JP4765764B2 - 動力伝達装置 - Google Patents

Description

本発明は、トルク伝達用弾性部材を有する動力伝達装置に関し、具体的には、車両用空調装置の圧縮機に組み込まれて好適な動力伝達装置に関する。

例えば、車両用空調装置においては、エンジンやモータのような外部動力源から、冷凍サイクルを構成する圧縮機へ動力が伝達される動力伝達装置として、電磁クラッチ機構を持たず、トルクリミッタを有する動力伝達装置が用いられている。このような動力伝達装置は、外部動力源により駆動されるプーリと、圧縮機の回転軸に固定されたハブとの間で、動力を伝達する。ハブは、ゴム等のダンパ減衰機構を備え、プーリと同軸に配置されている。従来は、プーリとハブを、インサート金具とボルトを用いて締結していたが、近年、プーリを樹脂製として、ハブの外側リングに凸部を、樹脂製プーリの内周には凹部を形成し、各々を嵌合させる構造とすることで、ハブとプーリとの嵌合の際にボルトを必要としないも動力伝達装置が提案されている（特許文献１参照）。

しかしながら、この従来技術においては、過大トルクまたはトルク変動により、ハブの外側リングの凸部とプーリの凹部とが直接接触し、外側リングの凸部よりも強度、耐摩耗性に劣る樹脂製プーリの凹部が異常に摩耗してしまうという問題があった。

特開２００２−３６４６６７号公報

本出願人は、上記問題に対処するために、プーリと、インナーハブ、アウターハブ及びトルク伝達用弾性部材よりなるハブとを備え、アウターハブの内周面、外周面、又は内外周面に設けられた弾性材よりなるハブ側係合部と、プーリのアウターハブに対応する位置に設けられたプーリ側係合部とを係合することにより、ハブとプーリとのトルク伝達構造を形成する動力伝達装置を提案している（特願２００５−６９３１６号）。これにより、ボルトやインサート金具を必要とせず、プーリとハブとの高強度の結合が得られる。

提案した動力伝達装置においては、トルク伝達用弾性部材及びハブ側係合部はハブと一体成形されることが好ましい。この場合、例えば樹脂のような弾性部材と金属製のハブと一体成形する際には、通常インナーハブとアウターハブとの間の円筒部である弾性部材の中央付近に複数の注入ゲートを配置して、このゲートを用いて弾性部材を注入している。しかしながら、一体成形された後に残るゲート跡の根元の曲率半径は小さくなり、トルクの変動が起こりやすい負荷を長時間及び多数回受けると、ゲート跡付近に歪みが集中して、変形さらには破壊へ進むおそれがあった。

本発明は、このような問題点に鑑み、ハブとトルク伝達用弾性部材とが一体成型された動力伝達装置において、一体成形された後に残るゲート跡を歪みが集中しにくいような形状とし、より耐久性に優れた動力伝達装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、各請求項に記載の動力伝達装置を提供する。 請求項１に記載の動力伝達装置は、ケーシング（４）に回転可能に装着されるプーリ（１）と、前記ケーシング（４）から外部に突出する回転軸（３）の先端部に設けられ、前記回転軸と一体に回転するハブ（２）とを備え、前記プーリ（１）から前記回転軸（３）へ動力を伝達する動力伝達装置であって、前記ハブ（２）は、前記回転軸（３）に固定されたインナーハブ（２ｃ）と、前記インナーハブ（２ｃ）より外周側に配置されるアウターリング（２ｂ）と、前記インナーハブ（２ｃ）と前記アウターリング（２ｂ）とともに一体成形されるトルク伝達用弾性部材（２ｄ、２ａ）とにより構成され、一体成形のための注入ゲートの痕跡であるゲート跡（２ｆ、２ｇ、２ｈ）は、前記アウターリング（２ｂ）位置あるいは前記アウターリング（２ｂ）より外周側に形成されるものであり、これにより、ゲート跡に対する歪みの集中を緩和することができる。

請求項２に記載の動力伝達装置は、前記トルク伝達用弾性部材（２ｄ、２ａ）は、前記インナーハブ（２ｃ）と前記アウターリング（２ｂ）間の円筒部（２ｄ）と、前記アウターリング（２ｂ）の外周に設けられるハブ側凹凸部（２ａ)からなり、前記プーリ（１）は、該ハブ側凹凸部(２ａ)と凹凸嵌合するプーリ側凹凸部（１ａ)を有するもので、これにより、ハブとプーリとが凹凸嵌合する動力伝達装置に関して、ハブに形成されるゲート跡に対する歪みの集中を緩和することができる。

請求項３に記載の動力伝達装置は、前記ゲート跡（２ｆ）は、前記アウターリング（２ｂ）の端部に形成されるもので、さらにゲート跡の根元の曲率半径は大きくとれ、ゲート跡がアウターリング近傍に形成されるので、歪みに対する耐性が増す。

請求項４に記載の動力伝達装置では、前記ゲート跡（２ｇ）は、前記アウターリング（２ｂ）の外周面に形成されるので、ゲート跡がアウターリング近傍に形成されるので、歪みに対する耐性が増す。

請求項５に記載の動力伝達装置は、前記ゲート跡（２ｈ）は、ハブ側凹凸部（２ａ)の側面に形成されるもので、さらにゲート跡をハブの外周側に形成され、ゲート跡に対する歪みを少なくすることができる。

請求項６に記載の動力伝達装置は、さらに、前記回転軸（３）に嵌合され、前記プーリ（１）と前記回転軸（３）との間の過大なトルク伝達を遮断するトルクリミッタ（９）を備えるもので、これにより、過大なトルク伝達を遮断することができる。
なお、上記各部材に付した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的部材との対応関係を示す一例である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態である動力伝達装置について説明する。実施の形態である動力伝達装置は、車両用空調装置の圧縮機に組み付けられるのに好適なものである。図１は、第１の実施形態である動力伝達装置の上半分の断面図であり、図２は、第１の実施形態である動力伝達装置の正面図である。本実施形態の動力伝達装置は、エンジンやモータから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３に固定された被駆動側回転部材であるハブ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、同軸に設けられている。

プーリ１は、圧縮機のケーシング４の一端側に設けられた円筒状のボス部４ａに軸受５と、鉄等の金属材から形成されるスリーブリング７ａ付きの第１の輪止め７（スナップリング）を介して回転可能に装着されている。プーリ１は、好適には熱可塑性の合成樹脂で形成され、軸受５及びスリーブリング７ａ付きの第１の輪止め７と共にインサート成形により一体的に形成される。

プーリ１の外周面にはベルト（図示せず）が巻き掛けられ、プーリ１は、ベルトを介して伝達されるエンジンやモータ等の外部からの動力によって回転する。軸受５は、ボス部４ａに嵌合し、スリーブリング７ａ付きの第１の輪止め７が、ボス部４ａの端部と、ボス部４ａの外周面に形成された溝とに嵌め込まれることにより、軸方向の移動が阻止されている。

圧縮機の回転軸３の先端部はケーシング４から突出しており、回転軸３の先端部は、先端から順に工具形状に形成された工具形状部３ｂ、外周に雄ネジが形成されている雄ネジ部３ａ及び雄ネジ部３ａより大径の軸部３ｃとよりなり、雄ネジ部３ａと軸部３ｃとの間に段部が形成されていてワッシャ８の座面となっている。ワッシャ８は、断面Ｌ字状をしていて、後述するインナーハブ２ｃのリア側先端面であるハブ側座面と軸部３ｃの座面（段部）との間に挟持される形で配置されている。

ケーシング４と回転軸３とは、軸封装置６によって密封されており、圧縮機内部の冷媒やオイル等が外部に漏れるのを防止している。この軸封装置６もまた、ボス部４ａの内周面に形成された溝に嵌め込まれた第２の輪止め（スナップリング）１０によって軸方向の移動が阻止されている。

回転軸３の雄ネジ部３ａには、トルクリミッタ９がネジ嵌合により締結されている。トルクリミッタ９は、大きな外径の大外径部と小さな外径の小外径部とからなる角筒又は円筒状をしていて、トルクリミッタの外周嵌合部９ｂは、後述するハブ２の一部であるインナーハブ２ｂの嵌合部２ｅに圧入等の手段で締結されている。小外径部の内周面には雌ネジ部９ａが形成されていて、回転軸３の雄ネジ部３ａにネジ結合されている。大外径部の内径は、小外径部の内径よりやや大きく、両者の内周面の移行部分には、切り欠きが設けられていて破断部９ｃを形成している。したがって、トルクリミッタ９が過大な軸力を受けたときに、容易に破断部９ｃが破断するようになっている。

ハブ２は、インナーハブ２ｃ、弾性部材よりなる円筒部２ｄ、アウターリング２ｂ及び弾性部材よりなるハブ側凹凸部２ａより構成されている。インナーハブ２ｃは、鉄等の金属材により形成され、概略円筒形状をしている。

インナーハブ２ｃの内周面はインナーハブ嵌合部２ｅとして、ほぼトルクリミッタ９の外周嵌合部９ｂに適合する形状に形成され、インナーハブ２ｃとトルクリミッタ９とは、圧入等の手段で締結される。結合方法としては、インナーハブ嵌合部２ｅをトルクリミッタ９の外周嵌合部９ｂとを同じ多角形状に形成して、両者を嵌合して固定してもよいし、回転軸３とトルクリミッタ９との結合のようにネジ嵌合によって結合してもよい。また、インナーハブ２ｃのリア側先端面がハブ側座面となっていて、ワッシャ８に当接することによって、インナーハブ２ｃは、トルクリミッタ９とワッシャ８とによって挟持されるようにもなっている。

アウターリング２ｂは、概略円筒状をしていて、インナーハブ２ｃと同様に鉄等の金属材により形成されている。

円筒部２ｄは、ゴムや樹脂等の弾性部材から形成され、インナーハブ２ｃとアウターリング２ｂ間に保持される。また、円筒部２ｄは、インナーハブ２ｃの外周面及びアウターリング２ｂの内周面に結合されるように、後述するハブ側凹凸部２ａとともに、インサート成形により一体に形成されている。この場合、アウターリング２ｂの全面が弾性部材（円筒部２ｄ及びハブ側凹凸部２ａ）により覆われるようにすることが好ましい。円筒部２ｃの弾性部材は、トルク伝達用として機能するだけでなく、トルクダンパとしても機能する。

アウターリング２ｂの上面には、円筒部２ｄと同様の弾性部材からなるハブ側凹凸部２ａが設けられている。ハブ側凹凸部２ａは、周方向に凹凸が形成された環状のものであり、図２に示されるように、本実施形態では、アウターリング２ｂの上面全周にわたって凹凸が形成されている。具体的には、スリット２ｅで区切られた周面に、３つの凸部２ａ−１〜２ａ−３とその間の２つの凹部が形成されている。このハブ側凹凸部２ａは、後述するプーリ１のプーリ側凹凸部１ａと凹凸嵌合により結合される。６つのスリット２ｅは、プーリ１の補強用リブ１ｃと嵌合する。

一方、プーリ１においても、フロント側の端面には、ハブ２のアウターリング２ｂ及びハブ側凹凸部２ａを受け入れるポケット部１ｂが形成され、またポケット部１ｂの側面には、周方向にプーリ側凹凸部１ａが形成されている。プーリ側凹凸部１ａとハブ２のハブ側凹凸部２ａとが凹凸嵌合することで、プーリ１とハブ２とが結合する。また、ポケット部１ｂには、周方向に複数の補強用リブ１ｃがハブ側のスリット２ｅに対応する位置に設けられていて、プーリ側凹凸部１ａとハブ側凹凸部２ａとが凹凸嵌合する際に、補強用リブ１ｃとスリット２ｅとが嵌合する。本実施形態では、各補強用リブ１ｃの間には、プーリ側凹凸部１ａの２個の凸部１ａ−１、１ａ−２が配置されている。

本実施形態では、ハブ２は、金属材よりなるインナーハブ２ｃとアウターリング２ｂと、弾性材である樹脂よりなる円筒部２ｄとハブ側凹凸部２ａとをインサート成形により一体に形成している。

図３は、ハブの一体成形時のゲートを示す型構造図である。成型時には、金型内に金属材よりなるインナーハブ２ｃとアウターリング２ｂとを配置し、金型１１ａと金型１１ｂとともに設置されたゲート１２を通路として樹脂を注入し、円筒部２ｄとハブ側凹凸部２ａを、インナーハブ２ｃとアウターリング２ｂと一体に成形する。本実施形態では、図３に示すように、アウターリング２ｂの正面端部近傍にゲート１２を配置している。ゲート１２の数は、限定されるものではないが、本実施形態では、ゲート１２は、ハブのフロント側の３箇所に設けられる。

成型完了後にゲート１２をカットして、一体成形されたハブ２を得る。この際、図１に示すように、ゲート１２に対応してゲート跡２ｆが残る。図１から分るように、本実施形態では、ゲート跡２ｆは、円筒部２ｄより外周側に形成されるようにするとともに、ゲート跡２ｆの根元の曲率半径Ｒを大きくとれるようにして、歪みの集中の緩和を図るようにしている。さらに、ゲート跡２ｆをアウターリング２ｂの近傍に形成することにより、歪みに対する耐性が高くなる。なお、ゲート断面は、円形に限定されず、長方形でもよく、さらには任意の形状に形成してもよい。

ここで、比較のために、インナーハブとアウターリングとの間に設けられる円筒部の中央にゲートを配置する場合を説明する。図４は、インナーハブとアウターリングとのに設けられる円筒部の中央に、ゲートを配置して一体成形するときの型構造図であり、図５は、図４の金型により一体成形されたハブを用いた比較例としての動力伝達装置の上半分の断面図を示す。図５では、比較例である動力伝達装置は、ゲート跡２ｘを除いて本実施形態と同一であるので、比較例の詳細な説明は省略する。なお、同一の部材には同一の番号が付してある。

図４の型構造図を参照すると、金型１１ｃと金型１１ｄとともに設置されたゲート１３は、円筒部２ｄのほぼ中央部に配置されており、金型１１ｃと金型１１ｄの円筒部２ｄに対応する形状から分るように、ゲート１３付近の金型１１ｃと金型１１ｄの曲面の半径は小さくなっている。このような金型１１ｃと金型１１ｄを用いて、円筒部２ｄとハブ側凹凸部２ａを、インナーハブ２ｃとアウターリング２ｂと一体に成形すると、図５に示すように、円筒部２ｄに形成されるゲート跡２ｘの根元の曲率半径Ｒは小さくなる。このようなゲート跡２ｘの形状では、歪みが集中して、円筒部２ｄの破壊につながるおそれがある。

図１、２の本実施形態の動力伝達装置のゲート跡２ｆは、比較例のゲート跡２ｘに比較して外周側にあり、またゲート跡２ｆの根元の曲率半径が大きくなり、さらに、根元近傍にアウターリング２ｂが存在するので、歪みの集中が緩和され、ゲート跡２ｆから歪んで破壊するおそれがなくなる。

図６は、本発明の第２の実施形態を説明する部分断面図である。第１の実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。第２の実施形態では、ハブ２の一体成形のためのゲートは、アウターリング２ｂの外周面に対向して配置されている。このゲートから樹脂が注入されて一体成形されたハブ２のアウターリング２ｂ外周面には、ハブ側凹凸部２ａとともに、ゲート跡２ｇが形成される。アウターリング２ｂの外周面に残るゲート跡２ｇは、第１の実施形態のゲート跡２ｆと同様に、円筒部２ｄより外周側に形成されるので、歪みの集中の緩和を図ることができる。さらに、ゲート跡２ｆの近傍にはアウターリング２ｂが存在するので、歪みに対する耐性が高い。

図７は、本発明の第３の実施形態を説明するハブ側凹凸部２ａと円筒部２ｄの拡大部分図である。ハブ２は、プーリ１からの動力を受けて回転して、ハブ２と同軸の回転軸３に回転力を伝達するもので、アウターリング２ｂの外周部に形成されるハブ側凹凸部２ａは、円筒部２ｄより外側に位置している。すなわち、回転軸３の中心からの距離である有効径を考えると、ハブ側凹凸部２ａの有効径ｒ２と、円筒部２ｄの有効径ｒ１との関係は、ｒ２＞ｒ１である。一定のトルクでハブが回転している場合、ハブ側凹凸部２ａに加わる力は、円筒部２ｄに加わる力より小さくなる。したがって、ハブ側凹凸部２ａの方が、円筒部２ｄより弾性体の歪みが小さくなる。以上の理由から、ゲート跡は、アウターリング２ｂ近傍よりさらに外周部のハブ側凹凸部２ａに存在する方が耐久性は向上すると考えられる。第３の実施形態では、ハブ２の一体成形時のゲートをハブ側凹凸部２ａを構成するハブ側凸部２ａ−１〜２ａ−３に対応する位置に配置し、一体成形されたハブ２のゲート跡２ｈがハブ側凸部２ａ−１〜２ａ−３のいずれかの部位に形成されるようにする。このようにしても、ゲート跡へ集中する歪みに基づく変形あるいは破壊を防止することができる。

本発明の第１の実施形態である動力伝達装置の上半分の断面を示す図である。 第１の実施形態の動力伝達装置の正面を示す図である。 第１の実施形態のハブの一体成形のためのゲートを説明する図である。 比較例である動力伝達装置のハブの一体成形のためのゲートを説明する図である。 比較例である動力伝達装置の上半分の断面を示す図である。 本発明の第２の実施形態を説明する部分断面図である。 本発明の第３の実施形態を説明するハブ側凹凸部２ａと円筒部２ｄの拡大部分図である。

符号の説明

１ プーリ
１ａ プーリ側凹凸部
１ａ−１、１ａ−２ プーリ側凸部
１ｂ ポケット
１ｃ リブ
２ ハブ
２ａ ハブ側凹凸部
２ａ−１〜２ａ−３ ハブ側凸部
２ｂ アウターリング
２ｃ インナーハブ
２ｄ 円筒部
２ｅ インナーハブ嵌合部
２ｆ、２ｇ、２ｈ、２ｘ ゲート跡
３ 回転軸
３ａ 雄ネジ部
３ｂ 工具形状部
３ｃ 軸部
４ 圧縮機のケーシング
４ａ ボス部
５ 軸受
６ 軸封装置
７ 第１の輪止め
７ａ スリーブリング
８ ワッシャ
９ トルクリミッタ
９ａ 雌ネジ部
９ｂ 外周嵌合部
９ｃ 破断部
１０ 第２の輪止め
１１ａ〜１１ｄ 金型
１２、１３ ゲート

Claims (6)

1. ケーシング（４）に回転可能に装着されるプーリ（１）と、
   前記ケーシング（４）から外部に突出する回転軸（３）の先端部に設けられ、前記回転軸と一体に回転するハブ（２）とを備え、前記プーリ（１）から前記回転軸（３）へ動力を伝達する動力伝達装置であって、
   前記ハブ（２）は、
   前記回転軸（３）に固定されたインナーハブ（２ｃ）と、
   前記インナーハブ（２ｃ）より外周側に配置されるアウターリング（２ｂ）と、
   前記インナーハブ（２ｃ）と前記アウターリング（２ｂ）とともに一体成形されるトルク伝達用弾性部材（２ｄ、２ａ）とにより構成され、
   一体成形のための注入ゲートの痕跡であるゲート跡（２ｆ、２ｇ、２ｈ）は、前記アウターリング（２ｂ）位置あるいは前記アウターリング（２ｂ）より外周側に形成されることを特徴とする動力伝達装置。
2. 前記トルク伝達用弾性部材（２ｄ、２ａ）は、前記インナーハブ（２ｃ）と前記アウターリング（２ｂ）間の円筒部（２ｄ）と、前記アウターリング（２ｂ）の外周に設けられるハブ側凹凸部（２ａ)からなり、
   前記プーリ（１）は、該ハブ側凹凸部(２ａ)と凹凸嵌合するプーリ側凹凸部（１ａ)を有することを特徴とする請求項１に記載の動力伝達装置。
3. 前記ゲート跡（２ｆ）は、前記アウターリング（２ｂ）の端部に形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の動力伝達装置。
4. 前記ゲート跡（２ｇ）は、前記アウターリング（２ｂ）の外周面に形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の動力伝達装置。
5. 前記ゲート跡（２ｈ）は、ハブ側凹凸部（２ａ)の側面に形成されることを特徴とする請求項２に記載の動力伝達装置。
6. さらに、前記回転軸（３）に嵌合され、前記プーリ（１）と前記回転軸（３）との間の過大なトルク伝達を遮断するトルクリミッタ（９）を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の動力伝達装置。

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