(57)【要約】【課題】回転動力を伝達するために同心に配置された二つの回転体が螺合によって結合されるとともに、座面が円錐状の面で構成される動力伝達装置において、座面の局部的な圧壊が発生しない動力伝達装置を提供する。【解決手段】従動軸１０には螺子部１４と小径軸部１１と大径軸部１２と円錐台状のテーパ軸部１３とが設けられ、第１回転体２０にはテーパ穴部２７を含む中心穴２５が設けられ、第１回転体２０が螺子部１４に螺合したとき、テーパ軸部１３の外周面とテーパ穴部２７の周壁面２９とが密着する動力伝達装置において、周壁面２９が、円錐状周壁面２９ａと、円錐状周壁面２９ａからなめらかに連続してラッパ状に湾曲して拡開する湾曲周壁面２９ｂとから構成され、テーパ軸部１３と大径軸部１２との境界に形成される稜線１５と周壁面２９との間に隙間が形成されるように、湾曲周壁面２９ｂが配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動軸から従動軸（１０）へ回転動力を伝達する動力伝達装置であって、
前記原動軸と機械的に連結し、回転動力を受ける第１回転体（２０）と、
前記従動軸（１０）に設けられ、前記第１回転体（２０）に螺合により結合する螺子部と、
前記従動軸（１０）の先端側に設けられた小径軸部（１１）と、
前記従動軸（１０）の基端側に設けられた大径軸部（１２）と、
前記小径軸部（１１）と前記大径軸部（１２）との間の円錐台状のテーパ軸部（１３）とを有し、
前記第１回転体（２０）には、前記小径軸部（１１）を受容する小径穴部（２６）と、前記テーパ軸部（１３）を受容する、先端側が小径で基端側が大径のテーパ穴部（２７）とからなる中心穴（２５）が設けられ、
前記第１回転体（２０）が前記螺子部に螺合したとき、前記テーパ軸部（１３）の外周面と前記テーパ穴部（２７）の周壁面（２９）とが密着する、動力伝達装置において、
前記テーパ穴部（２７）の周壁面（２９）が、前記従動軸（１０）の先端側に位置する円錐状周壁面（２９ａ）と、前記円錐状周壁面（２９ａ）からなめらかに連続してラッパ状に湾曲して拡開する基端側の湾曲周壁面（２９ｂ）とから構成され、
前記第１回転体（２０）を前記螺子部に螺合したとき、前記従動軸（１０）のテーパ軸部（１３）と大径軸部（１２）との境界に形成される円環状の稜線（１５）と前記テーパ穴部（２７）の周壁面（２９）との間に隙間が形成されるように、前記湾曲周壁面（２９ｂ）が形成されていることを特徴とする動力伝達装置。
【請求項２】
前記従動軸（１０）から前記原動軸へ回転動力を伝達することを特徴とする、請求項１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、原動軸から従動軸に回転動力を伝達する動力伝達装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本発明の発明者は、原動軸と機械的に転結して回転動力を受ける第１回転体と、従動軸に設けられて前記第１回転体に螺合により結合する螺子部と、従動軸の先端側に設けられた小径軸部と、従動軸の基端側に設けられた大径軸部と、小径軸部と大径軸部との間の円錐台状のテーパ軸部とを有する動力伝達装置を発明した。
上述したような動力伝達装置は、例えば車両用空調装置の冷媒圧縮機のシャフトに車両のエンジンから動力を伝達するものとして用いることができ、図４は、そのような動力伝達装置の断面を示す図である。
【０００３】
図４の動力伝達装置では、不図示の車両のエンジン出力軸からベルト（不図示）で伝達された動力は、不図示のプーリアウターハブからインナーハブ１３０とトルクリミッタ１４０とを経てキャップ１２０に伝えられ、さらに冷媒圧縮機のシャフト１１０に伝えられる。シャフト１１０は圧縮機本体（不図示）から突出しており、このシャフト１１０の突出した部分は先端側の小径軸部１１１と、基端側の大径軸部１１２と、それらの間の円錐台状のテーパ軸部１１３とを有しており、また小径軸部１１１の外周には雄ねじ１１４が形成されている。一方、キャップ１２０は、前記シャフト１１０を受容する中心穴１２１を有しており、この中心穴１２１の前記先端側にはシャフト１１０の雄ねじ１１４に螺合する雌ねじ１２２が形成されており、また中心穴１２１の入口側はシャフト１１０のテーパ軸部１１３に対応した形状のテーパ穴部１２３が形成されている。そして、キャップ１２０をシャフト１１０にねじ込んで所定のトルクで締め付けることによりこの動力伝達装置の組み立ては完了する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、キャップ１２０を所定の締め付けトルクでシャフト１１０にねじ込んで結合した後にこれを分解する必要性が、工程内不良等に起因して発生することがある。そのような場合、キャップ１２０をシャフト１１０から外すと、図５に示されるようにシャフト１１０の大径軸部１１２とテーパ軸部１１３との境界の円環状の稜線１１５にキャップ１２０の材料Ｍがリング状に固着するという現象が生じる。この現象は、シャフトの前記稜線１１５が当接するキャップ１２０のテーパ穴部１２３の周壁面の部位が、応力集中により塑性変形し、さらに局部的に圧壊して表面から剥離してシャフト側に固着した結果と考えられる。そして、このようにキャップ材料Ｍがリング状に固着したシャフト１１０は再利用できず廃棄されていた。ところで、このような動力伝達装置のキャップ１２０は通常は焼入れしていない比較的硬さの低い鋼材を使用しており、したがってキャップ１２０の表面の硬さを上げて前述の現象を抑制することも考えられるが、硬さを上げるための材料の変更及び／又は熱処理工程の追加などはコストの制約から採用できないことが多い。
【０００５】
本発明は、前述した従来技術の課題に鑑みてなされたもので、回転動力を伝達するために同心に配置された二つの回転体が螺合によって結合されるとともに、この螺合により発生する力を支持する座面が円錐状の面で構成される動力伝達装置において、前記座面の局部的な圧壊が発生しない動力伝達装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。
【０００７】
請求項１に記載された発明では、原動軸から従動軸（１０）へ回転動力を伝達する動力伝達装置であって、原動軸と機械的に連結し、回転動力を受ける第１回転体（２０）と、従動軸（１０）に設けられ、第１回転体（２０）に螺合により結合する螺子部と、従動軸（１０）の先端側に設けられた小径軸部（１１）と、従動軸（１０）の基端側に設けられた大径軸部（１２）と、小径軸部（１１）と大径軸部（１２）との間の円錐台状のテーパ軸部（１３）とを有し、第１回転体（２０）には、小径軸部（１１）を受容する小径穴部（２６）と、テーパ軸部（１３）を受容する、先端側が小径で基端側が大径のテーパ穴部（２７）とからなる中心穴（２５）が設けられ、第１回転体（２０）が螺子部に螺合したとき、テーパ軸部（１３）の外周面とテーパ穴部（２７）の周壁面（２９）とが密着する、動力伝達装置において、テーパ穴部（２７）の周壁面（２９）が、従動軸（１０）の先端側に位置する円錐状周壁面（２９ａ）と、円錐状周壁面（２９ａ）からなめらかに連続してラッパ状に湾曲して拡開する基端側の湾曲周壁面（２９ｂ）とから構成され、第１回転体（２０）を螺子部に螺合したとき、従動軸（１０）のテーパ軸部（１３）と大径軸部（１２）との境界に形成される円環状の稜線（１５）とテーパ穴部（２７）の周壁面（２９）との間に隙間が形成されるように、湾曲周壁面（２９ｂ）が形成されていることを特徴としている。
【０００８】
請求項１のように構成することにより、第１回転体（２０）を従動軸（１０）の螺子部に固定したとき、従動軸（１０）の稜線（１５）の半径方向の延長には湾曲周壁面（２９ｂ）が対向し、つまり稜線（１５）と湾曲周壁面（２９ｂ）との間には隙間が形成されるので、第１回転体（２０）の周壁面（２９）には、稜線（１５）との当接による応力集中部が発生することはない。また周壁面（２９）が従動軸（１０）のテーパ軸部（１３）から離間する部分も湾曲周壁面（２９ｂ）の曲率半径に従って徐々に離間するので応力集中の程度は低下する。したがって第１回転体（２０）の周壁面（２９）の材料が塑性変形し、さらに局部的に圧壊剥離して従動軸（１０）側に固着する現象の発生を防ぐことができる。
【０００９】
また、本発明では、請求項２に記載の発明のように、従動軸（１０）から原動軸へ回転動力を伝達してもよい。
【００１０】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施例に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に添付の各図面を参照しながら、本発明の好適な実施例について詳細に説明する。図１は、車両用空調装置に用いられた本発明の実施例の動力伝達装置を縦断面で示したものである。本実施例の動力伝達装置は、エンジン等の外部駆動源の回転力を空調装置の冷媒圧縮機に伝達するための装置であり、より具体的にはエンジン等の原動軸（不図示）に機械的に連結された段付き円筒状のキャップ２０（第１回転体）から、該キャップ（２０）に同心に配置されている冷媒圧縮機（不図示）のシャフト１０（従動軸）に回転力を伝達するものである。またこの動力伝達装置は、キャップ２０と、シャフト１０に設けられた、詳細には後述する、螺子部１４と小径軸部１１と大径軸部１２とテーパ軸部１３とを具備するものである。
【００１２】
この実施例では、エンジン等の外部動力源からの動力がベルト（不図示）を介してプーリ（不図示）に伝達され、プーリからその内側に取り付けられたアウターハブ（不図示）、及びアウターハブの内周側に取り付けられたインナーハブ３０、及びインナーハブ３０に対して六角形の嵌合凹部３１でインロー嵌合しているトルクリミッタ４０へ伝えられる。トルクリミッタ４０はその中心穴に形成された雌ねじ４１をキャップ２０の外周に形成された雄ねじ２４に螺合させることによりキャップ２０に固定されて、動力を伝達する。なお、トルクリミッタ４０は、例えば冷媒圧縮機のロック等の原因により、所定の許容トルクを超えるトルクが作用した場合に切欠き部４２が破断することで動力を遮断し、車両のベルト等を保護するために設けられている。
【００１３】
また、キャップ２０は、その中心穴２５に形成された雌ねじ２８をシャフト１０の先端側の外周に形成された螺子部１４に螺合させることによってシャフト１０に固定される。このとき、後述するキャップ２０のテーパ穴部２７とシャフト１０のテーパ軸部１３が密着して、螺合により発生する力を互いに支持する。このようにキャップ２０はシャフト１０の螺子部１４に螺合により結合されてキャップ２０からシャフト１０へ動力の伝達が可能となる。
【００１４】
次に、シャフト１０及びキャップ２０についてより詳細に説明する。図２は、冷媒圧縮機の本体（不図示）から突出した部分のシャフト１０を示している。シャフト１０には、先端側の小径軸部１１と、基端側の大径軸部１２と、小径軸部１１と大径軸部１２との間の円錐台状のテーパ軸部１３とが設けられている。小径軸部１１は、その外周面に螺子部１４が形成されており、またテーパ軸部１３に隣接する部位にねじ逃げ１６が設けられている。テーパ軸部１３は、キャップ２０からシャフト１０への伝達可能トルクを高めることを目的に設けられており、本実施例ではテーパ角度αは８度に設定されている。テーパ軸部１３と大径軸部１２との境界には円環状の稜線１５が形成される。なお、本実施例のシャフト１０は、焼入れされた鋼材から製作されている。
【００１５】
図３は、本実施例のキャップ２０の断面図であり、キャップ２０は、本体部２１と基端側の大径のフランジ部２２と先端側の頭部２３とから形成されている。なお、本実施例では、キャップ２０は焼入れされていない鋼材から製作されている。本体部２１の外周面にはトルクリミッタ４０が螺合するための雄ねじ２４が形成されており、また頭部２３は、六角形状で形成されていて、キャップ２０をシャフト１０に締め付けるときにスパナ等の締め付け工具がそれに装着される。キャップ２０の内部にはその中心軸線に沿って中心穴２５が基端側から形成されている。この中心穴２５は、先端側の小径穴部２６と基端側のテーパ穴部２７とから形成されており、小径穴部２６にはシャフト１０の螺子部１４に螺合する雌ねじ２８が形成されている。
【００１６】
テーパ穴部２７の周壁面２９は、先端側の円錐状周壁面２９ａと、この円錐状周壁面２９ａからなめらかに連続してラッパ状に湾曲して拡開する基端側の湾曲周壁面２９ｂとから構成されている。ここで、前述の“なめらかに連続して”という記載は、図３のような縦断面で見たとき、円錐状周壁面２９ａを形成する直線状の線分が湾曲周壁面２９ｂを形成する曲線の接線であることと同じ様態を表現するものである。円錐状周壁面２９ａのテーパ角度βは、シャフト１０のテーパ角度αに等しくされており、したがって本実施例の場合８度である。湾曲周壁面２９ｂは、本実施例の場合半径Ｒの円弧から形成されており、その大きさは本実施例ではシャフト１０の大径軸部１２の半径とほぼ等しくされている。
【００１７】
また円錐状周壁面２９ａと湾曲周壁面２９ｂとの境界の基端面からの距離が符号Ａで表わされる。この距離Ａは、図１で示されるように、キャップ２０をシャフト１０に固定したときのシャフト１０の前記稜線１５の位置よりも左方に位置するように設定されている。従って、キャップ２０をシャフト１０に固定したとき、シャフト１０の前記稜線１５の半径方向の延長には湾曲周壁面２９ｂが対向し、つまり前記稜線１５と湾曲周壁面２９ｂとの間には隙間が形成され、キャップ２０の周壁面２９には、稜線１５との当接による応力集中部が発生することはない。また周壁面２９がシャフト１０のテーパ軸部１３から離間する部分も前記Ｒに従って徐々に離間するので応力集中の程度は低い。したがって、キャップ２０の周壁面２９の材料が、塑性変形しさらに局部的に圧壊剥離してシャフト１０側に固着する現象は発生しない。
【００１８】
なお、本発明における湾曲周壁面２９ｂは円弧以外の曲線から形成されてもよく、またその曲線の曲率の大きさも、キャップ２０の材質及び硬さ並びに適用されるキャップ２０の締め付けトルクなどに応じて増減されてよい。
【００１９】
前述の実施例では、本発明が車両用空調装置の冷媒圧縮機のための動力伝達装置として使用された場合を示したが、本発明は勿論これ以外の用途に適用されてもよい。さらに、本発明においては、シャフト１０（従動軸）から原動軸へ動力を伝達してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明による実施例の動力伝達装置の縦断面図である。
【図２】前記動力伝達装置のシャフトの側面図である。
【図３】前記動力伝達装置のキャップの側面図である。
【図４】従来の動力伝達装置の縦断面図である。
【図５】従来の動力伝達装置のシャフトの分解後の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００２１】
１０    従動軸
１１    小径軸部
１２    大径軸部
１３    テーパ軸部
１４    螺子部
１５    稜線
２０    第１回転体
２５    中心穴
２６    小径穴部
２７    テーパ穴部
２９    周壁面
２９ａ    円錐状周壁面
２９ｂ    湾曲周壁面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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