JP4432815B2 - 動力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、トルクリミッタの機能を有する動力伝達装置に関するものであり、特にエンジン等の外部動力源からベルト等を介して運転される車両用空調装置の常時運転型圧縮機に組み込まれて使用されるのに好適である。

圧縮機に動力を伝達する動力伝達装置では、一般に圧縮機が焼き付きを起こした際に動力伝達のためのベルト切れ等の不具合を回避するためにトルクリミッタが設置されている。例えば、特許文献１の場合では、動力伝達部位の一部分を螺子嵌合させている。

特開２００３−２０６９５０号公報

この螺子嵌合を利用したトルクリミッタ方式は、圧縮機が焼き付いた際に発生する過大なトルクにより、螺子嵌合部分に発生する過大な軸力を利用して動力伝達経路の一部を破断することで、動力伝達経路を断つメカニカルトルクリミッタ方式である。
このトルクリミッタ方式は螺子嵌合であるが故、焼き付いた際に発生するトルクの大きさと、嵌合部分である螺子部と座面の摩擦係数により、リミッタの作動精度は影響を受ける。

特に、図５（ａ）に示す従来技術のように圧縮機の回転軸４と当接するワッシャ８に平ワッシャを使用した場合、例えば外部からの水分の付着等により、圧縮機の回転軸４と当接する平ワッシャ８の座面が腐食等の経時変化をおこした場合、摩擦係数が変化してしまい、トルクリミッタのリミッタトルクが変化してしまい、トルクリミッタ精度が悪化するという問題があった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、動力伝達経路の一部を螺子嵌合させたメカニカルトルクリミッタ方式において、ワッシャの座面の摩擦係数が変化するのを抑制し、安定的なトルクリミッタ精度を得ることができる動力伝達装置を提供することである。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載の動力伝達装置を提供する。
請求項１に記載の動力伝達装置は、ケーシング９に回転可能に装着されるプーリ１と、プーリ１に凹凸嵌合されるハブ２及びハブ２と回転軸４との間に介装される動力遮断部材３とより構成されていて、動力遮断部材３と回転軸４とが螺子嵌合により結合され、ハブ２のハブ側座面２５と回転軸４の軸側座面４４との間に形成される水分進入経路をラビリンス構造とし、このラビリンス構造が、ハブ２と回転軸４との間にワッシャ８を備え、ハブ２のハブ側座面２４に形成された嵌合部２８にワッシャ８を部分的に圧入することによって形成されるようにしたものであり、これにより、座面２５，４４への水分の侵入を抑制し、腐食等の経時変化により摩擦係数が変化することを防止でき、安定的なトルクリミッタ精度を得ることができる。また、ワッシャ８を嵌合部２８に圧入により嵌め込むことができ、水分の進入を阻止できる。

請求項２の動力伝達装置は、ハブ２と回転軸４との間に設けられるワッシャ８に軸方向にリア側へ突出する環状の鍔部８１を設けることによって、ラビリンス構造を形成したものであり、これによって、鍔部８１の内周面８４と回転軸４の外周面４４とがラビリンス効果を発揮することで、ワッシャ８の座面８２への水分進入経路を断つことができる。

請求項３に記載の動力伝達装置は、ケーシング９に回転可能に装着されるプーリ１と、プーリ１に凹凸嵌合されるハブ２及びハブ２と回転軸４との間に介装される動力遮断部材３とより構成されていて、動力遮断部材３と回転軸４とが螺子嵌合により結合され、ハブ２のハブ側座面２５と回転軸４の軸側座面４４との間に形成される水分進入経路をラビリンス構造としていて、ハブ側座面２５に回転軸４を部分的に覆うように軸方向にリア側へ突出する環状のハブ側鍔部（２６）を設けることによって、ラビリンス構造を形成したものであり、この場合は、ワッシャ８を設置することなくハブ２と回転軸４との当接面への水分の進入を阻止できる。
請求項４に記載の動力伝達装置は、ケーシング９に回転可能に装着されるプーリ１と、プーリ１に凹凸嵌合されるハブ２及びハブ２と回転軸４との間に介装される動力遮断部材３とより構成されていて、動力遮断部材３と回転軸４とが螺子嵌合により結合され、ハブ２のハブ側座面２５と回転軸４の軸側座面４４との間に形成される水分進入経路をラビリンス構造としていて、ハブ側座面２５と軸側座面４３との間に介在する平ワッシャ８の上方に配置され、ケーシング９のボス部９１の内周面に、先端がフロント側に突出する突出部９３を有するリング部材９２を設けることによってラビリンス構造を形成したものであり、従来の平ワッシャ８を用いている場合でも、このようにラビリンス構造を形成することができる。

請求項５の動力伝達装置は、ハブ２が、インナーハブ２１、アウターハブ２３及び弾性部材よりなる円筒部２２とハブ側凹凸部２４とから構成されていて、ハブ側凹凸部２４の軸方向中心βを円筒部２２の軸方向中心αより、リア側にεだけオフセットしたものであり、これにより、ハブ側凹凸部２４の前面にスペースＳを確保でき、弾性部材の円筒部２２の上部のアウターハブ２３を絞ることができ、円筒部２２の耐久性が確保できる。また、スペースＳを利用して、バランサー（図示せず）を配置することもできる。

以下、図面に従って本発明の実施の形態の動力伝達装置について説明する。本発明の動力伝達装置は、車両用空調装置の圧縮機に組み付けられるのに好適なものである。図１は、本発明の第１実施形態に係る動力伝達装置の上半分の断面図であり、図２は、その要部拡大図である。本発明の動力伝達装置は、エンジンやモータから駆動力を得る駆動側回転部材であるプーリ１と、圧縮機の回転軸４にトルクリミッタである動力遮断部材３を介して固定された被駆動側回転部材であるハブ２との間で動力（トルク）を伝達するものである。このプーリ１とハブ２とは、同軸上に設けられている。

プーリ１は、圧縮機のケーシング９の一端側に設けられた円筒状のボス部９１に軸受６及びスリーブリング付き留輪７を介して回転可能に装着されている。プーリ１は、好適には熱可塑性の合成樹脂で成型されるが、鉄等の金属材で形成されていてもよい。プーリ１が樹脂製の場合は、通常はプーリ１、スリーブリング付き留輪７及び軸受６はインサート成形により一体化している。プーリ１の外周面にはベルト（図示せず）が巻き掛けられ、エンジンやモータ等の外部からの動力によって回転する。軸受６は、ボス部９１に嵌合していて、ボス部９１の端部と、ボス部９１の外周面に形成された溝に嵌め込まれたスリーブリング付き留輪（スナップリング）７とによって軸方向の移動が阻止されている。また、ケーシング９と回転軸４とは、軸封装置によって密封されており、冷媒やオイル等が外部に漏れるのを防止している。この軸封装置もまた、ボス部９１の内周面に形成された溝に嵌め込まれた留輪（スナップリンング）１０によって軸方向の移動が阻止されている。

圧縮機の回転軸４の先端部はケーシング９から突出しており、その先端部は、図４に示すように先端から順に工具形状に形成された工具形状部４１、外周にネジが形成されている螺子部４２及び螺子部４２より大径の大径軸部４３とよりなり、螺子部４２と大径軸部４３との間に段部が形成されていて軸側座面４４となっている。工具形状部４１は、図４では多角形状をしている。回転軸４の軸側座面４４に当接して、基本的にワッシャ８が設けられるが、これについては、本発明の特徴部分をなすものであるので、後に詳述する。
また、回転軸４の螺子部４２には、動力遮断部材３が螺合によって固定されている。

トルクリミッタとしての役割をもつ動力遮断部材３は、大きな外形の大外形部３１と小さな外形の小外形部３２とよりなる角筒又は円筒状をしていて、大外形部３１が後述するハブ２の一部であるインナーハブ２１に嵌合して結合している。小外形部３２の内周面には、螺子部３３が形成されていて、回転軸４の螺子部４２に螺子結合される。大外形部３１の内径は、小外形部３２の内径よりやや大きく、両者の内周面の移行部分には、切り欠きが設けられていて破断部３４を形成している。したがって、動力遮断部材３が過大な軸力を受けたときに、容易に破断部３４が破断するようになっている。
また、動力遮断部材３の大外形部３１の内周面と回転軸４の工具形状部４１の外周面との間にパッキン５が設けられていて、外部から水分や埃等が動力遮断部材３と回転軸４との螺子嵌合部３３，４２に侵入するのを防止している。

ハブ２は、例えば、インナーハブ２１、弾性部材よりなる円筒部２２、アウターハブ２３及び弾性部材よりなるハブ側凹凸部２４より構成されている。インナーハブ２１は、概略円筒形状をしていて、その内周面は、ほぼ動力遮断部材３の外周面に適合する形状に形成されていて、両者は嵌合によって結合されている。嵌合結合としては、インナーハブ２１の内周面と動力遮断部材３の外周面とを同じ多角形状に形成して、両者を嵌合して固定してもよいし、或いは、回転軸４と動力遮断部材３との結合と同じように螺子嵌合によって結合してもよい。また、インナーハブ２１のリア側先端面（圧縮機側の端面）がハブ側座面２５となっていて、ワッシャ８に当接することによって、インナーハブ２１は、動力遮断部材３とワッシャ８とによって挟持されるようにもなっている。

アウターハブ２３は、円筒状をしていて、インナーハブ２１と同様に鉄等の金属材により形成されている。
円筒部２２は、ゴムや樹脂等の弾性部材から形成され、インナーハブ２１とアウターハブ２３間に配置して、保持され、インナーハブ２１の外周面及びアウターハブ２３の内周面に接着等の手段によって接合されている。或いは、これら３者又は後述するハブ側凹凸部２４を加えた４者は、インサート成形により一体に形成されてもよい。円筒部２２の弾性部材は、トルク伝達用として機能するだけでなく、トルクダンパとしても機能する。

アウターハブ２３の上面には、円筒部２２と同様の弾性部材からなるハブ側凹凸部２４が設けられている。ハブ側凹凸部２４は、アウターハブ２３の上面に接着等の手段によって接合されてもよい。このハブ側凹凸部２４は、後述するプーリ１のプーリ側凹凸部と凹凸嵌合により結合される。
なお、上記説明においては、ハブ２が、インナーハブ２１、円筒部２２、アウターハブ２３及びハブ側凹凸部２４の４者により構成されているものとして説明しているが、アウターハブ２３を省略して、ハブをインナーハブ２１とハブ側凹凸部２４の２者で構成することも可能である。

一方、プーリ１においても、フロン側の端面には、ハブ２を受け入れるポケット部１１が形成されていて、ポケット部１１の側面には、プーリ側凹凸部１２が形成されていて、ハブ２のハブ側凹凸部２４と凹凸嵌合することで、プーリ１とハブ２とが結合されている。

次に本発明の特徴であるラビリンス（迷路）構造について説明する。先に説明したように、従来においては、図５（ａ）に示すようにハブ２（インナーハブ２１）のリア側の面であるハブ側座面２５と回転軸４の軸側座面４４との間に平ワッシャ８を介在させていた。この場合には、ストレートに垂下する水分進入経路Ｐが形成されるため、外部から水分が進入し易く、その付着等により回転軸４の軸側座面４４と当接する平ワッシャ８の座面が腐食等の経時変化により摩擦係数が変化してしまい、トルクリミッタ精度が悪化するという問題があった。
そこで、本発明では、水分進入経路Ｐをラビリンス（迷路）構造にすることによって、水分の進入を抑制し、回転軸４の軸側座面４４と当接するワッシャ８側の座面の腐食を防止している。

即ち、第１実施形態では、図２及び図３に示されるように、ハブ２（インナーハブ２１）のハブ側座面２５と回転軸４の軸側座面４４との間に、両者に当接するようにワッシャ８が設けられている。このワッシャ８には、軸方向にリア側へ突出する環状の鍔部８１が設けられている。即ち、鍔部８１を有するワッシャ８は、断面Ｌ字形をした環状のワッシャ８であり、ハブ側座面２５と当接する外側座面８２と、軸側座面４４と当接する内側座面８３及び大径軸部４３の外周面に微少な嵌合間隙を形成する内周部８４とを有している。ワッシャ８の鍔部８１内周部８４と回転軸４の大径軸部４３外周面とのこの微少な嵌合間隙が水分進入経路Ｐであり、この間隙は、０．００１μｍ以上で、その上限が回転軸４の大径軸部４３の外径の３０％であることが好適である。

したがって、図５（ｂ）に示すように第１実施形態では、水分進入経路Ｐがワッシャ８の内周部８４と回転軸４の大径軸部４３の外周面との間に形成され、軸方向を向いているのでワッシャ８と回転軸４の座面８３，４４への水分の進入が抑制される。このように、第１実施形態においてはワッシャ８の形状を変えることにより、水分の進入を阻止するラビリンス構造を形成している。

図６は、第２実施形態に係る動力伝達装置の要部拡大図である。この第２実施形態では、ワッシャ８を設置せずに、回転軸４の軸側座面４４に当接するハブ２（インナーハブ２１）のハブ側座面２５の形状を変えることによって、ラビリンス構造を形成している。即ち、ハブ側座面２５に、このハブ側座面２５から軸方向にリア側へ突出する環状のハブ側鍔部２６を設けている。したがって、ハブ２（インナーハブ２１）と回転軸４とは、両者の座面２５と４４とが当接すると共に、ハブ側鍔部２６の内周部２７と大径軸部４３の外周面とが微少な嵌合間隙を形成するようになる。このようにして、第２実施形態でも嵌合間隙である水分進入経路Ｐがハブ側鍔部２６の内周部２７と大径軸部４３の外周面との間に形成され、軸方向を向いているのでハブ２（インナーハブ２１）と回転軸４の両者の座面２５，４４への水分の進入が抑制され、腐食等の経時変化が防止できる。その他の構成は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。

図７は、第３実施形態に係る動力伝達装置の要部拡大図である。先の第１実施形態においては、ハブ２（インナーハブ２１）とワッシャ８とは、ハブ側座面２５とワッシャ８の外側座面８２とは単純に平面で当接していたが、第３実施形態においては、ハブ２（インナーハブ２１）のハブ側座面２５に凹部を形成してハブ嵌合部２８とし、このハブ嵌合部２８にワッシャ８の外側座面８２側を圧入等の手段によって嵌め込んでいる。なお、この第３実施形態においても、ワッシャ８には第１実施形態と同様に鍔部８１が設けられていて、ラビリンス構造が形成されている。その他の構成は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。

図８は、第４実施形態に係る動力伝達装置の要部拡大図である。この第４実施形態においては、ケーシング９のボス部９１の内周面にリング部材９２を設けることによってラビリンス構造を形成している。即ち、ハブ２（インナーハブ２１）のハブ側座面２５と回転軸４の軸側座面４４との間には、通常の平ワッシャ８が両座面２５，４４に当接するように介装されており、この平ワッシャ８の上方にリング部材９２が微少な間隙を形成するように配置されている。リング部材９２は、その先端がフロント側に突出する突出部９３を有する、断面逆Ｌ字形をしたリング状に形成されている。この突出部９３をもつリング部材９２の存在によって、水分進入経路ＰがＬ字状に屈曲形成されることになり、ラビリンス構造を形成している。リング部材９２は、適宜の固着手段によってボス部９１の内周面に固着される。この第４実施形態においては、リング部材９２は、密封装置の留輪１０も兼ねることができる。その他の構成は、前記した各実施形態と同様であるので説明を省略する。

上記した説明においては、各実施形態におけるラビリンス構造は、動力伝達装置のハブ２が基本的に図１に示されるようにハブ側凹凸部２４の軸方向中心βと円筒部２２の軸方向中心αとが軸方向で略一致しているものに採用されたものとして説明しているが、図９の第５実施形態の動力伝達装置に示されるように、ハブ２のハブ側凹凸部２４の軸方向中心βが円筒部２２の軸方向中心αよりもリア側にオフセット量εだけずれているハブ２であっても、上述した各実施形態のラビリンス構造を採用することができる。図９では、ラビリンス構造として第１実施形態のものを採用しているが、第２〜第４実施形態のラビリンス構造も適宜採用可能である。オフセット量εは、円筒部２２の最小肉厚ｔに対し１／４以上とすることが好ましい。

ハブ２のハブ側凹凸部２４と円筒部２２とがオフセットされることにより、アウターハブ２３のフロント側上部には、スペースＳが確保され、アウターハブ２３の外周部（円筒部２２の外周部）に絞り加工を施すことが可能となる。この絞り加工は、弾性部材の耐久性を向上させるために行われるものである。更には、このスペースＳを利用して、バランサウエイト（図示せず）を配置することも可能となる。

なお、上記した各実施形態においては、ワッシャ８の外側座面８２と内側座面８３及び回転軸４の軸側座面４４、或いはハブ２（インナーハブ２１）のハブ側座面２５等にポリ四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）やモリブデンを混入させた低摩擦係数材や、耐腐食性を向上させるメッキ等を施しても良い。

本発明の第１実施形態の動力伝達装置の上半分断面図である。 図１の要部拡大断面図である。 第１実施形態に係る動力伝達装置のワッシャの断面図である。 回転軸の先端部の構造を説明する図である。 従来の動力伝達装置の要部（ａ）と本発明の動力伝達装置の要部（ｂ）とを比較説明する図である。 本発明の第２実施形態の動力伝達装置の要部拡大断面図である。 本発明の第３実施形態の動力伝達装置の要部拡大断面図である。 本発明の第４実施形態の動力伝達装置の要部拡大断面図である。 本発明の第５実施形態の動力伝達装置の上半分断面図である。

符号の説明

１ プーリ
１２ プーリ側凹凸部
２ ハブ
２１ インナーハブ
２２ 円筒部
２３ アウターハブ
２４ ハブ側凹凸部
２５ ハブ側座面
２６ ハブ側鍔部
２７ 内周部
２８ ハブ嵌合部
３ 動力遮断部材（トルクリミッタ）
３３ 螺子部
３４ 破断部
４ 回転軸
４１ 工具形状部
４２ 螺子部
４３ 大径軸部
４４ 軸側座面
５ パッキン
６ 軸受
７ スリーブリング付き留輪
８ ワッシャ
８１ 鍔部
８２ 外側座面
８３ 内側座面
８４ 内周部
９ ハウジング
９１ ボス部
９２ リング部材
９３ 突出部
１０ 留輪
Ｐ 水分進入経路（間隙）
Ｓ スペース
α ハブの円筒部の軸方向中心
β ハブのハブ側凹凸部の軸方向中心
ε オフセット量

Claims (5)

1. 圧縮機のケーシング（９）に回転可能に装着されるプーリ（１）と、
   前記プーリ（１）に凹凸嵌合により結合されるハブ（２）と
   前記ハブ（２）と圧縮機の回転軸（４）間に介装され、前記回転軸（４）と前記プーリ（１）間の過大のトルクの伝達を遮断する動力遮断部材（３）と、
   を備えている動力伝達装置において、
   前記動力遮断部材（３）の内周面と前記回転軸（４）の外周面とが螺子嵌合によって締結されていると共に、前記ハブ（２）のハブ側座面（２５）と前記回転軸（４）の軸側座面（４４）との間に形成される水分進入経路をラビリンス構造とすることによって、前記座面（２５，４４）への水分の侵入を抑制していて、
   前記ラビリンス構造が、前記ハブ（２）の前記ハブ側座面（２５）と前記回転軸（４）の前記軸側座面（４４）との間にワッシャ（８）を備え、前記ハブ側座面（２５）に前記ワッシャ（８）を部分的に受け入れる嵌合部（２８）が形成されており、前記ワッシャ（８）が前記嵌合部（２８）に圧入されていることによって形成されていることを特徴とする動力伝達装置。
2. 前記ワッシャ（８）に、軸方向でリア側へ突出する環状の鍔部（８１）を設けることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
3. 圧縮機のケーシング（９）に回転可能に装着されるプーリ（１）と、
   前記プーリ（１）に凹凸嵌合により結合されるハブ（２）と
   前記ハブ（２）と圧縮機の回転軸（４）間に介装され、前記回転軸（４）と前記プーリ（１）間の過大のトルクの伝達を遮断する動力遮断部材（３）と、
   を備えている動力伝達装置において、
   前記動力遮断部材（３）の内周面と前記回転軸（４）の外周面とが螺子嵌合によって締結されていると共に、前記ハブ（２）のハブ側座面（２５）と前記回転軸（４）の軸側座面（４４）との間に形成される水分進入経路をラビリンス構造とすることによって、前記座面（２５，４４）への水分の侵入を抑制していて、
   前記ラビリンス構造が、前記ハブ（２）の前記ハブ側座面（２５）に、前記回転軸（４）を部分的に覆うように軸方向にリア側へ突出する環状のハブ側鍔部（２６）を設けることによって形成されていることを特徴とする動力伝達装置。
4. 圧縮機のケーシング（９）に回転可能に装着されるプーリ（１）と、
   前記プーリ（１）に凹凸嵌合により結合されるハブ（２）と
   前記ハブ（２）と圧縮機の回転軸（４）間に介装され、前記回転軸（４）と前記プーリ（１）間の過大のトルクの伝達を遮断する動力遮断部材（３）と、
   を備えている動力伝達装置において、
   前記動力遮断部材（３）の内周面と前記回転軸（４）の外周面とが螺子嵌合によって締結されていると共に、前記ハブ（２）のハブ側座面（２５）と前記回転軸（４）の軸側座面（４４）との間に形成される水分進入経路をラビリンス構造とすることによって、前記座面（２５，４４）への水分の侵入を抑制していて、
   前記ラビリンス構造が、前記ハブ（２）の前記ハブ側座面（２５）と前記回転軸（４）の前記軸側座面（４４）との間に介在する平ワッシャ（８）の上方に配置されていて、前記ケーシング（９）をボス部（９１）の内周面に設けられた、先端がフロント側に突出する突出部（９３）を有するリング部材（９２）によって形成されていることを特徴とする動力伝達装置。
5. 前記ハブ（２）が、前記動力遮断部材（３）の外周に嵌合し固定されるインナーハブ（２１）と、前記インナーハブ（２１）の外側に配置されるリング状のアウターハブ（２３）と、前記インナーハブ（２１）と前記アウターハブ（２３）の間に介在し、両者によって保持される弾性部材よりなる円筒部（２２）及び前記アウターハブ（２３）の上面に固着され、前記プーリに凹凸される弾性部材よりなるハブ側凹凸部（２４）とより構成されていて、前記ハブ側凹凸部（２４）の軸方向中心βが、前記円筒部（２２）の軸方向中心αよりもリア側εだけオフセットされていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の動力伝達装置。

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