JP4584812B2

JP4584812B2 - 動力伝達装置

Info

Publication number: JP4584812B2
Application number: JP2005296541A
Authority: JP
Inventors: 弘道両角; 知行井上
Original assignee: Ogura Clutch Co Ltd
Current assignee: Ogura Clutch Co Ltd
Priority date: 2005-10-11
Filing date: 2005-10-11
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2025-10-11
Also published as: JP2007107561A

Description

本発明は、カーエアコン用コンプレッサ等に用いられる動力伝達装置に関し、特に従動側機器の回転軸に過負荷が加わったときに駆動側回転部材と従動側回転部材との連結を解除するようにした動力伝達装置に関するものである。

カーエアコン用コンプレッサ等に用いられているこの種の動力伝達装置としては、従来から種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。

従来の動力伝達装置の一例を図６〜図９に基づいて概略説明すると、２はカーエアコン用コンプレッサ（従動側機器）、３はコンプレサ２のハウジング、４はハウジング３の円筒部３Ａにベアリング５を介して回転自在に装着されたプーリ（駆動側回転部材）、６はコンプレッサ２の回転軸、７は回転軸６に装着されたハブ（従動側回転部材）、８はプーリ４とハブ７とを連結する回転伝達部材、９はプーリ４と回転伝達部材８とを連結するダンパー機構であり、これらによってコンプレッサ２の動力伝達装置１を構成している。

前記回転伝達部材８は、図８に示すようにばね用鋼板によって全体が略円板状に形成されており、３つのスリット１３を設けることにより環状の本体８Ａと、この本体８Ａの外側にそれぞれ周方向に等間隔おいて設けられた軸線方向に弾性変形可能な３つの連結片８Ｂとから構成されている。そして、連結片８Ｂの基端部２３に固定部８Ｃが設けられ、先端部には接続部８Ｄが設けられている。また、連結片８Ｂは本体８Ａと平行で、基端部２３が傾斜部８Ｅを形成しており、この傾斜部８Ｅによってハブ７側に所定量変位している。固定部８Ｃは本体８Ａと同一平面をなすように形成されており、当該部分には止めねじ１０が挿通される取付孔１４を有し、ダンパー機構９に固定されている。接続部８Ｄは、連結片８Ｂと同一平面をなすように形成されており、裏面側に係合部１５が突設され、連結片８Ｂの弾性変形によってハブ７の裏面に密接し、ハブ７と挾持板１１とによって離脱可能に挾持されている。挾持板１１の挾持部には、前記係合部１５が係合し接続部８Ｄの周方向への離脱を防止する係止孔１６が設けられている。

このような動力伝達装置１において、自動車エンジンからの動力は、プーリ４−ダンパー機構９−回転伝達部材８−ハブ７を経て回転軸６に伝達される。動力伝達中において、ダンパー機構９はプーリ４からハブ７に伝達されるトルク変動や衝撃を効果的に緩衝する。したがって、動力伝達中における所定値以下のトルク変動や衝撃によって回転伝達部材８の接続部８Ｄに加わる張力が軽減され、接続部８Ｄがハブ７と挾持板１１との間から抜け出るようなことはない。

過負荷によって回転軸６の回転が抑制されてプーリ４とハブ７との間に所定の大きさ以上の回転力が生じると、この回転力により回転伝達部材８によるプーリ４とハブ７との結合状態が解除される。すなわち、回転軸６の回転が抑制されると、プーリ４とハブ７との間に生じる所定の大きさ以上の回転力により回転伝達部材８の接続部８Ｄがハブ７と挾持板１１との間から離脱してプーリ４とハブ７の結合を解除する。そして、連結片８Ｂが弾性復帰して接続部８Ｄを挾持板１１の後方側に移動する。したがって、接続部８Ｄが離脱した後は、回転伝達部材８とハブ７とが干渉することなく、プーリ４の回転伝達を確実に断つことができる。

特許第３４２１６１９号公報

しかしながら、上述した従来の動力伝達装置１においては、制動時や起動時に回転伝達部材８の連結片８Ｂに衝撃的な引張荷重が作用するため、図９に斜線部Ａで示す固定部８Ｃと傾斜部８Ｅとの境部の内側部分に引張応力が集中して発生し、傾斜部８Ｅの折り曲げ線２４に沿って破断し易く、耐久性および信頼性に欠けるという問題があった。すなわち、物体に外力を加えたときに応力が集中する箇所は、断面積が変化する部分、例えば穴、切り込み、段などであることが多い。連結片８Ｂの場合は、スリット１３の閉塞端１３ａを連結片８Ｂの基端部２３、すなわち固定部８Ｃとの境部に位置付けることにより、連結片８Ｂを基端部２３から全長にわたって回転伝達部材８の軸線方向（板厚方向）に弾性変形させるようにしているため、傾斜部８Ｅの内側端Ｐ（閉塞端１３ａの内縁と交わる点）が断面積の急激に変化する部分となり、ここに応力が最も集中する。そして、この傾斜部８Ｅの折り曲げ線２４（内側縁Ｐと外側縁Ｑとを結ぶ直線）に沿って応力が発生し、最大応力が一定値以上になると内側端Ｐに亀裂が生じ、ここから傾斜部８Ｅが折り曲げ線２４に沿って破断する。この場合、傾斜部８Ｅの折り曲げ線２４は、回転伝達部材８の中心Ｏと内側端Ｐとを結ぶ半径方向の直線Ｌと一致している。

そこで、連結片８Ｂの基端部２３に発生する応力を分散または低減させるにはどのようにすればよいかについて鋭意検討し種々の実験を行った結果、連結片８Ｂの基端部２３を斜めの折り曲げ線に沿って折り曲げて、厳密には折り曲げ線の内側端Ｐが回転方向前方側で外側端Ｑが回転方向後方側となる斜めの折り曲げ線に沿って折り曲げればよいことが判った。すなわち、連結片８Ｂが板厚方向に折り曲げられている場合は、その折り曲げ線に沿って応力が発生するため、半径方向の直線Ｌと一致する折り曲げ線にすると、その長さが短くて応力の集中の度合いが大きくなるために破断し易く、半径方向の直線Ｌに対して傾斜した折り曲げ線にすると、長さが長くなるために応力の集中の度合いが低下、言い換えれば応力が分散されるため破断し難くなる。

また、折り曲げ線２４の内側端Ｐに発生する応力の大きさは、折り曲げ線の２４の傾斜角、すなわち前記半径方向の直線Ｌと折り曲げ線２４とのなす角度が零の場合に最も大きく、傾斜角を大きくしていくと応力が徐々に減少し、ある特定の角度において最も小さくなり、それ以上大きくしても減少しない、むしろ増加することが判明した。

本発明は上記したような知見に基づいてなされたもので、その目的とするところは応力の集中に起因する回転伝達部材の連結片の破断を防止し、回転伝達部材の耐久性および信頼性を向上させた動力伝達装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、外部からの動力によって回転する駆動側回転部材と、従動側機器の回転軸と、この回転軸に設けられた従動側回転部材と、この従動側回転部材と前記駆動側回転部材との間に介装されてこれら両部材を連結し、前記回転軸に過負荷が加わったときに連結を解除する回転伝達部材とを備えた動力伝達装置において、前記回転伝達部材を、周方向に等間隔に設けられた連結片形成用スリットと、このスリットの内側に位置する環状の本体と、この本体の外周に周方向に等間隔おいて突設された複数の固定部と、これらの固定部より前記本体の外周に沿ってそれぞれ延設されるとともに前記本体の面に対して当該面と直交する方向に折り曲げられた軸線方向に弾性変形可能な複数の連結片と、これらの連結片の先端にそれぞれ延設され、前記従動側回転部材と挾持板とによって離脱可能に挾持される接続部とで構成し、前記連結片の基端部を、前記スリットの閉塞端と交わる折り曲げ線の内側端が回転方向前方側で前記折り曲げ線の外側端が回転方向後方側となるように斜めに折り曲げ形成したものである。

また、本発明は、前記回転伝達部材の固定部を駆動側回転部材の代わりに従動側回転部材に固定し、接続部を従動側回転部材の代わりに駆動側回転部材に離脱可能に連結したものである。

本発明においては、連結片を折り曲げ線が斜めになるように折り曲げて折り曲げ線の長さを長くしたので、応力が折り曲げ線に沿って分散され、応力集中を緩和する。したがって、連結片の基端部に亀裂が生じたり、折り曲げ線に沿って破断するのを防止することができる。

以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明をカーエアコン用コンプレッサに適用した一実施の形態を示す動力伝達装置の一部を破断して示す正面図、図２は図１のII−II線断面図、図３は同動力伝達装置の背面図、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は回転伝達部材の正面図およびＩＶ−ＩＶ線断面図およびハブに回転伝達部材を取付けた状態を示す図、図５（ａ）、（ｂ）は挾持板の正面図および断面図である。なお、従来技術と同一の構成部品、部分については同一符号をもって示し、その説明を適宜省略する。また、動力伝達装置３０自体の構造は上述した従来の動力伝達装置１と同一であり、異なる点は回転伝達部材３１の連結片の形状が従来の回転伝達部材８の連結片と若干異なるところにある。

図１〜図３において、駆動側回転部材であるプーリ４は、円板部４Ａと、この円板部４Ａの一側面に一体に突設された外側円筒部４Ｂおよび内側円筒部４Ｃとからなり、外側円筒部４Ｂの外周面には複数のＶ溝３２が形成されており、この外側円筒部４Ｂに自動車エンジンの動力が図示を省略したＶベルトを介して伝達される。一方、内側円筒部４Ｃは、コンプレッサ２のハウジング３に設けた突出部３Ａにベアリング５を介して回転自在に軸支されている。

コンプレッサ２の回転軸６は、一端部がハウジング３の突出部３Ａより外部に突出し、その突出端部にハブ７がボルト３４によって固定されている。

前記ハブ７は、回転軸６の軸端にスプライン結合されたボス部７Ａと、このボス部７Ａから半径方向に延びる円板状のフランジ部７Ｂとを一体に備えている。フランジ部７Ｂは、３つの挿通孔３５を有し、これらの挿通孔３５にそれぞれ挿通されるリベット３６により挾持板１１が裏面側に取付けられている。また、フランジ部７Ｂの外周には、挾持板１１とともに回転伝達部材３１の接続部３１Ｄを挾持する３つの挾持部７Ｃが周方向に等間隔おいて径方向に一体に突設されている。

図１、図２および図４において、前記回転伝達部材３１は、ばね用鋼板によって全体が略円板状に形成されており、３つの連結片形成用スリット４０を周方向に等間隔おいて設けることにより、スリット４０の内側に位置する環状の本体３１Ａと、この本体３１Ａの外周を取り囲むように延設された軸線方向に弾性変形可能な３つの連結片３１Ｂとから構成され、プーリ４とハブ７との間に介装されている。そして、前記連結片３１Ｂの基端部３３（回転伝達部材８の回転方向側端部）にはダンパー機構９に固定される固定部３１Ｃが設けられ、先端部（反回転方向側端部）には前記ハブ７と挾持板１１とによって離脱可能に挾持される接続部３１Ｄが設けられている。

また、連結片３１Ｂは、図４（ｂ）に示すように基端部３３の内側端Ｐと外側縁Ｑとを結ぶ斜めの折り曲げ線４１に沿って表面側（ハブ７側）に所定の角度γをもって折り曲げ形成されることにより自然状態において傾斜している。外側縁Ｑは、内側縁Ｐよりも回転伝達部材３１の回転方向とは反対側（回転方向後方側）に位置している。折り曲げ線４１の傾斜角、すなわち回転伝達部材３１の中心Ｏと内側端Ｐとを結ぶ半径方向の直線Ｌと折り曲げ線４１とのなす角度は角度βに設定されている。なお、前記折り曲げ線４１は、説明および図示の都合上、線状に表されるように図示しているが、湾曲した曲線をなすように塑性加工されることが望ましい。

前記固定部３１Ｃは本体３１Ａと連結片３１Ｂを連結する部分であって、本体３１Ａと同一平面をなしている。固定部３１Ｃの中央には、止めねじ１０が挿通される取付孔４３が形成されている。そして、この取付孔４３を使用して前記止めねじ１０をダンパー機構９のナット部材５３にねじ込むことにより、固定部３１Ｃがナット部材５３の前端面に固定されている。

前記接続部３１Ｄは、固定部３１Ｃより回転伝達部材８の回転方向（矢印方向）とは反対方向に位置し、反回転方向側の固定部３１Ｃと近接して対向している。また、接続部３１Ｄは図４（ｂ）に示すように連結片３１Ｂとは反対方向（プーリ４側）に所要の折り曲げ角度をもって折り曲げ形成されている。接続部３１Ｄの裏面中央には、挾持板１１との結合強度を高めるために半球状の係合部４４が突設されている。なお、図４において、符号４５は接続部３１Ｄの折り曲げ線であり、この折り曲げ線４５は回転伝達部材３１の半径方向の直線でかつ接続部３１Ｄの内側縁を通る直線Ｌ１と一致している。

図５において、前記挾持板１１は、同じくばね用鋼板等によって円板状に形成されており、リング状の本体１１Ａと、この本体１１Ａの外周に周方向に等間隔おいて一体に突設された３つの挾持部１１Ｂとで構成されている。本体１１Ａには、３つの貫通孔４６が前記ハブ７の挿通孔３５に対応して形成されている。各挾持部１１Ｂの中央には、回転伝達部材３１の接続部３１Ｄに突設した係合部４４が係合し接続部３１Ｄの周方向の離脱を防止する係止孔４７がそれぞれ設けられている。

図２および図３において、運転時のトルク変動、衝撃等を緩衝するダンパー機構９は、前記プーリ４の円板部４Ａと、外側円筒部４Ｂおよび内側円筒部４Ｃとによって囲まれた環状凹部５０内に組み込まれている。このダンパー機構９は、ダンパー保持部材５１と、このダンパー保持部材５１内に周方向に等間隔おいて組み込まれた３つのダンパーゴム５２と、これらのダンパーゴム５２がそれぞれ装着された３つのナット部材５３等で構成されている。

前記ダンパー保持部材５１は、円板状の本体５１Ａと、この本体５１Ａのコンプレッサ２側の面に周方向に等間隔おいて一体に突設された３つの筒状部５１Ｂと、この筒状部５１Ｂを補強するリブ５１Ｃとからなり、前記本体５１Ａがリベット５５によってプーリ４の円板部４Ａの内面に固定されている。

前記ダンパーゴム５２は、筒状体に形成されてナット部材５３とともに前記筒状部５１Ｂ内に組み込まれており、ハブ７側端面がプーリ４の円板部４Ａの内面に密接している。

前記ナット部材５３は、内周面に雌ねじが形成された鍔付きの円筒体からなり、外周に前記ダンパーゴム５２が嵌着されている。ナット部材５３の前端部は、ダンパー保持部材５１の本体５１Ａに設けた穴およびプーリ４の円板部４Ａに設けた挿通孔５７を通ってプーリ４の外部に僅かに突出しており、その突出端面に前記回転伝達部材３１の固定部３１Ｃが止めねじ１０によって固定されている。そして、ナット部材５３は、連結片３１Ｂの反力によってハブ７方向に付勢されることにより、ダンパーゴム５２の一端面を前記円板部４Ａの内面に押し付けている。なお、固定部３１Ｃとプーリ４とは、非接触な状態に保持されている。

このような構造からなる動力伝達装置３０の組立に際しては、プーリ４の環状凹部５０内にダンパー機構９を組み込んでダンパー保持部材５１をプーリ４にリベット５５によって固定する。

次に、プーリ４をハウジング３の突出部３Ａにベアリング５を介して回転自在に取付ける。

次いで、ハブ７、挾持板１１および回転伝達部材３１を一体化して回転軸６に取付ける。ハブ７、挾持板１１および回転伝達部材３１を一体化させるには、ハブ７のフランジ部７Ｂの裏面に挾持板１１と回転伝達部材３１を重ね合わせて回転伝達部材３１の係合部４４を挾持板１１の係止孔４７に係合させる。そして、リベット３６をハブ７の挿通孔３５と挾持板１１の貫通孔４６に挿通してかしめることにより、ハブ７、挾持板１１および回転伝達部材３１を一体化し、ハブ７の挾持部７Ｃと挾持板１１の挾持部１１Ｂとで回転伝達部材３１の接続部３１Ｄを挾持する。回転伝達部材３１の接続部３１Ｄは、ハブ７と挾持板１１とによって挾持されると、ハブ７の挾持部７Ｃに圧接される。接続部３１Ｄが挾持部７Ｃに圧接されると、回転伝達部材３１の連結片３１Ｂはハブ７側に弾性変形して本体３１Ａとの交差角度が大きくなり、接続部３１Ｄを本体３１Ａから離間させる。これにより、本体３１Ａと接続部３１Ｄは図４（ｃ）に示すように略平行な状態になる。

次に、この状態でハブ７のボス部７Ａを回転軸６にスプライン結合させてボルト３４により固定する。さらに、回転伝達部材３１の本体３１Ａを、連結片３１Ｂの弾性変形によってコンプレッサ２側に変位させて固定部３１Ｃをダンパー機構９のナット部材５３の前端面に押し付ける。そして、止めねじ１０によって固定部３１Ｃをナット部材５３の前端面に固定することにより、動力伝達装置３０の組立が完了する。

ここで、回転伝達部材３１の製造時の連結片３１Ｂの板厚方向への折り曲げ量または連結片３１Ｂと接続部３１Ｄとの折り曲げ角θを調整して、ナット部材５３に固定部３１Ｃを固定する際の連結片３１Ｂの弾性変形量Ｅ−Ｄ（図４（ｃ））を十分に小さくする、望ましくはＤをＥと等しくなるようにすると、組付け後の回転伝達部材３１の反力を零にすることができるため、回転軸６を軸支するベアリング（図示せず）に対するスラスト荷重も零にすることができる。なお、Ｅはハブ７のフランジ部裏面からナット部材５３の前端面までの距離、Ｄは回転伝達部材３１をハブ７に取付けた状態における本体３１Ａと接続部３１Ｄとの間隔である。

このような構造からなる動力伝達装置３０において、エンジンからの動力は、プーリ４−ダンパー保持部材５１−ダンパーゴム５２−ナット部材５３−回転伝達部材３１−ハブ７を経て回転軸６に伝達される。

動力伝達中において、ダンパー機構９はプーリ４からハブ７に伝達される回転力の回転変動をダンパーゴム５２によって効果的に緩衝する。したがって、動力伝達時の衝撃や動力伝達中における過負荷に至らない程度のトルク変動によって回転伝達部材３１の接続部３１Ｄに加わる引張力が軽減され、接続部３１Ｄがハブ７と挾持板１１との間から抜け出るようなことはない。

また、本発明においては、制動時や起動時に回転伝達部材３１の連結片３１Ｂに衝撃的な引張荷重が作用しても連結片３１Ｂの基端部３３に亀裂が生じたり折り曲げ線４１に沿って破断したりするのを防止することができる。すなわち、本発明は折り曲げ線４１を、回転伝達部材３１の中心Ｏと連結片３１Ｂの内側縁Ｐとを結ぶ半径方向の直線Ｌに対して角度βだけ傾斜した斜めの折り曲げ線としているので、折り曲げ線４１の長さが長く、連結片３１Ｂの基端部３３に発生する応力を折り曲げ線４１に沿って分散させることができる。それ故、内側縁Ｐにおける最大応力の値が小さくなり、内側縁Ｐに亀裂が生じたり、ここから連結片３１Ｂが破断したりするおそれがなく、動力伝達装置３０の信頼性および耐久性を向上させることができる。

なお、上記した実施の形態においては、回転伝達部材３１の固定部３１Ｃを駆動側回転部材であるプーリ４に固定し、接続部３１Ｄを従動側回転部材であるハブ７に離脱可能に連結した例を示したが、本発明はこれに何ら特定されるものではなく、固定部３１Ｃをハブ７に固定し、接続部３１Ｄを挾持板１１によってプーリ４に離脱可能に連結してもよい。

本発明をカーエアコン用コンプレッサに適用した一実施の形態を示す動力伝達装置の一部を破断して示す正面図である。図１のII−II線断面図である。同動力伝達装置の背面図である。（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は回転伝達部材の正面図およびＩＶ−ＩＶ線断面図およびハブに回転伝達部材を取付けた状態を示す図である。（ａ）、（ｂ）は挾持板の正面図および断面図である。従来の動力伝達装置の一部を破断して示す正面図である。図６のVII −VII 線断面図である。（ａ）、（ｂ）は回転伝達部材の正面図および側面図である。応力の発生と破断を説明するための図である。

符号の説明

２…コンプレッサ、３…ハウジング、４…プーリ（駆動側回転部材）、６…回転軸、７…ハブ（従動側回転部材）、１１…挾持板、３０…動力伝達装置、３１…回転伝達部材、３１Ａ…本体、３１Ｂ…連結片、３１Ｃ…固定部、３１Ｄ…接続部、４０…スリット、４１…折り曲げ線、Ｐ…内側縁、Ｑ…外側縁。

Claims

外部からの動力によって回転する駆動側回転部材と、従動側機器の回転軸と、この回転軸に設けられた従動側回転部材と、この従動側回転部材と前記駆動側回転部材との間に介装されてこれら両部材を連結し、前記回転軸に過負荷が加わったときに連結を解除する回転伝達部材とを備えた動力伝達装置において、
前記回転伝達部材を、周方向に等間隔に設けられた連結片形成用スリットと、
このスリットの内側に位置する環状の本体と、
この本体の外周に周方向に等間隔おいて突設された複数の固定部と、
これらの固定部より前記本体の外周に沿ってそれぞれ延設されるとともに前記本体の面に対して当該面と直交する方向に折り曲げられた軸線方向に弾性変形可能な複数の連結片と、
これらの連結片の先端にそれぞれ延設され、前記従動側回転部材と挾持板とによって離脱可能に挾持される接続部とで構成し、
前記連結片の基端部を、前記スリットの閉塞端と交わる折り曲げ線の内側端が回転方向前方側で前記折り曲げ線の外側端が回転方向後方側となるように斜めに折り曲げ形成したことを特徴とする動力伝達装置。
前記回転伝達部材の固定部を駆動側回転部材の代わりに従動側回転部材に固定し、接続部を従動側回転部材の代わりに駆動側回転部材に離脱可能に連結したことを特徴とする請求項１記載の動力伝達装置。