CN104302925B - 具有减小的轴向尺寸的机动车辆风扇 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆的风扇，包括由从轮毂(4)径向延伸的多个叶片(3)形成的叶轮、和叶轮支撑基部，所述叶轮通过促动器件绕旋转轴线旋转且定位在中空柱形腔室内，该腔室具有相同的轴线且由附接到基部的轴向壁(25)形成。所述基部包括上游前部壁(22)和外部壁(23)，所述上游前部壁相对于所述轴线沿径向平面向外延伸，所述外部壁从所述前部壁轴向地延伸。该风扇特征在于，所述前部壁(22)包括界定叶轮的突出部(24)，所述突出部相对于所述前部壁的平面向上轴向地延伸，且其上游端部比所述叶轮的叶片(3)的上游端部更上游地定位。

Description

具有减小的轴向尺寸的机动车辆风扇

技术领域

本发明的领域是机动车辆领域，且更特别地，是用于冷却车辆设备、特别是其发动机的空气流通的领域。

背景技术

具有燃烧发动机的车辆需要疏散由其操作产生的热量，且为此目的，该车辆配备有热交换器，特别是冷却散热器，其布置在车辆前部且外部空气横穿该冷却散热器。为了促使该空气穿过一个或多个换热器的流通，风扇被布置在其上游或下游，本文中上游或下游方向被理解为是指空气流动方向。用来促使空气流通的叶轮特征在于高吞吐量和低压力，且使气流以恰好轴向的方式取向。

风扇通常包括平行六面体形状的喷嘴或基部，其在其中心处横穿有中空的柱形腔室，叶轮定位在所述腔室中。该基部用来将风扇附接到支撑件，特别是冷却散热器或底盘，且还用来支撑电马达，所述电马达促动叶轮并保持所述叶轮旋转所围绕的轴。而且，在空气动力学方面，其形成空气流的前部障碍物，由此迫使空气流朝向叶轮导向。

在现有技术的风扇中，叶轮是沿下游方向相对于支撑件的前部平面轴向插置和/或齐平，如图1至3所示。叶轮配置为使得，在该支撑件的前部壁的上游面上流通的空气在其流入叶轮时克服在水平上的偏移(offset in level)。其随后遵循朝向叶轮的进入(plunging)轨迹，这有利于其与主空气流混合，对于所述主空气流来说，沿纯轴向方向到达。

另一方面，该构造的缺点是风扇的轴向延伸部过大，基部的侧向壁从该前部平面沿上游方向延伸，所述侧向壁因此比叶轮的上游平面设置在轴向更上游的位置。由于风扇总体尺寸的原因，并考虑到对此在机动车辆前端部设备上设置的严格限制，重要的是优化风扇的轴向尺寸，但同时不降低其空气动力性能。

发明内容

本发明的目标是通过提供改进的风扇以最小化的轴向尺寸克服这些缺陷。

为此，本发明的主题是一种用于机动车辆的风扇，其包括由多个叶片形成的叶轮和支撑所述叶轮的基部，所述叶轮绕旋转轴线旋转，所述基部包括上游前部壁和外部壁，所述上游前部壁相对于所述轴线在径向平面中向外延伸，所述外部壁从所述前部壁轴向地延伸。

根据本发明，所述前部壁具有界定叶轮的突出部，所述突出部相对于所述前部壁的平面在上游轴向地延伸，且其上游端部比所述叶轮的叶片的上游端部更上游地设置。

在前部壁的内部水平处的该突出部的存在使得可以，在限制空气动力损失的同时，将壁的外部部分沿下游方向向后设置，并由此将其外部壁向后设置，所述外部壁直接参与风扇轴向尺寸的限定。

根据可以共同地或分开地采用的各实施例：

-所述突出部是圆形的，围绕叶轮，

-叶片外部地连接到轮缘，

-所述前部壁轴向地定位在与叶片和/或轮缘的所述上游端部相同的平面中，

-所述前部壁轴向地定位在叶片和/或轮缘的所述上游端部的下游，

-叶轮定位在中空柱形腔室内，该中空柱形腔室具有同一轴线且由轴向壁形成，该轴向壁附接到基部使得所述柱形腔室设置为特别地面对叶片的外端部。

-所述突出部具有轴对称肋的形式，其整个径向地设置在轮缘的或叶片的外端部之外，并附接到所述柱形腔室的轴向壁,

-所述肋在径向剖面中具有一形状，该形状的斜率在所述上游前部壁和所述轴向壁之间连续可变。

-所述肋沿轴向方向附接到所述轴向壁，或在其与所述轴向壁的结合处在径向平面中取向,

-所述突出部具有轴对称肋的形式，其延伸直到内径向端部，该内径向端部径向地定位在轮缘的或叶片的外端部内侧，以便特别地被附接到柱形腔室的轴向壁，

-轴对称肋形成用于在轮缘与轴向壁之间流通的流的引导管道，

-所述轴对称肋在径向剖面中具有一形状，该形状的斜率在所述上游前部壁的径向部分和其内径向端部之间连续可变,

-所述肋从所述内径向端部沿轴向方向附接到所述轴向壁，

-所述肋在其内径向端部处在径向平面中取向。

如以上进一步指明的，所述前部壁有利地轴向定位在叶片和/或轮缘的所述上游端部的下游。前部壁的这种完全向后设置的位置使得可以减小风扇的轴向尺寸。

本发明还涉及包括如上所述的风扇的机动车辆冷却模块。机动车辆发动机组冷却模块是特别地包括风扇和热交换器的组件，所述热交换器比如冷却散热器。

附图说明

通过参考所附示意图并借助非限制性且纯说明性示例给出的本发明多个实施例的以下详细解释性描述，将更好地理解本发明，且本发明的其他目的、细节、特征和优势将变得更加明显。

在这些图中：

图1是从上游方向显示的、根据现有技术的用于机动车辆的风扇的前视图；

图2是图1的风扇的径向剖面的示意图；

图3是图2的简化示意图；

图4是根据本发明的一个实施例的用于机动车辆的风扇的透视图；

图5是第一实施例中的图4的风扇的径向剖面的简化示意图；

图6是第一实施例的变形形式中的图4的风扇的径向剖面的简化示意图；

图7是第二实施例中的图4的风扇的径向剖面的简化示意图；

图8是第二实施例的变形形式中的图4的风扇的径向剖面的简化示意图；和

图9是第一实施例的另一变形形式中的图4的风扇的径向剖面的简化示意图。

具体实施方式

图1示出了风扇1的前视图，其中叶轮插入在中空柱形腔室内，所述腔室布置在平行六面体形状的基部2的中心处。基部具有基本平面的前部壁22和外部壁23，所述前部壁面对通风气流，且外部壁围绕前部壁22并形成用于馈送空气进入风扇1的管道。风扇的叶轮包括一系列叶片3，所述叶片在它们中心端部处附接到轮毂4，且在这里，在它们外周端部处附接到圆形轮缘5。风扇1由促动器件驱动绕中心轴线6转动，所述促动器件特别是电马达7(图2中可见)。

图2示出了定子导叶8，其定位在叶片3的下游，其目的是用作电马达7的支撑件并用作离开风扇的空气流的引导件。

如在所有风扇上一样，存在空气再流通流，其从风扇的下游方向通至上游，同时围绕叶片3的端部行进，且其应该被最小化。为此目的，已经提出了一种四分之一圆环体形式的环9，其在图2中可见，该环9布置在叶片2的下游端部与定子导叶8的上游端部之间，且其从外部壁朝向风扇的内侧径向地延伸。该四分之一圆环体9具有这样的目的，利用科恩达效应，优先使叶片2下游的空气流朝向定子8偏转，并由此阻止其向外周沿基部2的壁的方向取向，并阻止其供应再流通回路。科恩达效应包括，当流体射流流通到靠近壁时，由流体射流被壁吸引。这通常用于产生射流取向的偏转，选择用于壁的弯曲壁，在这里这是环9的四分之一圆环体形状的情况。

为了进一步减少该再流通流，轮缘5已经在径向剖面中被给定了L形状，其轴向分支形成用于叶片3的端部的支撑件，且其径向分支覆盖支撑件2的径向最内柱形部分21。该内部径向部分21形成圆柱形腔室，叶轮定位在该腔室中。为了容纳轮缘5的径向分支，支撑件2因此被修改为引入了由其内径向部分21和其前部壁22之间的L形状挖切部形成的轮缘。该L形状挖切部具有第一径向壁26，其平行于轮缘5的径向分支；和轴向壁25，其面对轮缘的径向分支的该端部且其连接到基部的前部壁22。最后，如上所述，外部壁23附接到前部壁22的外径向端部，所述外部壁轴向地延伸并形成用于将空气馈送到风扇中的管道。轴向地，该外部壁23从前部壁22延伸过一长度，该长度通过对组件的机械强度考虑而确定，且其不能在没有有害后果的情况下被降低。

轮缘5的上游面与外部壁23的上游端部之间的得到的轴向间隔增大了风扇的总体轴向尺寸d，如图3所示。这正是本发明提出要校正的。

图4示出了根据本发明的第一实施例的风扇。如在现有技术中的情况，基部2的前部壁22不是平面的，但在其内径向端部处其具有唇部24形式的突出部，突出部从前部壁22向上游延伸且其沿轴向方向被连接到支撑件2的L形挖切部的轴向壁25。因此，相比于现有技术，支撑件2的前部壁22关于轮缘5的上游面在上游方向上处于不太靠前的位置。另外，因此，对于外部壁23来说(其从该前部壁延伸且其可具有与现有技术相同的轴向延伸部)也关于轮缘5或轮毂4的上游面在轴向上不太靠前。由此风扇的轴向尺寸d被减小。

图5以简化的方式示出了第一实施例中的风扇的第一变形形式。根据该变形形式，唇部24在从外周向内行进时以一形状弯曲，该形状的斜率连续地变化，没有中断，直到沿轴向方向与轴向壁25相接同时与之正切。

在图6中，其显示了第一实施例的第二变形形式，前部壁22的轴向位置相对于第一变形形式不变，以便保持在总体轴向尺寸d方面获得的节省。但是，与第一变形形式对照，唇部24在其斜率中具有中断，在其与L形挖切部的轴向壁25的连接处具有直角。由此，唇部的斜率连续地改变直到达到径向取向，精确地说，直到在唇部连接到径向壁25处。

在第一变形形式中，沿前部部分行进的空气承受与唇部24的曲线形状相关的科恩达效应，且随着其到达叶片3的端部处，被更轴向地引导，由此有利于其与横穿叶片的主空气流混合。对于该第二变形形式来说，其促进了在叶片的端部处的流通空气朝向主流的返回，注入在再流通回路上方沿前部壁22以径向方向流通的流。

对图7和8而言，其示出了本发明第二实施例的两个变形形式。在该第二变形形式中，唇部24在其最上游部分处朝向风扇内侧延伸，使得其突出超过并覆盖轮缘5的外径向端部。图7图示了第一变形形式，如上所述，其具有圆角的顶点，该顶点是弯曲的，沿轴向方向的方向朝向内侧而来。超过该顶点，唇部24终止于拐入点(turned-in point)，从该拐入点，唇部24朝向外侧返回同时被导向下游，以便与沿轴向取向的L形挖切部的径向壁25相接。如在第一实施例中那样，该圆角形状使得，沿前部壁22流通的空气流可以得益于科恩达效应并以更轴向的方向使空气流变直。

图8图示了第二实施例的第二变形形式，其如上地在唇部顶点处具有径向取向。以相同方式，其具有拐入点并向外返回同时向下游导向，以便与沿轴向取向的L形挖切部的径向壁25相接。对于该第二变形形式来说，通过注入在再流通回路上方沿着前部壁22以径向方向流通的流，其也促进了流通空气在叶片的端部处朝向主流的返回。

在上述图5至8中，前部壁22轴向地定位在与叶片3和/或轮缘5的所述上游端部相同的平面中。

如图9所示，这还可以设置在下游。这里示出了与图5的突出部相同的突出部，但其当然可以为具有不同形状的突出部，比如图6至8中所示的那些。

因此，本发明的原理包括，通过向下游偏置前部壁22，且更特别地，偏置其上游面，形成平行六面体支撑件2的前部面，同时保持外部壁23的相同长度，而关于现有技术减小风扇的轴向尺寸。为了补偿前部壁22的该偏置，并再次获得改进的空气动力学操作(其与在外周轮缘5上方在前部壁22上流通的空气的注入相关联)，唇部24被引入在该前部壁22的内径向端部处。该唇部具有肋的形式，例如为带圆角的圆形肋，其在前部壁22上方上游轴向地延伸且在这里以轴向取向连接到面对轮缘5的轴向壁25。由此，在前部壁22上流通的空气在上游被增强，以在没有产生旋涡的情况下注入主空气流，且因此在该主流中产生尽可能少的扰动。

在第二实施例中，唇部24在轮缘5的外径向端部上方延伸，由此形成用于再流通流的引导管道，所述再流通流在轮缘5和支撑件2的轴向壁25之间流通。而且，其用作再流通流与在前部壁22上流通的流(在其注入到横穿叶片3的主流之前)之间的分离件。

在第二实施例的未示出的变形形式中，可以在唇部24的在拐入点和轴向壁25之间延伸的部分下方安装引导件，以便使再流通流变直并阻止其通过轮缘的夹带效应而获得切向速度。这些引导件是基本径向取向的板，其从唇部24的内圈延伸，且在该圈相对的侧上具有面对轮缘5的端部的斜的或弯曲的边缘。通过降低再流通流的切向分量，由此可以更好地管理其与主流的混合。

Claims (7)

1.一种用于机动车辆的风扇，包括由多个叶片(3)形成的叶轮和支撑所述叶轮的基部(2)，所述叶轮绕旋转轴线(6)旋转，所述基部包括上游前部壁(22)和外部壁(23)，所述上游前部壁相对于所述轴线在径向平面中向外延伸，所述外部壁从所述前部壁轴向地延伸，

其特征在于，所述前部壁(22)具有界定叶轮的突出部(24)，所述突出部相对于所述前部壁的平面在上游轴向地延伸，且其上游端部比所述叶轮的叶片(3)的上游端部更上游地设置，

其中叶片(3)在外部连接到轮缘(5)，

其中所述突出部具有轴对称肋(24)的形式，其延伸直到内径向端部，所述内径向端部径向地定位在轮缘(5)的或叶片(3)的外端部内侧,并且

其中所述前部壁(22)轴向地定位在与叶片(3)和/或轮缘(5)的所述上游端部相同的平面中，以及

其中所述轴对称肋(24)在径向剖面中具有一形状，该形状的斜率在所述上游前部壁(22)的径向部分和其内径向端部之间连续可变。

2.如权利要求1所述的风扇，其中所述突出部是圆形的，围绕所述叶轮。

3.如权利要求1所述的风扇，其中叶轮定位在中空柱形腔室内，该腔室具有同一轴线且由附接到基部(2)的轴向壁(25)形成。

4.如权利要求3所述的风扇，其中轴对称肋(24)形成用于轮缘(5)与轴向壁(25)之间流通的流的引导管道。

5.如权利要求3-4中的任一项所述的风扇，其中所述肋沿轴向方向附接到所述轴向壁(25)。

6.如权利要求1-4中的任一项所述的风扇，其中所述肋在其内径向端部处在径向平面中取向。

7.一种机动车辆冷却模块，其包括如前述权利要求中的一项所述的风扇。