JP2004514092A - 保持部材を備えたオーバーランニングクラッチプーリーの製造方法 - Google Patents

Abstract

滑車部材、ハブ部材、軸受部材、保持部材、クラッチ部材を設けることを含む、入力装置と出力装置に回転方向に係合するためのオーバーランニングクラッチプーリーの製造方法。第１の好ましい方法では、保持部材は金属製の止め輪として設けられ、保持スロットに挿入される。第２の好ましい実施例では、保持部材は金型キャビティにモールドされる。どちらの方法でも、保持部材は好ましくは、滑車部材とハブ部材に対して軸受部材を軸方向に保持するようになっている。
【選択図】図１

Description

【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の製造方法、より具体的には自動車エンジンによって、ベルト駆動装置を介して駆動される補機に用いるオーバーランニングクラッチプーリーの改良された製造方法に関する。
【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、本発明の第１および第２の方法で製造されたオーバーランニングクラッチプーリー１０は、協働して駆動ベルト１６と円筒軸１８に係合する、滑車部材２０と、滑車部材２０内にほぼ同心状に位置するハブ部材２２と、滑車部材２０とハブ部材２２の間に位置する軸受部材２４と、保持部材２６と、クラッチ部材２８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３０と、滑車クラッチ面３４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３６と、ハブクラッチ面４０を形成するハブクラッチ部３８を備えている。保持部材２６は、好ましくは滑車部材２０とハブ部材２２に対して軸受部材２４を軸方向に保持するようになっている。このように軸受部材２４を保持することによって、オーバーランニングクラッチプーリーのコストと重量を最小限に抑えつつ、オーバーランニングクラッチプーリーの構造的剛性が向上する。
【００１１】
好ましい方法に関わる滑車部材２０の滑車入力部３０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３０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３０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３０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、他の適当な材料で、他の適当な方法で形成してもよい。
【００１２】
好ましい方法に関わるハブ部材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５０と、（ハブ部材２２の回転を実質的に防ぎ、円筒軸に軸方向に保持する機能がある）ネジ部５２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たり、緩めるためのアレンレンチと係合する）六角部５４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、緩めるための工具と係合するために、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、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】
好ましい方法に関わる軸受部材２４は、滑車部材２０とハブ部材２２の相対回転運動を許容する機能がある。好ましくは転がり要素型の軸受部材２４は、好ましくは、滑車部材２０に好ましくはプレスばめされる外レース要素５６と、好ましくはハブ部材２２にプレスばめされる内レース要素５８と、好ましくは外レース要素５６と内レース要素５８の間に設けられる玉軸受要素６０と、好ましくは玉軸受要素６０の両側で外レース要素５６と内レース要素５８の間を延びる軸受シール６２を備えている。あるいは軸受部材２４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、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、他の適当な材料で、他の適当な方法で製造してもよい。
【００１４】
好ましい方法に関わる滑車部材２０の滑車クラッチ部３２とハブ部材２２のハブクラッチ部３８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４０を提供する役目をする。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３０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３８は、好ましくはハブ出力部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３８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３８は、クラッチ部材２８を収容するために閉じたクラッチくぼみ６４を部分的に形成する。
【００１５】
好ましい方法で製造されたオーバーランニングクラッチプーリーにおいては、滑車クラッチ面３４とハブクラッチ面４０は、軸方向の隙間６６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４０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３４とハブクラッチ面４０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滑らかな仕上げを有する。これらの特徴が、クラッチ部材２８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４０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】
好ましい方法に関わるクラッチ部材２８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４０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３４とハブクラッチ面４０の係合を解除する機能がある。好ましい方法では、クラッチ部材２８はコイルバネ６８を有する。従来の材料で、従来の方法で製造されるコイルバネ６８は、クラッチくぼみ６４内のコイルバネ６８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２８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】
好ましい方法に関わるコイルバネ６８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３４とハブクラッチ面４０の内径より少し大きいように設計される。したがって、クラッチくぼみ６４に挿入され、滑車部材２０またはハブ部材２２は回転運動をしていないときは、コイルバネ６８は、滑車クラッチ面３４とハブクラッチ面４０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６８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４０に第１の回転方向に軸方向に延びる向きに、閉じたクラッチくぼみ６４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の相対回転運動によって、ばね部材が締まったり、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６８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６８を締まる方に付勢する。
【００１８】
コイルバネ６８が緩むと、滑車クラッチ面３４とハブクラッチ面４０に対するコイルバネ６８の外力が増加する傾向を示し、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６８が締まると、滑車クラッチ面３４とハブクラッチ面４０に対するコイルバネ６８の外力が減少する傾向を示し、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】
入力装置、出力装置、オーバーランニングクラッチプーリーの心ずれにより、滑車部材２０とハブ部材２２の相対回転運動中に滑車部材２０とハブ部材２２間の接触を引き起こす可能性がある。さらに滑車部材２０とハブ部材２２間の接触が長引くと、これらの要素の摩耗が引き起こされる可能性がある。摩耗に抗するために、好ましくは滑車部材２０とハブ部材２２の間の軸方向隙間６６を、滑車部材２０に対する軸受部材２４の保持およびハブ部材２２に対する軸受部材２４の保持によって維持する。軸受部材２４の保持はいくつかの方法により達成される。
【００２０】
第１の好ましい方法では、滑車部材２０には好ましくは第１の滑車保持スロット７０が設けられ、好ましくは第１の滑車止め輪７２として設けられる保持部材２６が、好ましくは第１滑車保持スロット７０に挿入される。第１滑車保持スロット７０は、好ましくは第１滑車止め輪７２を保持するようになっており、このため第１滑車保持スロット７０は、好ましくは環状に形成され、内向きである。さらにハブ部材２２は、好ましくは第１ハブ保持スロット７４を備え、第１ハブ止め輪７６が好ましくは第１ハブ保持スロット７４に挿入される。第１ハブ保持スロット７４は、好ましくは第１ハブ止め輪７６を保持するようになっており、このため第１ハブ保持スロット７４は好ましくは環状に形成され、外向きである。
【００２１】
第１の好ましい方法では、滑車部材２０とハブ部材２２はまた、好ましくはそれぞれ第２滑車保持スロット７８と第２ハブ保持スロット８０を備え、第２滑車止め輪８２が好ましくは第２滑車保持スロット７８に挿入され、第２ハブ止め輪８４が好ましくは第２ハブ保持スロット８０に挿入される。他の保持スロットと同様に、第２滑車保持スロット７８と第２ハブ保持スロット８０は、好ましくは環状に形成されるが、第２滑車保持スロット７８は内向きで、第２ハブ保持スロット８０は外向きである。第１の好ましい方法において保持部材２６は、好ましくは第１滑車止め輪７２、第２滑車止め輪８２、第１ハブ止め輪７６、第２ハブ止め輪８４として設けられるが、保持部材２６は、その代わりにそれより少数の止め輪として設けてもよい。たとえば保持部材２６はその代わりに、第１のハブ止め輪７６のみとして設けてもよい。第１滑車止め輪７２、第２滑車止め輪８２、第１ハブ止め輪７６、第２ハブ止め輪８４は、好ましくは鋼などの構造材料を用いて、従来の方法で製造されるが、他のいかなる適当な材料を用いて、他のいかなる適当な方法で製造してもよい。
【００２２】
第１の好ましい実施例では、滑車部材２０、ハブ部材２２、クラッチ部材２８、軸受部材２４をそれぞれ設け、ハブ部材２２を滑車部材２０内に組み込み、クラッチ部材２８を滑車クラッチ面３４とハブクラッチ面４０の近くに設ける。この時点で、第２滑車止め輪８２を好ましくは第２滑車保持スロット７８に挿入し、第２ハブ止め輪８４を好ましくは第２ハブ保持スロット８０に挿入する。次に軸受部材２４を好ましくは、滑車部材２０とハブ部材２２の間に位置決めし、第２滑車止め輪８２と第２ハブ止め輪８４に押しつける。最後に、第１滑車止め輪７２と第１ハブ止め輪７６を、それぞれ第１滑車保持スロット７０と第１ハブ保持スロット７４に挿入する。
【００２３】
図３に示すように第２の好ましい方法では、滑車部材２０’は好ましくは滑車成形金型キャビティ８６を備え、金型ツール８８が好ましくは外側金型キャビティ９０を備え、ポリマー材料９２を好ましくは滑車金型キャビティ８６と外側金型キャビティに直接モールドする。図４に示すように、外側モールドリング９４を形成した後、ポリマー材料９２は滑車部材２０’に対して軸受部材２４を軸方向に保持するようになっている。さらに図３に示すように、ハブ部材２２’は好ましくは、ハブ金型キャビティ９６を備え、金型ツール８８が好ましくは内側金型キャビティ９８を備え、ポリマー材料９２を好ましくはハブ金型キャビティ９６と内側金型キャビティ９８に直接モールドする。図４に示すように、内側モールドリング１００を形成した後、ポリマー材料９２はハブ部材２２’に対して軸受部材２４を軸方向に保持するようになっている。第２の好ましい方法では、ポリマー材料９２を好ましくはほぼ同時に滑車金型キャビティ８６とハブ金型キャビティ９６に直接モールドする。別の方法では、これらの工程は同時でなく時間をおいてまたは他の工程で隔ててもよい。
【００２４】
第２の好ましい方法で製造したオーバーランニングクラッチプーリー１０’においては、軸受部材２４は滑車軸受壁１０２とハブ軸受壁１０４に隣接して位置する。こうして軸受部材２４は、滑車部材２０’とハブ部材２２’によってこの側に軸方向に保持される。別の方法では、軸受部材２４は別のモールドリング等の他の装置および方法でこの側に軸方向に保持してもよい。
【００２５】
図３、４に示すように、第２の好ましい方法においては、滑車部材２０’、ハブ部材２２’、クラッチ部材２８、軸受部材２４をそれぞれ設け、ハブ部材２２’を滑車部材２０’内に設け、クラッチ部材２８を滑車クラッチ面３４とハブクラッチ面４０の近くに位置させ、軸受部材２４を滑車部材２０’とハブ部材２２’の間に位置させる。この時点で、金型ツール８８をほぼ組み立てられたプーリー１０６に部分的に挿入し、滑車金型キャビティ８６と外側金型キャビティ９０を一直線上に並べ、ハブ金型キャビティ９６と内側金型キャビティ９８を一直線に並べる。次に滑車部材２０’とハブ部材２２’に対して軸受部材２４を軸方向に保持するために、ポリマー材料９２をモールドし、外側モールドリング９４と内側モールドリング１００を形成する。
【００２６】
オーバーランニングクラッチの分野の技術者なら、これまでの詳細説明および図面、クレームから認識できるであろうが、上記のクレームで定義するこの発明の範囲から外れずに、この発明の好ましい方法を変更することができる。
【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、本発明の好ましい方法で製造されたオーバーランニングクラッチプーリーの斜視図
【図２】
第１の好ましい実施例によって製造された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の好ましい実施例に係る成形工具と共に示す部分横断面図
【図４】
第２の好ましい実施例によって製造された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

Claims (9)

1. 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を設け、滑車入力部を入力装置に係合するようにし、
   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たハブ部材を設け、ハブ出力部を出力装置に係合するようにし、ハブ部材を滑車装置内にほぼ同心上に位置決めし、
   軸受部材を設け、軸受部材を、滑車部材とハブ部材の相対回転運動を許容するように、滑車部材とハブ部材の間に位置決めし、
   保持部材を設け、滑車部材とハブ部材の一方に対して軸受部材をほぼ軸方向に保持するために、保持部材を滑車部材とハブ部材の一方に接続し、
   クラッチ部材を設け、滑車部材がハブ部材に対して第１の回転方向に加速すると、滑車クラッチ面とハブクラッチ面にクラッチ部材が係合し、滑車部材がハブ部材に対して第１の回転方向に減速すると、滑車クラッチ面とハブクラッチ面との係合が外れるようにクラッチ部材を構成する工程を含む、
   入力装置と出力装置を回転方向に係合するためのオーバーランニングクラッチプーリーの製造方法。
2. 第１滑車保持スロットが形成された滑車部材を設け、保持部材を第１滑車止め輪として設け、滑車部材に対して軸受部材を軸方向に保持するために、第１滑車止め輪を第１滑車保持スロットに挿入することをさらに含む請求項１の方法。
3. 第１ハブ保持スロットが形成されたハブ部材を設け、第１ハブ止め輪を設け、ハブ部材に対して軸受部材を軸方向に保持するために、第１ハブ止め輪を第１ハブ保持スロットに挿入することをさらに含む請求項２の方法。
4. 第２滑車保持スロットが形成された滑車部材を設け、第２ハブ保持スロットが形成されたハブ部材を設け、第２滑車止め輪を設け、第２ハブ止め輪を設け、滑車部材に対して軸受部材を軸方向に保持するために、第２滑車止め輪を第２滑車保持スロットに挿入し、ハブ部材に対して軸受部材を軸方向に保持するために、第２ハブ止め輪を第２ハブ保持スロットに挿入することをさらに含む請求項３の方法。
5. 軸受部材の位置決め工程を、第２滑車止め輪を挿入し、第２ハブ止め輪を挿入する工程の後で行い、第１滑車止め輪を挿入し、第１ハブ止め輪を挿入する工程を、軸受部材の位置決め工程の後で行う請求項４の方法。
6. 滑車金型キャビティが形成された滑車部材を設け、外側金型キャビティを有する金型ツールを設け、滑車金型キャビティと外側金型キャビティを一直線に並べ、ポリマー材料を滑車金型キャビティと外側金型キャビティに直接モールドし、それによって滑車部材に対して軸受部材を軸方向に保持することをさらに含む請求項１の方法。
7. ハブ金型キャビティが形成されたハブ部材を設け、内側金型キャビティを有する金型ツールを設け、ハブ金型キャビティと内側金型キャビティを一直線に並べ、ポリマー材料をハブ金型キャビティと内側金型キャビティに直接モールドし、それによりハブ部材に対して軸受部材を軸方向に保持することをさらに含む請求項６の方法。
8. ポリマー材料を滑車金型キャビティと外側金型キャビティに直接モールドする工程と、ポリマー材料をハブ金型キャビティと内側金型キャビティに直接モールドする工程をほぼ同時に行う請求項７の方法。
9. 軸受部材の位置決め工程を、ポリマー材料を滑車金型キャビティと外側金型キャビティに直接モールドする工程と、ポリマー材料をハブ金型キャビティと内側金型キャビティに直接モールドする工程の前に行う請求項８の方法。