特許 6656418 アイソレーティング・デカップラ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6656418

(24)【登録日】2020年2月6日

(45)【発行日】2020年3月4日

(54)【発明の名称】アイソレーティング・デカップラ

(51)【国際特許分類】

   F16H 55/36 20060101AFI20200220BHJP

   F16D 41/06 20060101ALI20200220BHJP

   F16D 41/20 20060101ALI20200220BHJP

   F16F 1/12 20060101ALI20200220BHJP

【ＦＩ】

   F16H55/36 H

   F16D41/06 F

   F16D41/20 A

   F16F1/12 K

   F16H55/36 Z

【請求項の数】11

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2018-557348(P2018-557348)

(86)(22)【出願日】2017年5月1日

(65)【公表番号】特表2019-515217(P2019-515217A)

(43)【公表日】2019年6月6日

(86)【国際出願番号】US2017030437

(87)【国際公開番号】WO2017196575

(87)【国際公開日】20171116

【審査請求日】2018年11月1日

(31)【優先権主張番号】15/154,713

(32)【優先日】2016年5月13日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】504005091

【氏名又は名称】ゲイツ コーポレイション

(74)【代理人】

【識別番号】100090169

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 孝

(74)【代理人】

【識別番号】100124497

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 洋樹

(72)【発明者】

【氏名】サーク，アレクサンダー

(72)【発明者】

【氏名】ホジャート，ヤーヤ

(72)【発明者】

【氏名】クレイマン，イリヤ

(72)【発明者】

【氏名】ラダー，エシー

【審査官】 岡本 健太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１５−５１８９４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１８−５１０３０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５０４０２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｈ ５５／３６

Ｆ１６Ｄ ４１／０６

Ｆ１６Ｄ ４１／２０

Ｆ１６Ｆ １／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

シャフトと、
前記シャフトに軸支されるプーリと、
トーションスプリングとを備え、前記トーションスプリングは、前記トーションスプリングの各端部において回転軸Ａ−Ａに垂直な面内にある平坦面を有し、
前記トーションスプリングと前記シャフトの間に係合するワンウェイクラッチと、
トーションスプリング端部を前記ワンウェイクラッチに連結する溶接ビードと、
前記トーションスプリングの他端を前記プーリに結合する溶接ビードとを備える
アイソレーティング・デカップラ。

【請求項2】

前記プーリがベアリングにより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ティング・デカップラ。

【請求項3】

前記ワンウェイクラッチに係合するクラッチキャリアをさらに備え、
前記トーションスプリング端部が前記クラッチキャリアに溶接される請求項１に記載のアイソレーティング・デカップラ。

【請求項4】

前記プーリに溶接されるスプリングリテーナをさらに備え、
前記トーションスプリングの他端が前記スプリングリテーナに溶接される請求項１に記載のアイソレーティング・デカップラ。

【請求項5】

前記トーションスプリングの径方向の内側に配設されるリングをさらに備え、
前記トーションスプリングの他端が前記リングに溶接され、
前記トーションスプリングが前記プーリに溶接される請求項１に記載のアイソレーティング・デカップラ。

【請求項6】

各平坦面が３６０度より小さい角度で円周方向に延びる請求項１に記載のアイソレーティング・デカップラ。

【請求項7】

前記トーションスプリング端部を前記ワンウェイクラッチに結合する前記溶接ビードの長さが、角α、β、Δを有し、かつ合計長さα＋β＋Δを有する部分を備え、αはアクティブトーションスプリングコイルに隣接し、βはトーションスプリング端部に隣接し、Δはαとβの間にある請求項１に記載のアイソレーティング・デカップラ。

【請求項8】

前記トーションスプリング端部を前記ワンウェイクラッチに結合する前記溶接ビードの長さが、３６０°より小さい長さである請求項７に記載のアイソレーティング・デカップラ。

【請求項9】

前記トーションスプリングの他部を前記プーリに結合する前記溶接ビードの長さが３６０°より小さい長さである請求項１に記載のアイソレーティング・デカップラ。

【請求項10】

前記スプリングリテーナが前記プーリに溶接され、
前記プーリに溶接された前記スプリングリテーナの熱影響区域が、前記トーションスプリングの他端と前記スプリングリテーナの間における溶接の熱影響区域に径方向に重ならない請求項４に記載のアイソレーティング・デカップラ。

【請求項11】

前記トーションスプリングが、トランジッションコイルと、前記トーションスプリング端部を前記ワンウェイクラッチに結合する前記溶接ビードの端部との間に配置される保護コイル部分を備える請求項１に記載のアイソレーティング・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、特に、トーションスプリング端部をワンウェイクラッチに結合する溶接と、トーションスプリングの他端をプーリに結合する溶接とを備えるアイソレーティング・デカップラに関する。

【背景技術】

【0002】

旅客用車両のアプリケーションに用いられるディーゼルエンジンは、燃費が良いという利点のため、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、ディーゼルおよびガソリンエンジンのアクセサリ駆動システムは、エンジンにおける上述した変化による、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。

【0003】

増加したクランクシャフト振動に加えて、高い加減速比および高いオルタネータの慣性のため、エンジンアクセサリ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軋み音を経験する。これは、ベルトの作動寿命も短縮させる。

【0004】

クランクシャフトのアイソレータ・デカップラおよびオルタネータのデカップラ・アイソレータは、エンジン作動回転範囲における振動を除去するため、およびベルトの軋みを制御するため、高い角振動を伴うエンジンに広く用いられてきた。

【0005】

この技術の代表は米国特許第８，９３１，６１０号明細書であり、この明細書は、プーリと、シャフトとを備え、プーリは低摩擦ブッシュにより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により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により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接続されたトーションスプリングと、シャフトに摩擦的に係合する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スプリングキャリアに接続され、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の内側に配置され、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に対する摩擦的係合が一時的に減少する、アイソレータ・デカップラを開示する。

【0006】

必要なものは、トーションスプリング端部をワンウェイクラッチに結合する溶接と、トーションスプリングの他端をプーリに結合する溶接とを備えるアイソレーティング・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】

【0007】

本発明の主な特徴は、トーションスプリング端部をワンウェイクラッチに結合する溶接と、トーションスプリングの他端をプーリに結合する溶接とを備えるアイソレーティング・デカップラである。

【0008】

本発明の他の特徴は、本発明の次の記載と添付した図面により示され、明らかになる。

【0009】

本発明は、シャフトと、シャフトに軸支されるプーリと、トーションスプリングとを備え、トーションスプリングは、トーションスプリングの各端部において回転軸Ａ−Ａに垂直な面内にある平坦面を有し、トーションスプリングとシャフトの間に係合するワンウェイクラッチと、トーションスプリング端部をワンウェイクラッチに結合する溶接ビードと、トーションスプリングの他端をプーリに結合する溶接ビードとを備えるアイソレーティング・デカップラである。

【図面の簡単な説明】

【0010】

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。

【図1】本発明装置の断面図である。

【図2】図1の断面である。

【図3】図1の断面である。

【図4】本発明装置の分解図である。

【図5】他の実施形態の断面図である。

【図6】図５における他の実施形態の分解図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図１は本発明装置の断面図である。オルタネータのアイソレーティング・デカップラはプーリ１とトーションスプリング２とシャフト３とベアリング４とローラワンウェイクラッチ５とクラッチキャリア６とジャーナルベアリング７とカバー８とスプリングリテーナ９とを備える。

【0012】

プーリ１は、ベアリング４、７を介してシャフト３に取付けられる。ワンウェイクラッチ５はクラッチキャリア６に圧入される。トーションスプリング２はクラッチキャリア６をプーリ１に接続する。トーションスプリング２は溶接によりクラッチキャリア６とスプリングリテーナ９に接続される。スプリングリテーナ９は溶接によりプーリ１に接続される。組み立ての前、トーションスプリング２は、クラッチキャリア６およびプーリ１の両方に対して相対的に、負荷方向に自由に回転できる。

【0013】

要素の接続のためにレーザー溶接を使用することにより、溶接棒を用いることが不要になる。レーザー溶接では、各部分の母材が融解して結合し、単一の溶接ビードを形成する。他の実施形態では、溶接ビードを形成して要素を結合させるために、溶接工程において適当な溶接棒材料が用いられてもよい。工程の例はＴＩＧ溶接またはＭＩＧ溶接を含む。

【0014】

負荷がベルト（図示せず）によってプーリ１にかけられるとき、スプリング２は、スプリングリテーナ９に取り付けられた端部によって巻取り方向に負荷をかけられる。ワンウェイクラッチ５がシャフト３にロックされるので、クラッチキャリア６に取り付けられたトーションスプリング２の他端は負荷に抵抗する。

【0015】

所定のトルクにおいて、スプリング２は径方向に収縮して均一形状になり、これにより各スプリングコイルは略同じ径になる。トランジッションコイル３００は収縮して、クラッチキャリア６の周りに巻き付いた連続的な螺旋構造を形成する。全てのコイルは通常、キャリア６とスプリングリテーナ９に係合する。所定のトルクの大きさはアプリケーションに依り、例えば約２０Ｎｍである。

【0016】

トランジッション３００は半径Ｒ２を有する。トーションスプリング２１、２２の各端部は半径Ｒ１を有する。半径Ｒ２は半径Ｒ１より大きい。この明細書における数値は一例に過ぎず、本発明の範囲を制限することを意図していない。

【0017】

スプリング２は各端部２１、２２においてコイルを有する。各端部コイル２１、２２は、クラッチキャリア６およびスプリングリテーナ９との摩擦接触のために、トランジッションコイル３００より小さい半径を有する。両端部コイル２１、２２は図１に示されるように平坦である。面１００を参照。

【0018】

図２は図１の断面である。端部２２の面１００ａは位置４００と位置４０１の間を延びる。端部２１には平面１００ｂがある。平面１００ａは、スプリング端部２２がキャリア６に溶接される環状縁部を提供する。平面１００ｂは、端部２１がリテーナ９に溶接される環状縁部を提供する。各平面１００ａ、１００ｂは回転軸Ａ−Ａに垂直な平面である。

【0019】

溶接のビード２００は、コイルの端部において位置４００で始まり、スプリング２のアクティブコイルの始まりである位置４０１で終わる。ビード２００はスプリング２をキャリア６に溶接する。ビード２００の円周方向長さは３６０度より小さい。

【0020】

アクティブコイルの原点は、スプリングコイルが本装置の他の要素に接触しない点、すなわち位置４０１により定義される。位置４００は位置４０１から円弧角βの範囲内の位置にあってもよい。位置４０１は円弧角αの範囲内の位置にあってもよい。位置４０１において始まり、トランジッションコイル３００の前に終わるコイル部分２３は、本装置の動作において、トーションスプリング２がその残部の位置まで巻かれ、巻き戻されるときに、複数方向における動的負荷を防止するために用いられる。コイル部分２３の内径はスプリングリテーナ９またはクラッチキャリア６に接触する。したがってトーションスプリング２の溶接部分の端部２２は撓まない。保護的なコイル部分２３の長さは、溶接されたコイルが動作中に経験する動的負荷を決定する。保護的なコイル部分２３が長くなるほど、スプリング２の溶接部分、すなわち溶接２００に接触するスプリングの部分に作用する負荷が小さくなる。したがってコイル部分２３の長さは、特別なアプリケーションの動的な必要性に基づいて調節されてもよい。溶接部分２００は短くしてもよく、これは、延いては保護的なコイル部分を長くし、これは溶接２００によって経験される動的負荷を低減させる。

【0021】

角α、βを調節することにより、つまりスプリング保護コイル２３の長さにより、本装置は、溶接２００において特定の負荷を有するように調節されることができる。調節により、使用者は部品公差による製造ばらつきを補償することができる。これは延いては、一定のシステムのために本装置を設計および製造するときに、多様な機能を本装置に付加することとなる。あるアプリケーションでは、αとβの両方ともゼロに等しい。

【0022】

次の表は、保護コイル部分２３の長さがどのように変化しうるかを示す例である。βの最小値は０°、すなわち溶接２００はスプリングの端部において始まる。αの最大値は、閉じたコイルスプリングであり、溶接２００がコイル全体の円周長さに延びるのであれば、３６０°である。表における保護コイル２３の長さの値は、４．６ｍｍ×４．６ｍｍのコイル断面を有するスプリングの一例である。断面が変化すると、保護コイル２３の長さがαとβの値により変わる。

【0023】

【表1】

【0024】

スプリング端部２１の捻り負荷は、溶接２０１の端部の位置４０１において始まる。角αはゼロ以上である。角βはゼロ以上である。角Δは角αと角βの間に配置される。角Δは９０度から１４０度の範囲にある。したがって溶接ビード２００の全円周長さは
α＋β＋Δ＜３６０°
である。

【0025】

図３は図１の断面である。溶接ビード２０１はスプリングリテーナ９をスプリング端部２１に溶接する。溶接２０１は端部４０３、４０４の間の角γにより区画される部分の範囲内にある。溶接ビード２０２は端部４０５、４０６の間において、スプリングリテーナ９とプーリ１の間にある。

【0026】

溶接２０１は熱影響区域（ＨＡＺ）を生じさせる。溶接２０２は、溶接２０２のための溶接作業による溶接２０１からのＨＡＺの影響を避け、またＨＡＺを可能な限り低下させるために、角γにより区画される部分に対して周方向の外側にある。溶接２０１の角γは６０度から１２０度の範囲にある。ビード２０２とビード２０１の合計した円周方向長さは３６０度よりも小さい。

【0027】

端部４０６は、ＨＡＺが影響されないように、端部４０４、４０６の間の径方向距離「ｄ」に従って端部４０４に対して僅かに径方向に重なってもよいが、端部４０６は約５度の円周方向の間隙「ａ」を残すことによって端部４０４に達しない。ＨＡＺが影響されないように、４０３、４０５の間の径方向距離「ｄ」に従って端部４０５、４０３の間に僅かな径方向の重なりがあり得るが、端部４０５は約５度の隙間「ｂ」を残すことによって端部４０３に達しない。

【0028】

図４は本発明装置の分解図である。カバー８はプーリ１にスナップフィットされる。リテーナ６はワンウェイクラッチ５に圧入される。

【0029】

図５は他の実施形態の断面図である。この実施形態においてスプリング２は、ビード５０２によってスプリングリテーナリング２１に、またビード５０１によってプーリ１に溶接される。２つのベアリング２２、２４を用いた、より堅牢な設計を考慮してもよい。特に、溶接ビード５００はスプリング端部２１０をキャリア６に溶接する。溶接ビード５０１は端部２２０をプーリ１に溶接する。溶接ビード５０２はスプリングリテーナリング２１を端部２２０に溶接する。リング２１はトーションスプリング２の内側にある。

【0030】

この図に別段の記載がない限り、スプリング２０の平らな端部はこの明細書における他の図に記載されたように準備される。

【0031】

図６は図５における他の実施形態の分解図である。

【0032】

本発明の形態が説明されたが、当業者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、構成と部分の関係と方法において変形を施すことは自明である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】