JP2009293645A - トルク伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機のロック時に、ウエイト部材がトルク伝達装置から脱落することを回避することを目的とする。
【解決手段】駆動源からのトルクを受けて回転する第１回転体１１と、回転機器１５の回転軸１７に連結されて、第１回転体１１からのトルクを回転機器１５の回転軸１７に伝達する第２回転体１９と、第１回転体１１から第２回転体１９に至るトルク伝達経路に設けられ、トルクが所定トルク以上となったときにトルクの伝達を遮断するトルクリミッタ部２０と、第２回転体１９に隣接しかつ第２回転体１９よりも前側に設けられ、慣性質量として作用するウエイト部材２２とを備え、ウエイト部材２２を回転機器１５の回転軸１７に直接、固定していることを特徴とするトルク伝達装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジン等の駆動源のトルクを、圧縮機等の回転機器に伝達するトルク伝達装置に関するものである。

圧縮機が焼き付き等の障害によりロック状態（回転不能状態）となったときに、駆動源であるエンジン側に過大な負荷が発生することを防止すべく、伝達トルクが所定トルク以上となったときにトルクの伝達を遮断するトルクリミッタ機能を備えるトルク伝達装置が知られている。

このトルク伝達装置は、例えば特許文献１に記載されている装置であり、これを図５から図７に示す。すなわち、図５は従来例（特許文献１）のトルク伝達装置の側面断面図であり、図６（ａ）は従来例のハブ部材においてウエイト部材を組み付ける前の裏面図、図６（ｂ）は図６（ａ）の断面図である。そして、図７は従来例のトルク伝達装置の車両空調用圧縮機への組付状態の断面図である。なお、図６（ａ）は、図６（ｂ）の断面図においてＹ方向から視た図である。

この従来例のトルク伝達装置９０は、駆動側の第１回転体（プーリー１１）と従動側の第２回転体（ハブ部材９８の一部である円筒状部材９９）を有しており、ハブ部材９８は樹脂又は焼結金属で形成されたトルクリミッタ部２０を備えている。そして、圧縮機１５のロック等により過負荷状態が発生して、伝達トルクが所定トルク以上になると、トルクリミッタ部２０が破断して、トルク伝達を遮断するようにしている。圧縮機１５が焼き付きを起こしロックした際に動力伝達のためのベルト切れ等の不具合を回避するためである。なお、ハブ部材９８は、中央部に雌ねじ部９９ａを有し、圧縮機１５の回転軸１７の外周に形成された雄ねじ部１７ａと係合して、圧縮機１５と連結されている。

そして、圧縮機等の従動側回転機器のトルク変動（回転変動）を低減することを目的として、ハブ部材９８に慣性質量としてのウエイト部材９２をねじ結合により取り付ける構造をとっている。

特開２００３−１６１３３３号公報

しかし、圧縮機１５の回転軸１７の雄ねじ部１７ａにオイルが付着している場合等においては、圧縮機１５のロック時に、ハブ部材９８の中央雌ねじ部９９ａが、駆動源からのトルクを受け続けて、圧縮機１５の回転軸１７の雄ねじ１７ａに対して過大に進角してねじ込まれる。その結果、図６（ａ）に示すように、トルクリミッタ部２０が破断する前に、ハブ部材９８の中央ボス部９９が破断する。この破断部は進行してついにはウエイト部材９２を取り付けているねじ部９９ｃにまで到達する。すると、ウエイト部材９２のハブ部材９８との結合状態は破壊されてウエイト部材９２がハブ部材９８から脱落する。

本発明は上記点に鑑み、圧縮機のロック時に、ウエイト部材がトルク伝達装置から脱落することを回避することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の第１形態では、
回転機器（１５）に駆動源からのトルクを伝達するトルク伝達装置は、
前記駆動源からのトルクを受けて回転する第１回転体（１１）と、
前記回転機器（１５）の回転軸（１７）に連結されて、前記第１回転体（１１）からのトルクを前記回転機器（１５）の回転軸（１７）に伝達する第２回転体（１９）と、
前記第１回転体（１１）から前記第２回転体（１９）に至るトルク伝達経路に設けられ、前記トルクが所定トルク以上となったときにトルクの伝達を遮断するトルクリミッタ部（２０）と、
前記第２回転体（１９）に隣接しかつ前記第２回転体（１９）よりも前側に設けられ、慣性質量として作用するウエイト部材（２２）とを備え、
前記ウエイト部材（２２）を前記回転機器（１５）の前記回転軸（１７）に直接、固定していることを特徴とする。

これにより、圧縮機のロック時にハブの中央ボス部が破断しても、ウエイト部材は、回転機器（１５）の回転軸（１７）に直接、固定されているためトルク伝達装置から脱落することは無くなる。

本発明の第２形態では、トルク伝達装置は、前記第２回転体が円筒状部材（１９）であり、前記トルクリミッタ部（２０）が前記円筒状部材（１９）の径方向で外側に配置されていることを特徴とする。第２回転体の具体的形態を表したものである。

本発明の第３形態では、トルク伝達装置は、前記ウエイト部材（２２）の中央に貫通穴が設けられており、該貫通穴に雌ねじが形成され、前記回転軸の雄ねじと係合していることを特徴とする。ウエイト部材の具体的形態を表したものである。

本発明の第４形態では、トルク伝達装置は、前記回転機器（１５）の前記回転軸（１７）の先端において、ナット（３２）が前記回転軸（１７）の雄ねじ部（１７ａ）と係合しかつ前記ウエイト部材（２２）の中央部と当接して、前記ナットにより前記ウエイト部材（２２）が前記回転軸に締結されていることを特徴とする。

これにより、ウエイト部材（２２）の固定をより確実に行うことができる。また、ナットの存在により、ウエイト部材の脱落をさらに困難にすることが可能となる。

本発明の第５形態では、トルク伝達装置は、前記第２回転体（１９）の中央に貫通穴が設けられており、該貫通穴に雌ねじ（１９ａ）が形成され、該雌ねじ（１９ａ）は前記回転軸（１７）の前記雄ねじ部（１７ａ）と係合しており、前記第２回転体（１９）の前記雌ねじ（１９ａ）には接着剤が付着していることを特徴とする。

これにより、第２回転体の円筒状部材（１９）の中央の雌ねじ部に接着剤が付着しているため、圧縮機のロック時に、ハブ部材の中央雌ねじ部が、圧縮機の回転軸の雄ねじに対して過大に進角してねじ込まれることが無くなる。

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

（第１実施形態）
図１〜図３に本発明の第１実施形態を示す。第１実施形態は、車両走行用エンジンからの動力を車両用空調装置の冷凍サイクルの圧縮機に伝達するトルク伝達装置に本発明を適用したものである。

図１は第１実施形態によるトルク伝達装置１０の断面図である。１１は本発明の第１回転体を構成するプーリであり、このプーリ１１は図示しない車両走行用エンジン（駆動源）から複数Ｖベルト（図示せず）を介して駆動力（トルク）を受けて回転する。

このプーリ１１は本実施形態では樹脂製のプーリ本体部１２と、このプーリ本体部１２の内周部に一体に固定された金属製の円筒状部材１３とにより構成されている。金属製の円筒状部材１３は具体的には鉄系金属により形成され、プーリ本体部１２の成形時にインサート成形によりプーリ本体部１２の内周部に一体化される。プーリ本体部１２の樹脂材質は具体的には耐熱性、機械的強度、寸法精度の確保等からフェノール樹脂のような熱硬化性樹脂が好適である。

また、プーリ本体部１２には、複数Ｖベルトが嵌合する複数Ｖ溝１２ａを有する外周円筒部１２ｂと、円筒状部材１３を支持する内周円筒部１２ｃと、外周円筒部１２ｂと内周円筒部１２ｃとを連結するように半径方向に延びる連結部１２ｄが一体成形にて形成されている。

金属製の円筒状部材１３の内周部には、ボール１４ａを有するラジアル転がり軸受１４の外輪部１４ｂが圧入により固定される。この軸受１４の内輪部１４ｃは、図７に示す圧縮機１５のフロントハウジング１６の円筒状突出部１６ａの外周部に圧入により固定される。圧縮機１５は車両用空調装置の冷凍サイクルの圧縮機であり、本発明の従動側回転機器を構成する。

圧縮機１５の圧縮機構を作動させる回転軸１７の先端部がフロントハウジング１６の円筒状突出部１６ａの中心部に配置され、この回転軸１７の先端雄ねじ部１７ａにハブ部材１８およびウエイト部材２２が係合して締結されるようになっている。

ここで、ハブ部材１８は、大別して、内側円筒状部材１９と、この内側円筒状部材１９に一体に構成されるトルクリミッタ部２０と、このトルクリミッタ部２０の外周側に結合される外側環状体２１とから構成される。

そして、図３（ａ）（ｂ）はハブ部材１８を示している。図３（ｂ）に示すように内側円筒状部材１９の中央に貫通穴が設けられており、この貫通穴に雌ねじ部１９ａが形成されている。雌ねじ部１９ａは回転軸１７の雄ねじ部１７ａと係合している。

ハブ部材１８のうち、内側円筒状部材１９は本発明の第２回転体を構成するものであって、本実施形態では内側円筒状部材１９にトルクリミッタ部２０を一体構成するため、内側円筒状部材１９は他の部材より機械的強度の低い材料、具体的には焼結金属にて成形されている。ここで、トルクリミッタ部２０はプーリ１１から伝達されるトルクが所定トルク以上となったときに破断してトルクの伝達を遮断する機能を果たすものである。

このトルクリミッタ機能を果たすために、図３に示すようにトルクリミッタ部２０は、内側円筒状部材１９の外周面の軸方向の中央部付近の位置から複数（図示の例は３個）のブリッジ部２０ａを一体形成している。すなわち、内側円筒状部材１９の外周面から径方向で外側へ延びる円板形状部に複数（図示の例は３個）の穴部２０ｂを形成して、この穴部２０ｂの相互間にブリッジ部２０ａを形成している。そして、この複数のブリッジ部２０ａの外周側に外周環状部２０ｃを一体形成し、この外周環状部２０ｃを外側環状体２１に一体に結合している。

これにより、プーリ１１から外側環状体２１を介してトルクリミッタ部２０に加わるトルクが所定トルク以上になると、ブリッジ部２０ａが破断してトルクの伝達を遮断することができる。

外側環状体２１は樹脂製であり、具体的には、成形作業性に優れた熱可塑性樹脂の中で、機械的強度、耐熱性に優れたポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ナイロン等により成形される。従って、内側円筒状部材１９と一体になっているトルクリミッタ部２０の外周環状部２０ｃはインサート成形により外側環状体２１と一体に結合できる。ここで、外周環状部２０ｃには軸方向に貫通する穴２０ｄを円周方向に複数個（例えば６個）設け、この複数の穴２０ｄに外側環状体２１の樹脂を充填することにより、トルクリミッタ部２０の外周環状部２０ｃと外側環状体２１との結合強度を高めている。

外側環状体２１において、プーリ本体部１２に対向する面から複数個の突起部２１ａがプーリ本体部１２側へ突き出すように一体成形されている。この複数個の突起部２１ａは図３に示すように略台形状の形状で、かつ、円周方向に等間隔に複数個（図示の例では６個）設けられている。なお、図２はハブ部材１８を取り外した状態にてプーリ１１部分を図１の左側から見た図であり、そのため、ハブ部材１８の突起部２１ａを２点鎖線で図示している。

一方、プーリ本体部１２において、外周円筒部１２ｂと内周円筒部１２ｃとを連結する連結部１２ｄに、図１、図２に示すように複数個（図示の例では６個）の円弧状の凹部１２ｅが形成されており、この凹部１２ｅの相互間の部位に、内周円筒部１２ｃから径方向で外側へ放射状に延びる突起部１２ｆが形成されている。この突起部１２ｆは円周方向に等間隔で複数個（図示の例では６個）設けられ、かつ、ハブ部材１８の外側環状体２１側へ向かって突出（図１参照）している。

プーリ１１及びハブ部材１８が圧縮機１５に装着された状態においては、ハブ部材１８の外側環状体２１の突起部２１ａとプーリ１１の突起部１２ｆとは、図２に示すように円周方向に交互に位置する。

そして、両突起部１２ｆ、２１ａ間には、プーリ１１が受けたトルクをハブ部材１８に伝達する弾性変形可能な材質からなる弾性ダンパー部材２３、２４が２個１組として配設されている。なお、弾性ダンパー部材２３、２４の具体的材質としては、例えば、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合ゴム）が好適である。弾性ダンパー部材２３、２４は、両突起部１２ｆ、２１ａ間で弾性的に圧縮変形してプーリ１１からハブ部材１８へのトルク伝達を行う機能と、ゴム材の弾性変形により圧縮機１５の駆動トルク変動を低減する機能とを果たす。プーリ１１の回転方向は図２の矢印Ａ方向である。

次に、ハブ部材１８において慣性質量として作用するウエイト部材２２について説明する。ウエイト部材２２はプーリ１１と略同一外径を有する円板状の部材であり、圧縮機１５の駆動トルク変動を低減するための所定の慣性モーメントが得られるようにその板厚、形状等が設定される。ウエイト部材２２の材質は機械的強度、加工性等から金属、例えば、鉄系金属が好適である。

図１に示すように、ウエイト部材２２は、中央に貫通穴２２ｂが設けられており、貫通穴２２ｂに雌ねじ部２２ａが形成されている。ウエイト部材２２は、この雌ねじ部２２ａを、圧縮機１５の回転軸１７の先端雄ねじ部１７ａに係合させて、回転軸１７に直接的に固定される。そして、ウエイト部材２２は、ハブ部材１８に隣接しかつハブ部材１８よりも前側、すなわち圧縮機１５と反対側の部位に設置される。

ハブ部材１８の組立て方法を説明する。まず、トルクリミッタ部２０を有する内側円筒状部材１９を焼結金属の型成形により形成する。次に、この内側円筒状部材１９をインサート成形により樹脂製の外側環状体２１と一体化する。図３はこの一体化後の状態を示す。

次に、ハブ部材１８およびウエイト部材２２を圧縮機１５に取り付ける方法を説明する。まず、ハブ部材１８の中央雌ねじ部１９ａを圧縮機１５の回転軸１７の先端雄ねじ部１７ａに係合させて、ハブ部材１８を圧縮機１５の回転軸１７に取り付ける。そして、予め回転軸１７に挿入して取り付けられているスペーサ３１の肩部３１ａに当接するまでハブ部材１８を回転させる。次に、ウエイト部材２２の中央雌ねじ部２２ｆを回転軸１７の先端雄ねじ部１７ａに係合させ、ウエイト部材２２を、回転締め付けして、ハブ部材１８と共に回転軸１７にねじ止め固定する。

このねじ止めのために、ウエイト部材２２には径方向の中間部位に複数（例えば３個）の治具挿入穴２２ｃが開けてある。すなわち、この治具挿入穴２２ｃに図示しない締め付け治具を挿入して、締め付け治具を回転することにより、ウエイト部材２２全体に締め付け力を付与して、ウエイト部材２２のねじ締結による固定を行うことができる。

次に、本実施形態によるトルク伝達装置の概略作動を述べる。図示しない車両エンジンからＶベルトを介してプーリ１１に回転動力（トルク）が伝達され、このプーリ１１のトルクは弾性ダンパー部材２３、２４を介して、ハブ部材１８の樹脂製の外側環状体２１に伝達される。

ハブ部材１８では、外側環状体２１、トルクリミッタ部２０および内側円筒状部材１９一体構成され、ハブ部材１８の内側円筒状部材１９が圧縮機１５の回転軸１７の先端雄ねじ部１７ａにねじ締結により固定されている。このため、ハブ部材１８に伝達されるトルクによって回転軸１７が回転し、圧縮機１５が作動する。

上記は正常時の作動であり、圧縮機１５においては冷媒の圧縮、吸入作動の繰り返しにより駆動トルクが変動するが、ハブ部材１８に隣接して慣性質量としてのウエイト部材２２を装着することにより、圧縮機１５の駆動トルク変動を低減できる。

また、ハブ部材１８の外側環状体２１とプーリ１１とのトルク伝達経路に弾性ダンパー部材２３、２４を介在しているので、圧縮変形している弾性ダンパー部材２３、２４が弾性的に伸縮することにより圧縮機１５の駆動トルク変動を一層、低減できる。

これに反し、圧縮機１５の焼き付き故障等により圧縮機１５がロック状態になり、ハブ部材１８のトルクリミッタ部２０に加わるトルクが所定トルク以上となると、トルクリミッタ部２０のブリッジ部２０ａが破断し、トルク伝達が遮断される。

ところで、ウエイト部材２２はその中央雌ねじ部２２ｆにて圧縮機１５の回転軸１７の雄ねじ部１７ａに係合固定されている。このため、圧縮機のロック時に、たとえハブ部材１８の中央ボス部１９が破断しても、ウエイト部材がトルク伝達装置から脱落することを回避することが可能となる。

（第２実施形態）
図４に本発明の第２実施形態を示す。第２実施形態は、第１実施形態に対して圧縮機１５の回転軸１７の雄ねじ部１７ａを少し長くして、雄ねじ部１７ａの先端においてナット３２を係合させたものである。図１と同一機能を有する部材には同一番号を付して、その説明を省略する。

図４に示すように、圧縮機１５の回転軸１７の先端において、ナット３２が回転軸１７の雄ねじ部１７ａと係合し、ウエイト部材２２の中央部にナット３２が当接して、ナット３２によりウエイト部材２２が回転軸１７に締結されている。

この構造により、ウエイト部材２２の固定をより確実に行うことができる。また、ナット３２の存在により、ウエイト部材２２の脱落をさらに困難にすることが可能となる。

（第３実施形態）
第３実施形態は、第１実施形態に対して、円筒状部材１９の雌ねじ部１９ａに接着剤が付着しているものである。第２回転体の円筒状部材１９の中央の雌ねじ部に接着剤が付着しているため、圧縮機のロック時に、ハブ部材の中央雌ねじ部が、圧縮機の回転軸の雄ねじに対して過大に進角してねじ込まれることが無くなる。
当然のことながら、回転軸１７の雄ねじ部側に接着剤を付着しても、上記と同様の効果を得ることができる。

（他の実施形態）
また、上述の各実施形態では、本発明によるトルク伝達装置を車両用空調装置に適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々な技術分野のトルク伝達装置に広く適用することができる。

本発明の第１実施形態によるトルク伝達装置の断面図である。 図１のプーリ部分の左側面図である。 （ａ）は図１のハブ部材の正面図、（ｂ）は（ａ）の断面図である。 本発明の第２実施形態によるトルク伝達装置の断面図である。 従来例のトルク伝達装置の断面図である。 （ａ）は従来例のハブ部材においてウエイト部材を組み付ける前の裏面図、（ｂ）は（ａ）の断面図である。 従来例のトルク伝達装置の車両空調用圧縮機への組付状態の断面図である。

符号の説明

１１ プーリ（第１回転体）
１５ 圧縮機（回転機器）
１７ 回転軸
１８ ハブ部材
１９ 円筒状部材（第２回転体）
２０ トルクリミッタ部
２２ ウエイト部材

Claims (5)

1. 回転機器（１５）に駆動源からのトルクを伝達するトルク伝達装置であって、
   前記駆動源からのトルクを受けて回転する第１回転体（１１）と、
   前記回転機器（１５）の回転軸（１７）に連結されて、前記第１回転体（１１）からのトルクを前記回転機器（１５）の回転軸（１７）に伝達する第２回転体（１９）と、
   前記第１回転体（１１）から前記第２回転体（１９）に至るトルク伝達経路に設けられ、前記トルクが所定トルク以上となったときにトルクの伝達を遮断するトルクリミッタ部（２０）と、
   前記第２回転体（１９）に隣接しかつ前記第２回転体（１９）よりも前側に設けられ、慣性質量として作用するウエイト部材（２２）とを備え、
   前記ウエイト部材（２２）を前記回転機器（１５）の前記回転軸（１７）に直接、固定していることを特徴とするトルク伝達装置。
2. 前記第２回転体は円筒状部材（１９）であり、前記トルクリミッタ部（２０）は前記円筒状部材（１９）の径方向で外側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のトルク伝達装置。
3. 前記ウエイト部材（２２）の中央に貫通穴（２２ｂ）が設けられており、該貫通穴（２２ｂ）に雌ねじ（２２ａ）が形成され、前記回転軸の雄ねじ部（１７ａ）と係合していることを特徴とする請求項１または２に記載のトルク伝達装置。
4. 前記回転機器（１５）の前記回転軸（１７）の先端において、ナット（３２）が前記回転軸（１７）の雄ねじ部（１７ａ）と係合しかつ前記ウエイト部材（２２）の中央部と当接して、前記ナットにより前記ウエイト部材（２２）が前記回転軸に締結されていることを特徴とする請求項３に記載のトルク伝達装置。
5. 前記第２回転体（１９）の中央に貫通穴が設けられており、該貫通穴に雌ねじ（１９ａ）が形成され、該雌ねじ（１９ａ）は前記回転軸（１７）の前記雄ねじ部（１７ａ）と係合しており、前記第２回転体（１９）の前記雌ねじ（１９ａ）には接着剤が付着していることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のトルク伝達装置。

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