JPS6227280B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は自動車エンジン冷却用プラスチツクフ
アンに関する。 ボス部分の外周にこれと一体に放射状に翼を突
出した合成樹脂製のフアンは、自動車エンジンの
冷却用として近来著しく普及しつつある。その特
徴とするところは、金属製のフアンに比して運転
時の騒音が少ないことのほか、各翼の形状、特に
断面形状の設定によつてフアン回転数に応答する
可変ピツチ効果が得られ、エンジンの過冷を免れ
得ることにある。 然しながら従来のこの種のフアンは使用期間中
に、翼の根部近くの前縁部に、き烈が発生し、こ
れに起因してその翼が折損を招くという欠点があ
つた。最近においては騒音低減、燃費節減向上を
目的とし、この種のフアンは粘性流体継手を介し
てフアン駆動軸に取付けられることが多くなつて
いるが、その粘性流体継手でも、いわゆるオフの
状態、即ちその内部粘性流体が、作動室内で空状
態の下では、ダンパー効果を失なう。その結果、
フアン駆動軸からの捩れ振動がカツプリングによ
り吸収されずにフアンの各翼に伝えられる。この
振動がフアンの各翼の個有振動と共振作用して上
述のような翼のき裂現象を誘発するに至る。単純
に各翼面形状を変更し、即ち換言すれば各翼の肉
厚を変更することにより、各翼の個有振動数を変
更して上記の共振から免れることは可能である。
然し、前述の通り、プラスチツク製フアンには、
可変ピツチ効果その他各翼の可撓性を利用した重
要な要件があつて、これがほとんど翼の断面形状
に支配される。そのため、従来のき裂現象から免
れるには、このプラスチツクフアン本来の特性を
失なうことなしに、翼の所要箇所の肉厚を従来よ
り増し、その部分に運転中加わる荷重の分布を変
えることを要する。 本発明は上記の目的を達するものであつて、従
来のこの種のフアンについて運転時の応力分布を
調べ、これにより運転時に応力の集中して加わる
箇所を探知し、この箇所の肉厚を、従来のフアン
の最大肉厚部に対比し所定の割合をもつて設定し
たものである。以下図について本発明を説明す
る。 第１図の１は従来のプラスチツク製フアンの有
する翼の１枚を示す。その翼根部２が、ボス部
（図示省略）に一体に放射状に連結された状態で
成型されている。同図中に示す多数の曲線３は、
等応力線であつて、このフアンを実際に運転しフ
アンが共振現象を呈したとき得られる翼の面上の
各点に発生する応力を、その等しい値のものを順
次連結して得たものである。翼１は第１図上方に
仮想的に示すフアン回転軸心４を中心に同図下方
の矢印方向に回転するから、左側の縁部を前縁５
とし、右側縁を後縁６として以下説明する。この
従来のフアンの翼は、運転中共振の発生時に前縁
５の根部２近くに応力の集中箇所７ができる。こ
の応力集中箇所７は、従来のフアンの各翼が使用
期間中にき裂現象を呈する箇所と一致する。 第２図には本発明のフアンの１個の翼１１につ
き、上記従来のフアンと同様な実験を行なつた結
果得られた等応力線１３を示す。同様に同図下方
の矢印方向に沿つて上方のフアン回転軸心４の囲
りに回転する。前縁１５の、翼根部１２に近い部
分１７は、第１図の翼１の応力集中箇所７に該当
する位置を占める。なお、第２図の本発明フアン
の翼１１はその平面形状が図示の通り、第２図の
翼と同形であり、大きさも同一である。部分１７
を応力集中箇所７に対比してみれば明らかに、部
分１７の等応力線は応力集中箇所７より疎であ
る。即ち部分１７は等応力線の分布がそのほかの
部分と同様であつて、部分１７に荷重が集中する
ことはないから、使用期間中ここにき裂が発生す
ることはない。このように部分１７の等応力線の
分布を疎になし得たのは以下詳述するところに従
つて翼の断面形状を設定したことに起因するもの
である。尚、第１図及び第２図に示す結果は、有
限要素法により計算された結果である。 第３図に点線をもつて示すは従来のフアンの翼
１の横断面であり、実線をもつて示すは本発明フ
アンの翼１１を示す。この図から判るように、本
発明の翼１１はその前縁１５が従来の翼１の前縁
５より厚く、また本発明の翼１１の後縁１６は従
来の翼１の後縁６より厚い。以下、この横断面の
位置を翼の何れの箇所に選定するか、及びその前
縁と後縁の厚さをどの程度に設定するかについて
説明する。 第３図のｌは、フアンの翼に横断面の長さ（以
下翼弦長という）を示し第４図のＳは翼の径方向
の長さ（以下スパンという）を示す。第３図に点
線をもつて示す従来の翼１は、何れの箇所の横断
面をとつてみても翼弦長ｌの0.4〜0.6倍に相当す
る距離（これをＬとする）前縁５より後縁方向に
偏した点に、その断面の最も肉の厚い箇所があ
る。この最も肉の厚い箇所の厚さをＴとする。こ
のＬもＴも、具体的に一つの、ある翼断面を選ぶ
と、その断面についてはＬは何ミリメートル、Ｔ
は何ミリメートルとして具体的な寸法をもつて表
示することができる。なお、選ばれたこの断面の
前縁の厚さをTfとし、後縁の厚さをTbとして以
下説明する。 本発明の第１実施例では第４図に示すように、
翼１１の根部からそのスパンＳの0.2〜0.6倍に相
当する距離（これをSeとする）を、翼先端方向
に偏して位置する各翼断面（例えば第４図のＡ―
Ａ断面）は、何れも下記のように設定する。 (1)…Tf＝（1.0〜1.5）×Ｔ（第３図参照） (2)…Tb＝（0.7〜1.2）×Ｔ（第３図参照） 即ち第４図に斜線をもつて示す範囲ａの翼断面
のＴとTfとTbの関係を上記の(1)及び(2)の２式に
従つて設定するときは、第２図の等応力線図に示
すように、部分１７の等応力線を疎として、ここ
に応力が集中するのを防ぐことができる。 本発明の第２実施例では、第５図に示すよう
に、翼１１１の根部からそのスパンＳの0.2〜
0.35倍に相当する距離（Sg）を、翼先端方向に偏
して位置する各翼断面（例えば図示のＢ―Ｂ断
面）のTfとTbを (3)…Tf＝（0.2〜1.5）×Ｔ (4)…Tb＝（0.7〜1.2）×Ｔ に設定し、 同じ翼根部からスパンＳの0.4〜0.6に相当する
距離（Sf）を翼先端方向に偏して位置する各翼断
面（例えばＣ―Ｃ断面）のTf，Tbを (5)…Tf＝（1.0〜1.5）×Ｔ (6)…Tb＝（0.7〜1.2）×Ｔ に設定したものである。即ち第５図において斜線
をもつて示すｂの部分とｃの部分の各翼断面を上
記４式に従つて設定すると、同じく第２図に示す
ように、部分１７の等応力線を疎としてこの箇所
の集中荷重を防ぐことができる。 実験例 Ｓ＝106.5mm、Ｔ＝６mmの寸法を有する翼（ブ
レード）を６枚有するプラスチツク製フアンを
1100rpm回転させた時（翼共振時）のブレード最
大応力比を有限要素法（FEM）で計算した。供
試翼の寸法は以下の通りである。

【表】 試験結果を第６図に示す。 本発明のプラスチツクフアンは、各翼の特定部
分の横断面の各部の厚さを以上説明のように設定
することによつて、従来、翼の前縁部分に発生し
ていたき裂を防止することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のプラスチツク製フアンの一つの
翼の共振時の等応力線を示す図、第２図は本発明
のプラスチツクフアンの一つの翼の共振時の等応
力線を示す図、第３図は本発明フアンの翼の断面
を示す図、第４図及び第５図は本発明の異なる実
施例につき、翼の横断面を設定すべき範囲をそれ
ぞれ示す図、第６図は、供試品とブレード最大応
力比との関係を示すグラフ図である。 １，１１……翼、２……根部、３……等応力
線、４……駆動軸心、５，１５……前縁、６，１
６……後縁、７……応力集中箇所。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ボス部外周にこれと一体に放射状に複数本の
   翼を突設してなるプラスチツク製フアンにおい
   て、その各翼の翼根部から翼先端方向に向い、翼
   の長さの0.2〜0.6倍に相当する距離までに位置す
   る各翼横断面について、フアン回転方向に沿いそ
   の前縁部の厚さTfを、同じ横断面において同前
   縁部から同横断面の長さの0.4〜0.6倍の距離にあ
   る部分の最大厚さＴの1.0〜1.5倍の厚さに定め、
   同断面の後縁部の厚さTbを上記厚さＴの0.7〜1.2
   倍の厚さに定めたことを特徴とする自動車エンジ
   ン冷却用プラスチツクフアン。