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JP4350526B2 - クッションリングスプロケットアセンブリ及び方法 - Google Patents

クッションリングスプロケットアセンブリ及び方法 Download PDF

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Description

(関連出願の相互参照)
本出願は、2002年3月18日に出願された米国特許仮出願第60/365,503号の出願日の利益を主張しており、参照することによって本願に明示的に組み込まれる。
図1A〜図1Cは、当業者には周知の、従来のクッションリングスプロケットSを示す。スプロケットSは、そこから径方向外側に突出する、複数の周方向に離間して設けられた歯Tを備える、環状の部材又は部位Mを具備する。歯Tは、歯溝TSによって分離されている。歯Tは、連係チェーン(図示せず)と係合する。スプロケットSは、特に自動車エンジンタイミング及び/又はバランスシステムに用いられる。
スプロケットSは、環状の歯付き部位Mに連結されているか又はワンピース構成として形成されたハブHをさらに備える。ハブHの第1及び第2の部位H1,H2は、環状部位Mの対向する第1及び第2の軸面F1,F2から軸方向外側に突出する(図1B及び図1C参照)。第1及び第2のハブ部位H1,H2は、それぞれの円筒状の外径OD1,OD2を含むか又は画定する。上述のように、ハブH及び環状の部位Mは、個別の構成で組み立てることができ、又はワンピース構成として形成できる。環状の歯付き部位M及びハブHは、共に、回転軸Xを中心として回転するスプロケット本体Bを形成する。凹部又は貫通孔Cは、回転軸Xを中心としてハブ内で画成されている。凹部又は孔Cは、スプロケット本体Bと共に回転するか又はそれを回転自在に支持するシャフト又は他の部材を収容する。スプロケット本体Bは通常、鋳造、切削、粉末金属形成技術により適切な金属で又は他の適切な手段若しくは材料で形成される。
第1および第2の環状のクッションリングR1,R2が、ハブ部位H1,H2のそれぞれの円筒状の外径OD1,OD2の上に設けられると共に、緩く収容されている。すなわち、リングR1,R2が外径OD1,OD2の上に偏在的に浮かぶことができるように、クッションリングR1,R2はその上にリングが収容されている外径OD1,OD2よりも大きな内径ID1,ID2を画定する。
クッションリングR1,R2は、それぞれ、ハブ部位H1,H2に締め付けられたか、溶接されたか、または他の方法で連結された、径方向に拡大されたフランジG1,G2によって、ハブ部位H1,H2の上に、移動可能に、捕捉されるか又は閉じ込められている。フランジG1,G2は、クッションリングを面F1,F2とフランジG1,G2との間にそれぞれ緩く閉じ込めるように、クッションリングの内径ID1,ID2よりも大きいそれぞれの円形の外径OG1,OG2を画定する。
クッションリングR1,R2は、典型的には金属から作られており、使用時には、スプロケット歯Tと係合された連係チェーン(図示せず)のチェーンリンクによって接触されている。使用時には、クッションリングR1、R2は、チェーンリンクの力がかけられたハブの外径OD1,OD2の上を偏在的に浮かび、連係チェーンのスプロケットSとの衝撃を弱めるかまたは緩和するために働き、それによって雑音を軽減する。
これらの従来のクッションリングスプロケットは、非常に効率的であることがわかっていた。しかしながら、1つの欠点は、クッションリングR1,R2の取付及びフランジG1,G2のハブ部位H1,H2への連結に関連する限り、比較的複雑かつ時間のかかる組立工程である。上述の観点から、次のように開示されたクッションリングスプロケット及び取付方法についての必要性が確認されている。
本発明によると、スプロケットアセンブリは、ハブと、ハブに連結された環状の歯付き部位とを備えるスプロケット本体を含む。歯付き部位は、対向する第1及び第2の軸面と、ハブから径方向外側に突出する複数の周方向に離間した歯と、を備える。第1及び第2のフランジが、環状の歯付き部位の対向する側面のハブに連結されている。第1及び第2のフランジが、各々非円形の周辺を画定する。第1のクッションリングは、第1のフランジと環状の歯付き部材の第1の軸面との間のハブの上に、緩く収容されている。第2のクッションリングは、第2のフランジと環状の歯付き部材の第2の軸面との間のハブの上に、緩く収容されている。
本発明の他の態様によると、クッションリングスプロケットアセンブリを組み立てる方法は、第1のクッションリングに圧縮力を加え、第1のクッションリングを圧縮させ、第1のクッションリングの開口を一時的及び弾性的に変形させて、大きな直径及び小さな直径を有する第1の非円形開口とすることを含み、第1の非円形開口の大きな直径は第1の非円形開口の小さな直径よりも大きくする。スプロケット本体の第1の非円形のフランジは、第1の非円形開口に位置合わせされ、第1のフランジの大きな直径が第1の非円形開口の大きな直径と見当合わせされると共に、第1のフランジの小さな直径が第1の非円形開口の小さな直径と見当合わせされるようにしている。第1のフランジの大きな直径は、第1のフランジの小さな直径よりも大きい。第1の非円形のフランジは、第1の非円形開口内に挿通される。圧縮力が第1のクッションリングから除去され、第1のクッションリングの開口が、第1のフランジの小さな直径よりも大きくかつ第1のフランジの大きな直径よりも小さな内径を有する形状に弾性的に回復するようにされる。
本発明の他の態様によると、スプロケット本体上にクッションリングを取り付ける方法は、変形力をクッションリングに加え、クッションリングの開口が、その開口をスプロケット本体の非円形のフランジが通過できる形状に変形されるようにすることを含む。クッションリングが変形された時には、スプロケット本体の非円形のフランジが開口に挿通される。変形力がクッションリングから除去され、クッションリングがフランジとスプロケット本体の他の部位との間に閉じ込められるようにする。
本発明は、構成及び構成の配列と、ステップ及びステップの配列とを含み、その好ましい実施の形態が、図を参照して、ここに開示された。
図6及び図6Aを簡単に参照すると、本発明によって形成されたクッションリングスプロケットアセンブリ10は、スプロケット本体20と、スプロケット本体20に動作可能に連結された少なくとも1つのクッションリングと、を備える。図示された実施の形態では、スプロケットアセンブリ10は、それに動作可能に連結された二つのクッションリング60a,60bを備える。使用時には、スプロケットアセンブリ10は、図1A〜図1Cに関して上述されたスプロケットSと実質的に同様に機能する。
図2及び図2Aを参照すると、スプロケット本体20が分離して示されており、スプロケット本体20から径方向外側に突出する複数の周方向に離間して設けられた歯24を備える、環状の歯付き部材又は部位22を備える。歯24は歯溝26によって分離されている。
スプロケット本体20は、環状の部位22に連結されたか又はそれと共に構成として形成されたハブ30を、さらに備える。ここで示されたように、環状の部位22及びハブ30を含む本体20は、自動車のタイミング及びバランスチェーン駆動システムの技術分野において一般的に知られた適切な金属材料から構成として形成されている。特に、スプロケット本体20は、鋳造、鍛造、切削、粉末冶金等の従来の金属成形及び加工技術を用いて形成される。
ハブ30は、環状の部位22の対向する第1及び第2の軸面22a,22bから軸方向外側に突出する、第1及び第2のハブ部位30a,30bを備える。第1及び第2のハブ部位30a,30bは、それぞれの円筒状(許容度内で)の外径面32a,32bを含むか又は形成する。
凹部又は貫通孔34は、回転軸Xを中心として、ハブ内に画成される。孔34は、スプロケット本体20と共に回転するか又は回転可能に支持する、連係シャフト又は他の部材を収容する。外径面32a,32bは、回転軸Xと同心である。
第1及び第2のハブ部位30a,30bは、それらに連結されたか又はそれらと共に構成として形成された、それぞれのフランジ40a,40bを備える。フランジ40a,40bは、環状の歯付き部位22の対向面22a,22bから離間され、第1及び第2の環状の溝42a,42bが画定されるようにしている。第1の溝42aは、面22aと、円筒状の面32aと、フランジ40aとによって画定されている。同様に、第2の溝42bは、面22bと、円筒状の面32bと、フランジ40bとによって画定されている。
本発明によると、フランジ40a,40bは、それぞれの非円形の周辺44a,44bを画定し、円筒状の面32a,32bから関連するフランジ周辺44a,44bまで測定すると異なる周方向の位置において溝42a,42bの深さが変わるようにする。特に図2Aを参照すると、溝42a,42bは、第1の位置において第1の深さD1を、第2の
位置において第2の深さD2を有する。フランジ44a,44bは、互いに同一であるこ
とが望ましいが必ずしも同一でなくてもよく、そのため、溝42a,42bの深さは互いに変化し得る。
図示された好ましい実施の形態では、フランジ周辺(周辺エッジ)44a,44bは楕円形であり、長軸E1及び短軸E2を画定する。フランジは、このように、長軸E1において大きな直径DE1を、短軸E2において小さな直径DE2を画定する。ここでは、DE1>DE2である。周辺44a,44bの正確な非円形の形状にかかわらず、周辺44a,44bは第1及び第2の直径DE1,DE2を画定する。ここでは、DE1>DE2である。当業者は、次の開示から、周辺44a,44bは楕円形である必要はなく、上記のパラメータを満足するための本発明による他の非円形の形状を画成するものであればよい、ということを認識するであろう。
図3を簡単に参照すると、1つの実施の形態において、スプロケット本体20は、粉末金属及び/又は他の加工によって形成されたブランクで作成される。ブランクは、ハブ部位50と、ハブ部位50から突出する環状の部位52と、中心貫通孔54とを備える。ブランクのハブ部位50は、フランジ40a,40bを最終的に形成するであろう所望の非円形の軸端50a,50bを有するように形成可能であり、又はこれらの非円形のフランジ40a,40bは切削等によって形成可能である。円筒状のハブの外径面32a,32bと、歯24と、歯溝26とを形成するために、破線によって示されたように、ブランク50は切削されるか又は他の方法で加工され、ブランク50から材料が除去される。代替方法によると、スプロケット本体20は、図1A〜図1Cに関して上述されたプロセスに従って組立てられ、非円形のフランジは、それぞれ、ハブ部位30a,30bに、締め付けられるか、溶接されるか、又は他の方法で連結されている。非円形のフランジ40a,40bを含む、仕上げ加工されたスプロケット本体20は、直接形成してもよい。すなわち、最新式の粉末金属形成技術、ダイキャスティング、及び本技術分野における他の周知の方法によると、最初にブランク50を形成したり、それを切削又は他の方法で加工する必要がない。本発明は、スプロケット本体20を形成する特定の方法に限定されるようには意図されていない。
図5及び図5Aは、回転軸Xを中心とした第1及び第2の円形のクッションリング60a,60bを有する、対象となるスプロケットアセンブリ10を示す。リング60a,60bは、それぞれの溝42a,42b内に緩く収容されると共に、円筒状の面32a,32bに対して偏在的に浮かんでいる。リング60a,60bは、各々、円筒状の(許容度内で)内径DRを有する中心の開口を画成する。ここでは、DE1>DR>DE2である。すなわち、リング60a,60bの内径DRは、フランジ40a,40bの小さな直径DE2よりも大きいが、フランジ40a,40bの大きな直径DE1よりも小さい。
図5Aに示すように、リング60a,60bが回転軸Xに対して中心にある場合には、フランジ周辺44a,44bの一部位はリング60a,60bと重なり合い、リング60a,60bがそれぞれのフランジ40a,40bを越えて環状の歯付き部位22から軸方向外側に移動することを防止する、径方向の干渉I1を形成する。図5Aでは、径方向の隙間P1は、リング60a,60bの内径DRと短軸E2の領域内でフランジ周辺44a,44bとの間で形成されるが、上述の干渉I1は、リング60a,60bが溝42a,42bから飛び出すことも分かる。干渉I1は、スプロケット10の非動作の操作の間に、リング60a,60bがそれぞれの溝42a,42bから飛び出すことを防ぐためにのみ必要とされる。それとして、干渉I1は、非常に小さくすることができ、たとえば0.5ミリメートル(mm)でもよい。次に述べるように、リング60a,60bは、スプロケット10の動作状態の間は、ほとんどフランジ40a,40bの後ろに閉じ込められている。
再び図6及び図6Aを参照すると、スプロケットアセンブリ10の使用中に生ずることがある、動作(中心でない)位置にリング60a,60bがある状態が示されている。特に、連係チェーンC(仮想線で示されている)のリンクL1,L2はリング60a,60bと接触し、リング60a,60bを回転軸Xと偏在の関係にさせる。それとして、スプロケットアセンブリ10が使用されている時には、リング60a,60bの部位は、それぞれの溝42a,42bの中に完全にはめ込まれる(そして、このようにして軸方向に捕捉される)。
リング60a,60bの取付が、図4を参照して開示されている。特に、ツールQは、第1及び第2の面S1,S2を備えており、その間に、円形のクッションリング60aが配置されている(図4ではリング60aのみが示されているが、リング60bの取付手順は、リング60aの手順と対応する)。ツールQは、第1及び第2の面S1,S2を互いに移動させるための機械的、油圧式、及び/又は電気的手段を含み、リング60aの対角線上の部位62a,62bが互いに十分な距離圧縮されるようにし、リングが一時的に弾性的に変形し、長軸EA1及び短軸EA2によって非円形開口EO(開口EOは、図示された好ましい実施の形態では楕円形である)を形成するようにする。ここでは、大きな直径ED1は長軸EA1において画定され、小さな直径ED2は短軸EA2において画定され、ED1>ED2である。さらに、リング60aは、上述のようにツールQによって圧縮された時に、リング60aを溝42a内に取り付けるために、楕円形の開口EOがフランジ40aを開口EO内に収容する(フランジ40aが適切に見当合わせされるか又は位置合わせされる時に)寸法である。ツールQの面S1,S2が離れた時には、リング60aは、上述のように、円形の(許容度内で)内径DRを有する、その弛緩した形状に戻る。それとして、一旦リング60aがその解放された円形の形状に戻ると、リング60aは、フランジ40aと環状の歯付き部材22との間に閉じ込められるか又は捕捉される。リング60a,60bは、上記手順を逆にすることによって、取り外し可能である。
クッションリング60a,60bは、典型的には、エンジンタイミング及びバランス用の自動車用チェーン駆動システムの技術において一般的に知られている、適切なスチール等の金属で作成されている。1つの実施の形態において、リングはSAE A52100スチールで形成されている。使用された正確な材料はリング60a,60bの寸法と組み合わせて選択されなければならず、そのため、永久歪みなしに適切な非円形開口EOを画成するために、リング60a,60bが十分に弾性的に圧縮可能であり、その一方、圧縮力が弱まる時にはクッションリング60a,60bがその自然な円形の形状に弾性的に戻ることも可能にしている。
圧縮力が弱まった時にリング60a,60bがそれらの円形の形状に弾性的に戻るように、それによってリング60a,60bが永久歪みなしに圧縮可能な量は、リング60a,60bがそれから製造される特定の材料及びリングの特定の寸法によって変化する。一般的には、リング60a,60bの永久歪みなしに非円形のフランジ40a,40bを越えてリング60a,60bを取り付けるのに十分に、リング60a,60bは変形可能でなければならない。すなわち、リングは、それらの弾性限界又は降伏点を越えて圧縮すべきではなく、要望に応じて応力歪み線図に従って及び/又は実験的に当業者によって数学的に容易に決定可能な、リングの材料及び寸法に従って変化する。もちろん、対応する非円形のフランジ40a,40bを越えてリングを収容可能にするのに十分にリング60a,60bを最小量圧縮することが望ましい。1つの実施の形態において、非圧縮(解放(free))時に、41.9862ミリメートル(mm)の外径と、39.9542mmの内径と、2.032mmの厚さ(外径と内径との差)とを有するように、リング60a,60bはSAE A52100スチールで作成される。上述のように取り付けるために、これらのリング60a,60bは、少なくとも、43.5102mmの大きな外径と40.4622mmの小さな外径とを有する楕円形の形状にまで圧縮可能である。
ここで使用された用語「円形の」及び「円筒状の」は、当業者によって周知な許容値を有して解釈されることが意図されている。さらに、本発明は、好ましい実施の形態を参照して開示された来た。当業者には修正及び変更が生じ、また、このような修正及び変更をすべて含むように、特許請求の範囲は逐語的及び/又は均等物の原則に従って解釈されるべきであると意図されている。
図1A(先行技術)は、従来のクッションリングスプロケットの等角図である。 図1Bは、図1Aで示されたスプロケットの拡大等角図である。 図1Cは、図1Aで示されたスプロケットの拡大等角図である。 図2は、本発明に従って形成されたスプロケット本体の正面図である。 図2Aは、図2の線A―Aに沿った断面図である。 図3は、そこから本発明によるスプロケット本体が形成された、ブランクの部分断面図である。 図4は、本発明による、スプロケット本体上にクッションリングを取り付けるための方法の概略図である。 図5は、本発明によって形成されたクッションリングスプロケットアセンブリの正面図である(クッションリング(1つのみが見える)は回転軸に対して中心にされている)。 図5Aは、図5の線A―Aに沿った断面図である。 図6は、図5に対応する図であるが、使用中に生じる、回転軸に対して偏在的に配列されたクッションリング(1つのみが見える)を示す。 図6Aは、図6の線A―Aに沿った断面図である。

Claims (15)

  1. ハブと、前記ハブに連結された環状の歯付き部位と、を備え、前記歯付き部位は、対向する第1及び第2の軸面を備えると共に、前記ハブから径方向外側に突出する複数の周方向に離間した歯を備える、スプロケット本体と、
    前記環状の歯付き部位の対向する側面の前記ハブに連結された第1及び第2のフランジであって、前記第1及び第2のフランジが各々非円形の周辺を画定する、第1及び第2のフランジと、
    前記第1のフランジと前記環状の歯付き部位の第1の軸面との間の前記ハブの上に緩く収容された、第1のクッションリングと、
    前記第2のフランジと前記環状の歯付き部位の前記第2の軸面との間の前記ハブの上に緩く収容された、第2のクッションリングと、を備え
    前記第1及び第2のクッションリングがそれぞれ第1及び第2の円形の内径を画定し、
    前記第1のクッションリングが選択的に弾性変形可能であり、前記第1のフランジが第1の非円形の開口と見当合わせされる時に、前記第1のフランジが前記第1のクッションリング内を動けるように前記第1の非円形の開口を画定し、
    前記第2のクッションリングが選択的に弾性変形可能であり、前記第2のフランジが第2の非円形の開口と見当合わせされる時に、前記第2のフランジが前記第2のクッションリング内を動けるように前記第2の非円形の開口を画定する、
    スプロケットアセンブリ。
  2. 前記第1及び第2のフランジが各々、大きな直径と、前記大きな直径よりも小さい小さな直径とを画定し、
    前記第1の内径は前記第1のフランジの前記小さな直径よりも大きくかつ前記第1のフランジの前記大きな直径よりも小さく、
    前記記第2の内径は前記第2のフランジの前記小さな直径よりも大きくかつ前記第2のフランジの前記大きな直径よりも小さい、
    請求項1に記載のスプロケットアセンブリ。
  3. 前記スプロケットが回転軸を中心にして回転し、
    前記第1のクッションリングが前記回転軸に対して中心となった時に、前記第1のクッションリングの一部位と径方向に重なる前記第1のフランジの一部位の間に第1の干渉が形成され、
    前記第2のクッションリングが前記回転軸に対して中心となった時に、前記第2のクッションリングの一部位と径方向に重なる前記第2のフランジの一部位の間に第2の干渉が形成される、
    請求項1に記載のスプロケットアセンブリ。
  4. 前記第1及び第2のクッションリングがスチールから形成された、請求項1に記載のスプロケットアセンブリ。
  5. 前記スプロケット本体の、前記ハブと、前記環状の歯付き部位とが共に構成として形成された、請求項1に記載のスプロケットアセンブリ。
  6. 前記スプロケット本体の、前記ハブと、前記環状の歯付き部位と、前記第1及び第2のフランジとが共に構成として形成された、請求項5に記載のスプロケットアセンブリ。
  7. 前記スプロケット本体が成形された粉末金属から形成された、請求項6に記載のスプロケットアセンブリ。
  8. 前記第1及び第2のフランジが各々楕円形の周辺を画定する、請求項1に記載のスプロケットアセンブリ。
  9. 前記第1及び第2のクッションリングが前記スプロケット本体の前記ハブの上に偏在的に浮かぶ、請求項1に記載のスプロケットアセンブリ。
  10. ハブと、前記ハブに連結された環状の歯付き部位と、を備え、前記歯付き部位は、対向する第1及び第2の軸面を備えると共に、前記ハブから径方向外側に突出する複数の周方向に離間して設けられた歯を備える、スプロケット本体と、
    前記ハブに連結されると共に、前記歯付き部位の第1の軸面と協働している第1の溝を画定する、第1のフランジであって、前記第1のフランジが非円形の周辺を画定する、第1のフランジと、
    前記第1の溝の中の前記ハブの上に緩く収容された、第1のクッションリングと、を備え
    前記第1のクッションリングが選択的に弾性変形可能であり、前記第1のフランジが第1の非円形の開口と見当合わせされる時に、前記第1のフランジが前記第1のクッションリング内を動けるように前記第1の非円形の開口を画定する、
    スプロケットアセンブリ。
  11. 第1のクッションリングに圧縮力を加えることであって、前記第1のクッションリングを圧縮させ、前記第1のクッションリングの開口を、一時的及び弾性的に大きな直径及び小さな直径を有する第1の非円形開口に変形させるようにし、第1の非円形開口の大きな直径は第1の非円形開口の小さな直径よりも大きくする、圧縮力を加えることと、
    スプロケット本体の前記第1の非円形のフランジを前記第1の非円形開口と位置合わせさせることであって、前記第1のフランジの大きな直径が前記第1の非円形開口の前記大きな直径と見当合わせされると共に、前記第1のフランジの前記小さな直径が前記第1の非円形開口の前記小さな直径と見当合わせされるようにし、前記第1のフランジの前記大きな直径は前記第1のフランジの前記小さな直径よりも大きい、位置合わせさせることと、
    前記第1の非円形のフランジを前記第1の非円形開口内に挿通することと、
    前記圧縮力を前記第1のクッションリングから除去することであって、前記第1のクッションリングの前記開口が、前記第1のフランジの前記小さな直径よりも大きくかつ前記第1のフランジの前記大きな直径よりも小さな内径を有する形状に弾性的に回復するように、前記圧縮力を除去すること、とを含む、
    クッションリングスプロケットアセンブリを組み立てる方法。
  12. 第2のクッションリングに圧縮力を加えることであって、前記第2のクッションリングを圧縮させ、前記第2のクッションリングの開口が大きな直径及び小さな直径を有する第2の非円形開口に一時的及び弾性的に変形されるようにし、第2の非円形開口の大きな直径が第2の非円形開口の小さな直径よりも大きい、圧縮力を加えることと、
    スプロケット本体の第2の非円形のフランジを前記第2の非円形開口と位置合わせさせることであって、前記第2のフランジの大きな直径が前記第2の非円形開口の前記大きな直径と見当合わせされると共に、前記第2のフランジの小さな直径が前記第2の非円形開口の前記小さな直径と見当合わせされるようにし、前記第2のフランジの前記大きな直径が前記第2のフランジの前記小さな直径よりも大きい、位置合わせさせることと、
    前記第2の非円形のフランジを前記第2の非円形開口内に挿通することと、
    前記圧縮力を前記第2のクッションリングから除去することであって、前記第2のクッションリングの前記開口が、前記第2のフランジの前記小さな直径よりも大きくかつ前記第2のフランジの前記大きな直径よりも小さな内径を有する形状に弾性的に回復するように、圧縮力を除去すること、とをさらに含む、
    請求項11に記載の方法。
  13. 前記第1の非円形のフランジが楕円形の周辺を画定する、請求項11に記載の方法。
  14. 前記第1及び第2のフランジが各々楕円形の周辺を画定する、請求項12に記載の方法。
  15. スプロケット本体上にクッションリングを取り付ける方法であって、前記方法は、
    変形力をクッションリングに加えることであって、前記クッションリングの円形の開口が、その開口をスプロケット本体の非円形のフランジが通過できる非円形の開口に変形されるように、変形力を加えることと、
    前記クッションリングが変形された時には、前記非円形のフランジが前記非円形の開口内を動けるように前記非円形フランジを前記非円形の開口と見当合わせすることにより、前記スプロケット本体の前記非円形のフランジを前記非円形の開口内に挿通することと、
    前記変形力を前記クッションリングから除去することであって、前記非円形の開口が円形の開口に戻り、前記クッションリングが前記フランジと前記スプロケット本体の他の部位との間に閉じ込められるように、変形力を除去することと、を備えた方法。
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