KR20050009131A - 단일 스프링 아이솔레이터의 윤활 최적화 - Google Patents

Abstract

회전 송풍기(26)는 하우징(42)과, 제 1(28) 및 제 2(29) 메시 로브 회전자와, 상기 제 1(28) 및 제 2(29) 회전자들에 대해 고정된 제 1(62) 및 제 2(63) 메시 타이밍 기어를 포함한다. 엔진의 토크를 입력 드라이브(48)에서 제 1 타이밍 기어(62)까지 전달하기 위한 토션 댐핑 메카니즘이 구비되며, 이 토션 댐핑 메카니즘은 입력 허브(52)와, 출력 허브(64)와, 상기 입력 드라이브(48)와 회전하도록 고정된 입력 단부(72) 및 상기 제 1 타이밍 기어(62)와 회전하도록 고정된 출력 단부(74)를 구비한 헬리컬 토션 스프링(70)을 포함한다. 상기 하우징(42)은 다량의 유체를 포함하는 체임버(44)를 한정하며, 타이밍 기어의 회전은 이 체임버내에서 공기-오일 미스트를 발생시킨다. 상기 입력 허브(52) 및 출력 허브(64)는 이들 사이에서 토션 스프링(70)의 입력 단부(72) 및 출력 단부(74) 중간에 있는 축방향 갭(82)을 한정한다. 상기 출력 허브(64)는 상기 축방향 갭(82)과 연결되어 있는 방사상 외부 단부(84), 및 상기 출력 허브의 축방향 반대 단부와 연결되어 있는 방사상 내부 단부를 구비한 앵글 통로(86)를 한정하며, 이것에 의한 회전은 앵글 통로(86) 및 축방향 갭(82)을 통하여, 및 허브의 외부 원통 표면(68) 및 토션 스프링(70)의 내부 표면(76) 사이에서 공기-오일 미스트의 흐름을 발생시킨다.

Description

단일 스프링 아이솔레이터의 윤활 최적화{LUBRICATION OPTIMIZATION OF SINGLE SPRING ISOLATOR}

본 발명은 회전 송풍기에 관한 것으로, 더 상세하게는 상기 송풍기로부터, 및 특히 타이밍 기어로부터 가청 잡음을 감소시키기 위한 토션 댐핑 메카니즘("아이솔레이터")에 관한 것이다.

본 발명은 송풍기의 입력 드라이브 방식에 관계없이 많은 다른 형태의 송풍기에 유리하게 사용될 수 있을 지라도, 본 발명은 온-하이웨이 비이클(on-highway vehicle)에 상용화된 전형적인 내부 연소 엔진에서 이 엔진의 토크 출력이 완전히 부드럽고 일정한 것이 아니라 그 대신에 이 출력이 일련의 개별 이산 연소 사이클에 응답하여 발생되기 때문에 내부 연소 엔진에 의해 구동되고, 또한 이하 "정기" 연소 엔진이라 칭해지는 루츠-형(Roots-type) 회전 송풍기에 사용되도록 특히 적합해진다.

당업자는 본 발명이 루츠-형 송풍기에 제한되는 것이 아니라, 스크루 압축기 형태의 장치에 유리하게 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 그러나, 본 발명은 루츠-형 송충기에 특히 유리하고 이와 관련하여 설명될 것이다. 전형적인 루츠-형 송풍기는 공기의 양을 입구 포트에서 출구 포트까지 이동시키는 한편, 스크루 압축기는 그것을 출구 포트로 보내기 전에 공기의 내부 압축을 실제로 달성한다. 그러나, 본 발명의 목적을 위해, 가장 중요한 것은 송풍기 또는 압축기가 서로 관하여 타이밍이 맞아야 하는 한 쌍의 회전자를 포함하고, 따라서 메시 타이밍 기어에 의해 구동된다는 것이다. 송풍기 분야의 당업자에게 현재 잘 공지되어 있는 바와 같이, 타이밍 기어는 기어의 래틀(rattle) 및 바운스(bounce)와 같은 조건에 잠재적으로 종속되어 있다.

본 발명과 관련된 형태(루츠-형 또는 스크루 압축기 형 중 어느 하나)의 회전 송풍기는 이 송풍기가 엔진의 흡입 측을 효과적으로 과급하는데 사용되기 때문에 "과급기"라 불린다. 일반적으로, 엔진 과급기의 입력부는 어떤 소정의 엔진 속도에서 흡입 매니폴드로 이동되는 공기의 양이 엔진의 순간 변위보다 더 커서, 상기 흡입 매니폴드내에서 공기 압력을 증가시키고 엔진의 전력 밀도를 증가시키도록 구성되고 크기가 정해지는 풀리 및 벨트 드라이브 배열이다.

루츠-형 또는 스크루 압축기 형 중 어느 하나의 형태인 회전 송풍기는 잡음을 발생시키는 포텐셜에 특징이 있다. 예컨대, 루츠-형 송풍기 잡음은 2개의 형태 중 어느 하나의 형태로 분류될 수 있다. 첫번째 형태의 잡음은 변동 부하(엔진의 주기적 점화 펄스)에 종속된 회전자 샤프트 베어링 및 타이밍 기어의 회전에 의해 야기되는 고체 전달 잡음이다. 제 2 형태의 잡음은 유체(즉, 과급기에 의해 이동되는 공기) 속도의 신속한 변화와 같은 유체 흐름 특성에 의해 야기되는 유체 전달 잡음이다. 본 발명은 주로 타이밍 기어의 메싱(meshing)에 의해 야기되는 고체 전달 잡음에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 송풍기 회전자가 부하를 받고 있지 않을 때, 비교적 저속 동작의 시간 동안 타이밍 기어의 "바운스"를 최소로 할 수 있는 형태의 토션 댐핑 메카니즘("아이솔레이터")에 관한 것이다. 언로딩된(과급되지 않은) 저속 동작 동안 타이밍 기어의 메시 티쓰(meshed teeth)에 의해 발생될 수 있는 잡음은 또한 "기어 래틀"이라 불린다.

과급기를 위한 선행 기술의 토션 댐핑 메카니즘의 예는 본 발명의 양수인에게 양도되고 본원에 참조문헌으로 통합되어 있는 미국 특허 제 6,253,747 호에 예시 및 기재되어 있다. 그러한 토션 댐핑 메카니즘은 또한 그 기능 중 일부가 과급기의 입력부의 속도 및 토크 변동으로부터 타이밍 기어를 분리시키는 것이기 때문에 "아이솔레이터"라 불린다. 상술한 특허의 토션 댐핑 메카니즘을 포함하는 과급기를 개발하는 과정 동안, 주요 개발 관심사들 중 하나는 어떤 종류의 과급기 부품고장 전에 동작 시간의 수에 관하여 토션 댐핑 메카니즘의 내구도, 및 따라서 과급기의 최종 서비스 또는 내구도 수명이었다.

상술한 특허의 토션 댐핑 메카니즘은 한 쌍의 허브 부재(하나는 입력부에 부착되어 있고 다른 것은 타이밍 기어들 중 하나에 부착되어 있음)로서, 원통 표면을 한정하는 상기 허브 부재를 포함한다. 단일 토션 스프링은 허브 부재에 의해 한정되는 원통 표면을 둘러싸고 이로부터 떨어져서 이격되어 있다. 상술한 특허를 주로 기초로 하여 당업자에게 현재 공지되어 있는 바와 같이, 허브 부재의 원통 표면 및 일반적인 원통 토션 스프링의 내부 직경 사이의 방사상 클리어런스는 소정의 정 주행 제한(즉 그와 결합된 타이밍 기어의 회전보다 더 큰 입력부의 회전)에 대응하도록 선택된다.

본 발명과 관련된 형태의 토션 댐핑 메카니즘이 소정의 정 주행 제한을 달성하는 경우, 토션 스프링의 코일의 내부 표면 및 허브 부재의 인접한 원통 표면 사이에는 실제로 표면-대-표면 체결이 존재한다. 본 발명을 구체화하는 과급기의 개발과 관련하여, 토션 스프링의 코일의 내부 표면상에 마모 패턴이 존재하고 이 스프링의 마모 표면에 제공된 산화철이 존재하는 것이 관찰되었다. 토션 스프링의 내부 표면상의 마모 패턴의 근본적인 원인은 "마모 부식"으로 공지된 현상때문이다. 불행하게도, 토션 댐핑 메카니즘은 토션 스프링이 이 메카니즘내에 매설되고 동작 동안 어떤 종류의 스프링의 접근이 매우 제한되도록 구성된다.

감소되는 직경까지 허브 부재의 원통 표면이 부식 또는 마모되는 경우, 토션 스프링의 내부 표면의 "직경"이 아이솔레이터의 정 주행 제한에서 의도된 것보다더 작아진다는 공지된 사실이 관찰된 마모 부식과 관련된다. 토션 스프링의 내부 표면에 대해 그러한 직경의 감소는 스프링내에서 응력 레벨을 변화(증가)시킨다. 관련 문제점은 코일들 중 하나가 허브 부재들 사이의 축방향 갭을 가로지르는 포인트에서 관찰되었고, 관찰된 것은 스프링의 내부 표면에서의 "슬롯"의 커팅이며, 여기서 그것은 축방향 갭의 양 측에서 허브와 접촉한다. 이 기술분야에 잘 공지되어 있는 바와 같이, 그러한 슬롯은 스프링의 그 위치에서 스트레스 라이저(riser)를 형성하여, 아이솔레이터의 피로 수명을 더 제한한다.

따라서, 본 발명의 목적은 상술한 형태의 회전 송풍기에 사용되는 개선된 토션 댐핑(아이솔레이터) 메카니즘을 제공하는 것이며, 여기서 이 메카니즘의 피로 수명은 실질적으로 연장될 수 있다.

본 발명의 더 특징적인 목적은 토션 스프링의 내부 표면 및 입력과 출력 허브 부재의 인접한 표면 사이에서 마모를 감소시킴으로써 상술한 목적을 달성하는 개선된 토션 댐핑 메카니즘을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 어떤 복잡한 또는 값비싼 구조 또는 재료를 추가하는 것없이 상술한 목적을 달성하는 개선된 토션 댐핑 메카니즘을 제공하는 것이다.

본 발명의 상술한 및 다른 목적은 하우징과, 비교적 저압 입구 포트 공기를 비교적 고압 출구 포트 공기로 이동시키기 위해 하우징에 배치된 제 1 및 제 2 메시 로브 회전자들을 포함하는 회전 송풍기를 제공함으로써 달성된다. 제 1 및 제 2메시 타이밍 기어는 메시 로브의 접촉을 방지하기 위해 상기 제 1 및 제 2 회전자들 각각에 대하여 고정된다. 입력 드라이브는 정기 연소 엔진의 속도에 비례하는 속도로 일 구동 방향으로 회전 축 주위에서 정의 토크에 의해 회전가능하게 구동되도록 적합해진다. 엔진의 토크를 입력 드라이브에서 제 1 타이밍 기어까지 전달하기 위한 토션 댐핑 메카니즘이 포함되며, 이 토션 댐핑 메카니즘은 입력 드라이브를 회전시키도록 고정된 제 1 부재, 제 1 타이밍 기어를 회전시키도록 고정된 제 2 부재, 및 헬리컬 토션 스프링을 포함한다. 토션 스프링은 입력 드라이브를 회전시키도록 고정된 입력 단부 및 제 1 타이밍 기어를 회전시키도록 고정된 출력 단부를 구비하고, 이 토션 스프링은 제 1 및 제 2 부재에 의해 한정되는 외부 원통 표면을 둘러싸고, 이 표면으로부터 떨어져서 이격되어 있는 호칭(normal) 내부 직경을 한정한다.

개선된 회전 송풍기는 다량의 유체를 포함하는 체임버를 한정하기 위한 하우징에 특징이 있으며, 이것에 의해 제 1 및 제 2 타이밍 기어의 회전은 이 체임버내에서 공기-오일 미스트를 발생시킨다. 제 1 및 제 2 부재는 이들 사이에서 토션 스프링의 입력 단부 및 출력 단부를 조정하도록 축방향으로 배치된 축방향 갭을 한정한다. 제 1 및 제 2 부재 중 하나는 축방향 갭과 연결되며 방사상 외부 단부, 및 이 부재의 축방향 반대 단부와 연결되어 있는 방사상 내부 단부를 구비한 앵글(angle) 통로를 한정한다. 따라서, 이 부재들의 회전은 앵글 통로와 축방향 갭을 통하여, 및 이 부재들의 외부 원통 표면과 토션 스프링의 내부 직경 사이에서 공기-오일 미스트의 흐름을 발생시킨다.

도 1은 흡입 압력을 내부 연소 엔진으로 부스팅(boost)하기 위한 정 변위 송풍기 또는 과급기를 구비한 흡입 매니폴드 어셈블리의 개략도이다.

도 2는 도 1 에 개략적으로 도시되어 있는 과급기의 입력부의 확대된 단편적인 축방향 횡단면도이다.

도 3은 본 발명의 동작을 예시하는 도 2와 유사한 더 확대된 단편적인 축방향 횡단면도이다.

도 4는 본 발명의 일 양상을 예시하는 도 2의 입력 허브 부재보다 다소 더 작은 스케일에 관한 사시도이다.

본 발명을 제한하는데 의도되지 않은 도면들을 이제 참조하면, 도 1은 당업자에게 현재 잘 공지되어 있는 형태의 과급기의 루츠 송풍기 형태를 포함하는 흡입 매니폴드 어셈블리의 개략도이다. 전체적으로 10으로 지시된 엔진은 다수의 실린더(12)를 포함하고, 왕복 피스톤(14)은 각각의 실린더내에 배치되며, 이것에 의해 확장가능한 연소실(16)을 한정한다. 이 엔진(10)은 흡입 및 배기 포핏 밸브(22 및 24) 각각에 의해 연소 공기를 연소실(16)에 및 이 연소실로부터 향하게 하는 흡입 및 배기 매니폴드 어셈블리(18 및 20)를 포함한다.

흡입 매니폴드 어셈블리(18)는 본 발명의 양수인에게 양도되고 본원에 참조문헌으로 통합되어 있는 미국 특허 제 5,078,583 호 및 제 5,893,355 호에 예시 및 기재되어 있는 바와 같이 루츠("역류") 형의 정 변위 회전 송풍기(26)를 포함한다. 상기 송풍기(26)는 다수의 메시 로브를 각각 포함하는 한 쌍의 회전자(28 및 29)를 포함한다. 상기 회전자(28 및 29)는 한 쌍의 평행한 가로 오버랩핑 원통 체임버(28c 및 29c)에 배치되어 있다. 이 회전자는 구동 벨트(본원에 도시되어 있지 않음)에 의한 것과 같이 공지된 방법으로 이에 전달된 엔진의 크랭크축 토크에 의해 기계적으로 구동될 수 있다. 기계 드라이브는 송풍기 변위가 엔진의 변위보다 더 크도록 크랭크축 속도에 대해 고정된 비율로 송풍기 회전자(28 및 29)를 회전시켜서, 연소실로 흐르는 공기를 이 기술 분야에 현재 잘 공지되어 있는 방법으로 부스팅하거나 또는 과급한다. 과급기 또는 송풍기(26)는 입구 덕트 또는 통로(32)로부터 공기 또는 공기-연료 혼합물을 수용하는 입구 포트(30)를 포함하고, 배출 또는 출구 포트(34)를 더 포함하며, 공급 공기를 배출 덕트(36)에 의해 흡입 밸브(22)로 향하게 한다. 입구 덕트(32) 및 배출 덕트(36)는 당업자에게 현재 잘 공지되어 있는 바와 같이 바이패스 통로에 의해 상호 연결되며, 이는 특히 본 발명과 관련되어 있지 않아서 본원에서 더 이상 설명되지 않는다.

이제 도 2를 참조하면, 송풍기(26)의 입력부(40으로 전체적으로 지시됨)가 예시되어 있다. 입력부(40)는 메인 송풍기 하우징(도 1 참조), 즉 원통 체임버(28c 및 29c)를 한정하는 하우징에 일반적으로 볼트로 고정된 하우징 부재(42)를 포함한다. 하우징 부재(42)는 이하 더 상세히 설명되는 바와 같이 다량의 윤활유를 일반적으로 포함하는 체임버(44)를 한정하며, 이 윤활유의 하나의 기능은 타이밍 기어를 미끄럽게 하는 것이다.

입력 풀리(46)는 하우징 부재(42)를 둘러싸고, 도 2에만 단편적으로 도시되어 있으며, 그 입력 드라이브에 의해 입력 샤프트(48)를 통하여 송풍기(26)에 전달된다. 바람직하게도, 입력 샤프트(48)는 도 2의 단편적인 외부도에만 도시되어 있는 적당한 베어링 세트(50)에 의해 하우징 부재(42)의 전방 단부내에서 회전가능하게 지지되어 있다. 입력 허브 부재(52)는 입력 샤프트(48)와 회전하도록 부착되어 있다. 입력 허브 부재(52)는 이하 더 상세히 설명되는 바와 같이 방사상 내부 원통 허브 부분(54), 및 방사상 외부 원통 밀폐 부분을 포함한다.

입력 샤프트(48)의 후방 단부(도 2의 우측 단부)에는 감소된 직경의 샤프트 부분(58)이 있고, 회전자 샤프트(60)의 전방 단부는 상기 샤프트 부분(58)에 바로 인접하여 배치되어 있다. 입력 샤프트(48) 및 회전자 샤프트(60)는 회전 축(A)을한정하는데 협력하고, 회전자(28)는 이러한 회전 축(A) 주위에서 회전한다. 이 실시예에서, 그러나 예에 의해서만, 그것은 회전자(28)가 장착되는 회전자 샤프트(60)이다. 또한, 당업계에 잘 공지되어 있는 바와 같이, 제 2 회전자 샤프트(본원에 도시되어 있지 않음)에 장착되어 있는 제 2 타이밍 기어(63)와 맞물림 체결된 타이밍 기어(62)는 회전자 샤프트(60)에 장착되어 있다. 또한, 도 1에 도시되어 있는 회전자(29)는 제 2 회전자 샤프트에 장착되어 있다.

샤프트 부분(58)을 둘러싸고 이 부분상에 파일럿되는 감소된 직경의 파일럿 부분(66)을 포함하는 것이 바람직한 출력 허브 부재(64)는 회전자 샤프트(60)의 전방 단부(도 2의 좌측 단부)에 배치되어, 허브 부재(52 및 64)의 정렬 및 동심을 유지한다. 이 실시예에서, 및 예에 의해서만, 샤프트 부분(58) 및 파일럿 부분(66) 사이에 배치된 저널 베어링 부재가 존재한다.

주로 도 2를 참조하지만, 현재 또한 도 3과 관련하여, 방사상 내부 허브 부분(54) 및 출력 허브 부재(64)는 외부 원통 표면(68)을 한정하는데 협력한다. 상술한 미국 특허 제 6,253,747 호를 판독 및 이해함으로써 명백해지는 이유를 위해, 바람직하게도 허브 부분(54) 및 허브 부재(64)는 실질적으로 동일한 외부 직경을 한정하기 때문에, 단일 원통 표면[표면(68)]이 허브 부분(54) 및 허브 부재(64)에 의해 한정되는 바와 같이 본원에서 상술되는 것이 이해되어야 한다. 상술한 특허에서 더 상세히 예시 및 기재된 일반적인 형태가 바람직한 단일 헬리컬 토션 스프링(70)이 원통 표면(68)을 둘러싸고 있다. 토션 스프링(70)은 입력 허브 부재(52)와 회전하도록 고정된 축방향 탱(tang)(본원에 도시되어 있지 않음)을 일반적으로 포함하는 입력 단부(도 2에 "72"로 도시되어 있음)를 포함하는 것이 바람직하다. 유사한 방식으로, 및 도 2와 도 3 둘 다에 도시되어 있는 바와 같이, 토션 스프링(70)은 출력 허브 부재(64)에 대해 고정된 축방향 탱(74)으로 예시되어 있는 바와 같이 출력 단부를 포함한다. 스프링(70)의 입력 단부가 "입력부"와 회전하도록 고정되고 스프링의 출력 단부가 "출력부"[타이밍 기어(62)]와 회전하도록 고정된다는 것이 본 발명에 모두 필수적이라는 것을 당업자는 이해할 것이다.

이제 도 2 및 도 3를 참조하면, 헬리컬 토션 스프링(70)은 도 2 및 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 정규 이완 상태에 있는 토션 스프링의 코일이 도 3에 76으로 지시된 정규 내부 직경을 한정하도록, 이 도면들에 도시되어 있는 바와 같이 일반적으로 직사각형 또는 장방형 횡단면을 갖는 스프링 와이어를 포함하는 것이 바람직하다. 내부 직경(76)은 외부 원통 표면(68)을 둘러싸고 이 원통 표면으로부터 떨어져 이격되어 있으며, 이 사이의 방사상 갭은 도 3에 "R1"으로 지시되어 있다. 상술한 특허에서 설명된 바와 같이, 방사상 갭(R1)은 입력 샤프트(48)의 정의 회전 방향으로 "주행 제한"을 나타낸다.

유사한 방법으로, 토션 스프링(70)은 정규 외부 직경(78)을 한정하고 외부 밀폐 부분(56)은 내부 원통 표면(80)을 한정하며, 외부 직경(78) 및 내부 원통 표면980) 사이의 방사상 갭은 도 3의 방사상 갭 "R2"을 포함한다. 또한, 상술한 특허에 기재되어 있는 바와 같이, 방사상 갭 R2는 입력 샤프트(48)의 부의 회전 방향으로 주행 제한을 나타낸다.

이러한 개시의 배경에서 언급된 바와 같이, 본 발명을 개발하는 중에 발생된문제점들 중 하나는 토션 스프링(70)의 내부 표면[내부 직경(76)] 및 허브 부분(54)과 허브 부재(64)의 인접한 외부 원통 표면(68) 사이의 실제 표면-대-표면 체결이었다. 일반적으로, 이러한 체결은 입력 풀리(46)에 의해 타이밍 기어(62)에 전달된 속도 및/또는 토크의 변동의 결과로서 발생된다. 이러한 변동이 발생될 때, 토션 스프링(70)의 내부 표면[직경(76)]은 입력 허브 부재(52)가 출력 허브 부재(64)를 "오버런(overruns)"시키기 때문에 허브 부분(54) 및 허브 부재(64)의 외부 원통 표면(68) 주위에서 단단히 감싸진다. 이러한 체결은 시간이 지남에 따라 상술한 마모 부식 및 마모를 발생시킨다.

이제 주로 도 3을 참조하여 본 발명이 기재된다. 입력 허브 부재(52) 및 출력 허브 부재(64)는 이들 사이에서 축방향 갭(82)을 한정하도록 형성되며, 이 축방향 갭은 이하 명백히 하기 위해 허브 부재(52 및 64)의 전체 주변 범위 주위로 연장되는 것이 바람직하다. 출력 허브 부재(64)는 환상 체임버(84)가 본 발명에 필수적인 것이 아니라 주요 실시예(즉, 도 3에 도시되어 있는 특정 설계)에 유익한 것으로 이해될 지라도 축방향 갭(82)으로 개방되도록 배치된 환상 체임버(84)를 한정한다. 마지막으로, 출력 허브 부재(64)는 1 이상의 앵글(angled) 통로를 한정한다. 본 발명의 중요한 일 양상에 따르면, 앵글 통로 각각은 환상 체임버(84)로 개방되어 축방향 갭(82)과 개방 연결되어 있는 이의 방사상 최외각 단부를 갖는다. 또한, 앵글 통로 각각은 아래에 기재되어 있는 바와 같이 출력 허브 부재(64)의 후방 표면에 개방되어 있는 이의 방사상 내부 단부를 갖는다.

송풍기(26)가 동작하고 타이밍 기어(62 및 63)가 회전하고 있는 경우, 체임버(44)내의 윤활유의 레벨이 단지 충분히 높게 유지되어 타이밍 기어들(62 또는 63) 중 적어도 하나가 윤활유에 의해 회전된다. 당업자에게 잘 공지되어 있는 바와 같이, 심지어 엔진의 유휴 상태에서, 과급기상의 타이밍 기어는 수 백 rpm으로 정상적으로 회전하여, 그 결과 윤활유에 의해 회전하는 타이밍 기어는 체임버(44)내의 주위에서 이동하는 공기-오일 비산 및 미스트를 발생시킨다. 참조를 간단히 하기 위해, "미스트"라는 용어는 체임버(42)내의 공기 및 오일의 조합에 의해 어떤 형태(비산, 증기, 미스트, 등등)가 취해지는 것을 의미 및 포함하도록 이하에서, 및 첨부된 클레임에서 사용된다.

이제 도 3과 관련하여 도 4를 참조하면, 입력 허브 부재(52)의 외부 밀폐 부분(56)은 도 4에 가장 좋게 도시되어 있는 바와 같이 밀폐 부분(56)의 축방향 길이를 따라 다양한 축방향 위치에 배치될 수 있는 다수의 오프닝(88)을 한정한다. 전체 토션 댐핑(아이솔레이터) 메카니즘이 회전하는 경우, 심지어 엔진의 유휴 상태에서, 상기 결과는 도 3의 화살표로 지시된 경로를 따라가는 공기-오일 미스트의 흐름을 야기시킨다. 따라서, 공기-오일 미스트는 앵글 통로(86)의 방사상 내부 후방 단부에 진입하여 전방 및 방사상 외부로 흐르며, 원심력의 영향 하에서는 환상 체임버(84)로 및 이 체임버를 통하여 축방향 갭(82)으로 흐른다. 도 2 및 도 3에서, 인접한 스프링(70)의 코일이 접촉하고 있는 것으로 도시되어 있을 지라도, 스프링 분야의 당업자는 인접한 코일들 사이에 축방향 공간이 존재한다는 것을 이해한다. 따라서, 아이솔레이터 메카니즘이 회전함에 따라, 통로(86)의 각도에 의해 야기되는 원심력의 영향 하에서는 연속 방사상 외부 흐름이 존재하게 된다.

본 발명에 필수적인 모든 것은 축방향 갭(82)이 토션 스프링(70)의 입력 단부(72) 및 출력 단부(74) 중간 어디에나 배치되어야 한다는 것이다. 그러나, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 공기-오일 미스트가 환상 체임버(84)로부터 전방으로, 그 다음 축방향 갭(82)을 통하여 방사상 외부로 그리고 외부 원통 표면(68) 및 토션 스프링(70)의 내부 직경(76) 사이의 방사상 갭 R1으로 흐르기 때문에, 축방향 갭(82)이 토션 스프링(70)의 중간 근처 어디에나 존재하는 것이 바람직하다.

바람직하게도, 공기-오일 미스트의 흐름은 축방향 갭을 지나간 후에 후방으로 흐르는 부분, 및 전방으로 흐르는 부분으로 분할된다. 이들 흐름의 결과는 허브 부재의 외부 표면(68) 및 토션 스프링(70)의 내부 직경(76)이 미스트내에서 운반되는 오일에 의해 연속적으로 미끄러지게 된다는 것이다. 따라서, 외부 밀폐 부분(56)내의 오프닝(88)의 목적은 방사상 외부 흐름의 유도를 도와주는 것이지만, 또한 밀폐 부분(56)의 전방 단부(도 2의 우측 단부)를 향해 배치된 하나 이상의 오프닝(88)을 구비함으로써, 공기-오일 미스트의 실질적인 부분이 전방 방향의 흐름으로 유도된다.

기울어져 배치되고 흐름 방향으로 기울어진 통로(86)를 구비하는 것이 본 발명의 본질적인 특징이라는 것은 본 명세서를 판독 및 이해함으로써 당업자에게 명백해져야 한다. 통로(86)에 각도가 없는 경우, 체임버(44)내의 미스트는 방사상 내부로(도 3의 화살표로 도시되어 있는 바와 같이) 들어갈 수 없어서 토션 스프링(70)의 외부 표면(68) 및 내부 표면[직경(76)] 사이의 갭에서 방사상 외부로 펌핑될 수 없다. 이 실시예에서, 및 예에 의해서만, 출력 허브 부재(64) 주위 주변으로 균일하게 이격된 4개의 앵글 통로가 존재한다.

이 실시예에서, 그것이 공기-오일 미스트를 축방향 갭(82)으로 공급하는 앵글 통로(86)를 한정하는 출력 허브 부재(64)일 지라도, 당업자는 앵글 통로가 입력 허브 부재(52)에 설치된다는 것을 이해한다. 이러한 경우에, 앵글 통로(86)의 방사상 내부 단부는 허브 부재(52)의 전방 단부에 배치되는 한편, 앵글 통로(86)의 방사상 외부 단부는 축방향 갭(82)과 연결되어 있다. 그러나, 그 실시예에서, 공기-오일 미스트를 발생시키는 타이밍 기어(62 또는 63)에 바로 인접하여 앵글 통로(86)의 "업스트림" 단부(방사상 내부 단부)가 배치되기 때문에, 앵글 통로(86)를 한정하는 출력 허브 부재(64)를 구비하는 것이 바람직한 것으로 고려된다.

본 발명은 이전의 명세서에서 더 상세히 설명되었고, 본 발명의 다양한 변경 및 수정이 본 명세서의 판독 및 이해로부터 당업자에게 명백해질 것이다. 모든 이러한 변경 및 수정은 이것이 첨부된 클레임의 범위내에 있기 때문에 본 발명에 포함된다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 단일 스프링 아이솔레이터의 윤활 최적화는 토션 스프링의 내부 표면 및 입력과 출력 허브 부재의 인접한 표면 사이에서 마모를 감소시키고 어떤 복잡한 또는 값비싼 구조 또는 재료를 추가하지 않아도 되는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 하우징(42)과; 비교적 저압 입구 포트 공기를 비교적 고압 출구 포트 공기를 전달하기 위해 하우징에 회전가능하게 배치된 제 1(28) 및 제 2(29) 메시 로브 회전자와; 상기 메시 로브의 접촉을 방지하기 위해 상기 제 1(28) 및 제 2(29) 회전자 각각에 대해 고정된 제 1(62) 및 제 2(63) 메시 타이밍 기어와; 주기적 연소 엔진의 속도에 비례하는 속도로 일 구동 방향으로 회전 축(A) 주위에서 정의 토크에 의해 회전가능하게 구동되는 입력 드라이브(48)와; 엔진의 토크를 상기 입력 드라이브(48)에서 상기 제 1 타이밍 기어(62)까지 전달하기 위한 토션 댐핑 메카니즘을 포함하는 회전 송풍기(26)에 있어서, 상기 토션 댐핑 메카니즘은 상기 입력 드라이브(48)와 회전하도록 고정된 제 1 부재(52)와, 상기 제 1 타이밍 기어(62)와 회전하도록 고정된 제 2 부재(64)와, 상기 입력 드라이브(48)와 회전하도록 고정된 입력 단부(72) 및 상기 제 1 타이밍 기어(62)와 회전하도록 고정된 출력 단부(74)를 구비한 헬리컬 토션 스프링(70)을 포함하며, 상기 토션 스프링(70)은 상기 제 1(52) 및 제 2(64) 부재에 의해 한정되는 외부 원통 표면(68)을 둘러싸고 이 원통 표면으로부터 떨어져서 이격되어 있는 정규 내부 직경(76)을 한정하는데,

   (a) 다량의 유체를 포함하는 체임버(44)를 한정하는 상기 하우징(42)과, 이것에 의해 상기 제 1(62) 및 제 2(63) 타이밍 기어의 회전은 상기 체임버(44)내에서 공기-오일 미스트를 발생시키며;

   (b) 상기 토션 스프링(70)의 상기 입력 단부(72) 및 상기 출력 단부(74) 중간에 축방향으로 배치된 축방향 갭(82)을 한정하는 상기 제 1(52) 및 제 2(64) 부재와;

   (c) 상기 축방향 갭(82)과 연결되어 있는 방사상 외부 단부(84), 및 상기 부재의 축방향 반대 단부와 연결되어 있는 방사상 내부 단부를 구비한 앵글 통로(86)를 한정하는 상기 제 1(52) 및 제 2(64) 부재들 중 하나를 포함하며, 이것에 의해 상기 부재들의 회전은 상기 앵글 통로(86) 및 상기 축방향 갭(82)을 통하여, 및 상기 부재들(52, 64)의 상기 외부 원통 표면(68) 및 상기 토션 스프링(70)의 상기 내부 직경(76) 사이에서 상기 공기-오일 미스트의 흐름을 발생시키는 것을 특징으로 하는 회전 송풍기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 입력 드라이브는 입력 샤프트(48)와 회전하도록 고정된 입력 풀리(46)를 포함하며, 상기 제 1 부재(52)는 상기 입력 샤프트(48)와 회전하도록 고정되는 것을 특징으로 하는 회전 송풍기.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 제 1 부재는 상기 입력 샤프트(48)와 회전하도록 고정된 입력 허브 부재(52)를 포함하고, 상기 제 2 부재는 타이밍 기어 샤프트(60)와 회전하도록 고정된 출력 허브 부재(64)를 포함하며, 상기 제 1 타이밍 기어(62)는 상기 타이밍 기러 샤프트(60)와 회전하도록 고정되는 것을 특징으로 하는 회전 송풍기.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 입력 허브 부재(52)는 상기 토션 스프링(70)에 의해 한정되는 외부 원통 표면(78)을 둘러싸고 이 원통 표면으로부터 떨어져서 이격된 일반적인 원통 부분(56)을 포함하며, 상기 일반적인 원통 부분(56)은 상기 공기-오일의 흐름을 용이하게 하기 위해 다수의 오프닝(88)을 한정하는 것을 특징으로 하는 회전 송풍기.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 헬리컬 토션 스프링(70)은 일반적인 직사각형 또는 장방형 횡단면을 갖는 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 송풍기.