JP2002195287A - トルク伝達装置 - Google Patents

トルク伝達装置

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JP2002195287A
JP2002195287A JP2000398748A JP2000398748A JP2002195287A JP 2002195287 A JP2002195287 A JP 2002195287A JP 2000398748 A JP2000398748 A JP 2000398748A JP 2000398748 A JP2000398748 A JP 2000398748A JP 2002195287 A JP2002195287 A JP 2002195287A
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torque transmission
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純一 大口
Yasuo Tabuchi
泰生 田渕
Manabu Saeki
学 佐伯
Kiyoshi Kurohata
清 黒畑
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 供給トルクの変動に伴って発生する異音を低
減する。 【解決手段】 ダンパー14のうち、正転の向きのトル
クが作用する第1変形部14aの第1弾性係数k1(=
ΔT/Δθ)を逆転の向きのトルクが作用する第2変形
部14aの第2弾性係数k2より小さくする。これによ
り、エンジンE/G(駆動源)から供給される供給トル
クの変動を吸収することができるので、吐出容量が小さ
くなったときに、供給トルクの変動によって圧縮機1及
びプーリ10の可動部分が振動し、可動部分に設けられ
た「遊び(クリアランス)」部分で可動部分が衝突して
しまうことを防止できるので、異音を低減することがで
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、エンジン等の駆動
源のトルクを、圧縮機等の受動側の回転機器(補機)に
伝達するトルク伝達装置に関するもので、吐出容量を変
化させることができる可変容量型の圧縮機にトルクを伝
達するプーリに適用して有効である。
【0002】なお、圧縮機の吐出容量とは、シャフトが
1回転する際に吐出される理論体積流量(幾何学的に決
定される体積流量)を言う。
【0003】
【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。また、受動側の回転機器である
圧縮機が可変容量型であると、圧縮機(受動側機器)が
必要とする駆動トルクも変動する。
【0004】このため、圧縮機の吐出容量が低下して圧
縮機(受動側機器)が必要とする駆動トルク(必要トル
ク)が低下すると、駆動源から供給される供給トルクの
変動に共振するように、圧縮機及びトルク伝達装置(プ
ーリ)の可動部分が振動してしまうので、可動部分に設
けられた「遊び(クリアランス)」部分で可動部分が衝
突してしまい、異音が発生してしまう。
【0005】因みに、圧縮機の吐出容量が増大して圧縮
機(受動側機器)が必要とする駆動トルクが増大する
と、駆動トルクにより可動部分に荷重が作用して可動部
分が一方向に押さえ付けられる(付勢される)ので、供
給トルクが変動しても、異音が発生し難い。
【0006】本発明は、上記点に鑑み、供給トルクの変
動に伴って発生する異音を低減すること目的とする。
【0007】
【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)のトルクを受動側の回転機器(1)に伝達するト
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とと
もに、第1回転体(11)と同軸状に配設された第2回
転体(13)と、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)は、
第1回転体(11)が第2回転体(13)に対して正転
の向きに所定角度(θ1)以下回転したときにおける、
第1回転体(11)の相対回転角(θ)に対する伝達ト
ルクの変化率(K)が、第1回転体(11)が第2回転
体(13)に対して逆転の向きに、所定角度(θ1)以
下回転したときにおける変化率(K)に比べて小さくな
るように設定されていることを特徴とする。
【0008】これにより、駆動源(E/G)から供給さ
れる供給トルクの変動を吸収することができるので、供
給トルクの変動に共振より回転機機(1)及びトルク伝
達装置の可動部分に設けられた「遊び(クリアラン
ス)」部分で可動部分が衝突してしまうことを防止で
き、異音を低減することができる。
【0009】請求項2に記載の発明では、トルク伝達部
材(14)は、第2回転体(13)に対して第1回転体
(11)が正転の向きに回転したときに圧縮変形する第
1変形部(14a)と、第2回転体(13)に対して第
1回転体(11)が逆転の向きに回転したときに圧縮変
形する第2変形部(14b)とを有して構成されてお
り、さらに、第1変形部(14a)のうち圧縮変形方向
と略平行な部位の寸法(Θ1)は、第2変形部(14
b)のうち圧縮変形方向と略平行な部位の寸法(Θ2)
より大きいことを特徴とする。
【0010】これにより、第1変形部(14a)を収納
するための空間が大きくなるのみで、第2変形部(14
b)を収納するための空間を小さくすることができるの
で、トルク伝達部材(14)を収納するための空間が過
度に大きくなってしまうことを防止しつつ、第1、2変
形部(14a、14b)の伝達トルクの変化率(K)を
共に小さくしたものと同程度まで、騒音(異音)レベル
及び振動振幅を低減することができる。
【0011】請求項3に記載の発明では、トルク伝達部
材(14)は、第2回転体(13)に対して第1回転体
(11)が正転の向きに回転したときに圧縮変形する第
1変形部(14a)と、第2回転体(13)に対して第
1回転体(11)が逆転の向きに回転したときに圧縮変
形する第2変形部(14b)とを有して構成されてお
り、さらに、第1変形部(14a)には、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
f)が設けられていることを特徴とする。
【0012】これにより、第1変形部(14a)を収納
するための空間と第2変形部(14b)を収納するため
の空間とを同一の大きさとすることができる。
【0013】請求項4に記載の発明では、第1変形部
(14a)は、相対回転角(θ)が大きくなるほど、変
化率(K)が大きくなるように設定されていることを特
徴とする。
【0014】これにより、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しできるので、大きな
トルクを伝達しながら、トルク変動及び異音を十分に吸
収することができる。
【0015】なお、請求項5に記載の発明ごとく、内燃
機関(E/G)から動力を得て稼働する可変容量型の圧
縮機(1)を有する蒸気圧縮式冷凍サイクルにおいて、
請求項1ないし4のいずれか1つに記載のトルク伝達装
置(10)にて内燃機関(E/G)から圧縮機(1)へ
動力を伝達することが望ましい。
【0016】また、請求項6に記載の発明のごとく、所
定角度(θ1)は、圧縮機(1)の吐出容量が最大容量
の略10%になったときの圧縮機(1)の駆動トルクが
トルク伝達装置(10)に作用したときの相対回転角
(θ)に対応する値とすることが望ましい。
【0017】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。
【0018】
【発明の実施の形態】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。
【0019】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。
【0020】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。
【0021】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
れた金属又は樹脂製のプーリ本体(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。
【0022】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。
【0023】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。
【0024】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。
【0025】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。
【0026】そして、両突起部11b、13b間には、
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。
【0027】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。
【0028】そして、第1変形部14aのうち圧縮変形
方向と略平行な部位(本実施形態では、円周方向)の寸
法Θ1を、第2変形部14bのうち圧縮変形方向と略平
行な部位(本実施形態では、円周方向)の寸法Θ2より
大きくすることにより、プーリ本体11がハブ13に対
して正転の向きに所定角度θ1以下回転したときにおけ
る第1変形部14aの弾性係数k1が、プーリ本体11
がハブ13に対して逆転の向きに、所定角度θ1以下回
転したときにおける第2変形部14bの弾性係数k2
(の絶対値)より小さくなるように設定している。
【0029】ここで、第1、2変形部14a、14b
(ダンパー14)の弾性係数k1、k2とは、センター
ハブ13に対するプーリ本体11の相対回転角θに対す
る、プーリ本体11とセンターハブ13との間で伝達さ
れる伝達トルクTの変化率K(=ΔT/Δθ)を言い
う。
【0030】また、第1変形部14aを正転の向きに向
かうほど断面積を縮小させるように略三角状とすること
により、第1変形部14a周りのうち逆転の向きに向か
うほど隙間寸法が縮小するような隙間14eを設けて、
第1変形部14aの弾性係数k1の特性を、図4に示す
ように、正転の向きの相対回転角θが大きくなるほど、
弾性係数k1が大きくなるような非線形特性としてい
る。
【0031】同様に、第2変形部14bを逆転の向きに
向かうほど断面積を縮小させるように略三角状とするこ
とにより、第2変形部14b周りのうち正転の向き側に
向かうほど隙間寸法が縮小するような隙間14eを設け
て、第2変形部14bの弾性係数k2の特性を、図4に
示すように、逆転の向きの相対回転角θが大きくなるほ
ど、弾性係数k2が大きくなるような非線形特性として
いる。
【0032】つまり、本実施形態では、第1、2変形部
14a、14b(ダンパー14)が変形していない相対
回転角θが0のときを基準として、少なくとも相対回転
角θの絶対値が所定角度θ1の範囲(図4のAで示す範
囲)では、第1変形部14aの弾性係数k1が第2変形
部14bの弾性係数k2より小さくしている。
【0033】ここで、所定角度θ1とは、「従来の技術
及び発明が解決しようとする課題」で述べた異音が発生
し始める、圧縮機1にて必要とされる駆動トルク(必要
トルク)になるときの相対回転角θに対応するもので、
具体的には、圧縮機1の吐出容量が最大容量の略10%
になったときの駆動トルク対応する値である。
【0034】なお、本実施形態では、相対回転角θが所
定角度θ1より大きくなる領域(図4のBで示す領域)
では、圧縮機1にて必要とされる駆動トルクが大きくな
るので、第1変形部14aの弾性係数k1を第2変形部
14bの弾性係数k2より大きくしている。
【0035】次に、本実施形態に係るプーリ(プーリ一
体型のトルク伝達装置)の概略作動を述べる。
【0036】Vベルトを介してプーリ本体11に伝達さ
れた正転の向きのトルクは、第1変形部14aに伝達さ
れて、第1変形部14aが圧縮変形することによりハブ
13に伝達される。一方、逆転の向きのトルクは、第2
変形部14bが圧縮変形することによりハブ13からプ
ーリ本体11側に伝達される。そして、第1、2変形部
14a、14b(ダンパー14)の伸縮することにより
正転の向き及び逆転の向きのトルク変動が吸収される。
【0037】次に、本実施形態の特徴(作用効果)を述
べる。
【0038】本実施形態では、第1、2変形部14a、
14b(ダンパー14)が変形していない相対回転角θ
が0のときを基準として、少なくとも相対回転角θの絶
対値が所定角度θ1の範囲(図4のAで示す範囲)にお
いて、第1変形部14aの弾性係数k1が第2変形部1
4bの弾性係数k2より小さくしているので、エンジン
E/G(駆動源)から供給される供給トルクの変動を吸
収することができる。
【0039】したがって、供給トルクの変動に共振する
ように、圧縮機1及びプーリ10の可動部分が振動し、
可動部分に設けられた「遊び(クリアランス)」部分で
可動部分が衝突してしまうことを防止できるので、異音
を低減することができる。
【0040】因みに、図5は騒音(異音)レベルと圧縮
機の回転数とを示す試験結果であり、図6圧縮機1の振
動振幅と圧縮機の回転数とを示す試験結果であり、両図
からも明らかなように、本実施形態によれば、第1、2
変形部14a、14bの弾性係数を同一とした従来のプ
ーリに比べて、騒音(異音)レベル及び振動振幅が低減
していることが判る。
【0041】ところで、図5、6からも明らかなよう
に、第1、2変形部14a、14bの弾性係数を共に小
さくしても、騒音(異音)レベル及び振動振幅を低減す
ることができるものの、弾性係数を小さくするには、前
述のごとく、ダンパー14のうち圧縮変形方向と略平行
な部位(円周方向)の寸法Θを大きくする必要があるの
で、ダンパー14(第1、2変形部14a、14b)の
円周方向の寸法Θが大きくなってしまい、ダンパー14
を収納するための空間14dが大きくなってしまう。
【0042】これに対して、本実施形態のごとく、第1
変形部14aの弾性係数k1が第2変形部14bの弾性
係数k2より小さくすれば、第1変形部14aを収納す
るための空間14dが大きくなるのみで、第2変形部1
4bを収納するための空間14dを小さくすることがで
きる。
【0043】したがって、ダンパー14を収納するため
の空間14dが過度に大きくなってしまうことを防止し
つつ、第1、2変形部14a、14bの弾性係数を共に
小さくしたものと同程度まで、騒音(異音)レベル及び
振動振幅を低減することができる。
【0044】また、本実施形態によれば、相対回転角θ
が所定角度θ1以上の領域(領域B)では、相対回転角
θが所定角度θ1以下の領域(領域A)に比べて弾性係
数Kが大きくなるように設定されているので、圧縮機1
が稼動して圧縮機1が必要とするトルクが大きくなって
も、ダンパー14が弾性限界を超えてしまうことを防止
しできる。したがって、大きなトルクを伝達しながら、
トルク変動及び異音を十分に吸収することができる。
【0045】なお、本実施形態では、第1、2変形部1
4a、14bは共に非線形特性を有していたが、本発明
はこれに限定されるものではなく、図7に示すように第
1、2変形部14a、14bの両者が線形特性を有して
もよい。又はいずれか一方側のみを線形特性を有するも
のとしてもよい。
【0046】また、第1、2変形部14a、14bの形
状は、図3に示された形状に限定されるものではなく、
例えば図8に示すように、第1変形部14aに荷重の方
向(円周方向)に対して略直交する断面の断面積を縮小
させる穴部14fを設けてもよい。
【0047】なお、図8に示す例では、第1変形部14
aを収納するための空間14dと第2変形部14bを収
納するための空間14dとを同一の大きさとすることが
できる。
【0048】(その他の実施形態)上述の実施形態で
は、ダンパーゴム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。
【0049】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。
【0050】また、上述の実施形態では、穴部14f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。
【0051】また、上述の実施形態では、第1変形部1
4aの形状と第2変形部14bの形状を相違させること
により、両者14a、14bの弾性係数を相違させた
が、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば材
質を変更する等して弾性係数を相違させてもよい。
【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】本発明の実施形態に係るプーリの断面図であ
る。
【図3】本発明の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】本発明の実施形態に係るプーリの騒音(異音)
レベルと圧縮機の回転数とを示すグラフである。
【図6】本発明の実施形態に係るプーリの圧縮機の振動
振幅と圧縮機の回転数とを示すグラフである。
【図7】本発明の実施形態の変形例に係るダンパーの特
性を示す特性図である。
【図8】本発明の実施形態の変形例に係るプーリのプー
リ本体の正面図である。
【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)、14a…第1変形部、14b…第2変形
部。
フロントページの続き (72)発明者 田渕 泰生 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 Fターム(参考) 3H076 AA16 BB01 CC12 CC16

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 駆動源(E/G)のトルクを受動側の回
    転機器(1)に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
    共に回転するとともに、前記第1回転体(11)と同軸
    状に配設された第2回転体(13)と、 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)は、前記第1回転体(1
    1)が前記第2回転体(13)に対して正転の向きに所
    定角度(θ1)以下回転したときにおける、前記第1回
    転体(11)の相対回転角(θ)に対する伝達トルクの
    変化率(K)が、前記第1回転体(11)が前記第2回
    転体(13)に対して逆転の向きに、前記所定角度(θ
    1)以下回転したときにおける前記変化率(K)に比べ
    て小さくなるように設定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】 前記トルク伝達部材(14)は、 前記第2回転体(13)に対して前記第1回転体(1
    1)が正転の向きに回転したときに圧縮変形する第1変
    形部(14a)と、 前記第2回転体(13)に対して前記第1回転体(1
    1)が逆転の向きに回転したときに圧縮変形する第2変
    形部(14b)とを有して構成されており、 さらに、前記第1変形部(14a)のうち圧縮変形方向
    と略平行な部位の寸法(Θ1)は、前記第2変形部(1
    4b)のうち圧縮変形方向と略平行な部位の寸法(Θ
    2)より大きいことを特徴とする請求項1に記載のトル
    ク伝達装置。
  3. 【請求項3】 前記トルク伝達部材(14)は、 前記第2回転体(13)に対して前記第1回転体(1
    1)が正転の向きに回転したときに圧縮変形する第1変
    形部(14a)と、 前記第2回転体(13)に対して前記第1回転体(1
    1)が逆転の向きに回転したときに圧縮変形する第2変
    形部(14b)とを有して構成されており、 さらに、前記第1変形部(14a)には、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
    f)が設けられていることを特徴とする請求項1に記載
    のトルク伝達装置。
  4. 【請求項4】 前記第1変形部(14a)は、前記相対
    回転角(θ)が大きくなるほど、前記変化率(K)が大
    きくなるように設定されていることを特徴とする請求項
    2又は3に記載のトルク伝達装置。
  5. 【請求項5】 内燃機関(E/G)から動力を得て稼働
    する圧縮機(1)を有する蒸気圧縮式冷凍サイクルにお
    いて、 前記圧縮機(1)は、吐出容量を変化させることを可変
    容量型の圧縮機であり、 さらに、請求項1ないし4のいずれか1つに記載のトル
    ク伝達装置(10)にて前記内燃機関(E/G)から前
    記圧縮機(1)へ動力を伝達することを特徴とする蒸気
    圧縮機式冷凍サイクル。
  6. 【請求項6】 前記所定角度(θ1)は、前記圧縮機
    (1)の吐出容量が最大容量の略10%になったときの
    前記圧縮機(1)の駆動トルクが前記トルク伝達装置
    (10)に作用したときの相対回転角(θ)に対応する
    値であることを特徴とする請求項5に記載の蒸気圧縮式
    冷凍サイクル。
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