JP4438811B2 - 圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、トルクリミッタ機能付き圧縮機に関するものである。

車両用蒸気圧縮式冷凍機の圧縮機は、走行用のエンジンから動力を得て稼動することから、圧縮機の摺動部が焼き付く等して固着してしまったときに、ベルト等の駆動源側の機器を保護すべく、伝達トルクが所定値以上となったときにトルクの伝達を遮断するトルクリミッタ機能を圧縮機又はベルトが掛けられるプーリに設けている。

そして、トルクリミッタ機能付き回転機器として、従来は、圧縮機のシャフトに他の部位より小径化された破断部を設け、伝達トルクが所定値以上となったときに破断部を優先的に捩り破断させることによりトルクリミッタ機能を実現している（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−００９１２２号公報

ところで、特許文献１に記載の発明は、その設計開発が難しいという問題を有している。

本発明は、上記点に鑑み、所定トルクにて動力伝達を遮断することを目的とする。

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、走行用駆動源からベルト及びプーリを介して動力の供給を受けて可動する圧縮機であって、圧縮機の内部に、プーリに伝達されるトルクが増大し、破断トルク以上となったときに破断して動力伝達を遮断する破断部が設けられており、圧縮機は、プーリに結合されて回転するシャフトと、シャフトにねじ結合された出力側回転体を備え、破断部は、シャフトと出力側回転体との間のねじ結合により構成されていることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、シャフトと出力側回転体との間のねじ結合は、プーリに伝達されるトルクの増大と共にねじ結合の締め付けトルクが増大して引っ張り力が増大するもので、前記シャフト側が雄ねじであり、シャフトに出力側回転体と接触するフランジ部を設け、雄ねじは、前記フランジ部から伸び、雄ねじ部の根元に雄ねじ部のねじ径より小さい相当直径を有する狭径部を設け、プーリに伝達されるトルクが増大し、破断トルク以上となったときに、フランジ部と出力側回転体との接触面で発生する面圧が増大して狭径部が引っ張り軸力により破断することを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、プーリに伝達されるトルクが増大し、破断トルク以上となったときに、シャフトとのねじ山が潰れることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１または３に記載の発明において、圧縮機の内部のシャフトに、フランジ部が設けられていることを特徴とする。

シャフトに破断（破壊）し易い破断部を設けて動力伝達を遮断する方法は、簡素な構造にて動力伝達を遮断することができるので、製造コスト上は有利である。

しかし、破断部は所定トルク（破断トルクと呼ぶ。）Ｔ１にて破断する強度とする必要があるが、周知のごとく、疲労破壊（疲労破断）は、破断トルクより小さいトルクで発生する。

したがって、破断部に作用する最大トルク、つまり許容トルクＴ２は、破断トルクＴ１を安全率Ｓで除した値より小さくとする必要がある。

このとき、伝達しなければならないトルクの最大値（以下、必要伝達トルクと呼ぶ。）Ｔ３に対する破断トルクＴ１の比（＝Ｔ１／Ｔ３）差が、安全率Ｓより小さいと、必要伝達トルクＴ３が許容トルクＴ２を超えてしまうので、動力を伝達することができない。

ここで、安全率Ｓは、一般的に、構造物に発生する応力状態が複雑であり、理論的な応力解析が困難である場合ほど、大きな値とする必要があるので、破断部に発生する応力を正確に予測解析することができれば、安全率Ｓを小さくして、許容トルクＴ２を大きくすることができ得る。

上記特許文献１に記載の破断部は、主に捩り破断、つまり主に剪断力（接線応力）により破断する構成であり、剪断力は表面に集中する傾向があるため、その応力分布を正確に予測解析することが難しい。

したがって、特許文献１に記載の発明と同様な構成では、試行錯誤的に破断部の寸法及び材質等を決定する必要があるため、その設計開発が難しいばかりか、実際の破断トルクがばらついてしまい、破断トルク未満で破断部が捩り破断してしまうといったトルクリミッタ機能の誤作動を招くおそれが高い。

以下に述べる本実施形態では、駆動源（８）から動力を受けて回転する入力側回転体（９、１ａ）と、入力側回転体（９、１ａ）とねじ結合され、入力側回転体（９、１ａ）と一体的に回転する出力側回転体（１ａ、１ｅ）とを有し、入力側回転体（９、１ａ）と出力側回転体（１ａ、１ｅ）とのねじ結合部（１０、１ｊ）は、入力側回転体（９、１ａ）に駆動源（８）からの動力が作用したときに、締め付けトルクが増大するようにねじが形成されており、さらに、入力側回転体（９、１ａ）及び出力側回転体（１ａ、１ｅ）のうち少なくとも一方には、ねじ結合部（１０、１ｊ）に作用する締め付けトルクが所定値以上となったときに、締め付けトルクによる引っ張り軸力により破断する破断部（１ｉ、１ｊ）が設けられている。

これにより、破断部（１ｉ、１ｊ）を破断させる応力は、剪断応力ではなく、主に引っ張り軸力に伴う引張り応力（法線応力）となる。しかも、引張り応力は、剪断応力と異なり、断面に略均一に分布するので、破断部（１ｉ、１ｊ）の応力分布を比較的正確に予測解析することができる。

したがって、試行錯誤的に破断部（１ｉ、１ｊ）の寸法及び材質等を決定する必要性が低下して設計開発が容易になるとともに、破断部（１ｉ、１ｊ）が疲労破壊することなく、所定トルクにて確実に破断させることができ、トルクリミッタ機能の誤作動を未然に防止でき得る。

なお、締め付けトルクが増大すると、厳密には、軸力の増大と共に剪断応力も増大するが、剪断応力の影響は引張り応力の影響に比べて十分に小さいので、破断部（１ｉ、１ｊ）は、主に引っ張り軸力に伴う引張り応力にて破断する。

また、ある実施形態では、ねじ結合部（１０）は、出力側回転体（１ａ）に形成された雄ねじ部と入力側回転体（９）に形成された雌ねじ部とから構成されており、さらに、破断部は、出力側回転体（１ａ）の一部を雄ねじ部のねじ径より小さい相当直径を有する狭径部（１ｉ）により構成されている。

また、別の実施形態では、出力側回転体（１ａ）は、小径部（１ｇ）と大径部（１ｈ）とからなる段付き部（１ｆ）が形成された軸状のものであり、雄ねじ部及び破断部（１ｉ）は小径部（１ｇ）に形成され、さらに、入力側回転体（９、１ａ）は、締め付けトルクによる軸力により段付き部（１ｆ）に圧接している。

また、別の実施形態では、駆動源（８）から動力を受けて回転する入力側回転体（１ａ）と、入力側回転体（１ａ）に結合され、入力側回転体（１ａ）と一体的に回転する出力側回転体（１ｅ）とを有し、出力側回転体（１ｅ）は、曲げモーメントを入力側回転体（１ａ）から受けながら回転するように構成されており、さらに、出力側回転体（１ｅ）のうち曲げモーメントが作用する部位には、曲げモーメントが所定値以上となったときに破断する破断部（１ｒ）が設けられている。

曲げモーメントによる曲げ応力は、周知のごとく、剪断応力（接線応力）ではなく、主に引っ張り軸力に伴う引張り応力及び圧縮応力、つまり法線応力となる。しかも、法線応力は、剪断応力と異なり、断面に略均一に分布するので、破断部（１ｉ）の応力分布を比較的正確に予測解析することができる。

したがって、試行錯誤的に破断部（１ｉ）の寸法及び材質等を決定する必要性が低下して設計開発が容易になるとともに、破断部（１ｉ）が疲労破壊することなく、所定トルクにて確実に破断させることができ、トルクリミッタ機能の誤作動を未然に防止でき得る。

また、別の実施形態では、駆動源（８）から動力を受けて回転する入力側回転体（９、）と、入力側回転体（９）とねじ結合され、入力側回転体（９）と一体的に回転する中間回転体（９ｇ）と、中間回転体（９ｇ）とねじ結合され、中間回転体（９ｇ）と一体的に回転する出力側回転体（１ａ）とを有し、入力側回転体（９）と中間回転体（９ｇ）とのねじ結合部、及び出力側回転体（）とのねじ結合部は、入力側回転体（９）に駆動源（８）からの動力が作用したときに、締め付けトルクが増大するようにねじが形成されており、さらに、中間回転体（９ｇ）には、両ねじ結合部に作用する締め付けトルクが所定値以上となったときに、締め付けトルクによる引っ張り軸力により破断する破断部（１ｉ）が設けられている。

これにより、破断部（１ｉ）を破断させる応力は、剪断応力ではなく、主に引っ張り軸力に伴う引張り応力（法線応力）となる。しかも、引張り応力は、剪断応力と異なり、断面に略均一に分布するので、破断部（１ｉ）の応力分布を比較的正確に予測解析することができる。

したがって、試行錯誤的に破断部（１ｉ）の寸法及び材質等を決定する必要性が低下して設計開発が容易になるとともに、破断部（１ｉ）が疲労破壊することなく、所定トルクにて確実に破断させることができ、トルクリミッタ機能の誤作動を未然に防止でき得る。

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る。

（参考例）
本参考例は、トルクリミッタ機能付き回転機器を車両用蒸気圧縮式冷凍機（車両用空調装置）の圧縮機に適用したものであって、図１は車両用空調装置の模式図であり、図２は圧縮機１の断面図である。

なお、車両用空調装置は、図１に示すように、圧縮機１で圧縮された高温・高圧の冷媒と外気とを熱交換して冷媒を冷却する放熱器２、放熱器２から流出した冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離器して余剰冷媒を液相冷媒として蓄えるレシーバ３、レシーバ３から供給された液相冷媒を減圧する減圧器４、及び減圧された低圧・低温冷媒と室内に吹き出す空気と熱交換して液相冷媒を蒸発させる室内熱交換器をなす蒸発器５等からなるものである。

圧縮機１は、図２に示すように、斜板室（クランクケース）１ｃ内の圧力を制御することによりシャフト１ａに対する斜板１ｂの傾斜角を変化させてストン１ｄの行程を変化させ、吐出容量を変化させることができる周知の可変容量斜板型圧縮機である。

具体的には、圧縮機１の吸入側と斜板室１ｃとをオリフィスやキャピラリーチューブ等の所定の圧力損失を発生させる絞り（図示せず。）を介して常に連通させるとともに、圧縮機１の吐出側と斜板室１ｃとを連通させる圧力導入通路（図示せず。）の連通状態を制御する圧力制御弁６を設け、吐出容量を増大させる場合には、圧力導入通路を絞る又は閉じることにより斜板室１ｃ内の圧力を低下させ、吐出容量を減少させるときには、斜板室１ｃ内の圧力を上昇させる。

圧力制御弁６は、図１に示すように、電子制御装置（ＥＣＵ）７により制御されており、本参考例では、ＥＣＵ７は蒸発器５内の圧力（蒸発温度）又は蒸発器５を通過した直後の空気温度が所定の目標温度（ＴＥＯ）となるように圧力制御弁６をデューティ制御する。

因みに、ＥＣＵ７には、外気温度センサ、内気温度センサ及び蒸発器５を通過した直後の空気温度を検出エバ後センサ等の空調センサ７ａの検出信号、及び乗員が操作設定する操作パネル７ｂの設定値が入力されており、ＥＣＵ７は、これらの入力値に基づいて目標エバ後温度ＴＥＯや目標吹出温度ＴＡＯを算出して圧縮機１（圧力制御弁６）等を制御する。

また、圧縮機１は、走行用駆動源をなす内燃機関、つまりエンジン８から動力の供給を受けて稼動するもので、Ｖベルト及び入力側回転体をなすプーリ９を介してエンジン１の始動・停止に機械的に連動して稼動する。

このため、圧縮機１は、エンジン８の始動とともに稼動し始め、エンジン８の停止とともに停止する。したがって、操作パネル７ｂに設けられた空調装置の始動スイッチ（Ａ／Ｃスイッチ）を遮断した場合であっても、エンジン８が稼動している間は、斜板１ｂやラグプレート１ｅ（図２参照）等は回転し続ける。

次に、プーリ９及び本参考例に係るトルクリミッタ機能について述べる。

図３はプーリ９の拡大断面図であり、プーリ本体９ａはＶベルトを介してエンジン８から駆動力を受けて回転する略円筒状に形成された金属又は硬質樹脂（本参考例では、フェノール）製の回転体であり、このプーリ９の内周側にはプーリ本体９ａを回転可能に支持するラジアル転がり軸受９ｂが装着される円筒状のプーリハブ９ｃが一体成形されている。因みに、ラジアル転がり軸受９ｂの内輪は、圧縮機１のフロントハウジングに圧入装着される。

なお、本参考例では、プーリ本体９ａとして、複数列のＶ溝９ｄが設けられたポリードライブベルト対応型のプーリを採用しているとともに、プーリ本体９ａを樹脂製としているので、プーリハブ９ｃのうち軸受９ｂが装着される内周側には、金属製のスリーブ９ｅがインサート成形にてプーリハブ９ｃに一体化されている。

また、センターハブ９ｆは出力側回転体であるシャフト１ａにねじ結合されてシャフト１ａと共に回転する回転体であり、このセンターハブ９ｆは、シャフト１ａの先端側外周面に形成された雄ねじと結合する雌ねじが形成されたボス部９ｇ、プーリ本体９ａ側に突出してプーリ本体９ａから供給されるトルクを受ける複数個の突起部９ｈが形成されたプレート部９ｉ、及びプレート部９ｉとボス部９ｇとを機械的に連結してプレート部９ｉからボス部９ｇにトルクを伝達するブリッジ部９ｊ等から構成されている。

因みに、本参考例では、ボス部９ｇ及びブリッジ部９ｊは金属粉を焼結することにより一体成形され、プレート部９ｉは樹脂にて成形されており、ブリッジ部９ｊとプレート部９ｉとはインサート成形法により一体化されているが、センターハブ９ｆ全体を樹脂又は金属にて一体成形してもよいことは言うまでもない。

ここで、シャフト１ａの先端側は、雄ねじ部が形成された小径部１ｇと段付き部１ｆを形成する大径部１ｈとからなる段付き形状となっているため、プーリ９をシャフト１ａに対してに締め付けると、プーリ９、つまりボス部９ｇと段付き部１ｆとの接触面圧が増大しながら小径部１ｇに作用する引っ張り軸力、つまりねじ結合部１０に発生する締結力及び締め付けトルクが増大する。

そして、本参考例では、プーリ９、つまりボス部９ｇとシャフト１ａとのねじ結合部１０には、プーリ９にエンジン８からの動力が作用したときに、ねじ結合部１０での締め付けトルクが増大する向きのねじが形成されているとともに、ねじ結合部１０に作用する締め付けトルクが所定値以上となったときに、締め付けに伴って発生する引っ張り軸力により破断する破断部１ｉが設けられている。

また、プーリ９をシャフト１ａに組み付ける際の締め付けトルクは、破断部１ｉが破断するトルク、つまり動力を伝達を遮断してトルクリミッタ機能を発揮させる破断トルク以下であって、圧縮機１を駆動するに必要なトルク以上の所定トルク（以下、このトルクを組み付けトルクと呼ぶ。）である。

なお、本参考例では、小径部１ｇの根元側、つまり小径部１ｇのうち大径部１ｈ側の一部を、雄ねじ部のねじ径より小さい相当直径を有する狭径部とすることにより破断部１ｉを構成している。

ここで、相当直径とは、断面積を円に換算したときの直径を言うもので、本参考例では、破断部１ｉは円形断面であるので、相当直径は破断部１ｉの直径と一致する。

次に、本参考例に係るトルクリミッタ機能付き回転機器の特徴的作動を述べる。

圧縮機１が正常作動しているときには、圧縮機１を駆動させるための駆動トルクは組み付けトルク以下であるので、ねじ結合部１０で発生する軸力に伴う摩擦力にてエンジン８から出力されたトルクがシャフト１ａ、つまり圧縮機１に伝達される。

そして、何らかの原因により、圧縮機の摺動部が焼き付く等して固着してしまったときには、プーリ９に伝達されるトルクの増大とともにねじ結合部１０での締め付けトルクが増大して引っ張り軸力が増大するので、破断部１ｉに作用する引っ張り軸力が破断トルク相当の軸力以上となったときに破断部１ｉが破断してトルクの伝達が遮断される。

次に、本参考例に係るトルクリミッタ機能付き回転機器の作用効果を述べる。

破断部１ｉを破断させる応力は、前述のごとく、剪断応力ではなく、主に引っ張り軸力に伴う引張り応力（法線応力）となる。しかも、引張り応力は、剪断応力と異なり、断面に略均一に分布するので、破断部１ｉの応力分布を比較的正確に予測解析することができる。

したがって、試行錯誤的に破断部１ｉの寸法及び材質等を決定する必要性が低下して設計開発が容易になるとともに、破断部１ｉが疲労破壊することなく、所定トルクにて確実に破断させることができ、トルクリミッタ機能の誤作動を未然に防止でき得る。

また、試行錯誤的に破断部１ｉの寸法及び材質等を決定する必要性が低下するので、例えばブリッジ部９ｊを破断させてトルクリミッタ機能を発揮させる場合に比べて、センターハブ９ｆの生産性を向上させることができ、プーリ９の製造原価を低減することができる。

なお、上述の説明からも明らかなように、本参考例では、プーリ９が特許請求の範囲に記載された「入力側回転体」に相当し、シャフト１ａが特許請求の範囲に記載された「出力側回転体」に相当する。

（第１実施形態）
上記参考例では、破断部１ｉをシャフト１ａのうち圧縮機１外、つまり斜板室１ｃ外に設けていたが、本実施形態は、圧縮機１の内部、つまり斜板室１ｃ内に破断部１ｉ相当を設けたものである。なお、図４、５は本実施形態の特徴を示すもので、図５は図４の拡大図である。

具体的には、図４、５に示すように、ラグプレート１ｅをシャフト１ａにねじ結合するとともに、そのねじ結合部１ｊにプーリ９にエンジン８からの動力が作用したときに、ねじ結合部１ｊでの締め付けトルクが増大する向きのねじを形成したものである。

このため、ねじ結合部１ｊの締め付けトルクが増大すると、ラグプレート１ｅとシャフト１ａに設けられたフランジ部１ｋとの接触面圧が増大して締め付けに伴ってシャフト１ａに発生する引っ張り軸力が増大するため、シャフト１ａからラグプレート１ｅへのトルク伝達は、主にフランジ部１ｋとラグプレート１ｅとの接触面で発生する摩擦力により伝達される。

また、ねじ結合部１ｊの組み付けトルクは、圧縮機１が正常作動しているときの最大トルクに所定の安全率を考慮したトルクであり、圧縮機１が正常作動しているときには、フランジ部１ｋとラグプレート１ｅとの接触面で発生する摩擦力によりトルクがシャフト１ａからラグプレート１ｅに伝達される。

一方、ねじ結合部１ｊは、組み付けトルクより大きい所定の締め付けトルクが作用したときに、ねじ山が潰れる（ねじ山がなめる）ようにして破壊する程度の強度に設定されている。

次に、本実施形態に係る圧縮機１の特徴的作動を述べる。

圧縮機１が正常作動しているときには、圧縮機１を駆動させるための駆動トルクは組み付けトルク以下であるので、ねじ結合部１ｊで発生する軸力に伴う摩擦力にてエンジン８から出力されたトルクがシャフト１ａからラグプレート１ｅに伝達される。

そして、何らかの原因により、圧縮機の摺動部が焼き付く等して固着してしまったときには、プーリ９に伝達されるトルクの増大と共にねじ結合部１ｊでの締め付けトルクが増大して引っ張り軸力が増大するので、ねじ結合部１ｊに作用する引っ張り軸力が破断トルク相当の軸力以上となったときにねじ結合部１ｊが破壊してトルクの伝達が遮断される。

次に、本実施形態の作用効果を述べる。

ねじ結合部１ｊを破断させる応力は、前述のごとく、剪断応力ではなく、主に引っ張り軸力に伴う引張り応力（法線応力）となる。しかも、引張り応力は、剪断応力と異なり、断面に略均一に分布するので、破断部１ｉの応力分布を比較的正確に予測解析することができる。

したがって、試行錯誤的にねじ結合部１ｊの寸法及び材質等を決定する必要性が低下して設計開発が容易になるとともに、ねじ結合部１ｊが疲労破壊することなく、所定トルクにて確実に破断させることができ、トルクリミッタ機能の誤作動を未然に防止でき得る。

なお、上述の説明からも明らかなように、本実施形態では、シャフト１ａが特許請求の範囲に記載された「入力側回転体」に相当し、ラグプレート１ｅが特許請求の範囲に記載された「出力側回転体」に相当し、ねじ結合部１ｊが特許請求の範囲に記載された「破断部」に相当する。

（第２実施形態）
第１実施形態では、ねじ結合部１ｊのねじ山を潰すことによりトルクの伝達を遮断したが、本実施形態は、図６に示すように、フランジ部１ｋの近傍、つまりシャフト１ａ側の雄ねじ部の根元に雄ねじ部のねじ径より小さい相当直径を有する狭径部を設け、この狭径部を破断部１ｉとしたものである。

これにより、第１実施形態と同様に、圧縮機の摺動部が焼き付く等して固着してしまったときには、プーリ９に伝達されるトルクの増大と共にねじ結合部１ｊでの締め付けトルクが増大して引っ張り軸力が増大するので、破断部１ｉに作用する引っ張り軸力が破断トルク相当の軸力以上となったときに破断部１ｉが破断してトルクの伝達が遮断される。

（第３実施形態）
本実施形態は、図７に示すように、シャフト１ａをねじ結合にて直列接続された２本のシャフト１ｎ、１ｍに構成するとともに、両シャフト１ｎ、１ｍのねじ結合部１ｐの組み付けトルクを圧縮機１が正常作動しているときの最大トルクに所定の安全率を考慮したトルクとしたものである。

これにより、第１、２実施形態と同様に、圧縮機の摺動部が焼き付く等して固着してしまったときには、プーリ９に伝達されるトルクの増大と共にねじ結合部１ｐでの締め付けトルクが増大して引っ張り軸力が増大するので、破断部１ｉに作用する引っ張り軸力が破断トルク相当の軸力以上となったときに破断部１ｉが破断してトルクの伝達が遮断される。

なお、本実施形態では、ラグプレート１ｅはシャフト１ｎに圧入にて一体化されており、ねじ結合部１ｐの締め付けを増大させると、シャフト１ｍに設けられたフランジ部１ｑとラグプレート１ｅとの接触面で発生する面圧が増大してシャフト１ａに発生する引っ張り軸力が増大するので、トルクプーリ９からシャフト１ｍに伝達されたトルクは、主にフランジ部１ｑとラグプレート１ｅとの接触面で発生する摩擦力により伝達される。

因みに、本実施形態では、シャフト１ｍに破断部１ｉを設けて引っ張り軸力が破断トルク相当の軸力以上となったときに破断部１ｉが破断するようにしたが、第１実施形態と同様に、組み付けトルクより大きい所定の締め付けトルクが作用したときに、ねじ結合部１ｐがねじ山が潰れる（ねじ山がなめる）ようにして破壊する程度の強度に設定し、引っ張り軸力が破断トルク相当の軸力以上となったときにねじ結合部１ｐが破壊することによりトルクの伝達を遮断してもよい。

なお、上述の説明からも明らかなように、本実施形態では、シャフト１ｍが特許請求の範囲に記載された「入力側回転体」に相当し、シャフト１ｎが特許請求の範囲に記載された「出力側回転体」に相当し、破断部１ｉが特許請求の範囲に記載された「破断部」に相当する。

（第４実施形態）
本実施形態は、図８に示すように、ラグプレート１ｅの一部に機械的強度を低下させた破断し易い破断部をなすブリッジ部１ｒを設けたものである。具体的には、シャフト１ａに固定されたハブ１ｓ、外周側に位置して斜板１ｂに連結される外周部１ｔ、及びハブ１ｓと外周部１ｔとを連結するブリッジ部１ｒにてラグプレート１ｅを構成するとともに、圧縮機の摺動部が焼き付く等して固着してしまったときには、ブリッジ部１ｒに曲げモーメントが作用するようにしたものである。

すなわち、ラグプレート１ｅは、構造上、スラスト軸受１ｕ（図２等参照）を支点とする曲げモーメントをシャフト１ａから受けながら回転する。このため、圧縮機の摺動部が焼き付く等して固着してしまったときには、プーリ９に伝達されるトルクの増大と共にスラスト軸受１ｕを支点とする曲げモーメントが増大するため、ブリッジ部１ｒに作用する曲げモーメントが増大し、遂にはブリッジ部１ｒが破断し、トルクの伝達が遮断される。

このとき、曲げモーメントによる曲げ応力は、周知のごとく、剪断応力（接線応力）ではなく、主に引っ張り軸力に伴う引張り応力及び圧縮応力、つまり法線応力となる。しかも、法線応力は、剪断応力と異なり、断面に略均一に分布するので、ブリッジ部１ｒの応力分布を比較的正確に予測解析することができる。

したがって、試行錯誤的にブリッジ部１ｒの寸法及び材質等を決定する必要性が低下して設計開発が容易になるとともに、ブリッジ部１ｒが疲労破壊することなく、所定トルクにて確実に破断させることができ、トルクリミッタ機能の誤作動を未然に防止でき得る。

なお、上述の説明からも明らかなように、本実施形態では、シャフト１ａが特許請求の範囲に記載された「入力側回転体」に相当し、ラグプレート１ｅが特許請求の範囲に記載された「出力側回転体」に相当し、ブリッジ部１ｒが特許請求の範囲に記載された「破断部」に相当する。

（第５実施形態）
上記参考例では、入力側回転体をなすプーリ９と出力側回転体をなすシャフト１ａとを直接的にねじ結合したが、本実施形態は、図９に示すように、ボス部９ｇをプーリ９（センターハブ９ｆ）と別体として、ボス部９ｇとプーリ９とをねじ結合することによりボス部９ｇとプーリ９とを一体化するとともに、中間回転体をなすボス部９ｇとシャフト１ａとを参考例と同様にねじ結合し、ボス部９ｇに破断部１ｉを設けたものである。

具体的には、ブリッジ部９ｊのボス部９ｇ側に、六角形状等の二面幅形状を有する筒部９ｍを溶接又は一体成形により設け、この筒部９ｍにボス部９ｇに形成された雄ねじとねじけ結合する雌ねじを設ける。なお、この雄ねじ及び雌ねじは、プーリ９にエンジン８からの動力が作用したときに締め付けトルクが増大する向きに形成されている。

また、ボス部９ｇの雄ねじの根元側は、雄ねじの外径より大きな外径を有する大径部９ｎが設けられており、プーリ９をボス部９ｇに締め付ける際の軸力に伴って大径部９ｎと筒部９ｍとの接触面で発生する摩擦力によってプーリ９からボス部９ｇにエンジン８からの動力が伝達される。

また、ボス部９ｇからシャフト１ａへの動力伝達は、ボス部９ｇをシャフト１ａに締め付ける際の軸力に伴ってシャフト１ａの先端とボス部９ｇとの接触面で発生する摩擦力により行われる。

なお、本実施形態に係る破断部１ｉも参考例と同様に、ボス部９ｇの雄ねじの根元側を、雄ねじ部のねじ径より小さい相当直径を有する狭径部とすることにより破断部としている。

次に、本実施形態の作用効果を述べる。

圧縮機１が正常作動しているときには、圧縮機１を駆動させるための駆動トルクは組み付けトルク以下であるので、プーリ９及びボス部９ｇを介してエンジン８から出力されたトルクがシャフト１ａ、つまり圧縮機１に伝達される。

そして、何らかの原因により、圧縮機の摺動部が焼き付く等して固着してしまったときには、プーリ９に伝達されるトルクの増大とともに締め付けトルクが増大してボス部９ｇに作用する引っ張り軸力が増大するので、破断部１ｉに作用する引っ張り軸力が破断トルク相当の軸力以上となったときに破断部１ｉが破断してトルクの伝達が遮断される。

このとき、破断部１ｉを破断させる応力は、剪断応力ではなく、主に引っ張り軸力に伴う引張り応力（法線応力）となる。しかも、引張り応力は、剪断応力と異なり、断面に略均一に分布するので、破断部１ｉの応力分布を比較的正確に予測解析することができる。

したがって、試行錯誤的に破断部１ｉの寸法及び材質等を決定する必要性が低下して設計開発が容易になるとともに、破断部１ｉが疲労破壊することなく、所定トルクにて確実に破断させることができ、トルクリミッタ機能の誤作動を未然に防止でき得る。

ところで、参考例では、シャフト１ａ（小径部１ｇ）の先端に形成された二面幅等に工具係部を設けてプーリ９とシャフト１ａとの組み付け及び取り外しを行うが、参考例では、シャフト１ａ（小径部１ｇ）の先端に形成された二面幅等に工具係部を設けているので、工具係部の寸法は破断部１ｉの直径寸法より小さくせざるを得なく、工具係部の寸法を大きくすることが難しい。このため、参考例では、工具係部の強度を確保することが難しいことに加えて、組み付け及び取り外しの際の作業性が悪い。

これに対して、本実施形態では、プーリ９とボス部９ｇとの組み付け及び取り外し、並びにボス部９ｇとシャフト１ａとの組み付け及び取り外しは、図９、１０示すように、筒部９ｍの外周に形成された二面幅、ボス部９ｇの中心に形成された六角穴９ｐ、及びシャフト１ａの先端に形成された六角穴１ｖ等の工具係部に工具を装着して行うが、本実施形態では、中間回転体をなすボス部９ｇを介してプーリ９とシャフト１ａとを連結しているので、ボス部９ｇの寸法を的堰な寸法とすることにより、工具係部の寸法を適切な寸法まで容易に拡大することができる。

したがって、工具係部の強度を容易に確保することができるとともに、組み付け及び取り外しの際の作業性を向上させることができる。

また、本実施形態では、シャフト１ａのうち大気に晒される部位、つまりシャフトシール１ｘより先端側の多くがボス部９ｇにより覆われているので、シャフト１ａにメッキ処理等の防錆処理を行う必要性が低くなり、シャフト１ａ、つまり圧縮機１の製造原価を低減することができる。

因みに、シャフト１ａにメッキ処理を行うと、メッキ処理後、シャフト１ａのうちシャフトシール１ｘとの接触面やベアリングとの摺動面等を研磨する必要があり、圧縮機の製造工数の増大を招く。

なお、シャフト１ａの先端は、ボス部９ｇ等に防錆処理を行えば、十分な防錆効果を得ることができる。

（その他の実施形態）
参考例では、小径部１ｇの根元側、つまり小径部１ｇのうち大径部１ｈ側の一部を、雄ねじ部のねじ径より小さい相当直径を有する狭径部１ｉとすることにより破断部１ｉを構成したが、本発明はこれに限定されるものでなく、例えば切り欠きを設ける等して破断部１ｉを構成してもよい。

また、上述の実施形態では、斜板型圧縮機を例に本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他形式の圧縮機等に適用できる。

参考例に係る車両用空調装置（蒸気圧縮式冷凍機）の模式図である。 参考例に係る可変容量型の斜板型圧縮機の断面図である。 参考例に係るプーリの拡大断面図である。 本発明の第１実施形態に係る可変容量型の斜板型圧縮機の断面図である。 図４の拡大図である。 本発明の第２実施形態に係る可変容量型の斜板型圧縮機の断面図である。 本発明の第３実施形態に係る可変容量型の斜板型圧縮機の断面図である。 本発明の第４実施形態に係るラグプレート１の正面図である。 本発明の第５実施形態に係る可変容量型の斜板型圧縮機の断面図である。 図９の左側面図である。

符号の説明

１ａ…シャフト、１ｆ…段付き部、１ｇ…小径部、１ｈ…大径部、１ｉ…破断部、９…プーリ、９ａ…プーリ本体、９ｆ…センターハブ、１０…ねじ結合部。

Claims (4)

1. 走行用駆動源からベルト及びプーリを介して動力の供給を受けて可動する圧縮機であって、
   前記圧縮機の内部に、前記プーリに伝達されるトルクが増大し、破断トルク以上となったときに破断して動力伝達を遮断する破断部が設けられており、
   前記圧縮機は、前記プーリに結合されて回転するシャフトと、
   前記シャフトにねじ結合された出力側回転体を備え、
   前記破断部は、前記シャフトと前記出力側回転体との間のねじ結合により構成されていることを特徴とする圧縮機。
2. 前記シャフトと前記出力側回転体との間のねじ結合は、前記プーリに伝達されるトルクの増大と共に前記ねじ結合の締め付けトルクが増大して引っ張り力が増大するもので、前記シャフト側が雄ねじであり、
   前記シャフトに前記出力側回転体と接触するフランジ部を設け、
   前記雄ねじは、前記フランジ部から伸び、
   前記雄ねじ部の根元に前記雄ねじ部のねじ径より小さい相当直径を有する狭径部を設け、
   前記プーリに伝達されるトルクが増大し、破断トルク以上となったときに、前記フランジ部と前記出力側回転体との接触面で発生する面圧が増大して前記狭径部が引っ張り軸力により破断することを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記プーリに伝達されるトルクが増大し、破断トルク以上となったときに、前記シャフトとのねじ山が潰れることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
4. 前記圧縮機の内部の前記シャフトに、フランジ部が設けられていることを特徴とする請求項１または３に記載の圧縮機。

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