JP2018505363A

JP2018505363A - ベルトプーリデカップラ

Info

Publication number: JP2018505363A
Application number: JP2017542025A
Authority: JP
Inventors: カストナーミヒャエル; アーネトローラント
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-02-12
Filing date: 2016-01-28
Publication date: 2018-02-22
Also published as: EP3256749B1; HUE051445T2; EP3256749A1; US20180023638A1; CN107208702B; ES2805677T3; KR20170116038A; DE102015202527B3; WO2016127991A1; CN107208702A

Abstract

補機ベルト伝動装置のベルトから補機の軸に駆動トルクを伝達するベルトプーリデカップラ（１）であって、ベルトプーリ（２）と、軸に取り付けるべきハブ（４）と、駆動トルクフロー内でベルトプーリとハブとの間に配置され、ワンウェイクラッチ（１０）とねじりコイルばね（１１）とからなる直列接続部であって、ねじりコイルばねは、ベルトプーリデカップラの回転軸線（１２）方向で延び、駆動トルクの伝達中、半径方向で拡張し、ねじりコイルばねの端部は、第１のばね受け（１８）および第２のばね受け（２４）の、軸方向でランプ状に勾配をなしたばね支持面（３０，３９）と接触する、直列接続部と、を備えるベルトプーリデカップラを提案する。本発明に係るベルトプーリデカップラにおいて、ばね受けの一方は、ばね支持面が一体成形される金属薄板変形加工部材であるようにした。

Description

本発明は、補機ベルト伝動装置のベルトから補機の軸に駆動トルクを伝達するベルトプーリデカップラであって、
ベルトプーリと、
軸に取り付けるべきハブと、
駆動トルクフロー内でベルトプーリとハブとの間に配置され、ワンウェイクラッチとねじりコイルばね（Ｓｃｈｒａｕｂｅｎｄｒｅｈｆｅｄｅｒ）とからなる直列接続部であって、ねじりコイルばねは、ベルトプーリデカップラの回転軸線方向で延び、駆動トルクの伝達中、半径方向で拡張し、ねじりコイルばねの端部は、第１のばね受けおよび第２のばね受けの、軸方向でランプ状に勾配をなしたばね支持面と接触する、直列接続部と、
を備えるベルトプーリデカップラに関する。

内燃機関のクランク軸から内燃機関の補機ベルト伝動装置に導入されるねじり振動および回転ムラは、周知のようにベルトプーリデカップラにより補償することができ、ベルトプーリデカップラは、一般的には、英語で「Ｄｅｃｏｕｐｌｅｒ」と称され、典型的には、ジェネレータベルトプーリとして形成されている。ワンウェイクラッチは、閉鎖された状態で駆動トルクをベルトプーリからハブに伝達する。このとき、ワンウェイクラッチと直列に接続されるねじりコイルばねの弾性は、ベルト伝動装置から来る回転ムラを均す。ベルトプーリが遅れて回転するときは、ワンウェイクラッチが開くので、言及に値する程のトルクが、ハブからベルトプーリに反対に伝達されることはなく、その結果、惰性で回るジェネレータ軸は、ベルトプーリを追い越すことがある。

半径方向内側のワンウェイクラッチと、半径方向外側のねじりコイルばねとを備えるベルトプーリデカップラは、独国特許出願公開第１０２００９０５２６１１号明細書において公知である。これに対して、半径方向で配置転換されたワンウェイクラッチとねじりコイルばねとを備えるベルトプーリデカップラは、例えば米国特許第８０４７９２０号明細書にある。ねじりコイルばねは、それぞれ腕なしの端部を有し、その端面は、軸方向でランプ状に勾配をなしたばね支持面のステップと圧接する。

このベルトプーリデカップラを背景に、本発明の根底にある課題は、構造的な構成を簡単にしたこの種のベルトプーリデカップラを提供することである。

このための解決手段は、請求項１の特徴部にある。請求項１の特徴部によれば、ばね受けの少なくとも一方は、ばね支持面が一体成形される金属薄板変形加工部材である。つまり、ねじりコイルばねの一方または好ましくは両方の端部は、金属薄板変形加工部材として製造されるばね受けに直接当接するので、ランプ状の支持面に関して、これまで一般的であった、コストのかかる一次成形部材として製造されるばね受けおよび別体のランプ状の付加構成部材を備えるばね受けの構成は、低コストの一体の金属薄板変形加工部材に置換できる。

本発明のさらなる特徴は、内燃機関の補機ベルト伝動装置内に配置されるジェネレータ用の本発明に係るベルトプーリデカップラの一実施例を示す図面および以下の説明から看取可能である。

ベルトプーリデカップラの斜視全体図である。ベルトプーリデカップラの斜視縦断面図である。ベルトプーリデカップラの分解立体図である。ベルトプーリとスリーブとからなる構成群の分解立体図である。図４に示した構成群の縦断面図である。スリーブの斜視図である。別のスリーブの斜視図である。さらに別のスリーブの斜視図である。第１のばね受けの斜視図である。第１のばね受けを反対側から見た斜視図である。連れ回りディスクの斜視図である。プレッシャディスクの斜視図である。ハブと第２のばね受けとからなる構成群の分解立体図である。図１３に示した構成群の斜視縦断面図である。第２のばね受けの斜視図である。第２のばね受けを反対側から見た斜視図である。

図１ないし３は、ベルトプーリデカップラ１（以下、略してデカップラ１という）を様々な斜視図で、すなわち図１では全体図として、図２では縦断面図で、図３では分解立体図として示している。ベルトが巻き掛る外周面３に、ベルトのポリＶ（Ｐｏｌｙ−Ｖ）形状に対応した輪郭を付与した中空円筒状のベルトプーリ２は、ベルトにより、図１に示した回転方向で駆動される。ベルトプーリ２は、回転可能にハブ４に支持されており、ハブ４は、ジェネレータ軸に堅固に螺止される。このためにハブ４は、中央部分５に、図示しない雌ねじ山を有し、ジェネレータ遠位の手前の端部部分に、螺合工具用の係合輪郭として内歯列６を有する。ハブ４上でのベルトプーリ２の支持は、ジェネレータ側の端部では、半径方向および軸方向で転がり軸受７により行われ、ジェネレータ遠位の端部では、半径方向で滑り軸受８により行われる。転がり軸受７は、両側で密封される単列の玉軸受であり、滑り軸受８は、ポリアミドからなるラジアル軸受レースである。ベルトプーリ２の内径は、ラジアル軸受レース８と玉軸受７との間の領域全体にわたって一様であるので、この内径領域は、旋削加工を特に簡単かつ低コストにできるようにアクセス良好となっている。ベルトプーリ２は、ジェネレータ遠位の端部にだけ、異径に段差を付けた拡張部９を有し、拡張部９内には、ジェネレータにデカップラ１を組み付けた後、ここでは図示しない保護キャップがスナップ式に嵌合される。

デカップラ１の機能にとって重要な構成要素は、ワンウェイクラッチ１０と、ベルトプーリ２からハブ４への駆動トルクフローに関してワンウェイクラッチ１０と直列に接続されるデカップラばね１１である。ワンウェイクラッチ１０は、ラップバンド（Ｓｃｈｌｉｎｇｂａｎｄ）であり、デカップラばね１１は、ねじりコイルばねであり、両者は、デカップラ１の回転軸線１２方向で延びている。ねじりコイルばね１１とラップバンド１０とは、本実施の形態では、回転軸線１２に関して同軸であり、ラップバンド１０は、ベルトプーリ２とねじりコイルばね１１との間の半径方向の環状室内を延在している。

右巻きのラップバンド１０も、左巻きのねじりコイルばね１１も、完全に円筒状であり、両側に腕なしの端部を有する。したがって、端部は、ラップバンドまたはねじりコイルばねを、駆動トルクの伝達時、半径方向で拡張する。駆動トルクフロー内でベルトプーリ２側を延在する第１のラップバンド端部１３は、相対回動不能にベルトプーリ２内に取り付けられたスリーブ１５の円筒状の内周面１４に締め付けられる。駆動トルクフロー内でねじりコイルばね１１側を延在する第２のラップバンド端部１６は、ベルトプーリ２内で回転可能な第１のばね受け１８の円筒状の内周面１７に締め付けられる。これにより、ベルトプーリ２から導入された駆動トルクは、専ら、一方では、スリーブ１５の内周面１４と第１のラップバンド端部１３との間の静摩擦、他方では、第２のラップバンド端部１６と第１のばね受け１８の内周面１７との間の静摩擦により、ねじりコイルばね１１に導入され、そこからハブ４へと伝達される。

ラップバンド１０は、トルク反転時、ジェネレータ軸と、ジェネレータ軸に取り付けられるハブ４とが、ベルトプーリ２を追い越すことを可能にする。この状態で、ラップバンド１０は、その（無負荷の）初期直径に収縮し、スリーブ１５および／または第１のばね受け１８内で滑動する。このとき伝達可能なトルクは、滑動する両接触相手間の滑り摩擦モーメントに減少する。

図４および５は、ベルトプーリ２と、ベルトプーリ２の内径部に圧入されるスリーブ１５と、ラジアル軸受レース８とから形成される下位構成群を分解立体図または縦断面図で示している。図２と合わせて参照することで看取できるように、スリーブ１５は、第１のラップバンド端部１３が延在する第１の軸方向部分１９と、ラジアル軸受レース８が収容されている第２の軸方向部分２０とを有する。スリーブ１５は、金属薄板変形加工部材であり、スリーブ周壁に半径方向内向きに一体成形される複数の突出部を有し、突出部は、軸方向ストッパ２１，２２および２３を形成している。この場合、第１の軸方向部分１９は、ラップバンド１０用の軸方向ストッパ２１により画定され、第２の軸方向部分２０は、両側でラジアル軸受レース８用の軸方向ストッパ２２および２３により画定されている。ラジアル軸受レース８には、両軸方向ストッパ２２，２３間に組み付けることができるように、周囲にスリットが入れられている。

図４ないし６に部品拡大図として示したスリーブ１５の、軸方向ストッパ２１，２２を形成する突出部は、それぞれ、スリーブ周壁の複数の局所的な抜き加工部（Ｄｕｒｃｈｓｔｅｌｌｕｎｇ）を有し、かつラジアル軸受レース８用の外側の軸方向ストッパ２３として、周方向で互いに間隔を空けた複数のセグメントを有するフランジを有する。

図７または８に示したスリーブ１５’および１５’’には、スリーブ１５とは異なる形状が付与されている。スリーブ１５’の場合、ラップバンド１０用の軸方向ストッパ２１’は、スリーブ周壁に環状に延びる転造段（Ｒｏｌｌｉｅｒｓｔｕｆｅ）に置換され、スリーブ１５’’の場合、付加的にラジアル軸受レース８用の内側の軸方向ストッパ２２’’も、このような転造段に置換されている。加えて、スリーブ１５’’の場合、ラジアル軸受レース８用の外側の軸方向ストッパ２３’’は、周方向で連続したフランジとされている。

別の（図示しない）代替的な形態では、スリーブ１５の第２の軸方向部分２０は、省略してもよく、したがってスリーブ１５は相応して短縮される。この場合、ラジアル軸受レース８は、直接、ベルトプーリ２の内径部に収容される。

ねじりコイルばね１１は、軽微な軸方向の予荷重を伴って第１のばね受け１８と第２のばね受け２４（図１３参照）との間に張設されている。ばね受け１８，２４は、同じく金属薄板変形加工部材であり、それぞれ１つのフランジ２５または２６を有し、フランジ２５または２６は、ねじりコイルばね１１の、フランジ２５または２６に対応する、図３に示した腕なしの端部と接触する。図９および１０に単体で拡大図として示した第１のばね受け１８は、外リング２７を有し、外リング２７の内周面１７に第２のラップバンド端部１６が噛み、外リング２７の外周面２８において第１のばね受け１８は、回転可能にベルトプーリ２の内径部に支持されている。フランジ２５は、フランジ２５に一体成形される３つの抜き加工部２９を有し、抜き加工部２９は、軸方向でランプ状に勾配をなしたばね支持面３０を形成する。ばね支持面３０は、ばね支持面３０に直接当接するねじりコイルばね端部へのトルク導入を可能にする。

周方向で互いに間隔を空けた抜き加工部２９は、円弧状であり、その弧の長さは、軸方向の隆起が増すにつれ減少する。これにより、最短の弧の長さを有する抜き加工部２９において下がるステップ３１から、ステップ３１に当接しねじりコイルばねを半径方向で拡張するねじりコイルばね端部の端面へ、駆動トルクの伝達がなされる。この端面は、他方のねじりコイルばね端部の、図３に見て取れる端面３２と同様に成形されている。（側方で開いた）抜き加工部２９とは異なり、ばね支持面３０は、単数または複数の（側方で閉じた）ビードにより形成されていてもよい。

第１のばね受け１８のフランジ２５の、ねじりコイルばね１１から背離した端面は、一体成形された突出部３３を有し、突出部３３は、図１１に示した、相対回動不能にハブ４に被嵌される連れ回りディスク３５の円弧状の切欠き３４内に係合し、切欠き３４の周方向の端部３６および３７間において旋回可能である。その際、デカップラ１の回転方向で後の周方向端部３６は、この端部が、ジェネレータの追い越し動作中、滑動するラップバンド１０の摩擦モーメントに抗して第１のばね受け１８を突出部３３を介して連れ回すように配置されている。この状態で第１のばね受け１８およびハブ４は、相対回動不能にハブ４に取り付けられた第２のばね受け２４とともにいわば剛のユニットとして回転し、ねじりコイルばね端部のいわゆる「ランプアップ（ｒａｍｐ−ｕｐ）」は、阻止される。この事象は、第１のばね受け１８と第２のばね受け２４とが、ねじりコイルばね１１を周方向で弛緩させるように互いに相対的に回動したときに発生するおそれがあり、その結果、ねじりコイルばね端部の一方または両方の端面３２は、ばね支持面３０または３９（図１３参照）のステップ３１および３８から離れ、ばね支持面３０，３９に乗り上げてしまう。その際に軸方向で縮小する、ねじりコイルばね１１用の取り付けスペースは、ねじりコイルばね１１が両ばね受け１８および２４を許容できない程に互いに押し離し、デカップラ１をいわば軸方向で互いに引き裂いてしまう事態を引き起こしかねない。

図２と合わせて見ると明らかであるように、第１のばね受け１８の軸方向の支持は、玉軸受７で実施され、連れ回りディスク３５では実施されない。連れ回りディスク３５は、一方では、第１のばね受け１８に対して、他方では、図１２に示したプレッシャディスク４０に対して、それぞれ軸方向空隙を保ってハブ４に位置決めされ、したがってアキシャル荷重を受けない。アキシャル荷重は、むしろ第１のばね受け１８から、滑り支持を行うポリアミドからなるスラスト軸受レース４１に伝達され、その後、半径方向内側に玉軸受７に向かって折曲されたプレッシャディスク４０を介して、玉軸受７の内レースに伝達される。

図１３ないし１６は、第２のばね受け２４をハブ４と組み合わせて、または単体で示している。第２のばね受け２４は、フランジ２６から折り曲げられた内リング４２でもってハブ４に被嵌されるように圧入されており、介在するフランジ２６から折り曲げられた外リング４３を有し、外リング４３は、ラジアル軸受レース８を受ける（図２も参照）。軸方向でランプ状に勾配をなしたばね支持面３９は、同じく、フランジ２６に一体成形されている３つの抜き加工部４４により形成されており、同じく、そこを延在するねじりコイルばね端部に直接当接する。このとき、ステップ３８は、ねじりコイルばね端部の端面３２に専ら圧接している。

ハブ４は、簡単な旋削加工のために、略均一な外径を有し、外径は、ジェネレータ側のハブ端部においてのみ僅かにオフセットされ、玉軸受７の内レース用の段部４５を形成している。玉軸受７の内レースは、段部４５に被嵌されるように圧入される（図２参照）。

１ベルトプーリデカップラ／デカップラ
２ベルトプーリ
３ベルトプーリの外周面
４ハブ
５ハブの中央部分
６内歯列
７転がり軸受／玉軸受
８滑り軸受／ラジアル軸受レース
９拡張部
１０ワンウェイクラッチ／ラップバンド
１１デカップラばね／ねじりコイルばね
１２回転軸線
１３第１のラップバンド端部
１４スリーブの内周面
１５スリーブ
１６第２のラップバンド端部
１７第１のばね受けの内周面
１８第１のばね受け
１９第１の軸方向部分
２０第２の軸方向部分
２１軸方向ストッパ
２２（内側の）軸方向ストッパ
２３（外側の）軸方向ストッパ
２４第２のばね受け
２５第１のばね受けのフランジ
２６第２のばね受けのフランジ
２７第１のばね受けの外リング
２８外リングの外周面
２９抜き加工部
３０ばね支持面
３１ステップ
３２ねじりコイルばね端部の端面
３３突出部
３４切欠き
３５連れ回りディスク
３６切欠きの端部
３７切欠きの端部
３８ステップ
３９ばね支持面
４０プレッシャディスク
４１スラスト軸受レース
４２第２のばね受けの内リング
４３第２のばね受けの外リング
４４抜き加工部
４５ハブの段部

Claims

補機ベルト伝動装置のベルトから補機の軸に駆動トルクを伝達するベルトプーリデカップラであって、
ベルトプーリ（２）と、
前記軸に取り付けるべきハブ（４）と、
駆動トルクフロー内で前記ベルトプーリ（２）と前記ハブ（４）との間に配置され、ワンウェイクラッチ（１０）とねじりコイルばね（１１）とからなる直列接続部であって、前記ねじりコイルばね（１１）は、前記ベルトプーリデカップラ（１）の回転軸線（１２）方向で延び、駆動トルクの伝達中、半径方向で拡張し、前記ねじりコイルばね（１１）の端部は、第１のばね受け（１８）および第２のばね受け（２４）の、軸方向でランプ状に勾配をなしたばね支持面（３０，３９）と接触する、直列接続部と、
を備えるベルトプーリデカップラにおいて、
前記ばね受け（１８，２４）の少なくとも一方は、前記ばね支持面（３０，３９）が一体成形される金属薄板変形加工部材であることを特徴とする、ベルトプーリデカップラ。
前記ばね支持面（３０，３９）は、円弧状の、周方向で互いに間隔を空けた抜き加工部（２９，４４）またはビードにより前記金属薄板変形加工部材内に形成されていることを特徴とする、請求項１記載のベルトプーリデカップラ。
前記ワンウェイクラッチ（１０）は、ラップバンドであり、前記ラップバンドは、前記ベルトプーリデカップラ（１）の回転軸線（１２）方向で延び、半径方向で前記ベルトプーリ（２）と前記ねじりコイルばね（１１）との間に配置されており、前記ラップバンドのラップバンド端部（１３，１６）は、駆動トルクの伝達中、半径方向で拡張し、前記駆動トルクフロー内で前記ベルトプーリ（２）側を延在する第１のラップバンド端部（１３）は、前記ベルトプーリ（２）内で相対回動不能な内周面（１４）に締め付けられ、前記駆動トルクフロー内で前記ねじりコイルばね（１１）側を延在する第２のラップバンド端部（１６）は、前記第１のばね受け（１８）の外リング（２７）の内周面（１７）に締め付けられ、前記第１のばね受け（１８）は、フランジ（２５）と、前記フランジ（２５）に一体成形される前記ばね支持面（３０）とを有する金属薄板変形加工部材として形成されており、前記外リング（２７）の外周面（２８）で回転可能に前記ベルトプーリ（２）内に支持されていることを特徴とする、請求項１または２記載のベルトプーリデカップラ。
前記第１のばね受け（１８）は、前記フランジ（２５）の、前記ねじりコイルばね（１１）から背離した端面に、一体成形された突出部（３３）を有し、前記突出部（３３）は、相対回動不能に前記ハブ（４）に取り付けられた連れ回りディスク（３５）に設けられた円弧状の切欠き（３４）の周方向の端部（３６，３７）間で旋回可能であることを特徴とする、請求項３記載のベルトプーリデカップラ。
前記連れ回りディスク（３５）は、アキシャル荷重を受けないように、前記第１のばね受け（１８）と、前記ベルトプーリ（２）を前記ハブ（４）に支持する転がり軸受（７）との間に配置されており、前記第１のばね受け（１８）は、スラスト軸受レース（４１）とプレッシャディスク（４０）とにより前記転がり軸受（７）に支持されていることを特徴とする、請求項４記載のベルトプーリデカップラ。
前記第１のラップバンド端部（１３）は、相対回動不能に前記ベルトプーリ（２）内に取り付けられたスリーブ（１５，１５’，１５’’）の内周面（１４）に締め付けられ、前記スリーブ（１５，１５’，１５’’）は、前記第１のラップバンド端部（１３）が延在する第１の軸方向部分（１９）と、前記ベルトプーリ（２）を前記ハブ（４）に滑り支持するラジアル軸受レース（８）が収容される第２の軸方向部分（２０）とを有することを特徴とする、請求項３から５までのいずれか１項記載のベルトプーリデカップラ。
前記第１の軸方向部分（１９）は、前記ラップバンド（１０）用の軸方向ストッパ（２１，２１’）により画定されており、前記第２の軸方向部分（２０）は、両側で前記ラジアル軸受レース（８）用の軸方向ストッパ（２２，２２’’，２３，２３’’）により画定されており、前記スリーブ（１５，１５’，１５’’）は、前記ベルトプーリ（２）に嵌入されるように圧入される金属薄板変形加工部材であり、前記軸方向ストッパ（２１，２１’，２２，２２’’，２３，２３’’）は、半径方向内向きにスリーブ周壁に一体成形される突出部により形成されていることを特徴とする、請求項６記載のベルトプーリデカップラ。
前記第２のばね受け（２４）は、前記ハブ（４）に被嵌されるように圧入される内リング（４２）と、前記ラジアル軸受レース（８）を受ける外リング（４３）とを有しており、前記内リング（４２）を前記外リング（４３）に結合するフランジ（２６）と、前記フランジ（２６）に一体成形される前記ばね支持面（３９）とを有する金属薄板変形加工部材として形成されていることを特徴とする、請求項６または７記載のベルトプーリデカップラ。