(57)【要約】【課題】比較的ねじれに影響を受けず、部品数が少なく、製造コストが低く、組立が簡単で、荷重容量の大きい係合解除可能なプーリを提供する。【解決手段】係合解除可能なプーリ装置１は、転がり軸受５とフリーホイール６とにより軸に装着されたプーリからなる。プーリは、一体成形された実質的に管状の外輪３の外面３ｂ上に装着されたリム２を有する。外輪は、内面３ａ上に、転動体２２のための少なくとも１つの軌道１０と、フリーホイール６のロック要素２８のための少なくとも１つの回転する円筒形接触座面１５とを有する。一体成形された内輪４は、トルク伝達軸を形成し、かつ外輪３と対向する外面４ｂ上に、転がり軸受２２のための少なくとも１つの軌道１６と、フリーホイール６のロック要素２８のための少なくとも１つの回転する円筒形接触座面１８とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転がり軸受（５）とフリーホイール（６）とを介して軸に装着されたプーリからなる係合解除可能なプーリ装置（１）であって、
前記プーリは、一体成形された実質的に管状の外輪（３）の外面（３ｂ）上に装着されたリム（２）を有し、
前記外輪は、内面（３ａ）上に、転動体（２２）のための少なくとも１つの軌道（１０）と、フリーホイールのロック要素（２８）のための少なくとも１つの回転する円筒形接触座面（１５）とを有し、
前記プーリ装置が、
トルク伝達軸を形成し、かつ前記外輪と対向する外面（４ｂ）上に、転がり軸受（２２）のための少なくとも１つの軌道（１６）、およびフリーホイールのロック要素（２８）のための少なくとも１つの回転する円筒形接触座面（１８）を有する、一体成形された内輪（４）と、
２列の転動体（２２、２３）を有し、一方の列の転動体がフリーホイール（６）と他方列の転動体との間に配置されている軸受（５）と、を有することを特徴とする係合解除可能なプーリ装置。
【請求項２】
前記外輪（３）の軸方向幅がプーリの前記リム（２）の能動面（２ｂ）の軸方向幅よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記外輪の、軸方向において前記軌道（１０）が位置する側に、プーリの前記リム（２）が配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記転動体（２２）が球体からなり、および／または前記ロック要素（２８）がカムからなることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記ロック要素（２８）が、係合するカムからなることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
前記内輪（４）が、前記軌道（１６）を除いて、円筒状の外形を有しかつ直径が実質的に均一であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
前記外輪（３）が円筒状の外形を有することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
内側の前記軌道（１６）が軸に直接形成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記転がり軸受（５）および前記リム（２）の能動的外面（２ｂ）が、共通の半径方向面（７）に対して対称性を有することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記フリーホイール（６）と前記転がり軸受（５）との間に配置されたシール（３６）を有することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
前記フリーホイール（６）が、前記転がり軸受（５）の潤滑剤とは異なる潤滑剤を含んでいることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれかに記載の装置を有する回転部分を備えた交流発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フリーホイールの分野、特に、例えば自動車で交流発電機を駆動するために使用されるフリーホイールを備えた係合解除可能なプーリの分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
特に低速での内燃機関、とりわけディーゼルエンジンで発生する非周期的な動きまたはエンジンの突然の加速もしくは減速といった悪影響を解消するために、係合解除可能なプーリがますます使用されるようになっている。
【０００３】
このような状況下で、クランクシャフトプーリによってエンジンに接続された駆動ベルトは急に減速する一方、従動プーリ、例えば交流発電機のプーリは慣性により同一速度で回転し続ける傾向にある。プーリと交流発電機軸との間に固定継手があれば、このような瞬時の速度変動の際にベルトが非常に大きな応力を受けて、ベルトの異常疲労およびそれに伴う破損の危険性、プーリ上でのベルトの滑動、さらにはプーリ間でのベルトストランドの振動といった悪影響が生じる。従って、プーリが急に減速した場合にプーリと軸との連結を一時的に解除させることができるフリーホイールを、従動プーリと従動軸との間に組み込んで上記現象を緩和しようとする試みがなされている。
【０００４】
特許文献１は、２列の球体の間に配置されたフリーホイールを有する、係合解除可能なプーリを開示している。軸受およびフリーホイールの内輪と、これらの部品が装着される軸とは別個の部品であるため、個別製造、管理および組立に比較的コストがかかる。フリーホイールはローラ式であり、固定用の傾斜または面を加工し、各ころを個々の担いばねに組み合わせる必要があり、比較的コストがかかることが分かる。
【０００５】
特許文献２は、１列の球体とローラ式フリーホイールとを有し、内輪が軸のナットとスペーサとの間に装着されている係合解除可能なプーリを記載している。
【０００６】
特許文献３は、１列の球体と１列のカムとを有する係合解除可能なプーリを開示している。内輪は軸に装着されたスリーブに取り付けられているため、部品数が増加し、外輪と内輪との間の半径方向スペースが狭くなる。より小寸法の球体やカムを使用すればよいが、球体について同等の荷重容量を得、カムについて同等のトルク伝達容量を得るには、より多数の部品が必要となり、結果として、製造コストが増大する。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２４７９７２号公報
【特許文献２】特開平０９−２２９０９７号公報
【特許文献３】特開平０９−２９２００６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題を解決することを目的とする。
本発明は特に、比較的ねじれに影響を受けず、部品数が少なく、製造コストが低く、組立が簡単で、荷重容量の大きい係合解除可能なプーリを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
係合解除可能なプーリ装置は、転がり軸受とフリーホイールとを介して軸に装着されたプーリからなり、前記プーリは、ベルトと接触するための能動的外面を有するリムを備える。前記プーリのリムは、一体成形された実質的に管状の外輪の外面上に装着され、前記外輪は、その内面上に、転動体のための少なくとも１つの軌道と、フリーホイールのロック要素のための少なくとも１つの回転する円筒形接触座面とを有する。前記装置はさらに、トルク伝達軸を形成する、一体成形された内輪を有する。前記内輪は、前記外輪と対向する外面上に、転がり軸受のための少なくとも１つの軌道と、フリーホイールのロック要素のための少なくとも１つの回転する円筒形接触座面とを有する。転がり軸受は、２列の転動体を有する。一方の列の転動体は、フリーホイールと他方列の転動体との間に配置され得る。
【００１０】
このように、例えば高張力のベルトにより生じるねじれに対し、構造上極端に影響を受けない係合解除可能なプーリを得ることができる。一体成形の内輪は特に堅牢で、部品数を限定する。カムと協働する内輪および外輪は、簡単かつ経済的に製造される円筒形の回転座面を備えている。係合解除可能なプーリは荷重容量が大きいため、多数の用途において、内輪と、外輪と、軸受と、フリーホイールとからなるサブアセンブリを標準化し、一方において、同時に意図する用途にうまく適合する特定のプーリリムを使用することが可能である。特に、種々の要素は簡単に組み立てられる。
【００１１】
内輪が軸を形成することから、アセンブリの半径方向寸法を大幅に縮小すること、または転動体およびロック要素のためにより広い半径方向空間を得ることが可能となり、部品寸法は大きくなり、部品数は少なくなり、特に経済的であることがわかる。軌道、およびロック要素のための円筒形接触座面を同一の加工機械で同一作業中に設けることができることから、うまく同心円上に配置しつつ、装置の作動に有益な効果を示し、振動や摩耗を低減することができる。さらに、フリーホイールの熱処理および軌道の研削を、軌道の製造手順に組み込むことができる。
【００１２】
一実施形態において、外輪の軸方向幅は、プーリのリムの能動面の軸方向幅よりも大きい。このようにして、アセンブリの全体寸法を小さくすることができ、外輪はリムよりも遙かに小さい直径を有し得る。
【００１３】
一実施形態において、外輪の、軸方向において１つの軌道または複数の軌道が位置する側に、プーリのリムが配置されている。プーリのリムの能動的外面および転がり軸受は軸方向の同じレベルに配置されているため、内輪と外輪との間にスキューモーメントはなく、転がり軸受内での力の分布は良好である。
【００１４】
一実施形態において、転動体は球体からなる。球体は、概トーラス状の軌道と協働し得、また偶然に装置を分解してしまうことはない。球体は、保持器によって円周上に一定の間隔で保持されている。
【００１５】
一実施形態において、ロック要素はカムからなる。カムは、外輪の穴と接触する外面と、内輪の外側座面と接触する内面とを有する。
【００１６】
カムは「係合する」タイプであり得る。「係合するカム」とは、連結解除時の動作からトルク伝達動作への極めて速やかな移行を助長するために、構造上、フリーホイールの回転時に、遠心力の作用下で、外輪および内輪の２つの接触座面と上記カムとの接触を助長する方向に向きを変えようとするカムを指す。
【００１７】
フリーホイールは、カムを保持する保持器を含み得る。フリーホイールは、特に保持器内部に配置された戻しばね、例えば帯状のばねを含んでいてもよい。保持器、および場合によってばねには、カムが配置される区切られた小室を有する。
【００１８】
一実施形態において、内輪は、軌道の領域の外側に、直径が実質的に均一な円筒状の外形を有する。内輪は非常に経済的に製造することができる。
【００１９】
一実施形態において、外輪は円筒状の外形を有する。外輪の外面は、例えば、圧入または接着結合によりリムの穴と当接させる。外輪は製造が簡単で経済的である。
【００２０】
一実施形態において、内側の軌道は軸上に直接設けられている。その結果、半径方向の寸法がよりコンパクトになり、単純な組立体となる。
【００２１】
一実施形態において、転がり軸受およびリムの能動的外面は、共通の半径方向面に対して対称性を有する。
【００２２】
一実施形態において、上記装置は、フリーホイールと転がり軸受との間に配置されたシールを有する。このシールは、隘路を提供するフランジの形状、または対面する外輪、内輪（レース）の座面、好ましくは研削された座面と擦れる舌部を有する接触シールの形状を有し得る。このシールは、それを支持する外輪、内輪（レース）に圧入してもよいし、溝に取り付けてもよい。このシールにより、フリーホイールと転がり軸受は潤滑剤を保持することができる。転がり軸受の潤滑剤とフリーホイールの潤滑剤は、例えば各機能に合った粘度を有する等、異なるものであってもよい。
【００２３】
内輪を他の部品とねじで結合するために、内輪の内面の一部にキー溝を入れることができる。これらのキー溝は、取付工具により加えられるねじ止めトルクを受けるのに役立つ。内輪の内面は、他の部品に取り付けることができるように、ねじ切りされた軸方向端部を有していてもよい。
【００２４】
一実施形態において、上記装置は、内輪および外輪の両端部に配置され、例えば外輪の溝に配置されて、内輪の座面とで封止するシールを有する。
【００２５】
一実施形態において、フリーホイールは、内輪および外輪の一方の表面に設けられた溝に一部が配置されたサークリップにより軸方向に保持される。
【００２６】
係合解除可能なプーリの総質量を低減することができる。プーリのリムの長さは、ベルトと協働する機能的部分まで、例えば能動的外面まで低減することができ、この能動的外面には、ベルトの離脱を防止する軸方向寸法の小さい２つのフランジ部が付加されている。
【００２７】
非限定的な例として記載し、添付図面に示す実施形態の詳細な説明を読めば、本発明がさらによく理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１〜３から分かるように、係合解除可能なプーリ１は、リム２と、外輪３と、内輪４と、転がり軸受５と、フリーホイール６とを有する。転がり軸受５およびフリーホイール６は、外輪３と内輪４との間に配置される。
【００２９】
リム２は、合成材料、または金属、例えば軽合金製の一体部品の形態を有する。リム２は、穴２ａと、ベルト（図示せず）、特にポリＶ型ベルトと協働するように設けられた円形の凹凸を備えた能動的外面２ｂと、穴２ａの端部から伸びる、２つの反対側の半径方向端面２ｃおよび２ｄとを有する。各軸方向端部において、プーリは前記能動面２ｂより僅かに直径の大きいフランジ２ｅおよび２ｆを備え、この２つのフランジは、プーリ上でベルトを側方から正しく誘導する。リム２は、半径方向面７に対して対称性を有する。
【００３０】
外輪３は、穴３ａと、円筒形の外側回転面３ｂと、２つの半径方向側面３ｃおよび３ｄとを有する。リム２の半径方向面２ｃと外輪３の半径方向面３ｃは、同一平面上にある。外輪３は、管部分、例えば鋼管部分の形状を有する。外輪３は一体部品である。リム２の穴２ａは、外輪３の外面３ｂの一部分に当接し、例えば締まりばめにより固定されるため、特に経済的であることが分かる。外輪３の側面３ｄは、軸方向においてリム２の側面２ｄを超えたところに位置する。
【００３１】
外輪３の穴３ａは、概円筒形の回転面の形状を有する。しかしながら、溝８および９が、それぞれ側面３ｃおよび３ｄに近接する穴３ａの端部に設けられている。概トーラス形状の軌道１０および１１が、半径方向面７に対して対称的に穴３ａに設けられている。
【００３２】
さらに、穴３ａには軌道１１と溝９との間に寸法の小さい環状溝１２、１３および１４も設けられている。軌道１１と溝９との間には更に、フリーホイール６と協働するように設計された回転する円筒形研削面１５が設けられている一方、軌道１０および１１は転がり軸受５と協働するように設計されている。上記研削面１５は、溝１３と溝１４との間に配置されている。
【００３３】
内輪４は、概管状部分の形状を有する。内輪は一体部品である。内輪４は、ねじ切りされた穴４ａと、外面４ｂと、２つの半径方向端面４ｃおよび４ｄとを有する。図示例において、内輪４は外輪３よりも長く、半径方向面４ｃおよび４ｄはそれぞれ、外輪３の半径方向面３ｃおよび３ｄを超えて配置されている。
【００３４】
内輪４の外面４ｂは、概円筒形の回転面の形状を有する。２つの概トロイダル状の軌道１６および１７が内輪４の外面４ｂに設けられている。軌道１６および１７は、軌道１０および１１と同一の半径方向面上に位置する。軌道１６および１７は半径方向面７に対して対称性を有する。
【００３５】
内輪４は、端面４ｃと軌道１６との間において、外輪３の溝８と実質的に同一の軸方向のレベルに研削座面４ｅを有する。外面４ｂ上の、実質的に溝１２の軸方向のレベルには、他の研削座面４ｆが設けられている。外面４ｂ上の、溝９の軸方向のレベルには、研削座面４ｇが設けられている。外面４ｂ上の、軸方向において実質的に座面１５のレベルには、フリーホイール６と協働するように、座面４ｅ、４ｆおよび／または４ｇよりも遙かに大きい軸方向長さを有する研削座面１８が設けられている。好適には、研削部分４ｆ、１８および４ｇは、直径が連続する、単一の円筒形座面を形成する。
【００３６】
内輪４の穴４ａは、固定工具、例えば雄型鍵工具による結合を可能とするようにキー溝が設けられた端部１９と、反対側の円筒形回転端部２０とを有し、上記鍵工具は、ねじ切りした軸に穴４ａのねじ切り部分２１を係合させて、内輪４を締め付けるのに役立つ。
【００３７】
転がり軸受５は、保持器２４、２５により円周上に一定間隔で保持された２列の転動体２２および２３、例えば球体を有する。保持器は合成材料製で、区切られた小室と爪を備えた環状基部を有し、その中に転動体２２、２３が配置される。転動体２２は外輪３の軌道１０と内輪４の軌道１６との間に配置される。転動体２３は、外輪３の軌道１１と内輪４の軌道１７との間に配置される。この２列の転動体２２、２３は半径方向面７に対して対称である。換言すれば、転動体２２、２３の中心を通る半径方向面２６、２７は、半径方向面７から等距離にある。ベルトによってリム２および外輪３に伝達される半径方向力の合力が、２つの軌道上を同一の分布でもって、転動体２２および２３を介して内輪４に伝達される。従って、半径方向力の合力が軌道の外側に位置していれば生じるであろうスキュートルクはない。このようにして、軸受の作動状態が改善され、結果的に寿命が延びる。
【００３８】
フリーホイール６は、軸方向では外輪３の溝９と溝１２との間に、半径方向では外輪３と内輪４との間に配置される。フリーホイール６は、外輪３の研削座面１５と、内輪４の研削座面１８との間に、１列のロック要素２８、この場合カムを有する。ロック要素２８は、座面１５と接触する丸みのある外面と、座面１８と接触する丸みのある内面とを有する。フリーホイール６は例えば金属板製の保持器２９を有する。保持器は、全体形状が環状で、Ｕ字断面を有し、軸方向部分と外側に向かう半径方向部分とを有し得る。軸方向部分には開口部３０が形成され、その中にロック要素２８が配置され、半径方向部分は外輪３の穴３ａの手前まで伸びている。フリーホイールは、ばね３１，例えば帯状ばねを有し、このばねにも区切られた小室があり、その中にロック要素２８が配置されている。ばねは保持器２９内部に配置され、座面１５および１８に対してロック要素を摩擦位置に向きを変える役目を担っている。
【００３９】
さらに、カムは係合型であり、換言すれば、係合解除可能なプーリ１の回転によって生じた遠心力の作用を受けて、ロック方向に向きを変えようとする。
【００４０】
サークリップ３２および３３がそれぞれ、外輪３の穴３ａに設けられた溝１３および１４内に配置されている。サークリップ３２および３３は、穴３ａに対して内側に突き出ており、フリーホイール６を軸方向に保持する役目を担う。フリーホイール６が軸方向に僅かに移動した場合、保持器２９の一部を構成する、外側に向かう半径方向縁部が、一方のサークリップ３２または３３に当接して、上記のような軸方向の移動を制限する。その結果、ロック要素２８は、それぞれ外輪３および内輪４上に設けられた研削座面１５と研削座面１８との間に配置されたままとなる。
【００４１】
図示する実施形態において、フリーホイール６は、軸方向においてリム２の能動的外面２ｂの先に配置されている。転動体２２および２３は、リム２の能動的外面２ｂの軸方向のレベルに配置されている。換言すれば、転動体２２および２３の列は、軸方向においては、リム２と接触することになっているベルトの張力に起因する半径方向力がかかる場所に配置されているため、リム２によって伝達される力は効果的に吸収される。
【００４２】
内輪と外輪とは、それぞれ外輪３の溝８および９に装着されたシール３４および３５によって封止される。上記シールは、それぞれ内輪４の外面４ｂの研削座面４ｅおよび４ｇと擦れる唇部（ｌｉｐ）を有する。シール３６が、外輪３の溝１２に装着され、内輪４の外面４ｂの研削座面４ｆと擦れる唇部を有する。これにより、流体上の接続の点から見てフリーホイール６は転がり軸受５と分離される。このようにして、転がり軸受に適合する潤滑剤をシール３４とシール３６との間に提供し、フリーホイール６に適合する潤滑剤をシール３５とシール３６との間に提供することができる。転がり軸受の要件およびカム式フリーホイールの要件に従って各潤滑剤を個別に適合させることで、係合解除可能なプーリの寿命を延ばすことができる。
【００４３】
リム２の軸方向寸法が、内輪３および外輪４の寸法よりかなり小さいことが分かる。その結果、係合解除可能なプーリの全体寸法が小さくなり、さらにリム形成材料の使用量が減り、嵩およびコストの低減が可能となる。係合解除可能なプーリは、非常に少ない数の部品からできており、そのうちの多くの部品が標準化されたものである。
【００４４】
さらに、リムのない係合解除可能なプーリサブアセンブリ、換言すれば、外輪３と，内輪４と、転がり軸受５と、シールを備えたフリーホイール６とにより形成されるサブアセンブリを、更に数多くの用途のために、特に能動的外面の径が異なるより数多くのプーリに対して標準化することができる。リム２は、例えばベルトの外径および／または幅に応じて個別に選択することができる。
【００４５】
内輪を中空シャフトと一体化して単体部品を形成することで、半径方向でスペースを取ってしまう部品の積み重ねを抑制することができる。内輪は、中実軸、例えば交流発電機軸への装着および締め付けに必要な手段を穴の中に有する。これらの手段は、キー溝およびねじ山の形態をとり得る。
【００４６】
外輪は、旋削作業であれ、熱処理および研削作業であれ、非常に経済的な量産加工を可能にする非常に単純な形状をしている。外輪の外周面は全長にわたり均一直径の、単純な回転筒である。従って、機械加工は特に簡単であり、経済的である。仕上げ作業では、外輪の回転外面を研削して、必要な精度を有する最終寸法形状を与えてもよい。外面の形状が単純な円筒形であるため、例えば「心なし」タイプの量産研削機械において非常に経済的な条件下で研削作業を行うことができる。
【００４７】
外輪の穴も、軌道および溝の領域を除いて、直径が一定である概円筒形の回転面である。少なくともカムに対する座面の領域では、回転面がうまく同心円上に来るように外輪の既に研削した外面を支持することにより、外輪の穴の内側を研削することができる。軌道も、外輪の既に研削した外面を支えることにより同時に研削することができる。このようにして外輪の経済的な機械加工が可能となり、外径と、軌道と、カムの接触座面はうまく同心円上に来る。
【００４８】
内輪の外面も、軌道の領域を除いて、全長にわたって直径が一定である、概円筒形の回転面である。従って、円筒部分の量産研削が簡単になる。このようにして、同一作業中に、カムの接触座面とシールの接触座面の仕上げを行うことが可能である。次に、内輪の既に研削した円筒形部分を支持することにより、同時に軌道を研削することができる。このようにして内輪の経済的な機械加工が可能となり、軌道とカムの接触座面はうまく同心円上に来る。
【００４９】
カムは、他のタイプのフリーホイール、特に２つの座面の一方で固定用斜面を形成しなければならないローラ式フリーホイールとは異なり、その機械加工が簡単な内側および外側の回転する円筒形座面と協働するので、カム式フリーホイールは、他のタイプのフリーホイールに比べて有利である。
【００５０】
プーリのリムは金属または合成材料製であり、焼結および／または接着結合もしくはオーバーモールド成形といった適切な手段を用いて外輪上に堅固に装着される。
【００５１】
アセンブリの種々の要素の製造および装着に関する上記利点に加えて、係合解除可能なプーリはモジュール式であり、内輪と、外輪と、転がり軸受と、フリーホイールとからなる、標準化された同一のサブアセンブリ上に、同一の穴を有するが、外形寸法の異なる幾つかのプーリを装着することが可能となる。係合解除可能なプーリでは、所与の外径に対して、外輪を用いる場合よりも良好な荷重容量を得ることが可能となる。外輪と内輪を一体構造にすると、カムと転動体のために大きな半径方向の空間を設けると同時に、高い強度を得ることができ、従って荷重容量が増加する。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】係合解除可能なプーリ装置の軸方向断面図である。
【図２】図１の係合解除可能なプーリのフリーホイールの高さにおける横断面図である。
【図３】図１の係合解除可能なプーリの斜視図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  係合解除可能なプーリ
２  リム
３  外輪
４  内輪
５  転がり軸受
６  フリーホイール
１０、１１、１６、１７  軌道
２２、２３  転動体
２４、２５  保持器
２８  ロック要素
３１  ばね
３２、３３  サークリップ
３４、３５、３６  シール
【図１】
2008208999.tif 000003
【図２】
2008208999.tif 000004
【図３】
2008208999.tif 000005