CN203476797U - 具有风扇叶片的风扇 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及特别是用于机动车辆冷却装置的具有风扇叶片的风扇，其中，所述风扇叶片（2）固定在风扇轮毂（3）上。在一种尽管材料用量少但相对于机动车辆中的流动条件具有高强度的风扇中，每个风扇叶片（2）朝叶片根部（15）方向向后折弯，其中，所述风扇叶片（2）的折弯区域至少部分朝所述风扇轮毂（3）的方向向下弯曲。

Description

具有风扇叶片的风扇

技术领域

本实用新型涉及一种特别是用于机动车辆冷却装置的具有风扇叶片的风扇，其中，风扇叶片固定在风扇轮毂上。

背景技术

DE19929978A1公开了一种具有风扇叶片的风扇，该风扇具有位于风扇叶片的压力侧上的轮毂斜坡，由此在风扇叶片的压力侧上使流动稳定。在风扇叶片的吸入侧的区域上设有导流元件，这些导流元件形成流动通道并且将空气有针对性地从轮毂引导到风扇叶片的吸入侧，也就是说在圆柱形的风扇轮毂的区域中或者在轮毂斜坡的区域中。

EP1219837B1公开了另一种具有风扇叶片的风扇，在该风扇中，导流元件被设计成鳍状稳定器。稳定器的位于外部的表面和设置在稳定器上的其它径向叶片元件的表面相互结合为一体，从而形成一个共同的无过渡的表面。在这里，设置在风扇叶片的压力侧上的轮毂斜坡也从叶片根部区域延伸出，除了径向叶片元件之外，稳定器也是从该叶片根部区域中延伸出。

这种设置具有这样的缺点，即，在风扇叶片与风扇轮毂的连接区域中产生材料堆积，这些材料堆积有这样的危险，即，在这些材料堆积中含有由制造引起的空气夹杂物或者缩孔。此外，需要长的制造时间，因为需要长的冷却时间。同时，高的材料用量是必需的。

实用新型内容

因此，本实用新型的目的在于，提供一种具有风扇叶片的风扇，该风扇确保在风扇叶片的连接区域中的材料堆积减少，其中，降低了风扇的制造成本并且缩短了制造时间。

根据本实用新型，该目的是通过以下方式得到解决：每个风扇叶片朝叶片根部的方向向后折弯，其中，风扇叶片的折弯区域至少部分朝风扇轮毂的方向向下弯曲。

这具有以下优点：减小材料堆积，由此降低由制造引起的空气夹杂物和缩孔的危险并且保证制造时间缩短。通过风扇叶片的向下弯曲的前边缘，在材料使用量明显减小的同时改善风扇的强度。

有利地，风扇叶片在从折弯部向外延伸的第一区域中的弯曲程度和/或半径与从折弯部朝风扇轮毂的方向延伸的第二区域的弯曲程度和/或半径不同，其中，风扇叶片的第二区域朝风扇轮毂的方向向下弯曲。通过风扇叶片与风扇轮毂的这种连接，可实现均匀且应力优化的过渡。

在一种设计方案中，风扇叶片的朝风扇轮毂的方向向下弯曲的第二区域的沿转动方向看朝前的前边缘被构造成镰刀形。通过这种设计方案可改善两个连续的风扇叶片之间的流动条件。风扇叶片在轮毂区域中的镰刀形也用于改善风扇的声学特性。

在一种变型中，在两个风扇叶片之间的轮毂斜坡被构造为锥形。该轮毂斜坡使轮毂区域稳定，由此在风扇轮毂区域中实现围绕叶片根部的灵活且低损耗的流动。

在一种设计方案中，轮毂斜坡从风扇叶片的设置在风扇轮毂上的叶片根部直接朝下一个风扇叶片的后边缘延伸。在这种设计方案中，轮毂斜坡构成风扇叶片的整体组成部分，这在流体学上是特别有利的。因此在材料用量很少的情况下确保了风扇的强度。

在一种改进方案中，在风扇叶片的背向轮毂斜坡的一侧上设有稳定器，该稳定器特别是被构造在风扇叶片的第二区域上的朝风扇轮毂的方向向下弯曲的部分中。该稳定器用作导流元件并且防止在轮毂区域中产生涡流结构。

在另一实施方式中，稳定器在比位于风扇叶片的后侧上的轮毂斜坡更小的半径上延伸。在这里，稳定器作为注塑件被设置在风扇叶片上。在风扇叶片的叶片根部区域中的稳定器在风扇叶片的吸入侧上使轮毂流和叶片流隔开，并且防止流体分离以及有害的涡流形成。

有利地，风扇叶片的重心，优选是风扇叶片的第一区域，朝着吸入侧方向向前偏移的距离使得作用在风扇叶片上的离心力和由于压力升高而在风扇叶片产生的空气动力几乎相互抵消。这具有这样的优点，即，风扇叶片的由离心力引起的反作用力沿流动方向位于风扇轮毂之前。

在一种改进方案中，在叶片根部与风扇轮毂的连接位置上，在风扇的压力侧上沿径向设置至少一个肋条。由此确保从风扇轮毂到风扇叶片的力线通量。

在一种变型中，肋条具有弧形的外边缘，其中，肋条从风扇轮毂优选延伸至轮毂斜坡。通过肋条后边缘的这种应力优化的弧形，减小了材料用量。此外，除了风扇叶片与风扇轮毂的原本的连接位置之外，还设有所述至少一个肋条，从而减轻由于形成的压力而承受最高载荷的该连接位置上的载荷。

附图说明

本实用新型基于很多种实施方式。借助于在附图中所示的图对其中几种实施方式进行详细说明。附图中：

图1示出了根据本实用新型的风扇的一种实施方式的立体图，

图2示出了如图1的风扇的前侧的一部分，

图3示出了如图1的风扇的后侧的一部分，

图4示出了在风扇叶片上的稳定器和斜坡的视图，

图5示出了位于风扇后侧上的沿径向设置的肋条，

图6示出了如图5的沿径向设置的肋条的放大视图，

图7示出了风扇叶片与风扇轮毂的连接位置，

图8示出了作用在风扇叶片上的受力情况的原理图。

具体实施方式

相同的特征用相同的附图标记表示。

一种具有被设计成轴向叶片的风扇叶片的风扇应用在载货汽车中，该风扇在该载货汽车中由汽车发动机驱动。在这里，风扇在发动机端面上要么直接在曲轴上要么通过皮带或者齿轮传动装置与该曲轴连接。风扇转动时间的调节在这里是由离合器进行，该离合器设置在风扇轮毂内部。由于与汽车发动机的联接，高的机械载荷作用在风扇上。一方面是形式为汽车发动机振动或者由于曲轴的弯曲。另一方面由于转速。例如，由于离合器的操作错误而引起的发动机超速不会这么快就消除，从而高的转速载荷作用于风扇上。

这种风扇1在图1中示出并且包括多个风扇叶片2，这些风扇叶片围绕风扇轮毂3设置并且通过叶片根部15固定在风扇轮毂上。每个风扇叶片2分成两个区域4、5。风扇叶片2在这两个区域4、5之间具有折弯部6。在这里，延伸至风扇轮毂的位于内部的第二区域5远离向外伸出的第一区域4地向后弯曲并且支撑在风扇轮毂3上。风扇叶片2的第一区域4在这里具有与风扇叶片2的第二区域5不同的圆弧轮廓，该第二区域5朝风扇轮毂3的方向向下弯曲。在折弯部6中，一较小半径与风扇叶片2的第一区域4的第一、较大半径相接，使得风扇叶片2的第二区域5形成与风扇叶片2的第一区域4不同的圆弧。因此，风扇叶片2的第一区域4和第二区域5的弯曲程度发生改变。通过该折弯部6实现了风扇叶片2的铁锹形状。通过使风扇叶片2的第二区域5朝风扇轮毂3的方向向下弯曲，实现了风扇叶片2与风扇轮毂3之间的非常均匀且应力优化的过渡，该过渡同时确保了离合器的良好通风，该离合器没有进一步示出并且通常设置在风扇轮毂3内部。

如由图2可见，风扇叶片2的向下弯曲的第二区域5沿风扇1的转动方向朝前的前边缘8是镰刀形。风扇叶片2的前边缘8在风扇轮毂3的区域中的镰刀形区域用附图标记8a表示。该镰刀形有助于改善风扇1的声学特性。风扇叶片2的第二区域5的弧形在这里从风扇轮毂3的区域中延伸出。

在图3中示出了风扇1的后侧（压力侧）的一部分，其中，在每个风扇叶片2上设有轮毂斜坡9。该轮毂斜坡9在风扇叶片2与下一个风扇叶片2a之间的区域中被实施为锥形。斜坡前边缘13被修圆并且朝风扇轮毂3的方向向内延伸。轮毂斜坡9从风扇轮毂3的紧挨上一个风扇叶片2的位置开始延伸至下一个风扇叶片2a的后边缘10。在这里，轮毂斜坡9和风扇叶片2形成结构单元并且相互合并为一体，由于轮毂斜坡9从与风扇叶片2的第二区域5的连接位置延伸出。轮毂斜坡9在这里终止于下一个风扇叶片2a的后边缘10，大致在风扇叶片2a的一半高度上。通过这种设计方案，在材料用量很少的同时确保风扇1的强度。在这里，多个肋条11使轮毂斜坡9相对于风扇轮毂3稳定。

在图4中示出了风扇1的前侧（吸入侧）的一部分。在风扇叶片2的前侧上设有稳定器7。位于风扇叶片2的后侧上的轮毂斜坡9由于这个原因用虚线示出。稳定器7几乎垂直于风扇叶片2并且从该风扇叶片突出，由此使流动稳定。稳定器7用作导流元件，以防止在风扇轮毂3的区域中的涡流结构传递。稳定器7开始于风扇叶片2的向下弯曲的区域5（风扇叶片2的第二区域5）并且终止于风扇叶片2的前边缘8。相对于风扇轮毂3，稳定器7具有比轮毂斜坡9更小的半径。

图5示出了风扇1的后侧的平面图，在该后侧上设有沿径向延伸的肋条11，这些肋条用于加强风扇1。在这种设计方案中，在每个风扇叶片2上设有至少三个肋条11，其中，至少两个肋条11支撑轮毂斜坡9。这些肋条11有助于在出现应力峰值的情况下更好地减轻相应的风扇叶片2的载荷。在这里，通过肋条11确保从风扇轮毂3到风扇叶片2的力线通量。

如由图6和图7可看出，风扇叶片2在其与风扇轮毂3接触的位置上通过肋条11a加强。肋条11在这里设置在风扇叶片2与风扇轮毂3的连接位置14的右边和左边。由此减轻该位置上的载荷，其中，该位置是具有最高载荷的位置。肋条11在与风扇轮毂3和轮毂斜坡3的连接位置14的深度由于节省材料的原因为极小，但该深度足以使由于作用在风扇叶片2上的离心力而在轮毂斜坡9中引起的应力不会太大。肋条11大约终止于在轮毂斜坡9的后边缘前方2cm的位置。肋条11在这里具有弧形的外边缘12并且其表面从风扇轮毂3开始朝轮毂斜坡9的方向变宽。这种弧形的肋条形状改善了在该位置上的流动情况。

图8示出了在风扇转动时在风扇1上产生的各力的示意图，其中，从侧面看向风扇叶片。风扇叶片2在这里不是相对于轮毂3同心地设置，而是风扇叶片2的重心16向前朝风扇1的前侧（吸入侧）偏移。空气输送方向17从左边作用于风扇叶片2。在风扇1转动时产生风扇叶片2的离心力F_Z，该离心力作用于风扇叶片2的前边缘上。这意味着，由离心力F_Z引起的风扇叶片2的反作用力F_R沿流动方向看位于风扇轮毂3之前，该反作用力由以下公式确定：

其中，ω为风扇的转速，ρ为密度，V为排出的空气量，r为风扇的半径。

空气动力F_D与该离心力F_Z相反地作用。该空气动力F_D在风扇叶片的后侧（压力侧）上由于压力升高而产生。该空气动力F_D作用于风扇叶片2的后边缘并且试图使风扇叶片2沿空气输送方向17运动。在这里，风扇叶片2形成压力。

该空气动力F_D在风扇1的转速保持不变的情况下与工作点有关，从而对于风扇1的设计必须进行关于工作点的假设。在风扇轮毂3中没有引入力矩。空气动力F_D和离心力F_Z在这里按转速的平方数增加。

由于风扇叶片2的重心从风扇轮毂3沿空气输送方向17以距离a沿侧向偏移，离心力F_Z不是作用在风扇轮毂3上，而是试图将风扇叶片2向后倾斜。这由于风扇叶片2到风扇轮毂的特殊距离而通过作用的空气动力F_D得到补偿。

所描述的风扇1由塑料制成。在制造技术上，利用简单的开/闭式模具在不使用滑块的条件下制造风扇1，其中，塑料的使用量达到最小。

Claims (10)

1.用于机动车辆冷却装置的具有风扇叶片的风扇，其中，所述风扇叶片（2）固定在风扇轮毂（3）上，其特征在于，每个风扇叶片（2）朝叶片根部（15）的方向向后折弯，其中，所述风扇叶片（2）的折弯区域至少部分朝所述风扇轮毂（3）的方向向下弯曲。 

2.如权利要求1所述的风扇，其特征在于，所述风扇叶片（2）在从折弯部（6）向外延伸的第一区域（4）中的弯曲程度和/或半径与从折弯部（6）朝所述风扇轮毂（3）的方向延伸的第二区域（5）的弯曲程度和/或半径不同，其中，所述风扇叶片（2）的第二区域（5）朝所述风扇轮毂（3）的方向向下弯曲。 

3.如权利要求2所述的风扇，其特征在于，所述风扇叶片（2）的朝所述风扇轮毂（3）的方向向下弯曲的第二区域（5）的沿转动方向的前边缘（8）被构造成镰刀形（8a）。 

4.如权利要求2所述的风扇，其特征在于，在一个风扇叶片（2）的叶片前边缘与下一个风扇叶片（2a）的叶片后边缘之间的区域中的轮毂斜坡（9）被设计成锥形。 

5.如权利要求4所述的风扇，其特征在于，所述轮毂斜坡（9）从所述风扇叶片（2）的设置在所述风扇轮毂（3）上的叶片根部（15）直接朝下一个风扇叶片（2a）的后边缘（10）延伸。 

6.如权利要求4所述的风扇，其特征在于，在所述风扇叶片（2）的背向所述轮毂斜坡（9）的一侧上设有稳定器（7），所述稳定器构造在所述风扇叶片（2）的第二区域（5）上的朝所述风扇轮毂（3）的方向向下弯曲的部分中。 

7.如权利要求6所述的风扇，其特征在于，所述稳定器（7）在所述风扇叶片（2）的前侧上在比所述轮毂斜坡（9）在所述风扇叶片（2）的后侧上的径向长度更小的半径上延伸。 

8.如权利要求1所述的风扇，其特征在于，所述风扇叶片（2）的重心（16）朝着吸入侧方向向前偏移的距离使得作用在所述风扇叶片（2）上的离心力（F_Z）和由于压力升高而在所述风扇叶片产生的空气动力（F_D）相互抵消。 

9.如权利要求4所述的风扇，其特征在于，在所述叶片根部（15）与所述风扇轮毂（3）的连接位置（14）上，在所述风扇（1）的压力侧上沿径向设置至少一个肋条（11）。 

10.如权利要求9所述的风扇，其特征在于，所述肋条（11）具有弧形的外边缘（12），其中，所述肋条（11）从所述风扇轮毂（3）延伸至所述轮毂斜坡（9）。 

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