JP2007113655A - プーリ、動力伝達装置、圧縮機及び冷却方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プーリ本体の内周面のベアリングを効率的に冷却する。
【解決手段】プーリ２０は、内周面２１ｂにベアリング２３が固定されるとともに外周面２１ａにベルトが掛けられる略円環状の樹脂製のプーリ本体２１と、プーリ本体２１と一体に回転しプーリ本体２１の側面２１ｃに沿って風を発生させる翼３５または３７を備える。そのため、プーリ本体２１が回転すると、翼３５または３７の送風によってベアリング２３の近傍に風が流れ、これによりベアリング２３が効率的に冷却される。
【選択図】図１

Description

本発明は、プーリ、プーリを有する動力伝達装置、プーリを有する圧縮機、および冷却方法に関する。

特許文献１では樹脂製のプーリ本体を有する樹脂プーリが提案されている。
特開２００１−２２７６２０号公報

プーリ本体が金属製のプーリでは、プーリ本体の内周面に装着されるベアリングからの熱が金属製のプーリ本体を介して放熱されるが、プーリ本体が樹脂製であると熱伝導率が低いためプーリ本体を介して大気に放熱されにくい。そのため、ベアリングに熱がこもり易く、ベアリングの耐久性が低下する可能性がある。

本発明はこのような従来技術の課題をもとに為されたもので、その目的は、プーリ本体の内周面に装着されるベアリングを効率的に冷却することである。

請求項１の発明は、プーリであって、内周面にベアリングが固定されるとともに外周面にベルトが掛けられる略円環状プーリ本体と、前記プーリ本体と一体に回転し前記プーリ本体の外周側から内周側に向けてまたは前記プーリ本体の内周側から外周側に向けて送風する翼と、を備えることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載のプーリであって、前記翼は、前記プーリ本体の側面から突設されていることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１に記載のプーリであって、前記プーリ本体の側面に隙間をあけて対向配置されたガイド板をさらに備えることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３に記載のプーリであって、前記ガイド板の前記プーリ本体側に、前記翼が設けられていることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項３に記載のプーリであって、前記ガイド板の前記プーリ本体とは反対側に前記翼が設けられていることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項３に記載のプーリであって、前記ガイド板の両面側にそれぞれ前記翼が設けられており、前記ガイド板の一方の面側の翼と、前記ガイド板の他方の面側の翼と、は、互いに径方向の逆側に向けて風を送ることを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項３〜６の何れか１項に記載のプーリであって、前記ガイド板は、前記プーリ本体とは別体で形成されて前記プーリ本体に取付自在であることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項７に記載のプーリであって、前記ガイド板に前記翼の少なくとも何れか一方が一体成形されていることを特徴とする。

請求項９の発明は、請求項１〜８のいずれか１項に記載のプーリであって、前記プーリ本体の内周面に固定されるベアリングをさらに備えることを特徴とする。

請求項１０の発明は、請求項９に記載のプーリであって、前記ベアリングは、樹脂インサートモールディングにより前記プーリ本体の内周面に固定されていることを特徴とする。

請求項１１の発明は、被駆動装置の回転軸に固定されるハブと、駆動源から動力により回転するプーリと、前記プーリと前記ハブとを連結する連結部と、を備える駆動伝達装置であって、前記プーリは、内周面にベアリングが固定されるとともに外周面にベルトが掛けられる略円環状プーリ本体と、前記プーリ本体と一体に回転し前記プーリ本体の外周側から内周側に向けてまたは前記プーリ本体の内周側から外周側に向けて送風する翼と、を備えることを特徴とする。

請求項１２の発明は、被圧縮媒体を圧縮する圧縮機本体と、前記圧縮機本体のハウジングに回転自在に装着されて駆動源からの動力により回転するプーリと、を備える圧縮機であって、前記プーリは、内周面にベアリングが固定されるとともに外周面にベルトが掛けられる略円環状プーリ本体と、前記プーリ本体と一体に回転し前記プーリ本体の外周側から内周側に向けてまたは前記プーリ本体の内周側から外周側に向けて送風する翼と、を備えることを特徴とする。

請求項１３の発明は、冷却方法であって、略円環状のプーリ本体の内周面に固定されるベアリングの近傍に風を通過させて前記ベアリングを冷却することを特徴とする。

請求項１の発明のプーリによれば、プーリ本体が回転すると、翼により内周側から外周側に風が送りだされるまたは外周側から内周側に風が送り出される。そのため、プーリ本体の内周面に装着されるベアリングに対して風が供給され、これによりベアリングを効率的に冷却される。

請求項２の発明によれば、翼がプーリ本体から突設されているので、製造コストが低くすむ。

請求項３の発明によれば、プーリ本体の側面に対して隙間をあけて対向配置されたガイド板を備えるため、ガイド板のいずれか一方の面側で外周側から内周側に空気を給気し、他方の面側で内周側から外周側に空気を排気することができる。これにより、スムーズに風を流すことができ、より効率的にベアリングを冷却できる。

このとき、請求項４の発明のようにガイド板のプーリ本体側に翼が設けられていてもよいし、請求項５の発明のようにガイド板のプーリ本体とは反対側に翼が設けられていてもよし、また請求項６の発明のようにガイド板の両面側にそれぞれ翼が設けられていてもよよい。なお、このようにガイド板の両面側にそれぞれ翼が設けられている場合には、ガイド板の一方の面側の翼とガイド板の他方の面側の翼とが互いに径方向の逆側に向けて送風するように設定することで、よりスムーズに風を流すことができる。

請求項７の発明によれば、ガイド板はプーリ本体とは別体で形成されてプーリ本体に取付自在であるため、複雑な金型を用いることなく、プーリを製作できる。

請求項８の発明によれば、ガイド板に翼が一体成形されているため、プーリ本体、一方の翼、ガイド板、他方の翼、のすべてが別体に形成されている場合に比べ、組み立てが用意となり製造コストが削減される。

また、本発明では、請求項９の発明のようにプーリがプーリ本体の内周面に固定されるベアリングをさらに備えるものであってもよい。このようにプーリがベアリングを備えるものである場合には、請求項１０の発明のようにベアリングが樹脂インサートモールディングによりプーリ本体の内周面に固定されていると、特許文献１（特開２００１−２２７６２０号公報）のように筒状のインサート金具にベアリングを圧入固定した構造よりも、インサート金具が削減されるとともにベアリングの圧入工程が削減されるため、製造コストが大幅に削減される。

請求項１１の発明の動力伝達装置によれば、請求項１の発明の効果と同様の効果が得られる。つまり、プーリ本体が回転すると、翼により内周側から外周側に風が送りだされるまたは外周側から内周側に風が送り出される。そのため、プーリ本体の内周面に装着されるベアリングに対して風が供給され、これによりベアリングを効率的に冷却される。

請求項１２の発明の圧縮機によれば、請求項１の発明の効果と同様の効果が得られる。つまり、プーリ本体が回転すると、翼により内周側から外周側に風が送りだされるまたは外周側から内周側に風が送り出される。そのため、プーリ本体の内周面に装着されるベアリングに対して風が供給され、これによりベアリングを効率的に冷却される。

請求項１３によれば、略円環状のプーリ本体の内周面に固定されるベアリングの近傍に風が通過するため、プーリ本体が樹脂製であっても効果的にベアリングを冷却することができる。

以下、本発明にかかる実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
第１実施形態は、本発明に係る樹脂プーリを車両用空調装置の圧縮機に適用したものである。まず、圧縮機の構造を説明する。図１は圧縮機の樹脂プーリの近傍の断面図である。図１に示すように圧縮機１は、回転軸９の回転により被圧縮媒体を圧縮する圧縮機本体３と、圧縮機本体３のハウジング５に形成された円筒状の突出部７に装着される動力伝達装置１０と、を備えて構成されている。

動力伝達装置１０は、圧縮機本体３の突出部７から露出する回転軸９に固定されるハブ１１と、圧縮機本体の突出部７に回転自在に装着されるプーリ２０と、ハブ１１とプーリ２０とを連結する連結部１３と、を備える。なお、プーリ２０は、図示せぬ駆動源からの動力により回転する。

本実施形態の動力伝達装置１０は、クラッチレス式の動力伝達装置であり、連結部１３はハブ１１とプーリ２０と機械的に連結して閾値以上の回転負荷でハブ１１とプーリ２０と連結を破断するトルクリミッター機構付きの連結部１３により構成されている。

次に、図２〜図６を参照しつつプーリ２０についてより詳しく説明する。図２は樹脂プーリの斜視図、図３は樹脂プーリの側面図、図４は樹脂プーリが回転した際の空気の流れを説明する側面図、図５は図３中のＶ−Ｖ線に沿う断面図、図６は図３中のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。

図５に示すように、プーリ２０は、外周面２１ａにベルトが掛けられる略円環状のプーリ本体２１と、プーリ本体２１の内周面２１ｂに固定されるベアリング２３と、を備える。本実施形態では、プーリ本体２１は、樹脂製（フェノール樹脂製）であり、ベアリング２３は、樹脂インサートモールディングによりプーリ本体２１の内周面２１ｂに固定されている。

本実施形態のプーリ本体２１は、ベルトが掛けられる外周面２１ａを有する筒状の外筒部２７と、内周面２１ｂにベアリング２３が固定される筒状の内筒部２９と、外筒部２７と内筒部２９とを連結する円盤状の連結部３１と、を備える。外筒部２７と内筒部２９と連結部３１とに囲まれた空間２５は、前記動力伝達装置１０の連結部１３の一部を収容する円環状の溝部となっている。

プーリ本体２１の側面２１ｃには、隙間をあけて環状円板状またはレコード板形状のガイド板３３が、対向配置されている。ガイド板３３は、プーリ本体２１とは別体で形成されてプーリ本体２１に取付自在となっている。

ガイド板３３の両面３３ａ、３３ｂ側にはそれぞれ翼３５、３７が設けられ、各翼３５、３７は、円周方向に複数等間隔（図２、３参照）に設けられている。この例では、ガイド板３３の一方の面３３ａ側（この例ではガイド板３３のプーリ本体側）の翼３５がプーリ本体２１と一体に設けられていて、ガイド板３３の他方の面３３ｂ側（この例ではガイド板のプーリとは反対側言い換えると圧縮機本体側）の翼３７がガイド板３３に一体に設けられている。

各翼３５、３７は、プーリ本体２１と一体に回転しプーリ本体２１の側面２１ｃに沿ってプーリ本体２１の外周側から内周側に向けてまたは内周側から外周側に向けて送風するものである。翼３５と翼３７とは、互いに径方向の逆側に向けて風を送るようになっており、この例では、翼３５が回転方向Ｒ（図４中の矢印）に対して前傾配置され、翼３７が回転方向Ｒに対して後傾配置され、これにより、プーリ本体２１を回転させると、翼３５がプーリ本体２１の外周側から内周側に向けて送風し、翼３７がプーリ本体２１の内周側から外周側に向けて送風するようになっている。

そのため、プーリ本体２１の外周側Ｓ１の空気は、翼３５によってプーリ本体２１とガイド板３３との間の隙間Ｓ２を吸い込まれる。吸い込まれた空気は、翼３５により隙間Ｓ２を通じてプーリ本体２１の外周側から内周側に向けて流れ、最終的にガイド板３３の中央の開口３９を通じて、ガイド板３３の外側Ｓ３に流れる。ガイド板３３の外側Ｓ３の空気（つまりガイド板３３と圧縮機本体３との間の隙間Ｓ３の空気）は、翼３７によって、プーリ本体２１の外周側Ｓ１に吐き出される。このとき発生する風が、ベアリング２３の近傍を通過してベアリング２３の熱を奪って大気に放熱する。

ここで、図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）はいずれもプーリ本体２１とガイド板３３との連結構造の例を示すものである。図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のいずれの連結構造も、プーリ本体２１に一体に形成された翼３５を介してプーリ本体２１とガイド板３３とを連結する構造である。図７（ａ）の構造は、ガイド板３３に係止穴４１が設けられているとともに、翼３５に係止穴４１に嵌合される突起部４３が設けられている。図７（ｂ）の構造は、ガイド板３３に係止孔４５が設けられているとともに、翼３５に係止孔４５に嵌合される突起部４７が設けられ、そして、突起部４７の先端部に脱落防止のための爪４９が設けられた構造である。図７（ｃ）の構造は、翼３５に係止穴５１が設けられているとともに、ガイド板３３に係止穴５１に嵌合される突起部５３が設けられている。

作用
次に、本実施形態の作用を説明する。

外部駆動源によってプーリ２０が回転すると、圧縮機本体３の回転軸９が回転して、図示せぬ圧縮機構により被圧縮媒体（例えば冷媒）が圧縮される。このとき、圧縮機本体３の熱がベアリング２３に伝熱されるとともにベアリング２３自身が発熱するため、ベアリング２３は高温になる傾向にある。しかし、プーリ本体２１と一体的に回転する翼３５、３７によって、周囲の空気がプーリ本体の外周側Ｓ１→隙間Ｓ２→開口３９→隙間Ｓ３→プーリ本体の外周側Ｓ１と流れ、ベアリング２３が冷却される。

以下、第１実施形態の圧縮機、動力伝達装置およびプーリの効果を列挙する。

（１）本実施形態では、プーリ２０が、内周面２１ｂにベアリング２３が固定されるとともに外周面２１ａにベルトが掛けられる略円環状の樹脂製のプーリ本体２１と、プーリ本体２１と一体に回転しプーリ本体２１の側面２１ｃに沿って風を発生させる翼３５または３７と、を備えた構造である。そのため、プーリ本体２１が回転すると、翼３５または３７の送風によってベアリング２３の近傍に風が流れ、これによりベアリング２３が効率的に冷却される。

（２）本実施形態によれば、プーリ２０は、プーリ本体２１の側面２１ｃに隙間をあけて対向配置されたガイド板３３をさらに備える。ガイド板３３により、圧縮機本体３からの輻射熱がプーリ本体２１およびベアリング２３に伝熱されることを防止できる。また、ガイド板３３の両面で給気と排気との分担が可能となり、これによりガイド板３３の両面に沿ってスムーズに風を流すことができ、より効率的にベアリング２３を冷却できる。

（３）また本実施形態は、ガイド板３３のプーリ本体側Ｓ２で吸気しガイド板３３の圧縮機本体側Ｓ３で排気する構造である。

ここで本実施形態の構造とは逆に、ガイド板３３の圧縮機本体側Ｓ３で給気しガイド板３３のプーリ本体側Ｓ２で排気する構造では、給気途中で圧縮機本体３の熱を受け取って温度上昇するため、それよりも下流のベアリング２３の熱を放熱する効果は若干ながら低下する。本実施形態はこれとは逆にベアリング２３の放熱効果がより高い。

（４）また本実実施形態によれば、ガイド板３３の両面３３ａ、３３ｂ側にそれぞれ翼３５、３７が設けられており、ガイド板３３の一方の面３３ａ側の翼３５とガイド板３３の他方の面３３ｂ側の翼３７とは、互いに径方向の逆側に向けて風を送るものである。そのため、ガイド板３３の両面の翼３５、３７の送風力が合わさって、よりスムーズに風を流すことができる。

（５）本実施形態によれば、ガイド板３３はプーリ本体２１とは別体で形成されてプーリ本体２１に取付自在である。そのため、複雑な金型を用いることなくプーリ２０を製作でき、製造コストを低減できる。

（６）本実施形態によれば、ガイド板３３に、翼３５、３７の少なくともいずれか一方（この例では翼３７）が一体成形されている。そのため、プーリ本体２１、一方の翼３５、ガイド板３３、他方の翼３７、のすべてが別体に形成されている場合に比べ、組み立てが用意となり製造コストを削減できる。

（７）本実施形態によれば、プーリ本体２１に一方の翼３５が一体形成され、ガイド板３３に他方の翼３７が一体形成されている。そのため、さらに部品点数が少なくなり、製造コストを削減できる。なお、ガイド板３３に両面３３ａ、３３ｂに２つの翼３５、３７が一体形成された構造でも同様の作用効果を得られる。

（８）本実施形態によれば、ベアリング２３が樹脂インサートモールディングによりプーリ本体２１の内周面に固定されている。そのため、特許文献１（特開２００１−２２７６２０号公報）のように筒状のインサート金具にベアリングを圧入固定した構造よりも、インサート金具が削減されるとともにベアリングの圧入工程が削減されるため、製造コストが大幅に削減される。

以上のように、本実施形態は、略円環状のプーリ本体２１の内周面２１ｂに固定されるベアリング２３の近傍に風を通過させて、ベアリング２３を効率的に冷却するため、樹脂製のプーリ本体であってもベアリング２３に熱がこもってしまうことを防止してベアリング２３の寿命を延ばすことができる。

（変形例）
なお、本発明は上述の第１実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例も含まれるものとする。

例えば図８〜図１０に示す本発明の第２実施形態のように、ガイド板３３の一方の面３３ａ側のみに翼３５を備え、ガイド板３３の他方の面３３ｂ側には翼を備えない構造であってもよい。また第２実施形態とは逆に、ガイド板３３の一方の面３３ａ側に翼を備えずに、ガイド板３３の他方の面３３ｂ側のみに翼を備える構造であってもよい。

また上述の実施形態ではいずれもガイド板が設けられているが、本発明にあってはガイド板を備えずにプーリ本体の側面から翼が突設された構造であってもよい。

また、翼の形状は様々に変更可能である。

また、上述の実施形態では動力伝達装置１０はクラッチレス式の動力伝達装置１０であったが、本発明では動力伝達装置がクラッチ式の動力伝達装置でもよいし、また本発明では、ハブとプーリとの連結構造については特に限定するものではない。なお、動力伝達装置がクラッチ式である場合には、連結部は例えばハブとプーリとの連結を電磁的に断続する電磁クラッチで構成される。

また、本発明は上述の実施形態のみに限定解釈されるべきでなく、本発明の技術的思想の範囲内で、その他の様々な変更が可能である。

本発明の第１実施形態の圧縮機の樹脂プーリの近傍の断面図。 同樹脂プーリの斜視図。 同樹脂プーリの側面図。 同樹脂プーリが回転した際の空気の流れを説明する側面図。 図３中のＶ−Ｖ線に沿う断面図。 図３中のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図。 図３中のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図。 本発明の第２実施形態の圧縮機の樹脂プーリの側面図。 同樹脂プーリの正面図。 図８中Ｘ−Ｘ線に沿う断面図。

符号の説明

１…圧縮機
３…圧縮機本体
５…ハウジング
９…回転軸
１０…動力伝達装置
１１…ハブ
１３…連結部
２０…プーリ
２１…プーリ本体
２１ａ…外周面
２１ｂ…内周面
２１ｃ…側面
２３…ベアリング
３３…ガイド板
３３ａ…一方の面
３３ｂ…他方の面
３５…翼
３７…翼

Claims (13)

1. 内周面にベアリング（２３）が固定されるとともに外周面にベルトが掛けられる略円環状のプーリ本体（２１）と、
   前記プーリ本体（２１）と一体に回転し前記プーリ本体（２１）の外周側から内周側に向けてまたは前記プーリ本体（２１）の内周側から外周側に向けて風を発生させる翼（３５、３７）と、
   を備えることを特徴とするプーリ（２０）。
2. 請求項１に記載のプーリ（２０）であって、
   前記翼（３５、３７）は、前記プーリ本体（２１）から突設されていることを特徴とするプーリ。
3. 請求項１に記載のプーリ（２０）であって、
   前記プーリ本体（２１）の側面（２１ｃ）と隙間（Ｓ２）をあけて対向配置されたガイド板（３３）をさらに備えることを特徴とするプーリ（２０）。
4. 請求項３に記載のプーリ（２０）であって、
   前記ガイド板（３３）の前記プーリ本体側（Ｓ２）に、前記翼（３５）が設けられていることを特徴とするプーリ。
5. 請求項３に記載のプーリ（２０）であって、
   前記ガイド板（３３）の前記プーリ本体とは反対側（Ｓ３）に前記翼（３７）が設けられていることを特徴とするプーリ（２０）。
6. 請求項３に記載のプーリ（２０）であって、
   前記ガイド板（３３）の両面側（Ｓ２、Ｓ３）にそれぞれ前記翼（３５、３７）が設けられており、
   前記ガイド板（３３）の一方の面側の翼（３５）と、前記ガイド板（３３）の他方の面側の翼（３７）と、は、互いに径方向の逆側に向けて風を送ることを特徴とするプーリ（２０）。
7. 請求項３〜６の何れか１項に記載のプーリ（２０）であって、
   前記ガイド板（３３）は、前記プーリ本体（２１）とは別体で形成されて前記プーリ本体（２１）に取付自在であることを特徴とするプーリ（２０）。
8. 請求項７に記載のプーリ（２０）であって、
   前記ガイド板（３３）に前記翼（３５、３７）の少なくともいずれか一方が一体成形されていることを特徴とするプーリ（２０）。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載のプーリ（２０）であって、
   前記プーリ本体（２１）の内周面に固定されるベアリング（２３）をさらに備えることを特徴とするプーリ（２０）。
10. 請求項９に記載のプーリ（２０）であって、
    前記ベアリング（２３）は、樹脂インサートモールディングにより前記プーリ本体（２１）の内周面に固定されていることを特徴とするプーリ（２０）。
11. 被駆動装置（３）の回転軸（９）に固定されるハブ（１１）と、
    駆動源からの動力により回転するプーリ（２０）と、
    前記プーリ（２０）と前記ハブ（１１）とを連結する連結部（１３）と、を備える動力伝達装置（１０）であって、
    前記プーリ（２０）は、
    内周面にベアリング（２３）が固定されるとともに外周面にベルトが掛けられる略円環状のプーリ本体（２１）と、
    前記プーリ本体（２１）と一体に回転し前記プーリ本体（２１）の外周側から内周側に向けてまたは前記プーリ本体（２１）の内周側から外周側に向けて風を発生させる翼（３５、３７）と、
    を備えることを特徴とする動力伝達装置（１０）。
12. 被圧縮媒体を圧縮する圧縮機本体（３）と、
    前記圧縮機本体（３）に回転自在に装着されて駆動源からの動力により回転するプーリ（２０）と、
    を備える圧縮機（１）であって、
    前記プーリ（２０）は、
    内周面にベアリング（２３）が固定されるとともに外周面にベルトが掛けられる略円環状のプーリ本体（２１）と、
    前記プーリ本体（２１）と一体に回転し前記プーリ本体（２１）の外周側から内周側に向けてまたは前記プーリ本体（２１）の内周側から外周側に向けて風を発生させる翼（３５、３７）と、
    を備えることを特徴とする圧縮機（１）。
13. 冷却方法であって、
    略円環状のプーリ本体（２１）の内周面に固定されるベアリングの近傍に風を通過させて、前記ベアリングを冷却することを特徴とする冷却方法。

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