(57)【要約】【課題】プーリの外周面部とベルトの内周面部との接触部分の速やかな冷却により蓄熱することがなく、ベルトの耐用年数を向上させることができるプーリを提供すること。【解決手段】エンジン１０の駆動力を駆動ベルト３１を介して各補機に伝達する補機駆動装置２０に設けられ、駆動ベルト３１が巻回される外周面部４２ａと駆動ベルト３１との間の摩擦力によって回転するアイドラプーリ２８において、外周面部４２ａが、軸線方向に所定の幅を有し、幅の方向の中央部に、径方向の内方に向かって環状に凹んで形成された環状凹部４２ｃを有することを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源の駆動力をベルトを介して被駆動体に伝達する動力伝達装置に設けられ、前記ベルトが巻回される外周面部と前記ベルトとの間の摩擦力によって回転するプーリにおいて、
前記外周面部が、軸線方向に所定の幅を有し、前記幅の方向の中央部に、径方向の内方に向かって環状に凹んで形成された環状凹部を有することを特徴とするプーリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プーリに関し、特に、ベルトが巻回される外周面部を有するプーリに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、駆動源から被駆動体へ駆動力を伝達する動力伝達装置として、プーリおよび無端状のベルトを用いて駆動力を伝達するものが知られている。
例えば、自動車などの車両においては、内燃機関を駆動源とするとともに各種補機を被駆動体とし、内燃機関の出力軸および各補機の入力軸にそれぞれプーリを固定するとともに、それらプーリの外周面部に無端状のベルトを巻回するようにした動力伝達装置が知られている。この動力伝達装置においては、各補機へ有効に動力を伝達させるために張力調整や、ベルトのバタツキを防止するアイドラプーリが設けられることがある。
【０００３】
このアイドラプーリは、図７に示すように、エンジン本体１に固定されるシャフト２と、プーリ３と、シャフト２とプーリ３との間に介装されプーリ３を回転自在に支持する軸受４と、シャフト２をエンジン本体１のねじ穴１ａにねじ結合するボルト５を有している。そして、このアイドラプーリは、動力伝達装置を構成するベルト６の張力調整やバタツキを防止する機能を有している。
【０００４】
このアイドラプーリにおいては、シャフト２を介してエンジン本体１に固定されているので、エンジン本体１から伝わる熱やアイドラプーリとベルトとの摩擦熱によってプーリ３の温度が上昇し、プーリ３の外周面からベルト６に熱が伝わってしまう。特に、プーリ３の軸線方向の中央付近は両端部よりも厚肉となっているので、熱が伝わり易く冷め難くなっており、プーリ３の軸線方向の中央付近と接触するベルト６の幅方向の中央付近に蓄熱されて高温になってしまい、ベルト６の背面のゴムが剥離してしまうことがある。
【０００５】
図７に示すように、ベルト６の背面から剥離したゴム７は、プーリ３の軸線方向の中央付近に付着してしまうことがある。この場合、剥離によるベルト６の背面の損傷だけでなく、剥離したゴム７がベルト６の背面に付着することによっても、さらにベルト６の背面が損傷することになる。その結果、ベルト６の耐久性が低下し、耐用年数の低下を招いてしまうことがある。このようなアイドラプーリにおいては、プーリ３とベルト６の接触部分の蓄熱を防止する必要がある。
【０００６】
従来、この種のプーリとして、ベルトと接触して係合するベルト係合部を有し、このベルト係合部が、プーリの幅方向の一方端部から他方端部に亘り、軸線に対してやや傾斜して形成された複数の空気流入溝と、この各空気流入溝の流入口付近に形成された空気流入案内部とを備えたものが知られている(例えば、特許文献１参照)。
【０００７】
この種のプーリにおいては、空気流入溝が円周方向に所定の間隔をもって複数形成されており、この空気流入溝に沿ってプーリの幅方向の一方端部から他方端部に空気を流通させることにより、ベルトを冷却するようにしている。また、空気流入案内部を各空気流入溝の流入口付近に形成することにより、空気流入溝に空気を流入し易くして、冷却機能を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】実開平７−４１１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前述の特許文献１に記載のプーリにおいては、空気流入溝が、プーリの幅方向の一方端部から他方端部に亘って形成されているので、プーリの円周方向には、空気流入溝と空気流入溝との中間部分で空気が流通しない領域ができてしまっている。
【００１０】
このようなプーリをエンジン本体に装着すると、エンジン本体から伝わる熱によってプーリの温度が上昇し、プーリの外周面からベルトに熱が伝わってしまう。このようなプーリの場合、軸線方向の中央付近は、熱が伝わり易く冷め難いので、前述の空気が流通しない中間部分の領域で、プーリの軸線方向の中央付近と接触するベルトの幅方向の中央付近に蓄熱されてしまう。すなわち、ベルト係合部に形成された空気流入溝だけでは、ベルトおよびプーリの冷却が不充分となっていた。
そのため、このようなプーリをエンジン本体に装着すると、ゴム製のベルトの場合には、前述のように、その表面のゴムが剥離してしまうという問題がある。
【００１１】
本発明は、前述の従来の問題を解決するためになされたもので、プーリの外周面部とベルトの内周面部との接触部分の速やかな冷却により蓄熱することがなく、ベルトの耐用年数を向上させることができるプーリを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係るプーリは、上記課題を解決するため、（１）駆動源の駆動力をベルトを介して被駆動体に伝達する動力伝達装置に設けられ、前記ベルトが巻回される外周面部と前記ベルトとの間の摩擦力によって回転するプーリにおいて、前記外周面部が、軸線方向に所定の幅を有し、前記幅の方向の中央部に、径方向の内方に向かって環状に凹んで形成された環状凹部を有することを特徴とする。
【００１３】
この構成により、駆動ベルトが回動しアイドラプーリが回転すると、アイドラプーリの環状凹部内を空気が流動することになる。この空気の流動によって、アイドラプーリと駆動ベルトとの接触部分で行われる熱交換によってアイドラプーリの温度上昇が抑制される。
従来のプーリにおいては、空気流入溝が軸線方向に形成され空気が軸線方向に流通するのでプーリが空気流入溝の近傍のみが冷却されプーリとベルトとの接触部分の全体が冷却されていなかった。これに対して、本発明に係るアイドラプーリにおいては、環状凹部が円周方向に形成され空気が環状凹部に沿って流通するのでアイドラプーリの外周面部と駆動ベルトの接触部分の全体が冷却されることになる。
その結果、従来のプーリと比較して、冷却機能が著しく向上し、蓄熱によって表面のゴムが剥離してしまうという従来の問題が解消される。したがって、本発明に係るアイドラプーリは、簡単な構造で耐久性が向上し、耐用年数が長くなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、プーリの外周面部とベルトの内周面部との接触部分の速やかな冷却により蓄熱することがなく、ベルトの耐用年数を向上させることができるプーリを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係るアイドラプーリを備えた補機駆動装置の構成を示す構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係るアイドラプーリの正面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るアイドラプーリの側面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るアイドラプーリの断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る駆動プーリおよび駆動ベルトの斜視図である。
【図６】本発明の実施形態に係るアイドラプーリおよび駆動ベルトの接触部分の断面図であり、アイドラプーリの環状凹部内の空気の流動を示す。
【図７】従来のアイドラプーリの部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係るプーリをエンジンの補機駆動装置のアイドラプーリとして実施した実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１７】
（実施形態）
まず、構成について説明する。
図１に示すように、本実施形態に係るアイドラプーリ２８は、エンジン１０に搭載されている補機駆動装置２０の一部を構成している。
このエンジン１０は、例えば、直列４気筒の公知のガソリンエンジンで構成されているが、軽油、ＬＰＧ、水素およびバイフューエルなどの液体やガス燃料を使用する公知のエンジンでもよい。また、縦置きや横置きなどのエンジン配置、水平対向やＶ型などの気筒配置や気筒数などに特に制限はない。また、エンジン以外の駆動源、例えば、モータなどの回転電動機であってもよい。
エンジン１０は本発明の駆動源を構成し、補機駆動装置２０は動力伝達装置を構成している。
【００１８】
エンジン１０は、図示しない側面部でエンジンマウントを介して車体にマウントされたエンジン本体１１と、エンジン本体１１に回転可能に支持されたクランクシャフト１２とを備えており、補機駆動装置２０は、クランクシャフト１２の駆動力により駆動されるようになっている。
【００１９】
補機駆動装置２０は、駆動プーリ２１と、エアコンコンプレッサプーリ２２と、ウォータポンププーリ２４と、オルタネータプーリ２６と、アイドラプーリ２８と、駆動ベルト３１と、駆動プーリ２１をクランクシャフト１２に固定するボルト３２と、アイドラプーリ２８をエンジン本体１１に固定するボルト３３と、を含んで構成されている。
【００２０】
駆動プーリ２１は、クランクシャフト１２にボルト３２により固定されている。したがって、駆動プーリ２１は、エンジン本体１１内の図示しないピストンの往復運動がクランクシャフト１２の回転運動に変換されると、クランクシャフト１２とともに回転するようになっている。
【００２１】
エアコンコンプレッサプーリ２２は、エンジン本体１１に装着されたエアコンコンプレッサ２３の入力軸２３ａに固定されており、入力軸２３ａとともに回転し、エアコンコンプレッサ２３に動力を伝達するよう構成されている。
【００２２】
エアコンコンプレッサ２３は、例えば、エンジン本体１１に固定された図示しないハウジングと、冷媒を収容するシリンダと、シリンダ内に設けられ冷媒を圧縮するピストンと、ピストンを往復運動させるよう、入力軸２３ａに固定され回転運動を往復運動に変換させる変換機構とを含んで構成されている。このエアコンコンプレッサ２３により、冷媒が圧縮されてエアコンシステム内を循環するようになっている。
【００２３】
ウォータポンププーリ２４は、エンジン本体１１に装着されたウォータポンプ２５の入力軸２５ａに固定されており、入力軸２５ａとともに回転し、ウォータポンプ２５に動力を伝達するよう構成されている。
【００２４】
ウォータポンプ２５は、例えば、エンジン本体１１に固定された図示しないハウジングと、冷却水などの液体を圧縮して排出させるポンプ室と、このポンプ室内に設けられ入力軸２５ａの端部に固定されて入力軸２５ａとともに回転するインペラとを含んで構成されている。このウォータポンプ２５により、冷却水がエンジン各部およびラジエーター内で循環し、熱交換によりエンジン各部が冷却されるようになっている。
【００２５】
オルタネータプーリ２６は、エンジン本体１１に装着されたオルタネータ２７の入力軸２７ａに固定されており、入力軸２７ａとともに回転し、オルタネータ２７に動力を伝達するよう構成されている。
【００２６】
オルタネータ２７は、例えば、エンジン本体１１に固定された図示しないハウジングと、入力軸２７ａに支持され入力軸２７ａとともに回転する図示しないロータと、ロータを囲むようハウジングに固定されたステータとを含んで構成されている。このロータが回転すると、電磁誘導作用によりステータに発生した３相交流が整流され、このオルタネータ２７により、例えばバッテリが充電されるよう構成されている。
【００２７】
アイドラプーリ２８は、図２ないし図４に示すように、エンジン本体１１に固定されるシャフト４１と、駆動ベルト３１に係合するプーリ４２と、プーリ本体４３と、軸受支持部４４と、軸受４５と、を含んで構成されている。
【００２８】
シャフト４１は、円柱状に形成され軸線方向に貫通する貫通孔４１ａと、軸受４５を保持する軸受溝４１ｂとを有している。
貫通孔４１ａには、ボルト３３が挿通されるようになっており、シャフト４１は、ボルト３３がエンジン本体１１のねじ穴１１ａにねじ結合されることによりエンジン本体１１に固定されるようになっている。また、軸受溝４１ｂには、軸受４５の内輪４５ａが保持されるようになっている。なお、軸受溝４１ｂに代えて、スナップリングなどの保持具によって軸受４５の内輪４５ａをシャフト４１に保持するようにしてもよい。
【００２９】
プーリ４２は、所定の厚みを有する円筒からなり、径方向外方の外周面部４２ａと、径方向内方の内周面部４２ｂと、外周面部４２ａの幅方向の中央部に、径方向内方に向かって環状に凹んで形成された環状凹部４２ｃとを有している。
【００３０】
この外周面部４２ａの一部には、駆動ベルト３１が巻回され、駆動ベルト３１と外周面部４２ａとの間の摩擦力によって回転するとともに、駆動ベルト３１を押圧し駆動ベルト３１に適正な張力を与えるようになっている。
【００３１】
プーリ本体４３は、円板状に形成され、外周部でプーリ４２の内周面部４２ｂと一体的に結合し、内周部で軸受支持部４４と一体的に結合している。
軸受支持部４４は、所定の厚みを有する円筒からなり、径方向外方の外周部４４ａと、径方向内方の内周部４４ｂとを有しており、外周部４４ａでプーリ本体４３と一体的に結合している。内周部４４ｂには、軸受溝４４ｃが形成されており、この軸受溝４４ｃで軸受４５の外輪４５ｂが保持されるようになっている。
【００３２】
軸受４５は、内輪４５ａおよび外輪４５ｂとの間に介装されたボール４５ｃを有しており、一体的に形成されたプーリ４２、プーリ本体４３および軸受支持部４４がシャフト４１を中心として回転自在になるよう支持している。
【００３３】
駆動ベルト３１は、エアコンコンプレッサプーリ２２と、ウォータポンププーリ２４と、
オルタネータプーリ２６と、アイドラプーリ２８に巻き掛けられた公知のループ状の無端ベルトにより構成されている。
【００３４】
この駆動ベルト３１は、弾力性を有する材料、例えば、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）に代表されるゴムからなり、高い機械的強度と優れた耐熱性を有している。図６に示すように、幅方向の断面が、駆動プーリ２１、エアコンコンプレッサプーリ２２およびオルタネータプーリ２６と接触する面側にＶの字状に突出した複数の凸部３１ａを有するＶリブドベルトからなり、単一のベルトで全ての補機を駆動させることにより、エンジン全長の短縮および軽量化が図られている。
【００３５】
次に、本実施形態に係る補機駆動装置２０およびアイドラプーリ２８の動作について説明する。
【００３６】
図１に示すエンジン１０が起動し、クランクシャフト１２が回転すると、駆動プーリ２１が回転する。そして、駆動プーリ２１と駆動ベルト３１の接触部分に生ずる摩擦力により駆動ベルト３１が駆動プーリ２１の回転方向と同方向に回動する。
【００３７】
駆動ベルト３１の回動により、エアコンコンプレッサプーリ２２、ウォータポンププーリ２４、オルタネータプーリ２６、アイドラプーリ２８が回転する。
このとき、アイドラプーリ２８に、エンジン本体１１で発生する熱が伝達されたり、アイドラプーリ２８と駆動ベルト３１との接触部分の摩擦により熱が発生しても、アイドラプーリ２８の温度上昇が抑制されることになる。
【００３８】
すなわち、図６に示すように、駆動ベルト３１が矢印方向に回動しアイドラプーリ２８が矢印方向に回転すると、アイドラプーリ２８の環状凹部４２ｃ内を空気が矢印方向に流動することになる。この空気の流動によって、アイドラプーリ２８と駆動ベルト３１との接触部分と空気との間で熱交換が連続して行われる。この熱交換によってアイドラプーリ２８の温度上昇が抑制されることになる。
【００３９】
本実施形態に係るアイドラプーリ２８は、以上説明したように構成されているので、次の効果が得られる。
【００４０】
すなわち、本実施形態に係るアイドラプーリ２８は、エンジン１０の駆動力を駆動ベルト３１を介してエアコンコンプレッサプーリ２２などの補機に伝達する補機駆動装置２０に設けられ、駆動ベルト３１が巻回される外周面部４２ａと駆動ベルト３１との間の摩擦力によって回転するよう構成され、外周面部４２ａが、軸線方向に所定の幅を有し、この幅方向の中央部に、径方向の内方に向かって環状に凹んで形成された環状凹部４２ｃを有するもので構成されている。
【００４１】
その結果、駆動ベルト３１が回動しアイドラプーリ２８が回転すると、アイドラプーリ２８の環状凹部４２ｃ内を空気が流動することになる。この空気の流動によって、アイドラプーリ２８と駆動ベルト３１との接触部分で行われる熱交換によってアイドラプーリ２８の温度上昇が効果的に抑制されるという効果が得られる。
【００４２】
従来のプーリにおいては、空気流入溝が軸線方向に形成され空気が軸線方向に流通するのでプーリが空気流入溝の近傍のみが冷却されプーリとベルトとの接触部分の全体が冷却されていなかった。これに対して、本実施形態のアイドラプーリ２８においては、環状凹部４２ｃが円周方向に形成され空気が環状凹部４２ｃに沿って流通するのでアイドラプーリ２８の外周面部４２ａと駆動ベルト３１の接触部分の全体が冷却されることになる。
【００４３】
その結果、従来のプーリと比較して、冷却機能が著しく向上し、蓄熱によって表面のゴムが剥離してしまうという従来の問題が解消されるという効果が得られる。
したがって、本実施形態に係るアイドラプーリ２８は、簡単な構造で、耐久性を向上させることができ、耐用年数を長くすることができるという効果が得られる。
【００４４】
本実施形態に係る駆動ベルト３１は、Ｖリブドベルトで構成された場合について説明した。しかしながら、本発明におけるベルトをＶリブドベルト以外のもので構成するようにしてもよい。例えば、ベルトをベルトの幅方向に沿って突状に形成された複数の歯を有するベルト、いわゆるタイミングベルトで構成するようにしてもよい。
また、本発明におけるベルトをＥＰＤＭで形成した場合について説明した。しかしながら、ＥＰＤＭ以外の材料で形成するようにしてもよい。例えば、ポリウレタン樹脂（ＰＵＲ）で形成するようにしてもよい。
【００４５】
また、本実施形態に係るプーリは、補機駆動装置２０を構成するアイドラプーリ２８で構成した場合について説明した。しかしながら、本発明に係るプーリは、アイドラプーリ以外の他のプーリで構成するようにしてもよい。例えば、補機駆動装置を構成するエアコンコンプレッサを駆動するプーリであってもよく、ウォータポンプを駆動するプーリやオルタネータを駆動するプーリであってもよい。
【００４６】
以上説明したように、本発明は、プーリの外周面部とベルトの内周面部との接触部分の速やかな冷却により蓄熱することがなく、ベルトの耐用年数を向上させることができるプーリを提供することができ、特に補機駆動装置に設けられるプーリ全般に有用である。
【符号の説明】
【００４７】
１０  エンジン（駆動源）
１１  エンジン本体
１２  クランクシャフト
２０  補機駆動装置
２１  駆動プーリ
２２  エアコンコンプレッサプーリ
２３  エアコンコンプレッサ（被駆動体）
２４  ウォータポンププーリ
２５  ウォータポンプ（被駆動体）
２６  オルタネータプーリ
２７  オルタネータ（被駆動体）
２８  アイドラプーリ（プーリ）
３１  駆動ベルト（ベルト）
４１  シャフト
４２  プーリ
４２ａ  外周面部
４２ｂ  内周面部
４２ｃ  環状凹部
４３  プーリ本体
４４  軸受支持部
４５  軸受
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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