[发明专利]用于提高在风扇驱动系统中所用风扇的外环的强度的方法

说明书

本申请是申请号为200510070015.6、申请日为2005年4月25日、 发明名称为“具有提高的风扇环件熔合线强度的塑料风扇”的发明专利 申请的分案申请。

技术领域

本发明大体上涉及风扇驱动系统，更具体地涉及用于提高在风扇 驱动系统中所用风扇的外环的强度的方法。

背景技术

本发明与冷却风扇例如在冷却工业发动机或汽车发动机中所驱 动并使用的风扇有关。更具体地说，本发明的某些方面涉及到环型风 扇(ring fan)，而其它特征涉及到风扇的叶片设计。

在大多数工业发动机和汽车发动机的应用中，使用了由发动机驱 动的冷却风扇，其通过制冷剂散热器来抽吸空气。通常通过连接在发 动机曲轴上的皮带传动机构来驱动该风扇。

典型的冷却风扇包括安装在中心毂衬上的多个叶片。例如，可将 毂衬构造成用来提供与皮带传动机构相连的旋转连接。风扇叶片的尺 寸和数量由具体应用的冷却要求来确定。例如，小型汽车的风扇可以 只需要4个只有9英寸直径的叶片。在大型应用中，需要更多数量的 叶片。在一个典型的重型汽车的应用中，在风扇设计中包括9个叶片， 这些叶片具有704毫米的外径。

除了叶片的数量和直径之外，特定风扇的冷却能力还由风扇在其 工作速度下所能产生的气流体积来决定。这一气流体积依赖于具体的 叶片几何形状，例如叶片的面积和曲率或轮廓，以及风扇的旋转速度。

当冷却风扇的尺寸和气流容量增大时，风扇尤其是叶片所承受的 负载也会增大。另外，更高的旋转速度以及穿过风扇的更大气流可能 会导致叶片的去俯仰(de-pitching)和显著的噪音问题。为了在一定程度 上解决这些问题，一些冷却风扇的设计包含了环绕在风扇周围的环 件。具体地说，叶尖连接在环件上，其为叶尖提供了稳定性。尤其在 环件与沿着环件周围布置的U形罩相结合时，环件还有助于降低叶尖 处的涡流。

因此，环型风扇的设计消除了先前无支撑的冷却风扇结构中遇到 的结构难点。然而，由于环型风扇所具有的增大强度和提高振动的特 征，因此这些风扇的额定工作条件已经被提高，从而再次对环型风扇 的性能极限造成了冲击。而且，外周环件的质量惯性提高了施加在叶 片-环件界面上的向心力。

因此，仍需要研究用于提高环型风扇的冷却气流容量且同时提高 其强度的方法。这种需求随着需要提高风扇的工作转速以满足大型工 业发动机和汽车发动机日益提高的冷却要求而变得尤其强烈。

发明内容

本发明涉及一种用于提高在风扇驱动系统中所用风扇的外环的 强度的方法，所述风扇具有连接在所述外环和内环之间的多个叶片， 所述方法包括：

形成具有内腔的原型模具，所述内腔对应于所述风扇的尺寸和形 状，其中所述外环的厚度是恒定的，所述模具具有设置在所述内环周 围的多个浇口，所述多个浇口中之一紧密连接在所述内环上的对应于 所述多个风扇叶片中的一个叶片的位置处；

通过所述多个浇口中的各浇口以所需的温度和压力向所述原型 模具同时引入一定量的熔融原材料至所述内腔中；

使所述一定量的熔融原材料在所述原型模具中冷却，以形成原型 风扇；和

确定所述原型风扇内的所述多个风扇叶片的各相邻对之间的熔 合线在所述外环上的位置，所述熔合线对应于所述原型风扇的所述外 环在所述多个风扇叶片的相邻对之间的最弱部分，其中所述外环的所 述最弱部分形成于所述一定量熔融原材料的一部分的第一流峰和所 述一定量熔融原材料的第二部分的第二流峰发生碰撞的位置处，所述 第一流峰大致在第一方向上沿着所述外环从所述多个风扇叶片中的 一个叶片流向所述多个风扇叶片中的相邻一个叶片，所述第二流峰大 致在第二方向上沿着所述外环从所述多个风扇叶片的所述相邻一个 叶片流向所述多个风扇叶片中的所述一个叶片，所述第一方向相对于 所述第二方向限定了角α，所述角α约为180度；

改造所述原型模具的所述内腔以形成一个模具，其中所述模具可 形成这样一种风扇，使得当所述第一流峰与所述第二流峰发生碰撞 时，所述角α小于约180度；

通过所述多个浇口中的各个浇口以所需的温度和压力向所述模 具同时引入一定量的熔融原材料至所述内腔中；

在所述模具中冷却所述一定量的熔融原材料，以形成风扇；和

从所述模具中取出风扇，