에 로킹시킬 기계적 접합 요소(예컨대, 탄성 로킹 탭)를 사용하는 것과 같은, 제2 베어링 부재(27)와 풀리(24)를 접합하는 다른 방식이 채용될 수 있는 것이 주목될 것이다.

방진 스프링(28)은 샤프트(15)에 대한 벨트(14)의 속도에서 진동을 수용하도록 제공된다. 방진 스프링(28)은 환형 슬롯 내에서 유지되는 그리고 캐리어(30) 상의 반경 방향으로 연장되는 구동기 벽(52)(도 3)에 인접하는 제1 나선형 단부(50)를 갖춘 나선형 비틀림 스프링일 수 있다. 방진 스프링(28)은 허브(22) 상의 유사한 구동기 벽(미도시)과 맞물리는 제2 나선형 단부(53)(도 2)를 구비한다. 도시된 실시예에서, 방진 스프링(28)은 제1 및 제2 단부(50, 53) 사이에 복수의 코일(58)을 구비한다. 코일(58)은 바람직하게는 선택된 양만큼 이격되고, 방진 스프링(28)은 바람직하게는 스프링(28)의 제1 및 제2 나선형 단부(50, 53)가 캐리어(30) 및 허브(22) 상의 각각의 벽과 인접되는 것을 보장하기 위해 선택된 양의 축방향 압축하에 있다. 방진 스프링(28), 허브(22) 및 캐리어(30) 사이의 적합한 맞물림의 일례가 내용이 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 7,712,592에 도시되고 기술된다. 스러스트 플레이트(thrust plate)(73)가 스프링(28)의 축방향 압축으로부터 발생하는 캐리어(30)의 축방향 추력을 수용하기 위해 제공될 수 있다.

방진 스프링(28)은 적합한 스프링 강과 같은 임의의 적합한 재료로 제조될 수 있다. 방진 스프링(28)은 임의의 적합한 단면 형상을 가질 수 있다. 도면에서, 방진 스프링(28)은 이것에 주어진 점유 체적에 대해 비교적 높은 비틀림 저항(즉, 스프링 율(spring rate))을 제공하는 대체로 직사각형의 단면 형상을 갖는 것으로 도시된다. 그러나, 원형 단면 형상 또는 정사각형 단면 형상과 같은 다른 단면 형상으로 적합한 스프링 율이 얻어질 수 있다.

대안적으로, 방진 스프링(28)은 압축 스프링일 수 있다. 다른 대안으로서, 방진 스프링(28)은 각각 압축 스프링인 2개 이상의 방진 스프링 중 하나일 수 있다. 이러한 구성이 모두 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 제,708,661호, 미국 특허 출원 공개 제2008/0312014호, PCT 공개 제2007/074016호, PCT 공개 제2008/022897호, PCT 공개 제2008/067915호 및 PCT 공개 제2008/071306호에 개시된다.

도 2에 도시된 실시예에서, 슬리브(57)가 방진 스프링(28)과 클러치 스프링(32) 사이에 제공된다. 슬리브(57)는 도시된 실시예에서 나선형 부재 그 자체이지만, 그것은 중공 실린더형 형상과 같은 임의의 다른 적합한 구성을 가질 수 있다. 슬리브(57)는 방진 스프링(28)의 반경 방향 팽창에 이용가능한 공간의 양을 제한함으로써 토크 리미터로서의 역할을 한다(방진 스프링(28)이 비틀림 스프링인 실시예에서). 따라서, 선택된 한계를 초과하는 토크가 풀리(24)에 의해 제공될 때, 방진 스프링(28)은 이것이 슬리브(57)에 의해 구속될 때까지 팽창한다. 적합한 슬리브(57)의 일례가 내용이 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 7,766,774에 도시되고 기술된다.

나선형 클러치 스프링(32)은 캐리어(30)의 반경 방향 벽(55)과 맞물림가능한 그리고 캐리어(30)에 고정되게 연결될 수 있는 제1 단부(51)를 구비한다. 나선형 클러치 스프링(32)은 자유 부동(floating)할 수 있는 제2 단부(59)를 구비한다.

캐리어(30)는 예를 들어 적합한 나일론 등과 같은 임의의 적합한 재료로 제조될 수 있다.

토크가 풀리(24)를 샤프트(15)의 속도보다 빠른 속도로 구동하기 위해 벨트(14)로부터 풀리(24)로 인가될 때, 풀리(24)의 내측 표면(43)과 클러치 스프링(32)의 코일 사이의 마찰이 클러치 스프링(32)의 코일 중 적어도 하나를 클러치 스프링(32)의 제1 단부(51)에 대해 축(A)을 중심으로 제1 회전 방향으로 적어도 어느 정도의 각도로 구동한다. 제1 단부(51)에 대해 풀리(24)에 의해 구동되는 하나 이상의 코일 사이의 상대 운동은 클러치 스프링이 반경 방향으로 팽창하도록 하며, 이는 클러치 스프링(32)의 코일과 풀리(24)의 내측 표면(43) 사이의 파지를 더욱 강화시킨다. 그 결과, 클러치 스프링(32)의 제1 단부(59)가 토크를 풀리로부터 캐리어(30)로 전달한다. 캐리어(30)는 토크를 방진 스프링(28)을 통해 허브(22)로 전달한다. 그 결과, 허브(22)가 풀리(24)의 속도까지 상승된다. 따라서, 풀리(24)가 허브(22)보다 빨리 회전할 때, 클러치 스프링(32)이 풀리(24)를 캐리어(30) 및 따라서 허브(22)에 작동가능하게 연결한다.

마찰 부재(64) 상의 제2 마찰 표면(62)과 맞물리는 제1 마찰 표면(60)이 허브(22)의 원위 단부에 있다. 마찰 부재(60)는 허브(22)에 작동가능하게 연결된다(이 특정 경우에 그것은 직접 허브(22) 상에 위치함). 마찰 표면(62)은 풀리(24)에 작동가능하게 연결된다. 이 예시적 실시예에서, 그것은 스러스트 와셔(66)에 인접한 그리고 그것에 축방향 및 반경 방향으로 결합되는 마찰 부재(64) 상에 있다. 마찰 표면 편향 부재(68)가 스러스트 와셔(66)와 축방향 및 반경 방향으로 맞물리고 리테이너 부재(69)에 의해 적소에서 유지되며, 시일 캡(71)이 디커플러(20)의 내부 공간 내로의 먼지 및 잔해의 침입을 막기 위해 원위 단부를 덮도록 제공된다. 편향 부재(68)는 마찰 표면(60, 62)을 선택된 힘으로 서로 맞물리도록 가압한다. 이러한 선택된 힘은 마찰 표면(60, 62)이 서로에게 가하는 마찰력에 직접적으로 영향을 미친다. 도 2 및 도 3의 편향 부재(68)는 벨빌(Belleville) 와셔(70)이다. 그러나, 예를 들어 도 4에 도시된 바와 같은 나선형 압축 스프링(72), 도 5에 도시된 바와 같은 복수의 압축 스프링(74), 또는 도 6에 도시된 바와 같은 단일체(monolithic) 탄성중합체 편향 부재(76)와 같은 다른 유형의 편향 부재가 사용될 수 있는 것이 이해될 것이다. 마찰 부재(64), 스러스트 부재(66), 편향 부재(68) 및 리테이너(69) 각각은 임의의 적합한 수단에 의해 풀리(24)와 회전가능하게 고정될 수 있다. 예를 들어, 그것들은 각각 풀리(24) 내의 축방향으로 연장되는 슬롯 내로 연장되는 반경 방향 돌출부를 구비할 수 있다. 또한 도 4, 도 5 및 도 6에 도시된 실시예에서 리테이너(69)와 편향 부재(68) 사이에 그것들 사이의 힘의 분배를 돕기 위해 추가의 스러스트 플레이트(도면 부호 미표기)가 있는 것이 주목될 것이다.

이들 실시예 각각에서, 편향 부재(68)는 선택된 수직력이 마찰 표면(60, 62) 상에 인가되도록 위치된다. 또한, 제1 및 제2 마찰 표면(60, 62)을 형성하는 재료와 이들 표면(60, 62) 상에 제공되는 표면 마무리는 이들 표면이 선택된 마찰 계수를 갖도록 선택된다. 표면(60, 62) 사이에 선택된 마찰 계수를 제공함으로써 그리고 선택된 수직력을 제공함으로써, 선택된 마찰력이 허브(22)에 가해진다.

도시된 특정 실시예에서, 마찰 부재(64)는 직접 허브(22)와 맞물린다. 마찰 부재(64)가 간접적으로(예컨대, 그 자체가 허브(22)에 직접 연결되는 다른 부재 상의 마찰 표면과의 맞물림을 통해) 허브(22)와 맞물리는 것이 가능하다.

선택된 마찰력은 허브(22)에 선택된 감쇠 토크를 가하는 선택된 감쇠력으로 지칭될 수 있다. 이 선택된 감쇠력의 목적이 아래에 기술된다.

엔진(10)과 같은 엔진이 작동할 때, 크랭크샤프트 속도가 평균 속도를 중심으로 높은 값과 낮은 값 사이에서 진동하는 것이 잘 알려져 있다. 크랭크샤프트(12)의 평균 속도는 물론 엔진의 RPM에 의존한다. 크랭크샤프트의 속도 변화는 커넥팅 로드를 통해 크랭크샤프트(12)로 전달되는 피스톤의 선형 운동을 생성하는 실린더의 점화로 인한 내연 기관의 고유 특성이다. 크랭크샤프트(12)의 이들 속도 변화는 크랭크샤프트 풀리로, 크랭크샤프트 풀리로부터 벨트(14)로, 그리고 벨트(14)로부터 디커플러 풀리(24)로 전달된다.

4-실린더 엔진에 대해, 크랭크샤프트(12)(및 따라서 디커플러 풀리(24))는 2차 진동을 겪는다. 다시 말해서, 풀리(24)의 진동의 진동수는 엔진의 속도 × 실린더의 수 / 2이다. 따라서, 공회전하는(예컨대, 약 750 RPM) 4-실린더 엔진에 대해, 디커플러 풀리(24)는 750 회전수/분 × 1분/60초 × 4 / 2 = 25 Hz의 진동을 겪는다.

공회전하는 4-실린더 엔진에 의해 구동되는, 일반적으로 차량에 채용되는 유형의 프런트 엔진 액세서리 드라이브(front engine accessory drive)를 통한 교류 발전기(18)의 구동을 모사하도록 구성되는 테스트 벤치(test bench)에 수행되는 시험으로부터의 시험 결과를 도시하는 도 7a 및 도 7b를 참조한다. 도 7a를 참조하면, 도면 부호 80으로 도시된 곡선은 풀리(24)가 겪는 각도 진동의 양을 진동수에 관하여 나타낸다. 볼 수 있는 바와 같이, 그리고 예상되는 바와 같이, 약 25 Hz의 진동수에서, 약 8도의 피크 대 피크(peak-to-peak)의 진동을 나타내는 피크(82)가 곡선(80)에 존재한다. 그러나, 1도 미만의 피크 대 피크의 풀리 진동을 나타내는 (훨씬 더 작은) 피크가 약 12.5 Hz에서 도면 부호 84로 도시되는 것을 볼 수 있다. 이는 크랭크샤프트 또는 FEAD 시스템 내의 어떤 다른 구성요소의 불균형과 같은 몇몇 요인에 기인할 수 있는 예상치 못한 1차 진동이다. 그러나, 이러한 1차 진동의 부가적인 원인이 특히 디젤 엔진에서 발생한다. 촉매 변환기 기능을 최적화시키기 위해, 그러한 엔진은 농후(rich) 점화와 희박(lean) 점화 사이에서 교번할 수 있다. 이는 4-실린더에서 사이클당 2회의 토크 펄스를 생성하며, 이는 크랭크샤프트의 회전당 1회를 의미한다. 따라서, 이는 1차 진동이다.

도 7a에 도면 부호 86으로 도시된 곡선은 허브(22)가 겪는 각도 진동의 양을 진동수에 관하여 나타낸다. 예상되는 바와 같이, 25Hz의 풀리 진동의 결과인 약 25 Hz에 피크(88)가 존재한다. 25Hz의 진동의 진폭은 약 4도의 피크 대 피크이다. 이는 풀리(24) 대 허브(22)의 대략적인 직경 비율이 주어지면 예상된다. 그러나, 1차 진동수(즉, 이 경우에 12.5 Hz)에서 또한 피크(90)가 존재하는 것을 볼 수 있다. 이 피크(90)는 풀리(24)에서의 매우 작은 진동(즉, 1도 미만)이 허브(22)에서의 예상외로 큰 진동(약 5.5도의 피크 대 피크)을 유발하는 것을 보여준다.

추가의 분석은 교류 발전기의 전압 조정기가 특정 상황에서 약 15 Hz의 범위 내에 있는 주파수로 그 스위칭 주파수를 변화시키는 것이 일어나고 있는 것으로 보이는 것을 밝혔다. 전압 조정기는 교류 발전기(18)의 전압 출력을 제어하여, 전압을 엔진 속도(및 따라서 교류 발전기 로터 속도)의 변화에 관계없이 일정하게 유지시킨다. 이를 수행하기 위해, 전압 조정기는 여기 권선(excitation winding)에서 전압을 주기적으로 활성화시키고 비활성화시켜, 온 타임(on time) 대 오프 타임(off time)의 비율을 제어하여서, 교류 발전기 내에 생성된 전압에 기초하여 출력 전압을 조절한다. 전압 조정기는 다수의 입력에 기초하여 제어되며, 따라서 다수의 상황이 전압 조정기의 동작에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 로터 속도 변동이 교류 발전기에 의해 생성된 전류의 변동을 유발할 수 있다. 이는 전압 조정기가 변동하는 전류를 보상하기 위해 스위칭 주파수를 변화(강하)시키도록 할 수 있다.

전압 조정기에 미치는 이러한 영향은 엔진(10)으로부터 디커플러(20)로 전달되는 1차 진동이 있을 때 특히 강하다. 이들 1차 진동에 노출된 때, 특히 전압 조정기는 스위칭 주파수를 약 15 Hz의 범위 내의 주파수로 변화시킴으로써 반응할 수 있다.

전압 조정기의 스위칭은 디커플러(20)의 허브(22)로 전달되는, 교류 발전기 로터 및 샤프트 내의 특정 양의 비틀림 진동을 유발한다. 따라서, 허브(22) 내에 생성되는 진동은 부분적으로 풀리(24) 내의 진동에 의해 유발되고, 부분적으로 교류 발전기 샤프트(도 1에 도면 부호 94로 도시됨) 내의 진동에 의해 유발된다. 디커플러(20)는 약 5 Hz 내지 약 20 Hz, 또는 보다 정확하게는 약 12Hz 내지 약 15Hz의 범위 내의 어딘가에 있는 고유 공진 진동수를 가질 수 있는 것이 주목될 것이다. 디커플러(20)의 고유 공진 진동수 부근에 있는 허브(22)로의 진동 입력이 확대되어질 수 있다. 위에 언급된 바와 같이, 전압 조정기의 스위칭 주파수는 전압 조정기가 로터 속도의 변동에 의해 영향받는 몇몇 상황에서 15 Hz의 범위 내에 있을 수 있다. 따라서, 허브(22)는 교류 발전기 샤프트로부터 디커플러(20)의 고유 진동수 부근에 있는 진동수의 비틀림 진동을 받을 수 있다. 또한 위에 언급된 바와 같이, 크랭크샤프트(12) 등의 불균형의 결과인, 풀리(24) 및 허브(22)로 전달되는 1차 진동(엔진이 공회전하고 있을 때 디커플러(20)의 고유 진동수 부근에 있음)이 있을 수 있다.

여기서 그 성능이 도 7a에 도시되는 예시적인 디커플러(20) 내에 제공되는 감쇠 토크의 양은 오버러닝 모드(즉, 허브(22)가 풀리(24)를 오버런할 때)에서 0.29이다. 비-오버러닝 모드에서, 감쇠 토크는 도 7b에 도면 부호 89로 도시된 토크 곡선의 상부 및 하부 부분의 차이의 반이다.

디커플러(20)의 고유 진동수 부근에 있는 그리고 따라서 확대될 수 있는 허브(22)에서의 비틀림 진동은 디커플러(20)의 작동 수명 및 특히 방진 스프링(28)의 작동 수명에 영향을 줄 수 있다. 허용가능한 것으로 간주될 비틀림 진동의 특정 양은 응용마다 다를 것이다. 엔진이 공회전하고 있을 때 5.5도의 피크 대 피크 진동이 있다 하더라도 디커플러(20)의 작동 수명이 허용가능한 것으로 간주될 수 있는 것이 가능하다. 그것은 물론 디커플러(20)를 구성하는 구성요소의 구성 재료, 및 허용가능한 작동 수명을 구성할 작동 사이클의 수와 같은 많은 요인에 의존한다. 그러나, 작동 수명은 너무 짧은 것으로 간주될 수 있다. 디커플러(20)의 작동 수명을 연장시키는 방식은 허브(22)의 진동의 진폭을 감소시키는 것으로 밝혀졌다.

따라서, 디커플러를 설계할 때 그것을 위한 적합한 작동 수명을 선택함으로써 시작하고, 이어서 허브(22) 내의 진동의 얼마만큼의 최대 진폭이 허용가능한지를 결정하는 것이 가능하다. 진동의 진폭은 감쇠를 통해 제어될 수 있다. 요구되는 감쇠의 양은 실험적으로, 수학적 모델을 실행함으로써, 또는 임의의 다른 적합한 방법에 의해 확립될 수 있다. 일 실시예에서, 수학적 모델이 우선 실행될 것이다. 그들 모델로부터의 결과가 조절가능한 감쇠를 수행할 수 있는 시험 디커플러를 제조하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 시험 디커플러가 도 8에 도면 부호 100으로 도시된다. 이 시험 디커플러(100)는 허브(122), 풀리(124), 방진 스프링(128), 랩 스프링(132), 슬리브(157), 베어링 부재(126, 127), 스러스트 부재(166), 허브(122) 상의 마찰 표면(160)과 맞물리기 위한 마찰 표면(162)을 그것 상에 갖춘 마찰 부재(164)와 같은, 도 2에 도시된 디커플러(10) 상의 그것들과 유사한 많은 구성요소를 구비할 수 있고, 또한 어떤 부가적인 구조물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 디커플러(100)는 복수의 벨빌 와셔(70)로 구성되는 편향 부재(102)를 포함한다. 또한, 도면 부호 104로 도시된 리테이너는 도면 부호 124로 도시된 풀리 상의 나사형성된 표면(107)과 맞물리는, 리테이너(104) 상의 나사형성된 외부 표면(106)에 의해 위치가 축방향으로 조절가능하다. 나사형성된 표면(106, 107)은 또한 리테이너(104)가 이것이 조절되는 모든 위치에서 유지되도록 하는 구조물을 제공한다. 시험 디커플러(100)를 제공함으로써, 디커플러(100)에 인가되는 감쇠 토크가 수학적 모델에 의해 결정되는 값으로 쉽게 설정될 수 있고, 이어서 진동이 너무 큰 것으로 결정되면 현장에서 신속하게 위 또는 아래로 조절될 수 있다. 진동은 도면 부호 22로 도시된 허브 및 풀리(124)의 각도 위치에 관한 정확한 정보를 제공할 수 있는 다수의 상이한 유형의 센서를 사용하여 시험 중 측정될 수 있다. 예를 들어, 스위스 6300 주크 바러슈트라쎄 73 소재의 젠트론 아게(Sentron AG)에 의해 제조된 2SA-10 젠트론 센서가 비틀림 진동을 측정하기 위해 사용될 수 있는 적합한 센서이다. 비틀림 진동을 측정하기 위한 그러한 센서의 사용이 내용이 본 명세서에 참고로 포함되는 PCT 공개 WO2006/045181에 기술된다. 풀리(124)를 위한 센서가 도면 부호 108로 도시되고, 허브(122)를 위한 센서가 도면 부호 110으로 도시된다. 센서(110)는 교류 발전기 샤프트(15)의 대향 단부에(즉, 디커플러(100)가 장착되는 단부의 반대쪽 단부에) 도시된다.

컨트롤러(111)가 센서(108, 110)로부터 신호를 수신하기 위해 제공될 수 있고, 비틀림 진동이 얼마만큼인지를 조작자에게 알릴 수 있다. 조작자는 이어서 허브(122)에서의 비틀림 진동이 결정된 한계 아래(즉, 원하는 작동 수명에 대해 계산된 진동의 최대 진폭 아래)일 때까지 감쇠력을 증가 또는 감소시키기 위해 디커플러(100) 상의 리테이너(104)의 위치를 조절할 수 있다. 대안적으로, 시스템은 컨트롤러(111)가 리테이너(104)를 제어하고 그것을 허브(122)에서의 선택된 비틀림 진동 미만으로 달성하는 데 필요한 만큼 위치시키도록 자동화될 수 있다.

이러한 시험 디커플러(100)는 생산품 디커플러(20)를 제조하는 방법을 수행하는 것을 돕기 위해 사용될 수 있다. 이 방법은:

a) 엔진과 관련되는 공진 데이터를 제공하는 단계;

b) 단계 a)에서 제공된 공진 데이터에 기초하여 생산품 디커플러(20)의 풀리와 허브 사이에 선택된 양의 감쇠를 제공하기 위해 대략적인 감쇠 토크를 소프트웨어를 사용하여 결정하는 단계;

c) 조절가능한 감쇠 토크를 제공할 수 있는 시험 디커플러(즉, 시험 디커플러(100))를 제공하는 단계;

d) 단계 b)에서 결정된 대략적인 감쇠 토크에 기초하여, 시험 디커플러(100)를 사용하여 생산품 디커플러(20)에 사용하기에 적합한 감쇠 토크를 결정하는 단계; 및

e) 마찰 부재(64)가 적어도 적합한 감쇠 토크를 허브(22)와 풀리(24) 사이에 제공하도록, 생산품 허브(22), 생산품 풀리(24), 생산품 마찰 부재(64) 및 마찰 부재(64)에 편향력을 생성시키기 위해 위치되고 유지되는 생산품 편향 부재(68)를 갖춘 생산품 디커플러(20)를 제조하는 단계를 포함한다. 이들 단계는 방법(200)에 관한, 도 9에 도시된 순서도에 각각 도면 부호 201, 202, 204, 206 및 208로 도시된다. 적어도 단계 b)가 생략될 수 있고 단계 d)가 간단히 선택된 결과가 관찰될 때까지 감쇠 토크를 점진적으로 증가시킴으로써 수행될 수 있는 것이 고려될 수 있는 것이 주목될 것이다. 예를 들어, 감쇠 토크는 허브(122)에서 관찰되는 임의의 비틀림 진동이 선택된 수준 미만일 때까지 증가될 수 있다.

단계 a)에서, 공진 데이터를 제공하는 것은 엔진의 제조업자로부터 공진 데이터를 수신함으로써, 또는 대안적으로 제조업자로부터 예시적 엔진을 받아 그것을 시험하고 공진을 측정함으로써 달성될 수 있다. 공진 데이터를 제공하는 것은 또한 다음과 같이 수행될 수 있다. 고객(예컨대, 엔진 제조업자)이 초기에 디커플러(20)를 제조하고 있는 독립체(entity)(간단히 '독립체'로 지칭될 수 있음)에게 순환 동력 전달 요소의 구동에 관한 엔진 상의 다양한 구성요소의 관성과 관련된 몇몇 예비 엔지니어링 데이터를 제공한다. 또한, 고객은 독립체에게 각각의 구성요소의 예상 하중 및 하중 프로파일(불변 마찰 하중, 또는 주기적 변동 하중)과 순환 동력 전달 요소가 벨트인 경우 벨트 강성과 같은 순환 동력 전달 요소에 관한 정보를 제공할 수 있다. 독립체는 데이터를 받고, 시뮬레이션 프로그램과 같은 소프트웨어를 사용하여 예비 분석을 수행한다. 예비 분석은 공진 데이터에 의해 기술되는 공진의 강도를 감소시키기 위한 생산품 방진 스프링(28)을 위한 대략적인 스프링 율, 방진 스프링(28)을 위한 최소 피로 수명을 유지시키기 위한 최대 허용 각도 진동, 및 원하는 피로 수명을 달성하기 위해 생산품 디커플러(20)에 의해 제공될 필요가 있는 대략적인 감쇠 토크의 예측을 비롯한 생산품 디커플러(20)에 대한 초기 설계를 산출한다. 프로토타입 엔진을 설계하고 개발하는 과정 동안 고객과 독립체 사이에서 수 회의 설계 반복이 서로 교환될 수 있다.

독립체는 이어서 도 8의 시험 디커플러(100)를 사용하여 시험을 수행함으로써 최소 감쇠 토크의 예측을 개선한다. 바람직하게는, 시험은 생산품 디커플러(20)가 그것 상에 제공될 실제 엔진을 포함하는 실제 차량에 수행된다. 이는 가장 완전한 범위의 시나리오(A/C 압축기와 같은 특정 벨트 구동식 액세서리가 작동되고 있는 동안의 그리고 라이트와 같은 특정 전기 액세서리가 작동되고 있는 동안의 공회전)에 걸친 시험을 허용하고, 그 최종 프로그래밍을 갖는(또는 이용가능할 만큼 그것에 근접한) 실제 ECU를 포함할 수 있다. 이는 ECU가 예를 들어 교류 발전기 전류, 파워 스티어링 압력, A/C 압력 등과 같은 유용한 데이터를 시험 디커플러(100)를 조절하는 사람에게 제공할 수 있기 때문에 유용하다. 또한, 전압 조정기는 많은 현대식 차량에서 더 이상 별개의 구성요소가 아니다. 그 기능은 대신에 ECU에 의해 수행된다. 완비된 차량이 시험에 이용가능하지 않으면, 옵션은 시험 엔진을 사용하는 것이다.

예를 들어 독일 다름슈타트 소재의 솅크 로텍 게엠베하(SCHENCK RoTec GmbH)에 의한 로텍 센서와 같은 센서가 시험 디커플러(100)의 전술된 시험 중 풀리(124) 및 허브(122)의 각도 위치를 검출하기 위해 제공될 수 있다. 그러한 센서를 사용하여, 시험 디커플러(100)는 허브(122)의 각도 진동이 스프링(28)에 대한 최소 요망 피로 수명을 달성하기 위해 최대 허용 각도 진동 아래로 떨어질 때까지 그 감쇠 진동이 조절될 수 있다(예컨대, 마찰 부재(164)에 인가되는 편향력을 점진적으로 증가시키기 위한 리테이너의 조절에 의해). 예를 들어, 감쇠 토크는 허브(122)에서 관찰되는 각도 진동이 1도의 피크 대 피크 아래로 떨어질 때까지 증가될 수 있다. 적합한 양의 감쇠를 제공하는 것이 1차 진동에 관하여 특히 이로운 효과를 갖는 것으로 관찰되었다. 보다 상세하게는, 엔진으로부터 전달되는 1차 진동을 이것들이 허브(22)에(즉, 풀리(24)와 허브(22) 사이에) 도달하기 전에 감쇠시킴으로써, 교류 발전기에서 발생하는 전술된 전류 변동이 보다 낮은 것으로 보이고, 전압 조정기가 15 Hz 범위 내의 스위칭 주파수와 반응하려는 경향이 감소되는 것으로 보인다. 그 결과, 전압 조정기는 그 주파수 범위 내에서 허브(22)의 진동에 덜 기여할 것이다.

엔진이 이용가능하지 않으면, 옵션은 단지 교류 발전기, 파워 스티어링 펌프, A/C 압축기, 및 벨트에 의해 구동되는 모든 다른 액세서리와 같은 구성요소를 획득하는 것일 것이다. 이들 구성요소는 정확한 X, Y 및 Z 위치에서(즉, 그것들이 생산품 차량 내에 있을 때 장착될 위치에서) 두꺼운 금속 백킹 플레이트 상에 장착될 것이고, 회전될 때 정확한 하중(예컨대, 파워 스티어링 압력, A/C 압력 등)을 생성하도록 연결되고 제어될 것이다. 이러한 장착 플레이트는 미국 미네소타주 에덴 프레리 소재의 엠티에스 시스템즈 코포레이션(MTS Systems Corporation), 캐나다 온타리오주 콩코드 소재의 팀 머신 툴즈 인크.(Team Machine Tools Inc.), 또는 캐나다 온타리오주 벌링턴 소재의 호리바 오토모티브 테스트 시스템즈 인크.(Horiba Automotive Test Systems Inc.)와 같은 서보-유압 회사에 의해 제조된, 대형 서보-유압 회전 비틀림 액추에이터 구동 시스템에 조립될 수 있다. 서보-유압 회전 비틀림 액추에이터 구동 시스템의 구동샤프트는 크랭크샤프트를 공회전 상태(예컨대, 약 600 RPM)로부터 최대 회전 속도(redline)(예컨대, 약 7,000 RPM)까지 회전시킬 수 있음과 동시에, 1차 연소 사이클 비틀림 진동 입력(예컨대, 4 실린더 엔진에 대해 2차 진동)을 모사하기 위해 모사된 비틀림 진동을 그리고 실제 엔진의 작동을 모사하기 위해 상위 차수의 조화 진동을 벨트 구동 장치에 입력할 수 있다.

이러한 시험 중, 시스템 내의 비틀림 진동은 다중 샤프트에서 회전 비틀림 진동의 분석을 위해 특별히 설계된, 비틀림 회전 진동 측정 시스템 또는 TRVMS(실제로는 정교한 FFT(고속 푸리에 변환) 분석기)와 같은 임의의 적합한 수단을 사용하여 각각의 주 구성요소에서 측정될 수 있다.

풀리 사이의 각각의 벨트 스팬 내의 순간 벨트 스팬 텐션(예컨대, 허브-하중 센서를 사용하여), 벨트 스팬 플러터(flutter)(예컨대, 레이저 또는 마이크로파 레이더 센서를 사용하여), 벨트 텐셔너 암 진동 편향(적합한 센서를 사용하여) 및 각각의 풀리의 순간 하중(교류 발전기 전류, 파워 스티어링 압력, A/C 압력 등)과 같은 다른 양이 측정될 수 있다.

이들 측정치에 의해, 독립체는 크랭크샤프트의 비틀림 진동을 모사하기 위해 MTS 서보-유압 시험 기계 내에 프로그래밍되고 모사될 수 있는 몇몇 실제 환경 조건 하에서 벨트 구동 장치의 전체적인 '건전성(health)'을 결정한다('벨트'가 몇몇 경우에 사용되지만, 순환 동력 전달 요소가 벨트와는 다른 어떤 것일 수 있음이 이해될 것임).

이러한 시험에서, 조절가능한 시험 디커플러(100)는 리테이너(104)의 미세한 축방향 조절을 허용하기 위해 리드-인 칼라(lead-in collar)(리드-인 칼라는 풀리(124)의 최상부 부분임)의 내부 직경부 내에 가공되는 매우 가는 나사(106)를 사용한다.

"드라이브 너트"(즉, 리테이너(104))가 드라이브 너트를 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전시킴으로써 나사형성된 리드-인 칼라 내로 나사체결되거나 그것 밖으로 나사체결해제되어 그 축방향 위치를 조절할 수 있다. 나사형성된 드라이브 너트(104)는 나사형성된 칼라 내에서의 2차 로크노트의 사용에 의해, 나사형성된 칼라 내의 임의의 위치에 정지되고 일시적으로 로킹될 수 있다.

시험 디커플러(100) 내의 감쇠 비율(및 따라서 감쇠력 및 감쇠 토크)은 편향 부재(102)에 의해 가해지는 편향력을 증가시키기 위해 드라이브 너트(104)를 파형 와셔 상으로 하향으로 회전시킴으로써 증가될 수 있다. 감쇠 비율(및 따라서 감쇠력 및 감쇠 토크)은 드라이브 너트(104)를 후퇴시켜 편향 부재(102)에 의해 시험 마찰 부재(164)에 가해지는 편향력을 감소시킴으로써 감소될 수 있다.

이러한 시험 중, 보다 높은 또는 보다 낮은 스프링 율을 갖는 다양한 상이한 파형 와셔(벨빌 와셔)가 채용될 수 있다. 또한, 보다 큰 또는 보다 작은 마찰 계수 및 수명 특성을 갖는 재료를 사용하여, 다양한 상이한 마찰 감쇠 구성요소가 채용될 수 있다.

그 정확한 기계적 특성(예컨대, 측방향 및 선형 스프링 율, 강성, 마찰 값, 벨트 신장 등)을 결정하기 위해, 많은 다른 시험이 독립체에 의해 순환 동력 전달 요소 그 자체에 수행될 수 있다.

리테이너(104)가 충분히 낮은 각도 진동을 허브(122)에 제공하도록 성공적으로 조절되면, 시험 디커플러(100)는 디커플러(100)에 의해 가해지는 토크 및 편향 부재(102)에 의해 가해지는 편향력이 측정될 수 있는 시스템 내에 장착될 수 있다. 도 7b의 곡선(xx)과 유사한 토크 곡선이 생성될 수 있다. 이러한 데이터가 알려지면, 생산품 디커플러(20)를 위한 설계가 이루어질 수 있으며, 여기서 특정 재료 및 표면 마무리가 제1 및 제2 마찰 표면(60, 62)에 사용하기 위해 선택될 수 있고, 편향 부재(68) 및 그 편향력이 원하는 특정 감쇠 토크를 달성하도록 선택될 수 있다. 몇몇 응용에 대해 마찰 부재(64)의 마찰 표면(62)에 적합할 수 있는 재료의 일례는 미국 캘리포니아주 코스타 메이사 소재의 세라딘 인크.(Ceradyne Inc.)에 의한 에카그립(EkaGrip)이다. 프로포타입이 이어서 생산품 엔진에 대해 그리고 바람직하게는 허브(22)에 최대 미만의 원하는 각도 진동을 제공하는 것을 확인하기 위해 생산품 차량 내에서 시험될 수 있다.

생산품 디커플러(20)는 그 감쇠력 및 감쇠 토크 면에서 조절가능할 필요가 없다는 것이 주목될 것이다.

시험 디커플러(100)에 대해 도시되고 기술된 조절가능한 감쇠 배열은 모두 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 제5,156,573호, 제7,766,774호, 제7,153,227호, 제7,591,357호, 제7,624,852호에 기술된 것과 같은 다른 유형의 디커플러에 적용될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 예를 들어 단일 나선형 압축 스프링 또는 다중 나선형 압축 스프링과(즉, 그것과 직렬로 또는 그것과 병렬로) 결합되는 벨빌 와셔와 같은 2개 이상의 상이한 유형의 편향 부재를 함께 채용하는 것이 가능할 수 있다.

풀리 길이 및 직경에 이용가능한 패키징 공간에 따라, 몇몇 다른 조합 및 순열이 또한 가능할 것이다.

차량 교류 발전기 디커플러 풀리가 때때로 언더후드(underhood) 패키징 제약으로 인해 길이 및 직경 둘 모두에서 심하게 제한되는 반면, 본 발명은 보다 큰 엔빌로프 패키지(envelope package)에 대해 더욱 관대할 수 있는, 버스용, 트럭용, 군용, 상용, 건설용 및 산업용 엔진 응용을 위한 엔진과 같은 훨씬 더 큰 엔진 응용에 적용가능할 수 있다. 이러한 엔진은 도 4, 도 5 및 도 6에 도시된 편향 부재(68)의 보다 큰 구성을 허용할 수 있다. 공간이 제한되는 경우의 다른 해법은 교류 발전기를 위한 중공 샤프트를 제공하는 것과 교류 발전기를 위한 외측 샤프트 내의 내측 샤프트를 제공하는 것일 수 있다. 외측 샤프트는 교류 발전기의 로터에 연결될 것이다. 풀리(24)는 내측 샤프트에 고정되게 장착될 것이다. 디커플러(20)의 나머지는 풀리(24)를 갖춘 단부 반대쪽의 교류 발전기의 단부에서 내측 및 외측 샤프트를 연결하도록 제공될 것이다.

디커플러(20)를 제조할 때, 리테이너(69)의 위치는 위에 언급된 바와 같이 마찰 표면(60, 62)에 의해 제공되는 감쇠 토크에 영향을 주는, 편향 부재(68)에 의해 마찰 부재(64)에 가해지는 편향력에 영향을 준다. 원하는 감쇠 토크가 제공되도록 리테이너(69)가 적합한 위치에 위치되는 것을 보장하기 위해, 디커플러(20)의 제조는 다음의 단계를 수반할 수 있다:

a) 허브(22), 마찰 부재(64), 스러스트 부재(66) 및 편향 부재(68)를 포함하는 조립체를 제공하는 단계;

b) 편향 부재(68)에 의해 가해지는 편향력을 측정하는 단계;

c) 측정된 편향력이 선택된 값에 도달할 때까지 마찰 부재(64)에 대한 편향력을 점진적으로 증가시키기 위해 편향 부재(68)를 압축하는(또는 보다 일반적으로는 휘는) 단계; 및

d) 단계 c)에서 도달된 휨(압축)의 양을 유지시키기 위해 리테이너(69)를 적소에 고정시키는 단계.

편향력을 측정하고 선택된 값에 도달한 때 리테이너(69)를 고정시키는 것 대신에, 공정은 다음 단계를 수반할 수 있다:

a) 편향 부재(68)에서의 압축 또는 휨의 양을 측정하는 단계;

b) 휨/압축의 선택된 양에 도달할 때까지 그것을 압축하는 단계; 및

c) 단계 b)에서 도달된 휨(압축)의 양을 유지시키기 위해 리테이너(69)를 적소에 고정시키는 단계.

리테이너(69)를 고정시키는 것은 예를 들어 리테이너(69)를 풀리(24) 내의 적소에 적층함으로써, 또는 리테이너(69)를 적소에서 유지시키기 위해 풀리(24)의 립을 리테이너(69)와 맞물리도록 크림핑(crimp)함으로써 달성될 수 있다. 몇몇 유형의 편향 부재는 그 압축(휨) 수준의 작은 변화에 대해 보다 작은 민감도를 가질 수 있어, 그러한 단계가 유리하지 않을 수 있다. 디커플러 사이의 충분한 일관성은 그러한 경우에 간단히 그것들을 제조하고 편향 부재(64)가 스러스트 부재(66) 쪽으로 풀리(24) 내로 삽입되기 전에 리테이너를 사전-구성된 위치(예컨대, 풀리(24) 내에 밀링가공된 슬롯)에 삽입함으로써 달성될 수 있다. 도 3이 그러한 배열을 도시하지만, 벨빌 와셔(70)에 의해 가해지는 편향력의 높은 일관성을 제공하기 위해 크림핑 또는 적층의 사용이 바람직할 수 있는 것이 가능하다.

선택된 토크보다 큰 임의의 감쇠 토크가 방진 스프링(28)의 작동 수명을 원하는 한계 위로 유지시키기 위해 허브(22)의 진동을 충분히 작게 유지시키기에 충분할 것임이 주목될 것이다. 그러나, 감쇠 토크가 증가함에 따라, 마찰 표면(60, 62)의 마모가 증가하는 것이 주목될 것이며, 이는 그 작동 수명에 영향을 줄 수 있고, 디커플러(20)의 사용과 관련된 기생 손실이 증가한다. 따라서, 스프링(28)의 의도된 작동 수명을 달성함과 동시에 마찰 표면(60, 62)의 마모를 최소화시키고 디커플러(20)의 사용과 관련된 기생 손실을 최소화시키기 위해 감쇠 손실을 선택된 감쇠 손실에 최대한 근사하게 유지시키는 것이 이롭다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 디커플러(300)를 도시하는 도 10을 참조한다. 디커플러(300)는 풀리(24)와 허브(22) 사이에 인가되는 감쇠 토크의 양을 변화시킬 수 있다. 디커플러(300)는 예를 들어 나선형 압축 스프링(72)을 채용한 도 4에 도시된 디커플러(20)와 유사할 수 있거나, 또는 대안적으로 그것은 도 5 또는 도 6에 도시된 디커플러(20), 또는 심지어 도 3에 도시된 디커플러(20)와 유사할 수 있다. 그러나, 디커플러(300)는 편향 부재(28)를 선택가능한 양만큼 압축하는(또는 보다 일반적으로는 휘는) 액추에이터(302)를 포함한다. 액추에이터(302)는 도 10에 도시된 실시예에서 차량 내의 고정된 지지 부재에 장착되는 액추에이터 구동 장치(304)와, 편향 부재(28)와 작동가능하게 맞물림가능한(예컨대, 편향 부재(28)에 직접 인접함으로써) 피동 부재(306)를 포함한다. 피동 부재(306)는 액추에이터 구동 장치(304) 내의 모터(미도시)에 의해 회전되는 웜 기어(미도시)와 맞물리는 나사형성된 부재(308)일 수 있다. 나사형성된 부재(308)의 회전은 나사형성된 부재(308)를 편향 부재(28)를 향해 그리고 그것으로부터 멀어지게 선택적으로 전진 또는 후퇴시켜, 나사형성된 부재의 운동의 특정 범위에 걸쳐 편향 부재(28)의 편향력의 무한 조절 능력을 제공한다. 편향력을 조절하는 것은 허브(22)와 풀리(24) 사이에 인가되는 감쇠 토크를 조절한다. 액추에이터(302)는 디커플러(300)가 높은 비틀림 진동을 발생시키고 있거나 발생시킬 것으로 예상되는 상황에서 높은 편향력(및 따라서 높은 감쇠 토크)을 그리고 모든 다른 상황에서 낮은 편향력(및 따라서 보다 낮은 감쇠 토크)을 인가하도록 제어될 수 있다. 이 방식으로, 방진 스프링(28) 상의 높은 응력을 방지하기 위해 필요할 때 높은 감쇠 토크가 인가되고, 모든 다른 상황에서 낮은 감쇠 토크가 인가되어, 디커플러(300)와 관련된 기생 손실을 감소시킨다.

피동 부재(306)는 이 예시적 실시예에서 전술된 나사형성된 부재(308), 단부 부재(310), 나사형성된 부재(308) 및 단부 부재(310)의 상대 회전을 허용하는 베어링(312), 및 단부 부재(310)를 수용하기 위한 그리고 단부 부재(310)에 의해 편향 부재(68)에 가해지는 힘을 전달하기 위한 액추에이터 스러스트 부재(314)를 포함한다. 시일 캡이 디커플러(300)의 다른 구성요소를 불명료하게 하지 않기 위해 도 10에 도시되지 않지만, 도 11에 도시된 바와 같이, 시일 캡(71)이 제공될 수 있고, 디커플러(300)의 내부로의 오염 물질의 유입을 막기 위해 축방향으로 이동가능한 단부 부재(310) 주위를 밀봉하는 관통구(316)를 포함한다. 액추에이터 구동 장치(304)를 위한(즉, 모터를 위한) 동력은 차량 배터리(미도시)와 같은 임의의 적합한 소스로부터 또는 교류 발전기 그 자체로부터 얻어질 수 있다.

단부 부재(310)는 그 팁에서 열 축적 및 그것에 대한 그리고 그것과 스러스트 부재(314)가 맞물린 때 스러스트 부재(314)에 대한 손상을 억제하기 위해 비교적 낮은 마찰을 갖도록 구성될 수 있다. 그것들은 높은 감쇠 토크 주기 동안 맞물릴 수 있지만 그것들은 낮은 감쇠 토크 주기 동안 완전히 서로 이격될 수 있는(즉, 단부 부재(310)가 스러스트 부재(314)로부터 후퇴될 수 있음) 것이 주목될 것이다. 적합한 팁 처리는 예를 들어 중합체(예컨대, 나일론) 구형 팁, 또는 도시된 바와 같이 원추형 부분에 혼화되는 구형 팁을 제공하는 것일 수 있다.

본 명세서에 기술된 액추에이터는 전술된 바와 같이 전기 모터를 포함할 수 있다. 그러나, 공압식, 유압식 또는 임의의 다른 적합한 수단에 의해 동력을 공급받는 액추에이터를 제공하는 것이 대안적으로 가능하다. 예를 들어, 왁스 또는 임의의 다른 적합한 재료와 같은 재료의 상 변화를 유발함으로써 동력을 공급받는 상 변화 액추에이터인 액추에이터를 제공하는 것이 가능하다. 팽창 또는 수축(재료가 용융되는지 고화되는지에 따라)이 부재(예컨대, 실린더 하우징 내의 피스톤)를 일방향 또는 타방향으로 구동하기 위해 사용되는 재료의 전체 체적을 변화시킨다. 다른 유형의 액추에이터는 형상 기억 합금과 같은 형상 기억 재료에 의해 동력을 공급받는다. 액추에이터가 형상 기억 재료 또는 상 변화 재료인 경우, 전력이 그 작동을 구동하기 위해 사용될 수 있다. 상 변화 재료의 경우에, 전력은 예를 들어 그것들을 가열하기 위해 사용될 수 있다. 액추에이터가 공압식인 경우, 그것들은 진공 액추에이터 또는 양압 액추에이터일 수 있다. 그것들은 에어 블래더(air bladder), 공압 실린더, 또는 작동되는 어떤 다른 적합한 방식을 사용할 수 있다. 이들 액추에이터 중 임의의 것이 선형 액추에이터 또는 회전 액추에이터일 수 있다.

본 명세서에 기술된 액추에이터의 일부가 편향 부재(68)에 제공되는 압축의 양에 관해 무한한 조절 가능성(예컨대, 액추에이터(302))을 제공하는 것이 주목될 것이다. 선형 또는 회전 솔레노이드와 같은 피동 부재에 대해 두 위치만큼 적은 위치를 제공할 수 있는 액추에이터, 또는 상-변화 액추에이터를 제공하는 것이 대안적으로 가능하다. 두 위치는 피동 부재가 편향 부재(68)가 높은 감쇠 토크를 생성하기 위해 마찰 부재(64)에 비교적 높은 편향력을 가하도록 하는 제1 위치와, 피동 부재가 편향 부재(68)가 낮은 감쇠 토크를 생성하기 위해 마찰 부재(64)에 비교적 낮은 편향력을 가하도록 하는 제2 위치를 포함할 것이다.

풀리(24) 그 자체 상에 위치되는 상 변화 액추에이터(323)를 갖춘 디커플러(325)를 도시하는 도 12를 참조한다. 이 실시예에서, 풀리(24)는 액추에이터(325)를 유지하는 지지 부재(327)를 그것 상에 구비한다. 액추에이터(323) 그 자체는 예를 들어 피스톤(328) 및 적합한 왁스와 같은 상 변화 재료로 충전된 실린더(329)를 갖춘 상 변화 액추에이터와 같은 임의의 적합한 유형의 액추에이터일 수 있다. 따라서, 피스톤(328)은 피동 부재를 구성할 것이다. 상 변화 재료의 가열은 피스톤(328)을 실린더(329)로부터 외향으로 구동하여 스러스트 부재(314)를 편향 부재(68)를 압축하도록 가압시킬 것이다. 상 변화 재료의 냉각은 피스톤(328)이 편향 부재(68)의 가압 하에서 실린더(329) 내로 후방으로 구동되도록 허용할 것이다. 상 변화 재료를 가열하기 위해, 어떤 소스(예컨대, 차량의 배터리)로부터의 전력이 슬립 링 조립체(321)에 제공되고, 그것을 통해 실린더(329)의 후방으로부터 연장되는 샤프트(330)로 전달될 것이다. 이러한 샤프트로부터의 동력이 상 변화 재료를 가열하기 위해 사용된다(예컨대, 저항 가열 요소를 통해).

액추에이터(302)는 액추에이터 구동 장치(304)가 풀리(24)로부터 멀리 떨어지게 장착되도록 허용하지만, 언더후드 패키징 제약으로 인해 구동 장치의 위치 설정시 보다 큰 융통성을 허용하는 액추에이터를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 이를 처리하기 위해, 피동 부재가 스러스트 부재(314)에 대면 관계로 장착되는 브라켓에 의해 유지되는 자유 단부를 갖춘 외장 내에서 활주되는 푸시-풀 케이블(push-pull cable)인 액추에이터가 제공될 수 있다. 푸시-풀 케이블은 외장을 통해 전방으로 구동되어 스러스트 부재(314)를 편향 부재(68)를 압축하도록 그리고 감쇠 토크를 증가시키도록 가압시킬 수 있다. 푸시-풀 케이블은 액추에이터와 같은 피동 부재로 간주될 수 있다. 액추에이터 구동 장치 그 자체는 푸시-풀 케이블이 그것에 연결되는, 둘 이상의 위치를 갖는 솔레노이드, 또는 푸시-풀 케이블이 그것에 연결되는 모터 및 기어 장치와 같은 임의의 적합한 구조로 구성될 수 있다.

액추에이터(302)는 편향 부재(68)에 제공되는 압축의 양에 관해 무한한 조절 가능성을 제공한다. 피동 부재가 편향 부재(68)가 높은 감쇠 토크를 생성하기 위해 마찰 부재(64)에 비교적 높은 편향력을 가하도록 하는 제1 위치와, 피동 부재가 편향 부재(68)가 낮은 감쇠 토크를 생성하기 위해 마찰 부재(64)에 비교적 낮은 편향력을 가하도록 하는 제2 위치를 포함하여, 피동 부재에 대해 두 위치만큼 적은 위치를 제공할 수 있는 액추에이터를 제공하는 것이 대안적으로 가능하다. 이러한 액추에이터는 예를 들어 둘 이상의 위치에 위치가능한 솔레노이드일 수 있다. 솔레노이드는 선형 솔레노이드 또는 회전 솔레노이드일 수 있다.

공간의 가용성이 우려되는 경우, 교류 발전기 샤프트 그 자체가 중공 샤프트일 수 있고, 적합한 구동 장치가 교류 발전기 샤프트의 타단부(즉, 그것 상에 디커플러(20)를 갖춘 단부의 반대쪽 단부)에 제공될 수 있어, 피동 부재가 교류 발전기 샤프트를 통해 타단부로부터 디커플러를 갖춘 단부로 연장된다.

컨트롤러(318)는 본 명세서에 기술된 임의의 액추에이터의 작동을 제어하기 위해 제공될 수 있다. 컨트롤러(318)가 제공되는 경우, 그것은 선택적으로 개루프 제어에 기초하여 액추에이터 구동 장치를 작동시킬 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(318)는 엔진 속도, 교류 발전기 상태(충전 또는 비충전), 및 선택적으로 벨트(14)(도 1)에 의해 구동되는 다른 액세서리의 상태와 같은 입력에 기초하여 액추에이터를 제어할 수 있다. 컨트롤러(318)는 엔진의 구성요소로부터 측정되는 상태 및 특성의 상이한 조합의 맵을 갖는 룩업 테이블에 기초하여 저-감쇠 또는 고-감쇠 토크 위치에 액추에이터를 위치시킬 수 있다.

대안적으로, 컨트롤러(318)는 선택적으로 폐루프 제어에 기초하여 액추에이터 구동 장치를 작동시킬 수 있다. 예를 들어, 허브(22)가 허용할 수 없게 큰 비틀림 진동을 발생시키고 있는지 막 발생시키려고 하는지를 결정하는 데 있어 컨트롤러(318)를 돕기 위해 센서가 몇몇 구성요소 상에 제공될 수 있다. 이들 센서는 벨트 플러터, 크랭크샤프트 비틀림 진동, 허브 비틀림 진동 등과 같은 특성을 검출하도록 위치될 수 있다. 컨트롤러(318)가 허브(22)에서 큰 비틀림 진동이 임박하거나 발생되고 있음을 검출한 때, 컨트롤러(318)는 액추에이터를 감쇠 토크를 증가시키도록 작동시킬 수 있다. 높은 감쇠 토크를 제공하는 동안, 컨트롤러(318)는 센서 신호를 계속 모니터할 수 있고, 벨트 시스템이 안정되고 큰 비틀림 진동이 더 이상 임박하지 않음을 검출한 때 감쇠 토크를 감소시킬 수 있다.

적합한 센서가 회전하는 물체의 각도 위치를 높은 정확도로 검출하기 위해 사용될 수 있으며, 따라서 허브(22) 및 풀리(24)와 크랭크샤프트 풀리의 각도 변위를 검출하기 위해 사용될 수 있다. 위에 언급된 바와 같이, 적합한 센서는 스위스 6300 주크 바러슈트라쎄 73 소재의 젠트론 아게에 의해 제조된 2SA-10 젠트론 센서일 것이다. 이러한 센서는 도 10에 도시된 바와 같이 교류 발전기 샤프트(15)의 타단부(즉, 디커플러가 위치되는 단부의 반대쪽 단부) 상에 위치됨으로써 허브(22)의 각도 변위를 감지할 수 있다. 센서는 도면 부호 319로 도시된다. 컨트롤러(318)는 센서(319)로부터 신호를 수신할 것이다.

또한, 적합한 센서가 벨트(14)를 인장시키기 위해 사용되는 텐셔너 상의 텐셔너 암의 각도 위치를 검출하기 위해 제공될 수 있다. 이 목적을 위한 적합한 센서의 일례는 필립스 세미컨덕터(Philips Semiconductor)에 의해 판매되는 KMZ41 센서이다.

위의 설명이 본 발명의 복수의 실시예를 구성하지만, 본 발명은 첨부 특허청구범위의 올바른 의미로부터 벗어나지 않고서 다른 수정 및 변경을 허용하는 것이 인식될 것이다.

10: 엔진 12: 크랭크샤프트
13: 풀리 14: 벨트
15: 구동 샤프트 16: 액세서리
18: 교류 발전기 20: 디커플러
22: 허브 24: 풀리
26: 제1 베어링 부재 27: 제2 베어링 부재
28: 방진 스프링 30: 캐리어
31: 일방향 클러치 32: 랩 스프링
40: 외측 표면 42: 홈
43: 내측 표면 44: 제1 (근위) 축방향 단부
46: 제2 (원위) 축방향 단부 50: 제1 나선형 단부
51: 제1 단부 52: 구동 장치 벽
53: 제2 나선형 단부 55: 반경 방향 벽
57: 슬리브 58: 코일
59: 제2 단부 73: 스러스트 플레이트
60: 제1 마찰 표면 62: 제2 마찰 표면
64: 마찰 부재 66: 스러스트 와셔
68: 편향 부재 69: 리테이너 부재
70: 벨빌 와셔 71: 시일 캡
72: 나선형 압축 스프링 74: 압축 스프링
76: 편향 부재 80: 곡선
82: 피크 84: 피크
86: 곡선 88: 피크
90: 피크 100: 시험 디커플러
102: 편향 부재 104: 리테이너
106: 나사형성된 외부 표면 107: 나사형성된 표면
108: 센서 110: 센서
111: 컨트롤러 122: 허브
124: 풀리 126: 베어링 부재
127: 베어링 부재 128: 방진 스프링
132: 랩 스프링 157: 슬리브
160: 마찰 표면 162: 마찰 표면
164: 마찰 표면 166: 스러스트 부재
201: 방법 단계 202: 방법 단계
204: 방법 단계 206: 방법 단계
208: 방법 단계 300: 디커플러
302: 액추에이터 304: 액추에이터 구동 장치
306: 피동 부재 308: 나사형성된 부재
310: 단부 부재 312: 베어링
314: 스러스트 부재 316: 관통구
318: 컨트롤러 321: 슬립 링 조립체
325: 디커플러 323: 상 변화 액추에이터
327: 지지 부재 328: 피스톤
329: 실린더 330: 샤프트

Claims (22)

1. 샤프트와 순환 동력 전달 요소 사이에 토크를 전달하기 위한 디커플러이며,
   허브로서, 샤프트가 회전축을 중심으로 허브와 동시 회전하도록 샤프트에 결합되도록 구성되는 허브;
   허브에 회전가능하게 결합되고, 순환 동력 전달 요소와 맞물리도록 구성되는 외측 주연부를 구비하는, 풀리;
   회전력을 풀리로부터 허브로 전달하도록 그리고 풀리와 허브 사이의 비틀림 진동을 수용하도록 위치되는 방진 스프링;
   풀리와 작동가능하게 연결되는 제1 마찰 표면;
   허브와 작동가능하게 연결되는 제2 마찰 표면;
   제1 및 제2 마찰 표면을 서로를 향해 편향시키도록 편향력을 가하여 풀리와 허브 사이의 상대 회전 운동 중 감쇠 토크를 생성하기 위해 위치되는 마찰 표면 편향 부재; 및
   마찰 표면 편향 부재와 맞물리는 리테이너 - 리테이너의 위치는 마찰 표면 편향 부재의 편향력을 제어하고, 리테이너는 위치가 조절가능함 -
   를 포함하는 디커플러.
2. 제1항에 있어서, 방진 스프링은 비틀림 스프링인 디커플러.
3. 제1항에 있어서, 마찰 표면 편향 부재에 의해 가해지는 편향력을 제어하기 위해 리테이너의 위치를 조절하도록 리테이너에 작동가능하게 연결되는 액추에이터를 더 포함하는 디커플러.
4. 제1항에 있어서, 마찰 표면 편향 부재는 벨빌 와셔를 포함하는 디커플러.
5. 제1항에 있어서, 마찰 표면 편향 부재는 나선형 압축 스프링을 포함하는 디커플러.
6. 제1항에 있어서, 마찰 표면 편향 부재는 복수의 나선형 압축 스프링을 포함하는 디커플러.
7. 제1항에 있어서, 제1 마찰 표면은 허브 상에 있는 디커플러.
8. 제1항에 있어서, 리테이너는 풀리 상의 나사형성된 표면과 맞물리는 나사형성된 부재이고, 리테이너의 회전은 마찰 표면 편향 부재에 존재하는 압축의 양을 제어하도록 리테이너의 위치를 축방향으로 변화시키는 디커플러.
9. 제1항에 있어서, 풀리에 대한 제1 방향으로의 허브의 회전을 허용하도록 그리고 허브에 대한 제1 회전 방향으로의 풀리의 회전을 억제하도록 위치되는 일방향 클러치를 더 포함하는 디커플러.
10. 샤프트와 순환 동력 전달 요소 사이에 토크를 전달하기 위한 디커플러이며,
    허브로서, 샤프트가 회전축을 중심으로 허브와 동시 회전하도록 샤프트에 결합되도록 구성되는 허브;
    허브에 회전가능하게 결합되고, 순환 동력 전달 요소와 맞물리도록 구성되는 외측 주연부를 구비하는, 풀리;
    회전력을 풀리로부터 허브로 전달하도록 그리고 풀리와 허브 사이의 비틀림 진동을 수용하도록 위치되는 방진 스프링;
    풀리와 작동가능하게 연결되는 제1 마찰 표면;
    허브와 작동가능하게 연결되는 제2 마찰 표면;
    제1 및 제2 마찰 표면을 서로를 향해 편향시키도록 편향력을 가하기 위해 위치되는 마찰 표면 편향 부재; 및
    마찰 표면 편향 부재와 맞물리고, 마찰 표면 편향 부재가 제1 및 제2 마찰 표면에 적어도 선택된 편향력을 인가하게 하여 풀리와 허브 사이의 상대 회전 운동 중 적어도 선택된 감쇠 토크를 생성하도록 위치되는, 리테이너
    를 포함하는 디커플러.
11. 제10항에 있어서, 편향력은 선택된 범위의 주파수에 걸쳐 풀리에 선택된 비틀림 진동을 생성하는 엔진 상의 디커플러의 사용 중 허브 상의 각도 진동이 선택된 피크 대 피크 각도를 초과하지 못하도록 억제하기에 감쇠 토크가 충분히 높도록 선택되는 디커플러.
12. 제11항에 있어서, 선택된 피크 대 피크 각도는 1도 미만인 디커플러.
13. 제11항에 있어서, 선택된 피크 대 피크 각도는 방진 스프링에 선택된 피로 수명을 제공하는 것에 기초하여 선택되는 디커플러.
14. 제11항에 있어서, 선택된 범위의 주파수는 5 Hz 내지 20 Hz인 디커플러.
15. 제14항에 있어서, 샤프트는 교류 발전기의 샤프트인 디커플러.
16. 제15항에 있어서, 엔진은 4-실린더 엔진인 디커플러.
17. 엔진을 위한 생산품 디커플러를 제조하는 방법이며,
    a) 엔진과 관련되는 공진 데이터를 제공하는 단계;
    b) 단계 a)에서 제공된 공진 데이터에 기초하여 생산품 디커플러의 풀리와 허브 사이에 선택된 양의 감쇠를 제공하기 위해 대략의 감쇠 토크를 소프트웨어를 사용하여 결정하는 단계;
    c) 단계 b)에서 결정된 대략의 감쇠 토크를 포함하는 조절가능한 감쇠 토크를 제공할 수 있는 시험 디커플러를 제공하는 단계;
    d) 단계 a)의 공진 데이터에 기초하여, 시험 디커플러에 비틀림 진동을 인가함으로써 생산품 디커플러에 의해 제공될 최종 감쇠 토크를 선택하는 단계; 및
    e) 샤프트가 회전축을 중심으로 허브와 동시 회전하도록 샤프트에 결합되도록 구성되는 생산품 허브, 허브에 회전가능하게 결합되는 그리고 엔진에 의해 구동되는 순환 동력 전달 요소와 맞물리도록 구성되는 외측 주연부를 구비하는 풀리, 및 회전력을 풀리로부터 허브로 전달하도록 그리고 풀리와 허브 사이의 비틀림 진동을 수용하도록 위치되는 방진 스프링을 포함하는 생산품 디커플러를 제조하는 단계 - 생산품 디커플러는 생산품 허브와 생산품 풀리 사이에 적어도 최종 감쇠 토크를 인가함 -
    를 포함하는 방법.
18. 제17항에 있어서, 최종 감쇠 토크는 엔진 상의 생산품 디커플러의 사용 중 생산품 허브 상의 각도 진동이 선택된 피크 대 피크 각도를 초과하지 못하도록 억제하기에 충분히 높도록 선택되는 방법.
19. 제17항에 있어서, 공진 데이터는 엔진이 선택된 RPM으로 회전하고 있을 때 선택된 범위의 주파수에 걸쳐 엔진의 크랭크샤프트에 의해 생성되는 비틀림 진동의 크기에 관한 데이터를 포함하는 방법.
20. 제18항에 있어서, 선택된 피크 대 피크 각도는 1도 미만인 방법.
21. 제18항에 있어서, 선택된 피크 대 피크 각도는 방진 스프링에 선택된 피로 수명을 제공하는 것에 기초하여 선택되는 방법.
22. 제19항에 있어서, 선택된 범위의 주파수는 5 Hz 내지 20 Hz인 방법.

Images