JP3928405B2

JP3928405B2 - 回転体と回転軸との締結構造

Info

Publication number: JP3928405B2
Application number: JP2001326821A
Authority: JP
Inventors: 倫保野坂; 雅人横山
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-10-24
Filing date: 2001-10-24
Publication date: 2007-06-13
Anticipated expiration: 2021-10-24
Also published as: JP2003130078A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転体と回転軸との締結構造に関するもので、プーリや電磁クラッチ等の動力伝達装置の取付構造に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
プーリの取付構造として、例えば実開平２−６７１５２号公報に記載の発明では、シャフトに雄ねじ部を形成し、一方、プーリに雌ねじ部を形成して両者をネジ結合にて締結している。
【０００３】
このとき、雄ねじ部及び雌ねじ部は、プーリ及びシャフトにトルクが作用したときに、ねじが締まっていくような向きにねじを形成する必要があるが、駆動側機器又は従動側機器に大きなトルク変動が発生すると、プーリ及びシャフトにねじが緩む向きのトルク（以下、このトルクを負トルクと呼ぶ。）が作用するので、負トルクが大きい場合には、プーリとシャフトとのねじ結合が緩んでしまう可能性がある。
【０００４】
因みに、内燃機関（エンジン）は、燃焼室内で燃料が間欠的に燃焼（爆発）することによりピストンが往復運動するので、電動モータ等の駆動源に比べてトルク変動が大きく、負トルクが発生し易く、上記問題が発生し易い。
【０００５】
本発明は、上記点に鑑み、回転体と回転軸とをねじ結合する場合において、ねじ結合が緩んでしまうことを防止することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、内燃機関で発生したトルクを回転機器（２００）に伝達する動力伝達装置のうち、トルクを受ける回転体（１００）と回転機器（２００）の回転軸（２１０）との締結構造であって、回転体（１００）は、トルクを受ける円筒状の本体部（１１０）と、本体部（１１０）の内周側に位置して本体部（１１０）と同軸上に配置された円形状のインナーハブ（１３０）と、本体部（１１０）の内周部とインナーハブ（１３０）の外周部との間に配置される弾性材（１４０）とからなり、インナーハブ（１３０）の中心部には、雌ねじ部（１３１）が形成された貫通穴（１３２）を有する円筒部（１３３）が形成され、インナーハブ（１３０）の外周部には、弾性材（１４０）と噛み合う突起部（１３４）が形成された環状部（１３５）が形成され、環状部（１３５）と円筒部（１３３）は、複数本のブリッジ部（１３６）によって機械的に連結され、複数本のブリッジ部（１３６）はそれぞれ、円筒部（１３３）から環状部（１３５）に向かって、正トルク方向に傾斜して延びており、本体部（１１０）が受けたトルクは、弾性材（１４０）を介して環状部（１３５）に伝達され、複数本のブリッジ部（１３６）は、環状部（１３５）に伝達されたトルクを円筒部（１３３）に伝達するとともに、環状部（１３５）から円筒部（１３３）に伝達されるトルクが所定トルク以上となったときに破断する強度に設定されており、回転軸（２１０）には、雌ねじ部（１３１）と噛み合う第１雄ねじ部（２１１）、及び第１雄ねじ部（２１１）の先端側に配置され第１雄ねじ部（２１１）よりピッチ寸法が小さい第２雄ねじ部（２１２）が設けられ、第１雄ねじ部（２１１）及び第２雄ねじ部（２１２）は、回転体（１００）に正トルクが作用したときに締まっていく向きのねじであり、第２雄ねじ部（２１２）には、円筒部（１３３）のうち第２雄ねじ部（２１２）側の側面に面するようにナット（２１３）が締め付けられ、ナット（２１３）の慣性モーメントは、回転体（１００）の慣性モーメントより小さいことを特徴とする。
【０００７】
これにより、ナット（２１３）が緩んだときのナット（２１３）の移動量が回転体（１００）が緩んだときの回転体（１００）の移動量より小さくなるので、回転体（１００）はナット（２１３）が移動した量以上に移動することができず、回転体の緩みがナット（２１３）により規制され、回転体のねじ結合が緩んでしまうことが防止される。
【０００８】
ところで、上述の説明からも明らかように、ナット（２１３）が大きく緩む、つまりナット（２１３）が大きく移動すると、回転体の緩みを十分に防止することができない。一方、負トルクが発生したときのナット（２１３）の緩み量は、ナット（２１３）の慣性モーメントが大きいほど大きくなる。
【０００９】
これに対して、請求項１に記載の発明は、ナット（２１３）の慣性モーメントは、回転体（１００）の慣性モーメントより小さいことを特徴としているので、負トルクが発生したときのナット（２１３）の緩み量（ナット（２１３）の移動量）を小さな量に抑えることができ、回転体の緩みを確実に防止できる。
【００１０】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本実施形態は、本発明に回転体と回転軸との締結構造を車両用空調装置の圧縮機に駆動源であるエンジンからの駆動力を伝達する回転体であるプーリの締結構造に適用したものであって、図１はプーリ１００を圧縮機２００のシャフト２１０に組み付けた状態を示すプーリ１００の断面図である。
【００１２】
図１中、プーリ本体１１０はＶベルトを介して走行用エンジン（図示せず。）から駆動力（トルク）を受けて回転する略円筒状に形成された金属又は硬質樹脂（本実施形態では、フェノール樹脂）製のものであり、このプーリ本体１１０の内周側にはプーリ本体１１０を回転可能に支持するラジアル転がり軸受１２０が装着される円筒状のプーリハブ１１１が一体成形されている。因みに、ラジアル転がり軸受１２０の内輪は、圧縮機２００のフロントハウジングに装着又は圧入される。
【００１３】
なお、本実施形態では、プーリ本体１１０として、複数列のＶ溝１１２が設けられたポリードライブベルト対応型のプーリを採用しているとともに、プーリ本体１１０を樹脂製としているので、プーリハブ１１１のうち軸受１２０が装着（圧入）される内周側には、金属製のスリーブ１１３がインサート成形にてプーリハブ１１１に一体化されている。
【００１４】
インナーハブ１３０はプーリ本体１１０の内周側に位置してプーリ本体１１０と同軸上に配置されて回転する金属製のものであり、このインナーハブ１３０の外周側は、インナーハブ１３０より硬度の低い弾性材（本実施形態では、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合ゴム））にて構成された、トルク伝達部材をなすダンパー１４０を介してプーリ本体１１０の内周側にてプーリ本体１１０と機械的に係合して噛み合っている。
【００１５】
そして、インナーハブ１３０は、圧縮機２００のシャフト２１０の外周面に形成された第１雄ねじ部２１１とネジ結合する雌ねじ部１３１が形成された貫通穴１３２を有する円筒部１３３、ダンパー１４０と噛み合う突起部１３４が形成された環状部１３５、及び環状部１３５と円筒部１３３とを機械的に連結して環状部１３５から円筒部１３３にトルクを伝達するとともに、環状部１３５から円筒部１３３に伝達されるトルクが所定トルク以上となったときに破断するような強度に設定された複数本（本実施形態では、３本）のブリッジ部１３６（図２参照）等から構成されている。
【００１６】
なお、ブリッジ部１３６と円筒部１３３とは、金属粉を焼結することにより一体成形され、ブリッジ部１３６と環状部１３５とは、一体成形されたブリッジ部１３５と円筒部１３３とを環状部１３５を樹脂成形するための金型内に配置した状態で樹脂を金型内にインジェクションする又はインサート成形することにより一体化されている。
【００１７】
また、インナーハブ１３０は、少なくとも雌ねじ部１３１が形成された後、ダクロ処理にてその表面に腐食防止用の被膜が形成されている。なお、ダクロ処理とは、金属亜鉛フレーク、無水クロム酸等の分解水溶液（処理溶液）内に被処理物を浸漬させた後、焼き付け炉内で被処理物を約３００℃で加熱することにより、六価クロムをグリコール等の有機物によって還元して亜鉛フレークを被処理物に結びつけて被膜を形成するものである。因みに、無水クロム酸は、金属素地表面を酸化して被処理物と化学的に結合し、強固な密着力を発生させる。
【００１８】
ところで、シャフト２１０に形成された第１雄ねじ部２１１先端側には、図３に示すように、第１雄ねじ部２１１よりピッチ寸法が小さい第２雄ねじ部２１２が設けられており、この第２雄ねじ部２１２には、プーリ１００の側面に接触するナット２１３が締め付けられている。
【００１９】
因みに、本実施形態では、第１雄ねじ部２１１のピッチ寸法は１ｍｍであり、第２雄ねじ部２１２のピッチ寸法は０．８ｍｍであり、両雄ねじ部２１１、２１２は、圧縮機２００を駆動させるトルク（以下、この向きのトルクを正トルクと呼ぶ。）がプーリ１００に作用したときに、第１雄ねじ部２１１と雌ねじ部１３１とが締まっていく向きのねじが形成されている。
【００２０】
なお、本実施形態では、シャフト２１０の先端側からプーリ１００をシャフト２１０に挿入して第１雄ねじ部２１１にねじ結合した後、ナット２１３をシャフト２１０の先端側から第２雄ねじ部２１２にねじ結合するので、第２雄ねじ部２１２のねじ径は第１雄ねじ部２１１のねじ径より小さくしている。
【００２１】
また、ワッシャ２１４は第１雄ねじ部２１１の根本側の段付き部に嵌合されたでものあり、このワッシャ２１４によりプーリ１００に作用する軸力を受けて、第１雄ねじ部２１１の根本側に雌ねじ部１３１が過度に食い込むことを防止している。
【００２２】
次に、本実施形態に係る継ぎ手１００の概略作動を述べる。
【００２３】
プーリ本体１１０に伝達されたトルクは、ダンパー１４０を介してインナーハブ１３０に伝達される。このとき、ダンパー１４０がプーリ１１０の回転方向、つまり周方向に圧縮変形することにより、トルク変動を吸収しながらプーリ１１０からインナーハブ１３０にトルクを伝達する。
【００２４】
そして、プーリ１１０からインナーハブ１３０に伝達されるトルクが所定値以上となると、ブリッジ部１３６が破断するため、プーリ本体１１０からインナーハブ１３０へのトルク伝達が遮断される。つまり、ブリッジ部１３６は、所定値以上のトルクが伝達されることを防止するトルクリミッタ機構として機能する。
【００２５】
次に、本実施形態の作用効果を述べる。
【００２６】
大きな負トルクが作用してプーリ１００及びナット２１３が緩むと、プーリ１００がナット２１３側に移動し、ナット２１３はシャフト２１０の先端側に移動する。このとき、第２雄ねじ部２１２のピッチ寸法が第１雄ねじ部２１１のピッチ寸法より小さいため、プーリ１００はナット２１３が移動した量以上に移動することができず、プーリ１００の緩みがナット２１３により規制され、プーリ１００のねじ結合が緩んでしまうことが防止される。
【００２７】
ところで、上述の説明からも明らかように、ナット２１３が大きく緩む、つまりナット２１３がシャフト２１０の先端側に大きく移動すると、プーリ１００の緩みを十分に防止することができない。一方、負トルクが発生したときのナット２１３の緩み量は、ナット２１３の慣性モーメントが大きいほど大きくなる。
【００２８】
これに対して、本実施形態では、ナット２１３の慣性モーメントは、プーリ１００の慣性モーメントに比べて十分に小さいので、負トルクが発生したときのナット２１３の緩み量、すなわちナット２１３の移動量を小さな量に抑えることができ、プーリ１００の緩みを確実に防止できる。
【００２９】
なお、ナット２１３とプーリ１００との接触面圧が大きいと、プーリ１００がねじが緩む向きに回転すると、ナット２１３がプーリ１００と一体的にねじが緩む向きに回転するおそれがあるので、ナット２１３とプーリ１００との接触面圧を十分に小さくする、接触面圧が略０となるようにナット２１３をプーリ１００の側面に接触させる、又はナット２１３とプーリ１００の側面との間に微少な隙間が発生するようにしてナット２１３を第２雄ねじ部２１２に締め付けることが望ましい。
【００３０】
（その他の実施形態）
上述の実施形態では、第１雄ねじ部２１１と第２雄ねじ部２１２とは、同一の向きのねじであったが、第１雄ねじ部２１１は正トルクが作用したときに締まっていく向きのねじとし、第２雄ねじ部２１２は負トルクが作用したときに締まっていく向きのねじとしてもよい。
【００３１】
なお、この場合、正トルクが作用しているときに、ナット２１３が緩むおそれがあるが、ナット２１３の慣性モーメントを十分に小さくし、かつ、第２雄ねじ部２１２のピッチ寸法を十分に小さくすれば、ナット２１３が緩むことを防止できる。
【００３２】
また、上述の実施形態では、メートル並目ねじ（ＪＩＳＢ０２０５）を採用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、メートル細目ねじ（ＪＩＳＢ０２０７）やインチねじ等のその他のねじ規格であってもよい。
【００３３】
また、上述の実施形態では、車両用空調装置の圧縮機にエンジンからの駆動力を伝達するプーリの締結構造に本発明を適用した、本発明の適用はこれに限定されるものではない。
【００３４】
また、ナット２１３は、いわゆるナット（ＪＩＳＢ１１８１）に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るプーリの取付構造を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るプーリの正面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るプーリの取付構造を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１００…プーリ（回転体）、２１０…シャフト、２１１…第１雄ねじ部、
２１２…第２雄ねじ部、２１３…ナット。

Claims

内燃機関で発生したトルクを回転機器（２００）に伝達する動力伝達装置のうち、前記トルクを受ける回転体（１００）と前記回転機器（２００）の回転軸（２１０）との締結構造であって、
前記回転体（１００）は、前記トルクを受ける円筒状の本体部（１１０）と、前記本体部（１１０）の内周側に位置して前記本体部（１１０）と同軸上に配置された円形状のインナーハブ（１３０）と、前記本体部（１１０）の内周部と前記インナーハブ（１３０）の外周部との間に配置される弾性材（１４０）とからなり、
前記インナーハブ（１３０）の中心部には、前記雌ねじ部（１３１）が形成された貫通穴（１３２）を有する円筒部（１３３）が形成され、
前記インナーハブ（１３０）の外周部には、前記弾性材（１４０）と噛み合う突起部（１３４）が形成された環状部（１３５）が形成され、
前記環状部（１３５）と前記円筒部（１３３）は、複数本のブリッジ部（１３６）によって機械的に連結され、
複数本のブリッジ部（１３６）はそれぞれ、前記円筒部（１３３）から前記環状部（１３５）に向かって、正トルク方向に傾斜して延びており、
前記本体部（１１０）が受けた前記トルクは、前記弾性材（１４０）を介して前記環状部（１３５）に伝達され、
前記複数本のブリッジ部（１３６）は、前記環状部（１３５）に伝達された前記トルクを前記円筒部（１３３）に伝達するとともに、前記環状部（１３５）から前記円筒部（１３３）に伝達されるトルクが所定トルク以上となったときに破断する強度に設定されており、
前記回転軸（２１０）には、前記雌ねじ部（１３１）と噛み合う第１雄ねじ部（２１１）、及び前記第１雄ねじ部（２１１）の先端側に配置され前記第１雄ねじ部（２１１）よりピッチ寸法が小さい第２雄ねじ部（２１２）が設けられ、
前記第１雄ねじ部（２１１）及び前記第２雄ねじ部（２１２）は、前記回転体（１００）に正トルクが作用したときに締まっていく向きのねじであり、
前記第２雄ねじ部（２１２）には、前記円筒部（１３３）のうち前記第２雄ねじ部（２１２）側の側面に面するようにナット（２１３）が締め付けられ、
前記ナット（２１３）の慣性モーメントは、前記回転体（１００）の慣性モーメントより小さいことを特徴とする回転体と回転軸との締結構造。
前記第２雄ねじ部（２１２）のねじ径は、前記第１雄ねじ部（２１１）のねじ径より小さく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の回転体と回転軸との締結構造。