JP3843883B2

JP3843883B2 - 送風機および送風機のキャップ製造方法

Info

Publication number: JP3843883B2
Application number: JP2002119109A
Authority: JP
Inventors: 勉木下
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-04-22
Filing date: 2002-04-22
Publication date: 2006-11-08
Anticipated expiration: 2022-04-22
Also published as: JP2003314493A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂製ファンを回転駆動する送風機において、特にファンとシャフトとの固定構造、および送風機のキャップ製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の送風機では、樹脂製のファンに丸軸状のシャフトを圧入すると共に、樹脂製のキャップにシャフトを圧入し、ファンとキャップとを係合させることにより、キャップにてファンがシャフトに対して回転するのを防止する、すなわち回り止めを行うようになっている。
【０００３】
そして、キャップのうちシャフトが圧入される挿入穴は、シャフトの挿入方向にストレートに延びる、穴断面積が均一の形状に形成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、キャップの圧入代を大きくすると回り止めトルクを大きくできるが、その反面、圧入代が大きすぎると圧入荷重の増大によりキャップに割れが生じてしまう。
【０００５】
本発明は、上記点に鑑み、丸軸状のシャフトが圧入されると共にファンと係合する樹脂製のキャップを備える送風機において、当該キャップによる回り止めトルクを確保しつつ、キャップの対割れ性を向上させることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、駆動手段（２０）によって回転駆動される丸軸状のシャフト（２１）と、シャフト（２１）が圧入された樹脂製のファン（１０）と、シャフト（２１）が圧入されると共にファン（１０）と係合する樹脂製のキャップ（３０）とを備え、キャップ（３０）にてファン（１０）がシャフト（２１）に対して回転するのを防止するようにした送風機において、キャップ（３０）のうち前記シャフト（２１）が圧入される挿入穴（３１ａ）は、前記シャフト（２１）が圧入される向きに穴断面積が拡大するテーパ形状に形成されていることを特徴としている。
【０００７】
ここで、本発明者の試作検討により、キャップ（３０）の挿入穴（３１ａ）を、シャフト（２１）が挿入される向きに穴断面積が拡大するテーパ形状に形成すれば、挿入穴（３１ａ）の穴断面積を均一に形成した従来のキャップに比べて、キャップ（３０）による回り止めトルクを確保しつつ、キャップ（３０）の対割れ性を向上できることが分かった。
【０００８】
そして、本発明による対割れ性向上の理由は、次のように考察される。すなわち、図９に例示するように、シャフト（２１）を挿入穴（３１ａ）に圧入しはじめた時点において、シャフト（２１）圧入によりキャップ（３０）が受ける圧縮応力による図９中の符号Ｐ１に示す部分の変形は、挿入穴（３１ａ）のうち未だキャップ（３０）が挿入されていない部分、つまり図９中の符号Ｐ２に逃げるように変形することとなる。すなわち、Ｐ１における圧入による限界応力を越えた応力をＰ２における肉厚部で吸収するため、対割れ性が向上する。
【０００９】
本発明では、挿入穴（３１ａ）をテーパ形状に形成したことにより、上述の「未だキャップ（３０）が挿入されていない部分」は、穴断面積が拡大しているので、圧縮応力による変形は、「未だキャップ（３０）が挿入されていない部分」に逃げやすくなる。これにより、キャップ（３０）による回り止めトルクを確保しつつ、キャップ（３０）の対割れ性を向上できると考察される。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明では、駆動手段（２０）によって回転駆動される丸軸状のシャフト（２１）と、シャフト（２１）が圧入された樹脂製のファン（１０）と、シャフト（２１）が圧入されると共にファン（１０）と係合する樹脂製のキャップ（３０）とを備え、キャップ（３０）にてファン（１０）がシャフト（２１）に対して回転するのを防止するようにした送風機のキャップ製造方法であって、
キャップ（３０）を樹脂成形するにあたり、キャップ（３０）のうちシャフト（２１）が圧入される挿入穴（３１ａ）を成形する金型ピン（４０）に抜きテーパを形成しておき、
この金型ピン（４０）を、シャフト（２１）が圧入される側の反対側から脱型するようにしたことを特徴としている。
【００１１】
これにより、抜きテーパを形成した金型ピン（４０）を、シャフト（２１）が挿入される側の反対側から脱型するので、金型ピン（４０）の脱型を容易にできるとともに、挿入穴（３１ａ）は、シャフト（２１）が挿入される向きに穴断面積が拡大する挿入穴（３１ａ）のテーパ形状を確実に形成できる。よって、請求項１に記載の発明と同様の効果を得ることができる。
【００１３】
なお、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。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態を図に基づいて説明する。
【００１５】
本実施形態は、本発明に係る送風機を車両用空調装置の遠心式送風機に適用したものであって、図１は本実施形態に係る遠心式送風機（以下、送風機という）の断面図、図２は図１のファン１０およびキャップ３０とシャフト２１との嵌合部分の拡大断面図、図３は図２のキャップ３０単体を示す図で、図４のＸ−Ｘ断面図である。図４は図３のＡ矢視図、図５は図３のＢ矢視図である。
【００１６】
図１において、送風機は、回転軸Ｃ方向から吸入した空気を径外方側に向けて吹き出す遠心式多翼ファン（以下、ファンという）１０と、ファン１０を回転駆動する電動モータ２０と、電動モータ２０の回転力をファン１０に伝達するキャップ３０を備えている。
【００１７】
駆動手段に相当する電動モータ２０は、駆動シャフト（以下、シャフトという）２１を備え、このシャフト２１は、金属製で断面が丸軸状に形成されている。なお、従来より、シャフト２１を断面Ｄ形状に切削加工して回り止めとする構造の送風機があるが、本実施形態では、上述のように丸軸状に形成することにより、Ｄ形状における切削加工を廃止してコストダウンを図ると共に、シャフト２１の回転軸Ｃに対する重量バランスを均等にして振動、騒音の低減を図っている。
【００１８】
ファン１０は、シャフト２１が圧入される略円筒状のファンボス部１１と、ファンボス部１１に連結されてシャフト２１と一体に回転する複数枚の翼（ブレード）１２を有している。因みに、ファンボス部１１及びブレード１２は、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂にて一体成形されている。
【００１９】
図２に示すように、ファンボス部１１においてその外周側で且つキャップ３０側の部位には、キャップ３０の脚部３２を受け入れる４つの凹部１３を備えている。また、各凹部１３の表面のうち回転軸Ｃに近い側で且つ径方向外側に向いている面には、先端部が脚部３２の内周面に密着する突起部１４が１つずつ形成されている。
【００２０】
この突起部１４は、ファンボス部１１の外周面から脚部３２に向かって突出すると共に回転軸Ｃ方向に延びており、また、回転軸Ｃに対して垂直な断面で見たときに、脚部３２側に向かって先端が細くなった３角形になっている。
【００２１】
キャップ３０は、ファン１０よりも固い樹脂よりなり、より詳細には、例えばポリアミドにガラス強化剤を添加したような引っ張り強度の高い樹脂よりなる。このキャップ３０は、図２〜図５に示すように、シャフト２１が圧入される円筒状のキャップボス部３１と、このキャップボス部３１の外周側からファンボス部１１側に向かって延びて凹部１３に嵌合される４つの脚部３２とを備えている。
【００２２】
そして、図中の符号３１ａは、キャップボス部３１に形成された挿入穴を示しており、この挿入穴３１ａにシャフト２１が圧入されている。また、図中の符号３１ｂは、キャップボス部３１のうち挿入穴３１ａのファン１０側端部に形成されたテーパ面を示しており、このテーパ面３１ｂによりシャフト２１の挿入穴３１ａへの挿入圧入を案内するようになっている。
【００２３】
また、図３〜５に示すように、挿入穴３１ａは、シャフト２１が挿入される向き、すなわち図３の下から上に向かう向きに、穴断面積が拡大するテーパ形状に形成されている。なお、挿入穴３１ａの、回転軸Ｃに対して垂直な断面の形状は、図４、５に示すように円形に形成されている。従って、挿入穴３１ａのうち電動モータ２０側の内径寸法Ｄ１が、その反対側の内径寸法Ｄ２よりも小さくなるように挿入穴３１ａは形成されている。
【００２４】
また、キャップボス部３１には、回転軸Ｃ方向に延びてファンボス部１１側の端面にて開口する８個の空洞部３３が形成されており、これらの空洞部３３は周方向に沿って等間隔に配置されている。空洞部３３の間には、キャップボス部３１における空洞部３３よりも内周側部位と空洞部３３よりも外周側部位とを連結する連結部３４が形成されている。また、シャフト２１が圧入されるキャップボス部３１の厚さｔ１を脚部３２の厚さｔ２よりも大きくしている。
【００２５】
図６は、キャップ３０の樹脂成形に用いる金型のうち、挿入穴３１ａを成形する金型ピン４０を示すものである。金型ピン４０は円柱形状であり、抜きテーパは形成されていない。そして、シャフト２１が挿入される側の反対側から、図６中の矢印Ｙの向きに、金型ピン４０を脱型するようにしている。このように、矢印Ｙの向きに脱型することで、挿入穴３１ａは、上述した穴断面積が拡大するテーパ形状に形成されることとなる。
【００２６】
上記送風機の組み付けに際しては、まず、ファン１０とキャップ３０が仮固定される。ここで、ファン１０の凹部１３には突起部１４が形成されているので、キャップ３０の脚部３２をファン１０の凹部１３に嵌合させると、突起部１４の各先端部が脚部３２の内周面に密着して突起部１４の各先端部が塑性変形する。この塑性変形により突起部１４の各先端部が脚部３２に対して係合し、ファン１０とキャップ３０が仮固定される。
【００２７】
この仮固定後、ファン１０とキャップ３０にシャフト２１が圧入される。この圧入により、シャフト２１からの回転力は、直接ファン１０に伝達されると共に、脚部３２と凹部１３が係合しているため、キャップ３０を介してファン１０に伝達される。但し、圧入後におけるキャップ３０とシャフト２１との回り止めトルクが、ファン１０とシャフト２１との回り止めトルクよりも大きくなるように、接触面圧や接触面積等が設定されており、従って、シャフト２１からの回転力は、主にキャップ３０を介してファン１０に伝達される。
【００２８】
ここで、図７中の符号３０１は、従来のキャップを示しており、挿入穴３０１ａの穴断面積を均一に形成している。また、符号３０２は、図６の金型ピン４０を矢印Ｙとは逆の向きに脱型して樹脂成形されたキャップを示しており、このキャップ３０２の挿入穴３０２ａは、本実施形態の挿入穴３１ａに形成されたテーパ形状と逆向きのテーパ形状に形成されている。
【００２９】
そして、シャフト２１が挿入される向きに穴断面積が拡大するテーパ形状に形成された、本実施形態に係るキャップ３０によれば、従来のキャップ３０１に比べて、キャップ３０による回り止めトルクを確保しつつ、キャップ３０の対割れ性を向上できることが、本発明者の試作検討により明らかになった。因みに、キャップ３０２では、従来のキャップ３０１に比べて、対割れ性が低下してしまうことも明らかになった。
【００３０】
ここで、挿入穴３１ａの内径寸法Ｄ１、Ｄ２は次のように設定されている。すなわち、キャップボス部３１の圧入代を大きくすると回り止めトルクを大きくできるが、その反面、圧入代が大きすぎると圧入荷重の増大によりキャップ３０に割れが生じてしまう。従って、挿入穴３１ａの内径寸法Ｄ１、Ｄ２は、回り止めトルクを確保しつつ割れが生じないような寸法に設定されている。
【００３１】
図８中の実線は、本実施形態のキャップ３０における圧入代と、回り止めトルクおよび圧入荷重との関係を示すものであり、この実線に示すキャップ３０の特性に基づいて上記圧入代を設定している。図８中の×印は、キャップ３０に割れが生じたときの圧入代を示すものである。また、図８中の点線は、従来のキャップ３０１によるものである。この図８に示す試験結果により、本実施形態によるキャップ３０の対割れ性が約２０％向上することが分かった。
【００３２】
また、本実施形態では、回転力を伝達するキャップ３０をファン１０よりも固い樹脂にて形成しているため、キャップ３０とシャフト２１との接触面圧を十分高くして圧入強度を高めることができ、また、シャフト２１が圧入されるキャップボス部３１の厚さｔ１を脚部３２の厚さｔ２よりも大きくしているため、キャップ３０とシャフト２１との接触面圧を十分高くして圧入強度を高めることができ、それらが相俟って、大きな回転力をシャフト２１からファン１０に伝達することができる。従って、安い樹脂にてキャップ３０を形成しても十分な回り止めトルクを確保可能であり、安い樹脂の使用により低コスト化を図ることができる。
【００３３】
また、本実施形態では、空洞部３３を設けているので、樹脂の特性であるひけを防止でき、ひけの防止によるキャップ３０の強度アップにより、キャップ３０とシャフト２１との接触面圧を十分高くして圧入強度を高めることができ、回り止めトルクをさらにアップさせることができる。
【００３４】
また、突起部１４の各先端部を変形させて脚部３２に密着させるようにしているため、厳しい寸法精度を設定することなく、ファン１０とキャップ３０とを仮固定することができる。従って、ファン１０とキャップ３０とを仮固定した状態でシャフト２１を圧入することにより、シャフト２１の圧入工程を１回で済ませることができる。
【００３５】
（他の実施形態）
上記実施形態では、金型ピン４０に抜きテーパを形成していないが、本発明の実施にあたり、金型ピンに４０に抜きテーパを形成すれば、金型ピン４０の脱型を容易にできるとともに、挿入穴３１ａのテーパ形状を確実に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る送風機の断面図である。
【図２】図１の送風機の要部を示す拡大断面図である。
【図３】図２のキャップを単体で示す、図４のＸ−Ｘ断面図である。
【図４】図３のＡ矢視図である。
【図５】図３のＢ矢視図である。
【図６】図１ないし図５に示すキャップの樹脂成形に用いる金型の、脱型方向を示す図である。
【図７】図４の部分拡大図である。
【図８】図１ないし図５に示すキャップに係る、圧入代と回り止めトルクとの関係を示す特性図である。
【図９】図１ないし図５に示すキャップによる、対割れ性向上の効果を説明する図である。
【符号の説明】
１０…ファン、２０…電動モータ（駆動手段）、２１…シャフト、
３０…キャップ、３１ａ…挿入穴。

Claims

駆動手段（２０）によって回転駆動される丸軸状のシャフト（２１）と、
前記シャフト（２１）が圧入された樹脂製のファン（１０）と、
前記シャフト（２１）が圧入されると共に前記ファン（１０）と係合する樹脂製のキャップ（３０）とを備え、
前記キャップ（３０）にて前記ファン（１０）が前記シャフト（２１）に対して回転するのを防止するようにした送風機において、
前記キャップ（３０）のうち前記シャフト（２１）が圧入される挿入穴（３１ａ）は、前記シャフト（２１）が圧入される向きに穴断面積が拡大するテーパ形状に形成されていることを特徴とする送風機。
駆動手段（２０）によって回転駆動される丸軸状のシャフト（２１）と、前記シャフト（２１）が圧入された樹脂製のファン（１０）と、前記シャフト（２１）が圧入されると共に前記ファン（１０）と係合する樹脂製のキャップ（３０）とを備え、前記キャップ（３０）にて前記ファン（１０）が前記シャフト（２１）に対して回転するのを防止するようにした送風機のキャップ製造方法であって、
前記キャップ（３０）を樹脂成形するにあたり、前記キャップ（３０）のうち前記シャフト（２１）が圧入される挿入穴（３１ａ）を成形する金型ピン（４０）に抜きテーパを形成しておき、
前記金型ピン（４０）を、前記シャフト（２１）が圧入される側の反対側から脱型するようにしたことを特徴とする送風機のキャップ製造方法。