(57)【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において、
前記駆動側回転部材の同一径上に前記回転軸の軸方向に突出する複数の軸方向突出部が形成され、
前記駆動側回転部材よりも駆動源に近い回転部材の同一径上に放射状に分割切断された複数のリング片が前記回転軸の軸方向に突出して形成され、
放射状に分割切断された複数の弾性体製リング片が、前記各軸方向突出部に装着され、かつ、前記各リング片の間に挿入され、
前記各リング片と前記各弾性体製リング片とが１つのリング形状を構成し、
前記各弾性体製リング片に形成された断面略Ｔ字形状の切り欠きは、前記駆動側回転部材に形成された断面略Ｔ字形状の前記各軸方向突出部にはめ込まれることを特徴とする動力伝達機構。
【請求項２】
前記各弾性体製リング片は、前記駆動源に近い回転部材の前記各リング片に凹凸構造によりはめ込ま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】
前記駆動側回転部材の内周面と前記従動側回転部材の外周面との間、及び、前記駆動側回転部材の内周面と前記ボール押圧リングの外周面との間が、それぞれリング状シール部材によって密閉されることを特徴とする請求項１又は２記載の動力伝達機構。
【請求項４】
前記駆動側回転部材が樹脂製で、前記駆動側回転部材に金属製のインナーリングがインサート成形されて、前記各径方向テーパ状凹部が前記インナーリングに形成され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用機器等の分野に広範に使用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
この種の動力伝達機構は、現在までに多数提案されているが、一例として特開２００１−１５３１５２号公報に記載された動力伝達機構の要点について図４〜図１０を参照して説明する。
【０００３】
図４は、正面図、図５は、トルクの伝達時における圧縮機の軸方向断面図、図６は、トルクの遮断時における圧縮機の軸方向断面図、図７は、図５における線Ａ−Ａによる断面図、図８は、図６における線Ｂ−Ｂによる断面図、図９は、トルクの遮断時における力学関係を説明するための要部の軸方向断面図、図１０は、トルクの遮断時におけるインナーリングとボールとハブとの力学関係を説明するための正面図である。
【０００４】
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。
【０００５】
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、１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。
【０００６】
各ボール９は、トルクの伝達時には、図５と図７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６と図８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。
【０００７】
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、防錆剤又は潤滑剤を封入する。
【０００８】
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の一方（プーリ４の回転方向に応じていずれか一方）と、各ボール９と、ボール押圧リング１２の傾斜面１２ａとの間における力の関係及びボールの移動について説明する。傾斜面１２ａは、皿ばね１３の付勢力によってボール９を傾斜面１２ａに対して垂直な方向に力Ｐ１で押す。図９に示されるように、力Ｐ１は、ボール９を径方向外側に押す分力Ｐ１ｒと回転軸方向右側に押す分力Ｐ１ｈとに分解することができる。また、一方のテーパ面８ｂは、ボール９をテーパ面８ｂに対して垂直な方向に力Ｐ２で押す。図１０に示されるように、力Ｐ２は、ボール９を径方向内側に押す分力Ｐ２ｒと回転軸方向右側（図７においてインナーリング８が右方向回転の場合）に押す分力Ｐ２ｈとに分解することができる。Ｐ１ｒ＞Ｐ２ｒのとき、一対のテーパ面８ｂがボール９に圧接するため、トルクは伝達され、Ｐ１ｒ＜Ｐ２ｒのとき、一方のテーパ面８ｂがボール９を径方向内側に移動させるため、トルクの伝達は遮断される。
【０００９】
トルクの伝達時における本動力伝達機構の作用について図５と図７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。
【００１０】
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５と図７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６と図８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５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。
【００１１】
なお、図９におけるθs はボール押圧リング１２の傾斜面１２ａと径方向との間の角度、図１０におけるθr は径方向と径方向テーパ状凹部８ａの中心線との間の角度、図１０におけるθt は径方向テーパ状凹部８ａの中心線と一方のテーパ面８ｂとの間の角度を、それぞれ意味する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の動力伝達機構では、プーリ４の側面にアウターリング５を３本のボルト６によって固定するため、ねじ加工及び組立工程が煩雑である。また、構造上、アウターリング５の外径寸法の制約により、プーリ４の小径化は困難である。更に、前記従来の動力伝達機構は、アウターリング５とインナーリング８との間に加硫接着された弾性変形可能なゴムリング７の回転方向の捩れにより緩衝作用を営む。したがって、ゴムリング７の緩衝作用の効果を増大するためには、ゴムリング７の硬度を低く設定することが有効である。しかし、ゴムリング７の耐久性は、損なわれる。ゴムリング７の緩衝作用の効果と耐久性とは、相反する関係にあり、両立させることが困難である。
【００１３】
そこで、本発明は、前記従来の動力伝達機構の欠点を改良し、組立が簡易で、部材が小型で、しかも、構成部材の弾性体（ゴム等）が緩衝作用と耐久性に優れる動力伝達機構を提供しようとするものである。
【００１４】
【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。
【００１５】
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において、前記駆動側回転部材の同一径上に前記回転軸の軸方向に突出する複数の軸方向突出部が形成され、前記駆動側回転部材よりも駆動源に近い回転部材の同一径上に放射状に分割切断された複数のリング片が前記回転軸の軸方向に突出して形成され、放射状に分割切断された複数の弾性体製リング片が、前記各軸方向突出部に装着され、かつ、前記各リング片の間に挿入され、  前記各リング片と前記各弾性体製リング片とが１つのリング形状を構成し、前記各弾性体製リング片に形成された断面略Ｔ字形状の切り欠きは、前記駆動側回転部材に形成された断面略Ｔ字形状の前記各軸方向突出部にはめ込まれる動力伝達機構。
【００１６】
２．前記各弾性体製リング片は、前記駆動源に近い回転部材の前記各リング片に凹凸構造によりはめ込まれる前記１記載の動力伝達機構。
【００１７】
３．前記駆動側回転部材の内周面と前記従動側回転部材の外周面との間、及び、前記駆動側回転部材の内周面と前記ボール押圧リングの外周面との間が、それぞれリング状シール部材によって密閉される前記１又は２記載の動力伝達機構。
【００１８】
４．前記駆動側回転部材が樹脂製で、前記駆動側回転部材に金属製のインナーリングがインサート成形されて、前記各径方向テーパ状凹部が前記インナーリングに形成される前記１，２又は３記載の動力伝達機構。
【００２０】
【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〜図３を参照して説明する。なお、本実施の形態例については、前述した従来の動力伝達機構と同様な点の説明を一部省略する。
【００２１】
圧縮機２１のハウジングには、球軸受２３の内輪が固定され、球軸受２３の外輪には、樹脂又は金属製のプーリ２４が固定されている。
【００２２】
プーリ２４の内周面の同一径上には、６個の軸方向突出部２４ａが等間隔で設けられている。各軸方向突出部２４ａは、１２等分の１に放射状に分割切断されたリング片の形状に構成される。各軸方向突出部２４ａの分割切断された両面には、凸部２４ａ１とその両側に凹部２４ａ２とが形成される。隣り合う各軸方向突出部２４ａの間には、それぞれゴム製ブロック２５が挿入される。各ゴム製ブロック２５は、１２等分の１に放射状に分割切断されたリング片の形状に構成され、その内周面から外周面に向かって断面略Ｔ字形状の切り欠き２５ａが形成され、また、その分割切断された両面には、それぞれ２つの凸部２５ｂが形成される。
【００２３】
トルク伝達板２６は、軽金属又は樹脂から製造され、その内面の同一径上には、６個の断面略Ｔ字形状の軸方向突出部２６ａが等間隔で形成される。各ゴム製ブロック２５の切り欠き２５ａは、トルク伝達板２６の各軸方向突出部２６ａに、それぞれはめ込まれる。
【００２４】
各ゴム製ブロック２５がプーリ２４の隣り合う各軸方向突出部２４ａの間に挿入されるとき、各ゴム製ブロック２５の各凸部２５ｂは各軸方向突出部２４ａの各凹部２４ａ２にはめ込まれる。
【００２５】
各ゴム製ブロック２５がプーリ２４の隣り合う各軸方向突出部２４ａの間に挿入され、かつ、各ゴム製ブロック２５の切り欠き２５ａがトルク伝達板２６の各軸方向突出部２６ａにそれぞれはめ込まれているため、プーリ２４が回転すると、各ゴム製ブロック２５は圧縮される。そして、圧縮応力は、各ゴム製ブロック２５から各軸方向突出部２６ａを介してトルク伝達板２６に伝達される。このようにして、動力は、プーリ２４からトルク伝達板２６に伝達される。
【００２６】
トルク伝達板２６の内周面には、インナーリング２７がインサート成形されている。インナーリング２７には、１個のボール２８を収容するための径方向テーパ状凹部２７ａが、同一径上に等間隔で数箇所形成されている。各ボール２８の収容構造は、従来の技術と同様である。各径方向テーパ状凹部２７ａには、一対のテーパ面２７ｂが左右対称に形成されている。
【００２７】
圧縮機２１の回転軸２２には、ハブ２９の軸取付部２９ａがナット３０によって固定されている。ハブ２９には、１個のボール２８を収容するための径方向及び回転軸方向凹部２９ｂ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２９ｂに連続して各回転軸方向奥凹部２９ｃが形成されている。
【００２８】
各ボール２８は、トルクの伝達時には、各径方向テーパ状凹部２７ａと各径方向及び回転軸方向凹部２９ｂ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２８は、各径方向及び回転軸方向凹部２９ｂに移動して、更に、各回転軸方向奥凹部２９ｃに移動する。各ボール２８の移動も、従来の技術と同様である。
【００２９】
トルク伝達板２６の内周面とハブ２９の外周面との間、及び、トルク伝達板２６の内周面とボール押圧リング３１の外周面との間が、それぞれリング状シール部材３２，３３によって密閉される。したがって、この密閉された空間内に防錆剤又は潤滑剤を封入すると、各ボール２８は、トルクの遮断時にスムーズに各径方向及び回転軸方向凹部２９ｂに移動することができ、更に、各回転軸方向奥凹部２９ｃに移動することができる。
【００３０】
【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。
【００３１】
１．従来の動力伝達機構では、ゴムリングに引張応力が作用する。これに対して、本発明では、弾性体（ゴム等）に圧縮応力が作用する。通常、弾性体に作用する応力を引張から圧縮に変更すると、疲労寿命は改善され、緩衝作用の効果に大きく影響する弾性体の硬度を低下させても、弾性体の破断は発生し難い。
【００３２】
２．本発明の緩衝作用を営む構造は、従来の動力伝達機構におけるアウターリングのようなフランジ部材を必要としないので、動力伝達系における回転部材（プーリ等）を小型化することができる。
【００３３】
３．各弾性体製リング片に形成された断面略Ｔ字形状の切り欠きは、駆動側回転部材に形成された断面略Ｔ字形状の各軸方向突出部にはめ込まれるので、各弾性体製リング片の断面略Ｔ字形状の各軸方向突出部への装着が、簡便で、しかも、確実である。
【００３４】
４．各弾性体製リング片は、駆動源に近い回転部材の各リング片に凹凸構造によりはめ込まれるので、各弾性体製リング片の各リング片への装着が、簡便である。
【００３５】
５．本発明は、従来の動力伝達機構におけるアウターリング及びねじ並びにゴムリングの加硫接着を不要とするため、組立が簡易で、重量が軽く、更に、コストが安価である。
【００３６】
６．駆動側回転部材の内周面と従動側回転部材の外周面との間、及び、駆動側回転部材の内周面とボール押圧リングの外周面との間が、それぞれリング状シール部材によって密閉される。したがって、この密閉された空間内に防錆剤又は潤滑剤を封入すると、ボールがスムーズに移動することができるので、動力伝達の遮断の精度が向上する。
【００３７】
７．樹脂製の駆動側回転部材に金属製のインナーリングをインサート成形すると、軽量で堅牢な部材を簡易に安価なコストで製造することができる。
【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が使用された圧縮機の正面図である。
【図２】図１における線Ａ−Ｏ−Ｂによる断面図である。
【図３】同動力伝達機構におけるプーリ、ゴム製ブロック及びトルク伝達板の分解斜視図である。
【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】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６】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７】図５における線Ａ−Ａによる断面図である。
【図８】図６における線Ｂ−Ｂによる断面図である。
【図９】従来の動力伝達機構のトルクの遮断時における力学関係を説明するための要部の軸方向断面図である。
【図１０】従来の動力伝達機構のトルクの遮断時におけるインナーリングとボールとハブとの力学関係を説明するための正面図である。
【符号の説明】
２１    圧縮機
２２    回転軸
２３    球軸受
２４    プーリ
２４ａ    軸方向突出部（リング片）
２４ａ１    凸部
２４ａ２    凹部
２５    ゴム製ブロック
２５ａ    切り欠き
２５ｂ    凸部
２６    トルク伝達板
２６ａ    軸方向突出部
２７    インナーリング
２７ａ    径方向テーパ状凹部
２７ｂ    テーパ面
２８    ボール
２９    ハブ
２９ａ    軸取付部
２９ｂ    径方向及び回転軸方向凹部
２９ｃ    回転軸方向奥凹部
３０    ナット
３１    ボール押圧リング
３２    リング状シール部材
３３    リング状シール部材
【図１】
0004073688.tif 000002
【図２】
0004073688.tif 000003
【図３】
0004073688.tif 000004
【図４】
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【図５】
0004073688.tif 000006
【図６】
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【図７】
0004073688.tif 000008
【図８】
0004073688.tif 000009
【図９】
0004073688.tif 000010
【図１０】
0004073688.tif 000011