JP4123638B2 - トルクリミッタ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転駆動体と回転従動体との間に設定トルク以上のトルク差が生じた際にトルクの伝達を遮断するトルクリミッタに関するもので、自動車用冷凍サイクルの冷媒圧縮機に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車用冷凍サイクルの冷媒圧縮機として可変容量型圧縮機を用いる場合では、冷凍サイクルの能力制御のために圧縮機を断続作動させる必要がなく、エンジンから圧縮機への動力伝達を断続する電磁クラッチの搭載が不要になる。
しかし、圧縮機が焼き付き故障を起こすなど、圧縮機がロック等の異常が発生した場合は、圧縮機へ回転動力を伝えるベルトがすべり、ベルトが切損する事態が起こる。特に、自動車の圧縮機へ回転動力を伝えるベルトが圧縮機以外の種々の補機（バッテリ充電発電機、エンジン冷却用ウォータポンプ、パワステ油圧ポンプ等）と共通ベルトの場合では、ベルトが切損すると、自動車が走行不能となってしまう。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の不具合を回避するために、圧縮機がロックした場合など、伝達トルクが設定トルク以上に上昇すると、圧縮機への動力伝達経路を遮断するトルクリミッタを設けたものが知られている。
従来のトルクリミッタとして、円板と、この円板と摩擦係合する摩擦部とを用いたものがある。従来の円板および摩擦部は共に金属製であり、トルクリミッタが作動して、円板と摩擦部の間ですべりが生じた際、熱によって円板と摩擦部とが溶着する不具合が発生してしまう。この不具合を回避するため、従来のトルクリミッタは、例えばリミッタ作動時に円板をすべりで回転させることで軸方向へ変位させ、円板と摩擦部との押圧力を弱め、摩擦部が空転するようにしている。しかし、従来のトルクリミッタは、リミッタ作動時に円板をすべりで回転させて軸方向へ変位させるための複雑機構が必要となり、加工費や組付費の上昇によってコストが高くなってしまう不具合があった。
【０００４】
【発明の目的】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡素な構造によって、円板と摩擦部との溶着を防ぐことができるトルクリミッタの提供にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
〔請求項１の手段〕
請求項１の手段を採用したトルクリミッタは、回転駆動体と回転従動体との間に設定トルク以上のトルク差が生じた際に、円板と摩擦部（円板と押圧板、円板とプーリ）との間ですべりが生じ、回転駆動体と回転従動体のトルクの伝達を遮断する。このトルクリミッタの作動時、円板と押圧板との間ですべりが生じるが、円板と押圧板との摩擦係合部分は樹脂であるため、熱により樹脂が溶け、溶着することなく、トルクの伝達を遮断できる。 このように、簡素な構造によって円板と押圧板の溶着を防ぐことができ、トルクリミッタを構成する部品の加工費や組付費を低減でき、製造コストを抑えることができる。
【０００６】
〔請求項２の手段〕
請求項２の手段を採用したトルクリミッタは、押圧板が弾性変形可能な樹脂によって形成されている。
【０００７】
〔請求項３の手段〕
請求項３の手段を採用したトルクリミッタは、記プーリが樹脂によって形成されている。
【０００８】
〔請求項４の手段〕
請求項４の手段を採用したトルクリミッタは、円板が金属によって形成され、外周部分がプーリと押圧板との間で加圧される。
【０００９】
〔請求項５の手段〕
請求項５の手段を採用したトルクリミッタは、プーリが自動車エンジンから回転トルクを受けて回転する回転駆動体に相当するものであり、回転従動体が冷媒圧縮機の入力軸である。
【００１０】
〔請求項６の手段〕
請求項６の手段を採用したトルクリミッタは、冷媒圧縮機は電磁クラッチの搭載が不要な可変容量型圧縮機である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
〔第１実施形態〕
この実施形態は、本発明のかかるトルクリミッタを冷媒圧縮機における回転トルクの入力部に適用したものであり、図１は冷媒圧縮機の動力伝達装置の断面図、図２は図１におけるＪ部の拡大図、図３は動力伝達装置の正面図である。
【００１２】
動力伝達装置は、プーリ１（回転駆動体に相当する）からトルクリミッタ２を介して冷媒圧縮機３の入力軸４（回転従動体に相当する）へ回転トルクを伝達するものである。
【００１３】
プーリ１は、多段Ｖベルト（図示しない）を介して自動車エンジン（図示しない）から回転トルクを受けて回転するものである。このプーリ１は、エポキシ等の高硬度の樹脂（例えば熱硬化性樹脂）で製作されたものであり、外周側に多段Ｖベルトが架け渡される多重ベルト溝１ａ、内周側にベアリング装着ロータ１ｂ、およびベルト溝１ａの内側に後述する第１摩擦部１ｃが一体成形されている。このプーリ１は、ベアリング５を介して回転自在なものであり、このベアリング５は冷媒圧縮機３のハウジング６に形成された円筒突出部６ａの外周に支持されている。
【００１４】
トルクリミッタ２は、入力軸４（回転従動体）と一体に回転する円板７と、プーリ１（回転駆動体）と一体に回転し、円板７に押し付けられて摩擦係合する第１、第２摩擦部１ｃ、８ａとを有する。この実施形態における第１摩擦部１ｃは、プーリ１に設けられたものであり、プーリ１のベルト溝１ａの内径側には、軸方向フロント側に略凸状に突出するリング部が形成されており、この凸状リング部のフロント側の面が円板７と摩擦係合するように設けられている。また、この実施形態における第２摩擦部８ａは、円板７を押圧する押圧板８に設けられたものである。
【００１５】
押圧板８は、この押圧板８とプーリ１との間で円板７を挟み付けるものであり、エポキシ等の高硬度の樹脂（例えば熱硬化性樹脂）やナイロンのような弾性変形可能な樹脂（例えば熱可塑性樹脂）によって作製されたものである。この押圧板８も、プーリ１のベルト溝１ａの内径側に装着されるものであり、外周側に形成されたネジ部８ｂがベルト溝１ａの内周のネジ部１ｄに螺合されることによって、第２摩擦部８ａが円板７を押し付けるように設けられている。
【００１６】
円板７は、鉄系金属によって作製されたものであり、プーリ１のベルト溝１ａの内径側に配置され、図２に示すように、第１、第２摩擦部１ｃ、８ａに挟み付けられて、第１、第２摩擦部１ｃ、８ａと摩擦係合し、プーリ１および押圧板８に伝達された回転トルクを円板７に伝達するものである。この円板７は、内周側が入力軸４にインボリュートスプライン嵌合等により回り止めされ、図示しないボルトによって入力軸４に結合されるものである。
【００１７】
このトルクリミッタ２は、プーリ１（回転駆動体）と入力軸４（回転従動体）との間に設定トルク以上のトルク差が生じた際、そのトルク差によって、円板７と第１、第２摩擦部１ｃ、８ａとにすべりが生じて、トルク伝達を遮断するものであり、すべりが発生する設定トルクは、押圧板８の押圧力や、摩擦係合面の摩擦係数等によって設定されるものである。なお、設定トルクは冷媒圧縮機３の最大負荷トルク（例えば２ｋｇｆ・ｍ）より、所定値だけ大きい値（例えば３．５ｋｇｆ・ｍ）に設定されるものである。また、摩擦係合面の係合力は、円板７や第１、第２摩擦部１ｃ、８ａの表面に凹凸等を設けることで種々設定可能なものである。
【００１８】
ところで、この実施形態では冷媒圧縮機３の具体的な構造を略しているが、この実施形態の冷媒圧縮機３は連続容量可変タイプとして知られるものであり、例えば斜板型、ワッブル型のように往復動するピストンの駆動斜板の傾斜角度を変化させて、冷媒吐出容量を０％〜１００％の間で連続的に可変するものである。この連続容量可変タイプの冷媒圧縮機３は、冷媒吐出容量の制御が可能であるため、冷媒圧縮機３を断続するための電磁クラッチの搭載が不要なものである。
【００１９】
〔第１実施形態の作動〕
まず、冷媒圧縮機３の通常運転時の作動を説明する。自動車エンジンのクランクプーリの回転は、ベルトを介してプーリ１に伝達され、プーリ１が回転駆動される。プーリ１に伝達された回転トルクは、プーリ１および押圧板８に摩擦係合する円板７に伝えられ、円板７から冷媒圧縮機３の入力軸４へ伝達される。この入力軸４に伝達された回転トルクによって冷媒圧縮機３が作動する。
【００２０】
冷媒圧縮機３がロックすると、上記の設定トルク（例えば３．５ｋｇｆ・ｍ）を越える過大な負荷トルクが摩擦係合面に作用し、円板７と第１、第２摩擦部１ｃ、８ａとの間ですべりが発生する。すべりが発生すると、樹脂で形成された第１、第２摩擦部１ｃ、８ａの表面が摩擦熱で溶解し、摩擦係合面の摩擦係数が急激に下がり、プーリ１から冷媒圧縮機３へのトルク伝達が遮断される。
【００２１】
〔第１実施形態の効果〕
上記で示したように、冷媒圧縮機３がロックしてトルクリミッタ２が作動した時、円板７と第１、第２摩擦部１ｃ、８ａとの間ですべりが生じるが、すべりにより生じる熱によって樹脂で形成された第１、第２摩擦部１ｃ、８ａの表面が溶解するため、溶着することなく、トルクの伝達を遮断できる。
このように、第１、第２摩擦部１ｃ、８ａを構成するプーリ１および押圧板８を樹脂で設けた簡素な構造によってリミッタ作動時の溶着を防ぐことができ、トルクリミッタ２を構成する部品の加工費や組付費を低減でき、トルクリミッタ２のコストを抑えることができる。
【００２２】
また、この実施形態のトルクリミッタ２は、プーリ１のベルト溝１ａの内側に収納された構造であり、狭いエンジンルーム内において、トルクリミッタ２付プーリ１が装着された冷媒圧縮機３の搭載性が優れる。
【００３１】
〔他の実施形態〕
上記の各実施形態では、プーリ１と一体に第１摩擦部１ｃを設けた例を示したが、プーリ１とは別の部材で第１摩擦部１ｃを設けても良い。
上記の各実施形態では、円板７を回転従動体側（冷媒圧縮機３の入力軸４側）に設け、摩擦部（第１、第２摩擦部１ｃ、８ａ）を回転駆動体側（プーリ１側）に設けた例を示したが、逆に円板７を回転駆動体側（プーリ１側）に設け、摩擦部（第１、第２摩擦部１ｃ、８ａ）を回転従動体側（冷媒圧縮機３の入力軸４側）に設けても良い。
【００３２】
上記の各実施形態では、円板７が１枚の例を示したが、円板７を複数用いて多板式のトルクリミッタ２としても良い。このような多板式は、リミッタ作動トルクが大きい場合に用いて有効である。
上記の各実施形態では、本発明を自動車用冷凍サイクルの冷媒圧縮機３に適用した例を示したが、設定トルク以上のトルク差が生じた際にトルクの伝達を遮断する種々のトルクリミッタ２に広く適用可能なものである。
上記の各実施形態では、トルクリミッタ２を回転トルクの入力手段に適用した例を示したが、回転トルクの出力手段など、他の部位にトルクリミッタ２を配置しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】冷媒圧縮機の動力伝達装置の断面図である（第１実施形態）。
【図２】図１におけるＪ部の拡大図である（第１実施形態）。
【図３】動力伝達装置の正面図である（第１実施形態）。
【符号の説明】
１ プーリ（回転駆動体）
１ａ ベルト溝
１ｃ 第１摩擦部
２ トルクリミッタ
３ 冷媒圧縮機
４ 圧縮機の入力軸（回転従動体）
７ 円板
８ 押圧板
８ａ 第２摩擦部

Claims (6)

1. 回転駆動体と回転従動体との間に介在され、設定トルク以上のトルク差が生じた際にトルクの伝達を遮断するトルクリミッタであって、
   このトルクリミッタは、
   前記回転駆動体あるいは前記回転従動体の一方と一体に回転する円板と、
   前記回転駆動体あるいは前記回転従動体の他方と一体に回転し、前記円板に押し付けられて摩擦係合する摩擦部とを有し、
   前記摩擦部を構成する部材は、
   Ｖベルトによって回転駆動されるプーリと、
   このプーリに固定され、前記円板を前記プーリに押し付ける押圧板とから構成され、
   この押圧板の外周には雄ネジが設けられ、この雄ネジは前記プーリの内周に設けられた雌ネジに螺合することで、前記押圧板が直接前記円板を前記プーリ側へ押し付けて、前記プーリと前記押圧板との間で前記円板を加圧するものであり、
   前記押圧板は、樹脂によって形成されていることを特徴とするトルクリミッタ。
2. 請求項１のトルクリミッタにおいて、
   前記押圧板は、弾性変形可能な樹脂によって形成されていることを特徴とするトルクリミッタ。
3. 請求項１または請求項２のトルクリミッタにおいて、
   前記プーリは、樹脂によって形成されていることを特徴とするトルクリミッタ。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかのトルクリミッタにおいて、
   前記円板は、金属によって形成され、外周部分が前記プーリと前記押圧板との間で加圧されることを特徴とするトルクリミッタ。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかのトルクリミッタにおいて、
   前記プーリは、自動車エンジンから回転トルクを受けて回転する前記回転駆動体に相当するものであり、
   前記回転従動体は、冷媒圧縮機の入力軸であることを特徴とするトルクリミッタ。
6. 請求項５のトルクリミッタにおいて、
   前記冷媒圧縮機は、電磁クラッチの搭載が不要な可変容量型圧縮機であることを特徴とするトルクリミッタ。

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