專利名稱：具有增大的扇葉面積的風(fēng)扇組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及為冷卻的目的移送空氣的風(fēng)扇組件，更具體來(lái)說(shuō)，涉及包括環(huán)形轂部的風(fēng)扇組件。
雖然本發(fā)明可應(yīng)用于各種類型的風(fēng)扇組件，但是特別適用于散熱器冷卻風(fēng)扇，以便將冷卻空氣送過(guò)車輛內(nèi)燃機(jī)的散熱器，下面將結(jié)合這種應(yīng)用進(jìn)行描述。
另外，雖然本發(fā)明適用于各種結(jié)構(gòu)類型的(例如，包括沖壓鋼葉片等)風(fēng)扇組件，但是特別適用于塑料風(fēng)扇，其中，整個(gè)風(fēng)扇組件是(例如通過(guò)注塑成形法)形成一個(gè)單一整體零件，下面將結(jié)合這種情形進(jìn)行描述。這種風(fēng)扇圖示及描述在美國(guó)專利第5,226,783號(hào)中，該文獻(xiàn)在本說(shuō)明書中引作參考。
本專業(yè)技術(shù)人員知道，對(duì)于任何一定風(fēng)扇直徑來(lái)說(shuō)，存在一個(gè)最大可能的“葉片葉盤面積比”，它可以看作是實(shí)際葉片面積與最大“潛在”葉片面積之比。隨著葉片葉盤面積比的增加，產(chǎn)生的氣流量以及風(fēng)扇效率，即，單位輸入馬力的氣流量亦增加。
近年來(lái)，本專業(yè)技術(shù)人員曾試圖以多種方式提高氣流量和效果，方式之一是用圓筒形的環(huán)或帶包圍風(fēng)扇葉片，以便減少氣流損失，否則，這種氣流損失一般是向著風(fēng)扇葉片徑向外側(cè)發(fā)生的。上述種類的典型“環(huán)式風(fēng)扇”公開(kāi)和描述在美國(guó)專利第4,569,631號(hào)，該專利在本說(shuō)明書中引作參考文獻(xiàn)。
雖然許多上述努力都增加了風(fēng)扇氣流量和效率，但是，在工業(yè)中仍需繼續(xù)提高葉片葉盤面積比，因而提高一定直徑風(fēng)扇的效率。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種改善的冷卻風(fēng)扇組件，對(duì)于一定的風(fēng)扇直徑來(lái)說(shuō)，它具有增加的葉片葉盤面積比、氣流量和增大的風(fēng)扇效率。
本發(fā)明的一個(gè)相關(guān)目的是提供一種改善的風(fēng)扇組件，它具有增大的氣流量，因而可以減小風(fēng)扇轉(zhuǎn)速及有關(guān)風(fēng)扇噪音，同時(shí)仍實(shí)現(xiàn)相同體積的氣流。
本發(fā)明的上述的和其他的目的是通過(guò)提供一種適于由輸入驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的風(fēng)扇組件實(shí)現(xiàn)的，這種風(fēng)扇組件包括一個(gè)適于固定于輸入驅(qū)動(dòng)裝置并隨其轉(zhuǎn)動(dòng)的環(huán)形轂部。這種風(fēng)扇組件還包括多個(gè)風(fēng)扇葉片。
這種改進(jìn)的風(fēng)扇組件的特征在于多個(gè)扇葉包括多個(gè)相對(duì)于環(huán)形轂部固定并從其徑向外伸的風(fēng)扇葉。一個(gè)環(huán)形件圍繞多個(gè)內(nèi)扇葉設(shè)置并固定在其徑向外部上。多個(gè)扇葉還包括多個(gè)相對(duì)于環(huán)形件固定并從其徑向外伸的外扇葉。多個(gè)內(nèi)扇葉的數(shù)量少于多個(gè)外扇葉。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，環(huán)形件包括一個(gè)內(nèi)環(huán)件，風(fēng)扇組件還包括一個(gè)外環(huán)件，它圍繞多個(gè)外扇葉設(shè)置，并固定在其徑向外伸的范圍上。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，多個(gè)外扇葉的數(shù)量是多個(gè)內(nèi)扇葉的兩倍。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明如下
圖1是本發(fā)明的風(fēng)扇組件的前視圖。
圖2是沿圖1中2-2線的橫剖圖，示意地畫出一個(gè)典型的輸入驅(qū)動(dòng)裝置。
圖3是類似于圖2的橫剖圖，表示本發(fā)明的另一實(shí)施例。
圖4是本發(fā)明內(nèi)扇葉之一的橫剖圖，是徑向向內(nèi)看去的。
圖5是本發(fā)明外扇葉之一的橫剖圖，是徑向向內(nèi)看去的。
現(xiàn)在參閱附圖，這些附圖并不是要限定本發(fā)明，圖1是按照本發(fā)明制造的風(fēng)扇組件11的前視圖。
在本實(shí)施例中，風(fēng)扇組件包括一種金屬片沖壓制成的轂盤13，這種轂盤是本專業(yè)技術(shù)人員熟知的，并不構(gòu)成本發(fā)明的部分，本說(shuō)明書不再贅述。本專業(yè)技術(shù)人員也知道，金屬轂盤13一般是借助多個(gè)螺栓(未畫出)安裝于輸入驅(qū)動(dòng)裝置，例如一個(gè)粘滯風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)裝置V的輸出部B上，因而輸入驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩借助一根軸S從車輛發(fā)動(dòng)機(jī)(未畫出)通過(guò)粘滯風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)裝置V傳至風(fēng)扇組件11的轂盤13。
雖然本發(fā)明的風(fēng)扇組件11是結(jié)合一種壓制成的金屬轂盤畫出的，但是本發(fā)明并不局限于此，輸入驅(qū)動(dòng)可以借助各種其它的布置傳至風(fēng)扇組件11。例如，按照轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人的美國(guó)專利第5,358,382號(hào)(該專利本說(shuō)明書引作參考文獻(xiàn))的技術(shù)內(nèi)容，粘滯風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)裝置V可以包括一個(gè)與輸出部或罩(本說(shuō)明書中未標(biāo)識(shí))整體形成的部分，該部分徑向向外伸過(guò)粘滯風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)裝置V的標(biāo)稱直徑，風(fēng)扇組件11(例如借助模制法)直接圍繞該徑向部的外部范圍形成。
現(xiàn)在主要參閱圖1和2，風(fēng)扇組件11包括一個(gè)環(huán)形轂部15，在本實(shí)施例中，它是與轂盤13的設(shè)有模腔中的徑向外圍整體模制的，這一點(diǎn)現(xiàn)在是傳統(tǒng)的作法。
從環(huán)形轂部15徑向向外延伸有多個(gè)內(nèi)扇葉17，在本實(shí)施例中有5個(gè)內(nèi)扇葉17。本專業(yè)技術(shù)人員知道，內(nèi)扇葉17可繞轂部15的圓周均勻間隔設(shè)置，也可以在不同的圓周間隔上設(shè)置，以便“突破”扇葉的重復(fù)模式并減少風(fēng)扇組件的噪音。如圖2所示，每個(gè)風(fēng)扇葉17包括一個(gè)前緣19和一個(gè)尾緣21。
按照本發(fā)明的一個(gè)重要方面，設(shè)有一環(huán)形件23，其與環(huán)形轂部15是同心的，每個(gè)內(nèi)扇葉17終止于環(huán)形件23的內(nèi)徑處。在圖1和2的實(shí)施例中，環(huán)形件23簡(jiǎn)單地呈現(xiàn)為一個(gè)圓筒形的較薄(在徑向上)構(gòu)件。整個(gè)風(fēng)扇組件11最好與內(nèi)扇葉17的徑向外部形成一個(gè)模制件，只是“流入”或“交融”進(jìn)入環(huán)形件的內(nèi)徑。本專業(yè)技術(shù)人員懂得，雖然可以使用各種制造方法，但是不同于將風(fēng)扇組件模制成整體模制件的其它制造方法可能會(huì)涉及某些組裝工作，這會(huì)增加風(fēng)扇組件的總成本。對(duì)于某些應(yīng)用場(chǎng)合來(lái)說(shuō)，風(fēng)扇組件11可由鋼沖壓件構(gòu)成，在這種情形中，必須將扇葉釬焊或焊接在環(huán)形轂部及中、外環(huán)形件23和31上。但是，本專業(yè)技術(shù)人員懂得，本發(fā)明的關(guān)鍵在于風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)而不是制造的材料和方法。
多個(gè)外扇葉25連接于環(huán)形件的外徑，在本實(shí)施例中，有10個(gè)外扇葉25，即，是內(nèi)扇葉17數(shù)目的兩倍。但是，外扇葉25的數(shù)目是內(nèi)扇葉17的數(shù)目的兩倍并不是本發(fā)明的關(guān)鍵特征。本發(fā)明的關(guān)鍵只是所具有外扇葉25多于所具有的內(nèi)扇葉17，因而與現(xiàn)有技術(shù)中5個(gè)內(nèi)扇葉17只是延伸于風(fēng)扇組件11的整個(gè)直徑所具有的扇葉面積相比，增加了扇葉面積(以及氣流量和冷卻效率等)。每個(gè)外扇葉25包括一前緣27和一尾緣29。一個(gè)外環(huán)形件31繞外扇葉25設(shè)置并連接于其徑向外部，外環(huán)形件的結(jié)構(gòu)和功能是在本專業(yè)中是公知的。顯然，外環(huán)形件31并不是本發(fā)明的關(guān)鍵特征，但是與在目前商業(yè)生產(chǎn)中許多風(fēng)扇中設(shè)有這種環(huán)的原因(例如氣流效率)相同，本實(shí)施例中也設(shè)有外環(huán)形件。
現(xiàn)在參閱圖4和5，以及圖1，可以看出，內(nèi)扇葉17和外扇葉25具有相同的葉片形狀和葉片間距，不過(guò)本發(fā)明并不局限于此?？赡艽嬖诟鞣N情況，需要力內(nèi)扇葉17提供一特殊的扇葉形狀和/或間距，以及為外扇葉25提供顯著不同的扇葉形狀和/或節(jié)距，本發(fā)明的一個(gè)重要方面在于扇葉的這種“剪裁”現(xiàn)在可以由本發(fā)明完成。
在圖1,4和5所示的實(shí)施例中，每個(gè)內(nèi)扇葉17與一個(gè)外扇葉25“對(duì)準(zhǔn)”，似乎是一個(gè)連續(xù)的扇葉。如果風(fēng)扇組件準(zhǔn)備用金屬?zèng)_壓法制造，十分可能的情況是，每個(gè)內(nèi)扇葉和它的相應(yīng)外扇葉構(gòu)成一個(gè)穿過(guò)中環(huán)形件的單一扇葉，從而可減少零件總數(shù)及釬焊工作量等。但是，本發(fā)明并不局限于每個(gè)內(nèi)扇葉與一個(gè)外扇葉對(duì)準(zhǔn)，特別是如果外扇葉25的數(shù)目不是內(nèi)扇葉17數(shù)目的兩倍的話。另外，在圖1中，中間環(huán)形件23似乎處于轂部15和外環(huán)形件31之間的一半處，使內(nèi)扇葉17與外扇葉25的徑向長(zhǎng)度大約相等。但是這種尺寸關(guān)系對(duì)本發(fā)明來(lái)說(shuō)并非關(guān)鍵。本專業(yè)技術(shù)人員可認(rèn)識(shí)到，對(duì)于一定的風(fēng)扇外徑來(lái)說(shuō)，可以選擇中環(huán)形件23的徑向位置，以及內(nèi)、外扇葉17和25的相對(duì)數(shù)目以達(dá)到最大的風(fēng)扇性能。
現(xiàn)參閱圖3，其表示本發(fā)明的一個(gè)替代實(shí)施例，其中，中環(huán)形件簡(jiǎn)單地是一個(gè)較薄的圓筒形件。在圖3的實(shí)施例中，在內(nèi)扇葉17的外周是一個(gè)環(huán)形件33，它基本呈圓筒形，與其相鄰有一個(gè)圓錐形環(huán)形件35。在圖3的實(shí)施例中，外扇葉25從圓錐形環(huán)形件35徑向延伸，并以結(jié)合圖2所述的相同方式終結(jié)于外環(huán)形件31。在環(huán)形件33和35之間最好設(shè)有多個(gè)加強(qiáng)肋37。
本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合具有內(nèi)、外扇葉，即，具有兩組扇葉的實(shí)施例作了描述。本專業(yè)技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，特別是在較大風(fēng)扇中，本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容可以用來(lái)設(shè)置三套或更多套扇葉，每個(gè)徑向相鄰組的扇葉由一個(gè)類似于環(huán)形件23的環(huán)形件分開(kāi)。在這種情形中，每個(gè)扇葉組包括比與其徑向向內(nèi)相鄰的扇葉組多的扇葉。在具三組或更多組的風(fēng)扇組件中，每個(gè)扇葉組可以具有不同于其它任一組中的扇葉的間距和形狀。
正如在前面“公開(kāi)的背景”那一段中所述，本發(fā)明的首要目的，是大大增加風(fēng)扇的稠度。因此，除了有中圓環(huán)23，以及風(fēng)扇葉17及外扇葉25，其中外扇葉25的數(shù)量更多之外，本發(fā)明的一個(gè)重要方面，是配置扇葉以達(dá)到增大風(fēng)扇稠度的目的。從圖1中可以清楚看出，雖然內(nèi)扇葉17在鄰接的那對(duì)扇葉之間微微有一個(gè)圓周空隙，但是，內(nèi)扇葉17所占面積之內(nèi)的稠度仍然略微大于50％，即內(nèi)扇葉17視覺(jué)上占有葉轂15與圓環(huán)23之間總面積的50％以上。至于外扇葉的面積，可以看出，外扇葉27彼此被配置稠密得使稠度大大多于50％了，可能多達(dá)70％或75％。因此，本發(fā)明的一個(gè)重要方面是認(rèn)識(shí)到，對(duì)于任何既定總的幾何條件及扇葉形狀來(lái)說(shuō)，此處所顯示及說(shuō)明的配置，可用得使風(fēng)扇稠度最優(yōu)化或接近最優(yōu)化。
前面已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明，顯然，本專業(yè)技術(shù)人員通過(guò)閱讀和理解本說(shuō)明書可對(duì)本發(fā)明作各種修改和變化，所有這些修改和變化只要落入權(quán)利要求書的范圍都包括在本發(fā)明中。
權(quán)利要求
1．一種適于由輸入驅(qū)動(dòng)裝置(V)驅(qū)動(dòng)的風(fēng)扇組件(11)，該風(fēng)扇組件包括一個(gè)適于固定在輸入驅(qū)動(dòng)裝置上并隨其轉(zhuǎn)動(dòng)的環(huán)形轂部(15)，該風(fēng)扇組還包括多個(gè)扇葉，其特征在于(a)所述多個(gè)扇葉包括多個(gè)相對(duì)于所述環(huán)形轂部(15)固定并從其徑向外伸的內(nèi)扇葉(17)，所述多個(gè)內(nèi)扇葉提供至少50％的稠度；(b)一個(gè)環(huán)形件(23)圍繞所述多個(gè)內(nèi)扇葉(17)設(shè)置并固定在其徑向外部上；以及(c)所述多個(gè)扇葉還包括多個(gè)相對(duì)于所述環(huán)形件(23)固定且從其徑向外伸的外扇葉(25)，所述多個(gè)內(nèi)扇葉(17)的數(shù)目少于所述多個(gè)外扇葉(25)，所述多個(gè)外扇葉提供顯著大于50％的稠度。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)扇組件(11)，其特征在于所述環(huán)形件包括一內(nèi)環(huán)件(23)，所述風(fēng)扇組件還包括一個(gè)圍繞所述多個(gè)外扇葉(25)設(shè)置且固定于其徑向外部上的外環(huán)形件(31)。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)扇組件(11)，其特征在于所述多個(gè)外扇葉(25)的數(shù)目等于所述內(nèi)扇葉(17)數(shù)目的兩倍。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)扇組件(11)，其特征在于每個(gè)所述多個(gè)內(nèi)扇葉(17)在圓周上對(duì)準(zhǔn)所述外扇葉(25)之一。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)扇組件(11)，其特征在于每個(gè)所述多個(gè)外扇葉(25)具有的扇葉形狀基本與每個(gè)所述多個(gè)內(nèi)扇葉(17)的扇葉形狀相同。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)扇組件(11)，其特征在于每個(gè)所述多個(gè)外扇葉(25)具有的扇葉間距基本與每個(gè)所述多個(gè)內(nèi)扇葉(17)的扇葉間距相同。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)扇組件(11)，其特征在于所述環(huán)形件(23)基本是圓筒形。
8．根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)扇組件(11)，其特征在于所述環(huán)形件(35)基本呈圓錐形，直徑從前緣(9)向尾緣(21)增大。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種風(fēng)扇組件(11),它適于由輸入驅(qū)動(dòng)裝置(V)驅(qū)動(dòng),包括一個(gè)固定于輸入驅(qū)動(dòng)裝置且隨其轉(zhuǎn)動(dòng)的環(huán)形轂部(15),該風(fēng)扇組件還包括多個(gè)扇葉。多個(gè)扇葉包括相對(duì)于環(huán)形轂部(15)固定且從某徑向外伸的多個(gè)內(nèi)扇葉(17),以及一個(gè)繞多個(gè)內(nèi)扇形(17)設(shè)置且固定于其徑向外部的環(huán)形件(23)。多個(gè)外扇葉(25)相對(duì)于環(huán)形件(23)固定且從其徑向外伸。外扇葉(25)的數(shù)目多于內(nèi)扇葉(17),因而可增加風(fēng)扇的氣流量及其效率。
文檔編號(hào)F04D29/00GK1236866SQ9810898
公開(kāi)日1999年12月1日 申請(qǐng)日期1998年5月25日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月25日
發(fā)明者京特·米爾巴赫 申請(qǐng)人:尹頓公司