トルクリミッタ付きオーバーランニングデカップラ
回転動力を回転部材とハブとの間で伝達するよう構成されたオーバーランニングデカップラを製作する方法。オーバーランニングデカップラは、クラッチばねを備えた一方向クラッチと、クラッチばねに連結されたキャリヤと、キャリヤをハブに弾性的に連結する少なくとも１つのばねとを有する。この方法は、少なくとも１つのばねの所望の疲労寿命を定めるステップと、共振中における少なくとも１つのばねの設計撓みを定めるステップとを有し、共振中の設計撓み時における少なくとも１つのばねの撓みは、少なくとも１つのばねの疲労寿命を所望の疲労寿命以下には減少させず、この方法は、少なくとも１つのばねの最大撓みを制御して最大撓みが設計撓み以下であるようにすることによってオーバーランニングデカップラ中の共振を阻止するステップを更に有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概略的には、駆動システムであって、回転動力が回転動力源と１つ又は２つ以上の被動コンポーネントとの間で伝達され、オーバーランニングデカップラが回転動力源から被動要素に伝達される捩じり荷重の変動を抑えると共に被動要素のうちの１つ又は２つ以上を回転動力源から連結解除したりこれに再び連結したりすることができ、それにより被動要素に対する回転動力源の減速の結果として生じる捩じり荷重を減少させ又はゼロにするよう用いられる駆動システムに関する。詳細には、本発明は、オーバーランニングデカップラの共振条件の発生を阻止する方法に関する。
【０００２】
〔関連出願の説明〕
本願は、２００８年１０月２７日に出願された米国特許仮出願第６１／１０８，６００号の権益主張出願であり、この米国特許仮出願を参照により引用し、その開示内容を本明細書の一部とする。
【背景技術】
【０００３】
駆動システム中の１つ又は２つ以上の被動コンポーネントを連結解除して被動要素に対する回転動力源の減速の結果として生じる捩じり荷重を減少させ又はゼロにすることができるようにするオーバーランニングデカップラを駆動システムに設けることが知られている。例示のオーバーランニングデカップラは、米国特許出願第１０／５１９，５９１号明細書、同第１０／５４２，６２５号明細書、同第１０／５７２，１２８号明細書及び同第１０／５８１，０９７号明細書に開示されており、このような例示のオーバーランニングデカップラは、デッカプラ入力部材とデカップラ出力部材との間に捩じり弾性カップリングを採用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願第１０／５１９，５９１号明細書
【特許文献２】米国特許出願第１０／５４２，６２５号明細書
【特許文献３】米国特許出願第１０／５７２，１２８号明細書
【特許文献４】米国特許出願第１０／５８１，０９７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本出願人の注目したところによれば、或る荷重条件下におけるオーバーランニングデカップラの作動によりオーバーランニングデカップラの捩じり弾性カップリングが固有振動数で振動する（即ち、共振する）場合があり、このような共振は、オーバーランニングデカップラの作動寿命を著しく減少させる場合がある。捩じり弾性カップリングの共振は、被動付属装置により生じる捩じり荷重、回転動力源から駆動システムに入力される捩じり振動又はこれらの組み合わせによって引き起こされる場合がある。したがって、当該技術分野において、オーバーランニングデカップラの共振を減衰させ又は阻止すると共にデカップラ入力部材とデカップラ出力部材との間に設けられた捩じり弾性カップリングの共振を減衰させ又は阻止することができるオーバーランニングデカップラを提供する方法が要望され続けている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一形態では、本発明の教示により、回転動力を回転部材とハブとの間で伝達するよう構成されたオーバーランニングデカップラを製作する方法が提供される。オーバーランニングデカップラは、クラッチばねを備えた一方向クラッチと、クラッチばねに連結されたキャリヤと、キャリヤをハブに弾性的に連結する少なくとも１つのばねとを有する。この方法は、少なくとも１つのばねの所望の疲労寿命を定めるステップと、共振中における少なくとも１つのばねの設計撓みを定めるステップとを有し、共振中の設計撓み時における少なくとも１つのばねの撓みは、少なくとも１つのばねの疲労寿命を所望の疲労寿命以下には減少させず、この方法は、少なくとも１つのばねの最大撓みを制御して最大撓みが設計撓み以下であるようにすることによってオーバーランニングデカップラ中の共振を阻止するステップを更に有する。
【０００７】
別の形態では、本発明の教示により、無端動力伝達要素及びオーバーランニングデカップラを有する駆動システムの作動方法が提供される。オーバーランニングデカップラは、ハブと、回転部材と、ハブと回転部材との間に設けられた一方向クラッチとを有する。一方向クラッチは、キャリヤと、クラッチばねと、キャリヤとハブとの間に設けられた１つ又は２つ以上のばねとを有する。クラッチばねは、キャリヤに係合した第１の端部を有し、クラッチばねは、回転部材に駆動的に連結されるよう構成されている。この方法は、駆動システムを回転部材へのクラッチばねの連結がオーバーランニングデカップラを介するトルクの伝達を容易にするようにする第１の組をなす作動条件下で作動させるステップと、オーバーランニングデカップラを所定のばね撓み以上の量の少なくとも１つのばねの撓みに応答して連結解除するステップとを有する。所定のばね撓みは、少なくとも１つのばねの共振条件の開始を阻止するよう選択される。
【０００８】
別の形態では、本発明の教示により、回転動力を回転部材とハブとの間で伝達するよう構成されたオーバーランニングデカップラを製作する方法が提供される。オーバーランニングデカップラは、クラッチばねを備えたクラッチと、クラッチばねに連結されたキャリヤと、キャリヤをハブに弾性的に連結する少なくとも１つのばねとを有する。この方法は、少なくとも１つのばねの所望の疲労寿命を定めるステップと、共振中に少なくとも１つのばねを介して伝達可能な設計トルクを定めるステップとを有し、共振中に少なくとも１つのばねを介する設計トルクの伝達は、少なくとも１つのばねの疲労寿命を所望の疲労寿命以下には減少させず、この方法は、デカップラを介して伝達される最大トルクを制御して最大トルクが設計トルク以下であるようにすることによってオーバーランニングデカップラの共振を阻止するステップを更に有する。
【０００９】
さらに別の形態では、本発明の教示により、回転部材、ハブ、ハブと回転部材との間に設けられている一方向クラッチ及び共振阻止クラッチを有するオーバーランニングデカップラが提供される。一方向クラッチは、ばねキャリヤ、螺旋巻きばね及びばねキャリヤとハブとの間に設けられた捩じり弾性カップリングを有する。螺旋巻きばねは、回転部材に係合する複数個のコイル、第１の端部及び第２の端部を有する。螺旋巻きばねの第１の端部は、ばねキャリヤに駆動的に係合する。共振阻止クラッチは、捩じり弾性カップリングの撓みが所定の撓みを越えたときに一方向クラッチが回転部材を離脱させるよう構成されている。
【００１０】
本発明の別の利用可能分野は、本明細書において提供される説明から明らかになろう。理解されるべきこととして、説明及び特定の実施例は、例示目的で提供されているに過ぎず、本発明の範囲、その用途及び／又は使用を何ら限定するものではない。
【００１１】
本明細書において説明する図面は、例示目的に過ぎず、本発明の範囲を何ら制限するものではない。類似又は同一の要素には、種々の図全体を通じて一貫した参照符号が与えられている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の教示に従って構成されたオーバーランニングデカップラを採用するフロントエンジン付属駆動システムを備えたエンジンのフロントの略図であり、オーバーランニングデカップラが回転動力をオルタネータに伝達するために用いられている状態を示す図である。
【図２】本発明の教示に従って構成されたオーバーランニングデカップラを採用するフロントエンジン付属駆動システムを備えたエンジンのフロントの略図であり、オーバーランニングデカップラが回転動力をエンジンのクランクシャフトから無端動力伝達要素に伝達するために用いられている状態を示す図である。
【図３】図１のオーバーランニングデカップラの一部分を切り欠いた斜視図である。
【図４】図１のオーバーランニングデカップラの一部分の分解組立て斜視図である。
【図５】図１のオーバーランニングデカップラの一部分の平面図であり、クラッチばねキャリヤの一部分の例示の形態を示す図である。
【図６】図１のオーバーランニングデカップラの一部分の平面図であり、ハブの例示の形態を示す図である。
【図７】図１のオーバーランニングデカップラの一部分の斜視図であり、共振阻止クラッチを不作動状態で示す図である。
【図８】図１のオーバーランニングデカップラの一部分の斜視図であり、共振阻止クラッチを作動状態で示す図である。
【図９】先行技術のオーバーランニングデカップラを備えたオルタネータの作動と関連した幾つかの動作特性を示すプロットを含むグラフ図である。
【図１０】先行技術のオーバーランニングデカップラのプーリ及びハブの回転変位を示すプロットを含むグラフ図である。
【図１１】図１のオーバーランニングデッカプラを備えたオルタネータの作動と関連した幾つかの動作特性を示すプロットを含むグラフ図である。
【図１２】図１のオーバーランニングデカップラの回転部材及びハブの回転変位を示すプロットを含むグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図面のうちの図１を参照すると、本発明の教示に従って構成されたオーバーランニングデカップラが全体を参照符号１０で示されている。図示の特定のオーバーランニングデカップラ１０は、回転動力源１８、例えばエンジン又はトランスミッションからの無端動力伝達要素１６、例えばベルト又はチェーンを用いた駆動システム１４の被動装置１２、例えばオルタネータ又はスーパーチャージャ（機械駆動過給機）用として特に適している。オーバーランニングデカップラ１０は、別形式の駆動システム（例えば、歯車を採用した駆動システム）に使用可能に構成できると共に／或いはオーバーランニングデカップラ１０は、図２に示すように回転動力をシャフト２０から駆動システムに伝達するよう採用可能であることは、当業者であれば解る。したがって、本発明の教示は、米国特許出願第１０／５７２，１２８号明細書及び同第１０／５４２，６２５号明細書に開示されているクランクシャフトデカップラに類似したクランクシャフトデカップラに利用できることは理解されよう。なお、これら米国特許出願を参照により引用し、これらの開示内容を本明細書の一部とする。
【００１４】
図３及び図４において、オーバーランニングデカップラ１０は、一方向クラッチ３０、回転部材３２、ハブ３４及び共振阻止クラッチ３６を有するのが良い。本明細書において説明した内容を除き、一方向クラッチ３０、ハブ３４及び回転部材３２は、米国特許出願第１０／５１９，５９１号明細書及び／又は同第１０／５４２，６２５号明細書に記載されているように構成されるのが良い。
【００１５】
一方向クラッチ３０は、弾性トルク伝達カップリング４０、クラッチばねキャリヤ４２及びクラッチばね４４を有するのが良い。弾性トルク伝達カップリング４０は、クラッチばねキャリヤ４２とハブ３４を捩じり弾性的に連結するよう構成されており、この弾性トルク伝達カップリングは、１つ又は２つ以上のばねから成るのが良い。提供されている特定の実施例では、弾性トルク伝達カップリング４０は、オーバーランニングデカップラ１０の回転軸線４８を中心として同心状に設けられた単一の螺旋捩じりばね４６を有するが、理解されるように、他の捩じり応従性カップリング、例えば米国特許出願第１０／５７２，１２８号明細書に開示されている２つ又は３つ以上の弧状コイル圧縮ばねを用いても良いことは理解されよう。捩じりばね４６は、所望の断面形状（例えば、丸形、正方形、長方形）の適当なばねワイヤで形成されるのが良く、この捩じりばねは、研削されていても良く研削されていなくても良い端部を有するのが良い。提供された特定の実施形態では、捩じりばね４６は、研削されていない閉鎖端部５０を有する。
【００１６】
図４及び図５において、クラッチばねキャリヤ４２は、弾性トルク伝達カップリング４０並びにクラッチばね４４に捩じり連結されるのが良い。提供されている特定の実施形態では、捩じりばね４６の端部のうちの対応の１つ５０に当接するよう構成された螺旋軌道５２、当接部５４及びクラッチばね溝５６を有する。当接部５４は、捩じりばね４６の端部５０を螺旋軌道５２に当接させると、捩じりばね４６を形成しているワイヤの軸方向端面５８に当接するよう構成されているのが良い。クラッチばね溝５６は、クラッチばねキャリヤ４２の周方向外面６０からクラッチばねキャリヤ４２の半径方向内側部分内に延びるのが良く、このクラッチばね溝は、クラッチばね当接部６２で終端するのが良い。
【００１７】
クラッチばね４４は、ばねワイヤ材料で形成されるのが良く、このクラッチばねは、第１の端部６６、第２の端部６８及び第１の端部６６と第２の端部６８との間に設けられた複数個の螺旋コイル７０を有するのが良い。ばねワイヤ材料は、所望の断面形状を有して良く、例えば、正方形、長方形又は丸形の断面を有し、このばねワイヤ材料は、被覆されていなくても良く（即ち、裸であっても良く）又は適当なめっき材及び／又は被覆材で被覆されていても良い。さらに、クラッチばね４４の螺旋コイル７０に潤滑剤、例えばグリース潤滑剤を施して用いるのが良い。第１の端部６６は、クラッチばね溝５６内に軸方向に受け入れられるのが良く、この第１の端部は、第１の端部６６がクラッチばねキャリヤ４２に対して半径方向及び周方向に保持されるようクラッチばね溝５６と協働するのが良い。さらに、第１の端部４４を形成しているワイヤの軸方向端部７２は、回転動力をクラッチばね当接部６２と第１の端部６６の軸方向端部７２との接触によりばねキャリヤ４２とクラッチばね４４との間で（即ち、ばねキャリヤ４２からクラッチばね４４に又はクラッチばね４４からばねキャリヤ４２に）伝達することができるようクラッチばね当接部６２に当接するのが良い。
【００１８】
図３及び図４において、回転部材３２は、特定の駆動システムにおいて回転動力を伝達するよう形作られ又は違ったやり方で構成された外面８０及び円筒形内面８２を有するのが良い。提供されている実施例では、回転部材３２は、ポリ‐Ｖ字形ベルトに係合するよう構成されている外面を備えたプーリであるが、回転部材３２は、これとは異なるプーリの形態を備え或いは例えばローラ、摩擦ローラ、スプロケット又は歯車の形態を備えても良いことは理解されよう。円筒形内面８２は、クラッチばね４４の螺旋コイル７０に摩擦係合するよう寸法決めされているのが良い。提供される特定の実施例では、クラッチばね４４の螺旋コイル７０は、締まり嵌めにより円筒形内面８２に係合する。
【００１９】
図４及び図６において、ハブ３４は、弾性トルク伝達カップリング４０に捩じり連結されるのが良く、このハブは、ヘッド又はフランジ部分９０及びシャンク部分９２を有するのが良い。提供される特定の実施例では、フランジ部分９０は、捩じりばね４６の端部のうちの対応の１つ５０に当接するよう構成された螺旋軌道１００及び捩じりばね４６の端部５０を螺旋軌道１００に当接させると、捩じりばね４６を形成しているワイヤの軸方向端面１０４に当接するよう構成されるのが良い当接部１０２を有する。シャンク部分９２は、任意適当な手段、例えば締まり嵌め、つがい関係をなすスプライン又は歯付き幾何学的形状、ねじ山、ねじ山付き締結具、キー等により被動付属装置１２（図１）又は回転動力源の出力部材１６（図１Ａ）に連結されるよう構成されているのが良く、その結果、ハブ３４は、付属装置の入力部材又は動力源の出力部材と共に回転するようになる。ハブ３４は、オーバーランニングデカップラ１０の取り付けを助ける１つ又は２つ以上の特徴部、例えば付属装置の入力部材又は動力源の出力部材に対してハブ３４を保持し又は回すよう使用できる六角凹部１０８を有するのが良い。シャンク部分９２は、クラッチばねキャリヤ４２がシャンク部分に回転可能に嵌められるよう一方向クラッチ３０中に受け入れられるのが良い。
【００２０】
一方向クラッチ３０をハブ３４に対して軸方向に保持するようスラストワッシャ１１０をクランク部分９２に固定的に連結するのが良い。提供されている特定の実施例では、スラストワッシャ１１０は又、捩じりばね４６を軸方向圧縮状態に維持するのが良い。スラストワッシャ１１０及びクラッチばねキャリヤ４２は、クラッチばねキャリヤ４２の螺旋軌道５２（図５）と捩じりばね４６の対応の端部５０との相対回転を阻止するよう米国特許出願第１０／５８１，０９７号明細書に開示されているように互いに協働するよう構成されているのが良い。
【００２１】
回転部材３２をハブ３４上に回転可能に支持するために軸受及び／又はブッシュを採用するのが良い。提供される特定の実施形態では、ブッシュ１２０は、フランジ部分９０と回転部材３２との間に配置されるのが良く、支承ボール又はローラを採用した密封型又は非密封型軸受組立体１２２をシャンク部分９２と回転部材３２との間に設けるのが良い。また、オーバーランニングデカップラ１０の内部へのほこり、デブリ及び水分の流入を阻止すると共にオーバーランニングデカップラ１０の内部からのクラッチばね４４の螺旋コイル７０に施されている潤滑剤の流出を阻止するために回転部材３２とシャンク部分９２との間に１つ又は２つ以上のシール又はシールド（遮蔽体）１２４を設けるのが良い。
【００２２】
改めて図３及び図４を参照すると、回転動力がオーバーランニングデカップラ１０を介して伝達される場合、第１の回転方向における回転部材３２とハブ３４の相対回転により、クラッチばね４４は、ほどけ又は巻き出る傾向があり、その結果、その周方向外面１３０が回転部材３２の円筒形内面８２に掴み状態で係合し、それによりオーバーランニングデカップラ１０を介する回転動力の伝達が可能になる。物体（即ち、図１の被動付属装置又は図２の駆動システム）の回転慣性が逆の第２の回転方向における回転部材３２とハブ３４の十分な量の相対回転を引き起こすのに十分高い場合、クラッチばね４４は、より均一にコイル状に巻回状態になる傾向があり、その結果、回転部材３２及びハブは、互いに独立して回転することができるようになる。
【００２３】
共振阻止クラッチ３６は、回転動力をオーバーランニングデカップラ１０を介して伝達する場合に一方向クラッチ３０を離脱させて弾性トルク伝達カップリング４０の撓みを制限する任意の手段を有するのが良い。提供される特定の実施形態では、共振阻止クラッチ３６は、クラッチばね４４の第２の端部６８及びハブ３４のフランジ部分９０上に形成されたクラッチ特徴部１４０を有する。
【００２４】
クラッチばね４４の第２の端部６８は、螺旋コイル７０から所望の方向に遠ざかって延びるのが良い。提供される特定の実施例では、第２の端部６８は、螺旋コイル７０により定められた管状ゾーン１４６ではオーバーランニングデカップラ１０の回転軸線４８に平行に延びる。しかしながら、第２の端部６８は、別の方向、例えば半径方向内方又は半径方向外方に延びても良いことは理解されよう。
【００２５】
クラッチ特徴部１４０は、クラッチ部材１５０を有するのが良く、このクラッチ部材は、クラッチばね４４が密にコイル状に巻回状態になり、それにより弾性トルク伝達カップリング４０の所定の量の撓みに応答して円筒形内面８２を離脱させるようクラッチばね４４の第２の端部６８に係合するのが良い。提供される特定の実施例では、フランジ部分９０には弧状窓又は孔が形成され、クラッチ部材１５０は、孔の側部で形成され又は画定される。クラッチばね４４の第２の端部６８は、回転動力がオーバーランニングデカップラ１０を介して伝達されるときに孔内に収納されるのが良く、クラッチ部材１５０は、弾性トルク伝達カップリング４０の撓みが増減すると、それぞれ、クラッチばね４４の第２の端部６８に近づいたりこれから遠ざかったりかるよう回転することができる。上述したように、所定の設計撓み時における弾性トルク伝達カップリング４０の撓みの結果として、クラッチ部材１５０と第２の端部６８の接触が生じ、それにより、クラッチばね４４は、緊密にコイル状に巻回状態になり、それにより回転部材３２を離脱させる。図７は、弾性トルク伝達カップリング４０の撓みが所定量よりも少ない所与の大きさの状態にあるときの第２の端部６８とクラッチ部材１５０の相対的位置決め状態を示しており、これに対し、図８は、弾性トルク伝達カップリング４０の撓みが所定量に等しい大きさの状態にあるときの第２の端部６８とクラッチ部材１５０の相対的位置決め状態を示している。理解されるように、クラッチばね４４の形態及び弾性トルク伝達カップリング４０の所定の撓み量の大きさに応じて、クラッチばね４４が円筒形内面８２を離脱させるようにするクラッチばね４４の締め付け（コイル状巻回）は、図８に示されている場合よりも多かれ少なかれ必要なことがある。
【００２６】
図９を参照すると、先行技術のオーバーランニングデカップラを介して駆動されるオルタネータの動作の種々の観点を示すプロットが図示されている。プロット２００は、時間の関数としての先行技術のオーバーランニングデカップラのプーリの回転速度を表し、プロット２０２は、時間の関数としてのオルタネータ界磁電圧を表し、プロット２０４は、時間の関数としての先行技術のオーバーランニングデッカプラのハブの回転速度を表している。これらプロットを生じさせた試験は、試験台について実施したが、理解されるべきこととして、試験は、自動車に通常用いられている形式のフロントエンジン付属駆動装置を介するオルタネータの駆動をシミュレートするよう構成されていた。この点に関し、本出願人は、プーリの回転速度の変化が大きいように思われるが、オルタネータプーリの直径がクランクシャフトプーリと比較して比較的小さく、その結果、エンジン回転速度の比較的僅かなばらつきがクランクシャフトプーリの周長とオルタネータプーリの周長のほぼ関連付けられた量だけ大きくなることが注目されるべきことに注目している。
【００２７】
他の捩じり入力がない場合、先行技術のオーバーランニングデカップラは、プーリの速度の変動というハブに対する効果を減衰させるよう構成されており、したがって、ハブの回転速度がプーリの回転速度のピーク間ばらつきの大きさよりも小さな大きさのピーク間ばらつきを呈する変動を有することが予想される。
【００２８】
プロット２０２では、オルタネータの調整器がオフ又はオンに切り換わると、オルタネータ界磁電圧の大きさの突然の変化が生じている。オルタネータを回転させるのに必要なトルクは、オルタネータ界磁電圧に関連しているので、オルタネータのオンオフ切り換えにより、オーバーランニングデカップラの捩じり荷重の突然の変化が生じる。プーリを介する先行技術のオーバーランニングデカップラへの捩じり振動入力とハブを介する先行技術のオーバーランニングデカップラへの捩じり荷重入力は、互いに組み合わさって捩じり弾性カップリングを図１０に示されているように共振状態に駆動し、図１０は、プーリに対するハブの角変位を示している。図１０の破線で表された水平線は、所与のサイクルに関して角変位の上限と下限を０．０５５５秒間隔にわたり約８１．５°として示している。
【００２９】
オーバーランニングデカップラ１０（図３）を介して駆動されるオルタネータの作動の種々の観点を示すプロットが図１１及び図１２に図示されている。図１１では、プロット３００は、時間の関数としての回転部材３２（図３）の回転速度を表し、プロット３０２は、時間の関数としてのオルタネータ界磁電圧を表し、プロット３０４は、時間の関数としてのハブ３４（図３）の回転速度を表している。図１２では、プロットは、回転部材３２（図３）に対するハブ３４（図３）の角変位を示している。図１２の破線で示された水平線は、所与のサイクルに関して角変位の上限と下限を０．０１９８秒間隔にわたり約３５．０°として示している。上述の実施例の場合と同様、これらプロットを生じさせた試験は、図９及び図１０と関連したプロットを生じさせるよう用いられた条件と同一条件下において試験台について実施された。しかしながら、図１２に示されているように、オーバーランニングデカップラ１０（図１）は、共振状態にはない。
【００３０】
改めて図３及び図４を参照すると、弾性トルク伝達カップリングを備えたオーバーランニングデカップラを有する駆動システムの作動のための方法が本明細書に提供されていることが解る。具体的に説明すると、駆動システムを第１の組をなす作動条件下で作動させて回転部材３２に対する一方向クラッチ３０の連結を生じさせてオーバーランニングデカップラ１０を介するトルクの伝達を容易にするのが良く、オーバーランニングデカップラを弾性トルク伝達カップリング４０における共振条件の開始を阻止するよう選択された所定の撓みに等しい量だけの一方向クラッチ３０内における弾性トルク伝達カップリング４０の撓みに応答して連結解除するのが良い。
【００３１】
また、本発明の教示に従って構成されたオーバーランニングデカップラ（即ち、非共振型オーバーランニングデカップラ）を製作する方法が本明細書において提供されている。この方法は、弾性トルク伝達カップリング４０（又はオーバーランニングデカップラ１０）の所望の疲労寿命を定めるステップと、弾性トルク伝達カップリング４０の最大撓みを制御して弾性トルク伝達カップリング４０の受ける最大撓みが設計撓み以下であるようにすることによって弾性トルク伝達カップリング４０の共振を阻止するステップとを有するのが良い。
【００３２】
弾性トルク伝達カップリング４０の所望の疲労寿命を多くの仕方で、即ち、分析手段、実験、選択又はこれらの組み合わせによって定めることができるということが解る。代表的には、オーバーランニングデカップラ１０は、所定量の試験又は動作サイクルを含む所定の形態又は系統的計画に耐え抜くことが必要とされる。例えば、自動車のフロントエンジン付属駆動装置で用いられるオーバーランニングデカップラは、所定回数のエンジン始動例えば５０万回のエンジン始動を含む試験形態に耐え抜くことが必要な場合がある。より複雑精巧な試験形態は、第１の回数のエンジン始動、第２の回数のエンジンアイドリングセグメント（所定の時間にわたる自動車のエンジンのアイドリングをシミュレートしている）、第３の回数の加速セグメント（所定の時間にわたると共に所定の割合での自動車のエンジンの加速をシミュレートしている）及び第４の回数の減速セグメント（所定の時間にわたると共に所定の割合での自動車のエンジンの減速をシミュレートしている）を含む場合がある。このような状況では、弾性トルク伝達カップリング４０を当初設計し、次に、トルク伝達装置（例えばデカップラ組立体１０）のコスト又は製造性を含む基準を考慮して弾性トルク伝達カップリング４０を改造し、しかる後、試験中に集められたデータに応答して弾性トルク伝達カップリング４０を改造することが望ましい場合がある。変形例として、所望の疲労寿命を単に選択により、例えば、所望の疲労寿命を有するものとして知られている非共振型オーバーランニングデカップラへの弾性トルク伝達カップリング４０の模倣或いは非共振型オーバーランニングデカップラにより駆動されるべき１つ又は複数の装置の慣性及び非共振型オーバーランニングデカップラにより駆動されるべき１つ又は複数の装置を駆動するためのピークトルクのうちの少なくとも一方に基づく１つ又は２つ以上の非共振型オーバーランニングデカップラからの非共振型オーバーランニングデカップラの選択によって定めても良い。
【００３３】
設計撓みは、弾性トルク伝達カップリング４０の疲労寿命を所望の疲労寿命以下に減少させないで弾性トルク伝達カップリング４０が共振中に受ける場合のある撓みである。設計撓みは、必ずしも、最大撓みである必要はなく、このような設計撓みを多くの方法で、例えば、分析手段、実験、選択又はこれらの組み合わせによって定めることができる。例えば、設計撓みは、弾性トルク伝達カップリング４０の疲労寿命を所望の疲労寿命以下に減少させないで弾性トルク伝達カップリング４０が共振中に受ける場合のある最大撓みよりも低いレベルに設定され又は選択することができる。変形例として、設計撓みを単に選択により、例えば、所望の疲労寿命を有しているものとして知られている非共振型オーバーランニングデカップラからの動作又は物理的特性の模倣により定めることができる。
【００３４】
弾性トルク伝達カップリング４０の撓みは、弾性トルク伝達カップリング４０を介して伝達されるトルクの大きさに直接関連しているので、設計撓みは、非共振型オーバーランニングデカップラを介して回転動力を受け取る１つ又は複数のコンポーネントをあらゆる条件下で駆動できるようにするのに十分に大きなサイズのものであるのが良いことは理解されよう。例えば、状況によっては、非共振型オーバーランニングデカップラを介して回転動力を受け取るべき１つ又は複数の装置のピークトルクを定めると共にピークトルクの伝達時における弾性トルク伝達カップリング４０の撓みが所望の撓みよりも小さいようにすることが望ましい場合がある。
【００３５】
上述の説明は、例示に過ぎず、本発明の内容、その用途又は使用を限定するものではない。特定の実施例が明細書に記載されると共に図面に示されているが、当業者であれば、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱することなく、これら実施例の種々の変更を行なうことができると共にこのような実施例の要素に代えて均等例を用いても良い。さらに、種々の実施例相互間における特徴、要素及び／又は機能の混合及び整合は、本明細書において明示的に想定され、その結果、当業者であればこの開示内容から１つの実施例の特徴、要素及び／又は機能を必要ならば別の実施例に組み込むことができることが理解されよう。さらに、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況又は材料を本発明の教示に適合させる多くの改造例を想到できる。したがって、本発明の内容は、本発明の教示を具体化するために現時点に想定された最適実施態様として図面に示されると共に本明細書において説明した特定の実施例に限定されず、本発明の範囲は、上記説明及び特許請求の範囲の記載に含まれるどのような実施形態をも含むものである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概略的には、駆動システムであって、回転動力が回転動力源と１つ又は２つ以上の被動コンポーネントとの間で伝達され、オーバーランニングデカップラが回転動力源から被動要素に伝達される捩じり荷重の変動を抑えると共に被動要素のうちの１つ又は２つ以上を回転動力源から連結解除したりこれに再び連結したりすることができ、それにより被動要素に対する回転動力源の減速の結果として生じる捩じり荷重を減少させ又はゼロにするよう用いられる駆動システムに関する。詳細には、本発明は、オーバーランニングデカップラの共振条件の発生を阻止する方法に関する。
【０００２】
〔関連出願の説明〕
本願は、２００８年１０月２７日に出願された米国特許仮出願第６１／１０８，６００号の権益主張出願であり、この米国特許仮出願を参照により引用し、その開示内容を本明細書の一部とする。
【背景技術】
【０００３】
駆動システム中の１つ又は２つ以上の被動コンポーネントを連結解除して被動要素に対する回転動力源の減速の結果として生じる捩じり荷重を減少させ又はゼロにすることができるようにするオーバーランニングデカップラを駆動システムに設けることが知られている。例示のオーバーランニングデカップラは、米国特許出願第１０／５１９，５９１号明細書、同第１０／５４２，６２５号明細書、同第１０／５７２，１２８号明細書及び同第１０／５８１，０９７号明細書に開示されており、このような例示のオーバーランニングデカップラは、デッカプラ入力部材とデカップラ出力部材との間に捩じり弾性カップリングを採用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願第１０／５１９，５９１号明細書
【特許文献２】米国特許出願第１０／５４２，６２５号明細書
【特許文献３】米国特許出願第１０／５７２，１２８号明細書
【特許文献４】米国特許出願第１０／５８１，０９７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本出願人の注目したところによれば、或る荷重条件下におけるオーバーランニングデカップラの作動によりオーバーランニングデカップラの捩じり弾性カップリングが固有振動数で振動する（即ち、共振する）場合があり、このような共振は、オーバーランニングデカップラの作動寿命を著しく減少させる場合がある。捩じり弾性カップリングの共振は、被動付属装置により生じる捩じり荷重、回転動力源から駆動システムに入力される捩じり振動又はこれらの組み合わせによって引き起こされる場合がある。したがって、当該技術分野において、オーバーランニングデカップラの共振を減衰させ又は阻止すると共にデカップラ入力部材とデカップラ出力部材との間に設けられた捩じり弾性カップリングの共振を減衰させ又は阻止することができるオーバーランニングデカップラを提供する方法が要望され続けている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一形態では、本発明の教示により、回転動力を回転部材とハブとの間で伝達するよう構成されたオーバーランニングデカップラを製作する方法が提供される。オーバーランニングデカップラは、クラッチばねを備えた一方向クラッチと、クラッチばねに連結されたキャリヤと、キャリヤをハブに弾性的に連結する少なくとも１つのばねとを有する。この方法は、少なくとも１つのばねの所望の疲労寿命を定めるステップと、共振中における少なくとも１つのばねの設計撓みを定めるステップとを有し、共振中の設計撓み時における少なくとも１つのばねの撓みは、少なくとも１つのばねの疲労寿命を所望の疲労寿命以下には減少させず、この方法は、少なくとも１つのばねの最大撓みを制御して最大撓みが設計撓み以下であるようにすることによってオーバーランニングデカップラ中の共振を阻止するステップを更に有する。
【０００７】
別の形態では、本発明の教示により、無端動力伝達要素及びオーバーランニングデカップラを有する駆動システムの作動方法が提供される。オーバーランニングデカップラは、ハブと、回転部材と、ハブと回転部材との間に設けられた一方向クラッチとを有する。一方向クラッチは、キャリヤと、クラッチばねと、キャリヤとハブとの間に設けられた１つ又は２つ以上のばねとを有する。クラッチばねは、キャリヤに係合した第１の端部を有し、クラッチばねは、回転部材に駆動的に連結されるよう構成されている。この方法は、駆動システムを回転部材へのクラッチばねの連結がオーバーランニングデカップラを介するトルクの伝達を容易にするようにする第１の組をなす作動条件下で作動させるステップと、オーバーランニングデカップラを所定のばね撓み以上の量の少なくとも１つのばねの撓みに応答して連結解除するステップとを有する。所定のばね撓みは、少なくとも１つのばねの共振条件の開始を阻止するよう選択される。
【０００８】
別の形態では、本発明の教示により、回転動力を回転部材とハブとの間で伝達するよう構成されたオーバーランニングデカップラを製作する方法が提供される。オーバーランニングデカップラは、クラッチばねを備えたクラッチと、クラッチばねに連結されたキャリヤと、キャリヤをハブに弾性的に連結する少なくとも１つのばねとを有する。この方法は、少なくとも１つのばねの所望の疲労寿命を定めるステップと、共振中に少なくとも１つのばねを介して伝達可能な設計トルクを定めるステップとを有し、共振中に少なくとも１つのばねを介する設計トルクの伝達は、少なくとも１つのばねの疲労寿命を所望の疲労寿命以下には減少させず、この方法は、デカップラを介して伝達される最大トルクを制御して最大トルクが設計トルク以下であるようにすることによってオーバーランニングデカップラの共振を阻止するステップを更に有する。
【０００９】
さらに別の形態では、本発明の教示により、回転部材、ハブ、ハブと回転部材との間に設けられている一方向クラッチ及び共振阻止クラッチを有するオーバーランニングデカップラが提供される。一方向クラッチは、ばねキャリヤ、螺旋巻きばね及びばねキャリヤとハブとの間に設けられた捩じり弾性カップリングを有する。螺旋巻きばねは、回転部材に係合する複数個のコイル、第１の端部及び第２の端部を有する。螺旋巻きばねの第１の端部は、ばねキャリヤに駆動的に係合する。共振阻止クラッチは、捩じり弾性カップリングの撓みが所定の撓みを越えたときに一方向クラッチが回転部材を離脱させるよう構成されている。
【００１０】
本発明の別の利用可能分野は、本明細書において提供される説明から明らかになろう。理解されるべきこととして、説明及び特定の実施例は、例示目的で提供されているに過ぎず、本発明の範囲、その用途及び／又は使用を何ら限定するものではない。
【００１１】
本明細書において説明する図面は、例示目的に過ぎず、本発明の範囲を何ら制限するものではない。類似又は同一の要素には、種々の図全体を通じて一貫した参照符号が与えられている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の教示に従って構成されたオーバーランニングデカップラを採用するフロントエンジン付属駆動システムを備えたエンジンのフロントの略図であり、オーバーランニングデカップラが回転動力をオルタネータに伝達するために用いられている状態を示す図である。
【図２】本発明の教示に従って構成されたオーバーランニングデカップラを採用するフロントエンジン付属駆動システムを備えたエンジンのフロントの略図であり、オーバーランニングデカップラが回転動力をエンジンのクランクシャフトから無端動力伝達要素に伝達するために用いられている状態を示す図である。
【図３】図１のオーバーランニングデカップラの一部分を切り欠いた斜視図である。
【図４】図１のオーバーランニングデカップラの一部分の分解組立て斜視図である。
【図５】図１のオーバーランニングデカップラの一部分の平面図であり、クラッチばねキャリヤの一部分の例示の形態を示す図である。
【図６】図１のオーバーランニングデカップラの一部分の平面図であり、ハブの例示の形態を示す図である。
【図７】図１のオーバーランニングデカップラの一部分の斜視図であり、共振阻止クラッチを不作動状態で示す図である。
【図８】図１のオーバーランニングデカップラの一部分の斜視図であり、共振阻止クラッチを作動状態で示す図である。
【図９】先行技術のオーバーランニングデカップラを備えたオルタネータの作動と関連した幾つかの動作特性を示すプロットを含むグラフ図である。
【図１０】先行技術のオーバーランニングデカップラのプーリ及びハブの回転変位を示すプロットを含むグラフ図である。
【図１１】図１のオーバーランニングデッカプラを備えたオルタネータの作動と関連した幾つかの動作特性を示すプロットを含むグラフ図である。
【図１２】図１のオーバーランニングデカップラの回転部材及びハブの回転変位を示すプロットを含むグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図面のうちの図１を参照すると、本発明の教示に従って構成されたオーバーランニングデカップラが全体を参照符号１０で示されている。図示の特定のオーバーランニングデカップラ１０は、回転動力源１８、例えばエンジン又はトランスミッションからの無端動力伝達要素１６、例えばベルト又はチェーンを用いた駆動システム１４の被動装置１２、例えばオルタネータ又はスーパーチャージャ（機械駆動過給機）用として特に適している。オーバーランニングデカップラ１０は、別形式の駆動システム（例えば、歯車を採用した駆動システム）に使用可能に構成できると共に／或いはオーバーランニングデカップラ１０は、図２に示すように回転動力をシャフト２０から駆動システムに伝達するよう採用可能であることは、当業者であれば解る。したがって、本発明の教示は、米国特許出願第１０／５７２，１２８号明細書及び同第１０／５４２，６２５号明細書に開示されているクランクシャフトデカップラに類似したクランクシャフトデカップラに利用できることは理解されよう。なお、これら米国特許出願を参照により引用し、これらの開示内容を本明細書の一部とする。
【００１４】
図３及び図４において、オーバーランニングデカップラ１０は、一方向クラッチ３０、回転部材３２、ハブ３４及び共振阻止クラッチ３６を有するのが良い。本明細書において説明した内容を除き、一方向クラッチ３０、ハブ３４及び回転部材３２は、米国特許出願第１０／５１９，５９１号明細書及び／又は同第１０／５４２，６２５号明細書に記載されているように構成されるのが良い。
【００１５】
一方向クラッチ３０は、弾性トルク伝達カップリング４０、クラッチばねキャリヤ４２及びクラッチばね４４を有するのが良い。弾性トルク伝達カップリング４０は、クラッチばねキャリヤ４２とハブ３４を捩じり弾性的に連結するよう構成されており、この弾性トルク伝達カップリングは、１つ又は２つ以上のばねから成るのが良い。提供されている特定の実施例では、弾性トルク伝達カップリング４０は、オーバーランニングデカップラ１０の回転軸線４８を中心として同心状に設けられた単一の螺旋捩じりばね４６を有するが、理解されるように、他の捩じり応従性カップリング、例えば米国特許出願第１０／５７２，１２８号明細書に開示されている２つ又は３つ以上の弧状コイル圧縮ばねを用いても良いことは理解されよう。捩じりばね４６は、所望の断面形状（例えば、丸形、正方形、長方形）の適当なばねワイヤで形成されるのが良く、この捩じりばねは、研削されていても良く研削されていなくても良い端部を有するのが良い。提供された特定の実施形態では、捩じりばね４６は、研削されていない閉鎖端部５０を有する。
【００１６】
図４及び図５において、クラッチばねキャリヤ４２は、弾性トルク伝達カップリング４０並びにクラッチばね４４に捩じり連結されるのが良い。提供されている特定の実施形態では、捩じりばね４６の端部のうちの対応の１つ５０に当接するよう構成された螺旋軌道５２、当接部５４及びクラッチばね溝５６を有する。当接部５４は、捩じりばね４６の端部５０を螺旋軌道５２に当接させると、捩じりばね４６を形成しているワイヤの軸方向端面５８に当接するよう構成されているのが良い。クラッチばね溝５６は、クラッチばねキャリヤ４２の周方向外面６０からクラッチばねキャリヤ４２の半径方向内側部分内に延びるのが良く、このクラッチばね溝は、クラッチばね当接部６２で終端するのが良い。
【００１７】
クラッチばね４４は、ばねワイヤ材料で形成されるのが良く、このクラッチばねは、第１の端部６６、第２の端部６８及び第１の端部６６と第２の端部６８との間に設けられた複数個の螺旋コイル７０を有するのが良い。ばねワイヤ材料は、所望の断面形状を有して良く、例えば、正方形、長方形又は丸形の断面を有し、このばねワイヤ材料は、被覆されていなくても良く（即ち、裸であっても良く）又は適当なめっき材及び／又は被覆材で被覆されていても良い。さらに、クラッチばね４４の螺旋コイル７０に潤滑剤、例えばグリース潤滑剤を施して用いるのが良い。第１の端部６６は、クラッチばね溝５６内に軸方向に受け入れられるのが良く、この第１の端部は、第１の端部６６がクラッチばねキャリヤ４２に対して半径方向及び周方向に保持されるようクラッチばね溝５６と協働するのが良い。さらに、第１の端部４４を形成しているワイヤの軸方向端部７２は、回転動力をクラッチばね当接部６２と第１の端部６６の軸方向端部７２との接触によりばねキャリヤ４２とクラッチばね４４との間で（即ち、ばねキャリヤ４２からクラッチばね４４に又はクラッチばね４４からばねキャリヤ４２に）伝達することができるようクラッチばね当接部６２に当接するのが良い。
【００１８】
図３及び図４において、回転部材３２は、特定の駆動システムにおいて回転動力を伝達するよう形作られ又は違ったやり方で構成された外面８０及び円筒形内面８２を有するのが良い。提供されている実施例では、回転部材３２は、ポリ‐Ｖ字形ベルトに係合するよう構成されている外面を備えたプーリであるが、回転部材３２は、これとは異なるプーリの形態を備え或いは例えばローラ、摩擦ローラ、スプロケット又は歯車の形態を備えても良いことは理解されよう。円筒形内面８２は、クラッチばね４４の螺旋コイル７０に摩擦係合するよう寸法決めされているのが良い。提供される特定の実施例では、クラッチばね４４の螺旋コイル７０は、締まり嵌めにより円筒形内面８２に係合する。
【００１９】
図４及び図６において、ハブ３４は、弾性トルク伝達カップリング４０に捩じり連結されるのが良く、このハブは、ヘッド又はフランジ部分９０及びシャンク部分９２を有するのが良い。提供される特定の実施例では、フランジ部分９０は、捩じりばね４６の端部のうちの対応の１つ５０に当接するよう構成された螺旋軌道１００及び捩じりばね４６の端部５０を螺旋軌道１００に当接させると、捩じりばね４６を形成しているワイヤの軸方向端面１０４に当接するよう構成されるのが良い当接部１０２を有する。シャンク部分９２は、任意適当な手段、例えば締まり嵌め、つがい関係をなすスプライン又は歯付き幾何学的形状、ねじ山、ねじ山付き締結具、キー等により被動付属装置１２（図１）又は回転動力源の出力部材１６（図１Ａ）に連結されるよう構成されているのが良く、その結果、ハブ３４は、付属装置の入力部材又は動力源の出力部材と共に回転するようになる。ハブ３４は、オーバーランニングデカップラ１０の取り付けを助ける１つ又は２つ以上の特徴部、例えば付属装置の入力部材又は動力源の出力部材に対してハブ３４を保持し又は回すよう使用できる六角凹部１０８を有するのが良い。シャンク部分９２は、クラッチばねキャリヤ４２がシャンク部分に回転可能に嵌められるよう一方向クラッチ３０中に受け入れられるのが良い。
【００２０】
一方向クラッチ３０をハブ３４に対して軸方向に保持するようスラストワッシャ１１０をクランク部分９２に固定的に連結するのが良い。提供されている特定の実施例では、スラストワッシャ１１０は又、捩じりばね４６を軸方向圧縮状態に維持するのが良い。スラストワッシャ１１０及びクラッチばねキャリヤ４２は、クラッチばねキャリヤ４２の螺旋軌道５２（図５）と捩じりばね４６の対応の端部５０との相対回転を阻止するよう米国特許出願第１０／５８１，０９７号明細書に開示されているように互いに協働するよう構成されているのが良い。
【００２１】
回転部材３２をハブ３４上に回転可能に支持するために軸受及び／又はブッシュを採用するのが良い。提供される特定の実施形態では、ブッシュ１２０は、フランジ部分９０と回転部材３２との間に配置されるのが良く、支承ボール又はローラを採用した密封型又は非密封型軸受組立体１２２をシャンク部分９２と回転部材３２との間に設けるのが良い。また、オーバーランニングデカップラ１０の内部へのほこり、デブリ及び水分の流入を阻止すると共にオーバーランニングデカップラ１０の内部からのクラッチばね４４の螺旋コイル７０に施されている潤滑剤の流出を阻止するために回転部材３２とシャンク部分９２との間に１つ又は２つ以上のシール又はシールド（遮蔽体）１２４を設けるのが良い。
【００２２】
改めて図３及び図４を参照すると、回転動力がオーバーランニングデカップラ１０を介して伝達される場合、第１の回転方向における回転部材３２とハブ３４の相対回転により、クラッチばね４４は、ほどけ又は巻き出る傾向があり、その結果、その周方向外面１３０が回転部材３２の円筒形内面８２に掴み状態で係合し、それによりオーバーランニングデカップラ１０を介する回転動力の伝達が可能になる。物体（即ち、図１の被動付属装置又は図２の駆動システム）の回転慣性が逆の第２の回転方向における回転部材３２とハブ３４の十分な量の相対回転を引き起こすのに十分高い場合、クラッチばね４４は、より均一にコイル状に巻回状態になる傾向があり、その結果、回転部材３２及びハブは、互いに独立して回転することができるようになる。
【００２３】
共振阻止クラッチ３６は、回転動力をオーバーランニングデカップラ１０を介して伝達する場合に一方向クラッチ３０を離脱させて弾性トルク伝達カップリング４０の撓みを制限する任意の手段を有するのが良い。提供される特定の実施形態では、共振阻止クラッチ３６は、クラッチばね４４の第２の端部６８及びハブ３４のフランジ部分９０上に形成されたクラッチ特徴部１４０を有する。
【００２４】
クラッチばね４４の第２の端部６８は、螺旋コイル７０から所望の方向に遠ざかって延びるのが良い。提供される特定の実施例では、第２の端部６８は、螺旋コイル７０により定められた管状ゾーン１４６ではオーバーランニングデカップラ１０の回転軸線４８に平行に延びる。しかしながら、第２の端部６８は、別の方向、例えば半径方向内方又は半径方向外方に延びても良いことは理解されよう。
【００２５】
クラッチ特徴部１４０は、クラッチ部材１５０を有するのが良く、このクラッチ部材は、クラッチばね４４が密にコイル状に巻回状態になり、それにより弾性トルク伝達カップリング４０の所定の量の撓みに応答して円筒形内面８２を離脱させるようクラッチばね４４の第２の端部６８に係合するのが良い。提供される特定の実施例では、フランジ部分９０には弧状窓又は孔が形成され、クラッチ部材１５０は、孔の側部で形成され又は画定される。クラッチばね４４の第２の端部６８は、回転動力がオーバーランニングデカップラ１０を介して伝達されるときに孔内に収納されるのが良く、クラッチ部材１５０は、弾性トルク伝達カップリング４０の撓みが増減すると、それぞれ、クラッチばね４４の第２の端部６８に近づいたりこれから遠ざかったりかるよう回転することができる。上述したように、所定の設計撓み時における弾性トルク伝達カップリング４０の撓みの結果として、クラッチ部材１５０と第２の端部６８の接触が生じ、それにより、クラッチばね４４は、緊密にコイル状に巻回状態になり、それにより回転部材３２を離脱させる。図７は、弾性トルク伝達カップリング４０の撓みが所定量よりも少ない所与の大きさの状態にあるときの第２の端部６８とクラッチ部材１５０の相対的位置決め状態を示しており、これに対し、図８は、弾性トルク伝達カップリング４０の撓みが所定量に等しい大きさの状態にあるときの第２の端部６８とクラッチ部材１５０の相対的位置決め状態を示している。理解されるように、クラッチばね４４の形態及び弾性トルク伝達カップリング４０の所定の撓み量の大きさに応じて、クラッチばね４４が円筒形内面８２を離脱させるようにするクラッチばね４４の締め付け（コイル状巻回）は、図８に示されている場合よりも多かれ少なかれ必要なことがある。
【００２６】
図９を参照すると、先行技術のオーバーランニングデカップラを介して駆動されるオルタネータの動作の種々の観点を示すプロットが図示されている。プロット２００は、時間の関数としての先行技術のオーバーランニングデカップラのプーリの回転速度を表し、プロット２０２は、時間の関数としてのオルタネータ界磁電圧を表し、プロット２０４は、時間の関数としての先行技術のオーバーランニングデッカプラのハブの回転速度を表している。これらプロットを生じさせた試験は、試験台について実施したが、理解されるべきこととして、試験は、自動車に通常用いられている形式のフロントエンジン付属駆動装置を介するオルタネータの駆動をシミュレートするよう構成されていた。この点に関し、本出願人は、プーリの回転速度の変化が大きいように思われるが、オルタネータプーリの直径がクランクシャフトプーリと比較して比較的小さく、その結果、エンジン回転速度の比較的僅かなばらつきがクランクシャフトプーリの周長とオルタネータプーリの周長のほぼ関連付けられた量だけ大きくなることが注目されるべきことに注目している。
【００２７】
他の捩じり入力がない場合、先行技術のオーバーランニングデカップラは、プーリの速度の変動というハブに対する効果を減衰させるよう構成されており、したがって、ハブの回転速度がプーリの回転速度のピーク間ばらつきの大きさよりも小さな大きさのピーク間ばらつきを呈する変動を有することが予想される。
【００２８】
プロット２０２では、オルタネータの調整器がオフ又はオンに切り換わると、オルタネータ界磁電圧の大きさの突然の変化が生じている。オルタネータを回転させるのに必要なトルクは、オルタネータ界磁電圧に関連しているので、オルタネータのオンオフ切り換えにより、オーバーランニングデカップラの捩じり荷重の突然の変化が生じる。プーリを介する先行技術のオーバーランニングデカップラへの捩じり振動入力とハブを介する先行技術のオーバーランニングデカップラへの捩じり荷重入力は、互いに組み合わさって捩じり弾性カップリングを図１０に示されているように共振状態に駆動し、図１０は、プーリに対するハブの角変位を示している。図１０の破線で表された水平線は、所与のサイクルに関して角変位の上限と下限を０．０５５５秒間隔にわたり約８１．５°として示している。
【００２９】
オーバーランニングデカップラ１０（図３）を介して駆動されるオルタネータの作動の種々の観点を示すプロットが図１１及び図１２に図示されている。図１１では、プロット３００は、時間の関数としての回転部材３２（図３）の回転速度を表し、プロット３０２は、時間の関数としてのオルタネータ界磁電圧を表し、プロット３０４は、時間の関数としてのハブ３４（図３）の回転速度を表している。図１２では、プロットは、回転部材３２（図３）に対するハブ３４（図３）の角変位を示している。図１２の破線で示された水平線は、所与のサイクルに関して角変位の上限と下限を０．０１９８秒間隔にわたり約３５．０°として示している。上述の実施例の場合と同様、これらプロットを生じさせた試験は、図９及び図１０と関連したプロットを生じさせるよう用いられた条件と同一条件下において試験台について実施された。しかしながら、図１２に示されているように、オーバーランニングデカップラ１０（図１）は、共振状態にはない。
【００３０】
改めて図３及び図４を参照すると、弾性トルク伝達カップリングを備えたオーバーランニングデカップラを有する駆動システムの作動のための方法が本明細書に提供されていることが解る。具体的に説明すると、駆動システムを第１の組をなす作動条件下で作動させて回転部材３２に対する一方向クラッチ３０の連結を生じさせてオーバーランニングデカップラ１０を介するトルクの伝達を容易にするのが良く、オーバーランニングデカップラを弾性トルク伝達カップリング４０における共振条件の開始を阻止するよう選択された所定の撓みに等しい量だけの一方向クラッチ３０内における弾性トルク伝達カップリング４０の撓みに応答して連結解除するのが良い。
【００３１】
また、本発明の教示に従って構成されたオーバーランニングデカップラ（即ち、非共振型オーバーランニングデカップラ）を製作する方法が本明細書において提供されている。この方法は、弾性トルク伝達カップリング４０（又はオーバーランニングデカップラ１０）の所望の疲労寿命を定めるステップと、弾性トルク伝達カップリング４０の最大撓みを制御して弾性トルク伝達カップリング４０の受ける最大撓みが設計撓み以下であるようにすることによって弾性トルク伝達カップリング４０の共振を阻止するステップとを有するのが良い。
【００３２】
弾性トルク伝達カップリング４０の所望の疲労寿命を多くの仕方で、即ち、分析手段、実験、選択又はこれらの組み合わせによって定めることができるということが解る。代表的には、オーバーランニングデカップラ１０は、所定量の試験又は動作サイクルを含む所定の形態又は系統的計画に耐え抜くことが必要とされる。例えば、自動車のフロントエンジン付属駆動装置で用いられるオーバーランニングデカップラは、所定回数のエンジン始動例えば５０万回のエンジン始動を含む試験形態に耐え抜くことが必要な場合がある。より複雑精巧な試験形態は、第１の回数のエンジン始動、第２の回数のエンジンアイドリングセグメント（所定の時間にわたる自動車のエンジンのアイドリングをシミュレートしている）、第３の回数の加速セグメント（所定の時間にわたると共に所定の割合での自動車のエンジンの加速をシミュレートしている）及び第４の回数の減速セグメント（所定の時間にわたると共に所定の割合での自動車のエンジンの減速をシミュレートしている）を含む場合がある。このような状況では、弾性トルク伝達カップリング４０を当初設計し、次に、トルク伝達装置（例えばデカップラ組立体１０）のコスト又は製造性を含む基準を考慮して弾性トルク伝達カップリング４０を改造し、しかる後、試験中に集められたデータに応答して弾性トルク伝達カップリング４０を改造することが望ましい場合がある。変形例として、所望の疲労寿命を単に選択により、例えば、所望の疲労寿命を有するものとして知られている非共振型オーバーランニングデカップラへの弾性トルク伝達カップリング４０の模倣或いは非共振型オーバーランニングデカップラにより駆動されるべき１つ又は複数の装置の慣性及び非共振型オーバーランニングデカップラにより駆動されるべき１つ又は複数の装置を駆動するためのピークトルクのうちの少なくとも一方に基づく１つ又は２つ以上の非共振型オーバーランニングデカップラからの非共振型オーバーランニングデカップラの選択によって定めても良い。
【００３３】
設計撓みは、弾性トルク伝達カップリング４０の疲労寿命を所望の疲労寿命以下に減少させないで弾性トルク伝達カップリング４０が共振中に受ける場合のある撓みである。設計撓みは、必ずしも、最大撓みである必要はなく、このような設計撓みを多くの方法で、例えば、分析手段、実験、選択又はこれらの組み合わせによって定めることができる。例えば、設計撓みは、弾性トルク伝達カップリング４０の疲労寿命を所望の疲労寿命以下に減少させないで弾性トルク伝達カップリング４０が共振中に受ける場合のある最大撓みよりも低いレベルに設定され又は選択することができる。変形例として、設計撓みを単に選択により、例えば、所望の疲労寿命を有しているものとして知られている非共振型オーバーランニングデカップラからの動作又は物理的特性の模倣により定めることができる。
【００３４】
弾性トルク伝達カップリング４０の撓みは、弾性トルク伝達カップリング４０を介して伝達されるトルクの大きさに直接関連しているので、設計撓みは、非共振型オーバーランニングデカップラを介して回転動力を受け取る１つ又は複数のコンポーネントをあらゆる条件下で駆動できるようにするのに十分に大きなサイズのものであるのが良いことは理解されよう。例えば、状況によっては、非共振型オーバーランニングデカップラを介して回転動力を受け取るべき１つ又は複数の装置のピークトルクを定めると共にピークトルクの伝達時における弾性トルク伝達カップリング４０の撓みが所望の撓みよりも小さいようにすることが望ましい場合がある。
【００３５】
上述の説明は、例示に過ぎず、本発明の内容、その用途又は使用を限定するものではない。特定の実施例が明細書に記載されると共に図面に示されているが、当業者であれば、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱することなく、これら実施例の種々の変更を行なうことができると共にこのような実施例の要素に代えて均等例を用いても良い。さらに、種々の実施例相互間における特徴、要素及び／又は機能の混合及び整合は、本明細書において明示的に想定され、その結果、当業者であればこの開示内容から１つの実施例の特徴、要素及び／又は機能を必要ならば別の実施例に組み込むことができることが理解されよう。さらに、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況又は材料を本発明の教示に適合させる多くの改造例を想到できる。したがって、本発明の内容は、本発明の教示を具体化するために現時点に想定された最適実施態様として図面に示されると共に本明細書において説明した特定の実施例に限定されず、本発明の範囲は、上記説明及び特許請求の範囲の記載に含まれるどのような実施形態をも含むものである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転動力を回転部材とハブとの間で伝達するよう構成されたオーバーランニングデカップラを製作する方法であって、前記オーバーランニングデカップラは、クラッチばねを備えた一方向クラッチと、前記クラッチばねに連結されたキャリヤと、前記キャリヤを前記ハブに弾性的に連結する少なくとも１つのばねとを有する方法において、
前記少なくとも１つのばねの所望の疲労寿命を定めるステップと、
共振中における前記少なくとも１つのばねの設計撓みを定めるステップであって、共振中の前記設計撓み時における前記少なくとも１つのばねの撓みは、前記少なくとも１つのばねの疲労寿命を前記所望の疲労寿命以下には減少させないステップと、
前記少なくとも１つのばねの最大撓みを制御して前記最大撓みが前記設計撓み以下であるようにすることによって前記オーバーランニングデカップラの共振を阻止するステップと、を備えている、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記設計撓みは、前記少なくとも１つのばねの疲労寿命を前記所望の疲労寿命以下には減少させない、共振中の前記少なくとも１つのばねの最大撓みである、
請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記設計撓みは、少なくとも一部が、前記オーバーランニングデカップラを介して駆動される少なくとも１つの装置の回転慣性に基づいて定められる、
請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記設計撓みは、少なくも一部が、前記オーバーランニングデカップラを介して駆動される１つ又は２つ以上の装置のピークトルクに基づいて定められる、
請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記オーバーランニングデカップラからの回転動力を受け取るべき装置のピーク駆動トルクを定めるステップを更に有し、
前記少なくとも１つのばねの最大撓みは、前記ピーク駆動トルクに等しい大きさを持つトルクが前記オーバーランニングデカップラを介して伝達されるときに、前記少なくとも１つのばねの撓みよりも大きい、
請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記クラッチばねは、前記オーバーランニングデカップラの回転軸線を中心として同心状に配置されているコイルを備えた螺旋捩じりばねから成る、
請求項１記載の方法。
【請求項７】
無端動力伝達要素及びオーバーランニングデカップラを有する駆動システムの作動方法であって、前記オーバーランニングデカップラは、ハブと、回転部材と、前記ハブと前記回転部材との間に設けられた一方向クラッチとを有し、前記一方向クラッチは、キャリヤと、クラッチばねと、前記キャリヤと前記ハブとの間に設けられた１つ又は２つ以上のばねとを有し、前記クラッチばねは、前記キャリヤに係合した第１の端部を有し、前記クラッチばねは、前記回転部材に駆動的に連結されるよう構成されている方法において、
前記駆動システムを前記回転部材への前記クラッチばねの連結が前記オーバーランニングデカップラを介するトルクの伝達を容易にするようにする第１の組をなす作動条件下で作動させるステップと、
前記オーバーランニングデカップラを所定のばね撓み以上の量の前記少なくとも１つのばねの撓みに応答して連結解除するステップと、を有し、
前記所定のばね撓みは、前記少なくとも１つのばねの共振条件の開始を阻止するよう選択される、
ことを特徴とする方法。
【請求項８】
前記少なくとも１つのばねは、前記オーバーランニングデカップラの回転軸線を中心として同心状に設けられた螺旋コイルばねから成る、
請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記クラッチばねは、前記第１の端部と反対側に第２の端部を有し、前記第２の端部は、前記少なくとも１つのばねの撓み量が前記所定のばね撓み以上である場合、前記クラッチばねの少なくとも一部分を前記回転部材から遠ざかる方向にコイル状に巻いてオーバーランニングデカップラの連結解除を開始させるよう前記ハブと接触する、
請求項７記載の方法。
【請求項１０】
前記回転部材は、プーリ、ローラ、又はスプロケットから成る、
請求項７記載の方法。
【請求項１１】
前記所定のばね撓みは、前記少なくとも１つのばねに所定の疲労寿命を与えるよう選択されている、
請求項７記載の方法。
【請求項１２】
回転動力を回転部材とハブとの間で伝達するよう構成されたオーバーランニングデカップラを製作する方法であって、前記オーバーランニングデカップラは、クラッチばねを備えたクラッチと、前記クラッチばねに連結されたキャリヤと、前記キャリヤを前記ハブに弾性的に連結する少なくとも１つのばねとを有する方法において、
前記少なくとも１つのばねの所望の疲労寿命を定めるステップと、
共振中に前記少なくとも１つのばねを介して伝達可能な設計トルクを定めるステップであって、共振中に前記少なくとも１つのばねを介する前記設計トルクの伝達は、前記少なくとも１つのばねの疲労寿命を前記所望の疲労寿命以下には減少させないステップと、
前記デカップラを介して伝達される最大トルクを制御して前記最大トルクが前記設計トルク以下であるようにすることによって前記オーバーランニングデカップラの共振を阻止するステップとを、備えている、
ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記設計トルクは、前記少なくとも１つのばねの疲労寿命を前記所望の疲労寿命以下に減少させることなく共振中に前記少なくとも１つのばねを介して伝達可能な最大トルクである、
請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記オーバーランニングデカップラからの回転動力を受け取るべき装置のピーク駆動トルクを定めるステップを更に有し、前記オーバーランニングデカップラを介して伝達される前記最大トルクは、前記ピーク駆動トルクよりも大きい、
請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
前記設計トルクは、少なくとも一部が、前記オーバーランニングデカップラを介して駆動される少なくとも１つの装置の回転慣性に基づいて定められる、請求項１２記載の方法。
【請求項１６】
前記設計トルクは、少なくも一部が、前記オーバーランニングデカップラを介して駆動される１つ又は２つ以上の装置のピークトルクに基づいて定められる、
請求項１２記載の方法。
【請求項１７】
前記クラッチばねは、前記オーバーランニングデカップラの回転軸線を中心として同心状に配置されているコイルを備えた螺旋捩じりばねから成る、
請求項１２記載の方法。
【請求項１】
回転動力を回転部材とハブとの間で伝達するよう構成されたオーバーランニングデカップラを製作する方法であって、前記オーバーランニングデカップラは、クラッチばねを備えた一方向クラッチと、前記クラッチばねに連結されたキャリヤと、前記キャリヤを前記ハブに弾性的に連結する少なくとも１つのばねとを有する方法において、
前記少なくとも１つのばねの所望の疲労寿命を定めるステップと、
共振中における前記少なくとも１つのばねの設計撓みを定めるステップであって、共振中の前記設計撓み時における前記少なくとも１つのばねの撓みは、前記少なくとも１つのばねの疲労寿命を前記所望の疲労寿命以下には減少させないステップと、
前記少なくとも１つのばねの最大撓みを制御して前記最大撓みが前記設計撓み以下であるようにすることによって前記オーバーランニングデカップラの共振を阻止するステップと、を備えている、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記設計撓みは、前記少なくとも１つのばねの疲労寿命を前記所望の疲労寿命以下には減少させない、共振中の前記少なくとも１つのばねの最大撓みである、
請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記設計撓みは、少なくとも一部が、前記オーバーランニングデカップラを介して駆動される少なくとも１つの装置の回転慣性に基づいて定められる、
請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記設計撓みは、少なくも一部が、前記オーバーランニングデカップラを介して駆動される１つ又は２つ以上の装置のピークトルクに基づいて定められる、
請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記オーバーランニングデカップラからの回転動力を受け取るべき装置のピーク駆動トルクを定めるステップを更に有し、
前記少なくとも１つのばねの最大撓みは、前記ピーク駆動トルクに等しい大きさを持つトルクが前記オーバーランニングデカップラを介して伝達されるときに、前記少なくとも１つのばねの撓みよりも大きい、
請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記クラッチばねは、前記オーバーランニングデカップラの回転軸線を中心として同心状に配置されているコイルを備えた螺旋捩じりばねから成る、
請求項１記載の方法。
【請求項７】
無端動力伝達要素及びオーバーランニングデカップラを有する駆動システムの作動方法であって、前記オーバーランニングデカップラは、ハブと、回転部材と、前記ハブと前記回転部材との間に設けられた一方向クラッチとを有し、前記一方向クラッチは、キャリヤと、クラッチばねと、前記キャリヤと前記ハブとの間に設けられた１つ又は２つ以上のばねとを有し、前記クラッチばねは、前記キャリヤに係合した第１の端部を有し、前記クラッチばねは、前記回転部材に駆動的に連結されるよう構成されている方法において、
前記駆動システムを前記回転部材への前記クラッチばねの連結が前記オーバーランニングデカップラを介するトルクの伝達を容易にするようにする第１の組をなす作動条件下で作動させるステップと、
前記オーバーランニングデカップラを所定のばね撓み以上の量の前記少なくとも１つのばねの撓みに応答して連結解除するステップと、を有し、
前記所定のばね撓みは、前記少なくとも１つのばねの共振条件の開始を阻止するよう選択される、
ことを特徴とする方法。
【請求項８】
前記少なくとも１つのばねは、前記オーバーランニングデカップラの回転軸線を中心として同心状に設けられた螺旋コイルばねから成る、
請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記クラッチばねは、前記第１の端部と反対側に第２の端部を有し、前記第２の端部は、前記少なくとも１つのばねの撓み量が前記所定のばね撓み以上である場合、前記クラッチばねの少なくとも一部分を前記回転部材から遠ざかる方向にコイル状に巻いてオーバーランニングデカップラの連結解除を開始させるよう前記ハブと接触する、
請求項７記載の方法。
【請求項１０】
前記回転部材は、プーリ、ローラ、又はスプロケットから成る、
請求項７記載の方法。
【請求項１１】
前記所定のばね撓みは、前記少なくとも１つのばねに所定の疲労寿命を与えるよう選択されている、
請求項７記載の方法。
【請求項１２】
回転動力を回転部材とハブとの間で伝達するよう構成されたオーバーランニングデカップラを製作する方法であって、前記オーバーランニングデカップラは、クラッチばねを備えたクラッチと、前記クラッチばねに連結されたキャリヤと、前記キャリヤを前記ハブに弾性的に連結する少なくとも１つのばねとを有する方法において、
前記少なくとも１つのばねの所望の疲労寿命を定めるステップと、
共振中に前記少なくとも１つのばねを介して伝達可能な設計トルクを定めるステップであって、共振中に前記少なくとも１つのばねを介する前記設計トルクの伝達は、前記少なくとも１つのばねの疲労寿命を前記所望の疲労寿命以下には減少させないステップと、
前記デカップラを介して伝達される最大トルクを制御して前記最大トルクが前記設計トルク以下であるようにすることによって前記オーバーランニングデカップラの共振を阻止するステップとを、備えている、
ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記設計トルクは、前記少なくとも１つのばねの疲労寿命を前記所望の疲労寿命以下に減少させることなく共振中に前記少なくとも１つのばねを介して伝達可能な最大トルクである、
請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記オーバーランニングデカップラからの回転動力を受け取るべき装置のピーク駆動トルクを定めるステップを更に有し、前記オーバーランニングデカップラを介して伝達される前記最大トルクは、前記ピーク駆動トルクよりも大きい、
請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
前記設計トルクは、少なくとも一部が、前記オーバーランニングデカップラを介して駆動される少なくとも１つの装置の回転慣性に基づいて定められる、請求項１２記載の方法。
【請求項１６】
前記設計トルクは、少なくも一部が、前記オーバーランニングデカップラを介して駆動される１つ又は２つ以上の装置のピークトルクに基づいて定められる、
請求項１２記載の方法。
【請求項１７】
前記クラッチばねは、前記オーバーランニングデカップラの回転軸線を中心として同心状に配置されているコイルを備えた螺旋捩じりばねから成る、
請求項１２記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公表番号】特表２０１２−５０６９７５（Ｐ２０１２−５０６９７５Ａ）
【公表日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５３２４７３（Ｐ２０１１−５３２４７３）
【出願日】平成２１年１０月２７日（２００９．１０．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＡ２００９／００１８０３
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０４８７３２
【国際公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【出願人】（５０４０３９３６２）リテンズ オートモーティヴ パートナーシップ (9)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月２７日（２００９．１０．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＣＡ２００９／００１８０３
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０４８７３２
【国際公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【出願人】（５０４０３９３６２）リテンズ オートモーティヴ パートナーシップ (9)
【Ｆターム（参考）】
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