特表 2017-507307 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】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】特表2017-507307(P2017-507307A)

(43)【公表日】2017年3月16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 20060101AFI20170224BHJP

   F16D 7/02 20060101ALI20170224BHJP

   F16D 43/21 20060101ALI20170224BHJP

   F16D 41/20 20060101ALI20170224BHJP

   F16J 15/16 20060101ALI20170224BHJP

【ＦＩ】

   F16H55/36 Z

   F16D7/02 F

   F16D43/21

   F16D41/20 A

   F16J15/16 B

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-573652(P2016-573652)

(86)(22)【出願日】2015年2月17日

(85)【翻訳文提出日】2016年9月9日

(86)【国際出願番号】US2015016138

(87)【国際公開番号】WO2015134180

(87)【国際公開日】20150911

(31)【優先権主張番号】14/201,510

(32)【優先日】2014年3月7日

(33)【優先権主張国】US

(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JP,KE,KG,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US

(71)【出願人】

【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

【テーマコード（参考）】

3J031

3J043

3J068

【Ｆターム（参考）】

3J031AC01

3J031BA19

3J031CA03

3J043AA02

3J043CA03

3J068AA02

3J068AA07

3J068BA02

3J068EE12

(57)【要約】

シャフトと、シャフトに軸支されるプーリと、プーリとキャリアとの間に係合され、巻き戻し方向に負荷が掛けられる捩じりスプリングとを備え、キャリアが、第１スプリングリングと係合され、第１スプリングリングが、第２スプリングリングと直列に係合され、第２スプリングリングが、ラップスプリングと直列に係合され、ラップスプリングが、シャフト面と摩擦係合可能であり、第１スプリングリング、第２スプリングリング、ラップスプリングが、各々、巻き戻し方向に負荷が掛けられ、プーリと密接するように加速状態において径方向に拡張可能なシール部材を備え、シール部材が、加速状態にないときシャフトに係合されるアイソレータ・デカップラ。

【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、
前記プーリとキャリアとの間に係合され、巻き戻し方向に負荷が掛けられる捩じりスプリングとを備え、
前記キャリアは、第１スプリングリングと係合され、
前記第１スプリングリングは、第２スプリングリングと直列に係合され、
前記第２スプリングリングは、ラップスプリングと直列に係合され、
前記ラップスプリングは、シャフト面と摩擦係合可能であり、
前記第１スプリングリング、前記第２スプリングリング、前記ラップスプリングは、各々、巻き戻し方向に負荷が掛けられ、
前記プーリと密接するように加速状態において径方向に拡張可能なシール部材を備え、前記シール部材は、加速状態にないとき前記シャフトに係合される
ことを特徴とするアイソレータ・デカップラ。

【請求項2】

前記プーリが、前記ラップスプリングの一端と一時的に係合可能な部材を備え、それにより、前記ラップスプリング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の増大に応じて前進的に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3】

前記シール部材が、実質的に前記ラップスプリングから径方向外側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4】

前記シール部材が、螺旋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5】

前記第１スプリングリングが、３６０度未満のループ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6】

前記第２スプリングリングが、３６０度未満のループを含むことを特徴とする請求項５に記載のアイソレータ・デカップラ。

【請求項7】

加速下の前記シール部材が、前記シャフトから離接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8】

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との間に係合され、巻き戻し方向に負荷が掛けられる捩じりスプリングとを備え、
前記キャリアは、第１スプリングリングと係合され、
前記第１スプリングリングは、第２スプリングリングと直列に係合され、
前記第２スプリングリングは、ラップスプリングと直列に係合され、
前記ラップスプリングは、シャフト面と摩擦係合可能であり、
前記第１スプリングリング、前記第２スプリングリング、前記ラップスプリングは、各々、巻き戻し方向に負荷が掛けられ、
前記プーリを接触するように加速状態において径方向に拡張するシール部材を備え、前記シール部材は、加速状態にないとき前記シャフトに係合され、
前記プーリは、所定の入力トルクにおいて前記ラップスプリングの一端と一時的に係合可能な部材を備え、それにより、前記ラップスプリング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前記所定の入力トルクの増大に応じて前進的に低減される
ことを特徴とするアイソレータ・デカップラ。

【請求項9】

前記シール部材が、螺旋コイルを含むことを特徴とする請求項８に記載のアイソレータ・デカップラ。

【請求項10】

前記第１スプリングリングが、３６０度未満のループを含むことを特徴とする請求項９に記載のアイソレータ・デカップラ。

【請求項11】

前記第２スプリングリングが、３６０度未満のループを含む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】

加速下において、前記シール部材が前記シャフトから離接することを特徴とする請求項８に記載のアイソレータ・デカップラ。

【請求項13】

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との間に係合され、巻き戻し方向に負荷が掛けられる捩じりスプリングとを備え、
前記キャリアは、第１スプリングリングと係合され、
前記第１スプリングリングは、第２スプリングリングと直列に係合され、
前記第２スプリングリングは、ラップスプリングと直列に係合され、
前記ラップスプリングは、シャフト面と摩擦係合可能であり、
前記第１スプリングリング、前記第２スプリングリング、前記ラップスプリングは、各々、巻き戻し方向に負荷が掛けられ、
前記プーリを接触するように加速状態において径方向に拡張するシール部材を備え、前記シール部材は、加速状態にないとき前記シャフトに係合され、前記シール部材は、加速状態において前記シャフトから離接し、
前記プーリは、所定の入力トルクにおいて前記ラップスプリングの一端と一時的に係合可能な部材を備え、それにより、前記ラップスプリング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前記所定の入力トルクの増大に応じて前進的に低減される
ことを特徴とするアイソレータ・デカップラ。

【請求項14】

前記シール部材が、螺旋コイルを含むことを特徴とする請求項１３に記載のアイソレータ・デカップラ。

【請求項15】

前記第１スプリングリングが、３６０度未満のループを含むことを特徴とする請求項１３記載のアイソレータ・デカップラ。

【請求項16】

前記第２スプリングリングが、３６０度未満のループを含むことを特徴とする請求項１３に記載のアイソレータ・デカップラ。

【請求項17】

前記ラップスプリングが、前記シャフト面の径方向内側に配置されることを特徴とする請求項１３に記載のアイソレータ・デカップラ。

【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、
前記プーリと一方向クラッチ機構との間に係合され、巻き戻し方向に負荷が掛けられる捩じりスプリングとを備え、
前記一方向クラッチ機構は、前記シャフトに摩擦係合され、
前記プーリに密接するように加速状態において径方向に拡張可能であり、そして前記シャフトから離接するシール部材を備え、前記シール部材は、加速状態にないとき前記シャフトに係合される
ことを特徴とするアイソレータ・デカップラ。

【請求項19】

前記一方向クラッチ機構が、
前記捩じりスプリングと第１プリングリングに係合されたキャリアを備え、
前記第１スプリングリングは、第２スプリングリングと直列に係合され、
前記第２スプリングリングは、ラップスプリングと直列に係合され、
前記ラップスプリングは、シャフト面と摩擦係合可能であり、
前記第１スプリングリング、前記第２スプリングリング、前記ラップスプリングは、各々、巻き戻し方向に負荷が掛けられ、
前記プーリは、所定の入力トルクにおいて前記ラップスプリングの一端と一時的に係合可能な部材を備え、それにより、前記ラップスプリング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前記所定の入力トルクの増大に応じて前進的に低減される
ことを特徴とする請求項１８に記載のアイソレータ・デカップラ。

【請求項20】

前記シール部材が、螺旋コイルを含むことを特徴とする請求項１８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、アイソレーティング・デカップラに関し、より具体的には、加速時に径方向に拡張してプーリに密接するシール部材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】

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、米国特許第８，５３４，４３８号明細書であり、これは従動および原動部材を備えるデカップラ、クラッチ、捩じり振動ダンパ、および潤滑剤を開示する。クラッチは、従動部材のボア内に収容され、キャリア、ラップスプリング(wrap spring)、そして少なくとも１つのスプリングを備える。ラップスプリングは、スプリングワイヤから形成され、キャリアの溝に受け入れられる第１端部と第２端部の間に配置される複数のコイルを備える。キャリアの外側のラップスプリングの部分は、ボアの内周面に当接する外周スプリング面を備える。上記少なくとも１つのスプリングは、原動部材からキャリアへと回転力を伝達するためにキャリアと原動部材との間に配置される。捩じり振動ダンパは、それとともに回転するため原動部材に連結される。潤滑剤は、ラップスプリングの残りの部分に配置される。

【0006】

必要とされているのは、加速時に径方向に拡張してプーリに密接するシール部材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、加速時に径方向に拡張してプーリに密接するシール部材を備えるアイソレーティング・デカップラを提供することである。

【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、プーリとキャリアとの間に係合され、巻き戻し方向に負荷が掛けられる捩じりスプリングとを備え、キャリアが、第１スプリングリングと係合され、第１スプリングリングが、第２スプリングリングと直列に係合され、第２スプリングリングが、ラップスプリングと直列に係合され、ラップスプリングが、シャフト面と摩擦係合可能であり、第１スプリングリング、第２スプリングリング、ラップスプリングが、各々、巻き戻し方向に負荷が掛けられ、プーリと密接するように加速状態において径方向に拡張可能なシール部材を備え、シール部材が、加速状態にないときシャフトに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】本装置の斜視図の詳細図である。

【図4】本装置の分解図である。

【図5A】過トルクリリースの詳細図である。

【図5B】過トルクリリースの詳細図である。

【図6A】クラッチ機構の詳細図である。

【図6B】クラッチ機構の詳細図である。

【図7】ダイナミックシールの斜視図である。

【図8】クラッチ機構の詳細断面図である。

【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。捩じりスプリング１０の一端７８は、プーリ２に係合する。捩じりスプリング１０の他端７７は、部分７７０でキャリア９に係合する。捩じりスプリング１０は、巻き戻し方向に負荷が掛けられる。

【0012】

プーリ２は、端部キャップ５と端部５２の間のシャフト１に保持される。スラストワッシャ３は、端部キャップ５とプーリ２の間に配置される。キャリア９は、ブッシュ２２に押し当てられる。ブッシュ２２は、端部５２に係合する。ラップスプリング１１は、シャフト部５０の内側面に摩擦係合する。スプリングリング１２は、スプリングリング１３に直列して係合し、ラップスプリング１１に直列に係合する。

【0013】

端部キャップ５は、アイソレーティング・デカップラ１００を例えば、オルタネータ（不図示）などの従動負荷に対して軸方向に配置する。ダイナミック・シール３３は、プーリ２とシャフト部５０の間に配置される。

【0014】

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５００を介してシャフト１に伝達される。一方向クラッチ組立体５００は、キャリア９、スプリングリング１３、スプリングリング１２、ラップスプリング１１を備える。

【0015】

キャリア９は、捩じりスプリング１０の端部７７に接点７７０で接触し、ラップスプリング１１、スプリングリング１２、スプリングリング１３は、キャリア９内に取り付けられる。ラップスプリング１１は、２つの端部を有する。第１端部８５は、トルクを制限し、端部８９はトルクを受け取る。

【0016】

ラップスプリング１１は、シャフト表面５３へのラップスプリング１１の外向きの拡張により生じる摩擦係合によりトルクを伝達する。ラップスプリング１１は、巻き戻し方向に負荷が掛けられる。ラップスプリング１１は、シャフト表面５３の径方向内側に配置される。ラップスプリング１１の径方向外側への拡張は、捩じりスプリング１０、キャリア９、スプリングリング１３とスプリングリング１２の各々を順次通した、プーリ２から掛けられる負荷により発生する。静止位置では、ラップスプリング１１は、シャフト表面５３と軽く引き摺るように係合する。

【0017】

図５Ａは、過トルクでのリリース状態の詳細である。図５Ｂは、過トルクでのリリース状態の詳細である。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とは接触しない。プーリ２を通して本装置に入力するトルクが増大すると、プーリ２のタブ６８の端部８５に対する距離は減少する。所定のトルク入力で接触すると、タブ６８と端部８５との間の接触は、ラップスプリング１１をシャフト表面５３から漸次に非接触とし、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。タブ６８の更なる相対運動は、ラップスプリング１１の巻き方向への移動を引き起こし、これはラップスプリング１１の外径を減少させ、それによりシャフト表面５３からラップスプリング１１を漸次非接触とし、ラップスプリングとシャフトとの間の摩擦係合の度合が漸次低減する。このリリース機能は、本装置を過トルク状態から保護する。

【0018】

図６Ｂは、クラッチ機構の詳細である。キャリア９は、部分９１においてスプリングリング１３と係合する。スプリングリング１３の断面寸法は、約１．４ｍｍ×１．４ｍｍである。スプリングリング１３は、約３００度から３６０度であり、完全な１巻に満たない。スプリングリング１３は、スプリングリング端部２１３におけるキャリア部９１との接触により負荷が掛けられる（図６Ｂ参照）。スプリングリング１３の他端（出力端）２１２は、スプリングリング１２の入力端２１４と接触している。スプリングリング１２は、約３００度から３６０度であり、完全な１巻に満たない。

【0019】

端部２１２において、リング１３と１２の間の荷重は、低減されたその接線方向バネ定数により、捩じりスプリング１０により引き起こされる最大トルクよりも２〜２．５倍少ないトルクを発生する。これはスプリングリング１３とシャフト１の間の摩擦が約８〜１０Ｎｍのトルクを発生するからである。スプリングリング１２は、それにより出力端部から入力端部へのトルクを、その低減された接線方向バネ定数により付加的に２〜２．５倍に低減する。スプリングリング端２１５とラップスプリング入力端８９の接触では、約２〜３Ｎｍのトルクを発生する圧縮力が存在する。

【0020】

スプリングリング１２の断面寸法は、約０．７ｍｍ×１．４ｍｍの寸法であり、スプリングリング１３のそれの約半分である。ラップスプリング１１の断面寸法は、約０．５ｍｍ×１．０ｍｍである。ラップスプリング１１は、９〜１０の螺旋コイルを有するが、要求される運転特性に応じてその数は少なくとも多くともよい。したがって、スプリングリング１３の接線方向バネ定数が、スプリングリング１２の接線方向バネ定数よりも大きい。スプリングリング１２の接線方向バネ定数は、ラップスプリング１１の接線方向バネ定数よりも大きい。スプリングリング１３、スプリングリング１２、ラップスプリング１１は、直列的に接続される。

【0021】

「接線方向バネ定数」は、スプリングリングの各端部に接線方向に、スプリングリングと同一面内で反対向きの力が掛かったときのスプリングリングのバネ定数のことであり、そのためスプリングリングの両端を離間する方向へ押しやる効果がある。

【0022】

ダイナミック・シール３３は、プーリ２の内側面５１とシャフト１の部分５０の外側面３５の間に配置される。図７は、ダイナミック・シールの斜視図である。ダイナミック・シール３３は、螺旋シール部材３９を備える。プーリ２は、内側面５１と相対面４１、面４２を有する溝３４を備える。シール部材３９は、相対面４１と相対面４２の間のシャフト部分５０の外側面３５に押し当てられる。

【0023】

螺旋シール部材３９は、複数の螺旋コイルを備える。部材３９は、寸法比約２：１の長方形の断面を有する。これは、回転軸Ａ−Ａに対する径方向に相対的に高い剛性を与える。螺旋シール部材３９の静止時半径は、面３５の半径よりも小さく、そのため部材３９は、面３５に押し当てられる。螺旋シール部材３９の両端は、溝３４の相対面４１、４２に接触する。運転中、本装置が回転しているとき、螺旋シール部材３９は加速している。物理学では、円を描いて運動する物体は、一定速度または変化する速度の下においても加速している。加速時には、部材３９は径方向に拡張し、溝３４の内側面５１と密接し、同時にシャフト外側面３５からは離接し、部材３９とシャフト外側面３５の間にギャップを形成する。径方向への拡張は、螺旋コイルが加速により部分的に「巻き戻す」ことにより可能であり、これによりシール部材の半径が増大する。本発明の装置が回転しておらず、部材３９が加速していない場合、部材３９は収縮され、プーリ面５１から離接して面３５に押し当てられる。

【0024】

このシール部材の特徴は有益である。第１に、運転中は、シールとシール面との間で発生するような、シャフト１の面との如何なる摩擦も必要でない。典型的には、シールとシール面は、相対運動を行う。摩擦は熱を発生させ、構成部を摩耗し、汚染デブリを生成する。シールとシール面の非係合は、部材３９が面３５と係合し続けると存在する摩擦を除去する。第２に、運転中において、摩耗デブリ、汚染物質や他の粒子を排出するために、デカップラの内部構造を換気することが望ましい。そのため本装置は、運転されていない状態における汚損を防止し、運転中に本装置の冷却換気が可能な特異な可動シーリングを備える。

【0025】

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、方法に様々な変更ができることは明らかである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【国際調査報告】