JP2004100914A

JP2004100914A - 動力伝達装置

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Publication number: JP2004100914A
Application number: JP2002266950A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Tabuchi; 田渕　泰生; Motohiko Ueda; 上田　元彦
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-09-12
Filing date: 2002-09-12
Publication date: 2004-04-02
Anticipated expiration: 2022-09-12
Also published as: JP4134648B2

Abstract

【課題】トルクリミッタ機能を安定的に作動させる。
【解決手段】金属製のリングハブ７を金属製のインナーハブ６に圧入固定するとともに、リングハブ７とインナープレートハブ８とをブチルゴム等のリングハブ７より耐熱性が低い材質にて連結する。これにより、接触面Ｆｓが金属摩擦面となるので、クリープ現象による接触面Ｆｓの寸法変化は、樹脂に比べると、無視できる程度に十分に小さくなる。したがって、接触面Ｆｓに発生する摩擦力の変動を長期間に渡って小さくすることができるので、トルクリミッタ機能を長期間に渡って安定的に作動させることができる。また、伝達トルクが伝達可能最大トルクを上回って接触面Ｆｓにてリングハブ７がインナーハブ６に対して滑ったときには、摩擦熱により連結部９が破断してトルクの伝達が遮断されるので、仮に、接触面Ｆｓが摩擦熱により溶着しても確実にトルクの伝達を遮断することができる。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、伝達トルクが所定トルクを超えた時に動力伝達を遮断するトルクリミッタ機能を有する動力伝達装置に関するもので、空調装置用の圧縮機に動力を伝達するプーリや電磁クラッチ等に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
トルクリミッタ機能を有する動力伝達装置として、摩擦クラッチのごとく、駆動側の円盤と従動側の円盤との間に発生する摩擦力によりトルクを伝達するとともに、伝達トルクが駆動側の円盤と従動側の円盤との間に発生する最大摩擦力による伝達可能最大トルクを上回ったときに、駆動側の円盤が従動側の円盤に対して滑ることによりトルクの伝達を遮断するものが、従来から知られている。
【０００３】
しかし、この従来型の動力伝達装置では、両円盤を金属製としているので、両円盤の接触面（摩擦面）で滑りが生じた際に発生する摩擦熱により両円盤が溶着してしまうという問題が発生する。
【０００４】
この問題に対して、例えば特開２０００−３５６２２６号公報に記載の発明では、両摩擦面のいずれか一方を樹脂又はゴム製とすることにより、両円盤の摩擦面で滑りが生じた際には、樹脂又はゴム部分を優先的に溶かすことにより両円盤が溶着してしまうことを防止しているものの、樹脂又はゴムは、クリープ現象等の経年変化により寸法が変化し易いので、円盤の厚みが変化する等して両円盤を押し付ける押し付け力が経時的に変化し、両円盤間に発生する摩擦力、つまり伝達可能最大トルクが変化してしまうおそれがある。
【０００５】
そして、伝達可能最大トルクが変化してしまうと、所定の伝達トルクにて動力の伝達を遮断することができないと言った誤作動を招くので、上記公報に記載の発明では、トルクリミッタ機能を長期間に渡って安定的に作動させることが難しい。
【０００６】
本発明は、上記点に鑑み、第１には、従来と異なる新規な動力伝達装置を提供し、第２には、トルクリミッタ機能を安定的に作動させることを目的とする。
【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、第１、２回転体を有し、第１、２回転体間で動力の伝達を行う動力伝達装置であって、第１、２回転体は、第１回転体と第２回転体との接触面（Ｆｓ）にて所定の摩擦力が発生するように連結され、第１回転体の接触面（Ｆｓ）及び第２回転体の接触面（Ｆｓ）は、金属にて構成され、第１回転体は、接触面（Ｆｓ）が形成された金属製の摩擦部材（７）、及び摩擦部材（７）に連結されて回転するハブ（８）を有して構成されており、さらに、少なくとも摩擦部材（７）とハブ（８）との連結部（９）は、摩擦部材（７）より耐熱性が低いことを特徴とする。
【０００８】
これにより、伝達トルクが接触面（Ｆｓ）に発生する最大摩擦力による伝達可能最大トルクを上回ったときに、摩擦部材（７）が第２回転体に対して相対的に滑って摩擦熱が発生し、この摩擦熱により連結部（９）が破断してトルクの伝達が遮断される。したがって、仮に、接触面（Ｆｓ）が摩擦熱により溶着しても確実にトルクの伝達を遮断することができる。
【０００９】
なお、「摩擦部材（７）より耐熱性が低い材質」とは、例えば摩擦部材（７）より融点が低い材質、又は温度上昇に対する機械的強度の低下率が摩擦部材（７）より大きく、熱劣化が摩擦部材（７）より大きい材質等を意味するものである。
【００１０】
また、接触面（Ｆｓ）、つまり摩擦面には常に押し付け力が作用するが、本発明では、接触面（Ｆｓ）を金属摩擦面としているので、クリープ現象による接触面（Ｆｓ）の寸法変化は、樹脂摩擦面に比べると、小さくなる。
【００１１】
したがって、接触面（Ｆｓ）に発生する摩擦力の変動を長期間に渡って小さくすることができるので、トルクリミッタ機能を長期間に渡って安定的に作動させることができる。
【００１２】
以上に述べたように、本発明では、仮に、接触面（Ｆｓ）が摩擦熱により溶着しても確実にトルクの伝達を遮断することができるとともに、トルクリミッタ機能を長期間に渡って安定的に作動させることができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、連結部（９）は、摩擦部材（７）及びハブ（８）に比べて容易に弾性変形する弾性材にて構成されていることを特徴とする。
【００１４】
これにより、連結部（９）にてトルク変動を吸収することができ得る。
【００１５】
請求項３に記載の発明では、弾性変形することによりトルクの変動を吸収するダンパー（１１）を有し、ダンパー（１１）と連結部（９）とが一体成形されていることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項４に記載の発明では、連結部（９）とハブ（８）とは樹脂にて一体成形されており、さらに、摩擦部材（７）は、連結部（９）とハブ（８）とを成形する際に連結部（９）に埋設されて一体化されていることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項５に記載の発明では、第１回転体と第２回転体とは、回転軸に対して直交する方向に重なるように同軸上に配置されており、さらに、接触面（Ｆｓ）は、環状の円筒面にて構成されていることを特徴とするものである。
【００１８】
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り、全ての実施形態に対応する符号を示すものではない。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本実施形態は、駆動源をなす走行用エンジンから従動機なす車両用空調装置の圧縮機１００に動力を伝達するプーリ１に本発明に係る動力伝達装置を適用したものである。
【００２０】
なお、図１はプーリ１を圧縮機１００に装着した状態を示す図であり、図２はプーリ１単体の断面図であり、図３は図２のＡ矢視図である。
【００２１】
図１、２中、プーリ部２は、外筒側にポリードライブベルト対応型のＶ溝３が設けられ、内筒側に転がり軸受等の軸受４が圧入装着された金属製の二重円筒部材であり、本実施形態では、鍛造又は鋳造にてプーリ部２を製造している。
【００２２】
トルクリミッタ機構部５は、圧縮機１００のシャフト１０１にネジ結合されたインナーハブ６、インナーハブ６の円筒外周面に圧入固定された円筒状（環状）のリングハブ７、リングハブ７の外周側に配置されて断面がコの字状に形成された環状のインナープレートハブ８、及びインナープレートハブ８とリングハブ７とを連結する連結部９等からなるものである。
【００２３】
そして、インナーハブ６、リングハブ７及びインナープレートハブ８を鉄系の金属としている。具体的には、インナーハブ６をＳ４５Ｃ製とし、リングハブ７及びインナープレートハブ８を冷間圧延鋼板製としている。
【００２４】
また、連結部９は、リングハブ７より耐熱性が低い材質、具体的にはブチルゴム製として、加流接合にてリングハブ７及びインナープレートハブ８に接合している。ここで、「リングハブ７より耐熱性が低い材質」とは、例えばリングハブ７より融点が低い材質、又は温度上昇に対する機械的強度の低下率がリングハブ７より大きく、熱劣化がリングハブ７より大きい材質等を意味するものである。
【００２５】
なお、本実施形態においては、リングハブ７が特許請求の範囲に記載された摩擦部材に相当し、インナープレートハブ８が特許請求の範囲に記載されたハブに相当し、連結部９、つまりブチルゴムを介して連結されたリングハブ７及びインナープレートハブ８が特許請求の範囲に記載された第１回転体に相当し、インナーハブ６が特許請求の範囲に記載された第２回転体に相当する。
【００２６】
また、インナープレートハブ８の外周側、つまりトルクリミッタ機構部６の外周側には、断面がＬ字状に形成された環状のアウタープレートハブ１０が配置されている。
【００２７】
そして、アウタープレートハブ１０の内周側は、弾性変形可能な材料（例えば、ブチルゴム）からなるダンパー１１を介してインナープレートハブ８、つまりトルクリミッタ機構部５に連結され、一方、外周側は、ボルト等の機械的締結手段によりプーリ部２のフランジ部２ａに固定されている。
【００２８】
なお、本実施形態では、ダンパー１１と連結部９とを同一材料としているので、ダンパー１１の成形、つまりダンパー１１をインナープレートハブ８及びアウタープレートハブ１０に加流接合する際に、ダンパー１１と連結部９とを一体成形してダンパー１１及び連結部９をトルクリミッタ機構部５に接合している。
【００２９】
次に、本実施形態に係るプーリ１の概略作動を述べる。
【００３０】
ベルトを介してプーリ部２に伝達されたトルクは、アウタープレートハブ１０→ダンパー１１→インナープレートハブ８→連結部９→リングハブ７→インナーハブ６→圧縮機１００の順に伝達される。このとき、ダンパー１１及び連結部９が弾性変形することによりトルク変動が吸収される。
【００３１】
そして、伝達トルクがリングハブ７とインナーハブ６との接触面Ｆｓに発生する最大摩擦力による伝達可能最大トルクを上回ると、接触面Ｆｓにてリングハブ７がインナーハブ６に対して滑って摩擦熱が発生するため、連結部９の機械的強度が低下して連結部９が破断し、トルクの伝達が遮断される。
【００３２】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００３３】
接触面Ｆｓ、つまり摩擦面には常に押し付け力が作用するが、本実施形態では、リングハブ７側の接触面Ｆｓ及びインナーハブ６側の接触面Ｆｓを共に金属摩擦面としているので、クリープ現象による接触面Ｆｓの寸法変化は、樹脂に比べると、無視できる程度に十分に小さくなる。
【００３４】
したがって、接触面Ｆｓに発生する摩擦力の変動を長期間に渡って小さくすることができるので、トルクリミッタ機能を長期間に渡って安定的に作動させることができる。
【００３５】
また、伝達トルクが伝達可能最大トルクを上回って接触面Ｆｓにてリングハブ７がインナーハブ６に対して滑ったときには、連結部９が破断することによりトルクの伝達が遮断されるので、仮に、接触面Ｆｓが摩擦熱により溶着しても確実にトルクの伝達を遮断することができる。
【００３６】
また、車両用空調装置におけるプーリ１の雰囲気温度域においては、金属摩擦面の摩擦係数は、樹脂と金属との摩擦係数に比べて温度変化が十分に小さいので、伝達可能最大トルクの変動が小さくなり、温度影響を受けることなく、安定的にトルクリミッタ機能を作動させることができる。
【００３７】
また、リングハブ７の線膨脹係数とインナーハブ６の線膨脹係数との差、つまり接触面Ｆｓを構成する部位の線膨脹係数の差が、上記公報に比べて小さくなるので、熱膨張量の相違に起因する摩擦力の変化量を小さくすることができる。したがって、伝達可能最大トルクの変動が小さくなるので、温度影響を受けることなく、安定的にトルクリミッタ機能を作動させることができる。
【００３８】
（第２実施形態）
本実施形態は、図４に示すように、インナーハブ６に一方向のみトルクの伝達を行うワンウェイクラッチ（ワンウェイベアリング）６ａを配置し、リングハブ７をワンウェイクラッチ６ａの外輪に圧入固定したものである。
【００３９】
これにより、駆動側から与えられるトルクの反対向きのトルクをワンウェイクラッチ６ａにて吸収することができる。
【００４０】
因みに、本実施形態では、ローラ型のワンウェイクラッチを採用しているが、スプラグ型等のその他形式のワンウェイクラッチを採用してもよいことは言うまでもない。
【００４１】
（第３実施形態）
第１、２実施形態では、ダンパー１１と連結部９とが一体成形されていたが、本実施形態は、図５に示すように、ダンパー１１と連結部９とを別体としたものである。
【００４２】
（第４実施形態）
第１実施形態では、連結部９、リングハブ７及びインナープレートハブ８が特許請求の範囲に記載された第１回転体に相当し、インナーハブ６が特許請求の範囲に記載された第２回転体に相当していたが、本実施形態は、図６に示すように、リングハブ７とインナーハブ６とを連結部９、つまりブチルゴムを介して連結してこれらを特許請求の範囲に記載された第１回転体を構成し、インナープレートハブ８にリングハブ７を圧入してインナープレートハブ８を特許請求の範囲に記載された第２回転体としたものである。
【００４３】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００４４】
本実施形態では、伝達トルクがリングハブ７とインナープレートハブ８との接触面Ｆｓに発生する最大摩擦力による伝達可能最大トルクを上回ったときに、接触面Ｆｓにてインナープレートハブ８がリングハブ７に対して滑って摩擦熱が発生し、この摩擦熱により連結部９が破断してトルクの伝達が遮断される。
【００４５】
したがって、第１実施形態と同様に、仮に、接触面Ｆｓが摩擦熱により溶着しても確実にトルクの伝達を遮断することができるとともに、トルクリミッタ機能を長期間に渡って安定的に作動させることができるる。
【００４６】
なお、本実施形態では、インサート成形法によりインナープレートハブ８と一体化された樹脂製の歯部（突起部）１２とプーリ部２側に設けられた歯部（図示せず。）とを、図７に示すように、ダンパー１１を介して噛み合わせて係合させてプーリ部２からトルクトルクリミッタ機構部５にトルクを伝達している。
【００４７】
また、本実施形態では、プーリ部２を樹脂製としているので、軸受４が圧入される部位に金属製のスリーブ２ｂインサート成形法により一体化している。
【００４８】
（第５実施形態）
第１実施形態では、連結部９、リングハブ７及びインナープレートハブ８が特許請求の範囲に記載された第１回転体に相当し、インナーハブ６が特許請求の範囲に記載された第２回転体に相当していたが、本実施形態は、図８に示すように、リングハブ７とインサート成形法によりリングハブ７と一体化された樹脂製のアウターハブ１３により特許請求の範囲に記載された第１回転体を構成し、インナーハブ６にリングハブ７を圧入してインナーハブ６を特許請求の範囲に記載された第２回転体としたものである。
【００４９】
したがって、アウターハブ１３が特許請求の範囲に記載されたハブに相当し、アウターハブ１３のうちリングハブ７が埋設された部位１３ａが特許請求の範囲に記載された連結部９に相当することとなる。なお、その他の構造は、第４実施形態と同様である。
【００５０】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００５１】
本実施形態では、伝達トルクがリングハブ７とインナーハブ６との接触面Ｆｓに発生する最大摩擦力による伝達可能最大トルクを上回ったときに、接触面Ｆｓにてリングハブ７がインナーハブ６に対して滑って摩擦熱が発生し、この摩擦熱により部位１３ａが破断、又はリングハブ７がアウターハブ１３に対して滑ってトルクの伝達が遮断される。
【００５２】
したがって、第１実施形態と同様に、仮に、接触面Ｆｓが摩擦熱により溶着しても確実にトルクの伝達を遮断することができるとともに、トルクリミッタ機能を長期間に渡って安定的に作動させることができるる。
【００５３】
なお、リングハブ７がインナーハブ６に対して滑ったときに、部位１３ａが破断することなく、リングハブ７がアウターハブ１３に対して滑っても、部位１３ａがリングハブ７より耐熱性が低い樹脂であるので、リングハブ７がアウターハブ１３に溶着してしまうことはない。
【００５４】
また、本実施形態では、リングハブ７のうちアウターハブ１３に埋設された部位に、図９に示すように、凹部又は凸部（本実施形態では、凹部７ａ）設けて、伝達トルクがリングハブ７とインナーハブ６との接触面Ｆｓに発生する最大摩擦力未満のときにリングハブ７がアウターハブ１３に対して滑ってしまうと言ったトルクリミッタの誤作動を未然に防止している。
【００５５】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、空調装置用のプーリ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、据え置き型の空調装置等のその他のものにも適用することができる。
【００５６】
また、上述の実施形態では、駆動源により回転駆動される第１回転体をなすプーリ１１０の内周側に、従動機器に接続される第２回転体をなすセンターハブ１３０が配置されていたが、これとは逆に、第２回転体の内周側に第１回転体を配置してもよい。
【００５７】
また、上述の実施形態では、第１回転体と前記第２回転体とは、回転軸に対して直交する方向に重なるように同軸上に配置され、かつ、接触面Ｆｓは、環状の円筒面にて構成されていたが、本発明はこれに限定されるものではく、例えば接触面Ｆｓを円盤状としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る動力伝達装置を圧縮機に装着した状態を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る動力伝達装置の断面図である。
【図３】図２のＡ矢視図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る動力伝達装置の断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る動力伝達装置の断面図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る動力伝達装置の断面図である。
【図７】図６のＡ矢視図である。
【図８】本発明の第５実施形態に係る動力伝達装置の断面図である。
【図９】図８のＡ矢視図である。
【符号の説明】
１…プーリ、６…インナーハブ、７…リングハブ、
８…インナープレートハブ、９…連結部、１０…アウタープレートハブ、
１１…ダンパー。

Claims

第１、２回転体を有し、前記第１、２回転体間で動力の伝達を行う動力伝達装置であって、
前記第１、２回転体は、前記第１回転体と前記第２回転体との接触面（Ｆｓ）にて所定の摩擦力が発生するように連結され、
前記第１回転体の前記接触面（Ｆｓ）及び前記第２回転体の前記接触面（Ｆｓ）は、金属にて構成され、
前記第１回転体は、前記接触面（Ｆｓ）が形成された金属製の摩擦部材（７）、及び前記摩擦部材（７）に連結されて回転するハブ（８）を有して構成されており、
さらに、少なくとも前記摩擦部材（７）と前記ハブ（８）との連結部（９）は、前記摩擦部材（７）より耐熱性が低いことを特徴とする動力伝達装置。
前記連結部（９）は、前記摩擦部材（７）及び前記ハブ（８）に比べて容易に弾性変形する弾性材にて構成さ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。
弾性変形することによりトルクの変動を吸収するダンパー（１１）を有し、
前記ダンパー（１１）と前記連結部（９）とが一体成形されていることを特徴とする請求項２に記載の動力伝達装置。
前記連結部（９）と前記ハブ（８）とは樹脂にて一体成形されており、
さらに、前記摩擦部材（７）は、前記連結部（９）と前記ハブ（８）とを成形する際に前記連結部（９）に埋設されて一体化さ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。
前記第１回転体と前記第２回転体とは、回転軸に対して直交する方向に重なるように同軸上に配置されており、
さらに、前記接触面（Ｆｓ）は、環状の円筒面にて構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の動力伝達装置。