(57)【要約】シャフト（１）と、シャフトに軸支されるプーリ（２）と、プーリとキャリア（９）の間に係合され、巻き戻し方向に負荷が掛けられる捩じりスプリング（１０）と、キャリアとシャフトの間に係合されるラップスプリング（１１）とを備え、ラップスプリングは、円筒状の内側部（９４）と、テーパ部（１５５）により連絡される平面状の外側部（９３）とを備え、内側部は、巻き付け方向においてシャフトに摩擦係合されるアイソレータ・デカップラ。
2017510770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフト（１）と、
前記シャフトに軸支されるプーリ（２）と、
前記プーリとキャリア（９）の間に係合され、巻き戻し方向に負荷が掛けられる捩じりスプリング（１０）と、
前記キャリアと前記シャフトの間に係合されるラップスプリング（１１）とを備え、
前記ラップスプリングは、円筒状の内側部（９４）と、テーパ部（１５５）により連絡される平面状の外側部（９３）とを備え、
前記内側部は、巻き付け方向において前記シャフトに摩擦係合される
ことを特徴とするアイソレータ・デカップラ。
【請求項２】
前記テーパ部が、前記内側へ向けて接線方向に延出することを特徴とする請求項１に記載のアイソレータ・デカップラ。
【請求項３】
前記内側部が、複数のコイルを含むことを特徴とする請求項１に記載のアイソレータ・デカップラ。
【請求項４】
前記プーリは、前記内側部と一時的に係合可能であり、前記内側部と前記シャフトとの間の摩擦係合の強さが、前記プーリによる押圧接触において漸次低減されることを特徴とする請求項１に記載のアイソレータ・デカップラ。
【請求項５】
前記外側部が、キャリア収容部内に配置されることを特徴とする請求項１に記載のアイソレータ・デカップラ。
【請求項６】
前記内側部の断面が、前記外側部の断面よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のアイソレータ・デカップラ。
【請求項７】
シャフトと、
前記シャフトに軸支されるプーリと、
前記プーリとキャリアの間に係合され、巻き戻し方向に負荷が掛けられる捩じりスプリングと、
前記キャリアと前記シャフトの間に係合されるラップスプリングとを備え、
前記ラップスプリングは、軸方向に延出する円筒状の内側部と、前記内側部にテーパ部により連絡される平面状の外側部とを備え、
前記内側部は、巻き付け方向において前記シャフトに摩擦係合され、
前記プーリは、前記内側部と一時的に係合可能であり、前記内側部と前記シャフトとの間の摩擦係合の強さが、前記プーリに掛かるトルクが増大すると漸次低減される
ことを特徴とするアイソレータ・デカップラ。
【請求項８】
前記テーパ部が、前記内側部に向けて接線方向に延出することを特徴とする請求項７に記載のアイソレータ・デカップラ。
【請求項９】
前記内側部の断面が、寸法において前記外側部よりも小さいことを特徴とする請求項７に記載のアイソレータ・デカップラ。
【請求項１０】
シャフトと、
前記シャフトに軸支されるプーリと、
前記プーリとキャリアの間に係合され、巻き戻し方向に負荷が掛けられる捩じりスプリングと、
前記キャリアと前記シャフトの間に係合されるラップスプリングとを備え、
前記ラップスプリングは、円筒状の内側部と、接線部により連絡される平面状の螺旋外側部とを備え、
前記内側部は、内側部巻き付け方向において前記シャフトに摩擦係合され、
前記内側部は、前記プーリによる押圧接触において前記シャフトとの摩擦係合から漸次開放可能である
ことを特徴とするアイソレータ・デカップラ。
【請求項１１】
前記外側部が、キャリア収容部内に配置されることを特徴とする請求項１０に記載のアイソレータ・デカップラ。
【請求項１２】
前記内側部の断面が、寸法において前記外側部よりも小さいことを特徴とする請求項１０に記載のアイソレータ・デカップラ。
【請求項１３】
前記プーリを前記シャフト上に軸方向に規制する第１スラスト部材および第２スラスト部材と、
前記シャフトに前記プーリを保持する端部部材と
を更に備えることを特徴とする請求項１０に記載のアイソレータ・デカップラ。
【請求項１４】
前記接線部がテーパ状とされたことを特徴とする請求項１０に記載のアイソレータ・デカップラ。
【請求項１５】
前記内側部が、回転軸Ａ−Ａに沿って延在する複数のコイルを備えることを特徴とする請求項１０に記載のアイソレータ・デカップラ。
【請求項１６】
１．５ｍｍ×２．５ｍｍの断面寸法を有するスプリングワイヤを所定長さに切断し、
フィクスチャに多数のスプリングワイヤを取り付け、前記スプリングワイヤは、平行にかつ１．５ｍｍ側の面が載置され、
２．５ｍｍから１．２ｍｍへとテーパ状となる部分を得るため前記スプリングワイヤを一まとめに研磨し、
前記スプリングワイヤを前記フィクスチャから取り外し、前記スプリングワイヤが平行にかつ１．２ｍｍ側の面が載置されるように磁気を帯びたテーブルに配置し、
１．５ｍｍから０．６ｍｍへとテーパ状となる第２部分を得るため前記スプリングワイヤを一まとめに研磨し、
各スプリングワイヤを最終形状に巻く
ことを特徴とするスプリングワイヤ成形方法。
【請求項１７】
内側部と接線部により連絡される外側部とを備えるように各スプリングワイヤを巻き、
前記内側部が円筒状になるように構成し、
前記外側部が平面状になるように構成し、
平面部が、前記内側部の軸Ａ−Ａに対して垂直に配置される
ことを特徴とする請求項１６に記載のスプリングワイヤ成形方法。
【請求項１８】
シャフトと、
前記シャフトに軸支されるプーリと、
前記プーリとキャリアの間に係合され、巻き戻し方向に負荷が掛けられる捩じりスプリングと、
前記キャリアと前記シャフトの間に係合されるラップスプリングとを備え、
前記ラップスプリングは、円筒状の内側部と、平面状の螺旋外側部とを備え、前記外側部は前記キャリアと係合され、
前記内側部は、巻き付け方向において前記シャフトに摩擦係合され、
前記内側部は、前記プーリにより前記内側部材へ漸次増大する押圧力が掛かると前記シャフトとの摩擦係合から漸次開放可能である
ことを特徴とするアイソレータ・デカップラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アイソレーティング・デカップラに関し、より具体的には、キャリアとシャフトとの間に係合されるラップスプリングを備え、ラップスプリングがテーパ部で連結される円筒内側部と平面状外側部を備え、当該内側部が巻き付け方向においてシャフトと摩擦係合するアイソレーティング・デカップラに関する。
【背景技術】
【０００２】
よりよい燃費のために、乗用車のアプリケーションでのディーゼルエンジンの利用が増大している。更に、ガソリンエンジンは、燃料効率を高めるために圧縮比を増大している。その結果、ディーゼルおよびガソリンエンジンの補機駆動システムは、上述したエンジンの変更に伴うクランクシャフトからのより強い振動を克服しなくてはならない。
【０００３】
クランクシャフトの振動の増大に加え、高い加速／減速比と大きなオルタネータ慣性により、エンジン補機駆動システムは、しばしばベルトスリップによるベルトのチャープ音を発生する。これはベルト運転寿命を短くする。
【０００４】
クランクシャフト・アイソレータ／デカップラとオルタネータ・デカップラ／アイソレータは、大きな捩じり振動を伴うエンジンにおいて、エンジンの運転速度の範囲における振動を濾波し、かつベルトのチャープ音を抑制するために広く利用されている。
【０００５】
この技術の代表は、米国特許出願第１３／５４１，２１６号明細書であり、ラップスプリング一方向クラッチの一端に、巻き戻し方向に一時的に係合可能なプーリを備え、ラップスプリング一方向クラッチ端とプーリの一時的な接触が、一時的にラップスプリング一方向クラッチのシャフトとの摩擦係合を低減するアイソレータ・デカップラを開示する。
【０００６】
必要とされているのは、キャリアとシャフトとの間に係合されるラップスプリングを備え、ラップスプリングが円筒内側部とテーパ部で連結される平面状外側部を備え、当該内側部が巻き付け方向においてシャフトと摩擦係合するアイソレーティング・デカップラである。本発明はこの要求に合致する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の第１の目的は、キャリアとシャフトとの間に係合されるラップスプリングを備え、ラップスプリングがテーパ部で連結される円筒内側部と平面状外側部を備え、当該内側部が巻き付け方向においてシャフトと摩擦係合するアイソレーティング・デカップラである。
【０００８】
本発明の他の目的は、本発明の以下の詳細な説明と添付図面により指摘され明らかにされる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、シャフトと、シャフトに軸支されるプーリと、プーリとキャリアの間に係合され、巻き戻し方向に負荷が掛けられる捩じりスプリングと、キャリアとシャフトの間に係合されるラップスプリングとを備え、ラップスプリングは、円筒状の内側部と、テーパ部により連絡される平面状の外側部とを備え、内側部は、巻き付け方向においてシャフトに摩擦係合されるアイソレータ・デカップラを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付図面は、本発明の実施形態を例示し、詳細な説明とともに、本発明の原理を説明するためのものである。
【図１】本装置の斜視図である。
【図２】本装置の断面図である。
【図３】本装置の断面図の詳細図である。
【図４】本装置の分解図である。
【図５Ａ】本装置の内部の斜視図である。
【図５Ｂ】本装置の断面斜視図である。
【図６】キャリアの背面斜視図である。
【図７】キャリアの正面斜視図である。
【図８】ラップスプリングとプーリの斜視図である。
【図９】ラップスプリングの遷移部の詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本装置の斜視図である。図２は、本装置の断面図である。アイソレーティング・デカップラ１００は、ベアリング７のシャフト１に軸支されるプーリ２を備える。スラストワッシャ３は、プーリ２と端部キャップ５の間に配置される。スラストワッシャ６は、プーリ２とシャフト１の間に配置される。捩じりスプリング１０は、プーリ２とキャリア９の間に係合される。ラップスプリング１１は、キャリア９とシャフト１の間に係合される。スラストワッシャ２２は、キャリア９とシャフト１のラジアル部材２１との間に配置される。キャリア９は、キャリア９とプーリ２の間の捩じりスプリング１０の圧縮によりスラストワッシャ２２に押し当てられる。キャリア９とラップスプリング１１は、一方向クラッチ組立体５０を備える。図６はキャリアの背面斜視図である。図７は、キャリアの正面斜視図である。
【００１２】
プーリ２は、シャフト１を軸としてスラストワッシャ３と６の間に配置され、端部キャップ５によりシャフト１上に保持される。オルタネータ（不図示）のシャフトへの本装置の取り付けにおいて、端部キャップ５はオルタネータのベアリング・インナー・レースとシャフト１の間に挟まれる。これは、本発明に係る装置１００のオルタネータシャフト上における位置を軸方向に固定する。シャフト１は、オルタネータシャフトに螺着可能である。
【００１３】
図６は、キャリアの背面斜視図である。図７は、キャリアの正面斜視図である。一方向クラッチ組立体５０は、キャリア９とラップスプリング１１を備える。キャリア９は、面７７を備える。捩じりスプリング１０の端部７８は、面７７に押し付けられる。捩じりスプリング１０の外側７９は、プーリ２に係合する。
【００１４】
ラップスプリング１１は、外側平面状螺旋コイル部９３と内側円筒状コイル部９４を備える（図８参照）。図８は、ラップスプリングとプーリの斜視図である。平面状外側部９３と円筒内側部９４は、接線部１５５により連結される。部分１５５は、内側部９４から径方向外側へ接線方向に向けて延出する。部分９３は、径方向外側に拡径する複数のコイルを備え、螺旋状に径方向外側に１つのコイルが次のコイルに当たるように複数のコイルは径方向外側にスタックする。すなわち、複数のコイルは回転軸Ａ−Ａに対して垂直に延在する平面の同一面にある。ラップスプリング端８５は、トルクを規制するためのものであり、端部８９はトルクの入力を受け取るためのものである。
【００１５】
ラップスプリング１１は、キャリア９とシャフト１の間に係合される。内側部９４のラップスプリング部１１０は、シャフト１のシャフト面５３に摩擦係合する。ラップスプリング外側部９３は、収容部９１内においてキャリア９に係合する。
【００１６】
本発明に係る装置では、トルクはプーリ２から捩じりスプリング１０、一方向クラッチ組立体５０を通してシャフト１へとプーリ２の回転方向に伝達される。トルクは、ラップスプリング１１により巻き付け方向に伝達される。捩じりスプリング１０には、巻き戻し方向に負荷が掛けられる。騒音を発生させ装置にダメージを与え得ることから好ましいことではないが、負荷が掛からない方向あるいはオーバーラニングする方向において、端部７８は、面７７から、あるいはプーリ２から、あるいはその両方から離接し得る。
【００１７】
図９は、ラップスプリングの遷移部の詳細図である。図９における各区間の長さは、正確な縮尺ではない。ラップスプリング１１は、スプリングワイヤの軸長さ方向に沿って変化する断面を有する。変化する断面の特徴は、３つの部分、すなわち区間：一定断面区間１１０、バリアブルあるいはテーパ断面区間１２０、そして一定断面区間１３０を有することである。区間１３０の断面寸法は、約１．５ｍｍ×２．５ｍｍである。区間１１０の断面寸法は、約０．６ｍｍ×１．２ｍｍである。本明細書で提示される数値は、単に一例であり、本発明の範囲の限定を意図したものではない。
【００１８】
区間１３０は、端部８９においてキャリア９から負荷を受ける。キャリア９は、接触面７７において捩じりスプリング１０と接触している。区間１３０は螺旋状に巻かれる。区間１３０の螺旋特性は、エネルギー吸収インタフェースとして働く。例えば、プーリが回転すると、区間１３０の複数のコイルは、プーリの回転または加速する方向に応じて、部分的に巻かれ、そして巻き戻される。区間１３０は、全てのトルクがシャフト１へ伝達される前に完全に「巻き上げられる」必要がある。これによりラップスプリングは、エンジン速度の突然の変化により発生し得る衝撃からオルタネータを分離するコンプライアント部材として作用する。これは捩じりスプリングの動作にも当てはまり、すなわち、エンジン減速が発生したときに、オルタネータシャフトがオーバランすることを可能にするために動作する。
【００１９】
ラップスプリング１１は、一定断面区間１１０とバリアブル断面区間１２０を有する。区間１３０は、部分１２１３において区間１２０に接続する。区間１２０は、部分１１１２において区間１１０に接続する。区間１２０は、テーパ形状を呈し、部分１２１３における１．５ｍｍ×２．５ｍｍから、部分１１１２における０．６ｍｍ×１．２ｍｍへと変化する断面寸法を備える。断面におけるこの変化は、区間１３０の端部から接線部１５５を介し、内側部分９４の続く２〜３つのコイルを通して継続して徐々に発生する。図９は、ラップスプリングの遷移部の詳細図である。
【００２０】
オルタネータにとっての最大トルクは、１６〜２０Ｎ・ｍの範囲にある。接線部１５５と区間１２０の間の接続点では、作動張力は区間１２０において約１６〜２０Ｎ・ｍのトルクを発生する。区間１２０と区間１１０の間の接続部１１２０では、作動張力は捩じりスプリング１０により伝達される最大トルクよりも約６．５〜１０倍低いトルクを発生する。
【００２１】
例えば、ラップスプリング１１における張力は、次式で決定される：
Ｔ１／Ｔ２＝ｅμΦ
ここでＴ１／Ｔ２＝張力比
μ＝ラップスプリングとシャフトの間の摩擦係数
Φ＝ラジアンによるラップスプリングとシャフトの巻き付け角
【００２２】
摩擦係数が０．１２、３つのコイルの巻き付け角が３×２×π＝１８．８５で与えられる例では；張力比は９．６である。摩擦係数が０．１０であれば；張力比は６．６である。実際には、摩擦係数は変動し得るので、張力比が約６．５〜１０の範囲にあると考えるのは合理的である。
【００２３】
低減されたトルクは、区間１２０によるもので、１７〜１８Ｎ・ｍのトルクをシャフト１に発生する。接続部１１２０では、凡そ２〜３Ｎ・ｍのトルクを区間１１０に発生する区間１２０内の軸方向負荷が残存する。区間１１０の断面寸法は、約０．６ｍｍ×１．２ｍｍである。区間１１０は、９〜１０のスプリングコイルを含む。
【００２４】
バリアブル断面区間１２０とシャフト１の間にはインタフェースは無く、あるいは小さいインタフェースしか無い。これはバリアブル断面区間１２０が、１〜２Ｎ・ｍのトルクしか摩擦係合を通して伝達できないことを意味する。区間１１０は、バリアブル断面区間１２０のトリガーあるいはスイッチとして作用する。区間１１０は、２〜３Ｎ・ｍのトルクを伝達するためにシャフト１に締まり嵌めされる。
【００２５】
通常の運転では、ラップスプリング１１の端部８５は、プーリ２と接触することはない。プーリ２を通した本装置へのトルクの入力が増大すると、プーリ２のタブ６８の端部８５に対する相対距離が減少する。所定のトルク入力において一旦接触が発生すると、タブ６８と端部８５の間の更なる押圧接触（増大するトルクにより発生）が、ラップスプリング１１をシャフト面５３から漸次離接させ、それによりプーリ２が「スリップ」してシャフト１を追い越すことを可能にする。これはタブ６８の端部８５に対する更なる相対運動が、ラップスプリング１１を巻き戻し方向へ動かし、これによりラップスプリング１１の径が増大し、ラップスプリング１１をシャフト表面５３から漸次増大するように離接させるためである。この漸進的、すなわち増大する接触は、プーリからの増大する圧力によりラップスプリングとシャフトの間の摩擦係合の強さを漸減させる。過大トルクによる負荷が増大すると、ラップスプリングはシャフトから更に更に巻き戻され、それによりプーリがスリップしてシャフトを追い越すためのより大きな自由を与え、それにより、大きなトルクを「ブリード」オフする。このトルクを逃す機能は、過大トルクの状態から本装置と従動コンポーネントを守る。
【００２６】
ラップスプリング１１は、スプリングワイヤの連続片から作られる。スプリングワイヤは、１．５ｍｍ×２．５ｍｍの初期断面寸法を有するワイヤから製造され、これは区間１３０の断面でもある。区間１２０のバリアブル断面と区間１１０のより小さい断面を得るには、各スプリングワイヤは処理される必要がある。第１ステップは、所定の長さにスプリングワイヤを切断することである。次に、多数のスプリングワイヤは、１．５ｍｍ側の面が載置されるような向きで平行になるように固定装置（フィクスチャ）に取り付けられる。複数のスプリングワイヤは、その後、区間１２０の２．５ｍｍから１．２ｍｍのテーパ部と区間１１０の１．２ｍｍ寸法を得るために一まとめに研磨される。次に、複数のスプリングワイヤは固定装置から外され、磁気を帯びたテーブルの上に、それらが平行となり、それまで２．５ｍｍの長さだった側の面（新しく研磨された１．２ｍｍ側の面）が載置されるように向けられて置かれる。スプリングワイヤは、区間１２０に沿った１．５ｍｍ〜０．６ｍｍへの第２遷移部、そして区間１１０の最終厚０．６ｍｍを得るために、その後一まとめに研磨される。機械加工されたスプリングワイヤは、その後一般的なスプリング製造巻き装具において、ラップスプリング１１の巻かれた形状へと処理される。
【００２７】
ここで本発明の１つの構成が説明されたが、当業者であれば、ここで説明された発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、その構成、パーツ間の関係に様々な変更ができることは明らかである。
【図１】
2017510770.tif 000003
【図２】
2017510770.tif 000004
【図３】
2017510770.tif 000005
【図４】
2017510770.tif 000006
【図５Ａ】
2017510770.tif 000007
【図５Ｂ】
2017510770.tif 000008
【図６】
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【図７】
2017510770.tif 000010
【図８】
2017510770.tif 000011
【図９】
2017510770.tif 000012
【国際調査報告】
2017510770.tif 000013
2017510770.tif 000014
2017510770.tif 000015
2017510770.tif 000016