JP4013628B2 - 動力伝達装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動源から回転装置の回転軸へ回転動力を伝達する動力伝達装置に関するもので、特に回転装置の回転軸がロックするなどの過負荷トルクが生じると、駆動源から回転装置の回転軸への動力伝達経路を遮断するトルクリミッタ機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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においては、駆動源であるエンジンから冷媒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。しかるに、クラッチ機構を廃止した場合には、冷媒圧縮機が焼き付き故障を生起するなどして冷媒圧縮機の駆動軸のロックが発生すると、通常の伝達トルクよりも非常に大きい過負荷トルク（リミッタ作動トルク）が生じる。それによって、冷媒圧縮機の駆動軸を駆動するための従動側回転体であるプーリの回転が止まるので、エンジンに駆動されるベルトが滑り、ベルトに摩耗が生じ、ベルトが発熱するなどしてベルトが破断する可能性がある。
【０００３】
そこで、冷媒圧縮機の駆動軸がロックするなどの過負荷トルクが生じ、プーリと冷媒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、エンジンから冷媒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として、例えば、特開２００２−０５４７１１号公報に開示されている。この公報では、駆動源であるエンジンによりベルト駆動される駆動側回転体であるプーリとこのプーリに結合され、回転装置である冷媒圧縮機の回転軸に結合される従動側回転体であるハブ部材とから構成されている。
【０００４】
さらに、このハブ部材は、外周側（外径側）にアフタハブおよび冷媒圧縮機の回転軸の外周に結合するインナハブから構成され、このインナハブは、焼結金属などの塑性材料で形成され、内周側（内径側）に設けられた円環板状の内輪部、この内輪部よりも外周側（外径側）に設けられた略円環板状の外輪部および内輪部の外周と外輪部の内周とを連結する複数個のブリッジ部を備えている。そして、インナハブに冷媒圧縮機の回転軸がロックするなどの過負荷トルクが生じた際に、上記ブリッジ部が優先的に破損するように構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、発明者らの研究によると、塑性的性質を持つ材料特性として、リミッタ作動トルクは、ブリッジ部の応力分布と関係することを見出した。すなわち、ブリッジ部が破損する際は、応力集中部（亀裂開始部位）が材料特性の塑性域となることで、過負荷トルクの力を受け持つ力が減少（応力が低くなる）する。そのために、リミッタ作動トルクが上昇し設定トルク以上のトルクが作用したときに破損するためベルト滑りなどの不具合を回避できなくなる問題がある。
【０００６】
これを発明者らはシミュレーション解析（仮想設計）によって設定トルクにおけるブリッジ部の応力分布を求めることで、上記のような平板状のブリッジ部においてリミッタ作動トルクが上昇してしまうことを見出した。図１１はインナハブ１００に設定トルクをかけたときの内輪部１１０と外輪部１２０との継ぎ目であるブリッジ部１３０の応力分布を求めた特性図であって、図中、Ａ１は応力が２００〜２５０ＭＰａ、Ａ２は２５０〜２７５ＭＰａ、Ａ３は２７５〜３００ＭＰａ、およびＡ４は３００〜３２５ＭＰａの応力の範囲を示したものである。
【０００７】
この応力分布においては、設定トルク近傍で破損させるにはＡ３の応力値を受け持った部分から破損するものであるがこのＡ３の応力値以下のゾーンが大半を占めているため、このときには破損に至らずリミッタ作動トルクが上昇し、設定トルク以上のトルクが作用したときに破損することが分かった。これにより、ブリッジ部１３０の応力分布をＡ３の応力値で均一となるような断面形状とすることでリミッタ作動トルクを上昇することなく所定の設定トルクにて破損させることを判明した。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記点を鑑みたものであり、応力分布が均一となるブリッジ部を形成することで、リミッタ作動トルクを上昇することなく所定の設定トルクにて破損できる動力伝達装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１ないし請求項７に記載の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、駆動源から回転動力を受けて回転する駆動側回転体（７）と、回転装置（１）の回転軸に結合される従動側回転体（８）とを備え、駆動側回転体（７）と従動側回転体（８）とを連結して駆動側回転体（７）の回転を従動側回転体（８）に伝達する動力伝達装置であって、
従動側回転体（８）は、回転装置（１）の回転軸の外周側に結合される内輪部（３１）、内輪部（３１）よりブリッジ部（３３）を介して内輪部（３１）の外周側に形成される外輪部（３２）を含むインナハブ（２２）を有し、従動側回転体（８）に過負荷トルクが生じた際に優先的に破損する破損部（３７）を、ブリッジ部（３３）に設け、しかも破損部（３７）には過負荷トルクによる応力分布を略均一にする溝部（３３ａ）が形成されているとともに、溝部（３３ａ）が内輪部（３１）から外周側に延びる方向に略凹状に形成されていることを特徴としている。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、この種のトルクリミッタ機構である破損部（３７）が破損する際は、概して、亀裂開始部位の応力集中部が材料特性の弾性域から塑性域となることで、過負荷トルクの力を受け持つ力が減少（応力が低くなる）する。そのために、リミッタ作動トルクが上昇し設定トルク以上のトルクが作用したときに破損するためベルト滑りなどの不具合を回避できなくなる問題がある。
【００１１】
そこで、本発明では、破損部（３７）を、ブリッジ部（３３）に設け、しかも破損部（３７）には過負荷トルクによる応力分布を略均一にする略凹状の溝部（３３ａ）が形成されていることにより、亀裂開始部位の応力集中部において、過負荷トルクの力を受け持つ力による設定トルクに相当するリミッタ作動トルクで破損させることができる。従って、リミッタ作動トルクを上昇することなく所定の設定トルクにて破損させることができる。
【００１２】
また、破損部（３７）をブリッジ部（３３）に設けることにより、トルクリミッタ機構が簡易な構造で実現することができるとともに、確実にリミッタ作動トルクを上昇することなく所定の設定トルクにて破損させることができる。従って、回転装置（１）以外の種々なエンジン補機類と共通のＶベルトにてエンジンからのトルクが伝達されるように構成されている場合でもＶベルトの磨耗や破断を防止できるので、例えば自動車などの車両の走行不能という重大な故障を引き起こすことはない。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、溝部（３３ａ）は、破損部（３７）の破損方向に対し交差するように略凹状の溝を形成したことを特徴としている。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、具体的に、溝部（３３ａ）を略凹状に形成したことにより、過負荷トルクが生じた際に、破損部（３７）の応力分布が略均一となることで上述した請求項１と同じ効果を奏する。
【００１５】
請求項３に記載の発明では、溝部（３３ａ）は、破損部（３７）の破損方向に対し交差するように略半円状の溝を形成したことを特徴としている。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、略半円状の溝を形成したことにより、上記略凹状の溝よりもより破損部（３７）の応力分布が略均一となる。従って、より亀裂開始部位の応力集中部において、過負荷トルクの力を受け持つ力による設定トルクに相当するリミッタ作動トルクで破損させることができる。
請求項４に記載の発明では、溝部（３３ａ）の外周に平坦部（３３ｂ）を形成したことを特徴としている。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、略半円状および略凹状の外周に平坦部（３３ｂ）を形成したことにより、成型加工によるバリが発生しにくいため、バリによる強度不足が生じない。
【００１８】
請求項５に記載の発明では、インナハブ（２２）は、内輪部（３１）または外輪部（３２）の強度をブリッジ部（３３）の強度と比べて高く設定していることを特徴としている。
【００１９】
請求項５に記載の発明によれば、内輪部（３１）または外輪部（３２）の強度がブリッジ部（３３）よりも高くなり、亀裂が強度の弱い方向に沿って進展する。従って、使用環境に左右されず、より確実にブリッジ部（３３）の所定の位置で破損するので、リミッタ作動トルクのバラツキを小さくすることができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明では、従動側回転体（８）は、その従動側回転体（８）において外径側に配設された樹脂製のアウタハブ（２１）、および従動側回転体（８）において内径側に配設されて、アウタハブ（２１）にインサート成形された金属製のインナハブ（２２）を有し、インナハブ（２２）とアウタハブ（２１）との結合部には、周方向に所定の間隔で、アウタハブ（２１）との結合力を高めるための複数の穴部（３６）が設けられていることを特徴としている。
【００２１】
請求項６に記載の発明によれば、インナハブ（２２）とアウタハブ（２１）との結合力を高めることで、使用環境に左右されず、より確実にブリッジ部（３３）の所定の位置で破損するので、リミッタ作動トルクのバラツキを小さくすることができる。
請求項７に記載の発明では、駆動源から回転動力を受けて回転する駆動側回転体（７）と、回転装置（１）の回転軸に結合される従動側回転体（８）とを備え、駆動側回転体（７）と従動側回転体（８）とを連結して駆動側回転体（７）の回転を従動側回転体（８）に伝達する動力伝達装置であって、
従動側回転体（８）は、回転装置（１）の回転軸の外周側に結合される内輪部（３１）、この内輪部（３１）より複数のブリッジ部（３３）を介して内輪部（３１）の外周側に形成される外輪部（３２）を含むインナハブ（２２）を有しており、
複数のブリッジ部（３３）には、インナハブ（２２）に過負荷トルクが生じた際に優先的に破損する破損部（３７）が設けられ、かつブリッジ部（３３）は、複数のブリッジ部（３３）を含む平面内において、内輪部（３１）から外周側に延びる方向に略凹状の溝部（３３ａ）が形成されていることを特徴としている。
請求項７に記載の発明によれば、ブリッジ部（３３）には、過負荷トルクによる応力分布を略均一にする略凹状の溝部（３３ａ）による破損部（３７）が形成されていることにより、亀裂開始部位の応力集中部において、過負荷トルクの力を受け持つ力による設定トルクに相当するリミッタ作動トルクで破損させることができる。従って、リミッタ作動トルクを上昇することなく所定の設定トルクにて破損させることができる。
【００２２】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の動力伝達装置をコンプレッサプーリ装置に適用した一実施形態について、図１ないし図１０に基づいて説明する。まず、図１および図２に示す、本実施形態のコンプレッサプーリ装置は、駆動源であるエンジンを搭載する自動車などの車両のエンジンルーム内に配設されて、エンジン補機（以下、冷媒圧縮機と称す。）へエンジンの回転動力を伝達する動力伝達装置で、後述するトルクリミッタ機構を備えている。
【００２４】
ここで、図１に示すように、本実施形態で使用される冷媒圧縮機１は、本発明の回転装置に相当するもので、車両用空調装置の冷凍サイクルの一構成部品である。この冷媒圧縮機１は、冷媒圧縮部（図示せず）と、０％容量まで冷媒の吐出容量を変化させることが可能な吐出容量可変手段（図示せず）と、冷媒圧縮部および吐出容量可変手段を収容する円筒形状のコンプレッサハウジング（以下ハウジングと略す）１ａとから構成された可変容量型冷媒圧縮機である。
【００２５】
ハウジング１ａは、例えばコンプレッサプーリ装置側から順に、フロントハウジング、シリンダおよびリヤハウジングなどよりなる。そして、冷媒圧縮部は、シャフト２を回転させることにより吸入した冷媒を圧縮し吐出する。そのシャフト２は、本発明の回転軸に相当するもので、先端部に外周ねじ部（雄ねじ部）３を有している。
【００２６】
ハウジング１ａの前端部には、中央部より軸方向外方側に突出するように円筒形状のスリーブ部４が一体的に形成されている。このスリーブ部４は、外周側においてボールベアリング５を保持する軸受保持部である。なお、スリーブ部４の外周には、ボールベアリング５をハウジング１の円環状の段差部分との間に挟み込んだ状態で係止するサークリップ６が嵌め込まれている。
【００２７】
コンプレッサプーリ装置は、エンジンの運転時に常時回転するＶプーリ（入力ディスク、ロータ）７と、このＶプーリ７からトルクを受けると回転する出力ディスク８と、Ｖプーリ７と出力ディスク８との間に装着された複数個（本例では６個）のゴムダンパ９とから構成されている。
【００２８】
このＶプーリ７は、本発明の駆動側回転体に相当するもので、例えば鉄系の金属材料、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂材料またはアルミニウム系の金属材料により所定の形状に一体成形されている。このＶプーリ７は、図１ないし図３に示すように、エンジンに常時駆動される略円筒形状の筒壁部１１、この筒壁部１１よりも内径側に設けられた側壁部１２、およびこの側壁部１２よりも内径側に設けられボールベアリング５の外周側を保持するための軸受保持部１３などを有している。
【００２９】
筒壁部１１の外周には、多段式のＶベルト（図示せず）が掛けられている。このため、筒壁部１１の外周には、Ｖベルトの内周面に形成された複数のＶ字状溝部に対応した複数のＶ字状溝部１４が形成されている。そして、そのＶベルトは、エンジンのクランク軸に取付けられたクランクプーリ（図示せず）に掛け渡されている。なお、Ｖベルトは、コンプレッサプーリ装置だけでなく、他のエンジン補機類（例えばオルタネータ、エンジン冷却装置のウォータポンプ、パワーステアリング装置の油圧ポンプなど）のＶプーリ装置にも共掛けされている。
【００３０】
また、図３に示すように、側壁部１２には、後述する複数個のゴム系の弾性体であるゴムダンパ９がそれぞれ装着される軸方向穴１５が周方向に等間隔（例えば６０°間隔）で複数個（本例では６個）形成されている。この軸方向穴１５の周方向の両内壁面は、径方向の内径側から外径側に向かって徐々に間隔が拡がるように傾斜している。そして、複数個の軸方向穴１５の両内壁面には、ゴムダンパ９に圧縮変形を与えるための一対の突起部７０が設けられている。
【００３１】
これらの突起部７０は、通常作動時のトルク伝達を行うと共に、リミッタ作動時に後述するピン部２３にトルク伝達を行う伝達部として機能する。一対の突起部７０には、軸方向穴１５の奥側から開口側に向けて一対の突起部７０の隙間（間隔）を徐々に拡げるようにテーパ部が設けられ、ゴムダンパ９を軸方向穴１５内に圧入し易くしている。
【００３２】
そして、軸方向穴１５の外径側端部で、且つ周方向の両端部には、ゴムダンパ９の外径側を保持するための一対の第１保持部（Ｒ部）７１が設けられている。また、軸方向穴１５の内径側端部で、且つ周方向の両端部には、ゴムダンパ９の内径側を保持するための一対の第２保持部（Ｒ部）７２が設けられている。なお、これらの第１、第２保持部７１、７２は、Ｒ形状の内壁面を有している。また、周方向の一方側の第１保持部７１には、後述するゴムダンパ９の外径側に設けられる球形状の凸部９９が嵌め込まれる球面形状の凹部７３が形成されている。
【００３３】
そして、軸方向穴１５の外径側端面は、後述するゴムダンパ９の外径側端面（第１凹状部７４）との間に第１空隙が形成され、軸方向穴１５の内径側端面は、後述するゴムダンパ９の内径側端面（第２凹状部７５）との間に第２空隙が形成されている。なお、軸方向穴１５とゴムダンパ９との第１、第２空隙の大きさを変更することにより、ゴムダンパ９のバネ特性（ダンパ特性）を変えることができる。
【００３４】
次に、出力ディスク８は、本発明の従動側回転体に相当するもので、Ｖプーリ７の側壁部１２よりも前方側で、側壁部１２の前壁面に対向するように配置されたハブ部材である。この出力ディスク８は、図４および図５に示すように、外周側（外径側）に配された樹脂製のアウタハブ２１、冷媒圧縮機１のシャフト２の外周に結合する金属製のインナハブ２２、およびインナハブ２２の前端面を覆うディスクカバー６０などから一体に構成している。
【００３５】
アウタハブ２１は、例えばナイロン樹脂などの熱可塑性樹脂またはフェノール系樹脂などの熱硬化性樹脂により所定の形状に一体成形されている。このアウタハブ２１の後壁面からは、図１および図４に示したように、図示右側に突出する複数個（本例では６個）の上述した軸方向穴１５内に差し込まれるピン部２３が周方向に等間隔（例えば６０°間隔）で形成されている。
【００３６】
詳しくは、図５（ｂ）に示すように、ピン部２３の根元部分および中間部分は平板形状の断面を有し、その先端部分は円形状の断面を有している。そして、ピン部２３の根元部分の周方向の両外壁面には、先端側に向けて外径が漸減するように一対のテーパ部７６が設けられている。また、ピン部２３の中間部分は、ゴムダンパ９内に挿入されて、その外壁面の一部に突起部７７が設けられている。さらに、ピン部２３の先端部分には、ゴムダンパ９の丸穴部９５内に嵌め込まれる円柱形状の頭部７９が設けられている。
【００３７】
ここで、軸方向穴１５の内壁面とピン部２３の外壁面との間に挟み込まれるゴムダンパ９は、例えば塩素化ブチルゴム、スチレンブタジエンゴム、天然ゴムなどのゴム系弾性材からなり、かつ所定の形状となるように一体成形している。図６に示すように、ゴムダンパ９の外径側端部で、かつ周方向の両端部には、一対の第１保持部７１に保持固定される一対の第１被保持部９１が一対の第１保持部７１の内壁面形状に対応した形状に形成されている。
【００３８】
なお、第１被保持部９１には、軸方向穴１５の周方向の一方側の第１保持部７１に形成された凹部７３内に嵌め込まれる球形状の凸部９９が一体的に形成されている。また、ゴムダンパ９の内径側端部で、かつ周方向の両端部には、一対の第２保持部７２に保持固定される一対の第２被保持部９２が一対の第２保持部７２の内壁面形状に対応した形状に形成されている。
【００３９】
そして、ゴムダンパ９には、軸方向穴１５の両内壁面（一対の突起部７０）に当接する一対の側壁部９３が設けられている。これらの側壁部９３の外壁面は、内径側から外径側に向かって徐々に両側壁部９３の外形側の間隔が拡がるように傾斜している。また、一対の側壁部９３の内壁面（対向面）は、内径側から外径側に向かって徐々に両側壁部９３の外形線の間隔が拡がるように傾斜している。なお、一対の側壁部９３の内壁面の傾斜よりも外壁面の傾斜の方が大きい。さらに、一対の側壁部９３の内壁面の開口側には、奥側から開口側に向けて間隔が漸増するように一対のテーパ部９４が設けられている。
【００４０】
そして、ゴムダンパ９の一対の側壁部９３の奥側には、略中央部分に丸穴部９５が形成された底壁部（連結部）９６が一体的に形成されている。この底壁部９６の奥側面は、軸方向穴１５の奥側の底壁面に当接すると共に、丸穴部９５内にピン部２３の頭部７９が差し込まれる。そして、一対の側壁部９３の内壁面（対向面）と底壁部９６の底壁面との間には、ピン部２３の一対のテーパ部７６および平板状の中間部分よりも周方向の寸法がやや小さく、内径側から外径側に貫通した中空部９７が設けられている。
【００４１】
なお、ゴムダンパ９をＶプーリ７に組み付ける組付け方法を説明すると、複数個のゴムダンパ９を、Ｖプーリ７の側壁部１２の肉厚部分に形成された複数個の軸方向穴１５内に差し込む。これにより、軸方向穴１５の４隅に設けられた一対の第１、第２保持部７１、７２に、ゴムダンパ９の４隅に設けられた一対の第１、第２被保持部９１、９２が保持固定される。さらに、ゴムダンパ９の凸部９９が軸方向穴１５の内壁面に形成された凹部７３内に嵌め込まれることで、一対の突起部７０によって圧縮変形（弾性変形）が与えられたゴムダンパ９が軸方向穴１５内に強固に保持固定される。
【００４２】
次に、ディスクカバー６０は、後述するインナハブ２２の前端面、特に、後述する複数個の破損部（リミッタ破断部）３７の前端面を覆うためのカバーであり、リミッタ作動トルクによりインナハブ２２の破損部３７が破断したときに、破片の飛散することを防止するカバーである。このディスクカバー６０は、インナハブ２２とともに、アウタハブ２１の内径側に樹脂によるインサート成形により一体に構成している。具体的には、図７に示すように、ディスクカバー６０の外周部にはアウタハブ２１の内径側に埋設される被埋設部６１が略円環状に設けられている。さらに、ディスクカバー６０の外径側には、複数個（本例では３個）の鍔状部６２と複数個（本例では３個）の切欠き部６３とが交互に設けられている。
【００４３】
そして、ディスクカバー６０の内径側には、インナハブ２２の軸方向の一端面より所定の隙間を隔てて、インナハブ２２の軸方向の一端面（前端面）に対向して配された凸状の環状部６４が設けられている。また、凸状の環状部６４には、出力ディスク８を冷媒圧縮機１のシャフト２へ取り付けるためのハブ取り付け治具の係合部が係合可能な複数個（本例では３個）の丸穴部６５が、等間隔（例えば１２０°間隔）で形成されている。さらに、ディスクカバー６０の内周部には、冷媒圧縮機１のシャフト２の軸方向の一端面（前端面）とディスクカバー６０とが干渉しないように丸穴部６６が設けられている。また、凸状の環状部６４を設けることで、複数の破損部（リミッタ破断部）３７とディスクカバー６０とが接触することはなくリミッタ作動トルクに悪影響を及ぼす恐れはない。
【００４４】
なお、ここでは、ディスクカバー６０の外径側をアウタハブ２１の内径側に樹脂によるインサート成形により固定したが、ディスクカバー６０の外径側をアウタハブ２１の内径側または破損部３７よりも外径側のインナハブ２２の外径側に締結具を用いて締め付け固定しても良く、また、接着または溶接により接合しても良く、また、かしめなどにより機械的に固定しても良い。また、ディスクカバー６０の材質については、破片を保持できる強度を持つものである以外に何ら制約はなく、例えば鉄系金属、アルミニウム合金、６６ナイロン樹脂などの熱可塑性樹脂材料またはフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂材料などが考えられる。
【００４５】
次に、本発明の要部となるインナハブ２２について図５および図８に基づいて説明する。本実施形態のインナハブ２２は、例えば焼結金属、鋳鉄またはアルミニウム製鋳物などの金属からなりプレス加工などによる一体成形で形成しアウタハブ２１にインサート成形されている。このインナハブ２２は、図８（ａ）に示すように、内周側（内径側）に形成される略円環板状の内輪部（以下、インナリングと称す。）３１、このインナリング３１よりも外周側（外径側）に形成される略円環板状の外輪部（以下、アウタリングと称す。）３２、およびインナリング３１の外周とアウタリング３２の内周とを連結する複数個（本例では３個）のブリッジ（本発明のブリッジ部に相当する）３３を有している。
【００４６】
また、インナリング３１の内周には、冷媒圧縮機１のシャフト２の外周ねじ部３に螺合する内周ねじ部３５が形成されている。また、アウタリング３２の表面は、アウタハブ２１を構成する樹脂材料に覆われている。そして、アウタリング３２には、アウタハブ２１を構成する樹脂材料との結合力を高めるための複数個（本例では６個）の丸穴部３６および複数個の円弧状切欠き部（凹状部）３９が略円周方向に所定の間隔で設けられている。これらの丸穴部３６は、周方向に等間隔（例えば、１２０°間隔）で形成されている。
【００４７】
本実施形態の複数個のブリッジ３３は、インナリング３１の外周面よりアウタリング３２の内周面にかけて径方向に放射状に設けられている。そして、各ブリッジ３３の所定の位置（例えば各ブリッジ３３とインナリング３１との継ぎ目）には、出力ディスク８のインナハブ２２に所定の過負荷トルク（リミッタ作動トルク）が働いた際に優先的に破損する複数個（本例では３個）のトルクリミッタ機構をなす破損部３７を構成している。すなわち、この破損部３７は、ブリッジ３３のインナリング３１側の根元部分に設けられ、インナハブ２２が受けるトルク伝達による応力がその他の箇所に比べて高い部位である。
【００４８】
因みに、これらの破損部３７は、インナハブ２２に通常の伝達トルク（例えば１５Ｎｍ）よりも非常に大きい過負荷トルク（例えば９０Ｎｍ前後）が生じた際に優先的に破損してインナハブ２２の外径側と内径側とが分離することで、エンジンからＶプーリを介して冷媒圧縮機１のシャフト２への動力伝達経路を遮断するトルクリミッタ機構を構成するものである。
【００４９】
この破損部３７を有するブリッジ３３は、インナハブ２２が受けるトルク伝達による応力がその他の箇所に比べて高い部位となるように形成している。具体的には、インナリング３１の外周面とアウタリング３２の内周面との間に、略円周方向に複数個（本例では３個）形成させた所定の形状の貫通孔３８を備えている。しかも、この貫通孔３８には、インナリング３１の外周面側の一端側に所定の大きさの切欠き部３８ａおよび他端側に直線状の直線部３８ｂを有している。
【００５０】
従って、貫通孔３８により形成されるブリッジ３３は、インナハブ２２に対して所定の角度θだけ傾けるとともに、回転方向に対して反対側のブリッジ面は直線で切欠き部３８ａがなく、回転方向側のブリッジ面は切欠き部３８ａを有し、切欠き部３８ａの上面から外側に向かってブリッジ３３の幅が徐々に大きくなるように構成される。これにより、冷媒圧縮機１がロックなどの過負荷トルクが生じると、破損部３７において、ブリッジ３３の直線部３８ｂ側で引張り力と曲げ力が働き切欠き部３８ａ側にて引張り力が働いて切欠き部３８ａと直線部３８ｂとの間にて破損するものである。
【００５１】
ここで、発明者らの研究によると、塑性的性質を持つ材料の材料特性として、リミッタ作動トルクは、破損部３７における応力分布と関係することを見出した。つまり、破損部３７が破損する際は、応力集中部（亀裂開始部位）が材料特性の弾性域から塑性域となることで、過負荷トルクの力を受け持つ力が減少（応力が低くなる）する。そのために、リミッタ作動トルクが上昇し設定トルク以上のトルクが作用したときに破損するためベルト滑りなどの不具合を回避できなくなる問題がある。
【００５２】
そこで、本発明では、破損部３７の形状を図８（ｂ）に示すように、略凹状の溝部である打ち出し部３３ａを、破損部３７に対し交差するように、詳しくは貫通穴３８の直線部３８ｂに対して略並行に外周側に延びる方向に形成したものである。この打ち出し部３３ａは、リミッタ作動トルクを上昇することなく所定の設定トルクにて破損することのできる破損部３７を形成するために、破損部３７が受けるトルク伝達による応力が比較的に高い部位であるとともに、過負荷トルクが生じた際にその応力の応力分布が略均一となるようにしたものである。
【００５３】
なお、略凹状の打ち出し部３３ａを成型加工により形成するときには、打ち出し部３３ａの外周に平坦部３３ｂを形成することが望ましい。これにより、打ち出し部３３ａの成形加工時にバリが発生しにくくなるとともに、このバリによる強度不足が生ずることはない。
【００５４】
具体的には、シミュレーション解析（仮想設計）によって、設定トルクにおける破損部３７の応力分布を求め、その応力分布が切欠き部３８ａと直線部３８ｂとの間において略均一となる形状を求めたものである。図９は発明者らが研究した略凹状の打ち出し部３３ａを形成したときの設定トルク直前における破損部３７の応力分布を求めた特性図である。
【００５５】
図９に示すように、図中、Ａ１は応力が２００〜２５０ＭＰａ、Ａ２は２５０〜２７５ＭＰａ、Ａ３は２７５〜３００ＭＰａ、およびＡ４は３００〜３２５ＭＰａの応力の範囲を示したものであり、切欠き部３８ａ側がＡ３の応力値を受け持つとその部分（亀裂開始部位）から破損が開始されるものである。
【００５６】
これによると、切欠き部３８ａと直線部３８ｂとの間において、Ａ３の応力値を受け持った部分が大半を占め、特に、切欠き部３８ａ側に僅かなＡ３の応力値以下のゾーンを有している分布となっている。その後、僅かなトルクをかけることで切欠き部３８ａ側から亀裂が開始し破損に至る。従って、リミッタ作動トルクを上昇することなく所定の設定トルクにて破損することのできる形状としてある。
【００５７】
なお、シミュレーション解析（仮想設計）によれば、理想的な破損部３７の形状は、図８（ｃ）に示すように、略半円状の打ち出し部３３ａが望ましい。これによると、より応力分布の均一化が図れることで、より確実にリミッタ作動トルクを上昇することなく所定の設定トルクにて破損することのできる形状としてある。ただし、この形状のときには、略凹状の形状よりも成形加工でのバリが発生しやすいため、溝の外周に平坦部３３ｂを設けると良い。
【００５８】
ここで、破損部３７の形状が平板状（打ち出し部３３ａを形成せず）のときと、本発明による略凹状の打ち出し部３３ａを形成したときとのリミッタ作動トルクをシミュレーション解析で確認したので図１０に基づいて説明する。図１０はトルクと応力との関係を示す特性図である。図中、Ｘ１に示す特性が従来の形状である平板状であって、リミッタ作動トルク９５Ｎｍで破断応力３１５ＭＰａにて破損し、Ｘ２に示す打ち出し部３３ａを形成した形状であり、リミッタ作動トルク８５Ｎｍで破断応力３１５ＭＰａにて破損している。すなわち、本発明の形状のほうが約１０％低いトルクで破損できるものである。また、実験でもこの結果は検証されている。なお、このときのＸ１に示す平板状の形状の応力分布は、図１１に示すように、応力が２７５〜３００ＭＰａであるＡ３の応力値以下のゾーンが大半を占めている。
【００５９】
次に、本実施形態のコンプレッサプーリ装置の作用について説明する。コンプレッサプーリ装置の通常作動時には、出力ディスク８のインナハブ２２が駆動可能な状態に保持されている。従って、エンジンが始動することによりクランク軸が回転し、クランクプーリおよびＶベルトを介してＶプーリ７の筒壁部１１にエンジンの回転動力（トルク）が伝達される。そして、Ｖプーリ７の側壁部１２の軸方向穴１５の周方向の内壁面からゴムダンパ９にトルクが伝わり、更に、ゴムダンパ９から出力ディスク８のアウタハブ２１のピン部２３の外周面にトルクが伝わる。これにより、アウタハブ２１が回転するので、アウタハブ２１にインサート成形されたインナハブ２２のインナリング３１、アウタリング３２および複数個のブリッジ３３も回転する。
【００６０】
そして、インナハブ２２のインナリング３１の内周ねじ部３５が冷媒圧縮機１のシャフト２の外周ねじ部３に螺合しているので、出力ディスク８のインナハブ２２に追従して冷媒圧縮機１のシャフト２が回転する。このため、冷媒圧縮機１が、エバポレータ（冷媒蒸発器）より吸引した冷媒を圧縮して高温、高圧の冷媒ガスをコンデンサ（冷媒凝縮器）に向けて吐出するので、自動車などの車両の車室内の冷房がなされる。
【００６１】
ここで、冷媒圧縮機１が焼き付き故障を生起するなどして冷媒圧縮機１のシャフト２のロックが生じると、出力ディスク８の回転が停止したままＶプーリ７が回転をし続けようとするため、出力ディスク８のインナハブ２２に通常の伝達トルク（例えば１５Ｎｍ）よりも非常に大きい過負荷トルク（例えば９０Ｎｍ：衝撃トルク）が発生する。すなわち、出力ディスク８のインナハブ２２のインナリング３１とアウタリング３２との間に設定トルク以上のトルク差が発生すると、インナハブ２２のブリッジ３３のインナリング３１側の根元部分に設けられた複数個の破損部３７、つまりトルク伝達による応力がその他の箇所に比べて高い部位に多大な応力が加わり、複数個の破損部３７は優先的に破損する（折れる）。
【００６２】
このため、インナハブ２２のインナリング３１とアウタリング３２とが分離され、Ｖプーリ７、複数個のゴムダンパ９、出力ディスク８のアウタハブ２１およびインナハブ２２のアウタリング３２がインナリング３１に対してフリーで自転する。このように、インナハブ２２のインナリング３１とアウタリング３２との間に設定トルク以上のトルク差が発生した時には、ブリッジ３３に設けた破損部３７が優先的に破損する。つまり、トルクリミッタ機構が作動することにより、Ｖプーリ７からコンプレッサのシャフト２へのトルクの伝達が遮断されるので、エンジンからコンプレッサのシャフト２への動力伝達経路が遮断される。
【００６３】
なお、破損してインナハブ２２のインナリング３１およびブリッジ３３の内径側より離れた出力ディスク８のアウタハブ２１、インナハブ２２のアウタリング３２およびブリッジ３３の外径側は、冷媒圧縮機１のシャフト２の軸方向に平行な軸線に対してコンプレッサ側が小径となるように複数個の破損部３７が傾斜して設けられている。それによって、出力ディスク８のアウタハブ２１、インナハブ２２のアウタリング３２およびブリッジ３３の外径側がＶプーリ７の筒壁部１１の前端面よりも前方側（図１において図示左側）へ移動することはなく、Ｖプーリ７の筒壁部１１よりも内径側に保持される。従って、出力ディスク８のアウタハブ２１、インナハブ２２のアウタリング３２およびブリッジ３３の外径側は、Ｖプーリ７の回転に伴って複数個のゴムダンパ９とともに回転する。
【００６４】
以上の一実施形態の動力伝達装置によれば、トルクリミッタ機構である破損部３７が破損する際は、概して、亀裂開始部位の応力集中部が材料特性の弾性域から塑性域となることで、過負荷トルクの力を受け持つ力が減少（応力が低くなる）する。そのために、リミッタ作動トルクが上昇し設定トルク以上のトルクが作用したときに破損するためベルト滑りなどの不具合を回避できなくなる問題がある。
【００６５】
そこで、本発明では、破損部３７を、ブリッジ３３に設け、しかも破損部３７には過負荷トルクによる応力分布を略均一にする溝部である打ち出し部３３ａが形成されていることにより、亀裂開始部位の応力集中部が過負荷トルクの力を受け持つ力が設定トルクに相当するリミッタ作動トルクで破損させることができる。従って、リミッタ作動トルクを上昇することなく所定の設定トルクにて破損させることができる。
【００６６】
また、打ち出し部３３ａをシミュレーション解析（仮想設計）によって略凹状の溝を形成するか、もしくは略半円状の溝を形成したことにより、過負荷トルクが生じた際に破損部３７の応力分布が略均一にできることを見出した。従って、亀裂開始部位の応力集中部が過負荷トルクの力を受け持つ力が設定トルクに相当するリミッタ作動トルクで破損させることができる
また、破損部３７をブリッジ３３に設けることにより、トルクリミッタ機構が簡易な構造で実現することができるとともに、確実にリミッタ作動トルクを上昇することなく所定の設定トルクにて破損させることができる。従って、冷媒圧縮機１以外の種々なエンジン補機類と共通のＶベルトにてエンジンからのトルクが伝達されるように構成されている場合でもＶベルトの磨耗や破断を防止できるので、例えば自動車などの車両の走行不能という重大な故障を引き起こすことはない。
【００６７】
また、破損部３７をインナハブ２２に一体に構成したことにより、トルクリミッタ機構を簡易な構造で構成でき、しかも部品点数を低減でき、組付工数を低減できるので、コンプレッサプーリ装置の製品コストを著しく低減することができる。
【００６８】
また、インナハブ２２は、インナリング３１またはアウタリング３２の強度をブリッジ３３の強度と比べて高く設定していることにより、インナリング３１またはアウタリング３２の強度がブリッジ３３よりも高くなり、亀裂が強度の弱い方向に沿って進展する。従って、使用環境に左右されず、より確実にブリッジ３３の所定の位置で破損するので、リミッタ作動トルクのバラツキを小さくすることができる。
【００６９】
また、出力ディスク８は、その出力ディスク８において外径側に配設された樹脂製のアウタハブ２１、および出力ディスク８において内径側に配設されて、アウタハブ２１にインサート成形された金属製のインナハブ２２を有し、インナハブ２２とアウタハブ２１との結合部には、周方向に所定の間隔で、アウタハブ２１との結合力を高めるための複数の穴部３６が設けられていることにより、インナハブ２２とアウタハブ２１との結合力を高めることで、使用環境に左右されず、より確実にブリッジ３３の所定の位置で破損するので、リミッタ作動トルクのバラツキを小さくすることができる。
【００７０】
（他の実施形態）
以上の一実施形態では、破損部３７をインナリング３１とブリッジ３３との繋ぎ目に設けたが、これに限らず、インナハブ２２が受けるトルク伝達による応力がその他の箇所に比べて高い部位であれば、アウタリング３２とブリッジ３３との繋ぎ目、あるいはブリッジ３３の途中に設けても良い。
【００７１】
以上の実施形態では、本発明を、自動車などの車両に搭載されるエンジンなどの駆動源によりベルト駆動されるコンプレッサプーリ装置に適用した例を説明したが、本発明を、前記の車両または工場などの定位置に置かれる内燃機関や電動モータ等の駆動源によりベルト駆動または出力軸により直接駆動される動力伝達装置に適用しても良い。
【００７２】
また、以上の実施形態では、駆動側回転体として多段式のＶプーリ（所謂Ｖリブドプーリ）を用いたが、駆動側回転体として１個のＶ溝を有するＶプーリを用いても良い。この場合には、そのＶプーリの外周形状に対応した内周形状のＶベルトを使用する。
【００７３】
また、以上の実施形態では、本発明を、車両用空調装置の冷凍サイクルの一構成部品をなす冷媒圧縮機１のシャフト２を常時駆動するトルクリミッタ機構を備えたコンプレッサプーリ装置（動力伝達装置）に適用した例を説明したが、本発明を、その他の回転装置（例えばオルタネータ、ウォータポンプ、油圧ポンプ、ブロワまたはファン）を常時駆動するリミッタ機構を備えた動力伝達装置に適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるコンプレッサプーリ装置の全体構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明の一実施形態におけるコンプレッサプーリ装置を示す正面図である。
【図３】本発明の一実施形態におけるＶプーリ７の主要構造を示す部分正面図である。
【図４】本発明の一実施形態における出力ディスク８の主要構造を示す縦断面図である。
【図５】（ａ）は図４に示す出力ディスク８のＶ矢視図、（ｂ）は出力ディスク８の主要構造を示す部分側面図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）はゴムダンパ９の構成を示す正面図および断面図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）はディスクカバー６０の構成を示す正面図および断面図である。
【図８】（ａ）は本発明の一実施形態におけるインナハブ２２の全体構成を示す正面図、（ｂ）は、インナハブ２２の主要構造を示す断面図、（ｃ）はインナハブ２２の主要構造の理想的な形状を示す断面図である。
【図９】本発明の一実施形態における過負荷トルクを伝達したときのインナハブ２２の応力分布を示す特性図である。
【図１０】本発明の一実施形態における破損部３７のトルクと応力との関係を示す特性図である。
【図１１】従来技術における過負荷トルクを伝達したときのインナハブの応力分布を示す特性図である。
【符号の説明】
１…冷媒圧縮機（回転装置）
７…Vプーリ（駆動側回転体）
８…出力ディスク（従動側回転体）
２１…アウタハブ
２２…インナハブ
３１…インナリング（内輪部）
３２…アウタリング（外輪部）
３３…ブリッジ（ブリッジ部）
３３ａ…打ち出し部（溝部）
３３ｂ…平坦部
３６…穴部
３７…破損部

Claims (7)

1. 駆動源から回転動力を受けて回転する駆動側回転体（７）と、回転装置（１）の回転軸に結合される従動側回転体（８）とを備え、
   前記駆動側回転体（７）と前記従動側回転体（８）とを連結して前記駆動側回転体（７）の回転を前記従動側回転体（８）に伝達する動力伝達装置であって、
   前記従動側回転体（８）は、前記回転装置（１）の回転軸の外周側に結合される内輪部（３１）、前記内輪部（３１）よりブリッジ部（３３）を介して前記内輪部（３１）の外周側に形成される外輪部（３２）を含むインナハブ（２２）を有し、前記従動側回転体（８）に過負荷トルクが生じた際に優先的に破損する破損部（３７）を、前記ブリッジ部（３３）に設け、しかも前記破損部（３７）には前記過負荷トルクによる応力分布を略均一にする溝部（３３ａ）が形成されているとともに、前記溝部（３３ａ）が前記内輪部（３１）から外周側に延びる方向に略凹状に形成されていることを特徴とする動力伝達装置。
2. 前記溝部（３３ａ）は、前記破損部（３７）の破損方向に対し交差するように略凹状の溝を形成したことを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
3. 前記溝部（３３ａ）は、前記破損部（３７）の破損方向に対し交差するように略半円状の溝を形成したことを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
4. 前記溝部（３３ａ）の外周に平坦部（３３ｂ）を形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の動力伝達装置。
5. 前記インナハブ（２２）は、前記内輪部（３１）または前記外輪部（３２）の強度を前記ブリッジ部（３３）の強度と比べて高く設定し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。
6. 前記従動側回転体（８）は、その従動側回転体（８）において外径側に配設された樹脂製の前記アウタハブ（２１）、および前記従動側回転体（８）において内径側に配設されて、前記アウタハブ（２１）にインサート成形された金属製の前記インナハブ（２２）を有し、前記インナハブ（２２）と前記アウタハブ（２１）との結合部には、周方向に所定の間隔で、前記アウタハブ（２１）結合力を高めるための複数の穴部（３６）が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。
7. 駆動源から回転動力を受けて回転する駆動側回転体（７）と、回転装置（１）の回転軸に結合される従動側回転体（８）とを備え、
   前記駆動側回転体（７）と前記従動側回転体（８）とを連結して前記駆動側回転体（７）の回転を前記従動側回転体（８）に伝達する動力伝達装置であって、
   前記従動側回転体（８）は、前記回転装置（１）の回転軸の外周側に結合される内輪部（３１）、前記内輪部（３１）より複数のブリッジ部（３３）を介して前記内輪部（３１）の外周側に形成される外輪部（３２）を含むインナハブ（２２）を有しており、
   前記複数のブリッジ部（３３）には、前記インナハブ（２２）に過負荷トルクが生じた際に優先的に破損する破損部（３７）が設けられ、かつ前記ブリッジ部（３３）は、前記複数のブリッジ部（３３）を含む平面内において、前記内輪部（３１）から外周側に延びる方向に略凹状の溝部（３３ａ）が形成されていることを特徴とする動力伝達装置。

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