JP2004019679A

JP2004019679A - 回転体の固定構造

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Publication number: JP2004019679A
Application number: JP2002171564A
Authority: JP
Inventors: Katsuji Kuwata; 桑田　勝治
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-06-12
Filing date: 2002-06-12
Publication date: 2004-01-22
Anticipated expiration: 2022-06-12
Also published as: JP3882689B2

Abstract

【課題】面取り部１６ａを有する回転軸１６に、回転軸１６の端面１６ｃとキャップ１９の端面１９ｂとを一致させてキャップ１９を固定するとキャップ１９が軸方向に沿って回転軸１６の面取り部１６ａ側へ抜けることがある。
【解決手段】キャップ１９の固定穴１９ａに、回転軸１６の径方向にへこんだ形状からなる逃がし部２１を回転軸１６の軸方向に延びるように設け、キャップ１９が回転軸１６に圧入された状態にて、逃がし部２１が少なくとも回転軸１６の面取り部１６ａに対向する部分を有するように、逃がし部２１の軸方向寸法を設定する。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転体の固定構造に関するもので、例えば樹脂製の遠心式ファンとモータのシャフトとの固定に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術では、図７に示すように、回転軸１６により回転駆動されるファン１１と、ファン１１に回転方向に対して一体に係合するキャップ１９とを回転軸１６に圧入固定している。
【０００３】
ここで、ファン１１のボス部１４の固定穴１４ａおよびキャップ１９の固定穴１９ａは、回転軸１６に対して締まりばめとなるように内径寸法が設定されている。また、ファン１１のボス部１４の端面１４ｂには軸方向にへこんだリブ嵌合溝部１７が複数形成されるとともに、キャップ１９の端面１９ｃには軸方向に沿って突出した回り止めリブ２０が複数形成されている。
【０００４】
この従来技術の組付手順を述べると、最初に、ファン１１のリブ嵌合溝部１７とキャップ１９の回り止めリブ２０とを係合して、ファン１１とキャップ１９を一体に組み付ける。次に、回転軸１６の端面１６ｃとキャップ１９の端面１９ｂが一致するようにして、一体に組み付けられたファン１１とキャップ１９を回転軸１６に圧入固定する。
【０００５】
ところで、回転軸１６の端面１６ｃの反対側には図示しないモータがあり、このモータ内部の軸受内径部、ファン１１のボス部１４の固定穴１４ａおよびキャップ１９の固定穴１９ａ等を傷つけず、容易に組み付けるために、回転軸１６の先端部に面取り部１６ａが設けられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この従来技術においては、キャップ１９の固定穴１９ａと回転軸１６とが締まりばめにて圧入固定されると、図８に示すように、キャップ１９の固定穴１９ａは一旦弾性変形して径外方向に広がり、回転軸１６の外周面１６ｂとの接触部において径外方への力Ｆが発生する。
【０００７】
また、キャップ１９の固定穴１９ａのうち回転軸１６の面取り部１６ａが対向する部分は、キャップ１９の弾性力によって、圧入固定前の寸法に戻ろうとして径内方へ変形する。この際、回転軸１６の面取り部１６ａとキャップ１９の固定穴１９ａが、面取り部１６ａの立ち上がり部付近で接触部を形成し、径外方斜め方向の力Ｆ１が発生する。この力Ｆ１は軸方向の分力Ｆ２と径外方向の分力Ｆ３に分解される。したがって、この構造では、キャップ１９が回転軸１６の面取り部１６ａ側にずれようとする力Ｆ２が発生する。
【０００８】
ところで、回転軸１６とキャップ１９は通常異なる材質で構成されるので、両者１６、１９の線膨張係数は下記条件１または条件２に示す関係となる。すなわち、
（条件１）（キャップ１９の線膨張係数）＞（回転軸１６の線膨張係数）
（条件２）（回転軸１６の線膨張係数）＞（キャップ１９の線膨張係数）
回転軸１６がＳ４５Ｃ、ＳＵＪ丸磨き棒などの金属製であり、キャップ１９がポリプロピレン、ナイロン等の樹脂（ガラス入りも含む）で構成されている場合は上記条件１の関係となるので、環境条件が高温状態から低温状態に変化すると、回転軸１６の収縮よりキャップ１９の収縮のほうが大きくなる。この結果、キャップ１９の固定穴１９ａの径内方への変形によって生じる力Ｆ１が更に大きくなり、上記の軸方向の分力Ｆ２も更に大きくなって、キャップ１９が回転軸１６の面取り部１６ａ側にずれる現象が生じる。これにより、キャップ１９が面取り部１６ａ側に抜けるというという不具合が発生する。
【０００９】
また、キャップ１９が金属製であって、回転軸１６の線膨張係数より小さい線膨張係数の材料で構成されている場合は上記条件２の関係となるので、環境条件が低温状態から高温状態に変化すると、キャップ１９の膨張より回転軸１６の膨張のほうが大きくなる。この結果、キャップ１９の固定穴１９ａの径内方への変形によって生じる力Ｆ１が更に大きくなり、上記の軸方向の分力Ｆ２も更に大きくなって、キャップ１９が回転軸１６の面取り部１６ａ側にずれる現象が生じる。これにより、キャップ１９が面取り部１６ａ側に抜けるというという不具合が発生する。
【００１０】
この不具合を防止するため、図９に示すように、回転軸１６の面取り部１６ａをキャップ１９の端面１９ｂより所定寸法Ｌ３を突出させる固定構造が従来採用されている。しかし、この固定構造では、回転軸１６の面取り部１６ａとキャップ１９の端面１９ｂの間の寸法Ｌ３を管理する必要があり、組み付けコスト増の要因となっていた。また、回転軸１６がキャップ１９の端面１９ｂより寸法Ｌ３だけ突出しているので、ファン１１、キャップ１９、回転軸１６からなる占有空間が大きくなる問題点が生じる。
【００１１】
さらに、回り止め部材をなすキャップ１９を用いずに、ファン１１のボス部１４の端面１４ｂと回転軸１６の端面１６ｃを一致させてファン１１を直接回転軸１６に圧入固定する固定構造においても、上記と同様の問題点がある。
【００１２】
本発明は上記点に鑑み、回転軸の面取り部がキャップ等の回り止め部材の固定穴に対向する構造であっても、回り止め部材が回転軸の面取り部側にずれることを防止することを目的とする。
【００１３】
また、本発明は回転軸の面取り部がファン等の回転体の固定穴に対向する構造であっても、回転体が回転軸の軸方向に沿って回転軸の面取り部側にずれることを防止することを他の目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的のいずれか１つを達成するために案出されたものであり、請求項１に記載の発明では、先端側に面取り部（１６ａ）が設けられた回転軸（１６）と、
回転軸（１６）により回転駆動される回転体（１１）と、
回転体（１１）に回転方向に対して一体に係合する回り止め部材（１９）とを備え、
回り止め部材（１９）を先端側から回転軸（１６）に圧入することによって回転体（１１）を回転軸（１６）に固定するようになっており、
回り止め部材（１９）は回転軸（１６）と線膨張係数が異なる材質で回転軸（１６）に圧入される固定穴（１９ａ）を有する形状に構成されており、
固定穴（１９ａ）には、回転軸（１６）の径方向にへこんだ形状からなる逃がし部（２１）を回転軸（１６）の軸方向に延びるように設け、
回り止め部材（１９）が回転軸（１６）に圧入された状態にて、逃がし部（２１）が少なくとも面取り部（１６ａ）に対向する部分を有するように、逃がし部（２１）の軸方向寸法を設定したことを特徴とする。
【００１５】
これによれば、回り止め部材（１９）と回転軸（１６）とが線膨張係数が異なる材質でできおり、この材料構成にて環境温度が低温から高温に、あるいは高温から低温になっても、逃がし部（２１）が少なくとも面取り部（１６ａ）に対向する部分を有するように、逃がし部（２１）の軸方向寸法を設定しているので、回り止め部材（１９）の固定穴（１９ａ）が回転軸（１６）の面取り部（１６ａ）に沿って径内方へ変形しない。したがって、回り止め部材（１９）には変形の際の径外方斜め方向の力（Ｆ１）が発生しないので、軸方向の分力（Ｆ２）も発生しない。
【００１６】
その結果、上記手段によれば、回り止め部材（１９）が回転軸（１６）の面取り部（１６ａ）側にずれることがない。これにより、回り止め部材（１９）が回転軸（１６）の面取り部（１６ａ）側に抜けることを防止する。
【００１７】
請求項２に記載の発明では、請求項１において、回り止め部材（１９）の端面（１９ｂ）と、回転軸（１６）の前記先端側の端面（１６ｃ）とが一致するように回り止め部材（１９）が回転軸（１６）に圧入固定され、
圧入固定の状態にて逃がし部（２１）が面取り部（１６ａ）の軸方向寸法（Ｌ１）以上の軸方向寸法（Ｌ２）を有することを特徴とする。
【００１８】
これによれば、回り止め部材（１９）の端面（１９ｂ）と、回転軸（１６）の端面（１６ｃ）とが一致するように回り止め部材（１９）が回転軸（１６）に圧入固定されているので、先端側の寸法管理が不要となり、組付コストの低減を図ることができる。また、回転軸（１６）が回り止め部材（１９）の端面（１９ｂ）から突出しないので、回転体（１１）、回り止め部材（１９）および回転軸（１６）からなる占有空間を小さく構成できる。
【００１９】
請求項３に記載の発明では、先端側に面取り部（１６ａ）が設けられた回転軸（１６）と、
回転軸（１６）により回転駆動される回転体（１１）とを備え、
回転体（１１）を先端側から前記回転軸（１６）に圧入することによって回転体（１１）を回転軸（１６）に固定するようになっており、
回転体（１１）は回転軸（１６）と線膨張係数が異なる材質で前記回転軸（１６）に圧入される固定穴（１４ａ）を有する形状に構成されており、
固定穴（１４ａ）には、回転軸（１６）の径方向にへこんだ形状からなる逃がし部（２２）を回転軸（１６）の軸方向に延びるように設け、
回転体（１１）が回転軸（１６）に圧入された状態にて、逃がし部（２２）が少なくとも面取り部（１６ａ）に対向する部分を有するように、逃がし部（２２）の軸方向寸法を設定したことを特徴とする。
【００２０】
これによれば、請求項１の回り止め部材（１９）に設けられた逃がし部（２１）形状が回転体（１１）に設けられているので、請求項１と同様の理由によって、回転体（１１）が回転軸（１６）の面取り部（１６ａ）側にずれることがない。これにより、回転体（１１）が回転軸（１６）の面取り部（１６ａ）側に抜けることを防止する。
【００２１】
請求項４に記載の発明では、請求項３において、回転体（１１）の端面（１４ｂ）と、回転軸（１６）の前記先端側の端面（１６ｃ）とが一致するように回転体（１１）が回転軸（１６）に圧入固定され、
圧入固定された状態にて逃がし部（２２）が面取り部（１６ａ）の軸方向寸法（Ｌ１）以上の軸方向寸法（Ｌ２）を有することを特徴とする。
【００２２】
これによれば、請求項２と同様に回転軸１６の突出寸法管理が不要となり、しかも回転体（１１）および回転軸（１６）からなる固定空間を小さく構成できる。
【００２３】
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。
【００２４】
【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固定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。
【００２５】
図１は第１実施形態による遠心式の送風機の断面図であり、図２は送風機の要部拡大図である。
【００２６】
図１において、送風機のファン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。
【００２７】
このファン１１には、送風作用をなす多数枚の翼１３（ブレード）が円周方向に設けられており、翼１３の回転中心部に設けられた円筒状のボス部１４とを一体に連結するディスク１５が形成されている。前記ボス部１４には、Ｓ４５Ｃなどの金属製の回転軸１６に中間ばめまたは締まりばめにて取り付けられる固定穴１４ａが設けられている。
【００２８】
また、図３に示すように、ファン１１のボス部１４の軸方向端面のうち、回転軸１６の面取り部１６ａ側の端面１４ｂにリブ嵌合溝部１７が円周方向に４箇所、等間隔に放射状にへこんで形成されている。ファン１１を構成する翼１３、ボス部１４およびディスク１５は樹脂、具体的にはポリプロピレンにより一体に成形されている。
【００２９】
なお、前記ファン１１を回転体駆動する回転軸１６の先端には直線状の面取り部１６ａが設けられており、モータ１２内部の軸受内径部、ファン１１のボス部１４の固定穴１４ａ等を傷つけず、容易に組み付けることができるようになっている。
【００３０】
また、キャップ１９は、本発明の回り止め部材を構成するものであって、樹脂にて２重円筒形状に形成され、固定穴１９ａが設けられている。この固定穴１９ａには、円筒状のキャップ１９の軸方向端面のうち、回転軸１６の面取り部１６ａ側の端面１９ｂ側に、回転軸１６の径方向にへこんだ円形状からなる逃がし部２１が回転軸１６の軸方向に延びるように設けられている。
【００３１】
この逃がし部２１の軸方向寸法は、キャップ１９が回転軸１６に圧入された状態にて、回転軸の面取り部１６ａに対向する部分と回転軸１６の外周面１６ｂに対向する部分を有するように設定されている。
【００３２】
またキャップ１９の軸方向端面のうち、回転軸１６の面取り部１６ａと反対側の端面１９ｃにおいて回り止めリブ２０が円周方向に４個、等間隔に放射状に突出して形成されている。なお、回り止め部材を構成する回り止めリブ２０はキャップ１９に一体となって樹脂、具体的にはナイロンにより成形されている。
【００３３】
また、第１実施形態によるファン１１の線膨張係数をαＦ、キャップ１９の線膨張係数をαＣ、回転軸１６の線膨張係数をαＳとすると、αＦ＝９．５×１０−５［／Ｋ］、αＣ＝３×１０−５［／Ｋ］、αＳ＝１．２１×１０−６［／Ｋ］である。
【００３４】
次に第１実施形態の組付手順を述べる。まず、ファン１１のリブ嵌合溝部１７とキャップ１９の回り止めリブ２０が一致するようにして、中間ばめないし締まりばめにて嵌合して固定する。次に、ファン１１とキャップ１９の組付体をモータ１２の回転軸１６に組み付ける。この際、ファン１１のボス部１４の固定穴１４ａと回転軸１６、キャップ１９の固定穴１９ａと回転軸１６が締まりばめにて嵌合して、圧入固定する。
【００３５】
この際、キャップ１９の端面１９ｂと回転軸１６の端面１６ｃは、一致するようにして組み付けられる。
【００３６】
次に、第１実施形態の効果を述べる。第１実施形態によれば、キャップ１９の線膨張係数αＣが回転軸１６の線膨張係数αＳより大きいので、環境温度が高温から低温になると、キャップ１９の収縮が回転軸１６の収縮より大きくなる。
【００３７】
しかし、キャップ１９が回転軸１６に圧入された状態にて、逃がし部２１が回転軸の面取り部１６ａに対向しているので、キャップ１９の固定穴１９ａには、回転軸１６の面取り部１６ａに沿って変形が生じない。したがって、キャップ１９には変形の際の径外方斜め方向の力Ｆ１が発生しないので、軸方向の分力Ｆ２も発生しない。
【００３８】
その結果、キャップ１９が回転軸１６の軸方向に沿って回転軸１６の面取り部１６ａ側にずれることがない。これにより、キャップ１９が回転軸１６の面取り部１６ａ側に抜けることを防止できる。
【００３９】
また、キャップ１９の端面１９ｂと、回転軸１６の端面１６ｃを一致させているから、回転軸１６の突出寸法管理が不要となり、組付コストの低減を図ることができる。
【００４０】
さらに、回転軸１６がキャップ１９の端面１９ｂから突出しないので、ファン１１、キャップ１９および回転軸１６からなる空間を小さく構成できる。
【００４１】
（第２実施形態）
第１実施形態では、キャップ１９に逃がし部２１を設けたが、第２実施形態では、図５に示すように、キャップ１９をなくし、回転軸１６にファン１１を直接圧入固定し、ファン１１のボス部１４の固定穴１４ａに第１実施形態と同様な形状の逃がし部２２を設けている。
【００４２】
第２実施形態において、前記逃がし部２２の軸方向寸法はファン１１が回転軸１６に圧入された状態にて、回転軸の面取り部１６ａに対向する部分と回転軸１６の外周面１６ｂに対向する部分を有するように設定されている。
【００４３】
このとき、ファン１１の線膨張係数αＦが回転軸１６の線膨張係数αＳより大きいので、環境温度が高温から低温になると、キャップ１９の収縮が回転軸１６の収縮より大きくなる。
【００４４】
しかし、ファン１１が回転軸１６に圧入された状態にて、逃がし部２２が回転軸の面取り部１６ａに対向しているので、ファン１１のボス部１４の固定穴１４ａには、回転軸１６の面取り部１６ａに沿って変形が生じない。
【００４５】
したがって、第１実施形態と同様の理由によって、ファン１１が回転軸１６の軸方向に沿って回転軸１６の面取り部１６ａ側にずれることがない。これにより、ファン１１が回転軸１６の面取り部１６ａ側に抜けることを防止できる。
【００４６】
また、ファン１１のボス部１４の端面１４ｂと、回転軸１６の端面１６ｃを一致させているから、回転軸１６の端面１６ｃの突出寸法管理が不要となり、組付コストの低減を図ることができる。
【００４７】
さらに、回転軸１６がファン１１の端面１４ｂから突出しないので、ファン１１、キャップ１９および回転軸１６からなる空間を小さく構成できる。
【００４８】
（第３実施形態）
第１実施形態および第２実施形態における逃がし部２１、２２は、回転軸１６の径方向にへこんだ円形状を回転軸の軸方向に延びるように設けたが、第３実施形態では傾斜するように設けている。
【００４９】
図６に示すように、第１実施形態に示すキャップ１９の固定穴１９ａに設けられた逃がし部２１は回転軸１６の回転中心線から傾斜したテーパ形状２３であってもよい。同様に、第２実施形態に示すファン１１の固定穴１４ａに設けられた逃がし部２２はテーパ形状であってもよい。
【００５０】
（その他の実施形態）
なお、第１実施形態キャップ１９の逃がし部２１および第２実施形態におけるファン１１の逃がし部２２は、回転軸１６の面取り部１６ａと外周面１６ｂに対向する部分とを有するようにしたが、これは面取り部１６ａおよび逃がし部２１、２２の軸方向寸法の加工誤差を考慮したものであって、少なくとも面取り部１６ａに対向する部分を有するようにするだけでもよい。
【００５１】
また、第１実施形態に示す固定構造において、キャップ１９の端面１９ｂと回転軸１６の端面１６ｃとを必要に応じて所定寸法ずらしてもよい。
【００５２】
また、ファン１１の材質はポリプロピレンであったが、ナイロンまたはガラス繊維または炭素繊維等にて引張り強度が強化された樹脂等を用いてもよい。さらに、キャップ１９はナイロンであったが、金属製またはガラス繊維または炭素繊維等にて引張り強度が強化された樹脂等を用いてもよい。
【００５３】
また、第１実施形態では、キャップ１９の線膨張係数が回転軸１６の線膨張係数より大きい材料を用いたが、キャップ１９の線膨張係数が回転軸１６の線膨張係数より小さい材料を用いても、第１実施形態と同様の理由により、キャップ１９が回転軸１６の面取り部１６ａ側に抜けることを防止できる。
【００５４】
また、第１実施形態ないし第３実施形態における面取り部１６ａの形状は直線状のものとしたが、Ｒ形状のものでもよい。
【００５５】
なお、本発明による回転体の固定構造は、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。
【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一部断面正面図である。
【図２】図１に示す送風機のファンのボス部の固定部分の拡大断面図である。
【図３】（ａ）は本発明の第１実施形態におけるファンのボス部の部分投影図、（ｂ）はファンのボス部の軸方向断面図である。
【図４】（ａ）は本発明の第１実施形態によるキャップの軸方向断面図、（ｂ）はキャップのＡ矢視図である。
【図５】本発明の第２実施形態によるファンのボス部の拡大断面図である。
【図６】本発明のその他の実施形態によるファンのボス部の拡大断面図である。
【図７】従来技術によるキャップおよびファンと回転軸との固定部分の拡大図である。
【図８】従来技術によるキャップと回転軸の力作用線図である。
【図９】従来技術によるキャップの拡大断面図である。
【符号の説明】
１１…ファン（回転体）、１４ａ、１９ａ…固定穴、１６…回転軸、
１６ａ…面取り部、１６ｃ…端面、１９…キャップ（回り止め部材）、
１９ｂ…端面、２１、２２…逃がし部。

Claims

先端側に面取り部（１６ａ）が設けられた回転軸（１６）と、
前記回転軸（１６）により回転駆動される回転体（１１）と、
前記回転体（１１）に回転方向に対して一体に係合する回り止め部材（１９）とを備え、
前記回り止め部材（１９）を前記先端側から前記回転軸（１６）に圧入することによって前記回転体（１１）を前記回転軸（１６）に固定するようになっており、
前記回り止め部材（１９）は前記回転軸（１６）と線膨張係数が異なる材質で前記回転軸（１６）に圧入される固定穴（１９ａ）を有する形状に構成されており、
前記固定穴（１９ａ）には、前記回転軸（１６）の径方向にへこんだ形状からなる逃がし部（２１）を前記回転軸（１６）の軸方向に延びるように設け、
前記回り止め部材（１９）が前記回転軸（１６）に圧入された状態にて、前記逃がし部（２１）が少なくとも前記面取り部（１６ａ）に対向する部分を有するように、前記逃がし部（２１）の軸方向寸法を設定したことを特徴とする回転体の固定構造。
前記回り止め部材（１９）の端面（１９ｂ）と、前記回転軸（１６）の前記先端側の端面（１６ｃ）とが一致するように前記回り止め部材（１９）が前記回転軸（１６）に圧入固定され、
前記圧入固定の状態にて前記逃がし部（２１）が前記面取り部（１６ａ）の軸方向寸法（Ｌ１）以上の軸方向寸法（Ｌ２）を有することを特徴とする請求項１に記載の回転体の固定構造。
先端側に面取り部（１６ａ）が設けられた回転軸（１６）と、
前記回転軸（１６）により回転駆動される回転体（１１）とを備え、
前記回転体（１１）を前記先端側から前記回転軸（１６）に圧入することによって前記回転体（１１）を前記回転軸（１６）に固定するようになっており、
前記回転体（１１）は前記回転軸（１６）と線膨張係数が異なる材質で前記回転軸（１６）に圧入される固定穴（１４ａ）を有する形状に構成されており、
前記固定穴（１４ａ）には、前記回転軸（１６）の径方向にへこんだ形状からなる逃がし部（２２）を前記回転軸（１６）の軸方向に延びるように設け、
前記回転体（１１）が前記回転軸（１６）に圧入された状態にて、前記逃がし部（２２）が少なくとも前記面取り部（１６ａ）に対向する部分を有するように、前記逃がし部（２２）の軸方向寸法を設定したことを特徴とする回転体の固定構造。
前記回転体（１１）の端面（１４ｂ）と、前記回転軸（１６）の前記先端側の端面（１６ｃ）とが一致するように前記回転体（１１）が前記回転軸（１６）に圧入固定され、
前記圧入固定された状態にて前記逃がし部（２２）が前記面取り部（１６ａ）の軸方向寸法（Ｌ１）以上の軸方向寸法（Ｌ２）を有することを特徴とする請求項３に記載の回転体の固定構造。