(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属にて丸軸状に形成された回転軸（１５）と、
前記回転軸（１５）により回転駆動される回転体（１１）と、
樹脂にて前記回転体（１１）と別体に形成され、前記回転体（１１）に回転方向に対して一体に係合し、かつ、前記回転軸（１５）に圧入固定される回り止め部材（１４）とを備え、
前記回転体（１１）には、内周端部にボス部（１３）が一体に設けられ、
前記ボス部（１３）には、前記回転軸（１５）が嵌合する取付穴（１８）が形成され、
前記回り止め部材（１４）は、前記回転軸（１５）に圧入固定される取付穴（２０）を有する内側円筒部（２１）と、
前記内側円筒部（２１）の外側に空間（２２）を存して配置される外側円筒部（２３）と、
前記内側円筒部（２１）と前記外側円筒部（２３）とを一体に連結する連結部（２４）とを備え、
前記連結部（２４）に、前記回り止め部材（１４）の端面（１４ａ）に位置して前記端面（１４ａ）を閉塞する閉塞形状部（２４ａ）が形成されていることを特徴とする回転体の取付構造。
【請求項２】
前記連結部（２４）に前記内側円筒部（２１）と前記外側円筒部（２３）との間で軸方向に延びる複数の接続リブ部（２４ｂ）を備えることを特徴とする請求項１に記載の回転体の取付構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転体の取付構造に関するもので、樹脂製の遠心式ファンと回転軸との取付（固定）に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂製のファンと回転軸との取付構造として、例えば米国特許第６２７３７２６号明細書に、図６に示す構造のものが記載されている。この従来構造では、ファン（回転体）１１は樹脂で形成され、ファン１１のボス部１３の取付穴１８が図示しないモータの丸軸状の回転軸１５に圧入固定されている。
【０００３】
この構造においては、モータ側のトルクが大きいと、ボス部１３の取付穴１８と回転軸１５との圧入代を大きくしてモータトルクに見合ったファン１１の回りトルクを保持する必要があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ファン１１のボス部１３の取付穴１８と回転軸１５との圧入代を大きくして圧入固定すると、ボス部１３では、その内部応力によって径外方向および円周方向に広がり、軸方向に縮もうとして、図７のようにボス部１３の取付穴１８の端面開口部１８ａが径外方向に開く現象が発生する。
【０００５】
このため、回転軸１５とボス部１３の取付穴１８の接触部が小さくなって、回転軸１５と取付穴１８との間の面圧が低下して必要な回りトルクを確保できない問題があった。
【０００６】
本発明は、上記点に鑑み、ファン等の回転体を丸軸状の回転軸に圧入した際に、回転体のボス部の端面開口部が径外方向に開かず、面圧が確保されて大きな回りトルクを確保できる回転体の取付構造を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明者は別のタイプとして、回転体に回転方向に対して回り止め部材を一体に係合し、回り止め部材を丸軸状に形成された回転軸に圧入固定することによって回転体を回転軸に取り付けるようにしたものを開発中である。
【０００８】
したがって、本発明の他の目的は、回り止め部材を丸軸状に形成された回転軸に圧入固定した際に、回転体のボス部の端面開口部が径外方向に開かず、面圧が確保されて大きな回りトルクを確保できる回転体の取付構造を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、金属にて丸軸状に形成された回転軸（１５）と、
回転軸（１５）により回転駆動される回転体（１１）と、
樹脂にて回転体（１１）と別体に形成され、回転体（１１）に回転方向に対して一体に係合し、かつ、回転軸（１５）に圧入固定される回り止め部材（１４）とを備え、
回転体（１１）には、内周端部にボス部（１３）が一体に設けられ、
ボス部（１３）には、回転軸（１５）が嵌合する取付穴（１８）が形成され、
回り止め部材（１４）は、回転軸（１５）に圧入固定される取付穴（２０）を有する内側円筒部（２１）と、
内側円筒部（２１）の外側に空間（２２）を存して配置される外側円筒部（２３）と、
内側円筒部（２１）と外側円筒部（２３）とを一体に連結する連結部（２４）とを備え、
連結部（２４）に、回り止め部材（１４）の端面（１４ａ）に位置して端面（１４ａ）を閉塞する閉塞形状部（２４ａ）が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
これによれば、回り止め部材（１４）は、内側円筒部（２１）と、内側円筒部（２１）の外側に空間（２２）を存して配置された外側円筒部（２３）とを一体に連結する連結部（２４）を備えているので、圧入代を大きくしても内側円筒部（２１）の変形が小さくなる。
【００１１】
また、外側円筒部（２３）が内側円筒部（２１）の外側に空間（２２）を存して配置されているので外径寸法Ｄを大きくできる。この際、回り止め部材（１４）の外径寸法Ｄと取付穴（２０）の内径寸法ｄとの比（Ｄ／ｄ）が大きいほど大きな面圧を発生することが可能となる。
【００１２】
したがって、圧入代を大きくしても内側円筒部（２１）の取付穴（２０）の端面開口部（２０ａ）が径外方向に開くような変形がなく、内側円筒部（２１）と回転軸（１５）間の面圧を大きく取れ、回り止め部材（１４）の回りトルクを大きくすることができる。
【００１３】
ところで、樹脂製の回り止め部材（１４）の外径寸法Ｄを単に大きくしただけでは肉厚が厚くなり、この形状にて樹脂成形を行うと、回り止め部材（１４）の一部にひけ巣が発生する。なお、「ひけ巣」とは、厚肉部品を樹脂で成形すると、その一部に空間（巣）ができることをいう。しかし、請求項１では、内側円筒部（２１）と外側円筒部（２３）とで空間（２２）を形成しているので、回り止め部材（１４）の肉厚を比較的薄く、均一に形成でき、ひけ巣が発生しない。
【００１４】
また、連結部（２４）に、回り止め部材（１４）の端面（１４ａ）に位置して端面（１４ａ）を閉塞する閉塞形状部（２４ａ）が形成されているので、回り止め部材（１４）の空間（２２）に塵、埃、油等が溜まらない。
【００１５】
ところで、回転体を送風機のファンで構成する場合は、閉塞形状部（２４ａ）がないと塵、埃、油等のごみが溜まって、送風機下流側に悪臭や異音を伝達するが、閉塞形状部（２４ａ）が回り止め部材（１４）の端面（１４ａ）に位置することにより、ごみが空間（２２）に溜まらず、送風機下流側の空間に悪臭や異音を伝達することを防止できる。
【００１６】
請求項２に記載の発明では、請求項１において、連結部（２４）に内側円筒部（２１）と外側円筒部（２３）との間で軸方向に延びる複数の接続リブ部（２４ｂ）を備えることを特徴とする。
【００１７】
これによれば、軸方向に延びる複数の接続リブ部（２４ｂ）を備えているので、内側円筒部（２１）と外側円筒部（２３）とを強固に連結できる。
【００３４】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【００３５】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本実施形態は、本発明による回転体の取付構造を車両用空調装置の遠心式送風機に適用したものである。
【００３６】
図１は本実施形態による遠心式送風機（以下、送風機と略す。）の断面図であり、図２はファン１１のボス部１３、およびキャップ１４と回転軸１５との嵌合部分の拡大図である。
【００３７】
図１において、遠心式多翼ファン（以下、ファンと略す。）１１は、本発明の回転体を構成するものであって、モータ１２により回転駆動されて、軸方向Ｚから吸入した空気を径外方側に向けて吹き出すようになっている。
【００３８】
このファン１１には、図２に示すように、ディスク１６の外周端部において送風作用をなす多数枚の翼１７が円周方向に設けてあり、ディスク１６の内周端部に円筒状のボス部１３が一体に設けられている。このボス部１３には、回転軸１５に中間ばめまたは締まりばめにて取り付けられる取付穴１８が、ファン１１の回転中心線に沿って延びるように形成されている。
【００３９】
また、ディスク１６で隔てられ、キャップ１４側に位置するボス部１３の円筒外周面からディスク１６にかけて、複数の係合突起部１９が、周方向に等間隔で放射状に形成されている。なお、ファン１１を構成するボス部１３、ディスク１６、翼１７、係合突起部１９は樹脂により一体に成形されている。
【００４０】
また、キャップ１４は、本発明の回り止め部材を構成するものであって、その回転中心線に沿って延びるように形成された取付穴２０が設けられた内側円筒部２１と、内側円筒部２１の外側に空間２２を存して配置された外側円筒部２３と、内側円筒部２１と外側円筒部２３とを一体に連結する連結部２４とを備えている。
【００４１】
この連結部２４は閉塞形状部２４ａと接続リブ部２４ｂとから構成されている。閉塞形状部２４ａは、キャップ１４の軸方向端面のうち、空気流れ方向Ｚの上流（反モータ側端部）側の端面１４ａに位置して端面１４ａを閉塞するものである。接続リブ部２４ｂは、内側円筒部２１と外側円筒部２３の間で複数、軸方向に延びて両円筒部２１、２３間を一体に連結する。この接続リブ部２４ｂをより具体的に述べると、図２（ｃ）に例示するように、円周方向に４個、等間隔に放射状に形成されている。
【００４２】
なお、キャップ１４を構成する内側円筒部２１、外側円筒部２３、連結部２４は樹脂にて一体に成形されている。また、外側円筒部２３のうちボス部１３側の端面には、ファン１１の係合突起部１９に対応する部分に、複数の切り欠き部２５が、周方向に等間隔で形成されている。
【００４３】
因みに、ファン１１およびキャップ１４の樹脂材料は本実施形態ではポリプロピレン（ＰＰ）を用いている。回転軸１５は金属製であり、本実施形態では、Ｓ４５ＣまたはＳＵＪ丸磨き棒を用いている。
【００４４】
次に組付手順を述べる。まず、ファン１１の係合突起部１９と、キャップ１４の外側円筒部２３の切り欠き部２５とが一致するようにして、キャップ１４とファン１１を一体に組み付ける。この際、ファン１１の係合突起部１９とキャップ１４の外側円筒部２３の切り欠き部２５が締まりばめにて係合される。なお、この切り欠き部２５と係合突起部１９との係合は、すきまばめまたは中間ばめであってもよい。
【００４５】
次に、ファン１１とキャップ１４の組付体を、モータ１２の回転軸１５に組み付ける。この際、ファン１１のボス部１３の取付穴１８と回転軸１５が中間ばめないし締まりばめにて嵌合して、ファン１１が回転軸に取り付けられる。また、キャップ１４の取付穴２０と回転軸１５が締まりばめにて嵌合して、キャップ１４が回転軸１５に圧入固定される。
【００４６】
第１実施形態によれば、キャップ１４は、内側円筒部２１と外側円筒部２３とを一体に連結する連結部２４を備えているので、圧入代を大きくしても内側円筒部２１の変形が小さくなる。
【００４７】
また、内側円筒部２１の外側に空間２２を存して外側円筒部２３が配置されているので、キャップ１４の外径寸法Ｄを大きくできる。
【００４８】
ここで、キャップ１４の外径寸法Ｄを大きくしたときの効果を述べると、回転軸１５にファン１１のボス部１３が圧入されたときの面圧Ｐは、以下の数式１、２により決定される。
【００４９】
【数１】
Ｐ≒｛Δｄ×Ｅ｝／｛ｄ（Ｗ＋ν）｝
但し、Ｐ  ：面圧
Δｄ：圧入代
Ｅ  ：ボス材曲げ弾性係数
ｄ  ：回転軸径
ν  ：ボス材ポアソン比
Ｗ  ：形状係数
ただし、前記「曲げ弾性係数」は金属の縦弾性係数に相当するもので、樹脂の場合、曲げ弾性係数と称するものとする。
【００５０】
【数２】
Ｗ＝｛１＋（ｄ／Ｄ）２｝／｛１−（ｄ／Ｄ）２｝
ｄ  ：回転軸径
Ｄ  ：ボス外径
【００５１】
【数１】式および【数２】式によれば、ボス部１１の取付穴１８の内径寸法ｄと、外径寸法Ｄの比率（Ｄ／ｄ）が大きいほど形状係数Ｗが小さくなり、高い面圧を発生することが可能で、大きな圧入代にも耐えることができる。
【００５２】
したがって、圧入代を大きくしても内側円筒部２１の取付穴２０の端面開口部２０ａが径外方向に開くような変形がなく、内側円筒部２１の取付穴２０と回転軸１５間の面圧を大きく取れ、キャップ１４の回りトルクを大きくすることができる。
【００５３】
ところで、上記によれば、キャップ１４の外径寸法Ｄを大きくすればよいことになるが、キャップ１４は樹脂製のため、キャップ１４の外径寸法Ｄを大きくして肉厚を厚くすると、樹脂成形の際に、キャップ１４にひけ巣が発生して強度が弱くなるという問題点がある。
【００５４】
しかし、第１実施形態によれば、キャップ１４の内側円筒部２１と外側円筒部２３とが連結部２４によって空間２２を形成しているので、キャップ１４の肉厚を比較的薄く、均一にできる。したがって、キャップ１４を樹脂成形する際、ひけ巣が発生しない。
【００５５】
また、キャップ１４の軸方向端面のうち、空気流れ方向Ｚの上流（反モータ側端部）の端面１４ａに閉塞形状部２４ａを位置させて端面１４ａを閉塞させているので、キャップ１４の空間２２に空気送風中の塵、埃、油等が溜まらない。
【００５６】
ところで、閉塞形状部２４ａがないと塵、埃、油等のごみが溜まって、送風機下流側に悪臭や異音が伝達されるが、閉塞形状部２４ａがキャップ１４の上流側端面１４ａに位置することにより、ごみが空間２２に溜まらず、送風機下流側の空間に悪臭や異音が伝達されることを防止できる。
【００５７】
（第２実施形態）
第１実施形態では、キャップ１４を丸軸状に形成された回転軸１５に圧入固定することによってファン１１が回転軸１５に取り付けられていたが、第２実施形態では、キャップ１４を用いずに、ファン１１のボス部１３を、丸軸状の回転軸１５に直接圧入固定するようにしている。
【００５８】
図３は第２実施形態を表すものであって、図２に対応する。ファン１１には、ディスク１６の内周端部に円筒状のボス部１３が一体に設けられている。このボス部１３は、内側円筒部２６と、空間２７を存して外側に配置された外側円筒部２８と、内側円筒部２６と外側円筒部２８とを一体に連結する連結部２９とを備えている。内側円筒部２６には、回転軸１５に圧入固定される取付穴１８が、ファン１１の回転中心線に沿って延びるように形成されている。
【００５９】
この連結部２９は閉塞形状部２９ａと接続リブ部２９ｂとから構成されている。閉塞形状部２９ａは、ボス部１３の軸方向端面のうち、空気流れ方向Ｚの上流（反モータ側端部）側の端面１３ａに位置して端面１３ａを閉塞するものである。接続リブ部２９ｂは、内側円筒部２６と外側円筒部２８の間で複数、軸方向に延びて両円筒部２６，２８間を一体に連結する。この接続リブ部２９ｂを具体的に述べると、図示の例では円周方向に４個、等間隔に放射状に形成されている。
【００６０】
第２実施形態によれば、ボス部１３は、内側円筒部２６と外側円筒部２８とを一体に連結する連結部２９を備えているので、圧入代を大きくしても内側円筒部２６の変形が小さくなる。
【００６１】
また、外側円筒部２８が内側円筒部２６の外側に空間２７を存して配置されているので外径寸法を大きくできる。この際、ボス部１３の外径寸法Ｄと取付穴１８の内径寸法ｄとの比（Ｄ／ｄ）が大きいほど大きな面圧を発生することが可能となる。
【００６２】
したがって、第１実施形態と同様の理由により、ファン１１の回りトルクを大きくすることができる。
【００６３】
しかも、ファン１１のボス部１３の内側円筒部２６と外側円筒部２８とが連結部２９によって一体で連結されて空間２７を形成しているので、ボス部１３の肉厚を比較的薄く、均一にできる。したがって、ファン１１を樹脂成形する際、ボス部１３にひけ巣が発生しない。
【００６４】
また、閉塞形状部２９ａの形成により、ボス部１３の空間２７に塵、埃、油が溜まらない。
【００６５】
（第３実施形態）
第１実施形態では、キャップ１４を、内側円筒部２１と外側円筒部２３と連結部２４からなる形状としたが、第３実施形態では、キャップ１４の外周面１４ｂに複数の補強リブ３０を設けた形状にしている。
【００６６】
図４は、第３実施形態を表すものであって、図２に対応する。キャップ１４の外周面１４ｂには、ファン１１の係合突起部１９に対する部分に、複数の切り欠き部２５が周方向に等間隔で形成されている。また、この複数の切り欠き部２５の間に、複数の補強リブ３０が径外方向に突出するとともに、キャップ１４の軸方向全長に渡って周方向に等間隔で設けられている。
【００６７】
第３実施形態によれば、キャップ１４の外周面１４ｂに複数の補強リブ３０が配置されているので、圧入代を大きくしてもキャップ１４の変形が小さくなる。
【００６８】
また、キャップ１４の外周面１４ｂに複数の補強リブ３０が配置されているので、補強リブ３０が設けられていない形状と比較すると、キャップ１４の外径寸法Ｄを大きくできる。したがって、第１実施形態と同様の理由により、キャップ１４の回りトルクを大きくすることができる。
【００６９】
（第４実施形態）
第２実施形態では、ファン１１のボス部１３は、内側円筒部２６と、外側円筒部２８と、連結部２９からなる形状としたが、第４実施形態では、ファン１１のボス部１３の外周面１３ｂに複数の補強リブ３１を設けた形状とした。
【００７０】
図５は、第４実施形態を表すものであって、図３に対応する。ボス部１３には、複数の補強リブ３１が径外方向に突出するとともに、ボス部１３の軸方向全長に渡って周方向に等間隔で設けられている。なお、補強リブ３１は、ディスク１６の前後に分断して形成されるから、前記の「軸方向全長」とは、ディスク１６の形成部位を除く範囲のことである。
と重なる部分において、ディスク１６を除く。
【００７１】
第４実施形態によれば、ファン１１のボス部１３の外周面１３ｂに複数の補強リブ３１が配置されているので、圧入代を大きくしてもしてもボス部１３の変形が小さくなる。
【００７２】
また、ファン１１のボス部１３の外周面１３ｂに複数の補強リブ３１が配置されているので、補強リブ３１が設けられていない形状と比較すると、ボス部１３の外径寸法Ｄを大きくできる。したがって、第１実施形態と同様の理由により、ファン１１の回りトルクを大きくすることができる。
【００７３】
（その他の実施形態）
本発明による回転体の取付構造は、送風機にその適用が限定されるものではなく、その他の回転体にも適用することができる。
【００７４】
また、ボス部、内側円筒部、外側円筒部の外径部は、多角形状、長円形等、完全な円筒部でなくてもよい。
【００７５】
また、第３実施形態の説明では、補強リブ３０は、複数の切り欠き部２５の間に周方向に等間隔で形成されているが、キャップ１４の外周面１４ｂのどの位置にあってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による送風機の断面図である。
【図２】図１に示す送風機のファンのボス部およびキャップと、回転軸との嵌合部分の拡大図である。
【図３】本発明の第２実施形態によるファンのボス部と回転軸との嵌合部分の拡大図である。
【図４】本発明の第３実施形態によるファンのボス部およびキャップと、回転軸との嵌合部分の拡大図である。
【図５】本発明の第４実施形態によるファンのボス部と回転軸との嵌合部分の拡大図である。
【図６】従来の技術による送風機のボス部拡大図である。
【図７】図６に示すボス部の開口部が変形した後の拡大図である。
【符号の説明】
１１…ファン（回転体）、１３…ボス部、１３ａ，１４ａ…端面、
１３ｂ，１４ｂ…外周面、１４…キャップ（回り止め部材）、
１５…回転軸、１８、２０…取付穴、２１、２６…内側円筒部、
２２、２７…空間、２３、２８…外側円筒部、２４、２９…連結部、
２４ａ、２９ａ…閉塞形状部、２４ｂ，２９ｂ…接続リブ部、
３０、３１…補強リブ。
【図１】
0003941575.tif 000002
【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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