KR20130095834A

KR20130095834A - 절연 디커플러

Info

Publication number: KR20130095834A
Application number: KR1020137018456A
Authority: KR
Inventors: 야히아 호드제이트
Original assignee: 더 게이츠 코포레이션
Priority date: 2010-12-14
Filing date: 2011-12-07
Publication date: 2013-08-28
Also published as: BR112013012483A2; RU2013132558A; US20120149511A1; RU2563716C2; US9328816B2; JP2014509370A; JP5650849B2; KR101603825B1; CN103249967B; BR112013012483B1; CN103249967A; EP2652361B1; WO2012082479A1; EP2652361A1

Abstract

풀리 내표면(300)을 갖는 풀리(30), 반경 방향 연장 아암(21)을 갖는 허브(20), 풀리에 고정되는 스프링(41), 스프링과 반경 방향 연장 아암 사이에 배치되는 엘라스토머 부재(61)를 포함하고, 상기 반경 방향 연장 아암은 풀리 내표면과 활주 가능하게 맞물리는 마찰 표면(211)을 가지며, 상기 스프링은 반경 방향 연장 아암과 간헐적으로 맞물릴 수 있고, 상기 반경 방향 연장 아암은 풀리 정지부(301)와 간헐적으로 맞물릴 수 있는, 절연 디커플러가 개시되어 있다.

Description

절연 디커플러{ISOLATOR DECOUPLER}

본 발명은 풀리 내표면과 활주 가능하게 맞물리는 마찰 표면을 갖는 아암, 아암과 간헐적 맞물림을 갖는 스프링, 및 풀리 정지부와 간헐적으로 맞물릴 수 있는 반경 방향 연장 아암을 포함하는 절연 디커플러에 관한 것이다.

승용차 용례에 사용되는 디젤 엔진은 보다 양호한 연료 경제의 이점으로 인해 증가되고 있다. 또한, 가솔린 엔진은 연료 효율을 개선하도록 압축비를 증가시키고 있다. 그 결과, 디젤 및 가솔린 엔진의 부속 구동 시스템은 전술한 엔진의 변화로 인한 크랭크샤프트로부터의 더 큰 크기의 진동을 극복해야 한다.

증가된 크랭크샤프트 진동에 더하여 높은 가속/감속 비율 및 높은 교류기 관성으로 인해, 엔진의 부속 구동 시스템은 흔히 벨트 슬립으로 인한 벨트의 끼익거리는 소음을 경험한다. 이 벨트 슬립은 또한 벨트의 작동 수명을 감소시키게 된다.

크랭크샤프트 절연 장치/디커플러와 교류기 디커플러/절연 장치는 엔진 작동 속도 범위 내의 진동을 걸러내도록 높은 각 진동을 갖는 엔진에 널리 사용되어 왔다. 그러나, 크랭크샤프트 절연 장치가 엔진 주행 속도 범위 내에서 매우 양호하게 기능할 수 있지만, 절연 장치 자체의 고유 주파수로 인해 엔진 시동 또는 정지 중에 여전히 문제가 존재한다.

교류기 디커플러/절연 장치는 교류기 풀리에서의 벨트 슬립을 제거할 수 있지만, 크랭크샤프트 풀리에서 발생하는 벨트 슬립을 해결할 수 없다. 일부 엔진의 경우, 크랭크샤프트 절연 장치/디커플러와 교류기 디커플러/절연 장치는 함께 사용되어야 한다. 불행하게도, 이는 부속 구동 시스템에 상당한 비용을 추가시킬 수 있다.

해당 기술의 대표적인 예로는 크랭크샤프트 디커플러를 개시하는 미국 특허 제6044943호가 있는데, 여기서 크랭크샤프트 디커플러는 장착 허브, 장착 허브 상에 회전 가능하게 장착되는 풀리, 상기 풀리 내에 장착되는 환형 캐리어, 그들 사이에 장착되는 편향 디바이스, 및 환형 캐리어와 풀리 사이에 장착되는 일방향 클러치를 포함한다. 편향 디바이스는 크랭크샤프트 임펄스로부터 벨트 구동 장치를 보호하고 벨트 시스템의 각 공진 주파수를 저하시킨다. 일방향 클러치는 엔진의 시동/정지 또는 엔진의 급작스런 감속으로 인한 구동 장치에서 벨트 텐션의 급작스런 역전을 방지하고 역전 모드를 위한 텐셔너의 부적절한 출력의 결과로서 순간적인 역전 슬립 벨트의 끼익거리는 소음을 방지한다. 일방향 클러치는 전달될 수 있는 최대 토크량을 제한하여 순간적인 오버로드 중에 벨트 슬립을 방지한다.

풀리 내표면과 활주 가능하게 맞물리는 마찰 표면을 갖는 아암, 아암과 간헐적 맞물림을 갖는 스프링, 및 풀리 정지부와 간헐적으로 맞물릴 수 있는 반경 방향 연장 아암을 포함하는 절연 디커플러가 요구된다. 본 발명은 이 요구를 만족시킨다.

본 발명의 주요 양태는 풀리 내표면과 활주 가능하게 맞물리는 마찰 표면을 갖는 아암, 아암과 간헐적 맞물림을 갖는 스프링, 및 풀리 정지부와 간헐적으로 맞물릴 수 있는 반경 방향 연장 아암을 포함하는 절연 디커플러이다.

본 발명의 다른 양태는 본 발명의 이하의 설명 및 첨부 도면에 의해 지적되거나 명백하게 이루어질 것이다.

본 발명은 풀리 내표면을 갖는 풀리, 반경 방향 연장 아암을 갖는 허브, 풀리에 고정되는 스프링, 스프링과 반경 방향 연장 아암 사이에 배치되는 엘라스토머 부재를 포함하고, 상기 반경 방향 연장 아암은 풀리 내표면과 활주 가능하게 맞물리는 마찰 표면을 가지며, 상기 스프링은 반경 방향 연장 아암과 간헐적으로 맞물릴 수 있고, 상기 반경 방향 연장 아암은 풀리 정지부와 간헐적으로 맞물릴 수 있는, 절연 디커플러를 포함한다.

명세서의 일부에 통합되거나 그 일부를 구성하는 첨부 도면이 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하고 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 절연 디커플러의 전방 사시도이다.
도 2는 절연 디커플러의 전방 분해도이다.
도 3은 절연 디커플러의 후방 분해도이다.
도 3a는 감쇠 부재의 단면도이다.
도 4는 절연 디커플러의 정면도이다.

도 1은 절연 디커플러의 전방 사시도이다. 디바이스는 샤프트(10)를 포함한다. 샤프트(10)는 디바이스를 엔진 크랭크샤프트(도시 생략)에 연결하도록 사용된다. 토크는 크랭크샤프트로부터 샤프트(10)를 통해 허브(20)로 전달된다. 샤프트(10)는 이 샤프트(10)와 허브(20)가 함께 회전하도록 허브(20)에 압입될 수 있다.

허브(20)는 반경 방향 연장 아암(21, 22, 23)을 포함한다. 반경 방향 연장은 샤프트(10)의 회전축(A-A)에 관한 것이다(도 2 참조). 아암(21, 22, 23)의 바람직한 갯수는 3개이지만, 본 디바이스와 동일한 성공을 하도록 임의의 갯수의 반경 방향 연장 아암이 사용될 수 있다. 디바이스의 운동 범위는 아암 갯수의 함수이다. 3개의 반경 방향 연장 아암은 허브(20)와 풀리(30) 사이에서 대략 120°의 상대 이동 범위를 허용한다. 4개의 반경 방향 연장 아암의 경우, 상대 이동 범위는 대략 90°등이다.

각 아암의 단부는 마찰 플레이트 부재(210, 220, 230)를 포함한다. 마찰 부재는 각각의 각자 마찰 플레이트 부재(210, 220, 230)의 단부 상에 고정된다. 각 마찰 부재는 풀리(30)의 내표면(300)과 마찰 접촉한다. 내표면(300)은 원통형 섹션이다. 각 마찰 플레이트 부재(210, 220, 230)는 내표면(300)과 맞물리기 위한 아치형 형태를 포함한다.

마찰 플레이트 부재는 디커플링 및 리커플링 중에 풀리와 샤프트 사이에 상대적인 운동을 허용한다. 풀리(30)는 벨트와 접촉하기 위한 벨트 맞물림 표면(31)을 포함한다. 벨트 맞물림 표면(31)은 도시된 바와 같이 다중 리브형 프로파일을 포함할 수 있거나, 또한 치형, 플랫형, 또는 단일 V 노치와 같이 당업계에 공지된 임의의 다른 프로파일을 포함할 수 있다.

스프링 부재(41, 42, 43)는 장착 부재(301, 302, 303)로부터 각각 연장된다. 각 스프링 부재(41, 42, 43)는 반경 방향 연장 아암(21, 22, 23)과 각각 맞물린다. 각 스프링 부재(41, 42, 43)는 실질적으로 외팔보 방식으로 로딩된다. 각 장착 부재(301, 302, 303)는 또한 작동 중에 각 반경 방향 연장 아암의 회전을 정지시키는 정지부로서 작용한다.

각 반경 방향 연장 아암은 작동 중에 그 각각의 스프링과 맞물림으로써, 엔진이 작동되는 동안에 크랭크샤프트로부터 풀리로 토크의 전달을 허용한다. 스프링 부재(41, 42, 43)는 엔진 진동을 완충 및 감쇠하고 풀리로부터, 그리고 이에 따라 벨트 구동 시스템의 나머지로부터 절연시킨다.

예컨대, 샤프트(10)의 구동 방향(D1)에서, 마찰 플레이트 부재(210)는 장착 부재(301)와 접촉하게 된다. 샤프트 구동 방향(D2)에서, 마찰 플레이트 부재(210)는 장착 부재(302)와 접촉하게 된다. 구동 방향(D1)은 통상적으로 엔진 감속과 관련된다. 구동 방향(D2)은 통상적으로 엔진 가속과 관련된다.

각 스프링 부재는 외팔보 만곡 모드에서 만곡하는 아암(41a, 42a, 43a)을 포함한다. 각 스프링 부재는 또한 압축 모드에서 사용되는 아코디언형 형태 또는 다중 만곡부를 갖는 단부(41b, 42b, 43b)를 포함한다.

각 스프링 부재의 형태는 반곡 영역(41a, 42a, 43a)에서 다양한 곡선들을 비교함으로써 뿐만 아니라 아코디언 영역에서 상이한 갯수의 압축 절곡부를 가짐으로써 변동될 수 있다. 스프링 부재 설계에 있어서의 융통성은 임의의 소정 엔진의 요구에 따라 엔진 진동의 절연이 설계 및 조정되게 한다. 스프링 부재가 그 만곡 및 압축 영역에서 가질 수 있는 많은 형태 외에, 스프링 부재의 두께가 또한 요구되는 스프링 레이트를 조절하도록 변경될 수 있다. 스프링 부재의 두께를 변화시키는 가장 간단한 방식은 그 두께를 원하는 영역에서 2배 또는 3배로 하는 것이다.

도 2는 절연 디커플러의 정면 분해도이다. 마찰 링(50)은 허브(20)에 관한 풀리(30)의 상대적 운동을 감쇠시킨다. 마찰 링(50)은 당업계에 공지된 재료를 포함한다.

각 반경 방향 연장 아암(21, 22, 23)은 플레이트(400)에 부착되고, 이 플레이트는 또한 디바이스의 내부를 밀폐하는 역할을 함으로써, 내부를 부스러기로부터 보호한다.

도 3은 절연 디커플러의 후방 분해도이다. 마찰 링(51)은 허브(20)에 관한 풀리(30)의 상대적 운동을 감쇠시킨다. 마찰 링(50)은 당업계에 공지된 재료를 포함한다.

도 3a는 감쇠 부재의 단면도이다. 감쇠 부재(61, 62, 63)는 각 스프링 부재(41, 42, 43)와 각각의 반경 방향 연장 아암(21, 22, 23) 간의 충격을 완충시킨다. 각 반경 방향 연장 아암에 부착되는 하부 레벨(601)은 "노크" 소리 및 충격을 방지하도록 당업계에 공지된 에너지 흡수 재료이고, 스프링 부재의 단부와 접촉하는 제2 (상부) 층(600)은 당업계에 또한 공지된 내마모성 엘라스토머 또는 폴리머이다.

변형예에서, 각 반경 방향 연장 아암과 감쇠 부재(61, 62, 63) 아래의 스프링의 접촉점 지점은 영구 자석을 이용하여 자화된다. 이 특징은 시스템을 항상 커플링된 상태로 유지한다. 자화의 양은 시스템을 위한 원하는 디커플링 힘에서 디커플링을 가능하게 하도록 조절될 수 있다. 디커플링 힘은 자기력을 극복하고 반경 방향 연장 아암을 각각의 접촉점으로부터 분리해야 한다. 예컨대, 이 특징은 엔진이 턴오프될 때에 또는 디커플링 힘이 미세한 경우에 불필요한 디커플링 및 리커플링을 감소시킨다.

도 4는 절연 디커플러의 정면도이다. 4개의 지점 곱하기 아암의 갯수인 금속 대 금속의 접촉 면적은 엘라스토머 또는 폴리머로 된 적어도 2개의 층에 의해 모두 덮인다. 이로 인해, 원활한 디커플링 작용이 초래된다.

엔진의 감속 시에, 아암과 스프링은 간단하게 서로로부터 분리되고 아암은 풀리의 내부 직경 상의 그 마찰 플레이트 접점 위에서 후방을 향해 이동한다. 이는 매우 간단하고 효율적인 디커플링을 일으킨다. 대부분의 엔진이 약 15도의 디커플링을 필요로 하기 때문에, 이 디바이스는 필요한 것보다 훨씬 큰 각도의 디커플링을 제공한다.

본 발명의 형태를 여기에 설명하였지만, 본 명세서에 설명된 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어남이 없이 부품들의 구성 및 관계에 있어서 변경이 이루어질 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다.

10: 샤프트 20: 허브
21, 22, 23: 반경 방향 연장 아암
30: 풀리 41, 42, 43: 스프링 부재
210, 220, 230: 마찰 플레이트 부재
211, 212, 213: 마찰 부재 300: 내표면
301, 302, 303: 장착 부재

Claims

절연 디커플러로서,
풀리 내표면(300)을 갖는 풀리(30);
반경 방향 연장 아암(21)을 갖는 허브(20);
풀리에 고정되는 스프링(41);
스프링과 반경 방향 연장 아암 사이에 배치되는 엘라스토머 부재(61)를 포함하고, 상기 반경 방향 연장 아암은 풀리 내표면과 활주 가능하게 맞물리는 마찰 표면(211)을 가지며,
상기 스프링은 반경 방향 연장 아암과 간헐적으로 맞물릴 수 있고,
상기 반경 방향 연장 아암은 풀리 정지부(301)와 간헐적으로 맞물릴 수 있는 것인 절연 디커플러.
제1항에 있어서, 3개의 반경 방향 연장 아암을 더 포함하고, 각 반경 방향 연장 아암은 풀리 내표면과 활주 가능하게 맞물리는 마찰 표면을 포함하는 것인 절연 디커플러.
제1항에 있어서, 상기 스프링은 외팔보 만곡부와 절곡부를 포함하는 것인 절연 디커플러.
제1항에 있어서, 상기 풀리와 허브 사이에 배치되는 마찰 링을 더 포함하는 것인 절연 디커플러.
제2항에 있어서, 3개의 스프링을 더 포함하고, 각 스프링은 반경 방향 연장 아암과 맞물리는 것인 절연 디커플러.
제5항에 있어서, 각 반경 방향 연장 아암과 각 스프링 사이에 배치되는 감쇠 부재를 더 포함하는 것인 절연 디커플러.
제5항에 있어서, 각 반경 방향 연장 아암과 풀리 사이에 배치되는 감쇠 부재를 더 포함하는 것인 절연 디커플러.
제1항에 있어서, 상기 풀리 내표면은 원통형 섹션을 포함하는 것인 절연 디커플러.
제8항에 있어서, 상기 마찰 표면은 아치형인 것인 절연 디커플러.
절연 디커플러로서,
원통형 섹션을 보이는 풀리 내표면(300)을 갖는 풀리(30);
3개의 반경 방향 연장 아암(21, 22, 23)을 갖는 허브(20);
상기 풀리에 고정되는 3개의 스프링(41, 42, 43);
각 스프링과 각 반경 방향 연장 아암 사이에 배치되는 엘라스토머 부재(61, 62, 63)를 포함하고,
각 반경 방향 연장 아암은 풀리 내표면과 활주 가능하게 맞물리는 아치형 마찰 표면(211, 221, 231)을 가지며,
각 스프링의 하나는 각 반경 방향 연장 아암들 중 하나와 간헐적으로 맞물릴 수 있고,
각 반경 방향 연장 아암은 풀리 정지부(301, 302, 303)와 간헐적으로 맞물릴 수 있는 것인 절연 디커플러.
제10항에 있어서, 상기 허브와 풀리 사이에 배치되는 마찰 링 부재를 더 포함하는 것인 절연 디커플러.
제10항에 있어서, 상기 허브에 부착되는 샤프트를 더 포함하는 것인 절연 디커플러.