JP2015518122A - 減衰アセンブリとその関連製造方法 - Google Patents

Abstract

アセンブリは、粉末金属の外側部品の軸方向一端から粉末金属の外側部品の対向する軸方向他端に向かって、粉末金属の外側部品の対向する軸方向両端の間の位置まで交互に軸方向に延びる、複数のファセット（５２）が形成された径方向内向きに面する円柱面（５４）を有する粉末金属の外側部品（２２）と、粉末金属の内側部品の軸方向一端から対向する粉末金属の内側部品の軸方向他端に向かって、粉末金属の内側部品の対向する軸方向両端の間の位置まで交互に軸方向に延びる、複数のファセットが形成された径方向外向きに面する円柱面を有する粉末金属の内側部品（２０）と、粉末金属の外側部品および粉末金属の内側部品を一体に結合する、粉末金属の外側部品および粉末金属の内側部品の円柱面の間に架設された中間要素（２６）とを備える。

Description

関連出願の相互参照
本願は、あらゆる目的のために参照により本明細書に援用される、２０１２年４月２４日出願の米国仮特許出願第６１／６３７，４３８号の出願日の利益を主張する。

連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載
適用せず。

本開示は、例えば、自動車の内燃機関と共に使用するためのダンパプーリなどの、回転運動を減衰させるためのアセンブリに関する。

自動車における動力伝達時のねじり振動の影響を低減するために、プーリ機構は、内部ダンパと共に開発されてきた。これらのダンパは、伝達エネルギーのスパイクを消散させ、プーリ機構の回転運動時に発生する振動を吸収することに役立つ。

従来、減衰プーリは、ゴムと一体に接合される２つの鋳鉄部品から製造された。通常、内側ハブおよび外側リングが最初に鋳造される。その後、一方または両方の部品が機械加工される。一般的に、機械加工の際、隆起した環状リップはハブの外径に形成され、環状凹部はリングの内径に形成されるが、これらの特徴は逆にすることができる。そこで、プーリを組み立てるために、ハブはリングの内側に配置され、これにより、機械加工された環状リップおよび凹部を有する表面が互いに対向し、ゴムは、２つの金属部品を一体に接合し、減衰要素を２つの金属部品の間に設けるために、鋳造金属部品の間に成形または配置される。

しかし、環状リップおよび凹部を形成するために使用されるような機械加工操作は、高価で時間がかかる可能性がある。また、鋳造金属部品とゴムとの接合は、減衰機能を実行するためのアセンブリの品質および能力を制限する可能性がある。それゆえ、動力伝達の際に起こる回転振動を減衰させるためのアセンブリを改善し、このようなアセンブリの製造方法を改善することが継続的に求められる。

本開示は、動力伝達の際に起こる回転振動を減衰させるための改善されたアセンブリを提供している。アセンブリは、特有の、かつ改善された係止機構を有する粉末金属部品を含むことができ、この係止機構は、代替ファセットの形状をしており、鋳造部品へ機械加工することが困難で、さらには不経済である。代替ファセットの実装によって、中間エラストマー材料のハブおよびリングへの改善された接合を可能にする。

本発明の一態様によれば、アセンブリは、粉末金属の外側部品（例えば、リング）と、粉末金属の内側部品（例えば、ハブ）と、中間要素とを含む。粉末金属の外側部品は、径方向内向きに面する円柱面を有し、粉末金属の内側部品は、径方向外向きに面する円柱面を有する。複数のファセットは、径方向内向きに面する円柱面および径方向外向きに面する円柱面の各々に形成される。これらのファセットは、部品の対向する軸方向端部の１つから対向する軸方向端部の間の位置まで交互に軸方向に延びる。中間要素は、粉末金属の外側部品と粉末金属の内側部品との間に架設されるかあるいは形成され、粉末金属の外側部品および粉末金属の内側部品を一体に結合する。

ある実施形態では、アセンブリは、自動車の内燃機関と共に使用するためのダンパプーリであってもよい。ダンパプーリは、振動騒音を低減するために使用されてもよい。

アセンブリのある形態では、中間要素は、例えばゴムなどのエラストマー材料であってもよい。このエラストマー材料は、粉末金属部品の間に注入され、部品の表面に接合するために加硫されるか、そうでなければ硬化されてもよい。

アセンブリのある形態では、中間要素は、粉末金属の内側部品の径方向外向き表面に接合する径方向内向き表面を含んでもよく、中間要素は、粉末金属の外側部品の径方向内向き表面に接合する径方向外向き表面をさらに含んでもよい。したがって、中間要素は、粉末金属の内側部品の径方向外向き表面の表面形状と略正反対に対応する、径方向内向き表面の表面形状を有してもよく、また、粉末金属の外側部品の径方向内向き表面の表面形状と略正反対に対応する、径方向外向き表面の表面形状を有してもよい。粉末金属部品は、中間要素の材料を内部で受けてもよい表面に若干の微細孔性を有することがあるため、表面は互いに完全に一致または対応しなくてもよいと理解されるべきである。

粉末金属の内側部品と粉末金属の外側部品を一体に結合するために、その間に中間要素が架設または形成されると、粉末金属の内側部品および粉末金属の外側部品の向きに対する軸方向および角度方向の両方への中間要素の移動を抑制するように、ファセットを使用することができる。

ファセットは、凹部として画成されるか、あるいは、プラトー部として画成されてもよい。いずれの場合も、ファセットは、ファセットが形成される対応円柱面から径方向に偏倚した円柱面であってもよい。ある構成では、ファセットは格子を形成し、隣接するファセットは互いに重なり合うことができる。粉末金属の外側部品の径方向内向き表面上の複数のファセット、および粉末金属の内側部品の径方向外向き表面は、市松模様を形成してもよい。

ある形態では、ファセットは、環状列状に配置されてもよく、粉末金属の内側部品および粉末金属の外側部品はそれぞれ、ファセットの２つの環状列を有してもよい。

各ファセットは、部品の対向する軸方向両端の１つから内側に延びる少なくとも１つの側面と、少なくとも１つの側面に略直交しており、対向する軸方向両端の１つから内側に偏倚する、少なくとも１つの端面とを含んでもよい。（１または複数の）側面は、部品の対向する軸方向両端の１つから略直交して延びてもよい。一形態では、端面の対向する端部には２つの側面があってもよい。これらの側面は、部品に対して径方向平面に沿って延びるように形成され得る。端面は、部品の軸に直交する平面にあってもよい。

粉末金属の外側部品は、ベルトを受けるための搬送路が形成された径方向外向き表面を有してもよい。この搬送路は、粉末金属の外側部品の径方向外向き表面に機械加工されてもよい。

他の態様によれば、上述のこの種のアセンブリの製造方法が開示されている。第１プリフォームおよび第２プリフォームは、粉末金属から圧密化され、かつ、代替ファセットが部品の円柱面に形成された、上述のこの種の粉末金属の内側部品および粉末金属の外側部品を形成するために焼結される。粉末金属の外側部品および粉末金属の内側部品は、中間要素を使用して一体に結合されるか、あるいは接合される。

粉末金属の外側部品および粉末金属の内側部品を、中間要素を使用して一体に結合する工程は、（１）粉末金属の内側部品および粉末金属の外側部品が互いに同軸となり、かつ、それらの間に部品間容積を有するように、粉末金属の内側部品を粉末金属の外側部品の内側に配置または位置決めすることと、（２）部品間容積に中間要素を形成することとを含んでもよい。ある実施形態では、これは、注入などの後に加硫または硬化したエラストマー材料（例えば、ゴム）を部品間容積へ導入することで行われてもよい。中間要素は、粉末金属の内側部品および粉末金属の外側部品上のファセットの少なくとも一部分を充填してもよく、ある形態では、粉末金属部品の表面上の一部の細孔にさらに浸透してもよい。

本方法のある形態では、ベルトガイドは、粉末金属の外側部品の径方向外向きに面する円柱面へ機械加工されてもよい。

したがって、本開示は、ハブをリングへ接合する新規かつ改善された方法を提供し、ハブおよびリングの両方は、代替ファセットを有する。これらのファセットは、前駆体粉末金属プリフォームを形成するための（粉末金属の圧密化としても公知の）粉末金属の圧密化の際に形成されてもよく、ゴム接合の際に、（プリフォームの焼結後に）最終的に係止機構として使用されてもよい。これらの係止機構は、ハブおよびリングの互いに対する軸方向および角度方向の両方へ移動を抑制することができる。これらのファセットは、粉末金属プリフォームの圧密化の際に形成することができるので、ハブおよび／またはリングの形成後に大規模な加工をすることなく形成することができる。

本発明のこれらおよびさらにその他の利点は、詳細な説明および図面から明らかになるであろう。以下は本発明のいくつかの好ましい実施形態の説明に過ぎない。本発明の全ての範囲を評価するために、特許請求の範囲はこれらの好ましい実施形態は特許請求の範囲内の実施形態のみを意図するものではないとみなされるべきであろう。

減衰装置として使用されるアセンブリの上面斜視図である。 図１のアセンブリの上面図である。 図２の線３−３を介して得られる側断面図である。 図２の線４−４に沿って得られる詳細図である。 中間減衰要素が間に形成される前の、内側部品（ハブ）が外側部品（リング）に挿入される様子が示されているアセンブリの粉末金属部品の分解斜視図である。 内側部品が外側部品の内部に配置された後、中間減衰要素が形成される前のアセンブリの粉末金属部品の斜視図である。 線７−７を介して得られる図６の側断面図である。 粉末金属の内側部品を形成するための密着した工具およびダイセットの側面図である。 工具およびダイセットが圧密化位置にある、図８の線９−９に沿って得られる工具およびダイセットの側断面図である。 工具およびダイセットが開放位置にあり、キャビティが粉末金属材料で充填された、図８の工具およびダイセットの詳細側断面図である。 工具およびダイセットが密着位置まで移動し、粉末金属材料がプリフォームに圧密化された、図１０の工具およびダイセットの詳細側断面図である。 工具およびダイセットが開放位置にあり、キャビティが粉末金属材料で充填された、粉末金属材料をアセンブリの粉末金属の外側部品内部へ形成するための工具およびダイセットの側断面図である。 工具およびダイセットが密着位置まで移動し、粉末金属材料がプリフォームに圧密化された、図１２の工具およびダイセットの側断面図である。

まず、図１〜図４にはアセンブリ１０が示されている。このアセンブリ１０は、動力伝達中に起こる回転振動および騒音を減衰させるためのダンパプーリである。この種のアセンブリ１０は、例えば、自動車の内燃機関によって発生する動力を滑らかに伝達するために使用され得る。

ほとんどのプーリと同様に、アセンブリ１０は略円板状である。アセンブリ１０の本体は、回転中心軸Ａ−Ａを有し、かつ、対向する軸方向両端１２および１４の間に延びる。図示の特定の形態では、中央開口部１６は、アセンブリ１０の中心の軸Ａ−Ａに沿って形成される。この中央開口部１６は、シャフト（例えば、図示しないクランクシャフトの端部など）を受けるように構成され、シャフトと中央開口部１６との間にキー溝、スプラインまたはその他の回転動力伝達機構を実装することによって、シャフトと中央開口部１６との間に動力を伝達するように構成され得る。アセンブリ１０の外周には、ベルトを受けるように成形されたベルト搬送路１８がある。

アセンブリ１０の全体構造および機能をさらに説明する前に、ここで、アセンブリ１０を形成する構成要素の一般的な説明を行う。この構成要素の説明は、アセンブリ１０の様々な要素が、構造的かつ機能的にどのように互いに関連しているかを理解する助けとなるであろう。

特に図５〜図７を参照して、アセンブリ１０は、ハブまたは粉末金属の内側部品２０と、リングまたは粉末金属の外側部品２２とを含む。粉末金属の内側部品２０（またはハブ）は、粉末金属の外側部品２２（またはリング）の中央に配置され、これにより、粉末金属の内側部品２０および粉末金属の外側部品２２が軸Ａ−Ａに沿って互いに同軸となる。

（図６および図７に最良に示す）粉末金属の内側部品２０と粉末金属の外側部品２２との間の部品間容積２４において、（図１〜図４に最良に示す）中間要素２６は、粉末金属の内側部品２０および粉末金属の外側部品２２を一体に接合あるいは結合するように形成されてもよい。以下により詳細に説明するように、アセンブリ１０の製造方法について、この中間要素２６は、粉末金属部品２０および２２の係止機構に接合させ、これにより中間要素２６を形成するために、ゴムなどのエラストマー材料を部品間容積２４に注入し、その後にこの材料を加硫または硬化することによって、粉末金属の内側部品２０と粉末金属の外側部品２２との間の部品間容積２４に適所に形成されてもよい。

粉末金属の内側部品２０は、図５においてアセンブリ１０から分離して最良に示されている。粉末金属の内側部品２０は、互いに対向する上側３０および下側３２を含む略円板状本体２８を有する。この粉末金属の内側部品２０は、圧密化され、その後に焼結されて一体型本体を形成する粉末金属材料からなるが、若干の微細孔性を有する傾向がある。自動車の用途のための材料は一般的に鉄または鉄合金であるが、粉末金属材料は、特定の最終用途に応じて多数の材料のうち任意の１つとすることができる。

粉末金属の内側部品２０の上側３０の中央には、粉末金属の内側部品２０の本体２８の円板状部分から離れて延びる突出部３４がある。アセンブリ１０の中央開口部１６は、円板状本体２８および突出部３４を通って軸方向に延びる。図示の特定の形態では、中央開口部１６は、形状が略円形であり、軸Ａ−Ａに沿って粉末金属の内側部品２０の最後まで延び、キー溝３６を含む。キー溝３６は、シャフトによって付与される回転運動を伝達するキーと確実に係合するための、中央開口部１６の側壁に形成される。しかし、中央開口部１６は図示された特定の形状を取る必要はない。それよりむしろ、例えば、中央開口部１６は、粉末金属の内側部品２０（すなわち、貫通孔ではなく）を通って部分的にのみ延びることができ、および／または、キー以外のスプラインなどのある種の係合手段を使用したシャフトとの係合に適している。

また、円板状本体２８は、複数の代替ファセットまたは係止機構が形成された外周面３８を有する。これらのファセットの特定の構成およびこれらの形成方法は、粉末金属の外側部品２２（およびその対応および補足的特徴）を最初に説明した後に、以下により詳細に説明する。

さらに、粉末金属の外側部品２２またはリングが図５にさらに詳細に示されている。粉末金属の外側部品２２は、上部軸方向端部４２、下部軸方向端部４４、内周面４６および外周面４８を含む略環状体４０を有する。上部軸方向端部４２および下部軸方向端部４４は、互いに略平行である。内周面４６は、上部軸方向端部４２と下部軸方向端部４４との間に延び、複数の代替ファセットが内周面４６上に形成される。外周面４８もまた、上部軸方向端部４２と下部軸方向端部４４との間に延び、２つのフランジ５０の間のベルト搬送路１８が外周面４８に形成される。一般的に、粉末金属の外側部品２２は、ファセットを含む態様で圧密化されるが、そうでなければ、ベルト搬送路１８は、粉末金属本体の円柱面に最初に機械加工される。

なお、粉末金属の外側部品２２はまた、粉末金属材料を一体型本体に圧密化および焼結することで製造される。粉末金属の外側部品２２を形成するために使用される特定の粉末金属材料は、粉末金属の内側部品２０と同種の粉末、または別の粉末金属材料とすることができる。例えば、部品に形成される特徴の機械的要求に基づいて、あるいは、部品のさらなる処理を可能にするために、別の合金を選択してもよい（例えば、ベルト搬送路１８の機械加工を容易にするために、機械加工が比較的容易な材料が粉末金属の外側部品２２のために選択されてもよい）。

粉末金属の内側部品２０および粉末金属の外側部品２２を大まかに説明してきたが、ここで、ファセットおよびファセットが中間要素２６と関連する態様の詳細をより詳しく説明する。

特に図５を参照して、粉末金属の内側部品２０の円板状本体２８の外周面３８、および粉末金属の外側部品２２の内周面４８には、複数のファセットがプラトー部５２および凹部５４から２つの環状列で形成され、２つの環状列は、各々が外周面３８および内周面４６の周りにそれぞれ延びる。本明細書で使用するファセットという用語は、表面に形成される態様または特徴に対して使用され、他の表面に対してくぼんでいる態様、または他の表面に対して水平状態になっている態様のいずれかに言及している。したがって、プラトー部５２をファセットとして定義することができ、あるいは、凹部５４をファセットとして定義してもよい。

粉末金属の内側部品２０のために、プラトー部５２がファセットとして定義される場合、凹部５４は、粉末金属の内側部品２０の径方向外向きに面する円柱面を画成すると言ってもよい。この場合、プラトー部５２は、凹部５４によって画成されたこの円柱面から径方向外向きに変位または偏倚する。また、図４に示す通り、接触面を形成するために、プラトー部５２は互いに重なり合ってもよい。凹部５４が粉末金属の内側部品２０のためのファセットである場合、プラトー部５２は、粉末金属の内側部品２０の径方向外向きに面する円柱面を画成すると言ってもよい。この場合、凹部５４は、プラトー部５２によって画成されたこの円柱面から径方向内向きに変位または偏倚する。

粉末金属の外側部品２２のために、プラトー部５２がファセットとして定義される場合、凹部５４は、粉末金属の外側部品２２の径方向内向きに面する円柱面を画成すると言ってもよい。この場合、プラトー部５２は、凹部５４によって画成されたこの円柱面から径方向内向きに変位または偏倚する。さらに、プラトー部５２は接触面を形成するために互いに重なり合ってもよい。凹部５４が粉末金属の外側部品２２のためのファセットとして定義される場合、プラトー部５２は、粉末金属の外側部品２２の径方向内向きに面する円柱面を画成すると言ってもよい。この場合、凹部５４は、プラトー部５２によって画成されたこの円柱面から径方向外向きに変位または偏倚する。

いずれにしても、ファセットは、対向する上側３０または４２および下側３２または４４のうち１つから、２つの側部３０および３２または４２および４４の間の、径方向外向きまたは内向きに面した円柱面上の場所まで延びるように形成される。図示の特定の形態では、この中央位置は、環状の中央線であり、上側３０または４２および下側３２または４４の間の中間にあるが、ファセットの端部は中央線以外の場所で生じることがある。

ファセットを画成する構造的特徴のいくつかを、図示の実施形態でより良好に定義するために、各ファセットは、対応する部品２０または２２の対向する軸方向端部３０および３２または４２および４４のうちの１つから、内向きに延びる１つ以上の側面５６と、（１または複数の）一方の側面５６に略直交する、対向する軸方向端部３０および３２または４２および４４のうちの１つから、内向きに偏倚する端面５８とを含むと言ってもよい。図示の目的のために、凹状のファセットのうちの１つが部品２０および２２毎に図５に示されている。１つ以上の側面５６は、部品２０または２２の対向する軸方向端部３０および３２または４２および４４のうちの１つからそれぞれ略垂直に延び、２つの側面５６は、端面５８の対向する端部に配置される。側面５６は、部品２０または２２に対して径方向平面に沿って延びるか、あるいは、図４に示すように部品２０または２２に対して角度付けされてもよい。同様に、端面５８は、部品２０または２２の軸Ａ−Ａに直交する平面にあってもよいし、あるいは、該平面に対してわずかに角度付けされてもよい。

また、これらのファセットは、周面の周りに交互に設けられる。交互にすることで、一方がファセットを含む粉末金属の内側部品２０または粉末金属の外側部品２２のいずれかの周囲を進むと、第１ファセットは、上環状列または下環状列のいずれかに形成され、第２ファセットは、他方の環状列に形成され、その後、第３ファセットは第１ファセットと同じ環状列に形成され、第４ファセットは、第２ファセットと同じ環状列に形成され、同様に続くことを意味している。この配置から、粉末金属の外側部品２２の径方向内向き表面および粉末金属の内側部品２０の径方向外向き表面上の複数のファセットは、市松模様を形成するか、あるいは格子に沿って配置されると言ってもよい。

任意の２つの代替ファセットの間にその他のファセットまたは特徴を置いてもよく、特許請求の範囲において特定されない限り、「交互に」（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ）は、単なる上列、下列、上列、下列となる型式の配置以外の配置を含むと解釈されるべきであることが理解される。例えば、一方が周面の周りを進むと、２つの上列ファセット、２つの下列ファセット、２つの上列ファセット、２つの下列ファセットが存在し、同様に続く。さらに別の例として、スプラインが存在し、該スプラインは、交替するファセットの一部または全ての間で、周面の上部から下部までの軸方向長さを進むことがある。

さらに、プラトー部５２および凹部５４が、円筒状の表面または部分的に円筒状の表面であるとして説明したが、ファセットを非円筒状の表面を有するように形成してもよいと理解されるべきである。例えば、凹部および／またはプラトー部は、平坦状または平面状であってもよい。

ここで、アセンブリ１０の特定の製造方法をより詳細に説明する。その工程は、粉末金属の内側部品２０および粉末金属の外側部品２２の前駆体プリフォームを形成するための、粉末金属材料の圧密化から始まる。圧密化後には、これらの粉末金属プリフォームは、粉末金属材料の粒子を一体に強力に結合するために焼結され、これにより頑丈な一体型本体を形成する。その後、材料は粉末金属の内側部品２０および粉末金属の外側部品２２の間に注入され、ゴム状の中間要素２６を中間容積空間２４に形成し、かつ、粉末金属の内側部品２０および粉末金属の外側部品２２を一体に結合するために、加硫されるかあるいは硬化される。焼結された粉末金属部品はまた、ベルト搬送路１８を形成するようにある程度の機械加工を施されてもよい。この機械加工は、中間要素２６が形成される前後に潜在的に起こり得る。

ここで、特に図８〜図１１を参照して、粉末金属の内側部品２０用のプリフォーム１１２を圧密化するために使用される、工具およびダイセット１１０が示されている。この種の工具およびダイセット１１０は、一般的に大型の油圧プレス機内に収容される。この油圧プレス機は、図示しないが、様々な工具およびダイセット１１０部材を、独立して互いに対して移動させることが可能であり、これにより、工具部材の領域にわたって圧力を付与し、かつ、工具部材内に収容される任意の粉末を一体に圧密化することができる。工具はまた、例えば機械式プレス機などの他の型式のプレス機に収容されてもよい。

図８および図９から最も分かるように、工具およびダイセット１１０は、下ダイ１１６の上面を上ダイ１１４の下面に当接することにより閉じることができる、上ダイ１１４および下ダイ１１６を含む。工具およびダイセット１１０は上部工具部材を有し、該上部工具部材は、上ダイ１１４に収容される上部外側パンチ１１８と、上部外側パンチ１１８に収容される上部内側パンチ１２０とを含む。工具およびダイセット１１０の下部工具部材について、下部外側パンチ１２２は下ダイ１１６において上方に収容され、下部中央パンチ１２４は下部外側パンチ１２２に収容され、下部内側パンチ１２６は下部中央パンチ１２４に収容され、そして、下部コアロッド１２８は下部内側パンチ１２６に収容される。

粉末金属の内側部品２０の様々な特徴は略円形または環状であるため、工具およびダイセット１１０の様々な部品は、略環状であることを意味している。したがって、例えば、第１工具部材が第２工具部材に収容されるとする場合、第２工具部材は、第１部材が挿入される略円形または円筒状の開口部を有することを意味している。

これら部材のいくつかの径方向内向き表面および径方向外向き表面は、ファセットを形成するために隣接する部材上でその他のリッジまたは歯部と噛み合う、リッジまたは歯部を有すると理解されるべきである。例えば、図１０に示されている通り、上ダイ１１４の径方向内向き表面１３２および上部外側パンチ１１８の径方向外向き表面１３０には、噛み合い歯部またはリッジ（例えば、図８の非断面図に示すリッジ１３４）が形成され得る。上ダイ１１４の径方向内向き表面１３２上のリッジまたは歯部は、下ダイ１１６の天面および上部外側パンチ１１８の底面に沿って、ファセットの上列を粉末金属の内側部品２０のプリフォーム１１２に形成するために使用される。ファセットの下環状列を形成するためにダイおよび工具を使用して、同様の構成を実施することができる。

ここで、特定の圧密化工程に戻り、図１０を参照して、工具およびダイセット１１０が、キャビティ１３６が非圧密化粉末金属材料１３８で充填された後の開放位置に示されている。この開放位置では、上部外側パンチ１１８および上部内側パンチ１２０に沿って、上ダイ１１４がこれら上部材と下部材との間の空間を形成するために上昇し、これにより、キャビティ１３６を粉末金属材料１３８で充填するために、フィードシュー（ｆｅｅｄｓｈｏｅ）が空間に挿入され得る。

この位置では、下ダイ１１６および様々な下部工具部材（例えば部品１２２、１２４、１２６および１２８）がどのようにキャビティ１３６の壁部を画成するかが分かる。上ダイ１１４および上部材が下降すると、粉末金属材料１３８がカラムの上方へ移動するため、下部工具部材１２２、１２４、１２６および１２８は、対応するカラム状領域での最終部分の所望の厚みを達成するために、粉末充填ライン１４０に対して（ルース粉末密度と圧密化されたプリフォーム密度との比較に基づく）粉末圧密比の倍数だけ下方へシフトする。なお、最終部分に粉末金属がない場合、（この場合、コアロッド１２８を含む）いくつかの工具部材は、粉末充填ライン１４０および下ダイ２１６の上面と同一平面にされ、これにより、任意の粉末金属材料が粉末のない（１つまたは複数の）領域に収容されることを防ぐことができる。

キャビティ１３６が充填された後、上ダイ１１４および上部工具部材１１８および１２０は、上ダイ１１４が下ダイ１１６に接触するまで下方へ移動する。その後（またはこの動作と同時に）、コアロッド１２８は、上部内側パンチ１２０の中央の溝または開口部に収容されるように上方へ移動することができる。これら２つの動作が完了すると、キャビティ１３６は効果的に封止され、これにより、互いに向かう工具部材の動作が、プリフォーム１２６を形成するための粉末金属材料１３６を一軸的に圧密化することができる。

工具およびダイセット１１０の圧密化位置は、プリフォーム１１２が圧密化される図１１に示されている。この位置では、キャビティ１３６は、粉末金属の内側部品２０の形状と略一致するように形成される（しかし、焼結の間にある程度の収縮が起こり得るため、プリフォーム１１２は粉末金属の内側部品２０よりもわずかに大きい）。図１０と図１１との間の工具部材およびダイの特定のタイミングおよび動作は、最終形状に達し、かつ、粉末金属材料がダイの適切な場所に収容されることを確実にするように制御され得る。

上側ダイ１１４と下ダイ１１６との間の接合面１４２は、図示の実施形態において、ファセットの２つの環状列の間に中央線を画定すると認められるべきである。この接合面１４２は、図１１の上ダイ１１４と下ダイ１１６との間のわずかな段差として明示され、この段差は、形成部分におけるファセットのうちの１つの端面に対応する。したがって、この接合面１４２は、その他の工具部材に対して配置されるべきであり、これにより、最終粉末金属部分の円筒状表面上にファセットの特徴を適切に位置決めする。

プリフォーム１１２が圧密化されると、上ダイ１１４および上部工具部材１１８および１２０を退避させることでプリフォーム１１２を排出することができる。さらに、焼結前のプリフォームは比較的繊細であるので、いずれの特徴も破損させることなく、プリフォーム１１２の壁部を工具の壁部から分離させるためには、通常は、工具部材のさらにいくつかの時限動作を必要とする。しかし、たとえあったとしても少しの試行錯誤で、当業者が、工具の構成およびプリフォーム１１２の形状から工程を導くことは可能であるため、工具およびダイの特定の動作をこれ以上詳細に説明しない。

ここで、図１２および図１３を一般的に参照して、工具およびダイセット２１０が、粉末金属の外側部品２２を形成するために焼結および機械加工され得るプリフォーム２１２の圧密化について示されている。粉末金属の外側部品２２の幾何学的形状のため、単一の環状ダイ２１４のみが必要となる。ダイ２１４では、下部外側パンチ２１６が収容され、下部外側パンチ２１６では、下部内側パンチ２１８が収容される。上部工具部材は、上部外側パンチ２２０および上部内側パンチ２２２を含む。

さらに、工具およびダイセット２１０の所定の部材の表面は歯部またはリッジを含み、歯部またはリッジは、対応する粉末金属の外側部品２２用のプリフォーム２１２の内周面上に、ファセットを形成する。この特定の構成において、上部内側パンチ２２２および下部内側パンチ２１８の径方向外向きに面する円柱面には、リッジまたは歯部が形成される。上部外側パンチ２２０および下部外側パンチ２１６それぞれを通る、これら内側パンチ２２２および２１８の動作を容易にするために、外側パンチの径方向内向きに面した円柱面は、噛み合う特徴を有することができる。

ここで、図１２を見ると、工具およびダイセット２１０が開放位置に示されている。この位置では、上部工具部材２２０および２２２がダイ２１４から離れて上昇している。下部内側パンチ２１８の上面は、ダイ２１４の上面までの高さに上昇しており、かつ、下部外側パンチ２１６は、キャビティ２２４を画定するために下降している（しかし依然としてダイ２１４内にある）。このキャビティ２２４は、略環状形状であり、工具およびダイセット２１０がこの開放位置にある場合、充填工程において粉末金属材料２２６で充填される。

その後、上部工具部材２２０および２２２は、キャビティ２２４を閉鎖するために下降する。上部内側パンチ２２２の下面は、微粉末中央領域を設けるために下部内側パンチ２１８の上面と接触し、上部外側パンチ２２０は、キャビティ２２４の上部を閉鎖するためにダイ２１４に収容される。

工具部材の動作による圧力をその後に適用する際、粉末金属の外側部品２２用のプリフォーム２１２を形成するための粉末２２６を圧密化するために、上部外側パンチ２２０および下部外側パンチ２１６を、互いに向かって移動させることができる。さらに、粉末金属２２６は、粉末の実質的な圧密化に先立って、閉鎖されたキャビティ内にシフトされてもよいと理解されるべきである。

図示の特定の形態では、上部内側パンチ２２２と下部内側パンチ２１８との接合面が、ファセットの２つの環状列の間の中央線を画定することは明らかであろう。したがって、この接合面は、ファセットを形成するために、外側工具部材２１６および２２０ならびにダイ２１４に対して適切な場所に配置されるべきである。

さらに、少なくとも図示のように、プリフォーム２１２の外表面は円筒状であると理解されるべきである。ベルト搬送路１８は、焼結後にプリフォームにおいて機械加工され得る。

本方法の一般的な説明に戻って、プリフォーム１１２および２１２が圧密化されると、プリフォーム１１２および２１２は焼結され、その後に、粉末金属の内側部品２０および粉末金属の外側部品２２を形成するためにそれぞれ機械加工される。焼結の時間、温度および雰囲気は、焼結された部品の材料および特定の幾何学的形状によって異なることがある。

部品２０および２２が形成された後、粉末金属の内側部品２０は、例えば図５に示すように粉末金属の外側部品２２へ挿入される。本実施例では、ベルト搬送路１８は組み立てに先立って機械加工されてきた。また、図２に示すように、部品は互いに対して位置決めされ、一方の部品の円柱面の凹部は、他方の部品の円柱面のプラトー部に対して反対側かつ中心にあり、プラトー部は、対向する凹部よりも周方向に範囲が大きいため、プラトー部は、凹部と周方向に重なる。

この点で、中間要素２６を形成するために、（上下壁部を形成するような治具や金型などを有する）粉末金属の内側部品２０と粉末金属の外側部品２０との間に、エラストマー材料を注入し、加硫または硬化することができる。

図１〜図４に戻りこれらを参照して、中間要素２６が粉末金属部品２０および２２の間で成形される場合、中間要素２６は、粉末金属部品２０および２２のファセット面に接合する。中間要素２６の径方向内向き表面は、粉末金属の内側部品２０の径方向外向き表面に接合し、中間要素２６の径方向外向き表面は、粉末金属の外側部品２２の径方向内向き表面に接合する。したがって、中間要素２６の径方向内向き表面の表面形状は、粉末金属の内側部品２０の径方向外向き表面の表面形状と略正反対に対応する。同様に、中間要素２６の径方向外向き表面の表面形状は、粉末金属の外側部品２２の径方向内向き表面の表面形状と略正反対に対応する。所定の条件の下で、これら表面は微細孔性を有することがあるので、中間要素２６の材料は、接合先の表面に浸透してもよい。

この方法では、減衰プーリを形成するために、中間減衰要素を２つの粉末金属部品の間に配置することができる。ファセットが形成される態様のために、減衰要素は、粉末金属部品に対する軸方向および角度方向の両方への移動を抑制されるが、この機能のために、中間要素の体積を少なくともある程度まで変形し、これにより騒音および振動を減衰させることが可能である。

ダンパプーリアセンブリとの関連で、動作を減衰するためのアセンブリの形成を説明してきたが、中間減衰材料と係合する代替ファセットを含む減衰の構成は、その他の型式のカップリングおよびアセンブリで使用されてもよいことが企図される。例えば、この種の設計を、耐衝撃性ギアまたはその他任意の数の回転アセンブリに適用することができる。

好ましい実施形態に対する様々な他の変更および変形は、本発明の精神および範囲内で行うことができると理解されるべきである。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されるべきではない。本発明の完全な範囲を確定するために、以下の特許請求の範囲が参照されるべきである。

Claims (36)

1. 粉末金属の外側部品の軸方向一端から対向する粉末金属の外側部品の軸方向他端に向かって、粉末金属の外側部品の対向する軸方向両端の間の位置まで交互に軸方向に延びる複数のファセットが形成された径方向内向きに面する円柱面を有する粉末金属の外側部品と、
   粉末金属の内側部品の軸方向一端から対向する粉末金属の内側部品の軸方向他端に向かって、粉末金属の内側部品の対向する軸方向両端の間の位置まで交互に軸方向に延びる複数のファセットが形成された径方向外向きに面する円柱面を有する粉末金属の内側部品と、
   前記粉末金属の外側部品および前記粉末金属の内側部品を一体に結合する、前記粉末金属の外側部品および前記粉末金属の内側部品の円柱面の間に架設された中間要素とを備える、アセンブリ。
2. 前記中間要素は、前記粉末金属の内側部品の径方向外向きに面する円柱面に接合する径方向内向き表面を備え、前記粉末金属の外側部品の径方向内向きに面する円柱面に接合する径方向外向き表面をさらに備える、請求項１に記載のアセンブリ。
3. 前記中間要素は、
   前記粉末金属の内側部品の径方向外向きに面する円柱面の表面形状と略正反対に対応する、径方向内向き表面の表面形状と、
   前記粉末金属の外側部品の径方向内向きに面する円柱面の表面形状と略正反対に対応する、径方向外向き表面の表面形状とを備える、請求項２に記載のアセンブリ。
4. 前記中間要素は、エラストマー材料を含む、請求項１に記載のアセンブリ。
5. 前記エラストマー材料はゴムである、請求項４に記載のアセンブリ。
6. 前記粉末金属の外側部品の径方向内向きに面する円柱面上の複数のファセット、および前記粉末金属の内側部品の径方向外向きに面する円柱面は、市松模様を形成する、請求項１に記載のアセンブリ。
7. 前記粉末金属の内側部品と前記粉末金属の外側部品とを一体に結合するために、前記中間要素がこれらの間に架設されると、前記ファセットは、前記粉末金属の内側部品および前記粉末金属の外側部品に対する軸方向および角度方向への、前記中間要素の移動をいずれも抑制する、請求項１に記載のアセンブリ。
8. 前記アセンブリは、自動車の内燃機関と共に使用するためのダンパプーリである、請求項１に記載のアセンブリ。
9. 前記ダンパプーリは振動騒音を低減する、請求項８に記載のアセンブリ。
10. 前記ファセットは凹部である、請求項１に記載のアセンブリ。
11. 前記ファセットはプラトー部である、請求項１に記載のアセンブリ。
12. 前記ファセットの各々は、前記ファセットが形成される対応円柱面から径方向に偏倚した円柱面である、請求項１に記載のアセンブリ。
13. 前記粉末金属の外側部品は、駆動ベルトを受けるための搬送路が形成された径方向外向き表面を有する、請求項１に記載のアセンブリ。
14. 前記搬送路は、前記粉末金属の外側部品の径方向外向き表面に機械加工される、請求項１３に記載のアセンブリ。
15. 前記ファセットは、環状列状に配置され、前記粉末金属の内側部品および前記粉末金属の外側部品はそれぞれ、前記ファセットの２つの環状列を有する、請求項１に記載のアセンブリ。
16. 各ファセットは、前記部品の対向する軸方向端部の１つから内側に延びる少なくとも１つの側面と、前記少なくとも１つの側面に略直交しており、前記対向する軸方向端部の１つから内側に偏倚する、少なくとも１つの端面とを含む、請求項１に記載のアセンブリ。
17. 前記少なくとも１つの側面は、前記部品の対向する軸方向端部の１つから略直交して延びる、請求項１６に記載のアセンブリ。
18. 前記端面の対向する端部には２つの側面がある、請求項１６に記載のアセンブリ。
19. 少なくとも１つの側面は、前記部品に対して径方向平面に沿って延びる、請求項１６に記載のアセンブリ。
20. 前記端面は前記部品の軸に直交する平面にある、請求項１６に記載のアセンブリ。
21. 前記ファセットは格子を形成し、隣接するファセットは互いに重なり合う、請求項１に記載のアセンブリ。
22. 前記ファセットは、前記内側および外側部品の円柱面の凹部およびプラトー部の型によって形成され、前記円柱面の一方の凹部は、前記円柱面の他方のプラトー部と反対側にある、請求項１に記載のアセンブリ。
23. 前記プラトー部は、前記凹部よりもさらに周方向に延びる、請求項２２に記載のアセンブリ。
24. 前記円柱面の一方のプラトー部は、前記円柱面の他方の凹部に周方向に重なる、請求項２３に記載のアセンブリ。
25. 前記円柱面の一方のプラトー部は、前記円柱面の他方の凹部に対して心出しされる、請求項２４に記載のアセンブリ。
26. アセンブリの製造方法であって、
    粉末金属から第１プリフォームを圧密化することと、粉末金属の外側部品を形成するために前記第１プリフォームを焼結することとを含み、複数のファセットが形成された径方向内向きに面する円柱面を有する前記粉末金属の外側部品は、前記第１プリフォームの対向する軸方向端部の１つからそれらの間の位置まで交互に軸方向に延び；
    第２プリフォームを粉末金属から圧密化することと、粉末金属の内側部品を形成するために前記第２プリフォームを焼結することとを含み、複数のファセットが形成された径方向外向きに面する円柱面を有する前記粉末金属の内側部品は、前記第２プリフォームの対向する軸方向端部の１つからそれらの間の位置まで交互に軸方向に延び；
    前記粉末金属の外側部品および前記粉末金属の内側部品を、中間要素を使用して一体に結合することを含む、製造方法。
27. 前記粉末金属の外側部品および前記粉末金属の内側部品を、中間要素を使用して一体に結合する工程は、前記粉末金属の内側部品および前記粉末金属の外側部品が互いに同軸となり、かつ、それらの間に部品間容積を有するように、前記粉末金属の内側部品を前記粉末金属の外側部品の内側に配置することと、前記部品間容積に前記中間要素を形成することとを含む、請求項２６に記載の方法。
28. 前記部品間容積に前記中間要素を形成する工程は、エラストマー材料を部品間容積へ導入することで行われる、請求項２７に記載の方法。
29. 前記エラストマー材料は前記部品間容積へ注入される、請求項２８に記載の方法。
30. 前記エラストマー材料はゴムである、請求項２８に記載の方法。
31. 前記中間要素は、前記粉末金属の内側部品および前記粉末金属の外側部品上の前記ファセットの少なくとも一部分を充填する、請求項２７に記載の方法。
32. 前記粉末金属の外側部品の径方向外向きに面する円柱面へ、ベルトガイドを機械加工する工程をさらに含む、請求項２６に記載の方法。
33. 前記ファセットは、凹部およびプラトー部の型によって形成され、前記円柱面の一方の凹部は、前記円柱面の他方のプラトー部と反対側にある、請求項２６に記載の方法。
34. 前記プラトー部は、前記凹部よりもさらに周方向に延びる、請求項２６に記載のアセンブリ。
35. 前記円柱面の一方のプラトー部は、前記円柱面の他方の凹部に周方向に重なる、請求項２７に記載のアセンブリ。
36. 前記円柱面の一方のプラトー部は、前記円柱面の他方の凹部に対して心出しされる、請求項２８に記載のアセンブリ。

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