JP5907329B2 - 動力伝達要素及びその製造取付け方法 - Google Patents

Description

本発明は、動力伝達要素に係り、更に詳しくは、締付けボルトと、円板状のハブと、ハブによって外周面を密に包囲されるとともに軸方向に突出する環状突起体を有するボスとを含んで成り、ハブ及びボスは半径方向に延出する互いの接触面を有し、ハブ及びボスは当該動力伝達要素の規定通りの使用中に軸方向プレストレス下で回転耐性を備えるよう密に接触し、ハブ及びボスは組立て済みユニットを形成するとともにユニットは締付けボルトによって当該動力伝達要素の規定通りの使用中に回転する回転軸に固定される動力伝達要素に関する。

上記のような動力伝達要素は、特許文献１により周知である。ボスに設けられた環状突起体は周方向で多角形状を有し、ハブに一致して形成された中央の開口部に配設されている。環状突起体とハブとの間の動力伝達（トルク伝達）は前記多角による形状嵌合によって行われている。

多角形状の外周を有する環状突起体の製造及びハブにおける多角形状の開口部の製造は、製造技術上の点で比較的労力がかかり、したがって高価である。環状突起体の軸方向の自由端において環状突起体は半径方向で外側（径方向外方）に突出するカラーを有するため、ハブの内周はクリップ状に包囲されている。カラーは環状突起体上のハブの軸方向の固定のためにカシメ（コーキング）され、周方向での動力伝達にはカシメされたカラーは寄与しない。既知の動力伝達要素を回転軸、例えば内燃機関のクランク軸に固定している締付けボルトは、ボスの中央の拡張部に配設され、半径方向の外周面を環状突起体及びハブによって半径方向の間隔を置いて包囲されている。ハブの環状突起体との結合のために、締付けボルトはこの従来技術では何も寄与せず、単に組立て済み動力伝達要素を回転軸に固定しているだけである（締付けボルトはボスを締め付けるのみであって、ハブ及びボスの双方を締め付けておらず、よってハブ及びボスの接触部を締め付けていない）。

既知の動力伝達要素の組立ては、第１のステップで、ハブを環状突起体に圧接させるように行われる。両方の部品の結合は圧入として実施される。これは、両方の部品の周方向での互いに対する各々の遊び（相対回転）の可能性を回避するために必要である。周方向での遊びは、動力伝達要素の規定通りの使用中に、結合が退けられてもはや役に立たなくなるまでますます拡大するであろう。

第２の方法のステップでは、ハブの環状突起体への圧接後、軸方向でハブを越えて突出する環状突起体の前面縁をカラーにカシメし、それによって組立て済みユニットが製造される。ハブの環状突起体への圧接、及び環状突起体の外周及びハブの内周の多角形状のほか、カラーのカシメによって、動力伝達要素は第２の方法のステップ後に使用可能であり、ハブ及び環状突起体は互いに安定して回転耐性に付設されている。第３の方法のステップでは、組立て済みユニットを締付けボルトによって回転軸、例えば内燃機関のクランク軸に固定する。

独国特許出願公開第１０２００７０４２８３５Ａ１号明細書

本発明の課題は、簡単且つ安価に製造可能であるにもかかわらず長い使用期間中に同じく優れた性能特性を有するように既知の種類の動力伝達要素を改良することにある。

上記課題を解決するため、本願の請求項１による発明は、締付けボルトと、円板状のハブと、前記ハブによって外周面を密に包囲されるとともに軸方向に突出する環状突起体を有するボスとを含んで成り、ここで前記ハブ及び前記ボスは半径方向に延出する互いの接触面を有し、前記ハブ及び前記ボスは当該動力伝達要素の規定通りの使用中に軸方向プレストレス下で回転耐性を備えるよう密に接触し、ここで前記ハブ及び前記ボスは組立て済みユニットを形成するとともに、前記ユニットは前記締付けボルトによって当該動力伝達要素の規定通りの使用中に回転する回転軸に固定される動力伝達要素において、前記環状突起体は、前記ハブの内周面によって密に包囲される外周面を有し、前記接触面は当該動力伝達要素の規定通りの使用中に前記締付けボルトによって軸方向で相接して圧接されており、前記回転軸に取り付けられた当該動力伝達要素における周方向での動力伝達は、前記締付けボルトによって応力嵌合で回転耐性を備えて軸方向に相接して圧接された前記接触面を用いてのみ行われ、前記ボス及び前記環状突起体は実質的に断面Ｕ字状に形成されて、前記ハブの内周をラジアルウェブでクリップ状に包囲し、ここで前記回転軸側のラジアルウェブは前記ボスの前記接触面によって形成され、前記ハブの内周には前記締付けボルトに面する側に逃げ溝が設けられ、前記逃げ溝に前記締付けボルト側のラジアルウェブが配設され、前記締付けボルト側のラジアルウェブは、前記締付けボルトに対する前記ハブの接触面である半径方向面に対して前記回転軸の方向に後退し、前記締付けボルトに対して非接触であり、前記締付けボルトが前記ハブ及び前記ボスを双方共に締め付ける構成とされていることを特徴とする動力伝達要素を提唱する。

また、本願の請求項２による発明は、前記ボスは金属材料から成ることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達要素を提唱する。

また、本願の請求項３による発明は、前記ラジアルウェブは、前記ユニットを軸方向で結合させる安全な輸送及び保持装置のみを形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の動力伝達要素を提唱する。

また、本願の請求項４による発明は、前記ハブはトランジションフィットによって前記環状突起体上に配設されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の動力伝達要素を提唱する。

また、本願の請求項５による発明は、前記ハブはプーリーによって形成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の動力伝達要素を提唱する。

また、本願の請求項６による発明は、前記回転軸は内燃機関のクランク軸によって形成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の動力伝達要素を提唱する。

更にまた、本願の請求項７による発明は、請求項１乃至６の何れかに記載の動力伝達要素を製造し、且つ前記動力伝達要素を回転軸に取り付ける方法において、第１の方法のステップでは、前記ハブを前記ボスの前記環状突起体に嵌合し、第２の方法のステップでは、前記環状突起体上の前記ハブの軸方向の安全のために、前記ハブを越えて軸方向に突出する前記環状突起体の前面縁が前記カラーにカシメされ、それによって前記組立て済みユニットが製造され、第３の方法のステップでは、前記第２の方法のステップで製造されたユニットは前記締付けボルトによって前記回転軸に固定され、相接して前記ハブと前記ボスの前記接触面の軸方向の圧接により前記ハブと前記ボスの回転耐性結合を達成することを特徴とする方法を提唱する。

上記の課題は、本発明によれば、主に請求項１に記載の動力伝達要素及び請求項７に記載の方法（動力伝達要素の製造取付け方法）によって解決される。請求項１に関連する従属クレーム（請求項２〜６）は動力伝達要素の有利な形態に関する。

上記の課題を解決するために、環状突起体はハブの内周面によってぴったり包囲されている外周面を有し、動力伝達要素の規定通りの使用中に接触面（フランジ）は締付けボルトによって軸方向で相接して圧接されており、回転軸に取付けられた動力伝達要素における周方向での動力伝達は締付けボルトによって応力嵌合で回転耐性に軸方向で相接して圧接された接触面を用いてのみ行われることが想定されている（上記特許文献１記載の従来技術では、締付けボルトがボスのみを締め付けているが、本発明では、締付けボルトがハブ及びボスを双方共に締め付ける構成とされている。したがってハブ及びボスの接触端面が互いに強く圧接し、回転トルクが伝わりやすい）。

環状突起体の外周面及びハブの内周面は互いに径寸法が一致していることが好ましく、それぞれ軸方向からこれを見て円形に形成されていることがさらに好ましい。この場合、このような動力伝達要素が特に簡単且つ安価に製造可能であることが利点である。それに対して決定的なのは、ハブ及び環状突起体がそれによって互いに支持されている周面は、それぞれ円形に形成され、締付けボルトは応力嵌合の構成要素であり、その構成要素によって半径方向で延出する接触面がハブ及び環状突起体によって回転耐性に軸方向で相接して圧接されているということである。ハブとボスとの間の回転耐性の結合は、本発明によれば、動力伝達要素の規定通りの使用中に形状嵌合ではなく応力嵌合によって行われる。

ボス及び環状突起体は実質的にＵ字状に形成され、ハブの内周をラジアルウェブでクリップ状に包囲させることができるが、ここで回転軸の軸方向に面したラジアルウェブはボスの接触面（フランジ）によって形成されている。ハブの内周を包囲し、ハブの環状突起体での軸方向の固定とともに安全な輸送ユニットをもたらす。動力伝達要素の規定通りの使用中、動力伝達要素が回転軸に結合されていると、ハブのボスへの軸方向の圧接は締付けボルトによって行われ、それによって回転モーメントが伝達可能である。

ボスは金属材料から成ることが好ましい。このような材料の環状突起体であれば簡単且つ安価に製造可能である。

環状突起体の回転軸の軸方向に面したラジアルウェブは、切削なし再形成されたカラーによって形成することができる。金属材料のカシメは簡単且つ安価に実施可能である。カラーに再形成された環状突起体によってハブを受入れるための逃げ溝が形成されている。

ラジアルウェブは、ユニットを軸方向で結合する安全な輸送（トルク伝達）及び保持装置、及び取外しのための軸方向の動力伝達を形成する。カラーは動力伝達要素の規定通りの使用中に周方向でのボスとハブとの間の動力伝達に実質的には寄与しない。カラーの課題は、ハブ及びボスが輸送中又はその保管中に安全に結合されることである。それに加えて、ハブ及びボスのカシメには輸送時の回転耐性の課題がある。これが重要となるのは、ボスのハブが周方向で一定のやり方で付設される必要がある場合、例えば、ボスが回転軸に固定されるために開口部を有し、且つハブが内燃機関のピストンの上死点のためにしるしを有する場合である。

ハブは、環状突起体上のトランジションフィットによって配設されていることが好ましい。このようなトランジションフィットは簡単に製造することができる。例えば従来技術で周知であるような圧入とは異なり、ハブ及び環状突起体は比較的少ない労力で接合することができ、トランジションフィットに与えられる唯一の要求は、ハブ及び環状突起体がすでに動力伝達要素の組立て前に回転軸に互いに同心円状に付設され、動力伝達要素の規定通りの使用中の重心のアンバランスを回避することである。

ハブはプーリー（滑車）によって形成することができる。プーリーは例えば、補助装置をクランク軸によって推進するための自動車におけるベルト伝動の構成要素である。

動力伝達要素が固定可能である回転軸は内燃機関のクランク軸によって形成することができる。

それに加えて本発明は、前述したように、動力伝達要素の製造のための方法及びこのような動力伝達要素の回転軸での組立てのための方法に関する。

本発明によれば、第１の方法のステップでは、ハブをボスの環状突起体へ嵌合させること、第２の方法のステップでは、環状突起体上でのハブの軸方向の安全確保のために、軸方向でハブを越えて突出する環状突起体の前面縁をカラーにカシメし、それによって組立て済みユニットを製造すること、そして第３の方法のステップでは、第２のステップで製造されたユニットを締付けボルトによって回転軸に固定し、相接してハブ及びボスの接触面の軸方向の圧接下に、ハブ及びボスの回転耐性の結合を達成することが想定されている。

ハブとボスとの間の回転耐性の結合は、第２の方法のステップで製造された組立て済みユニットが締付けボルトによって回転軸に固定されて初めて第３の方法のステップ中に行われる。締付けボルトによる組立て済みユニットの回転軸での固定中に、ハブ及びボスの接触面は軸方向で応力嵌合で相接して押圧されるため、それによって両方の部品が互いに支持されているハブ及び環状突起体の周面はそれぞれ円形に形成されているにもかかわらず、ハブ及びボスは適合して回転耐性に互いに配設されている。

本発明による動力伝達要素の部分断面を示す図である。 ハブと環状突起体の結合範囲における図１の拡大断面を示す図（図１のＹ部拡大図）である。

以下、本発明による動力伝達要素の実施例を図１及び図２を用いて詳しく説明する。

図１には、規定通りの使用中の動力伝達要素の実施例が示されている。円板状のハブ２は、ここに示された実施例においてねじり振動ダンパーの構成部品として形成されており、ここで深鍋状の支持体（支持部（外周筒部））１９が半径方向の間隔を置いて振動リング（ベルトプーリー）２０によって包囲され、その隙間によって形成された間隙２１にゴム弾性材料の弾性体２２が配設（介装）されている。動力伝達要素（ねじり振動ダンパー）は締付けボルト１によって、ここに示された実施例では内燃機関のクランク軸によって形成されている回転軸９に固定されている。（当該実施例において動力伝達要素は、ねじり振動ダンパーとして形成されている。ねじり振動ダンパーは、環状のハブ２と、ハブ２の外周側に配置された振動リング２０と、ハブ２及び振動リング２０間に介装された弾性体２２と、ハブ２を回転軸９に固定するためにハブ２の内周部に連結されたボス３とを備えている。ねじり振動ダンパーは、締付けボルト１を回転軸９の軸端にねじ込むことによって回転軸９に固定されている。）

ボス３の環状突起体４はハブ２によって外周面をぴったり包囲されており、ここで環状突起体４は円形の外周面１０を有するとともにハブ２は円形の内周面１１を有し、外周面１０と内周面１１はぴったり接触している。（ボス３にはハブ２の内周に挿入される環状突起体４が設けられている。環状突起体４の外周面１０は円形（円筒形）に形成され、これに対応してハブ２の内周面１１も円形（円筒形）に形成され、両面１０，１１はほぼ同径とされて密に接触している。両面１０，１１は従来技術のように多角形状ではない）。

それに加えて、ハブ２及びボス３はそれぞれ１つの半径方向に延出する接触面６、７を有し、ここにハブ２及びボス３が軸方向で相接して支持されている。締付けボルト１によって接触面６、７はハブ２及びボス３によって軸方向１７で相接して圧接されるため、ハブ２のボス３に対する回転耐性の結合が生じる。周方向１２での動力伝達は専ら応力嵌合によって行われ、本発明による動力伝達要素において周方向での動力伝達のための形状嵌合結合は存在しない。（ハブ２及びボス３は軸方向端面同士で接触しており、ここに互いに接触する接触面６、７が設けられている。締付けボルト１を締め付けるとこの接触面６、７が互いに強く圧接し、よってハブ２がボス３に対し相対回転しないよう強く結合される。トルク伝達はもっぱらこの圧接により行なわれ、いわゆる機械的な回り止め構造は設けられていない。）

ハブ２及びボス３は、ここに示された実施例ではそれぞれ金属材料から成る。

図２には、図１の部分Ｙの拡大図が示されている。実線では動力伝達要素の規定通りの使用中の、切削なしに再形成されたカラー１６によって形成されているラジアルウェブ１５が示されており（カシメ後）、破線では第１の方法のステップに関連してハブ２を越えて前面に突出する環状突起体４の縁の形状が示されている（カシメ前）。

動力伝達要素の製造及びこのような動力伝達要素を回転軸９に取り付けるために、第１の方法のステップでは、ハブ２をまず最初に環状突起体４へ嵌合させる。ハブ２及びボス３が安全に結合されている組立て済みユニット８を製造するために、第２の方法のステップでは、軸方向にハブ２を越えて突出する環状突起体４の前縁（破線で図示）をラジアルウェブ１５／カラー１６の関係となるようにカシメする。それによってハブ２及びボス３は安全に互いに結合される。図２に示されているように、カシメされたカラー１６はハブ２の内周１３を実質的にＵ字状に包囲する。ハブ２の内周１３には、ボルト１に面する側に逃げ溝２３が設けられ、ここにラジアルウェブ１５が配設される。ラジアルウェブ１５は、締付けボルト１に対する接触面である半径方向面１８に対して回転軸９の方向に軸方向に後退し、よってボルト１に対しては非接触であることが維持される。このようにラジアルウェブ１５が逃げ溝２３に係合することによって、ハブ２及びボス３の接触面６、７が強く圧接し、よってユニット８を軸方向１７で結合させる安全な輸送及び保持装置が形成される。

また、第３のステップでは、組立て済みユニット８が締付けボルト１によって回転軸９に固定され、ここで接触面６、７は締付けボルト１を締めている間に同時に軸方向に相接して圧接され、ハブ２とボス３との回転耐性の結合が達成される。

１ 締付けボルト
２ ハブ
３ ボス
４ 環状突起体
５ 半径方向
６，７ 接触面
８ ユニット
９ 回転軸
１０ 外周面
１１ 内周面
１２ 周方向
１３ 内周
１４，１５ ラジアルウェブ
１６ カラー
１７ 軸方向
１８ 半径方向面
１９ 支持体
２０ ベルトプーリー
２１ 間隙
２２ 弾性体
２３ 逃げ溝

Claims (7)

1. 締付けボルト（１）と、円板状のハブ（２）と、前記ハブ（２）によって外周面を密に包囲されるとともに軸方向に突出する環状突起体（４）を有するボス（３）とを含んで成り、ここで前記ハブ（２）及び前記ボス（３）は半径方向（５）に延出する互いの接触面（６、７）を有し、前記ハブ（２）及び前記ボス（３）は当該動力伝達要素の規定通りの使用中に軸方向プレストレス下で回転耐性を備えるよう密に接触し、ここで前記ハブ（２）及び前記ボス（３）は組立て済みユニット（８）を形成するとともに、前記ユニット（８）は前記締付けボルト（１）によって当該動力伝達要素の規定通りの使用中に回転する回転軸（９）に固定される動力伝達要素において、
   前記環状突起体（４）は、前記ハブ（２）の内周面（１１）によって密に包囲される外周面（１０）を有し、前記接触面（６、７）は当該動力伝達要素の規定通りの使用中に前記締付けボルト（１）によって軸方向で相接して圧接されており、前記回転軸（９）に取り付けられた当該動力伝達要素における周方向（１２）での動力伝達は、前記締付けボルト（１）によって応力嵌合で回転耐性を備えて軸方向に相接して圧接された前記接触面（６、７）を用いてのみ行われ、
   前記ボス（３）及び前記環状突起体（４）は実質的に断面Ｕ字状に形成されて、前記ハブ（２）の内周（１３）をラジアルウェブ（１４、１５）でクリップ状に包囲し、ここで前記回転軸（９）側のラジアルウェブ（１４）は前記ボス（３）の前記接触面（７）によって形成され、
   前記ハブ（２）の内周（１３）には前記締付けボルト（１）に面する側に逃げ溝（２３）が設けられ、前記逃げ溝（２３）に前記締付けボルト（１）側のラジアルウェブ（１５）が配設され、
   前記締付けボルト（１）側のラジアルウェブ（１５）は、前記締付けボルト（１）に対する前記ハブ（２）の接触面である半径方向面（１８）に対して前記回転軸（９）の方向に後退し、前記締付けボルト（１）に対して非接触であり、
   前記締付けボルト（１）が前記ハブ（２）及び前記ボス（３）を双方共に締め付ける構成とされていることを特徴とする動力伝達要素。
2. 前記ボス（３）は金属材料から成ることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達要素。
3. 前記ラジアルウェブ（１５）は、前記ユニット（８）を軸方向（１７）で結合させる安全な輸送及び保持装置のみを形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の動力伝達要素。
4. 前記ハブ（２）はトランジションフィットによって前記環状突起体（４）上に配設されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の動力伝達要素。
5. 前記ハブ（２）はプーリーによって形成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の動力伝達要素。
6. 前記回転軸（９）は内燃機関のクランク軸によって形成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の動力伝達要素。
7. 請求項１乃至６の何れかに記載の動力伝達要素を製造し、且つ前記動力伝達要素を回転軸（９）に取り付ける方法において、
   第１の方法のステップでは、前記ハブ（２）を前記ボス（３）の前記環状突起体（４）に嵌合し、第２の方法のステップでは、前記環状突起体（４）上の前記ハブ（２）の軸方向の安全のために、前記ハブ（２）を越えて軸方向に突出する前記環状突起体（４）の前面縁が前記カラー（１６）にカシメされ、それによって前記組立て済みユニット（８）が製造され、第３の方法のステップでは、前記第２の方法のステップで製造されたユニット（８）は前記締付けボルト（１）によって前記回転軸（９）に固定され、相接して前記ハブ（２）と前記ボス（３）の前記接触面（６、７）の軸方向の圧接により前記ハブ（２）と前記ボス（３）の回転耐性結合を達成することを特徴とする方法。

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