JP5945630B2 - アイソレータ・デカップラ - Google Patents

Description

本発明は、捩りバネの外径面とプーリの内径面の間に所定のクリアランスを有する、捩りバネとプーリを有するアイソレータ・デカップラに関し、捩りバネの外径面とプーリの内径面は、捩りバネのトルク負荷に依存する径方向の拡大によって連続的に摩擦係合する。

乗用車に使用されるディーゼルエンジンは、良好な燃費により増加している。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、ディーゼルとガソリンエンジンのアクセサリ駆動システムは、エンジンの上述した変化により、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の振動と高い加減速度とオルタネータの慣性のため、エンジンのアクセサリ駆動システムは、ベルトのスリップによるベルトの軋み音をしばしば経験している。これはまた、ベルトの作動寿命を短縮させる。

クランクシャフトのアイソレータ・デカップラとオルタネータのアイソレータ・デカップラは、エンジンの作動スピード範囲における変化を除去し、またベルトの軋み音を制御するために、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７，７６６，７７４号明細書であり、これは、オルタネータが自動車のエンジンにおいてサーペンタインベルトによって回転駆動されるようにし、またオルタネータに対してベルトのスピードが変化することができるようにするデカップラを開示する。ハブは、オルタネータとともに回転するために、オルタネータの駆動軸に固定的に支持される。プーリは、ボール軸受によってハブに回転自在に軸支される。むきだしのヘリカルクラッチバネは、サーペンタインベルトによってハブに対してプーリを加速する間、プーリからハブに回転運動を伝達するために、また、ハブに対してプーリを減速する間、ハブがプーリに対してオーバーランすることを可能にするために、ハブとプーリの間に協働的に連結される。好ましくはバネあるいはスリーブであるトルクリミッタは捩りバネの周囲に巻き付けられ、捩りバネを所定の限界値以上のトルクから遮断することにより、捩りの外方への拡大を制限する。

必要とされるのは、捩りバネの外径面とプーリの内径面の間に所定のクリアランスを有する捩りバネとプーリを有し、捻りバネの外径面とプーリの内径面が、捻りバネのトルク負荷に依存する径方向の拡大によって連続的に摩擦係合するアイソレータ・デカップラである。本発明はこの必要に合致する。

本発明の主な特徴は、捩りバネの外径面とプーリの内径面の間に所定のクリアランスを有する捩りバネとプーリを有し、捻りバネの外径面とプーリの内径面が、捻りバネのトルク負荷に依存する径方向の拡大によって連続的に摩擦係合するアイソレータ・デカップラである。

本発明の他の特徴は、本発明の次の記述と添付した図面により説明され、明らかになる。

本発明は、シャフトと、シャフトに軸支されたプーリと、ワンウェイクラッチを介してシャフトに軸支されたクラッチキャリアと、プーリとクラッチキャリアの間に係合する捻りバネとを備え、捻りバネは解放方向に負荷をかけることができ、捻りバネとプーリは捻りバネの外径面とプーリの内径面の間に所定のクリアランスを有し、捻りバネの外径面とプーリの内径面は、捻りバネのトルク負荷に依存する径方向の拡大によって連続的に摩擦係合するアイソレータ・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。
本発明装置の断面図である。 分解図である。 発明装置の側面図である。 クラッチキャリアの詳細である。 スラストブッシュの詳細である。 スラストブッシュとクラッチキャリア係止部の斜視図である。

図１は本発明装置の断面図である。アイソレータ・デカップラはシャフト１０を備える。プーリ３０は、プーリ３０とシャフト１０の間に配設されたニードルベアリング２０によってシャフト１０に軸支される。捻りバネ４０はプーリ３０とクラッチキャリア５０の間に係合する。クラッチキャリア５０は、ワンウェイクラッチ６０を介してシャフト１０に軸支される。例えば、バネ４０のバネ定数は約0.27Nm/degであるが、この装置の作動の要求に合わせて、他のバネ定数がユーザによって選択されてもよい。

プーリ３０はさらに、プーリ３０とシャフト１０の間に配設された軸受７０によってシャフト１０に軸支される。

スラストブッシュ８０はクラッチキャリア５０と軸受７０の間に配設される。ダストカバー９０は異物が外部から本装置に入り込むのを防止する。カバー３３はプーリ３０に圧入される。バネ４０の端部はカバー３３の受容部３４に係合する。

エンジンの加速または一定スピードのための作用において、バネ４０は解放方向に負荷がかかり、ワンウェイクラッチ６０はロックされる。力はベルト（図示せず）からプーリ３０に伝達され、バネ４０、クラッチキャリア５０およびワンウェイクラッチ６０からシャフト１０へ伝わる。力が駆動方向にかかるとき、バネ４０は解放しようとし、この結果、バネの外径（ＯＤ）の面４２は、各バネの渦巻きの半径（Ｒ）の増加により、径方向の外方に拡大する。バネ４０の解放の最大量は、プーリ３０の内径（ＩＤ）の面３２に徐々に接触する、各バネ４０の渦巻きの外径の面４２によって制限される。解放の程度は作用するトルク負荷に依存する。したがって、トルク負荷が増加すると、面３２に接触するバネ面４２の大きさは増加し、トルク負荷が減少すると、面３２に接触するバネ面４２の大きさは減少する。

バネの外径とプーリの内径の間のクリアランス（Ｃ）は、バネ４０の解放された半径の拡大を決定するとともに制限し、これは、延いてはバネ４０が過負荷になるのを防止する。バネ面４２が十分に拡大して面３２に接触したときである完全なロックアップ状態において、バネ４０はプーリ面３２の内側に完全に閉じ込められ、これにより、作用するトルク負荷が増加し続けるとしても、損傷が防止される。

エンジンの減速状態において、駆動ベルト（図示せず）は遅くなり、したがってプーリ３０も遅くなるが、その慣性のため、シャフト１０に連結されたオルタネータ（図示せず）は、ほとんどの場合、プーリ３０と同じくらいに早く回転数を下げない。実際には、オルタネータがエンジン（図示せず）を駆動しようとし、動力の向きは逆になる。これはシステムを過回転させ、ベルトがプーリに対してスリップするときに、ベルトの軋み音を生じさせる。本発明装置を使用すると、減速度における差により、ワンウェイクラッチが過回転するシャフト１０をプーリ３０から外させる。オルタネータとシャフト１０は、プーリ３０の速さにほぼ合致するまで、一定の減速度で減速し続け、そのときワンウェイクラッチ６０は再び係合する。このような非結合は、通常の使用においてエンジンが加減速するときに、衝撃がベルトシステムに作用することを防止する。

図２は分解図である。スラストブッシュ８０はプーリ３０の内径内に圧入される。軸受７０はシャフト１０のカラー１１に係合する。ダストカバー９０はプーリ３０にスナップ結合する。ワンウェイクラッチ６０はシャフト１０に対して軸方向に摺動自在に嵌合し、反転トルクによってロックアップする。クラッチキャリア５０はワンウェイクラッチ６０に圧入される。捻りバネ４０の渦巻きは矩形断面を有する。矩形断面はプーリの内径に接触するのに有効な表面積を増加させる。軸受２０はシャフト１０に摺動自在に嵌合する。

スラストブッシュ８０は軸受７０に係合し、プーリ３０とクラッチキャリア５０の軸方向の変位を防止する。

図３は本発明装置の側面図である。プーリ係合面３１はマルチリブド面であるが、歯付き、平、あるいは単一のＶ溝を含む、いかなる表面形状であってもよい。

図４はクラッチキャリアの詳細である。バネ受容部５２は、本装置が駆動方向に動作しているときに捻りバネ４１の端部を受容する。

図５はスラストブッシュの詳細である。スラストブッシュ８０はプーリの内径内に圧入される鋼製リングを備える。スラストブッシュ８０は鋼製リング８２にオーバーモールドされたプラスチック８１を備える。

スラストブッシュの摺動面８１は、クラッチキャリア５０の係止部５１に係合する係止部８３を備える。負荷がかかったバネが動作中に解放されると、スラストブッシュはバネを制限し、クラッチキャリアは係止部８３と係止部５１の接触により逆方向に移動し、これによりバネの端部４１がクラッチキャリア５０内のバネ連結スロット５２から外れるのを阻止する。さらに、係止部同士の係合はクラッチキャリアの相対回転を制限し、捩じりバネのプーリに対する相対回転を制限する。

本装置は以下のようにして製造される。プーリのＩＤは±０．０１５ｍｍの公差である。バネのＯＤは±０．０３ｍｍの公差で研磨される。組立ての間、グリースがバネ４２のＯＤとプーリ３２のＩＤの間に塗布され、係止部５１、８３の係合が和らげられる。例えば、バネのＯＤ＝４２ｍｍに対し、開始時において、バネのＯＤは約０．０２４ｍｍ／ｄｅｇで拡大する。

組立ての間、スラストブッシュ８１は、係止部８３がクラッチキャリア係止部５１に係合するように装着される。係止部８３、５１の機能は、バネのエネルギの解放あるいは負荷の逆転時に、バネの端部４１が部分５２から脱落することを阻止することである。係止部はバネ４０にいかなる予負荷を与えることも意図しておらず、また本装置の無負荷状態のときに接触しない。しかし、組立て工程の違いによって、組立てられる装置はごくわずかの予負荷、あるいは係止部８３、５１またはバネの端部の受容部の間の非常に小さな間隙を有しているかもしれず、これらは組立て工程において調製可能である。

開始時にクラッチキャリア５０とクラッチキャリア係止部５１は、スラストブッシュ係止部８３に対して、無負荷の係合位置から約６０度撓む。図６はスラストブッシュとクラッチキャリアの係止部の斜視図である。

本発明の形態が説明されたが、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、構成と関連した部分に種々の変形を施すことは、当業者にとって自明である。

Claims (3)

1. シャフトと、
   前記シャフトに軸支されたプーリと、
   前記シャフトに係合するワンウェイクラッチを介して前記シャフトに軸支されたクラッチキャリアと、
   前記プーリと前記クラッチキャリアの間に係合する捻りバネと、
   前記プーリに固定されるとともに前記クラッチキャリアと前記シャフトの間に配置されたスラストブッシュとを備え、前記スラストブッシュはスラストブッシュ係止部を有し、前記クラッチキャリアはクラッチキャリア係止部を有し、前記スラストブッシュと前記クラッチキャリアが相対回転変位可能であることにより、前記スラストブッシュ係止部と前記クラッチキャリア係止部は無負荷状態において、前記捻りバネが前記クラッチキャリアから解放しないように協働的に接触し、
   前記捻りバネは解放方向に負荷をかけることができ、
   前記捻りバネと前記プーリは捻りバネの外径面とプーリの内径面の間に所定のクリアランスを有し、
   前記捻りバネの外径面とプーリの内径面は、前記捻りバネのトルク負荷に依存する径方向の拡大によって連続的に摩擦係合する
   アイソレータ・デカップラ。
2. 前記プーリはニードル軸受を介して前記シャフトに軸支される請求項１に記載のアイソレータ・デカップラ。
3. シャフトと、
   前記シャフトに軸支されたプーリと、
   ワンウェイクラッチを介して前記シャフトに軸支されたクラッチキャリアと、
   前記プーリと前記クラッチキャリアの間に係合する捻りバネと、
   前記プーリに連結されるとともに前記クラッチキャリアと前記シャフトの間に配置され、係止部を備えるスラストブッシュとを備え、
   前記スラストブッシュと前記クラッチキャリアが相対回転変位可能であり、
   前記クラッチキャリアは、無負荷状態において前記捻りバネが前記クラッチキャリアから解放しないように、前記スラストブッシュ係止部に協働的に係合して前記プーリに対する前記クラッチキャリアの相対回転を制限する係止部を備え、
   前記捻りバネは解放方向に負荷をかけることができ、
   前記捻りバネと前記プーリは捻りバネの外径面とプーリの内径面の間に所定のクリアランスを有し、
   前記捻りバネの外径面とプーリの内径面は、前記捻りバネのトルク負荷に依存する径方向の拡大によって連続的に摩擦係合する
   アイソレータ・デカップラ。
   

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