JP4413107B2 - 動力伝達装置 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば車両用空気調和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に関するものである。
一般に、車両用空気調和装置に用いられる圧縮機としては、中空状に形成された圧縮機本体と、圧縮機本体内に吸入された流体を圧縮する圧縮部と、圧縮部に連結された駆動シャフトとを備え、駆動シャフトをエンジンの動力によって回転させることにより、圧縮部を駆動して冷媒を吸入及び吐出するようにしたものが知られている。
また、前記圧縮機に備わる動力伝達装置としては、エンジンからの動力によって回転する第1の駆動側回転体と、第1の駆動側回転体の内側に配置された第2の駆動側回転体と、第2の駆動側回転体に動力遮断機構を介して連結されるとともに、駆動シャフトと一体に回転する従動側回転体とを備え、第1の駆動側回転体と第2の駆動側回転体のそれぞれに周方向に間隔をおいて軸方向に突出するように設けた複数の突出部を互いに周方向に対向させるとともに、第1の駆動側回転体の各突出部と第2の駆動側回転体の各突出部との間にブロック状の緩衝部材をそれぞれ介在させ、各緩衝部材を介して第1の駆動側回転体の回転力を第2の駆動側回転体に伝達するようにしたものが知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2003−269489号公報
ところで、前記動力伝達装置は、第1の駆動側回転体にエンジンからの回転力が加わると、各緩衝部材が第1の駆動側回転体の周方向に圧縮されるように弾性変形してエンジンから伝達されるトルク変動を吸収し、第2の駆動側回転体に回転力が伝達されるようになっている。このため、各緩衝部材は繰り返し圧縮されることにより圧縮方向に永久歪みを生じ、永久歪みを生じた分だけ緩衝効果の低下を招来するとともに、第1及び第2の駆動側回転体の各突出部と各緩衝部材との間に隙間が生じて第1の駆動側回転体と第2の駆動側回転体との間で有害な振動を発生させるという問題点があった。
また、第1の駆動側回転体と第2の駆動側回転体との間に複数の緩衝部材を介在させているため、部品点数及び組み付け工数が多くなり、製造コストが高くつくという問題点があった。
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、緩衝部材による緩衝効果を長期的に維持することができるとともに、緩衝部材の組み付け工数を低減することのできる動力伝達装置を提供することにある。
本発明は前記目的を達成するために、外部からの動力によって回転する第1の駆動側回転体と、第1の駆動側回転体の内周面側に配置された第2の駆動側回転体と、第1及び第2の駆動側回転体の間に配置された緩衝部材と、第2の駆動側回転体によって回転する従動側回転体と、第2の駆動側回転体と従動側回転体との間に所定の大きさ以上のトルクが生ずると、第2の駆動側回転体から従動側回転体に伝達される動力を遮断する動力遮断機構とを備え、第1の駆動側回転体から第2の駆動側回転体に緩衝部材を介して回転力を伝達するようにした動力伝達装置において、前記緩衝部材を第2の駆動側回転体の外周面と一体に環状に成形するとともに、緩衝部材の外周面に互いに周方向に間隔をおいて複数の径方向凸部を設け、第1の駆動側回転体の内周面には緩衝部材の各凸部が嵌合する径方向凹部を設け、緩衝部材と第1の駆動側回転体との連結を、緩衝部材の外周面に形成した前記各径方向凸部と第1の駆動側回転体の内周面に形成した前記各径方向凹部とを嵌合させることによって行うように構成している。
これにより、第1の駆動側回転体の各凹部と緩衝部材の各凸部とが嵌合して第1の駆動側回転体から緩衝部材の外周面に回転力が伝達されるとともに、緩衝部材の内周面から第2の駆動側回転体に回転力が伝達されることから、緩衝部材が外周面と内周面との間で剪断方向に弾性変形しながら回転力の伝達が行われる。また、緩衝部材が第2の駆動側回転体の外周面に予め成形され、緩衝部材と第1の駆動側回転体との連結が各凸部と各凹部との嵌合により行われることから、緩衝部材の組み付け作業を容易に行うことができる。
ここで、緩衝部材の外周面の形状第1の駆動側回転体の内周面の形状より少し小さく形成されている場合は、緩衝部材の組み付け作業をより容易に行うことができる。
さらに、緩衝部材の外周面の形状を第1の駆動側回転体の内周面の形状より少し小さく形成した場合でも、第1の駆動側回転体が回転して第2の駆動側回転体に回転力を伝達する際には、遠心力によって緩衝部材の外周面が第1の駆動側回転体の内周面に密着し、第1の駆動側回転体と緩衝部材との間に隙間が生じないため、第1の駆動側回転体と緩衝部材との間で有害な振動を発生させることがない。
本発明の動力伝達装置によれば、緩衝部材が外周面と内周面との間で剪断方向に弾性変形しながら回転力の伝達が行われるようにしたので、従来の緩衝部材のように、緩衝部材が繰り返し圧縮変形することにより圧縮方向に永久歪みを生じて緩衝効果の低下を招来することがなく、緩衝部材による緩衝効果を長期的に維持することができる。また、緩衝部材の組み付け作業を容易に行うことができるので、製造コストの低減を図ることができる。
図1乃至図9は本発明の第1の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のA−A線断面図、図3は動力遮断時の動作を示す側面断面図、図4は緩衝ゴムのプーリへの取付けを示す斜視図、図5はトルク伝達リングの斜視図、図6はインナーリングの斜視図、図7はインナーリングに緩衝ゴムを成形した状態を示す斜視図、図8は図7のB−B線断面図、図9はインナーリングに動力遮断機構を装着した状態を示す斜視図である。
この動力伝達装置は車両用空気調和装置の圧縮機に用いられ、圧縮機本体1の一端から突出する駆動シャフト2に動力を伝達するものである。
本実施形態の動力伝達装置は、エンジンからの動力によって回転する第1の駆動側回転体としてのプーリ10と、プーリ10の内周面側に配置された第2の駆動側回転体としてのインナーリング20と、プーリ10とインナーリング20との間に配置された緩衝部材としての緩衝ゴム30と、インナーリング20の内側に設けられ、駆動シャフト2と一体に回転する従動側回転体としてのハブ40と、インナーリング20とハブ40との間に配置された動力遮断機構TLとを備えている。
プーリ10はフェノール樹脂等の熱硬化性材料からなり、外周面に図示しないVベルトが巻き掛けられている。プーリ10の一端側の内周面と圧縮機本体1との間にはベアリング10aが設けられ、プーリ10はベアリング10aによって圧縮機本体1に回動自在に支持されるとともに、図示しないエンジンの動力がVベルトを介して伝達されて回転するようになっている。また、プーリ10の他端側の内周面には周方向に間隔をおいて複数(本実施形態では8個)の径方向凹部10bが設けられている。
インナーリング20はフェノール樹脂等の熱硬化性材料からなり、内周面側には後述する各ボール41に径方向外側から係止する係止部20aが設けられている。係止部20aの内周面には互いに所定の角度をなす複数のテーパ面20bが形成されている。また、インナーリング20は一端側の外周面にトルク伝達リング21を有し、トルク伝達リング21はインナーリング20を成形する際に成形型内に配置され、インナーリング20と一体に成形される(図6参照)。尚、トルク伝達リング21はインナーリング20と緩衝ゴム30との固着力向上のために設けられている。
トルク伝達リング21は、図5に示すように、アルミニウム、鋼等の金属リングの表面にフェノール樹脂等の熱硬化性材料を成形してなり、また、樹脂を成形する前の段階で内周面21a及び外周面21bにローレット加工やショットブラスト等によって凹凸が形成されている。
緩衝ゴム30は、インナーリング20を成形型内に配置するとともに、EPDM、IIR、シリコン等のゴム部材を成形型内に射出し、インナーリング20の外周面に環状に成形される(図7及び図8参照)。これにより、緩衝ゴム30はインナーリング20及びトルク伝達リング21に固着する。また、緩衝ゴム30の外周面には周方向に間隔をおいて複数(本実施形態では8個)の径方向凸部30aが形成され、プーリ10の径方向凹部10bと緩衝ゴム30の径方向凸部30aとが嵌合するようになっている。尚、緩衝ゴム30の外周面の形状はプーリ10の内周面の形状より少し小さく形成され、プーリ10への緩衝ゴム30の装着性の向上を図っている。
ハブ40は円板状に形成され、インナーリング20の内周面側に配置されている。ハブ40の一端面には駆動シャフト2と連結するセレーションやキー溝を有する連結部40aが設けられ、駆動シャフト2はハブ40の他端面側から螺合するナット40bによってハブ40に固定されている。また、インナーリング20とハブ40との間に所定の大きさ以上のトルクが生ずると、インナーリング20からハブ20への動力の伝達が動力伝達機構TLによって遮断されるようになっている。
動力伝達機構TLは、ハブ40の外周面側に周方向に間隔をおいて複数のボール溝40cが設けられるとともに、金属材料からなるボール41が各ボール溝40cにそれぞれ径方向に移動自在に配置され、各ボール41が各ボール溝40cの内側でハブ40の周方向に係止するようになっている。また、各ボール溝40cのハブ40における一端面側には当接プレート40dが配置され、当接プレート40dはハブ40に溶接やかしめ等により固定されている。当接プレート40dのボール溝40c側には径方向外側から内側に向かって除々にボール溝40c側に突出する傾斜面40eが設けられ、傾斜面40eはボール溝40cの各ボール41に軸方向に当接するようになっている。即ち、各ボール溝40cの各ボール41は傾斜面40eによって径方向外側に案内され、インナーリング20のテーパ面20bに当接するようになっている。また、ハブ40の他端面側の径方向中央部には、ナット40bを覆うように軸方向に筒状に延びる延出部40fが設けられている。
ハブ40の他端面側には押圧部材としての押圧リング42が設けられ、各ボール41を軸方向に押圧するようになっている。押圧リング42はハブ40の延出部40fに軸方向に移動自在に係合し、その一端面の外周面側には各ボール41を軸方向に押圧する押圧部42aが設けられるとともに、その内周側には軸方向に凹形状に形成された凹状部42bが設けられている。
押圧リング42の他端面側にはハブ40の延出部40fに軸方向に移動自在に係合する皿バネ43が設けられ、皿バネ43によって押圧リング42が各ボール41側に付勢されている。また、皿バネ43は延出部40fに螺合する環状のナット44と押圧リング42との間に圧縮状態で配置され、ナット44の締付力を調整することにより、皿バネ43による押圧リング42の押圧力を任意に設定可能になっている。
以上の構成においては、エンジンの動力がプーリ10に入力されると、プーリ10の径方向凹部10bと緩衝ゴム30の径方向凸部30aとが周方向に係合し、プーリ10の回転力が緩衝ゴム20の外周面に伝達される。また、緩衝ゴム30の内周面とインナーリング20とが固着されているので、緩衝ゴム30の回転力がインナーリング20に伝達される。この際、緩衝ゴム30は外周面と内周面との間で剪断方向に弾性変形しながら回転力の伝達を行い、エンジン側から入力される回転変動が吸収される。
また、インナーリング20に伝達された回転力は、テーパ面20b及び各ボール21を介してハブ40のボール溝40cに伝達され、ハブ40と共に駆動シャフト2が回転する。その際、各ボール41は皿バネ43によって軸方向に押圧されることにより、ハブ40の傾斜面40eによって各ボール溝40cの径方向外側に案内され、各ボール41がテーパ面20bに係止して、インナーリング20の回転力がハブ40に伝達される。
ここで、例えば圧縮機の焼付きなどによってプーリ10側に過大な回転負荷が加わり、インナーリング20とハブ40との間に所定の大きさ以上のトルクが生ずると、係止部20aのテーパ面20bの押圧により、図3に示すように、各ボール21が皿バネ43の押圧力に抗して各ボール溝40cの径方向内側に移動する。これにより、各ボール41がハブ40の当接プレート40dと押圧リング42の凹状部42bによりボール溝40cの径方向内側に保持され、各ボール41が係止部40aと係止不能な位置に拘束されることから、インナーリング20がハブ40に対して空転し、プーリ10側から駆動シャフト2への動力の伝達が遮断される。
このように、本実施形態によれば、インナーリング20の外周面に緩衝ゴム30を環状に成形し、緩衝ゴム30の外周面に互いに周方向に間隔をおいて複数の径方向凸部30aを設けるとともに、プーリ10の内周面に周方向に間隔をおいて複数の径方向凹部10bを設け、径方向凸部30aと径方向凹部10bとを嵌合したので、プーリ10の回転力が緩衝ゴム30の外周面に伝達されるとともに、緩衝ゴム30の内周面からインナーリング20に回転力が伝達され、緩衝ゴム30はプーリ10とインナーリング20との間で剪断方向に弾性変形しながら回転力の伝達を行い、エンジンからのトルク変動を吸収する。このため、緩衝ゴム30が繰り返し圧縮変形することにより圧縮方向に永久歪みを生じて緩衝効果の低減を招来することがなく、緩衝ゴム30による緩衝効果を長期的に維持することができる。
また、インナーリング20の外周面に緩衝ゴム30を成形し、緩衝ゴム30とプーリ10との連結を緩衝ゴム30の外周面に形成した径方向凸部30aとプーリ10の内周面に形成した径方向凹部10bとを嵌合することにより行っているため、緩衝ゴム30の組み付け作業を容易に行うことができ、製造コストの低減を図ることができる。
さらに、緩衝ゴム30の外周面の形状はプーリ10の内周面の形状より少し小さく形成されているため、緩衝ゴム30の組み付け作業をより容易に行うことができる。尚、緩衝ゴム30の外周面の形状をプーリ10の内周面の形状より少し小さく形成しているが、プーリ10が回転してインナーリング20に回転力を伝達する際には、遠心力によって緩衝ゴム30の外周面がプーリ10の内周面に密着し、プーリ10と緩衝ゴム30との間に隙間が生じないため、プーリ10と緩衝ゴム30との間で有害な振動を発生させることがない。
また、インナーリング20とハブ40との間に所定の大きさ以上のトルクが生ずると、ハブ40の外周面側に設けられた各ボール溝40cに径方向に移動自在に設けられた各ボール41が、インナーリング20のテーパ面20bによって径方向内側に移動し、インナーリング20からハブ40への動力の伝達が遮断されるようにしたので、圧縮機の焼付きなどによってプーリ10側に過大な回転負荷が長時間加わり、ベルトが損傷することを防止できる。
さらに、金属リングの表面にフェノール樹脂等の熱硬化性材料を成形してなるトルク伝達リング21を緩衝ゴム30とインナーリング20との間に配置したので、緩衝ゴム30とトルク伝達リング21とが強固に固着するとともに、トルク伝達リング21とインナーリング20とが強固に固着する。従って、インナーリング20と緩衝ゴム30とを強固に固着することができ、長期に亘って確実に動力の伝達を行うことができる。
また、トルク伝達リング21を構成する金属リングの外周面21a及び内周面21bに凹凸を形成したので、緩衝ゴム30とトルク伝達リング21との固着及びトルク伝達リング21とインナーリング20との固着がより強固となり、長期に亘る動力伝達の信頼性をより向上することができる。
さらに、インナーリング20を成形する際に成形型内にトルク伝達リング21を配置し、トルク伝達リング21がインナーリング20と一体となるようにしたので、インナーリング20とトルク伝達リング21との固着がより強固となり、長期に亘る動力伝達の信頼性をより向上することができる。
尚、本実施形態では、トルク伝達リング21を表面に熱硬化性材料が成形された金属リングによって形成したが、トルク伝達リング21を熱硬化性材料のみから形成することも可能である。この場合、インナーリング20の外周面にトルク伝達リング21を直接成形することも可能である。
また、本実施形態では、インナーリング20を熱硬化性材料から成形したが、金属材料から成形することも可能である。この場合、トルク伝達リング21をインナーリング20の外周面に嵌合することにより、インナーリング20の外周面にトルク伝達リング21を設けることができる。さらに、トルク伝達リング21を熱硬化性材料から成形する場合は、トルク伝達リング21を成形する成形型内にインナーリングを配置することにより、インナーリング20の外周面にトルク伝達リング21を一体に成形することもできる。
尚、本実施形態では、インナーリング20の外周面にトルク伝達リング21を設け、トルク伝達リング21の表面に熱硬化性材料を成形して、トルク伝達リング21と緩衝ゴム30との間の固着を強固とするようにしたが、トルク伝達リング21と緩衝ゴム30との間に加硫接着により接着する接着層を設けることも可能である。
また、本実施形態では、緩衝ゴム30の外周面に矩形状の径方向凸部を設けたが、緩衝ゴム30の外周面を徐々に径方向に外径が変化するように形成することにより、径方向凸部を設けることも可能である。
図10は本発明の第2の実施形態を示す動力伝達装置の側面断面図である。尚、第1の実施形態と同様の構成部分には同一の符号を付して示す。
本実施形態は第1の実施形態における動力遮断機構TLの変形例で、動力遮断機構TLを以下のように構成している。即ち、ハブ50はアルミニウム等の金属材料を円板状に形成してなり、ハブ50の一端面には駆動シャフト2と連結するセレーションやキー溝を有する連結部50aが設けられ、駆動シャフト2はハブ50の他端面側から螺合するナット50bによってハブ50に固定されている。また、ハブ50の一端面の外周面側には、互いに周方向に間隔を置いて複数の連結部材としての係合ピン51が軸方向に延びるように形成され、ハブ50の外周面側には係合ピン51を被覆するようにフェノール樹脂等の熱硬化性材料からなるトルク板52が環状に成形されている。トルク板52の一端側の外周面にはトルク伝達リング21が設けられ、トルク板52及びトルク伝達リング21の外周面には緩衝ゴム30が環状に成形されている。尚、その他の構成については、第1の実施形態と同様である。
以上の構成においては、緩衝ゴム30からトルク板52に伝達された回転力は各係合ピン51を介してハブ50に伝達されるが、圧縮機の焼付きなどによってプーリ10側に過大な回転負荷が加わり、トルク板52とハブ50との間に所定の大きさ以上のトルクが生ずると、各係合ピン51が基端部で破断し、トルク板52からハブ50への動力の伝達が遮断される。従って、圧縮機の焼付きなどによってプーリ10側に過大な回転負荷が長時間加わり、ベルトが損傷することを防止できる。尚、各係合ピン51の外径、中心からの距離及び本数によって、係合ピン51が破断するトルクの大きさを任意に設定することが可能である。
本発明の第1の実施形態を示す動力伝達装置の側面断面図 図1のA−A線断面図 動力遮断時の動作を示す側面断面図 緩衝ゴムのプーリへの取付けを示す斜視図 トルク伝達リングの斜視図 インナーリングの斜視図 インナーリングに緩衝ゴムを成形した状態を示す斜視図 図7のB−B線断面図 インナーリングに動力遮断機構を装着した状態を示す斜視図 本発明の第2の実施形態を示す動力伝達装置の側面断面図
符号の説明
1…圧縮機本体、2…駆動シャフト、10…プーリ、10b…径方向凹部、20…インナーリング、20a…係止部、20b…テーパ面、21…トルク伝達リング、21a…内周面、21b…外周面、30…緩衝ゴム、30a…径方向凸部、40…ハブ、40c…ボール溝、40d…当接プレート、40e…傾斜面、41…ボール、42…押圧リング、43…皿バネ、44…ナット、50…ハブ、51…係合ピン、52…トルク板、TL…動力遮断機構。

Claims (11)

  1. 外部からの動力によって回転する第1の駆動側回転体と、第1の駆動側回転体の内周面側に配置された第2の駆動側回転体と、第1及び第2の駆動側回転体の間に配置された緩衝部材と、第2の駆動側回転体によって回転する従動側回転体と、第2の駆動側回転体と従動側回転体との間に所定の大きさ以上のトルクが生ずると、第2の駆動側回転体から従動側回転体に伝達される動力を遮断する動力遮断機構とを備え、第1の駆動側回転体から第2の駆動側回転体に緩衝部材を介して回転力を伝達するようにした車両用空気調和装置の圧縮機の動力伝達装置において、
    前記緩衝部材を環状に成形するとともに、緩衝部材の内周面を第2の駆動側回転体の外周面に固着し、緩衝部材の外周面に互いに周方向に間隔をおいて複数の径方向凸部を設け、
    第1の駆動側回転体の内周面には緩衝部材の各凸部が嵌合する径方向凹部を設け、
    緩衝部材と第1の駆動側回転体との連結を、緩衝部材の外周面に形成した前記各径方向凸部と第1の駆動側回転体の内周面に形成した前記各径方向凹部とを嵌合させることによって行うように構成した
    ことを特徴とする車両用空気調和装置の圧縮機の動力伝達装置。
  2. 前記動力遮断機構を、従動側回転体の外周面側に互いに周方向に間隔をおいて設けた複数のボール溝と、各ボール溝に従動側回転体の周方向にそれぞれ係止することにより第2の駆動側回転体の回転力を従動側回転体に伝達する複数のボールと、各ボールを従動側回転体の軸方向一方から押圧する押圧部材とから構成するとともに、押圧部材によって押圧される各ボールを第2の駆動側回転体の内周面に設けたテーパ面に係止することにより第2の駆動側回転体の回転力を各ボールに伝達し、第2の駆動側回転体と従動側回転体との間に所定の大きさ以上のトルクが生ずると、第2の駆動側回転体に係止する各ボールをテーパ面により押圧部材の押圧力に抗して第2の従動側回転体の各ボール溝の径方向内側に移動させ、第2の駆動側回転体と各ボールとの係止を解除して第2の駆動側回転体から従動側回転体に伝達される動力を遮断するように構成した
    ことを特徴とする請求項1記載の動力伝達装置。
  3. 前記動力遮断機構を、第2の駆動側回転体と従動側回転体とを連結する連結部材によって第2の駆動側回転体の回転力を従動側回転体に伝達し、第2の駆動側回転体と従動側回転体との間に所定の大きさ以上のトルクが生ずると前記連結部材が破断し、第2の駆動側回転体から従動側回転体に伝達される動力を遮断するように構成した
    ことを特徴とする請求項1記載の動力伝達装置。
  4. 前記第2の駆動側回転体の外周面に、内周面が第2の駆動側回転体の外周面に固着されるとともに外周面が緩衝部材の内周面に固着されたトルク伝達リングを設けた
    ことを特徴とする請求項1、2または3記載の動力伝達装置。
  5. 前記トルク伝達リングを熱硬化性材料から形成した
    ことを特徴とする請求項4記載の動力伝達装置。
  6. 前記トルク伝達リングを、表面に熱硬化性材料が成形された金属リングによって形成した
    ことを特徴とする請求項4記載の動力伝達装置。
  7. 前記金属リングの内周面及び外周面に凹凸を形成した
    ことを特徴とする請求項6記載の動力伝達装置。
  8. 前記金属リングをアルミニウムから形成した
    ことを特徴とする請求項6または7記載の動力伝達装置。
  9. 前記金属リングを鋼から形成した
    ことを特徴とする請求項6または7記載の動力伝達装置。
  10. 前記第2の駆動側回転体を、トルク伝達リングを成形型内に配置した状態で熱硬化性材料を射出することによりトルク伝達リングと一体に形成した
    ことを特徴とする請求項4、5、6、7、8または9記載の動力伝達装置。
  11. 前記第1の駆動側回転体を熱硬化性材料から形成した
    ことを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9または10記載の動力伝達装置。

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