JP3924912B2

JP3924912B2 - 送風機

Info

Publication number: JP3924912B2
Application number: JP09935698A
Authority: JP
Inventors: 輝彦亀岡; 伊藤　　功治
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-04-10
Filing date: 1998-04-10
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2018-04-10
Also published as: JPH11294382A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は送風機に関するものであり、車両用空調装置に適用して有効である。
【０００２】
【従来の技術】
例えば電動モータを駆動源とする電動送風機では、断面Ｄ字状のモータシャフトを、断面Ｄ字状の穴が形成されたファンに挿入することにより、ファンを電動モータに挿入固定している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、送風機に対する騒音低減の要求は、年々厳しくなってきており、この騒音低減要求に答えるべく、発明者等は種々の試験検討を行ったところ、騒音の原因として以下のことを発見した。
すなわち、ファンの駆動停止を何度も繰り返すと、駆動又は停止時の衝撃力により、モータシャフトおよびファンの穴（ファンが樹脂の場合には、特にファンの穴）が経年変化する。
【０００４】
そして、モータシャフトおよび穴の断面形状がＤ字状であり、その断面の図心に対して非対称である場合には、モータシャフトおよび穴は、その断面の図心に対して非対称に径年変化してしまう。このため、ファンに動的不釣り合いが発生してしまい、ファンを回転駆動すると、ファンが振動してしまうので、騒音が発生する。
【０００５】
また、ファンをモータシャフトに圧入することにより、ファンを電動モータ（モータシャフト）に固定する場合には、上記騒音原因に加えて、圧入時に、モータシャフトおよびファンの穴（ファンが樹脂の場合には、特にファンの穴）が、断面の図心に対して非対称に変形してしまうので、さらに騒音が大きくなってしまう。
【０００６】
本発明は、上記点に鑑み、ファンに動的不釣り合いが発生することを防止して送風機の騒音を低減することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、以下の技術的手段を用いる。請求項１に記載の発明では、回転シャフト（１２３）には、断面形状を円形とした丸軸部（１２４）が形成され、
回転シャフト（１２３）のうち丸軸部（１２４）より先端側には、丸軸部（１２４）の断面積より小さい断面積を有するとともに、回転シャフト（１２３）の軸方向と平行な平面部（１２５ａ）を有する断面Ｄ形状のＤ部（１２５）が形成されており、
ファン（１１０）には、丸軸部（１２４）と相似形状の穴を有する第１穴部（１１３）およびＤ部（１２５）と相似形状の穴を有する第２穴部（１１４）が形成され、
第１穴部（１１３）の内壁面は丸軸部（１２４）の外壁面に接触し、第２穴部（１１４）の内壁面はＤ部（１２５）の平面部（１２５ａ）に接触し、
ファン（２００）の重心（Ｇ０）は、回転シャフト（１２３）の軸方向のうち丸軸部（１２４）に位置していることを特徴とする。
【０００８】
これにより、ファン（１１０）に動的不釣り合いが発生し難くなるので、ファン（２００）に作用する偏心力（加振力）を小さくでき、ファン（１１０）の振動を低減して騒音を低減できる。
【０００９】
また、丸軸部（１２４）を、これと相似形状の穴を有する第１穴部（１１３）に挿入するので、容易にファン（１１０）の芯出しを行うことができる。また、第２穴部（１１４）の内壁面とＤ部（１２５）の平面部（１２５ａ）とを接触させることにより容易にファン（２００）の回転シャフト（１２３）に対する位置決めを容易にすることができる。
【００１０】
請求項２〜３に記載の発明では、回転シャフト（１２３）には、断面形状を円形とした丸軸部（１２４）が形成され、
回転シャフト（１２３）のうち丸軸部（１２４）より先端側には、丸軸部（１２４）の断面積より小さい断面積を有するとともに、回転シャフト（１２３）の軸方向と平行な平面部（１２５ａ）を有する断面Ｄ形状のＤ部（１２５）が形成されており、
ファン（１１０）には、丸軸部（１２４）と相似形状の穴を有する第１穴部（１１３）およびＤ部（１２５）と相似形状の穴を有する第２穴部（１１４）が形成され、
第１穴部（１１３）の内壁面は丸軸部（１２４）の外壁面に接触し、第２穴部（１１４）の内壁面はＤ部（１２５）の平面部（１２５ａ）に接触し、
アウターロータ型電動モータ（１２０）のロータ部（１２１）のうち丸軸部（１２４）よりファン（２００）の径外方側にずれた部位には、ロータ部（１２１）の回転力をファン（２００）に伝達する回転力伝達部（１１６、１２８）が形成されており、
ファン（２００）の重心（Ｇ０）は、回転シャフト（１２３）の軸方向のうち丸軸部（１２４）に位置していることを特徴とする。
【００１１】
これにより、従来の技術の欄で述べたように、断面Ｄ字状のＤ部（１２５）のみでファンにトルクを伝達するものに比べて、大きなトルクをファン（１１０）に伝達することができるとともに、請求項１に記載の発明と同様に、ファン（１１０）に動的不釣り合いが発生し難くくなり、騒音を低減することができ、かつ、容易にファン（１１０）の芯出しを行うことができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の送風機において、回転力伝達部は、ロータ部（１２１）およびファン（２００）のいずれか一方に形成された係止穴（１２８）と、他方側に形成されて係止穴（１２８）に挿入された係止突起（１１６）とを有して構成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の送風機において、丸軸部（１２４）の最大断面寸法（φｄ1 ）は、Ｄ部（１２５）の最大断面寸法（φｄ2 ）より大きく、さらに、ファン（２００）および回転シャフト（１２３）は、ファン（２００）を回転シャフト（１２３）に挿入する際に、第１穴部（１１３）が丸軸部（１２４）に接触するより先に第２穴部（１１４）がＤ部（１２５）の平面部（１２５ａ）に接触するように構成されていることを特徴とする。
【００１４】
これにより、後述するように、第１穴部（１１３）に丸軸部（１２４）が挿入される前に第２穴部（１１４）にＤ部（１２５）が挿入されるので、ファン（１１０）を回転シャフト（１２３）に対して容易に位置決めすることができる。
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係の例を示すものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本実施形態は、発明に係る送風機１００を車両用空調装置に適用したものであって、図１は、本実施形態に係る送風機の断面図である。
この送風機１００は、回転軸方向から吸入した空気を径外方に向けて吹き出す遠心式の送風機であり、１１０は回転軸周りに多数枚のブレード１１１、および多数枚のブレード１１１を保持するボス部１１２を有する周知の遠心式多翼ファン（以下、ファンと略す。）である。なお、ブレード１１１およびボス部１１２などは、樹脂（本実施形態ではポリプロピレン）にて一体成形されている。
【００１６】
因みに、本実施形態に係るファン１１０は、図２に示すように、ブレード１１１の出口角βを９０±２５度（本実施形態では約９０度）以内としたラジアルファンである。また、出口角βとは、ブレード１１１とファン１１０の外径縁との交差角度であって、ファン１１０の回転方向前進側から測定した角度を言う。
そして、このファン１１０は、図１に示すように、電動モータ（駆動手段）１２０によって回転駆動されており、送風量の制御は、この電動モータ（モータと略す。）１２０の回転数を制御することによって行われている。なお、モータ１２０は、永久磁石が内壁に接着された略円筒状のマグネットロータ部（以下、ロータと略す。）１２１を、励磁コイルなどからなるステータコイル部１２２の外部に配設した、いわゆるアウターロータ型のブラシレス電動モータである。このため、モータ１２０のモータシャフト（回転シャフト）１２３は、ロータ１２１に設けられている。
【００１７】
また、モータシャフト（以下、シャフトと略す。）１２３のうちロータ１２１側（根元側）には、図３に示すように、シャフト断面の図心Ｇ₁に対して対称な断面形状となるように、断面形状を円形とした丸軸部（対称部）１２４が形成され、丸軸部１２４より先端側には、丸軸部１２４の断面積より小さい断面積を有するとともに、シャフト１２３の軸方向に平行に形成された平面部１２５ａを有するＤ部（挿入案内部）１２５が形成されている。
【００１８】
なお、Ｄ部１２５の曲面部１２５ｂは、丸軸部１２４の外壁面と連なって曲面状となっており、この曲面部１２５ｂと平面部１２５ａとによりＤ部の断面形状は、略Ｄ字状に形成されている。
一方、ファン１１０（ボス部１１２）には、丸軸部１２４の断面形状と相似形状の穴が形成された第１穴部１１３、およびＤ部１２５の断面形状と相似形状の穴が形成された第２穴部１１４が形成されている。そして、第１穴部１１３の内壁面は、丸軸部１２４の外壁面に所定面圧を有して接触（圧接）し、第２穴部１１４の内壁は、少なくとも平面部１２５ａに接触している。
【００１９】
また、丸軸部１２４と第１穴部１１３との接触面圧（以下、この面圧を第１面圧と呼ぶ。）は、平面部１２５ａ（Ｄ部１２５）と第２穴部１１４との接触面圧（以下、この面圧を第２面圧と呼ぶ。）に比べて大きく、第１面圧は、中間ばめ程度の面圧であり、第２面圧は、すきまばめ程度の面圧である。
このため、Ｄ部１２５は、第１穴部１１３を丸軸部１２４に挿入する際に、ファン１１０の挿入を案内する挿入案内部を構成する。
【００２０】
なお、シャフト１２３の先端には、シャフト１２３の外周面全域に渡って溝部１２６が形成されているとともに、図４に示すように、ファン１１０のうち溝部１２６に対応する部位には、溝部１２６の底部に向かって突出する弾性変形可能な突起部１１５がファン１１０に一体形成されている。これにより、ファン１１０をシャフト１２３に挿入したときに、ファン１１０がシャフト１２３より脱落することを防止している。
【００２１】
また、ファン１１０（ボス部１１２）のうち丸軸部１２４（第１穴部１１３）よりファン１１０の径外方側にずれた部位には、図１に示すように、ロータ１２１側に向けて突出する係止突起部１１６が複数個（本実施形態では２個）が一体形成されているとともに、この係止突起部１１６に対応するロータ１２１の部位には、係止突起部１１６が挿入された係止穴１２８が形成されている。
【００２２】
そして、係止突起部１１６を係止穴１２８に挿入して両者１１６、１２４を係止することにより、ロータ１２１の回転力（トルク）をファン１１０に伝達する回転力伝達部を構成している。
ここで、ファン１１０とモータ１２０（シャフト１２３）との組み付け手順について述べる。
【００２３】
先ず、第２穴部１１４にＤ部１２５が挿入できるように、ファン１１０をシャフト１２３に対して位置決めする。そして、この状態を維持しながら、ファン１１０をシャフト１２３の根元側に向けて押圧し、第１穴部１１３に丸軸部１２４を挿入固定する。
このとき、係止突起部１１６および係止穴１２８の位置は、第２穴部１１４にＤ部１２５が挿入された状態において、係止突起部１１６が係止穴１２８に挿入し得るように設定されているため、ファン１１０の挿入が完了すると同時に、係止突起部１１６の係止穴１２８への挿入が完了する。
【００２４】
次に、本実施形態の特徴を述べる。
丸軸部１２４および第１穴部１１３４は、図心Ｇ₁に対して対称であるので、ファン１１０の駆動停止に伴ってシャフト１２３および第１穴部１１３に作用する力も図心Ｇ₁に対して対称となる。
このため、ファン１１０の駆動停止を何度も繰り返してシャフト１２３および第１穴部１１３が経年変化しても、その形状変化は、図心Ｇ₁に対して対称となるので、ファン１１０に動的不釣り合いが発生し難くい。したがって、ファン１１０の振動を抑制することができるので、送風機１００の騒音を低減することができる。
【００２５】
ところで、ファン１１０が回転するとき、ファン１１０の重心Ｇ₀（図３参照）にファン１１０の質量が集中しているものとみなすことができるので、ファン１１０の重心Ｇ₀が丸軸部１２４内に位置するようにすれば、ファン１１０の回転に伴う偏心力（加振力）を小さくすることができる。
そこで、本実施形態では、ファン１１０の重心Ｇ₀を丸軸部１２４内に位置させることにより、偏心力（加振力）を小さくしてファン１１０の振動を低減して騒音を低減している。
【００２６】
また、本実施形態では、丸軸部１２４から径外方側にずれた部位に形成された係止突起１１６および係止穴１２８でトルクをファン１１０に伝達しているので、従来の技術の欄で述べたように、断面Ｄ字状の部位のみでファンにトルクを伝達するものに比べて、大きなトルクをファン１１０に伝達することができる。
また、本実施形態では、図心Ｇ₁に対して対称な断面形状を有する丸軸部１２４を、これと相似形状の穴を有する第１穴部１１３に挿入するので、容易にファン１１０の芯出し（ファン１１０の回転中心軸とシャフト１２３の回転中心軸とを一致させる行為）を行うことができる。
【００２７】
なお、上記従来の技術では、図心Ｇ１に対して非対称な断面Ｄ字状のシャフトおよび穴を採用しているので、円形断面に比べて工作精度が低下するため、本実施形態に比べて、ファンの芯出しが困難である。
また、Ｄ部１２５と第２穴部１１４との位置決め行うことで、容易に係止突起１１６と係止穴１２８との位置決めを行うことができるので、ファン１１０のモータ１２０（シャフト１２３）への組付け作業性を向上させることができる。
【００２８】
（第２実施形態）
ところで、上述の実施形態では、ファン１１０を実際にシャフト１２３に挿入する前に、第２穴部１１４にＤ部１２５が挿入できるようにファン１１０をシャフト１２３に対して位置決めする必要があった。このため、例えば第２穴部１１４とＤ部１２５とがファン１１０の回転方向にずれた場合には、図５に示すように、ファン１１０とシャフト１２３とを組付けることができない。
【００２９】
そこで、本実施形態では、図６に示すように、丸軸部１２４の最大断面寸法（直径φｄ₁）を、Ｄ部１２５の最大断面寸法φｄ₂より大きくするとともに、ファン１１０をシャフト１２３に挿入する際に、第１穴部１１３が丸軸部１２４に接触するより先に第２穴部１１４が平面部１２５ａに接触するように構成（Ｌ₁＞Ｌ₂）したものである。
【００３０】
なお、本実施形態では、シャフト１２３を丸軸部１２４とＤ部１２５とによる２段形状とすることにより、丸軸部１２４の直径φｄ1をＤ部１２５の最大断面寸法φｄ2より大きくしたが、シャフト１２３と別体のインサート部品をシャフト１２３に圧入することにより、直径φｄ1 を最大断面寸法φｄ2 より大きくしてもよい。
これにより、第１穴部１１３に丸軸部１２４が挿入される前に第２穴部１１４にＤ部１２５が挿入されるので、ファン１１０をシャフト１２３に対して容易に位置決めすることができる。
【００３１】
ところで、上述の実施形態では、ファン１１０として遠心多翼ファンを採用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、回転軸方向に空気を吹き出す軸流ファンでもよい。
また、本明細書でいう図心Ｇ₁に対して対称の形状とは、円形に限定されるものではなく、例えば正三角形や正方形など正ｎ角形において、図心Ｇ₁周りに（３６０／２ｎ）度回転したときに一致する形状をいう。
【００３２】
また、上述の実施形態の実施形態では、アウターロータ型電動モータを採用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、インナーロータ型電動モータであってもよい。なお、この場合は、係止突起１１６および係止穴１２８からなる回転力伝達部を廃止するとともに、第１穴部１１３と丸軸部１２４の嵌め合いをしまりばめとする必要がある。
【００３３】
また、回転力伝達部として、ロータ１２１およびファン１２０の両者に突起部を設けて、これら両突起部を係止させてもよい。
また、上述の実施形態の実施形態では、樹脂にてファンを形成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、金属等その材料でファン１１０を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】送風機の断面図である。
【図２】ファンの拡大図である。
【図３】（ａ）は図１のＡ部拡大図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図であり、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図４】シャフトをファンに挿入する状態を示す状態図である。
【図５】挿入不良を説明するための説明図である。
【図６】（ａ）は第２実施形態に係る送風機の図１のＡ部に相当する拡大図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【符号の説明】
１２３…モータシャフト、１２４…丸軸部（対称部）、
１２５…Ｄ部（挿入案内部）、２００…ファン。

Claims

送風用のファン（１１０）と、
前記ファン（１１０）が挿入固定された回転シャフト（１２３）を有し、前記ファン（１１０）を回転駆動する駆動手段（１２０）とを備え、
前記回転シャフト（１２３）には、断面形状を円形とした丸軸部（１２４）が形成され、
前記回転シャフト（１２３）のうち前記丸軸部（１２４）より先端側には、前記丸軸部（１２４）の断面積より小さい断面積を有するとともに、前記回転シャフト（１２３）の軸方向と平行な平面部（１２５ａ）を有する断面Ｄ形状のＤ部（１２５）が形成されており、
前記ファン（１１０）には、前記丸軸部（１２４）と相似形状の穴を有する第１穴部（１１３）および前記Ｄ部（１２５）と相似形状の穴を有する第２穴部（１１４）が形成され、
前記第１穴部（１１３）の内壁面は前記丸軸部（１２４）の外壁面に接触し、前記第２穴部（１１４）の内壁面は前記平面部（１２５ａ）に接触し、
前記ファン（２００）の重心（Ｇ０）は、前記回転シャフト（１２３）の軸方向のうち前記丸軸部（１２４）に位置していることを特徴とする送風機。
送風用のファン（２００）と、
前記ファン（２００）が挿入固定された回転シャフト（１２３）を有し、前記ファン（２００）を回転駆動するとともに、ロータ部（１２１）をステータ部（１２２）の外部に有するアウターロータ型の電動モータ（１２０）とを備え、
前記回転シャフト（１２３）には、断面形状を円形とした丸軸部（１２４）が形成され、
前記回転シャフト（１２３）のうち前記丸軸部（１２４）より先端側には、前記丸軸部（１２４）の断面積より小さい断面積を有するとともに、前記回転シャフト（１２３）の軸方向と平行な平面部（１２５ａ）を有する断面Ｄ形状のＤ部（１２５）が形成されており、
前記ファン（１１０）には、前記丸軸部（１２４）と相似形状の穴を有する第１穴部（１１３）および前記Ｄ部（１２５）と相似形状の穴を有する第２穴部（１１４）が形成され、
前記第１穴部（１１３）の内壁面は前記丸軸部（１２４）の外壁面に接触し、前記第２穴部（１１４）の内壁面は前記平面部（１２５ａ）に接触し、
前記ロータ部（１２１）のうち前記丸軸部（１２４）より前記ファン（２００）の径外方側にずれた部位には、前記ロータ部（１２１）の回転力を前記ファン（２００）に伝達する回転力伝達部（１１６、１２８）が形成されており、
前記ファン（２００）の重心（Ｇ０）は、前記回転シャフト（１２３）の軸方向のうち前記丸軸部（１２４）に位置していることを特徴とする送風機。
前記回転力伝達部は、前記ロータ部（１２１）および前記ファン（２００）のいずれか一方に形成された係止穴（１２８）と、他方側に形成されて前記係止穴（１２８）に挿入された係止突起（１１６）とを有して構成されていることを特徴とする請求項２に記載の送風機。
前記丸軸部（１２４）の最大断面寸法（φｄ１）は、前記Ｄ部（１２５）の最大断面寸法（φｄ２）より大きく、
さらに、前記ファン（２００）および前記回転シャフト（１２３）は、前記ファン（２００）を前記回転シャフト（１２３）に挿入する際に、前記第１穴部（１１３）が前記丸軸部（１２４）に接触するより先に前記第２穴部（１１４）が前記平面部（１２５ａ）に接触するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の送風機。
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の送風機において、前記ファン（１１０）を前記回転シャフト（１２３）に組付けるファン組付け方法であって、
前記第２穴部（１１４）に前記Ｄ部（１２５）が挿入できるように、前記ファン（１１０）を前記回転シャフト（１２３）に対して位置決めした状態で、前記ファン（１１０）を前記回転シャフト（１２３）の根元側に向けて押圧することを特徴とするファン組付け方法。