(57)【要約】【課題】  振動に起因する材料疲労によって被破損部の破壊応力値が予め定めた応力値よりも低下することを確実に防止できるトルク伝達装置を提供する。【解決手段】  駆動回転体１を通じて中間回転体４に伝達されるエンジン側の振動を両者間に介装された複数の外側ダンパ部材６によって主に減衰し、且つ、従動回転体３を通じて中間回転体４に伝達されるコンプレッサ側の振動を両者間に介装された複数の内側ダンパ部材５によって主に減衰できるので、エンジンからの振動とコンプレッサからの振動に起因する材料疲労によって被破損部４ｄの破壊応力値が予め定めた応力値よりも低下することを確実に防止できる。【選択図】  図１
2006250235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動源からのトルクを従動回転装置の駆動シャフトに伝達するためのトルク伝達装置であって、
回転駆動源から伝達されたトルクにより回転可能な駆動回転体と、
駆動回転体から伝達されたトルクにより回転可能でトルク伝達を遮断するための被破損部を有する中間回転体と、
中間回転体から伝達されたトルクにより回転可能で従動回転装置の駆動シャフトに連結可能な従動回転体と、
駆動回転体と中間回転体との間に設けられ、駆動回転体のトルクを中間回転体に伝達し得る第１のダンパ部材と、
中間回転体と従動回転体との間に設けられ、中間回転体のトルクを従動回転体に伝達し得る第２のダンパ部材とを備える、
ことを特徴とするトルク伝達装置。
【請求項２】
中間回転体には複数の円弧状貫通孔が等角度間隔で設けられ、隣接する円弧状貫通孔の間の部分それぞれが被破損部として構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のトルク伝達装置。
【請求項３】
第１のダンパ部材と第２のダンパ部材はそれぞれ複数で、円周方向に等角度間隔で設けられている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のトルク伝達装置。
【請求項４】
第１のダンパ部材と第２のダンパ部材は弾性材から成る、
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のトルク伝達装置。
【請求項５】
第１のダンパ部材の固有振動数と第２のダンパ部材の固有振動数は異なる、
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のトルク伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン等の回転駆動源からコンプレッサ等の従動回転装置の駆動シャフトにトルクを伝達するトルク伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、車両用空調装置の一構成要素であるコンプレッサの駆動シャフトは、エンジンの回転部位から直接或いは間接的に伝達されたトルクにより回転駆動される。コンプレッサの駆動シャフトに伝達されるトルク上限値はコンプレッサの種類や仕様等によって定められているが、コンプレッサに生じた故障や異常等を原因として駆動シャフトの負荷が前記トルク上限値よりも高くなると、エンジンからのトルクをコンプレッサの駆動シャフトに伝達する部材、例えばＶベルト等に滑りや摩耗や発熱や破損等を生じてしまう。そのため、最近では、コンプレッサの駆動シャフトの負荷が前記トルク上限値よりも高くなったときに、コンプレッサの駆動シャフトへのトルク伝達を制限する装置が用いられている。
【０００３】
公知のトルク伝達装置は、Ｖベルトを巻き付け可能なプーリから成る駆動回転体と、円盤状の従動回転体と、駆動回転体と従動回転体との間に介装され駆動回転体から従動回転体へのトルク伝達を行うダンパ部材とを備えている。従動回転体には複数の貫通孔が等角度間隔で設けられ、隣接する貫通孔の間の部分それぞれが被破損部として構成されている。ダンパ部材は駆動回転体から従動回転体へのトルク伝達を中継する役目の他に、トルク伝達時に駆動回転体と従動回転体の相互間で伝わる振動を減衰する役目を果たしている。
【０００４】
このトルク伝達装置は、駆動回転体に設けられたベアリングをコンプレッサのハウジングの筒状部分に嵌合し、且つ、従動回転体の中心部にコンプレッサの駆動シャフトを連結することによりコンプレッサに取り付けられる。エンジンからのトルクはＶベルトを介して駆動回転体，ダンパ部材，従動回転体の順に伝えられ、従動回転体からコンプレッサの駆動シャフトにその回転駆動に必要なトルクが伝達される。また、トルク伝達時に駆動回転体と従動回転体の相互間で伝わる振動は両者の間に介装されたダンパ部材によって減衰される。さらに、コンプレッサに生じた故障や異常等を原因として駆動シャフトの負荷が前記トルク上限値よりも高くなると、従動回転体に設けた複数の被破損部が破壊され該破壊により従動回転体からコンプレッサの駆動シャフトへのトルク伝達が遮断される。
【特許文献１】特開２００２−  ５４７１１号公報
【特許文献２】特開２００２−１４７４８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、エンジン等の回転駆動源からのトルクを前記トルク伝達装置を介してコンプレッサ等の従動回転装置の駆動シャフトに伝達するとき、トルク伝達装置の従動回転体には回転駆動源からの振動と従動回転装置からの振動の両方、即ち、周波数等が異なる２種類の振動が加わる。
【０００６】
前記トルク伝達装置には駆動回転体と従動回転体との間に振動減衰用のダンパ部材が介装されているが、このダンパ部材のみによって前記２種類の振動を効果的に減衰することは難しく、これら振動に起因する材料疲労によって被破損部の破壊応力値が予め定めた応力値よりも低下し、この結果、従動回転装置の駆動シャフトの負荷が前記トルク上限値に達していない状態で被破損部が破壊され該破壊により従動回転装置の駆動シャフトへのトルク伝達が遮断されてしまう恐れがある。
【０００７】
本発明は前記事情に鑑みて創作されたもので、その目的とするところは、振動に起因する材料疲労によって被破損部の破壊応力値が予め定めた応力値よりも低下することを確実に防止できるトルク伝達装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため、本発明は、回転駆動源からのトルクを従動回転装置の駆動シャフトに伝達するためのトルク伝達装置であって、回転駆動源から伝達されたトルクにより回転可能な駆動回転体と、駆動回転体から伝達されたトルクにより回転可能でトルク伝達を遮断するための被破損部を有する中間回転体と、中間回転体から伝達されたトルクにより回転可能で従動回転装置の駆動シャフトに連結可能な従動回転体と、駆動回転体と中間回転体との間に設けられ、駆動回転体のトルクを中間回転体に伝達し得る第１のダンパ部材と、中間回転体と従動回転体との間に設けられ、中間回転体のトルクを従動回転体に伝達し得る第２のダンパ部材とを備える、ことをその特徴とする。
【０００９】
このトルク伝達装置によれば、駆動回転体を通じて中間回転体に伝達される回転駆動源側の振動を両者間に介装された第１のダンパ部材によって主に減衰し、且つ、従動回転体を通じて中間回転体に伝達される従動回転装置側の振動を両者間に介装された第２のダンパ部材によって主に減衰できるので、回転駆動源からの振動と従動回転装置からの振動に起因する材料疲労によって被破損部の破壊応力値が予め定めた応力値よりも低下することを確実に防止することができ、これにより従動回転装置の駆動シャフトの負荷が駆動シャフトに伝達されるトルク上限値に達していない状態で被破損部が破壊され該破壊により駆動シャフトへのトルク伝達が遮断されてしまうことを未然に防止することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、振動に起因する材料疲労によって被破損部の破壊応力値が予め定めた応力値よりも低下することを確実に防止できるトルク伝達装置を提供できる。
【００１１】
本発明の前記目的とそれ以外の目的と、構成特徴と、作用効果は、以下の説明と添付図面によって明らかとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１〜図５は本発明の一実施形態を示す。図１はトルク伝達装置の正面図、図２は図１のａ−ａ線断面図、図３は図１に示したトルク伝達装置の分解斜視図、図４及び図５は図１に示したトルク伝達装置の動作説明図である。
【００１３】
まず、図１〜図３を引用してトルク伝達装置の構成部品及び組立方法について説明する。図中の１は駆動回転体、２はベアリング、３は従動回転体、４は中間回転体、５は内側ダンパ部材，６は外側ダンパ部材である。
【００１４】
駆動回転体１は金属または硬質プラスチックから略円筒状に形成され、孔１ａを中心に有する。また、駆動回転体１の外周面には、トルク伝達部材であるＶベルト（図示省略）を巻き付けるための複数のＶ字溝１ｂが形成されている。さらに、駆動回転体１の正面には、従動回転体３の環状鍔部３ｂと中間回転体４と内側ダンパ部材５と外側ダンパ部材６を受容するための正面形状が略円形を成す凹部１ｃが形成されている。さらに、凹部１ｃの内周壁には、外側ダンパ部材６の一部を嵌め込むための凹所１ｃ１が６０度間隔で計６個形成されている。
【００１５】
ベアリング２はラジアル型のもので、その外輪を駆動回転体１の中心孔１ａに嵌め込まれ、中心孔１ａの端部をかしめる方法や中心孔１ａに圧入する方法等の周知の手法により固定されている。
【００１６】
従動回転体３は金属または硬質プラスチックから成り、円筒部３ａとその外周面に形成された環状鍔部３ｂとを有する。円筒部３ａには、後述する駆動シャフトＳＨを挿通可能な段付きの孔３ｃが中心に形成されている。図示を省略したが、この孔３ｃには駆動シャフトＳＨの回り止め用キーが挿入されるキー溝が形成されている。また、環状鍔部３ｂの外周壁には、内側ダンパ部材５の一部を嵌め込むための凹所３ｂ１が６０度間隔で計６個形成されている。
【００１７】
中間回転体４は金属または硬質プラスチックからリング状に形成され、内周縁及び外周縁に肉厚の大きな部分４ａ，４ｂを有する。中間回転体４の中心孔（符号無し）の内径は従動回転体３の環状鍔部３ｂの外径よりも僅かに大きく、外径は駆動回転体１の凹部１ｃの直径よりも僅かに小さい。また、中間回転体４の内周壁には、内側ダンパ部材５の一部を嵌め込むための凹所４ａ１が６０度間隔で計６個形成されており、また、外周壁には、外側ダンパ部材６の一部を嵌め込むための凹所４ｂ１が６０度間隔で計６個形成されている。中間回転体４の半径方向のほぼ中央には、円弧状貫通孔４ｃが１２０間隔で計３個形成されており、隣接する円弧状貫通孔４ｃの間の部分それぞれが被破損部４ｄとして構成されている。各被破損部４ｄはそのサイズに基づく所定の強度（破壊開始トルク）を有し、該強度は中間回転体４の他の部分の強度よりも小さい。
【００１８】
内側ダンパ部材５はエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ），ニトリルゴム（ＮＢＲ），ブチルゴム（ＩＩＲ）等の合成ゴムから図に示す立体形状に形成されている。各内側ダンパ部材５は中間回転体４から従動回転体３へのトルク伝達を中継する役目の他に、中間回転体４と従動回転体３との相互間で伝達され得る振動を減衰する役目を果たす。この内側ダンパ部材５は請求範囲で言うところの「第２のダンパ部材」に相当する。
【００１９】
外側ダンパ部材６はエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ），ニトリルゴム（ＮＢＲ），ブチルゴム（ＩＩＲ）等の合成ゴムから図に示す立体形状に形成されている。各外側ダンパ部材６は駆動回転体１から中間回転体４へのトルク伝達を中継する役目の他に、駆動回転体１と中間回転体４の相互間で伝達され得る振動を減衰する役目を果たす。この外側ダンパ部材６は請求範囲で言うところの「第１のダンパ部材」に相当する。
【００２０】
図３に示した各部品を用いて図１及び図２に示すトルク伝達装置を組み立てるときには、中間回転体４の中心孔に従動回転体３の環状鍔部３ｂを挿入し、互いの凹所３ｂ１，４ａ１が合致するように位置合わせをする。続いて、両凹所３ｂ１，４ａ１によって画成された空隙それぞれに内側ダンパ部材５を押し込んで嵌め込む。両凹所３ｂ１，４ａ１によって画成された空隙の形状は内側ダンパ部材５の形状と相似形で僅かに小さいため、嵌め込んだ後の内側ダンパ部材５が脱落することはない。
【００２１】
そして、従動回転体３の筒部３ａの背面側を駆動回転体１の固定されているベアリング２の内輪の内側に挿入し、且つ、従動回転体３の環状鍔部３ｂと中間回転体４を駆動回転体１の凹部１ｃに挿入し、互いの凹所４ｂ１，１ｃ１が合致するように位置合わせをする。続いて、両４ｂ１，１ｃ１によって画成された空隙それぞれに外側ダンパ部材６を押し込んで嵌め込む。両凹所４ｂ１，１ｃ１によって画成された空隙の形状は外側ダンパ部材６の形状と相似形で僅かに小さいため、嵌め込んだ後の外側ダンパ部材６が脱落することはない。
【００２２】
次に、図４及び図５を引用して図１及び図２に示したトルク伝達装置の動作について説明する。
【００２３】
図１及び図２に示すトルク伝達装置を、例えば回転駆動源であるエンジン（図示省略）から従動回転装置であるコンプレッサの駆動シャフトへのトルク伝達を制限する装置として用いるときには、図２に示すように、コンプレッサのハウジングＨＯの筒状部分をベアリング２の内輪に嵌合すると共に、駆動シャフトＳＨの先端を従動回転体３の中心孔３ｃに挿入して該中心孔３ｃから突出する駆動シャフトＳＨの雄ネジ部にナットＮＡを螺合して締め付ける。一方、エンジンの回転部位に設けられたＶ溝付きプーリと駆動回転体１にＶベルト（図示省略）を巻き付ける。
【００２４】
図４に示すように、エンジンからのトルクはＶベルトを介して駆動回転体１，外側ダンパ部材６，中間回転体４，内側ダンパ部材５，従動回転体３の順に伝えられ、従動回転体３からコンプレッサの駆動シャフトＳＨにその回転駆動に必要なトルクが伝達される。
【００２５】
このトルク伝達時には、エンジンからの振動とコンプレッサからの振動の両方、即ち、周波数等が異なる２種類の振動が中間回転体４に加わるが、駆動回転体１を通じて中間回転体４に伝達されるエンジン側の振動は両者間に介装された複数の外側ダンパ部材６によって主に減衰され、且つ、従動回転体３を通じて中間回転体４に伝達されるコンプレッサ側の振動は両者間に介装された複数の内側ダンパ部材５によって主に減衰される。
【００２６】
つまり、中間回転体４の外周に設けた外側ダンパ部材６と内周に設けた内側ダンパ部材５によって中間回転体４に加わる２種類の振動を減衰することによって、該振動に起因する材料疲労によって被破損部４ｄの破壊応力値が予め定めた応力値よりも低下することを防止することができる。
【００２７】
先に述べた外側ダンパ部材６による振動減衰と内側ダンパ部材５による振動減衰を効果的に行うには、駆動回転体１を通じて中間回転体４に伝達されるエンジン側の振動の周波数範囲と、従動回転体３を通じて中間回転体４に伝達されるコンプレッサ側の振動の周波数範囲をそれぞれ考慮した上で、外側ダンパ部材６の固有振動数と内側ダンパ部材５の固有振動数を各々の材質（バネ定数）及び質量等に基づいて設定すればよい。
【００２８】
基本的には、外側ダンパ部材６に関してはその固有振動数をエンジン側から伝達される振動の周波数範囲よりも低くし、内側ダンパ部材５に関してはその固有振動数をコンプレッサ側から伝達される振動の周波数範囲よりも低く設定すれば、共振による振動増幅現象を回避して所期の振動減衰を行うことが可能である。また、エンジン側の振動の強さ（振幅）やコンプレッサ側の振動の強さ（振幅）を考慮した上で、両ダンパ部材６，５の減衰係数や振動伝達率等を調整すれば、両者の減衰力を適切に設定してより効果的に振動減衰を行うことができる。
【００２９】
また、前記トルク伝達時に、コンプレッサに生じた故障や異常等を原因として駆動シャフトＳＨの負荷がコンプレッサの駆動シャフトＳＨに伝達されるトルク上限値よりも高くなると、図５に示すように、中間回転体４に設けた複数の被破損部４ｄが優先的に破壊され該破壊により中間回転体４から従動回転体３へのトルク伝達、即ち、コンプレッサの駆動シャフトＳＨへのトルク伝達が遮断される。
【００３０】
従動回転体３と中間回転体４を同じ材料から形成して各々の剛性を実質的に同じにしても、中間回転体４の各被破損部４ｄを優先的に破壊させることは充分に可能であるが、中間回転体４の内外周縁を除く肉厚を従動回転体３の肉厚よりも小さくして中間回転体４それ自体の剛性を低くするか、或いは、中間回転体４の材質を従動回転体３の材質と異ならせて中間回転体４それ自体の剛性を低くすれば、中間回転体４の各被破損部４ｄをより的確に破壊させることが可能である。
【００３１】
中間回転体４の複数の被破損部４ｄが破壊された後に該中間回転体４を新しいものと交換するときには、トルク伝達装置から中間回転体４のみ抜き出して同箇所に新しい中間回転体４を嵌め込めばよい。
【００３２】
このように、前述のトルク伝達装置によれば、駆動回転体１を通じて中間回転体４に伝達されるエンジン側の振動を両者間に介装された複数の外側ダンパ部材６によって主に減衰し、且つ、従動回転体３を通じて中間回転体４に伝達されるコンプレッサ側の振動を両者間に介装された複数の内側ダンパ部材５によって主に減衰できるので、エンジンからの振動とコンプレッサからの振動に起因する材料疲労によって被破損部４ｄの破壊応力値が予め定めた応力値よりも低下することを確実に防止することができ、これによりコンプレッサの駆動シャフトＳＨの負荷が前記トルク上限値に達していない状態で被破損部４ｄが破壊され該破壊により駆動シャフトＳＨへのトルク伝達が遮断されてしまうことを未然に防止することができる。
【００３３】
また、駆動回転体１を通じて中間回転体４に伝達されるエンジン側の振動の周波数範囲と、従動回転体３を通じて中間回転体４に伝達されるコンプレッサ側の振動の周波数範囲をそれぞれ考慮した上で、外側ダンパ部材６の固有振動数と内側ダンパ部材５の固有振動数を各々の材質（バネ定数）及び質量等に基づいて設定することにより、外側ダンパ部材６による振動減衰と内側ダンパ部材５による振動減衰を効果的に行うことができる。
【００３４】
さらに、エンジン側の振動の強さ（振幅）やコンプレッサ側の振動の強さ（振幅）を考慮した上で、両ダンパ部材６，５の減衰係数や振動伝達率等を調整することにより、両者の減衰力を適切に設定してより効果的に振動減衰を行うことができる。
【００３５】
さらに、駆動回転体１と従動回転体３との間に設けた中間回転体４に被破損部４ｄを設けてあるので、被破損部４ｄが破壊されたときには中間回転体４のみを新しいものに交換するだけで復旧が可能であり、部品交換に係るコスト負担も低減できる。
【００３６】
さらに、中間回転体４に３個の円弧状貫通孔４ｃを１２０度間隔で設け、隣接する円弧状貫通孔４ｃの間の部分それぞれを被破損部４ｄとして構成してあるので、円弧状貫通孔４ｃの円周方向長さを変えて被破損部４ｄのサイズを変更することによりその強度（破壊開始トルク）を簡単に調整できる。
【００３７】
尚、前述の実施形態では、内側ダンパ部材５及び外側ダンパ部材６として硬質合成ゴムから成るものを示したが、同様の振動減衰が弾性材から成るものを両ダンパ部材として採用してもよい。例えば、図６に示すような形状を有する多層板または単層板から成る金属製板バネを内側ダンパ部材５’，外側ダンパ部材６’として用いても、または、前記板バネと前記硬質合成ゴムを一体化したものを用いても、前記同様の作用効果を得ることができる。
【００３８】
また、前述の実施形態では、中間回転体４に計３個の被破損部４ｄを１２０間隔で設けたものを示したが、円弧状貫通孔４ｃの円周方向長さ及び数を変更することによって被破損部４ｄの数を４以上または２以下としてもよい。
【００３９】
さらに、前述の実施形態では、中間回転体４の被破損部４ｄとして正面形状が鼓形のものを示したが、円弧状貫通孔４ｃの端部形状を変更することにより被破損部４ｄの正面形状は任意に変更できる。図７（ａ）はその一例を示すもので、この被破損部４ｄ’は正面形状が矩形でその幅方向中心線が中間回転体４の半径方向と合致している。図７（Ｂ）はその他の例を示すもので、この被破損部４ｄ”は正面形状が平行四辺形でその幅方向中心線が中間回転体４の半径方向と鋭角を成している。
【００４０】
さらに、前述の実施形態では、駆動回転体１としてＶベルトを巻き付けるための複数のＶ字溝１ｂをその外周面に有するものを示したが、トルク伝達部材として歯車を使用する場合には駆動回転体１の外周面に該歯車と噛み合う歯群を設けるようにしてもよい。
【００４１】
さらに、前述の実施形態では、回転駆動源としてエンジンを示し、且つ、従動回転装置としてコンプレッサを示したが、エンジン以外の回転駆動源からのコンプレッサ以外の従動回転装置の駆動シャフトにトルクを伝達する場合にも本発明は適用でき、同様の作用効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態を示すトルク伝達装置の正面図である。
【図２】図１のａ−ａ線断面図である。
【図３】図１に示したトルク伝達装置の分解斜視図である。
【図４】図１に示したトルク伝達装置の動作説明図である。
【図５】図１に示したトルク伝達装置の動作説明図である。
【図６】図１に示したダンパ部材の変形例を示す正面図である。
【図７】図１に示した中間回転体の被破損部の変形例を示す部分正面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…駆動回転体、３…従動回転体、４…中間回転体、４ｃ…円弧状貫通孔、４ｄ，４ｄ’，４ｄ”…被破損部、５，５’…内側ダンパ部材、６，６’…外側ダンパ部材。
【図１】
2006250235.tif 000003
【図２】
2006250235.tif 000004
【図３】
2006250235.tif 000005
【図４】
2006250235.tif 000006
【図５】
2006250235.tif 000007
【図６】
2006250235.tif 000008
【図７】
2006250235.tif 000009