JP2006038006A - トルク伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トルク変動吸収性能、トルク伝達力及び耐久性を満足し得るトルク伝達装置を提供する。
【解決手段】プーリに取り付けられたアウターリング（駆動側回転体）５と、回転軸に取り付けられたハブ（従動側回転体）６が互いに同心的に配置され、アウターリング５とハブ６の間に、ゴム状弾性材料からなる複数の弾性体７が、円周方向所定間隔で介在されて、その径方向一端７ａがアウターリング５に係止され、径方向他端７ｂがハブ６に係止されている。隣接する弾性体７，７の間にゴム状弾性材料からなる延長部８が形成され、アウターリング５及びハブ６のうち一方に形成された凸面６３２ａと他方に形成された凹面５１２ａの間に隙間をもって介在され、アウターリング５とハブ６の円周方向相対変位が所定量に達した時点で、凸面６３２ａと凹面５１２ａの間で圧縮を受けるものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両の内燃機関から、車室空調装置用コンプレッサ、冷却水ポンプ、あるいはオルタネータ等、各種の補機へトルクを伝達するトルク伝達装置に関する。

車両の車室空調装置の冷媒コンプレッサ等は、回転軸に設けられたプーリと、内燃機関のクランクプーリとの間に巻き掛けられた無端ベルトを介して、内燃機関の動力が伝達されることにより回転している。ところが、内燃機関は、吸気、圧縮、爆発（膨張）及び排気の各行程を繰り返しながら気筒内でピストンが往復運動し、この往復運動をクランクシャフトの回転運動に変換しているものであるため、クランクシャフトには、回転に伴って周期的なトルク変動を生じている。そして、このようなトルク変動を吸収して伝達トルクの平滑化を図るため、前記冷媒コンプレッサ等の回転軸のプーリには、ダンパ機能を有するトルク伝達装置が用いられる。

図４は、従来のトルク伝達装置１００をその軸心と直交する平面で切断して示す断面図で、上半分が無負荷状態、下半分がトルク入力状態を示している。このトルク伝達装置１００は、内周に複数のトルク伝達片１０１ａを有する駆動側回転体１０１と、外周に前記トルク伝達片１０１ａと円周方向に対向する複数のトルク受け片１０２ａを有する従動側回転体１０２と、各トルク伝達片１０１ａと各トルク受け片１０２ａの間に円周方向交互に介在されたゴム状弾性材料からなる弾性体１０３，１０４とを備える。

すなわち、このトルク伝達装置１００は、内燃機関から図示されていないプーリを介して駆動側回転体１０１に入力された駆動トルクは、トルク伝達片１０１ａから、その回転方向に存在する弾性体１０３を介して従動側回転体１０２のトルク受け片１０２ａへ伝達され、この従動側回転体１０２が取り付けられた回転軸へ伝達される。また、弾性体１０３には、円周方向圧縮ばね定数を低減するための孔部１０３ａが形成されており、駆動側回転体１０１に入力されたトルク変動は、図４における下半分に示されるように、弾性体１０３がその孔部１０３ａが潰れるように円周方向圧縮変形を受けることによって吸収されるようになっている。なお、同様のトルク伝達装置としては、例えば下記の特許文献１に記載されたものが知られている。
特開２００２−１４７５３１

しかし、上記従来技術によれば、トルク変動の吸収を弾性体１０３の圧縮変形によって吸収するものであるため、トルク変動吸収性能を向上させるためにばね定数の線形特性を確保する目的で孔部１０３ａを形成しているが、反面、所要のトルク伝達力を維持するためには、弾性体１０３の体積をある程度確保する必要があり、したがって、線形特性による良好なトルク変動吸収性能を得られるトルク変動範囲が狭いものであった。

また、弾性体１０３のサイズを大きくすれば、弾性体１０３の体積と孔部１０３ａの大きさを十分なものとして、トルク変動吸収性能及びトルク伝達力の双方を満足することは可能であるが、この場合は弾性体の円周方向分割数、すなわち弾性体１０３，１０４の個数が少なくなるため、一個の弾性体１０３に作用する応力が大きくなり、耐久性が低下するおそれがある。

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、トルク変動吸収性能、トルク伝達力及び耐久性を満足し得るトルク伝達装置を提供することにある。

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の発明に係るトルク伝達装置は、互いに同心的に配置された駆動側回転体と従動側回転体の間に、ゴム状弾性材料からなる複数の弾性体が円周方向所定間隔で介在され、この弾性体は、径方向一端が前記駆動側回転体に係止され、径方向他端が前記従動側回転体に係止されたものであり、これによって、前記駆動側回転体と従動側回転体とを弾性的に連結する各弾性体が、トルク変動に伴って円周方向の剪断変形を受けるものである。

請求項２の発明に係るトルク伝達装置は、請求項１に記載の構成において、円周方向に隣接する弾性体間にゴム状弾性材料からなる延長部が配置され、前記延長部は、駆動側回転体及び従動側回転体のうち一方に形成された凸面と他方に形成された凹面の間に隙間をもって介在され、前記駆動側回転体と従動側回転体の円周方向相対変位が所定量に達した時点で、前記凸面と凹面の間で圧縮を受けることによって、弾性体の過大変形を抑制すると共に、トルク伝達力を確保するものである。

請求項１の発明に係るトルク伝達装置によると、径方向一端が駆動側回転体に係止され、径方向他端が従動側回転体に係止され、円周方向所定間隔で配置されたゴム状弾性材料からなる複数の弾性体が、トルク変動を剪断方向に受けるものであるため、低ばね定数として、優れたトルク変動吸収機能を奏することができる。また、回転方向に対して圧縮となる場合に比較して、弾性体の配置数を多くすることができ、その結果、弾性体の耐久性が向上して、長期間にわたって安定したトルク変動吸収機能及びトルク伝達機能を奏することができる。

請求項２の発明に係るトルク伝達装置は、請求項１による効果に加え、トルクの増大によって、駆動側回転体と従動側回転体の円周方向相対変位が所定量に達すると、隣接する弾性体間に設けた延長部が、駆動側回転体及び従動側回転体のうち一方に形成された凸面と他方に形成された凹面の間で圧縮を受けるものであるため、弾性体の破壊が防止されると共に、トルク伝達力を増大させることができ、しかも、弾性体が破壊された場合でも、トルク伝達機能を維持することができる。

図１は、本発明に係るトルク伝達装置の好ましい実施の形態をその軸心を通る平面で切断して示す断面図、図２は図１におけるＡ−Ａ’線で切断して示す無負荷状態の断面図、図３は図１におけるＡ−Ａ’
線で切断して示すトルク入力状態の断面図である。なお、以下の説明において、正面側とは図1における左側のことであり、背面側とは図1における右側のことである。

まず図１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冷媒コンプレッサのハウジングであり、２はこのハウジング１の軸支持筒１ａの内周からハウジング１の内部に挿通され冷媒コンプレッサの内部機構を動作させる回転軸である。そして本形態によるトルク伝達装置は、ハウジング１の軸支持筒１ａの外周にボールベアリング３を介して回転自在に支持された駆動側回転体としてのプーリ４と、このプーリ４に取り付けられたアウターリング５と、このアウターリング５の内周側に同心的に配置されると共に回転軸２の軸端に固定されたハブ６と、前記アウターリング５とハブ６の間に介在された複数の弾性体７とを備える。

プーリ４は、外周面にポリＶ溝４１ａが形成されたプーリ本体４１と、その内周側に形成された径方向部４２と、更にその内周側に形成されたボス部４３を有し、このボス部４３が、ボールベアリング３を介してハウジング１の軸支持筒１ａに外挿されている。プーリ本体４１のポリＶ溝４１ａ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。

アウターリング５は、請求項１に記載された駆動側回転体に相当するものであって、金属又は合成樹脂材で製作され、プーリ４におけるプーリ本体４１の内周側かつ径方向部４２の正面側に相当する円形凹部４ａに配置された環状本体部５１と、その正面側の端部から外周側へ円周方向等間隔で形成された複数の突片５２からなる。そしてこのアウターリング５は、前記突片５２がそれぞれボルト５３を介してプーリ本体４１の正面側の端面４１ｂに緊結されることによって、プーリ４に同心的に取り付けられている。

ハブ６は、請求項１に記載された従動側回転体に相当するものであって、金属又は合成樹脂材で製作され、アウターリング５の内周側に同心的に配置されている。そしてこのハブ６は、回転軸２のスプライン軸部２ａにスプライン嵌合されると共に軸端の螺子部２ｂによって軸方向に緊結されたボス部６１と、その正面側の端部から外周側へ展開した円盤部６２と、その外周端部から背面側へ延びてアウターリング５における環状本体部５１の内周に近接した位置にあるリム部６３からなる。

図２に示されるように、アウターリング５における環状本体部５１の内周面には、円周方向等間隔（図示の例では45度間隔）で複数（図示の例では8箇所）の嵌合凹部５１１が形成されており、円周方向に隣接する嵌合凹部５１１，５１１間は、それぞれ相対的に突出したストッパ部５１２となっている。一方、ハブ６におけるリム部６３の外周面には、円周方向等間隔（図示の例では45度間隔）で複数（図示の例では8箇所）の嵌合凹部６３１が形成されており、円周方向に隣接する嵌合凹部６３１，６３１間は、それぞれそれぞれ相対的に突出したストッパ部６３２となっている。そして、アウターリング５側の各嵌合凹部５１１と、ハブ６側の各嵌合凹部６３１は、径方向に互いに対向しており、言い換えれば、アウターリング５側の各ストッパ部５１２と、ハブ６側の各ストッパ部６３２は、径方向に互いに対向している。

アウターリング５側の各ストッパ部５１２の内面は、正面から見た形状が緩やかな一対の斜面からなる鈍角のＶ字形の凹面５１２ａとなっており、ハブ６側の各ストッパ部６３２の外面は、前記ストッパ部５１２の凹面５１２ａと対応する緩やかな一対の斜面からなる鈍角のＶ字形の凸面６３２ａとなっている。したがって互いに対向するこれら凹面５１２ａと凸面６３２ａは、図２に示される状態において、略均一な幅をもって互いに近接対向している。

また、アウターリング５側のストッパ部５１２の円周方向両側には、それぞれ嵌合凹部５１１の内周側で円周方向に互いに対向する係止突起５１３が形成され、同様に、ハブ６側のストッパ部６３２の円周方向両側には、それぞれ嵌合凹部６３１の外周側で円周方向に互いに対向する係止突起６３３が形成されている。ハブ６側の各ストッパ部６３２における凸面６３２ａの頂部を通る仮想円の径は、アウターリング５側の各ストッパ部５１２における凹面５１２ａの両肩部（係止突起５１３，５１３の内径側の端部に相当）を通る仮想円の径よりも大径となっている。

弾性体７は、ゴム状弾性材料からなるものであって、円周方向8個配置され、それぞれ、外周部７ａが、アウターリング５側の嵌合凹部５１１に、その両側の係止突起５１３，５１３によって抜け止め係止された状態で密嵌されると共に、内周部７ｂが、ハブ６側の嵌合凹部６３１に、その両側の係止突起６３３，６３３によって抜け止め係止された状態で密嵌されている。なお、外周部７ａは、請求項１に記載された径方向一端に相当するものであり、内周部７ｂは、請求項１に記載された径方向他端に相当するものである。

円周方向に隣接する弾性体７，７間には、ゴム状弾性材料からなる延長部８が一体的に形成されている。すなわち、弾性体７と延長部８は、円周方向交互に形成されて環状に連続した単一の成形体をなしている。

延長部８は、隣接する弾性体７，７における径方向中間部７ｃ，７ｃ間を結合するように延び、アウターリング５側の各ストッパ部５１２の凹面５１２ａと、ハブ６側の各ストッパ部６３２の凸面６３２ａとの間に沿って外周側へ屈曲した板状に形成されている。また、図２に示される無負荷状態では、延長部８と、前記凹面５１２ａ及び凸面６３２ａとの間には、略均一な隙間が形成されている。

なお、弾性体７，７，…及び延長部８，８，…からなる環状の成形体は、成形後に、各弾性体７をアウターリング５の嵌合凹部５１１及びハブ６の嵌合凹部６３１に嵌着しても良いが、成形の際に、アウターリング５とハブ６に一体的に加硫接着することもできる。

以上のように構成されたトルク伝達装置によれば、図1に示されるプーリ４は、その外周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、例えば図２における時計回りの方向へ回転する。そして、その回転トルクは、プーリ４に取り付けられたアウターリング５から、弾性体７，７，…及びハブ６を介して回転軸２へ伝達され、冷媒コンプレッサの内部機構を動作させる。

ここで、アウターリング５とハブ６は、トルク変動が入力されることによって、回転と共に円周方向へ周期的に相対変位するので、ゴム状弾性体からなる弾性体７は、アウターリング５側の各嵌合凹部５１１に密嵌され係止突起５１３，５１３で拘束された外周部７ａと、ハブ６側の各嵌合凹部６３１に密嵌され係止突起６３３，６３３で拘束された内周部７ｂとの間の中間部７ｃにおいて、円周方向の剪断変形を受ける。そして、通常運転状態における、例えば40Ｎｍ程度までの比較的小さなトルク変動に対しては、弾性体７の両側の延長部８が、アウターリング５側の各ストッパ部５１２及びハブ６側の各ストッパ部６３２と非接触の状態にあるので、前記中間部７ｃの柔軟な剪断変形によって円周方向のばね定数が低くなっており、したがってトルク変動が吸収され、伝達トルクが平滑化される。

アウターリング５側の各ストッパ部５１２の凹面５１２ａと、ハブ６側の各ストッパ部６３２の凸面６３２ａとの隙間は、アウターリング５とハブ６の円周方向相対変位に伴って変化する。そして、ハブ６側の各ストッパ部６３２における凸面６３２ａの頂部は、アウターリング５側の各ストッパ部５１２における凹面５１２ａの両肩部よりも外周側にあるため、例えば車両走行の加速や減速等によって、伝達トルクが増大して行くと、図３に示されるように、これに伴ってアウターリング５とハブ６の円周方向相対変位量が増大し（なお、加速時と減速時では、相対変位方向が逆となる）、ストッパ部５１２の凹面５１２ａ及びストッパ部６３２の凸面６３２ａが、その間にあるゴム状弾性材料からなる延長部８の一部に接触してこれを圧縮するので、円周方向のばね定数が大きくなる。したがって、弾性体７の中間部７ｃの剪断変形が制限されて、その破壊が防止されると共に、アウターリング５側からのトルクが、弾性体７と延長部８の双方を介してハブ６側へ伝達されるため、トルク伝達力が増大する。

また、アウターリング５とハブ６の間に介在される弾性体７の数は、種々の条件を勘案して適切に設定されるものであり（図示の形態においては8個）、多数設けることによって、1個あたりに作用する剪断応力を抑制することができ、長期間にわたって安定したトルク変動吸収機能及びトルク伝達機能を奏することができる。

また、長期間にわたって繰り返し変形を受けることによる疲労や材質の劣化など、何らかの原因によって弾性体７の中間部７ｃが破断されたような場合も、アウターリング５側の各ストッパ部５１２の凹面５１２ａと、ハブ６側の各ストッパ部６３２の凸面６３２ａが、ゴム状弾性材料からなる延長部８を介して弾性的に係合した状態となるため、トルク伝達が継続して行われ、機器の停止を防止することができ、かつ適当な振動絶縁性を維持することができる。

なお、図示の形態とは逆に、アウターリング５側の各ストッパ部５１２の内面を凸面とし、ハブ６側の各ストッパ部６３２の外面を凹面として、延長部８をこれに対応した屈曲形状としても、上述の効果を実現することができる。

また、図示の形態では、弾性体７を、プーリ４に取り付けたアウターリング５に係止したが、アウターリング５の嵌合凹部５１１、ストッパ部５１２及び係止突起５１３に相当する部分を、プーリ４におけるプーリ本体４１の内周面に形成して、弾性体７の外周部７ａをプーリ４に直接係止するように構成しても良い。

また、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や、冷媒コンプレッサ以外の回転機器に用いられる動力伝達装置についても同様に適用することができる。

本発明に係るトルク伝達装置の好ましい実施の形態を、その軸心を通る平面で切断して示す断面図である。 図１におけるＡ−Ａ’線で切断して示す無負荷状態の断面図である。 図１におけるＡ−Ａ’ 線で切断して示すトルク入力状態の断面図である。 従来のトルク伝達装置を、その軸心と直交する平面で切断して示す断面図である。

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 アウターリング（駆動側回転体）
５１ 環状本体部
５１１，６３１ 嵌合凹部
５１２，６３２ ストッパ部
５１２ａ 凹面
５１３，６３３ 係止突起
５２ 突片
５３ ボルト
６ ハブ（従動側回転体）
６１ ボス部
６２ 円盤部
６３ リム部
６３２ａ 凸面
７ 弾性体
７ａ 外周部（径方向一端）
７ｂ 内周部（径方向他端）
８ 延長部

Claims (2)

1. 互いに同心的に配置された駆動側回転体（５）と従動側回転体（６）の間に、ゴム状弾性材料からなる複数の弾性体（７）が円周方向所定間隔で介在され、この弾性体（７）は、径方向一端（７ａ）が前記駆動側回転体（５）に係止され、径方向他端（７ｂ）が前記従動側回転体（６）に係止されたことを特徴とするトルク伝達装置。
2. 円周方向に隣接する弾性体（７）の間にゴム状弾性材料からなる延長部（８）が形成され、前記延長部（８）は、駆動側回転体（５）及び従動側回転体（６）のうち一方に形成された凸面（６３２ａ）と他方に形成された凹面（５１２ａ）の間に隙間をもって介在され、前記駆動側回転体（５）と従動側回転体（６）の円周方向相対変位が所定量に達した時点で、前記凸面（６３２ａ）と凹面（５１２ａ）の間で圧縮を受けるものであることを特徴とする請求項１に記載のトルク伝達装置。

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