JP2008196679A - ボルトの緩み防止構造 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮機において、ストッパのシャフトとの接触面における摩耗を起因としてボルトが緩むことを防止する。
【解決手段】ストッパ２０をシャフト７の軸方向に並設された構成部材２１と構成部材２２とで構成し、これら構成部材２１、２２を軟鋼で形成する一方で、シャフト７と接触する構成部材２２について、表面処理により構成部材２１よりも硬度を高めることで、構成部材２２のシャフト７と接する面が当該シャフト７と擦れあっても摩耗し難くする。
【選択図】図２

Description

この発明は、圧縮機の動力伝達装置において、ストッパ等の介在部材でシャフトとの接触面に摩耗が生ずることを起因として、ボルトに緩みが生ずるのを防止する構造に関する。

この種の車両搭載型の圧縮機において、ハブをシャフトの先端側に固定する構造としては、例えば特許文献１等に示されるように、略円筒状のハブの中央部位に孔を形成し、この孔の内周面に内歯を設けてスプライン溝とすると共に、圧縮機のハウジングから突出したシャフトの先端部分に対し、前記内歯と噛合する外歯を設けてスプライン軸とし、これらの内歯と外歯とを噛み合せた状態で、ハブの孔内に係合されたストッパを介在しつつ、ボルトをシャフトの先端部分に形成された雌ネジに螺合させるものが公知である。

一方、圧縮機の圧縮室内での圧縮動作に伴い圧縮反力が発生し、この圧縮反力がシャフトに伝達されて、シャフトにおいてトルク変動が励起されるものであり、圧縮運転時にシャフトに作用する外部駆動源からの入力トルクに対する抵抗トルクが非常に低い状態で、この圧縮反力によるトルク変動がシャフトに作用されると、そのトルク変動の負側の値がトルク０のレベルを越えて、シャフトに負のトルクが作用することがあり、この場合には、シャフトに螺合されたボルト等に対し締結方向と逆方向の回転力が付与されて、当該ボルト等に緩みが生ずることは知られており、その対策のための圧縮機は提供されている（例えは、特許文献２等を参照。）。
特開２００６−３１６９５１号公報 特開平９−１３３０７４号公報

これに対し、ハブのスプライン溝の内歯とシャフトのスプライン軸の外歯とに隙間がありガタつきを有する場合には、シャフトや圧縮機の本体の微振動等により、図７に示されるように、ストッパ１０１とシャフト１０２とが擦れ合って、相対的に柔らかいストッパ１０１に摩耗が発生して減少部１０３を生じ、この状態が進行すると、ボルト１０４の軸力が低下してボルト１０４が締結方向と逆方向に回転して緩みを生じ、最終的にはボルト１０４がシャフト１０２から脱落することが懸念されるところ、上記特許文献２は、スプライン溝の内歯とスプライン軸の外歯とのガタつき自体をなくそうというもので、部品寸法精度の向上を要求し、スプライン溝の内歯とスプライン軸の外歯との組み付け性が損なわれることが懸念される。

そこで、本発明は、圧縮機において、ストッパのシャフトとの接触面における摩耗を起因としてボルトが緩むことを防止したボルトの緩み防止構造を提供することを目的とする。

本発明に係るボルトの緩み防止構造は、駆動源からの動力を受けて回転するプーリと、ハブと、このハブ内に装着されて前記プーリから伝達手段を介して伝達された動力により回転するシャフトとを有して構成された圧縮機において、前記ハブ内であって、前記シャフトに挿入されるボルトの頭部と前記シャフトの軸方向の先端部との間に介在部材が配されており、この介在部材は、前記シャフトの軸方向に沿って並ぶ複数の構成部材で構成され、前記シャフトの先端部と当接する構成部材は、他の構成部材よりも相対的に硬度が高められていることを特徴としている（請求項１）。介在部材は、例えばストッパ等と称される軟鋼で形成された環状の部材である。介在部材を構成する構成部材について軟鋼でありながらその硬度を相対的に高める手段としては、例えば、構成部材を木炭粉の入った密閉容器中で加熱したり、浸炭剤の入った高熱溶融塩の中へ入れて加熱したりする浸炭焼き入れがある。そして、窒化剤を混合することによって、表面を浸炭窒化して、さらに構成部材の硬度を高める方法もある。

これにより、介在部材のうちシャフトと接触する構成部材は、軟鋼で形成されていても、軟鋼で形成され且つ処理のされていない他の構成部材よりも少なくともその表面において相対的に硬度を高めることができるので、ハブの貫通孔のスプライン溝の内歯とシャフトのスプライン軸の外歯との間に隙間があってガタつき、これに伴う微振動等により介在部材の構成部材のシャフトと接する面が当該シャフトと擦れあっても摩耗し難くなる。一方、介在部材のうち他の構成部材は、処理されない軟鋼の性質のままであるので、ボルトとの摩擦係数が低下してボルトが滑り易くなることがない。

また、本発明に係るボルトの緩み防止構造は、駆動源からの動力を受けて回転するプーリと、ハブと、このハブ内に装着されて前記プーリから伝達手段を介して伝達された動力により回転するシャフトとを有して構成された圧縮機において、前記ハブ内であって、前記シャフトに挿入されるボルトの頭部と前記シャフトの軸方向の先端部との間に単体の介在部材が配されており、この介在部材は、軟鋼で形成されていると共に、前記シャフトの先端部と当接する部位は、他の部位よりも相対的に硬度が高められていることを特徴としている（請求項２）。介在部材は、例えばストッパ等と称される軟鋼で形成された環状の部材である。介在部材について軟鋼でありながらシャフトと接触する面の硬度を相対的に高める手段としては、例えば、焼き入れ、コーティングや耐摩耗材の塗布等がある。

これにより、介在部材が軟鋼で形成されていても、シャフトと当接する面側の部位を、介在部材の他の部位よりも相対的に硬度を高くすることで、ハブの貫通孔のスプライン溝の内歯とシャフトのスプライン軸の外歯との間に隙間があってガタつき、これに伴う微振動等により介在部材のシャフトとの接触面が当該シャフトと擦れあっても摩耗し難くなる。一方、介在部材のうちシャフトと接触しない面は、処理されない軟鋼の性質のままであるので、ボルトとの摩擦係数が低下してボルトが滑り易くなることがない。

更に、本発明に係るボルトの緩み防止構造は、駆動源からの動力を受けて回転するプーリと、ハブと、このハブ内に装着されて前記プーリから伝達手段を介して伝達された動力により回転するシャフトとを有して構成された圧縮機において、前記ハブ内であって、前記シャフトに挿入されるボルトの頭部と前記シャフトの軸方向の先端部との間に介在部材が配されており、この介在部材は軟鋼で形成されていると共に、この介在部材よりも前記シャフトの先端部側にこの介在部材よりも相対的に硬度が高められた第２の介在部材が配されていることを特徴としている（請求項３）。介在部材は、例えばストッパ等と称される軟鋼で形成された環状の部材である。第２の介在部材は、例えば薄い環状のシム等であり、シャフトと擦れ合っても摩耗しない硬鋼等で形成されている。

これにより、介在部材が直接的にシャフトの外面と接触しないので、ハブの貫通孔のスプライン溝の内歯とシャフトのスプライン軸の外歯との間に隙間があってガタつき、これに伴う微振動等が生じても、介在部材の外面がシャフトの外面と擦れ合って摩耗することがなくなる。そして、介在部材自体は、処理されない軟鋼の性質のままであるので、ボルトとの摩擦係数が低下してボルトが滑り易くなることがない。

そして、前記第２の介在部材の内径側端部は、その内側において、前記シャフトのネジ部の谷側部位と係合可能な延設部を有している（請求項４）。これにより、ボルトに第２の介在部材を装着した際に、第２の介在部材は、その内側に設けられた延設部がボルトのネジ部の谷側部位と係合するので、ボルトの脱落防止をより確実に図ることができる。

請求項１に記載の発明によれば、介在部材を構成する構成部材が全て軟鋼で形成されていても、シャフトと接触する構成部材は他の構成部材よりも少なくともその表面において相対的に硬度が高くなっている。このため、ハブの貫通孔のスプライン溝の内歯とシャフトのスプライン軸の外歯との間に隙間があってガタつき、これに伴う微振動等により介在部材の構成部材のシャフトと接触する面が当該シャフトと擦れあっても、構成部材の接触面が摩耗し難くなるので、ボルトの軸力が相対的に低下してボルトが緩むことがなくなり、ボルトが脱落するのを防止することができる。しかも、介在部材のうちボルトと接触する構成部材は、処理されない軟鋼の性質のままであるので、ボルトとの摩擦係数が低下してボルトが滑り易くなることがなく、ボルトの緩みに対し不利な条件となるのを回避することもできる。

請求項２に記載の発明によれば、単体の介在部材が軟鋼で形成されていても、シャフトと接触する面側の部位は介在部材の他の部位よりも相対的に硬度が高くなっている。このため、ハブの貫通孔のスプライン溝の内歯とシャフトのスプライン軸の外歯との間に隙間があってガタつき、これに伴う微振動等により介在部材のシャフトと接する面が当該シャフトと擦れあっても介在部材のシャフトと接触する面側部位は摩耗し難くなるので、ボルトの軸力が相対的に低下してボルトが緩むことがなくなり、ボルトが脱落するのを防止することができる。しかも、介在部材のうちシャフトと接触しない面側の部位は、処理されない軟鋼の性質のままであるので、ボルトとの摩擦係数が低下してボルトが滑り易くなることがなく、硬化でボルトの緩みに対し不利な条件となるのを回避することもできる。

請求項３に記載の発明によれば、介在部材が軟鋼であっても、この介在部材の外面が直接的にシャフトの外面と接触することがない。このため、ハブの貫通孔のスプライン溝の内歯とシャフトのスプライン軸の外歯との間に隙間があってガタつき、これに伴う微振動等により、介在部材がシャフトと擦れ合って摩耗すること自体が回避されるので、ボルトの軸力が相対的に低下することがなく、ボルトが脱落するのを防止することができる。しかも、介在部材は、処理されない軟鋼の性質のままであるので、ボルトとの摩擦係数が低下してボルトが滑り易くなることがなく、硬化でボルトの緩みに対し不利な条件となるのを回避することもできる。

請求項４に記載の発明によれば、ボルトに第２の介在部材を装着した際に、第２の介在部材は、その内側に設けられた延設部がボルトのネジ部の谷側部位と係合するので、ボルトの脱落防止をより確実に図ることができる。

以下、この発明の実施形態を図面により説明する。

図１及び図２において、この発明に係るクラッチレス圧縮機の動力伝達装置１の一例が示されている。この動力伝達装置１は、プーリ２と、ハブ３と、ダンパ用内側リング４と、ダンパ用外側リング５と、ダンパーゴム６とを有して基本的に構成されている。

このうち、プーリ２は、圧縮機のハウジング８から突設されたボス部８ａにラジアル軸受９を介して回転可能に装着されている。また、プーリ２の外周面には、図示しない駆動ベルト（Ｖベルト）を取り付けるための溝１０が形成され、駆動ベルトを介して連結されたエンジン等の駆動源（図示せず）からの回転動力により、シャフト７を回転中心として回転するようになっている。

シャフト７の先端側は、圧縮機のハウジング８から突出し、その突出した先端部には、ボルト１１によりハブ３が軸方向に固定されている。より具体的には、図２に示されるように、ハブ３は、その中央に貫通孔１３を有する筒状体のもので、この貫通孔１３は、その内周面に複数の内歯１４を形成することでスプライン溝を有しており、またシャフト７の先端部は、その外周面に前記内歯１４と噛合する複数の外歯１５を形成してスプライン軸としている。そして、ストッパ２０を介在部材として、ボルト１１をシャフト７の先端部に形成された雌ネジ１６に螺合させることで、シャフト７の先端部にハブ３を軸方向に固定するようになっている。尚、ストッパ２０については後で詳述する。

ハブ３には、その外側面にダンパ用内側リング４が一体に形成されている。このダンパ用内側リング４は、径方向外側へ延設されたフランジ部４ａと、このフランジ部４ａとその外周端にて一体に形成されて、ハウジング８とは反対側へ延設された円筒部４ｂとを有して構成されている。

ダンパ用内側リング４の円筒部４ｂにはダンパーゴム６を介してダンパ用外側リング５が保持されている。このダンパ用外側リング５は、ダンパ用内側リング４の円筒部４ｂよりも径が大きくなるように形成されてダンパーゴム６を円筒部４ｂとの間で保持する円筒部５ｂと、この円筒部５ｂに一体に形成されて径方向外側に延設されたフランジ部５ａとを有して構成されている。

そして、ダンパ用外側リング５のフランジ部５ａは、ボルト１７等の係合手段によってプーリ２に固定されている。

従って、動力源からの回転動力が駆動ベルトを介してプーリ２に伝達されると、ダンパ用外側リング５、ダンパーゴム６、ダンパ用内側リング４及びハブ３を介してシャフト７に伝達される。

ところで、ストッパ２０は、この実施形態では、環状の２つの構成部材２１、２２から構成されており、図２に示されるように、ハブ３の貫通孔１３内において、ボルト１１の頭部１１ａとシャフト７の先端部との間でシャフト７の軸方向に沿って並設されたものとなっている。

そして、各構成部材２１、２２は、双方とも軟鋼で形成されている一方、シャフト７側の構成部材２２は、処理によりその表面に構成部材２１よりも相対的にその硬度が高い部位２３が形成されたものとなっている。この処理は、熱処理として、例えば、構成部材を木炭粉の入った密閉容器中で加熱したり、浸炭剤の入った高熱溶融塩の中へ入れて加熱したりする浸炭焼き入れ方法が採られる。更に、窒化剤を混合することによって、表面を浸炭窒化する方法もあり、これにより、構成部材２２の硬度をより一層高めることが可能である。但し、構成部材２２の硬度を高める方法はこれに限定されず、シャフト７の先端部の面と接触する面がシャフト７と擦れ合っても摩耗しない程度の硬度を確保することができれば良い。

これにより、ハブ３の貫通孔１３のスプライン溝の内歯１４とシャフト７のスプライン軸の外歯１５との間に隙間があってガタつき、これに伴う微振動等によりストッパ２０の構成部材２２のシャフト７と接触する面がシャフト７と擦れあっても、構成部材２２の接触面が摩耗し難くなるので、ボルト１１の軸力が相対的に低下してボルト１１が緩むことがなくなり、ボルト１１が脱落するのを防止することができる。しかも、ストッパ２０の構成部材２１は、柔らかい軟鋼の性質のままであるので、ボルト１１との摩擦係数が低下してボルト１１が滑り易くなることがなく、ボルト１１の緩みに対し不利な条件を生ずるのを回避することもできる。

もっとも、ストッパ２０は、上記のように複数の構成部材から構成されたものでなく、図３に示されるように、軟鋼で形成された単体のものとしつつ、処理によりシャフト７と接触する側の表面に構成部材２１よりも相対的にその硬度が高い部位２３が形成されたものとしても良い。これにより、ハブ３の貫通孔１３のスプライン溝の内歯１４とシャフト７のスプライン軸の外歯１５との間に隙間があってガタつき、これに伴う微振動等によりストッパ２０のシャフト７と接触する面がシャフト７と擦れあっても、当該接触面が摩耗し難くなるので、ボルト１１の軸力が相対的に低下してボルト１１が緩むことがなくなり、ボルト１１が脱落するのを防止することができる。しかも、ストッパ２０のうちシャフト７と接触する面以外は、柔らかい軟鋼の性質のままであるので、ボルト１１との摩擦係数が低下してボルト１１が滑り易くなることがなく、ボルト１１の緩みに対し不利な条件が生ずるのを回避することもできる。

図４及び図５において、この発明に係るクラッチレス圧縮機の動力伝達装置１の他の例が示されている。以下、この実施形態について説明する。但し、先の実施形態と同様の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。

ストッパ２０は、この実施形態では、軟鋼で形成され且つ表面処理のされていない単体のもので、図４に示されるように、ハブ３の貫通孔１３内において、ボルト１１の頭部１１ａとシャフト７の先端部との間に介在されたものとなっている。そして、このストッパ２０よりもシャフト７側においてシム２４が別に介在されている。このシム２４は、例えば軟鋼よりも硬度の高い硬鋼等と称される素材により形成された環状のものである。

これにより、ハブ３の貫通孔１３のスプライン溝の内歯１４とシャフト７のスプライン軸の外歯１５との間に隙間があってガタつき、これに伴う微振動等により、ストッパ２０がシャフト７と擦れ合って摩耗すること自体が回避されるので、ボルト１１の軸力が相対的に低下することがなく、ボルト１１が脱落するのを防止することができる。しかも、ストッパ２０は、柔らかい軟鋼の性質のままであるので、ボルト１１との摩擦係数が低下してボルト１１が滑り易くなることがなく、ボルト１１の緩みに対し不利な条件が生ずるのを回避することもでき、更に従来のストッパをそのまま用いることが可能であるので、コストの削減も図ることができる。

そして、シム２４は、図６に示されるように、その内側から延設部２５を略径方向に一体的に延設して、シム２４を装着した際に延設部２５がボルト１１のネジ部１１ｂのうちの谷側部位と係合させることが可能としても良い。これにより、ボルト１１の脱落防止をより確実に図ることができる。

図１は、この発明に係る第１の実施形態におけるボルトの緩み防止構造を用いた圧縮機の動力伝達装置及びその周辺部位を示す断面図である。 図２は、同上のボルトの緩み防止構造を示す拡大図である。 図３は、図２のボルトの緩み防止構造の変形例を示す拡大図である。 図４は、この発明に係る第２の実施形態におけるボルトの緩み防止構造を用いた圧縮機の動力伝達装置及びその周辺部位を示す断面図である。 図５は、同上のボルトの緩み防止構造を示す拡大図である。 図６は、図５のボルトの緩み防止構造の変形例を示す拡大図である。 図７は、ストッパのシャフトと接触する面が摩耗する不具合を有する、従来の圧縮機の動力伝達装置及びその周辺部位を示す断面図である。

符号の説明

１ 動力伝達装置
２ プーリ
３ ハブ
４ ダンパ用内側リング
４ａ フランジ部
４ｂ 円筒部
５ ダンパ用外側リング
５ａ フランジ部
５ｂ 円筒部
６ ダンパーゴム
７ シャフト
８ 圧縮機のハウジング
８ａ ボス部
９ ラジアル軸受
１０ 溝
１１ ボルト
１１ａ 頭部
１３ 貫通孔
１４ 内歯
１５ 外歯
１６ 雌ネジ
１７ ボルト
２０ ストッパ（介在部材）
２１ 構成部材
２２ 構成部材
２３ 硬度が高い部位
２４ シム（第２の介在部材）

Claims (4)

1. 駆動源からの動力を受けて回転するプーリと、ハブと、このハブ内に装着されて前記プーリから伝達手段を介して伝達された動力により回転するシャフトとを有して構成された圧縮機において、
   前記ハブ内であって、前記シャフトに挿入されるボルトの頭部と前記シャフトの軸方向の先端部との間に介在部材が配されており、この介在部材は、前記シャフトの軸方向に沿って並ぶ複数の構成部材で構成され、前記シャフトの先端部と当接する構成部材は、他の構成部材よりも相対的に硬度が高められていることを特徴とするボルトの緩み防止構造。
2. 駆動源からの動力を受けて回転するプーリと、ハブと、このハブ内に装着されて前記プーリから伝達手段を介して伝達された動力により回転するシャフトとを有して構成された圧縮機において、
   前記ハブ内であって、前記シャフトに挿入されるボルトの頭部と前記シャフトの軸方向の先端部との間に単体の介在部材が配されており、この介在部材は、前記シャフトの先端部と当接する部位が、他の部位よりも相対的に硬度が高められていることを特徴とするボルトの緩み防止構造。
3. 駆動源からの動力を受けて回転するプーリと、ハブと、このハブ内に装着されて前記プーリから伝達手段を介して伝達された動力により回転するシャフトとを有して構成された圧縮機の動力伝達装置において、
   前記ハブ内であって、前記シャフトに挿入されるボルトの頭部と前記シャフトの軸方向の先端部との間に介在部材が配されており、この介在部材よりも前記シャフトの先端部側にこの介在部材よりも相対的に硬度が高められた第２の介在部材が配されていることを特徴とするボルトの緩み防止構造。
4. 前記第２の介在部材は、その内側において、前記シャフトのネジ部の谷側部位と係合可能な延設部を有していることを特徴とする請求項３に記載のボルトの緩み防止構造。

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