特許 7483799 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】

(24)【登録日】2024-05-07

(45)【発行日】2024-05-15

(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 20060101AFI20240508BHJP

   F16D 7/02 20060101ALI20240508BHJP

   F16D 41/20 20060101ALI20240508BHJP

【ＦＩ】

F16H55/36 Z

F16D7/02 F

F16D41/20 A

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2022105947

(22)【出願日】2022-06-30

(62)【分割の表示】P 2021502982の分割

【原出願日】2019-07-18

(65)【公開番号】P2022130640

(43)【公開日】2022-09-06

【審査請求日】2022-07-29

(31)【優先権主張番号】16/040,751

(32)【優先日】2018-07-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【前置審査】

(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】100156199

【弁理士】

【氏名又は名称】神崎 真

(74)【代理人】

【識別番号】100124497

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 洋樹

(74)【代理人】

【識別番号】100090169

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 孝

(72)【発明者】

【氏名】サーク，アレクサンダー

(72)【発明者】

【氏名】モラ，アンソニー アール．

(72)【発明者】

【氏名】ラダー，エシー

【審査官】畔津 圭介

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１７／１９６５７５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｈ ５５／３６

Ｆ１６Ｄ ７／０２

Ｆ１６Ｄ ４１／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

シャフトと、
一対のボールベアリングにおいて前記シャフトに軸支されたプーリと、
前記シャフトに係合されたワンウェイクラッチと、
前記ワンウェイクラッチと前記プーリの間に係合されたトーションスプリングとを備え、
前記一対のボールベアリングの一方のボールベアリングのインナーレースは前記シャフトの一部を構成し、
前記一方のボールベアリングのアウターレースに断面がＬ字状のフランジが圧入され、
前記Ｌ字状のフランジの円筒状部分の外周面に前記トーションスプリングが嵌合され、
前記トーションスプリングは前記ワンウェイクラッチに溶接された第１端部と、前記プーリに溶接された第２端部とを有する
アイソレーティング・デカップラ。

【請求項2】

前記トーションスプリングと前記ワンウェイクラッチの間に配置されたクラッチキャリアをさらに備える請求項１に記載のアイソレーティング・デカップラ。

【請求項3】

前記フランジが前記一方のボールベアリングと前記プーリの間に配置され、前記トーションスプリングが前記フランジに溶接された請求項１に記載のアイソレーティング・デカップラ。

【請求項4】

前記シャフトが非回転特性を有する請求項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、より詳しくは、少なくとも１つのベアリングのインナーレースを有するシャフトと、ワンウェイクラッチに溶接された一端部とプーリに溶接された他端部とを有するトーションスプリング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】

旅客用車両の分野で用いられるディーゼルエンジンは、良好な燃費という利点により増加している。さらに、ガソリンエンジンは燃費を向上させ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ドライブシステムは、エンジンにおける上述した変化のために、クランクシャフトから生じるよりおおきな振動を克服しなければならない。

【0003】

増加したクランクシャフト振動に加えて、高い加減速度とオルタネータの大きい慣性のため、エンジンのアクセサリドライブシステムはしばしば、ベルトスリップにより生じる軋み音を経験する。これはまた、ベルトの作動寿命を短縮させる。

【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、エンジン作動スピード範囲における振動を除去し、またベルトの軋み音を制御するため、高角振動を伴うエンジンのために広く用いられてきた。

【0005】

アイソレータ・デカップラは典型的には、要素の間に、締まり嵌めあるいは圧入により組み込まれる。他のケースでは、受容溝に係合する舌部のような機械要素が用いられる。さらに他のケースでは、いくつかの溶接の使用が個別の要素の使用に組み合わされることが知られている。要素はベアリング、プーリおよびシャフトを含む。

【0006】

この技術の代表は米国特許第９，７５９，２６６明細書であり、これは、シャフトと、シャフトに軸支されたプーリと、トーションスプリングとを備え、トーションスプリングが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の端部をワンウェイクラッチに接合させる溶接ビードと、トーションスプリングの他端をプーリに接合させる溶接ビードとを備えるアイソレーティング・デカップラを開示する。

【0007】

必要なものは、少なくとも１つのベアリングのインナーレースを有するシャフトと、ワンウェイクラッチに溶接された一端部とプーリに溶接された他端部とを有するトーションスプリング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】

【0008】

本発明の主な特徴は、少なくとも１つのベアリングのインナーレースを有するシャフトと、ワンウェイクラッチに溶接された一端部とプーリに溶接された他端部とを有するトーションスプリングとを備えるアイソレーティング・デカップラである。

【0009】

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。

【0010】

本発明は、シャフトと、少なくとも１つのベアリングにおいてシャフトに軸支されたプーリと、シャフトに係合されたワンウェイクラッチと、ワンウェイクラッチとプーリの間に係合されたトーションスプリングとを備え、シャフトが少なくとも１つのベアリングのインナーレースを有し、トーションスプリングがワンウェイクラッチに溶接された第１端部と、プーリに溶接された第２端部とを有す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】

【0011】

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】第1実施形態の断面図である。

【図2】図１の分解図である。

【図3A】溶接細部の斜視図である。

【図3B】溶接細部の正面図である。

【図4A】溶接細部の斜視図である。

【図4B】溶接細部の正面図である。

【図5】溶接細部の斜視図である。

【図6】第２実施形態の断面図である。

【図7】図６の分解図である。

【図8A】溶接細部の斜視図である。

【図8B】溶接細部の正面図である。

【図9A】溶接細部の斜視図である。

【図9B】溶接細部の正面図である。

【図10】溶接細部の斜視図である。

【図11】第３実施形態の断面図である。

【図12】溶接細部の斜視図である。

【図13】溶接細部の斜視図である。

【図14】溶接細部の斜視図である。

【図15】第３実施形態の断面図である。

【図16A】図１５の分解図である。

【図16B】図１６Ａの詳細である。

【図17】図１６Ａの詳細である。

【図18】第４実施形態の断面図である。

【図19】図１８の実施形態の断面図である。

【図20】図１８の詳細である。

【図21】斜視図である。

【図22】溶接細部の斜視図である。

【図23】溶接細部の斜視図である。

【図24】溶接細部の斜視図である。

【図25A】図１８の実施形態の分解図である。

【図25B】図２５Ａの詳細である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１は第１実施形態の断面図である。アイソレーティング・デカップラ１０００はシャフト１０と、プーリ２０と、ボールベアリング３０と、トーションスプリング４０と、ワンウェイクラッチ５０と、ベアリング６０を有する。ボールベアリング３０はまた、ニードルベアリングであってもよい。

【0013】

プーリ２０はベアリング３０とベアリング６０によってシャフト１０に軸支される。トーションスプリング４０はプーリ２０とワンウェイクラッチキャリア５１の間に係合する。ダストカバー８０は本装置に破片が侵入することを防止する。

【0014】

ベアリング６０のアウタレース６２は径方向外方に拡張するフランジ６１を有する。フランジ６１はベアリングレース６２に溶接され、またプーリ２０にも溶接される。

【0015】

トーションスプリング４０の端部４２はフランジ６１に溶接される。トーションスプリング４０の他端部４１はクラッチキャリア５１に溶接される。クラッチキャリア５１はワンウェイクラッチ５０に圧入される。ワンウェイクラッチ５０は、プーリの所定方向への回転を阻止しつつ反対方向への回転を許容する、非回転特性である。

【0016】

受容部１１は、組立てのときにシャフト１０を固定位置に保持するために用いられる。

【0017】

全ての実施形態は、トーションスプリングの外周面の軸方向延長部分の内側に位置するベアリングの少なくとも１つ、例えば、この実施形態ではベアリング６０を有する。これは本装置の軸方向の全長を短縮し、ますます小型化するエンジンルームに本装置を使用することを容易にする。

【0018】

図２は図１の分解図である。トーションスプリング４０の端部４１はキャリア５１に溶接される。ベアリング３０のインナーレース３１はさらに、ハブ７０を有する。ダストカバー８０は本装置の端部を覆う。

【0019】

ハブ７０は、シャフト１０の延長と共に、ベアリング３０のインナーレースを有する。ハブ７０はシャフト１０の一端部１２に圧入される。

【0020】

図３ａは溶接細部の斜視図である。溶接ビード４２は端部４１をキャリア５１に取付ける。溶接は、ＭＩＧ、ＳＭＡＷ、ＧＭＡＷ、ＴＩＧおよびレーザ溶接のような溶接技術において公知である方法を用いて達成されてもよい。ビード４２は円周方向に約７０度の角度αにわたって延びるが、溶接の長さは、作業上の要求に従って、約４５度と約９０度の間で変化してもよい。

【0021】

図３ｂは溶接細部の正面図である。

【0022】

図４ａは溶接細部の斜視図である。溶接ビード４４はトーションスプリング４０の端部４３をアウタレース６２に取付ける。溶接は、ＭＩＧ、ＳＭＡＷ、ＴＩＧおよびレーザ溶接のような溶接技術において公知である方法を用いて達成されてもよい。ビード４４は円周方向に約７０度の角度αにわたって延びる。しかし溶接ビード４４の長さは、作業上の要求に従って、約４５度と約９０度の間で変化してもよい。

【0023】

図４ｂは溶接細部の正面図である。

【0024】

図５は溶接材部の斜視図である。フランジ６１はプーリ２０とベアリング６０に溶接される。溶接ビード６３はフランジ６１をプーリ２０に溶接する。溶接ビード６４はフランジ６１をアウタレース６２に溶接する。溶接６３と溶接６４は、ＭＩＧ、ＳＭＡＷ、ＧＭＡＷ、ＴＩＧおよびレーザ溶接のような溶接技術において公知である方法を用いて達成されてもよい。溶接ビード６３と溶接ビード６４はそれぞれ、フランジ６１の全周にわたって延びる。

【0025】

図６は第２実施形態の断面図である。この実施形態では、ボールベアリング６５のインナーレースはシャフト１０の一体的部分である。

【0026】

「Ｌ」字状のフランジ６６はベアリング６５のアウタレースに圧入される。

【0027】

図７は図６の分解図である。

【0028】

図８ａは溶接細部の斜視図である。溶接ビード４２は端部４１をキャリア５１に取付ける。溶接４２は、ＭＩＧ、ＳＭＡＷ、ＧＭＡＷ、ＴＩＧおよびレーザ溶接のような溶接技術において公知である方法を用いて達成されてもよい。溶接ビード４２は円周方向に約７０度の角度αにわたって延びるが、溶接ビードの長さは、作業上の要求に従って、約４５度と約９０度の間で変化してもよい。

【0029】

図８ｂは溶接細部の正面図である。

【0030】

図９ａは溶接細部の斜視図である。溶接ビード４５は端部４３を外側のフランジ６６に取付ける。溶接は、ＭＩＧ、ＳＭＡＷ、ＧＭＡＷ、ＴＩＧおよびレーザ溶接のような溶接技術において公知である方法を用いて達成されてもよい。溶接４５は円周方向に約７０度にわたって延びる。しかし、溶接ビードの長さは、作業上の要求に従って、約４５度と約９０度の間で変化してもよい。

【0031】

図９ｂは溶接細部の正面図である。

【0032】

図１０は溶接細部の斜視図である。フランジ６６はプーリ２０に溶接される。溶接ビード６５はフランジ６６をプーリ２０に溶接する。溶接６５は、ＭＩＧ、ＳＭＡＷ、ＧＭＡＷ、ＴＩＧおよびレーザ溶接のような溶接技術において公知である方法を用いて達成されてもよい。溶接６５はフランジ６６の全周にわたって延びる。

【0033】

図１１は第３実施形態の断面図である。この実施形態では、ベアリングアセンブリ６００はシャフト１００に螺合される。トーションスプリング４００はフランジ６８とキャリア５１の間に係合される。プーリ２１はベアリング２０においてシャフト１００に軸支される。

【0034】

ベアリングアセンブリ６００はシャフト１００に螺合される。ベアリングアセンブリ６００はベアリング６０１とキャリア６０２とダストカバー６０３とを有する。ベアリング６０１はキャリア６０２に圧入される。キャリア６０２の一端はネジ付き突起６０４を有する。ネジ付き突起６０４はシャフト１００のネジ付き受容部１０１に係合する。ラチェット（図示せず）のような工具がベアリングアセンブリ６００をシャフト１００にねじ込むために部分６０５に係合可能である。プーリ２１はベアリング６０１においてシャフト１００に軸支される。

【0035】

図１２は溶接細部の斜視図である。溶接ビード４２０は端部４１０をキャリア５１に取付ける。溶接４２０は、ＭＩＧ、ＳＭＡＷ、ＴＩＧおよびレーザ溶接のような溶接技術において公知である方法を用いて達成されてもよい。溶接４２０は円周方向に約７０度にわたって延びる。しかし、溶接ビードの長さは、作業上の要求に従って、約４５度と約９０度の間で変化してもよい。

【0036】

図１３は溶接細部の斜視図である。溶接ビード４４０は端部４３０をプーリ２１に取付ける。溶接４４０は、ＭＩＧ、ＳＭＡＷ、ＴＩＧおよびレーザ溶接のような溶接技術において公知である方法を用いて達成されてもよい。溶接４４０は円周方向に約７０度にわたって延びるが、溶接ビードの長さは、作業上の要求に従って、約４５度と約９０度の間で変化してもよい。

【0037】

図１４は溶接細部の斜視図である。フランジ６８はプーリ２１に溶接される。溶接ビード６９はフランジ６８をプーリ２１に溶接する。溶接６９は、ＭＩＧ、ＳＭＡＷ、ＧＭＡＷ、ＴＩＧおよびレーザ溶接のような溶接技術において公知である方法を用いて達成されてもよい。溶接６９はフランジ６８の全周にわたって延びる。

【0038】

図１５は第３実施形態の断面図である。ベアリング６０１とフランジ６８の間は遊嵌しており、これにより組立ての時ベアリング６０１はフランジ６８内にスライドして入り込むことができる。

【0039】

溶接される要素、すなわちトーションスプリング４００、キャリア５１、フランジ６８およびプーリ２１は、他の実施形態としてこの明細書に記載された通りである。

【0040】

図１６Ａは図１５の分解図である。図１６Ｂは図１６Ａの詳細である。ベアリングアセンブリ６００はベアリング６０１とダストカバー６０３とネジ付き突起６０２を有する。
ネジ付き突起６０２はシャフト１００に螺合される。図１６参照。

【0041】

図１７は図１６Ａの詳細である。シャフト１００はネジ付き内面１０２を有する。取付け工具への接続において、受容部１０３は、シャフト１００がネジ付き部１０２を介してオルタネータ・シャフト（図示せず）にねじ込まれるとき、シャフト１００を一時的に保持する。

【0042】

図１８は第４実施形態の断面図である。この実施形態は、シャフト１１０とプーリ２２とボールベアリング３０とトーションスプリング５００とワンウェイクラッチ・ラップスプリング５５０とベアリングアセンブリ７００を有する。ボールベアリング３０はニードルベアリングであってもよい。

【0043】

プーリ２２はベアリング３０とベアリング７０１においてシャフト１１０に軸支される。トーションスプリング５００はシャフト１１０とワンウェイクラッチ・ラップスプリング５１の間に係合される。

【0044】

トーションスプリング５００はシャフト１１０において肩部１１２に溶接される。トーションスプリング４０の他端はラップスプリング５５０に溶接される。

【0045】

作動において、トーションスプリング５００は巻取り方向に負荷をかけられる。これは、負荷がかかった状態で、スプリング５００を径方向に収縮させる。ラップスプリング５５０は負荷がかかった状態で径方向に拡張し、これにより内面２３に圧接する。

【0046】

トーションスプリング５００の端部５０１はラップスプリング５５０の端部に溶接される。溶接は、ＭＩＧ、ＳＭＡＷ、ＧＭＡＷ、ＴＩＧおよびレーザ溶接のような溶接技術において公知である方法を用いて達成されてもよい。

【0047】

図１９は図１８の実施形態の断面図である。ベアリングアセンブリ７００はベアリング７０１とキャリア７０２を有する。部分７０４はダストカバーを有する。ベアリング７０１はキャリア７０２に圧入される。キャリア７０２の一端はネジ付き突起７０４を有する。ネジ付き突起７０４はシャフト１１０のネジ付き受容部１１１に係合する。ラチェット（図示せず）のような工具がベアリングアセンブリ７００をシャフト１１０にねじ込むために部分７０５に係合可能である。

【0048】

図２０は図１８の詳細である。シャフト１１０は肩部１１２を有する。肩部１１２はシャフト１１０から径方向に突出する。トーションスプリング５００の端部は肩部１１２に溶接される。溶接は、ＭＩＧ、ＳＭＡＷ、ＧＭＡＷ、ＴＩＧおよびレーザ溶接のような溶接技術において公知である方法を用いて達成されてもよい。内面１１１はネジ付き突起７０４を受容するためにネジを成形される。

【0049】

図２１は斜視図である。ラップスプリング５５０の端部５５２はスプリング５００の端部５０３に係合する。オーバートルク状態において、端部５０２は端部５５１を押圧し、これによりラップスプリングを巻締める。ラップスプリングは巻締めると、径方向内側に収縮する。これは、ラップスプリング５５０が面２３に対する摩擦係合を徐々に緩めることになり、これによりシャフト１１０を解放してプーリ２２に対して回転させる。これは、オーバートルク状態を緩和し、これにより本装置に対する損傷を防止する。

【0050】

図２２は溶接細部の斜視図である。スプリング５００の端部５０１は、溶接ビード５０４によってラップスプリング５５０の端部５５２に溶接される。溶接５０４は、ＭＩＧ、ＳＭＡＷ、ＧＭＡＷ、ＴＩＧおよびレーザ溶接のような溶接技術において公知である方法を用いて達成されてもよい。

【0051】

図２３は溶接細部の斜視図である。スプリング５００の端部５０２は、溶接ビード５０３によって肩部１１２に溶接される。溶接５０３は、ＭＩＧ、ＳＭＡＷ、ＧＭＡＷ、ＴＩＧおよびレーザ溶接のような溶接技術において公知である方法を用いて達成されてもよい。

【0052】

図２４は溶接細部の斜視図である。フランジ６８０は溶接ビード６８１によってプーリ２２に溶接される。溶接６８１は、ＭＩＧ、ＳＭＡＷ、ＧＭＡＷ、ＴＩＧおよびレーザ溶接のような溶接技術において公知である方法を用いて達成されてもよい。

【0053】

図２５は図１８の分解図である。外面５５２は面２３に摩擦係合する。これは、シャフト１１０に対するプーリ２２の回転を阻止する。

【0054】

上述した各実施形態において、１以上の前記溶接は、適切な接着システムに置き換えることができる。例えば、全ての金属同士の接着に、構造用接着剤のペーストおよびエポキシが使用可能である。これらの種類は、例えば航空および宇宙産業において公知であり、そのような製品は３Ｍ（登録商標）、パーマボンド（Ｐｅｒｍａｂｏｎｄ）、マスターボンド（Ｍａｓｔｅｒｂｏｎｄ）その他から入手可能である。摩擦溶接もまた、シャフトとトーションスプリングの間の溶接接続に用いるために入手可能である。

【0055】

アイソレーティング・デカップラは、ネジ付き内面を有するシャフトと、ベアリングアセンブリにおいてシャフトに軸支されたプーリとを備え、ベアリングがベアリングキャリアとベアリングを有し、ベアリングキャリアがネジ付き内面に螺合し、ベアリングキャリアが工具に係合するための受容部を有し、シャフトに係合されたワンウェイクラッチと、ワンウェイクラッチとプーリの間に係合されたトーションスプリングとを備え、トーションスプリングがワンウェイクラッチに溶接された一端部とプーリに溶接された他端部とを有する。

【0056】

アイソレーティング・デカップラは、シャフトと、少なくとも１つのベアリングにおいてシャフトに軸支されたプーリと、シャフトに係合されたワンウェイクラッチと、ワンウェイクラッチとプーリの間に係合されたトーションスプリングとを備え、シャフトは少なくとも１つのベアリングのインナーレースとして構成され、トーションスプリングの少なくとも１つの端部はワンウェイクラッチまたはプーリのいずれかに溶接により接合される。

【0057】

本発明の形態が説明されたが、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、当業者が、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。特に否定しない限り、図面に示された要素は尺度を表さない。さらに、「ｍｅａｎｓ ｆｏｒ」または「step for」の語句が特定の請求項に明確に用いられていない限り、添付された特許請求の範囲の要素のいずれかが米国特許法第１１２条（ｆ）の問題を引き起こすことは意図していない。本件の開示は、図面に示され、またここに記載された、代表的な実施形態または数値の大きさに限定されるものではない。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9A】

【図9B】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16A】

【図16B】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25A】

【図25B】