(57)【要約】【課題】安定に作動するトルクリミッタを備える動力伝達装置を提供する。【解決手段】第１ねじ連結部３２を有する回転軸３と、回転機器のケーシング４に回転可能に装着されるプーリ１と、プーリ１に結合されると共に、中心軸線に沿って形成された第２ねじ連結部２３４を回転軸３の第１ねじ連結部３２に螺合させることにより回転軸３に結合されるハブ２と、過大トルクの伝達を遮断するためにハブ２又は回転軸３に設けられた破断予定部２３６とを備える動力伝達装置において、ハブ２の第２ねじ連結部２３４及び／又は回転軸３の第１ねじ連結部３２にショットピーニング処理が施される。【選択図】図２
2009257427.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転機器の、第１ねじ連結部（３２）を有する回転軸（３）と、
前記回転機器のケーシング（４）に回転可能に装着されるプーリ（１）と、
前記プーリ（１）からトルクを受けられるように前記プーリ（１）に連結されると共に、中心軸線に沿って形成された第２ねじ連結部（２３４）を前記回転軸（３）の前記第１ねじ連結部（３２）に螺合させることにより前記回転軸（３）に結合されるハブ（２）と、
過大トルクの伝達を遮断するために前記ハブ（２）又は前記回転軸（３）に設けられた破断予定部（３５，２３６）であって、前記過大トルクに基づいて生じる引張応力を少なくとも部分的に含む過大応力によって破断が生じる破断予定部（３５，２３６）と、を備える動力伝達装置において、
前記ハブ（２）の前記第２ねじ連結部（２３４）及び／又は前記回転軸（３）の前記第１ねじ連結部（３２）にショットピーニング処理が施されていることを特徴とする動力伝達装置。
【請求項２】
前記ハブ（２）が、前記プーリ（１）に凹凸嵌合により連結されるアウターハブ（２１）と、前記アウターハブ（２１）の内周側に結合されたインナーハブ（２２）と、前記インナーハブ（２２）の内周側にボス部材（２３）とを具備し、
前記ボス部材（２３）に前記第２ねじ連結部（２３４）と前記破断予定部（２３６）とが形成されており、
前記第１ねじ連結部（３２）は雄ねじ部（３２）から構成され、前記第２ねじ連結部（２３４）は雌ねじ部（２３４）から構成され、
前記ボス部材（２３）の前記雌ねじ部（２３４）にショットピーニング処理が施されてい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、トルクリミッタ機能を有する動力伝達装置に関するものであり、特にエンジン等の外部動力源からベルト等を介して運転される車両用空調装置の常時運転型圧縮機に適用して好適である。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジン又は電動機等から圧縮機に動力を伝達する動力伝達装置において、圧縮機が焼き付きを起こした際の過大トルクによって動力伝達用ベルトの切断等の不具合を回避するために、トルクリミッタが設けられている。特許文献１に記載された動力伝達装置は、プーリに連結されたハブが圧縮機の回転軸にねじ結合されるタイプである。回転軸には比較的小径の破断予定部（トルクリミッタ部）が形成されていて、過大トルクが作用したとき回転軸の破断予定部が主に引張応力によって破断されるように構成されている。また特許文献２に記載された動力伝達装置は、ハブ側の動力遮断部材（トルクリミッタ）がハブを回転軸に締結する構造となっており、この動力遮断部材に破断予定部（破断部）が形成されている。この破断予定部も、過大トルクが作用したとき主に引張応力によって破断されるものである。
【０００３】
特許文献１及び２に記載された動力伝達装置のトルクリミッタは、回転軸と動力遮断部材又はハブとの間のねじ結合部において、過大トルクが過大軸力に変換されて破断予定部を破断させるものである。この種のタイプのトルクリミッタを精確に作動させるための課題としては、ねじ結合部のねじ山間に生じる摩擦力及び座面の摩擦力を安定化させることが挙げられる。このため、特許文献１及び２の動力伝達装置では、摩擦係数の低減と安定化及びねじ結合部の腐食防止のためにねじ結合部に油脂類が塗布されており、さらに塗布した油脂類の流出或いは蒸発を抑制するため及び異物の侵入を防ぐために、ねじ結合部をシールするキャップ又はシール部が設けられている。
【０００４】
【特許文献１】特開第２００６−１５３２５８号公報
【特許文献２】特開第２００７−２８５４１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、そのようなキャップ又はシール部によってもねじ結合部を完全にシールすることはできないため油脂類のねじ結合部からの流出又は蒸発を完全に防ぐことはできず、従って長期にわたってねじ結合部の摩擦係数を安定に維持することができなかった。さらに、過大トルクが発生したときねじ結合部のねじ山面には非常に高い面圧が作用するので、油脂類がねじ結合部に残留している場合であっても油膜が切れてねじ部の凝着を引き起こすことが特に高温下において生じることがある。このような凝着が生じるとトルクリミッタの作動トルクは設定値よりもはるかに大きな値になるので、トルクリミッタとして機能しないこととなる。
【０００６】
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、その目的は、安定に作動するトルクリミッタを備える動力伝達装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を達成するための技術的手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載の動力伝達装置を提供する。
【０００８】
請求項１に記載された発明は、回転機器の、第１ねじ連結部（３２）を有する回転軸（３）と、回転機器のケーシング（４）に回転可能に装着されるプーリ（１）と、プーリ（１）からトルクを受けられるようにプーリ（１）に連結されると共に、中心軸線に沿って形成された第２ねじ連結部（２３４）を回転軸（３）の第１ねじ連結部（３２）に螺合させることにより回転軸（３）に結合されるハブ（２）と、過大トルクの伝達を遮断するためにハブ（２）又は回転軸（３）に設けられた破断予定部（３５，２３６）であって、過大トルクに基づいて生じる引張応力を少なくとも部分的に含む過大応力によって破断が生じる破断予定部（３５，２３６）と、を備える動力伝達装置において、ハブ（２）の第２ねじ連結部（２３４）及び／又は回転軸（３）の第１ねじ連結部（３２）にショットピーニング処理が施されていることを特徴としている。
【０００９】
ハブ（２）の第２ねじ連結部（２３４）及び／又は回転軸（３）の第１ねじ連結部（３２）にショットピーニング処理を施すことにより、第２及び／又は第１ねじ連結部のねじ山表面に微細な凹部が形成され、そのような凹部に油脂類が保持されるので、過大トルクが作用した場合の非常に高い面圧がねじ山表面に作用する場合であってもねじ山間の凝着の発生を抑えることができ、さらに、ねじ連結部に保持され得る油脂類の量が増大すると共に、油脂類の流出または蒸発が減少するので、油脂類の効果の持続性が高まるといった効果を得ることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、ハブ（２）が、プーリ（１）に凹凸嵌合により連結されるアウターハブ（２１）と、アウターハブ（２１）の内周側に結合されたインナーハブ（２２）と、インナーハブ（２２）の内周側にボス部材（２３）とを具備し、ボス部材（２３）に第２ねじ連結部（２３４）と破断予定部（２３６）とが形成されており、第１ねじ連結部（３２）は雄ねじ部（３２）から構成され、第２ねじ連結部（２３４）は雌ねじ部（２３４）から構成され、ボス部材（２３）の雌ねじ部（２３４）にショットピーニング処理が施されている。前述の効果に加えて、ボス部材にショットピーニング処理実施部を設けることにより、ショットピーニング処理の生産性を高めるという効果を得ることができる。
【００１１】
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】
【００１２】
以下、本発明の好適な実施例について図面を参照しながら説明する。本発明の動力伝達装置は、車両用空調装置の圧縮機に組み付けて用いるのに好適なものである。以下の説明では、圧縮機に組み付けられたものとして説明するが、本発明の動力伝達装置は圧縮機以外の回転機器にも適宜利用可能である。図１は本発明の実施例に係る動力伝達装置の縦断面図であり、図２は図１の要部の拡大図である。
【００１３】
本発明の動力伝達装置は、エンジンや電動機から駆動力を得るプーリ１と、ハブ２と、圧縮機の回転軸３とを具備しており、前記ハブ２は、プーリ１から回転軸３へ動力（トルク）を伝達するために、プーリ１に凹凸嵌合により結合されると共に圧縮機の回転軸３にねじ結合されている。またプーリ１及びハブ２は回転軸３に同軸に設けられている。
【００１４】
図１に示されるように、プーリ１は、外周部にベルトが掛けられて動力を受ける外筒部１１と、圧縮機のケーシング４に回転可能に支持される内筒部１２と、外筒部１１と内筒部１２とをつなぐ連結部１３とから形成されている。プーリ１は、圧縮機のケーシング４の一端側に設けられた円筒状のボス部４１に、軸受５を介して回転可能に装着されている。軸受５は、ボス部４１の外周面に形成された溝に嵌め込まれたスリーブリング付き留輪（スナップリング）１４と、ボス部４１の端部及びスリーブリング付き留輪１４内に嵌め込まれたリング材１５とによって、軸方向の移動が阻止されている。プーリ１は、好適には熱可塑性の合成樹脂で成形されており、通常はプーリ１、スリーブリング付き留輪１４及び軸受５はインサート成形により一体化している。
【００１５】
圧縮機の回転軸３が、ケーシング４から図１のフロント側へ突出しており、その先端側から順に、工具に適合するように六角形状に形成された工具形状部３１、外周にネジが形成されている雄ねじ部３２及びこの雄ねじ部３２より大径の大径軸部３３とが形成されている。また、雄ねじ部３２と大径軸部３３との移行部に段部が形成されてそれが軸側座面３４となっている。回転軸３には円板状のスペーサ６が挿入され、スペーサ６は軸側座面３４とハブ２のリア側の端面であるハブ側座面２２２との間で挟み込まれている。また、本実施形態では、樹脂製のキャップ７が工具形状部３１に冠着されており、このキャップ７はその外周面が後述するハブ２のボス部材２３の中心穴２３３の内周面に当接し、その結果キャップ７とボス部材２３との間がシールされている。
【００１６】
ハブ２は、図１に示される実施形態では、アウターハブ２１と、アウターハブ２１の内周側に結合されている金属製のインナーハブ２２と、中心部のボス部材２３とから構成されている。アウターハブ２１は、ゴム又は樹脂等の弾性部材から形成された外周側のハブ側凹凸部２１１と金属製のアウターリング２１２と弾性部材から形成された円筒部２１３とから構成されている。ハブ側凹凸部２１１は、環状に配置された半径方向の複数の凹凸を具備しており、後述するプーリ側凹凸部１６に凹凸嵌合するように形成されている。ハブ側凹凸部２１１はアウターリング２１２の外周面に、及び円筒部２１３はアウターリング２１２の内周面にそれぞれ接着等の手段によって結合されている。
【００１７】
インナーハブ２２は、段付き円筒形に形成されており、またその内周面は、ほぼボス部材２３の外周面に適合する形状に形成されていて、ボス部材２３とインナーハブ２２は、インナーハブ２１のカシメ部２２１をカシメることによって結合されている。なお、両者の結合は、カシメによる結合方法以外に、インナーハブ２２の内周面とボス部材２３の外周面とを同じ多角形状に形成して両者を嵌合して固定してもよい。また、インナーハブ２２のリア側端面であるハブ側座面２２２が、スペーサ６に当接してそれに支持される構造となっている。
【００１８】
ボス部材２３は、大きな外径の大径筒状部２３１と小さな外径の小径筒状部２３２とを一体に連結した構造をしており、ボス部材２３の中心軸線に沿って形成された中心穴２３３のリア側の略後半部分には雌ねじ部２３４が形成されている。本実施形態ではこの雌ねじ部２３４のねじ山表面にショットピーニング処理が施されている。一方、ボス部材２３の大径筒状部２３１側には、フランジ部２３５が設けられており、このフランジ部２３５が前述したようにインナーハブ２２とカシメにより結合されている。このように、ハブ２はボス部材２３とインナーハブ２２とアウターハブ２１とが結合されて一体化したものである。従って、ボス部材２３の雌ねじ部２３４を回転軸３の雄ねじ部３２に螺合させることによりにハブ２が回転軸３に結合される。また、ハブ２を回転軸３に結合するときは、雌ねじ部２３４及び／又は雄ねじ部３２に油脂類が塗布される。
【００１９】
本実施形態では、ボス部材２３はトルクリミッタとしても機能するものであり、このため大径筒状部２３１及び小径筒状部２３２の結合部の横断面積が最小となる図中破線で示される部位に破断予定部２３６が設定されている。破断予定部２３６は、ボス部材２３に過大トルクが作用したときに主に引張応力により破断される。
【００２０】
一方、プーリ１の外筒部１１のフロント側の内周面には、ハブ側凹凸部２１１と嵌合するように形成されたプーリ側凹凸部１６が設けられており、前記プーリ側凹凸部１６は環状に配置された複数の凹凸からなるものである。
【００２１】
本実施形態の動力伝達装置はこのように構成されているため、ハブ２は、そのハブ側凹凸部２１１をプーリ側凹凸部１６に嵌合させることによりプーリ１に連結されてプーリ１からトルクを受けることが可能になり、またそのボス部材２３を回転軸３に螺合させることによりハブ２から回転軸へのトルクの伝達が可能になる。また、例えば圧縮機が焼き付きを起こしたことにより過大トルクが発生すると、前記雄ねじ部３２と雌ねじ部２３４のねじ結合のためにトルクは軸力に変換されて過大軸力がボス部材２３と回転軸３に発生する。本実施形態の場合、破断予定部２３６がボス部材２３に設けられているので、ボス部材２３が主に引張応力に基づいて破断予定部２３６で破断することにより過大トルクの伝達を遮断する。
【００２２】
次に、ボス部材２３の製造工程について説明する。本実施形態におけるボス部材２３は、図３の製造フローチャートに示されるように、段付き円筒状に成形されて焼結された焼結金属を素材として旋削加工した後にショットピーニング処理を施すことにより作られる。旋削加工部分は図４Ａ〜Ｃのハッチングを施した部分で表され、図４Ａの旋削１の工程で素材の小径筒状部２３２の外周面Ｘ11及び大径筒状部２３１のリア側の端面Ｘ11に、及び図４Ｂの旋削２の工程で中心穴２３３のフロント側の非ねじ部Ｘ2に、及び図４Ｃの旋削３の工程で中心穴２３３のリア側の雌ねじ部Ｘ3（２３４）に対して実施される。また各加工の間にスチームによる洗浄、及びジオメット（登録商標）等の防錆表面処理、及びバリ取りが施される。そしてショットピーニング処理が最終工程において雌ねじ部２３４に対して施される。このショットピーニング処理を施すことにより、雌ねじ部２３４のねじ山面には微細な凹部が多数形成される。本実施形態におけるショットピーニング処理は、例えば形成される凹部の開口の大きさが１０μｍ〜６０μｍ、深さが約１０μｍであって、全面積に対する凹部形成面積の比率が１０％〜３０％となるように実施される。
【００２３】
本実施形態においてこのようにショットピーニング処理をボス部材２３の雌ねじ部２３４に施した結果、ねじ部の耐凝着性が高められた。これは、過大トルクを受けて非常に高い面圧がねじ山面に発生している場合であっても油脂類は微細な凹部に保持され、その結果油膜が維持されるためであると考えられる。さらに、前記凹部に油脂類が保持される結果、ねじ部に保持され得る油脂類の量が増大することと流出及び蒸発が抑えられるので、油脂類の長い効果持続時間を得ることが可能になった。
【００２４】
前述の実施例では、ショットピーニング処理はボス部材２３の雌ねじ部２３４に施されたが、これに替えて回転軸３の雄ねじ部３２にショットピーニング処理を施してもよく、さらに両者に施してもよい。
【００２５】
また、前述の実施形態では破断予定部２３６はボス部材２３に設けられていたが、破断予定部を回転軸３に設けることも可能である。
【００２６】
また、前述の実施形態では、ハブ２はボス部２３とインナーハブ２２とアウターハブ２３とが結合されたものであったが、ハブ２が一部品から一体的に形成された例えば図５に示す動力伝達装置も本発明において可能である。図５はそのような動力伝達装置の実施形態の縦断面図であり、参照符号は図１の実施形態と同様に付されている。
【００２７】
図５に示される動力伝達装置は、プーリ１とハブ２と圧縮機の回転軸３とを具備しており、プーリ１は軸受５を介して圧縮機のハウジング４に回転可能に支持されている。ハブ２は、円筒状に延びる外輪部２ａと中央のボス部２ｂと前記外輪部２ａとボス部２ｂとを接続するために半径方向に延びる円板部２ｃとから一体に形成されていて、ボス部２ｂに雌ねじ部２３４を有しており、この雌ねじ部２３４にショットピーニング処理が施されている。回転軸３は、その先端側に雄ねじ部３２、基端側に大径の大径軸部３３、及び雄ねじ部３２と大径軸部３３の間に雄ねじ部３２の谷径よりも小径の破断予定部３５が形成されている。また先端面には組立時に工具を挿入するための六角穴３６が形成されている。
【００２８】
ハブ２はそのボス部２ｂに設けられた雌ねじ部２３４を回転軸３の雄ねじ部３２に螺合させることにより回転軸３に結合される。そのときボス部２ｂのリア側の座面がスペーサ６を押圧する。また、過大トルクが発生した場合、回転軸３の破断予定部３５が、そこに発生する主に引張応力によって破断されて過大トルクの伝達を遮断する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施例に係る動力伝達装置の縦断面図である。
【図２】図１の要部の拡大図である。
【図３】前記動力伝達装置のハブのボス部材の製造工程流れ図である。
【図４Ａ】前記ボス部材の旋削加工部を示す縦断面図である。
【図４Ｂ】前記ボス部材の旋削加工部を示す縦断面図である。
【図４Ｃ】前記ボス部材の旋削加工部を示す縦断面図である。
【図５】別の実施形態に係る動力伝達装置の縦断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１    プーリ
２    ハブ
３    回転軸
４    ハウジング
５    軸受
６    スペーサ
７    キャップ
２２    インナーハブ
２３    ボス部材
３２    雄ねじ部
２３４    雌ねじ部
２３６    破断予定部
【図１】
2009257427.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
2009257427.tif 000006
【図４Ｂ】
2009257427.tif 000007
【図４Ｃ】
2009257427.tif 000008
【図５】
2009257427.tif 000009