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具有结合线强度改善的带箍的冷却风扇的箍的制作方法

2023-03-15 06:44:04 来源:中国专利 TAG:
具有结合线强度改善的带箍的冷却风扇的箍


背景技术:

1.汽车通常需要一个或多个空气移动风扇来帮助通过一个或多个热交换器的热传递。例如,轴流式风扇可以用于汽车冷却,该轴流式风扇包括:毂部,其联接到马达的轴;从毂部的外周突出的多个叶片;以及箍,其连接叶片的末端以便防止叶片变形。
2.这种风扇通常经由塑料注射模制过程以大批量制造,在所述塑料注射模制过程中,风扇100的模具在毂部形成部分附近被注射有熔融塑料(图1)。从(一个或多个)注射点101,熔融塑料(由箭头表示)在模具腔内从毂部形成部分径向向外流动通过叶片形成部分,且接着沿着箍形成部分周向流动。当两个流动前锋在箍形成部分中相遇时,在所得到的风扇箍120中形成结合线(knit-line)150。结合线150形成在箍120中,大约位于每对相邻风扇叶片140之间的中间。结合线150通常比箍120的没有结合线150的其他区域更弱,并且因此可能是风扇100内的失效起始点。


技术实现要素:

3.在一些方面,带箍的风扇(banded fan)包括结构上加强的结合线,所述结合线改善了箍结合区域的强度,从而增加了风扇的整体结构坚固性。
4.为了增加风扇叶片之间的风扇箍的刚度和强度,其中,存在箍结合线,在风扇箍柱形部分的面向毂部的表面上设置加强肋。每个肋朝向毂部向内突出并且周向地延伸跨过(或“桥接”)结合线。每个肋具有复杂的形状,该形状使气流损失和不期望的噪音最小化,并且尺寸被设计成在确保结合线被桥接的同时降低箍中的应力。
5.在一些方面,风扇包括被构造成由马达驱动以围绕风扇旋转轴线旋转的毂部,以及围绕旋转轴线并与毂部同心的箍。所述箍包括:柱形部分,其平行于所述风扇旋转轴线延伸;唇缘部分,其在垂直于所述风扇旋转轴线的方向上延伸;以及中间部分,其将所述柱形部分的一端连接到所述唇缘部分的一端。风扇包括从毂部径向突出的叶片。每个叶片具有:根部,所述根部连接到毂部;和末端,所述末端连接到柱形部分的面向毂部的表面。风扇还包括结构加强肋,所述结构加强肋从柱形部分的面向毂部的表面突出。肋设置在相邻的一对叶片的相应末端之间。肋的周向尺寸为相邻的一对叶片中的叶片的相应末端之间沿面向毂部表面的距离的至少40%。
6.在一些实施例中,加强肋包括前端、与前端相对并与前端周向地间隔开的后端以及在前端和后端之间延伸的相对的侧表面。肋的周向尺寸对应于前端和后端之间的距离。肋的周向尺寸大于肋的厚度尺寸,其中肋的厚度尺寸对应于相对的侧表面之间的距离。另外,前端和后端是圆形的。
7.在一些实施例中,肋的周向尺寸是厚度尺寸的至少十倍。
8.在一些实施例中,肋的径向尺寸沿着肋的周向尺寸是不一致的。
9.在一些实施例中,肋在前端和后端处的径向尺寸小于肋在前端和后端之间的中间位置处的径向尺寸。
10.在一些实施例中,肋的径向尺寸是叶片跨度的至多百分之二十,叶片跨度对应于
叶片中的一者的根部和末端之间的距离。
11.在一些实施例中,所述肋包括多个肋,每个肋设置在一对相邻叶片之间,使得单个肋设置在给定的一对相邻叶片的叶片之间,并且肋的周向尺寸与给定的一对相邻叶片中的叶片的相应末端之间的间距成比例。
12.在一些实施例中,肋的数量等于叶片的数量。
13.在一些实施例中,肋设置在相邻的一对叶片中的叶片的末端之间的中间。
14.在一些实施例中,所述肋被设置成更靠近所述相邻的一对叶片中的一个叶片的末端,而不是所述相邻的一对叶片中的另一个叶片。
15.在一些实施例中,肋延伸到中间部分上。
附图说明
16.图1是标记有如下各者的带箍的冷却风扇的示意性俯视平面图:a)圆圈,所述圆圈标识在风扇的注射模制过程期间熔融塑料的注射位置;b)箭头,其示出在注射模制过程期间熔融塑料通过模具腔的流动方向;以及c)虚线,其指示成对的相邻风扇叶片之间的结合线的位置。
17.图2是包括加强肋的带箍的冷却风扇的一部分的透视图,其中虚线指示成对的相邻风扇叶片之间的结合线的位置。
18.图3是图2的带箍的冷却风扇的另一部分的透视图。
19.图4是图2的带箍的冷却风扇的一部分的俯视平面图。
20.图5是沿图4的线5-5所见的图2的肋的截面图。
21.图6是图2的带箍的冷却风扇的一部分的俯视平面图,包括示出肋的径向尺寸以及叶片径向跨度的标记,并且示出具有略微放大的径向尺寸的肋,以允许看到肋的径向尺寸。
22.图7是图2的带箍的冷却风扇的一部分的俯视平面图,包括示出肋的周向尺寸以及叶片间弧长的标记。
23.图8是图2的风扇的一部分的侧截面图。
24.图9是替代实施例风扇的一部分的侧截面图。
25.图10是另一替代实施例风扇的一部分的侧截面图。
26.图11是又一替代实施例风扇的一部分的侧截面图。
具体实施方式
27.参照图2-图8,轴流式风扇1可以用于冷却经过热交换器(诸如汽车的散热器)内部的热交换介质,该轴流式风扇设置有毂部2,该毂部联接到驱动源(未示出),诸如马达。风扇1包括多个从毂部2径向向外突出的叶片40。此外,风扇1包括围绕毂部并连接每个叶片40的末端42的箍20,以便防止叶片40变形。毂部2、叶片40和箍20例如在注射模制过程中形成为单个部件。风扇1通过从马达传递到毂部2的旋转力而旋转。在所示的实施例中,风扇1相对于图3中所示的视图沿顺时针方向围绕风扇旋转轴线10旋转。箍20包括加强肋60,其减小箍应力并增加结合线150附近的箍20的结构完整性。在下面详细描述肋60。
28.毂部2是中空的柱体,其在一端处由垂直于风扇旋转轴线10的端部表面6封闭。毂部2的外周4面向所述箍20。
29.每个叶片40包括:根部44,其联接到毂部2的面向箍的表面4;以及与根部44间隔开的末端42。每个末端42联接到箍20的面向毂部的表面24。每个叶片40的气流引导表面具有复杂的三维曲率,该三维曲率由特定应用的要求确定。从风扇1排出的气流的方向至少部分地取决于叶片曲率,并且包括基本轴向流分量。如在本文所使用的,术语“轴向流分量”指的是在平行于风扇旋转轴线10的方向上流动的气流的分量。包括风扇1所使用的叶片40的数量、叶片40的形状、叶片间距等的叶片构造由特定应用的要求确定。
30.箍20为大致l形的周向环,其与毂部2同心并从毂部2径向向外间隔开。特别地,箍20包括柱形部分22,所述柱形部分22对应于l形的一个支腿并平行于风扇旋转轴线10延伸。箍20包括唇缘部分30,所述唇缘部分30对应于l形的另一个支腿并沿垂直于风扇旋转轴线10的方向延伸。此外,箍20包括弯曲的中间部分28,所述弯曲的中间部分28将柱形部分22的一端连接到唇缘部分30的一端。柱形部分22环绕毂部2,并且唇缘部分30沿远离毂部2的方向从柱形部分22突出。每个叶片末端42沿着被称为柱形部分22的“叶片末端区域”48的周向延伸区域连结到柱形部分22的面向毂部的表面24上。
31.箍20包括从柱形部分22的面向毂部的表面24突出的结构加强肋60。每个肋60包括前端62和与前端62相对并沿箍20的周向部分与前端52间隔开的后端64。每个肋60包括在前端62和后端64之间延伸的相对的侧表面66、68,并且在平行于风扇旋转轴线10的方向上彼此间隔开。在所示的实施例中,相对的侧表面66、68是大致线性的并且彼此平行。
32.在一些实施例中,肋60的截面形状是“叶片状”。如本文所用的,术语“叶片状”是指具有空气动力学形状,即,减小空气移动经过肋60的阻力的形状。例如,肋60与沿着箍20的面向毂部的表面24的气流的方向大致对准,并且包括圆形的前端62和后端64。通过将肋60构造成具有叶片的形状,使不期望的噪声和不期望的空气动力学损失最小化。
33.每个肋60是细长的,因为肋60的周向尺寸80 (例如,沿着面向毂部的表面24的周向部分在前端62和后端64之间的距离,图7)大于肋60的厚度尺寸82 (例如,在相对的侧表面66、68之间的距离,图5)。肋60的周向尺寸80是厚度尺寸82的至少十倍,例如,在所示的实施例中,肋60的周向尺寸80是厚度尺寸的大约二十倍。
34.箍20包括设置在每对相邻叶片40之间的肋60,使得单个肋60设置在给定的一对相邻叶片40的叶片40之间。此外,肋60的周向尺寸80与相邻叶片40的相应末端42之间的间距成比例。在所示的实施例中,肋60的数量等于叶片40的数量。
35.肋60设置在相邻的一对叶片40的相应末端42之间。在所示的实施例中,肋60设置在相邻的一对叶片40的相应末端42之间的中间,以便延伸穿过相应的结合线150。然而,在结合线150没有设置在相应的末端42之间的中间的应用中,诸如可能发生在具有不相等的叶片间距的风扇中,要理解的是,肋60可以朝向相邻的一对叶片中的一个叶片偏移,以便桥接结合线150。
36.在一些实施例中,每个肋60的周向尺寸80为叶片间弧长36(例如,沿着面向毂部的表面24在相邻叶片40的相应末端42或叶片末端区域48之间的距离,图7)的至少40%。具有这样大的周向范围确保了箍结合线150将位于加强肋60的径向投射(radial projection)中。这确保了即使在制造过程期间塑料注射的位置存在相对大的变化时,肋60也适当地加强相应的结合线150。在一些实施例中,肋60周向地延伸到肋60延伸超过面向毂部的表面24到箍20的弯曲中间部分28上的程度。
37.为了进一步减小阻力,每个肋60沿着肋60的周向尺寸具有不一致的径向尺寸84,其中术语“径向”参考风扇旋转轴线10使用。例如,每个肋60的前端62和后端64可具有比每个肋60的中部更小的径向尺寸84。肋60具有低轮廓,因为肋60的径向尺寸84为叶片跨度46的至多百分之二十,其中叶片跨度46对应于叶片40中的一者的根部44和末端42之间的距离。这种构造减少了不期望的噪声和空气动力学问题,诸如气流损失。
38.加强肋60在箍20上的使用并不限于具有下游定子设计的风扇1,如图2-图8中所示,其中定子(未示出)支撑马达(未示出),该马达经由毂部2驱动风扇1。在下游定子设计中,定子相对于通过风扇1的气流的方向a设置在风扇1的下游。在下游定子设计中,唇缘部分30提供了箍20的前端25。加强肋60可用于加强具有上游定子设计的风扇201中的箍结合线150,如图9中所示。在上游设计中,定子相对于通过风扇201的气流的方向a设置在风扇201的上游。在图9中,唇缘部分30提供箍220的前端25。在具有上游定子设计(图10)的替代风扇301中,唇缘部分30提供箍320的后端29。尽管如图8-图10中所示的唇缘部分30可以在垂直于风扇旋转轴线10的方向上延伸,但是唇缘部分10不限于这种构造。例如,在一些实施例中,唇缘部分30可以相对于风扇旋转轴线10成锐角延伸,如图11中所示的上游定子设计风扇401的替代箍420中所示,或者在下游定子设计风扇(未示出)中所示。
39.尽管图2-图11中所示的冷却风扇是汽车冷却风扇,图2-图11中所描述的冷却风扇不限于汽车应用。例如,冷却风扇可以用在计算机中以冷却硬盘驱动器,用在加热和通风单元中以冷却压缩机等等。此外,图2-图11中所示的冷却风扇不限于冷却应用。
40.上文以一些细节描述了风扇的选择性说明性实施例。应当理解,在本文仅已经描述了被认为是阐明所述风扇所必需的结构。其他常规结构以及风扇的附属和辅助部件的结构被认为是本领域技术人员已知和理解的。此外,虽然上文已经描述了风扇的工作示例,但是风扇不限于以上所描述的工作示例,而是可以在不脱离权利要求中所阐述的风扇的情况下进行各种设计变更。
再多了解一些

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