JP4471061B2 - 動力伝達装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の車室空調装置用コンプレッサ等に使用され、過大トルクの発生時にトルクリミッタとして機能する動力伝達装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の車室空調装置の冷凍サイクルにおいて、冷媒コンプレッサは、エンジンのクランクプーリからプーリベルトを介して入力される回転トルクを、動力伝達装置を介して回転軸に伝達し、この回転軸を回転させることにより、回転軸に設けられた斜板を介して、冷媒ガスを圧縮する円周方向複数のピストンを往復動作させるようになっている。
【０００３】
ところで、冷媒コンプレッサの作動部が焼き付き等を発生してその回転軸がロックしたような場合、動力伝達装置を介してプーリの回転もロック状態になるため、エンジンからプーリへ動力を伝達するプーリベルトが、過大な張力や摩擦により破損する。しかも、プーリベルトがいったん破損すると、このベルトによってエンジンの動力が供給されているエンジン冷却水循環ポンプやオルタネータ等、他の補機も停止してしまうので、エンジンが停止して自動車の走行不能という重大な事態を引き起こしてしまう問題がある。
【０００４】
したがって、このような事態を回避するには、回転軸が冷媒コンプレッサの作動部の焼き付き等によってロックした場合には、プーリから回転軸への動力伝達装置がトルクリミッタとして機能し、トルク伝達を解除することにより、プーリを回転可能な状態に保持して、プーリベルトの破損を防止する必要がある。そしてこのような動力伝達装置の典型的な従来技術としては、例えば特開平１０−２５２８５７号公報に開示されたものがある。
【０００５】
この技術においては、駆動側に反復形成した斜面からなる歯形部と、従動側に反復形成した斜面からなる歯形部とを、ばねで弾性的に押し付けて互いに係合させることによって、回転軸へのトルク伝達が行われる。また、コンプレッサの焼き付き等により回転軸がロック状態となることによって、過大トルクが作用した場合には、駆動側の歯形部と従動側の歯形部が、斜面同士で互いに滑ることによって、従動側の歯形部がばねを反転させて軸方向に変位し、歯形部の係合が解除されて、トルク伝達を解除する構造となっている。
【０００６】
しかし、上記従来の技術によれば、通常運転時における駆動側から従動側へのトルクの伝達が、歯形部同士の係合によって行われているため、駆動側に入力された捩り振動が、そのまま従動側の回転軸に伝達されてしまい、コンプレッサに騒音や振動を発生する問題がある。したがって、このような騒音や振動を防止するには、捩り振動を吸収するためのダンパを別途に設ける必要があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述のような問題に鑑みてなされたもので、その技術的課題は、動力伝達装置にトルクリミッタ機能を与えることにより、回転軸のロック等による過負荷の発生を防止し、ひいては過負荷の発生に起因する重大事故を防止し得る動力伝達装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
従来の技術的課題は、本発明によって有効に解決することができる。
すなわち請求項１の発明に係る動力伝達装置は、駆動側回転体に設けられた第一係合部材と、この第一係合部材に軸方向移動可能に係合された第二係合部材と、回転軸に固定されると共に前記第二係合部材と軸方向に対向された従動部材と、前記第二係合部材及び従動部材のそれぞれに形成されて円周方向に互いに隣接するリブ間に介在されたゴム状弾性体からなるダンパとを備え、このダンパは、前記リブ間での伝達トルクを受けて圧縮されることにより軸方向へ膨出して前記第二係合部材を軸方向へ押圧し、設定値を超えるトルクが作用した時に前記第二係合部材を前記第一係合部材との係合解除位置まで変位させるもので、これによって、回転軸側へのトルク伝達を遮断するものである。
【０００９】
請求項２の発明に係る動力伝達装置は、請求項１における一層好ましい構成として、第二係合部材を、第一係合部材との係合を維持する方向へ付勢する付勢手段を備えるものである。
【００１０】
請求項３の発明に係る動力伝達装置は、請求項１又は２における一層好ましい構成として、第二係合部材を、第一係合部材との係合が解除された状態では、この第一係合部材に対して偏心可能としたもので、これによって、回転軸側へのトルク伝達を遮断した時に、遮断状態を維持することができるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る動力伝達装置の第一の実施の形態を示す断面図、図２は図１におけるII−II’断面図である。なお、以下の説明において、正面とは、図１における左側をさし、背面とは、図１における右側をさす。
【００１２】
まず図１において、参照符号１１は自動車の車室空調装置における可変容量型コンプレッサのハウジングの筒状端部を示しており、１２はこの筒状端部１１の内周からハウジング内部に挿通されコンプレッサの内部機構を動作させる回転軸である。本形態による動力伝達装置は、図１及び図２に示されるように、ハウジング筒状端部１１の外周にボールベアリング１３を介して回転自在に保持された駆動側回転体としてのプーリ１４と、このプーリ１４の正面側の端面１４ａに円周方向複数のボルト１４１を介して取り付けられたアウターリング１５と、このアウターリング１５に軸方向移動可能に係合された可動ハブ１６と、回転軸１２の軸端１２ａに固定されると共に可動ハブ１６と軸方向に対向された固定ハブ１７と、この可動ハブ１６と固定ハブ１７の間に介在された複数のダンパ１８とを備える。
【００１３】
プーリ１４は、請求項１における駆動側回転体に相当するものであって、その外周面にはポリＶ溝１４ｂが形成されており、このポリＶ溝１４ｂにはエンジンのクランクプーリからの駆動力を伝達するためのプーリベルト（図示省略）が、エンジン冷却水循環ポンプやオルタネータ等、他の補機のプーリを経由して巻き掛けられている。また、プーリ１４の正面側の内周部には、軸心を中心とする円形の凹部１４ｃが形成されており、固定ハブ１７は、この正面凹部１４ｃ内に収容された状態となっている。
【００１４】
なお、可変容量型コンプレッサは、冷媒を圧縮するピストンのストロークを、回転軸１２に設けた斜板の傾斜角度等により変化させて、吐出容量を無段階で制御可能としたものであるため、本形態の動力伝達装置では、回転軸１２への動力伝達を断続するための電磁クラッチが不要となっている。
【００１５】
アウターリング１５は、請求項１における第一係合部材に相当するものであって、鉄系の金属板からなる平坦な環状をなし、プーリ１４の円形凹部１４ｃの外周部正面に位置するこのアウターリング１５の内周部には、図２にも示されるように、係合孔１５ａが円周方向１２０°間隔で開設されている。
【００１６】
可動ハブ１６は、請求項１における第二係合部材に相当するものであって、金属又は合成樹脂材からなり、プーリ１４の円形凹部１４ｃを正面側から覆う大きさの円盤部１６１を有し、その外周部背面に円周方向１２０°間隔で形成された係合突起１６２が、それぞれアウターリング１５の係合孔１５ａにそれぞれ軸方向に挿入されると共に、円盤部１６１の内周孔１６１ａが、回転軸１２の軸端外周に遊嵌されている。このため、可動ハブ１６は、係合突起１６２と係合孔１５ａとの係合によってアウターリング１５と同心的に保持されており、係合突起１６２と係合孔１５ａとの係合が解除された状態では、アウターリング１５に対して偏心可能となっている。また、可動ハブ１６の円盤部１６１の背面には、１２０°の位相間隔で半径方向に延びる板状の押圧リブ１６３が形成されている。
【００１７】
固定ハブ１７は、請求項１における従動部材に相当するものであって、金属又は合成樹脂材からなり、回転軸１２の軸端１２ａの外周にスプライン嵌合されたボス部１７１と、その背面側の端部からプーリ１４の正面凹部１４ｃ内へ向けて外周側へ展開した円盤部１７２と、この円盤部１７２の外周縁に周設され正面側へ突出したリム部１７３と、円盤部１７２の正面に形成され１２０°の位相間隔で半径方向に延びる板状の被押圧リブ１７４からなる。
【００１８】
可動ハブ１６の正面内周部には、皿ばね１９が配置されている。この皿ばね１９は、請求項１における付勢手段に相当するものであって、回転軸１２の軸端１２ａに形成された雄螺子部１２ｂに螺合されたナット１２１の締め付けによって、軸方向への適当な付勢力が付与されている。
【００１９】
可動ハブ１６は、皿ばね１９の付勢力によって、係合突起１６２をアウターリング１５の係合孔１５ａへ挿入する方向に付勢されると共に、円盤部１６１の内周部及び外周部が、固定ハブ１７のボス部１７１及びリム部１７３の正面端部に押し付けられ、これによって、固定ハブ１７のボス部１７１の背面が回転軸１２の環状段差部１２ｃに押し付けられている。また、ナット１２１と可動ハブ１６の円盤部１６１との対向距離から皿ばね１９の肉厚を差し引いた、図１に示される距離δは、アウターリング１５の係合孔１５ａに対する可動ハブ１６の係合突起１６２の軸方向挿入深さ（図３に示される係合突起１６２の高さｈ）より大きなものとなっている。
【００２０】
可動ハブ１６の押圧リブ１６３と固定ハブ１７の被押圧リブ１７４は、両ハブ１６，１７の互いに対向する円盤部１６１，１７２間で、図２に示されるように円周方向交互に存在しており、ダンパ１８が、円周方向に隣接する押圧リブ１６３と被押圧リブ１７４との間にそれぞれ介在されている。このダンパ１８は、正面形状が６０°の扇形をなすもので、ゴム状弾性体によって成形されており、その正面側及び背面側の端面が、それぞれ可動ハブ１６の円盤部１６１及び固定ハブ１７の円盤部１７２に密接され、円周方向両側面が、押圧リブ１６３及び被押圧リブ１７４に密接されている。
【００２１】
図３は、本形態による動力伝達装置がトルクリミッタとして作動した状態を、軸心を通る平面で切断して示す断面図である。すなわち、ダンパ１８は、押圧リブ１６３と被押圧リブ１７４との間で、伝達トルクによる円周方向への圧縮を受けることによって、軸方向へ膨張するように応力Ｆを生じるため、可動ハブ１６の円盤部１６１を、皿ばね１９による付勢力に抗して正面側へ押し出すように作用する。
【００２２】
そして、可動ハブ１６の軸方向可動距離δは係合突起１６２の軸方向高さｈより大きいため、押圧リブ１６３と被押圧リブ１７４との間での伝達トルクによるダンパ１８への圧縮荷重が、許容される設定値を超えると、その時点でダンパ１８の軸方向膨張による可動ハブ１６の移動量が、係合突起１６２の軸方向高さｈを超え、この係合突起１６２がアウターリング１５の係合孔１５ａから完全に抜け出して係合状態が解除されるようになっている。すなわち、ダンパ１８は、入力された過大なトルクを、可動ハブ１６に対する軸方向の係合解除力に変換する作用を有する。
【００２３】
以上のように構成された動力伝達装置によれば、プーリ１４は、その外周に巻き掛けられたプーリベルト（図示省略）を介してエンジンの駆動力が伝達され、図２における反時計回りの方向へ回転する。そして、その回転トルクは、アウターリング１５を介して、このアウターリング１５の係合孔１５ａに係合突起１６２において係合している可動ハブ１６に伝達され、この可動ハブ１６の押圧リブ１６３から、ダンパ１８を介して固定ハブ１７の被押圧リブ１７４へ伝達され、この固定ハブ１７から回転軸１２に伝達され、これによって回転軸１２がプーリ１４と同一回転数で回転される。
【００２４】
通常運転状態においてエンジン側から入力される最大４０Ｎｍ程度までのトルク変動は、可動ハブ１６の押圧リブ１６３と固定ハブ１７の被押圧リブ１７４との間で、ゴム状弾性体からなるダンパ１８が圧縮変形を受けることによって有効に吸収される。このとき、ダンパ１８の円周方向圧縮による軸方向膨張変形に対しては、皿ばね１９による付勢力が抗力として作用するため、通常運転時におけるダンパ１８の見かけ上のばね定数や、トルクリミッタが機能するトルク値を、皿ばね１９によって適切に設定することができる。
【００２５】
また、例えば回転軸１２がコンプレッサの内部機構の焼き付き等によりロックした場合のように、エンジンからの動力を受けて強制回転されるプーリ１４との間で、８０〜１００Ｎｍ以上の過大なトルクが作用すると、回転軸１２と共に停止した固定ハブ１７の被押圧リブ１７４と、プーリ１４にアウターリング１５を介して係合されプーリ１４と共に回転を継続しようとする可動ハブ１６の押圧リブ１６３との間で、ダンパ１８に作用する圧縮荷重が許容される設定値を超えるので、ダンパ１８の軸方向膨張によって正面側へ押し出された可動ハブ１６の係合突起１６２が、アウターリング１５の係合孔１５ａから抜け出して係合が解除され、すなわち本形態の動力伝達装置がトルクリミッタとして機能する。このため、プーリ１４からのトルク伝達が、アウターリング１５と可動ハブ１６との間で遮断される。
【００２６】
ここで、プーリ１４からのトルク伝達が遮断されると、その時点でダンパ１８に作用する圧縮荷重が解消されるため、このダンパ１８の軸方向膨張状態も解消され、したがって、可動ハブ１６は皿ばね１９の付勢力によって、図３の状態から図１の状態へ復帰動作しようとする。しかし、可動ハブ１６の内周孔１６１ａは、回転軸１２の軸端外周に遊嵌されているため、係合突起１６２と係合孔１５ａとの係合が解除されると、可動ハブ１６が自らの重量によって回転軸１２に対して偏心する。このため、可動ハブ１６の係合突起１６２が、皿ばね１９の付勢力によって係合孔１５ａに再び挿入されて係合状態となることはなく、トルク伝達の遮断状態が確実に維持される。
【００２７】
したがって、回転軸１２がロックされてもプーリ１４はロック状態にはならず、エンジンからプーリベルトを介して伝達される動力によって、プーリ１４の回転が継続される。このため、回転軸１２のロック時にプーリベルトが過大なトルクによって破損するようなことがなく、このプーリベルトによって作動しているエンジン冷却水循環ポンプやオルタネータ等、他の補機も継続して運転されるので、エンジンが停止して自動車の走行不能といった事態の発生を防止することができる。
【００２８】
なお、上述した実施の形態においては、電磁クラッチを用いない可変容量型コンプレッサの動力伝達装置について説明したが、本発明は、電磁クラッチを備える動力伝達装置についても適用することができる。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１の発明に係る動力伝達装置によると、トルクが、駆動側回転体に設けられた第一係合部材に軸方向移動可能に係合された第二係合部材のリブから、回転軸に固定された従動部材のリブへ、ゴム状弾性体からなるダンパを介して伝達されるため、通常運転時に入力されるトルク変動や捩り振動を、ダンパの変形動作によって有効に吸収することができ、設定値を超えるトルク入力時に、ダンパがこのトルクを第二係合部材に対する軸方向の係合解除力に変換して、回転軸側へのトルク伝達を遮断するトルクリミッタ機能を奏するため、過負荷による不具合の発生を防止することができる。
【００３０】
請求項２の発明に係る動力伝達装置によると、請求項１における第二係合部材を、付勢手段によって、第一係合部材との係合を維持する方向へ付勢しているため、通常運転時におけるダンパの見かけ上のばね定数や、トルクリミッタが機能するトルク値を、適切に設定することができる。
【００３１】
請求項３の発明に係る動力伝達装置によると、設定値を超えるトルク入力によって、請求項１又は２における第一係合部材と第二係合部材の係合がいったん解除されると、第二係合部材が偏心し、再び第一係合部材と第二係合部材が係合状態に復帰することはないので、トルク伝達の遮断状態が維持され、過負荷による不具合の発生を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る動力伝達装置の好ましい実施の形態を、軸心を通る平面で切断して示す断面図である。
【図２】図１におけるII−II’断面図である。
【図３】上記実施の形態において、トルクリミッタとして作動した状態を軸心を通る平面で切断して示す断面図である。
【図４】従来の技術による車室空調装置用コンプレッサの動力伝達装置を、軸心を通る平面で切断して示す断面図である。
【符号の説明】
１１ ハウジング筒状端部
１２ 回転軸
１３ ボールベアリング
１４ プーリ（駆動側回転体）
１５ アウターリング（第一係合部材）
１５ａ 係合孔
１６ 可動ハブ（第二係合部材）
１６２ 係合突起
１６３ 押圧リブ
１７ 固定ハブ（従動部材）
１７４ 被押圧リブ
１８ ダンパ
１９ 皿ばね（付勢手段）

Claims (3)

1. 駆動側回転体（１４）に設けられた第一係合部材（１５）と、この第一係合部材（１５）に軸方向移動可能に係合された第二係合部材（１６）と、回転軸（１２）に固定されると共に前記第二係合部材（１６）と軸方向に対向された従動部材（１７）と、前記第二係合部材（１６）及び従動部材（１７）のそれぞれに形成されて円周方向に互いに隣接するリブ（１６３，１７４）間に介在されたゴム状弾性体からなるダンパ（１８）とを備え、このダンパ（１８）は、前記リブ（１６３，１７４）間での伝達トルクを受けて圧縮されることにより軸方向へ膨出して前記第二係合部材（１６）を軸方向へ押圧し、設定値を超えるトルクが作用した時に前記第二係合部材（１６）を前記第一係合部材（１５）との係合解除位置まで変位させることを特徴とする動力伝達装置。
2. 第二係合部材（１６）を、第一係合部材（１５）との係合を維持する方向へ付勢する付勢手段（１９）を備えることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
3. 第二係合部材（１６）が、第一係合部材（１５）との係合が解除された状態では、この第一係合部材（１５）に対して偏心可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の動力伝達装置。

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