JPS60169700A - 動翼可変式軸流フアンの動翼支持構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ファンの回転駆動中に動翼の迎角を変えるこ
とのできる動翼可変式軸流ファンの動翼支持構造に関す
るものである。

〔発明の背景〕　。

効率の向上、運転費の節約等の立場から、ファンの回転
駆動中に動翼の迎角を調整し容量制御が可能な動翼可変
式軸流ファンの需要が近年富みに増加している。

従来の動翼可変式軸流ファン（以下、単にファンという
）の動翼支持部は、第１図に示されるように、回転駆動
軸２にハブ４が軸着され、このハブ４に動翼６の軸部７
が支承されるとともに、スラスト軸受８を介して締付ナ
ツト１０によって締付けられ、リンク機構１２によって
軸部７をして動ｘ６が軸線１４まわシに回動できるよう
に構成されている。なお、符号１６は軸部７の先端部を
支承するオイルレス軸受でアル。

このように従来では、ファンの動翼軸部７をハブ４に対
し軸線１４まわりに回動できるように支持するとともに
、スラスト軸受８を設け、軸部７に形成したネジ部７Ａ
に締付ナツト１０を配し、この締付ナツト１０を締付け
て締付ナツト１０を介してスラスト軸受８で動翼軸部７
の略中央部を支承するようになっている。

ファンの回転駆動の際、動翼軸ｓ７には第２図に示され
るように、王として遠心力Ｐによる遠心応力と曲げモー
メン）Ｍによる曲げ応力との合応力σ、が生じ、ネジ部
７Ａに生じる半径方向の応力分布は第２図（ａ）に示さ
れる如きものとなっている。また、ネジｉ７Ａを締付ナ
ツト１０で締付けて遠心力Ｐや曲げモーメン）Ｍをスラ
スト軸受８に’伝達するようになっているので、ネジ部
７ＡｆＣ生じる軸方向の応力σ２は第２図（ｂ）に示さ
れるような応力分布となり、ネジ山の第１山付近でその
応力が最も大きくなる応力集中が生じることとなる。そ
のため、この軸部７Ａの疲労強度が低下し、応力の集中
するこの第１山付近にて軸部７Ａが折損するという欠点
を有していた。

一般にボルト、ナツトによる連結は、締付力を大きくす
ればする程その結合力が大きくなるが、ハブ４の四部４
Ａ内に工具を入れて締付は作業を行わねばならず作業が
しにくい上に、スラスト軸受８による回転を円滑にする
ためには極端に強く締付けることはできず締付ナツト１
０による締付力には限界があり、その結果、このネジｓ
７Ａの疲労強度はネジ部の形成されていない平滑な軸部
材の疲労強度の１１５〜１／７に低下すると考えられる
。

この軸部７の疲労強度低下による折損に対する策として
、まず遠心応力を減することが考えられる。この遠心応
力を軽減するためには、動翼６およびその軸部７の重量
を軽くすればよいことから、動翼６およびその軸部７を
高力アルミ合金にて形成することが考えられるが、高力
アルミ合金は応力集中に対する感受性が高く、ネジ部７
Ａの疲労強度が一層低下し、信頼性に欠けるため好まし
いことではない。

次に、遠心応力σ、の変動量を小さくすることが考えら
れる。特に、ファンの起動時、および停止時には遠心応
力σ１の単位時間当シの変化量が著しく、これが疲労強
度低下に大きく影響するので、この遠心応力σ１の単位
時間当シの変化量を低下させることが望ましい。しかし
、これには前述のごとく動翼６およびその軸部７の重量
を軽くすればよいが限界がある。また、ファン駆動時に
ファンが振動することがあシ、このファンの振動による
振動応力もネジ部の疲労強度を低下させる一因であるが
、実際問題としてファンの振動を無くすことは困難であ
る。

したがって、考えられる最良の手段は、動翼６の軸部７
のネジ部７Ａの径を大きくすることであるが、このネジ
部７Ａの径を大きくすることは全体的寸法の増加、重量
の増加等となって合理的な手段とはいえない。

また、その他締付ナツトのスラスト軸受側にスリットを
形成してナツトの剛性を調節した特殊ナツトを用いる手
段等があるが、いずれもネジ部７Ａの疲労強度低下に対
する有効な手段とはなっていない。

〔発明の目的〕

本琴明は前記従来技術の欠点に鑑みなされたもので、そ
の目的は動翼軸に形成されているネジ部の疲労強度の低
下を防止し得る動翼可変式軸流ファンの動翼支持構造を
提供することにおる。

〔発明の概要〕

本発竺に係る動翼可変式軸流ファンの動翼支持構造は、
−一ラスト軸受と締付ナツトとの間に動翼軸を把持する
把持部材を設けたことを特徴とするもので、この把持部
材に曲げモーメントを分担させるとともに、この触把持
部材と動翼軸との接触摩擦によって遠心力の一部を負担
せしめることによｐ１締付ナツトの配されている動翼軸
のネジ部には軽減された遠心応力だけが作用することと
なって前記目的が達成されるのである。　−また、把持
部材で把持される動翼軸の被把持部を平滑面形状に形成
することが最も望ましい。

〔発明の実施例〕

次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第３図および第４図は本発明の第１実施例を示す断面図
である。

が放射状に取付けられておシ、動翼２６の軸部２７は、
ハブ２４の外周面から回転駆動軸２２の軸心に向かって
のびて凹部２４Ａに連なる挿通孔２４Ｂと、との挿通孔
２４Ｂの延長線上にあって凹部２４Ａの回転駆動軸２２
側に設けられたオイルレス軸受２８とによって軸線２９
まわりに回動可能に支承された構造となっている。

動翼の軸部２７は、付根から順次、第１付根部２７Ａ１
第２付根部２７Ｂ１平滑な円形断面のストレート摩擦締
結＠２７０．ネジ部２７Ｄ１オイルレス軸受２８で支承
される先端部２７Ｋが段差をもって同心状に形成されて
いる。

ハブの凹部２４Ａ内には、軸部２７の第２付根部２７Ｂ
外周囲に配設されたスラスト軸受３０と、このスラスト
軸受３０に隣接するとともにストレート摩擦締結部２７
Ｃ外周囲に配設されたボス３２とが、ネジ部２７Ｄに螺
合する締付ナツト３４によって締付けられて配置されて
いる。

ポス３２内には、第４図に示されるように、くさび効果
によってストレート摩擦締結部２７Ｃとボス３２とを確
実に締結するパワーリング３３が装着されている。この
パワーリング３３は、ボス３２の内周面に整合する外周
面を有しかつ２つのテーパ面４２Ａによって内周面が形
成されているアウタレース４２と、ストレート摩擦締結
部２７Ｃ外局面に整合する内周面を有しかつ２つのテー
パ面４４Ａによって外周面が形成されているインナーレ
ース４４と、これら両レース４２．４４の内外径のテー
パに各々整合するテーノくによって内外径が形成されて
いる２つのテーパーリング４６．４８と、軸部２７の付
根方向側テーノくリング４６に数カ所形成されているネ
ジ孔４７およびこのネジ孔４７に整合する位置でテーパ
リング４８に形成されているばか孔４９にねじ込まれる
締付ボルト５０とから構成されておシ、締付ボルト５０
が締付けられて、テーパーリング４６．４８は接近しア
ウターレース４２、インナーレース４４へ押付力が発生
し、この押付力によりボス３２とストレート摩擦締結部
２７Ｃとが摩擦力によって確実に締結されている。なお
、両レース４２．４４には円周部に１カ所のスリットが
切っであるので押付力が減少するおそれはない。

なお、符号４６は可変リンクｊａ構で、軸部２７の先端
部２７Ｅにリンク端部が組付けられており、この可変リ
ンク＠構４６によって軸部２７を軸線２９まわシに回動
させて動翼２６の迎角を調整できるようになっている。

本実施例によれば、パワーリング３３によって動翼の軸
部２７はストレート摩擦締結部２７Ｃにおいて軸部半径
方向に確実に固定されるので、動翼２６に発生した曲げ
モーメントのほとんどがこのパワーリング３３を介して
スラスト軸受３０に伝達され、ネジ部２７Ｄに伝達され
る曲げモーメントはわずかとなる。また、パワーリング
３３によって遠心力の一部が負担されることとなるので
、ネジ部２７Ｄに作用する遠心応力も軽減される。

しこうしてネジ部２７Ｄの疲労強度の低下が抑制される
こととなる。

また、ストレート摩擦締結部２７０は応力集中の生じな
い平滑な円形断面であるため、疲労強度の低下のおそれ
はなく、この摩擦締結部２７Ｃにて軸部２７が折損する
ことはない。

なお、前記実施例では、スラスト軸受３０に隣接すると
ともに、締付ナツト３４に締付けられ等摩擦締結部２７
Ｃを把持する把持部材としてボス３２とパワーリング３
３の組合せを示したが、このパワーリング３３に代わる
ものとしてシュノくンリングがあり、その他くさび作用
によって摩擦締結部２７Ｃの半径方向に力を作用させ得
るものをボス３２と組合せてもよい。また、その他の把
持部材としては、後述する焼バメリング、？６付用ノ（
ンドを備えた分割リングが考えら几る。

第５図は、本発明の第２笑施例の要部断面図でアリ、動
翼の軸部２７に形成されたストレート摩擦締結部２７Ｃ
にリング６０を焼）くメ嵌合させるとともに、ネジ部２
７Ｄに締付ナツト３４を配してリング６０をスラスト軸
受３０に締付けて構成したものである。即ち、前記第１
実施例におけるボス３２とパワーリング３３との組合せ
に代えて焼バメリング６０を設けた点が異なっており、
その他は前記第１実施例と同様であり、同一符号を付す
ことによりその説明は省略する。

この第２実施例によれば、焼バメリング６０によって動
翼軸′ｍ２７はストレート摩擦締結部２７Ｃにおいて軸
部半径方向に確実に固定されるので、動翼に発生した曲
げモーメントはこの焼バメリング６０を介してスラスト
軸受３０に伝達され、ネジ部２７Ｄに伝達される曲げモ
ーメントはわずかなものとなシ、さらにストレート摩擦
締結部２７Ｃと焼バメリング６０との接触面にて遠心力
の一部が負担されるのでネジ部２７Ｄに作用する遠心応
力も一部軽減され、ネジ部２７Ｄの疲労強度の低下が抑
制される。

第６図は、本発明の第３実施例の要部断面図であり、こ
の第３実施例では前記第２実施例の焼バメリング６０に
代え、周方向複数個に分割された分割リング６２とこの
分割リング６２の外周に装着された締付用バンド６４と
を用いた点に特徴があり、その他は前記第１、第２の実
施例と同様である。

この第３実施例も前記第１、第２の実施例と同様、ネジ
部２７Ｄに作用する曲げモーメント、および遠心応力低
減に有効であり、これによってネジ部２７Ｄの疲労強度
低下に対する抑制効果がある。

第７図は、さらに本発明の第４実施例を示すものであり
、この実施例ではストレート摩擦締結部２７Ｃを外周囲
に締付用バンド６４を備えた分割リング６２で把持し、
この分割リング６２に隣接させて可変リンク機構４６の
リンク端部を組付け、このリンク組付部６６から突出す
る軸部２７にネジ部２７・ｐを形成し、このネジ部２７
Ｄに締付ナツトを配して組付部６６、分割リング６２、
スラスト軸受３０を一体に締付けて構成したものである
。

この第４実施例によれば、動翼に生じた曲げモーメン）
％分割リング６２を介してスラスト軸受３０に分担させ
、さらにリンク組付部６６を介して可変リンク機構４６
にも分担させているので、ネジ部２７Ｄに伝達される曲
げモーメントハ前記第３実施例よりもわずかとなり、捷
たリンク組付部６６の軸部２７との接触面に遠心応力を
負担せしめているので、ネジ部に作用する遠心応力は前
記第３実施例よシもさらに軽減されたものとなり、ネジ
部２’７Ｄの疲労強度低下の抑制に一層Ｍ効である。

第８図は、従来例（第１図参照）と本発明の第１実施例
（第３図、第４図参照）の動翼支持構造におけるそれぞ
れのネジ部７Ａ、２７Ｄの疲労試験結果を示す図で、従
来例は矢線で、第１実施例は破線で示されている。

この第８図に示す実験結果から、第１実施例では動翼軸
のネジ部の疲労限度（１０７回疲労限度）は従来例の約
２倍という優れたものとなっている。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、動翼
軸に形成されているネジ部の疲労強度の低下のおそれの
ない動翼可変式軸流ファンの動翼支持構造が得られる。

また、動翼軸のネジ部の疲労強度が低下するおそれがな
いことから、動翼支持部の信頼性が大幅に向上し、その
結果、動翼軸の小径化、スラスト軸受の小形化等による
軽量化、製造コストの低減化も達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のファンの動翼支持構造を示す断面図、第
２図は従来のファンの動翼軸のネジ部に作用する応力の
分布を示す図、第３図は本発明の第１笑施例の断面図、
第４図はその要部拡大図、第５図は本発明の第２実施例
の断面図、第６図は本発明の第３実施例の断面図、第７
図は本発明の第４実施例の断面図、第８図は従来例と第
１実施例の動翼のそれぞれのネジ部の疲労試験の結果を
示す図である。 ２２・・・ファンの回転駆動軸、２４・・・ノ１プ、２
４Ａ・・・凹部、２６・・・動翼、２７・・・動翼の軸
部、２７Ｃ・・・ストレート摩擦締結部、２７Ｄ・・・
ネジ部、２９・・・軸部の軸線、３０・・・スラスト軸
受、３２・・・ボス、３３・・・パワーリング、３４・
・・締付ナツト、４６・・・可変リンク機構、６０・・
・焼バメリング、６２・・・分割リング、６４・・・締
付用バンド、６６・・・リンク組付部。 代理人　鵜　沼　辰　之 第１図 第５図 第６図 第　７　図 第８図 月 撃翫ｆｆ１Ｌ数　Ｎｔ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）回転駆動軸に軸着されたハブに動翼軸を動翼軸軸
   線まわり回動可能に支承させて動翼を取付けるとともに
   、動翼軸にネジ部を形成し、このネジ部に締付ナツトを
   配し、この締付ナツトを締付けることにより締付ナツト
   を介してスラスト軸受に動翼軸を支承させた転賛町支式
   軸流ファンの動翼支持構造において、前記スラスト軸受
   と前記締付ナツトとの間に前記動翼軸を掴持する把持部
   材を設けたことを特徴とする動翼可友式軸流ファンの動
   翼支持構造。
2. （２）前記把持部材によって把持される動翼軸の被把持
   部が平滑面形状に形成されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のｉｉｐνＭｉ式軸流ファ、ンの
   動翼支持構造。