CN101688564B - 动力传递装置 - Google Patents
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Abstract
一种动力传递装置,被驱动体与驱动体通过连结构件连结,将驱动体的扭矩传递到被驱动体,并且,当被驱动体的驱动负载超过规定值时,阻断扭矩,其特征是,连结构件中,作为该连结构件中彼此分开的部分,同时具有正扭矩传递部和负扭矩传递部,正扭矩传递部保持正转方向的扭矩,并当被驱动体的驱动负载超过规定值时,通过自身的断裂来阻断来自驱动体的扭矩的传递,负扭矩传递部保持逆转方向的扭矩。动力传递装置具有简单的构造和优异的组装性,即便驱动体侧存在扭矩变动,也能将其影响抑制到最小限度,并能在目标阻断扭矩值准确地阻断扭矩。
Description
技术领域
本发明涉及一种动力传递装置,尤其涉及适用于例如将来自车辆发动机的驱动力传递到车辆搭载设备(例如,车辆空调装置用压缩机)的动力传递装置。
背景技术
对于动力传递装置多要求其具有阻断过大驱动力的传递的扭矩限制器的功能。例如,当将来自车辆发动机的驱动力传递到车辆空调装置用压缩机以驱动压缩机时,在作为被驱动体的压缩机侧的驱动负载因为某种原因而变得过大的情形下,为了保护车辆发动机和传动带,希望驱动力的传递(扭矩传递)被阻断。
作为这种扭矩传递的阻断机构,已知有各种机构,例如有在驱动侧构件与被驱动侧构件之间设置当超过规定值的传递载荷作用时断裂的构件或部位的断裂式扭矩限制器。例如专利文献1所述的动力传递装置中设有当压缩机由于故障等而异常停止时,使得设于驱动源侧的带轮与安装于被驱动侧的压缩机轴上的旋转传递板之间的结合构件断裂的断裂式扭矩限制器。
专利文献1:日本专利实公平6-39105号公报
发明的公开
发明所要解决的技术问题
但是,上述现有的断裂式扭矩限制器中,特别在驱动源是发动机这样的伴随输出变动的装置的情形下,一般具有以下问题。以上述专利文献1所述的构造为例进行说明,如图7所示,专利文献1所述的构造中,压缩机101的主轴102的端部安装有旋转传递板103,发动机(未图示)的驱动扭矩从带轮104通过设成连结带轮104与旋转传递板103之间的结合构件105传递到旋转传递板103,并藉此驱动主轴102旋转。采用上述结构的压缩机用动力传递装置中,作为剪切载荷保持型的扭矩阻断体(或扭矩传递体)的结合构件105上作用有随发动机扭矩变动的载荷,剪切应力在旋转方向的正向/反向上交变作用于结合构件105。这种交变载荷作用时,结合构件105上产生疲劳,结合构件105可能在比目标断裂扭矩值低的扭矩就断裂,不能进行在规定值的扭矩阻断。此外,除上述作用有剪切载荷的结合构件105的形态以外,还可考虑将带轮与压缩机主轴侧的轮毂之间用单纯沿旋转方向延伸的板状构件连结的方式,此时,拉伸载荷和压缩载荷作为交变载荷作用于板状构件,在板状构件上仍会产生金属疲劳,不能高精度地设定阻断扭矩。
上述现有装置中的问题图解表示如下。即,由于伴随发动机的爆发/压缩行程变化的旋转变动,因而产生发动机的输出变动,设上述动力传递装置中包含扭矩变动的正扭矩侧的最大扭矩值为Wp,负扭矩侧的最大扭矩值为Wn,如图8所示,扭矩变动的全振幅为(Wp+Wn)。由于图7所示的剪切载荷保持型的扭矩阻断体上,剪切应力在顺方向(正向)/逆方向上共同交变作用,因此,可以说情况相同。这样,现有的断裂式扭矩传递装置中,由于上述扭矩振幅产生的变动载荷全部起作用,因此本应作为扭矩阻断体起作用的扭矩传递构件产生疲劳现象,在比目标断裂扭矩值低的扭矩就阻断扭矩。考虑该材料的疲劳来设计断裂式扭矩限制器的话,瞬间的断裂扭矩的值变大,不适用于原有目的的传动带保护、发动机保护。
对于上述现有装置中的问题,虽然还处于未公开的阶段,但之前本申请人已提出了这样一种动力传递装置:驱动体和被驱动体通过由彼此分开的构件形成的正扭矩传递构件和负扭矩传递构件的组合而形成的连结部连结,能通过正扭矩传递构件的断裂阻断过大传递扭矩(日本专利特愿2006-241277号)。利用该提案的构造可解决上述现有装置中的问题的大部分,但是该提案的构造中,由于正扭矩传递构件和负扭矩传递构件由彼此分开的构件形成,因此还残留有组装性差、预载荷施加变得复杂、需要多个高精度零件等问题。
本发明为解决上述技术问题而作,其目的在于提供一种即便驱动体侧存在扭矩变动(例如,即便存在发动机的输出扭矩变动),也能将其影响抑制到最小限度,能在目标阻断扭矩值准确阻断扭矩的动力传递装置。
此外,本发明的另一目的在于使驱动体与被驱动体间的连结构件的构造比之前本申请人提出的构造更简单化、低成本化,并提高组装性。
解决技术问题所采用的技术方案
为解决上述技术问题,本发明的动力传递装置中,朝相同方向旋转的被驱动体与驱动该被驱动体的驱动体通过连结构件连结,将驱动体的扭矩传递到被驱动体,并且,当被驱动体的驱动负载超过规定值时,阻断来自驱动体的扭矩的传递,其特征是,上述连结构件中,作为该连结构件中彼此分开的部分,同时具有正扭矩传递部和负扭矩传递部,上述正扭矩传递部保持正转方向的扭矩,并当上述被驱动体的驱动负载超过规定值时,通过自身的断裂来阻断来自驱动体的扭矩的传递,上述负扭矩传递部保持逆转方向的扭矩。即,不是采用之前本申请人提出的构造(日本专利特愿2006-241277号的构造)那样的由彼此分开的构件形成的正扭矩传递构件与负扭矩传递构件的组合而形成的连结部的结构,而是采用作为连结构件中彼此分开的部分,同时具有正扭矩传递部和负扭矩传递部的构造,各扭矩传递部分别承接正扭矩和负扭矩。通过此结构,可抑制只在一个公共部位产生交变载荷造成的疲劳现象,使正扭矩传递部正确地具有目标阻断扭矩值的作用,并可回避扭矩传递构件在比目标阻断扭矩值小很多的扭矩断裂的情形。此外,由于采用连结构件中同时具有正扭矩传递部和负扭矩传递部的结构,因此构造变得简单,可实现低成本化,并能提高连结构件自身的组装性及连结构件组装到规定处的组装性。
本发明的动力传递装置中,较为理想的是,对上述正扭矩传递部及上述负扭矩传递部作用相反方向的预载荷,此外,两预载荷通过作用/反作用的关系处于大致平衡的状态。通过作用这种预载荷,如后所述,可大幅度减小传递中的扭矩变动振幅,藉此可将材料的疲劳造成的影响抑制到最小限度。
作为上述预载荷,例如能采用在装置旋转方向上,正扭矩传递部上作用有拉伸预载荷,负扭矩传递部上作用有压缩预载荷的形态。这样,通过在装置旋转方向上,拉伸预载荷和压缩预载荷共同作用,当减小扭矩变动振幅时,拉伸预载荷与压缩预载荷能朝大致完全相反的方向作用,可高效并极具效果地大幅度减小扭矩变动振幅。
此外,较为理想的是,上述正扭矩传递部的刚性被设定成比上述负扭矩传递部的刚性低。在目标阻断扭矩值进行扭矩阻断时,从设备保护的角度出发,最好对正扭矩侧的过大扭矩进行上述扭矩阻断,因此,当产生过大扭矩时,最好使正扭矩传递部断裂,上述结构正是为了可靠地实现这样的效果。
此外,本发明的动力传递装置中,较为理想的是,如后述的实施方式所示,特别地,在上述正扭矩传递部的两侧配置上述负扭矩传递部。通过采用此种配置结构,在同时具有正扭矩传递部和负扭矩传递部的连结构件中,能将相反方向的预载荷更容易、平衡性良好地作用于正扭矩传递部和负扭矩传递部。
此外,较为理想的是,上述正扭矩传递部由连续构造(连续延伸的构造)构成,上述负扭矩传递部由分割构造(延伸设置方向中途具有分割部的构造)构成。正扭矩传递部通过采用连续构造,对于过大的扭矩容易使自身断裂并能可靠地在目标扭矩值进行扭矩传递的阻断,负扭矩传递部通过采用分割构造,可使压缩预载荷容易地作用在负扭矩传递部上,进而,作为该压缩预载荷的反作用,还能使拉伸预载荷容易地作用在正扭矩传递部上。
此种构造中,例如,由分割构造构成的上述负扭矩传递部能采用被分割的两部位间具有接触部、通过该接触部作用有压缩预载荷的结构。
更具体来说能采用这样的结构:例如,被分割的两部位的接触部间形成大致孔状,向该大致孔状部插入有扩孔用构件以扩张接触部间距离,从而对上述负扭矩传递部作用压缩预载荷,通过该压缩预载荷使得上述正扭矩传递部被拉伸,从而对正扭矩传递部作用拉伸预载荷。此种结构中,能容易地共同作用期望的压缩预载荷和拉伸预载荷。
此种构造中,考虑到上述正扭矩传递部为了扭矩阻断而断裂时,上述扩孔用构件可能脱落的情形,因此,较为理想的是,设有防止扭矩阻断后上述扩孔用构件脱落的防脱构件。
此外,作为其他形态,也能采用以下结构:例如,由分割构造构成的上述负扭矩传递部中,被分割的两部位中的一个形成有朝另一个部位翻折的翻折部,该翻折部形成为在翻折时,在翻折部的端部与上述另一个部位的端部之间产生干涉余量,该干涉余量通过翻折部的翻折而消失,翻折部的端部端面与另一个部位的端部端面面接触,从而对上述负扭矩传递部作用压缩预载荷,通过该压缩预载荷使得上述正扭矩传递部被拉伸,从而对正扭矩传递部作用拉伸预载荷。利用此种结构也能容易地共同作用期望的压缩预载荷和拉伸预载荷。
此外,本发明的动力传递装置中,较为理想的是,上述正扭矩传递部的两侧配置有上述负扭矩传递部,在上述正扭矩传递部由连续构造构成、上述负扭矩传递部由分割构造构成的情形下,两负扭矩传递部的分割部在正扭矩传递部的延伸方向上相互错位(左右错位)配置。由此,可抑制扭矩阻断后的各扭矩传递部的不必要的干涉。
发明效果
这样,利用本发明的动力传递装置,即便驱动源、驱动体侧存在扭矩变动,例如即便存在发动机扭矩变动,也可将其影响抑制到最小限度,抑制连结构件的材料疲劳的产生,并能在目标阻断扭矩值准确地阻断扭矩。
此外,本发明的动力传递装置中,由于连结构件采用同时具有正扭矩传递部和负扭矩传递部的构造,因此连结构件的构造极其简单,零件数也减少,能以低成本实施。
附图说明
图1是本发明实施例1的动力传递装置的主视图。
图2是表示图1的装置的扭矩阻断时的状态的主视图。
图3是表示图1的装置的连结构件的俯视图。
图4是表示图3的连结构件的组装状态的俯视图。
图5是本发明实施方式2的动力传递装置的连结构件的主视图。
图6是表示本发明中存在扭矩变动时的扭矩传递状态的概念的弹性变形量与载荷的关系图。
图7是现有的动力传递装置的纵剖视图(A)、局部主视图(B)及局部剖视图(C)。
图8是表示现有的动力传递装置中存在扭矩变动时的传递扭矩振幅的概念的说明图。
(符号说明)
1 动力传递装置
2 作为驱动体的带轮
3. 作为被驱动体的轮毂体
4 压缩机的主轴
5 主轴螺纹部
6 螺母
7、21 连结构件
8、22 正扭矩传递部
9、23 负扭矩传递部
10、11 销或铆钉
12 分割部
13 接触部
14 大致孔状部
15 扩孔用构件
16 防脱构件
17 孔
18、25 连结用孔
24 翻折部
具体实施方式
以下,参考附图说明本发明的最佳实施方式。
图1~图4表示本发明实施例1的动力传递装置。图1(扭矩传递时)、图2(扭矩阻断时)中,符号1表示动力传递装置整体,动力传递装置1包括:沿图1的箭头方向旋转的作为驱动体的、例如传递得到发动机驱动力的带轮2和作为被驱动体的、例如通过主轴4的螺纹部5、螺母6与压缩机的主轴4的端部连结固定的轮毂体3。这些带轮2与轮毂体3通过连结构件7连结,作为驱动体的带轮2的扭矩传递到作为被驱动体的轮毂体3上,此外,当被驱动体的驱动负载超过规定值时,如后所述通过连结构件7的正扭矩传递部的断裂阻断扭矩的传递。本实施例中,连结构件7在圆周方向上均等地配置有多个,特别是配置有3个(3组)。
各连结构件7自身同时具有作为该连结构件7中彼此分开的部分的正扭矩传递部8和负扭矩传递部9,正扭矩传递部8传递正转方向(图1的箭头方向)的扭矩,并在被驱动体的驱动负载超过规定值时通过自身的断裂来阻断来自驱动体的扭矩传递,负扭矩传递部9可传递逆转方向的扭矩。正扭矩传递部8的刚性被设定成比负扭矩传递部9的刚性低,在产生过大扭矩时,正扭矩传递部8侧能可靠地断裂。本实施例中,各连结构件7配置于作为驱动体的带轮2与作为被驱动体的轮毂体3之间,其各端部通过销或铆钉10、11与带轮2和轮毂体3侧连结。
如图3(A)所示,各连结构件7同时具有作用有朝向正扭矩方向的拉伸预载荷的由细截面部形成的正扭矩传递部8和配置于该正扭矩传递部8两侧的负扭矩传递部9,作为作用于负扭矩传递部9的压缩预载荷的反作用,正扭矩传递部8上作用有拉伸预载荷。更具体来说,正扭矩传递部8在连结构件7的中央部以连续构造作为细截面部延伸,各负扭矩传递部9由在正扭矩传递部8的延伸方向上中途具有分割部12的分割构造构成。在由分割构造构成的各负扭矩传递部9的分割部12中,也就是说在被分割的两部位间形成有接触部13,通过该接触部13作用有压缩预载荷。
本实施例中,被分割的两部位的接触部13间形成大致孔状,该大致孔状部14中插入有扩孔用构件15(例如,由铆钉形成,安装后铆接)以扩张接触部13间的距离,从而对各负扭矩传递部9作用压缩预载荷。换句话说,大致孔状部14中插入扩孔用构件15,该扩孔用构件15在轴向上被压扁而在径向上扩张,使得大致孔状部14的宽度被适当地扩大,形成大致孔状部14的两侧接触部13作用有压缩载荷,藉此对负扭矩传递部9作用压缩预载荷。利用该压缩预载荷的反作用拉伸位于两负扭矩传递部9之间的正扭矩传递部8,正扭矩传递部8上作用有拉伸预载荷。优化初期的接触部13间的距离(初期的大致孔状部14的宽度),以防止扩孔用构件15的插入和铆接引起的接触部13间的距离的扩张(大致孔状部14的宽度扩大)过度,并避免正扭矩传递部8的拉伸引起的作用于正扭矩传递部8的拉伸预载荷过度。利用此结构,能容易地共同作用期望的压缩预载荷和拉伸预载荷。此外,本实施例中,设有用于防止扭矩阻断后扩孔用构件15脱落的防脱构件16,形成于防脱构件16的孔17内保持有扩孔用构件15。
包括各连结构件7的图3(A)所示的各构件的组装状态如图4(A)、(B)所示。例如如图3(B)所示,将连结构件7组装前的各尺寸设定为:连结用孔18间的距离为L,从一侧连结用孔18到各分割部12间的距离为a1、a2,各分割部12中接触部13间的距离(初期大致孔状部14的宽度)为b,如图4(C)所示,组装后,由于扩孔用构件15的插入和铆接,各分割部12中接触部13间的距离(初期大致孔状部14的宽度)扩张dL,连结用孔18间的距离变为L+dL,从一侧连结用孔18到各分割部12间的距离变为a1+dL/2、a2+dL/2,各分割部12中接触部13间的距离变为b+dL。因此,与该扩张量相应,对各负扭矩传递部9作用压缩预载荷,作为其反作用,对各正扭矩传递部8作用拉伸预载荷,通过合适地设定扩张量,能容易地作用所期望的各预载荷。此外,最好形成于防脱构件16的孔17的孔径为b+dL。
采用此种结构的动力传递装置1中,扭矩的传递如下进行。通常的扭矩传递时,处于图1所示的状态。参照图6进行说明,若计算作用于正扭矩传递部8的例如发动机扭矩变动引起的扭矩变动振幅,由于正扭矩传递部8上作用有比例如对应发动机扭矩变动的扭矩值大的拉伸预载荷,因此,在通常传递状态下不产生压缩应力,且负载变动变为扭矩变动振幅(Wp+Wn)的φ倍(φ<<1),负载变动变得非常小(也就是说,与上述现有的扭矩变动振幅(Wp+Wn)相比减小到φ倍)。这是由于与负扭矩传递部9的弹簧常数Kc相比,正扭矩传递部8的弹簧常数Kb被设定得足够小的缘故。在此,Wp表示发动机扭矩变动中正扭矩侧的最大值,Wn表示发动机扭矩变动中负扭矩侧的最大值。此外,φ=Kb/(Kb+Kc)。
这样,即便存在发动机扭矩变动,也能将其影响抑制到最低限度。更具体来说,能大幅度降低传递扭矩的变动振幅,使金属疲劳、特别是正扭矩传递部8的疲劳最小化,当最大扭矩产生时使其在目标断裂扭矩准确地动作。
另一方面,如图2所示,当产生过大扭矩时,刚性比负扭矩传递部9小的正扭矩传递部8断裂,停止扭矩传递。其结果是,轮毂体3的旋转停止,主轴4的旋转停止,驱动源侧、也就是带轮2和向带轮2传递驱动力的驱动力传递用传动带等也能被适当地保护。此外,正扭矩传递部8断裂时,负扭矩传递部9在分割部12迅速地左右分离,只有带轮2空转。此时,扩孔用构件15的脱落被防脱构件16防止。因此,能顺利并可靠地进行所期望的扭矩阻断。
此种作用效果是通过采用连结构件7中同时具有正扭矩传递部8和负扭矩传递部9,各扭矩传递部8、9上分别作用有正扭矩和负扭矩的结构来实现的,与只在一个公共部位作用拉伸、压缩的交变荷载而产生疲劳现象的现有构造相比,正扭矩传递部8和负扭矩传递部9可分别具有实质独立的所期望的功能,特别地,可使正扭矩传递部8正确地在目标阻断扭矩值断裂。因此,能实现高精度的所期望的扭矩阻断,且连结构件7由同时具有正扭矩传递部8和负扭矩传递部9的构件构成,能实现构造的简化、低成本化,此外,还能提高连结构件自身的组装性及将连结构件安装到规定处的组装性。
图5表示本发明实施例2的动力传递装置的连结构件21,(A)表示连结构件21的初期零件形态,(B)表示为对连结构件21作用规定的预载荷而将其局部翻折的状态,(C)表示扭矩阻断时的形态。如图5(A)所示,连结构件21在初期零件形态下,由经冲压等起模的板状构件形成,中央部具有由细截面部形成的正扭矩传递部22,其两侧形成有负扭矩传递部23,各负扭矩传递部23由分割构造构成,被分割的两部位的一侧具有朝另一侧的部位翻折的翻折部24。该翻折部24设定为当被翻折时,产生dL的干涉。翻折部24被翻折时,翻折部24的端部端面与另一侧部位的端部端面面接触以消除干涉量dL,由此各负扭矩传递部23扩张dL(图5(B)中表示连结用孔25间的距离从L扩张到L+dL的状态),负扭矩传递部23上作用有压缩预载荷。通过该压缩预载荷使得正扭矩传递部22被拉伸,从而对正扭矩传递部22作用拉伸预载荷。通过合适地设定上述干涉余量dL,压缩预载荷、拉伸预载荷都能作用有所期望的预载荷。如图5(C)所示,当过大扭矩作用时,正扭矩传递部22断裂,各负扭矩传递部23在中途的分割部分离,能准确地进行扭矩阻断。
本实施例2中,与实施例1同样,能获得参照图6说明的作用效果。也就是说,若计算作用于正扭矩传递部22的发动机扭矩变动引起的扭矩变动振幅,由于正扭矩传递部22上作用有比对应发动机扭矩变动的扭矩值大的拉伸预载荷,因此,在通常传递状态下不产生压缩应力,且负载变动变为扭矩变动振幅(Wp+Wn)的φ倍(φ<<1),负载变动变得非常小(也就是说,与上述现有的扭矩变动振幅(Wp+Wn)相比减小到φ倍)。这与实施例1同样是由于与负扭矩传递部23的弹簧常数Kc相比,正扭矩传递部22的弹簧常数Kb被设定得足够小的缘故。
此外,实施例1、2中,均将负扭矩传递部的分割部设定为左右错位,这是为了降低阻断后的连结构件中各部位的干涉量。
工业上的实用性
本发明的动力传递装置的构造能应用于通过旋转驱动体与被驱动体之间的连结构件的断裂来阻断扭矩的所有动力传递装置,特别是当驱动源是车辆发动机时,适用于例如向车辆空调装置用压缩机传递动力的情形。
Claims (10)
1.一种动力传递装置,朝相同方向旋转的被驱动体与驱动该被驱动体的驱动体通过连结构件连结,将驱动体的扭矩传递到被驱动体,并且,当被驱动体的驱动负载超过规定值时,阻断来自驱动体的扭矩的传递,其特征在于,所述连结构件中,作为该连结构件中彼此分开的部分,同时具有正扭矩传递部和负扭矩传递部,所述正扭矩传递部保持正转方向的扭矩,并当所述被驱动体的驱动负载超过规定值时,通过自身的断裂来阻断来自驱动体的扭矩的传递,所述负扭矩传递部保持逆转方向的扭矩,所述正扭矩传递部及所述负扭矩传递部上作用有相反方向的预载荷,此外,两预载荷通过作用/反作用的关系处于大致平衡的状态。
2.如权利要求1所述的动力传递装置,其特征在于,所述正扭矩传递部上作用有拉伸预载荷,所述负扭矩传递部上作用有压缩预载荷。
3.如权利要求1所述的动力传递装置,其特征在于,所述正扭矩传递部的刚性被设定成比所述负扭矩传递部的刚性低。
4.如权利要求1所述的动力传递装置,其特征在于,所述正扭矩传递部的两侧配置有所述负扭矩传递部。
5.如权利要求1所述的动力传递装置,其特征在于,所述正扭矩传递部由连续构造构成,所述负扭矩传递部由分割构造构成。
6.如权利要求5所述的动力传递装置,其特征在于,由分割构造构成的所述负扭矩传递部中,被分割的两部位间具有接触部,通过该接触部作用有压缩预载荷。
7.如权利要求6所述的动力传递装置,其特征在于,被分割的两部位的接触部间形成大致孔状,向该大致孔状部插入有扩孔用构件以扩张接触部间距离,从而对所述负扭矩传递部作用压缩预载荷,通过该压缩预载荷使得所述正扭矩传递部被拉伸,从而对正扭矩传递部作用拉伸预载荷。
8.如权利要求7所述的动力传递装置,其特征在于,设有防止扭矩阻断后所述扩孔用构件脱落的防脱构件。
9.如权利要求5所述的动力传递装置,其特征在于,由分割构造构成的所述负扭矩传递部中,被分割的两部位中的一个形成有朝另一个部位翻折的翻折部,该翻折部形成为在翻折时,在翻折部的端部与所述另一个部位的端部之间产生干涉余量,该干涉余量通过翻折部的翻折而消失,翻折部的端部端面与另一个部位的端部端面面接触,从而对所述负扭矩传递部作用压缩预载荷,通过该压缩预载荷使得所述正扭矩传递部被拉伸,从而对正扭矩传递部作用拉伸预载荷。
10.如权利要求1所述的动力传递装置,其特征在于,所述正扭矩传递部的两侧配置有所述负扭矩传递部,所述正扭矩传递部由连续构造构成,所述负扭矩传递部由分割构造构成,两负扭矩传递部的分割部在正扭矩传递部的延伸方向上相互错位配置。
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