JPH11132306A - トルクリミッタおよびカーコンプレッサ用クラッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 過負荷時のトルク遮断が図れる簡単な構成
で、低コスト、軽量化が可能なトルクリミッタ、カーコ
ンプレッサ用クラッチを提供する。 【解決手段】 互いに同心に配置した入力側回転部材２
１および出力側回転部材２２のいずれか一方に、ボール
９を保持する保持器７を設ける。他方にはボール９が転
動するカム溝１４を有するトルクカム３を設ける。カム
溝１４の内部に、ボール９が嵌まり込み可能なボール収
容凹部１５を設ける。保持器７は、放射状に延びる複数
のポケット８内でボール９を保持するものとする。背面
から弾性体１２で付勢されて円錐状の加圧面でボール９
を加圧する加圧プレート１１を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、自動車エンジン
の補機や、モータ等の原動機を動力とする回転体に使用
されるトルクリミッタおよびそのトルクリミッタを装備
したカーコンプレッサ用クラッチに関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】エンジン
の補機は、一般にエンジンのクランクプーリより、Ｖベ
ルトまたはＶリブドベルトによって駆動される。カーコ
ンプレッサ用コンプレッサは、プーリとコンプレッサと
の間に高価な電磁クラッチを介在させ、車室内の条件、
あるいはエンジン回転数条件等によってコンプレッサの
オン，オフ切換を行っている。最近のコンプレッサは、
斜板を用いた可変容量型のものが多く、常時コンプレッ
サは回されている。そのため、従来の電磁クラッチは、
ほとんど作動していない。電磁クラッチが作動する条件
は、コンプレッサ内に異常が発生したときの過負荷によ
って、電磁クラッチをオフにし、エンジンへの過負荷を
低減、あるいはコンプレッサ自体の保護のために作動す
る程度である。このように、ほとんど作動することのな
い場合に備えて、高価な電磁クラッチが使用されている
ため、経済性が悪い。そのため、簡単な構成のクラッチ
が望まれる。

【０００３】この発明は、過負荷時のトルク遮断が図れ
る簡単な構成のトルクリミッタを提供することを目的と
する。この発明の他の目的は、トルク伝達の遮断状態で
異音が発生することを防止することである。この発明の
さらに他の目的は、コンパクトで軽量化が図れるトルク
リミッタを提供することである。この発明のさらに他の
目的は、過負荷時の支障防止が図れる簡単な構成のカー
コンプレッサ用クラッチを提供することである。この発
明のさらに他の目的、コンパクトで軽量化が図れるカー
コンプレッサ用クラッチを提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明のトルクリミッ
タは、互いに同心に配置した入力側回転部材および出力
側回転部材のいずれか一方に、ボールを保持する保持器
を設け、前記入力側回転部材および出力側回転部材の他
方に、前記ボールが転動するカム溝を有するトルクカム
を設け、前記ボールを前記カム溝に弾性的に付勢する加
圧手段を設け、前記カム溝に、前記入力側回転部材と出
力側回転部材とが所定の回転位相のずれを生じた状態で
前記ボールが嵌り込み可能となりかつ嵌り込んだボール
が自然脱出不能なボール収容凹部を設けたものである。
前記カム溝は、トルクカムの回転中心からの距離が変化
する曲線となるものであっても、溝深さが変化するもの
であっても良い。この構成によると、通常の負荷時は、
ボールを介して入力側回転部材から出力側回転部材に回
転が伝達される。過負荷になると、加圧手段の付勢力に
抗してボールがカム溝で移動し、ボール収容凹部に落ち
込む。これにより、ボールが入力側回転部材または出力
側回転部材から外れ、両回転部材間の回転やトルクの伝
達が遮断される。トルクの遮断後、回転伝達が可能状態
に復帰させるには、ボールを元の位置に戻すことが必要
であるが、このボールの戻し操作は、人手で行うように
してもよく、適宜のボール戻し手段を設けるようにして
も良い。

【０００５】上記構成のトルクリミッタにおいて、前記
保持器が、放射状に延びる複数のポケット内でボールを
移動自在に保持するものであり、前記カム溝が周方向位
置によって回転中心からの距離が変化するものであり、
前記加圧手段が、回転中心側が凸または凹となる加圧プ
レートと、この加圧プレートを付勢する弾性体とからな
るものであっても良い。この構成の場合、通常の負荷状
態では、ボールは、保持器のポケット内の外径側または
内径側へ加圧プレートで付勢され、トルクカムのカム溝
内の所定位置に保たれる。過負荷になると、ボールは、
加圧プレートを付勢する弾性体に抗して、保持器のポケ
ット内の内径側または外径側へ移動しながらカム溝内を
移動し、ボール収容凹部に落ち込む。これによりトルク
を遮断する。この構成の場合は、カム溝は一定深さのも
ので良いため、構成が簡単で製造が容易である。

【０００６】また、これらの構成のトルクリミッタにお
いて、前記ボール収容凹部は、開口部よりも内部が、段
差を持って広がるものとしても良い。このように内側が
段差を持って広がるボール収容凹部とすることにより、
ボール収容凹部に嵌まったボールがカム溝に自然に戻る
ことが防止され、空転時に異音を発生することが防止さ
れる。

【０００７】前記のポケットが放射状に延びる保持器を
用いた構成のトルクリミッタにおいて、前記トルクカム
を出力軸に相対回転不能に取付けられたものとし、前記
保持器を、前記トルクカムの外周に軸受を介して回転自
在に支持されたプーリの内径部に一体に形成されたもの
としてもよい。このように、プーリと保持器とを一体化
させてプーリの内側に保持器を設けることにより、コン
パクト化が図れるうえ、部品点数が少なくなり、構成が
より一層簡単になる。

【０００８】この発明のカーコンプレッサ用クラッチ
は、トルクリミッタを装備したものであり、このトルク
リミッタは、入力側回転部材と出力側回転部材の間に介
在して両回転部材間に回転を伝達する転動体を有し、こ
の転動体を弾性体で押し付けて所定位置に保つことによ
り前記回転の伝達を可能とし、過負荷になった状態で前
記弾性体に抗して転動体が移動することになってトルク
を自動復帰が不可能な状態に遮断するものとする。転動
体は、例えばボールとしても良く、また転動体の移動に
よるトルクの遮断は、例えば転動体が孔に落ち込むこと
で入力側回転部材と出力側回転部材との係合を解くもの
としても良い。このように、弾性体で付勢された転動体
の移動で過負荷時にトルクを遮断するトルクリミッタを
用いたカーコンプレッサ用クラッチとすることにより、
簡素な構成として、軽量化、低コスト化を図りながら、
コンプレッサの保護ができ、またコンプレッサ異常時の
エンジンの過負荷防止が達成できる。トルクの遮断後、
回転伝達が可能状態に復帰させるには、転動体を元の位
置に戻すことが必要であるが、この転動体の戻し操作
は、人手で行うようにしてもよく、適宜の転動体戻し手
段を設けるようにしても良い。カーコンプレッサ用クラ
ッチの場合、トルク遮断が必要なときは、ほとんどがエ
ンジンまたはコンプレッサの異常時であるため、これら
エンジンまたはコンプレッサの保守時に人手で転動体を
戻すようにしても、使用上の不便はない。

【０００９】この構成のカーコンプレッサ用クラッチに
おいて、前記入力側回転部材の外周部分をプーリとし、
このプーリの内径部に形成された空間内に前記出力側回
転部材を配置しても良い。これにより、コンパクトでよ
り一層簡素な構成とできる。

【００１０】

【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図１およ
び図２と共に説明する。図１（Ａ）は、この実施形態に
かかるトルクリミッタを示し、このトルクリミッタ自体
でカーコンプレッサ用クラッチが構成される。プーリ１
は、ベルト掛け部となる外周円筒部１ａの内径側に離れ
て内周円筒部１ｂを有し、内周円筒部１ｂで軸受２によ
ってトルクカム３の外周に回転自在に支持されている。
軸受２は、玉軸受等の転がり軸受である。トルクカム３
は、出力軸４に対して、セレーション５で嵌合して相対
回転できないように取付けられている。出力軸４は、カ
ーコンプレッサ６の入力軸となるものである。プーリ１
にはエンジン（図示せず）のクラクシャフトに設けられ
たプーリとにわたり、ベルトが掛装される。

【００１１】保持器７は、プーリ１の内周円筒部１ｂか
ら続いてプーリ１と一体成形された円板状のものであ
り、半径方向に延びる長孔状のポケット８が、円周方向
に並んで放射状に複数個設けられている。図示の例では
ポケット８は３個が等配されている。各ポケット８に
は、ポケット幅よりも僅かに小径の転動体であるボール
９が組み込まれている。ボール９は、保持器８を介して
対向するトルクカム３と加圧プレート１１とで挟み込ま
れている。加圧プレート１１は、円錐状の加圧面を有
し、背面より弾性体１２で付勢されている。弾性体１２
には、皿ばね状の板ばねを用いている。これら加圧プレ
ート１１と弾性体１２とで、加圧手段１３が構成され
る。前記保持器７とプーリ１とで入力側回転部材２１が
構成され、トルクカム３と出力軸４とで出力側回転部材
２２が構成される。

【００１２】トルクカム３は、ボール９の転走面となる
カム溝１４を形成したものであり、カム溝１４の深さは
一定で、トルクカム３の回転中心からの距離が正弦波状
に変位する円周溝形状を呈している。カム溝１４の正弦
波の波山の数は、ボール９の個数と同じとされる。この
カム溝１４の底面には、ボール９が嵌まるボール収容凹
部１５が、ボール９と同じ個数だけ設けられている。ボ
ール収容凹部１５の位置は、カム溝１４の最小半径部
（すなわち、トルクカム１０の回転中心から最も近い位
置）とされている。ボール収容凹部１５の形状は、入口
がボール径よりも若干大きく、奥側が拡径された段付き
円筒面状とされ、その貫通した底部には、キャップ１６
が嵌められている。

【００１３】前記の加圧プレート１１は、出力軸４にナ
ット１７により幅締め固定されたスペーサ１８に対し
て、軸方向移動および回転自在に支持され、伝達トルク
の大きさに応じて、ボール９が保持器７のポケット８を
移動するときに軸方向移動可能となっている。カバー１
９は、トルクカム３の正面を加圧手段１３およびボール
９と共に覆う部材であり、プーリ１の内周円筒部１ｂに
嵌合して保持器７の外面にビス止めで固定されている。
カバー１９の中心開口には出力軸４の先端およびナット
１７が突出し、カバー１９の中心開口の近傍部とスペー
サ１８との間に、オイルシール等のシール部材２０を設
け、内部の潤滑剤をシールしている。

【００１４】上記構成の動作を説明する。エンジンのク
ラクシャフトの回転（トルク）は、ベルトを介してプー
リ１に伝達される。プーリ１は保持器７と一体となって
いるため、保持器７に伝えられた回転がボール９を介し
てトルクカム３に伝えられる。このとき、保持器７の回
転により、ボール９は保持器７に案内されながら、トル
クカム３のカム溝１４に沿って移動することで、回転中
心から半径の小さい側に移動し、弾性体１２の復元力に
抗して加圧プレート１１を軸方向に移動させる。弾性体
１２の復元力に応じたトルク値までは、トルクカム３の
カム溝１４の最小半径部分に達することなく、プーリ１
とトルクカム３の間は、遅れ角が生じるだけで相対回転
は生じない。すなわち、弾性体１２のばね定数等で予め
設定されたトルク値までは、プーリ１とトルクカム３を
支持している出力軸４の回転速度は一致している。図１
（Ａ）はこのトルク伝達時の状態を示す。

【００１５】出力軸４側のコンプレッサ６の異常等で、
加圧プレート１１の弾性体復元力を超えるトルクが入力
された場合は、図２（Ａ）のように、ボール９がカム溝
１４の最小半径部に設けられたボール収容凹部１５に嵌
まり込み、回転およびトルクの伝達が遮断される。トル
ク遮断後のボール９は、図２（Ｂ）のように、ボール収
容凹部１５への嵌まり込み状態で、内部が広がるボール
収容凹部１５の段部で開口側への移動が阻止され、保持
器７に当たる位置まで戻って来ない。そのため、空転中
にボール９と保持器７とが接触することがなく、異音の
発生がない。

【００１６】図２（Ｂ）のように空転状態となった後、
トルク伝達可能な状態に戻すには、キャップ１６を外す
か、トルクリミッタを分解してボール９を元のカム溝１
４の最大半径部分に戻すことで行う。カーコンプレッサ
用クラッチの場合、トルク遮断状態となるのは、コンプ
レッサ６等に何らかの異常が発生したときであるため、
コンプレッサ６等の保守時に前記のボール９の戻し作業
を行えば良い。

【００１７】このカーコンプレッサ用クラッチによる
と、高価な電磁クラッチを廃止し、上記構成のトルクリ
ミッタを用いたため、次の各利点が得られる。 ａ．低コスト化ができる。 ｂ．軽量化ができる。 ｃ．コンプレッサの保護ができる。 ｄ．コンプレーサ異常時のエンジンの過負荷防止が達成
できる。

【００１８】なお、前記実施形態では、トルクカム３の
カム溝１４の最小半径部分にボール収容凹部１５を設け
たが、トルクカム３のカム溝１４の最大半径部分にボー
ル収容凹部１５を設け、加圧プレート１１を内径部が凹
となる円錐状の加圧面を有するものとしても良い。ま
た、カム溝１４は、正弦波状とする代わりに、真円の円
周状とし、その深さが変化するものとしても良い。その
場合、保持器７は、ポケット８を底付きとしたもので良
く、またポケット８を凹球面状等の円形のものとでき
る。ボール収容凹部１５は、カム溝１４の最も浅い箇所
に設ける。さらに、前記実施形態において、保持器７に
プーリ１を一体に形成する代わりに、ギヤやスプロケッ
ト等の回転伝達部材を一体化させても良い。

【００１９】

【発明の効果】この発明のトルクリミッタは、互いに同
心に配置した入力側回転部材および出力側回転部材のい
ずれか一方に、ボールを保持する保持器を設け、前記入
力側回転部材および出力側回転部材の他方に、前記ボー
ルが転動するカム溝を有するトルクカムを設け、前記ボ
ールを前記カム溝に弾性的に付勢する加圧手段を設け、
前記カム溝に、前記入力側回転部材と出力側回転部材と
が所定の回転位相のずれを生じた状態で前記ボールが嵌
り込み可能となりかつ嵌り込んだボールが自然脱出不能
なボール収容凹部を設けたものであるため、簡単な構成
で過負荷時のトルク遮断が図れる。前記保持器が、放射
状に延びる複数のポケット内でボールを移動自在に保持
するものであり、前記カム溝が周方向位置によって回転
中心からの距離が変化するものであり、前記加圧手段
が、回転中心側が凸または凹となる加圧プレートと、こ
の加圧プレートを付勢する弾性体とからなるものとした
場合は、より一層簡単な構成で、製造も容易なトルクリ
ミッタとできる。前記ボール収容凹部を、開口部よりも
内部が、段差を持って広がるものとした場合は、トルク
遮断後の空転時にボールが戻りかけることによる異音の
発生が防止される。前記トルクカムが出力軸に相対回転
不能に取付けられたものであり、前記保持器が、前記ト
ルクカムの外周に軸受を介して回転自在に支持されたプ
ーリの内径部に一体に形成されたものである場合は、コ
ンパクト化が図れるうえ、部品点数が少なく、構成がよ
り一層簡単になる。

【００２０】この発明のカーコンプレッサ用クラッチ
は、トルクリミッタを装備し、このトルクリミッタは、
入力側回転部材と出力側回転部材の間に介在して両回転
部材間に回転を伝達する転動体を有し、この転動体を弾
性体で押し付けて所定位置に保つことにより前記回転の
伝達を可能とし、過負荷になった状態で前記弾性体に抗
して転動体が移動することになってトルクを自動復帰が
不可能な状態に遮断するものとしたため、簡素な構成
で、過負荷時の支障防止が図れ、低コスト化、軽量化が
図れる。特に、電磁クラッチと異なり、電気的制御系を
必要としない。また、前記入力側回転部材の外周部分を
プーリとし、このプーリの内径部に形成された空間内に
前記出力側回転部材を配置した場合は、コンパクト化お
よびより一層の簡素化，コスト低下が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）はこの発明の一実施形態にかかるトルク
リミッタのトルク伝達時の状態を示す破断側面図、
（Ｂ）はそのトルクカムの正面図、（Ｃ）はそのプーリ
と保持器を示す正面図である。

【図２】（Ａ）は同トルクリミッタのトルク遮断時の状
態を示す破断側面図、（Ｂ）は同じくその空転状態を示
す破断側面図である。

【符号の説明】

１…プーリ ９…ボール（転動体） ２…軸受 １１…加圧プレート ３…トルクカム １２…弾性体 ４…出力軸 １３…加圧手段 ６…コンプレッサ １５…ボール収容凹部 ７…保持器 ２１…入力側回転部材 ８…ポケット ２２…出力側回転部材

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに同心に配置した入力側回転部材お
   よび出力側回転部材のいずれか一方に、ボールを保持す
   る保持器を設け、前記入力側回転部材および出力側回転
   部材の他方に、前記ボールが転動するカム溝を有するト
   ルクカムを設け、前記ボールを前記カム溝に弾性的に付
   勢する加圧手段を設け、前記カム溝に、前記入力側回転
   部材と出力側回転部材とが所定の回転位相のずれを生じ
   た状態で前記ボールが嵌り込み可能となりかつ嵌り込ん
   だボールが自然脱出不能なボール収容凹部を設けたトル
   クリミッタ。
2. 【請求項２】 前記保持器が、放射状に延びる複数のポ
   ケット内でボールを移動自在に保持するものであり、前
   記カム溝が周方向位置によって回転中心からの距離が変
   化するものであり、前記加圧手段が、回転中心側が凸ま
   たは凹となる加圧プレートと、この加圧プレートを付勢
   する弾性体とからなる請求項１記載のトルクリミッタ。
3. 【請求項３】 前記ボール収容凹部は、開口部よりも内
   部が、段差を持って広がるものとした請求項１または請
   求項２記載のトルクリミッタ。
4. 【請求項４】 前記トルクカムが出力軸に相対回転不能
   に取付けられたものであり、前記保持器が、前記トルク
   カムの外周に軸受を介して回転自在に支持されたプーリ
   の内径部に一体に形成されたものである請求項２記載の
   トルクリミッタ。
5. 【請求項５】 トルクリミッタを装備し、このトルクリ
   ミッタは、入力側回転部材と出力側回転部材の間に介在
   して両回転部材間に回転を伝達する転動体を有し、この
   転動体を弾性体で押し付けて所定位置に保つことにより
   回転の伝達を可能とし、過負荷になった状態で前記弾性
   体に抗して転動体が移動することになってトルクを自動
   復帰が不可能な状態に遮断するものとしたカーコンプレ
   ッサ用クラッチ。
6. 【請求項６】 前記入力側回転部材の外周部分をプーリ
   とし、このプーリの内径部に形成された空間内に前記出
   力側回転部材を配置した請求項５記載のカーコンプレッ
   サ用クラッチ。