JP2002147531A - トルク伝達装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トルク変動を十分に吸収しつつ、大きなトル
クを伝達することができるようにする。 【解決手段】 ダンパー１４に穴部１４ｄを設けるとと
もに、穴部１４ｄ内に穴部１４ｄが所定量以上潰れるこ
とを防止するチップ１５を配設する。これにより、初期
の段階では、穴部１４ｄが潰れるように圧縮変形し、穴
部１４ｄの内壁がチップ１５の外周に密着するまで穴部
１４ｄが潰れると、ダンパー１４が圧縮荷重方向に単純
に圧縮変形していく。このため、ダンパー１４は、相対
回転角θ（トルク）が大きくなるほど、ダンパーの弾性
係数が大きくなるので、大きなトルクが作用しても、ダ
ンパー１４が弾性限界を超えてしまうことを防止でき
る。したがって、ダンパー１４が過度に潰れて穴部１４
ｄに亀裂が発生することを防止しつつ、大きなトルクを
伝達しながらトルク変動を十分に吸収することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両に配設される
オルタネータや圧縮機等の回転機器（補機）にエンジン
等の駆動源からのトルクを伝達するトルク伝達装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】エンジ
ンから動力を得て稼働している圧縮機等の回転機器は、
エンジンの負荷が変動すると、圧縮機等に供給されるト
ルクが変動してしまう。そして、供給されるトルクが変
動すると、可動部分が振動してしまい、異音が発生する
おそれがある。

【０００３】この問題に対しては、エンジン等の駆動源
から圧縮機等の回転機器に至る動力の伝達経路中に、ゴ
ム等の弾性材からなるトルク伝達部材を介在させること
により、トルク変動を吸収するといった手段が考えられ
る。

【０００４】このとき、トルク変動を十分に吸収するに
は、トルク伝達部材の弾性係数を小さくすることが望ま
しいが、弾性係数を小さくすると、大きなトルクを伝達
することが難しくなるとともに、トルク伝達部材の弾性
限界を超えてしまうおそれが高いので、トルク伝達部材
の耐久性が低下するおそれがある。

【０００５】本発明は、上記点に鑑み、トルク変動を十
分に吸収しつつ、大きなトルクを伝達することができる
ようにすること目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、請求項１に記載の発明では、駆動源（Ｅ
／Ｇ）からのトルクを受けて回転する第１回転体（１
１）と、回転機器（１）の回転部に連結されて回転部と
共に回転する第２回転体（１３）と、圧縮変形すること
により、第１回転体（１１）が受けたトルクを第２回転
体（１３）に伝達する弾性変形可能なトルク伝達部材
（１４）とを備え、トルク伝達部材（１４）には、圧縮
荷重の方向に対して略直交する断面の断面積を縮小させ
る穴部（１４ｄ）が設けられており、さらに、穴部（１
４ｄ）内には、トルク伝達部材（１４）に圧縮荷重が作
用した際に、穴部（１４ｄ）が圧縮荷重方向に所定量以
上潰れることを規制する変形抑制部材（１５）が配設さ
れていることを特徴とする。

【０００７】本発明によれば、トルク伝達部材（１４）
に穴部（１４ｄ）が設けられているので、圧縮荷重が作
用してトルク伝達部材（１４）が圧縮変形していく際
に、圧縮変形量が少ないときは、穴部（１４ｄ）の外側
部分のうち圧縮荷重方向と略平行な部分（以下、この部
位を柱部と呼ぶ。）が座屈変形（曲げ変形）するように
穴部（１４ｄ）が潰れていく。

【０００８】そして、穴部（１４ｄ）の内壁が変形抑制
部材（１５）の外周に密着するまで穴部（１４ｄ）が潰
れると、トルク伝達部材（１４）が圧縮荷重方向に単純
に圧縮変形していく。

【０００９】このとき、座屈変形（曲げ変形）は、単純
な圧縮変形に比べて小さな圧縮荷重で変形が進行するの
で、穴部（１４ｄ）の内壁が変形抑制部材（１５）の外
周に密着する前の状態における、第２回転体（１３）に
対する第１回転体（１１）の相対回転角の変化量に対す
る圧縮荷重（伝達トルク）の変化量の比（以下、この比
をトルク伝達部材の弾性係数と呼ぶ。）が、穴部（１４
ｄ）の内壁が変形抑制部材（１５）の外周に密着した後
におけるトルク伝達部材の弾性係数に比べて小さくな
る。

【００１０】このため、トルク伝達部材（１４）は、相
対回転角（伝達トルク）が大きくなるほど、トルク伝達
部材の弾性係数が大きくなるような特性（非線形特性）
を有することとなる。したがって、本発明によれば、大
きなトルクがトルク伝達装置に作用しても、トルク伝達
部材（１４）が弾性限界を超えてしまうことを防止でき
るので、大きなトルクを伝達しつつ、トルク変動を十分
に吸収することができる。

【００１１】ところで、穴部（１４ｄ）を設けると、前
述のごとく、柱部が座屈変形（曲げ変形）していくの
で、柱部の曲率半径が小さくなり、柱部に応力集中が発
生し易く、柱部に亀裂が発生するおそれが高い。

【００１２】これに対して、本発明では、変形抑制部材
（１５）により穴部（１４ｄ）（柱部）が所定量以上潰
れてしまうことを防止できるので、柱部に応力が集中し
てしまうことを未然に防止できる。したがって、柱部に
亀裂が発生することを未然に防止できるので、トルク伝
達部材（１４）の信頼性（耐久性）を向上させることが
できる。

【００１３】以上に述べたように、本発明によれば、大
きなトルクを伝達しつつ、トルク変動を十分に吸収しな
がら、トルク伝達部材（１４）の信頼性（耐久性）を向
上させることができる。

【００１４】請求項２に記載の発明では、車両に配設さ
れる回転機器（１）に駆動源（Ｅ／Ｇ）からのトルクを
伝達するトルク伝達装置であって、駆動源（Ｅ／Ｇ）か
らのトルクを受けて回転する第１回転体（１１）と、回
転機器（１）の回転部に連結されて回転部と共に回転す
る第２回転体（１３）と、圧縮変形することにより、第
１回転体（１１）が受けたトルクを第２回転体（１３）
に伝達する弾性変形可能なトルク伝達部材（１４）とを
備え、トルク伝達部材（１４）には、圧縮荷重の方向に
対して略直交する断面の断面積を縮小させる穴部（１４
ｄ）が設けられており、さらに、穴部（１４ｄ）内に
は、外形状が所定の曲率半径以上の曲面にて構成された
変形抑制部材（１５）が配設されていることを特徴とす
る。

【００１５】これにより、請求項１に記載の発明と同様
に、大きなトルクを伝達しつつ、トルク変動を十分に吸
収しながら、トルク伝達部材（１４）の信頼性（耐久
性）を向上させることができる。

【００１６】なお、変形抑制部材（１５）は、請求項３
に記載の発明のごとく、トルク伝達部材（１４）より縦
弾性係数が大きい材質にて構成することが望ましい。

【００１７】また、変形抑制部材（１５）は、請求項４
に記載の発明のごとく、トルク伝達部材（１４）と同一
の縦弾性係数を有する材質にて構成してもよい。

【００１８】また、請求項５に記載の発明のごとく、ト
ルク伝達部材（１４）をゴム又はエラストマー製とし、
変形抑制部材（１５）を樹脂製とすることが望ましい。

【００１９】因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後
述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す
一例である。

【００２０】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）本実施形態は、
走行用エンジンからの動力を車両用空調装置の圧縮機に
伝達するトルク伝達装置に本発明を適用したものであっ
て、図１は車両用空調装置（冷凍サイクル）の模式図で
ある。

【００２１】図１中、１は冷媒を吸入圧縮する可変容量
型の圧縮機であり、２は圧縮機１から吐出される冷媒を
冷却（凝縮）させる放熱器（凝縮器）である。３は放熱
器２から流出する冷媒を減圧する減圧器であり、４は減
圧器３にて減圧された冷媒を蒸発させることにより冷凍
能力（冷房能力）を発揮する蒸発器である。

【００２２】なお、本実施形態では、減圧器３として、
蒸発器４の出口側冷媒（圧縮機１の吸入側冷媒）が所定
の加熱度を有するように開度を調節する温度式膨張弁を
採用している。

【００２３】そして、１０は、Ｖベルト（図示せず。）
を介して伝達されたエンジンＥ／Ｇの動力を圧縮機１に
伝達するプーリ一体型のトルク伝達装置（以下、プーリ
と略す。）であり、以下、プーリ１０について述べる。

【００２４】図２は本実施形態に係るプーリの断面図で
あり、１１はＶベルトが掛けられるＶ溝１１ａが形成さ
れた金属製のプーリ本体（第１回転体）であり、このプ
ーリ本体１１はエンジンＥ／Ｇ（駆動源）からトルク
（駆動力）を受けて回転する。

【００２５】なお、１２は圧縮機１のシャフト（図示せ
ず。）と同軸状にプーリ本体１１（プーリ１０）を回転
可能に支持するラジアルベアリング（軸受）であり、こ
のラジアルベアリングのアウターレース（外輪）１２ａ
側がプーリ本体１１に圧入固定され、インナーレース
（内輪）１２ｂに圧縮機１のフロントハウジング（図示
せず。）が挿入される。これにより、Ｖベルトのテンシ
ョン（張力）によるラジアル荷重をシャフトにて受ける
ことなく、圧縮機１のフロントハウジングにて受けるこ
とができる。

【００２６】また、１３は圧縮機（回転機器）１のシャ
フト（回転部）に連結されてシャフトと共に回転するセ
ンターハブ（第２回転体）である。そして、このセンタ
ーハブ１３は、シャフトの外周面に形成された雄ねじと
結合する雌ねじが形成された円筒内周面を有する円筒部
１３ａ、プーリ本体１１から供給されるトルクを受ける
複数個の突起部１３ｂが形成された環状部１３ｃ、及び
環状部１３ｃと円筒部１３ａとを機械的に連結して環状
部１３ｃから円筒部１３ａにトルクを伝達するフランジ
部１３ｄから構成されている。

【００２７】なお、円筒部１３ａ及びフランジ部１３ｄ
は金属にて一体成形され、環状部１３ｃは樹脂にて成型
されており、フランジ部１３ｄと環状部１３ｃとはイン
サート成形法により一体化されている。

【００２８】ところで、プーリ本体１１のうち環状部１
３ｃに対応する部位には、図３に示すように、プーリ本
体１１から環状部１３ｃ（センターハブ１３）側に向け
て突出する複数個の突起部１１ｂが一体形成されてお
り、プーリ本体１１及びセンターハブ１３（プーリ１
０）が圧縮機１に装着された状態においては、センター
ハブ１３の突起部１３ｂとプーリ本体１１の突起部１１
ｂとは、シャフト（回転軸）周りに交互に位置する。

【００２９】そして、両突起部１１ｂ、１３ｂ間に形成
された略箱状の空間１１ｃには、プーリ本体１１が受け
たトルクをセンターハブ１３に伝達する弾性変形可能な
材質（本実施形態では、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレ
ン・ジエン三元共重合ゴム））からなるトルク伝達部材
（以下、ダンパーと呼ぶ。）１４が配設されている。

【００３０】ここで、ダンパー１４は、圧縮機１を駆動
する際にプーリ本体１１がセンターハブ１３に対して相
対的に回転する向き（以下、この向きを正転の向き（矢
印の向き）と呼ぶ。）に回転したときに、圧縮荷重を受
けて圧縮変形しながらプーリ本体１１の突起部１１ｂか
らセンターハブ１３の突起部１３ｂにトルクを伝達する
第１変形部１４ａと、プーリ本体１１がセンターハブ１
３に対して相対的に正転の向きの逆向き（以下、この向
きを逆転の向きと呼ぶ。）に回転するしたとき、圧縮荷
重を受けて圧縮変形する第２変形部１４ｂとを１組とし
て、両変形部１４ａ、１４ｂを連結部材１４ｃにて連結
した状態で円周方向に複数組配設されている。

【００３１】そして、ダンパー１４（第１変形部１４ａ
及び第２変形部１４ｂ）には、圧縮荷重の方向に対して
略直交する断面の断面積を縮小させる穴部１４ｄが形成
されており、この穴部１４ｄ内には、ダンパー１４に圧
縮荷重が作用した際に、穴部１４ｄが圧縮荷重方向に所
定量以上潰れることを規制するチップ１５（変形抑制部
材）が配設されている。

【００３２】このとき、チップ１５は、鋭角的に尖った
部位が無い形状、具体的には、外形状が所定の曲率半径
以上の曲面を有するような滑らかな閉じた曲面にて構成
された形状であり、その材質は、ダンパー１４より大き
い縦弾性係数（ヤング率）Ｅを有する樹脂製である。

【００３３】なお、ここで言う「チップ１５の外形状」
とは、必ずしも三次元的な全方位（立体角で４π）にお
ける外形状全てを意味するものではなく、ダンパー１４
と接触している部位及びダンパー１４が変形したときに
ダンパー１４と接触する部位の外形状を言い、本実施形
態では、図３に示すチップ１５の外形縁形状を言う。

【００３４】次に、本実施形態の特徴を述べる。

【００３５】本実施形態によれば、ダンパー１４に穴部
１４ｄが設けられているので、圧縮荷重が作用してダン
パー１４が圧縮変形していく際に、圧縮変形量が少ない
ときは、穴部１４ｄの外側部分のうち圧縮荷重方向と略
平行な部分１４ｅ（以下、この部位を柱部１４ｅと呼
ぶ。）が座屈変形（曲げ変形）するように穴部１４ｄが
潰れていく。

【００３６】そして、穴部１４ｄの内壁がチップ１５の
外周に密着するまで穴部１４ｄが潰れると、ダンパー１
４が圧縮荷重方向に単純に圧縮変形していく。

【００３７】このとき、座屈変形（曲げ変形）は、単純
な圧縮変形に比べて小さな圧縮荷重で変形が進行するの
で、穴部１４ｄの内壁がチップ１５の外周に密着する前
の状態における、センターハブ１３に対するプーリ本体
１１の相対回転角度θの変化量に対する圧縮荷重（伝達
トルク）の変化量の比（以下、この比をダンパーの弾性
係数と呼ぶ。）が、穴部１４ｄの内壁がチップ１５の外
周に密着した後におけるダンパーの弾性係数に比べて小
さくなる。

【００３８】このため、ダンパー１４は、図４に示すよ
うに、相対回転角θ（トルク）が大きくなるほど、ダン
パーの弾性係数が大きくなるような特性（非線形特性）
を有することとなる。

【００３９】したがって、本実施形態によれば、大きな
トルクがプーリ１０に作用しても、ダンパー１４が弾性
限界を超えてしまうことを防止できるので、大きなトル
クを伝達しつつ、トルク変動を十分に吸収することがで
きる。

【００４０】ところで、穴部１４ｄを設けると、前述の
ごとく、柱部１４ｅが座屈変形（曲げ変形）していくの
で、柱部１４ｅの曲率半径が小さくなり、柱部１４ｅに
応力集中が発生し易く、柱部１４ｅに亀裂が発生するお
それが高い。

【００４１】これに対して、本実施形態では、チップ１
５により穴部１４ｄ（柱部１４ｅ）が所定量以上潰れて
しまうことを防止できるので、柱部１４ｅに応力が集中
してしまうことを未然に防止できる。したがって、柱部
１４ｅに亀裂が発生することを未然に防止できるので、
ダンパー１４（プーリ１０）の信頼性（耐久性）を向上
させることができる。

【００４２】以上に述べたように、本実施形態によれ
ば、大きなトルクを伝達しつつ、トルク変動を十分に吸
収しながら、ダンパー１４（プーリ１０）の信頼性（耐
久性）を向上させることができる。

【００４３】（第２実施形態）ところで、穴部１４ｄが
潰れる（柱部１４ｄが座屈変形する）ようにダンパー１
４が圧縮変形する際に、応力が集中する（曲率半径が小
さくなる）部位は、穴部１４ｄの内壁のうち圧縮方向と
略平行な部位であることから、本実施形態では、図５
（ｂ）に示すような、Ｕ字状に形成された金属製のチッ
プ１５を、ダルマ状に形成された穴部１４ｄ内に配置し
たものである。なお、チップ１５の線径は、前述した所
定の曲率半径の２倍以上とする必要がある。

【００４４】（その他の実施形態）上述の実施形態で
は、チップ１４をダンパー１４より大きい縦弾性係数
（ヤング率）Ｅを有する材質としたが、本発明はこれ限
定されるものではなく、ダンパー１４と同一の縦弾性係
数を有する材質（例えば、同じ材質）のものを用いても
よい。

【００４５】上述の実施形態では、ダンパー１４をゴム
（ＥＰＤＭ）製としたが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、エラストマー、樹脂及び金属等のその他材
料にて構成してもよい。

【００４６】また、上述の実施形態では、圧縮機１にト
ルクを伝達するプーリ１０に本発明を適用したが、本発
明はこれに限定されるものではなく、その他のトルク伝
達装置にも適用することができる。

【００４７】また、上述の実施形態では、穴部１４ｄは
貫通穴であったが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、貫通しない凹部のような穴であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る車両用空調装置（冷凍
サイクル）の模式図である。

【図２】本発明の第１実施形態に係るプーリの断面図で
ある。

【図３】本発明の第１実施形態に係るプーリのプーリ本
体の正面図である。

【図４】本発明の第１実施形態に係るダンパーの特性を
示す特性図である。

【図５】（ａ）は本発明の第２実施形態に係るプーリの
プーリ本体の正面図であり、（ｂ）は第２実施形態に係
るチップの正面図である。

【符号の説明】

１０…プーリ、１１…プーリ本体、１１ｂ…プーリ側突
起部、１３ｂ…ハブ側突起部、１４…ダンパー（トルク
伝達部材）、１５…チップ（変形抑制部材）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大口 純一 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 伊藤 誠 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 佐伯 学 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 黒畑 清 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 有馬 征男 愛知県小牧市東３丁目１番地 東海ゴム工 業株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両に配設される回転機器（１）に駆動
   源（Ｅ／Ｇ）からのトルクを伝達するトルク伝達装置で
   あって、 前記駆動源（Ｅ／Ｇ）からのトルクを受けて回転する第
   １回転体（１１）と、 前記回転機器（１）の回転部に連結されて前記回転部と
   共に回転する第２回転体（１３）と、 圧縮変形することにより、前記第１回転体（１１）が受
   けたトルクを前記第２回転体（１３）に伝達する弾性変
   形可能なトルク伝達部材（１４）とを備え、 前記トルク伝達部材（１４）には、圧縮荷重の方向に対
   して略直交する断面の断面積を縮小させる穴部（１４
   ｄ）が設けられており、 さらに、前記穴部（１４ｄ）内には、前記トルク伝達部
   材（１４）に圧縮荷重が作用した際に、前記穴部（１４
   ｄ）が圧縮荷重方向に所定量以上潰れることを規制する
   変形抑制部材（１５）が配設されていることを特徴とす
   るトルク伝達装置。
2. 【請求項２】 車両に配設される回転機器（１）に駆動
   源（Ｅ／Ｇ）からのトルクを伝達するトルク伝達装置で
   あって、 前記駆動源（Ｅ／Ｇ）からのトルクを受けて回転する第
   １回転体（１１）と、 前記回転機器（１）の回転部に連結されて前記回転部と
   共に回転する第２回転体（１３）と、 圧縮変形することにより、前記第１回転体（１１）が受
   けたトルクを前記第２回転体（１３）に伝達する弾性変
   形可能なトルク伝達部材（１４）とを備え、 前記トルク伝達部材（１４）には、圧縮荷重の方向に対
   して略直交する断面の断面積を縮小させる穴部（１４
   ｄ）が設けられており、 さらに、前記穴部（１４ｄ）内には、外形状が所定の曲
   率半径以上の曲面にて構成された変形抑制部材（１５）
   が配設されていることを特徴とするトルク伝達装置。
3. 【請求項３】 前記変形抑制部材（１５）は、前記トル
   ク伝達部材（１４）より縦弾性係数が大きい材質にて構
   成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載に
   トルク伝達装置。
4. 【請求項４】 前記変形抑制部材（１５）は、前記トル
   ク伝達部材（１４）と同一の縦弾性係数を有する材質に
   て構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記
   載にトルク伝達装置。
5. 【請求項５】 前記トルク伝達部材（１４）はゴム又は
   エラストマー製であり、前記変形抑制部材（１５）は樹
   脂製であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれ
   か１つに記載のトルク伝達装置。