(57)【要約】アイソレータデカップラは、プーリと、シャフトとを備え、プーリは低摩擦ブッシュを介してシャフトに軸支され、スプリングキャリアを備え、プーリは低摩擦ブッシュを介してスプリングキャリアに軸支され、スプリングキャリアは低摩擦ブッシュを介してシャフトに軸支され、プーリとスプリングキャリアの間に連結されたトーションスプリングと、シャフトに摩擦係合され、スプリングキャリアに連結されたワンウェイクラッチスプリングとを備え、ワンウェイクラッチスプリングはトーションスプリングの径方向内側に配置され、プーリはワンウェイクラッチスプリングの端部に一時的に係合可能であり、これによりワンウェイクラッチスプリングのシャフトとの摩擦係合が一時的に弱まる。
2016516951.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プーリと、
シャフトとを備え、
前記プーリは低摩擦ブッシュを介して前記シャフトに軸支され、
スプリングキャリアを備え、
前記プーリは低摩擦ブッシュを介して前記スプリングキャリアに軸支され、前記スプリングキャリアは低摩擦ブッシュを介して前記シャフトに軸支され、
前記プーリと前記スプリングキャリアの間に連結されたトーションスプリングと、
前記シャフトに摩擦係合され、前記スプリングキャリアに連結されたワンウェイクラッチスプリングとを備え、
前記ワンウェイクラッチスプリングは前記トーションスプリングの径方向内側に配置され、
前記プーリは前記ワンウェイクラッチスプリングの端部に一時的に係合可能であり、これにより前記ワンウェイクラッチスプリングのシャフトとの摩擦係合が一時的に弱まる
アイソレータデカップラ。
【請求項２】
トーションスプリングが巻き戻し方向に負荷をかけられる請求項１に記載のアイソレータデカップラ。
【請求項３】
プーリと、
シャフトと、
スプリングキャリアとを備え、
前記プーリが低摩擦ブッシュを介して前記スプリングキャリアと前記シャフトに連結され、
前記プーリと前記スプリングキャリアの間に連結されたトーションスプリングと、
前記シャフトに巻かれて摩擦係合し、前記スプリングキャリアへ連結されたラップスプリング・ワンウェイクラッチとを備え、
前記ラップスプリング・ワンウェイクラッチは前記トーションスプリングの径方向内側へ配置され、
前記プーリは前記ラップスプリング・ワンウェイクラッチの端部に巻き戻し方向に一時的に係合可能であり、これにより前記ラップスプリング・ワンウェイクラッチ端部と前記プーリの間の一時的な接触が、前記シャフトからの前記ラップスプリング・ワンウェイクラッチの摩擦係合を一時的に解放可能である
アイソレータデカップラ。
【請求項４】
前記トーションスプリングが巻き戻し方向に負荷を掛けられる請求項３に記載のアイソレータデカップラ。
【請求項５】
プーリと、
シャフトと、
スプリングキャリアとを備え、
前記プーリは前記シャフトに連結され、
前記プーリは低摩擦ブッシュを介して前記スプリングキャリアにさらに軸支され、
前記スプリングキャリアは低摩擦ブッシュを介して前記シャフトに連結され、
前記プーリと前記スプリングキャリアの間に連結されたトーションスプリングと、
前記スプリングキャリアに連結され、前記シャフトに摩擦係合されるワンウェイクラッチスプリングとを備え、
前記ワンウェイクラッチスプリングは前記トーションスプリングの径方向内側に配置され、
前記プーリは前記ワンウェイクラッチスプリングの端部に巻き戻し方向に一時的に係合可能であり、これにより前記ワンウェイクラッチスプリング端部と前記プーリの間の一時的な接触が前記ワンウェイクラッチスプリングの前記シャフトとの摩擦係合を一時的に弱める
アイソレータデカップラ。
【請求項６】
前記トーションスプリングが巻き戻し方向に負荷を掛けられる請求項５に記載のアイソレータデカップラ。
【請求項７】
前記プーリがベアリングを介して前記シャフトに軸支される請求項５に記載の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、低摩擦ブッシュを介してシャフトに軸支され、また低摩擦ブッシュを介してスプリングキャリアに軸支されたプーリを有し、スプリングキャリアが低摩擦ブッシュを介してシャフトに軸支されたアイソレータデカップラに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明はオルタネータチューニング装置に関し、特にアイソレーションのためのトーションスプリングを有するオルタネータ・アイソレーティング・デカップラ（ＡＩＤ）プーリに関する。オルタネータチューニング装置の機能と実用性は広く知られている。今日の商業的に入手可能なＡＩＤ装置はアイソレーティングスプリング、ワンウェイクラッチ、ベアリング、プーリ、そしていくつかの他の要素を有する。これらの要素の必要性は、装置の全体的な直径が産業的に望むものを越えることを典型的に要求する。今日のさらに小さな自動エンジンサイズとさらに増加した燃料効率の要求により、要求された機能性に合致しつつ、縮小されたプーリ径を有するＡＩＤ装置が必要である。
【０００３】
従来技術の代表は米国特許第７，１５３，２２７号明細書であり、これは、オルタネータプーリをスプリング保持部材を介してハブ構造に連結する弾性ヘリカルスプリング部材を有するサーペンタイン駆動システムにおけるオルタネータプーリのデカップラを開示する。ブッシュはプリング保持部材とハブ構造の間に配置され、これらの間の摺動係合を促進する。環状スリーブ部材はスプリング部材とオルタネータプーリの間に配置され、これらの間の摺動係合を促進する。スプリング部材は一端においてハブ構造に連結され、他端においてスプリング保持部材に連結される。弾性スプリング部材は、被駆動回転運動の間、オルタネータプーリに対する反対方向の瞬間的な相対弾性運動を可能にしつつ、オルタネータプーリと同じ方向にオルタネータシャフトが回転するように、サーペンタインベルトによってオルタネータプーリの被駆動回転運動をハブ構造へ伝達する。
【０００４】
この技術の代表は、２０１２年７月３日に出願された、出願人の係属中の米国出願第１３／５４１，２１６号である。
【０００５】
必要なものは、低摩擦ブッシュを介してシャフトに軸支され、低摩擦ブッシュを介してスプリングキャリアに軸支されたプーリ有し、スプリングキャリアが低摩擦ブッシュを介してシャフトに軸支されたアイソレータデカップラである。本発明はこの必要性に合致する。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の一つの特徴は、低摩擦ブッシュを介してシャフトに軸支され、低摩擦ブッシュを介してスプリングキャリアに軸支されたプーリ有し、スプリングキャリアが低摩擦ブッシュを介してシャフトに軸支されたアイソレータデカップラである。
【０００７】
本発明の他の特徴は本発明の次の記載と添付された図面により明確になる。
【０００８】
本発明は、プーリと、シャフトとを備え、プーリは低摩擦ブッシュを介してシャフトに軸支され、スプリングキャリアを備え、プーリは低摩擦ブッシュを介してスプリングキャリアに軸支され、スプリングキャリアは低摩擦ブッシュを介してシャフトに軸支され、プーリとスプリングキャリアの間に連結されたトーションスプリングと、シャフトに摩擦係合され、スプリングキャリアに連結されたワンウェイクラッチスプリングとを備え、ワンウェイクラッチスプリングはトーションスプリングの径方向内側に配置され、プーリはワンウェイクラッチスプリングの端部に一時的に係合可能であり、これによりワンウェイクラッチスプリングのシャフトとの摩擦係合が一時的に弱まるアイソレータデカップラを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
ここに組み込まれ、明細書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、その記述とともに、本発明の原理を説明するために役立つ。
【図１】本装置の分解図である。
【図２】本装置の断面図である。
【図３】図２の詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は本発明装置の分解図である。本発明はプーリ１０、アイソレーティング・トーションスプリング２０、スプリングキャリア３０、ラップスプリング・ワンウェイクラッチ４０、低摩擦ブッシュ５０、５１、５２、シャフト７０およびダストカバー６０を備える。シャフト７１はシャフト７０に圧入される。
【００１１】
特に、プーリ１０はブッシュ５０を介してシャフト７１に軸支される。スプリングキャリア３０はブッシュ５１を介してシャフト７０に軸支される。プーリ１０はブッシュ５２を介してスプリングキャリア３０に軸支される。この実施形態においてプーリ１０は、ベルトを自動車エンジンフロントエンドアクセサリドライブ（ＦＥＡＤ）に係合させるためのマルチリブ形状を有する。
【００１２】
ブッシュ５０、５１、５２は、ブッシュがあることによって本装置がより小さな外径を有するようになるので、ニードルベアリングあるいはボールベアリングのような他のタイプのベアリングの代わりに用いられる。他の実施形態において、ブッシュ５０はニードルベアリングあるいはボールベアリングのようなベアリングに置き換えられてもよい。
【００１３】
ラップスプリング・ワンウェイクラッチ４０はらせん状に巻かれたバネであり、シャフト７１の外周面７２に巻かれる。クラッチスプリング４０の内径はシャフト面７２の外径よりもわずかに小さい。これにより、ラップスプリング・ワンウェイクラッチ４０とシャフト面７２の間の係合は摩擦的である。ラップスプリング・ワンウェイクラッチ４０の端部４１はスプリングキャリア受部３２に連結される。ラップスプリング・ワンウェイクラッチ４０は、トーションスプリング２０とシャフト７０、７１の間において、トーションスプリング２０の径方向内側に配置される。スプリング４０は動作において、巻き方向に負荷がかかる。
【００１４】
トーションスプリング２０はプーリ１０とスプリングキャリア３０の間に連結される。動作中、トーションスプリング２０はプーリ１０に係合するベルトにより、巻き戻し方向に負荷がかかる。他の実施形態において、トーションスプリング２０は巻き方向に負荷がかかる。
【００１５】
ダストカバー６０は破片が装置内へ侵入すること、およびブッシュの詰まりを防止する。リテイニングリング１２２はシャフト７１に圧入される。
【００１６】
本発明装置におけるトルク伝達は、プーリ１０からトーションスプリング２０、スプリングキャリア３０、ラップスプリング・ワンウェイクラッチ４０、そしてシャフト７１へ伝わる。動作中、ラップスプリング・ワンウェイクラッチ４０は巻き方向に負荷がかかる。これにより、ラップスプリング４０は面７２においてシャフト７１をクランプし、かつ摩擦係合することが可能になる。
【００１７】
図２は本装置の断面図である。スプリングキャリア３０はシャフト７０に対してブッシュ５１を介して回転動作可能である。
【００１８】
ベルト張力はハブ負荷Ｎを発生させる。ベルト張力はプーリ１０に垂直に作用する。ハブ負荷は、ベルトの張力変動スパンと、巻き角度、すなわちベルトが接触するプーリ部分の角度スパンの結果である。実際には、オルタネータプーリに作用するトルクは、約１５Ｎ−ｍである。プーリ径５４ｍｍであると、効果的な張力は約５５６Ｎである。緩み側の張力は典型的には２５０Ｎである。緊張側の張力は約８０６Ｎであり、ハブ負荷は、巻き角度に従って、８００Ｎから１０５６Ｎの範囲内である。
【００１９】
図２において、
Ｎ：ベルトのハブ負荷
Ｒ１：ブッシュ５０の反力
Ｒ２：ブッシュ５２の反力
Ｒ３：ブッシュ５１の反力
ａ：ＮとＲ１の間の距離
ｂ：ＮとＲ２/Ｒ３の間の距離
ｒ１：ブッシュ５０の半径
ｒ２：ブッシュ５２の半径
ｒ３：ブッシュ５１の半径
ｍ１：ブッシュ５０の摩擦係数
ｍ２：ブッシュ５２の摩擦係数
ｍ３：ブッシュ５１の摩擦係数
Ｔ１：ブッシュ５０の摩擦トルク
Ｔ２：ブッシュ５２の摩擦トルク
Ｔ３：ブッシュ５１の摩擦トルク
【００２０】
摩擦トルクは配置（ａおよびｂ）、摩擦面の半径（ｒ１、ｒ２、およびｒ３）、および摩擦係数（ｍ１、ｍ２、およびｍ３）に基づいて、Ｔ＝Ｒ×ｒ×ｍ（各ブッシュについて）と計算される。上記例において、
ｒ１＝１２ｍｍ
ｒ２＝２３ｍｍ
ｒ３＝１０ｍｍ
ｍ１＝ｍ２＝ｍ３＝０．１５
ａ＝１５ｍｍ、ｂ＝２２ｍｍ
Ｎ＝１０００Ｎとおくと、
Ｒ１＝Ｎ×ｂ／（ａ＋ｂ）＝５９５Ｎ
Ｒ２＝Ｒ３＝Ｎ×ａ／（ａ＋ｂ）＝４０５Ｎ
【００２１】
摩擦トルクは各ブッシュに対して以下のように計算される。
Ｔ１＝１．０７Ｎ−ｍ
Ｔ２＝１．３９Ｎ−ｍ
Ｔ３＝０．６Ｎ−ｍ
【００２２】
本発明装置は、ブッシュ５０を遮断しているときとオーバーランしているときに用い、ブッシュ５２を遮断しているときのみ用い、ブッシュ５１をオーバーランしているときのみ用いる。“遮断”とは、本装置が、オルタネータのような、接続されたアクセサリにトルクを伝達するために用いられるときを意味する。“オーバーラン”とは、エンジンが減速し、この結果、オルタネータのようなアクセサリの回転速度が一時的に本装置の回転速度を越えるときを意味する。ダンピングすなわち内部摩擦を、遮断のためにはより高く、オーバーランのためにはより低くくすることは有利である。遮断時における全摩擦トルクは
Ｔｉｓ＝Ｔ１＋Ｔ２＝２．４６Ｎ−ｍ
そしてオーバーランのときは
Ｔｏｖ＝Ｔ１＋Ｔ３＝１．６７Ｎ−ｍ
【００２３】
これは、オーバーラン中のトルクが、重要である遮断の間よりも約３２％小さくなることを意味する。
【００２４】
本発明の他の特徴は、ブッシュ５２、５１のＰＶ（圧力／速度）負荷の減少である。両方のブッシュ５１、５２は、約５ｍｍから８ｍｍの小さな幅である。オーバーランのときにブッシュ５２を作用させることは、オーバーヒートおよび早期摩耗につながる。オーバーランしているときのブッシュ５２の面における速度は１０．９ｍ／ｓに達する（オーバーランスピードは４７５０ｒｐｍに達する）。オーバーランしているときにブッシュ５１が作用する場合、この数値は半分より小さく、つまり４．７４ｍ／ｓである。したがって、摩耗および耐久性のため、速度の減少は重要である。
【００２５】
オルタネータの定格最大トルクは、エンジンを始動するときに見られる最大トルクよりも小さいことは知られている。例えば、典型的な自動車用オルタネータは、エンジンが始動するときに、定格最大トルク１２Ｎｍ、慣性０．００３０ｋｇｍ2、オルタネータの加速速度８，４００ｒａｄ／ｓ2である。エンジンのスタート時、式１を用いることにより、本装置は２５．２Ｎｍのトルクを処理することができるが、他の全ての動作状態では、このような高トルクは見られない。
【００２６】
式１：  Ｔ＝Ｉα
Ｔ＝トルク
Ｉ＝オルタネータ慣性
α＝加速度
Ｔ＝（０．００３０）×８４００＝２５．２Ｎｍ
【００２７】
トーションスプリング２０を最適化するために、プーリ１０から、アイソレーティング・トーションスプリング２０へ伝達される、始動時に現れるような過大なトルクを防止する過負荷特性を有することは有益である。トーションスプリング２０に作用する過大なトルクは、トーションスプリング２０に過大な応力を与え、これは早期故障の原因となる。本発明装置は、プーリ１０が所定の大きさを超えたトルクを伝達するときに、過負荷特性が作動可能になるように構成される。
【００２８】
ラップスプリング・ワンウェイクラッチは知られている。それらはラップスプリングのテンションによって作用し、シャフトの周囲においてラップスプリングを巻き方向に締め付ける。張力はラップスプリングとシャフトの間に垂直抗力を作り出す。垂直抗力は、ラップスプリングとシャフトの間に摩擦を生じ、これはトルクをシャフトへ伝達することを可能にする。ラップスプリングにおける張力の解放は垂直抗力を小さくするか、あるいは取り除き、これによりクラッチ機能としてラップスプリングを弱め、あるいは解放する。
【００２９】
本発明装置におけるプーリ１０はラップスプリング・ワンウェイクラッチ４０の端部４２に係合するための係合面１１を備える。プーリ１０は端部４２に接触することによりラップスプリング・ワンウェイクラッチ４０に係合し、その動作において、ラップスプリング・ワンウェイクラッチ４０はシャフト１０から解放される。この解放の結果、ラップスプリング・ワンウェイクラッチ４０の張力が減少し、これにより、シャフト面７２からラップスプリング・ワンウェイクラッチが解放される。
【００３０】
図３は図２の詳細図である。過負荷特性により、ラップスプリング・ワンウェイクラッチ４０が解放して、シャフト面７２においてスリップし、これは、式１からオルタネータの慣性を効果的に除去して、伝達されるトルクを減少させ、延いては、トーションスプリング２０が超過トルクに曝されることを防止する。所定のトルクにおいて、アイソレーティング・トーションスプリング２０の撓みがプーリ１０を、係合面１１がスプリング端部４２に係合するのに十分なだけ回転させるとき、係合面７２からのスプリング４０の解放が生じる。これによりプーリ１０は、ラップスプリング巻き戻し方向においてラップスプリング・ワンウェイクラッチの端部４２に一時的に係合可能となり、これはスプリング４０の内径を一時的に拡大する。この拡大はプーリ１０との一時的な接触により引き起こされ、ラップスプリング・ワンウェイクラッチ４０のシャフト面７２からの摩擦係合を部分的あるいは完全に解放し、これは延いてはシャフトをスリップさせて、ラップスプリング・ワンウェイクラッチに対して回転させる。
【００３１】
アイソレーティング・トーションスプリング２０は巻き戻し方向に負荷をかけるようにして取付けられる。スプリング２０の端部２１はプーリ１０の面１３に係合する。トーションスプリング２０は、２つのはめあい部品、すなわちプーリ１０と内面１２とスプリングキャリア３０の内面３１に、内側においてしまり嵌めするように配置される。このしまり嵌めは、自動車のトランスミッションシフトのときのように、シャフト７０、７１がプーリ１０をオーバーランさせる状態において、これらの要素の回転部分を維持する。
【００３２】
通常の負荷のとき、アイソレーティング・トーションスプリング２０はプーリからスプリングキャリアへ捻り力を伝達する。トーションスプリング２０とプーリ１０とスプリングキャリア３０の間の接触を維持することは、これらの要素の分離を防ぐのに望ましく、したがって、オーバーラン状態が発生した後に、通常の運転機能がこれらの要素を再び連結させるとき、関連した潜在的なノイズの発生をなくす。しまり嵌めはアイソレーティング・トーションスプリング２０を、適正な要素の接触を維持するオーバーラン状態のときにラップスプリングのように作用させる。
【００３３】
本発明の一形態を説明したが、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を変形することは当業者にとって自明である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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2016516951.tif 000007
2016516951.tif 000008