JP4748852B2

JP4748852B2 - Fan with resin blade

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Publication number: JP4748852B2
Application number: JP2000402750A
Authority: JP
Inventors: 菊雄浅田; 隆一草薙; 晴康伊藤; 一儀滝川; 広嗣金刺; 美之三田
Original assignee: Usui Co Ltd
Current assignee: Usui Co Ltd
Priority date: 2000-12-12
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2020-12-28
Also published as: JP2002242886A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般産業用、家庭用のプラスチック製ファンや自動車等における機関冷却用ファンの回転を外部周囲の温度変化あるいは入力回転変化に追随して制御せしめ、絶えず走行状態に応じた冷却風量を自動調整して機関に供給する流体式ファンカップリング装置等の樹脂製ブレードを有するファンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば自動車のエンジン冷却水冷却用ラジエーターを冷却するエンジンファンを制御する流体式ファンカップリング装置は、冷却用ファンが取付けられたハウジングの内部を仕切板により油溜り室と駆動ディスクを内装するトルク伝達室とに区劃し、回転時の油の集溜する駆動ディスクの外周壁部に対向するハウジングの内周壁面の一部にダムと、これに連なってトルク伝達室側より油溜り室に通じる循環排出路を形成すると共に、外部周囲の温度が設定値を超えると前記仕切板に設けられた油供給調整孔を開放し、設定値以下では前記油供給調整孔を閉鎖する弁部材を、前記ハウジングに設けた感温体の温度変化に伴う変形に連動するように内部に備え、トルク伝達室におけるトルク伝達間隙部での油の有効接触面積を増減させて、回転軸体側から被駆動側のハウジング側へのトルク伝達を制御し冷却用ファンを回転させる構造となっているものが一般的である。
【０００３】
このような構成の流体式ファンカップリング装置における冷却用ファンとしては、金属製のものと樹脂製のものがあるが、樹脂製ファンの方が金属製ファンより軽量で振動吸収性が高く低騒音でかつコストも安価であることから、プラスチック製ファンが多く採用されている。図２４、図２５はその樹脂製ファンを例示したもので、環状のファンボス部３１１の外周面に多数（通常４〜１０枚程度）のファンブレード３１２が配設されている。このファンはプラスチック（合成樹脂材）射出成形体からなり、ファンブレード３１２の付け根部はボス部３１１の軸線に対して所定角度傾斜したある迎角をもって取付けられると共に、ファンブレード３１２自体が付け根部３１３からその先端縁にいくにしたがって捩じられ徐々に小さな迎角をもった形状になっている。このファンは前記ハウジングに取着される金属製のインサート３１４に取付けられる。なお金属製のインサート３１４は、先端部が直角に折曲げられた環状のフランジ部を有するものと、フランジ部を有しないフラットなものとがある。
なお、上記樹脂製ファンのブレードの材質としては、ＰＰ、ＰＰＧ（Ｇ：グラスファイバー）、Ｎ（ナイロン）、ＮＧ（Ｇ：グラスファイバー）があり、強度はＰＰが最も低く、ＰＰＧ、Ｎ、ＮＧの順に強く、コストもＰＰが最も安く、ＰＰＧ、Ｎ、ＮＧの順に高い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した流体式ファンカップリング装置等における樹脂製ファンは、一般に鋼板製のスパイダー部に樹脂製ブレードが一体成形されている。その製造に際して、樹脂製ブレードの成形は溶融点約２７０℃程度で行われ、その後冷却されるが、エンジン使用時にはファンカップリング装置から発生する熱はインサートを伝わって樹脂製ブレードを高温にし、ファンカップリング装置に近い部分、すなわちブレード付根部の樹脂温度は約２３０℃程度の高温となる。そのため樹脂製ブレードのファンカップリング装置に近い部分には、鋼と樹脂の熱膨張係数の差（鋼の熱膨張係数は樹脂の１／１０）により過大な応力が発生する。また回転中はファンブレードに遠心力や風圧による捩れ、振動による曲げモーメントなどがかかるため当該ブレードの付け根部に応力が集中する。この応力はボス部の特にブレードを回す力となる回り止め穴付近に大きく発生し、ボス部自身の大きな体積により生ずる大きな遠心力による大きな応力と相俟って強度に影響を与えブレードとブレードの間のボス部に亀裂が入る可能性があった。また、ボス部が存在するとファンカップリング装置廻りの冷却風が停滞し風量が減少し風速が低下して冷却が十分でなく、ファンカップリング装置のシリコンオイルやベアリングの温度上昇を招き耐久性低下の原因となる。
【０００５】
一方、出願人が提案した実公昭４８−２０６５７号公報には、相手部材への取付部を金属製とし、ブレードを樹脂製としたファンにおいて、前記金属製の取付部に前記樹脂製ブレードをそれぞれ独立して設けた構成となしたファンが記載されている。すなわち、このファンは金属製のディスクに一体に設けたスパイダー部に樹脂製ブレードを一体成形して構成したもので、環状ボスがないので、各ブレードが個々に変形可能で温度変化、速度変化に追随できることによりファンの耐久性が向上し、また遠心力によりボス部から破壊することがなく、さらにファンカップリング装置廻りの冷却風が斜流化しやすく、風量や風速が増加して冷却性能が向上するという利点を有する。
しかし、この種のファンの場合は、ブレード枚数を簡単に増加できないため風量、風圧を効果的に高めることができないこと、またブレード間隔の不等配化の自由度が低く、ピッチ騒音の低減がはかられない上、ブレード間に広い空間が存在することにより、エンジンルーム内の騒音がブレード背面に反射されずに車両の前面に透過してしまいエンジン騒音が大きいなどの問題点があった。
【０００６】
本発明は、上記した問題を解決するためになされたもので、金属製のディスクに樹脂製ブレードをそれぞれ独立して設けた構成となしたファンにおいて、ファン回転中の応力集中や材料の熱収縮により発生する応力による亀裂の発生を防止しファンの耐久性と冷却性能の向上がはかられると共に、ブレード枚数を容易に増加できることにより風量、風圧を効果的に高めることができ、ブレード間隔の不等配化の自由度が高くなり、ピッチ騒音の低減がはかられ、さらに車両前面のエンジン騒音を低下することができるなどの効果を奏する樹脂製ブレードを有するファンを提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る樹脂製ブレードを有するファンは、金属製のディスクに樹脂製ブレードをそれぞれ独立して設けた構成となしたファンにおいて、金属製のディスクを３枚構造とし、中央のディスク板に形成したブレード接続用突起に、ブレード側に設けた樹脂製スパイダー部を凹凸嵌合させて連結し、中央のディスク板を２枚のディスク板にて挟んだ状態で当該３枚のディスク板をボルト、リベット等にて締付けて構成したことを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る樹脂製ブレードを有するファンの参考例１を示す正面概念図、図２は図１イ−イ線上の縦断面図、図３は同じく参考例２を示す正面概念図、図４は図３ロ−ロ線上の縦断面図、図５は同じく参考例３を示す一部斜視概念図、図６は同じく参考例４を示す一部断面概念図、図７は同じく参考例５を示す一部断面概念図、図８は同じく参考例６を示す一部断面概念図、図９は同じく参考例７を示す一部正面概念図、図１０（ａ）（ｂ）は同じく参考例８を示す一部正面概念図、図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は同じく参考例９を示す一部斜視図、図１２は同じく参考例１０で、（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は一部斜視図、（ｅ）は一部断面図、図１３は同じく参考例１１で、（ａ）（ｂ）（ｃ）は一部斜視図、図１４（ａ）（ｂ）（ｃ）は同じく参考例１２を示す一部正面概念図、図１５は同じく参考例１３を示す一部断面概念図、図１６は同じく参考例１４を示す正面概念図、図１７は図１６ハーハ線上の縦断面図、図１８は同じく参考例１５を示す斜視概念図、図１９は同じく参考例１６を示す一部断面概念図、図２０は同じく参考例１７を示す斜視概念図、図２１は同じく参考例１８を示す斜視断面概念図、図２２は同じく参考例１９を一部破断して示す斜視断面概念図、図２３は本発明に係る樹脂製ブレードを有するファンの一実施例を一部破断して示す斜視断面概念図である。
【０００９】
次に参考例である図１から図２２および本願実施例である図２３について詳述する。
すなわち、図１、図２に示す樹脂製ブレードを有するファンは、金属製の取付部に前記樹脂製ブレードをそれぞれ独立して設けた構成となしたもので、その構成は金属製のディスクに金属製のインサート状のスパイダー部を溶接、リベット、ボルト等で接続し、該スパイダー部のインサート部に樹脂製ブレードを一体成形したもので、板状の金属製の環状ディスク１１に金属製のスパイダー部１１−１を各ブレードに対応する位置に溶接、リベット、ボルト等で取付け、このスパイダー部１１−１のインサート部に樹脂製ブレード１２を各ブレード毎もしくは全ブレードを一括して一体成形して構成したファンであり、このファンの場合も各樹脂製ブレード１２は中心軸線に対して所定角度傾斜したある迎角をもって取付けられている。またスパイダー部１１−１には前記と同様、複数個の貫通孔１１−１ａが設けられており、この貫通孔１１−１ａがインジェクションされた樹脂に対するアンカリング効果を発揮してブレード付根に作用する遠心力に対する引張り力に耐えられるようになっている（図２）。なお先にスパイダー部１１−１のインサート部に樹脂製ブレード１２をインジェクションしてから環状ディスク１１に取付けてもよい。
【００１０】
図３、図４に示す樹脂製ブレードを有するファンは、前記図１、図２に示す樹脂製ブレードを有するファンの変形例で、板状の環状ディスク２１に金属製のスパイダー部２１−１を各ブレードに対応する位置に溶接、リベット、ボルト等で取付け、このスパイダー部２１−１のインサート部にブレード付け根部がリング状につながるように樹脂製ブレード２２を一括して一体成形して構成したファンであり、２２−１がそのリング部である。このファンの場合も各樹脂製ブレード２２は中心軸線に対して所定角度傾斜したある迎角をもって取付けられている。またスパイダー部２１−１には前記と同様、複数個の貫通孔２１−１ａが設けられており、この貫通孔２１−１ａがインジェクションされた樹脂に対するアンカリング効果を発揮してブレード付根に作用する遠心力に対する引張り力に耐えられるようになっている（図４）。
【００１１】
図５に示す樹脂製ブレードを有するファンは、１枚の樹脂製ブレード用の金属製のインサート状スパイダー部を前縁用と後縁用の２ピースとして金属製のディスクに溶接、リベット、ボルト等で取付け、該２ピースに樹脂製ブレードを一体成形したもので、１枚の樹脂製ブレード３２用の金属製のスパイダー部を前縁用と後縁用の曲げあるいは絞り深さの異なる２つの金属製のスパイダー部３１−１で構成し、この２個一対のスパイダー部３１−１を板状の環状ディスク３１に溶接、リベット、ボルト等で取付け、このスパイダー部３１−１のインサート部に樹脂製ブレード３２を各ブレード毎もしくは全ブレードを一括して一体成形して構成したファンである。このファンの場合も各樹脂製ブレード３２は中心軸線に対して所定角度傾斜したある迎角をもって取付けられている。またスパイダー部３１−１には前記と同様、複数個の貫通孔３１−１ａが設けられており、この貫通孔３１−１ａがインジェクションされた樹脂に対するアンカリング効果を発揮してブレード付根に作用する遠心力に対する引張り力に耐えられるようになっている。さらにこのファンの場合は、金属製のスパイダー部を前縁用と後縁用の２つのピースで構成したことにより、一枚物のスパイダー部に比べ重量が軽減されるだけでなく、回転中にブレード付根部に作用する捻りモーメントに強いという効果を奏する。なおこの金属製のスパイダー部３１−１は前縁と後縁で同形状のものを逆向きに使用してもよい。なおスパイダー部３１−１のインサート部に樹脂製ブレード３２を先に成形しスパイダー部３１−１の他端を環状ディスク３１に後から取付けてもよい。
【００１２】
図６に示す樹脂製ブレードを有するファンは、金属製のディスクにナイロン単独もしくは繊維強化されたＰＰやナイロンのような高強度樹脂によってインサート成形されたスパイダー部を設け、このスパイダー部のインサート部にＰＰあるいはナイロン単独のようなスパイダー部より安価で低強度な樹脂によってブレードを一体成形したもので、板状の金属製の環状ディスク４１に高強度樹脂製のスパイダー部４１−１を各ブレードに対応する位置に一体成形によって取付け、このスパイダー部４１−１のインサート部にＰＰのようなスパイダー部より安価で低強度な樹脂製ブレード４２を全体一括して一体成形して構成したファンである。すなわちこのファンは、エンジンなどの相手部品への取付け部は金属製とし、ブレード付根部には高強度の樹脂を使用し、荷重の小さいブレード部は低コスト樹脂で構成したものである。従って、このファンの場合は、コストの高い金属プレートおよびナイロン単独もしくは繊維強化されたＰＰやナイロンなど高強度樹脂の使用量を少なくできることによりコスト低減が可能であり、またそれぞれの材料間の熱線膨張率の差が少ないことによる熱応力の低減、衝撃や振動などの外力に対する応力集中の軽減等の効果が得られる。
なおこのファンの場合も各樹脂製ブレード４２は中心軸線に対して所定角度傾斜したある迎角をもって取付けられている。またスパイダー部４１−１には前記と同様、複数個の貫通孔４１−１ａが設けられており、この貫通孔４１−１ａがインジェクションされた樹脂に対するアンカリング効果を発揮してブレード付根に作用する遠心力に対する引張り力に耐えられるようになっている。
【００１３】
図７に示す樹脂製ブレードを有するファンは、金属製のディスクに高強度樹脂製のスパイダー部をリベット、ボルト等で取付け、該スパイダー部に前記樹脂製ブレードを一体成形したもので、板状の金属製の環状ディスク５１に前記と同様のナイロンの単独もしくは繊維強化されたＰＰやナイロンのような高強度樹脂製のスパイダー部５１−１を各ブレードに対応する位置にリベット、ボルト等で取付け、このスパイダー部５１−１のインサート部にＰＰあるいはナイロン単独のようなスパイダー部５１−１より安価で低強度な樹脂製ブレード５２を全体一括一体成形もしくは各ブレード毎に成形して構成したファンである。なお５２−１は各ブレード付根部に設けたボス部である。なお先に樹脂製ブレード５２をスパイダー部５１−１のインサート部に成形し後からスパイダー部５１−１の他端を環状ディスク５１に取付けてもよい。
【００１４】
図８に示す樹脂製ブレードを有するファンは、前記図７に示す樹脂製ブレードを有するファンのボス部５２−１のないファンを示したもので、構造は前記図７のものと同様、板状の金属製の環状ディスク６１に前記と同様のナイロンの単独もしくは繊維強化されたＰＰやナイロンのような高強度樹脂製のスパイダー部６１−１を各ブレードに対応する位置にリベット、ボルト等で取付け、このスパイダー部６１−１のインサート部にＰＰあるいはナイロン単独のようなスパイダー部６１−１より安価で低強度な樹脂製ブレード６２を全体一括一体成形もしくは各ブレード毎に成形して構成した、各ブレード付根部にボス部のないファンである。なお先に樹脂製ブレード６２をスパイダー部６１−１のインサート部に成形し後からスパイダー部６１−１の他端を環状ディスク６１に取付けてもよい。
【００１５】
前記図７、図８に示す樹脂製ブレードを有するファンも各樹脂製ブレード５２、６２はそれぞれ中心軸線に対して所定角度傾斜したある迎角をもって取付けられている。またスパイダー部５１−１、６１−１のインサート部には前記と同様、複数個の貫通孔５１−１ａ、６１−１ａが設けられており、この貫通孔５１−１ａ、６１−１ａがそれぞれインジェクションされた樹脂に対するアンカリング効果を発揮してブレード付根に作用する遠心力に対する引張り力に耐えられるようになっている。さらにこのファンの場合も、前記図６に示すファンと同様、コストの高い金属プレートおよびナイロンや繊維強化されたＰＰやナイロンなどの高強度樹脂の使用量を少なくできることによりコスト低減が可能であり、またそれぞれの材料間の熱線膨張率の差が少ないことによる熱応力の低減、衝撃や振動などの外力に対する応力集中の軽減等の効果が得られる。
【００１６】
図９に示す樹脂製ブレードを有するファンは、例えば前記図１、図２に示すファンにおいて、スパイダー部１１−１に一体成形する樹脂製ブレード１２を隣接する樹脂製ブレード１２とオーバーラップするごとく設けた構成となしたもので、板状の金属製の環状ディスク７１に金属製のスパイダー部７１−１を各ブレードに対応する位置に溶接、リベット、ボルト等で取付け、このスパイダー部７１−１のインサート部に樹脂製ブレード７２をその前端側が隣接する樹脂製ブレード７２とオーバーラップするごとく各ブレード毎もしくは全ブレードを一括して一体成形して、ブレードとブレード間に隙間が存在しないように構成したファンである。このファンの場合も各樹脂製ブレード７２は中心軸線に対して所定角度傾斜したある迎角をもって取付けられている。またスパイダー部７１−１には前記と同様、複数個の貫通孔７１−１ａが設けられており、この貫通孔７１−１ａがインジェクションされた樹脂に対するアンカリング効果を発揮してブレード付根に作用する遠心力に対する引張り力に耐えられるようになっている。
このファンの場合は、樹脂製ブレード７２をオーバーラップさせることによりブレード枚数を増加できるので風量、風圧を上昇でき、またブレード間隔の不等配化の自由度が高くなりピッチ騒音の低減化が可能となる。さらに、ブレード回転面に投影したブレード間に空間が存在しないことにより、エンジンルーム内の騒音が必ずブレード背面に衝突しいったん反射して戻り、直接の透過音が出ないことにより車両前面におけるエンジン騒音が低下する。特にブレードは振動吸収性の良好な樹脂製であるため、反射時に減衰されてより効果的である。
【００１７】
図１０に示す樹脂製ブレードを有するファンは、スパイダー部を回転方向前方にくの字状に曲げ、このスパイダー部に外周端縁が長く、先端が回転方向前方に突出したいわゆる前進翼型の樹脂ブレード、またはスパイダー部に外周端縁が長くなく、先端が回転方向前方に突出した前進翼型の樹脂ブレードを一体成形したもので、（ａ）は板状の金属製の環状ディスク８１に回転方向前方にくの字状に曲げた金属製のスパイダー部８１−１を各ブレードに対応する位置に溶接、リベット、ボルト等で取付け、このくの字形のスパイダー部８１−１のインサート部に先端が回転方向前方に突出したいわゆる前進翼型の樹脂製ブレード８２を各ブレード毎もしくは全ブレードを一括して一体成形して構成したファンを示し、（ｂ）は環状ディスク８１に取付けた上記と同様のスパイダー部８１−１のインサート部に外周端縁が長くなく、先端が回転方向前方に突出した前進翼型の樹脂ブレード８２´を各ブレード毎もしくは全ブレードを一括して一体成形して構成したファンを示す。上記（ａ）（ｂ）に示すファンの場合も各樹脂製ブレード８２は中心軸線に対して所定角度傾斜したある迎角をもって取付けられている。またスパイダー部８１−１には前記と同様、複数個の貫通孔８１−１ａが設けられており、この貫通孔８１−１ａがインジェクションされた樹脂に対するアンカリング効果を発揮してブレード付根に作用する遠心力に対する引張り力に耐えられるようになっている。
上記図１０（ａ）（ｂ）に示すファンの場合は、ブレードが前進翼化するので低騒音化が可能であり、またディスクとスパイダー部材の取付け部に対するブレード外周付近にある風圧中芯との偏芯が大きく、ブレードに大きな捻りモーメントが発生するが、回転方向に湾曲したスパイダー部による補強効果により歪みを小さく押え込むことができる上、ブレード先端とラジエーターとの干渉を防止することも可能となり、さらに（ａ）に示すファンの場合は、ブレード最外周長さを長くすることができるので、風量を増加させることができ、また（ｂ）に示すファンの場合は、（ａ）に示すブレードより最外周長さが長くないことにより、（ａ）に示すファンよりブレード枚数を多くできるため高い風圧が得られ、かつ外周部質量が少なく高速回転に耐え得るという効果を奏する。
【００１８】
図１１に示す樹脂製ブレードを有するファンは、前記図１〜図１０に示す全てのファンにおいて、ブレードの揚力によるディスクの浮き上がり現象により相手部材との接触部で当該ディスクがフレッティング摩耗するのを防止するために、ディスクの相手部材との取付け孔間に補強用リブやビードなどを設けて剛性を増大させたもので、（ａ）は金属製の環状ディスク９１に当該ディスクの一部を円周方向に凸状に突出させて補強用ビード９１−１ａを形成したファンであり、（ｂ）は同じく金属製の環状ディスク９１の少なくとも片面に円周方向に長い補強用Ｌ形ビーム９１−１ｂを溶接、ろう付け、リベット、ボルト等で取付けたファンである。（ｃ）は同じく金属製の環状ディスク９１の内周端縁部に内周リブ９１−１ｃを形成したファンであり、（ｄ）は同じく金属製の環状ディスク９１の外周端縁部に外周リブ９１−１ｄを形成したファンである。
これらのファンの場合は、ディスクの相手部材との取付け孔間をリブやビードなどで補強したことにより剛性が増すので、ブレードの揚力によるディスクの浮き上がり現象がほとんど発生せず、ディスクのフレッティング摩耗を防止できる。
【００１９】
図１２に示す樹脂製ブレードを有するファンは、前記図１〜図１０に示す全てのファンにおいて、金属製のディスクから樹脂ブレードへの熱伝達を防止するために当該ディスクに一体形または別体形の放熱用フィンまたは放熱用孔を設けたもので、図１２（ａ）に示す樹脂製ブレードを有するファンは、金属製のディスク１０１の少なくとも片面に断面Ｌ形のフィン１０１−１ａを溶接、ろう付け、リベット、ボルト等で放射状に取付けたファン、同じく（ｂ）に示す樹脂製ブレードを有するファンは、金属製のディスク１０２に切起こし形のフィン１０２−１ａを穴部と共に放射状に設けたファン、同じく（ｃ）に示す樹脂製ブレードを有するファンは、金属製のディスク１０３に放熱用孔１０３−１ａを複数設けたファン、同じく（ｄ）に示す樹脂製ブレードを有するファンは、金属製のディスク１０４に切込みによって放熱用孔１０４−１ａを設けたファン、同じく（ｅ）に示す樹脂製ブレードを有するファンは、金属製のディスク１０５に凹凸１０５−１ａを設けたファンをそれぞれ示す。
【００２０】
図１３に示す樹脂製ブレードを有するファンは、金属製のディスク側に樹脂ブレードの迎角設定部を設け、この迎角設定部にフラッでシンプルなスパイダー部をリベット、ボルト等で取付けた構成となしたもので、（ａ）は金属製のディスク１１１自体に絞り加工によって一体形の迎角設定部１１１−１ａを設け、この迎角設定部１１１−１ａの斜面にスパイダー部１１１−１を溶接、リベット、ボルト等で取付け、このスパイダー部１１１−１のインサート部に樹脂製ブレード１１２を一体成形して構成したファン、（ｂ）は金属製のディスク１２１に断面略三角形状の別体で構成した迎角設定部１２１−１ａを溶接、ろう付け、リベット、ボルト等で取付け、この迎角設定部１２１−１ａの斜面にスパイダー部１２１−１を溶接、リベット、ボルト等で取付け、このスパイダー部１２１−１のインサート部に樹脂製ブレード１２２を一体成形して構成したファン、（ｃ）は金属製のディスク１３１自体に所定の角度捻った張出し部（ミニスパイダー）を設けて一体形の迎角設定部１３１−１ａを形成し、この迎角設定部１３１−１ａの斜面にスパイダー部１３１−１を溶接、リベット、ボルト等で取付け、このスパイダー部１３１−１のインサート部に樹脂製ブレード１３２を一体成形して構成したファンをそれぞれ示す。
【００２１】
図１４に示す樹脂製ブレードを有するファンは、ブレード付根部の実長を長くすることによる風量アップをはかるため、前記図１〜図１３に示す全てのファンにおいて、スパイダー部に一体成形にて取付ける樹脂製ブレードのディスク側端部の一部を金属製のディスクにラップさせるようにしたもので、（ａ）は金属製のディスク１４１に溶接、リベット、ボルト等で取付けたスパイダー部１４１−１のインサート部に、ディスク１４１にラップするブレード付根部１４２−１を有する樹脂製ブレード１４２を一体成形にて取付けたファン、（ｂ）は金属製のディスク１５１に溶接、リベット、ボルト等で取付けたスパイダー部１５１−１のインサート部に、ディスク１５１にラップするブレード付根部１５２−１を有する、前記（ａ）のブレードと形状が異なる樹脂製ブレード１５２を一体成形にて取付けたファン、（ｃ）は金属製のディスク１６１に溶接、リベット、ボルト等で取付けたくの字形のスパイダー部１６１−１のインサート部に、ディスク１６１にラップするブレード付根部１６２−１を有する樹脂製ブレード１６２を一体成形にて取付けたファンをそれぞれ示す。
【００２２】
図１５に示す樹脂製ブレードを有するファンは、金属製の環状ディスク１７１に、スパイダー部１７２−１とブレード部１７２−２を同一の高張力樹脂製としたブレードおよびスパイダー部が一体形の樹脂製ブレード１７２の当該スパイダー部１７２−１をリベット、ボルト等で取付けた構成となしたファンである。高張力樹脂としては、ＰＰＧ、Ｎ、ＮＧを用いることができる。このファンの場合は、ブレードおよびスパイダー部を一体成形したものを環状ディスク１７１にリベット、ボルト等で取付けるだけで組立てられるため、別体のスパイダー部を用いるファンに比べファンの製造が容易である。
【００２３】
図１６、図１７に示す樹脂製ブレードを有するファンは、金属製もしくは高強度樹脂製の取付部を独立したインサート状のスパイダー部で構成し、各スパイダー部にブレード付け根部がリング状につながるように樹脂製ブレードを全体一括して一体成形してディスクを有しない構成となしたもので、インサート部１８１−１を有するスパイダー部１８１を同心円上に所望間隔に配置し、この状態で各スパイダー部のインサート部１８１−１部にブレード付け根部がリング状につながるように樹脂製ブレード１８２を一体成形して構成したファンであり、１８２−１がそのリング部である。このファンの場合も各樹脂製ブレード１８２は中心軸線に対して所定角度傾斜したある迎角をもって取付けられている。また各スパイダー部１８１には前記と同様、複数個の貫通孔１８１−１ａが設けられており、この貫通孔１８１−１ａがインジェクションされた樹脂に対するアンカリング効果を発揮してブレード付根に作用する遠心力に対する引張り力に耐えられるようになっている。またこの一体型のファンは、各スパイダー部１８１に設けた取付穴１８２−２を使用して入力軸やファンカップリング装置に直接ボルトで取付けることができるので、従来の環状ディスクが不要となる。なお、リング部１８２−１はなくてもよい。
【００２４】
図１８〜図２０に示す樹脂製ブレードを有するファンは、ディスクとブレードの接続手段を例示したもので、図１８に示す樹脂製ブレードを有するファンは、金属製のディスク１９１側に、両側面に凹部１９１−１ａを形成したブレード接続用突起１９１−１を設け、他方、ブレード１９２側には前記ブレード接続用突起１９１−１が嵌入し得る空間部を有し、かつ両側面に前記凹部１９１−１ａに対応する凹部１９２−１ａを有する樹脂製の偏平筒形のスパイダー部１９２−１を設け、前記ブレード接続用突起１９１−１に偏平筒形のスパイダー部１９２−１を嵌合すると共に、前記凹部１９１−１ａと１９２−１ａに固く嵌入し得る２本の連結ピン１９３−１を１枚の板部材１９３−２に相平行して突設した連結部材を組込んで構成したファンである。なお、この接続部のガタ付きをなくすために、ブレード接続用突起１９１−１と偏平筒形のスパイダー部１９２−１をさらにボルト等で固着する。
【００２５】
図１９に示す樹脂製ブレードを有するファンは、金属製のディスク２０１側に、各ブレード２０２のスパイダー部に対応する結合用長孔２０１−１を設け、他方ブレード２０２側には前記結合用孔２０１−１に嵌入する爪部２０２−１ａを有し、かつディスク２０１が嵌入し得るスリット２０２−１ｂを有するスパイダー部２０２−１を設け、このスパイダー部２０２−１のスリット２０２−１ｂをディスク２０１を嵌合すると共にスパイダー部先端部の爪部２０２−１ａをディスク２０１の結合用孔２０１−１に嵌入させて接続したファンである。このファンの場合も、ディスク２０１とスパイダー部２０２−１のガタ付きをなくすために、ディスク２０１とスパイダー部２０２−１をさらにボルト等で固着する。
【００２６】
図２０に示す樹脂製ブレードを有するファンは、金属製のディスク２１１側に、各ブレード２１２のスパイダー部２１２−１に対応する結合用楕円孔２１１−１を設け、他方、ブレード２１２側には前記結合用楕円孔２１１−１に対応する位置にほぼ同一大きさの結合用楕円孔２１２−１ａを有するスパイダー部２１２−１を設け、このスパイダー部２１２−１をディスク２１１に相重ねると共に、前記ディスク側の結合用楕円孔２１１−１とスパイダー部側の結合用楕円孔２１２−１ａに固く嵌入し得る２本の連結ピン２１３−１を１枚の板部材２１３−２に相平行して突設した連結部材を組込んで構成したファンである。なお、ディスク２１１側に設ける結合用楕円孔２１１−１を真円とする場合は、スパイダー部が回転しないように少なくとも２つの真円で結合用孔を構成する。このファンの場合も、ディスク２１１とスパイダー部２１２−１のガタ付きをなくすために、ディスク２１１とスパイダー部２１２−１をさらにボルト等で固着する。
【００２７】
図２１に示す樹脂製ブレードを有するファンは、２枚構造のディスクを用いてブレードを接続する方式で、各ブレード２２２のスパイダー部２２２−１の先端部に直角に折曲げた係止片２２２−１ａを設け、２枚構造のディスク２２１の一方のディスク板２２２−１に前記スパイダー部２２２−１の係止片２２２−１ａが嵌入し得る結合用孔２２１−１ａを設け、２枚のディスク板２２１−１の間にスパイダー部２２２−１をサンドイッチ状に介在させると共に、該スパイダー部の先端に設けた係止片２２２−１ａを、一方のディスク板２２１−１に設けた結合用孔２２１−１ａに嵌入させて接続したファンである。このファンの場合も、ディスク２２１とスパイダー部２２２−１のガタ付きをなくすために、ディスク２２１とスパイダー部２２２−１をさらにボルト等で固着する。
【００２８】
図２２に示す樹脂製ブレードを有するファンは、スパイダー部側に接続用の凹部を設けてディスクと接続する方式であり、その構造はブレード２４２と一体成形するスパイダー部２４２−１を厚肉として当該部分に、金属製のディスク２４１の厚さとほぼ同じ隙間を有する所望深さの凹部２４２−１ａを形成し、この凹部２４２−１ａを金属製のディスク２４１に嵌合し、この嵌合部をリベット２４３（またはボルト）にて結合した構成となしたものである。なおこのファンの場合も、ディスク２４１とスパイダー部２４２−１はリベット２４３（またはボルト）にて固着するので、当該部分にガタ付きが生じることはない。
【００２９】
図２３に本発明の一実施例として示す樹脂製ブレードを有するファンは、３枚構造のディスクを用いてブレードを接続する方式で、３枚のディスク板２３１−１からなるディスク２３１は、中央のディスク板２３１−１に両側面に凹部２３１−１ｂを形成したブレード接続用突起２３１−１ａを設け、他方、ブレード２３２側には前記凹部２３１−１ｂに係止し得る爪２３２−１ａを形成した当該ディスク板２３１−１と略同一厚さの偏平形のスパイダー部２３２−１を設け、接続に際しては中央のディスク板２３１−１のブレード接続用突起２３１−１ａの凹部２３１−１ｂにスパイダー部２３２−１の爪２３２−１ａを引掛け、その状態で残り２枚のディスク板２３１−１を両側からサンドイッチ状に相重ねると共にボルト等にて締付けて一体化してファンを構成する。この３枚構造のディスクを用いたファンの場合は、中央のディスク板２３１−１を挟む２枚のディスク板２３１−１は、ブレード接続用突起２３１−１ａとスパイダー部２３２−１との接続部が覆われるように、中央のディスク板２３１−１より幅広のものを用いるか、または中央のディスク板２３１−１と同一幅であって、ブレード接続用突起２３１−１ａとスパイダー部２３２−１の接続部のみを覆う突起部を設けたディスク板を用いることができる。なおこのファンの場合は、３枚構造のディスクをボルト等で一体化してディスクとスパイダー部の接続部を固定するので、前記接続部にガタ付きが生じることはない。また、３枚構造のディスクは、２枚のディスク板を一体化したものを１枚として、２枚構造のディスクとすることも可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したごとく、本発明に係る樹脂製ブレードを有するファンは、参考例として示すファンを含め以下に記載する効果を奏する。
（１）従来のファンのような連続した環状ボスがないので、各ブレードが個々に変形可能で温度変化や速度変化に追随できるので遠心力によりボス部から破壊することがなくファンの耐久性が向上する。
（２）連続した環状ボス部がないのでファンカップリング装置廻りの冷却風の風量や風速が増加して冷却性能が向上する。
（３）ブレードをラップさせて配設することにより、ブレード枚数を増加できるので、風量、風圧を上昇でき、またブレード間隔の不等配化の自由度が高くなり、ピッチ騒音を低減でき、さらに車両前面のエンジン騒音を低下できる。
（４）くの字形に形成したスパイダーを用いることにより、ブレードに大きな捻りモーメントが作用してもスパイダー部材によりブレード端の捻り歪みを小さく押え込むことができ、またブレード先端とラジエーターとの干渉を防止できる。また最外周長さの長いブレードの場合は、風量を増加でき、さらにブレードが前進翼化するので低騒音化が可能であり、さらに最外周長さが長くないブレードの場合は、高速化できると共にブレード枚数の増加ができて高風圧化が可能である。
（５）ディスクに補強リブ、補強ビード等を設けることにより、ディスクの揚力によるフレッティング摩耗を防止することができる。
（６）ディスクに放熱フィンを設けることにより、ディスクからブレードへの熱伝達を防止でき、長寿命化が可能となる。
（７）ディスクに一体形あるいは別体形の迎角設定部を設けることにより、ファンブレードの取付けが容易となる。
（８）ブレード付根部をディスクにラップさせることによりブレード付根部の実長を長くすることができので、風量アップがはかられる。
（９）スパイダー部とブレード部を同一の高張力樹脂製としたブレードおよびスパイダー部が一体形の樹脂製ブレードを用いることにより、別体のスパイダー部を用いるファンに比べファンの製造が容易である。
（１０）ブレード毎に成形（モールディング）する場合は、使用するインジェクションマシンを小型化でき、金型が小さく製作容易でコストが安くつく。
（１１）コストの高い金属プレートおよびナイロンなど高強度樹脂の使用量を少なくできることによりコスト低減が可能である。
（１２）材料間の熱線膨張率の差が少ないことによる熱応力の低減、衝撃や振動などの外力に対する応力集中の軽減がはかられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る樹脂製ブレードを有するファンの参考例１を示す正面概念図である。
【図２】図１イ−イ線上の縦断面図である。
【図３】同じく参考例２を示す正面概念図である。
【図４】図３ロ−ロ線上の縦断面図である。
【図５】同じく参考例３を示す一部斜視概念図である。
【図６】同じく参考例４を示す一部断面概念図である。
【図７】同じく参考例５を示す一部断面概念図である。
【図８】同じく参考例６を示す一部断面概念図である。
【図９】同じく参考例７を示す一部正面概念図である。
【図１０】同じく参考例８を示し、（ａ）（ｂ）は一部正面概念図である。
【図１１】同じく参考例９を示し、（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は一部斜視図である。
【図１２】同じく参考例１０で、（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は一部斜視図、（ｅ）は一部断面図である。
【図１３】同じく参考例１１を示し、（ａ）（ｂ）（ｃ）は一部斜視図である。
【図１４】同じく参考例１２を示し、（ａ）（ｂ）（ｃ）は一部正面概念図である。
【図１５】同じく参考例１３を示す一部断面概念図である。
【図１６】同じく参考例１４を示す正面概念図である。
【図１７】図１６ハ−ハ線上の縦断面図である。
【図１８】同じく参考例１５を示す斜視概念図である。
【図１９】同じく参考例１６を示す一部断面概念図である。
【図２０】同じく参考例１７を示す斜視概念図である。
【図２１】同じく参考例１８を示す斜視断面概念図である。
【図２２】同じく参考例１９を示す一部断面概念図である。
【図２３】本発明に係る樹脂製ブレードを有するファンの一実施例を一部破断して示す斜視断面概念図である。
【図２４】従来の樹脂製ファンの一例を示す正面図である。
【図２５】図２４のチ−チ線上の一部拡大断面図である。
【符号の説明】
１１、２１、３１、４１、５１、６１、７１、８１、９１、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１１１、１２１、１３１、１４１、１５１、１６１、１７１、１９１、２０１、２１１、２２１、２３１、２４１環状ディスク
１１−１、２１−１、３１−１、４１−１、５１−１、６１−１、７１−１、８１−１、１１１−１、１２１−１、１３１−１、１４１−１、１５１−１，６１−１、１７２−１、１９２−１、２０２−１、２１２−１、２２２−１、２３２−１、２４２−１スパイダー部
１１−１ａ、２１−１ａ、３１−１ａ、４１−１ａ、５１−１ａ、６１−１ａ、７１−１ａ、８１−１ａ貫通孔
１２、２２、３２、４２、５２、６２、７２、８２、８２´、１２２、１３２、１４２、１５２、１６２、１７２、１８２、１９２、２０２、２１２、２２２、２３２、２４２樹脂製ブレード
２２−１、１８２−１リング部
５２−１ボス部
９１−１ａ補強用ビード
９１−１ｂ補強用内周リブ
９１−１ｃ補強用外周リブ
１０１−１ａ、１０２−１ａフィン
１０３−１ａ、１０４−１ａ放熱用孔
１０５−１ａ凹凸
１８２−２取付穴[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention controls the rotation of a general industrial and household plastic fan or an engine cooling fan in an automobile in accordance with a change in external ambient temperature or a change in input rotation, and constantly adjusts the amount of cooling air according to the running state. The present invention relates to a fan having a resin blade such as a fluid type fan coupling device that automatically adjusts and supplies the engine.
[0002]
[Prior art]
  For example, a fluid-type fan coupling device that controls an engine fan that cools a radiator for cooling an engine coolant of an automobile has a torque transmission in which an oil sump chamber and a drive disk are internally provided by a partition plate inside a housing in which the cooling fan is mounted. A dam is formed on a part of the inner wall surface of the housing facing the outer wall of the drive disk where oil is collected during rotation, and is connected to the oil pool chamber from the torque transmission chamber side. A valve member for forming a circulation discharge path and opening an oil supply adjustment hole provided in the partition plate when a temperature around the outside exceeds a set value, and closing the oil supply adjustment hole below the set value, The internal shaft is linked to the deformation associated with the temperature change of the temperature sensor provided in the housing, and the effective contact area of the oil in the torque transmission gap in the torque transmission chamber is increased or decreased. Which has a structure for rotating the cooling fan to control the transmission of torque to the housing side of the driven-side from a side it is common.
[0003]
  There are two types of cooling fans in the fluid type fan coupling device configured as described above, those made of metal and those made of resin. However, resin fans are lighter, have higher vibration absorption and lower noise than metal fans. In addition, because of its low cost, plastic fans are often used. 24 and 25 exemplify the resin fan, and a large number (usually about 4 to 10) of fan blades 312 are arranged on the outer peripheral surface of the annular fan boss 311. This fan is made of a plastic (synthetic resin) injection-molded body, and the base portion of the fan blade 312 is attached with an angle of attack inclined by a predetermined angle with respect to the axis of the boss portion 311, and the fan blade 312 itself is the base portion 313. It is twisted as it goes from the tip edge to the tip edge and gradually has a small angle of attack. The fan is attached to a metal insert 314 that is attached to the housing. The metal insert 314 includes an annular flange portion whose tip is bent at a right angle, and a flat one having no flange portion.
  The resin fan blade material is PP, PPG (G: glass fiber), N (nylon), or NG (G: glass fiber). The strength of PP is the lowest, and PPG, N, NG. The PP is the cheapest and the cost is higher in the order of PPG, N, and NG.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
  In the resin fan in the above-described fluid type fan coupling device or the like, generally, a resin blade is integrally formed on a spider portion made of a steel plate. During the production, the resin blade is molded at a melting point of about 270 ° C. and then cooled, but when the engine is used, the heat generated from the fan coupling device is transferred to the insert to raise the temperature of the resin blade. The resin temperature of the portion close to the coupling device, that is, the blade root portion, is as high as about 230 ° C. For this reason, excessive stress is generated in a portion of the resin blade close to the fan coupling device due to a difference in thermal expansion coefficient between steel and resin (the thermal expansion coefficient of steel is 1/10 of that of resin). Further, during rotation, the fan blade is twisted by centrifugal force or wind pressure, bending moment due to vibration, etc., and stress concentrates at the base of the blade. This stress is generated largely in the vicinity of the detent hole, which is the force that turns the blade in the boss, and affects the strength in combination with the large stress caused by the large centrifugal force generated by the large volume of the boss itself. There was a possibility of cracks in the bosses in between. In addition, if there is a boss, the cooling air around the fan coupling device stagnates, the air volume decreases, the air speed decreases, cooling is not sufficient, and the silicone oil of the fan coupling device and the temperature of the bearing rise, leading to reduced durability. Cause.
[0005]
  On the other hand, in Japanese Utility Model Publication No. 48-20657 proposed by the applicant, in the fan in which the attachment portion to the mating member is made of metal and the blade is made of resin, the resin blade is attached to the metal attachment portion, respectively. An independent fan is described. In other words, this fan is constructed by integrally molding a resin blade on a spider part integrally provided on a metal disk, and since there is no annular boss, each blade can be individually deformed to change temperature and speed. The followability improves the durability of the fan, and it does not break from the boss due to centrifugal force, and the cooling air around the fan coupling device tends to flow diagonally, increasing the air volume and speed and improving the cooling performance Has the advantage of
  However, with this type of fan, the number of blades cannot be increased easily, so the air volume and pressure cannot be increased effectively.NoIn addition, the degree of freedom in uneven spacing of the blades is low, the pitch noise cannot be reduced, and there is a large space between the blades, so the noise in the engine room is not reflected on the back of the blades. In addition, there is a problem that the engine noise is large because it is transmitted to the front of the vehicle.
[0006]
  The present invention has been made to solve the above-described problems, and in a fan in which resin blades are independently provided on a metal disk, stress concentration and heat shrinkage of the material during fan rotation are provided. It is possible to prevent cracks due to the stress generated by the fan, improve fan durability and cooling performance, and increase the number of blades easily. An object of the present invention is to provide a fan having a resin blade that has the effects of increasing the degree of freedom of equalization, reducing pitch noise, and further reducing engine noise on the front of the vehicle. .
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A fan having a resin blade according to the present invention is a fan in which a resin disk is provided independently on a metal disk. The fan has a structure of three metal disks and is formed on a central disk plate. The spider part made of resin provided on the blade side is connected to the projections for connecting the blades by concavity and convexity, and the three disc plates are bolted in a state where the central disc plate is sandwiched between the two disc plates. It is characterized by being configured by tightening with rivets or the like.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  FIG. 1 shows a fan having a resin blade according to the present invention.Reference example 1FIG. 2 is a longitudinal sectional view taken along the line II in FIG. 1, and FIG.Reference example 2FIG. 4 is a longitudinal sectional view on the line of FIG. 3, and FIG.Reference example 3FIG. 6 is a partially perspective conceptual view showing the same.Reference example 4FIG. 7 is a partial sectional conceptual view showing the same.Reference Example 5FIG. 8 is a partial sectional conceptual view showing the same.Reference Example 6FIG. 9 is a partial sectional conceptual view showing the same.Reference Example 710 (a) and 10 (b) are the same as some of the front conceptual views.Reference Example 811 (a), 11 (b), 11 (c) and 11 (d) are the same as some of the front conceptual views.Reference Example 9FIG. 12 is a partial perspective view showing the same.Reference Example 10(A), (b), (c), and (d) are partially perspective views, (e) is a partially sectional view, and FIG.Reference Example 11(A), (b) and (c) are partially perspective views, and FIGS. 14 (a), (b) and (c) are the same.Reference Example 12A partial front conceptual view showing FIG.Reference Example 13FIG. 16 is a partial sectional conceptual view showing the same.Reference Example 14FIG. 17 is a longitudinal sectional view of FIG. 16 along the haha line, and FIG.Reference Example 1519 is a perspective conceptual view showing the same.Reference Example 16FIG. 20 is a partial sectional conceptual view showing the same.Reference Example 17FIG. 21 is a perspective view schematically showingReference Example 18FIG. 22 is a perspective sectional conceptual view showing the same.Reference Example 19FIG. 23 is a perspective sectional conceptual diagram showing a partially broken view.An embodiment of a fan having a resin blade according to the present inventionFIG.
[0009]
  Next, FIGS. 1 to 22 as a reference example and FIG. 23 as an example of the present application will be described in detail.
  That is, the fan having the resin blade shown in FIGS. 1 and 2 has a structure in which the resin blade is independently provided in a metal mounting portion, and the structure is made of a metal disk and a metal. An insert spider part made of metal is connected by welding, rivets, bolts, etc., and a plastic blade is integrally formed on the insert part of the spider part, and a metal spider part is formed on a plate-like metal annular disk 11 11-1 is attached to a position corresponding to each blade by welding, rivets, bolts, and the like, and a plastic blade 12 is integrally formed on the insert portion of this spider portion 11-1 for each blade or all the blades integrally. Also in this fan, each resin blade 12 is mounted with a certain angle of attack inclined at a predetermined angle with respect to the central axis. Similarly to the above, the spider part 11-1 is provided with a plurality of through holes 11-1a, and the through holes 11-1a exert an anchoring effect on the injected resin and act on the blade root. It is designed to withstand tensile force against centrifugal force (Fig. 2). Note that the resin blade 12 may be first injected into the insert portion of the spider portion 11-1 and then attached to the annular disk 11.
[0010]
  The fan having the resin blade shown in FIGS. 3 and 4 is a modification of the fan having the resin blade shown in FIGS. 1 and 2, and a metal spider portion 21-1 is provided on the plate-shaped annular disk 21. FIG. Attached to the position corresponding to each blade by welding, rivets, bolts, and the like, and the resin blade 22 is integrally formed integrally with the insert portion of the spider portion 21-1 so that the blade root portion is connected in a ring shape. It is a fan and 22-1 is the ring part. Also in the case of this fan, each resin blade 22 is mounted with a certain angle of attack inclined at a predetermined angle with respect to the central axis. Similarly to the above, the spider portion 21-1 is provided with a plurality of through holes 21-1a, and the through holes 21-1a exert an anchoring effect on the injected resin and act on the blade root. It is designed to withstand tensile force against centrifugal force (FIG. 4).
[0011]
  The fan having a resin blade shown in FIG. 5 is welded, riveted, bolted, etc., to a metal disk by using a metal insert spider part for one resin blade as two pieces for a front edge and a rear edge. The metal spider part for the single resin blade 32 is formed by integrally molding the two pieces with a plastic blade, and the two metal pieces having different bending or drawing depths for the leading edge and the trailing edge are used. The spider part 31-1 is made of plastic, and the two pairs of spider parts 31-1 are attached to the plate-like annular disk 31 by welding, rivets, bolts, etc., and resin is attached to the insert part of the spider part 31-1. The fan 32 is configured by integrally forming the blade 32 for each blade or all the blades at once. Also in the case of this fan, each resin blade 32 is attached with a certain angle of attack inclined at a predetermined angle with respect to the central axis. Similarly to the above, the spider portion 31-1 is provided with a plurality of through holes 31-1a, and this through hole 31-1a exerts an anchoring effect on the injected resin and acts on the root of the blade. It can withstand the tensile force against centrifugal force. Furthermore, in the case of this fan, the metal spider part is composed of two pieces for the leading edge and the trailing edge, which not only reduces the weight compared to a single spider part but also during rotation. There is an effect that it is strong against the torsional moment acting on the root of the blade. In addition, you may use this metal spider part 31-1 for the front edge and the rear edge of the same shape in the reverse direction. Alternatively, the resin blade 32 may be first formed in the insert part of the spider part 31-1, and the other end of the spider part 31-1 may be attached to the annular disk 31 later.
[0012]
  The fan having the resin blade shown in FIG. 6 is provided with a spider portion insert-molded with a high strength resin such as nylon or fiber reinforced PP or nylon on a metal disk, and the spider portion has an insert portion. A blade is integrally molded with a resin that is cheaper and lower in strength than a spider part such as PP or nylon alone, and a high-strength resin spider part 41-1 corresponds to each blade on a plate-shaped metal annular disk 41 The fan is constructed by integrally molding a resin blade 42, which is cheaper and lower in strength than the spider part such as PP, to the insert part of the spider part 41-1 and integrally formed at a position where the spider part 41-1 is formed. That is, this fan is made of metal for the attachment part to the other part such as the engine, high strength resin is used for the blade root part, and the blade part with a small load is made of low cost resin. Therefore, in the case of this fan, cost can be reduced by reducing the amount of expensive metal plate and high-strength resin such as nylon alone or fiber reinforced PP or nylon, and thermal expansion between each material. Effects such as reduction of thermal stress due to a small difference in rate and reduction of stress concentration against external force such as impact and vibration can be obtained.
  In the case of this fan as well, each resin blade 42 is mounted with a certain angle of attack inclined at a predetermined angle with respect to the central axis. Similarly to the above, the spider portion 41-1 is provided with a plurality of through holes 41-1a, and the through holes 41-1a exert an anchoring effect on the injected resin and act on the blade root. It can withstand the tensile force against centrifugal force.
[0013]
  The fan having a resin blade shown in FIG. 7 is a plate in which a high strength resin spider part is attached to a metal disk with rivets, bolts, etc., and the resin blade is integrally formed on the spider part. The above-mentioned nylon alone or fiber reinforced PP or nylon made of high-strength resin such as PP or nylon is attached to the metal annular disk 51 with a rivet, a bolt or the like at a position corresponding to each blade, The spider portion 51-1 is a fan in which an insert portion of the spider portion 51-1 is formed by integrally or integrally forming a resin blade 52 that is cheaper and lower in strength than the spider portion 51-1 such as PP or nylon alone. . Reference numeral 52-1 denotes a boss portion provided at each blade root portion. Alternatively, the resin blade 52 may be first molded into the insert part of the spider part 51-1, and the other end of the spider part 51-1 may be attached to the annular disk 51.
[0014]
  The fan having the resin blade shown in FIG. 8 is a fan without the boss portion 52-1 of the fan having the resin blade shown in FIG. 7, and the structure is plate-like as in FIG. The splicer portion 61-1 made of high-strength resin such as nylon or fiber reinforced PP or nylon, which is the same as described above, is attached to the metal annular disk 61 with rivets, bolts, or the like at positions corresponding to the blades. Each of the insert parts of the spider part 61-1 is configured by integrally forming a resin blade 62 which is cheaper and lower in strength than the spider part 61-1 such as PP or nylon alone or molded for each blade. The fan has no boss at the blade root. Alternatively, the resin blade 62 may be first molded into the insert part of the spider part 61-1 and the other end of the spider part 61-1 may be attached to the annular disk 61.
[0015]
  The fans having the resin blades shown in FIGS. 7 and 8 are also attached to the resin blades 52 and 62 with an angle of attack inclined at a predetermined angle with respect to the central axis. Also, the insert parts of the spider parts 51-1 and 61-1 are provided with a plurality of through holes 51-1a and 61-1a as described above, and these through holes 51-1a and 61-1a are respectively injected. It can withstand the tensile force against the centrifugal force acting on the blade root by exerting an anchoring effect on the resin formed. Furthermore, in the case of this fan as well as the fan shown in FIG. 6, the cost can be reduced by reducing the amount of high-strength resin such as high-cost metal plate and nylon or fiber reinforced PP or nylon, In addition, effects such as reduction of thermal stress due to a small difference in thermal linear expansion coefficient between the respective materials and reduction of stress concentration with respect to external forces such as impact and vibration can be obtained.
[0016]
  The fan having the resin blade shown in FIG. 9 is provided, for example, in the fan shown in FIGS. 1 and 2 so that the resin blade 12 integrally formed with the spider unit 11-1 overlaps the adjacent resin blade 12. The metal spider part 71-1 is attached to the plate-like metal annular disk 71 at a position corresponding to each blade by welding, rivets, bolts, etc. A plastic blade 72 is formed in the insert portion so that each blade or all the blades are integrally molded together so that the front end side of the plastic blade 72 overlaps the adjacent plastic blade 72 so that there is no gap between the blades. I am a fan. Also in the case of this fan, each resin blade 72 is mounted with a certain angle of attack inclined at a predetermined angle with respect to the central axis. Similarly to the above, the spider portion 71-1 is provided with a plurality of through holes 71-1a, and the through holes 71-1a exert an anchoring effect on the injected resin and act on the blade root. It can withstand the tensile force against centrifugal force.
  In the case of this fan, the number of blades can be increased by overlapping the resin blades 72, so that the air volume and pressure can be increased, and the degree of freedom in non-uniform blade spacing can be increased, thereby reducing pitch noise. It becomes. In addition, because there is no space between the blades projected on the blade rotation surface, the noise in the engine room always collides with the back of the blade and is reflected and returned directly, so that no direct transmitted sound is produced and the engine noise at the front of the vehicle Decreases. In particular, since the blade is made of a resin having good vibration absorption, it is more effective because it is attenuated during reflection.
[0017]
  The fan having the resin blade shown in FIG. 10 is a so-called forward wing type resin in which the spider part is bent in a U-shape forward in the rotational direction, the outer peripheral edge of the spider part is long, and the tip protrudes forward in the rotational direction. The blade or spider part is formed integrally with a forward wing type resin blade having a long outer peripheral edge and a tip projecting forward in the rotational direction, and (a) shows the rotational direction of the plate-shaped metal annular disk 81 in the rotational direction. A metal spider part 81-1 bent in the shape of a dogleg forward is attached to a position corresponding to each blade by welding, rivets, bolts, etc., and the tip of the insert part of the dog-legged spider part 81-1 has a tip. A so-called forward wing type resin blade 82 protruding forward in the rotational direction is shown as a fan in which each blade or all the blades are integrally molded, and FIG. The front wing-type resin blade 82 ′ having a long outer peripheral edge and a tip protruding forward in the rotational direction is inserted into the insert portion of the spider portion 81-1 similar to the above attached to each blade or all the blades at once. The fan formed by integrally molding is shown. In the case of the fans shown in (a) and (b) above, the resin blades 82 are attached with a certain angle of attack that is inclined at a predetermined angle with respect to the central axis. Similarly to the above, the spider 81-1 is provided with a plurality of through-holes 81-1a, and the through-holes 81-1a exert an anchoring effect on the injected resin and act on the blade root. It can withstand the tensile force against centrifugal force.
  In the case of the fan shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b), since the blades are made forward wings, noise can be reduced, and between the disk and the wind pressure core in the vicinity of the blade outer periphery with respect to the attachment part of the spider member. Although the eccentricity is large and a large torsional moment is generated in the blade, it is possible to suppress the distortion by the reinforcement effect by the spider part curved in the rotation direction and to prevent interference between the blade tip and the radiator. Further, in the case of the fan shown in (a), the outermost peripheral length of the blade can be increased, so that the air volume can be increased. In the case of the fan shown in (b), the blade shown in (a) Since the outermost peripheral length is not longer, the number of blades can be increased than the fan shown in (a), so that a high wind pressure is obtained and the outer peripheral mass is small and high. An effect that withstand rotation.
[0018]
  In the fans having the resin blade shown in FIG. 11, in all the fans shown in FIGS. 1 to 10, the disk is fretting worn at the contact portion with the mating member due to the disk lifting phenomenon due to the lift of the blade. In order to prevent this, a reinforcing rib, a bead, or the like is provided between the mounting holes of the disk with the mating member to increase the rigidity. (A) In FIG. A fan having a reinforcing bead 91-1a projecting in a convex shape in the circumferential direction, and (b) is a reinforcing L-shaped beam 91-1b that is long in the circumferential direction on at least one side of a metal annular disk 91. Is a fan attached with welding, brazing, rivets, bolts, etc. (C) is a fan in which an inner peripheral rib 91-1c is formed on the inner peripheral edge of the metal annular disc 91, and (d) is an outer peripheral rib on the outer peripheral edge of the metal annular disc 91. It is a fan in which 91-1d is formed.
  In the case of these fans, the rigidity is increased by reinforcing the space between the mounting holes of the disk with the mating member with ribs or beads, so that there is almost no disk lifting due to the lifting force of the blade, and disk fretting wear occurs. Can be prevented.
[0019]
  The fan having the resin blade shown in FIG. 12 is integrated with the disk in order to prevent heat transfer from the metal disk to the resin blade in all the fans shown in FIGS. A fan having a heat dissipation fin or a heat dissipation hole and having a resin blade shown in FIG. 12 (a) is welded and brazed to an at least one surface of a metal disk 101 with an L-shaped fin 101-1a. , A fan mounted radially with rivets, bolts, and the like, and a fan having a resin blade shown in (b), a fan in which a metal disk 102 is cut and raised and the fins 102-1a are radially provided with holes, Similarly, a fan having a resin blade shown in (c) is a fan in which a plurality of heat radiation holes 103-1a are provided in a metal disk 103, and (d) The fan having the resin blade shown is a fan in which a heat radiating hole 104-1a is provided by cutting into the metal disk 104, and the fan having the resin blade shown in FIG. Each of the fans provided with -1a is shown.
[0020]
  The fan having a resin blade shown in FIG. 13 is provided with a resin blade angle-of-attack setting portion on the metal disk side, and a flat and simple spider portion attached to the angle-of-attack setting portion with rivets, bolts, etc. (A) provides an integrated angle-of-attack setting section 111-1a by drawing on the metal disk 111 itself, and welds the spider section 111-1 to the slope of this angle-of-attack setting section 111-1a. , A fan formed by integrally forming a resin blade 112 on the insert part of the spider part 111-1, attached with rivets, bolts, etc., and (b) comprising a separate metal disk 121 having a substantially triangular cross section. The angle-of-attack setting unit 121-1a is attached by welding, brazing, rivets, bolts, etc., and the spider unit 121-1 is welded and riveted to the slope of the angle-of-attack setting unit 121-1a. And a fan that is formed by integrally forming a resin blade 122 on the insert portion of the spider portion 121-1, and (c) is a protruding portion (mini spider) twisted at a predetermined angle on the metal disc 131 itself. ) To form an integral angle-of-attack setting portion 131-1a, and the spider portion 131-1 is attached to the inclined surface of the angle-of-attack setting portion 131-1a with welding, rivets, bolts, or the like. The fans formed by integrally molding the resin blade 132 to the insert portion are respectively shown.
[0021]
  The fan having the resin blade shown in FIG. 14 is attached to the spider part by integral molding in all the fans shown in FIGS. 1 to 13 in order to increase the air volume by increasing the actual length of the blade root part. A part of the disk side end of the resin blade is wrapped with a metal disk. (A) shows a spider part 141-1 attached to the metal disk 141 with welding, rivets, bolts, or the like. A fan in which a resin blade 142 having a blade root portion 142-1 that wraps on the disk 141 is attached to the insert part by integral molding, and (b) is a spider attached to the metal disk 151 by welding, rivets, bolts, or the like. The insert of the portion 151-1 has a blade root portion 152-1 that wraps on the disc 151, and the blade of the above (a). A fan in which a resin blade 152 having a shape different from that of a blade is attached by integral molding, and (c) is attached to a metal disc 161 by welding, rivets, bolts, etc. FIG. 4 shows a fan in which a resin blade 162 having a blade root portion 162-1 that wraps around a disk 161 is attached by integral molding.
[0022]
  The fan having a resin blade shown in FIG. 15 is made of a resin in which a blade and a spider portion are integrally formed on a metal annular disk 171 and the spider portion 172-1 and the blade portion 172-2 are made of the same high-tensile resin. This is a fan in which the spider part 172-1 of the blade 172 is attached with rivets, bolts, or the like. PPG, N, and NG can be used as the high-tensile resin. In the case of this fan, since it is assembled simply by attaching a blade and spider part integrally molded to the annular disk 171 with rivets, bolts, etc., manufacture of the fan is easier than a fan using a separate spider part.
[0023]
  The fan having a resin blade shown in FIGS. 16 and 17 includes a metal or high-strength resin mounting portion formed of an independent insert-type spider portion so that the blade root portion is connected to each spider portion in a ring shape. The resin blades are integrally formed as a whole and do not have a disk, and the spider portions 181 having the insert portions 181-1 are arranged on the concentric circles at desired intervals, and each spider portion is in this state. This is a fan formed by integrally molding a resin blade 182 so that the blade root portion is connected to the insert portion 181-1 in a ring shape, and 182-1 is the ring portion. Also in the case of this fan, each resin blade 182 is attached with a certain angle of attack inclined at a predetermined angle with respect to the central axis. In addition, each spider portion 181 is provided with a plurality of through holes 181-1a as described above, and the through holes 181-1a exhibit an anchoring effect on the injected resin and act on the blade root. It can withstand the pulling force against the force. In addition, since this integrated fan can be directly attached to the input shaft and the fan coupling device with bolts using the attachment holes 182-2 provided in each spider portion 181, a conventional annular disk is not required. The ring portion 182-1 may not be provided.
[0024]
  The fan having a resin blade shown in FIGS. 18 to 20 is an example of a disk-blade connecting means. The fan having a resin blade shown in FIG. 18 is provided on both sides of the metal disk 191 side. A blade connection protrusion 191-1 having a recess 191-1a is provided. On the other hand, the blade 192 has a space in which the blade connection protrusion 191-1 can be fitted, and the recess 191- The resin-made flat cylindrical spider portion 192-1 having a concave portion 192-1a corresponding to 1a is provided, and the flat cylindrical spider portion 192-1 is fitted to the blade connecting projection 191-1, and The two connecting pins 193-1 that can be tightly fitted in the recesses 191-1a and 192-1a are configured by incorporating a connecting member projecting in parallel with one plate member 193-2. Is § down. In order to eliminate the backlash of the connecting portion, the blade connecting protrusion 191-1 and the flat cylindrical spider portion 192-1 are further fixed with bolts or the like.
[0025]
  The fan having the resin blade shown in FIG. 19 is provided with a long connecting hole 201-1 corresponding to the spider portion of each blade 202 on the metal disk 201 side, and the connecting hole 201 on the other blade 202 side. -1 is provided, and a spider portion 202-1 having a slit 202-1b into which the disc 201 can be inserted is provided. The slit 202-1b of the spider portion 202-1 is inserted into the disc 201. This is a fan that is fitted and connected by fitting the claw portion 202-1a at the tip of the spider portion into the coupling hole 201-1 of the disc 201. Also in the case of this fan, in order to eliminate the backlash between the disc 201 and the spider unit 202-1, the disc 201 and the spider unit 202-1 are further fixed with bolts or the like.
[0026]
  The fan having a resin blade shown in FIG. 20 is provided with a coupling elliptic hole 211-1 corresponding to the spider portion 212-1 of each blade 212 on the metal disk 211 side, while the blade 212 side has the above-mentioned A spider part 212-1 having a coupling ellipse hole 212-1a having substantially the same size is provided at a position corresponding to the coupling ellipse hole 211-1, and the spider part 212-1 is overlapped with the disk 211, and the disk. Side coupling ellipse hole 211-1 and spider part side coupling ellipse hole 212-1a, two connecting pins 213-1 are provided in parallel with one plate member 213-2. This is a fan configured by incorporating the connecting member. When the coupling ellipse hole 211-1 provided on the disk 211 side is a perfect circle, the coupling hole is configured by at least two perfect circles so that the spider portion does not rotate. Also in the case of this fan, the disk 211 and the spider part 212-1 are further fixed with bolts or the like in order to eliminate the backlash between the disk 211 and the spider part 212-1.
[0027]
  The fan having the resin blade shown in FIG. 21 is a system in which the blades are connected using a disk having a two-layer structure, and the locking piece 222-bent at a right angle to the tip of the spider part 222-1 of each blade 222. 1a is provided, and a coupling hole 221-1a into which the locking piece 222-1a of the spider part 222-1 can be fitted is provided in one disk plate 222-1 of the disk 221 having a two-sheet structure. The spider 222-1 is sandwiched between the 221-1 and the engaging piece 222-1a provided at the tip of the spider is connected to the coupling hole 221- provided in the one disk plate 221-1. It is a fan that is inserted into 1a and connected. Also in the case of this fan, the disk 221 and the spider part 222-1 are further fixed with bolts or the like in order to eliminate the backlash between the disk 221 and the spider part 222-1.
[0028]
The fan having a resin blade shown in FIG. 22 is a system in which a connection concave portion is provided on the spider part side and connected to the disk, and the structure is such that the spider part 242-1 integrally formed with the blade 242 is thick. A recess 242-1a having a desired depth having substantially the same gap as the thickness of the metal disk 241 is formed in the portion, and the recess 242-1a is fitted to the metal disk 241 and the fitting part is riveted. It is configured to be coupled with 243 (or bolts). Even in the case of this fan, the disk 241 and the spider part 242-1 are fixed by the rivet 243 (or bolt), so that no play occurs in the part.
[0029]
A fan having a resin blade shown in FIG. 23 as an embodiment of the present invention is a system in which blades are connected using a disk having a three-sheet structure. A disk 231 including three disk plates 231-1 The disk plate 231-1 is provided with blade connection projections 231-1 a having recesses 231-1 b formed on both side surfaces, and the blade 232 side is formed with a claw 232-1 a that can be locked to the recess 231-1 b. A flat spider part 232-1 having substantially the same thickness as the disk plate 231-1 is provided, and when connecting, the spider part 232 is inserted into the concave part 231-1 b of the blade connection protrusion 231-1 a of the central disk plate 231-1. -1 claw 232-1a is hooked and the remaining two disc plates 231-1 are stacked in a sandwich from both sides and tightened with bolts or the like Integrated to constitute a fan. In the case of a fan using this three-disc structure, the two disc plates 231-1 sandwiching the central disc plate 231-1 are the connecting portion between the blade connection projection 231-1 a and the spider section 232-1. So that it is wider than the central disk plate 231-1 or the same width as the central disk plate 231-1 so that the blade connection projections 231-1a and the spider portion 232-1 A disk plate provided with a protrusion that covers only the connection portion can be used. In the case of this fan, since the disc having a three-sheet structure is integrated with a bolt or the like and the connecting portion between the disc and the spider portion is fixed, the connecting portion does not become loose. In addition, the three-disc can be a two-disc with one integrated disc plate.
[0030]
【The invention's effect】
  As described above, the fan having the resin blade according to the present invention isIncluding the fan shown as a reference exampleThe following effects are exhibited.
(1) Since there is no continuous annular boss like the conventional fan, each blade can be individually deformed and can follow the temperature change and speed change, so that the fan can be durable without being broken from the boss part by centrifugal force. improves.
(2) Since there is no continuous annular boss portion, the amount and speed of cooling air around the fan coupling device is increased, and the cooling performance is improved.
(3) Since the number of blades can be increased by wrapping the blades, the air volume and pressure can be increased, the degree of freedom in unevenly distributing the blade spacing can be increased, and pitch noise can be reduced. Engine noise at the front of the vehicle can be reduced.
(4) By using a spider formed in a U-shape, even if a large torsional moment acts on the blade, the spider member can suppress the torsional distortion of the blade end to a small extent, and the interference between the blade tip and the radiator can be suppressed. Can be prevented. In the case of a blade with a long outermost circumference, the air volume can be increased, and further, the blade can be moved forward to reduce noise, and in the case of a blade with a longer outermost length, the speed can be increased. The number of blades can be increased and high wind pressure can be achieved.
(5) By providing the disc with reinforcing ribs, reinforcing beads, etc., fretting wear due to the lifting force of the disc can be prevented.
(6) By providing the heat radiating fins on the disk, heat transfer from the disk to the blade can be prevented, and the life can be extended.
(7) The fan blade can be easily attached by providing the disk with an integral or separate angle-of-attack setting section.
(8) The actual length of the blade root portion can be increased by wrapping the blade root portion on the disk, so that the air volume can be increased.
(9) By using a blade made of the same high-tensile resin for the spider part and the blade part, and using a resin blade in which the spider part is integrated, the fan can be manufactured more easily than a fan using a separate spider part. .
(10) When molding (molding) for each blade, the injection machine to be used can be miniaturized, the mold is small and easy to manufacture, and the cost is low.
(11) Cost can be reduced by reducing the amount of high-strength resin such as high-cost metal plates and nylon.
(12) Reduction of thermal stress due to small difference in thermal linear expansion coefficient between materials, and reduction of stress concentration against external force such as impact and vibration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a fan having a resin blade according to the present invention.Reference example 1FIG.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view taken along the line II in FIG.
[Figure 3] SimilarlyReference example 2FIG.
4 is a longitudinal sectional view taken along the line of FIG.
[Figure 5]Reference example 3FIG.
[Fig. 6]Reference example 4FIG.
[Fig. 7]Reference Example 5FIG.
[Figure 8] SimilarlyReference Example 6FIG.
[Figure 9] SimilarlyReference Example 7It is a partial front conceptual diagram which shows.
[Figure 10]Reference Example 8(A) and (b) are some front conceptual diagrams.
Fig. 11Reference Example 9(A) (b) (c) (d) is a partial perspective view.
Fig. 12Reference Example 10(A), (b), (c), and (d) are partially perspective views, and (e) is a partially sectional view.
Fig. 13Reference Example 11(A) (b) (c) is a partial perspective view.
[Figure 14]Reference Example 12(A), (b), and (c) are some front conceptual diagrams.
Fig. 15Reference Example 13FIG.
Fig. 16Reference Example 14FIG.
FIG. 17 is a longitudinal sectional view taken along the line ha-ha in FIG.
[Figure 18]Reference Example 15FIG.
Fig. 19Reference Example 16FIG.
Fig. 20Reference Example 17FIG.
Fig. 21Reference Example 18FIG.
Fig. 22Reference Example 19FIG.
FIG. 23 is a perspective cross-sectional conceptual view showing a partially broken embodiment of a fan having a resin blade according to the present invention.
FIG. 24 is a front view showing an example of a conventional resin fan.
25 is a partially enlarged cross-sectional view taken along the teach line in FIG. 24. FIG.
[Explanation of symbols]
11, 21, 31, 41, 51, 61, 71, 81, 91, 101, 102, 103, 104, 105, 111, 121, 131, 141, 151, 161, 171, 191, 201, 211, 221, 231 241 annular disc
11-1, 21-1, 31-1, 41-1, 51-1, 61-1, 71-1, 81-1, 111-1, 121-1, 131-1, 141-1, 151- 1,61-1, 172-1, 192-1, 202-1, 212-1, 222-1, 232-1, 242-1 Spider part
11-1a, 21-1a, 31-1a, 41-1a, 51-1a, 61-1a, 71-1a, 81-1a Through-hole
12, 22, 32, 42, 52, 62, 72, 82, 82 ', 122, 132, 142, 152, 162, 172, 182, 192, 202, 212, 222, 232, 242 Resin blade
22-1, 182-1 Ring part
52-1 Boss
91-1a Reinforcing beads
91-1b Inner rib for reinforcement
91-1c Peripheral rib for reinforcement
101-1a, 102-1a Fin
103-1a, 104-1a Heat dissipation hole
105-1a Unevenness
182-2 Mounting hole

Claims

The metal disk has a three-plate structure, and a spider part made of resin on the blade side is connected to a projection for blade connection formed on the central disk plate by concavity and convexity, and the central disk plate is connected to two disks. A fan having a resin blade, wherein the three disc plates are clamped with bolts, rivets or the like while being sandwiched between the plates.