特許 6409754 ファン

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6409754

(24)【登録日】2018年10月5日

(45)【発行日】2018年10月24日

(54)【発明の名称】ファン

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/056 20060101AFI20181015BHJP

   F16C 25/08 20060101ALI20181015BHJP

   F16C 35/077 20060101ALI20181015BHJP

   F16C 19/16 20060101ALI20181015BHJP

   F16C 19/54 20060101ALI20181015BHJP

【ＦＩ】

   F04D29/056 B

   F16C25/08 Z

   F16C35/077

   F16C19/16

   F16C19/54

【請求項の数】5

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2015-235618(P2015-235618)

(22)【出願日】2015年12月2日

(65)【公開番号】特開2017-101603(P2017-101603A)

(43)【公開日】2017年6月8日

【審査請求日】2017年4月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100144048

【弁理士】

【氏名又は名称】坂本 智弘

(74)【代理人】

【識別番号】100186679

【弁理士】

【氏名又は名称】矢田 歩

(74)【代理人】

【識別番号】100189186

【弁理士】

【氏名又は名称】大石 敏弘

(72)【発明者】

【氏名】山脇 孝之

(72)【発明者】

【氏名】森 一弘

【審査官】 岩田 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０４４４３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１２７２１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭４８−０２５１３４（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｄ ２９／０５６

Ｆ１６Ｃ ２５／０８

Ｆ１６Ｃ ３５／０７７

Ｆ１６Ｃ １９／１６

Ｆ１６Ｃ １９／５４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

シャフトと、
前記シャフトの軸方向における一端側に設けられ、前記シャフトの外周面側に位置する第１内輪及び前記第１内輪の径方向外側に位置する第１外輪を有する第１転がり軸受と、
前記シャフトの軸方向における他端側に設けられ、前記シャフトの外周面側に位置する第２内輪及び前記第２内輪の径方向外側に位置する第２外輪を有する第２転がり軸受と、
前記第１転がり軸受及び前記第２転がり軸受を収容する軸受ハウジングと、
前記第１転がり軸受と前記第２転がり軸受の間の位置に配置される弾性部材と、
前記第２転がり軸受と前記弾性部材の間に介在する抵抗付与部と、
前記第１転がり軸受よりも前記シャフトの前記一端側に設けられたハブホルダとを備え、
前記第１内輪及び前記第２内輪が前記シャフトに固定されるとともに、前記第１外輪が前記軸受ハウジングに固定され、
前記第２外輪が前記軸受ハウジングに対して隙間嵌めされ、
前記弾性部材における前記他端側の端部が前記抵抗付与部を介して前記第２外輪を押圧し、
前記抵抗付与部が、抵抗を発生させる材質で構成されて前記第２外輪の滑りを抑制する、ファン。

【請求項2】

前記抵抗付与部は、前記弾性部材における前記他端側の端部と前記第２外輪の間に介在するリング状のゴムシートで構成されている請求項１に記載のファン。

【請求項3】

前記抵抗付与部は、前記第２外輪の前記弾性部材側となる端面上又は少なくとも前記弾性部材における前記他端側の端部に形成された抵抗を発生させるコーティングで構成されている請求項１に記載のファン。

【請求項4】

前記軸受ハウジングは、前記軸受ハウジングの内周面から径方向内側に突出して前記第１外輪の前記他端側の端部を受ける受部を有し、
前記弾性部材における前記一端側の端部は前記受部に当接している請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のファン。

【請求項5】

前記弾性部材がスプリングである請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のファン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はファンに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、シャフトとベアリングライナの間に定圧予圧構造の軸受を備えた送風機であって、前記定圧予圧構造の軸受は、前記シャフトの一端側の前記ベアリングライナ側との間にすきま嵌めされ、前記シャフト側に内輪と前記ベアリングライナ側に外輪とを備える第１転がり軸受と、前記シャフトの他端側の前記ベアリングライナとの間にすきま嵌めされ、前記シャフト側に内輪と前記ベアリングライナ側に外輪とを備える第２転がり軸受と、前記第１転がり軸受と前記第２転がり軸受との間に配置される圧縮コイルばねと、を有し、前記ベアリングライナは、その内周に、前記第１転がり軸受の前記外輪が当接され、前記圧縮コイルばねの一端の第１端部が当接される突出部が形成され、前記圧縮コイルばねは、その他端の第２端部が前記第２転がり軸受の前記外輪に当接されるとともに、前記第１端部および前記第２端部の少なくともいずれか一方の外径寸法よりも小さく構成されていることを特徴とする送風機が知られている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４―１２９７４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１の定圧予圧構造では、軸受がベアリングライナ（軸受ハウジング）との間にすきまを有しているため、高速回転する送風機（ファン）などの場合、軸受が軸受ハウジング内で転動する場合がある。
つまり、予圧を付与するために、圧縮コイルばねで押圧されている軸受の外輪が軸受ハウジング内で転動する場合がある。

【0005】

そうすると、軸受の外輪と軸受ハウジングの内周面との間で摩擦が生じて軸受の外輪や軸受ハウジングの内周面が摩耗したり、摩擦熱のために損傷するという問題がある。
また、この摩耗によって発生した粉が軸受内部に入り込むと、軸受の内輪と外輪の間のスムーズな動きができなくなり、動作不良を起こすという問題もある。

【0006】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、軸受の転動に伴う摩耗、損傷及び動作不良の発生を抑制したファンを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、上記目的を達成するために、以下の構成によって把握される。
（１）本発明のファンは、シャフトと、前記シャフトの軸方向における一端側に設けられ、前記シャフトの外周面側に位置する第１内輪及び前記第１内輪の径方向外側に位置する第１外輪を有する第１転がり軸受と、前記シャフトの軸方向における他端側に設けられ、前記シャフトの外周面側に位置する第２内輪及び前記第２内輪の径方向外側に位置する第２外輪を有する第２転がり軸受と、前記第１転がり軸受及び前記第２転がり軸受を収容する軸受ハウジングと、前記第１転がり軸受と前記第２転がり軸受の間の位置に配置される弾性部材と、を備え、前記第１転がり軸受と前記第２転がり軸受の少なくとも一方は、隙間嵌めされた隙間嵌め軸受とされており、前記隙間嵌め軸受と前記弾性部材の間に介在する抵抗付与部を備える。

【0008】

（２）上記（１）の構成において、前記第１転がり軸受よりも前記シャフトの前記一端側に設けられたハブホルダを備え、前記第１内輪及び前記第２内輪が前記シャフトに固定されるとともに、前記第１外輪が前記軸受ハウジングに固定され、前記第２外輪が前記軸受ハウジングに対して隙間嵌めされ、前記弾性部材における前記他端側の端部が前記抵抗付与部を介して前記第２外輪を押圧する。

【0009】

（３）上記（２）の構成において、前記抵抗付与部は、前記弾性部材における前記他端側の端部と前記第２外輪の間に介在するリング状のゴムで構成されている。

【0010】

（４）上記（２）の構成において、前記抵抗付与部は、前記第２外輪の前記弾性部材側となる端面上又は少なくとも前記弾性部材における前記他端側の端部に形成された抵抗を発生させるコーティングで構成されている。

【0011】

（５）上記（１）から（４）のいずれか１つの構成において、前記軸受ハウジングは、前記軸受ハウジングの内周面から径方向内側に突出して前記第１外輪の前記他端側の端部を受ける受部を有し、前記弾性部材における前記一端側の端部は前記受部に当接している。

【0012】

（６）上記（１）から（５）のいずれか１つの構成において、前記弾性部材がスプリングである。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、軸受の転動に伴う摩耗、損傷及び動作不良の発生を抑制したファンを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明に係る実施形態のファンの断面図である。

【図2】本発明に係る実施形態の軸受ハウジング周辺の拡大断面図である。

【図3】本発明に係る実施形態の抵抗付与部を構成する部材の変形例を示す斜視図であり、（ａ）は第１変形例を示す図であり、（ｂ）は第２変形例を示す図であり、（ｃ）は第３変形例を示す図であり、（ｄ）は第４変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という)を、添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。

【0016】

図１は、本発明に係る実施形態のファン１の断面図である。
図１に示すように、ファン１は、ロータ１０と、ステータ２０と、インペラ３０と、ハウジング４０と、を備えている。

【0017】

ロータ１０は、シャフト１１と、シャフト１１の一端側（図上側）に固定されているハブホルダ１２と、ハブホルダ１２に固定されロータヨークとして機能するカップ状のハブ１３と、ハブ１３の内周面に固定されているロータマグネット１４と、を備えている。

【0018】

そして、複数の羽根３１を有するインペラ３０がハブ１３に一体化するようにハブ１３上に装着されている。
したがって、シャフト１１を回転軸としてロータ１０が回転することで、インペラ３０がロータ１０と一体に回転し、ハウジング４０の吸気口４１から空気が吸い込まれ、吸気口４１から吸い込まれた空気が排気口４２から排出される。

【0019】

ハウジング４０は、インペラ３０の外周を囲む側壁部４０ａと、排気口４２の中央側に設けられるベース部４０ｂと、ベース部４０ｂと側壁部４０ａを接続する複数の静翼４０ｃと、を備え、ベース部４０ｂの中央に軸受ハウジング４３が一体成形されている。
この軸受ハウジング４３は、後ほど説明する第１転がり軸受５０及び第２転がり軸受６０を収容する部分である。

【0020】

なお、ベース部４０ｂと側壁部４０ａの間の接続は、静翼４０ｃで行うことに限定されるものではなく、リブのようなもので接続されていてもよい。
また、本実施形態では、ベース部４０ｂに軸受ハウジング４３を一体成形したものとしているが、軸受ハウジング４３を別部品としてベース部４０ｂに取り付けるようにしてもよく、別部品として作製しておいた軸受ハウジング４３をインサート部材としてハウジング４０を成形する際に一体化するようにしてもよい。

【0021】

次に、図２を参照しながら、ロータ１０の取り付け状態について詳細に説明する。
図２は、軸受ハウジング４３周辺の拡大断面図である。
なお、図２では、ロータ１０のうち、シャフト１１とハブホルダ１２だけを図示したものになっている。

【0022】

図２に示すように、シャフト１１の軸方向における一端側（図上側）には、シャフト１１の外周面側に位置する第１内輪５１及び第１内輪５１の径方向外側に位置する第１外輪５２を有する第１転がり軸受５０が設けられており、第１転がり軸受５０は、第１内輪５１にシャフト１１が圧入されることによってシャフト１１に固定されている。
なお、第１転がり軸受５０のシャフト１１への固定は、第１内輪５１を接着固定するようにしてもよい。

【0023】

また、シャフト１１には、第１転がり軸受５０よりもシャフト１１の一端側に圧入などによってハブホルダ１２が固定されているが、ハブホルダ１２の固定も接着固定であってもよい。

【0024】

軸受ハウジング４３には、シャフト１１の一端側（図上側）に設けられた第１転がり軸受５０に対応する位置に、軸受ハウジング４３の内周面から径方向内側に突出したリング状の受部４３ａが形成されており、受部４３ａが、第１転がり軸受５０の第１外輪５２のシャフト１１の他端側（図下側）に向いた端部５２ａを受けるようになっている。

【0025】

このため、第１転がり軸受５０の第１外輪５２が受部４３ａに当接する位置まで第１外輪５２を軸受ハウジング４３に圧入することで第１転がり軸受５０が所定の位置になるように、軸受ハウジング４３に固定される。
なお、第１外輪５２の軸受ハウジング４３への固定も接着固定であってもよい。

【0026】

また、シャフト１１の軸方向における他端側（図下側）には、シャフト１１の外周面側に位置する第２内輪６１及び第２内輪６１の径方向外側に位置する第２外輪６２を有する第２転がり軸受６０が設けられており、第２転がり軸受６０は、第２内輪６１にシャフト１１が圧入されることによってシャフト１１に固定されている。
なお、第２転がり軸受６０のシャフト１１への固定は、第２内輪６１を接着固定するようにしてもよい。

【0027】

一方、第２転がり軸受６０の第２外輪６２は、軸受ハウジング４３との間に隙間嵌めされており、シャフト１１の軸方向への動きが許容されている。
そして、スプリング（圧縮コイルばね）からなる弾性部材７０が、第１転がり軸受５０と第２転がり軸受６０の間の位置に配置されており、弾性部材７０が、所定の予圧を付与するように、第２転がり軸受６０を押圧するようになっている。

【0028】

より具体的には、弾性部材７０のシャフト１１の軸方向における一端側の端部（図上側の端部）が、軸受ハウジング４３の受部４３ａに当接するとともに、弾性部材７０のシャフト１１の軸方向における他端側の端部（図下側の端部）が、第２転がり軸受６０の第２外輪６２のシャフト１１の一端側に向いた端部６２ａを、シャフト１１の軸方向で他端側に押圧するようになっている。

【0029】

ここで、上述したように、第２外輪６２は隙間嵌めされている。
このため、第２外輪６２は、弾性部材７０の付勢力によってシャフト１１の軸方向で見て他端側（図下側）に押圧され、移動する。

【0030】

そうすると、第２内輪６１もシャフト１１の軸方向で他端側（図下側）に移動し、シャフト１１を介して第１転がり軸受５０の第１内輪５１がシャフト１１の軸方向の他端側（図下側）に移動する。
この結果、第１転がり軸受５０及び第２転がり軸受６０の内輪（第１内輪５１、第２内輪６１）と外輪（第１外輪５２、第２外輪６２）の間に位置するボール部材に所定の圧力が加わった状態、つまり、弾性部材７０で第１転がり軸受５０及び第２転がり軸受６０に適切な予圧が付加された状態となり、シャフト１１が回転するときに発生する触れ回りや振動が抑止される。

【0031】

ここで、本実施形態では、第２転がり軸受６０が隙間嵌めされた隙間嵌め軸受とされており、その隙間嵌め軸受とされている第２転がり軸受６０と弾性部材７０との間には、抵抗を発生させるためのリング状のゴムで構成される抵抗付与部８０が設けられている。

【0032】

より具体的には、第２転がり軸受６０の第２外輪６２のシャフト１１の一端側に向いた端部６２ａの形状に合わせたリング状のゴムシートを、第２外輪６２のシャフト１１の一端側に向いた端部６２ａの端面上に配置することで抵抗付与部８０を構成するようにしている。

【0033】

そして、このリング状のゴムシートで構成される抵抗付与部８０に、弾性部材７０のシャフト１１の軸方向の他端側の端部（図下側の端部）を当接させるようにして、抵抗付与部８０が弾性部材７０における他端側の端部と第２外輪６２の間に介在するようにしている。

【0034】

このようにすると、リング状のゴムシートは、抵抗が大きく滑りが発生しにくいため、シャフト１１が高速で回転したときに第２内輪６１の回転力が第２外輪６２に伝わっても第２外輪６２が弾性部材７０に対して滑ることがないため、第２外輪６２が回転することが抑制される。

【0035】

この結果、第２外輪６２の回転に伴う摩耗の発生などが抑制されるとともに、摩耗による粉の発生も抑制されるため、粉が第２転がり軸受６０内に進入して動作不良を起こすことも抑制される。

【0036】

上記実施形態では、リング状のゴムで抵抗を発生する抵抗付与部８０を構成する場合について説明してきたが、抵抗付与部８０はリング状のゴムで構成することに限定されるものではなく、図３に示すようなもので構成してもよい。

【0037】

図３は、抵抗付与部８０を構成するための部材の変形例を示す斜視図である。
図３（ａ）に示す第１変形例は、抵抗付与部８０を構成する部材をＣリング状のゴムシートとした場合を示すものであり、このような部材で構成しても同様の効果を得ることができる。

【0038】

同様に、図３（ｂ）に示す第２変形例は、リング状のゴムシートを二分割したものであり、図３（ｃ）に示す第３変形例は、リング状のゴムシートを四分割したものである。
このような構成であっても、第２転がり軸受６０の第２外輪６２の端部６２ａの端面上に円環状を描くように、分割構成とした部材を配置することで上記実施形態と同様の効果を奏することができる。

【0039】

また、図３（ｄ）に示す第４変形例は、図３（ｃ）に示したリング状のゴムシートを四分割した部材のうちの２つだけを用いるようにした場合を示したものであり、このようなものであっても、第２転がり軸受６０の第２外輪６２の端部６２ａと弾性部材７０における他端側の端部の間に介在するように配置されることで上記と同様の効果を奏することができる。

【0040】

なお、実施例のリング状のゴムシート及び図３に示した変形例（第１〜４変形例）のいずれの場合においても、第２転がり軸受６０の第２外輪６２の端部６２ａに接着固定するなどして抵抗を発生させるための部材が動かないようにしておくことが好適である。

【0041】

さらに、上記では、ゴムシートを用いて抵抗付与部８０を構成する場合について説明してきたが、ゴムシートで構成するものに限定されるものでないことは言うまでもない。

【0042】

例えば、第２外輪６２の端部６２ａの端面上に抵抗を発生させるコーティングを設けるようにしてもよく、逆に、弾性部材７０の少なくとも他端側の端部に抵抗を発生させるコーティングを形成するようにしてもよい。
コーティングの形態としては、第２外輪６２の端部６２ａの端面上又は弾性部材７０の他端側の端部に、接着剤、塗料、あるいは被覆などを設けるようなものでよく、表面の抵抗を増加させ、第２転がり軸受６０の第２外輪６２と弾性部材７０の間の滑りを抑制できるものであればよい。

【0043】

以上、本発明を実施形態に基づき説明したが、本発明は実施形態に限定されるものではない。
上記実施形態では、第２転がり軸受６０側を隙間嵌めした隙間嵌め軸受としたが、逆に、第１転がり軸受５０側を隙間嵌めした隙間嵌め軸受として弾性部材７０で予圧を付与するように付勢するものとしてもよい。

【0044】

また、上記実施形態では、外輪を隙間嵌めする場合について示したが、内輪が隙間嵌めされる態様であってもよい。
例えば、第１転がり軸受５０の第１外輪５２及び第２転がり軸受６０の第２外輪６２を軸受ハウジング４３に対して固定し、第１転がり軸受５０の第１内輪５１又は第２転がり軸受６０の第２内輪６１のどちらか一方をシャフト１１に固定するとともに、残るもう一方の内輪をシャフト１１に隙間嵌めするようにして、第１転がり軸受５０及び第２転がり軸受６０の一方を隙間嵌め軸受とするようにしてもよい。

【0045】

この場合には、予圧を付与するために、弾性部材７０が、第１内輪５１と第２内輪６１の間を拡げる方向に第１内輪５１と第２内輪６１を付勢することになるが、内輪の端面は、滑りが起きやすいので、抵抗付与部８０が弾性部材７０のシャフト１１の軸方向における一端側の端部と第１内輪５１との間及び弾性部材７０のシャフト１１の軸方向における他端側の端部と第２内輪６１との間に設けられるようにすればよい。

【0046】

このようにすれば、シャフト１１に固定されている第１転がり軸受５０又は第２転がり軸受６０の内輪（第１内輪５１又は第２内輪６１）が、確実にシャフト１１と共に回転するとともに、内輪（第１内輪５１及び第２内輪６１）に対して滑ることなく弾性部材７０も回転することになるので、シャフト１１に対して隙間嵌めされている内輪（第２内輪６１又は第１内輪５１）もシャフト１１と共に確実に回転することができる。
したがって、シャフト１１と隙間嵌めされている内輪（第２内輪６１又は第１内輪５１）との間で摩耗が生じることが抑制され、摩耗に伴う粉の発生なども抑制される。

【0047】

さらに、上記実施形態では、軸受ハウジング４３の内周面から径方向内側に突出したリング状の受部４３ａと弾性部材７０のシャフト１１の軸方向における一端側の端部との間には、抵抗付与部８０を介在させていない。
これは、軸受の外輪や内輪の端面に比べ滑りが発生し難いためであるが、この部分においても滑りが気になる場合には、当然、軸受ハウジング４３の内周面から径方向内側に突出したリング状の受部４３ａと弾性部材７０のシャフト１１の軸方向における一端側の端部との間に抵抗付与部８０を設けるようにしてもよいことは言うまでもない。

【0048】

このように、本発明は、具体的な実施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が可能であり、そのことは当業者にとって特許請求の範囲の記載から明らかである。

【符号の説明】

【0049】

１…ファン、１０…ロータ、１１…シャフト、１２…ハブホルダ、１３…ハブ、１４…ロータマグネット、２０…ステータ、３０…インペラ、３１…羽根、４０…ハウジング、４０ａ…側壁部、４０ｂ…ベース部、４０ｃ…静翼、４１…吸気口、４２…排気口、４３…軸受ハウジング、４３ａ…受部、５０…第１転がり軸受、５１…第１内輪、５２…第１外輪、５２ａ…端部、６０…第２転がり軸受、６１…第２内輪、６２…第２外輪、６２ａ…端部、７０…弾性部材、８０…抵抗付与部

【図1】

【図2】

【図3】