JP2003269488A

JP2003269488A - 動力伝達装置

Info

Publication number: JP2003269488A
Application number: JP2002066233A
Authority: JP
Inventors: Junichiro Yanagi; 順一郎柳
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2002-03-12
Filing date: 2002-03-12
Publication date: 2003-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】動力伝達装置にトルクリミッタ機能を与える
ことにより、回転軸２のロック等による過負荷の発生を
防止する。【解決手段】エンジンの駆動力により回転するプーリ
４と、回転軸２に固定されたハブ５と、プーリ４にゴム
状弾性材料からなる弾性体１３を介して連結されたカッ
プ部材８と、このカップ部材８とハブ５の間に介在され
たプレート７と、カップ部材８とプレート７を連結する
トーションスプリング９と、ハブ５に形成された係合凹
部５ｆ及びプレート７に形成された係合穴７ｂの双方に
係合された鋼球１４と、カップ部材８に設けられた逃げ
部８ｆとを有し、設定値を超えるトルクが作用した時
に、トーションスプリング９の弾性に抗してカップ部材
８とプレート７が相対回転することにより、係合穴７ｂ
と逃げ凹部８ｆが重合し、鋼球１４が逃げ凹部８ｆへ押
し出されて、プレート７とハブ５の係合が解除され、ト
ルクが遮断される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の車室空調
装置用コンプレッサ等に使用され、過大トルクの発生時
にトルクリミッタとして機能する動力伝達装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】自動車の車室空調装置の冷凍サイクルに
おいて、冷媒コンプレッサは、エンジンのクランクプー
リからプーリベルトを介して入力される回転トルクを、
動力伝達装置を介して回転軸に伝達し、この回転軸を回
転させることにより、回転軸に設けられた斜板を介し
て、冷媒ガスを圧縮する円周方向複数のピストンを往復
動作させるものである。そして、可変容量型の冷媒コン
プレッサの場合には、プーリから回転軸への動力伝達を
断続するための電磁クラッチが不要であるため、電磁ク
ラッチを用いない動力伝達装置を介して、プーリから回
転軸へ動力伝達が行われる。

【０００３】ところで、冷媒コンプレッサの作動部が焼
き付き等を発生してその回転軸がロックしたような場
合、動力伝達装置を介してプーリの回転もロック状態に
なるため、エンジンからプーリへ動力を伝達するプーリ
ベルトが、過大な張力や摩擦により破損する。しかも、
プーリベルトがいったん破損すると、このベルトによっ
てエンジンの動力が供給されているエンジン冷却水循環
ポンプやオルタネータ等、他の補機も停止してしまうの
で、エンジンが停止して自動車の走行不能という重大な
事態を引き起こしてしまう問題がある。したがって、こ
のような事態を回避するには、回転軸が冷媒コンプレッ
サの作動部の焼き付き等によってロックしてもプーリを
回転可能な状態に保持して、プーリベルトの破損を防止
する必要がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のよう
な問題に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、動
力伝達装置にトルクリミッタ機能を与えることにより、
回転軸のロック等による過負荷の発生を防止し、ひいて
は過負荷の発生に起因する重大事故を防止し得る動力伝
達装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】従来の技術的課題を有効
に解決するための手段として、請求項１の発明に係る動
力伝達装置は、駆動側回転体側に設けられた駆動側係合
部材と、回転軸側に設けられた従動側係合部材と、前記
駆動側係合部材及び従動側係合部材の間に介在された中
間係合部材と、前記駆動側係合部材と中間係合部材の間
を連結する円周方向バネと、前記従動側係合部材に形成
された係合凹部及びこれに対応して前記中間係合部材に
形成された係合穴の双方と円周方向に係合された伝達子
と、前記駆動側係合部材に設けられ前記係合穴と重合可
能な逃げ部とを有し、設定値を超えるトルクが作用した
時に、前記円周方向バネの弾性に抗して前記駆動側係合
部材と中間係合部材との相対回転により前記係合穴と逃
げ部が重合し、前記伝達子が前記係合凹部から前記逃げ
部へ移動され、これによってトルクを遮断するものであ
る。

【０００６】請求項２の発明に係る動力伝達装置は、請
求項１における一層好ましい構成として、駆動側回転体
と駆動側係合部材との間がゴム状弾性材料からなる弾性
体を介して連結され、円周方向バネに、入力トルクと対
抗するトルクを発生する所定の予圧縮が与えられる。

【０００７】請求項３の発明に係る動力伝達装置は、請
求項１における一層好ましい構成として、円周方向バネ
が、金属製のトーションスプリングからなるものであ
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る動力伝達装
置の好ましい実施の形態を軸心と直交する平面で切断し
た断面図、図２は図１におけるII−Ｏ−II’断面図であ
る。なお、以下の説明において、正面とは、図２におけ
る左側をさし、背面とは、図２における右側をさす。

【０００９】図２において、参照符号１は自動車の車室
空調装置における可変容量型コンプレッサのハウジング
であり、このハウジング１における正面の筒状端部１ａ
の内周からハウジング１内部へ向けて、コンプレッサの
内部機構を動作させる回転軸２が挿通されている。ハウ
ジング１の筒状端部１ａの外周には、ボールベアリング
３を介して、駆動側回転体であるプーリ４が回転自在に
保持されており、一方、回転軸２の正面側の軸端２ａに
は、従動側係合部材であるハブ５が固定されている。

【００１０】プーリ４は、ボールベアリング３のアウタ
ーレース３ａと嵌合されたボス部４ａと、その外周側へ
延びる径方向部４ｂと、更にその外周側に形成されたプ
ーリ本体部４ｃとからなり、プーリ本体部４ｃの外周面
にはポリＶ溝４ｄが形成されている。このポリＶ溝４ｄ
には、エンジンのクランクプーリからの駆動力を伝達す
るためのプーリベルト（図示省略）が、エンジン冷却水
循環ポンプやオルタネータ等、他の補機のプーリを経由
して巻き掛けられている。

【００１１】ハブ５は、例えば鉄系の金属材料で製作さ
れたものであって、回転軸２の軸端２ａにスプライン嵌
合されボルト６で固定された筒状取付部５ａと、その正
面側へ延びる筒状保持部５ｂと、筒状取付部５ａの外周
からプーリ４における径方向部４ｂの正面側へ向けて展
開した円盤部５ｃと、筒状保持部５ｂの正面側の端部外
周に形成された雄螺子部５ｄとを有する。

【００１２】ハブ５における筒状保持部５ｂの外周に
は、環状のプレート７及び環状のカップ部材８が、それ
ぞれハブ５と相対回転可能な状態で外挿されている。中
間係合部材であるプレート７は、扁平な環状をなすもの
であって、ハブ５における円盤部５ｃの正面に当接して
いる。また、駆動側係合部材であるカップ部材８は、軸
心を通る平面で切断した断面が略Ｌ字形をなすものであ
って、すなわち正面側の円盤部８ａと、その外周から背
面側へ延びる外周筒状部８ｂとを有する。

【００１３】ハブ５における筒状保持部５ｂの外周に
は、プレート７とカップ部材８の円盤部８ａとの間に位
置してトーションスプリング９が遊嵌状態に外挿されて
いる。プレート７には、その円周方向一箇所から正面側
へ突出したリブ７ａが形成されており、カップ部材８の
外周筒状部８ｂの内周面には、図２に示されるように、
内周側へ突出したリブ８ｃ，８ｄが形成されている。リ
ブ７ａは、プレート７の一部を打ち抜いて折り曲げるこ
とにより形成されたものである。

【００１４】円周方向バネであるトーションスプリング
９は、バネ鋼などの金属材料からなるコイルスプリング
の一種であって、その一端の係止部９ａがプレート７の
リブ７ａに係止されると共に、他端の係止部９ｂがカッ
プ部材８の一方のリブ８ｃに係止されている。また、こ
のトーションスプリング９は、両リブ７ａ，８ｃ間で捩
りを加えられることにより、縮径方向の適当な予圧縮が
与えられており、このため通常は、図１に示されるよう
に、プレート７のリブ７ａが、トーションスプリング９
の係止部９ａと反対側の面がカップ部材８の他方のリブ
８ｄに、トーションスプリング９の復元力によって、所
定の荷重で圧接している。

【００１５】ハブ５における筒状保持部５ｂの正面側の
端部外周に形成された雄螺子部５ｄには、ナット１０が
螺合し、前記筒状保持部５ｂと雄螺子部５ｄとの間に形
成された環状段差部５ｅに締め付けられている。そし
て、カップ部材８、トーションスプリング９及びプレー
ト７は、このナット１０によって、ハブ５の筒状保持部
５ｂからの抜け止めがなされており、カップ部材８にお
ける外周筒状部８ｂの背面は、プレート７の正面外周部
に微小隙間をもって対向している。

【００１６】カップ部材８の外周側には、金属板をプレ
ス成形したアウターリング１１が配置されており、この
アウターリング１１に形成された鍔部１１ａが、円周方
向複数のボルト（図２では１個のみ示される）１２によ
って、プーリ４におけるプーリ本体部４ｃの正面側の端
面に固定されている。そして、このアウターリング１１
と、カップ部材８における外周筒状部８ｂとの間には、
ゴム状弾性体からなる弾性体１３が加硫接着されてい
る。弾性体１３のバネ特性は、好ましくは４〜８Ｎｍ／
ｄｅｇとする。

【００１７】ハブ５の円盤部５ｃの正面には、円周方向
１８０°間隔で、半球状又は円錐状の凹面状をなす係合
凹部５ｆが形成されており、プレート７には、円周方向
１８０°間隔で、前記係合凹部５ｆと対応する円形の係
合穴７ｂが開設されている。そして、この係合凹部５ｆ
及び係合穴７ｂに跨って、伝達子としての鋼球１４が配
置されている。

【００１８】一方、カップ部材８における外周筒状部８
ｂの円周方向一部８ｅは、内径がプレート７の係合穴７
ｂの少なくとも一部を被うことの可能な内径寸法に形成
されており、その背面部には、鋼球１４が入り込むこと
のできる逃げ凹部８ｆが、係合穴７ｂと対応する円周方
向１８０°間隔で形成されている。この逃げ凹部８ｆ
は、軸方向寸法が、鋼球１４の直径とプレート７の肉厚
との差よりも大きいものとなっている。そして通常は、
トーションスプリング９の捩り弾性によって、プレート
７の係合穴７ｂとカップ部材８の逃げ凹部８ｆは、図１
に示されるように円周方向所定角度だけ互いにずれた位
置にあり、このため、図２に示されるように、鋼球１４
は係合凹部５ｆ、係合穴７ｂ及びカップ部材８の外周筒
状部８ｂの円周方向一部８ｅとで囲まれた空間に閉じ込
められた状態にある。

【００１９】図１における矢印Ｒ方向へ回転されるプー
リ４から、アウターリング１１及び弾性体１３を介して
カップ部材８に入力されるトルクは、カップ部材８のリ
ブ８ｃとプレート７のリブ７ａとの円周方向距離を縮小
させる方向に作用する。これに対して、トーションスプ
リング９の予圧縮によるトルクは、カップ部材８への入
力トルクと対抗する方向、すなわちリブ８ｃ，７ａ間の
円周方向距離を拡大させる方向に作用し、その大きさ
は、通常運転時のトルク変動の最大値である４０Ｎｍ程
度に設定される。

【００２０】したがって、入力トルクが４０Ｎｍ未満で
ある場合は、図１に示される状態が保持されたままでト
ルク伝達が行われ、４０Ｎｍを超えると、トーションス
プリング９の捩り変形を伴いながらカップ部材８がプレ
ート７に対して円周方向へ相対変位し、カップ部材８に
おけるリブ８ｃがプレート７のリブ７ａへ接近すると共
に、カップ部材８における他方のリブ８ｄがプレート７
のリブ７ａから離れるようになっている。

【００２１】以上のように構成された動力伝達装置にお
いて、プーリ４は、その外周のポリＶ溝４ｄに巻き掛け
られたプーリベルト（図示省略）を介して、エンジンの
駆動力が伝達されることにより、図１に矢印Ｒで示され
る方向へ回転する。

【００２２】プーリ４に与えられた回転トルクは、アウ
ターリング１１及び弾性体１３を介してカップ部材８に
伝達され、このカップ部材８のリブ８ｃからトーション
スプリング９及びリブ７ａを介して、プレート７に伝達
される。更に、プレート７の回転トルクは、その係合穴
７ｂとハブ５における円盤部５ｃの係合凹部５ｆの双方
に跨って嵌まり込んでいる鋼球１４を介してハブ５に伝
達され、このハブ５の筒状取付部５ａとのスプライン嵌
合部を介して回転軸２へ伝達される。したがって、回転
軸２はプーリ４と同一回転数で回転され、冷媒コンプレ
ッサが運転される。

【００２３】冷媒コンプレッサの通常運転時には、エン
ジンからプーリ４に、最大で片振幅４０Ｎｍ程度までの
トルク変動（捩り振動）が入力されるが、このようなト
ルク変動は、プーリ４からハブ５へのトルク伝達過程
で、弾性体１３がアウターリング１１とカップ部材８と
の間で捩り方向に剪断変形されることによって、その内
部摩擦により熱エネルギにとして変換される。このた
め、冷媒コンプレッサの振動や騒音の発生を低減するこ
とができる。また、入力されるトルクが４０Ｎｍを超
え、言い換えれば、トーションスプリング９の予圧縮に
よる対抗トルクよりも大きくなると、カップ部材８のリ
ブ８ｃとプレート７のリブ７ａとの間でトーションスプ
リング９の圧縮（捩り変形）が開始され、カップ部材８
とプレート７が円周方向に相対変位して、カップ部材８
に形成された逃げ凹部８ｆとプレート７に形成された係
合穴７ｂが互いに接近していく。

【００２４】そして、例えば回転軸２がコンプレッサの
内部機構の焼き付き等によりロックした場合のように、
エンジンからの動力を受けて強制回転されるプーリ４と
の間で、通常の伝達トルクの１．５〜３倍程度の過大な
トルクが作用した場合は、トーションスプリング９の復
元力による対抗トルクに抗して、カップ部材８とプレー
ト７が、逃げ凹部８ｆと係合穴７ｂが互いに重合する位
置まで相対変位されることによって、鋼球１４による係
合穴７ｂと係合凹部５ｆとの係合状態が解除され、ハブ
５へのトルク伝達を遮断するトルクリミッタとして作動
する。

【００２５】図３は、本形態による動力伝達装置がトル
クリミッタとして作動した状態を、軸心と直交する平面
で切断した断面図、図４は図３におけるIV−Ｏ線位置で
切断した半断面図である。すなわち、過大なトルクの入
力によって、図３に示されるように、カップ部材８とプ
レート７が、逃げ凹部８ｆと係合穴７ｂが互いに重合す
る位置まで相対変位されると、プレート７の係合穴７ｂ
とハブ５における円盤部５ｃの係合凹部５ｆの双方に跨
って嵌まり込んでいる鋼球１４は、プレート７とハブ５
との円周方向相対変位力によって、係合凹部５ｆから乗
り上がるように軸方向正面側へ押し出され、図４に示さ
れるように、カップ部材８の逃げ凹部８ｆへ移動する。
このため、鋼球１４による係合穴７ｂと係合凹部５ｆと
の係合状態が解除されて、本形態による動力伝達装置が
トルクリミッタとして機能し、プレート８からハブ５へ
のトルク伝達が遮断される。

【００２６】そして、カップ部材８の逃げ凹部８ｆへ、
いったん移動した鋼球１４は、再び強制的にハブ５の円
盤部５ｃ側へ押し戻されるようなことはないため、図４
に示される状態が維持され、プーリ４とハブ５との間の
連結遮断状態が継続される。

【００２７】すなわち、回転軸２がロックされてもプー
リ４はロック状態にはならず、エンジンからプーリベル
トを介して伝達される動力によって、回転が継続される
ので、回転軸２のロック時にプーリベルトが過大なトル
クによって破損するようなことがなく、このプーリベル
トによって作動しているエンジン冷却水循環ポンプやオ
ルタネータ等、他の補機も継続して運転されるので、エ
ンジンが停止して自動車の走行不能といった事態の発生
を防止することができる。

【００２８】本形態による動力伝達装置がトルクリミッ
タとして作動する時のトルク値（離脱トルク）は、トー
ションスプリング９の捩りバネ荷重と、伝達トルクによ
る負荷が与えられていない図１の状態での、カップ部材
８の逃げ凹部８ｆとプレート７の係合穴７ｂ及びハブ５
の係合凹部５ｆとの位相差によって、任意に設定するこ
とができるが、好ましくは、通常のトルク変動の上限で
ある４０Ｎｍの１．５〜３倍とする。

【００２９】図５は、本形態による動力伝達装置の捩り
角度／トルク線図である。すなわち、トルクが４０Ｎｍ
程度までの通常運転においては、弾性体１３によるバネ
特性を有し、トルクが４０Ｎｍを超えると、弾性体１３
の捩り変形と共にトーションスプリング９の捩り変形が
開始されるため、バネ定数が小さくなり、トルクが８０
Ｎｍを超えると（図示の例では９０Ｎｍ程度）、鋼球１
４の移動によるトルクの遮断が行われて、伝達トルクが
０Ｎｍとなる。

【００３０】また、エンジンルーム内の温度は、寒冷地
では−４０℃程度まで低下することがあり、逆にエンジ
ン駆動中には１２０℃程度まで上昇することがある。し
たがって、動力伝達装置の周囲の温度は大きく変化する
が、上述の形態によれば、金属からなるトーションスプ
リング９の捩り変形が所定の大きさに達した時点で、ト
ルクリミッタ機能が発揮される構造であるため、温度依
存性が小さく、すなわち、温度による離脱トルク値の変
化が小さいものとなる。このため、冷媒コンプレッサの
通常運転時における４０Ｎｍ程度までのトルクは確実に
伝達し、入力トルクが、設定された離脱トルク値まで上
昇した場合に、確実にトルクリミッタ機能を発揮するこ
とができる。

【００３１】なお、上述した実施の形態においては、電
磁クラッチを用いない可変容量型コンプレッサの動力伝
達装置について説明したが、本発明は、電磁クラッチを
備える動力伝達装置についても適用することができる。

【００３２】

【発明の効果】請求項１の発明に係る動力伝達装置によ
ると、設定値を超える過大なトルクが作用した時に、円
周方向バネの弾性に抗して駆動側係合部材と中間係合部
材が相対回転して、中間係合部材の係合穴と駆動側係合
部材の逃げ部が重合し、中間係合部材の係合穴と従動側
係合部材の係合凹部の双方に跨って係合していた伝達子
が、前記逃げ部へ移動されることによって、トルクを遮
断するトルクリミッタ機能を奏するため、過負荷による
不具合の発生を確実に防止することができる。

【００３３】請求項２の発明に係る動力伝達装置による
と、円周方向バネに、入力トルクと対抗する所定の予圧
縮が与えられるため、入力トルクが予圧縮による対抗ト
ルク以下の範囲では弾性体による優れたトルク変動吸収
機能を奏することができる。

【００３４】請求項３の発明に係る動力伝達装置による
と、金属製のトーションスプリングの捩り変形が所定の
大きさに達した時点で、逃げ部への伝達子の移動による
トルク遮断が行われるため、温度依存性が小さく、所定
のトルクによって確実にトルクリミッタ機能を発揮する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る動力伝達装置の好ましい実施の形
態を軸心Ｏと直交する平面で切断した断面図である。

【図２】図１におけるII−Ｏ−II’断面図である。

【図３】本発明に係る動力伝達装置がトルクリミッタと
して作動した状態を、軸心と直交する平面で切断した断
面図である。

【図４】図３におけるIV−Ｏ線位置で切断した半断面図
である。

【図５】本発明に係る動力伝達装置の捩り角度／トルク
線図である。

【符号の説明】

１ハウジング２回転軸３ボールベアリング４プーリ（駆動側回転体）５ハブ（従動側係合部材）５ａ筒状取付部５ｂ筒状保持部５ｃ円盤部５ｆ係合凹部７プレート（中間係合部材）７ｂ係合穴７ａ，８ｃ，８ｄリブ８カップ部材（駆動側係合部材）８ｆ逃げ凹部（逃げ部）９トーションスプリング（円周方向バネ）９ａ，９ｂ係止部１１アウターリング１３弾性体１４鋼球（伝達子）

【手続補正書】

【提出日】平成１４年４月９日（２００２．４．９）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動側回転体（４）側に設けられた駆動
側係合部材（８）と、回転軸（２）側に設けられた従動
側係合部材（５）と、前記駆動側係合部材（８）及び従
動側係合部材（５）の間に介在された中間係合部材
（７）と、前記駆動側係合部材（８）と中間係合部材
（７）の間を連結する円周方向バネ（９）と、前記従動
側係合部材（５）に形成された係合凹部（５ｆ）及びこ
れに対応して前記中間係合部材（７）に形成された係合
穴（７ｂ）の双方と円周方向に係合された伝達子（１
４）と、前記駆動側係合部材（８）に設けられ前記係合
穴（７ｂ）と重合可能な逃げ部（８ｆ）とを有し、設定
値を超えるトルクが作用した時に、前記円周方向バネ
（９）の弾性に抗して前記駆動側係合部材（８）と中間
係合部材（７）との相対回転により前記係合穴（７ｂ）
と逃げ部（８ｆ）が重合し、前記伝達子（１４）が前記
係合凹部（５ｆ）から前記逃げ部（８ｆ）へ移動される
ことを特徴とする動力伝達装置。
【請求項２】駆動側回転体（４）と駆動側係合部材
（８）との間がゴム状弾性材料からなる弾性体（１３）
を介して連結され、円周方向バネ（９）には、入力トル
クと対抗するトルクを発生する所定の予圧縮が与えられ
ることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
【請求項３】円周方向バネ（９）が、金属製のトーシ
ョンスプリングからなることを特徴とする請求項１に記
載の動力伝達装置。