JP2013002583A - 動力伝達装置及び動力伝達装置を備えた圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】トルクリミッタ機能を備えた動力伝達装置の遮断トルクの増大を抑制して、部品の損傷を抑制する。
【解決手段】
圧縮機のシャフト２に固定されるハブ２０のフランジ部２２と、ハブ２０にリベット４１で締結された押圧部材４０各押圧部４０ｂとの間に弾性部材３０の被挟持部３２ｃを圧接挟持し、シャフト２に過負荷を生じて回転が規制され、プーリ１０とハブ２０との間に所定の大きさ以上のトルクが生ずると、被挟持部３２ｃが各押圧部４０ｂ及びハブ２０のフランジ部２２との間から離脱して動力の伝達を遮断するように構成された動力伝達装置において、リベット４１の締結点を、シャフト２の回転中心と突起３２ｄとを結ぶ線上に配置して、押圧部材４０のバネ定数を大きくすることにより、被挟持部３２ｃの摩擦トルクを大きく設定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば車両用空調装置に用いられる圧縮機に車両の駆動源からの動力を伝達する動力伝達装置及び該動力伝達装置を備えた圧縮機に関するものである。

特許文献１には、車両用エンジンからの動力によって回転されるプーリ（駆動側回転部材）に固定された弾性部材の一部を、圧縮機（従動側機器）の回転軸端部に連結されたハブと該ハブに締結された挟持板との間に圧接挟持することにより、動力を伝達をすると共に、回転軸に過負荷が加わったとき、回転を規制される挟持部材に対して弾性部材の被挟持部が周方向に回動して離脱し弾性復帰することにより、動力伝達を遮断するトルクリミッタ機能を備えた動力伝達装置が開示されている。

特開２００７−１０７５６１号

この種の動力伝達装置においては、エンジンや圧縮機本体から過大なトルク変動、振動を受けた際に、前記弾性部材の挟持力が不足すると挟持される摩擦面相互が相対的に微動し、摩擦係数が増大する。これにより、摩擦力を含めた初期の動力伝達遮断トルク値が増大し、駆動用のベルト，プーリを軸受するベアリング等の損傷に繋がる。

特許文献１に示すように、従来装置では、弾性部材を圧接挟持させるためのハブと弾性を有する押圧部材の締結位置が、隣接する被挟持部間を２等分した位置（３つの被挟持部に対し、隣接する被挟持部間１２０°の半分の６０°の位置）に設定されている。

この場合、押圧部材の各押圧部は、その両側の締結位置を結ぶ直線より外周側で弾性変形可能となり、該直線と被挟持領域との距離が大きく押圧部はバネ定数の小さな弾性体として機能し、挟持される摩擦面に大きな摩擦力を確保することが難しい。このため、遮断トルクが初期設定値より増大して駆動用のベルト，プーリを軸受するベアリング等の損傷に繋がる可能性があった。

本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、遮断トルクが初期設定値より増大することを抑制して、部品の損傷を抑制できる動力伝達装置を提供することを目的とする。

このため本発明に係る動力伝達装置は、従動側機器の回転軸端部に連結された従動側回転部材と、外部からの動力によって回転され、回転軸端部の外周側に同心上に配置された駆動側回転部材と、従動側回転部材または駆動側回転部材の一方に、リベットにより回転軸の軸周りに複数箇所締結され、該締結部より径方向外側又は内側に突出する押圧部を回転軸の軸周りに複数有した弾性を有する押圧部材と、従動側回転部材または駆動側回転部材の他方に固定され、回転軸の軸方向に弾性変形した状態で駆動側回転部材または従動側回転部材の一方と各押圧部との間に圧接挟持されることにより駆動側回転部材の動力を従動側回転部材に伝達する複数の被挟持部を有した弾性部材と、を備え、回転軸に過負荷が加わったとき、被挟持部の挟持が回転方向に外れて弾性復帰し、駆動側回転部材から従動側回転部材への動力伝達を遮断するトルクリミッタ機能を備えた動力伝達装置であって、以下のように構成した。

リベットによる締結点を、回転軸の軸周りにおいて、隣接する被挟持部間を２等分する位置より一方の被挟持部側に近づけて配設した。
また、本発明に係る圧縮機は、上記構成の動力伝達装置を備えて構成した。

リベットによる締結点が被挟持部に近づけられて、押圧部材のバネ定数が増大し、弾性部材の被挟持部を圧接挟持する挟持力が増大する。その結果、被挟持部の摩擦力が増大して外部駆動源からの振動や従動機器のトルク変動などに伴う摩擦面の微動を抑制でき、遮断トルクの増大が抑制され、駆動側部品等の損傷を抑制できる。

本発明の一実施形態を示す動力伝達装置の側面断面図 図１におけるＡ−Ａ線断面図 図２におけるＢ−Ｂ線断面図 動力伝達装置の動作説明図 動力伝達装置の動作説明図 弾性部材の正面図 本実施形態の効果の説明図

図１乃至図１１は本発明の一実施形態を示すもので、図１は動力伝達装置の側面断面図、図２は図１におけるＡ−Ａ断面図、図３は図２におけるＢ−Ｂ断面図、図４及び図５は動力伝達装置の動作説明図、図６は弾性部材の正面図、図７は本実施形態の効果の説明図である。

本実施形態に係る動力伝達装置は、車両用エンジンあるいはモータなど外部駆動源からの動力を車両空調装置の圧縮機（従動機器）に伝達する装置として適用される。ただし、本発明の適用対象は、本実施形態に限定されない。

本動力伝達装置は、プーリ１０と、プーリ１０の内周面１０ａを回転自在に支持するためのベアリング１１と、プーリ１０の軸方向に対向して配置されたハブ２０と、プーリ１０とハブ２０のフランジ部２２との軸方向の隙間に配置された弾性部材３０と、弾性部材３０の一部をハブ２０に押付けるための押圧部材４０と、プーリ１０に設けられ、弾性部材３０をプーリ１０に弾性支持する緩衝機構５０とを備えている。

駆動側回転部材であるプーリ１０は外周面に図示しないＶベルトを巻掛け可能であり、ベアリング１１を介して圧縮機１に回転自在に支持されている。プーリ１０の圧縮機１側に延びる筒状部の外周面には複数条の環状の溝部１０ｂが設けられている。

ベアリング１１は圧縮機のハウジング１の外周面に固定され、プーリ１０の内周面１０ａを回転自在に支持している。
従動側回転部材であるハブ２０は、圧縮機１のシャフト（回転軸）２と連結するための円筒状の連結部２１と、連結部２１と一体に形成され、連結部２１のプーリ１０と反対側の軸方向端部側から径方向外側に延びる円板状のフランジ部２２とを有する。

連結部２１の内周面はシャフト２の先端部に設けられたスプライン２ａに回転方向に係合し、連結部２１はシャフト２の先端に螺合するナット２ｂによってシャフト２に固定されている。

フランジ部２２には互いに周方向に間隔をおいて複数のリベット孔２２ａが設けられている。また、フランジ部２２には互いに周方向に間隔をおいて外周側に突出する複数の突出部２２ｂが設けられる。

弾性部材３０はバネ用鋼板等で形成され、環状である本体部３１と、本体部３１の外周側から本体部３１の周方向に延びる複数の延設部３２とを有する。各延設部３２の基端側は本体部３１の外周面と一体である。また、各延設部３２の延設方向中央部にはプーリ１０からハブ２０のフランジ部２２に向かって傾斜する傾斜部３２ａが設けられている。さらに、各延設部３２の基端側には取付孔３２ｂが設けられている。また、各延設部３２の先端側は被挟持部３２ｃとして機能し、該被挟持部３２ｃはプーリ側に突出する突起３２ｄが設けられている。

また、本体部３１の内周面はベアリング１１の内径と同等の内径を有する。即ち、弾性部材３０がプーリ１０の軸方向一端面に連結されると、本体部３１の内周面側がベアリング１１と軸方向に対向する。

本体部３１の内周面側には、互いに周方向に間隔をおいて複数の開口部３１ａが設けられている。各開口部３１ａは本体部３１を軸方向に貫通しており、各開口部３１ａにおける本体部３１の径方向外側がプーリ１０の内周面１０ａよりも径方向外側に位置する。

押圧部材４０はバネ用鋼板から成り、円板形状である。押圧部材４０は互いに周方向に間隔をおいて複数のリベット孔４０ａを有する。
また、押圧部材４０の外周面には互いに周方向に間隔をおいて複数の押圧部４０ｂが設けられ、各押圧部４０ｂは押圧部材４０の外周面から径方向外側に延びている。各押圧部４０ｂには軸方向に挿通する係合孔４０ｃがそれぞれ設けられている。ハブ２０及び押圧部材４０の各リベット孔２２ａ，４０ａにはそれぞれリベット４１が挿通し、押圧部材４０は各リベット４１によってハブ２０に固定されている。ここで、各リベット孔２２ａ，４０ａ、即ち、各リベット４１の締結点は、シャフト２の回転中心と対応する各突起３２ｄとを結ぶ線上に配設される。

弾性部材３０の各被挟持部３２ｃは、押圧部材４０の各押圧部４０ｂによって弾性変形されてハブ２０側に押圧され、各押圧部４０ｂ及びハブ２０のフランジ部２２によって圧接挟持されている。さらに、各延設部３２の突起３２ｄが各押圧部４０ｂの係合孔４０ｃにプーリ１０の回転方向に係合する。

以上のように構成された動力伝達装置において、プーリ１０に図示しないエンジンから動力が伝達されると、プーリ１０のトルクは弾性部材３０を介してハブ２０に伝達される。

また、弾性部材３０は緩衝機構５０を介してプーリ１０に連結されているので、プーリ１０からハブ２０に伝達されるトルクの回転変動が緩衝機構５０によって低減される。
一方、例えば圧縮機１のシャフト２に過負荷を生じて回転が規制され、プーリ１０とハブ２０との間に所定の大きさ以上のトルクが生ずると、被挟持部３２ｃが各押圧部４０ｂ及びフランジ部２２との間から離脱する。詳しくは、図４及び図５に示すように、プーリ１０とハブ２０との間に生ずるトルクにより、各被挟持部３２ｃが押圧部材４０の押圧力に抗して移動する。即ち、押圧部材４０の各押圧部４０ｂは各被挟持部３２ｃの移動によってプーリ１０側に撓み、各突起３２ｄと各係合孔４０ｃとの係合が解除される。

また、各押圧部４０ｂとフランジ部２２との間から離脱した各被挟持部３２ｃは、弾性復元力によりプーリ１０側に移動する。一方、各押圧部４０ｂも弾性復元力によりフランジ部２２側に移動する。これにより、各被挟持部３２ｃが離脱した後は弾性部材３０と押圧部材４０及びハブ２０とが干渉せず、プーリ１０からハブ２０に伝達されるトルクを確実に遮断することができる。

ここで、本実施形態では、上述したように押圧部材４０とハブ２０の内周側相互をリベット４１により締結する締結点を、シャフト２の回転中心と突起３２ｄと、を結ぶ線上に配置されている。

このようにすれば、押圧部材４０の各押圧部４０ｂは、リベット４１の締結点（詳細にはリベット４１の外周端）を支点とし、該締結点から突起３２ｄと係合孔４０ｃとの係合点を作用点として弾性変形するので、支点から作用点までの距離が小さいバネ定数の大きな弾性体として機能する。

これにより、押圧部材４０の押圧部４０ｂは、ハブ２０のフランジ部２２との間に、弾性部材の被挟持部３２ｃを大きな圧接力で挟持することができる。
ここで、延設部３２が押圧部４０ｂ及びフランジ部２２から離脱するときのトルク、つまり動力伝達が遮断されるトルク（以下、遮断トルクという）は、図７に示すように、延設部３２と押圧部４０ｂ及びフランジ部との摩擦力によって生じる摩擦トルクと、突起３２ｄが係合孔４０ｃから外れて押圧部４０ｂの平坦面に乗り上がるのに要する乗上トルクとを合計したトルクとして決定される。

遮断トルクのうち、摩擦トルクは、上述のように押圧部４０ｂバネ定数を大きくし、圧接挟持力を大きくして、挟持される接触面（摩擦面）の摩擦力を増大させることにより増大する。

そして、初期の摩擦力を大きく設定しておけば、エンジンから伝達される振動や圧縮機のトルク変動を受けても、延設部３２と押圧部４０ｂ及びフランジ部２２との間の相対的な微動を抑制でき、その結果、微動による摩擦面相互の摩擦係数の増大ひいては摩擦力の増大を抑制できるため、摩擦トルクの増大を抑制できる。

一方、乗上トルクは、突起３２ｄの形状（高さ，傾斜度等）と圧接挟持力とで決まり、圧縮機の振動に影響されることなく、略一定に維持される。
したがって、リベット４１を上記のように配置して摩擦トルクの増大を抑制することにより、摩擦トルクと乗上トルクとを合計した遮断トルクが初期設定値より増大することを抑制できる。

このように遮断トルクの増大を抑制できることにより、プーリ１０に掛けられるＶベルトやプーリ１０を軸受するベアリング１１等の損傷を抑制できる。
これを、リベットの締結点が、隣接する被挟持部間を２等分した位置に設定されていた従来例と比較すると、従来例では被挟持部の両側のリベットの外周面に接する接線（支点）から突起と係合孔の係合点（作用点）までの距離が大きくなる。このため、各押圧部４０ｂは、バネ定数が小さい弾性体として機能し、圧接挟持力が小さく、摩擦力による摩擦トルク分が小さく設定される。

遮断トルクの初期値は、乗上トルク分を大きくすることで、所望の値に設定することはできるが、振動やトルク変動を受けると、摩擦力が小さいため圧縮機の振動によって挟持される摩擦面相互が微動を生じ、該微動によって摩擦係数が増大し、摩擦力による摩擦トルク分が初期設定値より増大する。

したがって、従来では摩擦トルクと乗上トルクとを合計した遮断トルクが初期設定値より増大し、Ｖベルトやベアリングの損傷に繋がる。
また、従来でも押圧部材の板厚を大きくすることでバネ定数を高めることはできるが、重量、コストの増大につながる。換言すれば、本実施形態では、押圧部材４０を必要な圧接挟持力を得られるバネ定数を確保した上で、板厚を従来より薄くすることが可能となり、重量、コストを軽減することもできる。

また、本実施形態では、ハブ２０と押圧部材４０とをリベット４１によって締結しているため、複数のリベット４１を同時に加工して締結することができ、各部の締結力、即ち、対応する挟持箇所の圧接挟持力を、バラツキを抑制しつつ精度良く、かつ容易に調整することができる。これにより、遮断トルクの初期値をより高精度に設定できる。因みに、ボルトで締結する場合は、複数の締結を別々に行うため、調整作業が増大し、かつ、各部の締結力、即ち、対応する挟持箇所の圧接挟持力にバラツキを生じやすく、遮断トルク初期値の精度が得られにくい。

なお、本実施形態では、リベット４１により締結する締結点を、被挟持部３２ｃの押圧部４１ｂとフランジ部２２とに接合して挟持される被挟持領域（図２の上部にハッチングで示す）の中心部に位置する突起３２ｄと、シャフト２の回転中心と、を結ぶ線上に配置することで弾性体として機能する押圧部材４０の支点と作用点間の距離を最も短くしてバネ定数を最大限大きくすることができる。

ただし、リベットの締結点は、各被挟持部の被挟持領域に対応する円周角（シャフト２の回転中心と被挟持領域の回転方向両側縁とを結ぶ２本の半径相互のなす角、図２にθで示す）の範囲内に配設すれば十分に押圧部材のバネ定数を高めることができ、さらには、隣接する被挟持部間を２等分する位置より一方の被挟持部側に近づけるだけでよく、バネ定数を高めることができるので、本発明の効果を得ることができる。

また、本実施形態では、動力を伝達し非常時には遮断する弾性部材３０を、従動側回転部材であるハブ２０と押圧部材４０とで挟持するものを示したが、同一機能を有する弾性部材を、駆動側回転部材と該駆動側回転部材にリベットで締結された押圧部材との間に挟持させるものにも適用でき、リベットの締結点を隣接する被挟持部間を２等分する位置より一方の被挟持部側に近づける構成とすればよい。なお、この場合は、プーリをリベットで締結することは、作業、点検等の点で好ましくないので、プーリとは別体の駆動側回転部材と押圧部材とをリベットで締結し、駆動側回転部材と押圧部材との間に弾性部材の被挟持部を圧接挟持した組立体を、プーリにボルト等で着脱自由に連結する構成とすればよい。

１…圧縮機、２…シャフト、１０…プーリ、１０ａ…内周面、１１…ベアリング、２０…ハブ、２２…フランジ部、２２ｂ…突出部、３０…弾性部材、３１…本体部、３１ａ…開口部、３２…延設部、３２ａ…傾斜部、３２ｃ…被挟持部、３２ｄ…突起、４０…押圧部材、４１ｂ…押圧部、４１ｃ…係合孔

Claims (4)

1. 従動側機器の回転軸端部に連結された従動側回転部材と、
   外部からの動力によって回転され、前記回転軸端部の外周側に同心上に配置された駆動側回転部材と、
   前記従動側回転部材または前記駆動側回転部材の一方に、リベットにより前記回転軸の軸周りに複数箇所締結され、該締結部より径方向外側又は内側に突出する押圧部を前記回転軸の軸周りに複数有した弾性を有する押圧部材と、
   前記従動側回転部材または前記駆動側回転部材の他方に固定され、前記回転軸の軸方向に弾性変形した状態で前記駆動側回転部材または前記従動側回転部材の一方と前記各押圧部との間に圧接挟持されることにより前記駆動側回転部材の動力を前記従動側回転部材に伝達する複数の被挟持部を有した弾性部材と、を備え、
   前記回転軸に過負荷が加わったとき、前記被挟持部の挟持が回転方向に外れて弾性復帰し、前記駆動側回転部材から前記従動側回転部材への動力伝達を遮断するトルクリミッタ機能を備えた動力伝達装置であって、
   前記リベットによる締結点を、前記回転軸の軸周りにおいて、隣接する前記被挟持部間を２等分する位置より一方の被挟持部側に近づけて配設したことを特徴とする動力伝達装置。
2. 前記リベットの締結点は、前記各被挟持部の被挟持領域に対応する円周角の範囲内に配設される、請求項１に記載の動力伝達装置。
3. 前記リベットの締結点は、前記各被挟持部の被挟持領域の中心部と前記回転軸の回転中心とを結ぶ線上に配設される、請求項１に記載の動力伝達装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の動力伝達装置を備えた圧縮機。