(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製のディスクに樹脂製ブレードをそれぞれ独立して設けた構成となしたファンであって、前記金属製のディスクに、ブレード部およびスパイダー部が一体形の樹脂製ブレードの当該スパイダー部をリベット、ボルト等で組付ける構造の組立て型ファンにおいて、前記金属製ディスクのブレード組立て構造部の板厚中芯と、回転中心に垂直でブレードの重芯を通る線とをほぼ一致させて組付けた構造となしたことを特徴とする組立て型ファンにおける組付け構造。
【請求項２】
金属製のディスクとスパイダー部との締結構造として、スパイダー部側に凹部を設け、この凹部に金属製のディスクを凹凸嵌合させ、当該部分をリベット、ボルト等で締結した構造となしたことを特徴とする請求項１記載の組立て型ファンにおける組付け構造。
【請求項３】
金属製のディスクとスパイダー部との締結構造として、金属製のディスクを複数個の部材を相重ねて構成するとともに、その端部に凹部を設け、この凹部にスパイダー部を凹凸嵌合させ、当該部分をリベット、ボルト等で締結した構造となしたことを特徴とする請求項１記載の組立て型ファンにおける組付け構造。
【請求項４】
金属製のディスクとスパイダー部との締結構造として、金属製のディスク端部を屈曲させてスパイダー部の肉厚にほぼ等しい段差を設け、この段差部にスパイダー部を相重ね、当該部分をリベット、ボルト等で締結した構造となしたことを特徴とする請求項１記載の組立て型ファンにおける組付け構造。
【請求項５】
金属製のディスクとスパイダー部との締結構造として、スパイダー部をブレードの重芯を通る線より偏心させて設け、該スパイダー部に金属製のディスクを相重ね、当該部分をリベット、ボルト等で締結した構造となしたことを特徴とする請求項１記載の組立て型ファンにおける組付け構造。
【請求項６】
金属製のディスクとスパイダー部との締結構造として、金属製のディスク側にスパイダー部を両面から挟む複数個の挟持片をそれぞれ周方向に位置をずらして設け、該挟持片にてスパイダー部を挟んだ状態で当該部分をリベット、ボルト等で締結した構造となしたことを特徴とする請求項１記載の組立て型ファンにおける組付け構造。
【請求項７】
金属製のディスクとスパイダー部との締結構造として、ディスク側に締結用フランジを設け、スパイダー部側には前記フランジ部を両面から挟む複数個の挟持片をそれぞれ翼弦方向に位置をずらして設け、前記フランジ部の板厚中芯を通る線とブレードの重芯を通る線とがほぼ一致するごとく前記挟持片にて前記フランジ部を挟んだ状態で当該部分をリベット、ボルト等で締結した構造となしたことを特徴とする請求項１記載の組立て型ファンにおける組付け構造。
【請求項８】
金属製のディスクとスパイダー部との締結構造として、金属製のディスクを２枚の平板を相重ねて構成するとともに、その外側端部に形成した凹部にスパイダー部を凹凸嵌合させ、当該部分をリベット、ボルト等で締結した構造となしたことを特徴とする請求項１記載の組立て型ファンにおける組付け構造。
【請求項９】
金属製のディスク端部を回転中心線とほぼ平行に折曲げて筒形となすと共に、さらにその折曲げ部の端部を回転中心に垂直な線と平行に折曲げて締結用フランジを形成することを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項記載の組立て型ファンにおける組付け構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般産業用、家庭用のプラスチック製ファンや自動車等における機関冷却用ファンの回転を外部周囲の温度変化あるいは入力回転変化に追随して制御せしめ、絶えず走行状態に応じた冷却風量を自動調整して機関に供給する流体式ファンカップリング装置等の樹脂製ブレードを有する組立て型ファンの組付け構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、流体式ファンカップリング装置等における冷却用ファンとしては、金属製のものと樹脂製のものがあるが、樹脂製ファンの方が金属製ファンより軽量で振動吸収性が高く低騒音でかつコストも安価であることから、プラスチック製ファンが多く採用されている。この種のファンには、金属製のディスクに樹脂製ブレードをそれぞれ独立して設けた構成となした組立て型ファンがあり、この組立て型ファンには、金属製のディスクに、ブレード部およびスパイダー部が一体形の樹脂製ブレードの当該スパイダー部をリベット、ボルト等で組付ける構造のものが開発されている。
図９、図１０はその樹脂製ファンの組付け構造を例示したもので、図９に示す組立て型ファンの組付け構造は、金属製のディスク１１１に、ファンブレード１１２のスパイダー部１１２−１を相重ね、当該部分をリベット１１３に締結した構造となしたものである。また、図１０に示す組立て型ファンの組付け構造は、金属製のディスク１１４の端部を屈曲させて締結フランジ部１１４−１を形成し、その締結フランジ部１１４−１にファンブレード１１５のスパイダー部１１５−１を相重ね、当該部分をリベット１１６にて締結した構造となしたものである。ここで、金属製のディスク１１１は円形板に限らず多角形板のものも含む。
なお、このファンはプラスチック（合成樹脂材）射出成形体からなり、ファンブレードファンブレード１１２、１１５の付け根部は、回転中心線に対して所定角度傾斜したある迎角をもって取付けられると共に、ファンブレード自体が付け根部からその先端縁にいくにしたがって捩じられ徐々に小さな迎角をもった形状になっている。
上記樹脂製ファンのブレードの材質としては、ＰＰ、ＰＰＧ（Ｇ：グラスファイバー）、Ｎ（ナイロン）、ＮＧ（Ｇ：グラスファイバー）等があり、強度はＰＰが最も低く、ＰＰＧ、Ｎ、ＮＧの順に強く、コストもＰＰが最も安く、ＰＰＧ、Ｎ、ＮＧの順に高い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上記した図９、図１０に示す組付け構造では、金属製のディスク１１１、１１４のブレード組立て構造部の芯（板厚中芯）Φ１と、回転中心に垂直でファンブレード１１２、１１５の重芯を通る線Φ２とが偏心しているため、ファンの回転に伴う遠心力によって発生するモーメントによって、ファンブレード１１２、１１５と金属製のディスク１１１、１１４のリベットによる締結部、すなわち樹脂製のスパイダー部１１２−１、１１５−１が破損したり、金属製のディスク１１１、１１４の締結部が破損する可能性が多分にあった。
【０００４】
本発明は、上記した問題を解決するためになされたもので、金属製のディスクに樹脂製ブレードをそれぞれ独立して設けた構成となしたファンにおいて、ファン回転に伴う遠心力によってモーメントがほとんど発生せず、ファンブレードのスパイダー部と金属製のディスクのリベットやボルトによる締結部の破損を防止し得る組立て型ファンにおける組付け構造を提案しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る組付け構造は、金属製のディスクに樹脂製ブレードをそれぞれ独立して設けた構成となしたファンであって、前記金属製のディスクに、ブレード部およびスパイダー部が一体形の樹脂製ブレードの当該スパイダー部をリベット、ボルト等で組付ける構造の組立て型ファンにおいて、前記金属製ディスクのブレード組立て構造部の板厚中芯と、回転中心に垂直でブレードの重芯を通る線とをほぼ一致させて組付けた構造となしたことを特徴とするものである。
また、本発明における金属製のディスクとスパイダー部との具体的な締結構造としては、下記に示す構造を採用することができる。
▲１▼スパイダー部側に凹部を設け、この凹部に金属製のディスクを凹凸嵌合させ、当該部分をリベット、ボルト等で締結した構造。
▲２▼金属製のディスクを複数個の部材を相重ねて構成するとともに、その端部に凹部を設け、この凹部にスパイダー部を凹凸嵌合させ、当該部分をリベット、ボルト等で締結した構造。
▲３▼金属製のディスク端部を屈曲させてスパイダー部の肉厚にほぼ等しい段差を設け、この段差部にスパイダー部を相重ね、当該部分をリベット、ボルト等で締結した構造。
▲４▼スパイダー部をブレードの重芯を通る線より偏心させて設け、該スパイダー部に金属製のディスクを相重ね、当該部分をリベット、ボルト等で締結した構造。
▲５▼金属製のディスク側にスパイダー部を両面から挟む複数個の挟持片をそれぞれ周方向に位置をずらして設け、該挟持片にてスパイダー部を挟んだ状態で当該部分をリベット、ボルト等で締結した構造。
▲６▼ディスク側に締結用フランジを設け、スパイダー部側には前記フランジ部を両面から挟む複数個の挟持片をそれぞれ翼弦方向に位置をずらして設け、前記フランジ部の板厚中芯を通る線とブレードの重芯を通る線とがほぼ一致するごとく前記挟持片にて前記フランジ部を挟んだ状態で当該部分をリベット、ボルト等で締結した構造。
▲７▼金属製のディスクを２枚の平板を相重ねて構成するとともに、その外側端部に形成した凹部にスパイダー部を凹凸嵌合させ、当該部分をリベット、ボルト等で締結した構造。
▲８▼ディスク端部を回転中心線とほぼ平行に折曲げて筒形となすと共に、さらにその折曲げ部の端部を回転中心に垂直な線と平行に折曲げて締結用フランジを形成した金属製のディスクを用いた構造。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る樹脂製ブレードを有する組立て型ファンの組付け構造の第１実施例を示す断面概念図、図２は同じく第２実施例を示す断面概念図、図３は同じく第３実施例を示す断面概念図、図４は同じく第４実施例を示す断面概念図、図５は同じく第５実施例を示す断面概念図、図６は同じく第６実施例を示す断面概念図、図７は同じく第７実施例を示す断面概念図、図８は同じく第８実施例を示す断面概念図である。
【０００７】
すなわち、図１に示す樹脂製ブレードを有する組立て型ファンの組付け構造は、金属製の円形または多角形状の環状ディスク１１、スパイダー部１２−１とブレード部１２−２を同一の樹脂製としたブレードおよびスパイダー部が一体型の樹脂製ブレード１２の前記スパイダー部１２−１に設けた凹部１２−１ａと金属製の環状ディスク１１とを、環状ディスク１１の板厚中芯を通る線Φ１とディスクの回転中心に垂直でブレード１２−２の重芯を通る線Φ２とがほぼ一致するごとく凹凸嵌合させ、この凹凸嵌合部をリベット１３にて締結した構成となしたものである。
【０００８】
図２に示す組立て型ファンの組付け構造は、ディスクの捻り剛性を高めるために金属製の環状ディスク２１を例えば厚肉板材２１−１とその両面に張付けた薄板部材２１−２とからなる３層構造とし、この３層構造の環状ディスク２１の外周端部に設けた凹部２１−３に、スパイダー部２２−１とブレード部２２−２を同一の樹脂製としたブレードおよびスパイダー部が一体型の樹脂製ブレード２２の前記スパイダー部２２−１を、環状ディスク２１の板厚中芯を通る線Φ１とファンの回転中心に垂直でブレード２２−２の重芯を通る線Φ２とがほぼ一致するごとく凹凸嵌合させ、この凹凸嵌合部をリベット２３にて締結した構成となしたものである。なお、環状ディスク２１は３層構造に限定するものではなく、材質や強度等を考慮して４層以上の多層構造とすることも可能である。また、薄板部材２１−２に挟まれる部材は平板に替えて、相手部材の取付用ボルト孔に対応するブロック状あるいはリング状のスペーサ部材を用いてもよい。
【０００９】
図３に示す組立て型ファンの組付け構造は、金属製の環状ディスク３１の外周端部に、スパイダー部３２−１とブレード部３２−２を同一の樹脂製としたブレードおよびスパイダー部が一体型の樹脂製ブレード３２の前記スパイダー部３２−１の肉厚にほぼ等しい段差部３１−１を設け、この段差部３１−１にスパイダー部３２−１を、環状ディスク３１の板厚中芯を通る線Φ１とファンの回転中心に垂直でブレード３２−２の重芯を通る線Φ２とがほぼ一致するごとく相重ね、当該部分をリベット３３にて締結した構成となしたものである。前記段差部３１−１は環状ディスク３１の外周端部を屈曲させて形成することはいうまでもない。
【００１０】
図４に示す組立て型ファンの組付け構造は、金属製の環状ディスク４１、スパイダー部４２−１とブレード部４２−２を同一の樹脂製としたブレードおよびスパイダー部が一体型の樹脂製ブレード４２の前記スパイダー部４２−１を、図示のごとくブレード部４２−２の重芯を通る線Φ２と、環状ディスク４１の板厚中芯を通る線Φ１とがほぼ一致する量だけ偏心させて設け、このスパイダー部４２−１に環状ディスク４１をブレード部４２−２の重芯を通る線Φ２と環状ディスク４１の板厚中芯を通る線Φ１とがほぼ一致するように相重ね、当該部分をリベット４３にて締結した構成となしたものである。
【００１１】
図５に示す組立て型ファンの組付け構造は、金属製の環状ディスク５１側に、スパイダー部５２−１とブレード部５２−２を同一の樹脂製としたブレードおよびスパイダー部が一体型の樹脂製ブレード５２の前記スパイダー部５２−１を両面から挟む一対の挟持片５１−１ａ、５１−１ｂをそれぞれ位置を周方向にずらして設け、該挟持片５１−１ａ、５１−１ｂの間にスパイダー部５２−１を環状ディスク５１の板厚中芯を通る線Φ１とブレード部５２−２の重芯を通る線Φ２とがほぼ一致するように挟んだ状態で当該部分をリベット５３にて締結した構成となしたものである。
【００１２】
図６に示す組立て型ファンの組付け構造は、金属製の環状ディスク６１の外周端部を回転中心線とほぼ平行に折曲げて当該ディスクをほぼ筒形（カップ形）となすと共に、さらにその折曲げ部の端部をディスクの回転中心に垂直な線と並行に折曲げて締結用フランジ６１−１を形成し、スパイダー部６２−１とブレード部６２−２を同一の樹脂製としたブレードおよびスパイダー部が一体型の樹脂製ブレード６２の前記スパイダー部６２−１に設けた一対の挟持片６２−１ａ、６２−１ｂとをそれぞれブレード６２の翼弦方向に位置をずらして設け、この挟持片６２−１ａ、６２−１ｂと前記締結用フランジ６１−１とを、締結用フランジ６１の板厚中芯を通る線Φ１とファンの回転中心に垂直でブレード６２−２の重芯を通る線Φ２とがほぼ一致するように挟んだ状態で当該部分をリベット６３にて締結した構成となしたものである。
【００１３】
図７に示す組立て型ファンの組付け構造は、ディスクの捻り剛性を高めるために金属製の環状ディスク７１を同一肉厚の２枚の平板７１−１、７１−２を相重ねて構成するとともに、その外側端部に各平板７１−１、７１−２の端部をそれぞれ外側に広げて形成した凹部７１ａに、スパイダー部７２−１とブレード部７２−２を同一の樹脂製としたブレードおよびスパイダー部が一体型の樹脂製ブレード７２の前記スパイダー部７２−１を、環状ディスク７１の板厚中芯を通る線Φ１とファンの回転中心に垂直でブレード７２−２の重芯を通る線Φ２とがほぼ一致するごとく凹凸嵌合させ、この凹凸嵌合部をリベット７３にて締結した構成となしたものである。なお７４はスパイダー部７２−１のボルト孔に一体に組込まれた筒形インサートである。
【００１４】
図８に示す組立て型ファンの組付け構造は、金属製の環状ディスク８１、スパイダー部８２−１とブレード部８２−２を同一の樹脂製としたブレードおよびスパイダー部が一体型の樹脂製ブレード８２の前記スパイダー部８２−１に設けた凹部８２−１ａと金属製の環状ディスク８１とを、環状ディスク８１の板厚中芯を通る線Φ１とファンの回転中心に垂直でブレード８２−２の重芯を通る線Φ２とがほぼ一致するごとく凹凸嵌合させ、この凹凸嵌合部を皿状ワッシャ８４−１および環状ワッシャ８４−２を介在させてリベット８３にて締結した構成となしたものである。
【００１５】
なお、図６に示す締結用ランジ付きのカップ形のディスクは、上記したすべてのディスクに適用できることはいうまでもない。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したごとく、本発明に係る組立て型ファンにおける組付け構造は、金属製の環状ディスクとブレードの組立て構造部の板厚中芯と、ファン回転中心に垂直でブレードの重芯を通る線とがほぼ一致するごとく構成したことにより、ファンの回転に伴う遠心力により発生するモーメントによるブレードの組立て構造部（締結部）に生じる捻り力を著しく低減できるので、ファンブレードと金属製のディスクのリベットによる締結部、すなわち樹脂製のスパイダー部の破損、金属製のディスクの端部の破損を防止できるという効果を奏し、さらに締結部を両側からの挾込み方式とした組立て構造の場合は、締結部のブレード側強度が高められることにより、ブレードの遠心力に十分に耐えることができ遠心力によるブレードの離脱を防止できるという効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る樹脂製ブレードを有する組立て型ファンの組付け構造の第１実施例を示す断面概念図である。
【図２】同じく第２実施例を示す断面概念図である。
【図３】同じく第３実施例を示す断面概念図である。
【図４】同じく第４実施例を示す断面概念図である。
【図５】同じく第５実施例を示す断面概念図である。
【図６】同じく第６実施例を示す断面概念図である。
【図７】同じく第７実施例を示す断面概念図である。
【図８】同じく第８実施例を示す断面概念図である。
【図９】本発明の対象とする従来の樹脂製ブレードを有する組立て型ファンの組付け構造の一例を示す断面概念図である。
【図１０】本発明の対象とする従来の樹脂製ブレードを有する組立て型ファンの組付け構造の他の例を示す断面概念図である。
【符号の説明】
１１、２１、３１、４１、５１、６１、７１、８１  環状ディスク
１２  ２２、３２、４２、５２、６２、７２、８２  樹脂製ブレード
１２−１、２２−１、３２−１、４２−１、５２−１、６２−１、７２−１、８２−１  スパイダー部
１２−２、２２−２、３２−２、４２−２、５２−２、６２−２、７２−２、８２−２  ブレード部
１３、２３、３３、４３、５３、６３、７３、８３  リベット
Φ１  環状ディスクの板厚中芯を通る線
Φ２  回転中心に垂直でブレードの重芯を通る線
【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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【図８】
0004650915.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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