JP2985800B2 - 中空翼 - Google Patents

中空翼

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JP2985800B2 JP27641396A JP27641396A JP2985800B2 JP 2985800 B2 JP2985800 B2 JP 2985800B2 JP 27641396 A JP27641396 A JP 27641396A JP 27641396 A JP27641396 A JP 27641396A JP 2985800 B2 JP2985800 B2 JP 2985800B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、二つの翼体を衝
合合体させてなる中空翼に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図２及び図３には、従来構造の中空翼１
０を示している。この中空翼１０は、図２に示すよう
に、ボス２８の周囲に所定ピッチで放射状に複数個取り
付けられることで翼車を構成するものであって、次述す
る第１翼体１１と第２翼体１２の衝合合体構造とされて
いる。
【０００３】即ち、上記第１翼体１１は、中空翼１０の
裏面１０ｆの全域と表面１０ｅの一部（後縁部１０ｂ寄
り部分）を構成するものであって、樹脂材の射出成形に
より、なだらかな湾曲板状の断面形状及び略台形状の平
面形状を有する如く一体形成されている。また、この第
１翼体１１は、その表面１１ａ上の上記中空翼１０の前
縁部１０ａに直近接する位置から後縁部１０ｂ寄り位置
にかけての部分に、該中空翼１０の平面形状に略合致す
る略台形状の平面形状をもつ嵌合凹部１４を形成してい
る。従って、この嵌合凹部１４の外周端面１４ａ（図４
及び図５）は、上記中空翼１０の前縁部１０ａ側と後縁
部１０ｂ側にそれぞれ対応する二つの略直線部分と該中
空翼１０の外周縁部１０ｃと内周縁部１０ｄ側にそれぞ
れ対応する二つの円弧部分とをもつことになる。また、
上記嵌合凹部１４の外周端面１４ａの内側には、該外周
端面１４ａに沿ってその全周に亙って延びる所定幅の棚
面１４ｂが形成されている。
【０００４】一方、上記第２翼体１２は、上記第２翼体
１２の上記嵌合凹部１４に嵌合されて上記中空翼１０の
前縁部１０ａ寄りの表面１０ｅを構成するものであっ
て、樹脂材の射出成形により、該嵌合凹部１４の外周端
面１４ａの形状に沿い且つ該外周端面１４ａとの間に所
定幅の突合隙間１６（図４及び図５参照）をその全周に
おいて形成し得るような寸法形状をもつ湾曲板状に一体
形成されている。
【０００５】かかる構成の上記第１翼体１１と第２翼体
１２とを用いて上記中空翼１０を製造するに際しては、
図２〜図５にそれぞれ示すように、上記第１翼体１１の
上記嵌合凹部１４に対して上記第２翼体１２を嵌合さ
せ、該嵌合凹部１４側の棚面１４ｂと第２翼体１２の裏
面１２ｂの外周縁部とを相互に衝合させるとともに該嵌
合凹部１４の外周端面１４ａと第２翼体１２の外周端面
１２ｃとの間に上記突合隙間１６を確保する。従って、
図２に示すように、上記第１翼体１１と第２翼体１２と
の嵌合状態においては、該第１翼体１１の嵌合凹部１４
の外周形状と該第２翼体１２の外周形状とに沿って略台
形状に延びる突合線Ｌが形成される（実際には、上記突
合隙間１６が存在することから「線」とはならないが、
説明の便宜上、この突合隙間１６を含んだ部分を「突合
線Ｌ」とする）。
【０００６】かかる状態で、図４に示すように、発振機
２５とホーン２６とを備えた超音波接合機２４を使用
し、該ホーン２６を上記突合線Ｌ上に対応させ且つこれ
に所定の押圧力をかけるとともに、矢印ａ−ｂ方向（即
ち、上記棚面１４ｂの面方向に略直交する方向）に超音
波振動を与える。すると、相互に衝合する上記棚面１４
ｂと第２翼体１２の裏面外周部との間に摩擦熱が発生
し、この摩擦熱によって上記衝合部分が適度に溶解して
ここに溶解部１５が生成され、この溶解部１５によって
第１翼体１１と第２翼体１２とが接合される。このよう
な超音波接合を、例えば図２に示すように、上記突合線
Ｌを構成する前縁側突合線部Ｌａと後縁側突合線部Ｌｂ
と外周縁側突合線部Ｌｃと内周縁側突合線部Ｌｄのう
ち、該前縁側突合線部Ｌａと後縁側突合線部Ｌｂと外周
縁側突合線部Ｌｃの各中間位置と、これら各突合線部Ｌ
ａ〜Ｌｄがそれぞれ連続する四つの角部に対応する位置
の合計７つの打点２１，２１，・・（黒丸で示す）にお
いて順次行うことで、上記第１翼体１１と第２翼体１２
とが一体的に接合され、これら両者間に上記嵌合凹部１
４により構成される空洞部１３を備えた中空翼１０が得
られるものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の如く
上記第１翼体１１と第２翼体１２とを超音波接合にて一
体的に接合して構成される中空翼１０においては、略台
形状の突合線Ｌをもち、且つこの第１翼体１１と第２翼
体１２との超音波接合に際しては、上記突合線Ｌの各角
部と直線部分及び円弧部分の中間位置とをそれぞれ打点
位置としているが、かかる打点配置では中空翼１０とし
て要求される上記第１翼体１１と第２翼体１２との接合
強度を十分に確保できない場合も生じる。
【０００８】かかる場合の対応方法として、超音波接合
の打点数を増やす方法と、各打点での溶解部１５の面積
を増やす方法とが考えられる。
【０００９】ところが、前者の方法では、突合線Ｌの直
線あるいは円弧線部分における接合打点の数を増やすこ
とになるが、かかる直線あるいは円弧線部分における各
打点の溶解部１５は、図５に示すように上記棚面１４ｂ
の延出方向に沿って比較的大きく広がっているので、隣
接する一対の打点２１，２１間に追加の打点２１を設け
たとしても、既設の打点２１，２１と追加の打点２１の
溶解部１５，１５同士が重合する可能性が高く、従っ
て、打点数の増加ほどには接合強度は上がらない。
【００１０】また、後者の方法では、例えば突合線Ｌに
沿った比較的幅寸法が大きく且つ大出力のホーンを使用
して溶解部１５の面積を増やすことが必要となることか
ら、超音波接合機が高価なものとなり設備費の負担が増
えるとともに、上記突合線Ｌと幅寸法が比較的大きいホ
ーンとを線状に位置合わせすることが必要であることか
ら位置合わせが難しく、量産に不向きな方法と言える。
【００１１】一方、上記第１翼体１１と第２翼体１２と
の間には、これら両者の嵌合時における作業性の確保の
観点から、上記突合線Ｌに沿って所定幅をもつ突合隙間
１６が設けられているが、この突合隙間１６が比較的大
きいことから、上記第１翼体１１と第２翼体１２とを嵌
合させた状態においてこれら両者間に比較的大きなガタ
ツキが生じる。この結果、上記第１翼体１１と第２翼体
１２とを嵌合させた状態での最初の超音波接合（第１番
目の打点の接合時）には、上記ガタツキによって超音波
接合機からの接合エネルギーが打点の周囲に分散され、
溶解不足あるいは溶解面積の減少によって第１番目の打
点の接合強度が低下することになる。
【００１２】そこで本願発明は、構造的に高い接合強度
をもった中空翼を提案することを目的としてなされたも
のである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本願発明ではかかる課題
を解決するための具体的手段として次のような構成を採
用している。
【００１４】本願の第１の発明では、その一方の側面に
嵌合凹部を備えた第１翼体の該嵌合凹部に対して、該嵌
合凹部に嵌合し得る外周形状をもつ第２翼体を、該第１
翼体と第２翼体との間に空洞部を形成した状態で板厚方
向に嵌合させ、且つこれらを超音波接合により一体的に
接合してなる中空翼において、相互に近接対向状態で突
き合わされる上記第１翼体における上記嵌合凹部の内周
端面と上記第２翼体の外周端面とに沿って延びる突合線
を、上記第１翼体及び第２翼体の面方向に沿って左右へ
交互に折曲する折曲線状に形成するとともに、該突合線
の折曲部に対応する位置を上記超音波接合の打点位置と
したことを特徴としている。
【００１５】本願の第２の発明では、上記第１の発明に
かかる中空翼において、上記突合線のうち、上記中空翼
の後縁側に対応する部位を折曲線状としたことを特徴と
している。
【００１６】本願の第３の発明では、上記第１の発明に
かかる中空翼において、上記突合線のうち、コーナー部
に対応する部位を折曲線状としたことを特徴としてい
る。
【００１７】
【発明の効果】本願発明ではかかる構成とすることによ
り次のような効果が得られる。
【００１８】 本願の第１の発明にかかる中空翼によ
れば、第１翼体と第２翼体とをこれらの間に空洞部を形
成した状態で嵌合させ且つこれらを超音波接合により一
体的に接合してなる中空翼において、相互に近接対向状
態で突き合わされる上記第１翼体における上記嵌合凹部
の内周端面と上記第２翼体の外周端面とに沿って延びる
突合線を、上記第１翼体及び第２翼体の面方向に沿って
左右へ交互に折曲する折曲線状に形成するとともに、該
突合線の折曲部に対応する位置を超音波接合の打点位置
に設定しているので、次のような効果が得られる。
【００１９】（イ）各折曲部を打点とすることで、該各
折曲部に対してスポット的なホーンを使用して超音波接
合を行うことができ、例えば比較的幅寸法の大きいホー
ンを使用する場合に比して、該ホーンと打点との位置合
わせが容易で作業性が高く、それだけ量産性に優れ、延
いては中空翼のコストダウンが図れる。
【００２０】（ロ）各折曲部を打点としスポット的なホ
ーンを使用することで、該各打点における溶解部を比較
的小さく抑えて隣接する打点の溶解部同士の重合を抑制
することができ、この結果、打点数を増やして中空翼全
体としての接合強度を効果的に高めることができる。
【００２１】（ハ）第１翼体と第２翼体との突合線を折
曲線状とすることで、これら両者間の突合隙間を同じと
した場合には、例えばこれを直線状あるいは円弧線状と
する場合に比して、各折曲部における突合隙間は該折曲
部の数に反比例して小さくなる。この結果、上記第１翼
体と第２翼体とを超音波接合する際における第１番目の
打点の接合時の上記両部材間のガタツキが低減され、そ
れだけ打点周囲への接合エルギーの分散が抑制され、該
打点への接合エネルギーの集中によって該打点における
接合強度が高められる。
【００２２】これら（イ）〜（ハ）の相乗作用として、
より高い接合強度をもつ中空翼をより安価に提供するこ
とができるものである。
【００２３】 本願の第２の発明にかかる中空翼によ
れば、上記第１の発明にかかる中空翼において、上記突
合線のうち、上記中空翼の後縁側に対応する部位を折曲
線状としているので、例えば上記突合線のうちの上記中
空翼の前縁側あるいは外周縁側に対応する部位を折曲線
状とする場合に比して、該突合線によって空気流れが乱
される度合いが小さく、それだけ中空翼の性能向上が図
れることになる。
【００２４】 本願の第３の発明にかかる中空翼によ
れば、上記第１の発明にかかる中空翼において、上記突
合線のうち、コーナー部に対応する部位を折曲線として
いる。このコーナー部は、第１翼体と第２翼体との接合
強度を確保するのに好適な位置であることから該接合強
度の効果的な向上が図れるものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】図１には、本願発明の好適な実施
形態としての中空翼１を示している。この中空翼１の基
本構成は、図２以下に示した従来の中空翼１０と同様で
あって、嵌合凹部５を備えた第１翼体２と該２１の嵌合
凹部５を閉蓋する如く嵌合配置される第２翼体３との衝
合合体構造とされ、これら第１翼体２と第２翼体３とを
超音波接合にて一体的に接合固定することで、その内部
に空洞部４を備えた中空翼１が形成されている。
【００２６】この実施形態の中空翼１が従来の中空翼１
０（図２以下参照）と異なる点は、上記第１翼体２と第
２翼体３との突合線Ｌの形状と超音波接合の打点配置構
造である。
【００２７】即ち、先ず、突合線Ｌの形状に関しては、
上記突合線Ｌのうち、中空翼１の後縁側に位置する外周
縁側突合線部Ｌｃを翼面方向へ交互に折曲する折曲線状
に形成するとともに、前縁側突合線部Ｌａと後縁側突合
線部Ｌｂとのコーナー部、及び前縁側突合線部Ｌａと内
周縁側突合線部Ｌｄとのコーナー部を、それぞれ折曲線
状に形成している。
【００２８】また、超音波接合の打点配置に関しては、
図１に黒丸で示す各打点２１，２１，・・の如く、上記
突合線Ｌの各折曲部をそれぞれ打点位置に設定してい
る。尚、前縁側突合線部Ｌａの中間位置と後縁側突合線
部Ｌｂの中間位置をそれぞれ打点としていることは従来
構造と同じである。
【００２９】かかる突合線Ｌの形状設定と、超音波接合
の打点位置設定とにより次のような特有の作用効果が期
待できるものである。
【００３０】第１に、上記各折曲部を超音波接合の打点
とすることで、該各折曲部に対してスポット的なホーン
を使用して超音波接合を行うことができる。このため、
例えば、直線状あるいは円弧線状の突合線部分の接合時
のように比較的幅寸法の大きいホーンを使用する場合の
如く線同士の位置合わせとなる場合に比して、該ホーン
と打点との位置合わせが容易で作業性が高くなり、それ
だけ量産性に優れ、延いては中空翼１のコストダウンが
図れることになる。
【００３１】第２に、各折曲部を打点としスポット的な
ホーンを使用することで、該各打点における溶解部溶解
部１５，１５，・・を比較的小さく抑えて隣接する打点
の溶解部１５，１５同士の重合を抑制することができ
る。この結果、打点数を増やすことによる中空翼全体と
しての接合強度の向上が確実に達成でき、強度上の信頼
性の高い中空翼１を得ることが可能となる。
【００３２】第３に、第１翼体２と第２翼体３との突合
線Ｌを折曲線状とすることで、これら両者間の突合隙間
１６を同じとした場合には、例えばこれを直線状あるい
は円弧線状とする場合に比して、各折曲部における突合
隙間１６は該折曲部の数に反比例して小さくなる。この
結果、上記第１翼体２と第２翼体３とを超音波接合する
際における第１番目の打点の接合時の上記両部材間のガ
タツキが低減され、それだけ打点周囲への接合エルギー
の分散が抑制され、該打点への接合エネルギーの集中に
よって該打点における接合強度が高められる。
【００３３】第４に、上記突合線Ｌのうち、上記中空翼
１の後縁側に対応する外周縁側突合線部Ｌｃを折曲線状
としているので、例えば上記突合線Ｌのうち、前縁側突
合線部Ｌａあるいは後縁側突合線部Ｌｂを折曲線状とす
る場合に比して、該突合線Ｌの凹凸形状によって空気流
れが乱される度合いが小さく、それだけ中空翼１の性能
向上が図れることになる。
【００３４】第５に、上記突合線Ｌのうち、前縁側突合
線部Ｌａと後縁側突合線部Ｌｂ、及び前縁側突合線部Ｌ
ａと内周縁側突合線部Ｌｄ、の各コーナー部に対応する
部位を折曲線としている。この場合、このコーナー部は
元々、上記第１翼体２と第２翼体３との接合強度を確保
するのに好適な位置であることから、該各コーナー部を
折曲線状としてその折曲部をそれぞれ超音波接合の打点
とすることで、接合強度の効果的な向上が図れるもので
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明にかかる中空翼の好適な実施形態を示
す平面図である。
【図２】従来の中空翼の平面図である。
【図３】図２のIII-III断面図である。
【図４】図３のIV部の拡大図である。
【図５】図４のV-V矢視図である。
【符号の説明】
１は中空翼、２は第１翼体、３は第２翼体、４は空洞
部、５は嵌合凹部、２１は打点、Ｌは突合線である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−70094（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−54301（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−110137（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−2395（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−108000（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F04D 29/18 - 29/38 B29C 65/08

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 その一方の側面に嵌合凹部を備えた第１
    翼体の該嵌合凹部に対して、該嵌合凹部に嵌合し得る外
    周形状をもつ第２翼体を、該第１翼体と第２翼体との間
    に空洞部を形成した状態で板厚方向に嵌合させ、且つこ
    れらを超音波接合により一体的に接合してなる中空翼で
    あって、 相互に近接対向状態で突き合わされる上記第１翼体にお
    ける上記嵌合凹部の内周端面と上記第２翼体の外周端面
    とに沿って延びる突合線を、上記第１翼体及び第２翼体
    の面方向に沿って左右へ交互に折曲する折曲線状に形成
    するとともに、 該突合線の折曲部に対応する位置を上記超音波接合の打
    点位置としたことを特徴とする中空翼。
  2. 【請求項２】 請求項１において、 上記突合線のうち、上記中空翼の後縁側に対応する部位
    を折曲線状としたことを特徴とする中空翼。
  3. 【請求項３】 請求項１において、 上記突合線のうち、コーナー部に対応する部位を折曲線
    状としたことを特徴とする中空翼。
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