CN1873247A

CN1873247A - 动力传输装置

Info

Publication number: CN1873247A
Application number: CNA2006100876783A
Authority: CN
Inventors: 加纳武和; 野坂伦保; 田渕泰生; 中岛雅文; 赤松利昭; 深沼哲彦
Original assignee: Denso Corp; Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp; Denso Corp
Priority date: 2005-05-31
Filing date: 2006-05-31
Publication date: 2006-12-06
Anticipated expiration: 2026-05-31
Also published as: US20060270498A1; EP1729035A2; CN100472083C; KR100822438B1; EP1729035A3; KR20060125554A; JP2006336682A

Abstract

一种动力传输装置包括皮带轮(1)、轮毂(2)和动力切断部件(3)并且还包括盖(4)，所述盖(4)的一个端面通过螺纹被固定在旋转轴(5)的端部而所述盖(4)的另一个端面通过螺纹被固定在动力切断部件上，从而将动力从所述动力切断部件传递到旋转轴(5)。所述动力不仅通过该螺旋固定部分并且利用座面B或座面A和B两者在旋转轴和盖之间被传递，其中所述座面A被形成于设置在旋转轴上的前端端面(5a)之上而所述座面B被形成于螺纹根部(扩大的直径部分)(5d)之上。

Description

动力传输装置

技术领域

本发明涉及一种具有扭矩限制器功能的动力传输装置。更具体地说，本发明涉及一种动力传输装置，所述动力传输装置优选使用在用于汽车空调的压缩机中，该压缩机由诸如发动机的动力源通过传动带驱动。

背景技术

用作汽车空调的制冷压缩机由诸如发动机的动力源通过传动带、皮带轮等驱动。为了在必要时将制冷压缩机与发动机断开，电磁离合器被置于制冷压缩机与发动机之间。然而，如果没有电磁离合器被置于制冷压缩机与发动机之间，制造成本可被减少。因此，在很多情况下电磁离合器被省略。在这种情况下，在由诸如发动机的动力源驱动的用于汽车空调的压缩机的动力传输装置中，为了避免在压缩机卡住的情况下传动带被损坏这一问题的发生，安装扭矩限制器的对策被采用，其中所述扭矩限制器是用于切断动力的部件。

关于该扭矩限制器系统，已经提出了以下在官方公报JP-A-2003-206950中披露的机械式扭矩限制器系统。在该机械式扭矩限制器系统中，动力传递路径的一部分通过螺旋接合的方式紧固。动力传递路径的该部分利用在压缩机卡住的情况下产生的过高强度的扭矩在螺旋紧固部分中产生的过强轴向力而被断开，从而使动力传递路径被切断。在该扭矩限制器系统中，螺旋紧固被使用。因此，扭矩限制器的操作精度被卡住时所产生扭矩的强度以及螺旋部分和座面之间的摩擦系数所影响，其中所述螺旋部分和座面构成接合与紧固部分。

另一方面，近来有一种减少在压缩机和动力传输装置中的动力损失的积极要求。为了减少在轴密封装置和轴承中引起的动力损失，所述动力损失是由压缩机的旋转轴产生的滑动损失，提供一种减小旋转轴直径的技术。当具有以上扭矩限制器的传统动力传输装置中旋转轴的直径被减小时，另一个问题可能被引起。也就是，在用于向压缩机传递动力的传统动力传输装置中，当紧固压缩机的轮毂和旋转轴的紧固结构中的旋转轴的直径被减小时，扭矩限制器不起作用这一问题将出现。

原因如下所述。当小直径的旋转轴被使用时，设置在旋转轴中的螺旋部分的尺寸被减小。从而，由于轴向力的产生，螺旋部分切断了扭矩的传递，而所述轴向力的产生对于扭矩限制器行使其功能是必需的。

发明内容

完成本发明以解决以上问题。本发明的目的是提供一种用于压缩机的动力传输装置，其特征在于：即使当旋转轴的直径是小的，扭矩限制器的高紧固力可被确保而不会损害旋转轴的机械强度；并且被传递动力的损失可被减小。

本发明的实施方式的动力传输装置包括：被驱动源旋转的皮带轮1；被连接于旋转轴5的一端部的盖4；动力切断部件3，所述动力切断部件3的一个面被旋到盖4的外圆周螺旋(screw)部分，所述动力切断部件3的另一个端面被机械地连接于皮带轮1，当在旋转轴5和皮带轮1之间传递的扭矩的强度增大到高于预定扭矩强度时，所述动力切断部件3被断开从而扭矩的传递可以被切断；和被设置在旋转轴5上的旋转轴螺旋部分，被旋到设置在盖4内部的内圆周螺旋部分，其中扩大的直径部分被设置在旋转轴5螺旋部分的根部，所述扩大的直径部分的直径大于旋转轴螺旋部分的螺旋(screw)的直径，与扩大的直径部分相对的第一座面被设置在盖4的内圆周面上，与旋转轴5的轴端相对的第二座面被设置在盖4的底面上，并且由旋转轴5和盖4的螺旋接合部分产生的轴向力被第一和第二座面中的至少一个所承受从而传递扭矩。由于以上结构，即使当小直径的旋转轴被使用时，也可用扭矩限制器(动力切断部件)确保高紧固强度而不损害旋转轴5的机械强度。

本发明的另一个实施例的动力传输装置包括：被驱动源旋转的皮带轮1；盖(cap)4，所述盖4与旋转轴5的一端部接合从而使所述盖4可与旋转轴5整体地旋转；和动力切断部件3，所述动力切断部件3的一个面被旋到设置在盖4外部的外圆周螺旋部分，所述动力切断部件3的另一个面被机械地连接于皮带轮1，当在旋转轴5和皮带轮1之间传递的扭矩的强度增大到高于预定扭矩强度时所述动力切断部件3被断开从而扭矩不能被传递。由于以上结构，即使当小直径的旋转轴被使用时，也可用动力切断部件确保高紧固强度而不损害旋转轴的机械强度。

本发明的再一个实施例的动力传输装置包括：皮带轮1；轮毂2；动力切断部件3；和盖4，所述盖4的一个内面具有内圆螺旋，所述内圆螺旋被旋到旋转轴5的螺旋部分，而所述盖4的另一个外面具有外圆螺旋，所述外圆螺旋被旋到动力切断部件3，其中动力由盖4从动力切断部件3传递到旋转轴5。除此螺旋紧固部分之外，通过利用座面B或通过利用座面A和B两者，扭矩可在旋转轴5和盖4之间被传递，所述座面A和B是设置在旋转轴5上的前端部分的端面5a的座面A和螺旋根部5d的座面B。由于以上结构，可防止旋转轴5的机械强度的减小，而且，可减小旋转轴5的直径。从而，可减小在旋转轴5的轴密封装置和轴承中引起的滑动损失。

在本发明的动力传输装置中，当扭矩强度低时扭矩仅由旋转轴5的座面B传递而当扭矩强度高时由座面A和旋转轴5的座面B两者传递。

在本发明的动力传输装置中，旋转轴5的座面B形成为相对于轴垂直或座面B形成为相对于轴成锥形。

从下面提出的与附图一起对本发明优选实施例的说明，本发明将会被更充分地理解。

附图说明

在附图中：

图1是本发明的实施例的动力传输装置的全部结构的剖视图；

图2是图1中所示的动力传输装置的主要部分的剖视图；

图3A是用于说明本发明的实施例的动力传输装置中低强度扭矩时的扭矩传递路径的视图；

图3B是用于说明本发明的实施例的动力传输装置中高强度扭矩时的扭矩传递路径的视图；

图4是由本申请人先前提出的动力传输装置的主要部分的剖视图；

图5是本发明的另一个实施例的动力传输装置的全部结构的剖视图；和

图6是图5中所示的动力传输装置的主要部分的剖视图。

具体实施方式

参照附图，下面将说明本发明的实施例的动力传输装置。本发明的动力传输装置优选装于交通工具使用的空调(汽车空调)的压缩机中。图1是本发明的实施例的动力传输装置的整体结构的剖视图，图2是示出图1中所示的动力传输装置的主要部分的放大的剖视图。本发明的动力传输装置在皮带轮1和轮毂2之间通过盖4和起扭矩限制器功能的动力切断部件3传递动力(扭矩)，其中所述皮带轮1被可旋转地连接于压缩机的外壳7，所述压缩机是从发动机或电机得到动力的从动侧旋转机械，而所述轮毂2被固定于压缩机的旋转轴5，所述压缩机是从动侧旋转机械。皮带轮1与轮毂2被布置在同一轴上。

皮带轮1通过轴承6和具有轴套环的止动环8被可旋转地连接于圆筒形凸出部分7a，所述圆筒形凸出部分7a被设置在压缩机的外壳7的一端侧。皮带轮1优选由热塑合成树脂模制，但也可用金属例如钢制成。在皮带轮1由树脂制成的情况下，通常皮带轮1、具有轴套环(sleeve ring)的止动环8和轴承6通过夹物模压的方式被整体地制成。带(未显示)被卷绕在皮带轮1的外圆周面上，并且皮带轮1被来自于例如发动机或电机的装置的动力所旋转。轴承6与凸出部分7a接合。因此，通过凸出部分7a的端部和具有接合在形成在凸出部分7a的外圆周面上的凹槽中的轴套环的止动环8，轴承6被防止在轴向上移动。外壳7和旋转轴5相互间被轴封装置9紧密地密封。因而通过轴封装置9制冷剂和机油被防止泄漏。

压缩机的旋转轴5的前端部分从外壳7中伸出。由金属制成的盖4通过螺旋接合的方式被紧固在旋转轴5的这一前端部分。旋转轴5的前端部分与盖4的螺旋紧固结构是本发明的特征部分。该结构的细节将在后面被描述。

行使扭矩限制器功能的动力切断部件3形成方管形状或圆筒形状，所述形状具有外径大的大外径部分31，并且还具有外径小的小外径部分32。大外径部分31与内轮毂21接合，所述内轮毂21是后面所述的轮毂21的一部分。在小外径部分32的内圆周面上，螺旋部分3a被形成并以螺旋方式与外圆周螺旋部分4d相接合，所述外圆周螺旋部分4d被形成于盖4的外圆周面上。大外径部分31的内径略大于小外径部分32的内径。切断部分被设置在两内圆周面之间的过渡部分，所述切断部分形成断开部分3b。所以，当动力切断部件3被施加过强轴向力时，断开部分3b可以被断开。

例如，轮毂2包括：内轮毂21；由弹性材料制成的圆筒部分22；外轮毂23；由弹性材料制成的轮毂侧凸凹部分24。内轮毂21被形成为大体圆筒形状。内轮毂21的内圆周面被形成为与动力切断部件3的外圆周面基本上匹配的形状，并且两者通过接合的方式相互连接。关于由接合实现的连接，内轮毂21的内圆周面的接合部分2a和动力切断部件3的大外径部分31的外圆周面的接合部分3c可以形成为相同的多边形并且两者可以通过套筒接合(spigot engagement)的方式相互固定。可选择地，两者可以通过螺旋接合的方式相互接合，与盖4和动力切断部件3的连接方式一样。

外轮毂23形成圆筒状并由金属例如钢制成，方式与内轮毂21的方式一样。

圆筒部分22由弹性材料如橡胶或树脂制成并且布置和保持在内轮毂21和外轮毂23之间。圆筒部分22通过粘合的方式被结合到内轮毂21的外圆周面和外轮毂23的内圆周面上。这三个或四个附加了轮毂侧凸凹部分24的零件，可以通过夹物模压的方式整体地制成。圆筒部分22的弹性部件不仅起到扭矩传递部件的作用而且起到扭矩阻尼器的作用。

在外轮毂23后侧的大体后半部分设置有轮毂侧凸凹部分24，所述轮毂侧凸凹部分24由与圆筒部分22的材料一样的弹性材料制成。轮毂侧凸凹部分24可以通过粘合的方式与外轮毂23相结合。该轮毂侧凸凹部分24与后面描述的皮带轮1的皮带轮侧凸凹部分12通过凸凹接合的方式连接。

在以上说明中，轮毂2由四个零件形成，包括：内轮毂21；圆筒部分22；外轮毂23；和轮毂侧凸凹部分24。然而，外轮毂23可以被省略而轮毂2可以由两个零件形成，包括：内轮毂21；圆筒部分22；和轮毂侧凸凹部分24。

另一方面，容纳轮毂2的轮毂侧凸凹部分24的套部分11被形成在皮带轮1的前侧的端面上。皮带轮侧凸凹部分12被形成在套部分11侧。当皮带轮侧凸凹部分12通过凸凹接合的方式与轮毂2的轮毂侧凸凹部分24接合时，皮带轮1与轮毂2相互连接。从而，动力可被从皮带轮1传递到轮毂2。

接下来，将说明紧固结构，通过所述紧固结构旋转轴5与盖4相互紧固。该紧固结构是本发明的特征部分。

旋转轴5包括：螺旋部分5b；端面5a；退切部分5c；和螺旋根部(扩大的直径部分)5d，其中这些零件从前端部分的端面5a被按此顺序布置。当螺旋部分5b在旋转轴5上被加工时退切部分5c是必要的。退切部分5c是轴的最小直径部分。在该实施例中，尺寸被减小的退切部分5c被提供。在图2中，螺旋根部5d形成锥形并与盖4的内面相接触。

盖4包括：用于容纳旋转轴5的前端部分的容纳部分41；和与轮毂2相接触的凸缘部分42。在容纳部分41的内圆周面上，内圆周螺旋部分4b被形成并通过螺旋接合的方式固定到旋转轴5的螺旋部分5b。当容纳部分41的内底面(第二座面)4a与旋转轴5的前端面5a相接触时，内底面(第二座面)4a有可能承受轴向上的负载。也就是，旋转轴5的前端端面5a是用来承受轴向上施加的负载的座面A。在容纳部分41入口侧的内圆周面(第一座面)4c形成锥形的形状。当内圆周面(第一座面)4c与旋转轴5的螺纹根部(扩大的直径部分)5d相接触时，内圆周面(第一座面)4c可以承受来自轴向上的负载。也就是，旋转轴5的螺旋根部5d是被设计用来承受轴向上施加的负载的座面B。如上所述，在该实施例中，轴向上施加的负载可被两个座面A和B所承受。因此，可减小施加在退切部分5c上的轴向上的负载。

如上所述，在盖4的外圆周面上，外圆周螺旋部分4d被形成并通过螺旋接合被紧固于动力切断部件3。盖4的凸缘部分42的前侧的面(座面)4e与轮毂2(内轮毂21)后侧的面(座面)2b相接触。另一方面，动力切断部件3的大外径部分31后侧的端(座面)3d与轮毂2(内轮毂21)的前侧的面(座面)2c相接触。由于以上结构，轮毂2(内轮毂21)可被置于动力切断部件3与盖4之间。

图3A是用于说明在本发明的实施例的动力传输装置中当在低强度扭矩时扭矩传递路径的视图，而图3B是用于说明在本发明的实施例的动力传输装置中当在高强度扭矩时扭矩传递路径的视图。如图3A所示，在低强度扭矩的情况下，盖4的容纳部分41的内底面(第二座面)4a与旋转轴5的前端面5a相互分离，而盖4的容纳部分41的锥形内圆周面(第一座面)4c与旋转轴5的锥形螺旋根部(扩大的直径部分)5d相互接触。以这种方式，轴向上施加的负载可仅由座面B承受。

如图3B所示，当高强度扭矩被产生时，与座面B相接触的盖4的锥形内圆周面(第一座面)4c下陷，而旋转轴5深深地移进盖4的容纳部分41中，并且前端面(座面A)5a与内底面(第二座面)4a相接触。虽然盖4的锥形内圆周面(第一座面)4c下陷，但是它仍与螺旋根部(扩大的直径部分)5d相接触。所以，在高强度扭矩的时候，座面A和B两者都承受轴向上施加的负载。

在本实施例中，盖的材料的硬度低于旋转轴的材料的硬度。

其次，将说明在过高强度的扭矩被施加到本实施例的动力传输装置的情况下动力传输装置的运行。由外部驱动源产生的动力(扭矩)被凸凹接合部分从皮带轮1传递到轮毂2。然后，由此传递的动力被套筒(spigot)接合部分进一步传递到动力切断部件3。此外，动力被螺旋接合部分从动力切断部件3传递到盖4。然而，当旋转轴5的前端面5a与盖4的内底面4a接触时并当旋转轴5的锥形螺旋根部5d与盖4的锥形内圆周面5c接触之时，动力在盖4与旋转轴5之间不仅通过盖4和旋转轴5两者的螺旋接合部分并且还通过旋转轴5与盖4之间的轴向力产生的摩擦力被传递。

另一方面，当动力切断部件3的大外径部分31的后侧的面(座面)3d与轮毂2(内轮毂21)前侧的面(座面)2c相接触时，动力切断部件3与盖4之间传递的扭矩被转化为轴向力。盖4的环形凸缘部分42相对于旋转轴5的轴在径向方向上凸出并与轮毂2(内轮毂21)后侧的面(座面)2b相接触。因此，从动力切断部件3施加到轮毂2(内轮毂21)的轴向力被盖4的凸缘部分42的前侧的面(座面)4e所承受。

通过所述后侧的面(座面)3d从轮毂2(内轮毂21)传递到动力切断部件3的轴向力，通过动力切断部件3的螺旋部分3a被盖4的第二螺旋部分4d所承受。此外，当盖4的内底面4a与旋转轴5的前端面5a(座面A)相接触并当盖4的锥形内圆周面4c与旋转轴5的锥形螺旋根部5d(座面B)相接触及当盖4的内圆周螺旋部分4b通过拧紧的方式被紧固到旋转轴5的螺旋部分5b时，轴向力被传递到旋转轴5。与此同时，扭矩被传递。

动力切断部件3包括具有切去部分的断开部分3b，所述断开部分3b的横截面被减小。因此，当螺旋部分3a和外圆周螺旋部分4d被压缩机卡住时产生的过高强度的扭矩相互紧固时，动力切断部件3中所设置的断开部分3b被断开，从而可避免交通工具的传动带被切断这一问题的发生。此时，作为用于承受盖4的凸缘部分42的轴向力的面的前侧面(座面)4e和轮毂2(内轮毂21)的后侧面(座面)2b的接触面可以具有充分大的面积。因此，可充分地减小作用在盖4的凸缘部分42上的表面压力。另外，由于作用在盖4和旋转轴5之间的轴向力可以被前述的两个座面A与B承受，所以可减小施加在退切部分5c上的负载，所述退切部分5c是旋转轴5的最小直径部分。

在上述实施例中的该连接中，作为旋转轴5的座面B的螺旋根部5d形成为锥形形状。然而，如图5和6中所示，螺旋根部5d可形成垂直形状。当然在此情况下，在承受侧的盖4的内圆周面4c具有垂直面。

如上所述，根据本发明，扭矩可以通过两个座面A和B在旋转轴和盖之间传递。因此，施加到旋转轴的退切部分的扭矩强度可以被减小并且旋转轴的机械强度的减小可被防止以及旋转轴的直径可以被减小。结果，压缩机的动力损失可被减小。

在以上实施例的该连接中，盖的材料的硬度小于旋转轴的材料硬度以使盖可以下陷。然而，，旋转轴的材料硬度可以小于盖的材料硬度以使旋转轴可以下陷。

尽管通过参考为了示范目的而被选用的具体实施例描述了本发明，但是显然在不背离本发明的基本概念和范围下，本领域所属技术人员可以对该实施例进行多种修改。

Claims

1.一种动力传输装置，包括：

皮带轮，所述皮带轮被驱动源旋转，被可旋转地连接于从动侧旋转机械的外壳；

盖，所述盖被连接于从动侧旋转机械的旋转轴的一个端部；

动力切断部件，所述动力切断部件的一个面被旋到设置在所述盖外部的外圆周螺旋部分，所述动力切断部件的另一个面被机械地连接于皮带轮，当所述旋转轴和所述皮带轮之间传递的扭矩的强度被增大到高于预定的扭矩强度时所述动力切断部件被由外圆周螺旋部分产生的轴向力所断开从而切断扭矩的传递；和

旋转轴螺旋部分，所述旋转轴螺旋部分被设置在旋转轴上，被旋到设置在所述盖内部的内圆周螺旋部分，其中

扩大的直径部分被设置在所述旋转轴螺旋部分的根部，所述扩大的直径部分的直径大于旋转轴螺旋部分的螺旋或螺纹的直径，

与所述扩大的直径部分相对的第一座面被设置在所述盖的内圆周面上，

与旋转轴的轴末端相对的第二座面被设置在所述盖的底面上，和

由所述旋转轴螺旋部分和内圆周螺旋部分产生的轴向力由所述第一和第二座面中的至少一个所承受从而传递扭矩。

2.一种动力传输装置，包括：

皮带轮，所述皮带轮被驱动源驱动，被可旋转地连接于从动侧旋转机械的外壳；

盖，所述盖与从动侧旋转机械的旋转轴的一个端部接合从而所述盖可与旋转轴整体地旋转；和

动力切断部件，所述动力切断部件的一个面被旋到设置在所述盖外部的外圆周螺旋部分，所述动力切断部件的另一个面被机械地连接于皮带轮，当所述旋转轴和所述皮带轮之间传递的扭矩的强度被增大到高于预定的扭矩强度时所述动力切断部件被由外圆周螺旋部分产生的轴向力所断开从而切断扭矩的传递。

3.一种动力传输装置，包括：

盖，所述盖被连接于从动侧旋转机械的旋转轴的轴端部；

轮毂，所述轮毂被连接于所述皮带轮；和

动力切断部件，所述动力切断部件被置于轮毂和所述盖之间，用于切断所述旋转轴和所述皮带轮之间施加的过高强度的扭矩，

所述动力传输装置还包括：

内圆周螺旋部分，所述内圆周螺旋部分被形成于所述盖内部，被旋到设置在所述旋转轴的轴端的旋转轴螺旋部分；

外圆周螺旋部分，所述外圆周螺旋部分被形成于所述盖的外部，被旋到设置在所述动力传递部件中的动力传递部件螺旋部分；

座面A，所述座面A被设置在所述旋转轴的轴端，被形成在与所述盖的底面相对的端面上；和

座面B，所述座面B在所述旋转轴的螺旋根部中，其中

扭矩通过利用所述座面B或利用所述座面A与B两者在所述旋转轴与所述盖之间被传递。

4.根据权利要求3所述的动力传输装置，其中当扭矩强度低时扭矩仅由所述座面B传递而当扭矩强度高时扭矩由所述座面A和B两者传递。

5.根据权利要求3所述的动力传输装置，其中所述座面B形成为相对于轴线垂直或所述座面B形成为相对轴线成锥形。

6.根据权利要求4所述的动力传输装置，其中所述座面B形成为相对于轴线垂直或所述座面B形成为相对轴线成锥形。