JP3948356B2

JP3948356B2 - 動力伝達装置

Info

Publication number: JP3948356B2
Application number: JP2002192204A
Authority: JP
Inventors: 武陽松永; 泰生田渕; 清美奥田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-07-01
Filing date: 2002-07-01
Publication date: 2007-07-25
Anticipated expiration: 2022-07-01
Also published as: JP2004036689A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、伝達トルクが所定トルクを超えた時に動力伝達を遮断する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、空調装置用の圧縮機に動力を伝達するプーリや電磁クラッチ等に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
トルクリミッタ機能は、例えば圧縮機の摺動部が焼き付く等して固着してしまったときに、トルクの伝達を遮断してベルト等の駆動源側の機器を保護するものである。
【０００３】
そして、トルクリミッタ機能を有する動力伝達機構として、例えば特開平８−３１９９４５号公報に記載の発明では、プーリの円盤部に環状の溝を設けるとともに、この溝部に一定間隔で貫通穴を設けて円盤部の強度を低下させることにより、伝達トルクが所定トルクを超えた時に溝部を破断させて動力伝達を遮断している。
【０００４】
ところで、上記公報に記載の発明のごとく、伝達トルクが所定トルクを超えた時に優先的に破断する破断部を設けて所定トルクを超えた時に動力の伝達を遮断する動力伝達装置においては、当然ながら、破断部以外の部位の強度を破断部より高める必要がある。
【０００５】
しかし、破断部以外の部位の強度を高めるべく、肉厚を厚くする、又は端部の曲率半径を大きくして応力集中を回避する等の手段を講じると、破断部以外の部位が大型化するので、動力伝達装置全体が大きくなってしまう。
【０００６】
なお、破断部以外の部位が大型化すると、慣性モーメントが大きくなるので、所定トルクを超える前に破断部が破断してしまう等の誤作動が発生し易い。
【０００７】
本発明は、上記点に鑑み、第１には、従来と異なる新規な構成の動力伝達装置を提供し、第２には、動力伝達装置が大型化することを防止しつつ、破断部以外の部位の強度を破断部より高めることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、一方側の回転体（１２）が他方側の回転体（１４）の内周側に位置するように同軸上に配置された２つの回転体（１２、１４）を連結してトルクを伝達するとともに、伝達トルクが所定トルク以上となったときに破断することで動力の伝達を遮断する複数個の破断部（１５）が、円周方向に等間隔に設けられ、２つの回転体（１２、１４）のうち少なくとも一方には、破断部（１５）より大きなトルクを伝達することができる複数個の係止用突起部（１３）が、円周方向に等間隔に設けられ、複数個の係止用突起部（１３）の数は、破断部（１５）の数より多く設けられており、さらに、複数個の係止用突起部（１３）のうち、回転体（１２、１４）の回転軸に垂直な断面において、係止用突起部（１３）と回転軸の中心とを結ぶ線上に破断部（１５）が位置するものを奇数番目の係止用突起部（１３）とし、係止用突起部（１３）と回転軸の中心とを結ぶ線上に破断部（１５）が位置しないものを偶数番目の係止用突起部（１３）としたときに、断面における破断部（１５）の形状は、一方側の回転体（１２）から略接線方向に延びて他方側の回転体（１４）に繋がる形状になっているとともに、一方側の回転体（１２）から他方側の回転体（１４）へ延びる一方の辺は奇数番目の係止用突起部（１３）へ向かって延び、他方の辺は偶数番目の係止用突起部（１３）へ向かって延びる形状になっており、さらに、奇数番目の係止用突起部（１３）および偶数番目の係止用突起部（１３）は、円周方向に交互に配置されることによって、トルクを伝達する際に係止用突起部（１３）各々に発生する最大応力が、複数個の係止用突起部（１３）全てにおいて略同一となるように構成されていることを特徴とする。
【０００９】
これにより、トルクを伝達する際に係止用突起部（１３）各々に発生する最大応力が、複数個の係止用突起部（１３）全てにおいて略同一となり、特定の係止用突起部（１３）に応力が集中する場合に比べて、係止用突起部（１３）に発生する最大応力が小さくなるので、破断部（１５）以外の部位の強度を高めるべく、肉厚を厚くする、又は端部の曲率半径を大きくして応力集中を回避する等の手段を講じる必要性が低い。
【００１０】
したがって、動力伝達装置が大型化することを防止しつつ、破断部以外の部位の強度を破断部より高めることができるとともに、従来と異なる新規な構成の動力伝達装置を得ることができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明では、係止用突起部（１３）は、６０°間隔で６個設けられ、破断部（１５）は、１２０°間隔で３個設けられていることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項３に記載の発明では、２つの回転体（１２、１４）、破断部（１５）及び係止用突起部（１３）は、同一材料にて一体成形されていることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項４に記載の発明では、係止用突起部（１３）は、他方側の回転体（１４）に設けられており、さらに、他方側の回転体（１４）は駆動源（１０４）からトルクを受けることを特徴とするものである。
【００１８】
因みに、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。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本実施形態は、本発明に係る動力伝達装置を撓み継ぎ手を構成する部品のうち後述するハブ１１に適用したものであって、図１は本実施形態に係る撓み継ぎ手１を用いた車両用空調装置用蒸気圧縮式冷凍機の模式図である。
【００２０】
なお、蒸気圧縮式冷凍機とは、周知のごとく、圧縮機１００、コンデンサ１０１等の高圧側熱交換器、膨脹弁等の減圧器１０２、蒸発器１０３等の低圧側熱交換器等からなるもので、撓み継ぎ手１は走行用のエンジン１０４の動力を圧縮機１００に伝達する。
【００２１】
次に、撓み継ぎ手１について述べる。
【００２２】
図２は撓み継ぎ手１を圧縮機１００に装着した状態を示す撓み継ぎ手１の断面図であり、図３は撓み継ぎ手１の正面図（図２の矢視Ａから見た図）であり、図４は撓み継ぎ手１のハブ１１の二面図である。
【００２３】
図２中、駆動シャフト２はエンジン１０４により回転駆動される軸であり、ラジアル転がり軸受３は駆動シャフト２を回転可能に支持するベアリングである。ブラケット４はラジアル転がり軸受３を支持する台座であり、このブラケット４は圧縮機１００が固定されたベース（図示せず。）にボルト固定されている。
【００２４】
駆動側部材５は駆動シャフト２により回転駆動される部材であり、この駆動側部材５は、駆動シャフト２に機械的に（ネジ）結合された金属製の駆動ハブ６、この駆動ハブ６の外周を取り巻くようにリング状に形成された金属製の駆動ロータ７、及び駆動ハブ６と駆動ロータ７とを連結して駆動ハブ６に伝達されたトルクを駆動ロータ７に伝達する弾性変形可能な材質からなる第１ダンパー８を有して構成されている。
【００２５】
なお、トルク伝達部材をなす第１ダンパー８は、本実施形態では、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合ゴム）製であり、駆動ハブ６及び駆動ロータ７と第１ダンパー８とは、加硫接着にて一体化されている。
【００２６】
従動ロータ９は駆動側部材５の駆動ロータ７とボルト結合されて駆動側部材５と一体的に回転する金属製の部材であり、この従動ロータ９は、圧縮機１００のフロントハウジング１０４に形成された円筒状の円筒部１０５に装着されたラジアル転がり軸受１０を介して圧縮機１００のフロントハウジング１０４に回転可能に支持されている。
【００２７】
ハブ１１は従動ロータ９に伝達されたトルクを圧縮機１００のシャフト１０６に伝達する動力伝達装置をなすもので、このハブ１１は、図４に示すように、シャフト１０６の外周面に形成されたネジと結合してシャフト１０６と一体的に回転する略円筒状の円筒部１２、従動ロータ９から供給されるトルクを受ける複数個の突起部１３が形成された環状の環状部１４、及び環状部１４と円筒部１２とを機械的に連結して環状部１４から円筒部１２にトルクを伝達するとともに、環状部１４から円筒部１２に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するような強度に設定された複数本のブリッジ部１５から構成されている。
【００２８】
なお、円筒部１２、突起部１３、環状部１４及びブリッジ部１５は金属粉（本実施形態では、鉄系金属粉）を焼結することにより一体成形されている。
【００２９】
そして、円筒部１２は、環状部１４の内周側に位置するように環状部１４と同軸状に配置され、ブリッジ部１５は、円筒部１２の外周面からその略接線方向に延びて環状部１４に繋がっている。
【００３０】
また、ブリッジ部１５は、突起部１３と回転中心ｏとを結ぶ線上に位置している。具体的には、突起部１３を６０°間隔で６個設け、ブリッジ部１５を１２０°間隔で３個設けるとともに、偶数番目又は奇数番目の突起部１３のと回転中心ｏとを結ぶ線上にブリッジ部１５を設けたものである。
【００３１】
因みに、本実施形態では、円筒部１２が「特許請求の範囲」に記載された「一方側の回転体」に相当し、突起部１３が「特許請求の範囲」に記載された「係止用突起部」に相当し、環状部１４が「特許請求の範囲」に記載された「他方側の回転体」に相当し、ブリッジ部１５が「特許請求の範囲」に記載された「破断部」に相当する。
【００３２】
ところで、従動ロータ９のうち突起部１３に対応する部位には、図３に示すように、突起部１３と所定の間隔を隔てて突起部１３間に位置する複数個の突起部１６が一体形成されており、従動ロータ９及びハブ１１が圧縮機１００に装着された状態においては、ハブ１１の突起部１３と従動ロータ９の突起部１６とがシャフト１０６（回転軸）周りに交互に位置し、後述する第２ダンパー１７を介して噛み合った（係止した）状態となる。
【００３３】
そして、両突起部１３、１６間には、従動ロータ９が受けたトルクをハブ１１（突起部１３）に伝達する弾性変形可能な材質からなる第２ダンパー１７が配設されている。なお、第２ダンパー１７は、本実施形態では、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合ゴム）である。
【００３４】
ここで、第２ダンパー１７は、両突起部１３、１６間に位置して圧縮荷重を受けることにより従動ロータ９のトルクをハブ１１に伝達するとともに、環状部１４と従動ロータ９との間に位置してハブ１１がシャフト１０６の長手方向と直交する方向に変位することを規制している。
【００３５】
なお、図５は第２ダンパー１７の二面図であり、第２ダンパー１７には突起部１３側に突出する凸部１７ａが設けられ、この凸部１７ａが突起部１３の先端側に形成された凹部１３ａ（図４（ｂ）参照）に嵌り込んでいる。
【００３６】
次に、本実施形態に係る撓み継ぎ手１の概略作動を延べる。
【００３７】
駆動シャフト２にて伝達されたトルクは、駆動ハブ６→第１ダンパー８→駆動ロータ７→従動ロータ９→第２ダンパー１７→ハブ１１（突起部１３→環状部１４→ブリッジ部１５→円筒部１２）→シャフト１０６の順に圧縮機１００に伝達される。
【００３８】
そして、トルク変動は第１、２ダンパー８、１７が弾性変形することにより吸収される。また、伝達トルクが所定値以上となったときに、ブリッジ部１５が破断し、動力の伝達が遮断される。
【００３９】
因みに、本実施形態に係るハブ１１では、ブリッジ部１５には主に引っ張り力が作用するように構成されており、トルクによりブリッジ部１５に発生する引っ張り応力が所定値を超えたときにブリッジ部１５が破断する。
【００４０】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００４１】
ブリッジ部１５は、突起部１３と回転中心ｏとを結ぶ線上に位置させているので、トルクを伝達する際に各突起部１３に発生する最大応力が、複数個の突起部１３全てにおいて略同一となる。
【００４２】
したがって、伝達トルクが同一ならば、特定の突起部１３に応力が集中する場合に比べて、突起部１３に発生する最大応力が小さくなるので、ブリッジ部１５以外の部位の強度を高めるべく、突起部１３の根元部の肉厚を厚くする、又は突起部１３の根元部の曲率半径を大きくして応力集中を回避する等の手段を講じる必要性が小さくなる。
【００４３】
延いては、ハブ１１の大型化を招くことなく、ブリッジ部１５以外の部位の強度を高めることができるので、ハブ１１全体が大きくなってしまうことを防止しつつ、ブリッジ部１５部が所定トルクを超える前に破断してしまう等の誤作動を未然に防止できる。
【００４４】
なお、ブリッジ部１５と環状部１４との継ぎ目、及びブリッジ部１５と円筒部１２との継ぎ目はできるだけ滑らかな曲面に繋ぐことが望ましいことは言うまでもない。
【００４５】
また、突起部１３の根元部の肉厚を厚くする、又は突起部１３の根元部の曲率半径を大きくして応力集中を回避する等の手段を講じることなく、ブリッジ部１５以外の部位の強度を高めることができるので、ハブ１１全体を容易に同一材料にて一体成形することができる。
【００４６】
また、第２ダンパー１７の凸部１７ａが突起部１３の凹部１３ａに嵌り込むので、第２ダンパー１７の組み付け位置を確実に規制することができるとともに、ハブ１１を従動ロータ９に組み付ける際に、第２ダンパー１７が落下することを防止できる。
【００４７】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、ハブ１１の外周側から内周側にトルクが伝達されたが、本発明はこれに限定されるものではなく、これとは逆にハブ１１の内周側から外周側にトルクが伝達されるものであってもよい。
【００４８】
突起部１３とブリッジ部１５部との形状及び本数は上述の実施形態に示されたものに限定されるものではない。
【００４９】
また、本発明は、トルクを伝達する際に各突起部１３に発生する最大応力が、複数個の突起部１３全てにおいて略同一となるようにハブ１１を構成することにより突起部１３に発生する最大応力を小さくするものであるので、ハブ１１、つまり動力伝達装置の形状及び構成は、上述の実施形態に示されたものに限定されるものではない。
【００５０】
また、駆動源をなすエンジン１０４から受けるトルクは、回転体をなす環状部１４又は円筒部１２に直接に伝達される場合、又は間接的に伝達される場合のいずれであってもよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る撓み継ぎ手を用いた車両用空調装置用蒸気圧縮式冷凍機の模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る撓み継ぎ手を圧縮機に装着した状態を示す撓み継ぎ手の断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る撓み継ぎ手の正面図（図２の矢視Ａから見た図）である。
【図４】本発明の実施形態に係る撓み継ぎ手のハブの二面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る第２ダンパーの二面図である。
【符号の説明】
１１…ハブ（動力伝達装置）、１２…円筒部（一方側の回転体）、
１３…突起部、１４…環状部（他方側の回転体）、
１５…ブリッジ部（破断部）。

Claims

一方側の回転体（１２）が他方側の回転体（１４）の内周側に位置するように同軸上に配置された２つの回転体（１２、１４）を連結してトルクを伝達するとともに、伝達トルクが所定トルク以上となったときに破断することで動力の伝達を遮断する複数個の破断部（１５）が、円周方向に等間隔に設けられ、
前記２つの回転体（１２、１４）のうち少なくとも一方には、前記破断部（１５）より大きなトルクを伝達することができる複数個の係止用突起部（１３）が、円周方向に等間隔に設けられ、
前記複数個の係止用突起部（１３）の数は、前記破断部（１５）の数より多く設けられており、
さらに、前記複数個の係止用突起部（１３）のうち、前記回転体（１２、１４）の回転軸に垂直な断面において、前記係止用突起部（１３）と前記回転軸の中心とを結ぶ線上に前記破断部（１５）が位置するものを奇数番目の係止用突起部（１３）とし、前記係止用突起部（１３）と前記回転軸の中心とを結ぶ線上に前記破断部（１５）が位置しないものを偶数番目の係止用突起部（１３）としたときに、
前記断面における前記破断部（１５）の形状は、前記一方側の回転体（１２）から略接線方向に延びて前記他方側の回転体（１４）に繋がる形状になっているとともに、前記一方側の回転体（１２）から前記他方側の回転体（１４）へ延びる一方の辺は前記奇数番目の係止用突起部（１３）へ向かって延び、他方の辺は前記偶数番目の係止用突起部（１３）へ向かって延びる形状になっており、
さらに、前記奇数番目の係止用突起部（１３）および前記偶数番目の係止用突起部（１３）は、円周方向に交互に配置されることによって、トルクを伝達する際に前記係止用突起部（１３）各々に発生する最大応力が、複数個の前記係止用突起部（１３）全てにおいて略同一となるように構成されていることを特徴とする動力伝達装置。
前記係止用突起部（１３）は、６０°間隔で６個設けられ、
前記破断部（１５）は、１２０°間隔で３個設けられていることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
前記２つの回転体（１２、１４）、前記破断部（１５）及び前記係止用突起部（１３）は、同一材料にて一体成形され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。
前記係止用突起部（１３）は、前記他方側の回転体（１４）に設けられており、
さらに、前記他方側の回転体（１４）は駆動源（１０４）からトルクを受けることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の動力伝達装置。