(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）凹状係合部を有し、駆動源により回転駆動される樹脂製の駆動側回転体と、
（ｂ）この駆動側回転体に重ね合わされて、外周より径方向外方へ突出するように延長された脚部、およびこの脚部の先端に設けられて前記凹状係合部に係合する凸状係合部を有し、回転装置の回転軸に連結された樹脂製の従動側回転体と、
（ｃ）この従動側回転体の側壁部に重ね合わされて、前記凸状係合部を前記凹状係合部に押し付けると共に、前記凹状係合部を閉塞することが可能な押圧部、およびこの押圧部に隣接して設けられて、前記凸状係合部の幅よりも大きい切欠き部を有する樹脂または金属製の弾性体と
を備え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、
前記駆動側回転体は、外周側に配設された筒壁部、およびこの筒壁部の内周に凹部または凸部等の嵌合部を有し、
前記弾性体は、外周に前記嵌合部に嵌め合わされる凸部または凹部等の被嵌合部を有することを特徴とする動力伝達装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の動力伝達装置において、
前記凹状係合部は、前記駆動側回転体の環状の側壁部に周方向に所定の間隔で配設された複数個の凹状部であり、
前記凸状係合部は、前記従動側回転体の環状の側壁部に周方向に前記複数個の凹状部にそれぞれ係合するように配設された複数個の凸状部であり、
前記弾性体は、前記押圧部と前記切欠き部とを周方向に交互に設けた環状のスプリングであ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、駆動源から回転装置の回転軸へ回転動力を伝達する動力伝達装置に関するもので、特に伝達トルクが設定値以上になると駆動源から回転装置の回転軸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、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。このプーリ装置としては、ゴム方式のリミッター機構を備えたプーリ装置、あるいは摩擦方式のリミッター機構を備えたプーリ装置がある。
【０００４】
ゴム方式のリミッター機構は、エンジンによりベルト駆動される鉄製のプーリ、冷媒圧縮機の駆動軸に連結された鉄製のハブ、およびハブの外周側に固定されて、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系の弾性体を備え、冷媒圧縮機の駆動軸がロックした際にプーリとハブとの係合状態を遮断するように構成されている。
【０００５】
また、摩擦方式のリミッター機構は、エンジンによりベルト駆動される鉄製のプーリ、このプーリに固定された鉄製のアウタハブ、このアウタハブとの間にゴム部材を介して連結された鉄製のフランジ部材、冷媒圧縮機の駆動軸に連結された鉄製のインナハブ、およびフランジ部材とインナハブとの間に設けられた多板の摩擦部材を備え、冷媒圧縮機の駆動軸がロックした際にインナハブとアウタハブとの係合状態を遮断するように構成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のリミッター機構を備えたプーリ装置においては、プーリ装置全体の中でリミッター機構が占める割合が大きく、また部品点数も多く組付工数が多いため、製品コストが上昇するという問題が生じている。また、主要部品の大部分は、鉄系の金属材料により製作されており、リミッター機構を簡素な構造にしても軽量化に至らないという問題が生じている。
【０００７】
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、上記のようなプーリ装置においても、主要部品（例えばプーリやハブ等）を鉄等の金属材料から樹脂材料へ変更することが考えられる。
【０００８】
【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、低価格で軽量化を図ることのできるリミッター機構を備えた動力伝達装置を提供することにある。
【０００９】
【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、樹脂または金属製の弾性体の押圧部によって樹脂製の従動側回転体の凸状係合部を樹脂製の駆動側回転体の凹状係合部に押し付けている。これにより、駆動源から駆動側回転体に回転動力が伝達されると、駆動側回転体に凹凸嵌合している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。
【００１０】
リミッター作動時、例えば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、駆動側回転体の凹状係合部から従動側回転体の凸状係合部が抜け出す。これにより、従動側回転体の凸状係合部が弾性体の押圧部からも抜け出して弾性体の切欠き部に至る。このとき、弾性体の押圧部が駆動側回転体の凹状係合部を閉塞するため、再び従動側回転体の凸状係合部が駆動側回転体の凹状係合部に係合することはない。
【００１１】
したがって、従動側回転体の凸状係合部は、駆動側回転体の凹状係合部内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。これにより、駆動側回転体の回転が止まることはなく、ベルト等の動力伝達部材に摩耗が生じることはない。そして、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、リミッター機構を備えた動力伝達装置の軽量化および低コスト化を実現することができる。また、リミッター機構の部品点数を低減でき、組付工数を低減できるので、さらに製品価格を低減することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、駆動側回転体の筒壁部の内周に設けた凹部または凸部等の嵌合部に、弾性体の外周に設けた凸部または凹部等の被嵌合部を嵌め合わすことにより、駆動側回転体の回転に伴って弾性体も駆動側回転体に追従して回転する。これにより、リミッター作動時に、弾性体も駆動側回転体に追従して回転するので、回転しない従動側回転体の凸状係合部が弾性体の押圧部から切欠き部に容易に抜け出すことができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、リミッター作動時には、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、駆動側回転体の複数個の凹状部から従動側回転体の複数個の凸状部がそれぞれ抜け出す。これにより、従動側回転体の複数個の凸状部が弾性体の各押圧部からも抜け出して弾性体の各切欠き部に至る。このとき、弾性体の複数個の押圧部が駆動側回転体の複数個の凹状部をそれぞれ閉塞するため、再び従動側回転体の複数個の凸状部のうち１つも駆動側回転体の凹状部に係合することはない。
【００１４】
【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はシューの通常移動範囲を示した図で、図２および図３はリミッター機構を備えたプーリ装置を示した図である。
【００１５】
本実施例のプーリ装置は、エンジン（本発明の駆動源に相当する）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へエンジンの回転動力を伝達する動力伝達装置で、コンプレッサ１の駆動軸２のロック等の過負荷時に、コンプレッサ１の駆動軸２への伝達トルクが設定値以上になると、エンジンからコンプレッサ１の駆動軸２への動力伝達経路を遮断するリミッター機構を備えている。
【００１６】
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２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、コンデンサで高温、高圧の冷媒ガスを吐出する。
【００１７】
ここで、プーリ装置は、エンジンのクランク軸に取り付けられたクランクプーリ（図示せず）に掛け渡された多段式のＶベルト（図示せず）他のエンジン補機類（例えばオルタネータ、エンジン冷却装置のウォータポンプ、パワーステアリング装置の油圧ポンプ）のＶプーリと共掛けされている。
【００１８】
エンジンからコンプレッサ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、エンジンによりベルト駆動されるＶリブドプーリ（以下Ｖプーリと略す）３と、このＶプーリ３からコンプレッサ１の駆動軸２へ回転動力を伝達するハブ４と、このハブ４の外周より延長された複数個のシュー５をＶプーリ３に形成された複数個の凹状溝６に押し付ける方向に付勢するスプリング７とを備えている。
【００１９】
本実施例のＶプーリ３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ている。このＶプーリ３は、エンジン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の外周には、Ｖベルト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。また、筒壁部１１の内周には、スプリング７の外周部が嵌め合わされる略半円形状の凹部（本発明の嵌合部に相当する）１４が形成されている。
【００２１】
側壁部１２は、コンプレッサ１の駆動軸２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８の円筒状部９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。そして、側壁部１２のコンプレッサ１側に対して逆側面には、複数個（本例では６個）の凹状溝６が形成されている。
【００２２】
複数個の凹状溝６は、本発明の凹状係合部、凹状部に相当するもので、それぞれ略半円形状の中空部（窪み部）を有し、側壁部１２の側面において周方向に等間隔（例えば６０°間隔）となるように配設されている。
【００２３】
本実施例のハブ４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４は、コンプレッサ１の駆動軸２の先端部の外周に嵌め合わされるボス部２１、このボス部２１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２２、並びにこの側壁部２２の外周より延長されて弾性変形が可能な複数本（本例では６本）の脚部２３を有している。
【００２４】
ボス部２１の内周には、コンプレッサ１の駆動軸２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が形成されている。また、側壁部２２の内周には、駆動軸２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１０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２２の内周部分が固定用ボルト１０の頭部（六角部）によって駆動軸２の先端部に締め付けられることにより、ハブ４と駆動軸２とが固定される。
【００２５】
複数本の脚部２３は、側壁部２２の外周より略軸方向に延長された軸方向部分２５、およびこの軸方向部分２５の端部より径方向外方に延長された先端部分２６をそれぞれ有している。そして、複数本の脚部２３の先端部分２６のＶプーリ３側面には、Ｖプーリ３の複数個の凹状溝６にそれぞれ係合（凹凸嵌合）する複数個（本例では６個）のシュー５がそれぞれ設けられている。
【００２６】
複数個のシュー５は、本発明の凸状係合部、凸状部に相当するもので、Ｖプーリ３の凹状溝６と同様に、側壁部２２の外周において周方向に等間隔（例えば６０°間隔）となるように配設されている。これらのシュー５は、凹状溝６の中空形状に対応した略半円形状に断面を有している。
【００２７】
スプリング７は、本発明の弾性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。このスプリング７は、Ｖプーリ３の筒壁部１１の内周に嵌め合わされる円筒状の筒壁部３１、およびこの筒壁部３１より径方向内方へ突出した複数個（本例では６個）の突出部３２を有している。
【００２８】
筒壁部３１の外周には、Ｖプーリ３の筒壁部１１の内周に形成された凹部１４に嵌め合わされる凸部（本発明の被嵌合部に相当する）３３がそれぞれ設けられている。凸部３３は、略半円形状の断面を有し、Ｖプーリ３の凹部１４と共に、シュー５、凹状溝６および突出部３２に対応した位置に同個数（６個）だけ設けられている。このようなＶプーリ３の複数個の凹部１４とスプリング７の複数個の凸部３３との凹凸嵌合により、常にＶプーリ３の回転に追従可能となり、Ｖプーリ３およびスプリング７は、Ｖベルトを介してエンジンにより常時駆動されるように構成されている。
【００２９】
複数個の突出部３２は、それぞれ略Ｕ字形状の断面を有し、筒壁部３１の内周おいて周方向に等間隔（例えば６０°間隔）の部位より径方向内方へ突出するように延長されて、リミッター作動時にＶプーリ３の複数個の凹状溝６を閉塞することが可能な閉塞部として機能する。また、これらの突出部３２の先端には、通常作動時にハブ４の複数個のシュー５をＶプーリ３の複数個の凹状溝６にそれぞれ押し付ける押圧部３４が設けられている。
【００３０】
そして、複数個の突出部３２の両隣には、ハブ４の複数個のシュー５の幅よりも大きい切欠き部３５が形成されている。これにより、スプリング７は、突出部３２および押圧部３４と切欠き部３５とが周方向に交互に設けられる円環状部分を有している。
【００３１】
〔実施例の作用〕
次に、本実施例のリミッター機構を備えたプーリ装置の作用を図１ないし図４に基づいて簡単に説明する。ここで、図４（ａ）〜（ｃ）はシューが凹状溝から抜け出す状態を示した図である。
【００３２】
通常作動時には、エンジンが始動することによりクランク軸が回転し、Ｖベルトを介してＶプーリ３にエンジンの回転動力が伝達されると、図１および図４（ａ）に示したように、スプリング７の押圧部３４の付勢力によって各シュー５が各凹状溝６（図１の通常移動範囲）内に押し付けられて凹凸嵌合しているハブ４もＶプーリ３に追従して回転する。これにより、エンジンの回転動力がコンプレッサ１の駆動軸２に伝達される。このため、コンプレッサ１が吸引した冷媒を圧縮して高温、高圧の冷媒ガスを吐出するので、自動車等の車両の車室内の冷房が成される。
【００３３】
コンプレッサ１の駆動軸２がロックする等の過負荷時には、ハブ４の回転が停止したままＶプーリ３が回転を続けるため、Ｖプーリ３からハブ４への伝達トルクが設定値以上になる。すなわち、コンプレッサ１の駆動軸２がロックする等して衝撃荷重が加わると、図４（ｂ）に示したように、ハブ４の複数個のシュー５がスプリング７の押圧部３４の付勢力に抗してＶプーリ３の複数個の凹状溝６から抜け出し、Ｖプーリ３がフリーとなると同時に、複数個のシュー５がスプリング７の切欠き部３５に入り込む。
【００３４】
これにより、複数個のシュー５は、スプリング７の押圧から解除されるので、複数本の突出部３２が弾性変形（塑性変形）して複数個のシュー５がめくれ上がった状態となり、複数個のシュー５がＶプーリ３の側壁部１２から離れて、Ｖプーリ３とハブ４との係合状態が瞬時に解除される。
【００３５】
そして、更にＶプーリ３が回転すると、スプリング７の突出部３２にて凹状溝６を覆っているため、スプリング７の突出部３２および押圧部３４上にハブ４の複数個のシュー５が乗り上げる。このため、再び複数個のシュー５が複数個の凹状溝６内に嵌合することはない。これにより、リミッター作動が瞬時に完了し、Ｖプーリ３からハブ４への動力伝達経路が瞬時に完全に遮断される。
【００３６】
〔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３、ハブ４およびスプリング７等の主要部品の使用材料を鉄系の金属材料よりも安価で軽量な樹脂材料へ変更することにより、プーリ装置の軽量化および低コスト化を達成することができる。また、リミッター機構の部品点数を低減でき、組付工数を低減できるので、さらに製品価格を低減することができる。
【００３７】
そして、ハブ４のシュー５の凹状溝６からの脱出が瞬時に行われるため、コンプレッサ１の駆動軸２がロックする等の過負荷時のＶプーリ３の回転速度の低下を抑えることができるので、Ｖプーリ３とＶベルトとの間で速度差が生じることはない。これにより、Ｖプーリ３とＶベルトとの間で滑りが発生することはなく、Ｖベルトに摩耗が生じることはない。
【００３８】
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（例えばオルタネータ、エンジン冷却装置のウォータポンプ、パワーステアリング装置の油圧ポンプ等）と共通のＶベルトにて、エンジン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２がロックする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ベルトの摩耗や破断を防止できるので、自動車等の車両の走行不能という重大な故障を引き起こすことはない。
【００３９】
〔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）３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。
【００４０】
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（例えばオルタネータ、ウォータポンプ、油圧ポンプ、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。
【００４１】
本実施例では、シュー５等の凸状係合部および凹状溝６等の凹状係合部の個数を６個にしたが、凸状係合部および凹状係合部の個数を１個〜５個または７個以上にしても良い。また、凸状係合部および凹状係合部の設置間隔は等間隔でもランダムでもどちらでも良い。
【００４２】
本実施例では、樹脂材料により一体成形したスプリング７を使用した例を説明したが、スプリングとしてバネ鋼等の金属材料により製作した板ばねを使用しても良い。また、本実施例では、Ｖプーリ３に複数個の凹部１４を設け、スプリング７に複数個の凸部３３を設けて、凹部１４と凸部３３とを凹凸嵌合したが、Ｖプーリ３に複数個の凸部等の嵌合部を設け、スプリング７に複数個の凹部等の被嵌合部を設けて、凸部と凹部とを凹凸嵌合しても良い。また、凹部１４および凸部３３の設置間隔は等間隔でもランダムでもどちらでも良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】シューの通常移動範囲を示した断面図である（実施例）。
【図２】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３】リミッター機構を備えたプーリ装置を示した平面図である（実施例）。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は図３のＡ−Ａ断面図である（実施例）。
【符号の説明】
１  コンプレッサ（回転装置）
２  駆動軸（回転軸）
３  Ｖプーリ（駆動側回転体）
４  ハブ（従動側回転体）
５  シュー（凸状係合部、凸状部）
６  凹状溝（凹状係合部、凹状部）
７  スプリング（弾性体）
１１  筒壁部
１４  凹部（嵌合部）
２３  脚部
３２  突出部
３３  凸部（被嵌合部）
３４  押圧部
３５  切欠き部
【図１】
0003924995.tif 000002
【図２】
0003924995.tif 000003
【図３】
0003924995.tif 000004
【図４】
0003924995.tif 000005