JP5686656B2 - 冷却ファン - Google Patents

Description

本発明は、駆動シャフトに結合する異種材料製のハブ状インサートを樹脂製ファンの中心部にインサート成形にて一体に結合させた冷却ファンに関する。

従来、このように樹脂製本体に異種材料製のインサートを一体結合するように成形して軽量化、低コスト化を図ったものとしては、たとえば、自動車用エア・コンディショナ・システムに用いるコンプレッサーを駆動する樹脂プーリが知られている（特許文献１参照）。

この樹脂プーリは、タイミング・ベルトが掛けられる樹脂製の樹脂プーリ本体と、この樹脂プーリ本体の内周面にインサート形成されベアリングのアウター側に圧入された円筒状のインサート部品と、から構成されている。この場合、樹脂プーリ本体とインサート部品との間における回転止めおよび抜け止めを行うため、インサートの外周面には周方向に等間隔で縦溝部と横溝部とが間隔をおいて交互に複数形成され、樹脂プーリ本体の内周面が上記各縦溝部・横溝部に入り込むようにして一体形成されている。

特開２００５−２７９７５１号公報

しかしながら、上記従来技術の樹脂プーリにあっては、上記横溝部がインサート部品の外周面の厚さ方向の中央部分一部しか形成されていないので、樹脂プーリ本体とインサート部品間の相対回転止め力が弱くなってしまうといった問題がある。とりわけ樹脂部品に、強度が必要な樹脂プーリのように高強度の硬い樹脂を用いる場合と異なり、自動車用ラジエータ用冷却ファンのように柔軟性を持たせた柔らかい樹脂を用いるような場合には、その結合強度が弱くなってしまうことになる。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、樹脂製ファン本体に、これより強度の高い異種材料製インサート部品をインサート成形で一体に結合するようにした冷却ファンにおいて、樹脂製ファン本体の樹脂強度が多少弱くともインサート部品との結合強度を向上させることができるようにした冷却ファンを提供することにある。

この目的のため、請求項１に記載の本発明による冷却ファンは、
環状部の外周面から複数の羽部分が半径外側方向へ伸ばされた樹脂製ファン本体と、
この樹脂製ファン本体の樹脂材料より強度が高い異種材料製で、樹脂製ファン本体の環状部の内周面から半径方向内側に突起した凸部がはまり込むことで一体化するための溝部が外周面に形成され、駆動軸が取り付けられるハブ状の円筒体と、
を備えた冷却ファンにおいて、
溝部が、円筒体の外周面からこの半径方向に凹まされて円筒体の周方向に複数個配置された凹部から形成され、
凹部が、円筒体の厚さ方向の両端部間が連通し、かつ凹部が円筒体の周方向へ折れ曲がる部分を有することで円筒体の厚さ方向における周方向の長さが少なくとも一部で異なるように形成され、
樹脂製ファン本体の突起部分が、前記円筒体の厚さ方向の両端部間を連結し、かつ前記筒体の厚さ方向の一部で周方向に突出するように形成されたこと、
を特徴とする。

請求項２に記載の本発明による冷却ファンは、請求項１に記載の冷却ファンにおいて、
溝部は、円筒体の外周面においてこの円筒体の厚さ方向および周方向の両方に延びる千鳥状に形成されている、
ことを特徴とする。

請求項３に記載の本発明による冷却ファンは、請求項１又は２に記載の冷却ファンにおいて、
凹部は、この凹部の円筒体の外周面に沿う周方向の最大長さが、同じ厚さ方向位置における、隣り合う凹部間の凸部の円筒体の外周面に沿う周方向の長さの２倍である、
ことを特徴とする。

請求項４に記載の本発明による冷却ファンは、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の冷却ファンにおいて、
異種材料は、金属系材料である、
ことを特緒とする。

請求項１に記載の本発明の冷却ファンにあっては、円筒体の溝部が円筒体の外周面からこの半径方向に凹まされて円筒体の周方向に複数個配置された凹部から形成され、凹部が、円筒体の厚さ方向の両端部間が連通し、かつ凹部が円筒体の周方向へ折れ曲がる部分を有することで、円筒体の厚さ方向における周方向の長さが少なくとも一部で異なるように形成して、この溝部に樹脂製ファン本体の環状部に設けた突起部分が入り込むようにしたので、円筒体と樹脂製ファン本体との間の相対回転止め力を向上させながら、これらの軸方向の抜け力を確保することができる。また、したがって、樹脂製ファン本体により強度の低い樹脂を用いることが可能となる。

請求項２に記載の本発明の冷却ファンにあっては、溝部が、円筒体の外周面において円筒体の厚さ方向と周方向の両方向に延びる千鳥状に形成されているので、厚さ方向の溝部を確保しながら溝部の周方向の長さをより長くすることができ、上記相対回転止め力と同時に円筒体の軸方向への抜け防止力を向上させることができる。

請求項３に記載の本発明の冷却ファンにあっては、溝部を構成する凹部の円筒体の外周面に沿う周方向の最大長さが、同じ厚さ方向位置における、隣り合う凹部間の凸部の円筒体の外周面に沿う周方向の長さの２倍となるようにしたので、最適な相対回転止め力と軸方向への抜け防止力を容易に確保することができる。

請求項４に記載の本発明の冷却ファンにあっては、円筒体を金属系材料で製造するようにしたので、取り付けられた駆動軸で駆動されても十分な強度を小さな円筒体で確保することができ、溝部の形状等も容易に形成することができる。

本発明に係る実施例１の冷却ファンを示す正面図である。 図１中のS2−S2線に沿ってみた実施例１の冷却ファンの断面側面図である。 実施例１の冷却ファンで用いられる円筒体の拡大斜視図である。 本発明に係る実施例２の冷却ファンで用いられる円筒体の拡大斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。

まず、実施例１の冷却ファンの全体構成を説明する。
この実施例１の冷却ファンは、自動車のラジエータ等の熱交換器を冷却する電動モータで駆動されるのに利用される。

図１、２に示すように、冷却ファン１は、樹脂製のファン本体２と金属材料製の円筒体（インサート部品に対応）３とがインサート成形で一体に形成されたものである。樹脂製のファン本体２は、図示しないエンジンの後方に取り付けられたファンシュラウドに形成した貫通穴に取り付けられ、図示しない電動モータで駆動される。冷却ファン１は車両に１個でもあるいは並列に２個配置しても良い。

まず、樹脂製ファン本体２の構成を詳しく説明すると、ファン本体２は、羽根体２０とこの内周側に一体形成された環状部２１で構成され、いずれも樹脂製である。
羽根体２０は最外周の円筒形状の外側円筒枠部分２０ａと、その内側の内側円筒枠部分２０ｂと、これら円筒枠部分２０ａ、２０ｂ間にこれらを連結するように一体形成された複数の羽根部分２０ｃと、からなる。隣り合う羽根部分２０ｃ間は貫通する。内側円筒枠部分２０ｂの一方の外周側端部からは、半径内側方向へ縦壁が伸ばされ、その先端部分が円形の貫通穴を形成している。
内側円筒枠部分２０ｂの内周面には半径内側へ延びる環状部２１が一体形成されている。

環状部２１は、円盤状の形状でこの一方の面に半径方向に延びる複数のリブが形成されている。また、環状部２１の内周面側に後述の円筒体３の溝部３ａを構成する凹部３ｂ内に入り込む複数の凸部２１ａが形成されている。なお、この凸部２１ａは、インサート成形により溝部３ａに入って固まり、環状部２１が円筒体３と一体化される。

一方、円筒体３は、金属系材料で図３に示すような形状に形成される。
すなわち、同図に示すように、円筒体３は半径方向内側へ凹んだ凹部３ｂで溝部３ａが形成される大径部３０と、この大径筒部３０の一方の側面の中心部分から軸方向外側へ突出する小径筒部３１とを有する。大径筒部３０と小径筒部３１との内周面は面一とされ、弦部分（直線部分）を一部に残した円形断面の孔に形成されて、図示しない電動モータの出力軸（本発明の駆動軸に相当）が挿入・嵌合される。この出力軸も円形断面の一部をフラットに切り欠いて円筒体３の弦部分に当接させられ、円筒体３、ひいてはファン本体２に対する相対回転止めとされる。

円筒体３の大径部３１の外周側には複数の凹部３ｂからなる溝部３ａが形成されているが、この凹部３ｂは、円筒体３の半径方向外側からその中心側へ向かって外周面をみたとき、Ｔ字状になっており、そのＴ字の縦成分"Ｉ"が円筒体３の厚さ方向に沿ってその両端部、すなわち円筒体３の両側面側を連通するようにされるとともに、Ｔ字の上横成分"−"が一方の端部、すなわち一方の側面に沿うように（円筒体３の厚さの一部で周方向へ突出するように）形成される。そして、逆Ｔ字状の突部分が残って、凹部３ｂと突部分とが交互に円筒体３の外周面に沿って形成される。

したがって、ファン本体２の環状部２１の凸部２１ａは、インサート成形時にＴ字状になって凹部３ｂに入り込み、互いに固着することになる。 なお、本実施例では、凹部３ｂの円筒体の外周面に沿う最大長さが、同じ厚さ方向位置における、隣り合う凹部３ｂ間の凸部２１ａの円筒体の外周面に沿う長さの２倍となるように設定してある。

上記のように構成した冷却ファン１の作用につき説明する。
電動モータで駆動軸を介して円筒体３に回転力を伝えると、これと一体の羽根部分２０ｃを回転させることで、空気流を起こし、図示しないラジエータ等のコア部を通過して冷却媒体と空気との間で熱交換を行い、冷却媒体から熱を奪ってこれを冷却する。したがって、エンジンの過熱を防ぐことができる。

より詳細には、この冷却ファン１の回転中、駆動軸からの円筒体３へ伝わった回転力は環状部２１に伝わり、これと一体の羽根部分２０ｃを回転する。ここで、回転力は、厚さ方向両端部を連通する円筒体３の凹部３ｂの部分（Ｔ時の縦成分"Ｉ"の面）および環状部２１の内周面の凸部２１ａの両端部を結ぶ面（逆Ｔの厚さ方向面）間の全厚さで伝えられる。したがって、これら間の強度が高くなる。
一方、羽根部分２０ｃの回転により、羽根部分２０ｃには空気流の反作用として軸方向にスラストが作用する。しかしながら、このスラストは、上記固着面のＴ字の横成分"−"にて受けるので、冷却ファン１の出力軸からの抜け止めがなされることになる。

上記のように構成した実施例１の冷却ファン１は、以下の効果を有する。
すなわち、樹脂製ファン本体２の環状部２１の内周面に形成した凸部２１ａと円筒体３の外周面に形成した凹部３ｂとが、円筒体３の全厚さ長さにわたって固着するので、これら間の固着強度が向上し、これらの相対回転止めを確実にする。したがって、より強度が弱い樹脂を環状部２１に用いることも可能となる。

また、樹脂製ファン本体２の環状部２１の内周面に形成した凸部２１ａと円筒体３の外周面に形成した凹部３ｂとがＴ字状をしているので、上記相対回転止めが行われるのと同時に、これらの円筒体３の軸方向への抜け止めもなされる。

そして、凹部３ｂの円筒体の外周面に沿う最大長さが、同じ厚さ方向位置における、隣り合う凹部３ｂ間の凸部２１ａの円筒体の外周面に沿う長さの２倍となるように設定してあるので、ファン本体２と円筒体３との間における最適な相対回転止め力と軸方向への抜け防止力を確保することができる。

次に、他の実施例について説明する。この他の実施例の説明にあたっては、前記実施例１と同様の構成部分については図示を省略し、もしくは同一の符号を付けてその説明を省略し、相違点についてのみ説明する。

実施例２においては、円筒体３の溝部３ａを構成する凹部３ｂの形状、したがって環状部２１の凸部２１ａの形状が実施例１と異なる。
すなわち、実施例２にあっては、円筒体３の凹部３ｂが厚さ方向に両端部が連通するとともに、これら両端部からそれぞれ周方向へ所定の長さだけ端部側が切り取られた形状とされて、これら凹部３ｂが千鳥状に配置される。
環状部２１の凸部２１ａは上記凹部３ｂに対応した形状とされている。
その他の構成は実施例１と同様である。

実施例２の冷却ファンにおいても、実施例１と同様に作用し、同様の効果を得ることができる。
なお、この場合にも、実施例１と同様に、凹部３ｂの円筒体の外周面に沿う最大長さが、同じ厚さ方向位置における、隣り合う凹部３ｂ間の凸部２１ａの円筒体の外周面に沿う長さの２倍となるように設定するとよい。

以上、本発明を上記各実施例に基づき説明してきたが、本発明はこれらの実施例に限られず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更等があった場合でも、本発明に含まれる。

たとえば、冷却ファン１で冷却するのはラジエータに限られず、コンデンサ等であってもよい。

また、溝部３ａの凹部３ｂは、第１実施例のＴ字状、第２実施例の千鳥状の形状の他に、十字状、Ｈ字状などのように形成してもよい。もちろん、Ｔ字状を千鳥状に配置してもよい。

１ 冷却ファン
２ ファン本体
２０ 羽根体
２０ａ 外側環状筒部分
２０ｂ 内側環状筒部分
２０ｃ 羽根部分
２１ 環状部
２１ａ 凸部
３ 円筒体
３ａ 溝部
３ｂ 凹部

Claims (4)

1. 環状部の外周面から複数の羽部分が半径外側方向へ伸ばされた樹脂製ファン本体と、
   該樹脂製ファン本体の樹脂材料より強度が高い異種材料製で、前記樹脂製ファン本体の環状部の内周面から半径方向内側に突起した凸部がはまり込むことで一体化するための溝部が外周面に形成され、駆動軸が取り付けられるハブ状の円筒体と、
   を備えた冷却ファンにおいて、
   前記溝部は、前記円筒体の外周面からこの半径方向に凹まされて前記円筒体の周方向に複数個配置された凹部から形成され、
   該凹部は、少なくとも前記円筒体の厚さ方向の両端部間が連通する部分を有し、かつ前記凹部が前記円筒体の周方向へ折れ曲がる部分を有することで前記円筒体の厚さ方向における周方向の長さが少なくとも一部で異なるように形成され、
   前記樹脂製ファン本体の凸部は、前記円筒体の厚さ方向の両端部間を連結し、かつ前記筒体の厚さ方向の一部で周方向に突出するように形成されたこと、
   を特徴とする冷却ファン。
2. 請求項１に記載の冷却ファンにおいて、
   前記溝部は、前記円筒体の外周面において該円筒体の厚さ方向および周方向の両方向に延びる千鳥状に形成されている、
   ことを特徴とする冷却ファン。
3. 請求項１又は請求項２に記載の冷却ファンにおいて、
   前記凹部は、該凹部の前記円筒体の外周面に沿う周方向の最大長さが、同じ厚さ位置における、隣り合う凹部間の凸部の前記円筒体の外周面に沿う周方向の長さの２倍である、
   ことを特徴とする冷却ファン。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の冷却ファンにおいて、
   前記異種材料は、金属系材料である、
   ことを特徴とする冷却ファン。

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