JP2006194314A - 圧縮機の締結装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 外部動力源からの動力に変動があっても、駆動部材と圧縮機の回転軸との締結を強固に維持することができる圧縮機の締結装置を提供する。
【解決手段】 回転軸の一端側に形成されたねじ部と、駆動部材に形成された取付孔に前記回転軸の一端を貫通させ、前記回転軸に形成された支持部に前記駆動部材を突き当てた状態で、前記回転軸の一端から前記ねじ部に螺合し前記駆動部材を前記回転軸に締結するナットと、前記ねじ部と前記ナットとの一方を、その径方向に向けて前記ねじ部とナットとの他方に押圧する押圧手段とを具備する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、外部動力源から動力が伝達されて圧縮機の回転軸に動力を伝達する駆動部材と前記回転軸とを締結する圧縮機の締結装置に関する。

この種の圧縮機は、外部の動力源から動力を受けて駆動されるため、圧縮機の回転軸と外部動力源との間は動力伝達経路に設けられたプーリとトルクリミッタ或いは電磁クラッチなどの駆動部材を介して接続されている。例えば、車両用空調装置においては外部動力源がエンジンであって、エンジンからの動力が駆動ベルトを介してプーリに伝達され、さらにこのプーリからトルクリミッタや電磁クラッチなどを介して圧縮機の回転軸に伝達される。

このような動力伝達機構においては上記駆動部材に伝達された動力を圧縮機の回転軸に確実に伝達するため、トルクリミッタのハブや電磁クラッチのクラッチアーマチュアと回転軸とをナットやボルトにより締結し、両者の相対的な回転を防止するようにしている（例えば特許文献１）。
特許文献１に開示された駆動部材と回転軸との締結構造を図１０に示す。図１０はトルクリミッタのハブと圧縮機の回転軸との締結部分における軸方向断面図である。圧縮機１００のハウジング（図示省略）には軸受１０４を介してプーリ１０２が支持されており、外部動力源であるエンジンから駆動ベルト（図示省略）を介してプーリ１０２に動力が伝達される。

プーリ１０２の側面にはアウタリング１０６がボルト１０８によって固定され、アウタリング１０６の内側には弾性変形可能なゴムリング１１０が加硫接着されている。また、インナーリング１１２、ボール１１４及びハブ１１６によりトルクリミッタ１２０が構成され、インナーリング１１２がゴムリング１１０の内側に固定されている。
圧縮機１００の回転軸１２２の一端部にはねじ部１２４及びスプライン部１２６が形成されており、ハブ１１６に形成された取付孔に回転軸１２２の一端が挿入され、ハブ１１６の取付孔がスプライン部１２６に嵌合している。そして、ハブ１１６のボス部１３０を支持部１２８に突き当てた状態で、ねじ部１２４にナット１３２を螺合することにより、ハブ１１６が回転軸１２２と締結されている。

このような動力伝達機構では、プーリ１０２に伝達されたエンジンからの動力が、アウタリング１０６、ゴムリング１１０およびトルクリミッタ１２０を介して回転軸１２２に伝達される。
特開２００１-１５３１５２号公報

特許文献１に開示された圧縮機のように外部動力源がエンジンである場合、エンジンの回転角速度変動により、ハブ１１６にはナット１３２を緩める方向の力が断続的に作用する。ハブ１１６はその取付孔を回転軸１２２のスプライン部１２６に嵌合させることにより、回転軸１２２との相対的な回転を防止するようにしているが、スプライン部１２６へのハブ１１６の装着を容易にするため、ハブ１１６の取付孔にはスプライン部１２６に対してある程度の遊びを持たせている。このため、エンジンの回転角速度変動がハブ１１６に伝達されると、スプライン部１２６の遊びの範囲内でハブ１１６が回転軸１２２に対してナット１３２を緩める方向に相対移動しようとする。この結果、徐々にナット１３２が緩み、最終的にはハブ１１６が回転軸１２２から脱落してしまう可能性がある。

特に、近年ではエンジンの高出力化や軽量化に伴い回転角速度変動が増大する傾向にあり、ナット１３２の締め付けによる軸力で得られるナット１３２とハブ１１６との間の摩擦力だけでは、上記回転角速度変動によるナット１３２の緩みを抑制することがより一層困難な状況にある。
また、外部動力源がエンジンではない場合であっても、動力の伝達および遮断による圧縮機の始動および停止時の回転変動が繰り返されることにより同様の問題が生じる可能性がある。

本発明は上記の事情に基づいてなされたものであり、その目的とするところは、外部動力源からの動力に変動があっても、駆動部材と圧縮機の回転軸との締結を強固に維持することができる圧縮機の締結装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明による圧縮機の締結装置は、回転軸の一端側に形成されたねじ部と、駆動部材に形成された取付孔に前記回転軸の一端を貫通させ、前記回転軸に形成された支持部に前記駆動部材を突き当てた状態で、前記回転軸の一端から前記ねじ部に螺合し前記駆動部材を前記回転軸に締結するナットと、前記ねじ部と前記ナットとの一方を、その径方向に向けて前記ねじ部とナットとの他方に押圧する押圧手段とを具備したことを特徴とする（請求項１）。

このような締結装置では、駆動部材を回転軸の一端に装着し、ねじ部にナットを螺合して駆動部材を回転軸に締結した後、押圧手段によってねじ部とナットとの一方を、その径方向に向けてねじ部とナットとの他方に押圧することにより、ナットの締め付けによる軸力とは別の力によってナットの緩みが防止される。
上記の構成において、より具体的には、前記回転軸は、前記一端からその軸線方向に形成された回転軸孔と、前記回転軸孔を通り前記一端からその軸線方向に形成されて前記ねじ部をその周方向で分割するスリットとを備え、前記押圧手段は、前記回転軸孔に螺合しその螺合部分の少なくとも一部が前記回転軸孔の径より大きい径を有する止めねじであって、前記回転軸孔に螺合する前記止めねじにより、前記スリットで分割された前記ねじ部を径方向に拡げることによって、前記ねじ部を前記ナットに押圧するものである（請求項２）。

また、請求項１の構成において、前記ナットは、前記駆動部材側の面とは反対側の面に、前記回転軸の軸線方向に突出して形成された円筒状の凸部を有し、前記押圧手段は、その軸線に直交する断面が円形で前記凸部の径より大きい径を有する凹部が前記ナット側の面に形成された押圧ナットであり、前記凸部は前記凹部内に進入可能であると共に、前記回転軸の軸心から前記凹部の内周壁までの径方向の距離と、前記回転軸の軸心から前記凸部の外周壁までの径方向の距離とは、その一方が他方より長い部分と、その一方が他方より短い部分とが存在するように、前記凹部と前記凸部とが互いに偏芯して設けられる（請求項３）。

より具体的には、前記凹部は、前記回転軸の軸心と同一の軸心を有し、前記凸部は、その軸線方向で径が徐々に異なる円筒状をなし、前記回転軸の軸心から前記凸部の外周壁までの径方向の距離が、前記凸部の端部からその軸線方向の所定範囲においては前記回転軸の軸心から前記凹部開口縁部までの径方向の距離より常に小であると共に、前記所定範囲以外の部分では前記回転軸の軸心から前記凹部までの径方向の距離より長い部分と短い部分とがそれぞれ存在するように、前記凹部に対して偏芯して設けられる（請求項４）。

または、前記凹部と前記凸部とは、それぞれ前記回転軸に対して偏芯して設けられる（請求項５）。
このような締結装置では、ナットの凸部と押圧ナットの凹部とが互いに偏芯して設けられることにより、回転軸のねじ部に螺合して両者が相対回転する際、凸部の外周壁と凹部の内周壁とが互いに離間する状態と、当接する状態とをとりうる。従って、凸部の外周壁と凹部の内周壁とを離間させた状態でナットをねじ部に螺合して駆動部材を回転軸に締結した後、押圧ナットをナットに対して相対回転することにより、凸部の外周壁と凹部の内周壁とを当接させ、さらに押圧ナットを締めて凹部の内周壁により凸部の外周壁を径方向に押圧する（請求項３）。

即ち、ねじ部にナットを螺合して駆動部材を回転軸に締結した後、押圧ナットをねじ部に螺合し、凸部が凹部内にある程度まで進入すると、凹部の内周壁が凸部の外周壁に当接し、さらに押圧ナットを締めることにより凹部の内周壁によって凸部の外周壁を径方向に押圧する（請求項４）。
或いは、凹部と凸部の回転軸の軸心からの偏芯方向をほぼ一致させることにより凹部内に凸部を挿入した状態で、ナットと押圧ナットとをねじ部に螺合し、ナットにより駆動部材と回転軸とを締結した後、さらに押圧ナットをナットに対して相対回転させて凹部の内周壁を凸部の外周壁に当接させ、押圧ナットを締め付けることにより、凹部の内周壁によって凸部の外周壁を径方向に押圧する（請求項５）。

さらに請求項１の構成において、前記押圧手段は、前記ナットの、前記駆動部材側の面とは反対側の面に、前記ねじ部に沿って突出する凸部であって、前記凸部を前記ねじ部にかしめることにより前記ナットを前記回転軸に押圧する（請求項６）。

請求項１乃至６の圧縮機の締結装置によれば、ねじ部にナットを螺合して駆動部材と回転軸とを締結した後、押圧手段により、ねじ部とナットとの一方をその径方向に向け他方に押圧することにより、ナットの締め付けによる軸力とは別の力によりナットの緩みが防止され、エンジンなどの外部動力源に回転角速度変動が生じても、駆動部材と圧縮機の回転軸との締結を強固に維持することができる。

本発明の第１実施形態について図１乃至３に基づき以下に説明する。図１は前述した図１０に示す圧縮機の駆動機構と同様の駆動機構において、駆動部材としてのトルクリミッタのハブ１６と圧縮機の回転軸１２との締結部分を示す軸方向断面図である。回転軸１２の一端にはねじ部１８およびスプライン部１４が形成されており、ハブ１６に形成された取付孔に回転軸１２の一端が挿入され、ハブ１６の取付孔がスプライン部１４に嵌合している。そして、ハブ１６のボス部２０を支持部２２に突き当てて位置決めした状態で、ねじ部１８にナット２４を螺合することにより、ハブ１６が回転軸１２と締結されている。

図２は本発明が適用された第１実施形態の締結部分を示す正面図であって、図２に示すように回転軸１２のねじ部１８には、その中心部分に軸線方向に回転軸孔２６が形成されている。また、この回転軸孔２６を通り回転軸１２の一端から軸線方向にスリット３０が十字状に形成され、ねじ部１８がその周方向に４分割されている。
このようなねじ部１８にナット２４を螺合してハブ１６を回転軸１２に締結した後、回転軸孔２６に止めねじ２８を螺合する。止めねじ２８は頭の部分に六角孔３２が形成されており、この六角孔３２に六角レンチなどを挿入し、止めねじ２８を回転軸孔２６内に締め込むことができるようになっている。

図３は回転軸孔２６周辺を拡大した軸方向断面図であり、止めねじ２８が回転軸孔２６内に締め込まれた状態を示す。止めねじ２８はその頭の側、即ち図３の左寄りになるほど径が拡大しており、軸線方向における螺合部分の途中から回転軸孔２６の径より大きい径を有するようになっている。従って、回転軸孔２６内に止めねじ２８を締め込むことにより、スリット３０で分割されたねじ部１８は径方向外側に向けて押し拡げられることになる。この結果、ねじ部１８が径方向に向けナット２４に押圧される。

このようにして、ねじ部１８をナット２４に押圧することにより、ナットの締め付けによる軸力とは別の力によってナット２４の緩みが防止され、エンジンなどの外部動力源に回転角速度変動が生じても、ハブ１６と回転軸１２との締結を強固に維持することができる。
なお、上記第１実施形態において、止めねじ２８は全体が回転軸孔２６内に入り込むものであったが、頭部が回転軸孔の外方に突出するようなものでも良い。また、スリット３０も十字状に形成してねじ部１８をその周方向に４分割するようにしたが、これに限るものではなく、スリット３０の数や周方向の分割数をこれと異なるものとしても良い。

次に、本発明の第２実施形態について、図４および図５に基づき以下に説明する。図４は、前記第１実施形態を表す図１と同様に、駆動部材としてのトルクリミッタのハブ４６と圧縮機の回転軸４２との締結部分を示す軸方向断面図である。回転軸４２の一端にはねじ部４８およびスプライン部４４が形成されており、ハブ４６に形成された取付孔に回転軸４２の一端が挿入され、ハブ４６の取付孔がスプライン部４４に嵌合している。そして、ハブ４６のボス部５０を支持部５２に突き当てて位置決めした状態で、ねじ部４８にナット５４を螺合することにより、ハブ４６が回転軸４２と締結されている。

ナット５４にはハブ４６側とは反対側の面に軸線方向に突出する円筒状の凸部５６が形成されており、この凸部５６は回転軸４２の軸心に対して偏芯していると共に、図４の左方に行くほど径が小さくなっている。
ナット５４によりハブ４６を回転軸４２に締結した後、押圧ナット５８がねじ部４８に螺合される。この押圧ナット５８には、その軸線に直交する断面が円形の凹部６０が形成されている。凹部６０は回転軸４２と軸心が一致しており、軸心方向にその内部に行くほど径が小さくなるように内周壁が傾斜して形成されている。

凸部５４は前述の通り図４の左方に行くほど径が小さくなっていることにより、図４左側の端部から軸線方向に所定範囲までの間は、回転軸４８の軸心から凸部５４の外周面までの径方向の距離が、回転軸４８の軸心から凹部６０の開口縁部までの距離よりも常に小となっている。また、上記所定範囲より図４における右寄りの範囲では、回転軸４８の軸心から凸部５４の外周面までの径方向の距離が、回転軸４８の軸心から凹部６０の内周壁までの距離より大となる部分と小となる部分とがそれぞれ存在している。

この結果、押圧ナット５８をねじ部４８に螺合させてナット５４に接近させていくと、はじめは回転軸４８の軸心から凸部５４の外周面までの径方向の距離が、回転軸４８の軸心から凹部６０の開口縁部までの距離よりも小となっているので、凸部５６を凹部６０内に進入させることができる。
凸部５６が上記所定範囲だけ凹部６０の内部に進入するまでの間は、凸部５６の外周壁が凹部６０の内周壁に触れることはないが、さらに押圧ナット５８をナット５４に近づけると、回転軸４８の軸心から凸部５４の外周面までの径方向の距離が、回転軸４８の軸心から凹部６０の内周壁までの距離より大の部分があるため、凸部５６の外周壁が凹部６０の内周壁に当接する。このような状態における図４のＡ−Ａ断面を図５に示す。この状態でさらに押圧ナット５８を締め込むと、凹部６０の内周壁が凸部５６の外周壁を径方向に押圧することとなり、ナット５４がねじ部４８に押圧される。

このようにして、ナット５４をねじ部４８に押圧することにより、ナットの締め付けによる軸力とは別の力によってナット５４の緩みが防止され、エンジンなどの外部動力源に回転角速度変動が生じても、ハブ４６と回転軸４２との締結を強固に維持することができる。
上記第２実施形態では、ナット５４の凸部５６のみを回転軸４８の軸心に対して偏芯させるようにしたが、凸部５６と凹部６０の両方を回転軸４８の軸心に対して偏芯させたものも適用可能である。このような変形例を、図５に対応させて図６および図７に示す。

なお、この変形例の説明に際し、図４および図５においてそれぞれ対応する部材については便宜上同じ符号を用いて説明する。
この変形例において、ナット５４の凸部５６と押圧ナット５８の凹部６０とは共に断面が円形であり、凸部５６の径の方が凹部６０の径よりわずかに小さく設定されている。また、回転軸４８の軸心から凹部６０の内周壁までの径方向の距離と、回転軸４８の軸心から凸部５６の外周壁までの距離とは、一方が他方より長い部分と、一方が他方より短い部分とが存在するように、凹部６０と凸部５６とが互いに偏芯している。

このように形成された凸部５６を凹部６０に予め挿入した状態で、ナット５４と押圧ナット５８とをねじ部４８に螺合する。このとき凹部６０と凸部５６との間には、図６に示すように隙間が生じている。そして、ナット５４によりハブ４６と回転軸４８とを締結した後、引き続き押圧ナット５８のみを締めることにより、図７に示すように、凸部５６の外周壁が凹部６０の内周壁に当接する。この状態で、押圧ナット５８をさらに締め込むと、凹部６０の内周壁が凸部５６の外周壁を径方向に押圧することとなり、ナット５４がねじ部４８に押圧される。

このようにして、ナット５４をねじ部４８に押圧することにより、ナットの締め付けによる軸力とは別の力によってナット５４の緩みが防止され、エンジンなどの外部動力源に回転角速度変動が生じても、ハブ４６と回転軸４２との締結を強固に維持することができる。
次に、本発明の第３実施形態について、図８および図９に基づき以下に説明する。図８および図９は、前記第１実施形態を表す図１或いは前記第２実施形態を表す図４と同様に、駆動部材としてのトルクリミッタのハブ６６と圧縮機の回転軸６２との締結部分を示す軸方向断面図である。回転軸６２の一端にはねじ部６８およびスプライン部６４が形成されており、ハブ６６に形成された取付孔に回転軸６２の一端が挿入され、ハブ６６の取付孔がスプライン部６４に嵌合している。そして、ハブ６６のボス部７０を支持部７２に突き当てて位置決めした状態で、ねじ部６８にナット７４を螺合することにより、図８に示すように、ハブ６６が回転軸６２と締結されている。

ナット７４にはハブ６６側とは反対側の面に軸線方向に突出する円筒状で薄肉の凸部７６が形成されている。ナット７４によりハブ６６と回転軸６２とを締結した後、図９に示すように凸部７６を径方向に変形させ、凸部７６をねじ部６８にかしめる。
このようにして、凸部７６をねじ部６８にかしめることにより、ナット７４がねじ部６８に押圧され、ナットの締め付けによる軸力とは別の力によってナット７４の緩みが防止され、エンジンなどの外部動力源に回転角速度変動が生じても、ハブ６６と回転軸６２との締結を強固に維持することができる。

なお、上記第３実施形態において凸部７６は円筒状をなしていたが、ねじ部６８の周囲に沿って軸線方向に突設された爪であっても良く、この爪をねじ部６８に向けて変形させ、かしめるようにしても良い。
上記各実施形態では、駆動部材としてトルクリミッタを適用した場合の圧縮機の締結構造を例として説明したが、駆動部材としてはこれに限らず、電磁クラッチや単なるプーリを用いた場合でも同様の効果を得ることができる。

また外部動力源としてはエンジンを用いる場合にその効果が顕著であるが、エンジン以外の外部動力源であっても、動力源からの動力の伝達と切断を行って圧縮機の始動と停止を繰り返す場合などにおいて、同様の効果を得ることができる。

本発明の第１実施形態を示す締結装置の軸方向断面図である。 本発明の第１実施形態を示す締結装置の正面図である。 本発明の第１実施形態を示す締結装置の要部拡大図である。 本発明の第２実施形態を示す締結装置の軸方向断面図である。 本発明の第２実施形態を示す、図４におけるＡ−Ａ断面図である。 本発明の第２実施形態の変形例において凸部と凹部が非接触の状態を示す、図４におけるＡ−Ａ線に対応した断面図である。 本発明の第２実施形態の変形例において凸部と凹部が接触する状態を示す、図４におけるＡ−Ａ線に対応した断面図である。 本発明の第３実施形態を示す締結装置において、凸部をかしめる前の状態を示す軸方向断面図である。 本発明の第３実施形態を示す締結装置において、凸部をかしめた後の状態を示す軸方向断面図である。 従来の圧縮機の締結装置が適用された動力伝達機構を示す軸方向断面図である。

符号の説明

１２，４２，６２ 回転軸
１６，４６，６６ ハブ（駆動部材）
１８，４８，６８ ねじ部
２２，５２，７２ 支持部
２４，５４，７４ ナット
２８ 止めねじ（押圧手段）
５８ 押圧ナット（押圧手段）
７６ 凸部（押圧手段）

Claims (6)

1. 圧縮機の回転軸と、外部動力源から動力が伝達されて回転し前記回転軸に動力を伝達する駆動部材とを締結する圧縮機の締結装置において、
   前記回転軸の一端側に形成されたねじ部と、
   前記駆動部材に形成された取付孔に前記回転軸の一端を貫通させ、前記回転軸に形成された支持部に前記駆動部材を突き当てた状態で、前記回転軸の一端から前記ねじ部に螺合し前記駆動部材を前記回転軸に締結するナットと、
   前記ねじ部と前記ナットとの一方を、その径方向に向けて前記ねじ部とナットとの他方に押圧する押圧手段とを具備したことを特徴とする圧縮機の締結装置。
2. 前記回転軸は、前記一端からその軸線方向に形成された回転軸孔と、前記回転軸孔を通り前記一端からその軸線方向に形成されて前記ねじ部をその周方向で分割するスリットとを備え、
   前記押圧手段は、前記回転軸孔に螺合しその螺合部分の少なくとも一部が前記回転軸孔の径より大きい径を有する止めねじであって、前記回転軸孔に螺合する前記止めねじにより、前記スリットで分割された前記ねじ部を径方向に拡げることによって、前記ねじ部を前記ナットに押圧することを特徴とする請求項１の圧縮機の締結装置。
3. 前記ナットは、前記駆動部材側の面とは反対側の面に、前記回転軸の軸線方向に突出して形成された円筒状の凸部を有し、
   前記押圧手段は、その軸線に直交する断面が円形で前記凸部の径より大きい径を有する凹部が前記ナット側の面に形成された押圧ナットであり、
   前記凸部は前記凹部内に進入可能であると共に、前記回転軸の軸心から前記凹部の内周壁までの径方向の距離と、前記回転軸の軸心から前記凸部の外周壁までの径方向の距離とは、その一方が他方より長い部分と、その一方が他方より短い部分とが存在するように、前記凸部と前記凹部とが互いに偏芯して設けられることを特徴とする前記請求項１の圧縮機の締結装置。
4. 前記凹部は、前記回転軸の軸心と同一の軸心を有し、
   前記凸部は、その軸線方向で径が徐々に異なる円筒状をなし、前記回転軸の軸心から前記凸部の外周壁までの径方向の距離が、前記凸部の端部からその軸線方向の所定範囲においては前記回転軸の軸心から前記凹部開口縁部までの径方向の距離より常に小であると共に、前記所定範囲以外の部分では前記回転軸の軸心から前記凹部までの径方向の距離より長い部分と短い部分とがそれぞれ存在するように、前記凹部に対して偏芯して設けられることを特徴とする請求項３の圧縮機の締結装置。
5. 前記凹部と前記凸部とは、それぞれ前記回転軸に対して偏芯して設けられることを特徴とする請求項３の圧縮機の締結装置。
6. 前記押圧手段は、前記ナットの、前記駆動部材側の面とは反対側の面に、前記ねじ部に沿って突出する凸部であって、前記凸部を前記ねじ部にかしめることにより前記ナットを前記回転軸に押圧することを特徴とする請求項１の圧縮機の締結装置。

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