JP4800890B2 - 動力伝達機構 - Google Patents

Description

本発明は、動力伝達機構に関するもので、特に、カーエアコン用の常時回転タイプ（電磁クラッチレス）の圧縮機に用いて有効な、動力伝達機構に関するものである。

従来、トルクリミッタ機能を有する動力伝達機構として、例えばプーリの円盤部に、環状の溝を設けると共に、この溝部に一定間隔で貫通穴を設けて、円盤部の強度を低下させることにより、伝達トルクが所定トルクを超えた時に溝部を破断させて、動力伝達を遮断している。
しかしながら、このような構成では、構造が簡単であるため、製造コスト上、有利ではあるものの、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、設計上の困難さがある。
そこで、疲労破壊することなく動力伝達を遮断することのできる構成のものが、以下のように提案されている。

特開２００３−３０７２６５号

この文献における動力伝達機構では、過大なトルクが加わった場合は、螺子面と座面が滑り、螺子が増し締めされた結果、軸力が高くなり、狭径部を破断させるとしたものである。

このような構成の動力伝達機構によれば、疲労の影響は受けにくいという利点があるが、作動トルクのばらつきが大きいという課題がある。

ところで作動トルクを決定する要素としては、螺子面の摩擦係数、狭径部の寸法精度、狭径部の材料強度がある。特に、狭径部の材料強度は、製造ロット、メーカーに左右され、ばらつきが大きく、その結果、トルクリミッタの作動トルクの保証幅は、例えば５０以上１２０Ｎｍ等と広く設定することが余儀なくされている。
作動トルクの保証幅の下限は、圧縮機の正常運転時の最大トルク以上である必要があり、上限は駆動ベルト保護やエンジンストール防止の観点から、ベルトがすべるトルクとエンジンがストールするトルクよりも小さいことが必須である。

しかしながら、近年、圧縮機は低コスト化のため、ピストン本数を減らすなどの施策が採られ、駆動トルクの変動は上昇傾向にある。また、駆動ベルトは燃費節減の要求から、張力低減を行っており、ベルトスリップトルクは下降傾向にある。
作動トルクの保証幅が小さくなければ、車両として成立しなくなることから、ばらつきの小さいトルクリミッタの実現が希求されている。
本発明はこのような課題を改善するために提案されたものであって、部材を破断させることで、過大トルクを逃がすのではなく、過大なトルクが加わると部材螺子面と座面が滑り、部材を緩める方向に移動させることで、動力伝達側を空転させ、軸力を遮断することができる、動力伝達機構を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明における請求項１では、被駆動装置と連なるシャフト（３）が回転不能時、ナット（５）とシャフト（３）の外周部との螺着面にかかる所定の伝達トルクを超えた過大トルクにより、前記ナット（５）を緩む方向に滑らせることで、ナット（５）を、シャフト（３）上をシャフト先端側に向かって移動させて、前記プーリ（２）からの回転動力を遮断するようにしたので、これまでのように、部材を破断させることで、過大トルクを逃がしていた構成と異なり、復旧時、破断させた部品に変わって、交換部品を組み付けるという手間も不要であり、交換部品も不要である。

なお、上記各手段、並びに以下に記載する各手段に付した括弧内の参照符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

また本発明における請求項２では、前記ハブ（４）は、前記被駆動装置寄りのシャフト（３）に接触させてなるスペーサ（６）を備え、前記被駆動装置と連なるシャフト（３）が回転不能時、前記ナット（５）とシャフト（３）の外周部との螺着面と、前記スペーサ（６）とシャフト（３）との接触面にかかる、前記所定の伝達トルクを超えた過大トルクにより、前記ナット（５）を緩む方向に滑らせることで、ナット（５）を、シャフト（３）上をシャフト先端側に向かって移動させて、前記プーリ（２）からの回転動力を遮断する構成としたので、前記プーリ（２）から前記シャフト（３）に至る回転動力を遮断することができる。

また本発明における請求項３、４では、シャフト（３）先端側とアダプタ（１０）とをスプライン結合部（Ｓｐ）、またはセレーション結合部（Ｓｒ）として構成する一方、前記アダプタ（１０）外周には螺刻して、ナット（５）を螺入し、このナット（５）と、前記ハブ（４）とを、動力的に連結、遮断可能に嵌合する構成として、前記プーリ（２）からの回転動力を所定の伝達トルク内で前記シャフト（３）に伝達可能に構成し、前記ボルト（１１）と前記アダプタ（１０）とを接触させる構成としたので、過大なトルクによって、シャフト（３）先端側のボルト（１１）と前記アダプタ（１０）との接触面が滑り始め、プーリ（２）およびハブ（４）と共に、ナット（５）が回転する。これによって、前記ナット（５）は、緩み方向に前記アダプタ（１０）外周を移動し、前記ハブ（４）のハブ側回止嵌合部（４ｂ）から離脱するので、これによって、動力を遮断することができる。

また本発明における請求項５、６では、シャフト（１）またはボルト（１１）先端に、前記ナット（５）の脱落防止用の脱落防止手段（７）を設けたことで、前記ナット（５）が緩んでも、脱落することはない。

以下、本発明にかかる動力伝達機構につき、一つの実施の態様を示し、添付の図面に基づいて説明する。
図１に、本発明にかかる動力伝達機構を用いた、エンジン等の動力源からの動力を、被駆動装置である、例えばエアコンを構成する圧縮機Ｐに伝達するための動力伝達機構1を示す。
すなわち、この動力伝達機構１は、動力源から、前記圧縮機Ｐへベルト等の動力伝達部材（図示省略）を介し回転力を伝達するもので、前記動力伝達部材を架け渡してなるプーリ２と、前記圧縮機Ｐの被駆動軸Ｓと軸方向に延設するように連結するシャフト３とを有する。
前記プーリ２は、前記シャフト３周囲にあって、プーリ２内周側にプーリ２と一体構造のハブ４を有している。

一方、前記圧縮機Ｐの被駆動軸Ｓに、軸方向に延設したシャフト３は、外周部を螺刻しており、ここにナット５を螺入している。
そして、このナット５と前記ハブ４とには、ナット５とハブ４とが互いに密接状態で嵌合するように、それぞれナット側回止嵌合部５ｂ、ハブ側回止嵌合部４ｂを設けている。
この場合、ハブ側回止嵌合部４ｂは、ハブ４に、多角形状（例えば６角形）の凹部として形成され、前記ナット側回止嵌合部５ｂは、ナット５の頭部フランジ部５ｆの外形を、前記６角形凹部のハブ側回止嵌合部４ｂに対応する、６角形の角筒として形成している（図２参照）。
すなわち、前記ナット５とハブ４とは、前記ナット側回止嵌合部５ｂ、ハブ側回止嵌合部４ｂを介して密接状態で嵌合することで、前記プーリ２からの回転動力を、前記シャフト３、すなわち前記圧縮機Ｐの被駆動軸Ｓに伝達する構成としている。

また、前記ハブ４は、前記圧縮機Ｐの被駆動軸Ｓ寄りの部位において、シャフト３との結合部位周囲に形成した適宜な素材のスペーサ６と密接した状態とすることができる。
なお、このスペーサ６はなくてもよい。
さらに、前記シャフト３の先端には、前記ナット５の脱落防止用の脱落防止手段７を設けている。この脱落防止手段７としては、図示するように、Ｃ型止輪を用いることができる。

本発明にかかる動力伝達機構1は、以上のように構成されるものであり、次にその作用について説明する。
今、エンジン側から、動力伝達機構1におけるプーリ２に掛け渡されたベルト等の動力伝達部材を介し、回転力が伝えられると、この回転力は、前記プーリ２内側のハブ４、ナット５を通じて、シャフト３を介し、エアコンを構成する圧縮機Ｐの被駆動軸Ｓに伝達することができ、エアコンを運転することができる。前記圧縮機Ｐが正常に機能しているときは、所定のトルクで回転動作することができ、前記動力伝達機構1は、支障なく回転力を前記圧縮機Ｐに伝達することができる（図１参照）。

ここで、前記圧縮機Ｐが何らかの故障で、被駆動軸Ｓの回転が不能となったような場合、このような状況下でも、エンジン側から、動力伝達部材を介してプーリ２に回転力が伝わり、ハブ４と共に回転し続けようとする。
そうすると、シャフト３の螺子面とナット５の螺子面、さらには、前記圧縮機Ｐの被駆動軸Ｓ寄りのシャフト３とスペーサ６との密接面に、通常の回転トルク以上の過大なトルクがかかることになる。
そのため、前記シャフト３の螺子面とナット５の螺子面、並びに圧縮機Ｐの被駆動軸Ｓ寄りのシャフト３とスペーサ６との密接面とが滑り始める。
その際、前記ナット５は前記ハブ４と、ナット側回止嵌合部５ｂ、ハブ側回止嵌合部４ｂを介して密接嵌合しているので、プーリ２およびハブ４と共に、前記ナット５は、回転し続ける。これにより、前記シャフト３の螺子面をナット５が、緩む方向に滑ることになり、次第に、前記ナット５のみが前記シャフト３上を、シャフト３先端側に移動していき、前記ナット５が前記ハブ４のハブ側回止嵌合部４ｂから離脱して、前記ナット５は前記ハブ４との結合状態が解消され、この結果、前記プーリ２およびハブ４が空回りすることになり、これによって回転動力が遮断された状態となるのである（図３参照）。
なお、前記ナット５がシャフト３上を先端側に向かって移動していっても、シャフト３の先端には、脱落防止手段７であるＣ型止輪を設けているので、前記ナット５が脱落するというようなことはない。
以上のように、上記動力伝達機構1では、動力伝達側である、プーリ２およびハブ４と、動力受容側であるシャフト３に螺着したナット５とを、ナット５を相対的に緩む方向に滑らして動力結合状態を遮断することで達成したので、これまでのように、部材を破断させることで、過大トルクを逃がしていた構成と異なり、復旧時、破断させた部品に変わって、交換部品を組み付けるという手間も不要であり、交換部品も不要である。

なお、前記シャフト３の螺子面とナット５の螺子面、並びに圧縮機Ｐの被駆動軸Ｓ寄りのシャフト３とスペーサ６との密接面とが滑り始まる作動トルクは、摩擦係数、および組み付けトルクのみで決まるものであるから、前記作動トルクのばらつきを抑制することができる。
このことは、言い換えれば、ナット５の滑り、すなわち緩みトルクは、製造段階で測定することができるため、作動トルクの保証が容易となる。

本発明にかかる動力伝達機構1は、次のように構成することもできる。
この場合の動力伝達機構1では、プーリ２単品で作動トルクを決定付けるようにしたもので、動力伝達側であるプーリ２およびハブ４とを、動力受容側であるシャフト３先端側に、アダプタ１０を介して、シャフト３先端側からボルト１１で組み付ける構成としている（図４参照）。
この場合、前記シャフト３先端側と前記アダプタ１０とは、図示は省略するが、スプライン加工が施され、スプライン結合部Ｓｐとして構成している。なお、前記シャフト３先端側と前記アダプタ１０とは、セレーション加工を施して、セレーション結合部Ｓｒとしてもよい。
そして、前記アダプタ１０外周には螺刻して、ナット５を螺着している。このナット５は、前記ハブ４と、ナット側回止嵌合部５ｂ、ハブ側回止嵌合部４ｂを介して密接嵌合している。

このような動力伝達機構1において、過大なトルクによって、シャフト３先端側のボルト１１と前記アダプタ１０との接触面が滑り始め、プーリ２およびハブ４と共に、ナット５が回転する。これによって、前記ナット５は、緩み方向に前記アダプタ１０外周を移動し、前記ハブ４のハブ側回止嵌合部４ｂから離脱するので、これによって、動力を遮断することができる。

本発明にかかる動力伝達機構の一例であり、動力伝達可能な状態を示す、断面説明図である。 図１に示す動力伝達機構の、Ａ方向からの要部説明図である。 図１に示す動力伝達機構において、動力を遮断した状態にある、断面説明図である。 本発明にかかる動力伝達機構の別例であり、動力伝達可能な状態を示す、断面説明図である。

符号の説明

１ 動力伝達機構
２ プーリ
３ シャフト
４ ハブ
４ｂ ハブ側回止嵌合部
５ ナット
５ｂ ナット側回止嵌合部
５ｆ フランジ部
６ スペーサ
７ 脱落防止手段
１０ アダプタ
１１ ボルト
Ｐ 圧縮機
Ｓ 被駆動軸
Ｓｐ スプライン結合部
Ｓｒ セレーション結合部

Claims (6)

1. 動力源と動力的に結合してなるプーリ（２）を介し、被駆動装置へ、この被駆動装置と連なるシャフト（３）に、回転動力を伝達する動力伝達機構（１）であって、
   前記シャフト（３）の外周部に螺刻してナット（５）を螺入し、
   このナット（５）と、前記プーリ（２）内周側に位置するハブ（４）とを、動力的に連結、遮断可能に嵌合する構成として、前記プーリ（２）からの回転動力を所定の伝達トルク内で前記シャフト（３）に伝達可能に構成し、
   前記被駆動装置と連なるシャフト（３）が回転不能時、前記ナット（５）とシャフト（３）の外周部との螺着面にかかる前記所定の伝達トルクを超えた過大トルクにより、前記ナット（５）を緩む方向に滑らせることで、前記ナット（５）を、前記シャフト（３）上をシャフト先端側に向かって移動させて、前記プーリ（２）からの回転動力を遮断する構成としたことを特徴とする動力伝達機構。
2. 前記ハブ（４）は、前記被駆動装置寄りのシャフト（３）に接触させてなるスペーサ（６）を備え、前記被駆動装置と連なるシャフト（３）が回転不能時、前記ナット（５）とシャフト（３）の外周部との螺着面と、前記スペーサ（６）とシャフト（３）との接触面にかかる、前記所定の伝達トルクを超えた過大トルクにより、前記ナット（５）を緩む方向に滑らせることで、前記ナット（５）を、前記シャフト（３）上をシャフト先端側に向かって移動させて、前記プーリ（２）からの回転動力を遮断する構成としたことを特徴とする請求項１記載の動力伝達機構。
3. 動力源と動力的に結合してなるプーリ（２）を介し、被駆動装置へ、この被駆動装置と連なるシャフト（３）に、回転動力を伝達する動力伝達機構（１）であって、
   前記プーリ（２）内周側に位置するハブ（４）を、前記シャフト（３）先端側に、アダプタ（１０）を介して、シャフト（３）先端側からボルト（１１）で組み付ける構成とし、
   前記シャフト（３）先端側と前記アダプタ（１０）とをスプライン結合部（Ｓｐ）として構成する一方、前記アダプタ（１０）外周には螺刻して、ナット（５）を螺入し、
   このナット（５）と、前記ハブ（４）とを、動力的に連結、遮断可能に嵌合する構成として、前記プーリ（２）からの回転動力を所定の伝達トルク内で前記シャフト（３）に伝達可能に構成し、
   前記ボルト（１１）と前記アダプタ（１０）とを接触させ、
   前記被駆動装置と連なるシャフト（３）が回転不能時、前記アダプタ（１０）外周とナット（５）との螺着面と、前記ボルト（１１）と前記アダプタ（１０）との接触面にかかる前記所定の伝達トルクを超えた過大トルクにより、前記シャフト（３）先端側の前記ボルト（１１）と前記アダプタ（１０）との接触面が滑り始め、前記プーリ（２）および前記ハブ（４）と共に、前記ナット（５）が回転し、前記ナット（５）を緩む方向に滑らせることで前記アダプタ（１０）外周を移動させて、前記プーリ（２）からの回転動力を遮断する構成としたことを特徴とする動力伝達機構。
4. 動力源と動力的に結合してなるプーリ（２）を介し、被駆動装置へ、この被駆動装置と連なるシャフト（３）に、回転動力を伝達する動力伝達機構（１）であって、
   前記プーリ（２）内周側に位置するハブ（４）を、前記シャフト（３）先端側に、アダプタ（１０）を介して、シャフト（３）先端側からボルト（１１）で組み付ける構成とし、
   前記シャフト（３）先端側と前記アダプタ（１０）とをセレーション結合部（Ｓｒ）として構成する一方、前記アダプタ（１０）外周には螺刻して、ナット（５）を螺入し、
   このナット（５）と、前記ハブ（４）とを、動力的に連結、遮断可能に嵌合する構成として、前記プーリ（２）からの回転動力を所定の伝達トルク内で前記シャフト（３）に伝達可能に構成し、
   前記ボルト（１１）と前記アダプタ（１０）とを接触させ、
   前記被駆動装置と連なるシャフト（３）が回転不能時、前記アダプタ（１０）外周とナット（５）との螺着面と、前記ボルト（１１）と前記アダプタ（１０）との接触面にかかる前記所定の伝達トルクを超えた過大トルクにより、前記シャフト（３）先端側の前記ボルト（１１）と前記アダプタ（１０）との接触面が滑り始め、前記プーリ（２）および前記ハブ（４）と共に、前記ナット（５）が回転し、前記ナット（５）を緩む方向に滑らせることで前記アダプタ（１０）外周を移動させて、前記プーリ（２）からの回転動力を遮断する構成としたことを特徴とする動力伝達機構。
5. 前記シャフト（３）の先端には、前記ナット（５）の脱落防止用の脱落防止手段（７）を設ける構成としたことを特徴とする請求項１または２記載の動力伝達機構。
6. 前記ボルト（１１）の先端には、前記ナット（５）の脱落防止用の脱落防止手段（７）を設ける構成としたことを特徴とする請求項３または４記載の動力伝達機構。

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