JP2008057607A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数の増加することなく駆動軸の小径化を図ることができると共に、コストダウンが可能な動力伝達装置を提供する。
【解決手段】動力伝達装置は、駆動側回転部材に固定されるハブ部材３と、被駆動側回転部材である駆動軸１の先端部に圧入嵌合されるスペーサ部材２を備え、ハブ部材と駆動軸とはスペーサ部材を介していて連結されて動力伝達経路Ｐを形成して、スペーサ部材が、過負荷の際に動力伝達経路を破断することで過大トルクの伝達を遮断するトルクリミット機能を有している。このトルクリミット機能としてスペーサ部材にはくびれ形状の破断部２３が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、トルクリミッタの機能を有する動力伝達装置に関するものであり、特に車両用空調装置の圧縮機に組み込まれて使用されるのに好適である。

従来より、例えば０％容量まで冷媒の吐出容量を変化させることが可能な可変容量型冷媒圧縮機を備えた冷凍サイクルでは、エンジンから圧縮機の駆動軸へ回転動力（トルク）の伝達を断続するクラッチ機構が不要となる。しかし、クラッチ機構を廃止した場合には、圧縮機が焼き付き故障を生起する等して圧縮機の駆動軸がロックすると、通常の伝達トルクよりも非常に大きい過大負荷トルク（衝撃トルク）が生じる。それによって、圧縮機の駆動軸を駆動するためのＶベルトプーリの回転が止まるので、エンジンによって駆動されるＶベルトが滑り、Ｖベルトに摩耗が生じ、Ｖベルトが破断する可能性がある。

そこで、圧縮機の駆動軸がロックする等の過大負荷トルクが生じ、プーリと圧縮機の駆動軸との間に設定トルク以上のトルク差が生じると、エンジンから圧縮機の駆動軸への動力伝達経路を遮断するトルクリミッタ機構を備えた動力伝達装置が種々提案されている。

ところで、近年地球環境保護の観点から自然冷媒である二酸化炭素（ＣＯ₂）を冷媒とした車両用空調装置の冷凍サイクルの開発が進められている。このＣＯ₂冷媒は、従来のフロン系冷媒と比較して使用圧力が高くなっており、冷凍サイクルを使用しない均圧時でも同様に高い。また、開放型の圧縮機の場合、駆動軸は内圧によりハウジングの前壁面より外部に飛び出そうとする力が働く。したがって、トルクリミッタ機構を備えた動力伝達装置を用いた圧縮機に自然冷媒であるＣＯ₂を使用すると、圧縮機の内部と外部との差圧で、駆動軸が圧縮機の外に飛び出そうとする力が従来のフロン系冷媒よりも大きくなるため、圧縮機内蔵のスラストベアリングでの動力損失が大きくなる。

また、シャフトシールは摺動面を押え付けながらシールしているが、この押え付ける力も内圧が高くなることで大きくなるため、この場合も動力損失が大きくなり、冷凍サイクルのＯＦＦ運転時の動力損失を増大させる。これらの動力損失を低減するには、圧縮機の駆動軸の外径を細くすれば良い。これにより、駆動軸の断面積が減り、駆動軸の飛び出し力が小さくなるため、スラストベアリングへの荷重が低減される。また、シャフトシールも接触面積及び摺動長さが小さくなるため、動力損失を低減できる。

このように、圧縮機の駆動軸を小径化した場合におけるトルクリミッタ機構を備えた動力伝達装置として、従来、特許文献１による動力伝達装置が知られている。この動力伝達装置は、図５に示すように圧縮機の駆動軸Ａに高強度の材料製の連結ロッドＢを組み込み、この連結ロッドＢとエンジンにより回転駆動されるハブ部材Ｃとの間をトルクリミッタＤを介して連結したものである。このように連結ロッドＢを駆動軸Ａに組み込むことで、駆動軸Ａの外径を細くしても、ハブ部材Ｃ側（トルクリミッタＤ）と圧縮機の駆動軸Ａ側との締結部分を強度的に成立させるようにしたものである。

特開２００４−２１８６６９号公報

しかしながら、この従来の動力伝達装置では、締結部分の構造上、エンジンの駆動側にハブ部材とトルクリミッタを、圧縮機の駆動軸側に連結ロッドを必要とするため、部品点数が増加し、コストアップするという問題がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、部品点数を増加することなく、圧縮機の駆動軸の小径化を図ることができると共に、コストダウンが可能な動力伝達装置を提供することである。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載の動力伝達装置を提供する。
請求項１に記載の動力伝達装置は、駆動側回転部材に固定されるハブ部材３と、被駆動側回転部材である駆動軸１の先端部に圧入嵌合されるスペーサ部材２とを備え、ハブ部材３と駆動軸１とはスペーサ部材２を介して連結されて動力伝達経路Ｐを形成していて、スペーサ部材２が、過負荷の際にその動力伝達経路Ｐを破断することで過大トルクの伝達を遮断するトルクリミット機能を有しているものであり、これにより、トルクリミッタという機能を担う別部品を新たに追加する必要がなく、コストの低減を図ることができる。また、駆動軸１をスペーサ部材２を介してハブ部材３に締結することができ、駆動軸１の小径化を図ることができ、圧縮機の動力損失を低減できる。

請求項２の動力伝達装置は、スペーサ部材２にトルクリミット機能としてくびれ形状の破断部２３を設けたものであり、これにより、スペーサ部材２が過負荷のときに、この破断部２３が破壊されることによって、過大トルクの伝達が遮断され、圧縮機が保護される。
請求項３の動力伝達装置は、スペーサ部材２の外部形状が六角形状もしくはスプライン形状となっていてハブ部材３に組み付けられ、またスペーサ部材２の先端はキャップ形状をしていて、ボルト５によってハブ部材３がスペーサ部材２に一体化されているものであり、これにより、ハブ部材３とスペーサ部２とをしっかりと締結することができる。

請求項４の動力伝達装置は、スペーサ部材２を所定のトルクにて発生するせん断応力により破断することができる材質によって形成し、硬度を大きくする必要がある場合には熱処理を行うものであり、これにより、材料の硬度の違いにより変化するせん断強度を適したものにすることができる。

以下、図面に従って本発明の実施の形態である動力伝達装置について説明する。本発明の動力伝達装置は、エンジンやモータ等から駆動力を得る車両用空調装置の圧縮機に組み付けられるのに好適なものである。図１は、本発明の実施の形態である動力伝達装置の縦断面図であり、図２は、スペーサ部材の外部形状を説明する図であり、図３は、スペーサ部材の破断部を説明する図である。本発明の動力伝達装置は、エンジンやモータから駆動力を得る駆動側回転部材、例えばプーリ（図示せず）に固定されるハブ部材３と、被駆動側回転部材である圧縮機の駆動軸１との間で動力（トルク）を伝達するものである。

図示されないプーリは、圧縮機のケーシング（図示せず）に回転可能に装着されている。プーリの外周面にはベルト（図示せず）が巻き掛けられ、エンジンやモータ等の外部からの動力によって回転する。ハブ部材３はこのプーリに連結固定されている。
一方、圧縮機の駆動軸１は、ケーシングに回転可能に支持されて、その先端部がケーシングのノーズ部４内に突出している。駆動軸１の先端部には、スペーサ部材２が圧入嵌合されており、このスペーサ部材２にハブ部材３が締結（結合）されている。これにより、駆動側回転部材からの動力（トルク）がハブ部材３及び、スペーサ部材２を伝って被駆動側回転部材である駆動軸１へと伝達される動力（トルク）伝達経路Ｐ（図１に矢印で示されている）が形成されている。

駆動軸１の先端部は、その先端側（フロント側）からやや外径が細く形成されている小径部１１と、小径部１１よりやや外径が大きく形成されている大径部１２とよりなっている。なお、大径部１２と称しているが、その外径は従来の圧縮機の駆動軸の外径より細くなっているものである。

スペーサ部材２は、フロント側が閉鎖されているキャップ形状をした小径筒部２１と大径筒部２２とが一体に連結した構造となっている。また、大径筒部２２の内径は、小径筒部２１の内径よりやや大きく形成されている。小径筒部２１の外部２５形状は、図２に示すように六角形状又は周方向に凸部と凹部とが連続して形成されているスプライン形状をしている。駆動軸１とスペーサ部材２との結合構造は、駆動軸１の先端部にスペーサ部材２を嵌合することによって行われ、その場合、駆動軸１の大径部１２にスペーサ部材２の大径筒部２２が圧入嵌合されることで、両者はしっかりと結合され、駆動軸１の小径部１１の外周面とスペーサ部材２の小径筒部２１の内周面との間には、微小な隙間ｇが形成されるようになっている。

また、スペーサ部材２の大径筒部２２と小径筒部２１の移行部位付近には、図３（ｂ），（ｃ）に示すように、外周面側から断面Ｕ字状又は断面Ｖ字状のくびれ形状の切り欠きが設けられていて、破断部２３を形成している。即ち、スペーサ部材２に過負荷が掛かったときに、図３（ａ）に示すようにこの破断部２３が破壊されることによって、過大トルクの伝達が遮断されることになる。

ハブ部材３の第１の面３１は、六角形状又はスプライン形状をしたスペーサ部材２の外部２５形状との組み合わせ形状となっていて、スペーサ部材２の小径筒部２２の外周面にしっかりと当接され、またハブ部材３の第１の面３１と直交する第２の面３２は、小径筒部２２のフロント側の閉鎖部２４に当接するようになっている。更に、ハブ部材３の第２の面３２と閉鎖部２４とがボルト５等の固定具により締結されることによって、ハブ部材３とスペーサ部材２とはしっかりと結合される。

スペーサ部材２の破断部２３が、所定のトルクで発生するせん断力によって破断する構造とするために、くびれ形状の部位を形成することにより高トルク時にせん断応力が高くなる部位（強度が弱い部位）を設けると共に、スペーサ部材２の材料の硬度の違いにより変化するせん断強度を適したものにするために、適切な材料の選定をし、必要な場合は、スペーサ部材全体に熱処理を施して硬度を大きくする。

図４は、（ａ）従来の動力伝達装置と（ｂ）本発明の動力伝達装置の形状の違いを説明する概略図である。図４（ａ）の従来の動力伝達装置は、図５の従来技術の動力伝達装置と基本的に同じ構成をしていて、圧縮機の駆動軸１にはスペーサ部材２（図５の連結ロッドＢに相当）が設けられていて、ハブ部材３はトルクリミッタ６（図５のトルクリミッタＤに相当）を介してスペーサ部材２に結合している。こうして、トルクリミッタ６が破断されることによって、動力の伝達が阻止されるようになっている。
一方、本発明においては、駆動軸１にスペーサ部材２が設けられていて、ハブ部材３は直接スペーサ部材２に結合している。そして、スペーサ部材２に破断部が設けられていて、過負荷のときにスペーサ部材２が破断されることによって、動力の伝達が阻止されるようになっている。

従って、従来の動力伝達装置においては、駆動側回転部材側にハブ部材とトルクリミッタの２部品が構造上必要であったのに対し、本発明ではトルクリミッタの機能をスペーサ部材にもたせることによって、トルクリミッタを排除することができ、部品を１つ減らせるためにコストダウンを図ることが可能である。

本発明の実施の形態の動力伝達装置の縦断面図である。 本発明の実施の形態の動力伝達装置のスペーサ部材の外部形状の２つの例（ａ），（ｂ）を示す図である。 （ａ）スペーサ部材の破断状況を説明する図であり、（ｂ），（ｃ）はそれぞれスペーサ部材の破断部の形状を示す図である。 （ａ）従来の動力伝達装置と、（ｂ）本発明の動力伝達装置との形状の比較を示す概略構造図である。 従来技術の動力伝達装置の縦断面図である。

符号の説明

１ 駆動軸
１１ 小径部
１２ 大径部
２ スペーサ部材
２１ 小径筒部
２２ 大径筒部
２３ 破断部
３ ハブ部材

Claims (4)

1. 駆動側回転部材から被駆動側回転部材に回転動力を伝達する動力伝達装置において、
   駆動側回転部材に固定されるハブ部材（３）と、
   被駆動側回転部材である駆動軸（１）の先端部に圧入嵌合されるスペーサ部材（２）とを備え、前記ハブ部材（３）と前記駆動軸（１）とは前記スペーサ部材（２）を介して連結されて動力伝達経路（Ｐ）を形成していて、
   前記スペーサ部材（２）が、過負荷の際にその動力伝達経路（Ｐ）を破断することで過大トルクの伝達を遮断するトルクリミット機能を有していることを特徴とする動力伝達装置。
2. 前記スペーサ部材（２）にトルクリミット機能としてくびれ形状の破断部（２３）を設けたことを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
3. 前記スペーサ部材（２）の外部形状は、六角形状もしくはスプライン形状となっていて前記ハブ部材（３）に組み付けられ、また前記スペーサ部材（２）の先端はキャップ形状をしていて、ボルト（５）によって前記ハブ部材（３）が前記スペーサ部材（２）に一体化されることを特徴とする請求項１又は２に記載の動力伝達装置。
4. 前記スペーサ部材（２）が、所定のトルクにて発生するせん断応力による破断することができる材質によって形成されていて、硬度を大きくする必要がある場合には熱処理されていることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の動力伝達装置。

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