JP4322012B2

JP4322012B2 - 空冷エンジン用冷却ファン

Info

Publication number: JP4322012B2
Application number: JP2003010638A
Authority: JP
Inventors: 敬一柿崎
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2003-01-20
Filing date: 2003-01-20
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2023-01-20
Also published as: JP2004225543A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は汎用エンジンのような強制空冷エンジンの冷却に用いる空冷エンジン用冷却ファンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
発電機や動力噴霧機などの動力源として使用される汎用エンジンのような強制空冷エンジンには、エンジンに向けて冷却風を生成するための冷却ファンが設けられている。従来の冷却ファンは鋳鉄やアルミニウム合金を用いてフライホイールと一体に鋳造により製造されていたが、冷却ファンの多翼化に伴いブレードが複雑な形状となったことから、熱可塑性合成樹脂を用いて成形した樹脂製の冷却ファンが用いられるようになっている。
【０００３】
冷却ファンは回転駆動軸に取り付けられ基板や背板とも言われる底プレートと、この底プレートの表面から突出して一体に設けられ、フィンや翼あるいは羽根とも言われる多数のブレードとを有している。冷却ファンにはその回転運動によるブレードの作用により通過気体の圧力と速度を増加させるようにした遠心式があり、空気は半径方向に通過して主に遠心力の作用で圧力が高められる。遠心式の冷却ファンには遠心ファン、ラジアルファンおよび多翼ファンがある。遠心ファンは回転方向に向けて凸面となるように湾曲して径方向に伸びる後向き形状のブレードを有し、多翼ファンは回転方向に向けて凹面となるように湾曲して径方向に伸びる前向き形状のブレードを有し、ラジアルファンは径方向にほぼ真っ直ぐ伸びるブレードを有している。
【０００４】
樹脂製の冷却ファンは底プレートとブレードが一体に成形されており、これを空冷エンジンに装着するには、金属製のフライホイールの端面に底プレートの部分で取り付けており、取付強度を確保するために、フライホイールに対して複数本のボルトが用いられている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００５】
一方、空冷エンジンのクランク角度を検出するために、エンジン本体に電磁コイルをクランク角度センサとして取り付け、この電磁コイルの磁界を変化させて電磁コイルを作動させるための作動部をフライホイールに設けるようにしたり、作動部を有するロータをクランク軸に取り付けるようにしている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−２１０４６２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、クランク角度を検出するために、ロータをクランク軸に取り付ける場合にはロータの加工精度を高める必要があり、フライホイールに作動部を形成する場合にはフライホイールの鋳造後に作動部を形成するため高い精度で機械加工を施す必要がある。このため、従来では空冷エンジンの部品点数が多くなるだけでなく、フライホイールの機械加工などが必要になり、加工工数が多くなってエンジンの製造コスト低減の妨げとなる。
【０００８】
本発明の目的は、クランク角度センサを作動させる冷却ファンを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の空冷エンジン用冷却ファンは、底プレートおよびこの底プレートに一体に設けられ径方向に伸びる複数枚のブレードを有する樹脂製のファン本体と、エンジンのクランク軸が取り付けられる取付孔が形成されたボス部と、前記底プレート内に埋め込まれるディスク部と、前記ボス部と前記ディスク部との間に位置する筒部とを有する金属製のボスプレートと、前記ボスプレートに設けられ、エンジン本体に設けられたクランク角度センサを作動させる作動片とを有し、前記ボスプレートは、プレス成形により前記ボス部と、前記ディスク部と、前記筒部とが一体的に形成されており、前記作動片は、前記ボスプレートの一部を切り欠いてかつ塑性加工を施すことにより前記ボスプレートの一部により形成されており、さらに、前記クランク軸に設けられたキー溝に係合して前記作動片の前記クランク軸に対する回転方向の取付位置を設定する位置決め部材を、前記ボス部の一部を加工することにより形成したことを特徴とする。
【００１０】
本発明の空冷エンジン用冷却ファンは、前記位置決め部材は前記ボス部の一部にエンボス加工を施すことにより形成されることを特徴とする。
【００１１】
本発明の空冷エンジン用冷却ファンは、前記作動片は、前記筒部の一部により形成されていることを特徴とする。また、本発明の空冷エンジン用冷却ファンは、前記ボス部は前記クランク軸の軸方向に直交する平面部を有し、前記作動片は前記平面部と同一平面上に位置するように形成されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明にあっては、エンジン本体に設けられたクランク角度センサを作動させる作動片をボスプレートに一体に設けたので、クランク角度センサを作動させるための専用の部材を設ける必要がなく、冷却ファンをセンサ作動用の部材として機能さることができ、空冷エンジンの部品点数を低減することができる。ボスプレートに作動片のクランク軸に対する回転方向の取付位置を設定する位置決め部材を設けたので、位置決め部材をその精度を高めるための機械加工を施す必要がなく、簡易かつ安価な構成でクランク軸の角度を検出することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は冷却ファンが組み込まれた汎用エンジンの一例を示す概略図であり、エンジン本体１のクランク軸２にはリコイルスタータ３が設けられ、このリコイルスタータ３に設けられた図示しないリコイルノブを操作することによりエンジンは始動される。クランク軸２にはエンジン本体１に向けて冷却風を生成するための冷却ファン４が取り付けられており、この冷却ファン４はエンジンにより駆動される。この汎用エンジンにより発電機を駆動する場合には、クランク軸２には発電ロータが組み込まれることになる。
【００１４】
図２はクランク軸２に取り付けられた状態の冷却ファン４の一実施の形態を示す断面図であり、図３は図２に示された冷却ファン４の正面図である。冷却ファン４はファン本体１０を有し、ファン本体１０は底プレート１１とこの底プレート１１の外周部表面から軸方向に突出するとともに径方向に伸びて底プレート１１に一体となった複数枚のブレード１２とを有しており、このファン本体１０は合成樹脂により一体に成形されている。この冷却ファン４は、その回転方向が図３において矢印で示す方向であるとすると、それぞれのブレード１２が回転方向に向けて凹面となるように湾曲して径方向に伸びており、多翼ファンとなっている。
【００１５】
底プレート１１には金属製のボスプレート１３が一体となっており、このボスプレート１３はクランク軸２が取り付けられるボス部１３ａを有しており、ボス部１３ａには回転軸であるクランク軸２が取り付けられる取付孔１４が形成されている。ボスプレート１３はファン本体１０の底プレート１１の内部に埋め込まれるディスク部１３ｂを有し、ボス部１３ａとディスク部１３ｂとの間には軸方向に伸びる円筒部１３ｃが設けられている。ボスプレート１３の外周部には軸方向に向けて折り曲げられた折り曲げ部１３ｄが設けられており、この折り曲げ部１３ｄは底プレート１１の背面側に折り曲げられ、ブレード１２が設けられた底プレート１１の外周部にまで達している。
【００１６】
一方、底プレート１１はブレード１２が設けられた外周部１１ａと、ディスク部１３ｂを覆う内周部１１ｂと、これらの間に折り曲げ部１３ｄに対応して形成された傾斜部１１ｃとを有している。このように、金属製のボスプレート１３は樹脂製の底プレート１１内に埋め込まれており、冷却ファン４の剛性が高められている。また、ボスプレート１３は円筒部１３ｃと折り曲げ部１３ｄとを有するので、冷却ファン４の剛性がさらに高められている。
【００１７】
冷却ファン４を製造するには、予めプレスにより図２に示す断面形状に成形されたボスプレート１３を樹脂成形金型に配置した状態のもとで、樹脂成形金型に樹脂を注入することによりボスプレート１３のディスク部１３ｂが底プレート１１の内部に埋め込まれた状態となってインサート成形されることになる。これにより、ファン本体１０とボスプレート１３はファン本体１０の樹脂成形時に一体に成形される。ボスプレート１３には複数の連通孔１５が形成されており、樹脂成形時に溶融状態の樹脂が連通孔１５内に入り込むことになるので、ボスプレート１３と底プレート１１との連結強度が高められる。また、底プレート１１内にはボスプレート１３がインサート成形されているので、樹脂成形後の樹脂の冷却収縮による底プレート１１の変形が抑制されることになる。
【００１８】
冷却ファン４は図２に示すようにクランク軸２の先端部を取付孔１４に貫通させて先端部に形成された雄ねじにナット２ａをねじ結合することによりクランク軸２に締結される。図３に示されるように、ボス部１３ａには複数の貫通孔１６が外部に露出するように形成されており、この貫通孔１６に治工具を挿入して冷却ファン４の取付操作を行うことができる。このようにナット２ａは金属製のボスプレート１３に締結されるので、ナット２ａを強く締め付けることができる。
【００１９】
エンジン本体１にはクランク角度センサとして電磁コイル５が設けられており、この電磁コイル５の磁界を変化させて電磁コイル５を作動させる作動金具２１がボスプレート１３のボス部１３ａにスポット溶接などの溶接により接合されている。クランク角度センサは、エンジン本体１内のピストンの上死点あるいは下死点などを基準位置として、その基準位置に対するクランク軸２の回転角度を検出し、検出する毎にパルス信号を出力する。この信号に基づいてエンジン制御を行うことができるとともに、信号出力間の時間に基づいてエンジン回転数を求めることができる。
【００２０】
図４は作動金具２１を示す斜視図であり、作動金具２１はクランク軸２が貫通する貫通孔２２を有する環状部２３と、この環状部２３から径方向外方に突出する作動片２４とを有しており、作動金具２１は金属板をプレス加工することにより製造される。環状部２３には貫通孔２２に開口させて位置決め溝２５が形成されている。一方、ボスプレート１３のボス部１３ａには、その一部を塑性変形させて係合キー２６が形成されており、作動金具２１をボスプレート１３に接合する際には係合キー２６を位置決め溝２５に係合させることになり、作動金具２１を溶接によりボスプレート１３に接合することによって、作動片２４はボスプレート１３に一体化される。
【００２１】
係合キー２６は貫通孔２２の内周面よりも径方向内方に突出しており、クランク軸２には係合キー２６が係合するキー溝２７が設けられている。したがって、係合キー２６をキー溝２７に係合させて冷却ファン４をクランク軸２に取り付けると、クランク軸２に対する作動片２４の位置が設定されることになる。これにより、作動片２４が電磁コイル５を作動させるときのクランク軸２の回転角度、つまり基準位置に対する回転角度が設定される。
【００２２】
図４に示すように、係合キー２６と作動片２４は回転方向に位相角度θずれて形成されており、クランク軸２が所定の角度となったときに電磁コイル５から検出信号が出力されるようになっている。この位相角度θは汎用エンジンの機種により電磁コイル５の取付位置が相違した場合には、その取付位置に応じて任意の角度に設定することができる。このように、係合キー２６は作動片２４のクランク軸２に対する取付角度ないし取付位置を設定するための位置決め部材として機能する。
【００２３】
図５は本発明の他の実施の形態である冷却ファン４を示す断面図であり、図６は図５に示された冷却ファン４の一部を拡大して示す斜視図である。これらの図においては、前述した実施の形態における部材と共通する部材には同一の符号が付されている。この冷却ファン４においては、ボスプレート１３の円筒部１３ｃの一部を切り欠いて切り欠き部をボス部１３ａと同一面となるように塑性加工することにより作動片２４が形成されており、図６に示すように、作動片２４を切り欠くことにより、ボスプレート１３には開口部２８が形成されることになる。さらに、ボスプレート１３には作動片２４に対して回転方向に角度θずらして係合キー２６が形成されており、図２に示す冷却ファン４と同様に係合キー２６をクランク軸２に形成されたキー溝２７に係合させて冷却ファン４がクランク軸２に取り付けられることになる。この係合キー２６はボスプレート１３のボス部１３ａの一部を、図３に示した係合キー２６と同様にエンボス加工によって形成されている。
【００２４】
このようにクランク角度センサとしての電磁コイル５を作動させる作動片２４は、ボスプレート１３に作動金具２１を接合させて一体化することもでき、ボスプレート１３の一部を切り欠くことによってボスプレート１３に一体に形成することもできる。しかも、作動片２４は冷却ファン４に一体に設けられているので、冷却ファン４をクランク軸２に取り付けると、係合キー２６によって作動片２４のクランク軸２に対する取付角度が高精度に設定されることになり、冷却ファン４は電磁コイル作動用の部材としても機能することになる。
【００２５】
図７は冷却ファンの比較例を示す断面図であり、この冷却ファン４ａは全体が合成樹脂により成形されており、前述したように、クランク軸２に装着されるフライホイール６に取り付けられている。フライホイール６に対して冷却ファン４ａは底プレート１１の部分で取り付けられており、その取付には複数本のボルト７を使用する必要がある。また、電磁コイル５を作動させるための突起部８を、鋳造されたフライホイール６を機械加工して形成する必要があり、突起部８を形成するにはフライホイール６を高精度で機械加工しなければならない。これに対して、本発明の冷却ファン４には作動片２４が一体に設けられるとともに作動片２４とクランク軸２との回転方向の位置を設定するための係合キー２６が一体に設けられているので、高精度で機械加工を施すことなく、簡易かつ安価な構成でクランク角度を検出することができる。
【００２６】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、図示する冷却ファン４は多翼ファンであるが、底プレートとその外周部に回転方向に一定の間隔毎に設けられた複数のブレードとを有する冷却ファンであれば、前述した遠心ファンおよびラジアルファンについても本発明を適用することができる。クランク軸２の回転角度を検出するために電磁コイル５が使用されているが、クランク角度センサとしては磁気検出センサなどの他のタイプのセンサを使用することができ、磁気検出センサを使用する場合には作動片２４に永久磁石を設けることになる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、冷却ファンは樹脂製の底プレートに埋め込まれる金属製のボスプレートを有しており、エンジン本体に設けられたクランク角度センサを作動させる作動片をボスプレートに一体に設けたので、センサを作動させるための専用のロータを設ける必要がなく、冷却ファンをセンサ作動用の部材として機能さることができ、空冷エンジンの部品点数を低減することができる。ボスプレートに作動片のクランク軸に対する回転方向の取付位置を設定する位置決め部材を設けたので、位置決め部材をその精度を高めるための機械加工を施す必要がなく、簡易かつ安価な構成でクランク軸の角度を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】冷却ファンが組み込まれた汎用エンジンの一例を示す概略図である。
【図２】回転軸に取り付けられた状態における冷却ファンの一実施の形態を示す断面図である。
【図３】図２に示された冷却ファンの正面図である。
【図４】ボスプレートに接合される作動金具を示す斜視図である。
【図５】冷却ファンの他の実施の形態を示す断面図である。
【図６】図５に示されたボスプレートの一部を示す斜視図である。
【図７】冷却ファンの比較例を示す断面図である。
【符号の説明】
２クランク軸（回転軸）
５電磁コイル（クランク角度センサ）
１０ファン本体
１１底プレート
１２ブレード
１３ボスプレート
１３ａボス部
１３ｂディスク部
１３ｃ円筒部
２４作動片
２６係合キー（位置決め部材）
２７キー溝

Claims

底プレートおよびこの底プレートに一体に設けられ径方向に伸びる複数枚のブレードを有する樹脂製のファン本体と、
エンジンのクランク軸が取り付けられる取付孔が形成されたボス部と、前記底プレート内に埋め込まれるディスク部と、前記ボス部と前記ディスク部との間に位置する筒部とを有する金属製のボスプレートと、
前記ボスプレートに設けられ、エンジン本体に設けられたクランク角度センサを作動させる作動片とを有し、
前記ボスプレートは、プレス成形により前記ボス部と、前記ディスク部と、前記筒部とが一体的に形成されており、前記作動片は、前記ボスプレートの一部を切り欠いてかつ塑性加工を施すことにより前記ボスプレートの一部により形成されており、
さらに、前記クランク軸に設けられたキー溝に係合して前記作動片の前記クランク軸に対する回転方向の取付位置を設定する位置決め部材を、前記ボス部の一部を加工することにより形成したことを特徴とする空冷エンジン用冷却ファン。
請求項１記載の空冷エンジン用冷却ファンにおいて、前記位置決め部材は前記ボス部の一部にエンボス加工を施すことにより形成されることを特徴とする空冷エンジン用冷却ファン。
請求項１または２記載の空冷エンジン用冷却ファンにおいて、前記作動片は、前記筒部の一部により形成されていることを特徴とする空冷エンジン用冷却ファン。
請求項３記載の空冷エンジン用冷却ファンにおいて、前記ボス部は前記クランク軸の軸方向に直交する平面部を有し、前記作動片は前記平面部と同一平面上に位置するように形成されていることを特徴とする空冷エンジン用冷却ファン。