CN1236866A - 具有增大的扇叶面积的风扇组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种风扇组件(11),它适于由输入驱动装置(V)驱动,包括一个固定于输入驱动装置且随其转动的环形毂部(15),该风扇组件还包括多个扇叶。多个扇叶包括相对于环形毂部(15)固定且从某径向外伸的多个内扇叶(17),以及一个绕多个内扇形(17)设置且固定于其径向外部的环形件(23)。多个外扇叶(25)相对于环形件(23)固定且从其径向外伸。外扇叶(25)的数目多于内扇叶(17),因而可增加风扇的气流量及其效率。

Description

具有增大的扇叶面积的风扇组件
本发明涉及为冷却的目的移送空气的风扇组件，更具体来说，涉及包括环形毂部的风扇组件。
虽然本发明可应用于各种类型的风扇组件，但是特别适用于散热器冷却风扇，以便将冷却空气送过车辆内燃机的散热器，下面将结合这种应用进行描述。
另外，虽然本发明适用于各种结构类型的(例如，包括冲压钢叶片等)风扇组件，但是特别适用于塑料风扇，其中，整个风扇组件是(例如通过注塑成形法)形成一个单一整体零件，下面将结合这种情形进行描述。这种风扇图示及描述在美国专利第5,226,783号中，该文献在本说明书中引作参考。
本专业技术人员知道，对于任何一定风扇直径来说，存在一个最大可能的“叶片叶盘面积比”，它可以看作是实际叶片面积与最大“潜在”叶片面积之比。随着叶片叶盘面积比的增加，产生的气流量以及风扇效率，即，单位输入马力的气流量亦增加。
近年来，本专业技术人员曾试图以多种方式提高气流量和效果，方式之一是用圆筒形的环或带包围风扇叶片，以便减少气流损失，否则，这种气流损失一般是向着风扇叶片径向外侧发生的。上述种类的典型“环式风扇”公开和描述在美国专利第4,569,631号，该专利在本说明书中引作参考文献。
虽然许多上述努力都增加了风扇气流量和效率，但是，在工业中仍需继续提高叶片叶盘面积比，因而提高一定直径风扇的效率。
因此，本发明的一个目的是提供一种改善的冷却风扇组件，对于一定的风扇直径来说，它具有增加的叶片叶盘面积比、气流量和增大的风扇效率。
本发明的一个相关目的是提供一种改善的风扇组件，它具有增大的气流量，因而可以减小风扇转速及有关风扇噪音，同时仍实现相同体积的气流。
本发明的上述的和其他的目的是通过提供一种适于由输入驱动装置驱动的风扇组件实现的，这种风扇组件包括一个适于固定于输入驱动装置并随其转动的环形毂部。这种风扇组件还包括多个风扇叶片。
这种改进的风扇组件的特征在于：多个扇叶包括多个相对于环形毂部固定并从其径向外伸的风扇叶。一个环形件围绕多个内扇叶设置并固定在其径向外部上。多个扇叶还包括多个相对于环形件固定并从其径向外伸的外扇叶。多个内扇叶的数量少于多个外扇叶。
按照本发明的另一个方面，环形件包括一个内环件，风扇组件还包括一个外环件，它围绕多个外扇叶设置，并固定在其径向外伸的范围上。
按照本发明的另一个方面，多个外扇叶的数量是多个内扇叶的两倍。
附图简要说明如下：
图1是本发明的风扇组件的前视图。
图2是沿图1中2-2线的横剖图，示意地画出一个典型的输入驱动装置。
图3是类似于图2的横剖图，表示本发明的另一实施例。
图4是本发明内扇叶之一的横剖图，是径向向内看去的。
图5是本发明外扇叶之一的横剖图，是径向向内看去的。
现在参阅附图，这些附图并不是要限定本发明，图1是按照本发明制造的风扇组件11的前视图。
在本实施例中，风扇组件包括一种金属片冲压制成的毂盘13，这种毂盘是本专业技术人员熟知的，并不构成本发明的部分，本说明书不再赘述。本专业技术人员也知道，金属毂盘13一般是借助多个螺栓(未画出)安装于输入驱动装置，例如一个粘滞风扇驱动装置V的输出部B上，因而输入驱动转矩借助一根轴S从车辆发动机(未画出)通过粘滞风扇驱动装置V传至风扇组件11的毂盘13。
虽然本发明的风扇组件11是结合一种压制成的金属毂盘画出的，但是本发明并不局限于此，输入驱动可以借助各种其它的布置传至风扇组件11。例如，按照转让给本发明的受让人的美国专利第5,358,382号(该专利本说明书引作参考文献)的技术内容，粘滞风扇驱动装置V可以包括一个与输出部或罩(本说明书中未标识)整体形成的部分，该部分径向向外伸过粘滞风扇驱动装置V的标称直径，风扇组件11(例如借助模制法)直接围绕该径向部的外部范围形成。
现在主要参阅图1和2，风扇组件11包括一个环形毂部15，在本实施例中，它是与毂盘13的设有模腔中的径向***整体模制的，这一点现在是传统的作法。
从环形毂部15径向向外延伸有多个内扇叶17，在本实施例中有5个内扇叶17。本专业技术人员知道，内扇叶17可绕毂部15的圆周均匀间隔设置，也可以在不同的圆周间隔上设置，以便“突破”扇叶的重复模式并减少风扇组件的噪音。如图2所示，每个风扇叶17包括一个前缘19和一个尾缘21。
按照本发明的一个重要方面，设有一环形件23，其与环形毂部15是同心的，每个内扇叶17终止于环形件23的内径处。在图1和2的实施例中，环形件23简单地呈现为一个圆筒形的较薄(在径向上)构件。整个风扇组件11最好与内扇叶17的径向外部形成一个模制件，只是“流入”或“交融”进入环形件的内径。本专业技术人员懂得，虽然可以使用各种制造方法，但是不同于将风扇组件模制成整体模制件的其它制造方法可能会涉及某些组装工作，这会增加风扇组件的总成本。对于某些应用场合来说，风扇组件11可由钢冲压件构成，在这种情形中，必须将扇叶钎焊或焊接在环形毂部及中、外环形件23和31上。但是，本专业技术人员懂得，本发明的关键在于风扇的结构而不是制造的材料和方法。
多个外扇叶25连接于环形件的外径，在本实施例中，有10个外扇叶25，即，是内扇叶17数目的两倍。但是，外扇叶25的数目是内扇叶17的数目的两倍并不是本发明的关键特征。本发明的关键只是所具有外扇叶25多于所具有的内扇叶17，因而与现有技术中5个内扇叶17只是延伸于风扇组件11的整个直径所具有的扇叶面积相比，增加了扇叶面积(以及气流量和冷却效率等)。每个外扇叶25包括一前缘27和一尾缘29。一个外环形件31绕外扇叶25设置并连接于其径向外部，外环形件的结构和功能是在本专业中是公知的。显然，外环形件31并不是本发明的关键特征，但是与在目前商业生产中许多风扇中设有这种环的原因(例如气流效率)相同，本实施例中也设有外环形件。
现在参阅图4和5，以及图1，可以看出，内扇叶17和外扇叶25具有相同的叶片形状和叶片间距，不过本发明并不局限于此。可能存在各种情况，需要力内扇叶17提供一特殊的扇叶形状和/或间距，以及为外扇叶25提供显著不同的扇叶形状和/或节距，本发明的一个重要方面在于扇叶的这种“剪裁”现在可以由本发明完成。
在图1,4和5所示的实施例中，每个内扇叶17与一个外扇叶25“对准”，似乎是一个连续的扇叶。如果风扇组件准备用金属冲压法制造，十分可能的情况是，每个内扇叶和它的相应外扇叶构成一个穿过中环形件的单一扇叶，从而可减少零件总数及钎焊工作量等。但是，本发明并不局限于每个内扇叶与一个外扇叶对准，特别是如果外扇叶25的数目不是内扇叶17数目的两倍的话。另外，在图1中，中间环形件23似乎处于毂部15和外环形件31之间的一半处，使内扇叶17与外扇叶25的径向长度大约相等。但是这种尺寸关系对本发明来说并非关键。本专业技术人员可认识到，对于一定的风扇外径来说，可以选择中环形件23的径向位置，以及内、外扇叶17和25的相对数目以达到最大的风扇性能。
现参阅图3，其表示本发明的一个替代实施例，其中，中环形件简单地是一个较薄的圆筒形件。在图3的实施例中，在内扇叶17的外周是一个环形件33，它基本呈圆筒形，与其相邻有一个圆锥形环形件35。在图3的实施例中，外扇叶25从圆锥形环形件35径向延伸，并以结合图2所述的相同方式终结于外环形件31。在环形件33和35之间最好设有多个加强肋37。
本发明已经结合具有内、外扇叶，即，具有两组扇叶的实施例作了描述。本专业技术人员将认识到，特别是在较大风扇中，本发明的技术内容可以用来设置三套或更多套扇叶，每个径向相邻组的扇叶由一个类似于环形件23的环形件分开。在这种情形中，每个扇叶组包括比与其径向向内相邻的扇叶组多的扇叶。在具三组或更多组的风扇组件中，每个扇叶组可以具有不同于其它任一组中的扇叶的间距和形状。
正如在前面“公开的背景”那一段中所述，本发明的首要目的，是大大增加风扇的稠度。因此，除了有中圆环23，以及风扇叶17及外扇叶25，其中外扇叶25的数量更多之外，本发明的一个重要方面，是配置扇叶以达到增大风扇稠度的目的。从图1中可以清楚看出，虽然内扇叶17在邻接的那对扇叶之间微微有一个圆周空隙，但是，内扇叶17所占面积之内的稠度仍然略微大于50％，即内扇叶17视觉上占有叶毂15与圆环23之间总面积的50％以上。至于外扇叶的面积，可以看出，外扇叶27彼此被配置稠密得使稠度大大多于50％了，可能多达70％或75％。因此，本发明的一个重要方面是认识到，对于任何既定总的几何条件及扇叶形状来说，此处所显示及说明的配置，可用得使风扇稠度最优化或接近最优化。
前面已经详细描述了本发明，显然，本专业技术人员通过阅读和理解本说明书可对本发明作各种修改和变化，所有这些修改和变化只要落入权利要求书的范围都包括在本发明中。

Claims (8)

1．一种适于由输入驱动装置(V)驱动的风扇组件(11)，该风扇组件包括一个适于固定在输入驱动装置上并随其转动的环形毂部(15)，该风扇组还包括多个扇叶，其特征在于：
(a)所述多个扇叶包括多个相对于所述环形毂部(15)固定并从其径向外伸的内扇叶(17)，所述多个内扇叶提供至少50％的稠度；
(b)一个环形件(23)围绕所述多个内扇叶(17)设置并固定在其径向外部上；以及
(c)所述多个扇叶还包括多个相对于所述环形件(23)固定且从其径向外伸的外扇叶(25)，所述多个内扇叶(17)的数目少于所述多个外扇叶(25)，所述多个外扇叶提供显著大于50％的稠度。
2．根据权利要求1所述的风扇组件(11)，其特征在于：所述环形件包括一内环件(23)，所述风扇组件还包括一个围绕所述多个外扇叶(25)设置且固定于其径向外部上的外环形件(31)。
3．根据权利要求1所述的风扇组件(11)，其特征在于：所述多个外扇叶(25)的数目等于所述内扇叶(17)数目的两倍。
4．根据权利要求3所述的风扇组件(11)，其特征在于：每个所述多个内扇叶(17)在圆周上对准所述外扇叶(25)之一。
5．根据权利要求1所述的风扇组件(11)，其特征在于：每个所述多个外扇叶(25)具有的扇叶形状基本与每个所述多个内扇叶(17)的扇叶形状相同。
6．根据权利要求1所述的风扇组件(11)，其特征在于：每个所述多个外扇叶(25)具有的扇叶间距基本与每个所述多个内扇叶(17)的扇叶间距相同。
7．根据权利要求1所述的风扇组件(11)，其特征在于：所述环形件(23)基本是圆筒形。
8．根据权利要求1所述的风扇组件(11)，其特征在于：所述环形件(35)基本呈圆锥形，直径从前缘(9)向尾缘(21)增大。
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