JP2003535287A - 被膜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】 本発明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は、協働して入力装置と出力装置を回転自在に係合させる滑車部材、ハブ部材、クラッチ部材および被膜を備えている。滑車部材は好ましくは、入力装置に係合するようになっている滑車入力面を形成する滑車入力部と、滑車クラッチ面を形成する滑車クラッチ部を有する。同様にハブ部材は好ましくは、出力装置に係合するようになっているハブ出力面を形成するハブ出力部と、ハブクラッチ面を形成するハブクラッチ部を有する。被膜は好ましくは、滑車入力面、滑車クラッチ面、ハブ出力面、ハブクラッチ面に設けられ、実質的な腐食から保護し、これらの面の耐摩耗性を向上させると共に、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
ギアから第２ギア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】 本発明の好ましい実施例の下記説明はこの発明の範囲を、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当業者が、こ
の発明を実施し、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を回転自在に係合
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、あるいは歯付きギア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、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内のほぼ同軸状に位置するハブ部材２２と、クラッ
チ部材２４と、被膜２６を備え、それらが協働して駆動ベルトと円筒軸に回転自
在に係合する。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
る滑車入力面３０を形成する滑車入力部２８と、滑車クラッチ面３４を形成する
滑車クラッチ部３２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面３８を形成するハブ出力部３６と、ハブ
クラッチ面４２を形成するハブクラッチ部４０を備えている。好ましい実施例で
は、被膜２６は、滑車入力面３０と、滑車クラッチ面３４と、ハブ出力面３８と
、ハブクラッチ面４２に設けられている。選択的にこれらの面の一つかそれ以上
を避けるよりは、全体的に被膜２６を施した方が、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、腐食から保護し、耐摩耗性を向上させる
。

【００１１】 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３０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
係合する他の適当な面が形成されていてもよい。滑車入力面３０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】 好ましい実施例のハブ部材２２のハブ出力部３６は、円筒軸に係合するように
なっている。ハブ出力部３６は、好ましくは（オーバーランニングクラッチプー
リー１０の組立体を円筒軸に組付け、心合わせする機能がある）滑らかな部分４
８と、（ハブ部材２２の相対回転を実質的に防ぎ、ハブ部材を円筒軸に保持する
機能がある）ネジ部５０と、（オーバーランニングクラッチプーリー１０を円筒
軸に対して容易に締めつけ、緩めるためのアレンレンチと係合する）六角部５２
を有するハブ出力面３８を形成する。もちろんハブ出力部３６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たり緩めたりするための工具
と係合するため、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３８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
３６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】 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５４を備えている。好
ましくは転がり要素型の軸受部材５４は、好ましくは、滑車部材２０の滑車軸受
面６０に好ましくはプレス嵌めされる外レース要素５８と、好ましくはハブ部材
２２のハブ軸受面６４にプレス嵌めされる内レース要素６２と、外レース要素５
８と内レース要素６２の間に設けられる玉軸受要素６６と、好ましくは玉軸受要
素６６の両側で外レース要素５８と内レース要素６２の間に延びる軸受シール６
８を備えている。あるいはその代わりに軸受部材５４は、ジャーナル軸受または
ころ軸受等の他の適当なタイプのものでもよく、他の適当な要素を備えていても
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５
４は従来の装置であるので、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】 好ましい実施例の滑車クラッチ部３２とハブクラッチ部４０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３４とハブクラッチ面４２を形成
している。滑車クラッチ部３２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３２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４０は、好ましくはハブ出力部材３６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４０は、好ましくはハ
ブ出力部３６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。好ましくは、ハブクラッチ部４０は、クラッチ部
材２４を収容するためのクラッチくぼみ５４を形成する。

【００１５】 好ましい実施例では、滑車クラッチ面３４とハブクラッチ面４２は、軸方向の
隙間７０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３４とハ
ブクラッチ面４２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１
０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３４とハブクラッチ面４２は、好ましくは同様の半径方向直径と同様の
軸方向長さを有する。これらの特徴によりクラッチ部材に最適の性能を与える。
しかし滑車クラッチ面３４とハブクラッチ面４２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】 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３４とハブクラッチ面４２を係合させ、ハブ部材２
２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３４と
ハブクラッチ面４２の係合を解除する。好ましい実施例では、クラッチ部材２４
はコイルバネ７２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７
２は、クラッチくぼみ５４内のコイルバネ７２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７２は、緩んだ時の半径方向直径を、好ましくは滑車クラッチ面３
４とハブクラッチ面４２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、クラッチくぼみ５４に挿入され、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７２は、滑車クラッチ面３４とハブクラッチ
面４２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７２は
、好ましくはコイルが滑車クラッチ面３４からハブクラッチ面４２に第１の回転
方向に軸方向に延びる向きに、クラッチくぼみ５４内に設けられる。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７２は緩む方に
付勢され、滑車部材２０がハブ部材２２に対して第１の回転方向へ減速すると、
コイルバネ７２を締まる方に付勢する。

【００１８】 コイルバネ７２が緩むと、滑車クラッチ面３４とハブクラッチ面４２に対する
コイルバネ７２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７２が
締まると、滑車クラッチ面３４とハブクラッチ面４２に対するコイルバネ７２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７２は滑車クラッチ面３４またはハブクラッチ面４２を横切る方向に擦れ、こ
れが上記面の摩耗を生じるかもしれない。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７２は強制的に滑車クラッチ面３
４とハブクラッチ面４２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。滑車クラッチ面３４とハブクラッチ面４２の被膜は、実質的な腐食に対する
保護に加え、クラッチ部材２４による上記面の摩耗に耐えるに十分な表面硬度を
与える。

【００２０】 クラッチくぼみ５４内でクラッチ部材２４の適切な位置決めを確実に行うため
に、好ましい実施例の滑車部材２０は、滑車つば面７６を形成する滑車つば部７
４を備えており、好ましい実施例のハブクラッチ部４０は、ハブフランジ面７８
を形成している。滑車つば部７４は、好ましくは滑車クラッチ部３２に隣接し、
滑車入力部２８から半径方向内向きに延びている。滑車つば面７６とハブフラン
ジ面７８は、好ましくはクラッチくぼみ５４の対向する両端部にある。こうして
滑車つば面７６とハブフランジ面７８は、滑車クラッチ面３４とハブクラッチ面
４２と協働して、実際にクラッチくぼみ５４を形成する。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、クラッチくぼみ５４内でク
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。それらは滑車部材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。

【００２１】 好ましい実施例では、被膜２６は滑車入力面３０、滑車クラッチ面３４、ハブ
出力面３８、ハブクラッチ面４２に設けられ、実質的な腐食に対し保護し、これ
らの面の摩耗に耐えられる十分な表面硬度を与える。被膜２６はまた、好ましく
は滑車つば面７６とハブフランジ面７８にも設けられ、同様に実質的な腐食に対
して保護し、これらの面の摩耗に耐えられる十分な表面硬度を与える。しかし被
膜２６はまた、好ましくは滑車軸受面６０とハブ軸受面６４を含む、滑車部材２
０とハブ部材２２のあらゆる面にも設けられ、被膜２６の塗布のコストと困難さ
を最小限に抑える。また被膜２６はもっと少数の面に設けてもよい。本発明の好
ましい実施例では、十分な表面硬度をもたせるために、オーバーランニングクラ
ッチプーリーの特定の面または部分を、成形したり、熱処理したり、被覆したり
しなくてもよい。

【００２２】 被膜２６は、好ましくは亜鉛材料で形成された第１層と、亜鉛クロメートおよ
び着色剤材料で形成された第２層と、亜鉛クロメートで形成された第３層を有す
る。被膜２６の好ましい組成および好ましい層構造は、冶金分野では周知である
。被膜２６は、耐食性、耐摩耗性を向上させるために、他の適当な組成およびた
の適当な層構造を有していてもよい。被膜２６は、好ましくは従来の方法でオー
バーランニングクラッチプーリーに設けられるが、いかなる適当な方法で設けて
もよい。

【００２３】 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、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られることを認識するであろう。

【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

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力装置に係合する滑車入力面を形成する滑車入力部と、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ハブ出力面を形
   成するハブ出力部と、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と、 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を係合させ、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、 前記滑車入力面、前記滑車クラッチ面、前記ハブ出力面、前記ハブクラッチ面
   に設けられ、実質的な腐食から保護し、耐摩耗性を向上させる被膜を備えた、 入力装置と出力装置を回転自在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】 前記滑車入力面が、協働して入力装置としての駆動ベルトと
   係合して、前記滑車入力面と駆動ベルト間の回転方向および軸方向のスリップを
   防止する２つの滑車肩部と数本の滑車入力溝を備えている請求項１のオーバーラ
   ンニングクラッチプーリー。
3. 【請求項３】 前記滑車部材が、滑車つば面を形成する滑車つば部を備え、
   前記滑車クラッチ面と滑車つば面が協働して、前記クラッチ部材を収納するため
   のクラッチくぼみを実質的に形成し、前記被膜がさらに前記滑車つば面に形成さ
   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】 前記滑車部材と前記ハブ部材の間に設けられ、前記滑車部材
   と前記ハブ部材の相対回転を許容する軸受部材をさらに備えている請求項１のオ
   ーバーランニングクラッチプーリー。
5. 【請求項５】 前記滑車部材が前記軸受部材と係合するようになっている滑
   車軸受面を形成し、前記被膜が前記滑車軸受面にさらに設けられている請求項４
   のオーバーランニングクラッチプーリー。
6. 【請求項６】 前記ハブ部材が前記軸受部材と係合するようになっているハ
   ブ軸受面を形成し、前記被膜が前記ハブ軸受面にさらに設けられている請求項５
   のオーバーランニングクラッチプーリー。
7. 【請求項７】 ハブ出力面が、出力装置としての円筒軸に係合するようにな
   っている請求項１のオーバーランニングクラッチプーリー。
8. 【請求項８】 前記ハブクラッチ部がさらにハブフランジ面を形成し、前記
   ハブクラッチ面と前記ハブフランジ面が協働して、前記クラッチ部材を収容する
   クラッチくぼみを形成しており、前記被膜が前記ハブフランジ面にさらに設けら
   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。
9. 【請求項９】 前記被膜が亜鉛で形成された第１の層を有する請求項１のオ
   ーバーランニングクラッチプーリー。
10. 【請求項１０】 前記被膜が亜鉛クロメートと着色剤で形成された第２の層
    を有する請求項９のオーバーランニングクラッチプーリー。
11. 【請求項１１】 前記被膜が亜鉛クロメート製の第３の層を有する請求項１
    ０のオーバーランニングクラッチプーリー。
12. 【請求項１２】 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。