JP2006292042A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 小径の軸に対しても高トルクを伝達できて且つ低動力損失の圧縮機に取り付け可能な動力伝達装置を提供する。
【解決手段】 動力伝達装置（１０）は、駆動源からの回転駆動力が伝達される回転可能な回転部（１）と、回転部（１）と被駆動装置の回転軸（５）の一方の端部とに機械的に連絡していて、それらの間における過大トルクの伝達を遮断する動力遮断部材（３）と、一方で回転軸（５）の前記端部に締結し、他方で動力遮断部材（３）に螺子締結して、動力遮断部材（３）からの動力を回転軸（５）に伝達するキャップ（４）とを具備する。回転部（１）と動力遮断部材（３）とキャップ（４）と回転軸（５）は一体的に回転する。キャップ（４）は、回転軸（５）の軸線に対して半径方向に突き出ていて軸力を支持するフランジ部（４ｈ）を具備する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、動力伝達装置に係り、より特別には、エンジン等の外部動力源から、ベルト等を介して運転される車両カーエアコン用圧縮機に組み込まれて使用されるのに好適である。

車両用カーエアコンの冷媒圧縮機は、エンジン等の外部動力源から、ベルト、プーリ等を介して駆動されるが、エンジンと圧縮機の接続を切り離すために、電磁クラッチがそれらの間に挿入されても良い。しかし、電磁クラッチを挿入しなければコストダウンになるため、電磁クラッチが省略されることも少なくない。この場合、エンジン等の外部動力源から、ベルト等を介して運転されるカーエアコン用の圧縮機の動力伝達装置において、圧縮機が焼き付いた際にベルト切れ等の不具合を回避するためのトルクリミッタ（動力遮断部材）が設置される。

トルクリミッタには、動力伝達経路の一部を螺子接合とし、圧縮機が焼き付いた際の過大なトルクにより、前記螺子接合部に発生する過大な軸力を利用するものがある（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、このトルクリミッタ方式は、切断に摩擦を利用しているため、当接面である摩擦面の腐食、油脂付着等により摩擦係数が変化して、トルクリミッタの作動トルクが経時的に変化してしまうという問題がある。
また、前記特許文献１のような従来の動力伝達装置において、前記の摩擦面をシールするタイプの別のトルクリミッタがあり、上記の特許文献１の開示する形態の欠点を回避するものもある。このタイプの動力遮断装置は、動力伝達部位の一部分を螺子接合させた構造であり、この螺子接合を利用したトルクリミッタ方式は、圧縮機が焼き付いた際に発生する過大なトルクにより、螺子接合部分に発生する過大な軸力を利用して、動力伝達経路の一部を破断することで、動力伝達経路を断つ方式である。

昨今、圧縮機と動力伝達装置の動力損失低減の要求が高い。圧縮機の軸の摺動損失である軸封装置や軸受の損失を低減するため、軸径の小径化という技術がある。上記のようなトルクリミッタを備える従来の動力伝達装置において、出力側の回転軸の径を減少させることは別の問題を生じる。圧縮機に動力を伝達する従来の動力伝達装置においてハブと圧縮機の回転軸との締結構造において回転軸を小径化すると、トルクリミッタ機構が作動しないという問題がある。

図５は従来の締結構造の実施例の部分側断面図である。比較的大きな外径の軸封装置との摺動部５ｄを持つ圧縮機の回転軸５を締結する動力伝達装置５０の場合、動力伝達に十分なワッシャ８の座面８ａ，８ｂが設置可能である。回転軸には、動力遮断部材３が螺子部３ｄで締結されており、前記動力遮断部材３には、機械的に嵌合されたハブ２が結合または係合されている。この構造において、プーリから伝達されるトルクが変換されて生じる軸力に対する十分な面積を有する支持面が、ワッシャ８の座面８ａ，８ｂ及び回転軸5の座面５ａに形成できることが、図５より分かる。従って座面８ａ，８ｂ及び座面５ａに作用する面圧は低く抑えられる。

図５に示す締結構造を小径の回転軸に展開した場合の動力伝達装置６０を図６に示す。図７は図６の締結部分の拡大図であるが、回転軸５の座面５ａの面積が小さくなり、ワッシャ８の座面８ａ，８ｂ（特に８ｂ）の軸力支持面積が小さくなってしまい、圧縮機の高負荷運転による高トルク運転時に動力遮断部材３の螺子部３ｄと回転軸５の螺子部５ｂに螺子が締まる方向の高トルクが発生し、回転軸５の座面５ａ及びワッシャ８の座面８ａ，８ｂが塑性変形を起し、連続運転出来ないという問題や、圧縮機が焼き付いた際に発生する高トルクによって回転軸５の座面５ａやワッシャ８の座面８ａ，８ｂが変形してしまい、動力遮断部材３に設置された切欠き部３ｃで動力が遮断出来ないという問題がある。なお図５から７の従来例の要素部分の符号は、図１及び２の本発明の実施の形態の同様な要素部分の符号に対応する。

また、圧縮機用動力伝達装置において回転軸周りをコンパクト化する別の従来技術がある（例えば、特許文献２参照）が、本発明の提案を開示するものではない。
特開２００３−２０６９５０号公報 特開２００１−１７３７５９号公報

本発明は、上述した事情に鑑みなされたもので、高い締結強度を確保可能で且つ小径の回転軸をもつ圧縮機等のための動力伝達装置を提供するものであり、結果として、低動力損失の圧縮機に取り付け可能な動力伝達装置を提供することを目的とする。より特別には、エンジン等の外部動力源からベルト等を介して運転されるカーエアコン用の、電磁クラッチ機構を持たないで且つトルクリミッタが設置されている、常時運転型圧縮機の動力伝達装置で、外部からの動力をプーリを介して圧縮機に伝達し、小径の軸を必要とする圧縮機の回転軸に螺子締結の手段でハブが設置されている動力伝達装置に関して、所望のトルクでトルクリミッタを作動させることができ、小径の回転軸でも高トルクを伝達できる動力伝達装置を提供することを目的としている。

本発明の請求項１の形態では、動力伝達装置（１０）は上述した目的を達成するために、駆動源からの回転駆動力が伝達される回転可能な回転部（１）と、前記回転部（１）と被駆動装置の回転軸（５）の一方の端部とに機械的に連絡していて、それらの間における過大トルクの伝達を遮断する動力遮断部材（３）と、一方で前記回転軸（５）の前記端部に締結し、他方で前記動力遮断部材（３）に螺子締結して、前記動力遮断部材（３）からの動力を前記回転軸（５）に伝達するキャップ（４）とを具備する。前記回転部（１）と前記動力遮断部材（３）と前記キャップ（４）と前記回転軸（５）は一体的に回転する。前記キャップ（４）は、前記回転軸（５）の軸線に対して半径方向に突き出るフランジ部（４ｈ）を具備する。前記回転部（１）から前記回転軸（５）に伝達されるトルクは、前記キャップ（４）と前記動力遮断部材（３）とが螺子締結（５ｂ，３ｄ）されることにより、前記回転軸（５）の軸線方向の軸力に変換されており、前記フランジ部（４ｈ）は前記軸力を支持するように形成されることを特徴とする。

この様に構成することにより、動力伝達装置において、動力遮断部材（トルクリミッタ）と被駆動装置の回転軸の先端部分に設置されたキャップが締結された構造とすることで、所望のトルクでトルクリミッタを作動させることができ、更に小径の回転軸を具備する装置に使用することが可能になる。従って、トルクリミッタを有する動力伝達装置において、軸荷重による回転軸付近の座面の陥没等の不具合を解消し、高トルクを伝達可能な動力伝達構造を提供する。その結果、低動力損失の圧縮機に取り付け可能な動力伝達装置を提供する。

本発明の請求項２の形態では、上記請求項１の形態において、一方で前記回転部（１）に接続し、他方で前記動力遮断部材（３）に接続して、前記回転部（１）からの動力を前記動力遮断部材（３）に伝達するハブ（２）を更に具備しており、更に前記回転部（１）と前記ハブ（２）と前記動力遮断部材（３）は一体的に回転することを特徴とする。
本形態によれば、本発明の動力遮断装置のより具体的な構成を開示する。

本発明の請求項３の形態では、上記請求項１又は２のいずれかの形態において、前記キャップ（４）は前記回転軸（５）に、それを囲むように締結することを特徴とする。
本形態によれば、本発明の動力遮断装置をより具体化する。

本発明の請求項４の形態では、上記請求項１から３の形態のいずれか一項において、前記キャップ（４）と前記回転軸（５）は螺子締結することを特徴とする。
本形態によれば、本発明のキャップ（４）と回転軸（５）の締結形態をより具体化する。

本発明の請求項５の形態では、上記請求項１から４の形態のいずれか一項において、前記フランジ部（４ｈ）は前記キャップ（４）において、前記動力遮断部材（３）に対向する側に設置されることを特徴とする。
本形態によれば、本発明のキャップ（４）の構造をより具体化する。

本発明の請求項６の形態では、上記請求項１から５の形態のいずれか一項において、被駆動装置としての車両用カーエアコンの圧縮機に連結されることを特徴とする。
本形態によれば、本発明の用途をより具体化する形態を開示する。

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施の形態の装置を詳細に説明する。図１及び図２は、本発明に係る動力伝達装置の第１の実施の形態を図解的に示しており、図１は本発明の第１の実施の形態の動力伝達装置１０の概略的な構成を示す側断面図であり、図２は図１の回転軸付近の回転軸とキャップの締結部等の部分拡大図である。図１及び２を参照すると、図５から７の従来例の要素部分と同じ又は同様である図１及び２の要素部分は、同じ参照符号により指定されている。

図１に示す本発明の第１の実施の形態の動力伝達装置１０は、車両用カーエアコンに使用されており、エンジン等の外部駆動源の回転力をカーエアコンの圧縮機に伝達するための装置であり、動力遮断部材（トルクリミッタ）３を具備する。動力伝達装置１０において、エンジン等の外部動力源からの動力が図示されていないベルト等を介して、（請求項における回転部に相当する）プーリ１に伝達され、プーリの嵌合部１ａにハブ２の外周に設置された弾性部材からなる、嵌合部２ａが嵌合することによりハブ２のインナーハブ２ｄに動力伝達される。プーリ１は軸受け６を介して、図示されない圧縮機のケーシング７に回転可能に支持される。更に動力はハブ２から、ハブ２の内側に設置された動力遮断部材３に伝達され、次に動力遮断部材３から、動力遮断部材３と螺子締結するキャップ４に動力伝達され、更にキャップ４と螺子締結する圧縮機の回転軸５に動力伝達する。

図２は、図１の締結部分の拡大図である。本実施の形態における上記の構成において、小径の回転軸５の先端部分（一方の端部）に、図２に示すような金属からなるキャップ４を設置している。ハブ２のインナーハブ２ｄと動力遮断部材３とは、インナーハブ２ｄの嵌合部２ｅと動力遮断部材の嵌合部３ａとにおいて六角形、四角形等のインロー嵌合しており、この構成によりハブ２から動力遮断部材３へ動力伝達する。キャップ４の外周部分には第１の螺子部４ｅが形成されており、動力遮断部材３の螺子部３ｄと螺子締結する。また、キャップ４の内周側に設置された第２の螺子部４ｄと回転軸５の外周側の螺子部５ｂが螺子締結するが、ここで第２の螺子部４ｄに回転軸５の螺子部５ｂがねじ込まれると、図２に示すように、回転軸先端部分の端面５ｃがキャップ４の内側に設置された座面４ｂに当接するので、それ以上のねじ込みは阻止される。

次に動力伝達装置１０に過大なトルクが作用した場合おける、動力伝達装置１０の作動について説明する。トルク（動力）はハブ２から動力遮断部材３にインロー嵌合部により伝達され、動力遮断部材３とキャップ４のそれぞれの螺子部３ｄ、４ｅを介して更に動力伝達され、更にキャップ４と回転軸５のそれぞれ螺子部４ｄ、５ｂを介して動力伝達されるが、キャップ４と回転軸５間の動力伝達は上記のごとく、回転軸先端部分の端面５ａとキャップ４の座面４ｂの当接により螺子部４ｅ、５ｂに加えて、端面５ａと座面４ｂとの間の軸力による摩擦力により行われることになる。

一方、動力遮断部材３とキャップ４間のトルク伝達においては、動力遮断部材３の座面３ｆがインナーハブ２ｄの座面２ｇに当接することにより軸力に変換される。キャップ４は、その前記動力伝達部材に対向する側に設置される円板状のフランジ部４ｈを具備しており、フランジ部４ｈは前記回転軸５の軸線に対して半径方向に突き出ている。座面２ｇにおいてインナーハブ２ｄに作用する軸力は図２から分かるように、フランジ部４ｈの軸方向インナーハブ側の座面４ｇで受けている。この軸力は、前記従来例の動力伝達装置６０において、ワッシャ８を介して座面５ａで受けているものである。インナーハブ２ｄから動力遮断部材３に座面３ｆを介して伝達される軸力は、螺子部３ｄを介して、キャップ４の第１の螺子部４ｅで受けている。更に軸力は、キャップ４の座面４ｂと回転軸５の端面４ｂの当接、及びキャップ４の第２の螺子部４ｄと回転軸５の螺子部５ｂの締結により回転軸に伝達され、同時にトルクが伝達される。

動力遮断部材３は、断面が減少されていて且つ切り欠きを有する切欠き部３ｃを具備するので、圧縮機が焼き付いた際に発生する過大なトルクによって螺子部３ｄ、４ｅが締まり、動力遮断部材３に設置された切欠き部３ｃが破断することで動力を遮断し、車両のベルトが切れるという不具合を回避する。この際、キャップ４のフランジ部４ｈの軸力受け面である座面４ｇとインナーハブ２ｄとの接触面は、図2に示すように十分な面積を形成できるので、陥没等の塑性変形が生じないように座面４ｇに作用する面圧を十分低く抑えることができる。また、ハブ２からの軸力が作用するキャップ４のフランジ部４ｈは十分な厚みを有するように形成可能である。また、座面４ｂ、５ｃ間の軸力が増大するが、この軸力に対するキャップ４と回転軸５の強度を切欠き部３ｃの破断強度より大きく設定することは容易である。この様な構成により、ハブ２からの軸力が作用する回転軸５の座面５ａ及びワッシャ８の座面８ａ，８ｂが陥没する等塑性変形し、それによりトルクリミッタが作動しないという、前述の従来技術の問題は回避できる。更に、従来例において必要であった、ワッシャ８を削除できる。

図３に本発明の第２の実施の形態の動力伝達装置の回転軸締結部付近の部分拡大断面図を示す。上記第１の実施の形態において、図２に示すキャップ構造であると、螺子部４ｅの加工のために、図２に示す逃げ部４ｃが必要であるが、図３に示すように、キャップ４に設置された工具部等を設置した部分（頭部）４ａを別部品とし、キャップ４と圧入や溶接等の手段で結合しても良い。本実施の形態における上記部分以外の構成は、第１の実施の形態と同様であるので説明は省略する。

図４に本発明の第２の実施の形態の変形形態のキャップの拡大断面図を示す。本実施の形態では、図４に示すキャップ４では、キャップ外周部には動力遮断部材の螺子部３ｄと結合可能な第１の螺子部４ｅが設置されるが、キャップ内側の圧縮機の回転軸と結合する手段は、螺子ではなく、スプライン構造４ｋでもよい。本実施の形態の構成は第１の実施の形態に適用されても良い。
図３及び４を参照すると、図１及び２に開示される第１の実施の形態の要素部分と同じ又は同様である図３及び４の要素部分は、同じ参照符号により指定されている。

次に上記実施の形態の効果及び作用について説明する。
本発明の第１の実施の形態の動力伝達装置により以下の効果が期待できる。
・ハブの内側に設置された動力遮断部材（トルクリミッタ）を有する動力伝達装置において、フランジ部を有するキャップを圧縮機の回転軸の先端部分に配置する構造とすることで、所望のトルクでトルクリミッタを作動させることができる。
・従って、トルクリミッタを有する動力伝達装置において、軸荷重による回転軸付近の座面の陥没等の不具合を解消し、動力遮断部材の動力遮断特性に影響を与えないで、高トルクを伝達可能であり、更に小径の回転軸を有する圧縮機に使用可能である。
・結果として、低動力損失の圧縮機に取り付け可能である。

本発明の第２の実施の形態の動力伝達装置により、上記第１の実施の形態に加えて以下の効果が期待できる。
・キャップの螺子部の加工がより容易になる。

本発明の第２の実施の形態の変形形態の動力伝達装置により、上記第１の実施の形態と同様の効果が期待できる、キャップと圧縮機の回転軸の締結構造を提供する。

上記の実施例では本発明が車両用カーエアコンの圧縮機のための動力伝達装置として使用された例を示したが、本発明はこれ以外の用途に適用されても良く、本発明の適用をカーエアコン用に限定するものではない。
上記において記載した、あるいは添付図面に示した実施の形態において、駆動源の動力は、ベルト及びプーリを介して伝達される構成で説明されたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、歯車等の別の機構を介して動力が伝達されても良い。

上記の実施の形態は本発明の例であり、本発明は、該実施の形態により制限されるものではなく、請求項に記載される事項によってのみ規定されており、上記以外の実施の形態も実施可能である。

図１は本発明の第１の実施の形態の動力伝達装置の概略的な構成を示す側断面図である。 図２は図１の回転軸付近の部分拡大図である。 図３は本発明の第２の実施の形態の動力伝達装置の回転軸締結部付近の部分拡大断面図である。 図４は本発明の第２の実施の形態の変形形態のキャップの拡大断面図である。 図５は従来の動力伝達装置の締結構造の実施例の部分側断面図である。 図６は、図５に示す締結構造を小径の回転軸に展開した場合の例を示す部分側断面図である。 図７は図６の締結部分の部分拡大断面図である。

符号の説明

１ プーリ
１ａ 嵌合部
２ ハブ
２ａ 嵌合部
２ｄ インナーハブ
２ｅ 嵌合部
２ｇ 座面
３ 動力遮断部材
３ａ 嵌合部
３ｃ 切欠き部
３ｄ 螺子部
３ｆ 座面
４ キャップ
４ｂ 座面
４ｄ 第２の螺子部
４ｅ 第１の螺子部
４ｇ 座面
４ｈ フランジ部
５ 回転軸
５ａ 端面
５ｂ 螺子部
６ 軸受
７ ケーシング
１０ 動力伝達装置

Claims (6)

1. 駆動源からの回転駆動力が伝達される回転可能な回転部（１）と、
   前記回転部（１）と被駆動装置の回転軸（５）の一方の端部とに機械的に連絡していて、それらの間における過大トルクの伝達を遮断する動力遮断部材（３）と、
   一方で前記回転軸（５）の前記一方の端部に締結し、他方で前記動力遮断部材（３）に螺子締結して、前記動力遮断部材（３）からの動力を前記回転軸（５）に伝達するキャップ（４）と、
   を具備する動力伝達装置（１０）において、
   前記回転部（１）と前記動力遮断部材（３）と前記キャップ（４）と前記回転軸（５）は一体的に回転しており、
   前記キャップ（４）は、前記回転軸（５）の軸線に対して半径方向に突き出るフランジ部（４ｈ）を具備しており、
   前記回転部（１）から前記回転軸（５）に伝達されるトルクは、前記キャップ（４）と前記動力遮断部材（３）とが螺子締結（５ｂ，３ｄ）されることにより、前記回転軸（５）の軸線方向の軸力に変換されており、前記フランジ部（４ｈ）は前記軸力を支持するように形成されることを特徴とする動力伝達装置。
2. 一方で前記回転部（１）に接続し、他方で前記動力遮断部材（３）に接続して、前記回転部（１）からの動力を前記動力遮断部材（３）に伝達するハブ（２）を更に具備しており、更に
   前記回転部（１）と前記ハブ（２）と前記動力遮断部材（３）は一体的に回転することを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
3. 前記キャップ（４）は前記回転軸（５）に、それを囲むように締結することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の動力伝達装置。
4. 前記キャップ（４）と前記回転軸（５）は螺子締結することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の動力伝達装置。
5. 前記フランジ部（４ｈ）は前記キャップ（４）において、前記動力遮断部材（３）に対向する側に設置されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の動力伝達装置。
6. 被駆動装置としての車両用カーエアコンの圧縮機に連結されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の動力伝達装置。

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