(57)【要約】      （修正有）【課題】磨耗しにくく、製造コストの低いオーバーランニングクラッチプーリーを提供する。【解決手段】オーバーランニングクラッチプーリー１０は、入力装置に係合する入力面１４が形成された滑車部材１２と、出力装置に係合する出力面１８が形成されたハブ部材１６と、クラッチカートリッジ２０を備えている。クラッチカートリッジは、滑車部材の滑車カートリッジ面２４に係合する滑車係合スリーブ２２と、ハブ部材のハブカートリッジ面２８に係合するハブ取付スリーブ２６と、一端がハブ取付スリーブに取り付けられたコイルバネ３０を備えている。コイルバネは、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、滑車係合スリーブに係合し、滑車部材がハブ部材に対して前記第１の回転方向に減速すると滑車係合スリーブとの係合が外れるようになっている。【選択図】  図２Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力装置に係合する入力面と、滑車カートリッジ面を有し、入力装置と一緒に回転する滑車部材と、
出力装置に係合する出力面と、ハブカートリッジ面を有し、出力部材と一緒に回転するハブ部材と、
前記滑車カートリッジ面に係合する滑車係合スリーブと、前記ハブカートリッジに連結されるハブ取付スリーブと、一端を前記ハブ取付スリーブに取り付けたコイルバネとを備えたクラッチカートリッジを備え、前記コイルバネは、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、前記滑車係合スリーブに係合し、前記滑車部材が前記ハブ部材に対して前記第１の方向に減速すると、前記滑車係合スリーブとの係合が外れるようになっている、入力装置と出力装置に係合するオーバーランニングクラッチプーリー。
【請求項２】
前記ハブ部材が前記滑車部材の内周内に滑車部材と同心状に配置されている請求項１のオーバーランニングクラッチプーリー。
【請求項３】
前記滑車カートリッジ面がほぼ連続した面である請求項２のオーバーランニングクラッチプーリー。
【請求項４】
前記ハブカートリッジ面がほぼ連続した面である請求項３のオーバーランニングクラッチプーリー。
【請求項５】
前記滑車係合スリーブが、前記滑車部材より耐摩耗性の高い材料で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。
【請求項６】
前記滑車部材とハブ部材の間に第１の軸受部材を設けた請求項１のオーバーランニングクラッチプーリー。
【請求項７】
前記第１軸受部材が、前記滑車カートリッジ面と前記ハブカートリッジ面に隣接して設けられている請求項６のオーバーランニングクラッチプーリー。
【請求項８】
前記滑車部材から半径方向に延びるシールド部材を設け、前記コイルバネが前記第１軸受部材とシールド部材の間を軸方向に延びている請求項６のオーバーランニングクラッチプーリー。
【請求項９】
前記シールド部材が前記ハブ取付スリーブまで延びている請求項８のオーバーランニングクラッチプーリー。
【請求項１０】
前記シールド部材が前記滑車部材とハブ部材の間に設けられた第２の軸受部材である請求項８のオーバーランニングクラッチプーリー。
【請求項１１】
前記第１軸受部材と第２軸受部材が、前記滑車カートリッジ面とハブカートリッジ面に隣接して設けられている請求項１０のオーバーランニングクラッチプーリー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明はオーバーランニングクラッチ機構、特にベルト駆動伝達機構を介して自動車エンジンで駆動される補機に用いられるオーバーランニングクラッチプーリーに関する。
【０００２】
【背景技術】
自動車のエンジンが回転中に、その回転力は駆動ベルトを介して、様々な自動車の補機の駆動にも使われる。そのような補機の例としては、自動車の電気系統に電気を供給するオルタネーターが挙げられる。このような駆動ベルトは通常、エンジン（「出力装置」）のクランクシャフトに連結した駆動プーリーと、様々な補機（「入力装置」）の入力軸に連結した従来型の被駆動プーリーにかけ渡され、エンジンで補機を駆動できるようにしている。
【０００３】
従来の被駆動プーリーの殆どは一体部品から成り、オーバーラン機能はない。この従来の被駆動プーリーは、補機の入力軸に、相対回転できないように固定される。エンジンの回転中、補機には大きな慣性力が加わるが、被駆動プーリーにオーバーラン機能がないため、たとえば駆動ベルトが急減速すると、駆動ベルトは被駆動プーリーに対してスリップする。スリップはベルトの鳴きを引き起こすと同時に、ベルトを過度に摩耗させる。
【０００４】
エンジンの回転中に、駆動ベルトは入力軸に対して頻繁に急減速する。たとえば、スロットルを大きく開いた状態で、１速から２速にシフトアップすると、その瞬間に急減速が起きる。その直後にスロットルが閉じると、さらに激しい減速が起きる。エンジンが急減速すると駆動ベルトも同時に急減速するが、被駆動プーリーは、補機からの慣性力により、駆動ベルトと被駆動プーリー間の摩擦力に逆らって、高回転速度を維持しようとする。
【０００５】
駆動ベルトが急減速した時以外でも、ベルトの鳴きや過度の摩耗が起きる場合がある。たとえば、このような駆動ベルトと上記の従来型の被駆動プーリーは、（燃費を向上させるために）アイドリング回転数を極端に低く設定している自動車エンジンに用いる場合があるが、このような場合、アイドリング回転中のエンジンの爆発工程の周期がベルトの固有振動数と一致して共振を起こし、ベルトの「バタツキ」を起こすことがある。ベルトのバタツキは、耳に聞こえる鳴きや過度の摩耗をベルトに引き起こす。
【０００６】
このような従来型の被駆動プーリーに代えて、オーバーランニングクラッチ型のプーリーを用いれば、ベルトの鳴き、過度の摩耗、振動といった問題をなくすことができる。すなわち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、駆動ベルトが急減速しても、このプーリーの補機の入力軸に係合している部分は同じ速度で同じ方向に回転し続けることができる。このオーバーランニングクラッチプーリーは、自転車の後輪ハブと同じ構造をもっていると考えれば理解しやすい。すなわち自転車のペダルとクランクシャフトが急減速しても、後輪ハブと後輪は同じ速度で同じ方向に回転し続ける。このタイプのオーバーランニングクラッチプーリーは、本発明の譲受人が権利を持っている米国特許Ｎｏ．５５９８９１３に開示されている。この特許を本願の参考文献とする。
【０００７】
新車の購入者は、長持ちして、故障もしにくい車を望む。したがって摩耗しにくいオーバーランニングクラッチプーリーは、特に自動車に用いた場合、非常に有用であると考えられる。本発明は、磨耗しにくく、製造コストの低い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な説明】
本発明の実施例の下記の説明は、本発明をこれらの実施例に限定することを意図したものではなく、当業者が本発明を実施できるようにすることのみを意図している。
【０００９】
図１に示す本発明のオーバーランニングクラッチプーリー１０は、入力装置１２と出力装置１４に、両者が相対回転できるように係合している。実施例では、入力装置１２は駆動ベルト１６、出力装置１４は円筒軸１８である。具体的には実施例の駆動ベルト１６は溝付きのベルトであり、円筒軸１８は自動車のオルタネーターの回転軸である。しかし本発明のオーバーランニングクラッチプーリー１０は、他の形態の入力装置、出力装置に用いることもできる。たとえば入力装置としては、係合面が平滑なベルト、歯付きベルト、Ｖベルト、あるいはベルト以外でも歯付きのギア等を用いることができる。出力装置としては、断面が多角形のシャフトを用いることができる。また出力装置を入力側に、入力装置を出力側に用いることもできる。この場合は、両装置の呼び方を逆にする。
【００１０】
図２Ａ，２Ｂに示すように、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１０は、入力装置に係合する入力面１４を有する滑車部材１２と、出力装置に係合する出力面１８を有するハブ部材１６と、クラッチカートリッジ２０を備えている。クラッチカートリッジ２０は、滑車部材１２の滑車カートリッジ面２４に係合する滑車係合スリーブ２２と、ハブ部材１６のハブカートリッジ面２８に係合するハブ取付スリーブ２６と、一端３２をハブ取付スリーブ２６に取り付けたコイルバネ３０を備えている。コイルバネ３０は、滑車部材１２が、ハブ部材１６に対して第１の方向に加速すると、滑車係合スリーブ２２に係合し、滑車部材１２がハブ部材１６に対して前記第１の方向に減速すると、コイルバネと滑車係合スリーブ２２との係合は解除されるようになっている。滑車係合スリーブ２２を備えたクラッチカートリッジ２０を設けることにより、製造コストの上昇をほとんど招かずに、オーバーランニングクラッチプーリー１０の耐摩耗性を向上させることができる。
【００１１】
好ましい実施例の滑車部材１２の入力面１４は、駆動ベルトに係合している。滑車部材１２と駆動ベルトが相対的に軸方向にスリップするのを防ぐために、入力面１４には２つの肩部３４と少なくとも一本の溝３６が形成されている。しかし肩部と溝に代えて、入力面１４には歯やリブなどを形成してもよい。この滑車部材の入力面１４は半径方向外方を向いた（すなわちオーバーランニングクラッチプーリー１０の中心軸の方には向いていない）ほぼ円筒形の面である。またこの入力面１４は、プラスチックなどの従来の構造材料を用いて、従来の方法で形成するのが好ましいが、そうでなくてもよい。
【００１２】
ハブ部材１６の出力面１８は、円筒軸に係合している。この出力面１８は、（円筒軸にプレス嵌めされ、組み立てたオーバーランニングクラッチプーリー１０を円筒軸に同軸に保持するための）平滑な円筒部分３８と、（円筒軸のネジ部にネジ係合して、ハブ部材１６の円筒軸に対する相対回転、軸方向の移動を防ぐ）ネジ部４０と、（オーバーランニングクラッチプーリー１０を円筒軸に取り付けたり、円筒軸から取り外したりするために六角レンチを嵌めるための）六角形の断面を有する部分４２から成る。もちろん、出力面１８に設けるオーバーランニングクラッチプーリーの心合わせ手段、相対移動、相対回転の防止手段、工具を係合手段として、別の構造のものを用いてもよい。このハブ部材の出力面１８は半径方向内向きの（すなわちオーバーランニングクラッチプーリー１０の回転中心軸の方を向いた）ほぼ円筒形の面である。出力面１８は、プラスチックなどの従来の構造材料を用いて、従来の方法で形成するのが好ましいが、そうでなくてもよい。
【００１３】
滑車カートリッジ面２４とハブカートリッジ面２８は、クラッチカートリッジ２０に係合している。滑車カートリッジ面２４とハブカートリッジ面２８は、それぞれ連続した単一の面であり、ハブ部材１６はクラッチカートリッジ２０に圧入され、クラッチカートリッジ２０は滑車部材１２に圧入されている。連続した面２４、２８を設ける代わりに、軸方向の途中に段部や突起を設けて、ハブ部材１６とクラッチカートリッジ２０間、およびクラッチカートリッジ２０と滑車部材１２間の軸方向の相対移動を防ぐようにしてもよい。たとえばハブ部材１６と滑車部材１２に半径方向の肩部やクリンプを設けてもよい。
【００１４】
コイルバネ３０はハブ取付スリーブ２６を介して、ハブ部材１６に取り付けられている。上で述べたように、実施例ではハブ取付スリーブ２６はハブカートリッジ面２８にプレス嵌めされているが、スプライン等の他の手段で両者を連結してもよい。ハブ取付スリーブ２６には、コイルバネ３０の一端３２が嵌まる凹部４４が形成されている。この凹部４４に嵌まった状態で、前記コイルバネの一端３２は、ハブ取付スリーブ２６およびハブ部材１６に対して、軸方向の移動も、回転もできない。さらにハブ取付スリーブ２６は、コイルバネ３０を支持する、バネ保持壁４６を有する。ハブ取付スリーブ２６は、プラスチックなどの従来の構造材料を用いて、従来の方法で形成するのが好ましいが、そうでなくてもよい。
【００１５】
実施例では、滑車係合スリーブ２２も、ハブ取付スリーブ２６と同様に、滑車カートリッジ面２４に圧入によって係合しているが、スプライン等の別の手段で両者を係合させるようにしてもよい。滑車係合スリーブ２２は、ハブ取付スリーブ２６のバネ保持壁４６から軸方向に、コイルバネの他端４８まで延び、滑車係合スリーブ２２とハブ取付スリーブ２６の間にクラッチキャビティ５０が形成される。滑車係合スリーブ２２は、滑車部材１２より耐摩耗性の高い材料で形成する。滑車係合スリーブ２２は、スチール等の従来の材料を用いて、従来の方法で形成するのがよいが、そうでなくてもよい。
【００１６】
コイルバネ３０としては、負荷を受けていない状態での直径が、滑車係合スリーブ２２の内径より少し大きいものを用いる。このコイルバネ３０を組み立てたプーリーに組み込むと、滑車部材１２とハブ部材１６が回転していない状態で、コイルバネ３０は滑車係合スリーブ２２に係合し、半径方向外向きにスリーブ２２を押す。コイルバネ３０は、その巻き方向が一端３２から他端４８に向かって、（前記第１の回転方向とは逆の）第２の回転方向になるようにキャビティ５０にセットする。このようにセットすることによって、滑車部材１２とハブ部材１６が、コイルバネ３０が広がる方向または締まる方向に捩じられる。具体的には、滑車部材１２がハブ部材１６に対して第１の方向に加速すると（相対回転すると）、コイルバネ３０は広がる方向に捩じられ、滑車部材１２がハブ部材１６に対して第１の方向に減速すると（第２の方向に相対回転すると）、コイルバネ３０は締まる方向に捩じられる。
【００１７】
コイルバネ３０が広がる方向に捩じられると、コイルバネ３０は滑車係合スリーブ２２により大きい半径方向外向きの力を加え、滑車部材１２とハブ部材１６は係合、すなわち「ロック」する。上で述べたように、滑車部材１２とハブ部材１６が係合するのは、前者が後者に対して第１の方向に加速するときである。逆にコイルバネ３０が締まる方向に捩じられると、コイルバネ３０から滑車係合スリーブ２２に加えられる半径方向外向きの力は弱まり、滑車部材１２とハブ部材１６の係合が外れ、両者は「スリップ」する。上で述べたように滑車部材１２がハブ部材１６に対して第１の方向に減速した時、この状態になる。
【００１８】
オーバーランニングクラッチプーリー１０が「スリップ」している間、コイルバネ３０は滑車係合スリーブ２２に軽く接触しており、オーバーランニングクラッチプーリー１０が「ロック」している状態では、コイルバネ３０は強い力で滑車係合スリーブ２２に係合している。滑車係合スリーブ２２は滑車部材１２よりも耐摩耗性の高い材料を用いて形成されているため、コイルバネ３０と摩擦接触しても摩耗しにくい。コイルバネ３０は、スチール等の従来の材料を用いて従来の方法で形成するのがよい。
【００１９】
オーバーランニングクラッチプーリー１０はさらに、滑車部材１２とハブ部材１６が相対回転できるように両者の間に第１の軸受部材５２を備えている。実施例のこの第１の軸受部材は、滑車部材１２の滑車カートリッッジ面２４に圧入された外レース５４と、ハブ部材１６のハブカートリッジ面２８にプレス嵌めされた内レース５６と、外レース５４と内レース５６の間に設けたボール５８と、外レース５４と内レース５６の間を延びる軸受シール６０から成る転がり軸受である。しかし第１の軸受部材５２として、ジャーナル軸受、ころ軸受などの別のタイプの軸受を用いてもよいし、他の要素を備えていてもよく、また別の方法で別の面に設けてもよい。第１の軸受部材５２は従来のものでよく、従来の材料を用いて、従来の方法で形成するのがよいが、そうでなくてもよい。
【００２０】
さらにオーバーランニングクラッチプーリー１０は、土埃などの汚染物質のクラッチキャビティ５０内への侵入、および潤滑剤の流出を防止するシールド部材６２を備えている。クラッチカートリッジ２０のコイルバネ３０は、第１軸受部材５２とシールド部材６２の間に位置する。このようにコイルバネ３０の一端側に軸受シール６０を設け、他端にシールド部材６２を設けることによって、コイルバネ３０をほぼ完全に汚染物質から保護することができる。図２Ａに示す本発明の第１の実施例では、シールド部材６２は滑車部材１２に固定され、そこから半径方向にハブ取付スリーブ２６まで延びている。シールド部材６２は、プラスチックなどの従来の材料を用いて、従来の方法で形成するのがよいが、そうでなくてもよい。図２Ｂに示す第２の実施例では、半径方向に滑車部材１２’まで延びる第２の軸受部材６４をシールド部材６２として用いている。第１の軸受部材５２と同タイプの第２の軸受部材６４は、外レース６８と内レース７０の間に軸受シール６６を備えている。第２の実施例では、外レース６８、軸受シール６６、内レース７０が、全体としてシールド部材６２の役割を果たしている。第１の軸受部材５２と同様に、第２の軸受部材６４は、滑車部材１２’の滑車カートリッジ面２４とハブ部材１６’のハブカートリッジ面２８の間に圧入されている。第２の軸受部材６４は従来型の軸受であり、従来の材料を用いて、従来の方法で形成するのがよいが、そうでなくてもよい。
【００２１】
当業者ならこれまでの発明の説明および添付の図面とクレームから理解するであろうが、本発明の好ましい実施例は、クレームの範囲を外れずに変更、改良が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のオーバーランニングクラッチプーリーを、駆動ベルトを入力側、円筒形シャフトを出力側として用いた場合の、同プーリーの斜視図
【図２Ａ】図１の２−２線に沿った、本発明の第１実施例のオーバーランニングクラッチプーリーの部分横断面図
【図２Ｂ】図１の２−２線に沿った、本発明の第２実施例のオーバーランニングクラッチプーリーの部分横断面図
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【外国語明細書】
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