トルク伝達機構
【課題】ロータが回転軸よりも熱膨張係数の高い材料により形成されていても、幅広い温度域にて回転軸とロータとの間で必要なトルクを伝達することが可能なトルク伝達機構の提供。
【解決手段】回転軸１１と、回転軸１１と共に回転するロータ１２と、を有し、回転軸１１と前記ロータ１２との間でトルクを伝達するトルク伝達機構１０である。圧入により回転軸１１と締結される締結体２５が備えられ、ロータ１２は連結部材２０を介して締結体２５に連結され、連結部材２０はロータ１２と締結体２５との相対回転を規制する。締結体２５はロータ１２よりも熱膨張係数の低い材料により形成されている。
【解決手段】回転軸１１と、回転軸１１と共に回転するロータ１２と、を有し、回転軸１１と前記ロータ１２との間でトルクを伝達するトルク伝達機構１０である。圧入により回転軸１１と締結される締結体２５が備えられ、ロータ１２は連結部材２０を介して締結体２５に連結され、連結部材２０はロータ１２と締結体２５との相対回転を規制する。締結体２５はロータ１２よりも熱膨張係数の低い材料により形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転軸とロータとの間でトルクを伝達するトルク伝達機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のトルク伝達機構としては、例えば、特許文献１に開示された多段ドライポンプにおけるトルク伝達機構が存在する。
このトルク伝達機構は、多段ドライポンプが備えるロータと回転軸との間でトルクを伝達するようにしている。
ロータには軸孔が形成されており、この軸孔へ回転軸を圧入することにより、ロータと回転軸を締結する締結部が形成される。
【０００３】
このトルク伝達機構では、回転軸の材料とロータの材料が互いに異なる材料により形成されている。
回転軸の材料はオーステナイト系材料により形成され、オーステナイト系材料は線膨張係数が小さい材料とされている。
ロータの材料はアルミニウムにより形成され、アルミニウムは比較的加工が容易な材料とされている。
このトルク伝達機構によれば、高温となっても回転軸の軸方向の熱膨張を抑えることができるとしている。
【０００４】
別の従来技術としては、特許文献２に開示された水ポンプ装置におけるトルク伝達機構が存在する。
このトルク伝達機構では、軸体の外周面にプーリシートを圧入により締結し、プーリシートに対してプーリをボルトにより固定している。
このトルク伝達機構では、軸体とプーリシートとの間のトルク伝達は、回転軸とプーリシートとの締結部を通じて行われる。
プーリシートとプーリとの間ではボルトにせん断力が作用する。
プーリシートからプーリへのトルクの伝達は、このボルトに作用するせん断力を利用して行われる。
【特許文献１】特開２００５−９８２１０号公報
【特許文献２】特開２００５−１３３８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された従来のトルク伝達機構では、ロータの熱膨張が回転軸の熱膨張よりも大きいことから、例えば、トルク伝達機構の使用環境時の温度差が２５０℃程度になると、ロータと回転軸の熱膨張差又は熱収縮差が過大となる。
ロータと回転軸の熱膨張差又は熱収縮差が過大となると、締結部におけるロータの塑性変形、あるいは、ロータと回転軸の締め付け不足が生じる。
ロータの塑性変形やロータと回転軸の締め付け不足は、ロータと回転軸との間で滑りを招き、必要なトルクを正常に伝達することができなくなる。
特に、回転軸及びロータの位相が常に一致するように、ロータと回転軸との間で滑りのない寸法管理が要求されるトルク伝達機構では、この従来技術を適用することはできない。
近年では、使用環境時の温度差が２５０℃程度を超える条件下でのトルク伝達機構の使用が要請されている。
【０００６】
なお、特許文献２に開示されたトルク伝達機構では、軸体とプーリとの熱膨張差を課題としておらず、それに対する考慮はない。
【０００７】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、ロータが回転軸よりも熱膨張係数の高い材料により形成されていても、幅広い温度域にて回転軸とロータとの間で必要なトルクを伝達することが可能なトルク伝達機構の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を達成するため、本発明は、回転軸と、該回転軸と共に回転するロータと、を有し、前記回転軸と前記ロータとの間でトルクを伝達するトルク伝達機構において、圧入により前記回転軸と締結される締結体が備えられ、前記ロータは連結部材を介して前記締結体に連結され、前記連結部材は前記ロータと前記締結体との相対回転を規制し、前記締結体は前記ロータよりも熱膨張係数の低い材料により形成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明では、連結部材によるロータと締結体との連結により、締結体とロータとの相対回転は不能である。
回転軸とロータとの間のトルクの伝達は、回転軸と締結体との間のトルクの伝達と、締結体とロータとの間のトルクの伝達と、により行われる。
回転軸と締結体との間では、圧入による回転軸と締結体との締結に基づきトルクが伝達される。
締結体とロータの間では、連結部材にせん断力が作用し、このせん断力を利用して、締結体とロータとの間でトルクが伝達される。
締結体がロータよりも熱膨張係数（線膨張係数）が低い材料により形成されているため、連結部材によるトルク伝達性能は温度変化の影響を受けにくい。
従って、本発明によれば、ロータが回転軸よりも熱膨張係数が高い材料により形成されていても、回転軸とロータとの間で必要なトルクを伝達することができる。
【００１０】
また、本発明では、上記のトルク伝達機構において、前記締結体が一対備えられ、前記ロータは、前記回転軸の軸方向に対して一対の前記締結体の間に配置されるとともに、前記連結部材を介して前記締結体に夫々連結されてもよい。
【００１１】
この場合、回転軸の軸方向において一対の締結体が配置され、ロータは一対の締結体の間に配置され、各締結体は連結部材にロータに連結される。
従って、本発明によれば、ロータの一方のみに締結体が連結される場合と比較して、軸方向におけるロータの重量バランスがよくなる。
【００１２】
さらに、本発明は、上記のトルク伝達機構において、前記連結部材を挿入する複数の挿入孔が前記ロータ及び前記締結体に形成され、前記ロータ及び前記締結体のいずれか一方の挿入孔は、熱膨張差による前記ロータ及び前記締結体の半径方向への相対変位を許容する可動空間を備えてもよい。
【００１３】
この場合、ロータと締結体は複数の連結部材により連結される。
連結部材はロータ及び締結体に設けられた複数の挿入孔に挿入される。
ロータ及び締結体のいずれか一方の挿入孔は可動空間を備え、可動空間は熱膨張差による前記ロータ及び前記締結体の半径方向への相対変位を許容する。
温度によっては、ロータと締結体との熱膨張差により、半径方向におけるロータと締結体の相対変位が生じる場合がある。
この場合、連結部材はロータと締結体の相対変位に応じて挿入孔の可動空間内を半径方向へ変位する。
他方の挿入孔は可動空間が備えられず、連結部材は他方の挿入孔に固定されている。
ロータと締結体の相対変位による半径方向のせん断力は連結部材に発生しない。
挿入孔内での連結部材の周方向への変位は規制される。
本発明によれば、熱膨張差によりロータと締結体の半径方向への相対変位が生じても、連結部材における半径方向のせん断力の発生を防止することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ロータが回転軸よりも熱膨張係数の高い材料により形成されていても、幅広い温度域にて回転軸とロータとの間で必要なトルクを伝達することが可能なトルク伝達機構を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態に係るトルク伝達機構を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るトルク伝達機構を示す縦断面図であり、図２はトルク伝達機構の要部を一部破断して示す分解斜視図である。
図３はトルク伝達機構の要部を拡大した拡大縦断面図であり、図３（ａ）は温度上昇時のスリーブとロータとの相対変位を示す図であり、図３（ｂ）は温度下降時のスリーブとロータとの相対変位を示す図である。
図１に示すトルク伝達機構１０は、水平に配置される回転軸１１と、中心に回転軸１１が挿通されるロータ１２と、回転軸１１及びロータ１２と締結される締結体としての一対のスリーブ２５と、ロータ１２とスリーブ２５とを連結する連結部材としての複数のピン２０と、から構成されている。回転軸１１の軸心を軸心Ｐとする。
説明の便宜上、図１の左方を一方、右方を他方とする。
【００１６】
回転軸１１は、軸受（図示せず）によりハウジング等の支持体（図示せず）に回転自在に水平に支持されている。
回転軸１１の一方の端部は駆動源（図示せず）と接続されている。
この実施形態のトルク伝達機構１０は、駆動源の駆動により回転軸１１を回転させて、回転軸１１からロータ１２へトルクを伝達する機構である。
【００１７】
この実施形態のロータ１２は、図２に示すように繭形の端面形状を有するロータであり、ロータ１２はポンプロータとして適した形状を呈している。
ロータ１２は回転軸１１が挿通される軸孔１４を備えている。
軸孔１４はロータ１２の中心を貫通して形成されており、軸孔１４の孔径は回転軸１１の軸径よりも大きく設定されている。
ロータ１２は、外周を形成するロータ外周面１３と、軸心Ｐ方向に対して垂直な一対の端面１２Ａ、１２Ｂを備えている。
【００１８】
一方の端面１２Ａには、スリーブ２５を収容する収容空間部が形成されている。
収容空間部には、内周面をなすロータ内周面１７Ａと、底面をなすロータ底面１８Ａと、が備えられている。
ロータ内周面１７Ａは軸心Ｐと同心の内周面である。
ロータ底面１８Ａは軸心Ｐ方向に対して垂直な面である。
ロータ底面１８Ａには、軸孔１４と平行に穿孔された４個のロータ側挿入孔１９Ａが形成されている。
ロータ側挿入孔１９Ａはピン２０の一部が挿入される有底の挿入孔である。
ピン２０はロータ１２とスリーブ２５を連結する連結部材に相当し、この実施形態のピン２０はスプリングピンである。
【００１９】
各ロータ側挿入孔１９Ａは、軸孔１４の中心から等距離の位置に形成されている。
互いに隣り合うロータ側挿入孔１９Ａ間の距離は夫々等距離となっている。
ロータ側挿入孔１９Ａの横断面は長孔であり、各ロータ側挿入孔１９Ａは周方向の孔径よりも半径方向の孔径が長くなるように形成されている。
つまり、ロータ側挿入孔１９Ａは半径方向へピン２０の変位を許容する可動空間Ｙを備えている。
可動空間Ｙの寸法はロータ側挿入孔１９Ａの長径の寸法により規定される。
長径の寸法はロータ１２とスリーブ２５との熱膨張係数の差に基づいて設定される。
ロータ１２とスリーブ２５の熱膨張の差が大きい場合にはこの寸法を大きく設定すればよい。
【００２０】
ロータ１２の他方の端面１２Ｂには、スリーブ２５を収容する収容空間部が形成されている。
収容空間部には、内周面をなすロータ内周面１７Ｂと、底面をなすロータ底面１８Ｂと、が備えられている。
ロータ内周面１７Ｂは軸心Ｐと同心の内周面であり、ロータ底面１８Ｂは軸心Ｐ方向に対して垂直な面である。
ロータ底面１８Ｂには、軸孔１４と平行に穿孔された４個のロータ側挿入孔１９Ｂが形成されている。
ロータ側挿入孔１９Ｂはピン２０が挿入される有底の挿入孔である。
【００２１】
各ロータ側挿入孔１９Ｂは軸孔１４から等距離の位置に形成されており、互いに隣り合うロータ側挿入孔１９Ｂ間の各距離は等距離となっている。
ロータ側挿入孔１９Ｂの横断面は長孔であり、各ロータ側挿入孔１９Ｂは周方向の孔径よりも径方向の孔径が長くなるように形成されている。
ロータ側挿入孔１９Ｂは半径方向へピン２０の変位を許容する可動空間Ｙを備えている。
可動空間Ｙの寸法はロータ側挿入孔１９Ｂの長径の寸法により規定される。
長径の寸法はロータ１２とスリーブ２５との熱膨張係数の差に基づいて設定される。
ロータ１２とスリーブ２５の熱膨張係数の差が大きい場合にはこの寸法を大きく設定すればよい。
【００２２】
次に、締結体としてのスリーブ２５について説明する。
この実施形態のスリーブ２５は、回転軸１１が圧入される軸孔としてのスリーブ孔２６を備えている。
スリーブ孔２６はスリーブ２５の中心を貫通して形成されている。
スリーブ２５は、外周を形成するスリーブ外周面２７と、軸心Ｐと直角な一対の端面２５Ａ、２５Ｂを備えている。
一方のスリーブ２５は、端面２５Ｂがロータ底面１８Ａと対向した状態でロータ１２の端面１２Ａ側の収容空間部に収容されている。
他方のスリーブ２５は、端面２５Ｂがロータ底面１８Ｂと対向した状態でロータ１２の端面１２Ｂ側の収容空間部に収容されている。
【００２３】
スリーブ外周面２７の直径はロータ内周面１７Ａ、１７Ｂの直径よりも小さく設定されている。
スリーブ２５の端面２５Ｂには、スリーブ孔２６に穿孔された４個のスリーブ側挿入孔２８が形成されている。
スリーブ側挿入孔２８はピン２０の一部が挿入される有底の挿入孔である。
各スリーブ側挿入孔２８はスリーブ孔２６の中心から等距離の位置に形成されている。
互いに隣り合うスリーブ側挿入孔２８間の距離は夫々等距離となっている。
スリーブ２５における各スリーブ側挿入孔２８の位置は、ロータ１２におけるロータ側挿入孔１９Ａ、１９Ｂの位置と夫々対応する。
スリーブ側挿入孔２８の横断面は円形である。
【００２４】
この実施形態では一対のスリーブ２５がロータ１２に連結されている。
一方のスリーブ２５のスリーブ孔２６への回転軸１１の圧入により、スリーブ孔締結部ＳＡが形成されている。
他方のスリーブ２５のスリーブ孔２６への回転軸１１の圧入により、スリーブ孔締結部ＳＢが形成されている。
スリーブ孔締結部ＳＡ、ＳＢは所定の締め付け力によりスリーブ２５と回転軸１１を互いに締結する。
一対のスリーブ２５、２５の間にロータ１２が配置されている。
【００２５】
ロータ１２とスリーブ２５はピン２０により連結されている。
ピン２０の半分程度は、ロータ側挿入孔１９Ａ、１９Ｂに挿入される部位であり、ピン２０の残り半分の部位はスリーブ側挿入孔２８に挿入される部位である。
ピン２０が、径方向の拡張力を備えるスプリングピンであることから、ピン２０のスリーブ側挿入孔２８に挿入されている部位はスリーブ２５に対して固定される。
ロータ側挿入孔１９Ａ、１９Ｂは長孔であるから、ロータ側挿入孔１９Ａ、１９Ｂに挿入されるピン２０の部位は、周方向への変位が規制されるものの、半径方向への変位は可動空間Ｙの範囲で可能である。
ロータ１２とスリーブ２５を連結するピン２０は、ロータ１２とスリーブ２５との相対回転を規制する。
回転軸１１はロータ１２の軸孔１４に挿通されているが、ピン２０によるロータ１２とスリーブ２５との連結と、軸孔１４の孔径が回転軸１１の軸径よりも若干大きく設定されていることとから、回転軸１１はロータ１２と接触しない。
【００２６】
この実施形態では、回転軸１１及びスリーブ２５は鉄系金属材料により形成され、ロータ１２はアルミ系金属材料により形成されている。
アルミ系金属材料は、鉄系金属材料よりも熱膨張係数が大きい材料である。
スリーブ２５と回転軸１１は熱膨張係数が同じ材料により形成されることから、温度変化による回転軸１１とスリーブ２５の熱膨張差は存在しない。
【００２７】
次に、トルク伝達機構１０の作用について説明する。
この実施形態のトルク伝達機構１０では、回転軸１１とロータ１２との間のトルクの伝達は、回転軸１１とスリーブ２５との間のトルクの伝達と、スリーブ２５とロータ１２との間のトルクの伝達と、により行われる。
従って、トルクは回転軸１１とロータ１２との間では直接的に伝達されない。
【００２８】
回転軸１１とスリーブ２５との間では、スリーブ孔締結部ＳＡ、ＳＢを通じてトルクが伝達される。
同じ材料により形成される回転軸１１とスリーブ２５には、温度変化による熱膨張差が存在しない。
従って、スリーブ孔締結部ＳＡ、ＳＢにおける締め付け力は温度変化により変動せず、スリーブ孔締結部ＳＡ、ＳＢのトルク伝達性能は温度変化に関わらず不変である。
【００２９】
回転軸１１が回転されると、ロータ１２とスリーブ２５の間では、ピン２０にせん断力が作用する。
このせん断力を利用してロータ１２とスリーブ２５の間でトルクが伝達される。
このため、ロータ１２がスリーブ２５よりも熱膨張係数が高い材料により形成されていても、ピン２０によるトルク伝達性能は温度変化に関係なく不変である。
【００３０】
ところで、スリーブ２５は鉄系金属材料により形成され、ロータ１２はアルミ系金属材料により形成されている。
例えば、温度が高くなると、ロータ１２及びスリーブ２５は熱膨張により夫々径を拡大する。
温度が上昇するにつれて、ロータ１２とスリーブ２５との熱膨張差は拡大し、ロータ１２はスリーブ２５よりも径の拡大の度合いが大きくなる。
ロータ１２とスリーブ２５の径の拡大の度合いの差は、ロータ１２とスリーブ２５の半径方向の相対変位を生じる。
ロータ側挿入孔１９Ａ、１９Ｂの可動空間Ｙは、熱膨張差によるロータ１２及びスリーブ２５の半径方向への相対変位を許容する。
【００３１】
温度が高くなる場合、ロータ１２とスリーブ２５の相対変位は、図３（ａ）に示すようになる。
このロータ１２とスリーブ２５の相対変位について、スリーブ２５側からみると、ロータ１２はスリーブ２５に対して外周側へ向けて変位する。
図３（ａ）では常温時のロータ１２の状態を二点鎖線により示し、温度上昇時のロータ１２の状態を実線により示す。
温度上昇によるロータ１２とスリーブ２５との半径方向の相対変位が発生すると、ピン２０は可動空間Ｙの軸孔１４側へ変位する。
図示はしないが、ロータ側挿入孔１９Ｂにおけるピン２０も可動空間Ｙの軸孔１４側へ変位する。
【００３２】
温度が低くなると、ロータ１２はスリーブ２５よりも径の縮小の度合いが大きくなる。
トルク伝達機構の使用が想定される最低温度（例えば、−４０℃程度）に近づいた場合、ロータ１２とスリーブ２５の相対変位は、図３（ｂ）に示すようになる。
このロータ１２とスリーブ２５の相対変位について、スリーブ２５側からみると、ロータ１２はスリーブ２５に対して軸心Ｐ側へ向けて変位する。
図３（ｂ）では常温時のロータ１２の状態を二点鎖線により示し、温度下降時のロータ１２を実線により示す。
温度下降によるロータ１２とスリーブ２５との半径方向の相対変位により、ピン２０がロータ側挿入孔１９Ａ内の周側へ変位する。
図示はしないが、ロータ側挿入孔１９Ｂにおけるピン２０もロータ側挿入孔１９Ｂ内の周側へ変位する。
温度変化に応じてロータ１２とスリーブ２５との半径方向の相対変位が生じても、ロータ１２とスリーブ２５の相対変位による半径方向のせん断力はピン２０に発生しない。
なお、図３（ａ）及び図３（ｂ）ではピン２０の一部を破断して示す。
【００３３】
実施形態に係るトルク伝達機構１０によれば以下の作用効果を奏する。
（１）回転軸１１とロータ１２との間のトルクの伝達は、回転軸１１とスリーブ２５との間の締結によるトルクの伝達と、スリーブ２５とロータ１２との間のトルクの伝達と、により行われる。スリーブ２５とロータ１２の間では、ピン２０にせん断力が作用し、このせん断力を利用して、ロータ１２とスリーブ２５との間でトルクが伝達される。これらの構成により、ロータ１２が回転軸１１よりも熱膨張係数が高い材料により形成されていても、ロータ１２より熱膨張係数が低いスリーブ２５によって、回転軸１１とスリーブ２５との間の熱膨張差が過大とならず、トルク伝達が可能である。特に回転軸１１とスリーブ２５を同じ熱膨張係数の材質で形成した場合は、熱膨張差の問題を有さない。ピン２０によるトルク伝達性能は温度変化に関わらず不変である。従って、ロータ１２がスリーブ２５よりも熱膨張係数が高い材料により形成されていても、幅広い温度域にて回転軸１１とロータ１２との間で必要なトルクを伝達することができる。
【００３４】
（２）ロータ１２が回転軸１１よりも熱膨張係数が高い材料により形成されているから、トルク伝達機構の使用が想定される最低温度（例えば、−４０℃程度）に近づくと、ロータ１２と回転軸１１との間の熱収縮差が過大となる（回転軸１１よりもロータ１２の径の縮小の度合いが大きくなる）。これによって、従来では低温時に回転軸に圧入されるロータに塑性変形を生じていた。しかし、回転軸１１に圧入されるスリーブ２５の熱膨張係数はロータ１２より低いため、回転軸１１とスリーブ２５との間では熱収縮差が過大とならず、回転軸１１に圧入されるスリーブ２５に塑性変形を招き難い。特に回転軸１１とスリーブ２５を同じ熱膨張係数の材質で形成した場合は、塑性変形の問題を有さない。
（３）回転軸１１の軸方向において一対のスリーブ２５が配置され、ロータ１２は一対のスリーブ２５の間に配置され、各スリーブ２５はピン２０によりロータ１２に連結されるから、ロータ１２の一方のみにスリーブ２５が連結される場合と比較して、軸方向におけるロータ１２の重量バランスがよくなる。
【００３５】
（４）ロータ１２とスリーブ２５は複数のピン２０により連結される。温度変化によって、ロータ１２とスリーブ２５との熱膨張差により、半径方向におけるロータ１２とスリーブ２５の相対変位が生じるが、ピン２０はロータ１２とスリーブ２５の相対変位に応じてロータ側挿入孔１９Ａ、１９Ｂの可動空間Ｙ内を半径方向へ変位する。このため、ロータ１２とスリーブ２５との熱膨張差によるロータ１２とスリーブ２５の半径方向の相対変位が生じても、ピン２０における半径方向のせん断力の発生を防止することができる。
（５）ピン２０がスプリングピンであることから、スリーブ側挿入孔２８に対するピン２０の位置決めを確実に行うことができる。
【００３６】
（別例）
次に、別例に係るトルク伝達機構について図４に基づいて説明する。
この別例に係るトルク伝達機構は、連結部材としてボルトを用いた例である。
別例に係る回転軸は上記の実施形態における回転軸と同一であり、別例に係るロータは上記の実施形態におけるロータと同様である。
別例に係るトルク伝達機構において、先の実施形態と共通又は類似する要素については先の実施形態の説明を援用し、符号を共通して使用する。
【００３７】
図４に示すように、この実施形態のロータ１２は、回転軸１１が挿通される軸孔１４と、外周を形成するロータ外周面１３と、一対の端面１２Ａ、１２Ｂと、ロータ内周面１７Ａ、１７Ｂと、ロータ底面１８Ａ、１８Ｂを備えている点で、先の実施形態のロータ１２と基本形態が類似する。
ロータ内周面１７Ａの端部には、軸心Ｐと直角なロータ底面１８Ａが形成されている。
ロータ内周面１７Ｂの端部には、軸心Ｐと直角なロータ底面１８Ｂが形成されている。
ロータ底面１８Ａには、軸孔１４と平行に穿孔された挿入孔としてのボルト孔２１Ａが形成されている。
ロータ底面１８Ｂには、軸孔１４と平行に穿孔された挿入孔としてのボルト孔２１Ｂが形成されている。
【００３８】
ボルト孔２１Ａ、２１Ｂは、ボルト２２が螺入される有底のボルト孔である。
この実施形態のボルト２２は、ロータ１２とスリーブ３５を連結する連結部材に相当する。
【００３９】
ボルト孔２１Ａ及びボルト孔２１Ｂは、図４において２個しか図示はされないが、夫々４個形成されている。
各ボルト孔２１Ａは軸孔１４の中心から等距離の位置に形成されており、互いに隣り合うボルト孔２１Ａ間の距離は夫々等距離となっている。
各ボルト孔２１Ｂは軸孔１４の中心から等距離の位置に形成されており、互いに隣り合うボルト孔２１Ｂ間の距離は夫々等距離となっている。
【００４０】
次に、締結体としてのスリーブ３５について説明する。
この実施形態のスリーブ３５は、回転軸１１が圧入される軸孔としてのスリーブ孔３６を備えている。
スリーブ孔３６はスリーブ３５の中心を貫通して形成されている。
スリーブ３５は、外周を形成するスリーブ外周面３７と、軸心Ｐと一対の端面３５Ａ、３５Ｂを備えている。
ロータ１２において、ロータ内周面１７Ａ及びロータ底面１８Ａにより形成される収容空間部にスリーブ３５が収容されている状態では、端面３５Ｂはロータ底面１８Ａと対向する。
ロータ１２において、ロータ内周面１７Ｂ及びロータ底面１８Ｂにより形成される収容空間部にスリーブ３５が収容されている状態では、端面３５Ｂはロータ底面１８Ｂと対向する。
【００４１】
スリーブ外周面３７の直径はロータ内周面１７Ａ、１７Ｂの直径よりも小さく設定されている。
スリーブ３５の端面３５Ｂには、軸方向に穿孔された４個のスリーブ側挿入孔３８が形成されている。
スリーブ側挿入孔３８は連結部材としてのボルト２２が挿通される挿入孔である。
この実施形態のボルト２２はキャップボルトである。
スリーブ側挿入孔３８はボルト２２の軸部が挿通される孔部のほかに、ボルト２２の頭部を収容する凹部を備える。
各スリーブ側挿入孔３８はスリーブ孔３６の中心から等距離の位置に形成されており、互いに隣り合うスリーブ側挿入孔３８間の距離は等距離である。
これらのスリーブ側挿入孔３８はスリーブ孔３６を中心に配置されている。
スリーブ３５における各スリーブ側挿入孔３８の形成位置は、ロータ１２におけるボルト孔２１Ａ、２１Ｂの形成位置と夫々対応する。
【００４２】
スリーブ側挿入孔３８の横断面は長孔であり、各スリーブ側挿入孔３８は周方向の孔径よりも半径方向の孔径が長くなるように形成されている。
つまり、スリーブ側挿入孔３８は半径方向へボルト２２の変位を許容する可動空間Ｙを備えている。
可動空間Ｙの寸法はスリーブ側挿入孔３８の長径の寸法により規定される。
この長径の寸法はロータ１２とスリーブ３５との熱膨張係数の差に基づいて設定される。
ロータ１２とスリーブ３５との熱膨張係数の差が大きい場合にはこの寸法を大きく設定すればよい。
【００４３】
温度変化によりロータ１２とスリーブ３５との半径方向の相対変位が発生すると、ボルト２２はスリーブ側挿入孔３８における可動空間Ｙを変位する。
温度変化に応じてロータ１２とスリーブ３５との半径方向の相対変位が生じても、ロータ１２とスリーブ３５の相対変位による半径方向のせん断力はボルト２２に発生しない。
この別例では、先の実施形態の作用効果（１）〜（４）とほぼ同等の作用効果を奏するほか、連結部材であるボルト２２をスリーブ３５の外部からロータ１２のボルト孔２１Ａ、２１Ｂへ螺入することができるので、トルク伝達機構３０の組み付け作業が容易である。
【００４４】
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能である。
○上記の実施形態（別例を含む）では、回転軸とスリーブを同じ材料としたが、スリーブがロータよりも熱膨張係数の低い材料により形成されていれば、回転軸とスリーブの材料は異なってもよい。この場合、回転軸とスリーブの材料選択の自由度が高くなる。
○上記の実施形態（別例を含む）では、ロータの端面形状を繭形としたが、ロータは繭形に限らずポンプロータとして適した形状としてもよい。例えば、ロータの端面形状を多葉形ロータとしてもよい。また、上記の実施形態（別例を含む）では、ロータの両端面側に締結体が設けられたが、締結体をロータのいずれか一方の端面に設けるようにしてもよい。
○上記の実施形態（別例を含む）では、ロータ内周面及びスリーブ外周面の軸方向と直角な横断面を円形としたが、ロータ内周面及びスリーブ外周面の横断面は円形に限定されず、例えば、多角形、楕円等、任意の形状であってもよい。
○ 上記の実施形態（別例を含む）では、可動空間を備える挿入孔をロータ又は締結体に形成するようにしたが、ロータ及び締結体に形成される挿入孔を横断面円形の挿入孔のみとしてもよい。この場合、熱膨張差によるロータと締結体の相対変位により連結部材にせん断力が作用するが、せん断力に耐える連結部材を用いる必要がある。
○ 上記の実施形態（別例を含む）では、スリーブ毎に４個の連結部材を用いたが、横断面円形の挿入孔のみ用いる場合、連結部材は少なくとも１個以上設けるようにすればよい。複数個の連結部材を設ける場合、必ずしもロータや締結体の軸孔から等距離となるように挿入孔を設ける必要はなく、ロータの回転バランスの条件に応じて適宜の位置に挿入孔を設けてもよい。
○ 可動空間を備える挿入孔を採用する場合、回転軸とロータの位相がずれないようにするため、３個以上の連結部材を使用することが必要となる。３個以上の連結部材を使用する場合、各連結部材との間の距離が等距離となるように軸孔を中心として配置することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態に係るトルク伝達機構を示す縦断面図である。
【図２】トルク伝達機構の要部を一部破断して示す分解斜視図である。
【図３】トルク伝達機構の要部を拡大した拡大縦断面図であり、図３（ａ）は温度上昇時のスリーブとロータとの相対変位を示す図であり、図３（ｂ）は温度下降時のスリーブとロータとの相対変位を示す図である。
【図４】別例に係るトルク伝達機構を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０、３０ トルク伝達機構
１１ 回転軸
１２ ロータ
１３ ロータ外周面
１４ 軸孔
１７Ａ、１７Ｂ ロータ内周面
１８Ａ、１８Ａ ロータ底面
１９Ａ、１９Ｂ ロータ側挿入孔
２０ ピン
２１Ａ、２１Ｂ ボルト孔
２２ ボルト
２５、３５ スリーブ
２８、３８ スリーブ側挿入孔
ＳＡ ＳＢ スリーブ孔締結部
Ｐ 軸心
Ｙ 可動空間
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転軸とロータとの間でトルクを伝達するトルク伝達機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のトルク伝達機構としては、例えば、特許文献１に開示された多段ドライポンプにおけるトルク伝達機構が存在する。
このトルク伝達機構は、多段ドライポンプが備えるロータと回転軸との間でトルクを伝達するようにしている。
ロータには軸孔が形成されており、この軸孔へ回転軸を圧入することにより、ロータと回転軸を締結する締結部が形成される。
【０００３】
このトルク伝達機構では、回転軸の材料とロータの材料が互いに異なる材料により形成されている。
回転軸の材料はオーステナイト系材料により形成され、オーステナイト系材料は線膨張係数が小さい材料とされている。
ロータの材料はアルミニウムにより形成され、アルミニウムは比較的加工が容易な材料とされている。
このトルク伝達機構によれば、高温となっても回転軸の軸方向の熱膨張を抑えることができるとしている。
【０００４】
別の従来技術としては、特許文献２に開示された水ポンプ装置におけるトルク伝達機構が存在する。
このトルク伝達機構では、軸体の外周面にプーリシートを圧入により締結し、プーリシートに対してプーリをボルトにより固定している。
このトルク伝達機構では、軸体とプーリシートとの間のトルク伝達は、回転軸とプーリシートとの締結部を通じて行われる。
プーリシートとプーリとの間ではボルトにせん断力が作用する。
プーリシートからプーリへのトルクの伝達は、このボルトに作用するせん断力を利用して行われる。
【特許文献１】特開２００５−９８２１０号公報
【特許文献２】特開２００５−１３３８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された従来のトルク伝達機構では、ロータの熱膨張が回転軸の熱膨張よりも大きいことから、例えば、トルク伝達機構の使用環境時の温度差が２５０℃程度になると、ロータと回転軸の熱膨張差又は熱収縮差が過大となる。
ロータと回転軸の熱膨張差又は熱収縮差が過大となると、締結部におけるロータの塑性変形、あるいは、ロータと回転軸の締め付け不足が生じる。
ロータの塑性変形やロータと回転軸の締め付け不足は、ロータと回転軸との間で滑りを招き、必要なトルクを正常に伝達することができなくなる。
特に、回転軸及びロータの位相が常に一致するように、ロータと回転軸との間で滑りのない寸法管理が要求されるトルク伝達機構では、この従来技術を適用することはできない。
近年では、使用環境時の温度差が２５０℃程度を超える条件下でのトルク伝達機構の使用が要請されている。
【０００６】
なお、特許文献２に開示されたトルク伝達機構では、軸体とプーリとの熱膨張差を課題としておらず、それに対する考慮はない。
【０００７】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、ロータが回転軸よりも熱膨張係数の高い材料により形成されていても、幅広い温度域にて回転軸とロータとの間で必要なトルクを伝達することが可能なトルク伝達機構の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を達成するため、本発明は、回転軸と、該回転軸と共に回転するロータと、を有し、前記回転軸と前記ロータとの間でトルクを伝達するトルク伝達機構において、圧入により前記回転軸と締結される締結体が備えられ、前記ロータは連結部材を介して前記締結体に連結され、前記連結部材は前記ロータと前記締結体との相対回転を規制し、前記締結体は前記ロータよりも熱膨張係数の低い材料により形成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明では、連結部材によるロータと締結体との連結により、締結体とロータとの相対回転は不能である。
回転軸とロータとの間のトルクの伝達は、回転軸と締結体との間のトルクの伝達と、締結体とロータとの間のトルクの伝達と、により行われる。
回転軸と締結体との間では、圧入による回転軸と締結体との締結に基づきトルクが伝達される。
締結体とロータの間では、連結部材にせん断力が作用し、このせん断力を利用して、締結体とロータとの間でトルクが伝達される。
締結体がロータよりも熱膨張係数（線膨張係数）が低い材料により形成されているため、連結部材によるトルク伝達性能は温度変化の影響を受けにくい。
従って、本発明によれば、ロータが回転軸よりも熱膨張係数が高い材料により形成されていても、回転軸とロータとの間で必要なトルクを伝達することができる。
【００１０】
また、本発明では、上記のトルク伝達機構において、前記締結体が一対備えられ、前記ロータは、前記回転軸の軸方向に対して一対の前記締結体の間に配置されるとともに、前記連結部材を介して前記締結体に夫々連結されてもよい。
【００１１】
この場合、回転軸の軸方向において一対の締結体が配置され、ロータは一対の締結体の間に配置され、各締結体は連結部材にロータに連結される。
従って、本発明によれば、ロータの一方のみに締結体が連結される場合と比較して、軸方向におけるロータの重量バランスがよくなる。
【００１２】
さらに、本発明は、上記のトルク伝達機構において、前記連結部材を挿入する複数の挿入孔が前記ロータ及び前記締結体に形成され、前記ロータ及び前記締結体のいずれか一方の挿入孔は、熱膨張差による前記ロータ及び前記締結体の半径方向への相対変位を許容する可動空間を備えてもよい。
【００１３】
この場合、ロータと締結体は複数の連結部材により連結される。
連結部材はロータ及び締結体に設けられた複数の挿入孔に挿入される。
ロータ及び締結体のいずれか一方の挿入孔は可動空間を備え、可動空間は熱膨張差による前記ロータ及び前記締結体の半径方向への相対変位を許容する。
温度によっては、ロータと締結体との熱膨張差により、半径方向におけるロータと締結体の相対変位が生じる場合がある。
この場合、連結部材はロータと締結体の相対変位に応じて挿入孔の可動空間内を半径方向へ変位する。
他方の挿入孔は可動空間が備えられず、連結部材は他方の挿入孔に固定されている。
ロータと締結体の相対変位による半径方向のせん断力は連結部材に発生しない。
挿入孔内での連結部材の周方向への変位は規制される。
本発明によれば、熱膨張差によりロータと締結体の半径方向への相対変位が生じても、連結部材における半径方向のせん断力の発生を防止することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ロータが回転軸よりも熱膨張係数の高い材料により形成されていても、幅広い温度域にて回転軸とロータとの間で必要なトルクを伝達することが可能なトルク伝達機構を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態に係るトルク伝達機構を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るトルク伝達機構を示す縦断面図であり、図２はトルク伝達機構の要部を一部破断して示す分解斜視図である。
図３はトルク伝達機構の要部を拡大した拡大縦断面図であり、図３（ａ）は温度上昇時のスリーブとロータとの相対変位を示す図であり、図３（ｂ）は温度下降時のスリーブとロータとの相対変位を示す図である。
図１に示すトルク伝達機構１０は、水平に配置される回転軸１１と、中心に回転軸１１が挿通されるロータ１２と、回転軸１１及びロータ１２と締結される締結体としての一対のスリーブ２５と、ロータ１２とスリーブ２５とを連結する連結部材としての複数のピン２０と、から構成されている。回転軸１１の軸心を軸心Ｐとする。
説明の便宜上、図１の左方を一方、右方を他方とする。
【００１６】
回転軸１１は、軸受（図示せず）によりハウジング等の支持体（図示せず）に回転自在に水平に支持されている。
回転軸１１の一方の端部は駆動源（図示せず）と接続されている。
この実施形態のトルク伝達機構１０は、駆動源の駆動により回転軸１１を回転させて、回転軸１１からロータ１２へトルクを伝達する機構である。
【００１７】
この実施形態のロータ１２は、図２に示すように繭形の端面形状を有するロータであり、ロータ１２はポンプロータとして適した形状を呈している。
ロータ１２は回転軸１１が挿通される軸孔１４を備えている。
軸孔１４はロータ１２の中心を貫通して形成されており、軸孔１４の孔径は回転軸１１の軸径よりも大きく設定されている。
ロータ１２は、外周を形成するロータ外周面１３と、軸心Ｐ方向に対して垂直な一対の端面１２Ａ、１２Ｂを備えている。
【００１８】
一方の端面１２Ａには、スリーブ２５を収容する収容空間部が形成されている。
収容空間部には、内周面をなすロータ内周面１７Ａと、底面をなすロータ底面１８Ａと、が備えられている。
ロータ内周面１７Ａは軸心Ｐと同心の内周面である。
ロータ底面１８Ａは軸心Ｐ方向に対して垂直な面である。
ロータ底面１８Ａには、軸孔１４と平行に穿孔された４個のロータ側挿入孔１９Ａが形成されている。
ロータ側挿入孔１９Ａはピン２０の一部が挿入される有底の挿入孔である。
ピン２０はロータ１２とスリーブ２５を連結する連結部材に相当し、この実施形態のピン２０はスプリングピンである。
【００１９】
各ロータ側挿入孔１９Ａは、軸孔１４の中心から等距離の位置に形成されている。
互いに隣り合うロータ側挿入孔１９Ａ間の距離は夫々等距離となっている。
ロータ側挿入孔１９Ａの横断面は長孔であり、各ロータ側挿入孔１９Ａは周方向の孔径よりも半径方向の孔径が長くなるように形成されている。
つまり、ロータ側挿入孔１９Ａは半径方向へピン２０の変位を許容する可動空間Ｙを備えている。
可動空間Ｙの寸法はロータ側挿入孔１９Ａの長径の寸法により規定される。
長径の寸法はロータ１２とスリーブ２５との熱膨張係数の差に基づいて設定される。
ロータ１２とスリーブ２５の熱膨張の差が大きい場合にはこの寸法を大きく設定すればよい。
【００２０】
ロータ１２の他方の端面１２Ｂには、スリーブ２５を収容する収容空間部が形成されている。
収容空間部には、内周面をなすロータ内周面１７Ｂと、底面をなすロータ底面１８Ｂと、が備えられている。
ロータ内周面１７Ｂは軸心Ｐと同心の内周面であり、ロータ底面１８Ｂは軸心Ｐ方向に対して垂直な面である。
ロータ底面１８Ｂには、軸孔１４と平行に穿孔された４個のロータ側挿入孔１９Ｂが形成されている。
ロータ側挿入孔１９Ｂはピン２０が挿入される有底の挿入孔である。
【００２１】
各ロータ側挿入孔１９Ｂは軸孔１４から等距離の位置に形成されており、互いに隣り合うロータ側挿入孔１９Ｂ間の各距離は等距離となっている。
ロータ側挿入孔１９Ｂの横断面は長孔であり、各ロータ側挿入孔１９Ｂは周方向の孔径よりも径方向の孔径が長くなるように形成されている。
ロータ側挿入孔１９Ｂは半径方向へピン２０の変位を許容する可動空間Ｙを備えている。
可動空間Ｙの寸法はロータ側挿入孔１９Ｂの長径の寸法により規定される。
長径の寸法はロータ１２とスリーブ２５との熱膨張係数の差に基づいて設定される。
ロータ１２とスリーブ２５の熱膨張係数の差が大きい場合にはこの寸法を大きく設定すればよい。
【００２２】
次に、締結体としてのスリーブ２５について説明する。
この実施形態のスリーブ２５は、回転軸１１が圧入される軸孔としてのスリーブ孔２６を備えている。
スリーブ孔２６はスリーブ２５の中心を貫通して形成されている。
スリーブ２５は、外周を形成するスリーブ外周面２７と、軸心Ｐと直角な一対の端面２５Ａ、２５Ｂを備えている。
一方のスリーブ２５は、端面２５Ｂがロータ底面１８Ａと対向した状態でロータ１２の端面１２Ａ側の収容空間部に収容されている。
他方のスリーブ２５は、端面２５Ｂがロータ底面１８Ｂと対向した状態でロータ１２の端面１２Ｂ側の収容空間部に収容されている。
【００２３】
スリーブ外周面２７の直径はロータ内周面１７Ａ、１７Ｂの直径よりも小さく設定されている。
スリーブ２５の端面２５Ｂには、スリーブ孔２６に穿孔された４個のスリーブ側挿入孔２８が形成されている。
スリーブ側挿入孔２８はピン２０の一部が挿入される有底の挿入孔である。
各スリーブ側挿入孔２８はスリーブ孔２６の中心から等距離の位置に形成されている。
互いに隣り合うスリーブ側挿入孔２８間の距離は夫々等距離となっている。
スリーブ２５における各スリーブ側挿入孔２８の位置は、ロータ１２におけるロータ側挿入孔１９Ａ、１９Ｂの位置と夫々対応する。
スリーブ側挿入孔２８の横断面は円形である。
【００２４】
この実施形態では一対のスリーブ２５がロータ１２に連結されている。
一方のスリーブ２５のスリーブ孔２６への回転軸１１の圧入により、スリーブ孔締結部ＳＡが形成されている。
他方のスリーブ２５のスリーブ孔２６への回転軸１１の圧入により、スリーブ孔締結部ＳＢが形成されている。
スリーブ孔締結部ＳＡ、ＳＢは所定の締め付け力によりスリーブ２５と回転軸１１を互いに締結する。
一対のスリーブ２５、２５の間にロータ１２が配置されている。
【００２５】
ロータ１２とスリーブ２５はピン２０により連結されている。
ピン２０の半分程度は、ロータ側挿入孔１９Ａ、１９Ｂに挿入される部位であり、ピン２０の残り半分の部位はスリーブ側挿入孔２８に挿入される部位である。
ピン２０が、径方向の拡張力を備えるスプリングピンであることから、ピン２０のスリーブ側挿入孔２８に挿入されている部位はスリーブ２５に対して固定される。
ロータ側挿入孔１９Ａ、１９Ｂは長孔であるから、ロータ側挿入孔１９Ａ、１９Ｂに挿入されるピン２０の部位は、周方向への変位が規制されるものの、半径方向への変位は可動空間Ｙの範囲で可能である。
ロータ１２とスリーブ２５を連結するピン２０は、ロータ１２とスリーブ２５との相対回転を規制する。
回転軸１１はロータ１２の軸孔１４に挿通されているが、ピン２０によるロータ１２とスリーブ２５との連結と、軸孔１４の孔径が回転軸１１の軸径よりも若干大きく設定されていることとから、回転軸１１はロータ１２と接触しない。
【００２６】
この実施形態では、回転軸１１及びスリーブ２５は鉄系金属材料により形成され、ロータ１２はアルミ系金属材料により形成されている。
アルミ系金属材料は、鉄系金属材料よりも熱膨張係数が大きい材料である。
スリーブ２５と回転軸１１は熱膨張係数が同じ材料により形成されることから、温度変化による回転軸１１とスリーブ２５の熱膨張差は存在しない。
【００２７】
次に、トルク伝達機構１０の作用について説明する。
この実施形態のトルク伝達機構１０では、回転軸１１とロータ１２との間のトルクの伝達は、回転軸１１とスリーブ２５との間のトルクの伝達と、スリーブ２５とロータ１２との間のトルクの伝達と、により行われる。
従って、トルクは回転軸１１とロータ１２との間では直接的に伝達されない。
【００２８】
回転軸１１とスリーブ２５との間では、スリーブ孔締結部ＳＡ、ＳＢを通じてトルクが伝達される。
同じ材料により形成される回転軸１１とスリーブ２５には、温度変化による熱膨張差が存在しない。
従って、スリーブ孔締結部ＳＡ、ＳＢにおける締め付け力は温度変化により変動せず、スリーブ孔締結部ＳＡ、ＳＢのトルク伝達性能は温度変化に関わらず不変である。
【００２９】
回転軸１１が回転されると、ロータ１２とスリーブ２５の間では、ピン２０にせん断力が作用する。
このせん断力を利用してロータ１２とスリーブ２５の間でトルクが伝達される。
このため、ロータ１２がスリーブ２５よりも熱膨張係数が高い材料により形成されていても、ピン２０によるトルク伝達性能は温度変化に関係なく不変である。
【００３０】
ところで、スリーブ２５は鉄系金属材料により形成され、ロータ１２はアルミ系金属材料により形成されている。
例えば、温度が高くなると、ロータ１２及びスリーブ２５は熱膨張により夫々径を拡大する。
温度が上昇するにつれて、ロータ１２とスリーブ２５との熱膨張差は拡大し、ロータ１２はスリーブ２５よりも径の拡大の度合いが大きくなる。
ロータ１２とスリーブ２５の径の拡大の度合いの差は、ロータ１２とスリーブ２５の半径方向の相対変位を生じる。
ロータ側挿入孔１９Ａ、１９Ｂの可動空間Ｙは、熱膨張差によるロータ１２及びスリーブ２５の半径方向への相対変位を許容する。
【００３１】
温度が高くなる場合、ロータ１２とスリーブ２５の相対変位は、図３（ａ）に示すようになる。
このロータ１２とスリーブ２５の相対変位について、スリーブ２５側からみると、ロータ１２はスリーブ２５に対して外周側へ向けて変位する。
図３（ａ）では常温時のロータ１２の状態を二点鎖線により示し、温度上昇時のロータ１２の状態を実線により示す。
温度上昇によるロータ１２とスリーブ２５との半径方向の相対変位が発生すると、ピン２０は可動空間Ｙの軸孔１４側へ変位する。
図示はしないが、ロータ側挿入孔１９Ｂにおけるピン２０も可動空間Ｙの軸孔１４側へ変位する。
【００３２】
温度が低くなると、ロータ１２はスリーブ２５よりも径の縮小の度合いが大きくなる。
トルク伝達機構の使用が想定される最低温度（例えば、−４０℃程度）に近づいた場合、ロータ１２とスリーブ２５の相対変位は、図３（ｂ）に示すようになる。
このロータ１２とスリーブ２５の相対変位について、スリーブ２５側からみると、ロータ１２はスリーブ２５に対して軸心Ｐ側へ向けて変位する。
図３（ｂ）では常温時のロータ１２の状態を二点鎖線により示し、温度下降時のロータ１２を実線により示す。
温度下降によるロータ１２とスリーブ２５との半径方向の相対変位により、ピン２０がロータ側挿入孔１９Ａ内の周側へ変位する。
図示はしないが、ロータ側挿入孔１９Ｂにおけるピン２０もロータ側挿入孔１９Ｂ内の周側へ変位する。
温度変化に応じてロータ１２とスリーブ２５との半径方向の相対変位が生じても、ロータ１２とスリーブ２５の相対変位による半径方向のせん断力はピン２０に発生しない。
なお、図３（ａ）及び図３（ｂ）ではピン２０の一部を破断して示す。
【００３３】
実施形態に係るトルク伝達機構１０によれば以下の作用効果を奏する。
（１）回転軸１１とロータ１２との間のトルクの伝達は、回転軸１１とスリーブ２５との間の締結によるトルクの伝達と、スリーブ２５とロータ１２との間のトルクの伝達と、により行われる。スリーブ２５とロータ１２の間では、ピン２０にせん断力が作用し、このせん断力を利用して、ロータ１２とスリーブ２５との間でトルクが伝達される。これらの構成により、ロータ１２が回転軸１１よりも熱膨張係数が高い材料により形成されていても、ロータ１２より熱膨張係数が低いスリーブ２５によって、回転軸１１とスリーブ２５との間の熱膨張差が過大とならず、トルク伝達が可能である。特に回転軸１１とスリーブ２５を同じ熱膨張係数の材質で形成した場合は、熱膨張差の問題を有さない。ピン２０によるトルク伝達性能は温度変化に関わらず不変である。従って、ロータ１２がスリーブ２５よりも熱膨張係数が高い材料により形成されていても、幅広い温度域にて回転軸１１とロータ１２との間で必要なトルクを伝達することができる。
【００３４】
（２）ロータ１２が回転軸１１よりも熱膨張係数が高い材料により形成されているから、トルク伝達機構の使用が想定される最低温度（例えば、−４０℃程度）に近づくと、ロータ１２と回転軸１１との間の熱収縮差が過大となる（回転軸１１よりもロータ１２の径の縮小の度合いが大きくなる）。これによって、従来では低温時に回転軸に圧入されるロータに塑性変形を生じていた。しかし、回転軸１１に圧入されるスリーブ２５の熱膨張係数はロータ１２より低いため、回転軸１１とスリーブ２５との間では熱収縮差が過大とならず、回転軸１１に圧入されるスリーブ２５に塑性変形を招き難い。特に回転軸１１とスリーブ２５を同じ熱膨張係数の材質で形成した場合は、塑性変形の問題を有さない。
（３）回転軸１１の軸方向において一対のスリーブ２５が配置され、ロータ１２は一対のスリーブ２５の間に配置され、各スリーブ２５はピン２０によりロータ１２に連結されるから、ロータ１２の一方のみにスリーブ２５が連結される場合と比較して、軸方向におけるロータ１２の重量バランスがよくなる。
【００３５】
（４）ロータ１２とスリーブ２５は複数のピン２０により連結される。温度変化によって、ロータ１２とスリーブ２５との熱膨張差により、半径方向におけるロータ１２とスリーブ２５の相対変位が生じるが、ピン２０はロータ１２とスリーブ２５の相対変位に応じてロータ側挿入孔１９Ａ、１９Ｂの可動空間Ｙ内を半径方向へ変位する。このため、ロータ１２とスリーブ２５との熱膨張差によるロータ１２とスリーブ２５の半径方向の相対変位が生じても、ピン２０における半径方向のせん断力の発生を防止することができる。
（５）ピン２０がスプリングピンであることから、スリーブ側挿入孔２８に対するピン２０の位置決めを確実に行うことができる。
【００３６】
（別例）
次に、別例に係るトルク伝達機構について図４に基づいて説明する。
この別例に係るトルク伝達機構は、連結部材としてボルトを用いた例である。
別例に係る回転軸は上記の実施形態における回転軸と同一であり、別例に係るロータは上記の実施形態におけるロータと同様である。
別例に係るトルク伝達機構において、先の実施形態と共通又は類似する要素については先の実施形態の説明を援用し、符号を共通して使用する。
【００３７】
図４に示すように、この実施形態のロータ１２は、回転軸１１が挿通される軸孔１４と、外周を形成するロータ外周面１３と、一対の端面１２Ａ、１２Ｂと、ロータ内周面１７Ａ、１７Ｂと、ロータ底面１８Ａ、１８Ｂを備えている点で、先の実施形態のロータ１２と基本形態が類似する。
ロータ内周面１７Ａの端部には、軸心Ｐと直角なロータ底面１８Ａが形成されている。
ロータ内周面１７Ｂの端部には、軸心Ｐと直角なロータ底面１８Ｂが形成されている。
ロータ底面１８Ａには、軸孔１４と平行に穿孔された挿入孔としてのボルト孔２１Ａが形成されている。
ロータ底面１８Ｂには、軸孔１４と平行に穿孔された挿入孔としてのボルト孔２１Ｂが形成されている。
【００３８】
ボルト孔２１Ａ、２１Ｂは、ボルト２２が螺入される有底のボルト孔である。
この実施形態のボルト２２は、ロータ１２とスリーブ３５を連結する連結部材に相当する。
【００３９】
ボルト孔２１Ａ及びボルト孔２１Ｂは、図４において２個しか図示はされないが、夫々４個形成されている。
各ボルト孔２１Ａは軸孔１４の中心から等距離の位置に形成されており、互いに隣り合うボルト孔２１Ａ間の距離は夫々等距離となっている。
各ボルト孔２１Ｂは軸孔１４の中心から等距離の位置に形成されており、互いに隣り合うボルト孔２１Ｂ間の距離は夫々等距離となっている。
【００４０】
次に、締結体としてのスリーブ３５について説明する。
この実施形態のスリーブ３５は、回転軸１１が圧入される軸孔としてのスリーブ孔３６を備えている。
スリーブ孔３６はスリーブ３５の中心を貫通して形成されている。
スリーブ３５は、外周を形成するスリーブ外周面３７と、軸心Ｐと一対の端面３５Ａ、３５Ｂを備えている。
ロータ１２において、ロータ内周面１７Ａ及びロータ底面１８Ａにより形成される収容空間部にスリーブ３５が収容されている状態では、端面３５Ｂはロータ底面１８Ａと対向する。
ロータ１２において、ロータ内周面１７Ｂ及びロータ底面１８Ｂにより形成される収容空間部にスリーブ３５が収容されている状態では、端面３５Ｂはロータ底面１８Ｂと対向する。
【００４１】
スリーブ外周面３７の直径はロータ内周面１７Ａ、１７Ｂの直径よりも小さく設定されている。
スリーブ３５の端面３５Ｂには、軸方向に穿孔された４個のスリーブ側挿入孔３８が形成されている。
スリーブ側挿入孔３８は連結部材としてのボルト２２が挿通される挿入孔である。
この実施形態のボルト２２はキャップボルトである。
スリーブ側挿入孔３８はボルト２２の軸部が挿通される孔部のほかに、ボルト２２の頭部を収容する凹部を備える。
各スリーブ側挿入孔３８はスリーブ孔３６の中心から等距離の位置に形成されており、互いに隣り合うスリーブ側挿入孔３８間の距離は等距離である。
これらのスリーブ側挿入孔３８はスリーブ孔３６を中心に配置されている。
スリーブ３５における各スリーブ側挿入孔３８の形成位置は、ロータ１２におけるボルト孔２１Ａ、２１Ｂの形成位置と夫々対応する。
【００４２】
スリーブ側挿入孔３８の横断面は長孔であり、各スリーブ側挿入孔３８は周方向の孔径よりも半径方向の孔径が長くなるように形成されている。
つまり、スリーブ側挿入孔３８は半径方向へボルト２２の変位を許容する可動空間Ｙを備えている。
可動空間Ｙの寸法はスリーブ側挿入孔３８の長径の寸法により規定される。
この長径の寸法はロータ１２とスリーブ３５との熱膨張係数の差に基づいて設定される。
ロータ１２とスリーブ３５との熱膨張係数の差が大きい場合にはこの寸法を大きく設定すればよい。
【００４３】
温度変化によりロータ１２とスリーブ３５との半径方向の相対変位が発生すると、ボルト２２はスリーブ側挿入孔３８における可動空間Ｙを変位する。
温度変化に応じてロータ１２とスリーブ３５との半径方向の相対変位が生じても、ロータ１２とスリーブ３５の相対変位による半径方向のせん断力はボルト２２に発生しない。
この別例では、先の実施形態の作用効果（１）〜（４）とほぼ同等の作用効果を奏するほか、連結部材であるボルト２２をスリーブ３５の外部からロータ１２のボルト孔２１Ａ、２１Ｂへ螺入することができるので、トルク伝達機構３０の組み付け作業が容易である。
【００４４】
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能である。
○上記の実施形態（別例を含む）では、回転軸とスリーブを同じ材料としたが、スリーブがロータよりも熱膨張係数の低い材料により形成されていれば、回転軸とスリーブの材料は異なってもよい。この場合、回転軸とスリーブの材料選択の自由度が高くなる。
○上記の実施形態（別例を含む）では、ロータの端面形状を繭形としたが、ロータは繭形に限らずポンプロータとして適した形状としてもよい。例えば、ロータの端面形状を多葉形ロータとしてもよい。また、上記の実施形態（別例を含む）では、ロータの両端面側に締結体が設けられたが、締結体をロータのいずれか一方の端面に設けるようにしてもよい。
○上記の実施形態（別例を含む）では、ロータ内周面及びスリーブ外周面の軸方向と直角な横断面を円形としたが、ロータ内周面及びスリーブ外周面の横断面は円形に限定されず、例えば、多角形、楕円等、任意の形状であってもよい。
○ 上記の実施形態（別例を含む）では、可動空間を備える挿入孔をロータ又は締結体に形成するようにしたが、ロータ及び締結体に形成される挿入孔を横断面円形の挿入孔のみとしてもよい。この場合、熱膨張差によるロータと締結体の相対変位により連結部材にせん断力が作用するが、せん断力に耐える連結部材を用いる必要がある。
○ 上記の実施形態（別例を含む）では、スリーブ毎に４個の連結部材を用いたが、横断面円形の挿入孔のみ用いる場合、連結部材は少なくとも１個以上設けるようにすればよい。複数個の連結部材を設ける場合、必ずしもロータや締結体の軸孔から等距離となるように挿入孔を設ける必要はなく、ロータの回転バランスの条件に応じて適宜の位置に挿入孔を設けてもよい。
○ 可動空間を備える挿入孔を採用する場合、回転軸とロータの位相がずれないようにするため、３個以上の連結部材を使用することが必要となる。３個以上の連結部材を使用する場合、各連結部材との間の距離が等距離となるように軸孔を中心として配置することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態に係るトルク伝達機構を示す縦断面図である。
【図２】トルク伝達機構の要部を一部破断して示す分解斜視図である。
【図３】トルク伝達機構の要部を拡大した拡大縦断面図であり、図３（ａ）は温度上昇時のスリーブとロータとの相対変位を示す図であり、図３（ｂ）は温度下降時のスリーブとロータとの相対変位を示す図である。
【図４】別例に係るトルク伝達機構を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０、３０ トルク伝達機構
１１ 回転軸
１２ ロータ
１３ ロータ外周面
１４ 軸孔
１７Ａ、１７Ｂ ロータ内周面
１８Ａ、１８Ａ ロータ底面
１９Ａ、１９Ｂ ロータ側挿入孔
２０ ピン
２１Ａ、２１Ｂ ボルト孔
２２ ボルト
２５、３５ スリーブ
２８、３８ スリーブ側挿入孔
ＳＡ ＳＢ スリーブ孔締結部
Ｐ 軸心
Ｙ 可動空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、該回転軸と共に回転するロータと、を有し、前記回転軸と前記ロータとの間でトルクを伝達するトルク伝達機構において、
圧入により前記回転軸と締結される締結体が備えられ、
前記ロータは連結部材を介して前記締結体に連結され、
前記連結部材は前記ロータと前記締結体との相対回転を規制し、
前記締結体は前記ロータよりも熱膨張係数の低い材料により形成されていることを特徴とするトルク伝達機構。
【請求項２】
前記締結体が一対備えられ、前記ロータは、前記回転軸の軸方向に対して一対の前記締結体の間に配置されるとともに、前記連結部材を介して前記締結体に夫々連結されることを特徴とする請求項１記載のトルク伝達機構。
【請求項３】
前記連結部材を挿入する複数の挿入孔が前記ロータ及び前記締結体に形成され、前記ロータ及び前記締結体のいずれか一方の挿入孔は、熱膨張差による前記ロータ及び前記締結体の半径方向への相対変位を許容する可動空間を備えることを特徴とする請求項１又は２記載のトルク伝達機構。
【請求項１】
回転軸と、該回転軸と共に回転するロータと、を有し、前記回転軸と前記ロータとの間でトルクを伝達するトルク伝達機構において、
圧入により前記回転軸と締結される締結体が備えられ、
前記ロータは連結部材を介して前記締結体に連結され、
前記連結部材は前記ロータと前記締結体との相対回転を規制し、
前記締結体は前記ロータよりも熱膨張係数の低い材料により形成されていることを特徴とするトルク伝達機構。
【請求項２】
前記締結体が一対備えられ、前記ロータは、前記回転軸の軸方向に対して一対の前記締結体の間に配置されるとともに、前記連結部材を介して前記締結体に夫々連結されることを特徴とする請求項１記載のトルク伝達機構。
【請求項３】
前記連結部材を挿入する複数の挿入孔が前記ロータ及び前記締結体に形成され、前記ロータ及び前記締結体のいずれか一方の挿入孔は、熱膨張差による前記ロータ及び前記締結体の半径方向への相対変位を許容する可動空間を備えることを特徴とする請求項１又は２記載のトルク伝達機構。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−２８７５８０（Ｐ２００９−２８７５８０Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３７３５７（Ｐ２００８−１３７３５７）
【出願日】平成２０年５月２７日（２００８．５．２７）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２７日（２００８．５．２７）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
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