(57)【要約】  ロック機構を有するオーバーランニング・アクセサリー・デカップラーが、所望のオーバーランニング・アクセサリー・デカップラーの機能性を有し、さらに、トルクが、必要時、デカップラーが設置されているアクセサリーからエンジンのドライブまで伝達されることを可能にする。一実施形態では、デカップラーは、デカップラー内で生ずる遠心力によって制御されるロック機構を備えおり、これは、デカップラーをロックして、アクセサリーが、トルクをドライブに伝達して、エンジンを起動またはブーストすることを可能にする。別の実施形態では、デカップラー・ロック機構は、電磁石を備えており、これを付勢することによって、デカップラーをロックし、かつ（あるいは）、アンロックすることができる。
2009500571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーバーランニング・アクセサリー・デカップラーであって、
軸に取り付けられるよう構成されているハブ部と、
前記ハブ部に回動可能に取り付けられているプーリーと、
該プーリーと該ハブ部との間で作用して、それらの間の捩り振動を減衰するアイソレータ・スプリングと、
該プーリーと該ハブ部との間で作用して、トルクがそれらの間で第一の回転方向に伝達されることを可能にし、かつ、前記第一の方向と反対の第二の回転方向においてそれらの間のトルクの伝達を抑制する一方向クラッチと、
ロック位置とアンロック位置との間で移動可能であり、かつ、該プーリーを該ハブ部に結合し、かつ、結合解除して、該第二の回転方向におけるトルクの伝達を選択的に可能にするよう動作可能なロック機構と、
を含むことを特徴とするオーバーランニング・アクセサリー・デカップラー。
【請求項２】
該ロック機構は、該ロック位置へとバイアスされており、かつ、該バイアスを克服する遠心力によって、該開き位置に移動し、該遠心力は、該プーリーの回転によって生じる、請求項１記載のオーバーランニング・アクセサリー・デカップラー。
【請求項３】
前記ロック機構は、前記ハブ部上の一連の歯と、前記プーリー上に旋回可能に取り付けられ、かつ、前記第二の回転方向で前記一連の歯と係合するよう構成されている少なくとも一つの爪と、を含む、請求項２記載のオーバーランニング・アクセサリー・デカップラー。
【請求項４】
該ロック機構は、該ロック位置と該アンロック位置との間を予め選択された回転速度で移動するよう動作可能である、請求項３記載のオーバーランニング・アクセサリー・デカップラー。
【請求項５】
前記少なくとも一つの爪は、回転の中心から間隔を隔てて質量の中心を有するＬ字形であって、前記少なくとも一つの爪は前記プーリーの回転速度の作用によって前記一連の歯との係合から旋回脱出することが可能である、請求項４記載のオーバーランニング・アクセサリー・デカップラー。
【請求項６】
プーリーは、前記少なくとも一つの爪を受ける環状凹部を有する、請求項５記載のオーバーランニング・アクセサリー・デカップラー。
【請求項７】
該ロック機構は、スプリングによって、該ロック位置へとバイアスされている、請求項６記載のオーバーランニング・アクセサリー・デカップラー。
【請求項８】
該ロック機構は、電磁石を付勢することによって該ロック位置にバイアスされ、かつ、該電磁石が消勢されると、該プーリーの回転によって生ずる遠心力によって、該アンロック位置に移動する、請求項６記載のオーバーランニング・アクセサリー・デカップラー。
【請求項９】
前記少なくとも一つの爪は、永久磁石を有する、請求項８記載のオーバーランニング・アクセサリー・デカップラー。
【請求項１０】
該ロック機構は、電磁石を第一の極性の電流で付勢することによって、該ロック位置にバイアスされ、かつ、該電磁石を前記第一の極性と反対の第二の極性の電流で付勢することによって、該開き位置に移動する、請求項６記載のオーバーランニング・アクセサリー・デカップラー。
【請求項１１】
前記少なくとも一つの爪は、永久磁石を有する、請求項１０記載のオーバーランニング・アクセサリー・デカップラー。
【請求項１２】
前記予め選択された回転速度は、アイドリング速度より低い、請求項６記載のオーバーランニング・アクセサリー・デカップラー。
【請求項１３】
前記予め選択された回転速度は、９００RPMより低い、請求項６記載のオーバーランニング・アクセサリー・デカップラー。
【請求項１４】
前記予め選択された回転速度は、３００RPMより低い、請求項６記載のオーバーランニング・アクセサリー・デカップラー。
【請求項１５】
該プーリーは、ベルト・ドライブと係合するよう構成されている、請求項６記載のオーバーランニング・アクセサリー・デカップラー。
【請求項１６】
該プーリーは、チェーン・ドライブと係合するよう構成されている、請求項６記載のオーバーランニング・アクセサリー・デカップラー。
【請求項１７】
該プーリーは、歯車ドライブと係合するよう構成されている、請求項６記載のオーバーランニング・アクセサリー・デカップラー。
【請求項１８】
該ハブ部は、ジェネレータに取り付けられるよう構成されている、請求項６記載のオーバーランニング・アクセサリー・デカップラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オーバーランニング・デカップラーに関する。より具体的には、本発明は、サーペンタイン・ベルト・ドライブなどにおける被駆動プーリー用のオーバーランニング・デカップラーであって、該プーリーがサーペンタイン・ベルトを駆動することを可能にするロック機構をさらに備えているオーバーランニング・デカップラーに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関におけるサーペンタイン・ドライブなどのためのオーバーランニング・デカップラーは、周知であり、これは、エンジンの燃焼ストロークおよびサーペンタイン・ベルトに対する間欠的な荷重によって生ずるサーペンタイン・ドライブの捩り振動を低減するよう動作する。
【０００３】
このようなデカップラーは、一般に、デカップラーが一回転方向におけるトルクのみを伝達するよう動作する一方向クラッチ、およびデカップラー・プーリーとプーリーによって駆動されるアクセサリー装置との間で、捩り振動を減衰するよう動作する分離スプリングを備えている。
【０００４】
一般に、このようなオーバーランニング・アクセサリー・デカップラー（ＯＡＤ）は、内燃機関のオルタネータに設置されるが、これは、オルタネータが、サーペンタイン・ドライブによって駆動されるアクセサリーの中で最高の慣性荷重を有しているからである。
【０００５】
ＯＡＤをサーペンタイン・ドライブに使用することによって、サーペンタイン・ベルトの寿命の増大、サーペンタイン・システム用ベルト・テンショナーのスプリング力に対する要求の低減、などを含む多数の利点が得られる。
【０００６】
ＯＡＤの例としては、国際公開公報WO 2004/011818、国際公開公報WO 98/50709、米国特許5,156,573、および米国特許6,044,943などが有る。
【０００７】
最近、オルタネータ、またはジェネレータをスタータとして使用して、従来のスターターモータの必要を無くすこと、あるいはオルタネータ／ジェネレータをスタータ補助装置として使用して、従来より小さな出力能力のスターターモータが使用できるようにし、より小さなスタータと、オルタネータ／ジェネレータ・スタータ補助装置とを組み合わせて使用することに関心が持たれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
既知のＯＡＤは、サーペンタイン・ドライブを改善するものであるが、それらは、トルクを一方向、すなわち、駆動するサーペンタイン・ベルトからアクセサリーにのみ伝達し、したがって、それらとオルタネータ／ジェネレータ・スタータまたはスタータ補助装置との併用ができない、という欠点がある。
【０００９】
オルタネータ／ジェネレータ・スタータまたはスタータ補助装置と併用できるＯＡＤを有することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の目的は、先行技術の少なくとも一つの欠点を無くすか、あるいは、緩和する新規なオーバーランニング・アクセサリー・デカップラーを提供することである。
【００１１】
本発明の第一の態様によれば、オーバーランニング・アクセサリー・デカップラーであって、エンジンのドライブ（駆動）に係合するプーリーと、エンジン・アクセサリーのドライブと係合するハブ部と、プーリーとハブ部との間で作用して、それらの間の捩り振動を減衰するアイソレータ（分離）・スプリングと、プーリーとハブ部との間で作用して、トルクがそれらの間で第一の方向に伝達されることを可能にし、かつ、第二の（反対の）方向へのトルクの伝達を抑制する一方向クラッチと、デカップラーが、第一の状態にある時、プーリーをハブ部にロックまたは結合して、第二の方向へのトルクの伝達を可能にするロック位置で動作可能な、かつ、デカップラーが第二の状態にある時、プーリーをアンロック、もしくは、結合解除して、第二の方向へのトルクの伝達を一方向クラッチで抑制するよう、動作可能なロック機構と、を含むことを特徴とするオーバーランニング・アクセサリー・デカップラーが提供される。
【００１２】
本発明は、所望のオーバーランニング・アクセサリー・デカップラーの機能性を有し、さらに、トルクが、必要時、デカップラーが設置されているアクセサリーからエンジンのドライブまで伝達されることを可能にするオーバーランニング・アクセサリー・デカップラーを提供する。一実施形態では、デカップラーは、デカップラーをロックして、アクセサリーが、トルクをドライブに伝達して、エンジンを起動することを可能にするよう、デカップラー内で生じる遠心力によって制御されるロック機構を備えている。別の実施形態では、デカップラーは、電磁石を有するロック機構を備えており、該電磁石を付勢して、デカップラーをロックし、かつ、消勢して、あるいは、逆極性で付勢して、ロック機構を開くことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、下記の添付の図を参照して、例としてのみ、本発明の好適な実施形態を説明する。
【００１４】
本発明によるオーバーランニング・アクセサリー・デカップラー（ＯＡＤ）は、一般に、図１および３の２０で示すものである。ＯＡＤ２０は、サーペンタイン・ベルトまたは他の駆動手段に係合するよう構成されている外側プーリー２４、およびアクセサリーの軸に取り付けられるよう構成されているハブ部２８を備えている。プーリー２４は、ハブ部２８に回動可能に取り付けられている。
【００１５】
プーリー２４は、さらに、以下に論ずるロック機構凹部２６を備えており、また、図示の実施形態では、プーリー２４は、ベルト・ドライブと係合するよう設計されているが、本発明は、これに限定されず、チェーン・ドライブ（この場合は、プーリー２４の外面は、適切なスプロケット歯を備えることになる）、または歯車ドライブ（この場合は、プーリー２４の外面は、適切な歯車歯を備えることになる）に適用することができる。
【００１６】
図示の実施形態では、ハブ部２８は、雌ねじ部（図示せず）を備えており、該雌ねじ部は、アクセサリーのドライブ・ハブ部のねじ部と相補的であり、ＯＡＤ２０をアクセサリーのドライブ・ハブ部に取り付けるのに使用することができる。ハブ部２８はまた、好ましくは、雌スプライン部３２を備えており、該雌スプライン部３２は、ＯＡＤ２０の設置の際に使用して、アクセサリーのドライブ・ハブ部に対する雌ねじ部へのトルク付与が可能となるよう、ハブ部２８を保持することができる。しかしながら、再び、本発明は、これに限定されず、ハブ部２８は、キー付きのハブ部、テーパ付きの界面、アクセサリーのドライブ・ハブ部の外側横断面に対して相補的な方形内側横断面、などを含む任意の適当なやり方でアクセサリーのドライブと係合することができる。
【００１７】
ここで使用する用語「アクセサリー」は、ベルトまたはチェーンが駆動することができ、あるいは、ベルトまたはチェーンを駆動することができ、かつ、オルタネータ、ジェネレータ、圧縮機、真空ポンプ、サーボ、クランクハブ部、オイルポンプおよび水ポンプを限定なしに備える、任意の装置を含むことが意図されている。
【００１８】
プーリー２４は、軸受３６（これは好ましくは封入ころ軸受である）を介して、ハブ部２８上で回転する。プーリー２４とハブ部２８との間に減衰をもたらすため、分離スプリング４０が設けられており、また、プーリー２４とハブ部２８との間のトルクの伝達を一方向のみに限定するため、クラッチ・スプリング４４の形態の一方向クラッチも設けられている。分離スプリング４０は、スプリング・キャリヤー４８とスプリング・リテイナー５２を介して、プーリー２４とハブ部２８との間に取り付けられている。クラッチ・スプリング４４は、キャリヤー４８を介して、プーリー２４とハブ部２８との間に取り付けられている。ハブ部２８の端部は、ブッシュ５６で支持されている。
【００１９】
上述のＯＡＤの構成要素および機構の動作は、実質的に従来どおりであるが、本発明は、以下に述べるロック機構が有る点で、従来のＯＡＤとは異なる。
【００２０】
最近、エンジンのメーカーは、オルタネータまたはジェネレータであって、該オルタネータまたはジェネレータは、サーペンタイン・ベルトなどから供給されるトルクによって駆動される時、電気的出力を生ずることに加えて、適当な電気的入力を与えられた場合、サーペンタイン・ベルトを駆動するためのトルクを付与することにも使用できるオルタネータまたはジェネレータで内燃機関のスターターモータを置き換えるか、あるいは、これを補助することに関心を持つようになってきた。オルタネータ／ジェネレータの能力にもよるが、専用のスターターモータを、完全に捨てる（重量、空間および／またはコストの節約となる）ことができるか、あるいは、スターターモータを、オルタネータ／ジェネレータが起動トルクに寄与できないときに必要となるであろう能力より少ない能力で構成し得る。
【００２１】
しかしながら、今日まで、このようなオルタネータ／ジェネレータ起動システムは、ＯＡＤを使用することができなかった。なぜなら、ＯＡＤの一方向クラッチが、オルタネータ／ジェネレータがトルクをサーペンタイン・ベルトに伝達することを妨げてきたからである。
【００２２】
そこで、本発明は、プーリー２４をハブ部２８に対して選択的にロックすることができるロック機能を設けている。ＯＡＤ２０が、ロックされると、ハブ部２８は、プーリー２４に結合されて、トルクを、ＯＡＤ２０が設置されているアクセサリーと、サーペンタイン・ベルトとの間のどちらの方向にも伝達可能にし、また、ＯＡＤ２０が、ロック機構によってアンロックされると、ＯＡＤ２０の分離およびオーバーランニング動作の全てが利用可能となる。
【００２３】
図１〜３に図示した実施形態では、ＯＡＤ２０は、遠心ロック機構を備えている。具体的には、図３で最も良く分かるように、ハブ部２８は、一組の歯６０を備えており、該一組の歯は、ＯＡＤ２０を組み立てる時、プーリー２４のロック凹部２６に配置される。少なくとも一つの爪６４（図示された実施形態では二つの爪６４が使用されている）が、プーリー２４の正面を通して取り付けられているピボット・ピン６８によって、環状凹部２６内の歯６０に隣接して取り付けられている。好ましくは、爪６４同士は、回転上のバランスの取れた構成で円周上に間隔が取られている。
【００２４】
各爪６４は、回転の中心を規定する各ピン６８の周りに旋回できる。各爪６４は、一般にＬ字形の形状を有し、質量の中心は、回転の中心から間隔を隔てられている。各爪は、ロック位置（爪が歯６０のうちの一つと係合して、プーリー２４に対するハブ部２８の移動をロックし、かつ、両者を結合する位置）と、アンロック位置（爪６４が歯６０からはずれ、かつ、プーリー２４が、ハブ部２８から結合解除され、ＯＡＤ２０の従来のＯＡＤ動作を可能にする位置）との間を旋回する。
【００２５】
各爪６４は、それに取り付けられた爪スプリング７２を有しており、該爪スプリングは、プーリー２４に抗して作用し、爪６４をロック位置へとバイアスする。各爪６４は、さらに、特定の輪郭体７６（好ましくは爪６４と一体的に形成されている）を備えており、輪郭体７６は、図３に示したように、爪６４が、開き位置にある時、凹部２６の内周に当接して、爪６４のさらなる開きを防止する。
【００２６】
歯６０および爪６４は、プーリー２４とハブ部２８との間に、矢印８０で示した第一の回転方向においてのみ、駆動接続をもたらすよう構成されている。爪６４は、歯６０に係合して第二の方向（第一の回転方向と反対の方向）における回転を抑制することはできない。
【００２７】
今や、当業者には明らかとなったことと思うが、ＯＡＤ２０が、静止している時（例えば、それが設置されているエンジンが停止している時）、爪スプリング７２は、爪６４を歯６０と係合状態にバイアスしており、プーリー２４をハブ部２８に対して効果的にロックして、ＯＡＤ２０が設置されているアクセサリーからのトルクを、その方向で、プーリー２４によって駆動されるベルト、チェーンまたは歯車に加えることができるようにしている。これは、ＯＡＤ２０が設置されているアクセサリーを用いて、起動トルクを、ベルト、チェーンまたはスプリングを介してエンジンに加えることができるようにするものである。
【００２８】
エンジンがひとたび起動したら、ＯＡＤ２０は、ＯＡＤの従来の、かつ所望の分離およびオーバーランニング機能を発揮することが望ましい。したがって、爪スプリング７２のスプリング力、ピン６８における回転の中心に対する爪６４の質量の中心、およびプーリー２４の中心線に対するピン６８の半径方向の位置は、爪６４が、爪スプリング７２のバイアスに打ち勝った後の、生じた遠心力の下で図３に示した位置まで回転するよう、選択される。爪６４がバイアスに勝る点は、予め選択することができる。
【００２９】
例えば、爪６４およびスプリング７２は、プーリー２４が０と９００RPMとの間の回転速度では、爪６４が、ロック位置に在って、プーリー２４をハブ部２８にロックし、かつ、プーリー２４が９００RPM以上の回転速度では、爪６４が開き位置に移動するよう、設計し、かつ（あるいは）、選択することができる。
【００３０】
プーリー２４とエンジンのクランクハブ部との間の機械的な利得（プーリー比）を３対１である、と仮定すると、これは、３００RPM（エンジンが動作する際に予想されるいかなる運転速度も十分に下回る値）を超えるエンジン運転速度では、ＯＡＤ２０は、従来どおり動作し、３００RPM以下の速度中は、すなわち、起動中は、ＯＡＤ２０のロック機構は、係合状態となって、ＯＡＤが設置されているオルタネータ／ジェネレータまたは他のアクセサリーが、エンジン・スターターまたはエンジン・スターターに対する補助として作用することを可能にすることを意味する。
【００３１】
図４および５は、本発明の別の実施形態を示し、該実施形態では、本発明によるＯＡＤは、一般にアクセサリー１０４に設置される１００で示してあり、該アクセサリーは、この例では、ジェネレータ／スタータである。図示の実施形態では、ＯＡＤ２０の構成要素と同様の構成要素は、同様の参照番号で示し、ＯＡＤ１００は、さらに、電磁石１０８を備えており、該電磁石は、アクセサリー１０４に取り付けられる構成要素にするか、あるいは、その中に一体に形成して、ロック凹部２６に隣接して、かつ、それを囲んで設置することができる。
【００３２】
この実施形態では、爪１１２は、より長い断面の係合歯６０および永久磁石１１４を含むより短い腕を有するＬ字形の部品である。プーリー２４が磁性材料で形成されている場合は、プーリー２４は、好ましくは、爪１１２内の永久磁石１１４のすぐ上に開口１１６を備えていて、いかなる磁気力も実質的に取り除き、永久磁石１１４とロック凹部２６の外周との間の磁気牽引力が爪１１２に作用してそれらをピン６８の周りに回転させないようにし、かつ、電磁石１０８が付勢された場合、該電磁石からの磁気力が、永久磁石１１４に作用して、爪１１２が回転できるようにする。プーリー２４が、アルミニウムまたはプラスチックなどの非磁性材料から出来ている場合は、開口１１６を設ける必要は無い。
【００３３】
車両のECUまたは他の制御システムにより、必要に応じて、電磁石１０８を付勢すると、それが作り出す磁界により、爪１１２の永久磁石１１４が引寄せられ、爪１１２がピン６８の周りに回転して、歯６０と係合状態になる。これで、プーリー２４は、ハブ部２８にロックされ、トルクが、ジェネレータ／スタータからプーリー２４に伝達されて、アクセサリーのドライブ・ベルトの駆動が可能となる。
【００３４】
例えば、エンジンを起動する場合など、プーリー２４をハブ部２８からアンロックすることが必要となった場合は、電磁石１０８に供給される電流を逆にして、永久磁石１１４に加えられている磁気力を反転させて、爪１１２を歯６０からはずれるように回転させ、プーリー２４をハブ部２８からアンロックまたは脱結合する。別法として、電磁石１０８が消勢されると、プーリー２４が回転するにつれて生じる遠心力によって、爪１１２が、アンロックされる位置まで移動することができるように、あるいは、スプリング（爪スプリング７２と同様であるが、爪１１２を開き位置にバイアスするよう動作する）を使用して、爪１１２を、それらが歯６０からはずれる位置まで戻すことができるように、爪１１２を設計することができる。
【００３５】
図４および５の設計は、現在、本発明の磁気的に制御される実施形態に好適であるが、本発明は、ロックされた位置とアンロックされた位置との間を磁気的に移動させる爪の使用に限定されない。代わりに、当業者には明らかであると思うが、各種の電気的および（または）電磁的な機構を用いて、プーリー２４をハブ部２８にロックし、かつ、アンロックすることができる。想定されている他の適当な機構には、例えば、電磁クラッチ（一般に自動空調圧縮機または自動過給機に使用され、かつ、Warner Electric, Denso, Ogura Industrial Corporation, Delphi Electronics, Bosch, Denso, Sanden,およびAisin Seikiなどのこの技術に長けたメーカーが製造するもの）などがある。
【００３６】
ＯＡＤ１００の、ＯＡＤ２０を凌ぐ想定された利点は、ＯＡＤ１００は、たとえエンジンが動作している時でも、電磁石１０８を付勢することによって、選択的にロック状態にすることができることである。したがって、アクセサリー１０４は、エンジンが高負荷条件下でも、ロックされたＯＡＤ１００を介して、間欠的に「ブースト」トルクを付与することができる、と考えられる。
【００３７】
本発明の上述の実施形態は、本発明の例であることが意図されており、かつ、当業者は、これらに対する変更および修正を、専ら本明細書に添付されたクレームによってのみ定義された本発明の範囲を逸脱することなしに、行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明によるオーバーランニング・アクセサリー・デカップラーの横断面を示す。
【図２】図１のオーバーランニング・アクセサリー・デカップラーの分解図を示す。
【図３】図１の線３−３に沿って取った断面を示す。
【図４】本発明によるオーバーランニング・アクセサリー・デカップラーの別の実施形態の横断面を示す。
【図５】図４の実施形態のロック機構の爪を示す断面図である。
【図１】
2009500571.tif 000003
【図２】
2009500571.tif 000004
【図３】
2009500571.tif 000005
【図４】
2009500571.tif 000006
【図５】
2009500571.tif 000007
【国際調査報告】
2009500571.tif 000008
2009500571.tif 000009