JP2008249023A - 動力伝達装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トルクダンパ機能付きの動力伝達装置を安価に提供する。
【解決手段】動力伝達装置が、プーリ１とハブ２とを具備し、ハブ２が、回転軸４に固定されるインナーハブ２１と、インナーハブ２１の外周側に接合長さＬで接合された弾性部材２３とから構成される。弾性部材２３は、円環状に配置された一連の凸部からなるハブ側係合部２３５と、このハブ側係合部とインナーハブとを繋ぐ円筒部とを備え、プーリ１は、ハブ側係合部２３５に嵌合する一連の凹部からなるプーリ側係合部１４を備え、ハブ側係合部２３５とプーリ側係合部１４を係合させることによりハブ２とプーリ１とのトルク伝達構造を形成する。ハブ側係合部２３５とプーリ側係合部１４とが当接して形成するトルク伝達面ＴＳの軸方向の長さＴＬは、円筒部とインナーハブ２１との接合長さＬより大であると共に、半径方向に投影されたとき接合長さＬに部分的に重なるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転力を伝達する動力伝達装置に関するものであり、特に車両用空調装置の圧縮機に適用して好適である。

エンジン又は電動機等から圧縮機に動力を伝達する、プーリとハブとから構成された動力伝達装置は、伝達トルクの急激な変動を緩和するトルクダンパ機能も含むことを通常は求められ、このためにハブ側にゴム等から作られたトルク伝達用弾性部材を備えている。従来、ハブは、このトルク伝達用弾性部材と金属等の比較的剛性を有するインナーハブ及びアウターハブとから構成され、ハブとプーリの間のトルクの伝達は、トルク伝達用弾性部材に形成された凸状のハブ側係合部と、プーリの主にリム部に形成された凹状のプーリ側係合部を係合させることによって行われていた（特許文献１参照）。

しかしながら、上記特許文献１に記載の構造では、凸状のハブ側係合部にかかる面圧が高く、アウターハブ等の剛性部材によってハブ側係合部を補強する必要があった。

特開２００６−２５８１０９号公報

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、トルクダンパ機能付きの動力伝達装置を、安価に提供することである。

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。

請求項１に記載の発明では、回転軸（４）を有する回転機器のケーシング（６）に回転可能に装着されるプーリ（１）と、回転軸（４）と一体に回転するハブ（２）と、を具備し、ハブ（２）が、回転軸（４）に固定されるインナーハブ（２１）と、該インナーハブ（２１）の外周側に軸方向の接合長さ（Ｌ）で接合された弾性部材（２３）と、から構成され、弾性部材（２３）は、ハブの外周部を成し、円環状に配置された一連の凸部からなるハブ側係合部（２３５）と、ハブ側係合部（２３５）とインナーハブ（２１）とを繋ぐ円筒部を備え、プーリ（１）は、ハブ側係合部（２３５）に嵌合する一連の凹部からなるプーリ側係合部（１４）を備え、ハブ側係合部（２３５）とプーリ側係合部（１４）を係合させることによりハブ（２）とプーリ（１）とのトルク伝達構造を形成する動力伝達装置において、ハブ側係合部（２３５）とプーリ側係合部（１４）とが当接して形成するトルク伝達面（ＴＳ）の軸方向の長さ（ＴＬ）が、円筒部とインナーハブ（２１）との接合長さ（Ｌ）より大であるとともに、トルク伝達面（ＴＳ）の軸方向長さ（ＴＬ）は、半径方向に投影されたとき、少なくとも一部が接合長さ（Ｌ）に部分的に重なることを特徴としている。

これにより、動力伝達装置の軸方向長さが長くなることを防ぎつつ、長いトルク伝達面（ＴＳ）の軸方向長さを確保することができ、トルク伝達面（ＴＳ）に生じる面圧を低下させることができる。その結果、従来用いられていたアウターハブ等の剛性部材を不要とすることが可能になる。よって、アウターハブ等の剛性部材を不要とした分、動力伝達装置を、安価に提供することができる。

また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、ハブ側係合部（２３５）は、円筒部よりもプーリ側係合部（１４）側に延出しており、ハブ側係合部（２３５）を成す一連の凸部は、ハブ側係合部（２３５）の外周面を軸方向に延びる複数の第１の溝部（２３６）の間に形成される複数の径方向凸部と、ハブ側係合部（２３５）のプーリ（１）側に面する側の軸方向端面（２３２）を放射状に延びる複数の第２の溝部（２３７）の間に形成される複数の軸方向凸部とによって形成され、プーリ側係合部（１４）を成す一連の凹部は、プーリ（１）の内部が、複数の第１の溝部（２３６）に嵌合するように形成された第１のリブ部（１５）と、第２の溝部（２３７）に嵌合するように形成された第２のリブ部（１６）とによって区切られることによって構成されていることを特徴としている。

これにより、弾性部材（２３）の外周面に第１の溝部（２３６）が形成されるだけでなく一方の端面側にも第２の溝部（２３７）が形成されるのでトルク伝達面（ＴＳ）の拡大が可能になる。さらに、プーリ（１）に形成される第１及び第２のリブ部（１５，１６）によってプーリ（１）の剛性を高めることが可能になる。あるいはプーリの補剛用のリブをハブとの間の動力伝達に利用することが可能になる。

また、請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の発明において、ハブ側係合部（２３５）が、円筒部と滑らかに接続されると共に、第１のリブ部（１５）と第２のリブ部（１６）とが曲線で連結されていることを特徴とする。
これにより、ハブ側係合部（２３５）と円筒部との間に生ずる歪みを低減し、耐久性を向上させることができる。
また、請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の発明において、複数の第２の溝部（２３７）の底は、第２のリブ部（１６）の頂部との間に所定の隙間を形成していることを特徴とする。
これにより、トルク伝達時に弾性部材が変形しても、第２のリブ部（１６）と干渉することを防ぐことができる。
また、請求項５に記載の発明では、請求項２ないし請求項４のいずれか１つに記載の発明において、複数の軸方向凸部の径方向外側の周面は動力伝達装置の軸線と略平行な面をなし、複数の軸方向凸部の径方向内側の周面は動力伝達装置の軸線に対して傾斜していることを特徴とする。
これにより、円筒部とハブ側係合部との付け根の歪みを低減でき、動力伝達装置の耐久性を向上させることができる。
また、請求項６に記載の発明では、請求項２ないし請求項５のいずれか１つに記載の発明において、プーリ側係合部（１４）を成す一連の凹部は、複数の軸方向凸部の径方向内側の周面との間に隙間を形成することを特徴とする。
これにより、ハブ（２）とプーリの組付け性を向上させることができる。

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。

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つけられるのに好適なものである。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のフロント側から見た正面図である。本実施例における動力伝達装置は、エンジンや電動機から駆動力を得る駆動側回転部材であるプーリ１と、圧縮機の回転軸４に固定された被駆動側回転部材であるハブ２とを具備するとともに、このプーリ１とハブ２との間で動力（トルク）を伝達するものである。このプーリ１とハブ２とは、同軸上に設けられている。また、圧縮機がロックする等してプーリ１とハブ２との間で過大なトルクが伝達されようとすると、トルクリミッタ３が破断することによってプーリ１とハブ２との間のトルク伝達が遮断される。

図１に示されるように、プーリ１は、圧縮機のケーシング６の一端側に設けられた円筒部６１に軸受装置５を介して回転可能に装着されている。このプーリ１は、好適には熱硬化性の合成樹脂で成形されるが、例えば鉄系の金属材料で形成されてもよい。プーリ１は、そのリム部１１の外周面にＶベルト（不図示）が巻き掛けられ、エンジンや電動機等の外部からの動力によって回転する。軸受装置５は、ケーシング６の円筒部６１とプーリ１の環状リブ部１２との間に配置されていて、円筒部６１の外周面に形成された溝に嵌め込まれた略Ｌ字状断面を示す止め輪部材８によって軸方向の移動が阻止されている。

圧縮機の回転軸４の先端部は、ケーシング６から図１のフロント側へ突出しており、先端側から順に、六角柱状に形成された工具形状部４１、外周に雄ねじが形成された雄ねじ部４２、前記雄ねじ部４２より大径の大径軸部４３、及び雄ねじ部４２と大径軸部４３との間のねじ山のない中径軸部４４を有している。この中径軸部４４には皿状の断面形状を有する座金７が挿入され、座金７のリア側は、大径軸部４３と中径軸部４４との間の段差がなす座面に接触している。

回転軸４には、過大トルクが作用したときの安全装置としてのトルクリミッタ３が固定されている。トルクリミッタ３は大径の六角形フランジ部３１と小径の小径軸部３２とを有する段付き形状を呈しており、その中心には雌ねじ部３３が形成された中心穴３４が貫通形成されており、さらにフランジ部３１と小径軸部３２との間に、小径軸部３２よりも更に小径の環状切欠き部３５が設けられている。環状切欠き部３５は、トルクリミッタ３に過大なトルクが作用したとき、そのトルクに基づく軸力によって破断するように形作られている。

トルクリミッタ３は、その中心穴３４に形成された雌ねじ部３３を回転軸４の雄ねじ部４２にねじ込むことにより回転軸４に固定されている。、トルクリミッタ３の外周側には後述するハブ２のインナーハブ２１が配置されている。インナーハブ２１は、トルクリミッタ３の雌ねじ部３３が、回転軸４の雄ねじ部４２にねじ込まれることによってトルクリミッタ３の段付き部と座金７のフロント側の端面とによって締め付けられて、回転軸４に固定される。

次に、ハブ２について、その単独のリア側から見た正面図である図３及び図３の切断線Ｉ−Ｉによる縦断面図である図４を参照して説明する。ハブ２は、回転軸４に固定されるインナーハブ２１と、ゴム等の弾性材料から形成されたトルク伝達及び緩衝用の弾性部材２３とから構成されている。インナーハブ２１は、トルクリミッタ３の小径軸部３２が挿入される中心穴２１１を形成する内筒部２１２と、外側の外筒部２１３と、内筒部２１２と外筒部２１３を連結するようにフロント側で半径方向に延在する連結部２１４とから形成されている。内筒部２１２のフロント側の端面には、トルクリミッタ３の六角形フランジ部３１を嵌め込むことのできる円形凹部２１５が形成されている。ハブ２を回転軸４側に固定するときには、前記円形凹部２１５にトルクリミッタの六角形フランジ部３１を嵌め込んだ後、円形凹部２１５の周囲に４箇所設けられたカシメ部２１６を塑性変形させてトルクリミッタ３とハブ２を軸方向に固定する。また内筒部２１２のリア側端面に形成された座面２１７が前記座金７の端面に当接する。

弾性部材２３は、ハブ２の外周部を成し、円環状に配置された一連の凸部からなるハブ側係合部２３５と、ハブ側係合部２３５とインナーハブ２１とを繋ぎ、インナーハブ２１と接合する接合穴を中心部に有する円筒部を備えている。ハブ側係合部２３５は、円筒部よりも後述するプーリ側係合部１４側に延出している。この円筒部のフロント側端面２３１は、中心軸線ＡＸに対する垂直線に対して約１５度リア側に傾斜した面を成しており、ハブ側係合部２３５のリア側端面２３２は、中心軸線ＡＸにほぼ垂直な面を成している。上記ハブ側係合部２３５と円筒部とは、リア側の端面から深さＤで略円錐台状の凹部２３４を形成している。このため、弾性部材２３は、図４に示されるように、中心軸線ＡＸの片側について見ると略Ｌ字形断面を有している。前記略円錐台状の凹部２３４は、本実施例の場合、軸受装置５及びそれを保持するための円筒部６１等のためのスペースを提供している。なお、円錐台状の凹部２３４に代えて円筒状の凹部としてもよい。

弾性部材２３の円筒部とインナーハブ２１は、本実施例では、インナーハブ２１の外周面２１８と弾性部材２３の円筒部の接合穴の周壁面２３３を接着することにより互いに接合される。この接合によって形成される接合部２５の軸方向長さＬ（以下、接合長さＬと呼ぶ）はインナーハブ２１の外周部２１３のリア側端面からフロント側端面までの長さＬに等しい。なお、接合の手段は接着に限定されるものではなく、例えばインナーハブが金属で形成された場合には、金型内に配置したインナーハブにゴム又はエラストマー材料を射出成形して同時にインナーハブに固着させることも可能である。

本実施例の場合、弾性部材２３のハブ側係合部２３５は１８個の一連の凸部２３５から構成されている。上記一連の凸部２３５は、中心軸線ＡＸを中心に円環状に配置されている。前記凸部２３５は、弾性部材２３の外周面を軸方向に延びる複数の第１溝部２３６との間に形成される複数の径方向凸部と、弾性部材２３のハブ側係合部２３５のリア側端面２３２を放射状に延びる複数の第２溝部２３７の間に形成される複数の軸方向凸部とから構成されている。第１溝部２３６の横断面形状は、図３で示されるように溝底部に丸みを有する略Ｕ字形をしており、第２溝部２３７の横断面形状も図示されないが同様に溝底部に丸みを有する略Ｕ字形をしている。また第１溝部２３６と第２溝部２３７は、本実施例では、同一の円周方向の角度位置及び溝幅を有するとともに、互いに垂直に交わることにより連続した一つの凸部２３５を形成している。

なお、第１溝部２３６は弾性部材２３のハブ側係合部の軸方向の幅全体を貫通せず、フロント側端面２３１付近に膜状の部分２３９が残る。この膜状の部分２３９は第１溝部２３６に塵埃が侵入することを防ぐためのものである。また、ハブ側係合部２３５は円筒部と滑らかに接続され、これに対応して、プーリ１の後述する第１のリブ部１５と第２のリブ部１６とは曲線で連結されている（図１参照）。また、第２の溝部２３７の底は、第２のリブ部１６との間に所定の隙間を形成している。また、上記軸方向凸部の径方向の周面は中心軸線ＡＸと略平行な面をなし、上記軸方向凸部の径方向内側の周面は中心軸線ＡＸに対して傾斜している。

再び図１に戻って説明すると、プーリ１は、ベルトが巻き掛けられるリム部１１と、軸受装置５を保持すると共にプーリ１の剛性を高めるために円環状に軸方向に延びる環状リブ部１２と、リム部１１と環状リブ部１２を接続するようにリア側で半径方向に延在する円盤部１３とを有する。プーリ１は、リム部１１と環状リブ部１２との間に、ハブ側係合部の一連の凸部２３５に嵌合する一連の凹部１４からなるプーリ側係合部を備え、この凹部１４は、ハブ側係合部の凸部２３５の第１溝部２３６に嵌合するようにリム部１１の内周面から半径方向に突出して軸方向に延在する第１リブ部１５と、前記第２溝部２３７に嵌合するように円盤部１３から軸方向フロント側に突出して放射状に延在する第２リブ部１６とによって区切られることによって構成されている。第１及び第２リブ部１５、１６の横断面形状は、本実施例では、先端部に丸みを有するＵ字形をしている。また、第１及び第２リブ部１５、１６は、同一の円周方向角度位置及びリブ幅を有するとともに、互いに垂直に交わることにより連続した一つのリブ部を形成している。

ハブ２とプーリ１はこのように構成されているので、それらは組み合わせられたとき、弾性部材２３に形成された１８個の凸部２３５からなるハブ側係合部とプーリ１に形成された１８個の凹部１４からなるプーリ側係合部が係合してトルク伝達構造が形成される。図５は、一組の係合した凹部１４及び凸部２３５を示す詳細縦断面であり、トルクの伝達は凹部１４と凸部２３５とが当接して形成する、図５においてハッチングが施された面であるトルク伝達面ＴＳを通して行われる。本発明においては、トルク伝達面ＴＳは、その軸方向の長さＴＬが、弾性部材２３とインナーハブ２１との接合長さＬより大である。また軸方向の長さＴＬは、それが半径方向に投影されたとき接合長さＬに部分的に重なるように形成されている。換言すると、トルク伝達面ＴＳのフロント側の端の軸方向位置が、接合部２５のリア側端の軸方向位置よりもフロント側に位置している。また、プーリ側係合部を成す一連の凹部１４は、上記複数の軸方向凸部の径方向内側の周面との間に隙間を形成する。これにより、ハブ２とプーリ１との組付け性を向上させることができる。
また、本実施例では、ハブ側係合部２３５が、円筒部と滑らかに接続されると共に、第１のリブ部１５と第２のリブ部１６とが曲線で連結されているため、ハブ側係合部２３５と円筒部との間に生ずる歪みを低減し、耐久性を向上させることができる。
また、本実施例では、複数の第２の溝部２３７の底は、第２のリブ部１６の頂部との間に所定の隙間を形成しているため、トルク伝達時に弾性部材が変形しても、第２のリブ部１６と干渉することを防ぐことができる。
また、本実施例では、複数の軸方向凸部の径方向外側の周面は動力伝達装置の軸線と略平行な面をなし、複数の軸方向凸部の径方向内側の周面は動力伝達装置の軸線に対して傾斜しているため、円筒部とハブ側係合部との付け根の歪みを低減でき、動力伝達装置の耐久性を向上させることができる。

前述の実施例では、弾性部材２３の凸部２３５及びプーリ１の凹部１４はＵ字形断面を有する第１及び第２溝部と第１及び第２リブ部とでそれぞれ形成されているが、本発明では前記凸部２３５及び凹部１４の断面形状は様々な形状が可能であり、例えば、インボリュートスプライン又はトロコイドによる凹凸形状も可能である。

また前述の実施例では、ハブ２は、トルクリミッタ３を介して回転軸４に固定されているが、本発明では、ハブを回転軸に直接的に固定することも、例えばインナーハブの中心穴に雌ねじ部を設けてそれを回転軸の雄ねじ部に螺合させることにより可能である。

本発明の実施例に係る動力伝達装置及び関連する回転軸及びトルクリミッタの縦断面図である。 図１の動力伝達装置及び関連する回転軸及びトルクリミッタの正面図である。 前記動力伝達装置のハブの正面図である。 図３の切断線Ｉ−Ｉによるハブの縦断面図である。 一組の係合したハブの凹部及びプーリの凸部を示す詳細縦断面である。

符号の説明

１ プーリ
２ ハブ
３ トルクリミッタ
４ 回転軸
５ 軸受装置
６ ケーシング
１１ リム部
１４ プーリ側係合部
２１ インナーハブ
２３ 弾性部材
２３５ ハブ側係合部

Claims (6)

1. 回転軸（４）を有する回転機器のケーシング（６）に回転可能に装着されるプーリ（１）と、
   前記回転軸（４）と一体に回転するハブ（２）と、を具備し、
   前記ハブ（２）が、前記回転軸（４）に固定されるインナーハブ（２１）と、該インナーハブ（２１）の外周側に軸方向の接合長さ（Ｌ）で接合された弾性部材（２３）と、から構成され、
   前記弾性部材（２３）は、前記ハブの外周部を成し、円環状に配置された一連の凸部からなるハブ側係合部（２３５）と、前記ハブ側係合部（２３５）と前記インナーハブ（２１）とを繋ぐ円筒部を備え、
   前記プーリ（１）は、前記ハブ側係合部（２３５）に嵌合する一連の凹部からなるプーリ側係合部（１４）を備え、
   前記ハブ側係合部（２３５）と前記プーリ側係合部（１４）を係合させることにより前記ハブ（２）と前記プーリ（１）とのトルク伝達構造を形成する動力伝達装置において、
   前記ハブ側係合部（２３５）と前記プーリ側係合部（１４）とが当接して形成するトルク伝達面（ＴＳ）の軸方向の長さ（ＴＬ）が、前記円筒部と前記インナーハブ（２１）との前記接合長さ（Ｌ）より大であるとともに、
   前記トルク伝達面（ＴＳ）の軸方向長さ（ＴＬ）は、半径方向に投影されたとき、少なくとも一部が前記接合長さ（Ｌ）に部分的に重なることを特徴とする動力伝達装置。
2. 前記ハブ側係合部（２３５）は、前記円筒部よりも前記プーリ側係合部（１４）側に延出しており、
   前記ハブ側係合部（２３５）を成す前記一連の凸部は、前記ハブ側係合部（２３５）の外周面を軸方向に延びる複数の第１の溝部（２３６）の間に形成される複数の径方向凸部と、前記ハブ側係合部（２３５）の前記プーリ（１）側に面する側の軸方向端面（２３２）を放射状に延びる複数の第２の溝部（２３７）の間に形成される複数の軸方向凸部とによって形成され、
   前記プーリ側係合部（１４）を成す前記一連の凹部は、前記プーリ（１）の内部が、前記複数の第１の溝部（２３６）に嵌合するように形成された第１のリブ部（１５）と、前記第２の溝部（２３７）に嵌合するように形成された第２のリブ部（１６）とによって区切られることによって構成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。
3. 前記ハブ側係合部（２３５）が、前記円筒部と滑らかに接続されると共に、前記第１のリブ部（１５）と前記第２のリブ部（１６）とが曲線で連結されていることを特徴とする請求項２に記載の動力伝達装置。
4. 前記複数の第２の溝部（２３７）の底は、前記第２のリブ部（１６）の頂部との間に所定の隙間を形成していることを特徴とする請求項３に記載の動力伝達装置。
5. 前記複数の軸方向凸部の径方向外側の周面は動力伝達装置の軸線と略平行な面をなし、
   前記複数の軸方向凸部の径方向内側の周面は動力伝達装置の軸線に対して傾斜していることを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１つに記載の動力伝達装置。
6. 前記プーリ側係合部（１４）を成す一連の凹部は、前記複数の軸方向凸部の径方向内側の周面との間に隙間を形成することを特徴とする請求項２ないし請求項５のいずれか１つに記載の動力伝達装置。

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