JP2006010000A

JP2006010000A - 締結構造

Info

Publication number: JP2006010000A
Application number: JP2004189989A
Authority: JP
Inventors: Masashi Miyagawa; 雅志宮川
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-06-28
Filing date: 2004-06-28
Publication date: 2006-01-12

Abstract

【課題】樹脂製部材の締結の際に必要な軸力を確保でき、樹脂製部材のリサイクルも容易となる樹脂製部品のための締結構造を提供する。
【解決手段】締結構造は、中央穴を形成した環状平板本体４１とその内周縁部から延びる複数の板バネ状爪要素４３とを有した金属製のスペーサ３９を備える。樹脂製のファン３５に設けた貫通孔３５ｂにスペーサ３９の各爪要素４３をファンモータの回転シャフト２１側から挿入して、環状平板本体４１がファン３５のファンモータ側表面に当接するまで各爪要素４３を貫通孔３５ｂ内に押し込み、雌ネジ３７をファンモータと反対側から貫通孔３５ｂ内に挿入した後、環状平板本体４１の中央穴を通して雌ネジ３７を回転シャフト２１に螺合させ、ファン３５と回転シャフト２１との間に環状平板本体４１を介在させてファン３５を回転シャフト２１に締結する。
【選択図】図３

Description

本発明は、支持体に樹脂製の被締結部材を締結するための締結構造、特に電動ファンモータにファンを締結するための締結構造に関する。

自動車のラジエータの冷却などに使用される電動ファンモータには、ポリプロピレンなどの樹脂から形成されたファンがボルトなどを用いて締結されている。また、車体などにもボルトなどを用いて樹脂製のファンシュラウドを締結している。このような締結部には荷重を保持するために一定の軸力の確保が要求されるが、樹脂製部品を締結する場合、ボルトなどのネジ手段により樹脂製部品を支持体に締め付けると、樹脂製部品においてクリープや座屈が発生して、締結に必要な軸力を得ることができないことがある。

樹脂製部品を締結する際に発生するクリープや座屈のこのような問題を解消するために、従来は、締結軸力を受ける樹脂製部品の締結部に金属製のインサートを一体成形していた（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００２−３６２８６号公報

ところで、樹脂製部品を廃棄した後にリサイクルする場合には、樹脂製部品に組み込まれた金属製インサートなどの金属部分を樹脂製部品から取り外す必要がある。ところが、従来のように樹脂製部品と金属製インサートを一体的に成形している場合、金属製インサートを樹脂製部品から取り外すことが一般に困難であり、リサイクルの障害となるという問題が生じていた。

また、金属製インサートを用いず、タッピングネジを使用する事例もあるが、このような場合、保守等のために、タッピングネジを一度緩めると、製品の再使用が困難となってしまい保守性に劣るという問題があった。

よって、本発明の目的は、上記従来技術に存する問題を解消して、樹脂製部材の締結の際に必要な軸力を確保でき、樹脂製部材のリサイクルも容易となる樹脂製部品のための締結構造を提供することにある。

本発明は、上記目的に鑑み、支持体に樹脂製の被締結部材を締結するための締結構造であって、中央穴を形成した環状平板本体と該環状平板本体の内周縁から延びる複数の板バネ状爪要素とを有した金属製のスペーサを備え、各爪要素が前記環状平板本体から離れるに従って互いから離れるように前記環状平板本体の略垂直方向外方に斜めに延びており、前記被締結部材に設けた貫通孔に前記スペーサの各爪要素の先端部を支持体側から挿入して、前記爪要素の先端部が前記貫通孔から突出し且つ前記環状平板本体が前記被締結部材の支持体側表面に当接するまで各爪要素を前記貫通孔内に押し込み、ネジ手段を該ネジ手段の外周面と前記貫通孔の内周面との間に各爪要素が位置するようにして前記支持体と反対側から前記貫通孔内に挿入した後、前記環状平板本体の中央穴を通して前記ネジ手段を前記支持体に螺合させ、前記被締結部材と前記支持体との間に前記スペーサの前記環状平板本体を介在させて前記被締結部材を前記支持体に締結するようにした締結構造を提供する。

上記締結構造では、スペーサの環状平板本体が被締結部材の支持体側表面に当接した状態で被締結部材に取り付けられ、環状平板本体と支持体との間に環状平板本体を介在させた状態で被締結部材がネジ手段により支持体に締結される。したがって、樹脂製の被締結部材に接触するのは環状平板本体となり、支持体の当接面の面積にかかわらず被締結部材の支持体側表面に広い軸力伝達面積を確保でき、支持体から被締結部材に伝達する単位面積当たりの軸力を小さくすることができる。これにより、締結時に樹脂製被締結部材における座屈やクリープの発生を回避させ、締結に必要な軸力を確保することが可能となる。また、金属製スペーサの中央穴の内周縁から延びる複数の爪要素がスペーサの環状平板本体から離れるに従って互いからの垂直方向外方に斜めに延びているので、爪要素が板バネとして機能する。したがって、被締結部材に設けた貫通孔に爪要素を押し入れることにより、爪要素が外方に拡張しようとする力でスペーサの爪要素を貫通孔内に保持することができ、被締結部材へのスペーサの取り付けが容易になる一方、廃棄後に被締結部材からスペーサを取り外すのも容易となる。

ネジ手段の頭部の座面がテーパ状になっていれば、被締結部材の貫通孔にネジ手段を挿入して被締結部材を支持体に締結したときに、ネジ手段の頭部の座面がネジ手段の外周面と貫通孔の内周面との間に位置する爪要素に圧接し、爪要素を外方に押し広げて被締結部材の貫通孔に押し付けると共に、爪要素を介して被締結部材に軸力を付与することができる。

また、貫通孔から突出する爪要素の部分が、貫通孔の開口端部の縁部に沿って延びるようにくの字に曲折していれば、くの字部分が貫通孔の開口端部の縁部に引っ掛かり、被締結部材の貫通孔からの爪要素の脱落を防止することができる。

上記締結構造は、特に、ファンをファンモータの回転部に取り付けるのに適している。支持体としてのファンモータの回転シャフトにファンを締結する場合、ファンは回転シャフトを回転可能に支持する軸受の端面に当接することになるが、回転するべきファンは固定となる軸受の外輪の端面に接触しないようにする必要があるので、内輪端面のみが当接面となって軸力伝達面積が小さくなる。本発明の締結構造はこのような場合にスペーサの環状平板本体により樹脂製のファンと金属製のスペーサとの軸力伝達面積を広くとれるので、単位面積当たりの軸力が小さくなってファンにおけるクリープの発生を抑制でき、特に有効となる。

以下、図面を参照して、本発明の締結構造について説明する。
なお、以下の説明における「前」とはファンが取り付けられる側を意味し、「後」とはその反対側を意味する。

図１及び図２を参照すると、ファンモータ１１は、概略円筒状のヨーク１３とヨーク１３の後部開口を閉鎖するエンドカバー１５とから構成されるモータハウジング１７を備えている。モータハウジング１７には、その前面中央部に設けられた挿通孔１９を貫通して延びる金属製の回転シャフト２１が軸受を介して回転可能に支持されている。詳細には、軸受は、モータハウジング１７の前端面に隣接して設けられた軸受収納部に収容された転がり軸受２３と、エンドカバー１５の中央部に形成された軸受収容部に収容されたすべり軸受２５とを含み、転がり軸受２３によって回転シャフト２１の前端部を、すべり軸受２５によって回転シャフト２１の後端部をそれぞれ回転可能に支持している。なお、モータハウジング１７は、転がり軸受２３の前端面に関し、外輪（アウターレース）２３ａの外周縁から内周縁手前までしか覆っておらず、内輪（インナーレース）２３ｂの前端面には回転シャフト２１に取り付けられるファン（すなわち、回転部）が当接するようになっている。

回転シャフト２１のうちモータハウジング１７内に収容されている部分には、回転子（ロータ）２７と整流子（コンミテータ）２９とが取り付けられている。そして、この回転子２７を取り囲むように複数の固定子３１がモータハウジング１７の内周面に固定され、また、回転シャフト２１の半径方向に整流子２９の外周面と対向して配置されるようにブラシ組立体３３がモータハウジング１７に固定されている。固定子３１は、永久磁石や電磁石などから構成され得る。

回転シャフト２１の前端部は樹脂製のファン３５の中央部に設けられたハブ３５ａに形成された貫通孔３５ｂを貫通して延びており、ファン３５は本発明の締結構造を用いて回転シャフト２１の前端部に締結されている。

締結構造は、回転シャフト２１の先端部に設けられたネジ部と、これに螺合する対応するネジ部材と、スペーサ３９とを含む。図１に示されている実施形態では、回転シャフト２１の先端部に雄ネジ部２１ａを設け、これにネジ部材としての雌ネジ３７を螺合させている。

スペーサ３９は、全体が金属から形成されており、図４に詳細に示されているように、中央穴４１ａを形成した環状平板本体４１とその内周縁部から延びる複数の爪要素４３とを有している。各爪要素４３は、環状平板本体４１から離れるに従って互いから離れるように、環状平板本体４１のなす面に対して略垂直方向外方に斜めに延びており、板ばねとして機能するようになっている。また、各爪要素４３の先端部には、くの字に曲折された部分４３ａが形成されていることが好ましい。図４に示されているスペーサ３９は、環状平板本体４１の内周縁部の対向した位置から延びる二つの爪要素４３を有しているが、環状平板本体４１の内周縁部に沿った任意の位置から延びる三つ以上の爪要素４３を有していてもよい。後者の場合、爪要素４３は環状平板本体４１の内周縁部に沿って等間隔で配置されることが好ましい。

組立の際、スペーサ３９は、爪要素４３をファンモータ１１側からファン３５の貫通孔３５ｂ内に挿入した後、爪要素４３の先端が貫通孔３５ｂから突出し且つ環状平板本体４１がファンハブ３５ａのファンモータ１１側の端面に当接するまで、爪要素４３をファン３５の貫通孔３５ｂ内に押し込むことにより、爪要素４３のバネ作用で貫通孔３５ｂに装着、保持される。このとき、爪要素４３のくの字に曲折された部分４３ａが貫通孔３５ｂの開口端部の縁部に沿って延びるように、くの字に曲折した部分４３ａを開口端部の縁部に引っ掛けることが好ましい。これにより、スペーサ３９が貫通孔３５ｂから不意に脱落することを防止することができる。

ファン３５の貫通孔３５ｂにスペーサ３９が装着されると、スペーサ３９の環状平板本体４１は、ファンハブ３５ａのファンモータ１１側表面に接触した状態で配置されることになる。次に、この状態のファン３５をファンモータ１１の回転シャフトに装着すると、スペーサ３９の環状平板本体４１は、ファンモータ１１の回転シャフト２１を支持する転がり軸受２３のファン３５側端面とファンハブ３５ａのファンモータ１１側表面との間に挟まれた状態となる。なお、環状平板本体４１の寸法は、その外周が転がり軸受２３の内輪２３ｂの半径方向内側に隣接し且つその内周が転がり軸受２３の外輪２３ａの半径方向内側に位置するように決定されている。すなわち、環状平板本体４１は、半径方向に関し、転がり軸受２３の端面に沿って内輪２３ｂの内周から内輪２３ｂの外周を越えて外輪２３ａの内周の手前まで延びるようになっている。

次に、図３に詳細に示されているように、回転シャフト２１と反対側から、貫通孔３５ｂにおける二つの爪要素４３の間又は複数の爪要素４３によって囲まれた空間内に雌ネジ３７を挿入した後、すなわち、雌ネジ３７の外周面とファン３５の貫通孔３５ｂの内周面との間に各爪要素４３が位置するように雌ネジ３７を貫通孔３５ｂ内に挿入した後、スペーサ３９の環状平板本体４１の中央穴４１ａを貫通して延びる回転シャフト２１の先端部の雄ネジ部２１ａに雌ネジ３７を螺合させる。図２に示されているように、このときに使用する雌ネジ３７は、その頭部の座面がテーパ状になっていることが好ましい。

雌ネジ３７をさらに締め付けると、雌ネジ３７の頭部の座面が各爪要素４３に圧接され、爪要素４３を外方に拡張させて貫通孔３５ｂの内周面に押し付けると共に、ファン３５に軸力を付与し、回転シャフト２１を支持する転がり軸受２３の内輪２３ｂの端面とファンハブ３５ａとの間にスペーサ３９の環状平板本体４１を挟んだ状態でファン３５を回転シャフト２１に締結する。このとき、爪要素４３が雌ネジ３７の頭部の座面と貫通孔３５ｂの内周面との間に位置しているので、回転する雌ネジ３７の頭部が貫通孔３５ｂの内周面に直接接触することはなく、貫通孔３５ｂの内周面が雌ネジ３７の頭部によって傷付けられることもない。

ファン３５の回転を可能とさせるためには、ファンモータ１１の回転シャフト２１へのファン３５の締結の際、ファン３５のファンモータ１１側表面における貫通孔３５ｂの開口周りの表面が、回転シャフト２１を回転可能に支持する転がり軸受２３の外輪２３ｂに接触せず内輪２３ｂの端面のみと接触するようにしなくてはならない。したがって、ファン３５とファンモータ１１の回転部との間には十分な軸力伝達面積を確保することができず、樹脂材料からなるファン３５の締結部においてクリープや座屈が起こりやすい。本発明に係る締結構造では、ファン３５のファンモータ１１側表面において貫通孔３５ｂの開口を取り囲む表面と回転シャフト２１を支持する転がり軸受２３の内輪２３ｂの端面との間にスペーサ３９の環状平板本体４１を介在させた状態でファン３５をファンモータ１１の回転部（回転シャフト２１及び転がり軸受２３の内輪２３ｂを含む）に締結するので、ファン３５のファンモータ１１側表面は転がり軸受２３の内輪２３ｂからスペーサ３９の環状平板本体４１を通して軸力を受けることになり、転がり軸受２３の内輪２３ｂと直接接触する場合よりも広い軸力伝達面積を確保することができる。したがって、単位面積当たりの伝達軸力が小さくなり、ファン３５の締結部において座屈やクリープが発生しにくくなる。

さらに、爪要素４３の数を増やすことにより、ファン３５と爪要素４３との接触面積が増加するので、雌ネジ３７により付与される軸力によりファン３５の貫通孔３５ｂの内周面において座屈が生じるのを防止することが可能となる。

一方、スペーサ３９はファン３５にスナップ式に取り付けられているだけなので、廃棄時に容易に金属のスペーサ３９を樹脂製のファン３５から取り外すことができ、リサイクルが容易になる。

以上、図示されている実施形態に基づいて本発明の締結構造を説明したが、本発明は図示されている実施形態に限定されるものではない。例えば、図５に示されているように、支持体４５側に雌ねじ穴４７を形成し、ネジ部材としてボルト４９を使用して本発明の締結構造を構成することもできる。この場合、被締結部材５１に形成された貫通孔内にスペーサ３９を挿入し、支持体４５と被締結部材５１との間にスペーサ３９の環状平板本体４１を配置した状態で、ボルト４９を支持体４５の雌ねじ孔４７に螺合させる。この場合も、ボルト４９の頭部の座面はテーパ状になっていることが好ましい。

本発明の締結構造を用いてファンモータの回転シャフトの先端に締結されたファンの側断面図である。図１のファン及びファンモータの組立分解図である。図１のファンモータの回転シャフトとファンとの締結部の拡大断面図である。図３に示されている締結部に使用されているスペーサの斜視図である。本発明の締結構造の他の実施形態である。

符号の説明

１１ファンモータ
２１回転シャフト
２１ａ雄ネジ部
３５ファン
３５ａハブ
３５ｂ貫通孔
３７雌ネジ
３９スペーサ
４１環状平板本体
４１ａ中央穴
４３爪要素

Claims

支持体に樹脂製の被締結部材を締結するための締結構造であって、
中央穴を形成した環状平板本体と該環状平板本体の内周縁部から延びる複数の板バネ状爪要素とを有した金属製のスペーサを備え、各爪要素が前記環状平板本体から離れるに従って互いから離れるように前記環状平板本体の略垂直方向外方に斜めに延びており、前記被締結部材に設けた貫通孔に前記スペーサの各爪要素の先端部を支持体側から挿入して、前記爪要素の先端部が前記貫通孔から突出し且つ前記環状平板本体が前記被締結部材の支持体側表面に当接するまで各爪要素を前記貫通孔内に押し込み、ネジ手段を該ネジ手段の外周面と前記貫通孔の内周面との間に各爪要素が位置するようにして前記支持体と反対側から前記貫通孔内に挿入した後、前記環状平板本体の中央穴を通して前記ネジ手段を前記支持体に螺合させ、前記被締結部材と前記支持体との間に前記スペーサの前記環状平板本体を介在させて前記被締結部材を前記支持体に締結することを特徴とする締結構造。
前記ネジ手段の頭部の座面はテーパ状になっている、請求項１に記載の締結構造。
締結時に、前記ネジ手段の頭部の座面が各爪要素に圧接される、請求項２に記載の締結構造。
前記貫通孔から突出する前記爪要素の部分が、前記貫通孔の開口端部の縁部に沿って延びるように、くの字に曲がっている、請求項１に記載の締結構造。
前記被締結部材はファンであり、前記支持体はファンモータの回転部である、請求項１に記載の締結構造。