JP2008249080A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】動力遮断部材作動後のハブの脱落を防止する係止手段を備え、低廉な費用で製造できる動力伝達装置を提供する。
【解決手段】動力伝達装置は、回転機器のケーシング６に回転可能に装着されるプーリ１と、プーリ１に凹凸嵌合により結合されるハブ２と、回転軸４とハブ２との間の過大トルクの伝達を遮断する動力遮断部材３と、ハブ２をプーリ１に対して係止する係止手段とを具備し、係止手段が、ハブ２の外周部に半径方向の段差として形成された第１段差部２３７と、第１段差部２３７が軸方向に係止されるようにプーリ１のリム部１１の内周壁部に半径方向の段差として形成された第２段差部１６とから構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、トルクリミッタ機能を有する動力伝達装置に関するものであり、特に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用空調装置の常時運転型圧縮機に適用して好適である。

図６は、エンジン又は電動機等から圧縮機に動力を伝達する動力伝達装置の縦断面図であって、本願出願人による特願第２００５−３０４６２７号に記載された図である。この種の動力伝達装置は、図に示されるように、エンジン等から駆動力を得る駆動側回転部材であるプーリ１００と、トルクリミッタである動力遮断部材３００と、圧縮機の回転軸４００に固定された被駆動側回転部材であるハブ２００とを具備している。プーリ１００は、圧縮機のケーシング７００に軸受５００を介して回転可能に支持されており、ハブ２００はプーリ１００に挿入されて連結している。動力遮断部材３００は、例えば圧縮機が焼き付きを起こした場合に発生する過大トルクによるベルトの切断といった二次的被害を防ぐために設けられており、過大なトルクが発生したとき動力伝達経路を断つように破壊する破断部３０１を有している。

また、この種の動力伝達装置は、伝達トルクの急激な変動を緩和するトルクダンパ機能を含むことも通常は求められ、このためにハブ側にゴム等の弾性材料から作られたハブ側凸部２０１を備えている。ハブ２００とプーリ１００は前記ハブ側凸部２０１とプーリ１００に設けた凹部を嵌合することにより結合され、またその凸部及び凹部を介してトルクが伝達される。

このような構造の動力伝達装置において、過大なトルクが発生したとき動力遮断部材３００が作動して破断部が破断する。動力遮断部材３００が破断した後は、プーリ１００とハブ２００は凹部及び凸部が挿入されているだけであるので、ハブ２００がプーリ１００から容易に脱落してしまうという問題があった。

このため、図６に記載された動力伝達装置では、脱落防止手段が提案されている。この脱落防止手段は、ハブ２００のハブ側凹凸部２０１リア側の端面から軸方向に突出してフック状に形成された突起部２０５と、この突起部が挿入されて係止されるプーリ１００側の挿入穴１０５とから構成される。この場合、突起部２０５が、挿入穴１０５に挿入されて、挿入穴１０５を通り抜けることによって軸方向の係止が達成される。但しこの脱落防止手段は、フック状の突起部を形成するために金型が複雑になって金型費用の増大を招くという問題があった。さらに、突起部２０５は比較的小径の軸部を有しているので、組み立ての際、突起部２０５を挿入穴１０５に挿入する際の抵抗によって前記小径の軸部が軸方向に容易に圧縮変形され、そのため、突起部２０５を係止可能な位置まで押し込むことが容易ではなく組み立て作業時間が長くかかるという問題もあった。

本発明は、前述した従来技術の課題に鑑みてなされたもので、その目的は、動力遮断部材作動後のハブの脱落を防止する係止手段を備え低廉な費用で製造できる動力伝達装置を提供することである。

本発明は、上記課題を達成するための技術的手段として、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に記載された発明は、回転軸（４）を有する回転機器のケーシング（６）に回転可能に装着されるプーリ（１）と、プーリ（１）との間でトルクを伝達するように、プーリ（１）に凹凸嵌合により結合されるハブ（２）と、回転軸（４）とハブ（２）との間の過大トルクの伝達を遮断する動力遮断部材（３）と、動力遮断部材（３）の作動後に、ハブ（２）がプーリ（１）から脱落するのを防止するためにハブ（２）をプーリ（１）に対して係止する係止手段と、を具備する動力伝達装置において、係止手段が、ハブ（２）の外周部に半径方向の段差として形成された第１段差部（２３７）と、第１段差部（２３７）が軸方向に係止されるようにプーリ（１）のリム部（１１）の内周壁部に半径方向の段差として形成された第２段差部（１６）とから構成されることを特徴としている。

これにより、動力遮断部材（３）が破断した場合でも、ハブ（２）は、その第１段差部（２３７）がプーリ（１）に形成された第２段差部（１６）によって係止されるので、プーリ（１）からの脱落が防止される。また、第１段差部（２３７）をハブの外周面に形成することにより、ハブ（２）を成形品として形成する場合のハブ（２）の金型構造の簡素化が図れると共に、第１段差部（２３７）の半径方向内側への大きな変形量を得ることが容易になり、その結果組立て性が良好で且つ第１及び第２段差部における引掛かり量の大きい確実な係止手段を実現できる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ハブ（２）は、弾性部材（２３）を備え、該弾性部材が、プーリ（１）の凹部に嵌合する凸部を有することを特徴としている。これにより、伝達されるトルクの変動を弾性部材によって吸収することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、プーリ（１）が、半径方向に延在する円板部（１３）と、該円板部（１３）に貫通形成された連結穴（１８）とを有し、ハブ（２）が、プーリ（１）の円板部（１３）に向かい合う該ハブ（２）の一方の端面（２３２）から軸方向に突出して連結穴（１８）に嵌合するように形成された軸方向突出部（２３３）を有することを特徴としている。

これにより、ハブ（２）の軸方向突出部（２３３）とプーリの連結穴（１８）との嵌合部においてもトルクの伝達が可能になる。さらに、嵌合部における嵌合摩擦が、ハブ（２）の軸方向の移動に対する抵抗力となるのでハブ（２）の脱落防止を助ける。

請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、プーリ（１）が、半径方向に延在する円板部（１３）と、該円板部（１３）に貫通形成された連結穴（１８）とを有し、プーリ（１）に形成された連結穴（１８）と第２段差部（１６）の円周方向の角度位置が一致していることを特徴としている。これにより、プーリ（１）を成形品で形成する場合、連結穴（１８）を通って第２段差部を成形する金型を用いることができ、第２段差部（１６）を成形するためのスライド構造を設ける必要がなくなり、プーリ用の金型構造の簡素化が可能になる。

請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、連結穴（１８）及び軸方向突出部（２３３）が、円周方向に間隔をあけて複数設けられていることを特徴とする。また、請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、係止手段、連結穴（１８）が、円周方向に間隔をあけて複数設けられていることを特徴とする。請求項５及び請求項６に記載の発明によれば、プーリ（１）とハブ（２）との嵌合をより強固なものとすることができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施例に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下、本発明の好適な実施例について図面を参照しながら説明する。本発明の動力伝達装置は、車両用空調装置の圧縮機に組み付けて用いるのに好適なものであり、以下の説明では、圧縮機に組み付けられたものとして説明するが、本発明の動力伝達装置は圧縮機以外の回転機器にも適宜利用可能である。図１は本発明の実施例に係る動力伝達装置及び圧縮機の回転軸の縦断面図であり、図２は図１のフロント側から見た正面図である。

本発明の動力伝達装置は、エンジンや電動機から駆動力を得る駆動側回転部材であるプーリ１と、プーリに凹凸嵌合により結合されると共に圧縮機の回転軸４に固定される被駆動側回転部材であるハブと、トルクリミッタである動力遮断部材３と、動力遮断部材３の作動後のハブの脱落を防ぐ係止手段とを具備し、プーリ１から回転軸４へ動力（トルク）を伝達するものである。このプーリ１、ハブ２、及び動力遮断部材３は同軸に設けられている。

図１に示されるように、プーリ１は、外周部にベルトが掛けられて動力を受けるリム部１１と、軸受５を保持すると共にプーリ１の剛性を高めるために円環状に軸方向に延びる環状リブ部１２と、リム部１１と環状リブ部１２とを連結する円板部１３とを有している。プーリ１は、圧縮機のケーシング６の一端側に設けられたボス部６１に軸受５及びスリーブリング付き留輪８を介して回転可能に装着されている。このプーリ１は、好適には熱硬化性の合成樹脂で成形されており、通常はプーリ１、スリーブ付き留輪８、及び軸受け５はインサート成形により一体化している。プーリ１のリム部１１の外周面にはベルト（図示せず）が巻き掛けられ、プーリ１はエンジンや電動機等の外部からの動力によって回転する。軸受５は、ボス部６１の外周面に形成された溝に嵌め込まれたスリーブリング付き留輪８（スナップリング）と、ボス部６１の端部およびスリーブリング付き留輪８内に嵌め込まれたリング部材９とによって、軸方向の移動が阻止されている。また、ケーシング６と回転軸４とは、軸封装置によって密封されており、冷媒やオイル等が外部に漏れるのを防止している。この軸封装置もまた、ボス部の内周面に形成された溝に嵌め込まれた別の留輪（スナップリング）によって軸方向の移動が阻止されている。

圧縮機の回転軸４の先端部は、ケーシング６から図１のフロント側へ突出しており、先端側から順に、六角柱状に形成された工具形状部４１、外周に雄ねじが形成された雄ねじ部４２、前記雄ねじ部４２より大径の大径軸部４３、及び雄ねじ部４２と大径軸部４３との間のねじ山のない中径軸部４４を有している。この中径軸部４４には座金７が挿入され、座金７は中径軸部４４と大径軸部４３との間に形成される段部とハブのリア側の面との間で挟み込まれている。

回転軸４には動力遮断部材３が固定されており、動力遮断部材３は大径の六角形フランジ部３１と小径の小径軸部３２とを有する段付き形状を呈しており、その中心には雌ねじ部３３が形成された中心穴３４が貫通形成されており、さらにフランジ部３１と小径軸部３２との間に、小径軸部３２よりも更に小径の環状切欠き部３５が設けられている。環状切欠き部３５は、動力遮断部材３に過大なトルクが作用したとき、そのトルクに基づく軸力によって破断するように形作られている。

動力遮断部材３は、その中心穴３４に形成された雌ねじ部３３を回転軸４の雄ねじ部４２にねじ込むことにより回転軸４に固定されるが、このとき動力遮断部材３の外周側には後述するハブ２のインナーハブ２１が配置され、このインナーハブ２１は、動力遮断部材３をねじ込むことによって動力遮断部材３の段付き部と座金７のフロント側の端面とによって締め付けられて、回転軸４に間接的に固定される。

次に、ハブ２について、その単独のリア側から見た正面図である図３及び図３の切断線Ｉ−Ｉによる縦断面図である図４を参照して説明する。ハブ２は、インナーハブ２１と、ゴム等の弾性材料から形成されたトルク伝達及び緩衝用のアウターハブ２３とから構成されている。インナーハブ２１は、動力遮断部材３の小径軸部３２が挿入される中心穴２１１を形成する内筒部２１２と、外側の外筒部２１３と、内筒部２１２と外筒部２１３を連結するようにフロント側で半径方向に延在する連結部２１４とから形成されている。内筒部２１２のフロント側の端面には、動力遮断部材３の六角形フランジ部３１を嵌め込むことのできる円形凹部２１５が形成されている。ハブ２を回転軸４側に固定するときには、前記円形凹部２１５に動力遮断部材の六角形フランジ部３１を嵌め込んだ後、円形凹部２１５の周囲に４箇所設けられたカシメ部２１６を塑性変形させて動力遮断部材３とハブ２を軸方向に固定する。また内筒部２１２のリア側端面に形成された座面２１７が前記座金７の端面に当接する。

アウターハブ２３は、中心軸線ＡＸに対する垂直線に対して約１５度リア側に傾斜したフロント側端面２３１と、中心軸線ＡＸにほぼ垂直なリア側端面２３２と、インナーハブ２１との接合のための接合穴とを中心部に有する、概ね円筒状を呈している。リア側端面２３２は、高さＤの略円柱状の凸部２３５の端面が円形に並んで形成されている。円形に並んだ凸部２３５の内周側は、リア側端面２３２からみて凹部２３４をなしている。またリア側端面２３２には、軸方向へ高さＨで突出した軸方向突出部２３３が設けられており、この軸方向突出部２３３は本実施例では等角度間隔で３個設けられている。前記凹部２３４は、本実施例の場合、軸受５及びそれを保持するためのボス部６１等のためのスペースを提供するだけでなく、後述する第１段差部２３７の半径方向内側への弾性変形を促進する。

アウターハブ２３は、中心軸線ＡＸを中心に円環状に配置された、本実施例の場合１５個の一連の凸部２３５を備えている。前記凸部２３５は、アウターハブ２３の外周面を軸方向に延びる複数の第１溝部２３５ａの間に形成された径方向凸部と、アウターハブ２３のリア側端面２３２を放射状に延びる複数の第２溝部２３５ｂの間に形成された軸方向凸部とから構成されている。また第１溝部２３５ａと第２溝部２３５ｂは、同一の円周方向の角度位置及び溝幅を有するとともに、互いに垂直に交わることにより上記径方向凸部と上記軸方向凸部が連続した一つの凸部２３５を形成している。なお、第１溝部２３５ａはアウターハブ２３の軸方向の幅全体を貫通せず、フロント側端面２３１付近に膜状の部分２３９が残る。この膜状の部分２３９は第１溝部２３５ａに塵埃が侵入することを防ぐためのものである。

また、アウターハブ２３には、直径ｄ１の上記径方向凸部の外周面２３０から半径方向に突出する第１突出部２３６がリア側端面２３２付近に１２０度の円周方向の間隔で３個設けられている。第１突出部２３６は、本実施例では、３個の軸方向突出部２３３と同一の角度位置に設けられている。第１突出部２３６は、そのフロント側には外周面２３０から垂直に立ち上がった第１段差部２３７を有しており、リア側には中心軸線に対して約３０度傾斜した傾斜面からなる第１傾斜移行部２３８が形成されている。なお、前記第１段差部２３７は、後述するプーリ側に形成された第２段差部１６とともに本発明の特徴である係止手段を構成する。

再び図１に戻って説明すると、プーリ１は、リム部１１と環状リブ部１２との間に、ハブ側の一連の凸部２３５に嵌合する一連の凹部１４を備え、この凹部１４は、ハブの凸部２３５をなす第１溝部２３５ａに嵌合するようにリム部１１の内周面から半径方向に突出して軸方向に延在する第１リブ部１４ａと、前記第２溝部２３５ｂに嵌合するように円板部１３から軸方向フロント側に突出して放射状に延在する第２リブ部１４ｂとから構成される。第１及び第２リブ部１４ａ、１４ｂは、同一の円周方向角度位置及びリブ幅を有するとともに、互いに垂直に交わることにより連続した一つのリブ部を形成している。

図１の部分詳細図である図３に示されるように、プーリのリム部１１にはその内周面から半径方向に突出する第２突出部１５がリム部１１中央よりややフロント側に設けられていて、この第２突出部１５は前記ハブの第１突出部２３６と同様に１２０度間隔で３個設けられている。第２突出部１５は、そのリア側にはリム部１１の内周面から垂直に立ち上がった半径方向の第２段差部１６を有し、フロント側には傾斜面からなる第２傾斜移行部１７を有している。第２突出部１５の内径はアウターハブの直径ｄ１を有する外周面２３０よりわずかに大きく、またリム部１１の内径はアウターハブの第１突出部２３６の外径よりわずかに大きく形成されると共に、ハブがプーリに嵌合されたとき、プーリ側の第２段差部１６とハブ側の第１段差部２３７との間に軸方向の隙間Ｃが形成される。

プーリの円板部１３には３個の連結穴１８が第２突出部１５と同一の円周方向の角度位置に貫通形成されていて、この連結穴１８には、アウターハブ２３の３個の軸方向突出部２３３が嵌合する。

ハブ２とプーリ１はこのように構成されているので、第１段差部２３７が第２段差部１６よりもリア側に位置することにより係止構造が形成されるのと共に、アウターハブ２３に形成された１５個の凸部２３５とプーリ１に形成された１５個の凹部１４との係合により、及びアウターハブの３個の軸方向突出部２３３とプーリの連結穴１８との係合によりトルク伝達構造が形成される。トルクの伝達は凹部１４と凸部２３５との当接面及び軸方向突出部２３３と連結穴１８との当接面を通して行われる。

過大トルクが発生して動力遮断部材の前記環状切欠き部３５が破断した場合、ハブは、隙間Ｃだけフロント側に僅かに移動するが、それ以上の移動は、ハブ側の第１段差部２３７とプーリ側の第２段差部１６とが当接することによって阻止され、従ってハブのプーリからの脱落が防止される。

本実施例のアウターハブ２３の第１突出部２３７は、それがアウターハブ２３の外周面２３０に形成されていること及び凹部２３４の効果により、半径方向内側に大きく弾性変形することが可能である一方で軸方向に変形し難い形状を有している。ところで、ハブ２をプーリ１に嵌合して組み立てるとき、アウターハブ２３の第１突出部２３６はプーリの第２突出部１５を乗り越えなければならないが、本実施例のアウターハブ２３はその乗り越え時に軸方向にほとんど変形することなく半径方向内側に弾性変形するので容易に且つ確実に組み立てることができる。また、この半径方向内側の大きな弾性変形能力から、第１及び第２段差部における引掛かり量の大きい確実な係止構造を得ることができる。

本実施例におけるアウターハブ２３を成形するための金型は、従来例の図６の突起部２０５を有するハブ側凹凸部２０１のための金型に比較すると金型構造の単純化が図れる。また、プーリの金型についても、第２突出部１５と連結穴１８の角度位置が一致しているので、第２突出部１５の成形のためにスライド構造を設ける等の金型構造の複雑化を避けることができる。

本発明の実施例に係る動力伝達装置及び関連する回転軸の縦断面図である。 図１の動力伝達装置及び関連する回転軸の正面図である。 前記動力伝達装置のハブのリア側から見た正面図である。 図３の切断線Ｉ−Ｉによるハブの縦断面図である。 図１の部分詳細縦断面である。 従来の動力伝達装置の縦断面図である。

符号の説明

１ プーリ
２ ハブ
３ 動力遮断部材
４ 回転軸
５ 軸受
６ ケーシング
１６ 第２段差部
１８ 連結穴
２１ インナーハブ
２３ アウターハブ
２３３ 軸方向突出部
２３７ 第１段差部

Claims (6)

1. 回転軸（４）を有する回転機器のケーシング（６）に回転可能に装着されるプーリ（１）と、
   前記プーリ（１）との間でトルクを伝達するように、前記プーリ（１）に凹凸嵌合により結合されるハブ（２）と、
   前記回転軸（４）と前記ハブ（２）との間の過大トルクの伝達を遮断する動力遮断部材（３）と、
   前記動力遮断部材（３）の作動後に、前記ハブ（２）が前記プーリ（１）から脱落するのを防止するために前記ハブ（２）を前記プーリ（１）に対して係止する係止手段と、を具備する動力伝達装置において、
   前記係止手段が、前記ハブ（２）の外周部に半径方向の段差として形成された第１段差部（２３７）と、前記第１段差部（２３７）が軸方向に係止されるように前記プーリ（１）のリム部（１１）の内周壁部に半径方向の段差として形成された第２段差部（１６）とから構成されることを特徴とする動力伝達装置。
2. 前記ハブ（２）は、弾性部材を備え、該弾性部材（２３）が、前記プーリ（１）の凹部に嵌合する凸部を有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. 前記プーリ（１）が、半径方向に延在する円板部（１３）と、該円板部（１３）に貫通形成された連結穴（１８）とを有し、
   前記ハブ（２）が、前記プーリ（１）の前記円板部（１３）に向かい合う該ハブ（２）の一方の端面（２３２）から軸方向に突出して前記連結穴（１８）に嵌合するように形成された軸方向突出部（２３３）を有す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. 前記プーリ（１）が、半径方向に延在する円板部（１３）と、該円板部（１３）に貫通形成された連結穴（１８）とを有し、
   前記プーリ（１）に形成された前記連結穴（１８）と前記第２段差部（１６）の円周方向の角度位置が一致していることを特徴とする、請求項１または２に記載の動力伝達装置。
5. 前記連結穴（１８）、前記軸方向突出部（２３３）が、円周方向に間隔をあけて複数設けられていることを特徴とする、請求項３に記載の動力伝達装置。
6. 前記係止手段及び前記連結穴（１８）が、円周方向に間隔をあけて複数設けられていることを特徴とする、請求項４に記載の動力伝達装置。

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