JP4110692B2

JP4110692B2 - 回転ファン

Info

Publication number: JP4110692B2
Application number: JP32827099A
Authority: JP
Inventors: 仁志森
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-11-18
Filing date: 1999-11-18
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2019-11-18
Also published as: JP2001140792A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転して送風する回転ファンに関し、特に、車両用交流発電機の回転軸と一体回転して発熱部分を空冷する回転ファンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
回転ファンにおいて、特定回転数領域でのファン騒音を低減する従来技術としては特開平７−１９４０５８号公報に示されるものがある。
【０００３】
この従来技術は、車両用交流発電機のポールコアと一体的に回転する円板状の回転板と、回転板に垂直かつ円環状に固定された複数の支柱ピンと、支柱ピンに遠心力を打ち消す方向に付勢して回動自在にはめ込まれるねじりコイルバネ及びファンブレードと、回転板が低回転の時にファンブレードを係止する低回転ストッパと、回転板が高回転の時にファンブレードを係止する高回転ストッパとを備える回転ファンであって、特定回転数領域でファンブレードを支柱ピン周りに回動させて、ファンブレードの吐出角度を調整し、冷却風量の必要以上の増加を抑制するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この従来の回転ファンでは、交流発電機の回転数の急変時においてはファンブレードが急激に回動し、ストッパ部と当たるので、打音を発生させるという問題が生じる。
【０００５】
本発明は、上記点に鑑み、ファンブレードの可変機構を備えた回転ファンにおいて、交流発電機の回転数の急変時にファンブレードがストッパ部に当たって発生する打音を低減できる回転ファンを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するために請求項１ないし請求項３に記載の技術的手段を採用する。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、ストッパ手段は、ストッパ部を有し、このストッパ部及びファンブレードの少なくとも一方に、両者の当接時の衝撃を緩和する緩和手段を設けたので、ファンブレードがストッパ部に当たる時の衝撃を緩和手段が吸収して打音が大幅に低減される。
【０００８】
また、緩和手段は、衝撃吸収部材を含み、ストッパ部及びファンブレードの少なくとも一方の当接面に衝撃吸収部材を設けたので、ファンブレードがストッパ部に当たる時の衝撃を衝撃吸収部材が吸収して打音が大幅に低減される。
【０００９】
加えて、ストッパ部又はファンブレードの一方又は両方に衝撃吸収部材の抜け防止として溝を設けたので、長期の使用においても繰り返しの衝撃によって衝撃吸収部材が抜け落ちることはない。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１ないし図３は本発明の一実施形態に関するものであり、図１は本発明の回転ファン９をポールコア７の後端側に組み付けた車両用交流発電機１の中心軸方向に沿う部分断面図である。図２は本発明の回転ファン９が低速回転している時、もしくは停止している時の回転ファン９の平面図である。図３は図２中III −III に沿うIII −III 断面図であり、本発明の回転ファン９を構成する回転板６に圧入嵌合された高回転ストッパ３に衝撃吸収部材８をかぶせたものである。
【００１１】
図１においてポールコア７の後端側（図１中左側が前端側である。）に本発明の回転ファン９が組み付けられている。図１中２０はファンが固定されている固定ブレードである。なお、この第１実施形態では本発明の回転ファン９はポールコア７の後端側のみに組み付けられているが、ポールコア７の前端側にもスペース的に装着可能なら、前端側にも組み付けてよい。
【００１２】
図２によれば、回転板６は、金属製板を略円形状にプレス切断等することにより形成したもので、その中央部には図１に示すような車両用交流発電機の回転軸３０に嵌めるための大径口４０が形成されている。この回転板６は回転軸３０により貫通支持されたポールコア７と一体的に回転する。回転板６の周縁部には各ファンブレード２が支柱としての支柱ピン４を介して回動自在に取り付けられている。各支柱ピン４は回転板６の平面に対し垂直かつ同一円周状に均等配置されている。
【００１３】
ファンブレード２は、図２に示すように合成樹脂でケース状に形成されている。
【００１４】
ファンブレード２の吐出角度を可変するブレード角調整手段の構造と機能について述べる。基本的な構造は付勢手段としてのねじりコイルバネ５と、低回転ストッパ１０と高回転ストッパ３とで構成されている。なお、付勢手段はねじりコイルバネ以外のバネを用いてもよい。
【００１５】
具体的には、ファンブレード２内に支柱ピン４及びねじりコイルバネ５が収納され、かつ支柱ピン４にねじりコイルバネ５とファンブレード２がはめこまれている。その際、ねじりコイルバネ５の一端がストッパ１０の壁面に当接し、他端はファンブレード２の内壁面に当接している。
【００１６】
低回転ストッパ１０は、ファンブレード２の遠心力による回転方向と反対側に配設されており、ファンブレード２と当接することによりファンブレード２の最小角度が決定されている。また、ねじりコイルバネ５は、ファンブレード２の回転数Ｎが第１の回転数Ｎ₁（例えば毎分４０００回転）を超えたときに、その付勢力がファンブレード２の重心に加わる遠心力よりも小さくなるように設定されている。
【００１７】
また高回転ストッパ３は、ファンブレード２の回転数が第２の回転数Ｎ₂（例えば毎分７０００回転）に達したときにファンブレード２と当接し、ファンブレード２を最大角度に規制するように設定されている。
【００１８】
従って、低中速回転域では冷却性能を重視し、かつ高速回転域（例えば毎分４０００回転以上）では回転ファンによる騒音を減少させることを重視した設定である。
【００１９】
また、高回転ストッパ３の外周面は衝撃吸収部材８として弾性部材で覆われている。
【００２０】
これはファンブレード２と高回転ストッパ３とは交流発電機の回転数の急増時において、ファンブレード２が遠心力により急回動して高回転ストッパ３に当たり、そのままでは打音を発生させるからである。その打音を低減するために衝撃の緩和手段として設けてある。
【００２１】
図３に示す高回転ストッパ３では、弾性部材（衝撃吸収部材８）としてゴム製のチューブをかぶせて打音を低減させている。衝撃吸収部材であるゴムの衝撃吸収能力は非常に高いので、打音がほとんどなくなる。
【００２２】
次に、本装置の動作について説明する。
【００２３】
図示しないエンジンを駆動させ、エンジン回転に連動して交流発電機の回転軸３０を回転させると、ポールコア７及び回転板６が回転する。この回転板６の回転によってファンブレード２が空気を発電機内に導入し、励磁コイルや固定子コイルを冷却する。この時、交流発電機の回転数が増大し、ファンブレード２の回転数が増していくと、ファンブレード２の重心に加わる遠心力がねじりコイルバネ５の付勢力に抗して、ファンブレード２を支柱ピン４の回りで低回転ストッパ１０と反対方向に回転させようとする。しかし、第１の回転数Ｎ₁を超えなければ、ねじりコイルバネ５の付勢力による支柱ピン４回りの回転モーメントはファンブレード２の重心に加わる遠心力による支柱ピン４回りの回転モーメントよりも大きい。この結果、ファンブレード２の回転数が第１の回転数Ｎ₁に至るまでは、ねじりコイルバネ５の付勢力によって、ファンブレード２の回転方向の反対側が低回転ストッパ１０に当接し、ファンブレード２は最小角度を維持する。つまり、回転板６の回転数に応じて風量、騒音レベルとも増大するが、回転数が低いため騒音レベルは小さい。
【００２４】
そして、回転板６の回転数が第１の回転数Ｎ₁を超え第２の回転数Ｎ₂に至るまで回転数を増大させていくと、ねじりコイルバネ５の付勢力による回転モーメントがファンブレード２の重心に加わる遠心力による回転モーメントよりも小さくなり、ファンブレード２の角度が遠心力の大きさに対応して開いていく。この際、角度が大きくなる結果、回転数がＮ₁〜Ｎ₂の間では風量が略一定に保たれるので、騒音レベルは略一定に抑えられる。
【００２５】
そして、回転板６の回転数が第２の回転数Ｎ₂に達すると、ファンブレード２が高回転ストッパ３に当接し、ファンブレード２の角度が最大角度に規制される。
【００２６】
とりわけ、エンジン回転の急上昇動作による発電機回転数の急増時には、急激な遠心力の増大によりファンブレード２が急回動して高回転ストッパ３に勢いよく当たることになるが、高回転ストッパ３とファンブレード２との間に衝撃吸収部材８（この場合ゴム製チューブ）をかませることにより衝撃力が緩和され、両者２、３の打音を抑えることができる。
【００２７】
この結果、冷却性能と打音を含む騒音低減の両立を図ることができる。
【００２８】
図４ないし図６は本発明の他の実施形態に関し、図３と同じ位置の断面を示す断面図である。
【００２９】
図４の例では、一実施形態におけるゴム製のチューブでできた衝撃吸収部材８が抜け落ちないように高回転ストッパ３の頂部に凸部３１を設けたものである。
【００３０】
図５の例では衝撃吸収部材８としてゴム製Ｏリングを用いたものである。この実施形態によれば、ゴム製Ｏリングは入手し易く、また、装着も簡単であるという長所がある。
【００３１】
図６の例では、高回転ストッパ３の中間部に溝３２を設け、そこにゴム製のＯリングでできた衝撃吸収部材８を設けたものである。この例では、衝撃吸収部材８の抜け防止を図ると共に、この部材８を確実に一定の位置に保持することができ、良好な衝撃吸収特性が得られるという長所がある。
【００３２】
図７及び図８は本発明のその他の実施形態に関するものであり、図７は本発明の回転ファン９が低速回転している時、もしくは停止している時の回転ファン９の平面図である。図８は図７中VIII−VIIIに沿うVIII−VIII断面図であり、本発明の回転ファン９を構成するファンブレード２に緩和手段として衝撃吸収部材１２を被覆したものである。
【００３３】
図７及び図８に示す回転ファン９は一実施形態の回転ファン９と略共通であるので、同一部分には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。
【００３４】
ファンブレード２の側面に衝撃吸収部材１２としてゴムを一定の厚さに焼き付けるか、又はＰ．Ｐ．Ｓ．等の樹脂を一定の厚さに成形している。この場合にもこれまでの実施形態と同様に良好な衝撃吸収特性を得られる。しかも低回転ストッパ１０との衝突時にも騒音低減効果が得られる。
【００３５】
図９ないし図１１は本発明の他の実施形態に関するもので、図８と同じ位置の断面を示す断面図である。
【００３６】
図９の例では、衝撃吸収部材１２をゴム製のチューブで形成したため、衝撃吸収部材１２が抜け落ちないようにファンブレード２の頂部に凸部２１を設けたものである。
【００３７】
図１０の例では、衝撃吸収部材１２を入手が容易で装着も簡単なゴム製のＯリングを用いたものである。
【００３８】
図１１の例では、ファンブレード２の中間部に溝２２を設け、そこにゴム製のＯリングでできた衝撃吸収部材１２を設けたものである。この例では、衝撃吸収部材１２の抜け防止を図ると共に、この部材１２を確実に一定の位置に保持することができ、良好な衝撃吸収特性が得られるという長所がある。
【００３９】
なお、実施形態として衝撃吸収部材８を高回転ストッパ３またはファンブレード２のどちらか一方に設けた例を示したが、衝撃吸収部材８は高回転ストッパ３とファンブレード２の両方に設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である車両用交流発電機１の部分断面図である。
【図２】回転ファン９の平面図である。
【図３】図２中高回転ストッパ３のIII −III 断面図である。
【図４】高回転ストッパ３の他の実施形態を示す断面図である。
【図５】高回転ストッパ３の他の実施形態を示す断面図である。
【図６】高回転ストッパ３の他の実施形態を示す断面図である。
【図７】本発明の他の実施形態である回転ファン９の平面図である。
【図８】図７に示すファンブレード２のVIII−VIII断面図である。
【図９】ファンブレード２の他の実施形態を示す断面図である。
【図１０】ファンブレード２の他の実施形態を示す断面図である。
【図１１】ファンブレード２の他の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
２ファンブレード
３高回転ストッパ（ストッパ手段）
４支柱ピン（支柱）
５ねじりコイルバネ（付勢手段）
６回転板
７ポールコア
８、１２衝撃吸収部材（緩和手段）
９回転ファン
１０低回転ストッパ（ストッパ手段）
２１、３１凸部
２２、３２溝

Claims

回転駆動される回転板と、
この回転板に立設して設けられる支柱を介して遠心力により回動可能に設けられたファンブレードと、
このファンブレード内に収納されて前記ファンブレードに加わる遠心力に対して逆方向に前記ファンブレードを付勢する付勢手段と、
前記ファンブレードの回動を規制するストッパ手段とを備えた回転ファンにおいて、
前記ストッパ手段は、前記回転板に立設され、前記ファンブレードと当接するストッパ部を有し、
前記ストッパ部及び前記ファンブレードの少なくとも一方の当接面には、両者の当接時の衝撃を緩和する衝撃吸収部材からなる緩和手段が設けられ、
前記ストッパ部の外周面及び前記ストッパ部と当接する前記ファンブレードの側面の少なくとも一方には、溝が設けられており、
前記衝撃吸収部材は、前記溝に保持され、断面の直径が前記溝の深さよりも大きいゴム製Ｏリングからなっていることを特徴とする回転ファン。