JP2003028183A - 動力伝達部材の締結構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シャフトと回転体との確実な締結固定を安価
に達成することが可能な動力伝達部材の締結構造を提供
すること。 【解決手段】 圧縮機Ｃの駆動軸１４の外周には、エン
ジンＥにつながるトルクリミッタ１５が螺合されてい
る。駆動軸１４の外周面には、同駆動軸１４のトルクリ
ミッタ１５に対する螺入を当接規制するテーパ状をなす
座面１４ｂが形成されている。同座面１４ｂとトルクリ
ミッタ１５との間には、同座面１４ｂに沿うテーパ状の
内周面２６ａを有する円筒状のスペーサ２６が介在され
ている。従って、駆動軸１４とトルクリミッタ１５との
螺合によって、同トルクリミッタ１５が駆動軸１４の座
面１４ｂに対してスペーサ２６を介して押し付けられる
ことで、駆動軸１４とトルクリミッタ１５とが動力伝達
可能に締結固定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、動力伝達経路を構
成するシャフトと回転体との締結構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の締結構造としては、例えば、特
開平４−２６２１２３号公報に開示されたものが存在す
る。

【０００３】すなわち、図３に示すように、シャフト１
０１の先端外周面にはネジ部１０１ａが刻設されてい
る。回転体１０２はシャフト１０１に外嵌される筒状部
１０３を有している。同筒状部１０３の内周面には、シ
ャフト１０１のネジ部１０１ａに螺合するネジ部１０３
ａが刻設されている。同筒状部１０３の内周面において
ネジ部１０３ａに隣接する位置には、当接面１０３ｂが
形成されている。シャフト１０１の外周面においてネジ
部１０１ａに隣接する位置には、同シャフト１０１の回
転体１０２に対する軸線Ｌ方向への螺入を当接規制する
座面１０１ｂが形成されている。

【０００４】従って、シャフト１０１と回転体１０２と
の螺合によって、同回転体１０２が筒状部１０３の当接
面１０３ｂを以ってシャフト１０１の座面１０１ｂに対
して押し付けられることで、両者１０１，１０２が動力
伝達可能に締結固定されている。

【０００５】前記シャフト１０１の座面１０１ｂは、同
シャフト１０１の先端側に小径となるテーパ状をなして
いる。回転体１０２において筒状部１０３の当接面１０
３ｂは、座面１０１ｂに沿うテーパ状をなしている。こ
のように、シャフト１０１と回転体１０２との当接をテ
ーパ面１０１ｂ，１０３ｂ同士とすることで、特にシャ
フト１０１の大径化を抑えつつ同シャフト１０１と回転
体１０２との間の接触面積を増やすことができる。

【０００６】つまり、シャフト１０１と回転体１０２と
の締結固定を確実とするためには、両者１０１，１０２
間の接触面積詳しくは座面１０１ｂ及び当接面１０３ｂ
の面積を広く確保する必要がある。しかし、座面１０１
ｂを、シャフト１０１の軸線Ｌに対して直交する面で構
成した場合、その面積を広げることは、シャフト１０１
の大径化に直結してしまうのである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】さて、前記シャフト１
０１においてテーパ状をなす座面１０１ｂは、その軸線
Ｌに対する傾斜から、シャフト１０１と回転体１０２と
の締結固定によって、筒状部１０３に対してその当接面
１０３ｂを拡径する方向の応力を作用させることとな
る。従って、この筒状部１０３の拡径変形を抑制してシ
ャフト１０１と回転体１０２との締結固定を確実とする
ためには、同筒状部１０３において座面１０１ｂとの当
接部分付近を、高強度材料により構成して強度を上げる
必要がある。

【０００８】ところが、前記公報の技術においては、筒
状部１０３が回転体１０２に一体形成されている。従っ
て、同筒状部１０３において、シャフト１０１の座面１
０１ｂとの当接部分付近のみを高強度材料により構成す
ることは困難である。よって、筒状部１０３において座
面１０１ｂとの当接部分付近の強度を上げるためには、
同筒状部１０３全体ひいては回転体１０２全体を高価な
高強度材料によって構成しなければならず、同回転体１
０２の製造コストが上昇する問題を生じていた。

【０００９】ここで、前記回転体１０２を、破断タイプ
のトルクリミッタとした場合について考えてみる。破断
タイプのトルクリミッタは、その動力伝達経路上の一部
を破断することで、過大なトルクの伝達を遮断する構成
を有している。この場合、前述したように、回転体１０
２を高強度材料により構成すると、伝達トルクが過大と
なっても破断予定部分が上手く破断しないことがある。
つまり、前記公報の技術においては、シャフト１０１と
回転体１０２との締結固定を確実とすることと、回転体
１０２に破断タイプのトルクリミット機能を備えさせる
こととの両立は困難であった。

【００１０】本発明の目的は、シャフトと回転体との確
実な締結固定を安価に達成することが可能な動力伝達部
材の締結構造を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明は、動力伝達部材たるシャフトの外周
に、同じく動力伝達部材たる回転体が螺合されてなり、
前記シャフトの外周面には、同シャフトの回転体に対す
る螺入を当接規制するテーパ状をなす座面が形成されて
いるとともに、同座面と回転体との間には、同座面に沿
うテーパ状の内周面を有する筒状のスペーサが介在され
ており、前記シャフトと回転体との螺合によって、同回
転体をシャフトの座面に対してスペーサを介して押し付
けることで、シャフトと回転体とを動力伝達可能に締結
固定したことを特徴とする動力伝達部材の締結構造であ
る。

【００１２】この構成においては、回転体がそれとは別
体のスペーサを介して、シャフトの座面に対して押し付
けられている。従って、スペーサに作用する、座面がテ
ーパ状をなすことに起因した拡径方向の応力に対して
も、同スペーサの構成材料のみを高強度材料とすること
で好適に対応することが可能となる。よって、回転体を
安価な低強度材料により構成することが可能であるとと
もに、同回転体とシャフトとの締結固定も確実とするこ
とが可能となる。

【００１３】請求項２の発明は請求項１において、シャ
フトを構成する材料と回転体を構成する材料の好適な関
係について言及するものである。すなわち、前記スペー
サは、回転体を構成する材料よりも高強度な材料によっ
て構成されている。

【００１４】請求項３の発明は請求項１又は２におい
て、前記回転体は、その動力伝達経路上の一部を破断す
ることで過大なトルクの伝達を遮断するトルクリミット
機能を有していることを特徴としている。

【００１５】この構成においては、回転体がそれとは別
体のスペーサを介して、シャフトの座面に対して押し付
けられている。従って、回転体を高強度材料により構成
する必要がなく、トルクリミット機能のみを考慮した回
転体の材料選択を行うことができる。つまり、シャフト
と回転体との締結固定に同回転体とは別体のスペーサを
用いることは、同回転体に破断タイプのトルクリミット
機能を備えさせる場合において特に有効な締結手法であ
ると言える。

【００１６】請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれ
かの締結構造を適用するのに好適な一態様を限定するも
のである。すなわち、前記シャフトは流体機械の駆動軸
であって、同駆動軸には外部駆動源からの回転力が回転
体を介して伝達される構成である。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を、車両用空調装置
において、外部駆動源としてのエンジンと流体機械とし
ての圧縮機との間の動力伝達経路に具体化した一実施形
態について説明する。

【００１８】（動力伝達経路）図１に示すように、冷凍
サイクルを構成する圧縮機Ｃのハウジング１１には、ロ
ータ１２がベアリング１３を介して回転可能に支持され
ている。同ロータ１２は、圧縮機Ｃの圧縮機構（図示し
ない）につながるシャフトとしての駆動軸１４に、回転
体としてのトルクリミッタ１５を介して作動連結されて
いる。同ロータ１２の外周には、車両の走行駆動源たる
エンジンＥの出力軸につながるベルト１６が巻き掛けら
れている。

【００１９】従って、エンジンＥの動力（回転力）が、
ベルト１６、ロータ１２及びトルクリミッタ１５を介し
て駆動軸１４に伝達されることで、圧縮機構による冷媒
ガスの圧縮が行われる。なお、圧縮機構としては、例え
ばピストンタイプやスクロールタイプ等が挙げられる
が、この圧縮機構の構成が何れであっても本発明を適用
可能である。

【００２０】前記トルクリミッタ１５は、エンジンＥか
ら圧縮機Ｃへの過大なトルクの伝達を遮断可能な構成を
有している。同トルクリミッタ１５としては、過大なト
ルクの作用によって動力伝達経路の一部が破断する、破
断タイプのものが用いられている。

【００２１】（トルクリミッタの構成）図１及び図２に
示すように、前記トルクリミッタ１５は、外周部２１
と、同外周部２１の内側に配置された内周部２２と、外
周部２１と内周部２２とを橋絡するようにして連結する
連結部２３と、内周部２２の中心位置に突設された筒状
部２４からなっている。同トルクリミッタ１５は、ＪＩ
Ｓ １２ＥＰＣ等の焼結金属製であって、外周部２１、
内周部２２、連結部２３及び筒状部２４が一体成形され
ている。

【００２２】前記トルクリミッタ１５は、筒状部２４を
以って駆動軸１４に対して一体回転可能に締結固定され
ている。同トルクリミッタ１５は、外周部２１を以って
ロータ１２に作動連結されている。従って、エンジンＥ
からの動力は、ロータ１２を介して外周部２１に伝達さ
れるとともに、同外周部２１から連結部２３及び内周部
２２を介して筒状部２４に伝達されて駆動軸１４が回転
される。なお、この動力伝達は、図２において時計回り
方向へトルクリミッタ１５が回転することでなされるも
のとする。

【００２３】前記連結部２３は、駆動軸１４の軸線Ｌ回
りに等間隔で複数（本実施形態においては３箇所）が設
けられている。同連結部２３は、内周部２２から外周部
２１に向かって、図２の時計回り方向側に傾斜されてい
る。従って、動力伝達時においては、時計回り方向に回
転するトルクリミッタ１５によって、連結部２３に対し
て外周部２１と内周部２２との間で引張応力が作用され
ることとなる。

【００２４】前記連結部２３は、外周部２１から内周部
２２に向かって徐々に細幅となる形状をなしている。同
連結部２３において内周部２２との境界付近には、破断
部２５が設けられている。

【００２５】（トルクリミッタの作用）前記圧縮機Ｃの
圧縮機構にデッドロックが生じる等して、エンジンＥか
ら駆動軸１４への伝達トルクが過大となると、トルクリ
ミッタ１５の各連結部２３に対して、外周部２１と内周
部２２との間で作用する引張応力も過大となる。従っ
て、図２において鋸歯状点線にて示すように、各連結部
２３は過大な応力集中によって、破断部２５が破断され
ることとなる。

【００２６】そして、各破断部２５が破断されたトルク
リミッタ１５は、外周部２１側と内周部２２側とに二分
される。従って、ロータ１２が駆動軸１４に対して相対
回転可能となって、過大なトルクの伝達が遮断される。
よって、エンジンＥによる圧縮機駆動負荷の過度な増
大、ひいてはエンストを防止することができる。

【００２７】（駆動軸とトルクリミッタの締結構造）図
１に示すように、前記駆動軸１４において先端（図面の
左端）外周面には、軸線Ｌを中心とした螺旋状にネジ部
１４ａが刻設されている。トルクリミッタ１５において
筒状部２４の内周面には、軸線Ｌを中心とした螺旋状に
ネジ部２４ａが刻設されている。そして、トルクリミッ
タ１５は筒状部２４を以って駆動軸１４の先端外周面に
外嵌されており、両者１４，１５はネジ部１４ａ，２４
ａを以って螺合されている。

【００２８】前記駆動軸１４の外周面においてネジ部１
４ａに隣接する位置には、同駆動軸１４の筒状部２４に
対する軸線Ｌ方向への螺入を当接規制する座面１４ｂが
形成されている。同座面１４ｂは、駆動軸１４の先端側
に向かって小径となるテーパ状をなしている。

【００２９】前記駆動軸１４の座面１４ｂと、トルクリ
ミッタ１５において筒状部２４の先端面２４ｂとの間に
は、円筒状をなすスペーサ２６が介在されている。同ス
ペーサ２６は、トルクリミッタ１５を構成する材料より
も高強度な材料、例えばＪＩＳ ＳＣＭ４３５、ＳＣＭ
４１５或いはＳＵＪ２等によって構成されている。同ス
ペーサ２６の内周面２６ａは、座面１４ｂに沿うテーパ
状をなしている。従って、駆動軸１４とトルクリミッタ
１５との螺合による締め付けで、同トルクリミッタ１５
の筒状部２４が駆動軸１４の座面１４ｂに対して、スペ
ーサ２６（内周面２６ａ）を介して押し付けられること
となる。よって、駆動軸１４とトルクリミッタ１５と
は、動力伝達可能に締結固定されている。

【００３０】なお、図示しないが、前記駆動軸１４及び
トルクリミッタ１５の各ネジ部１４ａ，２４ａは、動力
伝達時のトルクによって両者１４，１５間が増し締めさ
れる方向に螺旋が形成されている。また、図１において
部材番号１４ｃは、駆動軸１４とトルクリミッタ１５と
を螺合する作業の際に用いられる、組立機械による駆動
軸１４のチャック用の突起である。

【００３１】上記構成の本実施形態においては次のよう
な効果を奏する。 （１）トルクリミッタ１５は、それとは別体のスペーサ
２６を介して、駆動軸１４の座面１４ｂに対して押し付
けられている。従って、スペーサ２６に作用する、座面
１４ｂがテーパ状をなすことに起因した拡径方向の応力
に対しても、同スペーサ２６の構成材料のみを高強度材
料とすることで好適に対応することが可能となる。よっ
て、トルクリミッタ１５を安価な低強度材料により構成
可能であるとともに、同トルクリミッタ１５と駆動軸１
４との締結固定も確実とすることが可能となる。

【００３２】（２）トルクリミッタ１５は、その動力伝
達経路上の一部（破断部２５）を破断することで、過大
なトルクの伝達を遮断する構成である。この場合、従来
技術においても述べたように、トルクリミッタ１５を高
強度材料により構成すると、伝達トルクが過大となって
も破断部２５が上手く破断しないことがある。しかし、
上述したように本実施形態においては、トルクリミッタ
１５を高強度材料により構成する必要がなく、トルクリ
ミット機能のみを考慮したトルクリミッタ１５の構成材
料の選択を行うことができる。つまり、駆動軸１４と回
転体１５との締結固定に同回転体１５と別体のスペーサ
２６を用いることは、同回転体１５に破断タイプのトル
クリミット機能を備えさせる場合において特に有効な締
結手法であると言える。

【００３３】なお、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で
以下の態様でも実施可能である。 ・例えば上述した図１の態様において、トルクリミッタ
１５を樹脂材料により構成すること。つまり、本発明に
よれば、回転体を構成する材料の選択の幅が広がる。

【００３４】・回転体はトルクリミット機能を有するも
のに限定されることはなく、単に動力伝達を行う構成で
あってもよい。つまり例えば、図１の態様を変更し、ロ
ータ１２を駆動軸１４に対して直接固定する構成とす
る。そして、この回転体としてのロータ１２とシャフト
としての駆動軸１４との固定に本発明の締結構造を採用
すること。

【００３５】・本発明の動力伝達部材の締結構造を適用
可能な動力伝達経路は、車両用空調装置におけるエンジ
ンＥと圧縮機Ｃとの間に限定されるものではなく、例え
ば、エンジンＥと車両のブレーキアシスト装置用の油圧
ポンプとの間や、エンジンＥとパワーステアリング装置
用の油圧ポンプとの間や、エンジンＥとエアサスペンシ
ョン装置用のエアポンプとの間等であってもよい。つま
り、流体機械としては、上述した冷媒圧縮機以外にも各
種用途の油圧ポンプやエアポンプ等が挙げられる。

【００３６】・シャフトがエンジン等の駆動源の出力軸
であって、回転体が同出力軸に締結固定されるプーリ等
において、両者の締結構造に具体化すること。上記実施
形態から把握できる技術的思想について記載する。

【００３７】（１）前記流体機械は冷凍サイクルを構成
する圧縮機であって、同圧縮機はそのハウジングに回転
可能に支持された駆動軸の回転によって冷媒ガスの圧縮
を行う請求項４に記載の動力伝達部材の締結構造。

【００３８】（２）シャフトと回転体とを備え、同シャ
フトと回転体とが請求項１〜４のいずれか又は前記
（１）に記載の締結構造によって締結固定されてなる動
力伝達機構。

【００３９】（３）前記（２）に記載の動力伝達機構を
備えた流体機械。

【００４０】

【発明の効果】上記構成の本発明によれば、回転体を安
価な低強度材料により構成可能であるとともに、同回転
体とシャフトとの締結固定も確実とすることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 トルクリミッタを備えた圧縮機の要部拡大断
面図。

【図２】 トルクリミッタを取り出して示す正面図。

【図３】 従来の締結構造を示す要部拡大断面図。

【符号の説明】

１４…シャフトとしての駆動軸、１４ａ…駆動軸の座
面、１５…回転体としてのトルクリミッタ、２６…スペ
ーサ、２６ａ…スペーサの内周面。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 動力伝達部材たるシャフトの外周に、同
   じく動力伝達部材たる回転体が螺合されてなり、前記シ
   ャフトの外周面には、同シャフトの回転体に対する螺入
   を当接規制するテーパ状をなす座面が形成されていると
   ともに、同座面と回転体との間には、同座面に沿うテー
   パ状の内周面を有する筒状のスペーサが介在されてお
   り、前記シャフトと回転体との螺合によって、同回転体
   をシャフトの座面に対してスペーサを介して押し付ける
   ことで、シャフトと回転体とを動力伝達可能に締結固定
   したことを特徴とする動力伝達部材の締結構造。
2. 【請求項２】 前記スペーサは、回転体を構成する材料
   よりも高強度な材料によって構成されている請求項１に
   記載の動力伝達部材の締結構造。
3. 【請求項３】 前記回転体は、その動力伝達経路上の一
   部を破断することで過大なトルクの伝達を遮断するトル
   クリミット機能を有している請求項１又は２に記載の動
   力伝達部材の締結構造。
4. 【請求項４】 前記シャフトは流体機械の駆動軸であっ
   て、同駆動軸には外部駆動源からの回転力が回転体を介
   して伝達される構成である請求項１〜３のいずれかに記
   載の動力伝達部材の締結構造。