(57)【要約】【課題】  圧縮機が焼き付き等の不具合時においても、所定のトルクで作動できるトルクリミッタ付きの動力伝達装置を提供する。【解決手段】  ケーシング９に回転可能に装着されたプーリ１と、回転軸８に固定されたハブ３，４とを備えていて、プーリとハブとの間で動力を伝達し、過負荷の際にその動力伝達通路を破断することで過大トルクの伝達を遮断するトルクリミット機能を有する動力伝達装置であって、ハブのハブ座面４ｄに当接するように回転軸８に嵌合固定される筒状部材７を備えると共に、ケーシングには筒状部材を受け入れる座部９ｃが形成されていて、筒状部材後端の当接面７ｅと座部９ｃの当接面９ｄとの間に隙間Ｇが設けられている。【選択図】      図１
2006118586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングに回転可能に装着されたプーリと、
回転軸の先端部に螺入することによって固定されたハブと
を備えていて、前記プーリと前記ハブとの間で動力を伝達すると共に、過負荷の際に、その動力伝達経路の一部を破断することで過大なトルクの伝達を遮断するトルクリミット機能を有している動力伝達装置において、
前記ハブの後面であるハブ座面に当接するように前記回転軸に嵌合固定される筒状部材を備えると共に、前記ケーシングには、前記筒状部材を受け入れる座部が形成されていて、前記筒状部材後端の当接面と前記座部の当接面との間に隙間が設けられていることを特徴とする動力伝達装置。
【請求項２】
前記筒状部材が、圧縮機の通常運転時に発生しうる最大トルクによる軸力よりも大きな軸力で塑性変形する材料で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。
【請求項３】
前記筒状部材の内周面にテーパ部をもつ段差が形成されていると共に、前記回転軸の外周面の前記筒状部材が嵌合固定される位置に、同様にテーパ部をもつ段差が形成されていて、前記筒状部材を前記回転軸に嵌合したときに、前記両テーパ部が当接することで、前記筒状部材が前記回転軸に位置付けされ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。
【請求項４】
前記筒状部材の内周面にステップ状の段差面が形成されていると共に、前記回転軸の外周面の前記筒状部材が嵌合固定される位置に、同様にステップ状の段差面が形成されていて、前記筒状部材を前記回転軸に嵌合したときに、前記両段差面が当接することで、前記筒状部材が前記回転軸に位置付けされ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。
【請求項５】
前記筒状部材のステップ状段差面の根元部に切り欠き部が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の動力伝達装置。
【請求項６】
前記筒状部材が前記回転軸に圧入により嵌合固定されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の動力伝達装置。
【請求項７】
前記トルクリミット機能が前記回転軸に設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の動力伝達装置。
【請求項８】
前記座部が、前記ケーシングに環状の別体座を留め輪等で固定することによって形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機に動力を伝達する従来の動力伝達装置において、回転軸とハブとの締結構造は、一般には螺合による締結構造が採用されている。即ち、回転軸の先端外周面に刻設されたネジ部と、ハブの筒状部内周面に刻設されたネジ部とを螺合している。この場合、ハブの螺入を規制するために、回転軸のネジ部に隣接する位置に座面（段差部）が形成されていて、ハブの筒状部先端面が回転軸の座面に当接し、押し付けられることで、ハブと回転軸とが動力伝達可能に締結固定されている。したがって、ハブの筒状部先端面と回転軸の座面との当接面が、両者の動力伝達面となっている。
【０００３】
このため、両者の動力伝達を確実なものとするためには、この当接面の面積を広く確保する必要がある。しかしながら、当接面を広げることは座面の面積を広げることであり、回転軸の大径化をもたらし、ひいては圧縮機の大型化につながるという問題があった。
【０００４】
そこで、特許文献１による締結構造では、図５に示すように筒状部材Ａを回転軸Ｂに圧入固定させて、この筒状部材ＡとハブＣの筒状部とを当接させることで、回転軸を大径化することなく両者の当接面の面積を広く確保し、動力伝達を確実なものにしたものである。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３５２５５号公報
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１の締結構造の場合、圧縮機の通常の空調運転時の動力伝達トルクによって発生する、回転軸ＢとハブＣの螺子締結部の軸方向の軸力を、筒状部材Ａの圧入固定部で保持する構造であるが、圧縮機が焼き付いたとき、トルクの上昇によって、この螺子締結部に通常の空調運転時のトルク以上の軸力が発生してしまい、この圧入固定部が再圧入されるという問題がある。
この際、特許文献１に示されているトルクリミッタＤは、圧縮機が焼き付いた際に、ベルトによって通常の空調運転時よりも大きなトルクを発生しようとしても、上述した再圧入が発生することで、トルクリミッタとして設定されている所定のトルクが得られないという問題がある。
【０００７】
また、再圧入の現象が発生することで、特許文献１に示されているハブＣが、螺子嵌合によりプーリＥの方向に押し付けられ、軸受Ｆにスラスト荷重がかかってしまい、軸受の耐久性が大幅に低下するという問題もある。また、プーリＥとハブＣとの間に弾性部材等を介在させているものだと、プーリＥとハブＣとが干渉してしまい、発煙等の不具合が発生する可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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、圧縮機が焼き付き等の不具合時においても、所定のトルクで作動できるトルクリミッタ付きの動力伝達装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、ケーシングに回転可能に装着されたプーリと、回転軸に固定されたハブとを備えていて、プーリとハブとの間で動力を伝達すると共に、過負荷の際にその動力伝達経路の一部を破断することで過大なトルクの伝達を遮断するトルクリミット機能を有している動力伝達装置であって、ハブ後面のハブ座面に当接するように回転軸に嵌合固定される筒状部材を備えると共に、ケーシングにはこの筒状部材を受け入れる座部が形成されていて、筒状部材後端の当接面と座部の当接面との間に隙間が設けられていることを特徴とするものである。これにより、圧縮機の焼き付きによりトルクが上昇しても、筒状部材が塑性変形しながら隙間分だけ移動し、筒状部材が座部の当接面に当接し過大な軸力が復活して、トルクリミッタにより回転軸が破断部で動力伝達経路が絶たれるまで、所定のトルクで作動することが可能となる。
【００１０】
請求項２の動力伝達装置は、筒状部材が、圧縮機の通常運転時に発生しうる最大トルクによる軸力よりも大きな軸力で塑性変形する材料で形成されているものであり、これにより、圧縮機の焼き付き等の不具合時にのみ、筒状部材が塑性変形し、隙間を移動することができ、不具合時の対応を図ることができる。
請求項３の動力伝達装置は、筒状部材の内周面に形成されたテーパ部をもつ段差と、回転軸の外周面に形成されたテーパ部をもつ段差とが設けられていて、両テーパ部を当接することで筒状部材を回転軸に嵌合して位置付け固定できるようにしたものである。したがって、圧縮機の不具合時に、筒状部材のテーパ部が塑性変形されるようになる。
【００１１】
請求項４の動力伝達装置は、筒状部材の内周面に形成されたステップ状の段差面と、回転軸の外周面に形成されたステップ状の段差面とが設けられていて、両段差面を当接することで筒状部材を回転軸に嵌合して位置付け固定できるようにしたものである。したがって、圧縮機の不具合時に、筒状部材の段差面が塑性変形されるようになる。
請求項５の動力伝達装置は、筒状部材のステップ状段差面の根元部に切り欠き部を形成したものであり、これにより、圧縮機の不具合時に筒状部材のステップ状段差面が容易に破壊されるようになり、筒状部材の塑性変形がスムーズに行われるようになる。
【００１２】
請求項６の動力伝達装置は、筒状部材を回転軸に圧入により嵌合固定したものである。これにより、筒状部材は回転軸にしっかりと固定される。
請求項７の動力伝達装置は、トルクリミット機能を回転軸に付与したものである。したがって、過大なトルクによる軸力によって、回転軸が破断部（トルクリミッタ）で破断されるようになる。
【００１３】
請求項８の動力伝達装置は、ケーシングの座部を環状の別体座を止め輪等でケーシングに固定することによって形成したものであり、これにより、正確な寸法の隙間を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面に従って本発明の実施の形態である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、エンジンやモータ等から駆動力を得る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実施形態の動力伝達装置の断面図の上半分を示している。図２は、図１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８に固定された被駆動側回転部材である第１ハブ４と第２ハブ３とよりなるハブ３，４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３，４とは、同軸上に設けられている。
【００１５】
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部９ａに軸受装置５を介して回転可能に装着されている。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。軸受装置５は、円筒部９ａに嵌合しており、円筒部９ａの外周面に形成された溝９ｂに嵌め込まれた留め輪（スナップリング）１１によって、軸方向の移動が阻止されている。また、ケーシングと圧縮機の回転軸８とは軸封装置（図示せず）によって密封されており、冷媒やオイル等が漏れるのを防止している。
【００１６】
プーリ１のフロント側（図１で左側）には、後述するハブとの結合を図るために、円環状カップ２を受け入れて、装着するためのリング状の凹部１ａが形成されている。円環状カップ２は、リング状のカッププレート２ａと、このカッププレート２ａに取り付けられた複数個のカップ環２ｂとよりなっている。複数個、例えば６個のカップ環２ｂは、周方向に等間隔でカッププレート２ａに取り付けられている。この円環状カップ２は、好ましくは鉄等の金属材で形成されていて、プーリ１の凹部１ａの内方の周面に、溶接、圧入等により装着されている。
【００１７】
圧縮機の回転軸８は、フロント側（図１の左側）から順に螺子部８ａ、トルクリミッタ部８ｂ、テーパ部８ｃ及び径外径部８ｄを有している。回転軸８の先端部である螺子部８ａは、ケーシング９から突出していて、径外径部８ｄよりやや小径に形成されており、その外周には外ネジが刻設されている。トルクリミッタ部８ｂは、螺子部８ａよりも更に小径に形成されていて、螺子部８ａに過大な軸力が掛かったときに、このトルクリミッタ部８ｂが破断されるようになっている。テーパ部８ｃは、トルクリミッタ部８ｂから螺子部８ａよりもやや大径に形成された径外径部８ｄへの移行部分であり、図１，２に示されるように右上りの傾斜面が形成されている。
【００１８】
ハブ３，４は、第１ハブ４と第２ハブ３とよりなる。第１ハブ４は、円筒状のボス部４ａと、ボス部４ａの外周面から径方向に円盤状に突出する突出部４ｂとを含んでいる。ボス部４ａの内周面には内ネジが刻設されていて螺子部４ｃを形成している。したがって、第１ハブ４のボス部４ａを回転軸８に螺入することによって、ボス部４ａの螺子部４ｃと回転軸８の螺子部８ａとが螺合によって結合される。また、第２ハブ３は、円盤状のプレートであり、その内周面には、第１ハブ４の突出部４ｂの端部を受け入れるための溝３ａが形成されている。更に第２ハブ３の後面（図１で右側）には、上述したカップ環２ｂと同数の突起部３ｂが周方向に等間隔に形成されている。この場合、第１ハブ４は、鉄等の金属材から形成され、第２ハブ３は、樹脂から形成されることが好ましい。こうして、第１ハブ４と第２ハブ３とが、例えば嵌合結合或いはインサート成形等で一体化されることでハブ３，４を形成している。
【００１９】
第２ハブ３の突起部３ｂには、トルク伝達用のカップ状の弾性部材６が嵌め込まれる。更に、この弾性部材６は、円環状カップ２のカップ環２ｂ内に圧入される。これによって、第２ハブ３と円環状カップ２、即ちハブ３，４とプーリ１とが弾性部材６を介して連結されることになる。
【００２０】
次に本発明の特徴部分について説明する。プーリ１が装着されるケーシング９の円筒部９ａには、その内周面から径方向内方に向かって突出する環状の座部９ｃが形成されている。また、回転軸８には、第１ハブ４が螺合されると共に筒状部材７が嵌合固定されている。したがって、筒状部材７は、ケーシング９の円筒部９ａと座部９ｃとによって形成される空間内に受け入れられるようになっている。この筒状部材７は、第１ハブ４のボス部４ａの後面であるハブ座面４ｄと筒状部材７の前面である座面７ｄとが当接するようにして、回転軸８に配設されている。筒状部材７の内周面には、小径内周面７ａと大径内周面７ｂ及びこれらの間にテーパ部（テーパ面）７ｃが形成されている。この筒状部材７のテーパ部７ｃが、前述した回転軸８のテーパ部８ｃに当接することで、筒状部材７は回転軸８の所定の位置に位置付けされるようになっている。したがって、基本的に両者のテーパ部７ｃ，８ｃは、同じ角度で傾斜している。また、本実施形態では、筒状部材７の大径内周面７ｂの内径が、回転軸８の軸外径部８ｄの外径よりもやや大きい。
【００２１】
更に、筒状部材７が回転軸８の所定の位置に位置付けられたとき、筒状部材７の後面である当接面７ｅとケーシング９の座部９ｃの前面である当接面９ｄとの間に、所定の寸法の隙間（ギャップ）Ｇが形成されるようになっている。この隙間Ｇが、筒状部材７の塑性変形による移動を許容している。
【００２２】
筒状部材７の材質及びテーパ部７ｃの形状は、所定の荷重が負荷されると材料が降伏し、塑性変形しうるような材質及び形状が選定されている。しかしながら、この筒状部材７の材質及びテーパ部７ｃの形状は、圧縮機の通常運転時に発生しうる最大トルクによる軸力でも、陥没等の塑性変形が生じないように選定されている。
【００２３】
上記構成よりなる動力伝達装置の作動は、以下のように行われる。
図示していないエンジン等の外部動力がベルト（図示せず）等を介してプーリ１へ動力伝達される。プーリ１から弾性部材６を経て第２ハブ３、第１ハブ４へと動力が伝達される。第１ハブ４は螺子部４ｃを備えており、圧縮機の回転軸８と螺子嵌合により締結されている。回転軸８の軸外径部８ｄの径は、回転軸８の螺子部８ａの径と、さほど差がない構造のため、この締結部位での、圧縮機が運転される際のトルクによって発生する軸力は、筒状部材７のテーパ部７ｃで拘束させている。このようにして、通常の空調作動時の圧縮機の作動が行われている。
【００２４】
図３（ａ）〜（ｄ）は、圧縮機が焼き付きを起こし、トルクリミッタが作動するまでを説明した図である。図３（ａ）は、通常の空調運転作動時における、第１ハブ４と回転軸８との螺子嵌合された締結部にかかる力関係を示している。即ち、圧縮機を運転するため、プーリ１からハブ（第１、第２ハブ４，３）にトルクが掛かるが、この締結部には、トルクによる軸力Ａが発生している。この軸力Ａは、筒状部材７を図３（ａ）では白い矢印で示すように右の方向へ押し付けているが、筒状部材７にはテーパ部７ｃが、また回転軸８にもテーパ部８ｃが設けられているため、軸力Ａはこのテーパ部８ｃで受けている。
【００２５】
この状態から圧縮機が焼き付いた際の筒状部材７の動きが、図３（ｂ）〜（ｄ）に示されている。圧縮機が焼き付いたが、トルクの上昇が設置されたトルクリミッタ部８ｂの作動トルクに満たない場合、図３（ｂ）に示すように焼き付きによるトルク上昇により、筒状部材７のテーパ部７ｃは塑性変形を生じる。この塑性変形が発生すると、筒状部材７は更に第１ハブ４のボス部４ａにより右方向に押し付けられながら、回転軸８に沿って移動を開始し、隙間Ｇが更に狭められる。
【００２６】
しかしながら、図３（ｃ）に示すように筒状部材７の移動量は、設定された隙間Ｇの寸法しか移動せず、筒状部材７の当接面７ｄがケーシング９の座部９ｃの当接面９ｄに当接してしまう。筒状部材７がケーシング９の座部９ｃまで移動してしまうと、第１ハブ４と回転軸８の螺子嵌合部によりトルクが上昇してしまい、図３（ｄ）に示すようにこの螺子嵌合部に過大な軸力Ｂが復活する。回転軸８には、トルクリミッタ部８ｂが設けられており、この過大な軸力Ｂによってトルクリミッタ部８ｂに発生する相反する荷重Ｃ，Ｄによって回転軸８は、このトルクリミッタ部８ｂで破断して動力伝達経路が絶たれることになる。
【００２７】
図４（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ異なる実施形態の動力伝達装置の要部断面図を示している。図４（ａ）の第２実施形態では、筒状部材７の大径内周面７ｂの内径を回転軸８の軸外径部８ｄの外径と同じか或いはやや小さくしている。したがって、筒状部材７を回転軸８に両者のテーパ部７ｃ，８ｃが当接する位置まで圧入し嵌合固定することになる。その他の構成については、第１実施形態と同様の構成であるので説明を省略する。
【００２８】
図４（ｂ）の第３実施形態では、筒状部材７の内周面には、テーパ部７ｃに代えてステップ状の段差面（肩部）７ｆが形成されている。同様に回転軸８にも、テーパ部８ｃに代えて、ステップ状の段差面（肩部）８ｅが形成されている。したがって、筒状部材７を回転軸８の両者の段差面７ｆ，８ｅが当接する位置まで挿入して回転軸８に嵌合固定する。その他の構成については、第１実施形態と同様の構成であるので説明を省略する。
【００２９】
図４（ｃ）の第４実施形態では、第３実施形態の筒状部材７の内周面に形成されたステップ状の段差面７ｆの根元部に切り欠き部７ｇを形成したものである。これにより、筒状部材７が軸力Ａを受けたときに段差面７ｆが容易に破壊されるようにしている。その他の構成については、第３実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００３０】
図４（ｄ）は第５実施形態を示している。第１実施形態では、座部９ｃがケーシング９と一体に形成されているが、本第５実施形態では、座部が別体座１０として設けられている。即ち、別体座１０は、環状をしていて、その外径がケーシング９の円筒部９ａの内径よりもやや大きく形成されている。したがって、円筒部９ａに別体座１０を圧入することによって、別体座１０を所定の位置に嵌合固定する。この別体座１０のフロント側（図４（ｄ）の左側）の端面が、筒状部材７との当接面１０ａとなる。当然、筒状部材７の当接面７ｅと別体座１０の当接面１０ａの間には隙間（ギャップ）Ｇが形成される。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。
【００３１】
図４（ｅ）の第６実施形態においては、第５実施形態の別体座１０の圧入嵌合固定に代えて、別体座１０は、ケーシング９の円筒部９ａの内周面に形成された溝９ｅに嵌合した止め輪１２によって固定されている。その他の構成は、第５実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００３２】
なお、本実施形態では、トルクリミッタ部を回転軸に設けたトルクリミッタ構造で説明しているが、回転軸以外の部位にトルクリミッタ部を形成しても本発明と同様の効果が得られるものである。
【００３３】
以上説明したように、本発明では、圧縮機の回転軸に、ある程度の強度をもつ材料からなる筒状材料を設定し、かつ圧縮機側のケーシング内部に座部を設け、筒状部材とケーシングの座部との間に所定の隙間を設置することで、ハブと回転軸との螺子嵌合の体格に対して若干大きい径の圧縮機の回転軸との締結でも、所定のトルクで作動することができるトルクリミッタ付きの動力伝達装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１実施形態の動力伝達装置の上半分の断面図を示している。
【図２】第１実施形態の動力伝達装置の要部拡大断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、圧縮機が焼き付いた際の動力伝達装置の挙動を説明する図である。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は第２〜６実施形態の動力伝達装置のそれぞれの要部拡大断面図である。
【図５】従来の動力伝達装置の断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    プーリ
１ａ    凹部
２    円環状カップ
３    第２ハブ
４    第１ハブ
４ａ    ボス部
４ｂ    突出部
４ｃ    螺子部
４ｄ    ハブ座面
６    弾性部材
７    筒状部材
７ａ    小径内周面
７ｂ    大径内周面
７ｃ    テーパ部（テーパ面）
７ｄ    座面
７ｅ    当接面
７ｆ    段差面（肩部）
７ｇ    切り欠き部
８    回転軸
８ａ    螺子部
８ｂ    トルクリミッタ部
８ｃ    テーパ部
８ｄ    軸外径部
８ｅ    段差面
９    ケーシング
９ａ    円筒部
９ｂ，９ｅ    溝
９ｃ    座部
９ｄ    当接面
１０    別体座
１１，１２    留め輪
【図１】
2006118586.tif 000003
【図２】
2006118586.tif 000004
【図３】
2006118586.tif 000005
【図４】
2006118586.tif 000006
【図５】
2006118586.tif 000007