(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルトを介して駆動源により回転駆動されて、内周に座部を有する筒状の駆動側回転体と、
この駆動側回転体の内周側に配設された弾性変形が可能な爪状部を有し、回転装置の回転軸に回転力を伝える従動側回転体と、
前記爪状部を前記座部に押し付ける押圧部を有するスプリングと
を備え、前記駆動側回転体および前記従動側回転体を樹脂材料により所定の形状に成形してなる動力伝達装置であって、
前記駆動側回転体には、前記スプリングの一端部を係止すると共に、外周寄りから内周寄りに向けて徐々に底面の位置が浅くなるように傾斜した傾斜溝が設けられ、
前記爪状部の内周には、前記押圧部に弾性変形を与える保持位置、および前記押圧部の弾性変形を緩める緩和位置を有し、前記保持位置から前記緩和位置に向けて徐々に内径が広くなるように傾斜した傾斜壁が設けられたことを特徴とする動力伝達装置。
【請求項２】
請求項１に記載の動力伝達装置において、
前記座部は、略半円形状の凹状部であり、
前記爪状部は、前記凹状部の形状に対応した略半円形状の断面を有することを特徴とする動力伝達装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動源の回転動力を回転装置の回転軸に伝達する動力伝達装置に関するもので、特に駆動側回転体と従動側回転体との主要部品を樹脂で製作することで、軽量で、しかも安価なリミッター機構を備えた動力伝達装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、可変容量型冷媒圧縮機を備えた冷凍サイクルでは、エンジンから冷媒圧縮機への回転動力の伝達を断続するクラッチ機構が不要となる。しかし、クラッチ機構を廃止した場合には、冷媒圧縮機の焼き付き故障等による冷媒圧縮機の駆動軸のロックが発生すると、冷媒圧縮機の駆動軸を駆動するためのプーリの回転が止まり、ベルトに摩耗が生じ、破断する可能性がある。
【０００３】
そこで、冷媒圧縮機の駆動軸のロック等の過負荷時に、伝達トルクが設定値以上になると、エンジンから冷媒圧縮機の駆動軸への動力伝達経路を遮断するリミッター機構を備えたプーリ装置が提案されている。このプーリ装置は、エンジンによりベルト駆動される鉄系の金属材料のプーリ、冷媒圧縮機の駆動軸に連結された鉄系の金属材料のハブ、およびこのハブの外周に固定されて、プーリの内周側の凸凹部とハブの外周側の凸凹部との間に挟み込まれたゴム製の弾性体を備え、冷媒圧縮機の駆動軸がロックする等の過負荷時にプーリとハブとの連動状態を遮断するように構成されている。
【０００４】
ここで、近年、自動車分野では、環境問題等を背景に低燃費化が求められており、自動車部品の小型化、軽量化が求められている。これは、自動車用エンジン補機類においても当てはまり、この要求に応えるためには軽量な材料を使用することが有効な手段である。このため、上記のようなリミッター機構を有するプーリ装置においても、プーリ装置を構成する主要部品（例えばプーリやハブ等）を鉄系の金属材料から樹脂材料へ変更することが考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、鉄系の金属材料製のプーリから樹脂材料製のプーリへ変更した場合には、プーリ自身が軽量化されることにより、プーリの慣性が低下する。これにより、冷媒圧縮機の駆動軸のロック等の過負荷時にリミッター機構が作動しても、瞬時に作動が完了せず、プーリ側の凸凹部とハブ側の凸凹部との間のゴム製の弾性体をプーリ側の凸凹部が乗り越えながらプーリが回転し続け、ゴム製の弾性体が摩耗により擦り減るまで、プーリがゴム製の弾性体の外周を回り、ひきずりトルクが残ってしまうという問題が生じている。また、リミッター機構が作動しても、ベルトの速度よりも遅い速度で、プーリが回転し続けるので、ベルトとプーリとが滑り摩耗することにより、ベルトが発熱して破断する可能性がある。
【０００６】
また、ゴム製の弾性体を用いたリミッター機構は、ゴム硬度の周波数依存性により見かけ硬度が増加し、リミッタートルクが静的狙い値（設定値）よりも増加する。これにより、リミッタートルクがベルトの滑りトルクよりも大きくなり、ベルトが滑り摩耗して発熱することにより、ベルトが破断する可能性がある。したがって、ゴム製の弾性体を利用したリミッター機構を、鉄系の金属材料製のプーリから樹脂材料製のプーリへ変更したプーリ装置に流用することは非常に困難である。
【０００７】
【発明の目的】
本発明の目的は、主要部品を鉄系の金属材料から樹脂材料へ変更することにより軽量化を図りながらも、瞬時にリミッター作動が完了するようにして、ベルトと駆動側回転体との滑りを防止することのできる動力伝達装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、駆動側回転体の傾斜溝内にスプリングの一端部が係止され、従動側回転体の爪状部の傾斜壁の保持位置にスプリングの押圧部が保持されている通常作動時には、スプリングの押圧部に径方向外方へ向かう付勢力（押し付け力）が発生する。これにより、そのスプリングの押圧部の付勢力によって従動側回転体の爪状部が駆動側回転体の内周の座部に押し付けられる。それによって、ベルトを介して駆動源から駆動側回転体に回転動力が伝達されると、従動側回転体も駆動側回転体に追従して回転し、駆動源の回転動力が回転装置の回転軸に伝達される。
【０００９】
回転装置の回転軸がロックする等の過負荷時には、従動側回転体の回転が停止したまま駆動側回転体が回転を続ける。そして、駆動側回転体の回転に伴い、スプリングの押圧部がその径を絞られながら回転軸側に移動し、スプリングの一端部が駆動側回転体の傾斜溝を駆け上がり、スプリングの一端部が傾斜溝から外れる。
【００１０】
そして、一端部が傾斜溝から外れたスプリングの押圧部は、傾斜壁を保持位置から緩和位置に向けて移動する毎に徐々に径が大きくなりつつ、爪状部を駆動側回転体の内周の座部に押し付ける押し付け力が衰える。これにより、従動側回転体の爪状部は、駆動側回転体の座部への押し付け力を失うため、瞬時にリミッター作動が完了し、駆動側回転体から従動側回転体への動力伝達が瞬時に遮断される。
【００１１】
したがって、さらに、回転装置の回転軸がロックする等の過負荷時に、仮にリミッタートルクがベルトの滑りトルクよりも大きくなっても、瞬時にリミッター作動が完了するので、ひきずりトルクが残らず、駆動側回転体とベルトとの滑りを防止することができ、ベルトの摩耗を防止することができる。駆動側回転体および従動側回転体等の主要部品の使用材料を鉄系の金属材料から安価な樹脂材料へ変更することにより、リミッター機構を有する動力伝達装置の軽量化および低コスト化を図ることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、駆動側回転体の座部の形状を略半円形状とし、従動側回転体の爪状部の断面形状を凹形状に対応した略半円形状とすることにより、スプリングの押圧部の付勢力が大きい時には爪状部が座部より抜け難く、スプリングの押圧部の付勢力が小さくなると爪状部が座部より抜け易くなる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
〔実施例の構成〕
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。ここで、図１および図２は本発明のリミッター機構を備えたプーリ装置を示した図で、図３はエンジンによりベルト駆動されるエンジン補機類を示した図である。
【００１４】
本実施例のリミッター機構を備えたプーリ装置は、エンジン（本発明の駆動源に相当する）Ｅを搭載する自動車等の車両のエンジンルーム内に配設され、エンジンＥに常時駆動されて、車両用空調装置の冷凍サイクルの一構成部品を成す冷媒圧縮機（以下コンプレッサと言う）１へ回転動力を伝達する動力伝達装置である。
【００１５】
なお、コンプレッサ１は、本発明の回転装置に相当するもので、０％容量まで冷媒の吐出容量を変化させることが可能な可変容量型冷媒圧縮機で、駆動軸１０（本発明の回転軸に相当する）を回転させることにより、エバポレータより吸入した冷媒を圧縮し、コンデンサへ吐出する。
【００１６】
ここで、プーリ装置は、エンジンＥのクランク軸２に取り付けられたクランクプーリ２ａに掛け渡された多段式のＶベルト３に他のエンジン補機類（エンジン冷却装置のウォータポンプ４、パワーステアリング装置の油圧ポンプ５、オルタネータ６）の各Ｖプーリ４ａ〜６ａと共掛けされている。
【００１７】
なお、ウォータポンプ４は、ロータおよびシャフトに固定されたＶプーリ４ａにＶベルト３が掛け渡されており、エンジンＥに常時駆動されてエンジンＥを冷却する冷却水を冷却水回路中に循環させる。また、油圧ポンプ５は、ロータおよびシャフトに固定されたＶプーリ５ａにＶベルト３が掛け渡されており、エンジンＥに常時駆動されてパワーステアリング装置の動力源となる油圧を発生する。さらに、オルタネータ６は、ロータおよびシャフトに固定されたＶプーリ６ａにＶベルト３が掛け渡されており、エンジンＥに常時駆動されて発電を行うことにより車載バッテリを充電する。
【００１８】
エンジンＥからコンプレッサ１への伝達トルクが設定値以上になると、エンジンＥからコンプレッサ１への回転動力の伝達を遮断するリミッター機構を備えたプーリ装置は、エンジンＥによりベルト駆動される樹脂材料製のＶプーリ（ロータ）７と、このＶプーリ７からコンプレッサ１の駆動軸１０へ回転動力を伝達する樹脂材料製のハブ８と、このハブ８内に収容されることで、半径方向の内方（中心）側から外方側（放射方向）へ向けて付勢力を発生する鉄系の金属材料製のスプリング９とを備えている。
【００１９】
本実施例のＶプーリ７は、本発明の駆動側回転体に相当するもので、例えばフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂により所定の形状に一体成形されたＶリブドプーリである。このＶプーリ７は、エンジンＥに常時駆動される略円筒形状の筒壁部（プーリ部）１１、およびこの筒壁部１１のコンプレッサ１側の端部より径方向の内方側へ延長された円環状の側壁部１２を有している。
【００２０】
筒壁部１１は、エンジンＥのクランクプーリ（図示せず）との間に掛け渡されるＶベルト３が掛けられる。この筒壁部１１の外周には、Ｖベルト３の内周面に形成された複数のＶ字状溝部に対応した複数のＶ字状溝部１３が形成されている。
【００２１】
また、筒壁部１１の内周には、複数個（本例では４個）の座部（凹状溝、凹状係合部）１４が略半円形状の中空部（凹状部）を有するように形成されている。複数個の座部１４は、本発明の凹状部に相当するもので、筒壁部１１の内周において周方向に等間隔（例えば４５°間隔）となるように設けられている。そして、側壁部１２は、コンプレッサ１の駆動軸１０の一端部を回転自在に支持するコンプレッサハウジング４１の円筒状部４２の外周にベアリング１５を介して回転自在に支持されている。
【００２２】
また、側壁部１２のコンプレッサ１側に対して逆側面には、図２（ａ）に一点鎖線で示した回転中心を通る半径方向の想像線に対して平行で、スプリング９の一端部が摺動可能なようにスプリング９の断面径よりやや大きい幅の一文字形状の傾斜溝１６が形成されている。
【００２３】
傾斜溝１６は、図２（ａ）、（ｂ）に示したように、図示右側端部の外周寄りから図示左側端部の内周寄りに向けて徐々に底壁面の位置が浅くなるように傾斜している。そして、傾斜溝１６の最も深い部位は、スプリング９の一端部を係止する係止部１７とされている。
【００２４】
本実施例のハブ８は、本発明の従動側回転体に相当するもので、例えば６６ナイロン樹脂等の熱可塑性樹脂により所定の形状に一体成形されている。このハブ８は、コンプレッサ１の駆動軸１０の先端部の外周に嵌め合わされる円筒形状の筒壁部２０、この筒壁部２０の先端より径方向の内方および外方に延長された円環板形状の側壁部２１、および側壁部２１の外周端より軸方向のコンプレッサ１側に延長されて弾性変形が可能な複数個（本例では４個）の脚部（弾性変形部）２２を有している。
【００２５】
筒壁部２０の内周には、コンプレッサ１の駆動軸１０の先端部に形成されたスプラインに係合するスプライン部が形成されている。また、側壁部２１の内周には、コンプレッサ１の駆動軸１０の先端部に形成された内周ねじ部にねじ込まれる固定用ボルト４３の軸部が挿通する挿通孔２４が形成されている。これにより、側壁部２１の内周部分がボルトの頭部によってコンプレッサ１の駆動軸１０の先端部に締め付けられることにより、ハブ８とコンプレッサ１の駆動軸１０とが固定される。
【００２６】
複数個の脚部２２の先端部の外周には、Ｖプーリ７の複数個の座部１４にそれぞれ係合（凹凸嵌合）する複数個（本例では４個）のシュー（凸状係合部）２３が設けられている。複数個のシュー２３は、本発明の爪状部に相当するもので、座部１４と同様に、周方向に等間隔（例えば４５°間隔）となるように設けられている。これらのシュー２３は、Ｖプーリ７の座部１４の中空形状に対応した略半円形状の断面を有している。
【００２７】
また、複数個の脚部２２の内周には、先端部から側壁部２１側に向けて徐々に肉厚が薄く形成されており、内周に先端部から側壁部２１側に向けて徐々に内径が広がるように傾斜した傾斜壁２５が設けられている。その脚部２２の傾斜壁２５の先端側の保持位置には、定常時にスプリング９を圧縮変形しながら保持してスプリング９の付勢力を大きくするための保持溝２６が形成されている。
【００２８】
また、傾斜壁２５の側壁部２１側の緩和位置には、過負荷時にスプリング９が入り込み、スプリング９の付勢力を緩和するためのポケット２７が形成されている。ポケット２７は、保持溝２６の内径よりも大きい内径を有している。なお、傾斜壁２５の内周面は、スプリング９の形状に沿うように湾曲している。
【００２９】
スプリング９は、鉄系の金属材料により製作され、円形状の断面を有する。このスプリング９は、ハブ８の複数個の脚部２２の傾斜壁２５により径方向の内方側へ押し縮められることによって、弾性変形（本来のスプリング９の径よりも縮径される圧縮変形）が与えられることで、Ｖプーリ７の座部１４内にハブ８の複数個のシュー２３を押し付ける付勢力が発生するように構成されている。
【００３０】
そして、スプリング９には、各シュー２３の保持溝２６内に嵌合するように周方向に配設された略Ｃ字形状の押圧部３１、およびこの押圧部３１の一端より軸方向に折り曲げられて、Ｖプーリ７の傾斜溝１６の係止部１７に係止される鉤状のフック部（被係止部）３２が設けられている。
【００３１】
〔実施例の作用〕
次に、本実施例の動力伝達装置の作用を図１ないし図３に基づいて簡単に説明する。
【００３２】
通常作動時には、Ｖプーリ７の傾斜溝１６の係止部１７にスプリング９のフック部３２が係止され、ハブ８の複数個の脚部２２の保持溝２６内にスプリング９の押圧部３１が保持されているので、スプリング９の押圧部３１に径方向外方へ向かう付勢力（押し付け力）が発生する。これにより、そのスプリング９の押圧部３１の付勢力によってハブ８の複数個のシュー２３がＶプーリ７の内周の複数個の座部１４内にそれぞれ押し付けられているので、Ｖプーリ７とハブ８とが係合（凹凸嵌合）状態となっている。
【００３３】
したがって、通常作動時には、エンジンＥが始動することによりクランク軸２が回転し、Ｖベルト３を介してＶプーリ７にエンジンＥの回転動力が伝達されると、スプリング９の押圧部３１の付勢力によって各シュー２３が各座部１４内にそれぞれ押し付けられているハブ８もＶプーリ７に追従して回転するため、エンジンＥの回転動力がコンプレッサ１の駆動軸１０に伝達される。これにより、コンプレッサ１が吸引した冷媒を圧縮して吐出するため、自動車の車室内の冷房が成される。
【００３４】
コンプレッサ１の焼き付き故障等によるコンプレッサ１の駆動軸１０がロックする等の過負荷時には、Ｖプーリ７からハブ８への伝達トルクが設定値以上となる。この場合には、ハブ８の回転が停止したままＶプーリ７が回転を続け、ハブ８の複数個のシュー２３がＶプーリ７の内周の複数個の座部１４から外れてＶプーリ７の複数個の脚部２２が図示位置から径方向の内方の位置（中心方向）に移動する。
【００３５】
同時に、Ｖプーリ７の回転に伴い、スプリング９の略Ｃ字形状の押圧部３１がその径を絞られながら駆動軸１０側に移動し、スプリング９のフック部３２がＶプーリ７の傾斜溝１６の側面に引っ掛かりながら傾斜溝１６の底面を駆け上がり、遂にはスプリング９のフック部３２が傾斜溝１６から外れる。
【００３６】
そして、フック部３２が傾斜溝１６から外れたスプリング９の押圧部３１は、傾斜壁２５の保持溝２６からポケット２７に向けて移動する毎に徐々に径が大きくなりつつ、ポケット２７内に収まり、複数個の脚部２２の先端部外周、つまり複数個のシュー２３をＶプーリ７の内周の複数個の座部１４内に押し付ける押し付け力が衰える。
【００３７】
これにより、Ｖプーリ７の複数個の脚部２２が径を小さくする側に弾性変形（塑性変形）するので、Ｖプーリ７の複数個の脚部２２の間隔が狭まり、複数個のシュー２３と複数個の座部１４との係合（凹凸嵌合）状態が緩和されて、Ｖプーリ７の回転がハブ８に対してフリーとなる。そして、スプリング９の押圧部３１が再び保持溝２６に入ることはない。
【００３８】
それによって、ハブ８の複数個のシュー２３は、Ｖプーリ７への押し付け力を失うため、瞬時にリミッター作動が完了し、Ｖプーリ７からハブ８への動力伝達が瞬時に遮断される。その後、ハブ８の複数個のシュー２３は、Ｖプーリ７が回転することにより、Ｖプーリ７の複数個の座部１４と軽い衝突をしながら、徐々に削られていき、遂には完全に動力伝達が遮断される。
【００３９】
〔実施例の効果〕
以上のように、本実施例のリミッター機構を備えたプーリ装置は、Ｖプーリ７およびハブ８等の主要部品の使用材料を鉄系の金属材料から安価な樹脂材料へ変更することにより、リミッター機構を有するプーリ装置の軽量化および低コスト化を図ることができる。また、金属製のスプリング９を用いたリミッター機構を採用しているので、コンプレッサ１の駆動軸１０がロックする等の過負荷時に、仮にリミッタートルクが瞬間的にＶベルト３の滑りトルクよりも大きくなっても、瞬時にリミッター作動が完了する。
【００４０】
それによって、回転を継続するＶプーリ７と固定されてしまったハブ８との係合状態が瞬時に遮断され、Ｖプーリ７にひきずりトルクが残らず、Ｖベルト３の移動に伴ってＶプーリ７が抵抗なく、すなわち、回転速度をＶベルト３の速度よりも落とすことなく回転するので、Ｖベルト３とＶプーリ７との間に滑りが発生することはなく、Ｖベルト３の摩耗や破断を防止することができる。
【００４１】
したがって、リミッター機構を備えたプーリ装置が、コンプレッサ１以外の種々なエンジン補機類（例えばエンジン冷却装置のウォータポンプ４、パワーステアリング装置の油圧ポンプ５、オルタネータ６等）の各Ｖプーリ４ａ〜６ａと共通のＶベルト３にて、エンジンＥからの回転動力が伝達されるように構成されている場合でも、コンプレッサ１の駆動軸１０のロック等の過負荷時に瞬時にリミッター作動が完了することにより、Ｖベルト３の摩耗や破断を防止できるので、自動車の走行不能という重大な故障を引き起こすことはない。
【００４２】
また、鉄系の金属材料よりなるスプリング９を用いたリミッター機構は、リミッタートルクが静的狙い値よりも大きく増加することを抑えることができる。これにより、リミッタートルクがベルトの滑りトルクよりも大きくなることを抑えることができるので、Ｖベルト３とＶプーリ７との間に滑りが発生することはなく、Ｖベルト３の摩耗や破断を防止することができる。
【００４３】
〔変形例〕
本実施例では、自動車等の車両に搭載されるエンジンＥによりベルト駆動されるプーリ装置に適用した例を説明したが、工場等の定位置に置かれる内燃機関や電動モータ等の駆動源によりベルト駆動されるプーリ装置（動力伝達装置）に適用しても良い。また、本実施例では、多段式のＶプーリ（Ｖリブドプーリ）７を用いたが、１個のＶ溝を有するＶプーリを用いても良い。この場合には、Ｖプーリに対応した形状のＶベルトを使用する。
【００４４】
本実施例では、本発明を、車両用空調装置の冷凍サイクルの一構成部品を成すコンプレッサ１を回転駆動するリミッター機構を備えたプーリ装置（動力伝達装置）に適用した例を説明したが、本発明を、その他の回転装置（例えばウォータポンプ４、油圧ポンプ５、オルタネータ６、ブロワまたはファン）を回転駆動するリミッター機構を備えたプーリ装置に適用しても良い。
【００４５】
本実施例では、断面形状が円形のスプリング９を使用した例を説明したが、断面形状が楕円形、三角形以上の多角形状のスプリングを使用しても良い。また、ハブ８の各脚部２２の傾斜壁２５によって構成される円周方向の想像線よりも、本来の外径が大きい略Ｃ字形状のスプリング９を使用したが、略直線状のスプリングを曲げながら各シュー２３の傾斜壁２５内に入れた際に略Ｃ字形状となるようなスプリングを用いても良い。
【００４６】
本実施例では、Ｖプーリ７の筒壁部１１の内周に設けられた凹形状の座部１４、およびハブ８の側壁部２１の外周より延長された複数個の脚部２２の先端部外周に設けられた凸形状のシュー２３の個数を４個にしたが、座部１４およびシュー２３の個数を１個、２個、３個または５個以上にしても良い。
【００４７】
本実施例では、Ｖプーリ７に複数個の座部１４等の凹状係合部を設け、ハブ８に複数個のシュー２３等の凸状係合部を設けて、凹状係合部と凸状係合部とが係合（凹凸嵌合）するように構成したが、Ｖプーリ７に凸状係合部を設け、ハブ８に凹状係合部を設けて、凸状係合部と凹状係合部とが係合（凹凸嵌合）するように構成しても良い。また、座部１４およびシュー２３の設置間隔は等間隔でも不規則（ランダム）でもどちらでも良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】リミッター機構を備えたプーリ装置を示した断面図である（実施例）。
【図２】（ａ）は図１のＡ−Ａ断面図で、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である（実施例）。
【図３】エンジンによりベルト駆動されるエンジン補機類を示した概略図である（実施例）。
【符号の説明】
１  コンプレッサ（回転装置）
３  Ｖベルト
７  Ｖプーリ（駆動側回転体）
８  ハブ（従動側回転体）
９  スプリング
１０  駆動軸（回転軸）
１４  座部（凹状部）
１６  傾斜溝
２３  シュー（爪状部）
２５  傾斜壁
２６  保持溝
２７  ポケット
３１  押圧部
３２  フック部
【図１】
0003911910.tif 000002
【図２】
0003911910.tif 000003
【図３】
0003911910.tif 000004