JPS60212695A - 軸流フアンの動翼締結構造 - 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〕 本発明は軸流ファンの羽根車における動翼締結構造に関
するものである。

〔発明の背景〕

第１図及び第２図は従来の軸流ファンの羽根車の構造を
示したもので、第１図は動翼固定式、第２図は動翼可変
式の羽根車の構造をそれぞれ示すものである。

動翼固定式及び可変式のいずれにおいても、羽根車は回
転駆動軸２．１２にハブ４．１４全嵌着し、このハブ４
．１４のリム部４Ａ、１４Ａに形成した動翼軸挿通孔４
Ｂ、１４Ｂに動翼軸７．１７を挿通させて動翼６．１６
を放射状に取り付けた構造となっている。動翼固定式で
は第１図に示さｔ　９　） れるように、リム部４Ａの裏側に突出する動翼軸７にネ
ジ部７Ｃｉ形成し、このネジ部７Ｃに締付ナツト８を配
し、この締付ナツト８を締め付けることによシ、動翼６
をハブ４に固定するようになっている。一方、動翼可動
式では、第２図に示されるように、リム部１４Ａの裏側
に突出する動翼軸１７周りにスラスト軸受１５を配置し
、動翼軸１７に形成し九ネジ部１７Ｃに締付ナツト１８
を配するとともに、動翼軸１７の先端をオイルレス軸受
１９で支承した構造となっている。々お、符号２０は動
翼軸１７に組付けられ動翼軸１７全回動させて動翼１６
の迎角會変えるためのリンク機構である。

動翼固定式、可動式を問わずハブ４　（１４）に同翼６
　（１６）ｉ取り付けた構造の軸流ファンにおいて、動
翼軸７　（１７）と動翼軸挿通孔４　Ｂ　（１４Ｂ）と
の間には隙間９　（２１）があるため、ファンの駆動の
際、動翼軸７　（１７）には遠心力および通過流体から
受ける力による曲げモーメントが作用する。

そして締付ナラ）８（１８）の組付けられている動翼軸
７　（１７）のネジ部７　Ｃ（１７Ｃ）には遠心力Ｆに
よる遠心応力と曲げモーメントＭによる曲げ応力の合応
力が作用し、ネジ部７　Ｃ（１７Ｃ）の横断面には第３
図中σ１で示されるような応力分布を示す。また、遠心
力Ｆ曲げモーメントＭが変動して繰り返し荷重として作
用し、ネジ部７　Ｃ（１７Ｃ）の半径方向には第３図中
σ２で示されるような応力分布を示し、ネジ部７　Ｃ（
１７Ｃ）の付根部第１山付近にて応力が最も集中すると
いう応力集中が発生する。

このため、動翼軸７　（１７）がこの応力集中の生じる
第１山付近で疲労破壊して折損するという問題があった
。

〔発明の目的〕

本発明は前記問題点に鑑みなされたもので、その目的は
動翼軸をネジ部手前で堅固に支持して曲げモーメントを
分散させ、ネジ部への曲げモーメントの伝達を妨げるこ
とによって、動翼軸ネジ部での疲労破壊のない軸流ファ
ンの動翼締結構造を提供することにある。

〔発明の概要〕

軸流ファンの動翼軸に形成されているネジ部の疲労破壊
に影響する最大の要素は、動翼に発生する曲はモーメン
トであシ、この曲げモーメントをネジ部に伝達される前
に吸収すれば、ネジ部の疲労破壊が防止されるというこ
と、及びファンの回転数に比例して遠心力及び動翼に作
用する曲げモーメントは大きくなるということを確認し
本発明をなすに至ったものである。

本発明に係る軸流ファンの動翼締結構造は、互に整合す
る接触テーバ面を有する内リングと外リングとからなる
一対の同心リンク状締結部材全ハブと締付は用ナツト間
の動翼軸に組付け、ファン駆動時の動翼軸に生じる遠心
力を締付ナツトを介してリング状締結部材に作用させ、
リング状締結部材のくさび作用によシ内リングをして動
翼軸を遠心力に比例した緊締力で締付けるように構成し
たことを特徴とするもので、この構成によって前記目的
が達成されるのである。

〔発明の実施例〕

次に本発明の詳細な説明する。

第４図は本発明の第１実施例の要部断面図を示しており
、この第４図において、回転駆動軸（図示せず）に嵌着
されたハブのリム部２４Ａには半径方向にのびる動翼軸
挿通孔２５が形成され、この挿通孔２５に動翼軸２７を
挿通させて動翼（図示せず）が取り付けられている。ハ
ブのリム部裏側２４Ｂに突出する動翼軸２７には、挿通
孔２５内挿入部２７Ａから平滑な丸棒部２７Ｂ、ネジ部
２７Ｃが順次段差をもって形成されている。丸棒部２７
Ｂには一対の動翼軸締結部材、即ち外周面２２Ａが動翼
先端（第４図上方）に向って縮径するテーバ面形状に形
成されている内リング２２と、内周面２３Ａがこの内リ
ング外周面２２Ａに整合するテーバ面形状に形成されて
いる外リンク２３とが同心状に組付けられており、外リ
ング２３はハブのリム部裏側２４Ｂに形成されている外
リング位置決め用凹部２６に保合状態となっている。

これらのリング２２．２３はネジ部１７ＣＫ組付けられ
た締付ナツト２８によって脱落が防止されるようになっ
ている。

内リング２２は第５図に示されるように、周方向に等分
割された分割リングであり（第５図は２等分割リングを
示している）、内リング２２に第４図矢印入方向の力が
加わると外リング２３とのくさび作用によシ第４図矢印
Ｂ方向の力（丸棒部２７Ｂ’（ｉ−締め付ける緊締力）
が生じるようになっている。分割リングでは内リング２
２を構成する分割片が多いほど丸棒部２７Ｂの締め付け
は確実となるが、分割片が多いほど丸棒部２７Ｂと外リ
ング２３との間に均等に配設することが難しくそれだけ
取り扱いが難しくなる。従って内リング２２として第６
図に示さ扛るような周方向等分位置に切欠き２２Ｃ’ｉ
：有する切欠きリングを用いれば、取り扱いが非常に容
易となる。

次に、ファンの駆動時に、一対の締結部材である内リン
グ２２と外リング２３による丸棒部２７Ｂの緊締力全求
めてみる。

ファンの駆動時に動翼軸２７には遠心力Ｆが作用し、こ
の遠心力Ｆが締付ナツト２８を介して内リング２２に作
用して内リング２２は矢印入方向に押されるが、両リン
ク２２．２３の接触テーバ角をθ、内リング２２と外リ
ング２３間の摩擦係数をμｌ、内リング２２と丸棒部２
７ＢＩＳｌ］の摩擦係数をμ２、丸棒部２７Ｂに作用す
る緊締力ｔＮ、とすると、第７図に示されるような力の
作用状態となる。この第７図において、 Ｘ軸方向の力の釣合 Ｎ−Ｐｃｏｓθ＋μＩ　Ｐ　ｓｉｎθ＝０　−・−・−
・−・−（１）Ｙ軸方向の力の釣合 Ｆ−ｐ２　Ｎ−μｌ　Ｐ　ｃｏｓθ−Ｐ　ｓｉｎ　Ｏ＝
Ｏ−・・（２）こ詐ら（１）、（２）式よりｐｆ消去す
ると、例えば遠心力Ｆ＝１０ｔｏｎ、テーパ角θ＝１５
°、摩擦係数μｍ＝μ２＝０．２　とすると、緊締力Ｎ
＝１４．４ｔｏｎ　となる。

このようにファンの駆動時には、一対の締結部材である
リング２２．２３によって丸棒部２７Ｂが堅固に支持さ
れるので動翼軸２７に生じる曲げモーメントＭはこれら
のリング２２．２３を介してハブのリム部２４人に伝達
され、動翼軸２７の先端に形成されているネジ部２７Ｃ
にはほとんど曲はモーメントが伝達されない。また遠心
力によって生じる軸方向応力（遠心応力）も内リング２
２と丸棒部２７Ｂ外周面との接触摩擦力の分だけ軽減さ
れる。こうしてネジ部２７Ｃの疲労強度を低下させる要
素が取シ除かれ、ネジ部２７Ｃでの疲労破壊が防止され
るのである。

なお、ファンの回転数が高いほど動翼軸２７に作用する
遠心力Ｆは大となるが、第（３）式から明らかなよ５に
遠心力Ｆに比例して丸棒部２７Ｂ’ｉ締付ける緊締力Ｎ
も大となるので、丸棒部２７Ｂの締付けは一層確冥とな
り、たとえファン回転数の上昇に応じて動翼に作用する
曲はモーメン）Ｍが大きくなっても、ネジ部２７Ｃへの
曲げモーメントの伝達が妨げられる。

本実施例によ扛ば、単に締付ナツトで動翼軸締結部 翼軸に形成されているネジ部２７Ｃの疲労強度は約２倍
に向上した。

また、本火施例は遠心力Ｆに比例した丸棒部２７Ｂ締付
力Ｎを発生させる構造としたので、締付ナツト２８會従
来はど強く締め付ける必要がなく、それだけ動翼軸締結
部の組立て、分解作業全容易に行なうことができるとい
う利点もある。

第８図は本発明の第２の実施例の要部を断面図で示した
ものである。

この第８図において、ｗＪＪ翼軸２７に形成された平滑
な丸棒部２７　Ｂ　Ｋは、外周面３２Ａが動翼軸先端（
第８図下方）に向って縮径するテーバ面形状に形成され
ている内リング３２と、内周面３３人がこの内リング外
周面３２Ａに整合するテーバ面形状に形成されている外
リング３３とからなる一対の締結部材が組付けられてお
り、内リング３２はハブのリム部裏側２４Ｂに形成され
ている内リング位置決め用凹部３６に保合状態となって
いる。

内リング３２は前記第１実施例と同様に周方向等分割さ
れた分割リング（第５図参照）が用いられているが、周
方向等分位置に切欠きの設けられた切欠きリング（第６
図参照）を用いてもよい。

ネジ部２７ＣＫは締付ナツト２８が組付けられ、外リン
グ３３を押付けて動翼軸２７を内外リング３２．３３で
支持するようになっている。その他は前記第１の実施例
と同様でちゃ、同一の符号を付すことによりその説明は
省略する。

本実施例では、ファンの駆動により発生する遠心力によ
って外リング３３が矢印Ｃ方向に押圧さｎ、外リング３
３と内リング３２とのくさび作用によって内リング３２
が矢印り方向（丸棒部２７Ｂ締付方向）の力を受け、こ
の内リング３２によって丸棒部２７Ｂが締め付けられる
ようになっている。従って動翼軸２７に生じた曲げモー
メントは丸棒部２７Ｂ５内リング３２を介してハブのリ
ム部２４Ａに伝達され、ネジ部２７Ｃへの曲げモーメン
トの伝達がさ塘たげられることにより、前記第１実施例
と同様、ネジ部２７Ｃの疲労破壊が防止されるのである
。

第９図は、本発明の第３実施例金示すものであり、この
第３実施例では、前記第２実施例における外リング３３
と締付ナツト２８とをリング締付ナツト３８として一体
に形成した点が前記第２の実施例と異なっている。

この第３の実施例においても、前記第１及び第２の実施
例と同様、ネジ部２７Ｃの疲労破壊防止効果がある。更
にこの第３の実施例によれば、外リンク３３と締付ナツ
ト２８とを一体に構成したことによって動翼軸締結部を
構成する部品数が減ることとなり、ＩＩＩ翼締結部の組
付け、分解などの作業性が良くなるという効果がある。

第１０図は本発明の第４実施例を示す図であり、本発明
に係る構造を動員可変式軸流ファンに適用したものであ
る。

この図において、動翼軸４７はハブ４４のリム部４４Ａ
に形成されている動翼軸挿通孔４５に挿通されてハブの
リム部裏側４４Ｂに突出し、先端部がオイルレス軸受４
９で支承された構造となっている。

リム部裏側４４Ｂに突出する動翼軸４７周りにはスラス
ト軸受５０が配置され、動翼軸４７に形成されたネジ部
４７Ｃと挿通孔４５内挿入部４７Ａとの間には平滑な丸
棒部４７Ｂが形成され、この丸棒部４７Ｂに一対の締結
部材である内リング２２と外リング２３とが組付けられ
、締付ナツト４８を締付けてスラスト軸受５０を内リン
グ２２をして外リング２３に固定している。動翼軸４７
にはリンク機構５１が組付けられており、このリンク機
構５１によって動翼軸４７を軸線５４まわシに回動させ
、動翼の迎角を調整できるようになっている。

動翼軸締結部材である内リング２２と外リング２３の形
状および作用は前記第１の実施例と同様であるため詳細
な説明は省略する。なお、符号５２は回転駆動軸である
。

動翼可変式の軸流７アンでは、動翼軸４７の回動に負担
がかからないように、動翼軸挿通孔４５内の動翼軸４７
まわりの隙間４６が動翼固定式の場合より大きくとっで
あるため、ネジ部４７０に伝達される曲げモーメントは
動翼固定式の場合よ（１３） ９大きく、それだけネジ部４７Ｃでの疲労破壊の危険性
が大きくなる。しかし、本実施例では内リング２２と外
リング２３とのくさび作用によシ動翼軸丸棒部４７Ｂが
堅固に支持されるので、動翼に作用する曲げモーメント
ｈ内リング２２、外リング２３、スラスト軸受５０を介
してハブ４４に伝達される。そのため動翼軸ネジ部４７
Ｃに伝達される曲げモーメントはわずかとなり、ネジ部
４７Ｃでの疲労破壊が防止されるのである。

このように、本発明は動翼固足式に限るものではなく、
動翼可変式においても有効なものである。

〔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
軸は一対の締結部材によってネジ部手前において堅固に
支持されて動翼に作用する曲げモーメントがこの締結部
材金介してハブに伝達され、ネジ部に曲はモーメントが
伝わらずネジ部の疲労強度を低下させる要素が除かれる
ので、ネジ部の疲労破壊のない軸流ファンの動翼締結構
造が得られる。従って信頼性の高い軸流ファンを得るこ
と（１４） ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来の軸流ファンの動翼締結構造を
示す断面図、第３図はその動翼軸ネジ部に作用する応力
の分布状態を示す図、第４図は本発明の第１実施例を示
す断面図、第５図及び第６図は本発明の第１実施例に使
用する内リングの拡大斜視図、第７図はそり内リングに
作用する力の状態金示す図、第８図は本発明の第２実施
例を示す断面図、第９図は本発明の第３実施例を示す断
面図、第１０図は本発明の第４実施例を示す断面図であ
る。 ２２．３２・・・内リング、２２Ａ、３２Ａ・・・内リ
ングの外周面、２３．３３・・・外リング、２３Ａ、３
３Ａ・・・外リングの内周面、２４Ａ、４４Ａ・・・ハ
ブのリム部、２５・・・動翼軸挿通孔、２６．３６・・
・凹部、２７．４７・・・動翼軸、２７Ｂ、４７Ｂ・・
・丸棒部、２７Ｃ１４７Ｃ・・・ネジ部、２８．４８・
・・締付ナツト、３８・・・リング付締付ナツト、５０
・・・スラスト軸受。 （１５） 第１図 第２図 第３図 藺 第４図 第５図 とｚし

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１回転駆動軸に嵌着されたハブに動翼軸が回転駆動
   軸半径方向に貫通し、ハブ裏側に突出する動翼軸に形成
   されたネジ部に締付ナツトが組付けられ、この締付ナツ
   トの締付けによって動翼がハブに締結されている軸流フ
   ァンの動翼締結構造において、前記ハブと締付ナツト間
   の動翼軸に、外周がテーバ面形状に形成されるとともに
   、半径方向内方押圧力により半径方向に縮径可能な内リ
   ングと、内周が前記内リング外周テーバ面に整合するテ
   ーバ面形状に形成された外リングとからなる一対の同心
   リング状締結部材を組付け、ファン駆動時の動翼軸に生
   じる遠心力を前記締付ナラトラ介してこの一対のリング
   状締結部材に作用させ、この一対のリング状締結部材で
   ある内リンクと外リングのくさび作用により内リングを
   して動翼軸全遠心力に比例し九緊締力で締付けるように
   構成（１） したことを特徴とする軸流ファンの動翼締結構造。 （２）　前記リング状締結部材の組付けられる動翼軸部
   は平滑丸棒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項記載の軸流ファンの動翼締結構造。