JP4078761B2 - 動力伝達装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転装置の回転軸にトルクを伝達する動力伝達装置であり、特に過負荷トルクの伝達を遮断するための構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として、例えば特開平１０−４７２４４号公報に開示された動力伝達装置が公知である。この動力伝達装置は、例えば冷凍サイクルの圧縮機に具備されて、エンジンの回転動力を圧縮機のシャフトに伝達するものであるが、エンジンから回転動力が伝達されるプーリと圧縮機のシャフトに嵌合するハブとの間にクラッチ機構を持たないため、シャフトがロックした時にトルク伝達を遮断できるトルクリミッタを設けている。
【０００３】
このトルクリミッタは、熱可塑性樹脂から成る弾性変形部を備えた介装部材を有し、その介装部材がプーリとハブの何れか一方に結合され、他方に対して常に一体回転可能に圧接されている。この構成により、シャフト側の負荷トルクが変動した時は、弾性変形部が弾性変形してトルク変動を吸収し、更に負荷トルクが過大となった時（シャフトがロックした時等）は、圧接部の相対摺動に伴う摩擦熱によって弾性変形部が溶融することにより、シャフトからプーリへの過負荷トルクの伝達が遮断される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の構成では、部品点数が増大し、且つプーリを支持するベアリングの前方に介装部材を配置するためのスペースを必要とするため、動力伝達装置を具備した圧縮機全体の体格が大きくなるという課題を有している。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、部品点数を低減でき、且つ回転装置の体格を小型化できる動力伝達装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の手段）
請求項１の動力伝達装置によれば、ハブは、回転軸に結合される第１のハブと、この第１のハブに結合されて、外部の駆動源より伝達されたトルクを第１のハブに伝達する第２のハブとを有し、第１のハブと第２のハブとの少なくとも一方側が樹脂または焼結金属で構成されている。また、第１のハブと第２のハブは、両者の結合部が噛み合うことで互いに回転規制されており、第１のハブは、第２のハブの内周側と軸方向に対向するフランジ部を有し、フランジ部の第２のハブの内周側と対向する面に、第２のハブに設けられた凹部に対応する凸部が放射状に設けられており、第１のハブと第２のハブとは、凹部と凸部とを嵌合させて、略軸方向に結合されている。
これにより、樹脂または焼結金属で構成された一方側のハブは、回転装置側の異常により過負荷となった時に、他方側のハブとの結合部が破壊されることにより、回転軸へのトルク伝達を遮断することができる。
【０００９】
（請求項２の手段）
請求項２の動力伝達装置によれば、外部の駆動源より伝達されたトルクを受けて回転し、且つ回転装置の回転軸に結合されたハブを有し、このハブを介して回転軸にトルク伝達を行うものであって、ハブは、樹脂または焼結金属で構成されている。
この樹脂または焼結金属で構成されたハブは、回転装置側の異常により過負荷となった時に、回転軸との結合部が破壊されることにより、回転軸へのトルク伝達を遮断することができる。
また、ハブは、回転軸の外周にスプライン嵌合して回転規制されており、スプライン部の内側に欠肉部が設けられている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
図１は動力伝達装置１の断面図である。
動力伝達装置１は、車両エンジンの回転動力を圧縮機のシャフト２に伝達するもので、図１に示すように、エンジンの回転動力が伝達されて回転するプーリ３、このプーリ３にゴム体４を介して連結された外ハブ５、この外ハブ５と結合され、且つ圧縮機のシャフト２に結合される内ハブ６等より構成される。
【００１５】
プーリ３は、金属製（例えば鉄鋼）で、ベアリング７を介して圧縮機のハウジング８に回転自在に支持され、図示しないベルトを介して常時エンジンの回転動力が伝達されて回転している。
プーリ３と外ハブ５との間に介在されるゴム体４は、シャフト２側のトルク変動を吸収するダンパ機能を有するもので、円周方向に複数箇所設けられている。外ハブ５は、金属製（例えば鉄鋼）で、中央部に丸孔５ａ（図２参照）を有する円環形状に設けられ、ゴム体４を介してプーリ３と一体に回転する。この外ハブ５は、図１に示すように、径方向の内周側と外周側との間に段差部を有し、内周側の方が外周側より圧縮機の本体側（図１の右側）へずれて設けられている。また、内周側の表面には、図２に示すように、丸孔５ａの周囲にスリット状の凹部５ｂが放射状に形成されている。
【００１６】
内ハブ６は、シャフト２の外周にスプライン嵌合してシャフト２に回転規制され、ボルト９によって固定されている。この内ハブ６は、外ハブ５の内周側と軸方向に対向するフランジ部６ａを有し、そのフランジ部６ａの裏面（外ハブ５の内周側と対向する面）に、外ハブ５の凹部５ｂに対応するリブ状の凸部６ｂが放射状に設けられている（図２参照）。
この内ハブ６と外ハブ５は、図１に示すように、外ハブ５の凹部５ｂに内ハブ６の凸部６ｂを嵌合させて結合され、外ハブ５と内ハブ６とが一体となって回転することができる。
なお、内ハブ６を構成する材料は、疲労強度に対し破壊強度が４倍以下となる樹脂（または焼結金属）を採用している。但し、内ハブ６は、通常の作動時に圧縮機の駆動トルク（常時変動する）による繰り返し応力が凸部６ｂに加わるため、その最大応力が内ハブ６を構成する樹脂の耐久限度以下となるように設計されている。
【００１７】
次に、本実施例の作動を説明する。
車両エンジンからベルトを介してプーリ３に伝達された回転動力は、ゴム体４とともにプーリ３と一体に回転する外ハブ５から内ハブ６に伝達され、更に内ハブ６が固定された圧縮機のシャフト２に伝達されてシャフト２が回転する。
ここで、例えばシャフト２がロックしてシャフト２側の負荷トルクが急激に増大すると、内ハブ６に設けられた凸部６ｂの根元部分に応力が集中する。この応力が樹脂で構成された内ハブ６の耐久限度を越えると、凸部６ｂが破壊されて内ハブ６の本体と切り離されることにより、内ハブ６と外ハブ５との結合状態が解除される。その結果、内ハブ６と外ハブ５との間でトルク伝達が遮断されるため、シャフト２側の過大なトルク変動が車両エンジンに伝達されることを防止できる。
【００１８】
（第１実施例の効果）
本実施例の動力伝達装置１は、外ハブ５に設けた凹部５ｂに内ハブ６に設けた凸部６ｂを嵌合させて両者を結合し、シャフト２側の負荷トルクが増大した時は、樹脂で構成された内ハブ６の凸部６ｂが破壊されることでトルク伝達を遮断することができる。この場合、トルクリミッタとしての機能を外ハブ５と内ハブ６だけで構成でき、新たに別部品を追加する必要がないので、部品点数が増加することなく、構造を簡単にでき、且つ動力伝達装置１を具備した圧縮機全体の体格を小型化できる。
【００１９】
（第２実施例）
図３は動力伝達装置１の断面図である。
本実施例の動力伝達装置１は、第１実施例の外ハブ５と内ハブ６とを一体に構成したハブ１０を具備し、このハブ１０全体を樹脂または焼結金属で構成した一例である。
この構成では、シャフト２がロックした時に、シャフト２の外周にスプライン嵌合するハブ１０のスプライン部１０ａに応力が集中して、そのスプライン部１０ａが破壊されることにより、シャフト２とハブ１０との結合状態が解除されて、両者間のトルク伝達が遮断される。
【００２０】
なお、ハブ１０のスプライン部１０ａは、シャフト２がロックした時に確実に破壊される必要がある。そこで、スプライン部１０ａの破壊を容易にするために、図４（ａ）に示す通常のスプライン部１０ａに対し、例えば図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、スプライン部１０ａの歯丈を長くして、歯元の応力集中を高めるように構成しても良い。
あるいは図４（ｄ）に示すように、スプライン部１０ａの内側に欠肉部１０ｂを設けることで、歯元の応力集中を高めるように構成しても良い。
【００２１】
（第３実施例）
図５は動力伝達装置１の断面図である。
本実施例の動力伝達装置１は、第１実施例と同様に、外ハブ５と内ハブ６とを有する構成であるが、その外ハブ５と内ハブ６との結合状態が第１実施例とは異なる。
外ハブ５は、樹脂製であり、その外周部でゴム体４を介してプーリ３に連結されている。
内ハブ６は、金属製（例えば鉄鋼）であり、外ハブ５の内周部にインサート成形され、シャフト２の外周にスプライン嵌合して結合される。
【００２２】
但し、外ハブ５の内周部と内ハブ６の外周部には、両者を結合する結合部Ａ（図６参照）が設けられて、互いに回転規制されている。
なお、図６（ａ）に示す結合部Ａは、外ハブ５の内周部と内ハブ６の外周部に各々設けられたスプライン部を噛み合わせて構成され、図６（ｂ）に示す結合部Ａは、波形の凹凸部を噛み合わせて構成され、図６（ｃ）に示す結合部Ａは、内ハブ６の外周面に設けた偏心溝６ｃに外ハブ５の樹脂が入り込んで構成されている。
本実施例の構成では、シャフト２がロックした時に、樹脂で構成された外ハブ５の結合部に応力が集中して破壊されることにより、外ハブ５と内ハブ６との結合状態が解除されて、両者間のトルク伝達が遮断される。
【００２３】
（第４実施例）
図７は動力伝達装置１の断面図である。
本実施例の動力伝達装置１は、第３実施例と同様に、樹脂製の外ハブ５と金属製の内ハブ６とを有する構成であるが、その外ハブ５と内ハブ６との結合状態が第３実施例とは異なる。
外ハブ５と内ハブ６は、それぞれ別々に成形され（インサート成形ではない）、両者の結合部Ａで結合されて互いに回転規制されている。なお、結合部Ａは、例えば第３実施例で説明した構成（図６参照）で、且つ軸方向にテーパ形状（図７参照）を有している。
【００２４】
本実施例の構成では、シャフト２がロックした時に、樹脂で構成された外ハブ５の結合部に応力が集中して破壊されることにより、外ハブ５と内ハブ６との結合状態が解除されて、両者間のトルク伝達が遮断される。
また、外ハブ５と内ハブ６との結合部Ａを軸方向にテーパ形状とすることにより、外ハブ５と内ハブ６とを組み付けた際のがたつきを防止できるメリットがある。
【００２５】
（第５実施例）
図８は動力伝達装置１の断面図である。
本実施例の動力伝達装置１は、第２実施例と同様に、外ハブ５と内ハブ６とを一体に構成したハブ１０を有しているが、ハブ１０とシャフト２との結合状態が第２実施例とは異なる。
本実施例のハブ１０とシャフト２は、図８に示すように、両者のテーパ嵌合によって結合され、且つハブ１０は樹脂で構成されている。
この場合、シャフト２がロックすると、シャフト２のテーパ面に対してハブ１０のテーパ嵌合面が滑るため、摩擦熱が発生してハブ１０のテーパ嵌合面が摩耗することにより、シャフト２とハブ１０との結合状態が解除されて、両者間のトルク伝達が遮断される。
【００２６】
（第６実施例）
図９〜図１１はそれぞれ動力伝達装置１の断面図である。
本実施例の動力伝達装置１は、プーリ３を樹脂化することでゴム体４（図１参照）によるダンパ機能を廃止したもので、その代表的な実施例を図９〜図１１に示す。
プーリ３を樹脂化すると、金属製（例えば鉄鋼）のプーリ３と比較してプーリ３の慣性モーメントが小さくなるため、ゴム体４によるダンパ機能を設けなくても、圧縮機のトルク変動を小さく抑えることが可能である。
【００２７】
図９に示す構成は、例えば第２実施例に示したハブ１０とプーリ３とを一体化したもので、シャフト２がロックした時は、第２実施例と同様にハブ１０のスプライン部１０ａが破壊されることで、シャフト２とハブ１０との結合状態が解除されて、両者間のトルク伝達が遮断される。
図１０に示す構成は、例えば第３実施例に示した外ハブ５とプーリ３とを一体化したもので、シャフト２がロックした時は、第３実施例と同様に外ハブ５の結合部が破壊されることで、外ハブ５と内ハブ６との結合状態が解除されて、両者間のトルク伝達が遮断される（この場合、第４実施例の構成にも適用できる）。
図１１に示す構成は、例えば第５実施例に示したハブ１０とプーリ３とを一体化したもので、シャフト２がロックした時は、第５実施例と同様にハブ１０のテーパ嵌合面が摩耗することにより、シャフト２とハブ１０との結合状態が解除されて、両者間のトルク伝達が遮断される。
【図面の簡単な説明】
【図１】動力伝達装置の断面図である（第１実施例）。
【図２】内ハブと外ハブとの斜視図である（第１実施例）。
【図３】動力伝達装置の断面図である（第２実施例）。
【図４】樹脂製ハブに形成されるスプライン部の断面図である。
【図５】動力伝達装置の断面図である（第３実施例）。
【図６】内ハブと外ハブとの結合状態を示す断面図である（第３実施例）。
【図７】動力伝達装置の断面図である（第４実施例）。
【図８】動力伝達装置の断面図である（第５実施例）。
【図９】動力伝達装置の断面図である（第６実施例）。
【図１０】動力伝達装置の断面図である（第６実施例）。
【図１１】動力伝達装置の断面図である（第６実施例）。
【符号の説明】
１ 動力伝達装置
２ シャフト（回転軸）
５ 外ハブ（第２のハブ）
６ 内ハブ（第１のハブ）
１０ ハブ
Ａ 内ハブと外ハブとの結合部

Claims (2)

1. 外部の駆動源より伝達されたトルクを受けて回転するハブを有し、このハブを介して回転装置の回転軸にトルク伝達を行い、
   前記ハブは、前記回転軸に結合される第１のハブと、この第１のハブに結合されて、外部の駆動源より伝達されたトルクを前記第１のハブに伝達する第２のハブとを有し、前記第１のハブと第２のハブとの少なくとも一方側が樹脂または焼結金属で構成され、その一方側のハブは、前記回転装置側の異常により過負荷となった時に、他方側のハブとの結合部が破壊されることにより、前記回転軸へのトルク伝達を遮断する動力伝達装置であって、
   前記第１のハブと前記第２のハブは、両者の前記結合部が噛み合うことで互いに回転規制されており、
   前記第１のハブは、前記第２のハブの内周側と軸方向に対向するフランジ部を有し、
   前記フランジ部の前記第２のハブの内周側と対向する面に、前記第２のハブに設けられた凹部に対応する凸部が放射状に設けられており、
   前記第１のハブと前記第２のハブとは、前記凹部と前記凸部とを嵌合させて、略軸方向に結合されていることを特徴とする動力伝達装置。
2. 外部の駆動源より伝達されたトルクを受けて回転し、且つ回転装置の回転軸に結合されたハブを有し、このハブを介して前記回転軸にトルク伝達を行い、
   前記ハブは、樹脂または焼結金属で構成されており、前記回転装置側の異常により過負荷となった時に、前記回転軸との結合部が破壊されることにより、前記回転軸へのトルク伝達を遮断する動力伝達装置であって、
   前記ハブは、前記回転軸の外周にスプライン嵌合して回転規制されており、
   スプライン部の内側に欠肉部が設けられていることを特徴とする動力伝達装置。

Images