JP2003535280A - シール部材を有するオーバーランニングクラッチプーリー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 オーバーランニングクラッチプーリーは、好ましくは滑車部材と、滑車部材内にほぼ同心状に位置するハブ部材と、クラッチ部材と、シールド部材を備えている。滑車部材は、好ましくは入力装置と係合する滑車入力部と、滑車クラッチ面を形成する滑車クラッチ部を備えている。同様にハブ部材は、好ましくは出力装置と係合するハブ出力部と、ハブクラッチ面を形成するハブクラッチ部を備えている。好ましい実施例では、滑車クラッチ面とハブクラッチ面は協働して、クラッチ部材が嵌まる開放されたクラッチくぼみを形成している。好ましくは滑車部材とハブ部材に連結されたシール部材は、好ましくは開放されたクラッチくぼみをシールし、シールド部材は、好ましくはシール部材を遮蔽するようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】

この発明は、一般的にはオーバーランニングクラッチ分野における装置、より
具体的には自動車エンジンによって、ベルトを介して駆動される補機に用いる改
良されたオーバーランニングクラッチプーリーに関する。

【０００２】

【背景】

自動車エンジンの作動中に、様々な補機を駆動し、作動させるために駆動ベル
トが通常使われる。これらの補機の一つに、自動車に電力を供給する自動車用オ
ルターネータ（交流発電機）がある。駆動ベルトのいくつかの構造が用いられて
いるが、いくつかの補機を駆動する多軸掛け構造が現在最も好まれている。多軸
掛け構造は、エンジン（「出力装置」）のクランク軸に接続された駆動プーリー
と、駆動プーリーに掛け渡された駆動ベルトから成る。駆動ベルトはまた、様々
な補機（「入力装置」）の入力軸に接続された一つかそれ以上の従来の従動プー
リーにも掛け渡されている。

【０００３】 大半の従来の従動プーリーは、オーバーランニング機能のない一体設計で形成
されている。言い換えると、従来の従動プーリーは入力軸に固定的に取り付けら
れており、従動プーリーの部分と入力軸間の相対回転運動を許容することができ
ない。オーバーランニング能力の欠如と、補機による大きな慣性の発生により、
駆動ベルトが入力軸に対して突然減速すると、駆動ベルトと従動プーリーの間で
相対的なスリップが起きることがある。この相対的なスリップは、聴覚的見地か
らいらいらさせる鳴きや、機械的見地から望ましくない駆動ベルトの過度の摩耗
を引き起こす可能性がある。

【０００４】 通常の駆動状況において、駆動ベルトは入力軸に対して急激な減速を受けるこ
とがよくある。この状況は、たとえばスロットルを広く開けた加速状態での第１
ギヤから第２ギヤへのシフト中に起きることがある。この状況は、シフト直後に
スロットルが閉じられると悪化する。このような状況において、駆動ベルトは急
速に減速するが、補機からの高い慣性を受けている従動プーリーは、駆動ベルト
と従動プーリー間の摩擦にも係わらず高回転速度を維持する。

【０００５】 急激な減速の場合に加え、駆動ベルトは、耳に聞こえる振動や望ましくない摩
耗を引き起こす他の状況に曝されることもある。一例として、従来の従動プーリ
ーを有する多軸掛け機構は、（燃費を向上させる）極端に低いアイドルエンジン
速度を有する自動車エンジンに用いられることがある。このような状況では、前
記機構は、自動車エンジンの定期的なシリンダーの爆発により、固有周波数内で
同機構の共鳴および駆動ベルトの耳に聞こえる振動や摩耗を引き起こすとき、駆
動ベルトの「ばたつき」を生じる。

【０００６】 従来の従動プーリーの欠点、すなわち駆動ベルトの鳴き、摩耗、振動は、従来
の従動プーリーの代わりに、オーバーランニングクラッチプーリーを用いること
によって避けられる。オーバーランニングクラッチプーリーは、駆動ベルトの急
激な減速の後で、プーリーが同じ速度で同じ回転方向に回転し続けることを許容
する。ある意味でオーバーランニングは、自転車の後輪ハブのように機能する；
従来の自転車の後輪ハブと後輪は、自転車のペダルとクランク軸の急激な減速の
後でさえも、同じ回転速度で同じ回転方向に回転し続ける。オーバーランニング
クラッチプーリーの一例は、本発明と同じ譲受人に与えられ、ここに言及するこ
とによって全体が組み込まれた米国特許・５５９８９１３に記載されている。

【０００７】 新しい自動車の顧客の多くは、新しい自動車に対して長寿命と少ない修理回数
を要求しているので、他の分野ではないとしても、自動車の分野では、耐摩耗性
が向上したオーバーランニングクラッチプーリーを開発する必要がある。本発明
は、オーバーランニングクラッチプーリーのコストを最小限に抑えつつ、耐摩耗
性を向上させる特徴を有するオーバーランニングクラッチプーリーを提供する。

【０００８】

【好ましい実施例の詳細説明】 本発明の４つの好ましい実施例の下記説明はこの発明の範囲を、これらの好ま
しい実施例に限定することを意図したものではなく、オーバーランニングクラッ
チの分野の技術を有する者が、この発明を行い、用いることができるようにする
ためのものである。

【０００９】 図１に示すように、本発明は、入力装置１２と出力装置１４を回転方向に係合
させるためのオーバーランニングクラッチプーリー１０を備えている。オーバー
ランニングクラッチプーリー１０は、駆動ベルト１６を入力装置１２とし、円筒
軸１８を出力装置１４として用いられるようになっている。より具体的には、オ
ーバーランニングクラッチプーリー１０は、溝が形成された面を有する駆動ベル
ト１６と、自動車用オルターネータの円筒軸１８に用いるように設計されている
。しかしオーバーランニングクラッチプーリー１０は、他の環境では、滑らかな
ベルト、歯付きベルト、Ｖ形ベルト、あるいは歯付きギヤも含む他の適当な入力
装置、および多角形軸等の他の適当な出力装置に用いてもよい。さらにオーバー
ランニングクラッチプーリー１０は、回転入力の役割を交代して行う２つの装置
、および実際は回転入力を出す「出力装置」と実際は回転入力を受ける「入力装
置」と共に用いることもできる。このような実施例においては、「入力装置」「
出力装置」の用語は入替え可能である。

【００１０】 図２に示すように、第１の好ましい実施例のオーバーランニングクラッチプー
リー１０は、滑車部材２０と、滑車部材２０内にほぼ同芯状に位置するハブ部材
２２と、クラッチ部材２４と、シール部材２６と、シールド部材２７を備えてい
る。滑車部材２０は、好ましくは入力装置に係合するようになっている滑車入力
部２８、滑車クラッチ面３２を形成する滑車クラッチ部３０を備えている。同様
にハブ部材２２は、好ましくは出力装置に係合するようになっているハブ出力部
３４と、ハブクラッチ面３８を形成するハブクラッチ部３６を備えている。好ま
しい実施例では、滑車クラッチ面３２とハブクラッチ面３８は協働して、クラッ
チ部材用の開放クラッチくぼみ４０を形成する。好ましくは滑車部材２０とハブ
部材２２に連結されているシール部材２６は、好ましくは開放されたクラッチく
ぼみ４０をシールするようになっており、一方シールド部材２７は、好ましくは
シール部材２６を遮蔽するようになっている。シール部材２６とシールド部材２
７は、協働して、オーバーランニングクラッチプーリー１０のコストと重量を最
小限に抑えつつ、開放されたクラッチくぼみ内に潤滑剤を保持することによって
、耐摩耗性を増大させる。

【００１１】 第１の好ましい実施例の滑車部材２０の滑車入力部２８は、駆動ベルトに係合
するようになっている。滑車部材２０と駆動ベルトの回転方向および軸方向のス
リップを実質的に防ぐために、滑車入力部２８は、好ましくは２つの滑車入力肩
部４４と、少なくとも一つの滑車入力溝４６を有する滑車入力面４２を形成する
。またはその代わりに滑車入力部２８には、歯付き面、リブ付き面などの、入力
装置に係合する他の面が形成されていてもよい。滑車入力面４２は、好ましくは
（オーバーランニングクラッチプーリー１０の回転軸線から遠ざかる方向に）外
側を向いており、好ましくはほぼ円筒形である。滑車入力部２８は、好ましくは
鋼などの従来の構造材料で従来の方法で形成されるが、その代わりに他の適当な
材料で、他の適当な方法で形成してもよい。

【００１２】 第１の好ましい実施例のハブ部材２２のハブ出力部３４は、円筒軸に係合する
ようになっている。ハブ出力部３４は、好ましくは円筒軸の面に対応するハブ出
力面４８を形成する。オーバーランニングクラッチプーリー１０は、好ましくは
回転方向および軸方向のスリップを防ぐために、「ネジ付きナット」とも呼ばれ
る固定装置５０を用いる。もちろんハブ出力部３４は、回転方向および軸方向ス
リップを防ぐため、および円筒軸に係合するため、およびオーバーランニングク
ラッチプーリー１０を円筒軸に締めつけ、緩めるために、他の適当な装置を備え
ていたり、他の面を形成していてもよい。好ましくは、ハブ出力面４８は、内側
（オーバーランニングクラッチプーリー１０の回転軸線の方）を向いており、好
ましくはほぼ円筒形である。ハブ出力部３４は、好ましくは鋼などの従来の構造
材料で、従来の方法で形成されるが、その代わりに他の適当な材料で、他の適当
な方法で形成されてもよい。

【００１３】 第１の好ましい実施例のオーバーランニングクラッチプーリー１０は、滑車部
材２０とハブ部材２２の相対回転を許容する機能がある軸受部材５２を備えてい
る。好ましくは転がり要素型の軸受部材５２は、好ましくは、滑車部材２０に好
ましくはプレス嵌めされる外レース要素５４と、好ましくはハブ部材２２にプレ
ス嵌めされる内レース要素５６と、好ましくは外レース要素５４と内レース要素
５６の間に設けられる玉軸受要素５８と、好ましくは玉軸受要素５８の両側で外
レース要素５４と内レース要素５６の間を延びる軸受シール６０を備えている。
あるいはその代わりに軸受部材５２は、ジャーナル軸受またはころ軸受等、他の
適当なタイプのものでもよく、あるいは他の適当な方法で他の適当な面に取り付
けてもよい。軸受部材は公知の装置であるので、好ましくは従来の材料で、従来
の方法で製造するが、その代わりに他の適当な材料で、他の適当な方法で製造し
てもよい。

【００１４】 第１の好ましい実施例の滑車クラッチ部３０とハブクラッチ部３６は、それぞ
れクラッチ部材２４と係合するための滑車クラッチ面３２とハブクラッチ面４８
を提供する機能がある。滑車クラッチ部３０は好ましくは、滑車部材２０から半
径方向内向きに延びる。こうして滑車クラッチ部３０は、好ましくは滑車入力部
２８と同じ材料で、同じ方法で製造されるが、他の適当な材料で、他の適当な方
法で製造してもよい。ハブクラッチ部３６は、好ましくはハブ出力部材３４から
半径方向外向きに、その上を軸方向に延びる。こうしてハブクラッチ部３６は、
好ましくはハブ出力部３４と同じ材料で、同じ方法で製造されるが、他の適当な
材料で、他の適当な方法で製造してもよい。このようにすることによって、滑車
クラッチ面３２とハブクラッチ面３８は、協働して開放されたクラッチくぼみ４
０をほぼ形成する。「開放されたクラッチくぼみ」という用語は、クラッチ部材
２４がシール部材２６なしで環境に開放されているということを指す。これに対
して、閉じたクラッチくぼみを有するオーバーランニングクラッチプーリーにお
いては、クラッチ部材２４は、滑車部材２０、ハブ部材２２、軸受部材５２の組
み合わせによって環境からほぼシールされている。

【００１５】 第１の好ましい実施例の滑車クラッチ面３２とハブクラッチ面３８は、軸方向
の隙間６２を互いの間に介してほぼ隣接する位置にある。滑車クラッチ面３２と
ハブクラッチ面３８は、好ましくは内側（オーバーランニングクラッチプーリー
１０の回転軸線の方）を向いており、好ましくはほぼ円筒形である。さらに滑車
クラッチ面３２とハブクラッチ面３８は、好ましくは同様の半径方向直径と同様
の軸方向長さと同様の仕上げを有する。これらの特徴が、クラッチ部材２４に最
適の性能を与える。滑車クラッチ面３２とハブクラッチ面３８は、これらおよび
他の設計仕様に関して互いに異なっていてもよい。

【００１６】 好ましくは軸方向隙間６２の上方に位置する、第１の好ましい実施例のクラッ
チ部材２４は、ハブ部材２２に対して滑車部材２０が第１の回転方向に加速する
と、滑車クラッチ面３２とハブクラッチ面３８に係合し、ハブ部材２２に対して
滑車部材２０が第１の回転方向に減速すると、滑車クラッチ面３２とハブクラッ
チ面４８の係合を解除する機能がある。好ましい実施例では、クラッチ部材２４
はコイルバネ６４である。従来の材料で、従来の方法で製造されるコイルバネ６
４は、コイルバネの特定のサイズおよび向きによって、上記特徴を達成する。別
の実施例では、クラッチ部材２４は上記特徴を達成する他の適当な装置を備えて
いてもよい。

【００１７】 コイルバネ６４は、緩んだときの半径方向直径が好ましくは滑車クラッチ面３
２とハブクラッチ面３８の内径より少し大きくなるように設計される。したがっ
て、挿入され、滑車部材２０またはハブ部材２２が回転運動をしていないときは
、コイルバネ６４は、滑車クラッチ面３２とハブクラッチ面３８の両方に摩擦的
に係合し、外向きの力を加える。さらにコイルバネ６４は、好ましくはコイルが
滑車クラッチ面３２からハブクラッチ面３８に第１の回転方向に軸方向に延びる
向きに設けられる。このような向きにすることによって、滑車部材２０とハブ部
材２２の相対回転によって、クラッチ部材２４が締まったり、緩んだりする。言
い換えると、滑車部材２０がハブ部材２２に対して第１の回転方向へ加速される
と、コイルバネ６４は緩む方に付勢され、滑車部材２０のハブ部材２２に対する
第１の回転方向への減速は、コイルバネ６４を締まる方に付勢する。

【００１８】 コイルバネ６４が緩むと、滑車クラッチ面３２とハブクラッチ面３８に対する
コイルバネ６４の外向きの力が増加し、そのため滑車部材２０とハブ部材２２は
係合すなわち「ロック」する。この係合状態は、好ましくは、滑車部材２０がハ
ブ部材２２に対して第１の回転方向に加速すると起きる。一方コイルバネ６４が
締まると、滑車クラッチ面３２とハブクラッチ面３８に対するコイルバネ６４の
外向きの力が減少し、そのため滑車部材２０とハブ部材２２は係合解除すなわち
「スリップ」する。この係合解除状態は、好ましくは、滑車部材２０がハブ部材
２２に対して第１の回転方向に減速すると起きる。

【００１９】 オーバーランニングクラッチプーリー１０の「スリップ」状態の間、コイルバ
ネ６４は滑車クラッチ面３２またはハブクラッチ面３８を横切る方向に軽く擦れ
、これが上記面の摩耗を引き起こすかもしれない。同様にオーバーランニングク
ラッチプーリー１０の「ロック」状態の間、コイルバネ６４は強制的に滑車クラ
ッチ面３２とハブクラッチ面３８に係合し、これも上記面の摩耗を引き起こすか
もしれない。これらの面の摩耗に抗するために、滑車クラッチ面３２とハブクラ
ッチ面３８は、好ましくは十分な表面硬度値を有するように形成されるか処理さ
れる。

【００２０】 クラッチ部材２４の適切な位置決めを確実に行うために、第１の好ましい実施
例の滑車部材２０は、滑車フランジ面６８を形成する滑車フランジ部６６を備え
ており、好ましい実施例のハブクラッチ部３６は、ハブフランジ面７０を形成し
ている。滑車フランジ部６６は、好ましくは滑車クラッチ部３０に隣接して半径
方向内向きに延びる。滑車フランジ面６８とハブフランジ面７０は、好ましくは
クラッチ部材２４の対向端部に設けられる。好ましい実施例のオーバーランニン
グクラッチプーリー１０は、もちろん、クラッチ２４の適切な位置決めを確実に
行うために、他の適当な装置を用いてもよい。これらの装置は滑車部材２０また
はハブ部材２２の他の部分により形成される面、または他の適当な要素によって
形成される面でもよい。滑車クラッチ面３２とハブクラッチ面３８と同様に、滑
車フランジ面６８とハブフランジ面７０は、好ましくは十分な表面硬度値を有す
るように形成したり処理する。

【００２１】 第１の好ましい実施例のシール部材２６は、開放されたクラッチくぼみ４０を
シールして、クラッチ部材２４を汚染物質から保護し、潤滑剤（図示略）を開放
されたクラッチくぼみ４０内に保持する機能がある。シール部材２６は、好まし
くは滑車部材２０の滑車フランジ部６６と回転方向に係合し、シール部材２６と
ハブ部材２２の間の相対回転を許容する機能があるリップシール８６を介してハ
ブ部材２２に摺動可能に接触している。その代わりにシール部材２６は、シール
部材２６が開放されたクラッチくぼみ４０をほぼシールするように、滑車部材２
０とハブ部材２２のいかなる面または部分に連結されてもよい。シール部材２６
は、好ましくはポリマー材料などの従来の材料で、従来の方法で形成するが、い
かなる適当な材料で、いかなる適当な方法で形成してもよい。

【００２２】 第１の好ましい実施例の固定装置５０は、ハブ部材２２を出力装置に対して軸
方向に保持するようになっており、このため固定装置５０は、好ましくは出力装
置の円筒軸のネジ部に対応するネジ部（図示略）を備えている。しかし固定装置
５０は、ハブ部材２２を出力装置に対して軸方向に保持するために他の適当な仕
掛けまたは方法を備えていてもよい。固定装置５０は、好ましくは鋼などの従来
の構造材料で、従来の方法で形成するが、その代わりに他の適当な材料を用いて
、他の適当な方法で形成してもよい。

【００２３】 第１の好ましい実施例のシールド部材２７は、シール部材２６を少なくとも部
分的に遮蔽するようになっている。「シールド」という用語は、シール部材２６
とシールド部材２７の間に隙間があっても、シールド部材２７が水や汚染物質に
対してある程度の保護をしているということを言外に含んでいる。好ましい実施
例では、シールド部材２７はシール部材２６のリップシール８６を遮蔽している
が、シールド部材２７は、シール部材２６の他の部分を遮蔽するようにしてもよ
い。第１の好ましい実施例では、シールド部材２７には固定装置５０が一体に形
成されている。このためシールド装置２７は、好ましくは固定装置５０と同じ材
料で作る。

【００２４】 図３に示すように、第２の好ましい実施例のシールド部材２７’は、好ましく
は別に形成し、後で第２の好ましい実施例の固定装置５０’に接続する。他の全
ての点において、第２の好ましい実施例のオーバーランニングクラッチプーリー
１０’は、第１の好ましい実施例のオーバーランニングクラッチプーリー１０に
似ている。シールド部材２７’は、好ましくはポリマー材料などの従来の材料を
用いて、従来の方法で製造するが、その代わりにいかなる適当な材料を用いて、
いかなる適当な方法で製造してもよい。

【００２５】 図４に示すように、第３の好ましい実施例のシールド部材２７''は、シール部
材２６に取りつけられ、滑車部材２０の滑車フランジ部６６に回転自在に係合し
ている。こうして、シールド部材２７''は、カメラ用の「レンズキャップ」のよ
うに機能する。他の全ての点で、第３の好ましい実施例のオーバーランニングク
ラッチプーリー１０''は、好ましくは第１の好ましい実施例のオーバーランニン
グクラッチプーリー１０に似ている。シールド部材２７''は、好ましくはポリマ
ー材料などの従来の材料を用いて、従来の方法で製造するが、いかなる適当な材
料を用いて、いかなる適当な方法で製造してもよい。

【００２６】 図５、６に示すように、第４の好ましい実施例のシールド部材２７'''は、好
ましくはロック要素９２でシール部材２６に回転自在に係合させられている。第
４の実施例の第１の変形例では、図５に示すように、ロック装置９２は、好まし
くはシール部材２６とはたやすく係合するが、シール部材２６からの係合の離脱
には抵抗するような形状をしている。第４の実施例の第２の変形例では、図６に
示すようにロック装置９２’は、好ましくはシールド部材２７'''をシール部材
２６に押圧するような形をしている。ロック装置９２、９２’は、好ましくは第
１の変形例ではプラスチック、第２の変形例では鋼のような従来の材料を用いて
、従来の方法で製造されるが、その代わりに他の適当な材料で、他の適当な方法
で製造してもよい。

【００２７】 オーバーランニングクラッチプーリーの分野の技術者なら、これまでの詳細説
明および図面、クレームから分かるであろうが、上記のクレームで定義されるこ
の発明の範囲から外れずに、発明の好ましい実施例に変更を加えることができる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】 駆動ベルトを入力装置、円筒軸を出力装置として示す、本発明のオーバーランニ
ングクラッチプーリーの斜視図

【図２】 好ましい実施例のオーバーランニングクラッチプーリーの、図１の２−２線に沿
った部分横断面図

【図３】 第２の好ましい実施例のオーバーランニングクラッチプーリーの、図２に似た部
分横断面図

【図４】 第３の好ましい実施例のオーバーランニングクラッチプーリーの、図２に似た部
分横断面図

【図５】 第４の好ましい実施例の２つの変形形のオーバーランニングクラッチプーリーの
、図２に似た部分横断面図

【図６】 第４の好ましい実施例の２つの変形形のオーバーランニングクラッチプーリーの
、図２に似た部分横断面図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J031 AC01 AC10 BA08 BA19 CA03 3J043 AA03 CA02 FA20 FB04 HA01 3J056 AA38 AA47 AA62 BA02 BE04 CA12 CC13 GA03 GA12

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力装置に係合するようになっている滑車入力部と、滑車ク
   ラッチ面を形成する滑車クラッチ部を備えた滑車部材と、 前記滑車部材内にほぼ同心状に設けられ、出力装置に係合するようになってい
   るハブ出力部と、前記滑車クラッチ面に実質的に隣接するハブクラッチ面を形成
   するハブクラッチ部を備えたハブ部材を備え、前記滑車クラッチ面と前記ハブク
   ラッチ面は協働して開放されたクラッチくぼみを形成しており、 前記開放されたクラッチくぼみ内に設けられ、前記滑車部材が前記ハブ部材に
   対して第１の回転方向に加速すると、前記滑車クラッチ面と前記ハブクラッチ面
   に係合し、前記滑車部材が前記ハブ部材に対して第１の回転方向に減速すると、
   前記滑車クラッチ面と前記ハブクラッチ面との係合が解除されるようになってい
   るクラッチ部材と、 前記滑車部材と前記ハブ部材に連結され、前記開放されたクラッチくぼみをほ
   ぼシールするシール部材と、 前記シール部材を少なくとも部分的に遮蔽するシールド部材を備えた、入力装
   置と出力装置を回転方向に係合させるためのオーバーランニングクラッチプーリ
   ー。
2. 【請求項２】 前記シール部材が前記滑車部材に係合し、前記ハブ部材に摺
   動可能に接触している請求項１のオーバーランニングクラッチプーリー。
3. 【請求項３】 前記ハブ部材を出力装置に対して軸方向に保持する固定装置
   をさらに備え、前記シールド部材が前記固定装置に連結されている請求項１のオ
   ーバーランニングクラッチプーリー。
4. 【請求項４】 前記シールド部材に、前記固定装置が一体に形成されている
   請求項３のオーバーランニングクラッチプーリー。
5. 【請求項５】 前記シールド部材が前記固定装置に別々に接続されている請
   求項３のオーバーランニングクラッチプーリー。
6. 【請求項６】 前記シールド部材が前記シール部材に連結されている請求項
   ２のオーバーランニングクラッチプーリー。
7. 【請求項７】 前記シールド部材が前記シール部材に取り付けられている請
   求項６のオーバーランニングクラッチプーリー。
8. 【請求項８】 前記シールド部材を前記シール部材に回転方向に係合させる
   ロック部材を備えている請求項６のオーバーランニングクラッチプーリー。
9. 【請求項９】 前記滑車クラッチ面と前記ハブクラッチ面が内向きで、円筒
   形である請求項１のオーバーランニングクラッチプーリー。