JP4134648B2 - 動力伝達装置 - Google Patents
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Description
【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を有する動力伝達装置として、摩擦クラッチのごとく、駆動側の円盤と従動側の円盤との間に発生する摩擦力によりトルクを伝達するとともに、伝達トルクが駆動側の円盤と従動側の円盤との間に発生する最大摩擦力による伝達可能最大トルクを上回ったときに、駆動側の円盤が従動側の円盤に対して滑ることによりトルクの伝達を遮断するものが、従来から知られている。
【0003】
しかし、この従来型の動力伝達装置では、両円盤を金属製としているので、両円盤の接触面(摩擦面)で滑りが生じた際に発生する摩擦熱により両円盤が溶着してしまうという問題が発生する。
【0004】
この問題に対して、例えば特開2000−356226号公報に記載の発明では、両摩擦面のいずれか一方を樹脂又はゴム製とすることにより、両円盤の摩擦面で滑りが生じた際には、樹脂又はゴム部分を優先的に溶かすことにより両円盤が溶着してしまうことを防止しているものの、樹脂又はゴムは、クリープ現象等の経年変化により寸法が変化し易いので、円盤の厚みが変化する等して両円盤を押し付ける押し付け力が経時的に変化し、両円盤間に発生する摩擦力、つまり伝達可能最大トルクが変化してしまうおそれがある。
【0005】
そして、伝達可能最大トルクが変化してしまうと、所定の伝達トルクにて動力の伝達を遮断することができないと言った誤作動を招くので、上記公報に記載の発明では、トルクリミッタ機能を長期間に渡って安定的に作動させることが難しい。
【0006】
本発明は、上記点に鑑み、第1には、従来と異なる新規な動力伝達装置を提供し、第2には、トルクリミッタ機能を安定的に作動させることを目的とする。
【0007】
【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、第1、2回転体を有し、第1、2回転体間で動力の伝達を行う動力伝達装置であって、第1、2回転体は、第1回転体と第2回転体との接触面(Fs)にて所定の摩擦力が発生するように連結され、第1回転体の接触面(Fs)及び第2回転体の接触面(Fs)は、金属にて構成され、第1回転体は、接触面(Fs)が形成された金属製の摩擦部材(7)、及び摩擦部材(7)の外周側に連結されて回転するハブ(8)を有して構成されており、さらに、少なくとも摩擦部材(7)とハブ(8)との連結部(9)は、摩擦部材(7)より耐熱性が低く、摩擦部材(7)及びハブ(8)に比べて容易に弾性変形する弾性材にて構成されており、ハブ(8)の外周側には、摩擦部材(7)と同一材料で形成され、弾性変形することによりトルクの変動を吸収するダンパー(11)を有し、連結部(9)は、ダンパー(11)をハブ(8)に接合する際に、形成されたものであることを特徴とする。
【0008】
これにより、伝達トルクが接触面(Fs)に発生する最大摩擦力による伝達可能最大トルクを上回ったときに、摩擦部材(7)が第2回転体に対して相対的に滑って摩擦熱が発生し、この摩擦熱により連結部(9)が破断してトルクの伝達が遮断される。したがって、仮に、接触面(Fs)が摩擦熱により溶着しても確実にトルクの伝達を遮断することができる。
【0009】
なお、「摩擦部材(7)より耐熱性が低い材質」とは、例えば摩擦部材(7)より融点が低い材質、又は温度上昇に対する機械的強度の低下率が摩擦部材(7)より大きく、熱劣化が摩擦部材(7)より大きい材質等を意味するものである。
【0010】
また、接触面(Fs)、つまり摩擦面には常に押し付け力が作用するが、本発明では、接触面(Fs)を金属摩擦面としているので、クリープ現象による接触面(Fs)の寸法変化は、樹脂摩擦面に比べると、小さくなる。
【0011】
したがって、接触面(Fs)に発生する摩擦力の変動を長期間に渡って小さくすることができるので、トルクリミッタ機能を長期間に渡って安定的に作動させることができる。
【0012】
以上に述べたように、本発明では、仮に、接触面(Fs)が摩擦熱により溶着しても確実にトルクの伝達を遮断することができるとともに、トルクリミッタ機能を長期間に渡って安定的に作動させることができる。
【0013】
請求項2に記載の発明では、ハブ(8)は、断面がコの字状に形成されていることを特徴とする。
【0015】
請求項3に記載の発明では、ダンパー(11)と連結部(9)は、一体成形されており、ハブ(8)の断面コの字状の外周面に沿って連結していることを特徴とする。
【0016】
請求項4に記載の発明では、第1、2回転体を有し、第1、2回転体間で動力の伝達を行う動力伝達装置であって、第1、2回転体は、第1回転体と第2回転体との接触面(Fs)にて所定の摩擦力が発生するように連結され、第1回転体の接触面(Fs)及び第2回転体の接触面(Fs)は、金属にて構成され、第1回転体は、接触面(Fs)が形成された金属製の摩擦部材(7)、及び摩擦部材(7)に連結されて回転するハブ(13)を有して構成されており、さらに、少なくとも摩擦部材(7)とハブ(13)との連結部(13a)は、摩擦部材(7)より耐熱性が低く、連結部(13a)とハブ(13)とは樹脂にて一体成形されており、さらに、摩擦部材(7)は、連結部(13a)とハブ(13)とを成形する際に連結部(13a)に埋設されて一体化されていることを特徴とする。
これにより、請求項1に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【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り、全ての実施形態に対応する符号を示すものではない。
【0019】
【発明の実施の形態】
(第1実施形態)
本実施形態は、駆動源をなす走行用エンジンから従動機をなす車両用空調装置の圧縮機100に動力を伝達するプーリ1に本発明に係る動力伝達装置を適用したものである。
【0020】
なお、図1はプーリ1を圧縮機100に装着した状態を示す図であり、図2はプーリ1単体の断面図であり、図3は図2のA矢視図である。
【0021】
図1、2中、プーリ部2は、外筒側にポリードライブベルト対応型のV溝3が設けられ、内筒側に転がり軸受等の軸受4が圧入装着された金属製の二重円筒部材であり、本実施形態では、鍛造又は鋳造にてプーリ部2を製造している。
【0022】
トルクリミッタ機構部5は、圧縮機100のシャフト101にネジ結合されたインナーハブ6、インナーハブ6の円筒外周面に圧入固定された円筒状(環状)のリングハブ7、リングハブ7の外周側に配置されて断面がコの字状に形成された環状のインナープレートハブ8、及びインナープレートハブ8とリングハブ7とを連結する連結部9等からなるものである。
【0023】
そして、インナーハブ6、リングハブ7及びインナープレートハブ8を鉄系の金属としている。具体的には、インナーハブ6をS45C製とし、リングハブ7及びインナープレートハブ8を冷間圧延鋼板製としている。
【0024】
また、連結部9は、リングハブ7より耐熱性が低い材質、具体的にはブチルゴム製として、加流接合にてリングハブ7及びインナープレートハブ8に接合している。ここで、「リングハブ7より耐熱性が低い材質」とは、例えばリングハブ7より融点が低い材質、又は温度上昇に対する機械的強度の低下率がリングハブ7より大きく、熱劣化がリングハブ7より大きい材質等を意味するものである。
【0025】
なお、本実施形態においては、リングハブ7が特許請求の範囲に記載された摩擦部材に相当し、インナープレートハブ8が特許請求の範囲に記載されたハブに相当し、連結部9、つまりブチルゴムを介して連結されたリングハブ7及びインナープレートハブ8が特許請求の範囲に記載された第1回転体に相当し、インナーハブ6が特許請求の範囲に記載された第2回転体に相当する。
【0026】
また、インナープレートハブ8の外周側、つまりトルクリミッタ機構部6の外周側には、断面がL字状に形成された環状のアウタープレートハブ10が配置されている。
【0027】
そして、アウタープレートハブ10の内周側は、弾性変形可能な材料(例えば、ブチルゴム)からなるダンパー11を介してインナープレートハブ8、つまりトルクリミッタ機構部5に連結され、一方、外周側は、ボルト等の機械的締結手段によりプーリ部2のフランジ部2aに固定されている。
【0028】
なお、本実施形態では、ダンパー11と連結部9とを同一材料としているので、ダンパー11の成形、つまりダンパー11をインナープレートハブ8及びアウタープレートハブ10に加流接合する際に、ダンパー11と連結部9とを一体成形してダンパー11及び連結部9をトルクリミッタ機構部5に接合している。
【0029】
次に、本実施形態に係るプーリ1の概略作動を述べる。
【0030】
ベルトを介してプーリ部2に伝達されたトルクは、アウタープレートハブ10→ダンパー11→インナープレートハブ8→連結部9→リングハブ7→インナーハブ6→圧縮機100の順に伝達される。このとき、ダンパー11及び連結部9が弾性変形することによりトルク変動が吸収される。
【0031】
そして、伝達トルクがリングハブ7とインナーハブ6との接触面Fsに発生する最大摩擦力による伝達可能最大トルクを上回ると、接触面Fsにてリングハブ7がインナーハブ6に対して滑って摩擦熱が発生するため、連結部9の機械的強度が低下して連結部9が破断し、トルクの伝達が遮断される。
【0032】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【0033】
接触面Fs、つまり摩擦面には常に押し付け力が作用するが、本実施形態では、リングハブ7側の接触面Fs及びインナーハブ6側の接触面Fsを共に金属摩擦面としているので、クリープ現象による接触面Fsの寸法変化は、樹脂に比べると、無視できる程度に十分に小さくなる。
【0034】
したがって、接触面Fsに発生する摩擦力の変動を長期間に渡って小さくすることができるので、トルクリミッタ機能を長期間に渡って安定的に作動させることができる。
【0035】
また、伝達トルクが伝達可能最大トルクを上回って接触面Fsにてリングハブ7がインナーハブ6に対して滑ったときには、連結部9が破断することによりトルクの伝達が遮断されるので、仮に、接触面Fsが摩擦熱により溶着しても確実にトルクの伝達を遮断することができる。
【0036】
また、車両用空調装置におけるプーリ1の雰囲気温度域においては、金属摩擦面の摩擦係数は、樹脂と金属との摩擦係数に比べて温度変化が十分に小さいので、伝達可能最大トルクの変動が小さくなり、温度影響を受けることなく、安定的にトルクリミッタ機能を作動させることができる。
【0037】
また、リングハブ7の線膨脹係数とインナーハブ6の線膨脹係数との差、つまり接触面Fsを構成する部位の線膨脹係数の差が、上記公報に比べて小さくなるので、熱膨張量の相違に起因する摩擦力の変化量を小さくすることができる。したがって、伝達可能最大トルクの変動が小さくなるので、温度影響を受けることなく、安定的にトルクリミッタ機能を作動させることができる。
【0038】
(第2実施形態)
本実施形態は、図4に示すように、インナーハブ6に一方向のみトルクの伝達を行うワンウェイクラッチ(ワンウェイベアリング)6aを配置し、リングハブ7をワンウェイクラッチ6aの外輪に圧入固定したものである。
【0039】
これにより、駆動側から与えられるトルクの反対向きのトルクをワンウェイクラッチ6aにて吸収することができる。
【0040】
因みに、本実施形態では、ローラ型のワンウェイクラッチを採用しているが、スプラグ型等のその他形式のワンウェイクラッチを採用してもよいことは言うまでもない。
【0041】
(第3実施形態)
第1、2実施形態では、ダンパー11と連結部9とが一体成形されていたが、本実施形態は、図5に示すように、ダンパー11と連結部9とを別体としたものである。
【0042】
(第4実施形態)
第1実施形態では、連結部9、リングハブ7及びインナープレートハブ8が特許請求の範囲に記載された第1回転体に相当し、インナーハブ6が特許請求の範囲に記載された第2回転体に相当していたが、本実施形態は、図6に示すように、リングハブ7とインナーハブ6とを連結部9、つまりブチルゴムを介して連結してこれらを特許請求の範囲に記載された第1回転体を構成し、インナープレートハブ8にリングハブ7を圧入してインナープレートハブ8を特許請求の範囲に記載された第2回転体としたものである。
【0043】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【0044】
本実施形態では、伝達トルクがリングハブ7とインナープレートハブ8との接触面Fsに発生する最大摩擦力による伝達可能最大トルクを上回ったときに、接触面Fsにてインナープレートハブ8がリングハブ7に対して滑って摩擦熱が発生し、この摩擦熱により連結部9が破断してトルクの伝達が遮断される。
【0045】
したがって、第1実施形態と同様に、仮に、接触面Fsが摩擦熱により溶着しても確実にトルクの伝達を遮断することができるとともに、トルクリミッタ機能を長期間に渡って安定的に作動させることができる。
【0046】
なお、本実施形態では、インサート成形法によりインナープレートハブ8と一体化された樹脂製の歯部(突起部)12とプーリ部2側に設けられた歯部(図示せず。)とを、図7に示すように、ダンパー11を介して噛み合わせて係合させてプーリ部2からトルクトルクリミッタ機構部5にトルクを伝達している。
【0047】
また、本実施形態では、プーリ部2を樹脂製としているので、軸受4が圧入される部位に金属製のスリーブ2bインサート成形法により一体化している。
【0048】
(第5実施形態)
第1実施形態では、連結部9、リングハブ7及びインナープレートハブ8が特許請求の範囲に記載された第1回転体に相当し、インナーハブ6が特許請求の範囲に記載された第2回転体に相当していたが、本実施形態は、図8に示すように、リングハブ7とインサート成形法によりリングハブ7と一体化された樹脂製のアウターハブ13により特許請求の範囲に記載された第1回転体を構成し、インナーハブ6にリングハブ7を圧入してインナーハブ6を特許請求の範囲に記載された第2回転体としたものである。
【0049】
したがって、アウターハブ13が特許請求の範囲に記載されたハブに相当し、アウターハブ13のうちリングハブ7が埋設された部位13aが特許請求の範囲に記載された連結部9に相当することとなる。なお、その他の構造は、第4実施形態と同様である。
【0050】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【0051】
本実施形態では、伝達トルクがリングハブ7とインナーハブ6との接触面Fsに発生する最大摩擦力による伝達可能最大トルクを上回ったときに、接触面Fsにてリングハブ7がインナーハブ6に対して滑って摩擦熱が発生し、この摩擦熱により部位13aが破断、又はリングハブ7がアウターハブ13に対して滑ってトルクの伝達が遮断される。
【0052】
したがって、第1実施形態と同様に、仮に、接触面Fsが摩擦熱により溶着しても確実にトルクの伝達を遮断することができるとともに、トルクリミッタ機能を長期間に渡って安定的に作動させることができる。
【0053】
なお、リングハブ7がインナーハブ6に対して滑ったときに、部位13aが破断することなく、リングハブ7がアウターハブ13に対して滑っても、部位13aがリングハブ7より耐熱性が低い樹脂であるので、リングハブ7がアウターハブ13に溶着してしまうことはない。
【0054】
また、本実施形態では、リングハブ7のうちアウターハブ13に埋設された部位に、図9に示すように、凹部又は凸部(本実施形態では、凹部7a)を設けて、伝達トルクがリングハブ7とインナーハブ6との接触面Fsに発生する最大摩擦力未満のときにリングハブ7がアウターハブ13に対して滑ってしまうと言ったトルクリミッタの誤作動を未然に防止している。
【0055】
(その他の実施形態)
上述の実施形態では、空調装置用のプーリに本発明を適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、据え置き型の空調装置等のその他のものにも適用することができる。
【0056】
また、上述の実施形態では、駆動源により回転駆動される第1回転体をなすプーリ110の内周側に、従動機器に接続される第2回転体をなすセンターハブ130が配置されていたが、これとは逆に、第2回転体の内周側に第1回転体を配置してもよい。
【0057】
また、上述の実施形態では、第1回転体と前記第2回転体とは、回転軸に対して直交する方向に重なるように同軸上に配置され、かつ、接触面Fsは、環状の円筒面にて構成されていたが、本発明はこれに限定されるものではく、例えば接触面Fsを円盤状としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る動力伝達装置を圧縮機に装着した状態を示す図である。
【図2】本発明の第1実施形態に係る動力伝達装置の断面図である。
【図3】図2のA矢視図である。
【図4】本発明の第2実施形態に係る動力伝達装置の断面図である。
【図5】本発明の第3実施形態に係る動力伝達装置の断面図である。
【図6】本発明の第4実施形態に係る動力伝達装置の断面図である。
【図7】図6のA矢視図である。
【図8】本発明の第5実施形態に係る動力伝達装置の断面図である。
【図9】図8のA矢視図である。
【符号の説明】
1…プーリ、6…インナーハブ、7…リングハブ、
8…インナープレートハブ、9…連結部、10…アウタープレートハブ、
11…ダンパー。
Claims (4)
- 第1、2回転体を有し、前記第1、2回転体間で動力の伝達を行う動力伝達装置であって、
前記第1、2回転体は、前記第1回転体と前記第2回転体との接触面(Fs)にて所定の摩擦力が発生するように連結され、
前記第1回転体の前記接触面(Fs)及び前記第2回転体の前記接触面(Fs)は、金属にて構成され、
前記第1回転体は、前記接触面(Fs)が形成された金属製の摩擦部材(7)、及び前記摩擦部材(7)の外周側に連結されて回転するハブ(8)を有して構成されており、
さらに、少なくとも前記摩擦部材(7)と前記ハブ(8)との連結部(9)は、前記摩擦部材(7)より耐熱性が低く、前記摩擦部材(7)及び前記ハブ(8)に比べて容易に弾性変形する弾性材にて構成されており、
前記ハブ(8)の外周側には、前記摩擦部材(7)と同一材料で形成され、弾性変形することによりトルクの変動を吸収するダンパー(11)を有し、
前記連結部(9)は、前記ダンパー(11)を前記ハブ(8)に接合する際に、形成されたものであることを特徴とする動力伝達装置。 - 前記ハブ(8)は、断面がコの字状に形成さ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。
- 前記ダンパー(11)と前記連結部(9)は、一体成形されており、前記ハブ(8)の断面コの字状の外周面に沿って連結していることを特徴とする請求項2に記載の動力伝達装置。
- 第1、2回転体を有し、前記第1、2回転体間で動力の伝達を行う動力伝達装置であって、
前記第1、2回転体は、前記第1回転体と前記第2回転体との接触面(Fs)にて所定の摩擦力が発生するように連結され、
前記第1回転体の前記接触面(Fs)及び前記第2回転体の前記接触面(Fs)は、金属にて構成され、
前記第1回転体は、前記接触面(Fs)が形成された金属製の摩擦部材(7)、及び前記摩擦部材(7)に連結されて回転するハブ(13)を有して構成されており、
さらに、少なくとも前記摩擦部材(7)と前記ハブ(13)との連結部(13a)は、前記摩擦部材(7)より耐熱性が低く、
前記連結部(13a)と前記ハブ(13)とは樹脂にて一体成形されており、
さらに、前記摩擦部材(7)は、前記連結部(13a)と前記ハブ(13)とを成形する際に前記連結部(13a)に埋設されて一体化されていることを特徴とする動力伝達装置。
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