JP2007232164A

JP2007232164A - トルク伝達装置

Info

Publication number: JP2007232164A
Application number: JP2006057447A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Ikeda; 政弘池田
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2006-03-03
Filing date: 2006-03-03
Publication date: 2007-09-13

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】駆動側回転体５と従動側回転体６が互いに同心的に配置され、駆動側回転体５に複数の駆動側伝達片５４が円周方向所定間隔で形成され、従動側回転体６に前記駆動側伝達片５４の間に位置する複数の従動側伝達片６５が円周方向所定間隔で形成され、円周方向に互いに対向する駆動側伝達片５４と従動側伝達片６５の間に、ゴム状弾性材料からなる複数の弾性体７が介在され、この弾性体７は、駆動側回転体５と従動側回転体６の円周方向相対変位量が所定値未満では、円周方向両端７ａ，７ｂが駆動側伝達片５及び従動側伝達片６に径方向異なる位置で接触され、前記円周方向相対変位量が所定量以上では、円周方向両端７ａ，７ｂが駆動側伝達片５４及び従動側伝達片６５に径方向対応位置で接触される。
【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５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、一点鎖線より上側に示される半分が無トルク状態、一点鎖線より下側に示される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によれば、内燃機関から不図示の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５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（例えば下記の特許文献１参照）。
特開２００２−１４７５３１号公報

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の体積と孔部１０３ａの大きさを十分なものとすれば、ばね定数の線形特性範囲を広くして、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、一個あたりの弾性体に作用する応力が大きくなり、その耐久性が低下して、回転方向のガタが発生するおそれがある。

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題とするところは、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。

上述した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、駆動側回転体と従動側回転体が互いに同心的に配置され、駆動側回転体に複数の駆動側伝達片が円周方向所定間隔で形成され、従動側回転体に前記駆動側伝達片の間に位置する複数の従動側伝達片が円周方向所定間隔で形成され、円周方向に互いに対向する前記駆動側伝達片と従動側伝達片の間に、ゴム状弾性材料からなる複数の弾性体が介在され、この弾性体は、前記駆動側回転体と従動側回転体の円周方向相対変位量が所定値未満では、円周方向両端が前記駆動側伝達片と従動側伝達片に径方向異なる位置で接触され、前記駆動側回転体と従動側回転体の円周方向相対変位量が所定量以上では、円周方向両端が前記駆動側伝達片と従動側伝達片に径方向対応位置で接触されるものである。

すなわち、上記構成によれば、入力トルクの変動によって、駆動側回転体と従動側回転体が円周方向に相対変位した場合に、その変位量が所定値未満では、位置駆動側伝達片と従動側伝達片の間での弾性体へのトルク入力が径方向異なる位置で行われるので、この弾性体が受ける変形は剪断となって、ほぼ線形の剪断ばね領域でトルク伝達を行う。また、前記変位量が所定量以上では、位置駆動側伝達片と従動側伝達片の間での弾性体へのトルク入力が径方向対応位置で行われるので、この弾性体が受ける変形は圧縮となって、ばね定数が非線形的に上昇し、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、円周方向に互いに隣り合う弾性体が、駆動側伝達片又は従動側伝達片を跨ぐようにこの弾性体間に形成されたつなぎ部を介して互いに略対称に連結されたものである。

請求項３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、弾性体に、軸方向両側へ突出した突起部が形成され、この突起部が、駆動側回転体及び従動側回転体の軸方向内側面と接触されたものである。

請求項１の発明に係るトルク伝達装置によれば、トルク入力による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未満では、弾性体が剪断を受ける構造とすることによって、線形ばね特性範囲を広くして優れたトルク変動吸収機能を奏することができ、トルク入力による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以上では、弾性体が圧縮を受ける構造とすることによって、大きなトルク伝達力が確保することができる。しかも、円周方向相対変位初期から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によれば、請求項１による効果に加え、弾性体の装着性を向上させると共に、弾性体を安定した状態で配置可能となり、しかも、正・逆両回転での特性のチューニングが可能となる。

請求項３の発明に係るトルク伝達装置によれば、請求項１による効果に加え、軸方向に対する弾性体の位置決めが可能となり、弾性体と駆動側回転体及び従動側回転体とのクリアランスを確保すると共に、圧縮を受けた時の弾性体の軸方向への逃げを抑えることができる。

以下、本発明に係るトルク伝達装置の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係るトルク伝達装置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II−II’線で切断して示す無トルク状態の断面図、図３は、図２におけるIII−III’線で切断して示す部分断面図、図４は、図１におけるII−II’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。そしてこの実施の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プーリ４と、このプーリ４に取り付けられた駆動側回転体５と、この駆動側回転体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従動側回転体６と、前記駆動側回転体５と従動側回転体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の外周に回転自在に支持されている。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る。

駆動側回転体５は、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と、環状本体部５１における背面側の端部から内周側へ延びて従動側回転体６における後述のリム部６３の外周面と近接対向されたフランジ部５３とを備える。そしてこの駆動側回転体５は、前記突片５２がそれぞれボルト８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。

従動側回転体６は、金属又は合成樹脂材で製作されたものであって、駆動側回転体５の内周側に同心的に配置されており、回転軸２の端部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、その外周部から背面側へ延びて駆動側回転体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と、このリム部６３の正面端部から外周側へ延びて駆動側回転体５における環状本体部５１の内周面と近接対向されたフランジ部６４とを備える。

図２に示されるように、駆動側回転体５には、環状本体部５１の内周面及びフランジ部５３の正面から突出した複数の駆動側伝達片５４が、円周方向等間隔（図示の例では60度間隔）で形成されている。一方、従動側回転体６には、リム部６３の外周面及びフランジ部６４の背面から突出した複数の従動側伝達片６５が、円周方向等間隔（図示の例では60度間隔）で形成され、それぞれ駆動側伝達片５４，５４の間に位置している。すなわち、駆動側伝達片５４と従動側伝達片６５は、円周方向交互に配置されている。

弾性体７は、ゴム状弾性材料からなるものであって、円周方向に互いに隣り合う弾性体７が、二個一組として、この弾性体７，７の外周部間に従動側伝達片６５を跨ぐように形成されたつなぎ部７１を介して、互いに円周方向略対称に連結されている。

詳しくは、この弾性体７は、つなぎ部７１との連結部と背反する端部（円周方向両端部）７ａ，７ａが、その外径部において駆動側伝達片５４，５４と接触されており、つなぎ部７１の内周側で互いに対向する端部７ｂ，７ｂが、その内径部において、従動側伝達片６５に、その円周方向両側から挟むように接触されている。すなわち、図２に示される無トルク状態では、弾性体７と駆動側伝達片５４との間には、内径側に隙間Ｇ_１が存在し、弾性体７と従動側伝達片６５との間には、外径側に隙間Ｇ_２が存在する。

また、各弾性体７には、軸方向両側へ突出した突起部７２，７２が形成されており、この突起部７２，７２は、図１及び図３に示されるように、駆動側回転体５におけるフランジ部５３の内側面５３ａ及び従動側回転体６におけるフランジ部６４の内側面６４ａと接触されている。なお、前記内側面５３ａ，６４ａは、請求項３に記載された軸方向内側面に相当する。

以上のように構成されたトルク伝達装置によれば、図２に示されるように、つなぎ部７１を介して二個一組で互いに円周方向略対称に連結された弾性体７が、前記つなぎ部７１で従動側伝達片６５を跨ぐように装着されることによって、安定した姿勢が保持され、しかも容易に装着することができる。また、つなぎ部７１の両側の弾性体７，７の形状や大きさによって、正・逆回転双方に対する特性のチューニングが可能である。

そして、図１に示されるプーリ４は、その外周に巻き掛けられた不図示のベルト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し、そのトルクは、プーリ４に取り付けられた駆動側回転体５から、つなぎ部７１により連結された二個一組の弾性体７，７のうち一方の弾性体７及び従動側回転体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、駆動側回転体５と従動側回転体６は、トルク変動の入力によって、回転に伴って円周方向へ周期的に相対変位するので、二個一組の弾性体７，７のうちトルクが伝達される側の弾性体７は、駆動側回転体５の各駆動側伝達片５４と従動側回転体６の各従動側伝達片６５との間で円周方向の変形を受ける。

そして、通常運転状態での比較的小さなトルク変動に対しては、トルクが伝達される側の弾性体７の端部７ａ，７ｂは、隙間Ｇ_１，Ｇ_２によって、駆動側回転体５の駆動側伝達片５４及び従動側回転体６の各従動側伝達片６５に対して径方向異なる位置で接触されているので、変形が剪断となる。しかも、この弾性体７の軸方向両端は、突起部７２，７２のみで駆動側回転体５のフランジ部５３の内側面５３ａ及び従動側回転体６のフランジ部６４の内側面６４ａと接触されているので、円周方向に柔軟に剪断変形される。このためほぼ線形の低いばね特性によってトルク変動が吸収され、伝達トルクが平滑化される。

また、駆動側回転体５の駆動側伝達片５４と弾性体７との間の隙間Ｇ_１、及び従動側回転体６の従動側伝達片６５と弾性体７との間の隙間Ｇ_２は、駆動側回転体５と従動側回転体６の円周方向相対変位に伴って、すなわち弾性体７の変形に伴って変化する。そして、例えば車両走行の加速や減速等によって、伝達トルクの変動が通常の範囲を超えて増大し、駆動側回転体５と従動側回転体６の円周方向相対変位量が所定量以上になると（なお、加速時と減速時では、相対変位方向が逆になる）、図４に示されるように、トルクを受ける側の弾性体７の端部７ａ，７ｂは、駆動側伝達片５４及び従動側伝達片６５とのＧ_１，Ｇ_２がなくなって全面接触状態となる。このため駆動側伝達片５４と従動側伝達片６５の間での弾性体７へのトルク入力が径方向対応位置で行われるので、この弾性体７が受ける円周方向の変形は圧縮となって、ばね定数が非線形的に上昇し、弾性体７の過大変形を抑制すると共に、トルク伝達力が増大する。

なお、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II−II’線で切断して示す無トルク状態の断面図である。図２におけるIII−III’線で切断して示す部分断面図である。図１におけるII−II’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１００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

５駆動側回転体
５１環状本体部
５３フランジ部
５３ａ内側面
５４駆動側伝達片
６従動側回転体
６１ボス部
６２円盤部
６３リム部
６４フランジ部
６４ａ内側面
６５従動側伝達片
７弾性体
７ａ，７ｂ端部
７１つなぎ部
７２突起部
Ｇ_１，Ｇ_２隙間

Claims

駆動側回転体（５）と従動側回転体（６）が互いに同心的に配置され、駆動側回転体（５）に複数の駆動側伝達片（５４）が円周方向所定間隔で形成され、従動側回転体（６）に前記駆動側伝達片（５４）の間に位置する複数の従動側伝達片（６５）が円周方向所定間隔で形成され、円周方向に互いに対向する前記駆動側伝達片（５４）と従動側伝達片（６５）の間に、ゴム状弾性材料からなる複数の弾性体（７）が介在され、この弾性体（７）は、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量が所定値未満では、円周方向両端（７ａ，７ｂ）が前記駆動側伝達片（５４）及び従動側伝達片（６５）に径方向異なる位置で接触され、前記円周方向相対変位量が所定量以上では、円周方向両端（７ａ，７ｂ）が前記駆動側伝達片（５４）及び従動側伝達片（６５）に径方向対応位置で接触されることを特徴とするトルク伝達装置。
円周方向に互いに隣り合う弾性体（７，７）が、駆動側伝達片（５４）又は従動側伝達片（６５）を跨ぐようにこの弾性体（７，７）間に形成されたつなぎ部（７１）を介して互いに略対称に連結されたことを特徴とする請求項１に記載のトルク伝達装置。
弾性体（７）に、軸方向両側へ突出した突起部（７２）を有し、この突起部（７２）が、駆動側回転体（５）及び従動側回転体（６）の軸方向内側面（５３ａ，６４ａ）と接触されたことを特徴とする請求項１に記載のトルク伝達装置。