JPS6181600A - 可変ピッチ式感温冷却フアン - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は形状記憶合金を利用した自動車用可変ピッチ式
感温冷却ファンに関する。

〈従来の技術〉 暖義時或いは自動車が高速で走行している場合にはエン
ジンを冷ｕ１する必要性がないか或いは小さいため、そ
れにも拘らず冷却ファンを駆動することは動力の損失、
暖機の遅れ、エンジンの冷用水を熱源とするヒータの作
動の遅れ等の原因となる。従ってエンジンを冷却づ“る
必要のない時は冷却ファンの機能を停止するのが好まし
い。

電動式ファンは、その制御が容易で必る点で好適である
が、自動車などに於けるように使用電流に制限のある場
合には必ずしも十分な送風量を確保できない場合がある
。流体継手をバイメタルなどの感温素子により制御して
なる感温冷却ファンも公知となっているが、作動流体と
して用いられるオイルの粘性のために本来冷却ファンを
停止したい場合でもかなりの高速で回転している場合が
ある。これはエンジンの高速運転時に於ける動力の浪費
を招くばかりでなく、暖機時間を十分短縮できず、特に
ヒータの作動を早める効果が十分でない。

感温素子及びアクチュエータとしての橢能を兼ね備える
形状記憶合金を利用した感温冷却ファンも種々公知とな
っているが、構造が比較的複雑となりがちで、その制御
特性も必ずしも好適でない。

例えば特開昭５８−７７１２０号公報に於て提案された
！１ｉｉｉ温冷却ファンに於ては、構造が比較的複雑で
あるばかりでなく、形状記憶合金の歪率が大きいことか
ら、応力誘起マルテンサイト変態のために形状記憶合金
の付勢力が減少し、所望の制御作用を得るのが困難であ
る。

〈発明が解決しようとする問題点〉 このような従来技術の欠点に鑑み、本発明の主な目的は
、構造が単純であってしかも好適な制御が可能な感温冷
却ファンを提供することにある。

く問題点を解決するための手段〉 このような目的は、本発明によれば、形状記憶合金を利
用した可変ピッチ式感温冷Ｎ１ファンであって、冷却フ
ァンの駆動軸に固着連結されかつその外周面に半径方向
内向きに支持孔が穿設されたボスと、前記ボスの前面ま
たは背面から前記支持孔に達するように前記支持孔の側
面部に向けて穿設されかつその間口部が前記ボスの半径
方向に交差するスロットと、前記スロットの支持孔内へ
の開口部に略整合し得る平坦面が設けられかつ前記支持
孔に回動自在に嵌入された基端部を有する冷却ファンブ
レードと、周囲温度の上昇に伴い前記冷却ファンブレー
ドを回動するべく前記基端部に隣接して前記冷却ファン
ブレードに突設された第一の凸部と前記ボスに固定され
た第二の凸部との間に張設されたコイル状形状記憶合金
部材と、前記スロット内に出没自在に嵌入された駒部材
と、前記駒部材をその没入方向に向けて付勢するばね部
材とを有し、周囲温度が上昇するに伴い前記コイル状形
状記憶合金部材の圧縮力が、前記はね部材が前記駒部材
を介して＋”＋Ｆｉ記ブシブレード端部の前記平坦面の
傾動を阻止する向きに及ばず付勢力に抗して、前記ブレ
ードのピッチ角を変化させ得るようにしてなることを特
徴とする感温冷却ファンを提供することにより達成され
る。

特にボスに支持された複数のブレードについて用いられ
るコイル状形状記憶合金の少なくとも一つの変態温度が
、他のブレードについて用いられている形状記憶合金の
変態温度とは異なるものであるのが好ましい。

く作用〉 上記したような感温冷Ｎ１ファンによれば、その構造が
単純であり、コイル状形状記憶合金部材を用いているた
めに、歪率を大きくすることなくそのストロークを十分
とることができる。特に少なくとも一つのコイル状形状
記憶合金部材の変態温度を他の形状記憶合金部材の変Ｂ
温度とは異なるものとすることによりブレードのピッチ
制御を円滑化することができる。

〈実施例〉 以下本発明の好適実施例を添付の図面について詳しく説
明する。

第１図から第３図は本発明に基づく冷却ファンを示して
いる。本実施例に於て、冷Ｗファンは、中心孔２により
常時駆動されているウォータポンプ軸に取付けられた円
板状のボス１を有している。

該ボス１には複数のファンブレード６が支持されている
が、例えば第１図にはその一つのみが示されている。ボ
ス１の外周面にはブレード６の円柱状基端部７を回動自
在に受容する支持孔３が穿設されており、該支持孔３の
間口部には切欠部５が切設されている。またブレード６
の基端部近傍にはビン９が突設されており、該ビンが前
配り大部５に受容されるようにブレード６の基端部７を
支持孔３に嵌入すると、ビン９が切欠部５の両側面に当
接する範囲、例えば２５°の範囲でブレード６がボス１
に対して回動し得ることとなる。核係止ビン９にはコイ
ル状形状記憶合金部材１の一端が係着され、該形状記憶
合金部材の他端はボス１に突設された第二の係止ビン１
０に係着されている。

またボス１の前面或いは背面にはボス１の半径方向に対
して略直交する向きにスロット４が切設されボス１の支
持孔３に達している。第２図に良く示されているように
ブレード６の円柱状をなす基端部７には平坦面８が切設
されており、ブレード６とボス１とが第１図に示された
位置関係にある時、平坦面８はスロット４に整合してい
る。スロット４には補完的な形状をなす駒部材１２が嵌
入されぞの内端が前記平坦面８に当接している。

胸部材１２の外端は押え板ばね１３によりその没入方向
に向けて付勢されている。

次に本発明に基づく感温冷却ファンの作動の要領につい
て説明する。

周囲温度が低い状態にあっては、コイル状形状記憶合金
部材１１が伸長状態にあり、押え板ばね１３により付勢
された駒部材１２が平坦面８に当接している。従って押
え板ばね１３は駒部材１２を介して平坦面８の傾動、即
ちブレード６の回動を阻止する向きの付勢力を与えるこ
とが解る。

周囲温度が上昇し」イル状形状記憶合金部材１１が圧縮
すると、ブレード６が係止ビン９を介して、かつ押え板
ばね１３によるばね力に抗しつつ矢印１４（第３図）で
示される向きに回動変位し、ブレード６のピッチ角が増
大することとなる。

周囲（温度が再び下がった場合に、コイル状形状記憶合
金部材１１が再び伸長し、ブレード６は押え板ばね１３
のばね力によりそのピッチ角が減少することとなる。

更に、本発明によれば、各羽根が個別に独立して礪能す
るものであるために、各羽根に付設されたコイル状形状
記憶合金部材としてその逆変態完了温度が５０°Ｃ〜８
０℃の間で順次異なる材料を使用している。本来形状記
憶合金の変態は約１５°Ｃのとスデリシスを有している
が、このように異なる変態温度を用いることにより４０
℃の広い温度範囲に亘って徐々に思量を変化させること
ができる。

従ってラジェータ通気温度が４０　”Ｃ，以下の場合に
すべてのブレードのピッチ角は略Ｏ度となり冷却ファン
がほとんど動力をｉｏ費することがなく、その風量が約
０となる。ラジェータ通気温度が４０℃を越えると１枚
のブレードのピッチ角が変化し送風を開始する。温度が
上昇するに伴い形状記憶合金の逆変態が順次進行し、各
コイル状形状記憶合金部材１１の引張り力が増大し、風
圧と板ばねとに対する釣合いによって定まるブレードの
ピッチ角度を徐々に増大し風量を増大さゼる。ラジェー
タの通気温度が８０℃を越えるとすべてのブレードのピ
ッチ角が最大値となり最大ｔｉｌｌを発生する。ラジェ
ータ通気温度が低下すると変態温度の高いコイルばねか
ら順次マルテンナイト変態を行ない引張り力を失うと共
にブレードのピッチ角が減少し３０’Ｃ以下ではすべて
のブレードのピッチ角がＯとなり送風は及び動力消費が
極小となる。

また、コイル状形状記憶合金部材１１がばね部材として
の働きを有するものであるため、ブレード６に加わる風
圧と押えばね１３の付勢力とコイル状形状記憶合金部材
１１の付勢力との釣合いでブレードのピッチ角が定まる
ことから、ブレードに加わる風圧の増大に応じてブレー
ドのピッチ角が減少することとなるため、エンジン高回
転時に冷却ファンによる動力の浪費を防止することがで
きる。

〈効果〉 このように本発明によれば、構造が単純であって好まし
いピッチ角変化を行なう感温冷却ファンを得ることがで
きる。その効果を列挙すると■各ブレードが独立に作動
することができ、各コイル状形状記憶合金部材の材料変
態温度を個別に設定することがＣきることから、ラジェ
ータ通気温度の上昇に伴い各ブレードのピッチ角を順次
増大ざぜることができるため、温度上昇、或いは温度降
下に伴い風聞の増大成いは減少を円滑に行なうことがで
きる。

■コイル状形状記憶合金部材がばね部材としての１１１
ｊきを有するものであるため、ブレードに加わる風圧と
押えばねの付勢力とコイル状形状記憶合金部材の付勢力
との釣合いでブレードのピッチ角が定まることから、ブ
レードに加わるｆ＠圧の増大に応じてブレードのピッチ
角が減少することとなるため、エンジン高回転時に冷却
ファンによる動力の浪費を防止することができる。

■エンジン始動直後や冷間時には送風但を略Ｏとするこ
とができるため、エンジンの暖機を早め、自動車の早期
の円滑／Ｚ定走行可能にすると共に冷却水を熱源とする
ヒータの作動を早めることができる。

■コイル状形状記憶合金部材をアクチュエータとして用
いているため、部品点数が少なくコンパクトであり、そ
の取付け、取扱いが容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく感温冷却ファンのブレードユニ
ットの一つを示す正面図である。 第２図はブレードに対して復元力を与える構成を示す分
解斜視図である。 第３図は第１図及び第２図に示した実施例の斜視図であ
る。 １・・・ボス　　　　　　２・・・孔 ３・・・支持孔　　　　　４・・・スロット５・・・切
欠部　　　　　６・・・ブレード７・・・基端部　　　
　　８・・・スロット９．１０・・・係止ピン １１・・・コイル状形状記憶合金部材 １２・・−駒部材　　　　１３・・・押え板ばね１４・
・・矢印 特　許出　願　人　口本発条株式会社 代　　　　　理　　　　　人　　　弁理士　　大　　島
　　陽　　−第１じ１ 第２図 第３ｒｇＪ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）形状記憶合金を利用した可変ピッチ式感温冷却フ
   ァンであつて、 冷却ファンの駆動軸に固着連結されかつその外周面に半
   径方向内向きに支持孔が穿設されたボスと、 前記ボスの前面または背面から前記支持孔に達するよう
   に前記支持孔の側面部に向けて穿設されかつその開口部
   が前記ボスの半径方向に交差するスロットと、 前記スロットの支持孔内への開口部に略整合し得る平坦
   面が設けられかつ前記支持孔に回動自在に嵌入された基
   端部を有する冷却ファンブレードと、 周囲温度の上昇に伴い前記冷却ファンブレードを回動す
   るべく前記基端部に隣接して前記冷却ファンブレードに
   突設された第一の凸部と前記ボスに固定された第二の凸
   部との間に張設されたコイル状形状記憶合金部材と、 前記スロット内に出没自在に嵌入された駒部材と、 前記駒部材をその没入方向に向けて付勢するばね部材と
   を有し、 周囲温度が上昇するに伴い前記コイル状形状記憶合金部
   材の圧縮力が、前記ばね部材が前記駒部材を介して前記
   ブレードの基端部の前記平坦面の傾動を阻止する向きに
   及ぼす付勢力に抗して、前記ブレードのピッチ角を変化
   させ得るようにしてなることを特徴とする感温冷却ファ
   ン。
2. （２）複数の冷却ファンブレードが前記ボスに支持され
   、かつ少なくとも一つのブレードについて用いられてい
   るコイル状形状記憶合金部材の材料変態温度が、他のブ
   レードについて用いられている形状記憶合金部材の材料
   変態温度とは異なることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の感温冷却ファン。