(57)【要約】【課題】  小径の回転軸でもその強度を低下させることなく動力遮断部材との高い締結強度を確保でき、且つ動力損失を低減できる動力伝達装置を提供する。【解決手段】  動力伝達装置は、プーリ１、ハブ２及び動力遮断部材３に加えて、一方が回転軸５の端部に螺子締結し、他方が動力遮断部材に螺子締結して、動力遮断部材からの動力を回転軸５に伝達するキャップ４を備えていて、この螺子締結部での伝達に加えて、回転軸に設けられた先端端面５ａの座面Ａ及び螺子付け根部（拡径部）５ｄの座面Ｂのうちの一方の座面Ｂ又は両座面Ａ，Ｂを利用して、回転軸とキャップとのトルク伝達がなされるようにしている。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源によって回転駆動され、従動側回転機器のケーシング（７）に回転可能に装着されるプーリ（１）と、
前記従動側回転機器の回転軸（５）の一端に被せられたキャップと（４）、
一端が前記キャップ（４）外側に設けられた外周螺子部と螺子結合し、他端が前記プーリ（１）に機械的に連結され、前記回転軸（５）と前記プーリ（１）との間で伝達されるトルクが、所定トルク以上となったときに、前記外周螺子部によって発生する軸方向の力によって破損し、トルクの伝達を遮断する動力遮断部材（３）と、
前記回転軸に設けられ、前記キャップ（４）の内側に設けられた内周螺子部と螺子結合する回転軸螺子部と
を備えた動力伝達装置であって、
前記回転軸螺子部の根元部分には、前記回転軸螺子部の螺子山よりも太くなる拡径部がもうけられており、
前記キャップ（４）の内周面には、前記拡径部と対向する第一座面が設けられており、
前記キャップ（４）の底面には、前記回転軸の軸端と対向する第二座面が設けられており、
前記第一座面または前記第二座面のうち、少なくとも一方で前記回転軸螺子部と前記内周螺子部とによって発生する軸方向の力を受けて、トルクの伝達がなされることを特徴とする動力伝達装置。
【請求項２】
駆動源によって回転駆動され、従動側回転機器のケーシング（７）に回転可能に装着されるプーリ（１）と、
前記従動側回転機器の回転軸（５）の一端に前記回転軸と一体に回転するように嵌合したキャップと（４）、
一端が前記キャップ（４）外側に設けられた外周螺子部と螺子結合し、他端が前記プーリ（１）に機械的に連結され、前記回転軸（５）と前記プーリ（１）との間で伝達されるトルクが、所定トルク以上となったときに、前記外周螺子部によって発生する軸方向の力によって破損し、トルクの伝達を遮断する動力遮断部材（３）とを特徴とする動力伝達装置。
【請求項３】
駆動源によって回転駆動され、従動側回転機器のケーシング（７）に回転可能に装着されるプーリ（１）と、
前記従動側回転機器の回転軸（５）の軸端に被せられたキャップと（４）、
前記プーリ（１）に接続されるハブ（２）と、
前記ハブ（２）とキャップ（４）との間に介装され、前記回転軸（５）と前記プーリ（１）間の過大のトルクの伝達を遮断する動力遮断部材（３）と、を具備する動力伝達装置が、
前記キャップ（４）の内側に形成され、前記回転軸（５）の軸端に設けられた回転軸螺子部と螺合する内周螺子部と、
前記キャップ（４）の外側に形成され、前記動力遮断部材（３）に設けられた動力伝達部材螺子部と螺合する外周螺子部と、
前記回転軸（５）の軸端に設けられ、前記キャップ（４）の底面と対向する端面（５ａ）の座面Ａと、
前記回転軸（５）の螺子付け根部（５ｄ）の座面Ｂとが設けられていて、前記座面Ｂ又は前記両座面Ａ，Ｂを利用して前記回転軸（５）と前記キャップ（４）とのトルク伝達がなされることを特徴とする動力伝達装置。
【請求項４】
低トルクのときは、前記座面Ｂでのみトルクを伝達し、高トルクのときは、前記両座面Ａ，Ｂでトルクを伝達することを特徴とする請求項３に記載の動力伝達装置。
【請求項５】
前記座面Ｂが、軸線に対して垂直又はテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項３又は４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、特にエンジン等の外部動力源からベルト等を介して運転されるカーエアコン用圧縮機に組み込まれて使用されるのに好適である。
【背景技術】
【０００２】
カーエアコン用の冷媒圧縮機は、エンジン等の外部動力源から、ベルト、プーリ等を介して駆動されるが、エンジンと圧縮機の接続を切り離すために、電磁クラッチがそれらの間に挿入されることがある。しかしながら、電磁クラッチを挿入しなければコストダウンになるため、電磁クラッチが省略されることも少なくない。この場合、エンジン等の外部動力源からベルト等を介して運転されるカーエアコン用の圧縮機の動力伝達装置において、圧縮機が焼き付いた際にベルト切れ等の不具合を回避するためにトルクリミッタ（動力遮断部材）が設置されている。
【０００３】
このトルクリミッタを使用した方式には、動力伝達経路の一部を螺子嵌合締結し、圧縮機が焼き付いた際の過大なトルクにより、螺子締結部分に発生する過大な軸力を利用して動力伝達経路の一部を破断することで、動力伝達経路を断つメカニカルトルクリミッタ方式がある（特許文献１を参照）。このトルクリミッタ方式は螺子締結であるが故、焼き付いた際に発生するトルクの大きさと、嵌合締結部分である螺子部と座面の摩擦係数により、リミッタの作動精度は影響を受ける。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２０６９５０号公報
【０００５】
一方、昨今、圧縮機と動力伝達装置の動力損失低減の要求が高い。圧縮機の回転軸の摺動損失である軸封装置や軸受の損失を低減するため、回転軸の軸径の小径化という技術がある。上記のようなトルクリミッタを備える従来の動力伝達装置において、回転軸の径を減少させることは別の問題を生じる。即ち、圧縮機に動力を伝達する従来の動力伝達装置におけるハブと圧縮機の回転軸との締結構造において、回転軸を小径化すると、トルクリミッタ機構が作動しないという問題がある。
【０００６】
なぜならば、小径の回転軸を用いると、回転軸に設けられる螺子部の体格が小さくなり、トルクリミッタ機構を発動させるために必要な軸方向の力を発生させる前に、螺子部が破損するためである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、小径の回転軸であっても、回転軸の強度を低下させることなくトルクリミッタとの高い締結強度を確保できると共に、動力損失を低減できる圧縮機等のため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】
【０００８】
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、駆動源によって回転駆動されるプーリ１と、回転軸５の一端に被せられたキャップ４と、一端がキャップ４の外周螺子部と螺子結合し、他端がプーリ１に機械的に連結され、回転軸５とプーリ１との間で伝達されるトルクが所定トルク以上になったときに破損し、トルクの伝達を遮断する動力遮断部材と、キャップ４の内側に設けられた内周螺子部と螺子結合する螺子部を設けた回転軸５とを備えていて、回転軸５の螺子部の根元部分に、この螺子部の螺子山よりも太くなる拡径部を設け、キャップ４の内周面には、回転軸５の拡径部と対向する第１座面を、キャップ４の底面には、回転軸５の軸端と対向する第２座面を設け、第１又は第２座面の少なくとも一方で回転軸５とキャップ４との螺子嵌合部によって発生する軸方向の力を受けて、トルクの伝達がなされるようにしたものであり、これにより、小径の回転軸であっても、回転軸５の強度を低下させることなくトルクリミッタ（動力遮断部材）との高い締結強度を確保できる。
【０００９】
請求項２に記載の動力伝達装置は、駆動源によって回転駆動されるプーリ１と、回転軸５と一体に回転するように、回転軸５の一端に嵌合したキャップ４と、一端がキャップ４の外側に設けられた外周螺子部と螺子結合し、他端がプーリ１に機械的に連結され、回転軸５とプーリ１との間で伝達されるトルクが所定以上となったときに、外周螺子部によって発生する軸方向の力によって破損し、トルクの伝達を遮断する動力遮断部材３とを備えているものであり、これにより、小径の回転軸であっても、回転軸の強度を低下させることなく動力遮断部材との高い締結強度を確保できる。
【００１０】
請求項３に記載の動力伝達装置は、プーリ１、ハブ２及び動力遮断部材３に加えて、一方が回転軸５の端部に螺子締結し、他方が動力遮断部材３に螺子締結する内周螺子部と外周螺子部とを有し、動力遮断部材３からの動力を回転軸５に伝達するキャップ４を備えていて、この螺子締結部に加えて、回転軸５に設けられた先端の端面５ａの座面Ａ及び螺子付け根部５ｄの座面Ｂのうちの座面Ｂ又は両座面Ａ，Ｂを利用して、回転軸５とキャップ４とのトルク伝達がなされるようにしたものであり、これにより、回転軸５の強度の低下を防止することができ、回転軸５の小径化を図ることができ、回転軸５の軸封装置や軸受等による摺動損失を低減できる。
【００１１】
請求項４の動力伝達装置は、低トルクのときは、回転軸５の座面Ｂでのみトルクを伝達し、高トルクのときは、回転軸５の座面Ａと座面Ｂの両方でトルクを伝達するようにしたものである。
請求項５の動力伝達装置は、回転軸５の座面Ｂを軸線に対して垂直又はテーパ状に形成したものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面に従って本発明の実施の形態の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、車両用空調装置（カーエアコン）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、本発明の実施の形態の動力伝達装置の全体構成を示す断面図であり、図２は、その要部の拡大断面図を示している。本発明の動力伝達装置は、エンジンやモータから駆動力を得る従動側回転機器である圧縮機のケーシング７に回転可能に装着されるプーリ１と、従動側回転機器である圧縮機の回転軸５にキャップ４及びトルクリミッタである動力遮断部材３を介して固定されたハブ２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２とは同軸上に設けられている。
【００１３】
プーリ１は、圧縮機のケーシング７の一端側に設けられた円筒状のボス部７ａに軸受６及びスリープリング付き留輪８を介して回転可能に装着されている。プーリ１は、好適には熱可塑性の合成樹脂で成型されるが、鉄等の金属材で形成されていてもよい。プーリ１が樹脂製の場合は、通常はプーリ１、スリープリング付き留輪８及び軸受６はインサート成形により一体化している。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６は、ボス部７ａに嵌合していて、ボス部７ａの端部と、ボス部７ａの外周面に形成された溝に嵌め込まれたスリープリング付き留輪（スナップリング）８と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７と回転軸５とは、軸封装置９によって密封されており、冷媒やオイル等が外部に漏れるのを防止している。
【００１４】
圧縮機の回転軸５の先端部はケーシング７から突出していて、この先端部には金属製のキャップ４が螺子嵌合で締結されている。この回転軸５の先端部とキャップ４との螺子締結構造は、本発明の特徴部分をなすものであるので、後に詳述する。
【００１５】
トルクリミッタとしての役割をもつ動力遮断部材３は、大きな外形の大外形部３１と小さな外形の小外形部３２とよりなる角筒又は円筒状をしていて、大外形部３１が後述するハブ２の一部であるインナーハブ２１に嵌合して結合している。小外形部３２の内周面には螺子部３ａが形成されていて、キャップ４の外周面に形成された外周螺子部４ｄに螺子嵌合される。大外形部３１の内径は、小外形部３２の内径よりやや大きく、両者の内周面の移行部分には、切り欠きが設けられていて破断部３ｂを形成している。したがって、動力遮断部材３が過大な軸力を受けたときに、容易に破断部３ｂが破断するようになっている。
【００１６】
ハブ２は、例えば、インナーハブ２１、弾性部材よりなる円筒部２２、アウターハブ２３及び弾性部材よりなるハブ側凹凸部２４より構成されている。インナーハブ２１は、概略円筒形状をしていて、その内周面は、略動力遮断部材３の外周面に適合する形状に形成されていて、両者は嵌合によって結合されている。嵌合結合としては、インナーハブ２１の内周面の嵌合部２ａと動力遮断部材３における大外形部３１の外周面の嵌合部３ｃとを同じ多角形状に形成して、両者をインロー嵌合によって固定してもよいし、或いは、キャップ４と動力遮断部材３との結合と同じように螺子嵌合によって結合してもよい。
【００１７】
アウターハブ２３は、円筒形状をしていて、インナーハブ２１と同様に鉄等の金属材により形成されている。
円筒部２２は、ゴムや樹脂等の弾性部材から形成され、インナーハブ２１とアウターハブ２３間に配置して、保持され、インナーハブ２１の外周面及びアウターハブ２３の内周面に接着等の手段によって接合されている。或いは、これら３者又はハブ側凹凸部２４を加えた４者は、インサート成形により一体に形成されてもよい。円筒部２２の弾性部材は、トルク伝達用として機能するだけでなく、トルクダンパとしても機能する。
【００１８】
アウターハブ２３のリア側の略後半分には、包囲するようにして円筒部２２と同様の弾性部材からなるハブ側凹凸部２４が設けられている。ハブ側凹凸部２４は、アウターハブ２３に接着等の手段によって接合されてもよい。このハブ側凹凸部２４は、後述するプーリ１のプーリ側凹凸部１２と凹凸嵌合により結合される。
なお、上記説明においては、ハブ２が、インナーハブ２１、円筒部２２、アウターハブ２３及びハブ側凹凸部２４の４者によって構成されているものとして説明しているが、アウターハブ２３を省略して、ハブ２をインナーハブ２１とハブ側凹凸部２４の２者で構成することも可能である。
【００１９】
一方、プーリ１においてもフロント側の端面には、ハブ２のハブ側凹凸部２４を受け入れるポケット部１１が形成されていて、ポケット部１１の側面には、プーリ側凹凸部１２が形成されていて、ハブ２のハブ側凹凸部２４と凹凸嵌合することで、プーリ１とハブ２とが結合され、プーリ１からハブ２へ動力が伝達される。
【００２０】
次に本発明の特徴部分である回転軸５とキャップ４の締結構造について説明する。
回転軸５は、先端の端面５ａから順に螺子部５ｂ、逃げ部５ｃ及び螺子付け根部（拡径部）５ｄを有している。逃げ部５ｃは、回転軸５に螺子部５ｂを加工するのに必要な部位であり、軸の最小径部であるが、本実施形態では、この逃げ部５ｃを縮小して設けている。螺子付け根部５ｄは、図２ではテーパ形状に形成されていて、キャップ４の内面に当接するようになっている。
【００２１】
キャップ４は、回転軸５の先端部を受け入れる収容部４１とリブ２に当接するフランジ部４２とが設けられている。収容部４１の内周面には、内周螺子部４ｂが形成されていて、回転軸５の螺子部５ｂと螺子嵌合により締結されている。また、収容部４１の内底面（第２座面）４ａは、回転軸５の先端端面５ａと当接することによって軸方向の荷重が受けられるようになっている。即ち、回転軸５の先端端面５ａが軸方向荷重を受ける座面Ａとなっている。また、収容部４１の入口側の内周面（第１座面）４ｃは、テーパ形状をしていて、回転軸５の螺子付け根部（拡径部）５ｄに当接することによって軸方向の荷重が受けられるようになっている。即ち、回転軸５の螺子付け根部５ｄが軸方向荷重を受ける座面Ｂとなっている。このようにして、本実施形態では、２つの座面Ａ，Ｂで軸方向荷重を受けるようにしているので、逃げ部５ｃにかかる軸方向荷重を低減できる。
【００２２】
更にキャップ４の外周面には、前述したように外周螺子部４ｄが形成されていて、動力遮断部材３と螺子嵌合により締結されている。また、キャップ４のフランジ部４２のフロント側の面（座面）４ｅが、ハブ２（インナーハブ２１）のリア側の面（座面）２ｂと当接するようになっており、一方、動力遮断部材３の大外形部３１のリア側の面（座面）３ｄがハブ２（インナーハブ２１）のフロント側の面（座面）２ｃと当接することで、ハブ２（インナーハブ２１）が動力遮断部材３とキャップ４間に挟持されるようになっている。
【００２３】
図３は、本実施形態の動力伝達装置の（ａ）低トルク時と（ｂ）高トルク時との伝達構造を説明する要部図である。即ち、図３（ａ）に示すように低トルクのときは、キャップ４の収容部４１の内底面（第２座面）４ａと回転軸５の先端端面５ａとは離れた状態にあり、キャップ４の収容部４１のテーパ状内周面（第１座面）４ｃと回転軸５のテーパ状の螺子付け根部（拡径部）５ｄとが当接するようにしている。このようにして、座面Ｂのみで軸方向の荷重を受けるようにしている。
また、図３（ｂ）に示すように高トルクが発生したときは、座面Ｂと接するキャップ４のテーパ状内周面（第１座面）４Ｃが陥没し、回転軸５がキャップ４の収容部４１の奥深くまで入り込み、その先端端面５ａが内底面（第２座面）４ａに当接する。また、キャップ４のテーパ状内周面（第１座面）４Ｃは陥没はするが、依然として螺子付け根部（拡径部）５ｄと当接した状態にある。したがって、高トルク時においては、両座面Ａ，Ｂで軸方向の荷重を受けるようになる。
尚、キャップと回転軸は、キャップのほうがやわらかい材質である。
【００２４】
次に本実施形態の動力伝達装置に過大なトルクが作用した場合における、動力伝達装置の作動について説明する。外部駆動源からの動力（トルク）はプーリ１から凹凸嵌合部によりハブ２に伝達され、次いでハブ２からインロー嵌合部により動力遮断部材３に伝達され、更に動力遮断部材３から螺子嵌合部によってキャップ４に動力伝達されるが、キャップ４と回転軸５間の動力伝達は、両者の螺子嵌合部に加えて、回転軸５の先端端面５ａとキャップ４の内底面４ａの当接及び回転軸５のテーパ状の螺子付け根部５ｄとキャップ４のテーパ状内周面５ｃとの当接による回転軸５とキャップ４間の軸力による摩擦力により行われることになる。
【００２５】
一方、動力遮断部材３とキャップ４間のトルク伝達は、動力遮断部材３の大外形部３１のリア側の面（座面）３ｄが、ハブ２（インナーハブ２１）のフロント側の面（座面）２ｃと当接することにより軸力に変換される。キャップ４の環状のフランジ部４２は、回転軸５の軸線に対して半径方向に突き出ており、ハブ２（インナーハブ２１）のリア側の面（座面）２ｂに当接している。したがって、動力遮断部材３からハブ２（インナーハブ２１）に作用する軸力は、キャップ４のフランジ部４２のフロント側の面（座面）４ｅで受けている。また、ハブ２（インナーハブ２１）から動力遮断部材３にリア側の面（座面）３ｄを介して伝達される軸力は、動力遮断部材３の螺子部３ａを介してキャップ４の第２螺子部４ｄで受けている。更に軸力は、キャップ４の内底面４ａと回転軸５の先端端面５ａとの当接（座面Ａ）及びキャップ４のテーパ状内周面５ｃと回転軸５のテーパ状螺子付け根部５ｄとの当接（座面Ｂ）、更にキャップ４の内周螺子部４ｂと回転軸５の螺子部５ｂとの螺子嵌合による締結により回転軸５に伝達され、同時にトルクが伝達される。
【００２６】
動力遮断部材３は、断面が減少されていて且つ切り欠きを有する破断部３ｂを具備するので、圧縮機が焼き付いた際に発生する過大なトルクによって螺子部３ａ及び外周螺子部４ｄが締まり、動力遮断部材３に設けられた破断部３ｂが破断することで動力を遮断し、車両のベルトが切れるという不具合を回避する。この際、キャップ４のフランジ部４２の軸力を受ける面であるフロント側の面（座面）４ｅとハブ２（インナーハブ２１）のリア側の面（座面）２ｂとの接触面は、十分な面積を形成できるのでキャップ４のフランジ部４２に作用する面圧を十分低く抑えることができる。また、キャップ４と回転軸５とに働く軸力は、前記した２つの座面Ａ，Ｂで受けることができるので、回転軸５の最小径部である逃げ部５ｃにおける荷重を軽減できる。
【００２７】
なお、上記実施形態では、回転軸５の座面Ｂである螺子付け根部５ｄをテーパ形状としているが、垂直形状に形成してもよい。その場合は、受け側であるキャップ４の内周面４ｃも当然垂直形状面を有することになる。
【００２８】
以上説明したように、本発明においては、回転軸とキャップとは２つの座面Ａ，Ｂでトルクを伝達させることができ、回転軸の逃げ部にかかるトルクを低減させることができ、回転軸の強度低下を防止でき、回転軸の小径化を図れる。その結果として、圧縮機の動力損失を低減できる。
尚、上記の実施形態においてキャップを回転軸よりやわらかい材質で形成し、キャップを陥没させているが、回転軸をキャップよりやわらかい材質で形成し、回転軸を陥没させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態の動力伝達装置の全体構成を示す断面図である。
【図２】図１の動力伝達装置の要部断面図である。
【図３】本発明の実施の形態の動力伝達装置における、（ａ）低トルク時と（ｂ）高トルク時でのトルク伝達経路を説明する図である。
【図４】本出願人が先に提案した動力伝達装置の要部断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１    プーリ
１１    ポケット部
２    ハブ
２ａ    嵌合部
２ｂ    リア側の面（座面）
２ｃ    フロント側の面（座面）
２１    インナーハブ
２２    円筒部
２３    アウターハブ
２４    ハブ側凹凸部
３    動力遮断部材（トルクリミッタ）
３ａ    螺子部
３ｂ    破断部
３ｃ    嵌合部
３ｄ    リア側の面（座面）
３１    大外形部
３２    小外形部
４    キャップ
４ａ    内底面（第２座面）
４ｂ    内周螺子部
４ｃ    テーパ状内周面（第１座面）
４ｄ    外周螺子部
４ｅ    フランジ部のフロント側の面（座面）
４１    収容部
４２    フランジ部
５    回転軸
５ａ    端面（座面Ａ）
５ｂ    螺子部
５ｃ    逃げ部
５ｄ    螺子付け根部（座面Ｂ）
６    軸受
７    ケーシング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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