JP2008507676A - トルクを伝達するための装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、ベルト車から（６）、駆動したいユニット、特にコンプレッサ、例えば自動車の空調コンプレッサ（４）のハブ（１０）にトルクを伝達するための装置であって、ベルト車（６）とハブ（１０）との間に配置された揺動緩衝エレメント（１２）が設けられている形式のものに関する。揺動緩衝エレメント（１２）が、内周ではハブ（１０）に不動に結合されており、外周ではベルト車（６）に形状接続的に係合していることが提案される。

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載の装置に関する。

従来技術
自動車又は別の移動用途のための新しい空調コンプレッサは、通例ではベルト車を有しており、このベルト車は、内燃機関によりベルト伝動装置を介して駆動される。ベルト伝動装置からベルト車に加えられるトルクは、ベルト車から、たいていは空調コンプレッサのコンプレッサ軸に回動不能に結合されたハブに伝達される。ベルト車とハブとの間に配置された揺動緩衝エレメントは、内燃機関のカムシャフト若しくはベルト車の揺動並びに空調コンプレッサの変化する負荷に基づく揺動を緩衝するために働く。さらにベルト車とコンプレッサ軸との間のトルク伝達距離には、通常はさらに過負荷防止装置が設けられており、この過負荷防止装置は、過負荷時に力伝達を不可逆的に遮断する。

冒頭で述べた形式の装置が、例えばドイツ連邦共和国特許公開第１９８６０１５０号明細書により公知である。この公知の装置は自動車の空調コンプレッサの動力伝達系の一部をなしており、この場合に、自動車の内燃機関により、ベルト伝動装置を用いて駆動される、リブを設けられたプラスチックベルト車と、空調コンプレッサのコンプレッサ軸に固定された金属のハブとの間には、ハブに回動不能に結合された連行ディスクが配置されており、この連行ディスクは周方向に間隔をおいて配置された複数の連行部を有している。連行ディスクのこれらの連行部と、ベルト車の隣接したリブとの間にはそれぞれ台形のエラストマエレメントが配置されており、これらのエラストマエレメントはベルト車からハブへトルクを伝達し、揺動を緩衝するために働き、共通のリングエレメントを形成することができる。しかしながら、回転数が高い場合には作用する遠心力により、エラストマエレメントの変形、ひいてはエラストマエレメントとリブ若しくは連行部との間のエアギャップの発生をもたらし、このことは、トルクが変化した場合には騒音発生につながる。公知のトルク伝達装置の比較的多数の構成部分も欠点とみなされる。

発明の利点
これに対して、請求項１に記載の特徴を有する本発明による装置は、特に変形可能な材料より成るベルト車の使用時に、揺動緩衝エレメント及びベルト車の材料の自由な構成可能性をより良く利用することができ、これにより、ベルト車とハブとの間の遊びなしのトルク伝達及び必要な構成部分の数の低減が可能となる。なぜならば、揺動緩衝エレメント及びベルト車の変形可能性に基づき、比較的簡単に、付加的な構成部分なしにこれらの両方の構成部材の間の形状接続的な結合、及び場合によっては解除可能な結合をも実施することができるからである。さらに、コンプレッサ及び装置の軸線方向の構成長さを、ハブ若しくはベルト車と揺動緩衝エレメントの内周若しくは外周との結合により短縮することができる。

本発明の有利な構成では、揺動緩衝エレメントがエラストマ材料から成っており、加硫によりハブに回動不能に、かつハブと一体的に結合されており、これにより、両方の構成部材は唯一の構成部分を形成しており、揺動緩衝エレメントとハブとの間の直接の動力伝達経路が形成される。

本発明の特に有利な別の構成によれば、実質的にリング状の揺動緩衝エレメントが外側歯列を有しており、この外側歯列は、装置の組付け後にはベルト車の内側歯列と噛み合っており、両方の構成部材を互いに形状接続的に結合する。装置の組付けを簡易化するためには、組付けは、有利には揺動緩衝エレメントを有するハブとベルト車との間の軸線方向の相対運動により行われ、この場合に揺動緩衝エレメントはベルト車に形状接続的に係合される。この結合は解除可能に形成されていてもよいし、例えば両方の構成部材が互いに接着されることにより解除不能に形成されていてもよい。

揺動緩衝エレメントの材料及びベルト車の材料の異なった熱膨張率に基づき、運転時に両方の歯列の間にエアギャップが形成され、トルクが変化した場合にこれらのエアギャップが騒音発生をもたらすことを阻止するためには、ベルト車の内側歯列の歯及び揺動緩衝エレメントの外側歯列の歯は、有利には遊びなしに互いに接触する歯側面を有している。

本発明の別の有利な構成によれば、さらにベルト車の内側歯列の歯の歯高さはいずれの運転状態においても揺動緩衝エレメントの外側歯列の歯の歯高さよりも大きくなっており、これにより、熱膨張係数が異なっているのにもかかわらず、揺動緩衝エレメントの歯の妨げられない熱膨張が可能となる。

本発明の別の有利な構成では、ベルト車の材料のより大きい剛性に基づき、ベルト車の歯は揺動緩衝エレメントの歯よりも歯脚部において著しくわずかな歯幅を有しており、これにより、これらの歯が比較可能な変形抵抗を有しており、揺動緩衝エレメントの変形が、実質的にハブに加硫結合された内側の周面と歯の脚部との間の領域に制限されており、歯自体の領域内の不都合な変形及びエネルギ吸収が阻止されるようになっている。揺動緩衝エレメントの内周面と、歯の脚部との間の領域内で揺動緩衝エレメントの妨げられない変形を可能にするためには、さらに揺動緩衝エレメントのコンプレッサ側の端面は前記領域では、有利にはベルト車若しくはコンプレッサの軸線方向に隣接した部分から十分な軸線方向の間隔をおいて配置されている。

本発明によるトルク伝達装置の、トルクを制限するために働く過負荷防止装置は、有利にはハブ内に組み込まれており、このためには、有利にはハブに規定破断箇所が設けられている。

次に本発明の実施の形態を図面につきさらに詳しく説明する。

図面に示したトルク伝達のための装置２の実施例は、自動車の空調コンプレッサ４の一部の駆動装置の一部であり、自動車の内燃機関（図示していない）によりベルト伝動装置（図示していない）を介して駆動されるベルト車６と、空調コンプレッサ４のコンプレッサ軸８に回動不能に結合可能なハブ１０と、ベルト車６とハブ１０との間に配置された、ハブ１０に回動不能に結合された、実質的にリング状の揺動緩衝エレメント１２とを有している。この揺動緩衝エレメント１２は、ベルト車６からハブ１０へトルクを伝達し、同時に揺動を緩衝するために働く。

ベルト車６とハブ１０との間に配置された揺動緩衝エレメントは、図１及び図２に示したようにリング状の構成に限定されておらず、例えば星形、又はそのほかの形に形成されていてもよい。さらに上に述べた若しくは出願した、トルクを伝達するための装置は、このようなもっぱら揺動緩衝エレメントのみを使用するものに制限されてもいない。

熱可塑性のプラスチック材料の射出成形により製造され、軸受（図示していない）を介して空調コンプレッサ４のケーシング１４に回動可能に支承されたＰｏｌｙ-Ｖ-ベルト車６は、外周に、軸線方向に互いに隣接して配置された、横断面図で見てほぼＶ字形の周方向の複数の溝１６を有している。このベルト車６の内周には内側歯列が設けられており、この内側歯列は、ベルト車６に一体的に成形された、半径方向内方へ向けられた複数の歯１８から成っている。図示の装置２では、歯列は全部で２０個の歯１８を有しており、これらの歯１８のうちの４個はより広幅であり、それぞれ９０度の角度間隔をおいて配置されており、残りの１６個の歯はより挟幅であり、隣接したより広幅の２つの歯１８の間に等しい角度間隔を置いてそれぞれ４つが互いに隣接して配置されている。

目的に適って、鋼から、かつ有利には炭素鋼から製造されたハブ１０は、実質的に、外周面に揺動緩衝エレメント１２が不動に固定された中空円筒状の外側ハブ部分２０と、突出したコンプレッサ軸８に被嵌め可能に、回動不能かつ軸線方向に摺動不能にコンプレッサ軸８に結合可能なブシュ状の内側ハブ部分２２と、内側ハブ部分２２と外側ハブ部分２０との間に配置された半径方向の結合部分２４とから成っている。この結合部分２４は過負荷防止装置を形成しており、このためには結合部分２４は実質的に周方向に延びる複数の切欠き２６を有している。これらの切欠き２６はウェブ２８により周方向に分離されている。これらのウェブ２８は過負荷時には破断するようになっており、これにより、ハブ１０の規定破断箇所を形成している。応力ピークを阻止するためには、切欠き２６の端面には丸みをつけられた拡大部３０が設けられている。

しかしながら、本発明はこの形の過負荷防止装置に制限されていない。別の過負荷機構も同様に可能である。

有利には、円錐座結合部の形の軸-ハブ-結合部を使用することもできる。これらの結合部では、システムに基づいて、部材の軸線方向位置に関してある程度の不正確さを排除することができない。なぜならば、許容差を無限に小さく保持することはできないからである。提案されたトルク伝達のための装置では、ベルト車のプラスチック部分内の緩衝エレメントの軸線方向の位置を同様に変化させることができる。これにより、円錐座結合部の形で提案された軸-ハブ-結合部は、構成全体の軸線方向の位置許容差に合うように調整される。それ故、このようなシステムは軸とハブとの間の軸線方向の位置の大きい許容差を有している。

加硫可能なエラストマ材料から製造された揺動緩衝エレメント１２は円筒状の内周面を有しており、この内周面は本実施例ではハブ部分２０の円筒状の周面に加硫結合され、このようにしてハブ１０に一体的に結合されており、これにより、この結合部を介して、ベルト車６から揺動緩衝エレメント１２内へ導入されたトルクがハブ１０内へ、そしてそこからコンプレッサ軸８へ伝達される。ベルト車６から揺動緩衝エレメント１２へのトルク伝達のためには、揺動緩衝エレメント１２は外周面に、成形された外側歯列を設けられている。この外側歯列は、ベルト車６の内側歯列に対して相補的に形成されている。すなわち、外側歯列は全部で２０個の歯３２を有しており、これらの歯３２は、ベルト車６の内側歯列の歯１８に対応して、１６個のより挟幅な、若しくは４個のより広幅な歯ギャップにより分離されている。両方の歯列の歯１８若しくは３２は、それぞれの脚部とそれぞれの頂点との間で軸線方向に等しい厚さを有しているか、又は頂点の方向にいくらか先細りしていてよい。

組付け時には、ベルト車６の内側歯列と緩衝エレメント１２の外側歯列とが、軸線方向の相対運動により、互いに形状接続的に(formschluessig)噛み合わされる。この場合に、ベルト車６と緩衝エレメント１２との結合部はそれぞれの場合に解除可能に形成されていても、解除不能に形成されていてもよい。

揺動緩衝エレメント１２の外側歯列と、ベルト車６の内側歯列との間の、解除可能になっていてもよい形状接続的な噛合い部は、次のように構成されている、すなわち、両方の歯列の歯１８若しくは３２のそれぞれ向かい合った歯側面３４がいずれの運転状態においても遊びなしに互いに接触しており、これにより、揺動緩衝エレメント１２のエラストマ材料及びベルト車６のプラスチック材料の種々異なった熱膨張係数にもかかわらず、空調コンプレッサ４の運転時には可能な全ての温度領域で、歯列の隣接した歯１８若しくは３２の間にエアギャップが生じないように、ひいては騒音発生が発生し得ないように構成されている。

揺動緩衝エレメント１２が内側に位置するハブ１０に加硫結合され、ベルト車６の外側に位置するプラスチック材料との結合が形状接続的に得られる、ここに示した手段のほかに、揺動緩衝エレメント１２の外縁部に堅固な結合部が設けられていてもよい。揺動緩衝エレメント１２とベルト車６との間のこの堅固な結合部は、例えば同様に加硫により形成されてよい。この場合には、内側には、すなわち、揺動緩衝エレメント１２とハブ１０との結合時には解除可能又は解除不能な形状接続が用いられ、これにより、トルクが伝達される。この場合、任意のあらゆる形式の形状接続を用いることができる。

さらに揺動緩衝エレメント１２のエラストマ材料の熱膨張係数とベルト車６のプラスチック材料の熱膨張係数とが異なっていることに基づき、両方の歯列の歯高さは次のように設計されている、すなわち、揺動緩衝エレメント１２の外側歯列の歯３２がいずれの運転状態においてもベルト車６の内側歯列の歯１８よりも大きい歯高さを有していないように設計されている。一般に両方の歯列の歯１８若しくは３２の歯高さは伝達したいトルク及び使用されるプラスチック材料若しくはエラストマ材料の強度特性に関連している。エラストマ材料はプラスチック材料よりもわずかな剛性を有しているので、揺動緩衝エレメント１２の外側歯列の歯３２は歯脚部に、ベルト車６の内側歯列の歯１８よりも著しく大きい幅を有している。

図３に最もよく見ることができるように、歯１８，３２のためには、歯１８，３２の対向する歯側面３４がなす角度Ｘは約３０度である。しかしながら、基本的には０度と９０度との間の任意の別の鋭角Ｘを選択することもできる。

揺動緩衝エレメント１２の緩衝機能は、エラストマ材料の、外側歯列と、ハブ１０に結合された内周面との間の領域の剪断応力に基づいている。この剪断応力は、ベルト車６及びハブ１０との間で前記領域に静的又は動的なねじり力が生じた場合に引き起こされ、そこに材料変形がもたらされるが、揺動緩衝エレメント１２の歯３２は広範囲に変形されないままであり、緩衝機能を引き受けない。外側歯列と内周面との間の変形領域内では、本実施例の揺動緩衝エレメント１２は、有利には軸線方向に等しい厚さを有しており、図面では見ることができない、コンプレッサ側の端面により、ベルト車６若しくは空調コンプレッサ４の軸線方向に隣接した部分から所定の軸線方向の間隔をおいて配置されており、これにより、揺動緩衝エレメント１２はこの領域内で妨げられずに変形され得るようになっている。

緩衝エレメント１２の内側領域、すなわち、ハブに近い領域の厚さを増大し、これにより、一定不変の材料横断面を得ることが有利であり得る。緩衝エレメントの内側領域の材料厚さが増大されない場合には、緩衝エレメントは、例えば平行で平坦な２つの制限面を有しており、したがって、このような緩衝器は線状にはふるまわない。このことは、特に緩衝エレメントの、ハブに近い内側領域の変形の増大をもたらし、このことはトルク伝達のための装置の機能形式の損傷につながる恐れがある。

揺動緩衝エレメント１２の外側歯列をベルト車６の内側歯列に関連して軸線方向に固定し、遠心力による、又は剪断応力に基づく変形による、エラストマ材料の外側への移動を阻止するために、若しくはハブ１０の結合部分２４の過負荷防止装置が破断した場合、ベルト車６に関連して揺動緩衝エレメント１２を保持するためには、図示の装置２では揺動緩衝エレメント１２の、それぞれ外側歯列のより広幅の４つの歯ギャップの領域内に、エラストマ材料内に成形された、周方向にのびる、歯ギャップの底部３８を超えて半径方向に突出した隆起部３６の形の保持エレメントが設けられていてよい。この隆起部３６は、装置２を組み付ける間に弾性的な圧潰により、ベルト車６の内側歯列のより広幅な４つの歯１８のうちのいずれか１つの頂点内に設けられた相補的な切欠き（図示していない）内に係合する。前記より広幅な歯１８はそれぞれ軸線方向の開口４０を有しており、この開口４０は、ベルト車６の、コンプレッサ４に向いていない方の端面に開口しており、切欠き内の隆起部３６の正確な座りの視覚的な点検も、必要に応じて保持エレメント３６とベルト車６との間の結合の解除をも可能にする。

さらに緩衝器とベルト車との間に設けられた形状接続エレメントも完全に対称的になっていてよい。この緩衝エレメントはプレロードをかけられてベルト車内に挿入されるので、緩衝エレメントは形成された摩擦接続(Reibschluss)に基づいて、過負荷連結部が破壊された場合にもその位置に保持される。

本発明によるトルク伝達装置の斜視図である。 車両の空調コンプレッサに組み付けられた状態のトルク伝達装置を部分的に省略して示す斜視図である。 トルク伝達装置の一部を示す平面図である。 トルク伝達装置の緩衝エレメントを部分的に省略したて示す斜視図である。

Claims (14)

1. ベルト車から、駆動したいユニット、特に自動車の空調コンプレッサのハブにトルクを伝達するための装置であって、該装置に、ベルト車とハブとの間に配置された少なくとも１つの揺動緩衝エレメントが設けられている形式のものにおいて、揺動緩衝エレメント（１２）が内周ではハブ（１０）に不動に結合されており、外周ではベルト車（６）に形状接続的に係合していることを特徴とする、トルクを伝達するための装置。
2. 揺動緩衝エレメント（１２）が、エラストマ材料から成っている、請求項１記載の装置。
3. 揺動緩衝エレメント（１２）が、ハブ（１０）に加硫結合されている、請求項２記載の装置。
4. ハブ（１０）の組付け時に、揺動緩衝エレメント（１２）とベルト車（６）とが、軸線方向の相対運動により係合可能である、請求項２又は３記載の装置。
5. 揺動緩衝エレメント（１２）が、ベルト車（６）に解除可能に係合している、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
6. ベルト車（６）が、プラスチック材料から成っている、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
7. 揺動緩衝エレメント（１２）が、実質的にリング状に形成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
8. 揺動緩衝エレメント（１２）が、外側歯列を有しており、該外側歯列が、ベルト車（６）の内側歯列と噛み合っている、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
9. ベルト車（６）の内側歯列の歯（１８）と、揺動緩衝エレメント（１２）の外側歯列の歯（３２）とが、遊びになしに互いに接触する歯側面（３４）を有している、請求項８記載の装置。
10. ベルト車（６）の内側歯列の隣接した歯（１８）の向かい合った歯側面（３４）と、揺動緩衝エレメント（１２）の外側歯列の歯（３２）の対向する歯側面（３４）とが、９０度よりも小さい角度、有利には約３０度の角度をなしている、請求項８又は９記載の装置。
11. ベルト車（６）の内側歯列の歯（１８）の歯高さが、いずれの運転状態においても、揺動緩衝エレメント（１２）の外側歯列の歯（３２）の歯高さよりも大きい、請求項８から１０までのいずれか１項記載の装置。
12. ベルト車（６）の内側歯列の歯（１８）の歯幅が、揺動緩衝エレメント（１２）の外側歯列の歯（３２）の歯幅よりも小さい、請求項８から１１までのいずれか１項記載の装置。
13. 揺動緩衝エレメント（１２）が、ハブ（１０）と、ベルト車（６）との形状接続的な係合部との間の領域では、ベルト車（６）の軸線方向に隣接した部分から軸線方向の間隔を置いて配置されている、請求項８から１２までのいずれか１項記載の装置。
14. ハブ（１０）が、過負荷防止装置（２６，２８）を有している、請求項１から１３までのいずれか１項記載の装置。

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