KR102034939B1

KR102034939B1 - 크랭크 격리 풀리

Info

Publication number: KR102034939B1
Application number: KR1020177009248A
Authority: KR
Inventors: 딘 슈나이더; 알렉산더 세르크; 케밍 리우
Original assignee: 게이츠 코포레이션
Priority date: 2014-09-10
Filing date: 2015-08-07
Publication date: 2019-10-21
Also published as: RU2017111811A3; EP3191738A1; JP2017527760A; KR20170055504A; RU2017111811A; CA2960801C; WO2016039903A1; AU2015315779B2; JP6370998B2; US20160069418A1; CA2960801A1; CN106687717B; CN106687717A; US9546709B2; EP3191738B1; MX2017003071A; BR112017004849B1; AU2015315779A1; BR112017004849A2

Abstract

격리 풀리(isolating pulley)는 내면을 갖는 관성 캐리어를 포함하는 허브와, 허브에 저널링(journalling)되고 관성 캐리어와의 해제 가능한 구동 맞물림부를 갖는 스프링 캐리어와, 허브에 저널링되는 풀리와, 스프링 캐리어 및 풀리와 구동식으로 맞물리는 스프링, 내면과의 마찰식 맞물림부를 갖는 스프링을 포함하며, 마찰식 맞물림부는 풀리가 클러치 스프링에 일시적으로 가압 접촉될 시에 부분적으로 해제 가능하다.

Description

크랭크 격리 풀리{CRANK ISOLATING PULLEY}

본 발명은 격리 풀리(isolating pulley)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 풀리가 클러치 스프링과 가압 접촉할 시에 관성 캐리어 내면과 해제 가능하게 맞물리는 클러치 스프링을 갖는 격리 풀리에 관한 것이다.

승용차 용례를 위한 디젤 엔진의 사용은 보다 양호한 연비 향상의 이점으로 인해 증가하고 있다. 더욱이, 가솔린 엔진은 연비를 향상시키기 위해 압축비를 증가시키고 있다. 그 결과, 디젤 및 가솔린 엔진 부속품 구동 시스템은 전술한 엔진에서의 변화로 인한 크랭크샤프트로부터의 보다 큰 크기의 진동을 극복해야만 한다.

증가된 크랭크샤프트 진동뿐만 아니라 높은 가속률/감속률과 높은 교류 발전기 관성으로 인해, 엔진 부속품 구동 시스템은 대개 벨트 슬립에 기인한 벨트 처프(chirp) 소음을 경험하고 있다. 또한 이에 의해, 벨트 작동 수명이 단축될 것이다.

크랭크샤프트 격리기/분리기 및 교류 발전기 분리기/격리기가, 높은 각진동(angular vibration)을 갖는 엔진들에 대해, 엔진 작동 속도 범위에서 진동을 걸러 내고, 벨트 처프 소음도 또한 제어하도록 널리 사용되어 왔다.

대표적인 기술로는, 풀리가 풀림 방향으로 랩 스프링 일방향 클러치의 단부와 일시적으로 맞물릴 수 있고, 이에 의해 랩 스프링 일방향 클러치 단부와 풀리 간의 일시적 접촉이 샤프트로부터 랩 스프링 일방향 클러치의 마찰식 맞물림을 일시적으로 줄이는 아이솔레이터 디커플러를 개시하는 미국 특허 출원 제13/541,216호가 있다.

풀리가 클러치 스프링과 가압 접촉할 시에 관성 캐리어 표면과 해제 가능하게 맞물리는 클러치 스프링을 갖는 격리 풀리가 필요하다. 본 발명은 상기한 필요를 충족시킨다.

본 발명의 주 양태는 풀리가 클러치 스프링과 가압 접촉할 시에 관성 캐리어 표면과 해제 가능하게 맞물리는 클러치 스프링을 갖는 격리 풀리이다.

본 발명의 다른 양태들은 후술하는 발명의 상세한 설명 및 첨부 도면에 의해 알 수 있거나 명백해질 것이다.

본 발명은 내면을 갖는 관성 캐리어를 포함하는 허브와, 허브에 저널링(journalling)되고 관성 캐리어와의 해제 가능한 구동 맞물림부를 갖는 스프링 캐리어와, 허브에 저널링되는 풀리와, 스프링 캐리어 및 풀리와 구동식으로 맞물리는 스프링, 내면과의 마찰식 맞물림부를 갖는 스프링을 포함하며, 마찰식 맞물림부는 풀리가 클러치 스프링에 일시적으로 가압 접촉할 시에 부분적으로 해제 가능하다.

본 명세서에 포함되어 그 일부를 이루는 첨부 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 기능을 한다.
도 1은 본 발명의 디바이스의 전방 사시도이다.
도 2은 디바이스의 단면도이다.
도 3는 디바이스의 분해도이다.
도 4a는 스프링 캐리어의 전방 입면도이다.
도 4b는 스프링 캐리어의 후방 입면도이다.
도 5a는 풀리의 전방 입면도이다.
도 5b는 풀리의 후방 입면도이다.
도 6은 디바이스 내부의 입면도이다.
도 7a는 관성 질량부의 전방부의 입면도이다.
도 7b는 관성 질량부의 후방부의 입면도이다.
도 8은 관성 캐리어 내부의 입면도이다.
도 9a는 스프링의 상세도이다.
도 9b는 스프링의 상세도이다.
도 9c는 스프링의 상세도이다.

도 1은 본 발명의 디바이스의 전방 사시도이다. 디바이스는 통상적으로 내연기관(도시하지 않음)의 크랭크샤프트에 부착된다.

도 2은 디바이스의 단면도이다. 본 발명의 디바이스는 허브(1)를 포함한다. 허브(1)는 치형면(齒形面)을 갖는 크랭크샤프트 스프로켓(110)을 더 포함한다. 크랭크샤프트 스프로켓(110)은 엔진 타이밍 벨트(900)를 구동하는 데 사용될 수 있다. 타이밍 벨트(900)는 치형 벨트 또는 동기식 벨트로서 언급된다.

스러스트 베어링(2)은 허브(1) 상의 견부(60)와 맞물린다. 풀리(3)는 부싱(11) 상에서 허브(1)에 저널링된다. 풀리(3)는 멀티 리브형 벨트(800)와 맞물리는 프로파일(300)을 포함한다. 멀티 리브형 벨트는 엔진 부속품 시스템(도시하지 않음)을 구동하는 데 사용될 수 있다. 스프링(4)은 풀리(3)와 스프링 캐리어(14)에 맞물린다. 클러치 스프링(5)이 스프링 캐리어(14)와 관성 캐리어(16) 사이에 맞물린다. 스프링 캐리어(14)는 스러스트 베어링(6)을 지탱한다. 스프링 캐리어(14)는 부싱(7) 상에서 허브(1)에 저널링된다. 관성 질량부(17)와 같은 관성 부재는, 고무 부재(8)에 의해 관성 캐리어(16)에 장착된다. 고무 부재(8)와 같은 감쇠 부재는, 엔진의 작동에서 비롯된 축방향 및 비틀림 진동을 감소시키기에 적합한 천연 또는 합성 엘라스토머나 폴리머 탄성재를 포함할 수 있다. 파스너(9)가 관성 캐리어(16)를 허브(1)에 부착한다.

도 3는 디바이스의 분해도이다. 허브(1)는 엔진 크랭크샤프트(도시하지 않음)에 고정식으로 부착된다. 다월 핀(dowel pin)(10)이 허브(1)에 고정식으로 부착된다. 스러스트 베어링(2)이 풀리(3)와 허브(1) 사이에 배치된다. 부싱(11)은 풀리(3)에 고정된다.

도 4a는 스프링 캐리어의 전방 입면도이다. 도 4b는 스프링 캐리어의 후방 입면도이다. 스프링 캐리어(14)는 스프링 수용부(140)를 포함한다. 스프링 단부(45)는 슬롯(141)에 의해 수용된다. 스프링 표면(46)은 스프링 수용부(140)와 맞물린다. 스프링 표면(46)은 스프링 캐리어부(140)와 상호 작용한다. 스프링 캐리어는 허브로부터 돌출하는 협동 부재와 맞물릴 수 있는 돌출 부재를 포함한다. 풀리는 클러치 스프링과의 맞물림 토크를 조정하는 조정 가능한 해제 부재를 포함한다.

클러치 스프링(5)은 슬롯(142)에 맞물린다. 클러치 스프링(5)의 단부는 슬롯(141)에 맞물리고, 이에 의해 클러치 스프링(5)이 유지된다.

풀리(3)는 스프링 수용부(30)를 포함한다(도 5a 참고). 도 5a는 풀리의 전방 입면도이다. 도 5b는 풀리의 후방 입면도이다. 슬롯(31)은 스프링(4)의 단부(40)를 수용한다. 스프링 표면(41)은 스프링 수용부(30)와 상호 작용한다.

도 6은 디바이스 내부의 입면도이다. 해제 부재(13)가 풀리(3)의 슬롯(32)과 맞물리고, 파스너(12)를 통해 적소에 고정된다. 해제 토크를 조정하기 위해, 해제 부재(13)의 위치가 슬롯(32) 내에서 조정된다. 슬롯(32)은 회전축 A-A에 대해 센터링된 일정한 반경을 갖는 원호를 포함한다.

범퍼(15)는 연결 부재(153)에 의해 연결되는 긴 부분(151)과 긴 부분(152)을 포함한다. 범퍼(19)는 연결 부재(193)에 의해 연결되는 긴 부분(191)과 긴 부분(192)을 포함한다.

도 7a는 관성 질량부의 전방부의 입면도이다. 도 7b는 관성 질량부의 후방부의 입면도이다. 범퍼(15)의 연결 부재(153)는 슬롯(167) 내에 그리고 탭 (161) 주위에 포개진다. 긴 부재(151)와 긴 부재(152)는 탭(161)의 양 측부 상에 배치된다. 범퍼(19)의 연결 부재(193)는 슬롯(166) 내에 그리고 탭 (160) 주위에 포개진다. 긴 부재(191)와 긴 부재(192)는 탭(190)의 양 측부 상에 배치된다. 범퍼(15)와 범퍼(190)는 탭(33, 34)들과의 맞물림 힘을 흡수하기 위해 임의의 적절한 탄성, 순응성 또는 압축성 재료를 포함한다. 탭(33, 34)은 돌출 부재를 포함한다.

도 8은 관성 캐리어 내부의 입면도이다. 관성 캐리어(16)는 탭(160) 및 탭(161)을 갖는다. 탭(160) 및 탭(161)은 각각 슬롯(166) 및 슬롯(167)과 함께 구성된다. 탭(160)은 페이스(162) 및 페이스(163)를 포함한다. 탭(161)은 페이스(164) 및 페이스(165)를 포함한다. 스프링 캐리어 탭(33, 34)은 범퍼(15, 19)와 맞물린다.

도 9a는 스프링의 상세도이다. 스프링(4)은 제1 단부에는 탭(45)을 그리고 제2 단부에는 탭(40)을 포함한다. 평탄면(46)은 더 많은 스프링 코일이 스프링 캐리어 상에 안착되게 하고, 이에 의해 왜곡이 회피된다. 평탄면(41)은 더 많은 스프링 코일이 풀리 상에 안착되게 하고, 이에 의해 왜곡이 회피된다.

각각의 평탄면(41, 46)은 스프링(4)의 각 단부가 테이퍼진 형태를 갖게 한다.

도 9b는 스프링의 상세도이다. 도 9c는 스프링의 상세도이다. 스프링(4)은 코일 스프링이다. 스프링(4)은 감김 방향이나 풀림 방향으로 로딩(loading)될 수 있다. 비틀림 스프링 상수는 대략 2 Nm/deg 내지 대략 5 Nm/deg 범위이다.

상시 작동 시, 엔진은 풀리(3)로부터 부속품 구동 벨트 및 시스템으로 흐르는 토크에 의해 부속품 구동부를 구동한다. 시스템은 교류 발전기, 워터 펌프, AC 압축기 또는 파워 스티어링을 포함할 수 있다. 상시 작동 중에, 오버런으로 알려진 작동 상태도 또한 발생한다. 오버런은, 저속 또는 정지 신호에 접근할 때와 같이 높은 rpm으로부터 엔진이 감속되는 경우에 발생한다. 엔진 속도가 감소하더라도, 부속품은 그 조합된 관성으로 인해 일시적으로 높은 회전 속도로 계속해서 작동할 것이다. 오버런 상태는 부속품 벨트가 그 로딩을 크랭크샤프트로 반전하게 하여, 부속품 벨트가 크랭크샤프트를 일시적으로 구동한다.

구동 작동 시, 본 발명의 디바이스에서 토크는 허브(1)로부터 관성 캐리어(16)로, 탭(160, 161)으로, 범퍼(15, 19)로, 그 후에 스프링 캐리어(14)로, 스프링(4)을 통해 풀리(3)로 그리고 나서 벨트로, 그리고 부속품(도시하지 않음)으로 전달된다. 스프링(4)은 통상적으로 풀림 방향으로 구동되지만, 감김 방향으로도 또한 동등하게 구동될 수 있다. 탭(160, 161)은 범퍼(15, 19)에 힘을 가하고, 이에 따라 탭(33, 34)을 통해 스프링 캐리어(14)에 힘을 가한다. 탭(33, 34)은 스프링 캐리어(14)로부터 돌출한다. 스프링 캐리어(14)는 슬롯(141)과 맞물리는 탭(45)을 통해 스프링(4)에 힘을 가한다. 스프링(4)은 탭(40)과 슬롯(31)의 맞물림을 통해 풀리(3)에 힘을 가한다.

오버런 상태에서, 토크 전달은 반전된다. 토크는 풀리(3)에서 스프링(4)으로, 스프링 캐리어(14)로, 클러치 스프링(5)으로, 관성 캐리어(16)로, 허브(1)로 전달된다.

오버런 상태 중에, 디바이스는 풀리(3)에 인가되는 오버런 토크를, 예정된 해제량, 예컨대 15 Nm를 초과하지 않는 수준으로 제한한다. 풀리(3)는 스프링(4)에 토크를 인가한다. 스프링(4)은 스프링 캐리어(14)에 힘을 인가하며, 스프링 캐리어는 토크를 클러치 스프링(5)에 인가하고, 이어서 클러치 스프링은 힘을 관성 캐리어(16)에 인가한다. 풀리(3)의 역전(reverse rotation)은 해제 부재(13)가 클러치 스프링 탭(55)에 접촉할 때까지 클러치 스프링 탭(55)을 향해 회전하게 한다. 오버런 보호는 관성 캐리어(16)의 내면(168)으로부터 클러치 스프링(5)의 맞물림 해제를 통해 이루어진다. 내면(168)은 원통형 형태를 갖고, 회전축 측으로 반경방향 내측을 향한다.

클러치 스프링(5)은 해제 부재와 클러치 스프링 탭(55)의 가압 접촉 시에 내면(168)으로부터 해제되는데, 그 이유는 클러치 스프링(5)이 이에 의해 감김 방향으로 감기고, 이것은 클러치 스프링(5)이 반경방향으로 수축하게 하여, 이에 따라 클러치 스프링(5)이 관성 캐리어(16)의 내면(168)으로부터 분리되게 하기 때문이다. 분리는, 풀리(3), 스프링(4), 스프링 캐리어(14) 및 클러치 스프링(5)이 관성 캐리어(16)에 대해 일제히 회전하게 한다. 이것은 결국에는 스프링 캐리어 탭(33, 34)이 범퍼(15) 및 범퍼(19)와 접촉 해제되게 한다. 그러나, 클러치 스프링(5)은 관성 캐리어(16)로부터 완전히 분리되지 않는다. 마찰 저항(friction drag)을 통해, 클러치 스프링(5)을 거쳐 관성 캐리어(16)에 인가된 토크가 오버런되거나 해제된다. 토크가 예정된 해제 토크 미만으로 떨어지는 경우, 스프링(5)은 내면(168)에 로킹되고, 상대 회전 동작이 정지된다.

해제 부재(13)의 위치는 슬롯(32) 내에서 조정 가능하다. 해제 부재(13)의 위치는, 해제 부재(13)가 단부(55)와 맞물리는 토크를 결정하다. 조정은 클러치 스프링(5)의 해제가 일어나는 토크 문턱값을 증가 또는 감소시키는 데 이용될 수 있다.

오버런 토크가 계속되는 경우, 풀리(3), 스프링(4), 스프링 캐리어(14) 및 클러치 스프링(5)이 관성 캐리어(16)에 대해 회전 한다. 상대 동작은, 스프링 캐리어 탭(33, 34)이 구동 위치로부터 대략 180° 회전한 후에 범퍼(15, 19)의 양 측부와 접촉하게 될 때까지 계속될 수 있다. 탭(33, 34)들과 범퍼(15, 19) 간의 접촉은 본 발명의 디바이스에서 오버런 회전량을 제한한다.

엔진이 부속품을 구동하는 상시 작동으로 복귀할 시, 관성 캐리어(16)는, 스프링 캐리어 탭(33, 34)이 범퍼(15, 19)와 접촉하게 될 때까지 풀리(3), 스프링(4), 스프링 캐리어(14) 및 클러치 스프링(5)에 대해 회전한다. 이것은 오버런 위치로부터 대략 180°의 회전을 나타낸다.

디바이스의 장점은, 소음 및 진동과 같은 시스템 문제가 현저히 감소되도록 엔진 감속으로 인한 크랭크샤프트 풀리 상의 모든 피동 부품의 유효 관성 토크를 제어한다는 것이다. 더욱이, 동적 벨트 슬립, 스팬 진동(span vibration) 및 텐셔너 아암 진동이 감소되거나 제거된다. 더욱이, 제어되는 오버런은, 벨트 구동 시스템의 주(主) 자극인 크랭크샤프트 회전 진동 또는 속도 변동을 감소시킨다.

수치 정보는 예로서 제공되는 것이지, 본 발명의 범위를 제한하려는 의도는 없다.

본 발명의 형태가 본원에 기재되어 있지만, 본원에 기재된 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고서도, 구성 및 부품의 관계에 대해 변경이 실시될 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다.

Claims

격리 풀리(isolating pulley)로서:
내면(168)을 갖는 관성 캐리어(16)를 포함하는 허브(1);
허브에 저널링(journalling)되고, 관성 캐리어와의 해제 가능한 구동 맞물림부를 갖는 스프링 캐리어(14);
허브에 저널링되는 풀리(3);
스프링 캐리어와 풀리 사이에 구동식으로 맞물리는 스프링(4); 및
상기 관성 캐리어의 내면(168)과의 마찰식 맞물림부를 갖는 클러치 스프링(5)
을 포함하고, 풀리가 클러치 스프링에 일시적으로 가압 접촉할 시에, 마찰식 맞물림부는 상기 내면(168)으로부터 부분적으로 해제 가능하고,
상기 풀리는, 상기 클러치 스프링과의 맞물림 토크를 조정하는 조정 가능한 해제 부재(13)를 포함하며,
상기 해제 부재는, 상기 풀리(3)의 슬롯(32)과 맞물리고, 파스너(12)를 통해 적소에 고정되는 것인 격리 풀리.
제1항에 있어서, 관성 캐리어와 맞물리는 관성 부재를 더 포함하고, 관성 캐리어와 관성 부재 사이에 감쇠 부재가 배치되는 것인 격리 풀리.
제1항에 있어서, 허브는 치형면(齒形面)을 더 포함하는 것인 격리 풀리.
제1항에 있어서, 스프링은 풀림 방향으로 구동되는 것인 격리 풀리.
삭제
격리 풀리로서:
내면(168)을 갖는 관성 캐리어를 포함하는 허브;
허브에 저널링되고, 관성 캐리어와의 해제 가능한 구동 맞물림부를 갖는 스프링 캐리어;
허브에 저널링되고, 클러치 스프링과의 맞물림 토크를 조정하는 조정 가능한 해제 부재를 포함하는 풀리;
스프링 캐리어와 풀리 사이에 구동식으로 맞물리는 스프링; 및
상기 관성 캐리어의 내면(168)과의 마찰식 맞물림부를 갖는 클러치 스프링
을 포함하고, 풀리가 클러치 스프링에 일시적으로 가압 접촉할 시에, 마찰식 맞물림부는 상기 내면(168)으로부터 부분적으로 해제 가능하고,
상기 해제 부재는, 상기 풀리의 슬롯과 맞물리고, 파스너를 통해 적소에 고정되는 것인 격리 풀리.
제6항에 있어서, 관성 캐리어와 맞물리는 관성 부재를 더 포함하고, 관성 캐리어와 관성 부재 사이에 감쇠 부재가 배치되는 것인 격리 풀리.
제7항에 있어서, 허브는 치형면을 더 포함하는 것인 격리 풀리.
제8항에 있어서, 스프링은 풀림 방향으로 구동되는 것인 격리 풀리.
격리 풀리로서:
내면(168)을 갖는 관성 캐리어를 포함하는 허브;
관성 캐리어와 맞물리는 관성 부재로서, 관성 캐리어와 관성 부재 사이에 감쇠 부재가 배치되는 것인 관성 부재;
허브에 저널링되고, 허브와의 해제 가능한 구동 맞물림부를 갖는 스프링 캐리어;
허브에 저널링되고, 클러치 스프링의 단부와의 맞물림 토크를 조정하는 조정 가능한 해제 부재를 포함하는 풀리;
스프링 캐리어와 풀리 사이에 구동식으로 맞물리는 스프링; 및
상기 관성 캐리어의 내면(168)과의 마찰식 맞물림부를 갖는 클러치 스프링
을 포함하고, 풀리가 클러치 스프링에 감김 방향으로 일시적으로 가압 접촉할 시에, 마찰식 맞물림부는 상기 내면(168)으로부터 부분적으로 해제 가능하며,
상기 해제 부재는, 상기 풀리의 슬롯과 맞물리고, 파스너를 통해 적소에 고정되는 것인 격리 풀리.
제10항에 있어서, 스프링 캐리어는 허브로부터 돌출하는 협동 부재와 맞물릴 수 있는 돌출 부재를 포함하는 것인 격리 풀리.
제11항에 있어서, 허브로부터 돌출하는 협동 부재는 탄성재를 포함하는 것인 격리 풀리.
삭제
제12항에 있어서, 스프링은 풀림 방향으로 구동되는 것인 격리 풀리.
제14항에 있어서, 허브는 치형면을 포함하는 것인 격리 풀리.
제15항에 있어서, 풀리는 멀티 리브형 표면을 포함하는 것인 격리 풀리.