(57)【要約】【課題】長時間運転後も遮断トルクの経時変化が少なく、遮断トルクの数値を厳しく管理する必要がない動力伝達機構を提供する。【解決手段】トルクリミッタの機能を有する動力伝達機構は、プーリ４に数本のボルト６によって固定されている。数個のボール９は、インナーリング８、ボール押圧リング１２及びハブ１０と係合して、プーリの回転をハブに伝達する。各ボールの周囲には、固体潤滑材層２１が形成されている。固体潤滑材層の材料には、主成分として二硫化モリブデン、亜鉛化合物等が採用される。亜鉛化合物を主成分とする固体潤滑材層は、一例としてエポキシ樹脂を結合剤として亜鉛化合物とフッ素樹脂とが混合して生成される。固体潤滑材層の厚さは、実験によると、１〜５μが好適な数値範囲であることが判明した。【選択図】　　　図１
2004100823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の径方向テーパ状凹部を有する駆動側回転部材と、回転軸に連結され、かつ、複数の径方向及び回転軸方向凹部を有する従動側回転部材と、前記各径方向テーパ状凹部から前記各径方向及び回転軸方向凹部に移動することができる各ボールと、前記従動側回転部材に取り付けられたばね及び前記ばねによって付勢されたボール押圧リングとから構成され、トルクの伝達時には、前記ボール押圧リングに形成された傾斜面が前記各ボールを前記駆動側回転部材の前記各径方向テーパ状凹部と前記従動側回転部材とに圧接させ、トルクの遮断時には、前記駆動側回転部材の前記各径方向テーパ状凹部の一方のテーパ面と前記ボール押圧リングの前記傾斜面とが前記各ボールを前記各径方向及び回転軸方向凹部に移動させる動力伝達機構であって、前記各ボールの周囲、又は、前記各ボールが接触する前記駆動側回転部材、前記従動側回転部材及び前記ボール押圧リングの各部分に固体潤滑材層が形成されていることを特徴とする動力伝達機構。
【請求項２】
前記固体潤滑材層は、二硫化モリブデンを主成分とする材料から構成されることを特徴とする請求項１記載の動力伝達機構。
【請求項３】
前記固体潤滑材層は、亜鉛化合物を主成分とする材料から構成されることを特徴とする請求項１記載の動力伝達機構。
【請求項４】
前記固体潤滑材層は、１〜５μの厚さを有することを特徴とする請求項１，２又は３記載の動力伝達機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トルクリミッタの機能を有する動力伝達機構に関するものであり、圧縮機及び一般産業機器等の分野に広範に用いることができる。詳しくいえば、本発明は、遮断トルクの上昇の防止に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の圧縮機における動力伝達機構について図２〜図６を参照して説明する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
圧縮機１のハウジングには、球軸受３の内輪が固定され、球軸受３の外輪にはプーリ４が固定されている。プーリ４の側面には、アウターリング５が３本のボルト６によって固定され、アウターリング５の内側には、加硫接着された弾性変形可能なゴムリング７を介してインナーリング８が固定されている。ゴムリング７は、緩衝作用を営む。インナーリング８には、１個のボール９を収容するための径方向テーパ状凹部８ａが、同一径上に等間隔で数箇所形成されている。各径方向テーパ状凹部８ａには、一対のテーパ面８ｂが左右対称に形成されている。
【０００４】
圧縮機の回転軸２には、ハブ１０の軸取付部１０ａがナット１１によって固定されている。ハブ１０には、一個のボール９を収容するための径方向及び回転軸方向凹部１０ｂが、同一径上に等間隔で数箇所形成されている。また、各径方向及び回転軸方向凹部１０ｂに連続して各回転軸方向奥凹部１０ｃが形成されている。
【０００５】
各ボール９は、トルクの伝達時には、図２と図５に示されるように、各径方向テーパ状凹部８ａと各径方向及び回転軸方向凹部１０ｂとにまたがって位置する。しかし、トルクの遮断時には、各ボール９は、図３と図６に示されるように、各径方向及び回転軸方向凹部１０ｂに移動して、更に、各回転軸方向奥凹部１０ｃに移動する。各ボール９の移動については、後述する。
【０００６】
ハブ１０の突出円筒部１０ｄには、ボール押圧リング１２と皿ばね１３とをはめて、ナット１４によって固定する。ナット１４の締め付け度を加減することによって、ボール押圧リング１２に対する皿ばね１３の付勢力を設定することができる。ボール押圧リング１２には、各ボール９を径方向外側に配置されるインナーリング８と回転軸方向に配置されるハブ１０とに対して圧接させるための傾斜面１２ａが形成されている。インナーリング８とハブ１０の突出部１０ｅとの間には、リング状シール部材１５を配設し、また、インナーリング８とボール押圧リング１２との間には、リング状シール部材１６を配設する。インナーリング８、ハブ１０、ボール押圧リング１２及び各リング状シール部材１５，１６によって密閉された空間に、防錆材又は潤滑材を封入する。
【０００７】
トルクの伝達時における従来の動力伝達機構の作用について図２と図５を参照して説明する。各ボール９は、インナーリング８の各径方向テーパ状凹部８ａの一対のテーパ面８ｂと、ハブ１０の突出部１０ｅと、ボール押圧リング１２の傾斜面１２ａとに圧接しているため、プーリ４の回転は、３本のボルト６、アウターリング５、ゴムリング７、インナーリング８、各ボール９、ハブ１０の突出部１０ｅ及びハブ１０の軸取付部１０ａを経て圧縮機の回転軸２に伝達される。
【０００８】
圧縮機１の焼付き事故等に起因して設定値を超過したトルクが発生した際には、図２と図５の状態が維持されずに、インナーリング８の各径方向テーパ状凹部８ａの一方のテーパ面８ｂ（プーリ４の回転方向に応じていずれか一方）が、各ボール９を押圧して図３と図６に示されるようにハブ１０の各径方向及び回転軸方向凹部１０ｂに移動する。この移動後の状態では、各ボール９は、径方向外側に戻る若干の恐れがあるため、各一方のテーパ面８ｂとボール押圧リング１２の傾斜面１２ａとは、各ボール９を各回転軸方向奥凹部１０ｃに更に移動する。この結果、各ボール９は、径方向外側に戻ることを確実に阻止される。このとき、ボール押圧リング１２は、傾斜面１２ａが各ボール９に押圧されることによって、皿ばね１３に抵抗しながら図２において一時的に若干左方向に移動した後に復元する。したがって、インナーリング８と各ボール９とは、離間するため、プーリ４の回転は、圧縮機の回転軸２に伝達されない。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−１５３１５２号公報（第４，５頁、図１〜５）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の動力伝達機構においては、各ボール９とインナーリング８との接触、各ボール９とボール押圧リング１２との接触、及び、各ボール９とハブ１０との接触は、いずれも金属同士の点接触である。したがって、その接触面積は極めて狭いため、この部分には極めて高い接触圧力が発生している。このような状態が長時間持続されると、その接触面の摩擦係数が大幅に上昇することが知られている。図７（山本雄二、兼田槙宏共著「トライボロジー」理工学社、１９９９年１１月２５日、ｐ．４０）は、静摩擦係数に及ぼす接触時間の影響を示す一例である。
【００１１】
前記従来の動力伝達機構においては、ボール押圧リング１２に作用する皿ばね１３の軸方向力をナット１４を締め込むことによって、遮断トルクを調整することが可能であり、また、遮断トルクの精度を向上することが可能であると考えられていた。しかし、前述の理由により動力伝達機構を圧縮機に取り付けて長時間運転した結果、遮断トルクの数値が設定された遮断トルクの数値よりも５〜２５Ｎｍ高いことが確認された。車輌空調用動力伝達機構の遮断トルクの数値については、圧縮機の最大トルク値から遮断トルクの下限値が定められ、また、ベルトの伝達可能な最大トルク値から遮断トルクの上限値が定められる。遮断トルクの上限値と下限値の差は、約３０Ｎｍであるが、遮断トルクの経時変化特性を配慮すると、組立時の遮断トルクの許容差は、プラスマイナス２．５Ｎｍとなる。前記動力伝達機構は、遮断トルクの調整が可能であっても、生産性低下の大きい要因である。
【００１２】
この種の動力伝達機構は、組立時の遮断トルクの数値を厳しく管理しなければ、長時間運転後の遮断トルクの数値をベルトの伝達可能な最大トルク値以下に維持することができない。本発明は、長時間運転後も遮断トルクの経時変化が少なく、遮断トルクの数値を厳しく管理する必要がない動力伝達機構を提供しようとするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するため、次の手段を採用する。
【００１４】
１．複数の径方向テーパ状凹部を有する駆動側回転部材と、回転軸に連結され、かつ、複数の径方向及び回転軸方向凹部を有する従動側回転部材と、前記各径方向テーパ状凹部から前記各径方向及び回転軸方向凹部に移動することができる各ボールと、前記従動側回転部材に取り付けられたばね及び前記ばねによって付勢されたボール押圧リングとから構成され、トルクの伝達時には、前記ボール押圧リングに形成された傾斜面が前記各ボールを前記駆動側回転部材の前記各径方向テーパ状凹部と前記従動側回転部材とに圧接させ、トルクの遮断時には、前記駆動側回転部材の前記各径方向テーパ状凹部の一方のテーパ面と前記ボール押圧リングの前記傾斜面とが前記各ボールを前記各径方向及び回転軸方向凹部に移動させる動力伝達機構であって、前記各ボールの周囲、又は、前記各ボールが接触する前記駆動側回転部材、前記従動側回転部材及び前記ボール押圧リングの各部分に固体潤滑材層が形成されている動力伝達機構。
【００１５】
２．前記固体潤滑材層は、二硫化モリブデンを主成分とする材料から構成される前記１記載の動力伝達機構。
【００１６】
３．前記固体潤滑材層は、亜鉛化合物を主成分とする材料から構成される前記１記載の動力伝達機構。
【００１７】
４．前記固体潤滑材層は、１〜５μの厚さを有する前記１，２又は３記載の動力伝達機構。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態例の動力伝達機構について図１を参照して説明する。本実施の形態例については、前記従来の動力伝達機構と同様な点の説明を省略し、相違する点の説明のみを行う。
【００１９】
図１（Ａ）は、本動力伝達機構がプーリ４に数本のボルト６によって固定された状態の断面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の円内におけるボール９の拡大断面図である。
【００２０】
ボール９の周囲には、固体潤滑材層２１が形成されている。固体潤滑材層２１の材料には、主成分として二硫化モリブデン、二硫化タングステン、グラファイト、窒化ホウ素、亜鉛化合物等が、採用される。亜鉛化合物を主成分とする固体潤滑材層２１は、一例としてエポキシ樹脂を結合剤として亜鉛化合物とフッ素樹脂とが混合して生成される。
【００２１】
固体潤滑材層２１の厚さは、実験によると、１〜５μが好適な数値範囲であることが判明した。
【００２２】
固体潤滑材層２１は、ホール９に限らず、ボール９が接触するインナーリング８、ボール押圧リング１２及びハブ１０の各部分にも形成される。
【００２３】
固体潤滑材層２１は、ボール９と、ボール９が接触するインナーリング８、ボール押圧リング１２及びハブ１０の各部分の摩擦係数が変化し難いこと、又は、摩擦係数の変化が短時間で飽和してそれ以降変化し難い特性を有することが望ましい。
【００２４】
固体潤滑材層２１の材料に、主成分として二硫化モリブデンを採用すると、他の材料を採用した場合と対比して、動力伝達機構の圧縮機への組込み直後の遮断トルクの数値と、長時間運転後の遮断トルクの数値との差が最も小さいことが、判明した。
【００２５】
固体潤滑材層２１の材料に、主成分として亜鉛化合物を採用すると、他の材料を採用した場合と対比して、動力伝達機構の圧縮機への組込み後、短時間で遮断トルクの数値が上昇し、その後、遮断トルクの数値の上昇が小さいことが、判明した。遮断トルクの数値を高く設定するためには、皿ばね１３の増強とボール押圧リング１２の板厚の増加等の方策が必要である。しかし、亜鉛化合物を主成分とすることによって、圧縮機の回転軸方向の力を増大せずに、遮断トルクの数値を上昇させることができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、次の効果が奏される。
【００２７】
１．長時間運転後も遮断トルクの経時変化が少なく、遮断トルクの数値を厳しく管理する必要がない動力伝達機構が得られる。
【００２８】
２．固体潤滑材層の材料に主成分として二硫化モリブデンを採用すると、最初の遮断トルクの数値と、長時間運転後の遮断トルクの数値との差が最も小さい。
【００２９】
３．固体潤滑材層の材料に主成分として亜鉛化合物を採用すると、運転開始後短時間で遮断トルクの数値が上昇し、その後、遮断トルクの数値の上昇が小さい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態例の動力伝達機構の断面図であり、（Ａ）は同動力伝達機構がプーリに固定された状態、（Ｂ）は（Ａ）における円内のボールの拡大図を、それぞれ示す。
【図２】従来の動力伝達機構が使用された圧縮機のトルクの伝達時における軸方向断面図である。
【図３】従来の動力伝達機構が使用された圧縮機のトルクの遮断時における軸方向断面図である。
【図４】従来の動力伝達機構が使用された圧縮機の正面図である。
【図５】図２における線Ａ−Ａによる断面図である。
【図６】図３における線Ｂ−Ｂによる断面図である。
【図７】静摩擦係数に及ぼす接触時間の影響を示すグラフである。
【符号の説明】
３　　球軸受
４　　プーリ
５　　アウターリング
６　　ボルト
７　　ゴムリング
８　　インナーリング
９　　ボール
１０　　ハブ
１２　　ボール押圧リング
１３　　皿ばね
１４　　ナット
２１　　固体潤滑材層
【図１】
2004100823.tif 000003
【図２】
2004100823.tif 000004
【図３】
2004100823.tif 000005
【図４】
2004100823.tif 000006
【図５】
2004100823.tif 000007
【図６】
2004100823.tif 000008
【図７】
2004100823.tif 000009