JP4331512B2

JP4331512B2 - Propeller fan, engine cooling device and construction machine

Info

Publication number: JP4331512B2
Application number: JP2003142438A
Authority: JP
Inventors: 和則中村; 康荒井; 友厚飯浜; 茂久船橋; 清一郎竹下; 修渡邉
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2003-05-20
Filing date: 2003-05-20
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2023-05-20
Also published as: JP2004346775A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば流体の吸込み、吐出し等を行うために建設機械を含めた各種の機器に好適に用いられるプロペラファン並びにエンジン冷却装置及び建設機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、プロペラファンとしては、円形状のボスと、前記ボスの外周面から径方向に突出する複数の羽根とにより構成された軸流ファンが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１１５９９５号公報
【０００４】
この種の従来技術によるプロペラファンは、例えばモータ、エンジン等の回転源にボスが連結されている。また、各羽根は、例えば樹脂板、金属板等により形成され、回転方向の前側に位置する前縁部と、回転方向の後側に位置する後縁部とを有している。この場合、従来技術では、ボスと各羽根とを一体に樹脂成形したものもある。
【０００５】
そして、プロペラファンは、例えば建設機械の冷却ファン等として用いられており、この冷却ファンは、建設機械のエンジン等によって回転駆動されることにより、軸方向の一側から吸込んだ空気を軸方向の他側に向けて送風し、エンジンルーム内に冷却風を発生する構成となっている（特許文献２）。
【０００６】
【特許文献２】
特開２００２−２０１９４０号公報
【０００７】
ここで、建設機械の冷却ファンに限らず、プロペラファンの回転時には、比較的大きな騒音が発生し易い。このため、従来技術では、例えば各羽根の先端側がボスとの接続部分よりも回転方向に前進した形状の羽根（所謂前進翼）を採用したり、各羽根の前縁部が後縁部よりも吸込側に傾いた形状の羽根（前傾翼）を採用することにより、低騒音化を図るようにしている。
【０００８】
この場合、上述した前進翼や前傾翼においては、各羽根の回転時に発生する遠心力等によって羽根の前縁部とボスとの接合部分に応力集中が生じ易い。このため、従来技術では、例えば各羽根をボスとの接続部分の近傍で厚肉に形成したり、この厚肉部位に必要に応じて薄肉部とリブとを形成する構成としている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術では、各羽根の強度を高めるために、ボスとの接続部分の近傍を厚肉に形成したり、この厚肉部位に必要に応じて薄肉部、リブ等を形成する構成としている。しかし、この場合には、各羽根の厚肉部位等によってファン全体の重量や材料費が増加するという問題がある。
【００１０】
また、プロペラファンを樹脂成形する場合には、例えば樹脂型内に注入した樹脂材料を冷却するときに、各羽根の厚肉部位等で余分な冷却時間が必要となり、ファンを効率よく形成できない。そして、この厚肉部位で樹脂材料が固化するときには、熱収縮等による変形（ヒケ）が発生し易くなり、加工精度が低下するという問題がある。
【００１１】
さらに、各羽根の厚肉部位に薄肉部、リブ等を形成する構成とした場合には、薄肉部、リブ等の複雑な凹凸形状によって樹脂型の加工工数、コスト等が増大する。しかも、プロペラファンの作動時には、これらの凹凸形状によって空気の乱流等が発生し、騒音が増大し易いばかりでなく、複雑な形状の薄肉部やリブには、想定していない部位に応力集中が生じる虞れがある。
【００１２】
特に、建設機械の冷却ファン等として用いられるプロペラファンは、例えば数十センチから１メートル程度の大きな外径を有し、比較的高い回転数で駆動されることが多い。このような大型のプロペラファンにあっては、各羽根の僅かな重量増、凹凸形状等によってもファン全体の重量や騒音が増大し易いため、重量や騒音を抑えつつ、耐久性を向上させるのが難しいという問題がある。
【００１３】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、簡単な形状により各羽根での応力集中を防止でき、その加工成形を容易に実行できると共に、重量や騒音を抑えつつ、耐久性を向上できるようにしたプロペラファン並びにエンジン冷却装置及び建設機械を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために請求項１の発明は、円形状のボスと、前記ボスの外周面から径方向に突出し回転方向の前側に位置する前縁部と回転方向の後側に位置する後縁部とを有する複数の羽根とを備えたプロペラファンにおいて、各羽根の前縁部側のボス接続部分には、凹円弧形状に切欠いた前側切欠き部を設け、この前側切欠き部と前縁部との間には尖った形状の先端側接続端を設け、前記前側切欠き部は前記ボスの外周面と連続した曲面形状で接続する構成としたことにある。
【００１５】
このように構成することにより、各羽根の前縁部のうちボスと接続されるボス接続部分には、例えば大きな曲率半径をもつ凹円弧形状の前側切欠き部を配設でき、この前側切欠き部によって羽根の前縁部とボスの外周面とを滑らかな曲面形状で連続して接続することができる。そして、前記前側切欠き部と前縁部との間には尖った形状の先端側接続端を設けることができる。
【００１６】
また、請求項２の発明によると、各羽根の後縁部のボス接続部分には、後側切欠き部を設ける構成としている。これにより、互いに隣接する各羽根の間の距離（任意の羽根の前縁側と、これに隣接する羽根の後縁側との間の距離）を後側切欠き部によって大きくすることができる。
【００１７】
このため、例えば各羽根の前側切欠き部を、これと隣接する羽根の後縁側（後側切欠き部）に向けて延ばすことにより、前側切欠き部の曲率半径をより大きく形成でき、この状態でも各羽根の前縁側と後縁側とが軸方向で重なり合うのを避けることができる。
【００１８】
また、請求項３の発明によると、羽根の前側切欠き部は、ボスの外周面に接続される接続端と、前側切欠き部のうち最も回転方向の後側に位置する底部とを有し、前側切欠き部の接続端とボスの回転中心とを結ぶ直線と、前側切欠き部を含めた前縁部のうち任意の半径位置上に位置する点とボスの回転中心とを結ぶ直線とが形成する角度を羽根の半径位置における前縁前進角とし、前縁前進角は前記任意の点が前側切欠き部の接続端よりも回転方向の前側に位置する場合を正として増加，減少する設定としたときに、前縁前進角は前側切欠き部の接続端から底部に近づくに従って順次減少し、前縁前進角は底部から径方向外側に離れるに従って順次増加する構成としている。
【００１９】
これにより、羽根の前縁側では、前側切欠き部の接続端から底部に至る部位で前縁前進角を小さくすることができ、この部位の曲率半径を前側切欠き部によって大きくすることができる。また、前側切欠き部の底部よりも径方向外側の部位では、前縁前進角を増加させることができ、羽根の翼弦長を大きくする形成ことができる。
【００２０】
また、請求項４の発明では、羽根の周方向の中間位置を通って径方向に延びる中心線を翼弦中心線とし、翼弦中心線がボスの外周面に対して交わる交点とボスの回転中心とを結ぶ直線と、翼弦中心線のうち任意の半径位置上に位置する点とボスの回転中心とを結ぶ直線とが形成する角度を羽根の半径位置における中心前進角とし、中心前進角は前記任意の点が前記交点よりも回転方向の前側に位置する場合を正として増加，減少する設定としたときに、中心前進角は前側切欠き部の接続端から底部に近づくに従って順次減少すると共に前縁前進角は中心前進角よりも小さな値を保持し、中心前進角は底部から径方向外側に離れるに従って順次増加する構成としている。
【００２１】
これにより、各羽根のうちボスの近傍では、中心前進角を小さくすることができ、前側切欠き部によって前縁部等の曲率半径を大きくすることができる。また、各羽根の先端側では、中心前進角を増加させることができ、羽根の翼弦長を大きく形成することができる。
【００２２】
また、請求項５の発明によると、ボスは流体の吸込み側に位置する軸方向一側を小径に形成し、前記流体の吐出し側に位置する軸方向他側を大径に形成する構成としている。
【００２３】
これにより、例えばボスの外周面を略円錐状に形成でき、プロペラファンの作動時には、例えば流体の流れがファンの回転軸線に対して斜めに傾いている場合でも、この流体をボスの外周面に沿って円滑に流通させることができる。
【００２４】
また、請求項６の発明によると、各羽根は、前縁部のうちボス接続部分よりも先端側を回転方向に前進させた前進翼として形成する構成としている。これにより、プロペラファンが作動するときの騒音を小さくすることができる。また、前進翼において特に応力が集中し易いボス接続部分の強度を前側切欠き部によって高めることができる。
【００２５】
また、請求項７の発明では、動力源となるエンジンと、前記エンジンにより駆動されエンジンを冷却するプロペラファンとを備え、前記プロペラファンを、円形状のボスと、前記ボスの外周面から径方向に突出し回転方向の前側に位置する前縁部と回転方向の後側に位置する後縁部とを有する複数の羽根とにより構成してなるエンジン冷却装置において、前記各羽根の前縁部側のボス接続部分には、凹円弧形状に切欠いた前側切欠き部を設け、この前側切欠き部と前縁部との間には尖った形状の先端側接続端を設け、前記前側切欠き部は前記ボスの外周面と連続した曲面形状で接続する構成としている。これにより、エンジン冷却装置に用いるプロペラファンの強度を高めつつ、その騒音を小さくすることができる。
【００２６】
さらに、請求項８の発明では、作業装置が設けられた車体と、前記車体に設けられ前記作業装置の動力源となるエンジンと、前記エンジンにより駆動されエンジンを冷却するプロペラファンとを備え、前記プロペラファンを、円形状のボスと、前記ボスの外周面から径方向に突出し回転方向の前側に位置する前縁部と回転方向の後側に位置する後縁部とを有する複数の羽根とにより構成してなる建設機械において、前記各羽根の前縁部側のボス接続部分には、凹円弧形状に切欠いた前側切欠き部を設け、この前側切欠き部と前縁部との間には尖った形状の先端側接続端を設け、前記前側切欠き部は前記ボスの外周面と連続した曲面形状で接続する構成としている。これにより、建設機械に用いるプロペラファンの強度を高めつつ、その騒音を小さくすることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態によるプロペラファン並びにエンジン冷却装置及び建設機械について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】
まず、図１ないし図６は第１の実施の形態を示している。図中、１はプロペラファンを示し、このプロペラファン１は、例えば建設機械の熱交換器等を含めて各種の機器、装置等に用いられる軸流ファンからなり、図１中の軸線Ｏ−Ｏを中心として回転方向Ａに向けて回転駆動されることにより、例えば空気等の流体の吸込み、吐出しを軸方向（矢示Ｂ方向）に行うものである。そして、プロペラファン１は、例えば金属材料、樹脂材料等により一体に形成され、後述のボス２、羽根４、切欠き部８，９等により構成されている。
【００２９】
２は例えばモータ、エンジン等の回転源（図示せず）に取付けられるボスで、前記ボス２は、例えば軸線Ｏ−Ｏを中心とする円柱状または円筒状に形成され、その外周面２Ａは円筒面となっている。また、ボス２の中心部位には、回転源の出力軸等を嵌合する嵌合孔３が設けられている。
【００３０】
４はボス２の外周面２Ａに一定の間隔をもって放射状に設けられた複数枚（例えば５枚）の羽根で、前記各羽根４は、図１ないし図３に示す如く、例えば略四角形状の金属板、樹脂板等からなり、ボス２の外周面２Ａから径方向に突出すると共に、その基端側（根元側）がボス２の外周面２Ａに接続されている。
【００３１】
ここで、羽根４は、回転方向Ａの前側に位置する前縁部５と、回転方向Ａの前側に位置する後縁部６と、羽根４の先端側に位置して前縁部５と後縁部６との間を略円弧状に連結する先端部７とを有している。
【００３２】
そして、前縁部５は、例えば先端側が回転方向Ａの前側に向けて緩やかに湾曲した略弓形状に形成されている。また、前縁部５のうち羽根４の根元側に位置する部位は、ボス２の外周面２Ａに接続されるボス接続部分５Ａとなっている。そして、羽根４は、前縁部５の先端側がボス接続部分５Ａよりも回転方向Ａに前進した形状を有し、所謂前進翼として形成されている。
【００３３】
また、前縁部５はボス２の軸方向一側（吸込み側）に配置され、後縁部６は軸方向他側（吐出し側）に配置されている。これにより、各羽根４は、前縁部５寄りの部位が吸込み側に向けて一定の角度で傾斜（前傾）し、所謂前傾翼として形成されている。即ち、各羽根４は、前進・前傾翼として形成されているものである。一方、後縁部６のうち羽根４の根元側に位置する部位は、ボス２の外周面２Ａに接続されるボス接続部分６Ａとなっている。
【００３４】
８は各羽根４の前縁部５のボス接続部分５Ａに設けられた凹円弧形状の前側切欠き部で、前記各前側切欠き部８は、図４に示す如く、前縁部５のボス接続部分５Ａを凹円弧形状に切欠くことにより形成され、ボス２の外周面２Ａと滑らかな曲面形状で連続すると共に、これによってボス接続部分５Ａに応力集中が生じるのを緩和するものである。
【００３５】
ここで、前側切欠き部８は、図４中に仮想線で示す従来（前側切欠き部８がない場合）のボス接続部分５Ａ′に対して、回転方向Ａの後側に窪んだ凹窪部となっている。そして、前側切欠き部８は、ボス２の外周面２Ａに接続される根元側接続端８Ａと、前側切欠き部８のうち最も回転方向Ａの後側に位置する底部８Ｂと、前縁部５に接続される尖った形状の先端側接続端８Ｃとを有している。
【００３６】
この場合、前側切欠き部８の周壁は、所定の曲率半径Ｒを有する滑らかな湾曲面として形成され、この曲率半径Ｒは、根元側接続端８Ａを従来のボス接続部分５Ａ′と同じ位置でボス２の外周面２Ａに接続した状態でも、ボス接続部分５Ａ′の曲率半径Ｒ′よりも大きな値に形成されている（Ｒ＞Ｒ′）。
【００３７】
これにより、プロペラファン１は、図１、図２に示すように各羽根４を大きく前進および前傾させた形状であっても、前側切欠き部８により前縁部５のボス接続部分５Ａに十分に大きな曲率半径Ｒを確保でき、ボス接続部分５Ａを高い強度に形成できるものである。
【００３８】
９は各羽根４の後縁部６のボス接続部分６Ａに設けられた後側切欠き部で、前記各後側切欠き部９は、前側切欠き部８とほぼ同様に、例えばボス接続部分６Ａを凹円弧形状に切欠くことにより形成されている。
【００３９】
ここで、後側切欠き部９は、ボス２の外周面２Ａに接続される根元側接続端９Ａを有し、この根元側接続端９Ａは、図４中に仮想線で示す従来（後側切欠き部９がない場合）のボス接続部分６Ａ′と比較して、回転方向Ａの前側に配置されている。このため、互いに隣接する各羽根４の根元側接続端８Ａ，９Ａ間の距離ｄは、後側切欠き部９の分だけ従来の距離ｄ′よりも大きく形成されている（ｄ＞ｄ′）。
【００４０】
これにより、例えば前縁部５のボス接続部分５Ａに高い強度が要求される場合等には、前側切欠き部８の根元側接続端８Ａを、図４中に実線で示す位置から距離ｄの範囲内でさらに回転方向Ａに前進させることができる。この結果、互いに隣接する２枚の羽根４を軸方向で重なり合うように配置しなくても、前側切欠き部８の曲率半径Ｒを容易に増大させることできる。この場合、後側のボス接続部分６Ａには、前側のボス接続部分５Ａのように応力集中が生じないので、後側切欠き部９を形成したとしても、強度的には問題ないものである。
【００４１】
ここで、図５、図６を参照しつつ、各羽根４の形状と前側切欠き部８との関係について述べる。
【００４２】
まず、図５中のθfは、羽根４の前縁前進角θfを示している。ここで、前縁前進角θfは、前側切欠き部８の接続端８Ａとファン１の回転中心Ｏ（軸線Ｏ−Ｏ）とを結ぶ直線１０と、前側切欠き部８を含めた前縁部５のうち任意の半径位置ｒ上に位置する点Ｐ1と回転中心Ｏとを結ぶ直線１１とを用いて、これらの直線１０，１１が回転中心Ｏを挟んで形成する角度（中心角）として定義されるものである。なお、半径位置ｒとは、ボス２の外周面２Ａを基準位置（ｒ＝０）とした点Ｐ1の径方向の位置を示し、羽根４の先端部７で所定の最大値ｒ_maxとなる。
【００４３】
そして、前縁前進角θfは、任意の点Ｐ1が前側切欠き部８の接続端８Ａよりも回転方向Ａの前側に位置する場合を正として増加，減少する設定としたときに、前縁部５または前側切欠き部８上に位置する点Ｐ1の半径位置ｒに応じて図６中の特性線１２に示すように変化する。
【００４４】
また、図５中のθoは、羽根４の中心前進角θoを示している。ここで、羽根４各部位における周方向の中間位置を通って径方向に延びる中心線を翼弦中心線１３とし、この翼弦中心線１３がボス２の外周面２Ａと交わる点を交点Ｐ2として定義する。この場合、中心前進角θoは、交点Ｐ2と回転中心Ｏとを結ぶ直線１４と、翼弦中心線１３のうち任意の半径位置ｒ上に位置する点Ｐ3と回転中心Ｏとを結ぶ直線１５とを用いて、これらの直線１４，１５が回転中心Ｏを挟んで形成する角度（中心角）として定義されるものである。
【００４５】
そして、中心前進角θoは、任意の点Ｐ3が翼弦中心線１３とボス２との交点Ｐ2よりも回転方向Ａの前側に位置する場合を正として増加，減少する設定としたときに、翼弦中心線１３上に位置する点Ｐ3の半径位置ｒに応じて図６中の特性線１６に示すように変化する。
【００４６】
この図６から判るように、前縁前進角θfと中心前進角θoとは、前側切欠き部８の根元側接続端８Ａから底部８Ｂに近づくに従って順次減少し、底部８Ｂの位置（ｒ＝ｒ_a）で最小値となる。
【００４７】
この場合、前縁部５の基端側には、大きな曲率半径Ｒをもって回転方向Ａの後側に窪んだ前側切欠き部８が形成されているため、前縁前進角θfは、根元側接続端８Ａと底部８Ｂとの間で減少の割合が大きくなっている。また、根元側接続端８Ａは、前側切欠き部８の曲率半径Ｒを大きくするために回転方向Ａに前進した位置に配置されているため、前縁前進角θfは、この根元側接続端８Ａを角度の基準位置とすると負の値となり、中心前進角θoよりも小さな値を保持している。一方、中心前進角θoは、前側切欠き部８の影響が小さいので、根元側接続端８Ａと底部８Ｂとの間では、前縁前進角θfよりも小さな減少割合をもって比較的緩やかに減少している。
【００４８】
また、羽根４は前進・前傾翼として形成されているため、前縁前進角θfと中心前進角θoとは、前側切欠き部８の底部８Ｂから径方向外側に離れるに従って順次増加している。これらの前進角θf，θoは、前側切欠き部８の先端側接続端８Ｃ（ｒ＝ｒ_b）で変曲点を有するが、その径方向外側においても前縁部５および後縁部６の位置で単調に増加し続ける。そして、中心前進角θoは、径方向外側（ｒ＝ｒ_maxに近い位置）で正の値となっている。
【００４９】
この場合、前縁前進角θfが増加する割合は、中心前進角θoの増加割合とほぼ等しいか、これよりも僅かに大きくなり、前縁部５と後縁部６との間には、十分な長さの翼弦長Ｃが確保されている。ここで、羽根４の翼弦長Ｃとは、図１に示す如く、羽根４の円筒断面（ファン１の軸線Ｏ−Ｏを中心とする円筒面に沿った断面）上で、前縁部５と後縁部６とを結んだ直線の長さである。
【００５０】
従って、本実施の形態によるプロペラファン１は、羽根４のボス２側で前側切欠き部８の曲率半径Ｒを確保しつつ、羽根４の先端側では、その翼弦長Ｃを十分に長く形成する構成となっている。このため、羽根４のボス２側では、前縁前進角θfが僅かに小さくなるとしても、前側切欠き部８の曲率半径Ｒを適切な大きさに設定でき、羽根４とボス２との接続強度を高めることができる。
【００５１】
また、羽根４の先端側では、ファン１の作動時に流体が羽根４に沿って前縁部５から後縁部６に向けて流れることにより、流体の圧力が一定の状態に上昇するものとして考えると、翼弦長Ｃを長くすることによって前縁部５と後縁部６との間で流体の圧力勾配を緩やかにすることができる。これにより、流体の流れが安定して羽根４から剥離し難くなるため、乱流等を抑えてファン１の騒音を小さくすることができる。
【００５２】
本実施の形態によるプロペラファン１は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。
【００５３】
まず、プロペラファン１を図１中の回転方向Ａに回転させると、各羽根４により矢示Ｂ方向に流体の吸込み、吐出しが行われる。この場合、各羽根４は、前進・前傾翼として形成されているため、その作動音を低減することができる。
【００５４】
また、プロペラファン１の回転時には、例えば遠心力や流体からの反力等により各羽根４に応力が加わると、前進・前傾翼である各羽根４には、特に前縁部５のボス接続部分５Ａに応力が集中する。この場合、遠心力や流体からの反力等は、羽根４が大きい程、またファン１の回転数が高い程大きくなる上に、ボス接続部分５Ａには、羽根４の前進や前傾の度合い（前進角または前傾角）が大きい程、極端な応力集中が生じ易い。従って、例えば前進・前傾翼を有するプロペラファン１の外径を大きく形成し、これを高回転で駆動する場合には、各羽根４のボス接続部分５Ａに亀裂、破断等が生じることがある。
【００５５】
このため、従来技術では、例えば大型で高回転用のプロペラファンを設計するときに、各羽根のボス接続部分を厚肉に形成することにより強度を確保していた。しかし、この場合には、ファンの重量や材料費が増大するだけでなく、例えばファンを樹脂成形するときに、その冷却時間が長くなったり、冷却時の変形等が生じ易い。また、従来技術では、例えば羽根のボス接続部分を隣接する羽根の位置まで延ばしてボス接続部分の曲率半径を大きくし、強度を確保することもあった。しかし、この場合には、互いに隣接する羽根の前縁側と後縁側とが軸方向で重なり合うように配置されるため、例えばプロペラファンを樹脂成形するときに各羽根を樹脂型等から引抜く工程が複雑化し、ファンの型抜き性が悪くなる。
【００５６】
このように、従来技術では、大型で高回転用のプロペラファンに対して、重量の増加やコストアップ、生産性の低下等を伴う方法によって強度を確保しない限り、強度上の制約等によって極端な前進・前傾翼を採用できず、各羽根の前進角や前傾角を大きくしてファンの騒音を小さくするのが困難であった。
【００５７】
然るに、本実施の形態によれば、プロペラファン１の各羽根４には、前縁部５のボス接続部分５Ａに凹円弧形状の前側切欠き部８を設ける構成としたので、羽根４の前縁部５とボス２の外周面２Ａとの間に大きな曲率半径Ｒをもつ前側切欠き部８を配置でき、これらの間を前側切欠き部８の滑らかな湾曲面によって接続することができる。
【００５８】
これにより、各羽根４のボス接続部分５Ａに加わる応力を前側切欠き部８によって安定的に分散でき、ボス接続部分５Ａが応力集中等により損傷するのを確実に防止できると共に、その強度を確実に高めることができる。
【００５９】
従って、プロペラファン１には、例えば厚肉部やリブ等を設けることなく、従来実現し得なかったような大きな前進形状および前傾形状をもつ各羽根４を採用でき、これらの羽根４のボス接続部分５Ａに簡単な形状の前側切欠き部８を設けるだけで、プロペラファン１の耐久性を高めることができる。そして、厚肉部やリブ等を用いる必要がないから、特に大型で高回転用のプロペラファンにおいては、これらの凹凸部位による空気の乱流等を抑えて低騒音化を促進できると共に、各羽根４を含めてファン全体の重量やコストを抑制でき、軽量で静音性が高いプロペラファン１を実現することができる。
【００６０】
また、例えばプロペラファン１を樹脂成形等により形成する場合には、厚肉部やリブ等を廃止することにより、樹脂型等の形状を簡略化することができる。また、厚肉部に余分な冷却時間が必要となったり、熱収縮等の変形が生じるのを防止でき、プロペラファン１を高い精度で効率よく樹脂成形することができる。
【００６１】
また、例えば各羽根４の前進および前傾の度合いを従来程度に設定し、これらを極端な前進・前傾翼として形成しない場合でも、前側切欠き部８により応力を分散して強度を高めることにより、信頼性を向上させることができる。
【００６２】
一方、各羽根４の後縁部６のボス接続部分６Ａには、凹円弧形状の後側切欠き部９を設けたので、各羽根４間の距離ｄを後側切欠き部９の分だけ大きくすることができる。従って、例えば前側のボス接続部分５Ａに高い強度が要求される場合等には、前側切欠き部８の根元側接続端８Ａを、距離ｄの範囲内で隣接する羽根４に向けて前進させることができ、これによって前側切欠き部８の曲率半径Ｒをさらに大きくすることができる。従って、ボス接続部分５Ａの強度をより高めるような設計変更を必要に応じて容易に行うことができる。
【００６３】
そして、このような設計変更を行う場合に、互いに隣接する２枚の羽根４を軸方向で重なり合うように配置しなくて済むから、例えばプロペラファン１を樹脂成形するときには、各羽根４を樹脂型等から引抜き易い形状とすることができ、ファンの型抜き性を良好に保持することができる。
【００６４】
次に、図７は本発明による第２の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、プロペラファンのボスを略円錐状に構成したことにある。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００６５】
２１はプロペラファンで、このプロペラファン２１は、第１の実施の形態とほぼ同様に、後述のボス２２と、各羽根４、前側切欠き部８、後側切欠き部９等とにより構成されている。
【００６６】
２２はプロペラファン２１の中央部を構成するボスで、前記ボス２２は、例えば金属材料、樹脂材料等により略円錐状または円錐台状に形成され、軸方向の一側（吸込み側）が縮径した小径部２２Ａとなり、軸方向の他側（吐出し側）が拡径した大径部２２Ｂとなっている。
【００６７】
ここで、小径部２２Ａの半径Ｒａは、大径部２２Ｂの半径Ｒｂよりも小さく形成されている（Ｒａ＜Ｒｂ）。そして、ボス２２の外周面２２Ｃは、小径部２２Ａから大径部２２Ｂに向けて略円錐状に傾斜し、この外周面２２Ｃには各羽根４が設けられている。また、ボス２２の中央には、回転源を取付ける嵌合孔２３が形成されている。
【００６８】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、本実施の形態では、ボス２２を小径部２２Ａと大径部２２Ｂとにより構成したので、ボス２２の外周面２２Ｃを流体の吸込み側から吐出し側に向けて略円錐状に傾斜させることができる。
【００６９】
これにより、例えばプロペラファン２１により流体を高い圧損状態で流通させる場合等のように、流体の流れがファン２１の回転軸線Ｏ−Ｏに対して斜めに傾いている場合でも、この流体をボス２２の外周面２２Ｃに沿って円滑に流通させることができる。従って、外周面２２Ｃの近傍等で流体の流れをより安定させることができ、乱流を抑えて低騒音化を促進することができる。
【００７０】
次に、図８は本発明による第３の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、羽根の枚数を少なくする構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００７１】
３１はプロペラファンで、このプロペラファン３１は、第１の実施の形態とほぼ同様に、ボス２と、後述の羽根３２等とにより構成されている。
【００７２】
３２はボス２の外周面２Ａに設けられた例えば２枚の羽根で、前記各羽根３２は、例えば略扇形状の金属板、樹脂板等からなり、ボス２の外周面２Ａから径方向に突出すると共に、ボス２の直径方向両側に離間している。
【００７３】
ここで、各羽根３２は、第１の実施の形態とほぼ同様に、前縁部３３、後縁部３４、先端部３５をもって形成され、前縁部３３のボス接続部分３３Ａには、ボス２の外周面２Ａと連続した曲面形状で接続する凹円弧形状の前側切欠き部３６が設けられている。
【００７４】
しかし、プロペラファン３１は、全体として２枚の羽根３２により構成されているため、これらの羽根３２は、第１の実施の形態と比較して、例えば翼面積、翼弦長および前進の度合い（前進角）が大きく形成され、直径方向の両側に離間している。
【００７５】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、本実施の形態では、騒音源となる羽根３２の枚数を減らすことができ、しかも各羽根３２毎に大きな翼弦長を確保できるので、ファン作動時の騒音をより低減することができる。
【００７６】
この場合、本実施の形態のように枚数が少なく翼弦長が長い羽根３２を採用することにより、各羽根３２の前縁部３３のボス接続部分３３Ａには、さらに大きな応力が加わり易くなる。しかし、本実施の形態では、ボス接続部分３３Ａに前側切欠き部３６を設けているので、その強度を簡単な構造によって高めることができ、静音性が高いプロペラファン３１を容易に実現することができる。
【００７７】
次に、図９および図１０は本発明による第４の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、プロペラファンを建設機械に適用したことにある。
【００７８】
４１は本実施の形態による建設機械としての油圧ショベルで、この油圧ショベル４１は、下部走行体４２上に上部旋回体４３が旋回可能に搭載され、前記上部旋回体４３の旋回フレーム４３Ａには、キャブ４４、建屋カバー４５、カウンタウェイト４６等が搭載されている。また、上部旋回体４３の前部側には、作業装置４７が俯仰動可能に取付けられている。
【００７９】
４８は建屋カバー４５内に位置して上部旋回体４３の旋回フレーム４３Ａに搭載されたエンジンで、前記エンジン４８は、図１０に示す如く、油圧ポンプ４９を駆動することにより、車両に搭載された走行モータ、旋回モータ、作業装置の各シリンダ等の油圧アクチュエータに圧油を給排し、これらの動力源となって油圧ショベル４１を作動させるものである。
【００８０】
また、建屋カバー４５内には、エンジン４８との間で冷却水を循環させるラジエータ５０と、油圧アクチュエータからタンク側に戻される作動油が流通するオイルクーラ５１と、エンジンの過給機（図示せず）により吸込んだ吸入空気が流通するインタークーラ５２等とが収容され、これらは熱交換器を構成している。
【００８１】
そして、ラジエータ５０、オイルクーラ５１、インタークーラ５２は、それぞれエンジン冷却水、作動油、吸入空気中の熱を冷却風に放熱することにより、これらを冷却するものである。
【００８２】
５３はエンジンの冷却装置を構成する冷却ファンを示し、この冷却ファン５３は、建屋カバー４５内にエンジン４８を冷却する冷却風を発生するものである。ここで、冷却ファン５３は、第１ないし第３の実施の形態によるプロペラファン１，２１，３１のいずれかを用いて構成され、エンジン４８のクランク軸にファンベルト（図示せず）等を介して連結されている。この場合、冷却ファン５３は、車両の大きさに応じて例えば数十センチから１メートル程度の大きな外径を有し、１０００〜３０００ｒｐｍ程度の比較的高い回転数で駆動される構成となっている。
【００８３】
そして、冷却ファン５３は、エンジン４８により駆動され、建屋カバー４５の冷却風取入口４５Ａから空気を冷却風として吸込むと共に、この冷却風をエンジン４８、ラジエータ５０、オイルクーラ５１、インタークーラ５２等の近傍に流通させることにより、これらの部材を冷却するものである。また、建屋カバー４５内を冷却した冷却風は、冷却風排出口４５Ｂから外部に排出される。
【００８４】
本実施の形態による油圧ショベル４１は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。
【００８５】
まず、エンジン４８が作動すると、エンジン４８により油圧ポンプ４９が駆動され、オペレータの運転操作に応じて油圧ポンプ４９から各油圧アクチュエータに圧油が給排される。これにより、オペレータは、車両の走行、上部旋回体４３の旋回等を行ったり、作業装置４７を作動させて掘削作業等を行う。
【００８６】
また、エンジン４８の作動時には、エンジン４８により冷却ファン５３が回転駆動されると、冷却ファン５３により建屋カバー４５の冷却風取入口４５Ａから冷却風が吸込まれ、この冷却風によってエンジン４８、ラジエータ５０、オイルクーラ５１、インタークーラ５２等を冷却することができる。
【００８７】
かくして、このように構成される本実施の形態でも、前記第１ないし第３の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、油圧ショベル４１等の建設機械では、ラジエータ５０、オイルクーラ５１、インタークーラ５２等からなる複数の熱交換器を冷却するために多量の冷却風が必要となり、冷却風の圧力損失も大きくなる。しかも、例えば自動車等のように走行時に冷却風を受けることがないため、建屋カバー４５内には、大型の冷却ファン５３を高い回転数で駆動することによって多量の冷却風を大きな風圧で発生する必要がある。
【００８８】
この場合、本実施の形態では、冷却ファン５３として、プロペラファン１，２１，３１のいずれかを用いる構成としている。これにより、高い回転数で駆動される大型の冷却ファン５３に対しても、従来実現し得なかったような大きな前進形状および前傾形状をもつ前進・前傾翼を採用でき、冷却ファン５３の羽根には、前側切欠き部により簡単な形状で十分な強度を与えることができる。
【００８９】
これにより、軽量で静音性が高い冷却ファン５３を油圧ショベル４１に搭載でき、油圧ショベル４１の騒音を低減できると共に、冷却ファン５３の冷却性能や耐久性を高めることができる。
【００９０】
なお、図３中に仮想線で示す前縁部５″は、前側切欠き部８の底部８Ｂと滑らかに連続して形成した場合を示している。
【００９１】
また、第１，第２の実施の形態では、プロペラファン１，２１に前側切欠き部８と後側切欠き部９とを設ける構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、前側切欠き部だけを設け、後側切欠き部を省略する構成としてもよい。
【００９２】
また、第１ないし第３の実施の形態では、プロペラファン１，２１，３１に２枚または５枚の羽根４，３２を設ける場合を例に挙げて述べた。しかし、本発明はこれに限らず、例えば３枚、４枚の羽根、または６枚以上の羽根を設けたプロペラファンに適用できるのは勿論である。
【００９３】
さらに、第４の実施の形態では、油圧ショベル４１の冷却ファン５３に適用した場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、流体の吸込み、吐出しを行う各種の軸流ファンや、これらの軸流ファンを用いる各種の機器、装置等に広く適用できるものである。この場合、本発明は、例えば自動車のエンジンルーム内に配置する冷却ファン等、建設機械以外の冷却ファンに適用してもよく、さらには空気調和機（エア・コンディショナー）の室外機の送風ファンや、他の送風機器等に適用してもよい。
【００９４】
【発明の効果】
以上詳述した通り、請求項１の発明によれば、各羽根の前縁部のボス接続部分には、凹円弧形状の前側切欠き部を設け、この前側切欠き部と前縁部との間には尖った形状の先端側接続端を設け、前記前側切欠き部はボスの外周面と連続した曲面形状で接続する構成としたので、各羽根のボス接続部分に加わる応力を曲率半径が大きな前側切欠き部によって安定的に分散でき、その強度を確実に高めることができる。これにより、プロペラファンには、例えば厚肉部やリブ等を設けることなく、従来実現し得なかったような大きな前進形状および前傾形状をもつ羽根を採用でき、これらの羽根の根元側に簡単な形状の前側切欠き部を設けるだけで、ファンの耐久性を高めることができる。そして、各羽根を含めてファン全体の重量やコストを抑制でき、軽量で静音性が高いプロペラファンを実現できると共に、特に建設機械に用いるような大型で高回転用のプロペラファンにおいて、その軽量化や低騒音化を促進することができる。
【００９５】
また、請求項２の発明によれば、各羽根の後縁部のボス接続部分には、後側切欠き部を設ける構成としたので、例えば前側のボス接続部分に高い強度が要求される場合等には、この前側のボス接続部分を隣接する羽根の後縁側に向けて後側切欠き部の分だけ前進させることができ、これによって前側切欠き部の曲率半径をさらに大きくすることができる。従って、前側のボス接続部分の強度をより高めるような設計変更を容易に行うことができ、この場合にも、互いに隣接する２枚の羽根を軸方向で重なり合うように配置しなくて済むから、例えばプロペラファンを樹脂成形するときには、各羽根を樹脂型等から引抜き易い形状とすることができ、ファンの型抜き性を良好に保持することができる。
【００９６】
また、請求項３の発明によれば、羽根の前縁前進角は、前側切欠き部の接続端から底部に近づくに従って順次減少し、底部から径方向外側に離れるに従って順次増加する構成としたので、羽根のボス接続部分では、前側切欠き部の曲率半径を適切な大きさに設定でき、羽根とボスとの接続強度を高めることができる。また、羽根の先端側では、翼弦長を長くすることによって前縁部と後縁部との間で流体の圧力勾配を緩やかにすることができる。これにより、流体の流れが安定して羽根から剥離し難くなり、乱流等を抑えて騒音を小さくすることができる。
【００９７】
また、請求項４の発明によれば、羽根の中心前進角は、前側切欠き部の接続端から底部に近づくに従って順次減少すると共に前縁前進角は中心前進角よりも小さな値を保持し、中心前進角は底部から径方向外側に離れるに従って順次増加する構成としたので、羽根のボス接続部分の強度を前側切欠き部によって高めつつ、羽根の先端側で翼弦長を長くして流体の圧力勾配を緩やかにすることができ、プロペラファンの性能と耐久性を向上させることができる。
【００９８】
また、請求項５の発明によれば、ボスは、流体の吸込み側に位置する軸方向一側を小径に形成し、前記流体の吐出し側に位置する軸方向他側を大径に形成する構成としたので、例えばプロペラファンにより流体を高い圧損状態で流通させる場合等のように、流体の流れがファンの回転軸線に対して斜めに傾いている場合でも、この流体をボスの略円錐状の外周面に沿って円滑に流通させることができる。従って、ボスの外周面等で流体の流れをより安定化でき、乱流を抑えて低騒音化を促進することができる。
【００９９】
また、請求項６の発明によれば、各羽根を前進翼として構成したので、従来実現し得なかったような大きな前進形状をもつ羽根を前側切欠き部によって実現でき、プロペラファンの強度を確保しつつ、低騒音化を促進することができる。
【０１００】
また、請求項７の発明によれば、プロペラファンを備えたエンジン冷却装置として構成したので、高い冷却性能と耐久性とを有する低騒音なエンジン冷却装置を実現することができる。
【０１０１】
さらに、請求項８の発明によれば、プロペラファンを備えた建設機械として構成したので、例えば建設機械の車体に大型で高回転用のプロペラファン等を搭載する場合でも、その軽量化や低騒音化を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるプロペラファンを示す斜視図である。
【図２】図１のプロペラファンを吸込側からみた正面図である。
【図３】図２中の羽根を拡大して示す部分拡大正面図である。
【図４】図２中の前側切欠き部と後側切欠き部とを拡大して示す要部拡大図である。
【図５】羽根の前縁前進角と中心前進角とを示す説明図である。
【図６】羽根の前縁前進角、中心前進角と半径位置との関係を示す特性線図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態によるプロペラファンを示す斜視図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態によるプロペラファンを示す正面図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態による油圧ショベルを示す斜視図である。
【図１０】図９中の矢示Ｘ−Ｘ方向からみた油圧ショベルの横断面図である。
【符号の説明】
１，２１，３１プロペラファン
２，２２ボス
２Ａ，２２Ｃ外周面
４，３２羽根
５，３３前縁部
５Ａ，６Ａ，３３Ａボス接続部分
６，３４後縁部
７，３５先端部
８，３６前側切欠き部
８Ａ，９Ａ根元側接続端
８Ｂ底部
８Ｃ先端側接続端
９後側切欠き部
２２Ａ小径部
２２Ｂ大径部
４１油圧ショベル（建設機械）
４２下部走行体（車体）
４３上部旋回体（車体）
４５建屋カバー
４７作業装置
４８エンジン
５０ラジエータ
５１オイルクーラ
５２インタークーラ
５３冷却ファン（プロペラファン）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a propeller fan, an engine cooling device, and a construction machine that are preferably used in various devices including a construction machine in order to, for example, suck and discharge fluid.
[0002]
[Prior art]
In general, as a propeller fan, an axial fan including a circular boss and a plurality of blades protruding in a radial direction from the outer peripheral surface of the boss is known (for example, Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-115995
[0004]
In this type of prior art propeller fan, a boss is connected to a rotation source such as a motor or an engine. Each blade is formed of, for example, a resin plate or a metal plate, and has a front edge portion positioned on the front side in the rotation direction and a rear edge portion positioned on the rear side in the rotation direction. In this case, in the prior art, there are some in which the boss and each blade are integrally molded with resin.
[0005]
The propeller fan is used, for example, as a cooling fan for a construction machine, and the cooling fan is driven to rotate by an engine of the construction machine, so that air sucked from one side in the axial direction is absorbed in the axial direction. It is the structure which blows toward the other side and generates cooling air in the engine room (Patent Document 2).
[0006]
[Patent Document 2]
JP 2002-200140 A
[0007]
Here, not only the cooling fan of the construction machine but also a relatively large noise is likely to occur when the propeller fan rotates. For this reason, in the prior art, for example, a blade having a shape in which the tip side of each blade is advanced in the rotational direction relative to the connection portion with the boss (so-called forward blade) is used, or the front edge of each blade is more than the rear edge. By adopting blades (forward inclined blades) that are inclined toward the suction side, noise is reduced.
[0008]
In this case, in the advancing blade and the forward inclined blade described above, stress concentration is likely to occur in the joint portion between the front edge portion of the blade and the boss due to the centrifugal force generated when each blade rotates. For this reason, in the prior art, for example, each blade is formed thick in the vicinity of the connection portion with the boss, or a thin portion and a rib are formed in the thick portion as necessary.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above-described prior art, in order to increase the strength of each blade, the vicinity of the connection portion with the boss is formed thick, or a thin portion, a rib or the like is formed in the thick portion as necessary. It is said. However, in this case, there is a problem that the weight and material cost of the entire fan increase due to the thick part of each blade.
[0010]
Further, when the propeller fan is molded with resin, for example, when cooling the resin material injected into the resin mold, an extra cooling time is required at the thick part of each blade, and the fan cannot be formed efficiently. When the resin material is solidified at this thick portion, deformation (sink) due to heat shrinkage or the like is likely to occur, and there is a problem that processing accuracy is lowered.
[0011]
Further, when a thin portion, rib, or the like is formed in the thick portion of each blade, the number of processing steps, cost, etc. of the resin mold increase due to the complicated uneven shape such as the thin portion, rib. Moreover, during the operation of the propeller fan, these irregular shapes generate air turbulence and the like, which not only increases noise, but also concentrates stress on unpredicted parts in complicated thin-walled parts and ribs. May occur.
[0012]
In particular, a propeller fan used as a cooling fan or the like for a construction machine has a large outer diameter of, for example, several tens of centimeters to 1 meter, and is often driven at a relatively high rotational speed. In such a large-sized propeller fan, the weight and noise of the entire fan are likely to increase due to a slight increase in the weight of each blade, uneven shape, etc., thus improving the durability while suppressing the weight and noise. There is a problem that is difficult.
[0013]
The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to prevent stress concentration at each blade by a simple shape, to easily perform the processing and molding, and to reduce weight and noise. An object of the present invention is to provide a propeller fan, an engine cooling device, and a construction machine that can improve durability while suppressing the above.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, the invention of claim 1 is a circular boss, a front edge portion that protrudes in the radial direction from the outer peripheral surface of the boss, and is located on the front side in the rotational direction and located on the rear side in the rotational direction. In a propeller fan including a plurality of blades having a rear edge portion, a boss connection portion on the front edge portion side of each blade is provided with a front notch portion cut into a concave arc shape, and the front notch portion and Between the front edge Pointed shape A distal end side connection end is provided, and the front notch is connected to the outer peripheral surface of the boss with a curved surface shape.
[0015]
By configuring in this way, a concave notch-shaped front notch portion having a large radius of curvature can be disposed at the boss connection portion connected to the boss among the front edge portions of each blade, and this front notch The front edge portion of the blade and the outer peripheral surface of the boss can be continuously connected in a smooth curved shape by the portion. And between the front notch and the front edge, Pointed shape A distal end side connection end can be provided.
[0016]
According to the invention of claim 2, a rear notch is provided at the boss connecting portion at the rear edge of each blade. Thereby, the distance between the blades adjacent to each other (the distance between the front edge side of any blade and the rear edge side of the blade adjacent thereto) can be increased by the rear notch.
[0017]
For this reason, for example, by extending the front notch portion of each blade toward the rear edge side (rear notch portion) of the blade adjacent thereto, the curvature radius of the front notch portion can be formed larger, and this state However, the front edge side and the rear edge side of each blade can be prevented from overlapping in the axial direction.
[0018]
According to the invention of claim 3, the front notch portion of the blade has a connection end connected to the outer peripheral surface of the boss and a bottom portion located on the rearmost side in the rotational direction among the front notch portions. A straight line connecting the connection end of the front notch and the rotation center of the boss, and a straight line connecting a point located on an arbitrary radial position of the front edge including the front notch and the rotation center of the boss. Is the leading edge advance angle at the radial position of the blade, and the leading edge advance angle is increased or decreased when the arbitrary point is located in front of the connecting end of the front notch in the rotational direction. When set, the front edge advance angle gradually decreases as it approaches the bottom from the connecting end of the front notch, and the front edge advance angle increases gradually as it moves radially outward from the bottom.
[0019]
As a result, on the front edge side of the blade, the front edge advance angle can be reduced at a portion from the connecting end of the front notch to the bottom, and the radius of curvature of this portion can be increased by the front notch. In addition, at a portion radially outward from the bottom of the front notch, the leading edge advance angle can be increased and the chord length of the blade can be increased.
[0020]
According to a fourth aspect of the present invention, the center line extending in the radial direction through an intermediate position in the circumferential direction of the blade is defined as the chord center line, and the intersection point where the chord center line intersects the outer peripheral surface of the boss and the rotation of the boss The angle formed by the straight line connecting the center and the straight line connecting the point located on an arbitrary radial position of the chord centerline and the rotation center of the boss is the central advance angle at the radial position of the blade, and the central advance angle When the arbitrary point is set to increase and decrease when the arbitrary point is located on the front side in the rotation direction with respect to the intersection, the central advance angle gradually decreases as it approaches the bottom from the connection end of the front notch. At the same time, the leading edge advancing angle maintains a value smaller than the center advancing angle, and the center advancing angle sequentially increases as it moves away from the bottom in the radial direction.
[0021]
Thereby, in the vicinity of the boss among the blades, the central advance angle can be reduced, and the curvature radius of the front edge portion and the like can be increased by the front notch. Further, at the tip side of each blade, the central advancing angle can be increased and the blade chord length of the blade can be increased.
[0022]
According to a fifth aspect of the present invention, the boss has a small diameter on one side in the axial direction located on the fluid suction side and a large diameter on the other side in the axial direction located on the fluid discharge side. Yes.
[0023]
Thus, for example, the outer peripheral surface of the boss can be formed in a substantially conical shape.When the propeller fan is operated, for example, even when the fluid flow is inclined with respect to the rotation axis of the fan, this fluid is applied to the outer peripheral surface of the boss. It can be distributed smoothly along.
[0024]
According to the invention of claim 6, each blade is formed as a forward wing in which the tip side of the front edge portion is advanced in the rotation direction with respect to the boss connecting portion. Thereby, the noise when the propeller fan operates can be reduced. In addition, the strength of the boss connecting portion where stress is particularly concentrated in the forward wing can be increased by the front notch.
[0025]
According to a seventh aspect of the present invention, an engine as a power source and a propeller fan driven by the engine to cool the engine are provided. The propeller fan is arranged in a radial direction from a circular boss and an outer peripheral surface of the boss. And a plurality of blades having a front edge portion located on the front side in the rotation direction and a rear edge portion located on the rear side in the rotation direction. The boss connection part is provided with a front notch cut into a concave arc shape, and between this front notch and the front edge Pointed shape A front end side connection end is provided, and the front notch is connected to the outer peripheral surface of the boss with a curved surface shape. Thereby, the noise of the propeller fan used for the engine cooling device can be increased while the strength thereof is increased.
[0026]
Furthermore, the invention of claim 8 includes a vehicle body provided with a work device, an engine provided on the vehicle body and serving as a power source of the work device, and a propeller fan driven by the engine to cool the engine, The propeller fan includes a circular boss, and a plurality of blades having a front edge portion protruding in the radial direction from the outer peripheral surface of the boss and positioned on the front side in the rotation direction and a rear edge portion positioned on the rear side in the rotation direction. In the constructed construction machine, a boss connection portion on the front edge portion side of each blade is provided with a front notch portion that is notched in a concave arc shape, and between the front notch portion and the front edge portion. Pointed shape A front end side connection end is provided, and the front notch is connected to the outer peripheral surface of the boss with a curved surface shape. Thereby, the noise can be reduced while increasing the strength of the propeller fan used in the construction machine.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a propeller fan, an engine cooling device, and a construction machine according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0028]
First, FIG. 1 to FIG. 6 show a first embodiment. In the figure, reference numeral 1 denotes a propeller fan. The propeller fan 1 is composed of an axial fan used in various devices and apparatuses including a heat exchanger of a construction machine, for example, and the axis OO in FIG. Is driven in the rotational direction A, for example, to suck and discharge a fluid such as air in the axial direction (the direction indicated by the arrow B). The propeller fan 1 is integrally formed of, for example, a metal material, a resin material, or the like, and includes a boss 2, a blade 4, and notches 8 and 9 described later.
[0029]
Reference numeral 2 denotes a boss attached to a rotation source (not shown) such as a motor or an engine. The boss 2 is formed in, for example, a columnar shape or a cylindrical shape centering on the axis OO, and an outer peripheral surface 2A thereof is a cylinder. It is a surface. In addition, a fitting hole 3 for fitting the output shaft of the rotation source and the like is provided in the central portion of the boss 2.
[0030]
Reference numeral 4 denotes a plurality of (for example, five) blades provided radially on the outer peripheral surface 2A of the boss 2 with a predetermined interval. Each blade 4 is formed of, for example, a substantially rectangular metal as shown in FIGS. It consists of a board | plate, a resin board, etc., and it protrudes from the outer peripheral surface 2A of the boss | hub 2 to radial direction, and the base end side (root side) is connected to the outer peripheral surface 2A of the boss | hub 2.
[0031]
Here, the blade 4 includes a front edge portion 5 located on the front side in the rotation direction A, a rear edge portion 6 located on the front side in the rotation direction A, and a front edge portion 5 located on the tip side of the blade 4 and the rear edge. It has the front-end | tip part 7 which connects between the edge parts 6 in a substantially circular arc shape.
[0032]
The front edge portion 5 is formed in a substantially bow shape, for example, whose tip side is gently curved toward the front side in the rotation direction A. Moreover, the site | part located in the base side of the blade | wing 4 among the front edge parts 5 is the boss | hub connection part 5A connected to the outer peripheral surface 2A of the boss | hub 2. FIG. And the blade | wing 4 has the shape which the front end side of the front edge part 5 advanced in the rotation direction A rather than 5A of boss | hub connection parts, and is formed as what is called an advance wing | blade.
[0033]
The front edge 5 is disposed on one side (suction side) of the boss 2 in the axial direction, and the rear edge 6 is disposed on the other side in the axial direction (discharge side). Thereby, each blade | wing 4 inclines (forward-inclined) the part near the front edge part 5 toward the suction side at a fixed angle, and is formed as what is called a forward inclined blade. That is, each blade 4 is formed as a forward / forward tilting blade. On the other hand, the part located in the base side of the blade | wing 4 among the rear edge parts 6 is the boss | hub connection part 6A connected to the outer peripheral surface 2A of the boss | hub 2. FIG.
[0034]
8 is a concave arc-shaped front notch provided in the boss connecting portion 5A of the front edge 5 of each blade 4. Each front notch 8 is a boss of the front edge 5 as shown in FIG. The connecting portion 5A is formed by cutting out into a concave arc shape, and is continuous with the outer peripheral surface 2A of the boss 2 in a smooth curved surface shape, thereby alleviating stress concentration in the boss connecting portion 5A.
[0035]
Here, the front-side notch portion 8 is a concave portion that is recessed rearward in the rotational direction A with respect to the conventional boss connecting portion 5A ′ (in the case where there is no front-side notch portion 8) indicated by phantom lines in FIG. Has become a department. And the front side notch part 8 is a base side connection end 8A connected to the outer peripheral surface 2A of the boss 2, a bottom part 8B that is positioned most rearward in the rotational direction A of the front side notch part 8, and a front edge part. Connected to 5 Pointed shape And a distal end side connection end 8C.
[0036]
In this case, the peripheral wall of the front notch portion 8 is formed as a smooth curved surface having a predetermined radius of curvature R, and this radius of curvature R is at the same position as the conventional boss connecting portion 5A ′ at the root side connecting end 8A. Even in the state of being connected to the outer peripheral surface 2A of the boss 2, it is formed to a value larger than the radius of curvature R 'of the boss connecting portion 5A'(R> R ').
[0037]
Thus, even if the propeller fan 1 has a shape in which each blade 4 is greatly advanced and tilted forward as shown in FIGS. 1 and 2, the front notch portion 8 causes the front edge portion 5 to be connected to the boss connecting portion 5 </ b> A. A sufficiently large radius of curvature R can be secured, and the boss connecting portion 5A can be formed with high strength.
[0038]
9 is a rear notch provided in the boss connecting portion 6A of the rear edge 6 of each blade 4, and each rear notch 9 is substantially the same as the front notch 8, for example, a boss connecting portion. It is formed by cutting 6A into a concave arc shape.
[0039]
Here, the rear notch 9 has a base-side connection end 9A connected to the outer peripheral surface 2A of the boss 2, and this base-side connection end 9A is a conventional (rear side) shown in phantom lines in FIG. Compared with the boss connection portion 6A ′ in the case where the notch portion 9 is not provided), it is arranged on the front side in the rotation direction A. For this reason, the distance d between the base side connection ends 8A, 9A of the blades 4 adjacent to each other is formed to be larger than the conventional distance d ′ by the amount of the rear notch 9 (d> d ′). .
[0040]
Thereby, for example, when high strength is required for the boss connection portion 5A of the front edge portion 5, the root side connection end 8A of the front notch portion 8 is separated from the position indicated by the solid line in FIG. Further advancement in the direction of rotation A within the range is possible. As a result, the curvature radius R of the front notch 8 can be easily increased without arranging the two blades 4 adjacent to each other so as to overlap in the axial direction. In this case, stress concentration does not occur in the rear boss connection portion 6A unlike the front boss connection portion 5A. Therefore, even if the rear notch portion 9 is formed, there is no problem in strength. .
[0041]
Here, the relationship between the shape of each blade 4 and the front notch 8 will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
[0042]
First, θf in FIG. 5 indicates the leading edge advance angle θf of the blade 4. Here, the front edge advance angle θf is a straight edge 10 including the front notch 8 and the straight line 10 connecting the connection end 8A of the front notch 8 and the rotation center O (axis OO) of the fan 1. 5 is defined as an angle (center angle) formed by the straight lines 10 and 11 sandwiching the rotation center O using a straight line 11 connecting the point P1 located on an arbitrary radial position r and the rotation center O. It is what is done. The radial position r indicates the radial position of the point P1 with the outer peripheral surface 2A of the boss 2 as the reference position (r = 0), and a predetermined maximum value r at the tip 7 of the blade 4. _max It becomes.
[0043]
When the front edge advance angle θf is set to increase or decrease when the arbitrary point P1 is positioned in front of the connection end 8A of the front notch 8 in the rotational direction A, the front edge is increased. 5 or according to the radial position r of the point P1 located on the front notch 8 as shown by the characteristic line 12 in FIG.
[0044]
Further, θo in FIG. 5 indicates the central advance angle θo of the blade 4. Here, a center line extending in the radial direction through an intermediate position in the circumferential direction in each part of the blade 4 is a chord center line 13, and a point where the chord center line 13 intersects the outer peripheral surface 2A of the boss 2 is an intersection point P2. Define. In this case, the central advancing angle θo includes a straight line 14 connecting the intersection P2 and the rotation center O, and a straight line 15 connecting the point P3 located on an arbitrary radial position r of the chord centerline 13 and the rotation center O. Is defined as an angle (center angle) formed by these straight lines 14 and 15 with the rotation center O in between.
[0045]
Then, when the center advance angle θo is set to increase or decrease when the arbitrary point P3 is positioned forward of the rotation direction A from the intersection P2 of the chord centerline 13 and the boss 2, the blade advancing angle θo It changes as shown by the characteristic line 16 in FIG. 6 according to the radial position r of the point P3 located on the chord centerline 13.
[0046]
As can be seen from FIG. 6, the front edge advance angle θf and the center advance angle θo sequentially decrease from the base side connection end 8A of the front notch 8 toward the bottom 8B, and the position of the bottom 8B (r = r _a ) Is the minimum value.
[0047]
In this case, since the front notch 8 that is recessed toward the rear side in the rotation direction A with a large curvature radius R is formed on the base end side of the front edge 5, the front edge advance angle θf is determined based on the root side connection. The rate of decrease is large between the end 8A and the bottom 8B. Further, since the base side connection end 8A is disposed at a position advanced in the rotation direction A in order to increase the radius of curvature R of the front cutout portion 8, the front edge advance angle θf is set to the base side connection end 8A. Is a negative value, and a value smaller than the central advance angle θo is held. On the other hand, since the influence of the front notch portion 8 is small, the central advance angle θo decreases relatively gently between the base side connection end 8A and the bottom portion 8B with a reduction rate smaller than the front edge advance angle θf. Yes.
[0048]
Further, since the blade 4 is formed as a forward / forward inclined blade, the front edge advance angle θf and the center advance angle θo sequentially increase as the distance from the bottom 8B of the front notch 8 increases radially outward. . These advance angles θf and θo are determined by the front end side connecting end 8C (r = r) of the front notch 8. _b ) Have inflection points, but continue to increase monotonously at the positions of the front edge portion 5 and the rear edge portion 6 on the outer side in the radial direction. Then, the central advance angle θo is the radially outer side (r = r _max It is a positive value at a position close to.
[0049]
In this case, the rate at which the leading edge advance angle θf increases is substantially equal to or slightly larger than the rate at which the center advance angle θo increases, and there is a sufficient gap between the leading edge portion 5 and the trailing edge portion 6. A long chord length C is secured. Here, the chord length C of the blade 4 is the leading edge portion 5 on the cylindrical cross section of the blade 4 (cross section along the cylindrical surface centered on the axis OO of the fan 1) as shown in FIG. And the length of the straight line connecting the rear edge 6.
[0050]
Therefore, the propeller fan 1 according to the present embodiment forms a sufficiently long chord length C on the tip side of the blade 4 while ensuring the curvature radius R of the front notch 8 on the boss 2 side of the blade 4. It is the composition to do. Therefore, on the boss 2 side of the blade 4, even if the front edge advance angle θf is slightly reduced, the radius of curvature R of the front notch 8 can be set to an appropriate size, and the connection between the blade 4 and the boss 2 is achieved. Strength can be increased.
[0051]
Further, at the front end side of the blade 4, it is considered that the fluid pressure rises to a constant state as the fluid flows along the blade 4 from the front edge portion 5 toward the rear edge portion 6 when the fan 1 is operated. In addition, by increasing the chord length C, the pressure gradient of the fluid can be made gentle between the front edge portion 5 and the rear edge portion 6. Thereby, since the flow of fluid is stabilized and it becomes difficult to peel from the blade | wing 4, a turbulent flow etc. can be suppressed and the noise of the fan 1 can be made small.
[0052]
The propeller fan 1 according to the present embodiment has the above-described configuration, and the operation thereof will be described next.
[0053]
First, when the propeller fan 1 is rotated in the rotation direction A in FIG. 1, fluid is sucked and discharged in the direction indicated by the arrow B by each blade 4. In this case, since each blade 4 is formed as a forward / forward inclined blade, its operating noise can be reduced.
[0054]
When the propeller fan 1 is rotated, if stress is applied to each blade 4 due to, for example, centrifugal force or reaction force from the fluid, the boss connection of the front edge portion 5 is particularly connected to each blade 4 that is a forward and forward inclined blade. Stress concentrates on the portion 5A. In this case, the centrifugal force, the reaction force from the fluid, and the like increase as the blade 4 increases and the rotational speed of the fan 1 increases, and the boss connection portion 5A has a degree of forward or forward tilt of the blade 4. As the (advance angle or forward tilt angle) increases, extreme stress concentration tends to occur. Therefore, for example, when the outer diameter of the propeller fan 1 having forward and forward inclined blades is formed large and driven at a high speed, the boss connecting portion 5A of each blade 4 may be cracked or broken. .
[0055]
For this reason, in the prior art, when designing a large propeller fan for high rotation, for example, the strength is ensured by forming the boss connection portions of the blades thickly. However, in this case, not only the weight and material cost of the fan increase, but also when the fan is resin-molded, for example, the cooling time becomes long, or deformation during cooling tends to occur. Further, in the prior art, for example, the boss connection part of the blade is extended to the position of the adjacent blade to increase the radius of curvature of the boss connection part, thereby ensuring the strength. However, in this case, since the front edge side and the rear edge side of the blades adjacent to each other are arranged so as to overlap in the axial direction, for example, when the propeller fan is resin-molded, there is a step of drawing each blade from the resin mold or the like. It becomes complicated and the mold release property of the fan becomes worse.
[0056]
As described above, in the conventional technology, unless the strength is secured by a method involving an increase in weight, an increase in cost, a decrease in productivity, etc., with respect to a large-sized propeller fan for high rotation, an extreme due to a restriction on strength or the like. It was difficult to reduce the fan noise by increasing the forward and forward tilt angles of each blade.
[0057]
However, according to the present embodiment, each blade 4 of the propeller fan 1 is provided with the concave notch-shaped front notch portion 8 in the boss connection portion 5A of the front edge portion 5, so that the front of the blade 4 The front notch 8 having a large radius of curvature R can be arranged between the edge 5 and the outer peripheral surface 2A of the boss 2, and these can be connected by the smooth curved surface of the front notch 8.
[0058]
As a result, the stress applied to the boss connection portion 5A of each blade 4 can be stably dispersed by the front notch portion 8, and the boss connection portion 5A can be reliably prevented from being damaged due to stress concentration or the like, and its strength can be ensured. Can be increased.
[0059]
Accordingly, the propeller fan 1 can employ, for example, each blade 4 having a large forward shape and a forwardly inclined shape that could not be realized conventionally without providing a thick portion or ribs. The durability of the propeller fan 1 can be increased only by providing the front-side cutout portion 8 having a simple shape in the connection portion 5A. And since it is not necessary to use a thick part, a rib, etc., especially in a large-sized and high-rotation propeller fan, while suppressing the turbulence of the air by these uneven parts etc., it can promote noise reduction and each blade 4, the weight and cost of the entire fan can be suppressed, and the propeller fan 1 that is lightweight and highly silent can be realized.
[0060]
Further, for example, when the propeller fan 1 is formed by resin molding or the like, the shape of the resin mold or the like can be simplified by eliminating the thick portion and the rib. Further, it is possible to prevent an extra cooling time from being required in the thick wall portion and to cause deformation such as heat shrinkage, and the propeller fan 1 can be efficiently resin-molded with high accuracy.
[0061]
Further, for example, the degree of forward and forward tilt of each blade 4 is set to the conventional level, and even when these are not formed as extreme forward and forward tilt blades, the strength is increased by dispersing stress by the front notch 8. Thus, reliability can be improved.
[0062]
On the other hand, since the boss connecting portion 6A of the rear edge 6 of each blade 4 is provided with a concave notch-shaped rear notch 9, the distance d between the blades 4 is set to the distance corresponding to the rear notch 9. Can be bigger. Therefore, for example, when high strength is required for the front boss connecting portion 5A, the base side connecting end 8A of the front notch 8 is advanced toward the adjacent blade 4 within the range of the distance d. As a result, the radius of curvature R of the front notch 8 can be further increased. Therefore, a design change that further increases the strength of the boss connection portion 5A can be easily performed as necessary.
[0063]
When such a design change is made, it is not necessary to arrange the two blades 4 adjacent to each other so as to overlap each other in the axial direction. For example, when the propeller fan 1 is resin-molded, each blade 4 is replaced with a resin mold. Therefore, the fan can be easily pulled out, and the fan can be kept in a good shape.
[0064]
Next, FIG. 7 shows a second embodiment according to the present invention. The feature of this embodiment is that the boss of the propeller fan is configured in a substantially conical shape. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0065]
Reference numeral 21 denotes a propeller fan. The propeller fan 21 includes a boss 22, which will be described later, each blade 4, a front notch 8, a rear notch 9, and the like, as in the first embodiment. ing.
[0066]
Reference numeral 22 denotes a boss constituting the central portion of the propeller fan 21. The boss 22 is formed in a substantially conical shape or a truncated cone shape by, for example, a metal material, a resin material, and the like, and one side (suction side) in the axial direction has a reduced diameter. The small-diameter portion 22A is formed, and the large-diameter portion 22B having an enlarged diameter on the other side (discharge side) in the axial direction is formed.
[0067]
Here, the radius Ra of the small diameter portion 22A is formed smaller than the radius Rb of the large diameter portion 22B (Ra <Rb). The outer peripheral surface 22C of the boss 22 is inclined in a substantially conical shape from the small diameter portion 22A toward the large diameter portion 22B, and each blade 4 is provided on the outer peripheral surface 22C. A fitting hole 23 for attaching the rotation source is formed in the center of the boss 22.
[0068]
Thus, in the present embodiment configured as described above, it is possible to obtain substantially the same operational effects as those of the first embodiment. In particular, in the present embodiment, since the boss 22 is constituted by the small diameter portion 22A and the large diameter portion 22B, the outer peripheral surface 22C of the boss 22 is inclined in a substantially conical shape from the fluid suction side toward the discharge side. Can do.
[0069]
Thereby, even when the flow of the fluid is inclined with respect to the rotation axis OO of the fan 21, for example, when the fluid is circulated with the propeller fan 21 in a high pressure loss state, the fluid is transferred to the boss 22. Can be smoothly distributed along the outer peripheral surface 22C. Therefore, the fluid flow can be further stabilized in the vicinity of the outer peripheral surface 22C, and turbulence can be suppressed and noise reduction can be promoted.
[0070]
Next, FIG. 8 shows a third embodiment according to the present invention. The feature of this embodiment is that the number of blades is reduced. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0071]
31 is a propeller fan, and this propeller fan 31 is constituted by a boss 2 and a blade 32 and the like which will be described later, as in the first embodiment.
[0072]
Reference numeral 32 denotes, for example, two blades provided on the outer peripheral surface 2A of the boss 2. Each of the blades 32 is made of, for example, a substantially fan-shaped metal plate, a resin plate, or the like, and projects from the outer peripheral surface 2A of the boss 2 in the radial direction. In addition, the bosses 2 are spaced apart from each other in the diameter direction.
[0073]
Here, each blade 32 is formed with a front edge portion 33, a rear edge portion 34, and a front end portion 35 in substantially the same manner as in the first embodiment, and the boss connecting portion 33A of the front edge portion 33 has a boss 2 A concave arc-shaped front notch 36 that is connected to the outer peripheral surface 2A in a curved shape that is continuous is provided.
[0074]
However, since the propeller fan 31 is composed of two blades 32 as a whole, these blades 32 are, for example, compared with the first embodiment, the blade area, the chord length, and the degree of advancement ( (Advanced angle) is formed large and is separated on both sides in the diameter direction.
[0075]
Thus, in the present embodiment configured as described above, it is possible to obtain substantially the same operational effects as those of the first embodiment. In particular, in the present embodiment, the number of blades 32 serving as noise sources can be reduced, and a large chord length can be secured for each blade 32, so that noise during fan operation can be further reduced.
[0076]
In this case, by using the blades 32 with a small number of sheets and a long chord length as in this embodiment, a greater stress is easily applied to the boss connecting portion 33A of the front edge portion 33 of each blade 32. However, in the present embodiment, since the front notch portion 36 is provided in the boss connection portion 33A, the strength can be increased with a simple structure, and the propeller fan 31 with high noise can be easily realized. it can.
[0077]
Next, FIGS. 9 and 10 show a fourth embodiment according to the present invention. The feature of this embodiment is that a propeller fan is applied to a construction machine.
[0078]
Reference numeral 41 denotes a hydraulic excavator as a construction machine according to the present embodiment. The hydraulic excavator 41 is mounted on a lower traveling body 42 so that an upper swing body 43 can pivot, and a swing frame 43A of the upper swing body 43 includes A cab 44, a building cover 45, a counterweight 46, and the like are mounted. In addition, a working device 47 is attached to the front side of the upper swing body 43 so as to be able to move up and down.
[0079]
An engine 48 is located in the building cover 45 and is mounted on the swing frame 43A of the upper swing body 43. The engine 48 is mounted on the vehicle by driving a hydraulic pump 49 as shown in FIG. Pressure oil is supplied to and discharged from hydraulic actuators such as traveling motors, turning motors, and cylinders of the working device, and the hydraulic excavator 41 is operated as a power source.
[0080]
Further, in the building cover 45, a radiator 50 for circulating cooling water to and from the engine 48, an oil cooler 51 in which hydraulic oil returned from the hydraulic actuator to the tank side circulates, and an engine supercharger (not shown). And the intercooler 52 and the like through which the intake air sucked in is circulated, and these constitute a heat exchanger.
[0081]
And the radiator 50, the oil cooler 51, and the intercooler 52 cool these by dissipating the heat in engine cooling water, hydraulic fluid, and intake air to cooling air, respectively.
[0082]
Reference numeral 53 denotes a cooling fan constituting an engine cooling device, and this cooling fan 53 generates cooling air for cooling the engine 48 in the building cover 45. Here, the cooling fan 53 is configured using any of the propeller fans 1, 21 and 31 according to the first to third embodiments, and a fan belt (not shown) or the like is interposed on the crankshaft of the engine 48. Are connected. In this case, the cooling fan 53 has a large outer diameter of, for example, several tens of centimeters to 1 meter depending on the size of the vehicle, and is driven at a relatively high rotational speed of about 1000 to 3000 rpm. .
[0083]
The cooling fan 53 is driven by the engine 48 and sucks air as cooling air from the cooling air intake 45A of the building cover 45, and this cooling air is supplied to the engine 48, the radiator 50, the oil cooler 51, the intercooler 52, and the like. These members are cooled by circulating in the vicinity. The cooling air that has cooled the interior of the building cover 45 is discharged to the outside from the cooling air discharge port 45B.
[0084]
The hydraulic excavator 41 according to the present embodiment has the above-described configuration, and the operation thereof will be described next.
[0085]
First, when the engine 48 is operated, the hydraulic pump 49 is driven by the engine 48, and pressure oil is supplied and discharged from the hydraulic pump 49 to each hydraulic actuator in accordance with the operation operation of the operator. As a result, the operator runs the vehicle, turns the upper turning body 43, etc., or operates the work device 47 to perform excavation work or the like.
[0086]
Further, when the engine 48 is in operation, when the cooling fan 53 is rotationally driven by the engine 48, the cooling fan 53 sucks cooling air from the cooling air intake 45 </ b> A of the building cover 45, and this cooling air causes the engine 48 and the radiator 50 to be sucked. The oil cooler 51, the intercooler 52, etc. can be cooled.
[0087]
Thus, in the present embodiment configured as described above, it is possible to obtain substantially the same operational effects as those of the first to third embodiments. In particular, a construction machine such as the hydraulic excavator 41 requires a large amount of cooling air to cool a plurality of heat exchangers including the radiator 50, the oil cooler 51, the intercooler 52, and the like, and the pressure loss of the cooling air also increases. . In addition, since the cooling air is not received when the vehicle is traveling, for example, in an automobile or the like, a large amount of cooling air is generated at a large wind pressure in the building cover 45 by driving the large cooling fan 53 at a high rotational speed. There is a need.
[0088]
In this case, in the present embodiment, any one of the propeller fans 1, 21 and 31 is used as the cooling fan 53. As a result, forward / forward inclined blades having a large forward shape and forwardly inclined shape that could not be realized in the past can be adopted for a large-sized cooling fan 53 driven at a high rotational speed. The blade can be given sufficient strength with a simple shape by the front cutout.
[0089]
As a result, the cooling fan 53 that is lightweight and has high quietness can be mounted on the hydraulic excavator 41, noise of the hydraulic excavator 41 can be reduced, and cooling performance and durability of the cooling fan 53 can be enhanced.
[0090]
In addition The figure Indicated by a virtual line in 3 Before The edge 5 ″ is formed smoothly and continuously with the bottom 8B of the front notch 8 Shows if The
[0091]
In the first and second embodiments, the propeller fans 1 and 21 are provided with the front notch portion 8 and the rear notch portion 9. However, the present invention is not limited to this, and only the front notch may be provided and the rear notch may be omitted.
[0092]
In the first to third embodiments, the case where the propeller fans 1, 21, 31 are provided with two or five blades 4, 32 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and can of course be applied to a propeller fan provided with, for example, three, four blades, or six or more blades.
[0093]
Furthermore, in the fourth embodiment, the case where it is applied to the cooling fan 53 of the excavator 41 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and can be widely applied to various types of axial fans that perform fluid suction and discharge, and various devices and apparatuses that use these axial fans. In this case, the present invention may be applied to a cooling fan other than a construction machine such as a cooling fan disposed in an engine room of an automobile, and further, an air blower for an outdoor unit of an air conditioner (air conditioner) The present invention may be applied to other blower devices.
[0094]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the first aspect of the present invention, the boss connection portion of the front edge portion of each blade is provided with a concave notch-shaped front notch portion, and the front notch portion and the front edge portion are provided with each other. In between Pointed shape The front notch is provided and the front notch is connected to the outer circumference of the boss with a curved surface, so the stress applied to the boss connection of each blade is stabilized by the front notch with a large radius of curvature. Can be dispersed and the strength can be reliably increased. As a result, the propeller fan can be equipped with blades having large forward and forward tilt shapes that could not be realized in the past without providing, for example, thick parts or ribs. The durability of the fan can be enhanced simply by providing a front cutout with a simple shape. In addition, the weight and cost of the entire fan, including each blade, can be reduced, and a lightweight and quiet propeller fan can be realized. In addition, the weight reduction is achieved especially in large and high-speed propeller fans used in construction machinery. And noise reduction can be promoted.
[0095]
In addition, according to the invention of claim 2, since the rear boss connection portion at the rear edge portion of each blade is provided with the rear notch portion, for example, when the front boss connection portion requires high strength. For example, the front boss connecting portion can be advanced toward the rear edge of the adjacent blade by the amount of the rear notch, thereby further increasing the radius of curvature of the front notch. . Therefore, it is possible to easily change the design so as to further increase the strength of the front boss connection portion, and in this case, it is not necessary to arrange two adjacent blades so as to overlap each other in the axial direction. For example, when the propeller fan is resin-molded, each blade can be formed into a shape that can be easily pulled out from a resin mold or the like, and the fan mold-release property can be maintained well.
[0096]
Further, according to the invention of claim 3, since the leading edge advance angle of the blade is gradually decreased from the connecting end of the front notch portion toward the bottom portion and gradually increased from the bottom portion to the radially outer side, In the boss connecting portion of the blade, the radius of curvature of the front notch can be set to an appropriate size, and the connection strength between the blade and the boss can be increased. In addition, on the tip side of the blade, the pressure gradient of the fluid can be moderated between the front edge portion and the rear edge portion by increasing the chord length. As a result, the fluid flow is stable and difficult to separate from the blades, and turbulence can be suppressed and noise can be reduced.
[0097]
According to the invention of claim 4, the center advance angle of the blade gradually decreases as it approaches the bottom from the connection end of the front notch, and the front edge advance angle maintains a value smaller than the center advance angle. Since the central advance angle is configured to gradually increase as it moves radially outward from the bottom, the chord length is increased at the tip of the blade while increasing the strength of the boss connection portion of the blade by the front notch. The pressure gradient can be made gentle, and the performance and durability of the propeller fan can be improved.
[0098]
According to the invention of claim 5, the boss is formed such that one side in the axial direction located on the fluid suction side has a small diameter and the other side in the axial direction located on the fluid discharge side has a large diameter. Even if the flow of the fluid is inclined with respect to the rotation axis of the fan, for example, when the fluid is circulated with a propeller fan in a high pressure loss state, the fluid is substantially conically shaped in the boss. Can be smoothly circulated along the outer peripheral surface. Therefore, the flow of fluid can be further stabilized at the outer peripheral surface of the boss, and turbulence can be suppressed and noise reduction can be promoted.
[0099]
Further, according to the invention of claim 6, since each blade is configured as a forward blade, a blade having a large forward shape that could not be realized in the past can be realized by the front notch, and the strength of the propeller fan is ensured. However, noise reduction can be promoted.
[0100]
According to the seventh aspect of the present invention, since the engine cooling device is provided with the propeller fan, a low noise engine cooling device having high cooling performance and durability can be realized.
[0101]
Further, according to the invention of claim 8, since the construction machine is provided with a propeller fan, for example, even when a large-sized high-speed propeller fan is mounted on the body of the construction machine, the weight reduction and low noise can be achieved. Can be promoted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a propeller fan according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view of the propeller fan in FIG. 1 as viewed from the suction side.
FIG. 3 is a partially enlarged front view showing a blade in FIG. 2 in an enlarged manner.
4 is an enlarged view of a main part showing an enlarged view of a front notch and a rear notch in FIG. 2. FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a leading edge advance angle and a center advance angle of a blade.
FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the blade leading edge advance angle, the center advance angle, and the radial position.
FIG. 7 is a perspective view showing a propeller fan according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a front view showing a propeller fan according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a perspective view showing a hydraulic excavator according to a fourth embodiment of the present invention.
10 is a cross-sectional view of the hydraulic excavator as seen from the direction indicated by arrows XX in FIG. 9. FIG.
[Explanation of symbols]
1,21,31 Propeller fan
2,22 boss
2A, 22C Outer peripheral surface
4,32 feathers
5,33 Front edge
5A, 6A, 33A Boss connection part
6,34 trailing edge
7,35 Tip
8,36 Front notch
8A, 9A Root side connection end
8B Bottom
8C Tip side connection end
9 Rear notch
22A Small diameter part
22B Large diameter part
41 Hydraulic excavators (construction machinery)
42 Undercarriage (car body)
43 Upper swing body (car body)
45 Building cover
47 Working device
48 engine
50 Radiator
51 oil cooler
52 Intercooler
53 Cooling fan (propeller fan)

Claims

A circular boss (2), a front edge (5) projecting radially from the outer peripheral surface of the boss (2) and positioned on the front side in the rotational direction (A), and positioned on the rear side in the rotational direction (A) In a propeller fan comprising a plurality of blades (4) having a trailing edge (6),
A boss connection portion (5A) on the front edge portion (5) side of each blade (4) is provided with a front notch portion (8) notched in a concave arc shape, and the front notch portion (8) and the front portion A sharp tip-side connecting end (8C) is provided between the edge (5) and the front notch (8) has a curved surface shape that is continuous with the outer peripheral surface (2A) of the boss (2). Propeller fan, characterized in that it is connected.

The propeller fan according to claim 1, wherein a rear notch (9) is provided in a boss connecting portion (6A) of a rear edge (6) of each blade (4).

The front notch (8) of the blade (4) is the most rotational direction of the connection end (8A) connected to the outer peripheral surface (2A) of the boss (2) and the front notch (8). (A) having a bottom (8B) located on the rear side,
The straight edge (10) connecting the connection end (8A) of the front notch (8) and the rotation center (O) of the boss (2), and the front edge including the front notch (8) The angle formed by the straight line (11) connecting the point (P1) located on an arbitrary radial position (r) in (5) and the rotation center (O) of the boss (2) is defined as the blade (4). The front edge advance angle (θf) at the radial position (r) of the front edge, and the front edge advance angle (θf) is such that the arbitrary point (P1) rotates more than the connection end (8A) of the front notch (8). When it is set to increase and decrease with the case where it is located in the front of the direction (A) as positive,
The front edge advance angle (θf) decreases sequentially from the connecting end (8A) of the front cutout portion (8) toward the bottom portion (8B), and the front edge advance angle (θf) decreases as the bottom portion (8B). 3. The propeller fan according to claim 1, wherein the propeller fan is configured to increase sequentially with increasing distance from the outer side in a radial direction.

A center line extending in the radial direction through an intermediate position in the circumferential direction of the blade (4) is a chord center line (13), and the chord center line (13) is an outer peripheral surface (2A) of the boss (2). Is located on an arbitrary radial position (r) among the straight line (14) connecting the intersection (P2) intersecting with the rotation center (O) of the boss (2) and the chord centerline (13). The angle formed by the straight line (15) connecting the point (P3) and the rotation center (O) of the boss (2) is defined as the central advance angle (θo) at the radial position (r) of the blade (4), When the center advance angle (θo) is set to increase or decrease when the arbitrary point (P3) is located in front of the intersection (P2) in the rotational direction (A),
The central advancing angle (θo) gradually decreases from the connecting end (8A) of the front notch (8) toward the bottom (8B), and the leading edge advancing angle (θf) is reduced to the central advancing angle (θo). The propeller fan according to claim 3, wherein the propulsion fan is configured to keep a value smaller than) and to gradually increase as the central advancing angle (θo) moves radially outward from the bottom (8B).

The boss (22) is formed such that one side in the axial direction positioned on the fluid suction side has a small diameter and the other side in the axial direction positioned on the fluid discharge side has a large diameter. , 3 or 4 propeller fan.

Each said blade | wing (4) is formed as an advance wing | blade which advanced the front end side to the rotation direction (A) rather than the said boss | hub connection part (5A) among the said front edge parts (5). , 3, 4 or 5.

An engine as a power source and a propeller fan that is driven by the engine and cools the engine are provided. The propeller fan projects in a radial direction from a circular boss (2) and an outer peripheral surface of the boss (2) and rotates. Engine cooling comprising a plurality of blades (4) having a front edge (5) located on the front side in the direction (A) and a rear edge (6) located on the rear side in the rotational direction (A) In the device
A boss connection portion (5A) on the front edge portion (5) side of each blade (4) is provided with a front notch portion (8) notched in a concave arc shape, and the front notch portion (8) and the front portion A sharp tip-side connecting end (8C) is provided between the edge (5) and the front notch (8) has a curved surface shape that is continuous with the outer peripheral surface (2A) of the boss (2). An engine cooling device characterized by being connected.

A vehicle body provided with a work device, an engine provided on the vehicle body and serving as a power source for the work device, and a propeller fan driven by the engine to cool the engine, the propeller fan being a circular boss ( 2), a front edge portion (5) projecting radially from the outer peripheral surface of the boss (2) and positioned on the front side in the rotational direction (A), and a rear edge portion (6) positioned on the rear side in the rotational direction (A) In a construction machine constituted by a plurality of blades (4) having
A boss connection portion (5A) on the front edge portion (5) side of each blade (4) is provided with a front notch portion (8) notched in a concave arc shape, and the front notch portion (8) and the front portion A sharp tip-side connecting end (8C) is provided between the edge (5) and the front notch (8) has a curved surface shape that is continuous with the outer peripheral surface (2A) of the boss (2). A construction machine characterized in that it is configured to be connected.