(57)【要約】【構成】本発明は、回転する構成部材間のトルクを選択的に連結する装置およびこの装置を有するベルト駆動システムである。この装置は回転可能な入力部材および回転可能な出力部材を有し、これら部材は一方向クラッチによって相互に動作接続され、支配的な方向に一体回転する。本装置にバネを設け、第１端部を一方向クラッチに係合し、第２端部を回転可能な入力部材に係合する。バネには一方向クラッチの非係合位置では予荷重がかからないため、正のトルク状態時にはこのバネは回転可能な入力部材とともに回転し、一方向クラッチの一つの構成成分を回転させて、一方向クラッチを係合位置に付勢する。そして、一方向クラッチが係合位置にあるときには、バネが半径方向に膨張し、これによって回転可能な入力部材と回転可能な出力部材との間を遮断する。【選択図】図１
2015521723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する構成部材間のトルクを選択的に結合する装置において、
回転可能な入力部材および回転可能な出力部材；
前記の回転可能な入力部材および前記の回転可能な出力部材に動作接続されて、支配的な方向に一体回転するように前記の回転可能な入力部材および前記の回転可能な出力部材に係合する一方向クラッチ；および
前記一方向クラッチに係合した第１端部および前記の回転可能な入力部材に係合した第２端部を有するバネ；を有し、
前記バネが前記一方向クラッチの未係合位置において予荷重をもたず、そして正のトルク状態時に前記の回転可能な入力部材とともに回転し、前記一方向クラッチの一つの構成部材を回転させて前記一方向クラッチを係合位置に付勢し、
前記一方向クラッチが前記係合位置にあるときに、前記バネに前記の正のトルク状態によって荷重がかかっている間前記バネが半径方向に膨張し、これによって前記の回転可能な入力部材と前記の回転可能な出力部材との間を遮断することを特徴とする前記装置。
【請求項２】
前記入力部材が、前記出力部材を内部に受け取ったボアを有するベルト車本体を有する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記本体が外周ベルト係合面を有する請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記出力部材が回転軸を構成するハブを有する請求項２に記載の装置。
【請求項５】
さらに、前記の回転可能な入力部材と前記の回転可能な出力部材との間に設けられ、クーロン制動作用を与える摩擦リングを有する請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記一方向クラッチが一つかそれ以上の支柱を有する機械的ダイオード構成からなる請求項１に記載の装置。
【請求項７】
回転する構成部材間のトルクを選択的に結合する装置において、
回転可能な入力部材および回転可能な出力部材；
前記の回転可能な入力部材および前記の回転可能な出力部材に動作接続されて、支配的な方向に一体回転するように前記の回転可能な入力部材および前記の回転可能な出力部材に係合する一方向クラッチ；
前記の回転可能な入力部材と前記の回転可能な出力部材との間に設けられ、クーロン制動作用を与える摩擦リング；および
前記一方向クラッチに係合した第１端部および前記の回転可能な入力部材に係合した第２端部を有するバネ；を有し、
前記摩擦リングによって所定量のクーロン制動作用が与えられた状態で、前記バネによって設定されるねじり比において前記の回転可能な入力部材と前記の回転可能な出力部材との間に遮断または制動作用を与えることを特徴とする前記装置。
【請求項８】
前記一方向クラッチが、一つかそれ以上の支柱を有する機械的ダイオード構成からなる請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記入力部材が、前記出力部材を内部に受け取ったボアを有するベルト車本体を有する請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記本体が外周ベルト係合面を有する請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記出力部材が回転軸を構成するハブを有する請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記摩擦リングが摩擦強化被膜を有する請求項７に記載の装置。
【請求項１３】
前記摩擦リングが前記出力部材に対して設けられている請求項７に記載の装置。
【請求項１４】
前記摩擦リングが前記入力部材に対して設けられている請求項７に記載の装置。
【請求項１５】
駆動ベルト車の周りに装着されたエンドレスベルトおよび少なくとも一つの付属装置ベルト車を有するベルト駆動システムにおいて、
前記付属装置ベルト車が、
回転可能な入力部材および回転可能な出力部材；
前記の回転可能な入力部材および前記の回転可能な出力部材に動作接続されて、支配的な方向に一体回転するように前記の回転可能な入力部材および前記の回転可能な出力部材に係合する一方向クラッチ；および
前記一方向クラッチに係合した第１端部および前記の回転可能な入力部材に係合した第２端部を有するバネ；を有し、
前記バネが前記一方向クラッチの未係合位置において予荷重をもたず、そして正のトルク状態時に前記の回転可能な入力部材とともに回転し、前記一方向クラッチの一つの構成部材を回転させて前記一方向クラッチを係合位置に付勢し、
前記一方向クラッチが前記係合位置にあるときに、前記バネに前記の正のトルク状態によって荷重がかかっている間前記バネが半径方向に膨張し、これによって前記の回転可能な入力部材と前記の回転可能な出力部材との間を遮断することを特徴とする前記ベルト駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【関連出願に関する相互参照】
【０００１】
本出願は２０１２年６月２０日に出願された米国仮特許出願第６１/６６１，９６２号の優先権を主張する出願である。
【技術分野】
【０００２】
本出願発明は全体としてベルト車に、より具体的には分断機構（ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ  ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）を有するベルト車装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
自動車のエンジンを使用して、例えばウォーターポンプ、オルタネータ/ジェネレータ、冷媒用ファン、パワーステアリングポンプやコンプレッサーなどの各種自動車の付属装置を駆動することは公知である。特に、自動車のエンジンシャフトによって付勢される駆動ベルト車の場合、エンドレス駆動ベルトを駆動し、これが次に駆動されたベルト車を介して付属装置を駆動する。
【０００４】
内燃機関の燃焼などによって周期的なトルクパルスが生じると、かなりの速度遷移が生じ、駆動される構成部材のスムーズな動作に中断が発生する傾向がある。さらに、始動時、停止時、ジェイクブレーキ作動時やギヤシフト時などに対応して生じる慣性速度遷移および被駆動速度遷移によっても被駆動構成部材の動作が中断する傾向がある。これら遷移が生じると、結果的にベルトのジャンプ、ベルトの摩耗や騒音などの好ましくない状態が生じる。
【０００５】
エンジン、駆動ベルトシステム、および被駆動付属装置は一次および二次以降の駆動/被駆動速度および周波数からなる。これらはシステムの特性であり、通常は比較的強固にベルト駆動システムによって接続された状態で、目的の動作目標を満たすことになる。ところがある動作点および/または状態では、これら速度および周波数は望ましくない騒音の原因になり、またシステムまたは構成部材の一体性を犠牲にするだけでなく、ベルトシステムや個々の構成成分の可使寿命の短縮の原因にもなる。従来の解決策では付属装置のオーバーランニングを行い、またその他の解決策ではねじり作用を遮断するが、性能の改善、持久性の改善、製造のよりコストエフェクティブな改善が求められている。
【０００６】
スプラグやローラークラッチなどの従来の一方向クラッチの場合、そのロックアップ機能は内側レースと外側レースとの間にあるいくつかの小型スプラグまたはローラーの楔作用を利用している。この場合における精度については、高い精度をもって機械加工された表面を構成成分それぞれに使用する必要がある。さらにこのロックアップ構成の場合、必要な接線方向力即ち有効力を伝達するために、高い比の半径方向力を誘導する必要がある。この結果、楔作用が発生する力に耐えることができるように硬化処理した価格の高い、高品質のベアリング鋼によりこれらクラッチを製作しなければならない。加えて、従来の一方向クラッチの場合、オーバーラン速度が高速で、係合速度も高速な上に、振動もある用途では、機能が限られ、また荷重キャパシティもきわめて小さくなる。なお、これらはいずれも大半の自動車環境において多少の差はあれ認められるものである。スプラグおよびローラークラッチのこれら欠陥は本発明によって解消することができる。
【発明の概要】
【０００７】
本発明は改良被駆動ベルト車装置に関し、このベルト車装置では被駆動付属装置の入力シャフトとベルト車装置の外側被駆動シーブ（outer driven sheave）との間において一方向の相対運動を可能にするトルク感受性結合作用（ｃｏｕｐｌｉｎｇ）および分断作用（ｄｅ-ｃｏｕｐｌｉｎｇ）を利用する。ベルト車装置のシーブが支配的な回転方向に駆動されている状態では、ベルト車装置のクラッチ機構が付属装置の入力シャフトに係合し、これを駆動して目的のスムーズな回転を行う。例えば被駆動速度遷移の結果として、相対的なトルク反転が生じると、本発明のベルト車装置の内部クラッチ作用機構によって被駆動付属装置のシャフトが外側の被駆動シーブから離脱し、これによって被駆動シャフトが回転し続け、運動量が支配的な回転方向に存在することになる。
【０００８】
一つの態様では、本発明は自動車のエンジンのベルト被駆動付属装置を駆動するベルト駆動装置に関し、特にベルト被駆動付属装置がベルト駆動装置以外の速度で一時的に動作することを可能にする分断機構に関する。
【０００９】
一つの実施態様では、オーバーランニング特性および分断特性の両者を与える分断機構をベルト車装置に設けるが、これら特性はいずれも現在の性能を凌駕し、自動車産業が要求する実用レベルを維持するものである。この実施態様のベルト車装置は回転する構成部材間のトルクを選択的に結合するもので、一方向クラッチによって相互接続されて、支配的な方向に一体回転する回転可能な入力部材および回転可能な出力部材を有する。このベルト車装置にバネを設け、その第１端部を一方向クラッチに係合し、そして第２端部を回転可能は入力部材に係合する。バネには一方向クラッチの非係合位置では予荷重がかからないため、正のトルク状態時にはこのバネは回転可能な入力部材とともに回転し、一方向クラッチの一つの構成成分を回転させて、一方向クラッチを係合位置に付勢する。そして、一方向クラッチが係合位置にあるときには、バネが半径方向に膨張し、これによって回転可能な入力部材と回転可能な出力部材との間を遮断する。本実施態様のベルト車装置は、回転可能な入力部材と回転可能な出力部材との間に摩擦リングが設けられ、クーロン制動作用を与える。従って、本実施態様のベルト車装置は、バネによって確保されるねじり比において回転可能な入力部材および回転可能な出力部材の回転間を遮断するか制動し、そして所定量のクーロン制動作用が摩擦リングによって確保されるため、全体の性能が改善する。
【００１０】
一つの実施態様では、ベルト車本体が上記の回転可能な入力部材であり、そしてハブまたはハブ−シャフト装置が上記の回転可能な出力部材である。この構成における遮断は、制御されたねじり比におけるベルト車本体とハブまたはハブ−シャフトとの間の角変位と考えられ、ベルト車本体内の摩擦構成部材によって所定量のクーロン制動作用が確保される。
【００１１】
本発明のその他の利点及び特徴は、以下の実施態様や特許請求の範囲より明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】付属装置駆動システムの一実施態様を示す概略図である。
【図２】例えば図１に示すような、付属装置駆動システムに使用可能なベルト車装置の一実施態様を示す斜視側面図である。
【図３】図２のベルト車装置を示す長手方向横断面図である。
【図４】図３のベルト車装置の一実施態様を示す展開斜視図である。
【図５】係合位置にある図３および図４のベルト車装置に設けられた一方向クラッチ機構ダイオードの一部を示す横断面図である。
【図６】後退位置にある一方向クラッチ機構ダイオードの一部を示す横断面図である。
【図７】入力および出力に連結されたベルト車を示す概略図である。
【図８】付属装置駆動システムに使用可能なベルト車装置の別な実施態様を示す長手方向横断面図である。
【図９】図８のベルト車装置を示す展開斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の詳細な説明では、本発明の全体的な原理を説明する。なお、実施例については添付図面に示す。また、図面中同じ参照符号は同じか、あるいは機能的に同様な要素を示す。
【００１４】
図１について説明すると、例えば自動車の内燃機関の付属装置駆動システム１０は多数の付属装置を駆動するために使用されるエンドレスベルト３０を有する。これら各種の付属装置は図１にそれらのベルト車によって概略的に示す。ベルト３０はクランクベルト車装置１２、ファン/ウォータポンプベルト車装置１４、パワーステアリングベルト車装置１８、アイドラベルト車装置２０およびテンショナベルト車装置２２の周りに装着する。一部の実施態様の場合、テンショナベルト車装置２２は、テンショナアームがベルト３０から浮き上がることを阻止する摩擦ダンパを備えた非対称ダンパ装置などのダンパ装置を有する。
【００１５】
各種付属装置は、それ自体がベルト３０によって回転運動するベルト車装置１４、１６、１８、２０および２２の使用によって駆動される。説明の便宜上、オルタネータのベルト車１６に焦点を絞って以下説明する。なお、他の付属装置のうち一つかそれ以上の他のベルト車装置もベルト車装置１６と同様に動作する。
【００１６】
図２は、第１端部４２および第２端部４４、内部のボア４６（図３を参照）、およびベルト３０に係合する外周ベルト係合面４８（図１）を有するベルト車装置１６を示す側面斜視図である。ベルト車装置４０の第１端部４２は、ベルト車本体４０の内部に収容されるハブシャフト５２の第１端部５４を受け取るエンドキャップ５０によって閉じられる。図示の実施態様の場合、ベルト係合面４８は、ベルト３０上の対応するリブ/グルーブに係合するＶ字形リブ/グルーブを有する。歯車（ｃｏｇ）や平坦または円形のリブ/グルーブなどの他の構成も可能である。
【００１７】
ベルト車装置１６については、ベルト車本体４０との係合を介して、ベルト３０から入力トルクをオルタネータまたはファンなどの付属装置（図１および図３）の入力シャフト８７に伝達するように設計する。本明細書に開示するベルト車装置は、遮断バネ７２を設けることによって、入力シャフト８７を相対的なトルク反転から分離する。このような相対的なトルク反転が生じると、ベルト車装置１６の内部分断システムが作用して、オーバーランニング状態とも呼ぶことができるトルク反転から入力シャフト８７を切り離すことができ、これによって付属装置入力シャフト８７が、運動量が支配的な動作方向に存在した状態で回転し続ける。図３について説明すると、よく知られているように、半月キーによって入力シャフト８７にハブ−シャフト５２をかみ合わせることができ、ハブ−シャフト５２が入力シャフトを中心にして自由に回転することがなくなる。なお、ハブ−シャフト５２と入力シャフト８７との間をスプライン（splined）などの他の手段で接続できることはいうまでもない。
【００１８】
ベルト車１６のさらに詳細な図を図３および図４に示す。このベルト車装置１６はハブ−シャフト５２、ローラーベアリング５６、（後退位置にあるときに支柱を受け取る内部にポケット６３を備えた第１プレート６２を有する）一方向クラッチ機構６０、支柱６６、バネ６８、および支柱と係合するノッチ６５、摩擦リング７０および遮断バネ７２を備えた第２プレート６４を有し、これらはいずれもベルト車本体４０のボア４６内に収められている。第２プレート６４は（図２に示すように）エンドキャップ５０として機能してもよく、あるいはベルト車装置１６の別な構成部材であってもよい。ローラーベアリング５６はハブ−シャフト５２とベルト車本体４０の第２端部４４に近接するベルト車本体４０との間に設けることができ、離脱時にハブ−シャフト５２に対してベルト車本体４０を安定的に回転させることができる。ローラーベアリング５６の内側レース５７はハブ−シャフト５２に隣接してこれに結合することができ、また外側レース５９はベルト車本体４０に隣接してこれに結合することができる。内側レース５７および外側レース５９との間にローラー要素５８を設けることができる。ローラーベアリングを使用すると、装置の全体の構造的剛度を改善することができ、またクラッチ作用機構の要素の相互回転時に摩耗を抑制することによって装置の寿命を延長することができる。
【００１９】
図３に示すように、ハブ−シャフト５２については、ベルト車本体４０がこのハブ−シャフトを中心にして回転できるようにベルト車本体４０のボア４６内に設ける。一方向クラッチ機構６０もまた遮断バネ７２と動作係合するボア４６内に設ける。この遮断バネ７２もベルト車本体４０と動作係合する。図３に示す実施態様の場合、遮断バネ７２は一方向クラッチ機構６０とローラーベアリング５６の間に位置する。ローラーベアリング５６は、ベルト車４０の中心ボア４６内に突在する突出部７４によって遮断バネ７２から分離することができる。この突出部７４は遮断バネ７２の一端を受け取る着座部分７６を有する。
【００２０】
遮断バネ７２としてはコイルバネでもよく、あるいはフラットな線バネでもよい。図２および図３に示す実施態様の場合、遮断バネ７２は第１端部７８および第２端部７９をもつコイルバネ、より具体的には円形の線コイルバネである。別な実施態様の場合、コイルバネは角線バネであればよい。
【００２１】
一方向クラッチ機構６０（図３〜図６）は機械的ダイオード構成からなり、この構成は（後退位置にあるときに支柱を受け取る（図６を参照）ポケット６３を内部にもつ第１プレート６２（下部プレート）と支柱係合するノッチ６５をもつ第２プレート６４（上部プレート）との間に一つかそれ以上の支柱６６およびバネ６８をもつ爪−クラッチ要素を有する。ここで“上部”および“下部”は図３に示すようにベルト車装置１６の構成部材の位置を対象とするもので、図３の場合図面の向きに対して左が上部であり、右が下部であるが、図５および図６の場合上が上部であり、下が下部である。
【００２２】
図３〜図６について説明続けると、第１プレート６２は内部に凹状の一つかそれ以上のポケット６３を有する上面８０、遮断バネ７２の第１端部７８を受け取るバネ着座部８４（図３）を有する下面８２およびハブ−シャフト５２が貫通するボア８６（図４）を有する。各ポケット６３については、後退位置（図６）において水平になる一つの支柱６６および後退した支柱の下にあるバネ６８を完全に受け取るサイズに設定する。バネ６８については、さらに凹状になっているバネ受け（図示省略）に着座してもよい。支柱がその後退位置にあるときにはバネ６８は圧縮している。従って、バネ６８はバイアス作用によってポケット６３から支柱を軸方向に離しておくことができ、第２プレート６４のノッチ６５とアライメントしているときにはこれに係合する（図５を参照）。
【００２３】
第２プレート６４は全体として平滑な上面９０、一つかそれ以上のノッチ６５を内部に凹状に形成した下面９２およびハブ−シャフト５２を受け取るボア９６を有する。組み立てた状態（図３）では、この第２プレート６４は回転自在にハブ−シャフト５２に固定される。第２プレート６４は、摩擦リング７０が第２プレート６４とボア４６の一部を構成するベルト車本体４０の内面との間に位置するように第２プレート６４の外周を取り囲む摩擦リング７０を有する。このベルト車装置１６については、一方向クラッチが入ったときに、ハブ−シャフト５２と一体に回転する第２プレート６４が他のクラッチ構成部材とともに回転し、従ってハブ−シャフト５２が駆動するように構成する。
【００２４】
摩擦リング７０はベルト車本体４０あるいは第２プレート６４に対して回転時に摩擦接触する。この摩擦接触によって、図７に概略を示すように、ベルト車本体４０とハブ−シャフト５２との間にクーロン制動作用が生じる。ベルト車本体と摩擦リングが相互にプレス押圧している間、および／または第２プレート６４と摩擦リングが回転時相互にプレス押圧している間、このクーロン制動作用は全体として半径方向に働く。これら表面の相対的な運動を発生する摩擦がエネルギー放散源になる。クーロン制動作用量については、制限する意図はないが、構成部材の構成材料、摩擦係合する構成部材の表面積や摩擦強化被膜の存在を始めとする相互作用する構成部材の各種仕様を設定することによって制御可能および／または調整可能である。
【００２５】
図５に示すように、後退した支柱を受け取るポケット６３をもつ第１プレート６２あるいは支柱係合のためのノッチ６５をもつ第２プレート６４などのクラッチの少なくとも一部が回転運動する結果、支柱６６は回転軸４９（図３）にそって軸方向に並進する。この軸方向並進は一つかそれ以上のバネ６８が各支柱６６に作用する結果生じる。第１プレート６２が第２プレート６４に対して正しくアライメントしている場合、このバネ６８によって支柱６６が軸方向にバイアス作用を受けて第２プレート６４のノッチ６５に嵌合する。
【００２６】
一つの実施態様では、機械的ダイオード構成の場合、図４および図５に示すような矩形の低質量支柱６６を使用するが、これら支柱はトルク荷重方向に正確に係合する。支柱６６は荷重を直接支持する向きになっているため、一度に係合する支柱の数は少なくて済む。一つの実施態様では、ほとんどの場合、一度に一つだけの支柱が係合するが、場合に応じて２つかそれ以上の支柱が係合してもよい。即ち、接触荷重が小さく、実質的に周方向応力(hoop stress)がないことを意味する。従って、クラッチは部品数が少なくて済み、より高い荷重対処できるように設計でき、強度の低い材質から構成でき、そして表面のバラつきに対する許容度が高くなる。支柱６６は質量に対する接触面積の比を高くできるが、にもかかわらずほぼ１５°のピボット（係合）角度で完全な係合を実現できる程度に薄くできる。支柱の質量が低く、形状が矩形であり、また長手方向にピボット作用軸があるため、支柱に非常に低い回転慣性モーメントを与えることができる。これが小さな付勢角度と相俟って、比較的小さいバネ６８（特に図４を参照）によってほぼ同時に支柱をロック位置に移動させることが可能になる。支柱の付勢も遠心力に対して感受性はない。中程度のオーバーラン速度時でさえ、支柱はオイル層を“飛ぶ”。このような機械的ダイオード構成の平面支柱形状および約１５°の支柱係合角度により、より直接的に力を伝達することができ、これによって従来の一方向クラッチの問題である“極端な半径方向力”を使用して“より中程度のトルク量を伝達する”というトラップ（trap）を避けることができる。
【００２７】
一つの実施態様では、機械的ダイオード構成の場合、支柱の圧縮強度の９３％以上を使用してトルクを伝達する。特に、接触角度が例えば８３°で、圧縮荷重の９９％が半径方向に向いている摩擦付勢式一方向クラッチと比較した場合、寄生（軸方向）力が比較的小さい。対照的に、機械的ダイオード構成の場合、発生する軸方向力がより小さいため、楔作用一方向クラッチよりも例えば小さくかつ軽量である。多くのスプラグやローラークラッチに共通して見られる大きな半径方向荷重を分担する代わりに、機械的ダイオード構成の場合、ロックアップ時に少なくとも一つの支柱６６に係合することによって作用する。即ち、力の平面伝達および各支柱によって得られる大きな荷重ベアリング表面によって可能になる設計である。そして各構成部材の確実なロック作用により、機械的ダイオード構成の場合、ねじりワインドアップがない。以上説明したように、ねじりワインドアップがなく、付勢角度が小さいため、すぐれた係合が得られ、係合時の衝撃を最小限に抑制できるとともに、構成部材の寿命を長く延長できる。
【００２８】
機械的ダイオード構成の別な作用効果は、一般に構成部材の荷重ベアリング面がオーバーラン時に接触しないことである。即ち、係合時にかみ合わない面が偶然に接触することがないことである。そして、中程度のオーバーランニング速度においてさえ、支柱６６が第１プレート６２のポケット６３内に止まり続け、オイル層を“飛び”、第２プレート６４に絶対に接触しない。オーバーラン速度が高くなる程、この作用効果が顕著になる。このため、機械的ダイオード構成がきわめて高い速度でオーバーランし、オーバーラン寿命が対応するローラー/スプラグクラッチ設計よりも長くなる。この能力は、クラッチが自然にその内部形状によりポンプ作用により供給するオイルによるものである。また、オイルの境界層が構成部材のそれぞれの間に保持され、システム全体が安定化する。オイル利用の二次的な作用効果は、フリーホィールの引きずりが少なくなり、結果として伝達効率が改善する。
【００２９】
ベルト車装置１６、特にこれのハブ−シャフト５２が、図３に示すように、回転軸４９を構成する。一方向クラッチ機構６０が入る（係合）すると、ベルト車本体４０によって付属装置の入力シャフト８７が回転する。この係合位置はベルト車本体４０、（ユニットとしての）遮断バネ７２および第１プレート６２、そして以下に説明する第２プレート６４の相対的な回転が与える角度変位によって得られる。図３および図４において、第２プレート６４はハブ−シャフト５２と一体回転できるように固定する。第１ランププレート６２と第２ランププレート６４はこれら２つのプレートが図５に示すようにアライメントするまで、第１ランププレート６２が第２ランププレート６４に対して回転する。一旦アライメントが成立すると、バネ６８によって支柱６６が第２プレート６４のノッチ６５内に移動し、両プレート６２および６４が一体回転する。これがクラッチの係合位置である。この位置において、ベルト車本体４０が第１プレート６２に接続するため、第２プレート６４との接続を通じてハブ−シャフト５２に係合し、ベルト車本体４０およびハブ−シャフト５２が、遮断バネ７２、ベルト車入力および入力シャフト荷重の特性によって設定される回転状態で回転する。
【００３０】
オーバーランニング状態時、入力シャフト８７がベルト車装置１６、特にベルト車本体４０から離脱し、ベルト車本体４０に相対的なトルク反転または突然の停止が生じたときに、第１回転方向に運動量が存在した状態で入力シャフト８７が回転を続ける。この状態では、ベルト車本体４０が第１回転方向に回転し続けるが、角速度はベルト車本体４０が入力シャフト８７を駆動している速度よりも小さい。ベルト車４０の角速度が突然小さくなると、トルクが比較的小さくなり、遮断バネ７２がトルクの小さくなる位置に変位する。この作用効果によってトルクがほぼゼロになると、クラッチ６０からこれを係合位置に移動させる力が解除される。接触圧力が低くなると、最終的にクラッチ６０が離脱し、ベルト車本体４０がハブ−シャフト５２から離脱するため、これらが摩擦リング７０によって設定される摩擦で相互回転し、従ってベルト車本体４０から独立して入力シャフト８７が回転する。
【００３１】
このオーバーラン状態では、爪−クラッチ要素が軸方向に後退している間、ハブ−シャフト５２（出力）がベルト車本体４０（入力）より高い速度で自由に回転し、クラッチが開放し、ハブ−シャフト５２とベルト車本体４０との間に意味のある接続は存在しない。オーバーラン状態ではある程度の摩擦量は望ましく、これは（上記の）摩擦リング７０によって得られる。
【００３２】
本発明の場合、ハブ−シャフト５２とベルト車本体４０との間の回転の遮断作用または、制動作用は所定量のクーロン制動作用量をもつ制御されたねじり比における入力/出力間の角変位として考えられる。遮断バネ７２の偏向は装置全体のねじり比に移行する。クーロン制動作用は、遮断バネ７２の偏向時にベルト車本体４０のボアまたは第２プレート６４に対して滑り動作する摩擦リング７０の摩擦によって生じる。従って、ベルト車本体４０およびハブ−シャフト５２が、全体としてベルト車本体４０のねじり励振から脱結合、即ち分断する。遮断バネのばね比はシステムの必要条件に適合するように変更することができる。例えば、バネまたはそのコイルの厚み、コイルの緊度、バネの種類、バネの構成材質などは変更できる。さらに、クーロン制動作用も構成部材の材質の選択、特に摩擦リング７０、ベルト車本体４０および/または第２プレート６４（摩擦リング７０が摩擦接触する少なくとも表面）の材質の選択を通して変更できる。
【００３３】
ベルト車本体４０に接触するように、遮断バネへの入力に対するトルク制限は荷重下におけるバネの膨張作用によって行う。接触時（バネのベルト車本体への接触時）、付加的なトルクはベルト車本体４０に作用するため、遮断バネ７２への応力過剰がなくなり、その可使寿命を保護できる。
【００３４】
動作停止時、遮断バネ７２には予荷重はない。既に説明したように、バネ７２の一端７９はベルト車本体４０に結合し、他端７８はクラッチ６０の一つの構成部材に結合する。予荷重のない状態でバネをベルト車本体４０に結合するため、ベルト車本体４０が回転すると、バネ７２がベルト車本体と一体回転し、そしてクラッチ６０の上記構成部材が回転するため、バネの上記他端７８が、図３に見られるように、第１プレート６２に結合する。第１プレート６２がバネ７２およびベルト車本体４０と一体回転し、第２プレート６４とアライメントする位置（図５を参照）に回転するため、支柱６６により第２プレート６４が第１プレート６２に係合し、両者が正の方向に一体回転し、ハブ−シャフト５２が回転することになる。
【００３５】
本発明の実施態様では、スループット（正の）トルクはすべてバネを通過するが、これはバネ７２の一端がベルト車本体に結合し、また他端が一方向クラッチの一つの構成部材に結合し、そして荷重が作用した時にバネが半径方向に膨張するようにバネ７２が設けられているためである。バネが半径方向に膨張すると、ベルト車本体４０とハブ−シャフト５２とが遮断し、これらが相対運動し、ベルト車がハブ−シャフト５２を駆動し、クラッチ６０が発生する応力の衝撃からシステムを遮断する。バネに作用する応力量はバネが受ける歪み量に直接関係し、バネの半径方向膨張量はこの歪みに直接関係する。半径方向膨張が制限されると、主に曲げ歪みが圧縮性になる。従って、破損の可能性が小さくなる。
【００３６】
クラッチ６０、特に支柱６６は、バネのトルクがゼロまたはほぼゼロに巻き戻るまで（バネの静止（荷重なし）位置に戻るまで）係合位置に止まる（図５）。このようになると、第２プレート６４はベルト車本体４０、バネ７２および第１プレート６２から独立してオーバーラン動作として回転できる。第２プレート６４のこのオーバーラン動作によって支柱６６が第１プレート６２内のポケット６３の後退位置（図６）（非係合位置）に物理的に押し込まれ、ハブ−シャフト５２が停止するか、あるいはクラッチが再係合し、ハブ−シャフト５２がベルト車本体４０ともう一度回転するまで、ハブ−シャフト５２が慣性の法則に従ってベルト車本体４０から独立して回転する。
【００３７】
本発明のベルト車装置の動作、応答性および性能には、支柱係合角度、支柱を受け取るポケットおよびノッチの形状、相互に摩擦係合する構成部材間の摩擦係数、各種遮断バネのバネ比などを始めとする各種のパラメータ-が影響する傾向がある。具体的な組み合わせの選択に影響する他のファクターには摩耗、一次クラッチ作用、耐久性およびコストが含まれる。
【００３８】
図８および図９に示す別な実施態様では、一方向クラッチ機構６０をベアリング５６付近に設けることができ、遮断スプリング７２はこの一方向クラッチ機構６０に対して搭載されることになる。この実施態様の場合、ベルト車本体４０は全体として上記の実施態様と同様であり、第１端部４２から第２端部４４に移動するベルト車装置１６の構成部材はＯリングなどのシール作用部材１０４によってシール処理されたエンドキャップ１０２、遮断バネ７２、一方向クラッチ機構６０、ベアリング５６などであればよい。この実施態様では、摩擦リングはエンドキャップ１０２とハブ−シャフト５２との間に設けられたリング１０６であり、ベルト車本体４０がハブ−シャフト５２に対して回転したときに摩擦係合するものである。図８および図９の実施態様は組み立て方法が異なり、ベルト車装置１６にオイルやライトグリースを充填できる実施態様であり、構成部材のコストを下げることができる実施態様である。全体として、ベルト車装置１６は上記の実施態様と同じように動作し、バネ７２が摩擦リング１０６が発揮するクーロン制動作用に関連して遮断を行う。
【００３９】
一つの態様では、本発明は自動車の付属装置駆動システムに使用するベルト車装置を包含するもので、このベルト車装置は回転軸を構成するハブ、このハブを受け取り、外周ベルト係合面をもつボアを有するベルト車本体、機械的ダイオード構成からなり、この構成が支柱を軸方向に並進させて、ベルト車が支配的な方向に回転した時にクラッチを入れる一方向クラッチ機構からなり、係合位置がハブに係合してハブをベルト車本体に連結し、上記の支配的な方向に同時に回転するクラッチ機構の一つの構成部材を有する。このベルト車装置は一端において一方向クラッチ機構に動作係合し、かつ他端においてベルト車本体に動作係合する遮断バネを有する。
【００４０】
また、ベルト車装置は少なくとも２つの構成部材の間で摩擦係合し、制動作用を行う。一つの実施態様では、摩擦リングとベルト車本体または第２プレート間の摩擦係合によって制動作用を行う。
【００４１】
第２の態様では、本発明は自動車の付属装置駆動システムに使用するベルト車装置を包含するもので、このベルト車装置は回転軸を構成するハブ、このハブを受け取り、外周ベルト係合面をもつボアを有するベルト車本体、機械的ダイオード構成からなるクラッチ付勢装置であって、その少なくとも一つの構成部材が軸方向に並進し、クラッチの少なくとも一つの他の構成部材の回転によって付勢可能な一方向クラッチに係合してクラッチの一つの構成部材をハブに係合できるクラッチ付勢装置を有し、クラッチ機構のハブとの係合によってハブをベルト車本体に連結し、支配的な方向にこれらを同時に回転させる。
【００４２】
第３の態様では、本発明は駆動ベルト車に装着したベルト、少なくとも一つの付属装置ベルト車、そして場合によってはアイドラベルト車および/またはベルトテンショナを有するベルト駆動システムを包含するものである。一つの実施態様では、上記の構成のうち一つを有するものは付属装置ベルトである。例えばトルク反転が生じた状態でベルト車本体が非支配的な方向に回転すると、クラッチが外れるため（機械的ダイオード構成の支柱が反対方向において軸方向に後退するため）、相互に独立してベルト車本体とハブが回転し、これによってハブに結合したシャフトが、支配的な動作方向に運動量が存在した状態で、回転を続ける。
【符号の説明】
【００４３】
１０：付属装置駆動システム
１２：クランクベルト車装置
１４，１６，１８，２０，２２：ベルト車装置
３０：ベルト
４０：ベルト車本体
５２：ハブ，ハブシャフト（出力）
６０：クラッチ，一方向クラッチ機構
７０：摩擦リング
７２：バネ
８７：入力シャフト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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