JP2003314660A

JP2003314660A - 動力伝達装置

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Publication number: JP2003314660A
Application number: JP2002124141A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Aoki; 祐一青木; Manabu Saeki; 学佐伯; Akira Kishibuchi; 昭岸淵
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-04-25
Filing date: 2002-04-25
Publication date: 2003-11-06
Anticipated expiration: 2022-04-25
Also published as: JP4013628B2

Abstract

(57)【要約】【課題】応力分布が均一となるブリッジ部を形成する
ことで、リミッタ作動トルクを上昇することなく所定の
設定トルクにて破損できる動力伝達装置を実現する。【解決手段】出力ディスク８は、冷媒圧縮機１の回転
軸の外周側に結合されるインナリング３１、このインナ
リング３１よりブリッジ３３を介してインナリング３１
の外周側に形成されるアウタリング３２を含むインナハ
ブ２２を有し、出力ディスク８に過負荷トルクが生じた
際に優先的に破損する破損部３７を、ブリッジ部３３に
設け、しかも破損部３７には上記過負荷トルクによる応
力分布を略均一にする凹状の打ち出し部３３ａが形成さ
れている。これにより、所定の設定トルクにて破損でき
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、駆動源から回転装
置の回転軸へ回転動力を伝達する動力伝達装置に関する
もので、特に回転装置の回転軸がロックするなどの過負
荷トルクが生じると、駆動源から回転装置の回転軸への
動力伝達経路を遮断するトルクリミッタ機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば０％容量まで冷媒の吐
出容量を変化させることが可能な可変容量型冷媒圧縮機
を備えた冷凍サイクルにおいては、駆動源であるエンジ
ンから冷媒圧縮機の駆動軸へ回転動力（トルク）の伝達
を断続するクラッチ機構が不要となる。しかるに、クラ
ッチ機構を廃止した場合には、冷媒圧縮機が焼き付き故
障を生起するなどして冷媒圧縮機の駆動軸のロックが発
生すると、通常の伝達トルクよりも非常に大きい過負荷
トルク（リミッタ作動トルク）が生じる。それによっ
て、冷媒圧縮機の駆動軸を駆動するための従動側回転体
であるプーリの回転が止まるので、エンジンに駆動され
るベルトが滑り、ベルトに摩耗が生じ、ベルトが発熱す
るなどしてベルトが破断する可能性がある。

【０００３】そこで、冷媒圧縮機の駆動軸がロックする
などの過負荷トルクが生じ、プーリと冷媒圧縮機の駆動
軸との間に設定トルク以上のトルク差が生じると、エン
ジンから冷媒圧縮機の駆動軸への動力伝達経路を遮断す
るトルクリミッタ機構を備えた動力伝達装置として、例
えば、特開２００２−０５４７１１号公報に開示されて
いる。この公報では、駆動源であるエンジンによりベル
ト駆動される駆動側回転体であるプーリとこのプーリに
結合され、回転装置である冷媒圧縮機の回転軸に結合さ
れる従動側回転体であるハブ部材とから構成されてい
る。

【０００４】さらに、このハブ部材は、外周側（外径
側）にアフタハブおよび冷媒圧縮機の回転軸の外周に結
合するインナハブから構成され、このインナハブは、焼
結金属などの塑性材料で形成され、内周側（内径側）に
設けられた円環板状の内輪部、この内輪部よりも外周側
（外径側）に設けられた略円環板状の外輪部および内輪
部の外周と外輪部の内周とを連結する複数個のブリッジ
部を備えている。そして、インナハブに冷媒圧縮機の回
転軸がロックするなどの過負荷トルクが生じた際に、上
記ブリッジ部が優先的に破損するように構成されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、発明者
らの研究によると、塑性的性質を持つ材料特性として、
リミッタ作動トルクは、ブリッジ部の応力分布と関係す
ることを見出した。すなわち、ブリッジ部が破損する際
は、応力集中部（亀裂開始部位）が材料特性の塑性域と
なることで、過負荷トルクの力を受け持つ力が減少（応
力が低くなる）する。そのために、リミッタ作動トルク
が上昇し設定トルク以上のトルクが作用したときに破損
するためベルト滑りなどの不具合を回避できなくなる問
題がある。

【０００６】これを発明者らはシミュレーション解析
（仮想設計）によって設定トルクにおけるブリッジ部の
応力分布を求めることで、上記のような平板状のブリッ
ジ部においてリミッタ作動トルクが上昇してしまうこと
を見出した。図１１はインナハブ１００に設定トルクを
かけたときの内輪部１１０と外輪部１２０との継ぎ目で
あるブリッジ部１３０の応力分布を求めた特性図であっ
て、図中、Ａ１は応力が２００〜２５０ＭＰａ、Ａ２は
２５０〜２７５ＭＰａ、Ａ３は２７５〜３００ＭＰａ、
およびＡ４は３００〜３２５ＭＰａの応力の範囲を示し
たものである。

【０００７】この応力分布においては、設定トルク近傍
で破損させるにはＡ３の応力値を受け持った部分から破
損するものであるがこのＡ３の応力値以下のゾーンが大
半を占めているため、このときには破損に至らずリミッ
タ作動トルクが上昇し、設定トルク以上のトルクが作用
したときに破損することが分かった。これにより、ブリ
ッジ部１３０の応力分布をＡ３の応力値で均一となるよ
うな断面形状とすることでリミッタ作動トルクを上昇す
ることなく所定の設定トルクにて破損させることを判明
した。

【０００８】そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みた
ものであり、応力分布が均一となるブリッジ部を形成す
ることで、リミッタ作動トルクを上昇することなく所定
の設定トルクにて破損できる動力伝達装置を提供するこ
とにある。

【０００９】

【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ないし請求項６に記載の技術的手段を採
用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、駆動源
から回転動力を受けて回転する駆動側回転体（７）と、
回転装置（１）の回転軸に結合される従動側回転体
（８）とを備え、駆動側回転体（７）と従動側回転体
（８）とを連結して駆動側回転体（７）の回転を従動側
回転体（８）に伝達する動力伝達装置であって、従動側
回転体（８）は、回転装置（１）の回転軸の外周側に結
合される内輪部（３１）、内輪部（３１）よりブリッジ
部（３３）を介して内輪部（３１）の外周側に形成され
る外輪部（３２）を含むインナハブ（２２）を有し、従
動側回転体（８）に過負荷トルクが生じた際に優先的に
破損する破損部（３７）を、ブリッジ部（３３）に設
け、しかも破損部（３７）には上記過負荷トルクによる
応力分布を略均一にする溝部（３３ａ）が形成されてい
ることを特徴としている。

【００１０】請求項１に記載の発明によれば、この種の
トルクリミッタ機構である破損部（３７）が破損する際
は、概して、亀裂開始部位の応力集中部が材料特性の弾
性域から塑性域となることで、過負荷トルクの力を受け
持つ力が減少（応力が低くなる）する。そのために、リ
ミッタ作動トルクが上昇し設定トルク以上のトルクが作
用したときに破損するためベルト滑りなどの不具合を回
避できなくなる問題がある。

【００１１】そこで、本発明では、破損部（３７）を、
ブリッジ部（３３）に設け、しかも破損部（３７）には
過負荷トルクによる応力分布を略均一にする溝部（３３
ａ）が形成されていることにより、亀裂開始部位の応力
集中部が過負荷トルクの力を受け持つ力が設定トルクに
相当するリミッタ作動トルクで破損させることができ
る。従って、リミッタ作動トルクを上昇することなく所
定の設定トルクにて破損させることができる。

【００１２】また、破損部（３７）をブリッジ部（３
３）に設けることにより、トルクリミッタ機構が簡易な
構造で実現することができるとともに、確実にリミッタ
作動トルクを上昇することなく所定の設定トルクにて破
損させることができる。従って、回転装置（１）以外の
種々なエンジン補機類と共通のＶベルトにてエンジンか
らのトルクが伝達されるように構成されている場合でも
Ｖベルトの磨耗や破断を防止できるので、例えば自動車
などの車両の走行不能という重大な故障を引き起こすこ
とはない。

【００１３】請求項２に記載の発明では、溝部（３３
ａ）は、破損部（３７）の破損方向に対し交差するよう
に略凹状の溝を形成したことを特徴としている。

【００１４】請求項２に記載の発明によれば、具体的
に、溝部（３３ａ）を略凹状に形成したことにより、過
負荷トルクが生じた際に、破損部（３７）の応力分布が
略均一となることで上述した請求項１と同じ効果を奏す
る。

【００１５】請求項３に記載の発明では、溝部（３３
ａ）は、破損部（３７）の破損方向に対し交差するよう
に略半円状の溝を形成したことを特徴としている。

【００１６】請求項３に記載の発明によれば、略半円状
の溝を形成したことにより、上記略凹状の溝よりもより
破損部（３７）の応力分布が略均一となる。従って、よ
り亀裂開始部位の応力集中部が過負荷トルクの力を受け
持つ力が設定トルクに相当するリミッタ作動トルクで破
損させることができる請求項４に記載の発明では、溝部
（３３ａ）の外周に平坦部（３３ｂ）を形成したことを
特徴としている。

【００１７】請求項４に記載の発明によれば、略半円状
および略凹状の外周に平坦部（３３ｂ）を形成したこと
により、成型加工によるバリが発生しにくいため、バリ
による強度不足が生じない。

【００１８】請求項５に記載の発明では、インナハブ
（２２）は、内輪部（３１）または外輪部（３２）の強
度をブリッジ部（３３）の強度と比べて高く設定してい
ることを特徴としている。

【００１９】請求項５に記載の発明によれば、内輪部
（３１）または外輪部（３２）の強度がブリッジ部（３
３）よりも高くなり、亀裂が強度の弱い方向に沿って進
展する。従って、使用環境に左右されず、より確実にブ
リッジ部（３３）の所定の位置で破損するので、リミッ
タ作動トルクのバラツキを小さくすることができる。

【００２０】請求項６に記載の発明では、従動側回転体
（８）は、その従動側回転体（８）において外径側に配
設された樹脂製のアウタハブ（２１）、および従動側回
転体（８）において内径側に配設されて、アウタハブ
（２１）にインサート成形された金属製のインナハブ
（２２）を有し、インナハブ（２２）とアウタハブ（２
１）との結合部には、周方向に所定の間隔で、アウタハ
ブ（２１）との結合力を高めるための複数の穴部（３
６）が設けられていることを特徴としている。

【００２１】請求項６に記載の発明によれば、インナハ
ブ（２２）とアウタハブ（２１）との結合力を高めるこ
とで、使用環境に左右されず、より確実にブリッジ部
（３３）の所定の位置で破損するので、リミッタ作動ト
ルクのバラツキを小さくすることができる。

【００２２】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものであ
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の動力伝達装置をコ
ンプレッサプーリ装置に適用した一実施形態について、
図１ないし図１０に基づいて説明する。まず、図１およ
び図２に示す、本実施形態のコンプレッサプーリ装置
は、駆動源であるエンジンを搭載する自動車などの車両
のエンジンルーム内に配設されて、エンジン補機（以
下、冷媒圧縮機と称す。）へエンジンの回転動力を伝達
する動力伝達装置で、後述するトルクリミッタ機構を備
えている。

【００２４】ここで、図１に示すように、本実施形態で
使用される冷媒圧縮機１は、本発明の回転装置に相当す
るもので、車両用空調装置の冷凍サイクルの一構成部品
である。この冷媒圧縮機１は、冷媒圧縮部（図示せず）
と、０％容量まで冷媒の吐出容量を変化させることが可
能な吐出容量可変手段（図示せず）と、冷媒圧縮部およ
び吐出容量可変手段を収容する円筒形状のコンプレッサ
ハウジング（以下ハウジングと略す）１ａとから構成さ
れた可変容量型冷媒圧縮機である。

【００２５】ハウジング１ａは、例えばコンプレッサプ
ーリ装置側から順に、フロントハウジング、シリンダお
よびリヤハウジングなどよりなる。そして、冷媒圧縮部
は、シャフト２を回転させることにより吸入した冷媒を
圧縮し吐出する。そのシャフト２は、本発明の回転軸に
相当するもので、先端部に外周ねじ部（雄ねじ部）３を
有している。

【００２６】ハウジング１ａの前端部には、中央部より
軸方向外方側に突出するように円筒形状のスリーブ部４
が一体的に形成されている。このスリーブ部４は、外周
側においてボールベアリング５を保持する軸受保持部で
ある。なお、スリーブ部４の外周には、ボールベアリン
グ５をハウジング１の円環状の段差部分との間に挟み込
んだ状態で係止するサークリップ６が嵌め込まれてい
る。

【００２７】コンプレッサプーリ装置は、エンジンの運
転時に常時回転するＶプーリ（入力ディスク、ロータ）
７と、このＶプーリ７からトルクを受けると回転する出
力ディスク８と、Ｖプーリ７と出力ディスク８との間に
装着された複数個（本例では６個）のゴムダンパ９とか
ら構成されている。

【００２８】このＶプーリ７は、本発明の駆動側回転体
に相当するもので、例えば鉄系の金属材料、フェノール
樹脂などの熱硬化性樹脂材料またはアルミニウム系の金
属材料により所定の形状に一体成形されている。このＶ
プーリ７は、図１ないし図３に示すように、エンジンに
常時駆動される略円筒形状の筒壁部１１、この筒壁部１
１よりも内径側に設けられた側壁部１２、およびこの側
壁部１２よりも内径側に設けられボールベアリング５の
外周側を保持するための軸受保持部１３などを有してい
る。

【００２９】筒壁部１１の外周には、多段式のＶベルト
（図示せず）が掛けられている。このため、筒壁部１１
の外周には、Ｖベルトの内周面に形成された複数のＶ字
状溝部に対応した複数のＶ字状溝部１４が形成されてい
る。そして、そのＶベルトは、エンジンのクランク軸に
取付けられたクランクプーリ（図示せず）に掛け渡され
ている。なお、Ｖベルトは、コンプレッサプーリ装置だ
けでなく、他のエンジン補機類（例えばオルタネータ、
エンジン冷却装置のウォータポンプ、パワーステアリン
グ装置の油圧ポンプなど）のＶプーリ装置にも共掛けさ
れている。

【００３０】また、図３に示すように、側壁部１２に
は、後述する複数個のゴム系の弾性体であるゴムダンパ
９がそれぞれ装着される軸方向穴１５が周方向に等間隔
（例えば６０°間隔）で複数個（本例では６個）形成さ
れている。この軸方向穴１５の周方向の両内壁面は、径
方向の内径側から外径側に向かって徐々に間隔が拡がる
ように傾斜している。そして、複数個の軸方向穴１５の
両内壁面には、ゴムダンパ９に圧縮変形を与えるための
一対の突起部７０が設けられている。

【００３１】これらの突起部７０は、通常作動時のトル
ク伝達を行うと共に、リミッタ作動時に後述するピン部
２３にトルク伝達を行う伝達部として機能する。一対の
突起部７０には、軸方向穴１５の奥側から開口側に向け
て一対の突起部７０の隙間（間隔）を徐々に拡げるよう
にテーパ部が設けられ、ゴムダンパ９を軸方向穴１５内
に圧入し易くしている。

【００３２】そして、軸方向穴１５の外径側端部で、且
つ周方向の両端部には、ゴムダンパ９の外径側を保持す
るための一対の第１保持部（Ｒ部）７１が設けられてい
る。また、軸方向穴１５の内径側端部で、且つ周方向の
両端部には、ゴムダンパ９の内径側を保持するための一
対の第２保持部（Ｒ部）７２が設けられている。なお、
これらの第１、第２保持部７１、７２は、Ｒ形状の内壁
面を有している。また、周方向の一方側の第１保持部７
１には、後述するゴムダンパ９の外径側に設けられる球
形状の凸部９９が嵌め込まれる球面形状の凹部７３が形
成されている。

【００３３】そして、軸方向穴１５の外径側端面は、後
述するゴムダンパ９の外径側端面（第１凹状部７４）と
の間に第１空隙が形成され、軸方向穴１５の内径側端面
は、後述するゴムダンパ９の内径側端面（第２凹状部７
５）との間に第２空隙が形成されている。なお、軸方向
穴１５とゴムダンパ９との第１、第２空隙の大きさを変
更することにより、ゴムダンパ９のバネ特性（ダンパ特
性）を変えることができる。

【００３４】次に、出力ディスク８は、本発明の従動側
回転体に相当するもので、Ｖプーリ７の側壁部１２より
も前方側で、側壁部１２の前壁面に対向するように配置
されたハブ部材である。この出力ディスク８は、図４お
よび図５に示すように、外周側（外径側）に配された樹
脂製のアウタハブ２１、冷媒圧縮機１のシャフト２の外
周に結合する金属製のインナハブ２２、およびインナハ
ブ２２の前端面を覆うディスクカバー６０などから一体
に構成している。

【００３５】アウタハブ２１は、例えばナイロン樹脂な
どの熱可塑性樹脂またはフェノール系樹脂などの熱硬化
性樹脂により所定の形状に一体成形されている。このア
ウタハブ２１の後壁面からは、図１および図４に示した
ように、図示右側に突出する複数個（本例では６個）の
上述した軸方向穴１５内に差し込まれるピン部２３が周
方向に等間隔（例えば６０°間隔）で形成されている。

【００３６】詳しくは、図５（ｂ）に示すように、ピン
部２３の根元部分および中間部分は平板形状の断面を有
し、その先端部分は円形状の断面を有している。そし
て、ピン部２３の根元部分の周方向の両外壁面には、先
端側に向けて外径が漸減するように一対のテーパ部７６
が設けられている。また、ピン部２３の中間部分は、ゴ
ムダンパ９内に挿入されて、その外壁面の一部に突起部
７７が設けられている。さらに、ピン部２３の先端部分
には、ゴムダンパ９の丸穴部９５内に嵌め込まれる円柱
形状の頭部７９が設けられている。

【００３７】ここで、軸方向穴１５の内壁面とピン部２
３の外壁面との間に挟み込まれるゴムダンパ９は、例え
ば塩素化ブチルゴム、スチレンブタジエンゴム、天然ゴ
ムなどのゴム系弾性材からなり、かつ所定の形状となる
ように一体成形している。図６に示すように、ゴムダン
パ９の外径側端部で、かつ周方向の両端部には、一対の
第１保持部７１に保持固定される一対の第１被保持部９
１が一対の第１保持部７１の内壁面形状に対応した形状
に形成されている。

【００３８】なお、第１被保持部９１には、軸方向穴１
５の周方向の一方側の第１保持部７１に形成された凹部
７３内に嵌め込まれる球形状の凸部９９が一体的に形成
されている。また、ゴムダンパ９の内径側端部で、かつ
周方向の両端部には、一対の第２保持部７２に保持固定
される一対の第２被保持部９２が一対の第２保持部７２
の内壁面形状に対応した形状に形成されている。

【００３９】そして、ゴムダンパ９には、軸方向穴１５
の両内壁面（一対の突起部７０）に当接する一対の側壁
部９３が設けられている。これらの側壁部９３の外壁面
は、内径側から外径側に向かって徐々に両側壁部９３の
外形側の間隔が拡がるように傾斜している。また、一対
の側壁部９３の内壁面（対向面）は、内径側から外径側
に向かって徐々に両側壁部９３の外形線の間隔が拡がる
ように傾斜している。なお、一対の側壁部９３の内壁面
の傾斜よりも外壁面の傾斜の方が大きい。さらに、一対
の側壁部９３の内壁面の開口側には、奥側から開口側に
向けて間隔が漸増するように一対のテーパ部９４が設け
られている。

【００４０】そして、ゴムダンパ９の一対の側壁部９３
の奥側には、略中央部分に丸穴部９５が形成された底壁
部（連結部）９６が一体的に形成されている。この底壁
部９６の奥側面は、軸方向穴１５の奥側の底壁面に当接
すると共に、丸穴部９５内にピン部２３の頭部７９が差
し込まれる。そして、一対の側壁部９３の内壁面（対向
面）と底壁部９６の底壁面との間には、ピン部２３の一
対のテーパ部７６および平板状の中間部分よりも周方向
の寸法がやや小さく、内径側から外径側に貫通した中空
部９７が設けられている。

【００４１】なお、ゴムダンパ９をＶプーリ７に組み付
ける組付け方法を説明すると、複数個のゴムダンパ９
を、Ｖプーリ７の側壁部１２の肉厚部分に形成された複
数個の軸方向穴１５内に差し込む。これにより、軸方向
穴１５の４隅に設けられた一対の第１、第２保持部７
１、７２に、ゴムダンパ９の４隅に設けられた一対の第
１、第２被保持部９１、９２が保持固定される。さら
に、ゴムダンパ９の凸部９９が軸方向穴１５の内壁面に
形成された凹部７３内に嵌め込まれることで、一対の突
起部７０によって圧縮変形（弾性変形）が与えられたゴ
ムダンパ９が軸方向穴１５内に強固に保持固定される。

【００４２】次に、ディスクカバー６０は、後述するイ
ンナハブ２２の前端面、特に、後述する複数個の破損部
（リミッタ破断部）３７の前端面を覆うためのカバーで
あり、リミッタ作動トルクによりインナハブ２２の破損
部３７が破断したときに、破片の飛散することを防止す
るカバーである。このディスクカバー６０は、インナハ
ブ２２とともに、アウタハブ２１の内径側に樹脂による
インサート成形により一体に構成している。具体的に
は、図７に示すように、ディスクカバー６０の外周部に
はアウタハブ２１の内径側に埋設される被埋設部６１が
略円環状に設けられている。さらに、ディスクカバー６
０の外径側には、複数個（本例では３個）の鍔状部６２
と複数個（本例では３個）の切欠き部６３とが交互に設
けられている。

【００４３】そして、ディスクカバー６０の内径側に
は、インナハブ２２の軸方向の一端面より所定の隙間を
隔てて、インナハブ２２の軸方向の一端面（前端面）に
対向して配された凸状の環状部６４が設けられている。
また、凸状の環状部６４には、出力ディスク８を冷媒圧
縮機１のシャフト２へ取り付けるためのハブ取り付け治
具の係合部が係合可能な複数個（本例では３個）の丸穴
部６５が、等間隔（例えば１２０°間隔）で形成されて
いる。さらに、ディスクカバー６０の内周部には、冷媒
圧縮機１のシャフト２の軸方向の一端面（前端面）とデ
ィスクカバー６０とが干渉しないように丸穴部６６が設
けられている。また、凸状の環状部６４を設けること
で、複数の破損部（リミッタ破断部）３７とディスクカ
バー６０とが接触することはなくリミッタ作動トルクに
悪影響を及ぼす恐れはない。

【００４４】なお、ここでは、ディスクカバー６０の外
径側をアウタハブ２１の内径側に樹脂によるインサート
成形により固定したが、ディスクカバー６０の外径側を
アウタハブ２１の内径側または破損部３７よりも外径側
のインナハブ２２の外径側に締結具を用いて締め付け固
定しても良く、また、接着または溶接により接合しても
良く、また、かしめなどにより機械的に固定しても良
い。また、ディスクカバー６０の材質については、破片
を保持できる強度を持つものである以外に何ら制約はな
く、例えば鉄系金属、アルミニウム合金、６６ナイロン
樹脂などの熱可塑性樹脂材料またはフェノール樹脂など
の熱硬化性樹脂材料などが考えられる。

【００４５】次に、本発明の要部となるインナハブ２２
について図５および図８に基づいて説明する。本実施形
態のインナハブ２２は、例えば焼結金属、鋳鉄またはア
ルミニウム製鋳物などの金属からなりプレス加工などに
よる一体成形で形成しアウタハブ２１にインサート成形
されている。このインナハブ２２は、図８（ａ）に示す
ように、内周側（内径側）に形成される略円環板状の内
輪部（以下、インナリングと称す。）３１、このインナ
リング３１よりも外周側（外径側）に形成される略円環
板状の外輪部（以下、アウタリングと称す。）３２、お
よびインナリング３１の外周とアウタリング３２の内周
とを連結する複数個（本例では３個）のブリッジ（本発
明のブリッジ部に相当する）３３を有している。

【００４６】また、インナリング３１の内周には、冷媒
圧縮機１のシャフト２の外周ねじ部３に螺合する内周ね
じ部３５が形成されている。また、アウタリング３２の
表面は、アウタハブ２１を構成する樹脂材料に覆われて
いる。そして、アウタリング３２には、アウタハブ２１
を構成する樹脂材料との結合力を高めるための複数個
（本例では６個）の丸穴部３６および複数個の円弧状切
欠き部（凹状部）３９が略円周方向に所定の間隔で設け
られている。これらの丸穴部３６は、周方向に等間隔
（例えば、１２０°間隔）で形成されている。

【００４７】本実施形態の複数個のブリッジ３３は、イ
ンナリング３１の外周面よりアウタリング３２の内周面
にかけて径方向に放射状に設けられている。そして、各
ブリッジ３３の所定の位置（例えば各ブリッジ３３とイ
ンナリング３１との継ぎ目）には、出力ディスク８のイ
ンナハブ２２に所定の過負荷トルク（リミッタ作動トル
ク）が働いた際に優先的に破損する複数個（本例では３
個）のトルクリミッタ機構をなす破損部３７を構成して
いる。すなわち、この破損部３７は、ブリッジ３３のイ
ンナリング３１側の根元部分に設けられ、インナハブ２
２が受けるトルク伝達による応力がその他の箇所に比べ
て高い部位である。

【００４８】因みに、これらの破損部３７は、インナハ
ブ２２に通常の伝達トルク（例えば１５Ｎｍ）よりも非
常に大きい過負荷トルク（例えば９０Ｎｍ前後）が生じ
た際に優先的に破損してインナハブ２２の外径側と内径
側とが分離することで、エンジンからＶプーリを介して
冷媒圧縮機１のシャフト２への動力伝達経路を遮断する
トルクリミッタ機構を構成するものである。

【００４９】この破損部３７を有するブリッジ３３は、
インナハブ２２が受けるトルク伝達による応力がその他
の箇所に比べて高い部位となるように形成している。具
体的には、インナリング３１の外周面とアウタリング３
２の内周面との間に、略円周方向に複数個（本例では３
個）形成させた所定の形状の貫通孔３８を備えている。
しかも、この貫通孔３８には、インナリング３１の外周
面側の一端側に所定の大きさの切欠き部３８ａおよび他
端側に直線状の直線部３８ｂを有している。

【００５０】従って、貫通孔３８により形成されるブリ
ッジ３３は、インナハブ２２に対して所定の角度θだけ
傾けるとともに、回転方向に対して反対側のブリッジ面
は直線で切欠き部３８ａがなく、回転方向側のブリッジ
面は切欠き部３８ａを有し、切欠き部３８ａの上面から
外側に向かってブリッジ３３の幅が徐々に大きくなるよ
うに構成される。これにより、冷媒圧縮機１がロックな
どの過負荷トルクが生じると、破損部３７において、ブ
リッジ３３の直線部３８ｂ側で引張り力と曲げ力が働き
切欠き部３８ａ側にて引張り力が働いて切欠き部３８ａ
と直線部３８ｂとの間にて破損するものである。

【００５１】ここで、発明者らの研究によると、塑性的
性質を持つ材料の材料特性として、リミッタ作動トルク
は、破損部３７における応力分布と関係することを見出
した。つまり、破損部３７が破損する際は、応力集中部
（亀裂開始部位）が材料特性の弾性域から塑性域となる
ことで、過負荷トルクの力を受け持つ力が減少（応力が
低くなる）する。そのために、リミッタ作動トルクが上
昇し設定トルク以上のトルクが作用したときに破損する
ためベルト滑りなどの不具合を回避できなくなる問題が
ある。

【００５２】そこで、本発明では、破損部３７の形状を
図８（ｂ）に示すように、略凹状の溝部である打ち出し
部３３ａを、破損部３７に対し交差するように、詳しく
は貫通穴３８の直線部３８ｂに対して略並行に外周側に
延びる方向に形成したものである。この打ち出し部３３
ａは、リミッタ作動トルクを上昇することなく所定の設
定トルクにて破損することのできる破損部３７を形成す
るために、破損部３７が受けるトルク伝達による応力が
比較的に高い部位であるとともに、過負荷トルクが生じ
た際にその応力の応力分布が略均一となるようにしたも
のである。

【００５３】なお、略凹状の打ち出し部３３ａを成型加
工により形成するときには、打ち出し部３３ａの外周に
平坦部３３ｂを形成することが望ましい。これにより、
打ち出し部３３ａの成形加工時にバリが発生しにくくな
るとともに、このバリによる強度不足が生ずることはな
い。

【００５４】具体的には、シミュレーション解析（仮想
設計）によって、設定トルクにおける破損部３７の応力
分布を求め、その応力分布が切欠き部３８ａと直線部３
８ｂとの間において略均一となる形状を求めたものであ
る。図９は発明者らが研究した略凹状の打ち出し部３３
ａを形成したときの設定トルク直前における破損部３７
の応力分布を求めた特性図である。

【００５５】図９に示すように、図中、Ａ１は応力が２
００〜２５０ＭＰａ、Ａ２は２５０〜２７５ＭＰａ、Ａ
３は２７５〜３００ＭＰａ、およびＡ４は３００〜３２
５ＭＰａの応力の範囲を示したものであり、切欠き部３
８ａ側がＡ３の応力値を受け持つとその部分（亀裂開始
部位）から破損が開始されるものである。

【００５６】これによると、切欠き部３８ａと直線部３
８ｂとの間において、Ａ３の応力値を受け持った部分が
大半を占め、特に、切欠き部３８ａ側に僅かなＡ３の応
力値以下のゾーンを有している分布となっている。その
後、僅かなトルクをかけることで切欠き部３８ａ側から
亀裂が開始し破損に至る。従って、リミッタ作動トルク
を上昇することなく所定の設定トルクにて破損すること
のできる形状としてある。

【００５７】なお、シミュレーション解析（仮想設計）
によれば、理想的な破損部３７の形状は、図８（ｃ）に
示すように、略半円状の打ち出し部３３ａが望ましい。
これによると、より応力分布の均一化が図れることで、
より確実にリミッタ作動トルクを上昇することなく所定
の設定トルクにて破損することのできる形状としてあ
る。ただし、この形状のときには、略凹状の形状よりも
成形加工でのバリが発生しやすいため、溝の外周に平坦
部３３ｂを設けると良い。

【００５８】ここで、破損部３７の形状が平板状（打ち
出し部３３ａを形成せず）のときと、本発明による略凹
状の打ち出し部３３ａを形成したときとのリミッタ作動
トルクをシミュレーション解析で確認したので図１０に
基づいて説明する。図１０はトルクと応力との関係を示
す特性図である。図中、Ｘ１に示す特性が従来の形状で
ある平板状であって、リミッタ作動トルク９５Ｎｍで破
断応力３１５ＭＰａにて破損し、Ｘ２に示す打ち出し部
３３ａを形成した形状であり、リミッタ作動トルク８５
Ｎｍで破断応力３１５ＭＰａにて破損している。すなわ
ち、本発明の形状のほうが約１０％低いトルクで破損で
きるものである。また、実験でもこの結果は検証されて
いる。なお、このときのＸ１に示す平板状の形状の応力
分布は、図１１に示すように、応力が２７５〜３００Ｍ
ＰａであるＡ３の応力値以下のゾーンが大半を占めてい
る。

【００５９】次に、本実施形態のコンプレッサプーリ装
置の作用について説明する。コンプレッサプーリ装置の
通常作動時には、出力ディスク８のインナハブ２２が駆
動可能な状態に保持されている。従って、エンジンが始
動することによりクランク軸が回転し、クランクプーリ
およびＶベルトを介してＶプーリ７の筒壁部１１にエン
ジンの回転動力（トルク）が伝達される。そして、Ｖプ
ーリ７の側壁部１２の軸方向穴１５の周方向の内壁面か
らゴムダンパ９にトルクが伝わり、更に、ゴムダンパ９
から出力ディスク８のアウタハブ２１のピン部２３の外
周面にトルクが伝わる。これにより、アウタハブ２１が
回転するので、アウタハブ２１にインサート成形された
インナハブ２２のインナリング３１、アウタリング３２
および複数個のブリッジ３３も回転する。

【００６０】そして、インナハブ２２のインナリング３
１の内周ねじ部３５が冷媒圧縮機１のシャフト２の外周
ねじ部３に螺合しているので、出力ディスク８のインナ
ハブ２２に追従して冷媒圧縮機１のシャフト２が回転す
る。このため、冷媒圧縮機１が、エバポレータ（冷媒蒸
発器）より吸引した冷媒を圧縮して高温、高圧の冷媒ガ
スをコンデンサ（冷媒凝縮器）に向けて吐出するので、
自動車などの車両の車室内の冷房がなされる。

【００６１】ここで、冷媒圧縮機１が焼き付き故障を生
起するなどして冷媒圧縮機１のシャフト２のロックが生
じると、出力ディスク８の回転が停止したままＶプーリ
７が回転をし続けようとするため、出力ディスク８のイ
ンナハブ２２に通常の伝達トルク（例えば１５Ｎｍ）よ
りも非常に大きい過負荷トルク（例えば９０Ｎｍ：衝撃
トルク）が発生する。すなわち、出力ディスク８のイン
ナハブ２２のインナリング３１とアウタリング３２との
間に設定トルク以上のトルク差が発生すると、インナハ
ブ２２のブリッジ３３のインナリング３１側の根元部分
に設けられた複数個の破損部３７、つまりトルク伝達に
よる応力がその他の箇所に比べて高い部位に多大な応力
が加わり、複数個の破損部３７は優先的に破損する（折
れる）。

【００６２】このため、インナハブ２２のインナリング
３１とアウタリング３２とが分離され、Ｖプーリ７、複
数個のゴムダンパ９、出力ディスク８のアウタハブ２１
およびインナハブ２２のアウタリング３２がインナリン
グ３１に対してフリーで自転する。このように、インナ
ハブ２２のインナリング３１とアウタリング３２との間
に設定トルク以上のトルク差が発生した時には、ブリッ
ジ３３に設けた破損部３７が優先的に破損する。つま
り、トルクリミッタ機構が作動することにより、Ｖプー
リ７からコンプレッサのシャフト２へのトルクの伝達が
遮断されるので、エンジンからコンプレッサのシャフト
２への動力伝達経路が遮断される。

【００６３】なお、破損してインナハブ２２のインナリ
ング３１およびブリッジ３３の内径側より離れた出力デ
ィスク８のアウタハブ２１、インナハブ２２のアウタリ
ング３２およびブリッジ３３の外径側は、冷媒圧縮機１
のシャフト２の軸方向に平行な軸線に対してコンプレッ
サ側が小径となるように複数個の破損部３７が傾斜して
設けられている。それによって、出力ディスク８のアウ
タハブ２１、インナハブ２２のアウタリング３２および
ブリッジ３３の外径側がＶプーリ７の筒壁部１１の前端
面よりも前方側（図１において図示左側）へ移動するこ
とはなく、Ｖプーリ７の筒壁部１１よりも内径側に保持
される。従って、出力ディスク８のアウタハブ２１、イ
ンナハブ２２のアウタリング３２およびブリッジ３３の
外径側は、Ｖプーリ７の回転に伴って複数個のゴムダン
パ９とともに回転する。

【００６４】以上の一実施形態の動力伝達装置によれ
ば、トルクリミッタ機構である破損部３７が破損する際
は、概して、亀裂開始部位の応力集中部が材料特性の弾
性域から塑性域となることで、過負荷トルクの力を受け
持つ力が減少（応力が低くなる）する。そのために、リ
ミッタ作動トルクが上昇し設定トルク以上のトルクが作
用したときに破損するためベルト滑りなどの不具合を回
避できなくなる問題がある。

【００６５】そこで、本発明では、破損部３７を、ブリ
ッジ３３に設け、しかも破損部３７には過負荷トルクに
よる応力分布を略均一にする溝部である打ち出し部３３
ａが形成されていることにより、亀裂開始部位の応力集
中部が過負荷トルクの力を受け持つ力が設定トルクに相
当するリミッタ作動トルクで破損させることができる。
従って、リミッタ作動トルクを上昇することなく所定の
設定トルクにて破損させることができる。

【００６６】また、打ち出し部３３ａをシミュレーショ
ン解析（仮想設計）によって略凹状の溝を形成するか、
もしくは略半円状の溝を形成したことにより、過負荷ト
ルクが生じた際に破損部３７の応力分布が略均一にでき
ることを見出した。従って、亀裂開始部位の応力集中部
が過負荷トルクの力を受け持つ力が設定トルクに相当す
るリミッタ作動トルクで破損させることができるまた、
破損部３７をブリッジ３３に設けることにより、トルク
リミッタ機構が簡易な構造で実現することができるとと
もに、確実にリミッタ作動トルクを上昇することなく所
定の設定トルクにて破損させることができる。従って、
冷媒圧縮機１以外の種々なエンジン補機類と共通のＶベ
ルトにてエンジンからのトルクが伝達されるように構成
されている場合でもＶベルトの磨耗や破断を防止できる
ので、例えば自動車などの車両の走行不能という重大な
故障を引き起こすことはない。

【００６７】また、破損部３７をインナハブ２２に一体
に構成したことにより、トルクリミッタ機構を簡易な構
造で構成でき、しかも部品点数を低減でき、組付工数を
低減できるので、コンプレッサプーリ装置の製品コスト
を著しく低減することができる。

【００６８】また、インナハブ２２は、インナリング３
１またはアウタリング３２の強度をブリッジ３３の強度
と比べて高く設定していることにより、インナリング３
１またはアウタリング３２の強度がブリッジ３３よりも
高くなり、亀裂が強度の弱い方向に沿って進展する。従
って、使用環境に左右されず、より確実にブリッジ３３
の所定の位置で破損するので、リミッタ作動トルクのバ
ラツキを小さくすることができる。

【００６９】また、出力ディスク８は、その出力ディス
ク８において外径側に配設された樹脂製のアウタハブ２
１、および出力ディスク８において内径側に配設され
て、アウタハブ２１にインサート成形された金属製のイ
ンナハブ２２を有し、インナハブ２２とアウタハブ２１
との結合部には、周方向に所定の間隔で、アウタハブ２
１との結合力を高めるための複数の穴部３６が設けられ
ていることにより、インナハブ２２とアウタハブ２１と
の結合力を高めることで、使用環境に左右されず、より
確実にブリッジ３３の所定の位置で破損するので、リミ
ッタ作動トルクのバラツキを小さくすることができる。

【００７０】（他の実施形態）以上の一実施形態では、
破損部３７をインナリング３１とブリッジ３３との繋ぎ
目に設けたが、これに限らず、インナハブ２２が受ける
トルク伝達による応力がその他の箇所に比べて高い部位
であれば、アウタリング３２とブリッジ３３との繋ぎ
目、あるいはブリッジ３３の途中に設けても良い。

【００７１】以上の実施形態では、本発明を、自動車な
どの車両に搭載されるエンジンなどの駆動源によりベル
ト駆動されるコンプレッサプーリ装置に適用した例を説
明したが、本発明を、前記の車両または工場などの定位
置に置かれる内燃機関や電動モータ等の駆動源によりベ
ルト駆動または出力軸により直接駆動される動力伝達装
置に適用しても良い。

【００７２】また、以上の実施形態では、駆動側回転体
として多段式のＶプーリ（所謂Ｖリブドプーリ）を用い
たが、駆動側回転体として１個のＶ溝を有するＶプーリ
を用いても良い。この場合には、そのＶプーリの外周形
状に対応した内周形状のＶベルトを使用する。

【００７３】また、以上の実施形態では、本発明を、車
両用空調装置の冷凍サイクルの一構成部品をなす冷媒圧
縮機１のシャフト２を常時駆動するトルクリミッタ機構
を備えたコンプレッサプーリ装置（動力伝達装置）に適
用した例を説明したが、本発明を、その他の回転装置
（例えばオルタネータ、ウォータポンプ、油圧ポンプ、
ブロワまたはファン）を常時駆動するリミッタ機構を備
えた動力伝達装置に適用しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態におけるコンプレッサプー
リ装置の全体構成を示す縦断面図である。

【図２】本発明の一実施形態におけるコンプレッサプー
リ装置を示す正面図である。

【図３】本発明の一実施形態におけるＶプーリ７の主要
構造を示す部分正面図である。

【図４】本発明の一実施形態における出力ディスク８の
主要構造を示す縦断面図である。

【図５】（ａ）は図４に示す出力ディスク８のＶ矢視
図、（ｂ）は出力ディスク８の主要構造を示す部分側面
図である。

【図６】（ａ）および（ｂ）はゴムダンパ９の構成を示
す正面図および断面図である。

【図７】（ａ）および（ｂ）はディスクカバー６０の構
成を示す正面図および断面図である。

【図８】（ａ）は本発明の一実施形態におけるインナハ
ブ２２の全体構成を示す正面図、（ｂ）は、インナハブ
２２の主要構造を示す断面図、（ｃ）はインナハブ２２
の主要構造の理想的な形状を示す断面図である。

【図９】本発明の一実施形態における過負荷トルクを伝
達したときのインナハブ２２の応力分布を示す特性図で
ある。

【図１０】本発明の一実施形態における破損部３７のト
ルクと応力との関係を示す特性図である。

【図１１】従来技術における過負荷トルクを伝達したと
きのインナハブの応力分布を示す特性図である。

【符号の説明】

１…冷媒圧縮機（回転装置）７…Vプーリ（駆動側回転体）８…出力ディスク（従動側回転体）２１…アウタハブ２２…インナハブ３１…インナリング（内輪部）３２…アウタリング（外輪部）３３…ブリッジ（ブリッジ部）３３ａ…打ち出し部（溝部）３３ｂ…平坦部３６…穴部３７…破損部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岸淵昭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） 3J062 AA31 AB12 AC01 BA19 CF21 CF25

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動源から回転動力を受けて回転する駆
動側回転体（７）と、回転装置（１）の回転軸に結合さ
れる従動側回転体（８）とを備え、前記駆動側回転体（７）と前記従動側回転体（８）とを
連結して前記駆動側回転体（７）の回転を前記従動側回
転体（８）に伝達する動力伝達装置であって、前記従動
側回転体（８）は、前記回転装置（１）の回転軸の外周
側に結合される内輪部（３１）、前記内輪部（３１）よ
りブリッジ部（３３）を介して前記内輪部（３１）の外
周側に形成される外輪部（３２）を含むインナハブ（２
２）を有し、前記従動側回転体（８）に過負荷トルクが
生じた際に優先的に破損する破損部（３７）を、前記ブ
リッジ部（３３）に設け、しかも前記破損部（３７）に
は前記過負荷トルクによる応力分布を略均一にする溝部
（３３ａ）が形成されていることを特徴とする動力伝達
装置。
【請求項２】前記溝部（３３ａ）は、前記破損部（３
７）の破損方向に対し交差するように略凹状の溝を形成
した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】前記溝部（３３ａ）は、前記破損部（３
７）の破損方向に対し交差するように略半円状の溝を形
成した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４】前記溝部（３３ａ）の外周に平坦部（３
３ｂ）を形成したことを特徴とする請求項１または請求
項２に記載の動力伝達装置。
【請求項５】前記インナハブ（２２）は、前記内輪部
（３１）または前記外輪部（３２）の強度を前記ブリッ
ジ部（３３）の強度と比べて高く設定していることを特
徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
【請求項６】前記従動側回転体（８）は、その従動側
回転体（８）において外径側に配設された樹脂製の前記
アウタハブ（２１）、および前記従動側回転体（８）に
おいて内径側に配設されて、前記アウタハブ（２１）に
インサート成形された金属製の前記インナハブ（２２）
を有し、前記インナハブ（２２）と前記アウタハブ（２
１）との結合部には、周方向に所定の間隔で、前記アウ
タハブ（２１）結合力を高めるための複数の穴部（３
６）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載
の動力伝達装置。