JP2004144226A

JP2004144226A - トルク伝達装置

Info

Publication number: JP2004144226A
Application number: JP2002310817A
Authority: JP
Inventors: Michiyasu Nosaka; 野坂　倫保; Kiyoshi Kurohata; 黒畑　清
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-10-25
Filing date: 2002-10-25
Publication date: 2004-05-20
Also published as: US20040082390A1; DE10349279A1; US7223176B2

Abstract

【課題】エンジンのトルク変動を十分に吸収しながら、エンジンのトルクを圧縮機に伝達する。
【解決手段】第１ダンパー１４ａが両突起部１１ｄ、１３ｂに接触しているときに、第２ダンパー１４ｂが突起部１３ｂと離隔するように隙間１５を設ける。これにより、プーリ本体１１がセンターハブ１３に対して逆転の向き回転しても、隙間１５が存在する間、つまり第２ダンパー１４ｂがセンターハブ１３の突起部１３ｂに接触するまでの間は、逆転の向きのトルクがセンターハブ１３に伝達されることはない。したがって、エンジンのトルク変動を十分に吸収できるので、センターハブ１３に逆転の向きのトルクが伝達され、センターハブ１３とシャフト１ｂとの締結部の緩み、異音や不快な振動の誘発、及びトルクリミッタ装置の誤作動を未然に防止できる。
【選択図】　　　　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転機器に駆動源からのトルクを伝達するトルク伝達装置に関するもので、車両に配設されるオルタネータや圧縮機等の回転機器（補機）にエンジン等の駆動源からのトルクを伝達するトルク伝達装置に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、駆動側回転体から従動側回転体にトルクを伝達する、ゴム等の弾性体からなるダンパーのうち、正転の向きのトルクが作用する部分の弾性係数ｋ１を逆転の向きのトルクが作用する部分の弾性係数ｋ２より大きくして、ダンパーが弾性限界を超えてしまうことを防止しながら大きなトルクを伝達しながら、トルク変動を吸収していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１４７４８５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、燃料を燃焼室内に直接噴射供給する、いわゆる直噴式の内燃機関は、燃料と空気とを予め混合して燃焼室に供給する余混合式の内燃機関に比べて回転角変動に伴うトルク変動が大きいため、特許文献１に記載のトルク伝達装置では、十分にトルク変動を吸収することができないおそれがある。
【０００５】
因みに、トルク変動を十分に吸収することができない場合には、トルクリミッタ装置の誤作動、圧縮機のシャフトとトルク伝達装置のハブとの締結部の緩み、及び異音や不快な振動の誘発等の不具合を招いてしまう。
【０００６】
本発明は、上記点に鑑み、第１には、従来と異なる新規なトルク伝達装置を提供し、第２には、トルク変動を十分に吸収す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、回転機器（１）に駆動源（６）からのトルクを伝達するトルク伝達装置であって、駆動源（６）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）と同軸上に配設された第２回転体（１３）と、第１回転体（１１）から第２回転体（１３）側に突出する第１突起部（１１ｄ）と、第１突起部（１１ｄ）に対して回転方向にずれた位置にて第２回転体（１３）から第１回転体（１１）側に突出する第２突起部（１３ｂ）とに挟まれるように配置された、弾性変形可能な第１、２トルク伝達部材（１４ａ、１４ｂ）とを備え、第１トルク伝達部材（１４ａ）が両突起部（１１ｄ、１３ｂ）に接触しているときには、第２トルク伝達部材（１４ｂ）は、両突起部（１１ｄ、１３ｂ）のうち少なくとも一方の突起部と所定の隙間（１５）を有して離隔していることを特徴とする。
【０００８】
ところで、駆動源（６）のトルク変動に伴って駆動源（６）、つまり第１回転体（１１）の回転速度が大きくすると、第１回転体（１１）が第２回転体（１３）に対して逆転の向きずれるように回転角位相差が発生するが、本発明では、第１トルク伝達部材（１４ａ）が両突起部（１１ｄ、１３ｂ）に接触しているときには、第２トルク伝達部材（１４ｂ）は、両突起部（１１ｄ、１３ｂ）のうち少なくとも一方の突起部と所定の隙間（１５）を有して離隔しているので、第１回転体（１１）が第２回転体（１３）対して逆転の向き回転しても、隙間（１５）が存在する間、つまり第２トルク伝達部材（１４ｂ）が第２突起部（１３ｂ）に接触するまでの間は、逆転の向きのトルクが第２回転体（１３）に伝達されることはない。
【０００９】
したがって、駆動源（６）のトルク変動を十分に吸収できるので、第２回転体（１３）に逆転の向きのトルクが伝達され、第２回転体（１３）と回転機器（１）との締結の緩み、及び異音や不快な振動の誘発を未然に防止することができる。
【００１０】
また、駆動源（６）のトルク変動を十分に吸収できるので、第１、２トルク伝達部材（１４ａ、１４ｂ）の弾性係数を比較的に小さくすることができ、正転側及び逆転側のトルク変動を十分に吸収することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、第１回転体（１１）が第２回転体（１３）に対して正転の向きに回転しているときに、第１トルク伝達部材（１４ａ）が両突起部（１１ｄ、１３ｂ）に接触することを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、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回転したときに、第２トルク伝達部材（１４ｂ）が両突起部（１１ｄ、１３ｂ）に接触するように隙間（１５）が設定されていることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、常温下において、第１回転体（１１）が第２回転体（１３）に対して正転の向きに５ｄｅｇ回転したときの伝達トルクが２６Ｎｍ以下となるように設定されていることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、常温下において、第１回転体（１１）が第２回転体（１３）に対して逆転の向きに５ｄｅｇ回転したときの伝達トルクが１０Ｎｍ以下となるように設定されていることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項６に記載の発明では、第１回転体（１１）から第２回転体（１３）に伝達されるトルクが所定トルクを超えたときにトルクの伝達を遮断するトルクリミッタ部（１３ｄ）を備えることを特徴とするものである。
【００１６】
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。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
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（蒸気圧縮式冷凍機）の模式図である。
【００１８】
図１中、圧縮機１は冷媒を吸入圧縮する可変容量型圧縮機であり、放熱器２は圧縮機１から吐出される冷媒を冷却する高圧側熱交換器であり、気液分離器３はは放熱器２から流出する冷媒を気相冷媒と液相冷媒とに分離して液相冷媒を流出するレシーバである。
【００１９】
なお、本実施形態に係る圧縮機１は、ピストンを往復動させる斜板の傾斜角を変更して圧縮機の吐出容量、つまりシャフトが１回転する際に吐出される理論吐出量を変化させるもので、斜板の傾斜角を変更させるには、電子制御装置１ａにより制御された制御制御弁１ｂにて斜板が収納された斜板室（クランク室）の圧力を制御することにより行う。
【００２０】
また、減圧器４はレシーバ３から流出した冷媒減圧するもので、本実施形態では、冷媒を等エンタルピ減圧するとともに、圧縮機１に吸引される冷媒の過熱度が所定値となるように絞り開度を制御する温度式膨脹弁を採用している。蒸発器５は減圧器４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）を発揮する低圧側熱交換器である。
【００２１】
そして、プーリ１０は、駆動源であるエンジン６からＶベルトを介して伝達された動力を回転機機である圧縮機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。
【００２２】
図２は本実施形態に係るプーリの断面図であり、図３は図２の左側面図（一部断面図）であり、図４は図３のＡ−Ａ断面図である。
【００２３】
図２中、プーリ本体１１はＶベルトを介してエンジン６から駆動力を受けて回転する略円筒状に形成された金属又は硬質樹脂（本実施形態では、フェノール）製の第１回転体であり、このプーリ１の内周側にはプーリ本体１１を回転可能に支持するラジアル転がり軸受１２が装着される円筒状のプーリハブ１１ａが一体成形されている。因みに、ラジアル転がり軸受１２の内輪は、圧縮機１のフロントハウジング１ａに圧入装着される。
【００２４】
なお、本実施形態では、プーリ本体１１として、複数列のＶ溝１１ｂが設けられたポリードライブベルト対応型のプーリを採用しているとともに、プーリ本体１１を樹脂製としているので、プーリハブ１１ａのうち軸受１２が装着される内周側には、金属製のスリーブ１１ｃがインサート成形にてプーリハブ１１ａに一体化されている。
【００２５】
また、センターハブ１３は圧縮機１の回転部であるシャフト１ｂに連結されてシャフト１ｂと共に回転する第２回転体である。そして、このセンターハブ１３は、図２〜４に示すように、シャフト１ｂ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ボス部１３ａ、プーリ本体１１側に突出してプーリ本体１１から供給されるトルクを受ける複数個の突起部１３ｂが形成されたプレート部１３ｃ、及びプレート部１３ｃとボス部１３ａとを機械的に連結してプレート部１３ｃからボス部１３ａにトルクを伝達するとともに、伝達トルクが所定トルク以上となったときに破断するような強度に設定されたブリッジ部１３ｄから構成されている。
【００２６】
なお、ボス部１３ａ及びブリッジ部１３ｄは金属粉を焼結することにより一体成形され、プレート部１３ｃは樹脂にて成形されており、ブリッジ部１３ｄとプレート部１３ｃとはインサート成形法により一体化されている。
【００２７】
ところで、プーリ本体１１のうちプレート部１３ｃに対応する部位には、図４に示すように、プーリ本体１１からプレート部１３ｃ、つまりセンターハブ１３側に向けて突出する複数個の突起部１１ｄ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１１ｄとは、互いにシャフト１ｂの回転方向にずれてシャフト１ｂ周りに交互に位置する。
【００２８】
そして、両突起部１１ｄ、１３ｂ間には、両突起部１１ｄ、１３ｂに挟まれるようにして第１、２ダンパー１４ａ、１４ｂが配置されており、この第１、２ダンパー１４ａ、１４ｂは、弾性変形可能な材質（例えば、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である。
【００２９】
ここで、第１ダンパー１４ａ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てプーリ本体１１の突起部１１ｄからセンターハブ１３の突起部１３ｂにトルクを伝達するものである。
【００３０】
一方、第２ダンパー１４ｂは、プーリ本体１１がセンターハブ１３に対して相対的に正転の向きと逆向き（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ものであり、両ダンパー１４ａ、１４ｂを連結部材１４ｃにて連結して２個１組として、図３に示すように、円周方向に複数組配置されている。
【００３１】
そして、圧縮荷重方向の第１、２ダンパー１４ｑ、１４ｂの大きさ、及び両突起部１１ｄ、１３ｂ間の寸法等は、図４に示すように、第１ダンパー１４ａが両突起部１１ｄ、１３ｂに接触しているときに、第２ダンパー１４ｂが両突起部１１ｄ、１３ｂのうち少なくとも一方の突起部と所定の隙間１５を有して離隔するように選定されている。
【００３２】
具体的には、プーリ本体１１がセンターハブ１３に対して正転の向きに回転しているときには、第１ダンパー１４ａは両突起部１１ｄ、１３ｂに接触して圧縮変形し、一方、第２ダンパー１４ｂはセンターハブ１３の突起部１３ｂと隙間１５を介して離隔する。
【００３３】
逆に、プーリ本体１１がセンターハブ１３に対して逆転の向きに回転しているときには、第２ダンパー１４ｂは両突起部１１ｄ、１３ｂに接触して圧縮変形し、一方、第１ダンパー１４ａはセンターハブ１３の突起部１３ｂと隙間を介して離隔する。
【００３４】
次に、本実施形態に係るトルク伝達装置（プーリ１０）作動を述べる。
【００３５】
エンジン６が稼動し始めると、プーリ本体１１がセンターハブ１３に対して正転の向きに回転し、第１ダンパー１４ａが圧縮変形し、その圧縮反力がトルクとしてセンターハブ１３に伝達される。
【００３６】
このとき、エンジン６で発生するトルク変動及び圧縮機１で発生する負荷変動によりプーリ本体１１とセンターハブ１３との回転角位相差は、第１、２ダンパー１４ａ、１４ｂが弾性変形することにより吸収される。
【００３７】
そして、プーリ本体１１とセンターハブ１３との間で伝達されるトルクが所定トルクを超えると、ブリッジ部１３ｄが破断するため、プーリ本体１１とセンターハブ１３との間のトルク伝達が遮断される。つまり、本実施形態では、ブリッジ部１３ｄが、伝達トルクが所定トルクを超えたときにトルクの伝達を遮断するトルクリミッタ部を構成する。
【００３８】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００３９】
エンジン６のトルク変動に伴ってエンジン６、つまりプーリ本体１１の回転速度が大きく変動すると、プーリ本体１１がセンターハブ１３に対して逆転の向きずれるように回転角位相差が発生するが、本実施形態では、第１ダンパー１４ａが両突起部１１ｄ、１３ｂに接触しているときに、第２ダンパー１４ｂが両突起部１１ｄ、１３ｂのうち少なくとも一方の突起部と所定の隙間１５を有して離隔するので、プーリ本体１１がセンターハブ１３に対して逆転の向き回転しても、隙間１５が存在する間、つまり第２ダンパー１４ｂがセンターハブ１３の突起部１３ｂに接触するまでの間は、逆転の向きのトルクがセンターハブ１３に伝達されることはない。
【００４０】
したがって、エンジン６のトルク変動を十分に吸収できるので、センターハブ１３に逆転の向きのトルクが伝達され、センターハブ１３とシャフト１ｂとの締結部の緩み、及び異音や不快な振動の誘発を未然に防止することができる。
【００４１】
また、エンジン６のトルク変動を十分に吸収できるので、ダンパー１４ａ、１４ｂの弾性係数を比較的に小さくすることができ、正転側及び逆転側のトルク変動を十分に吸収することができる。延いては、ブリッジ部１３ｄが所定トルクに対して大きくずれたトルクで破断してしまうといったトルクリミッタ装置の誤作動を未然に防止できる。
【００４２】
なお、図５は本実施形態に係るプーリ１０のプーリ本体１１に対するセンターハブ１３の相対回転角度と両者１１、１３間に発生するトルクとの関係を示すグラフであり、図６は特許文献１に基づいて試作した従来品の相対回転角度と両者１１、１３間に発生するトルクとの関係を示すグラフである。
【００４３】
そして、図５から明らかなように、本実施形態では、常温（２５℃）下において、プーリ本体１１がセンターハブ１３に対して基準（０ｄｅｇ）から正転の向きに５ｄｅｇ回転したときの伝達トルクが２６Ｎｍ以下となるように設定され、かつ、常温下において、プーリ本体１１がセンターハブ１３に対して基準から逆転の向きに５ｄｅｇ回転したときの伝達トルクが１０Ｎｍ以下となるように設定されている。
【００４４】
つまり、本実施形態は、正転側の弾性係数及び逆転側の弾性係数の両者が小さくなっているので、正転側及び逆転側のトルク変動を十分に吸収することができ得る。
【００４５】
なお、基準、つまり相対回転角度が０ｄｅｇとは、第１ダンパー１４ａが両突起部１１ｄ、１３ｂに接触した状態で第１ダンパー１４ａに発生する圧縮歪みが略０の状態を言う。また、弾性係数とは、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の変化率を言う。
【００４６】
因みに、発明者等の試験検討によると、本実施形態に係るプーリ１０におけるトルク変動幅を従来の約１／２（７４Ｎｍ→３６Ｎｍ）まで低減することができ、かつ、逆転側のトルク変動幅を略０とすることができることを確認している。
【００４７】
（第２実施形態）
本実施形態は、図７に示すように、第２ダンパー１４ｂに、圧縮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１４ｄを設けて、第２ダンパー１４ｂの弾性係数が圧縮歪みの増大に応じて増大するように第２ダンパー１４ｂに非線形特性を持たせたものである。
【００４８】
（第３実施形態）
本実施形態は、図８に示すように、第１、２ダンパー１４ａ、１４ｂの両者にに、圧縮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１４ｄを設けて、第１、２ダンパー１４ａ、１４ｂの弾性係数が圧縮歪みの増大に応じて増大するように第１、２ダンパー１４ａ、１４ｂに非線形特性を持たせたものである。
【００４９】
なお、このとき、第１ダンパー１４ａの弾性係数が第２ダンパー１４１４ｂの弾性係数より大きくなるように穴部１４ｄを設定することが望ましい。
【００５０】
（第４実施形態）
本実施形態は、図９に示すように、センターハブ１３の突起部１３ｂ側に向かうほど、断面積が縮小するような突起部１４ｅを第２ダンパー１４ｂに設けて、第２ダンパー１４ｂの弾性係数が圧縮歪みの増大に応じて増大するように第２ダンパー１４ｂに非線形特性を持たせたものである。
【００５１】
（第５実施形態）
本実施形態は、図１０に示すように、第２ダンパー１４ｂのうち突起部１３ｂ側に傾斜面１４ｆを設けて、第２ダンパー１４ｂの弾性係数を低下させたものである。
【００５２】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、ダンパー１４ａ、１４ｂ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。
【００５３】
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。
【００５４】
また、上述の実施形態では、穴部１４ａ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。
【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（蒸気圧縮式冷凍機）の模式図である
【図２】本発明の第１実施形態に係るプーリの断面図である。
【図３】図２の左側面図（一部断面図）である。
【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るプーリのプーリ本体に対するセンターハブの相対回転角度と両者間に発生するトルクとの関係を示すグラフである。
【図６】特許文献１に基づいて試作した従来品の相対回転角度と両者１１、１３間に発生するトルクとの関係を示すグラフである。
【図７】本発明の第２実施形態に係るプーリの左側面図（一部断面図）である。
【図８】本発明の第３実施形態に係るプーリの左側面図（一部断面図）である。
【図９】本発明の第４実施形態に係るプーリの左側面図（一部断面図）である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るプーリの特徴を示す図である。
【符号の説明】
１１…プーリ本体、１１ｄ…突起部、１３…センターハブ、
１３ｂ…突起部、１４ａ、１４ｂ…ダンパー、１５…隙間。

Claims

回転機器（１）に駆動源（６）からのトルクを伝達するトルク伝達装置であって、
前記駆動源（６）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）と同軸上に配設された第２回転体（１３）と、
前記第１回転体（１１）から前記第２回転体（１３）側に突出する第１突起部（１１ｄ）と、前記第１突起部（１１ｄ）に対して回転方向にずれた位置にて前記第２回転体（１３）から前記第１回転体（１１）側に突出する第２突起部（１３ｂ）とに挟まれるように配置された、弾性変形可能な第１、２トルク伝達部材（１４ａ、１４ｂ）とを備え、
前記第１トルク伝達部材（１４ａ）が前記両突起部（１１ｄ、１３ｂ）に接触しているときには、前記第２トルク伝達部材（１４ｂ）は、前記両突起部（１１ｄ、１３ｂ）のうち少なくとも一方の突起部と所定の隙間（１５）を有して離隔していることを特徴とするトルク伝達装置。
前記第１回転体（１１）が前記第２回転体（１３）に対して正転の向きに回転しているときに、前記第１トルク伝達部材（１４ａ）が前記両突起部（１１ｄ、１３ｂ）に接触することを特徴とする請求項１に記載のトルク伝達装置。
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所定角度回転したときに、前記第２トルク伝達部材（１４ｂ）が前記両突起部（１１ｄ、１３ｂ）に接触するように前記隙間（１５）が設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のトルク伝達装置。
常温下において、前記第１回転体（１１）が前記第２回転体（１３）に対して正転の向きに５ｄｅｇ回転したときの伝達トルクが２６Ｎｍ以下となるように設定されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のトルク伝達装置。
常温下において、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５ｄｅｇ回転したときの伝達トルクが１０Ｎｍ以下となるように設定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つに記載のトルク伝達装置。
前記第１回転体（１１）から前記第２回転体（１３）に伝達されるトルクが所定トルクを超えたときにトルクの伝達を遮断するトルクリミッタ部（１３ｄ）を備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載のトルク伝達装置。