KR101560591B1

KR101560591B1 - 팬 제조 방법 및 팬 조립체

Info

Publication number: KR101560591B1
Application number: KR1020107020795A
Authority: KR
Inventors: 케빈 엠. 카힐; 후상 디단디; 유진 엘빈 윌리엄
Original assignee: 호르톤 인코포레이티드
Priority date: 2008-02-22
Filing date: 2009-02-19
Publication date: 2015-10-16
Also published as: CA2716117C; EP2255080A2; WO2009105228A3; WO2009105208A2; EP2257709A4; JP2011513616A; AU2009215837A1; BRPI0907846B1; AU2009215837B2; CA2716119C; CN101946067B; JP5829809B2; WO2009105208A3; JP2011517334A; BRPI0907846A2; AU2009215853A1; MX2010009173A; AU2009215853B2; WO2009105228A2; US20100329871A1

Abstract

팬(20) 제조 방법은 후방판(22) 및 상기 후방판(22)으로부터 연장하는 다수의 블레이드(24)를 포함하는 부조립체(48)를 제조하는 단계, 팬 덮개(26)를 제조하는 단계, 팬 덮개(26)를 부조립체(48)의 블레이드(24)에 인접하게 위치시키는 단계, 제 1 용접 위치에 강자성 입자를 제공하는 단계, 및 주변 재료를 용융시켜 팬 덮개(26)와 블레이드(24)들 중 하나 이상을 구조적으로 연결하도록 제 1 용접 위치에서 강자성 입자를 향하여 전자기 에너지를 지향시키는 단계를 포함한다.

Description

팬 제조 방법 및 팬 조립체 {FAN MANUFACTURING AND ASSEMBLY}

본 발명은 자동차 분야에 적합한 팬 및 팬 조립체, 및 팬 및 팬 조립체의 제조 및 조립 방법에 관한 것이다.

후드-아래 자동차 냉각 장치용 팬과 같은, 냉각 시스템용 팬은 원하는 작동 상태를 지속하기 위해 내구성이 있고 튼튼해야 한다. 더욱이, 팬의 제조 및 팬을 제조 및/또는 조립하기 위해 이용되는 기술은 효율적이고, 신뢰성있고 비용 효율적이어야 한다.

폴리머를 이용하는 사출 성형 기술은 자동차 팬을 제조하기 위해 자주 적용된다. 그러나, 모든 사출 성형 기술은 특별한 팬 구성에 대해 균일하게 효과적인 것은 아니다. 일부 기술은 제조 공정에 대해 바람직하지 않은 복잡성을 도입할 수 있다. 일부 기술은 또한 다른 것보다 비용이 더 많이 들 수 있어, 또한 바람직하지 않다.

또한, 각각의 팬의 제조를 완료하기 위해 요구되는 시간 및 노동의 양을 감소시키고 그리고 제조 공정이 대량 생산을 포함하여, 원하는 제조 수준으로 확대(scale)하는 것을 허용하는 것이 바람직하다. 다수의 상이한 부속품을 함게 부착하기 위한 광대한 조립 작업은 제조를 위해 요구되는 시간 및 노동을 증가시키는 경향이 있다. 스크랩(scrap) 및 재작업을 감소시키는 것이 또한 바람직하다.

따라서, 선택적인 팬 및 관련된 제조 및 조립 기술이 바람직하다.

팬을 제조하는 방법은 후방판 및 후방판으로부터 연장하는 다수의 블레이드를 포함하는 부조립체를 제조하는 단계, 팬 덮개를 제조하는 단계, 부조립체의 블레이드에 인접하게 팬 덮개를 위치시키는 단계, 제 1 용접 위치에 강자성 입자를 제공하는 단계, 및 주변 재료를 용융시켜 팬 덮개 및 블레이드들 중 하나 이상을 구조적으로 연결하기 위해 제 1 용접 위치에서 강자성 입자를 향하여 전자기 에너지를 지향시키는 단계를 포함한다.

도 1은 본 발명에 따른 팬의 사시도이며,
도 2는 팬의 분해 사시도이며,
도 3은 팬의 일 부분의 사시도이며,
도 4는 팬의 덮개의 일 부분의 사시도이며,
도 5 내지 도 7은 팬의 캡의 사시도이며,
도 8은 팬의 일 부분의 부분 분해 사시도이며,
도 9a는 용접 작업 전에 도시된, 도 1의 라인 9-9를 따라 도시한, 팬의 일 부분의 단면도이며,
도 9b는 용접 작업 다음에 도시된, 도 1의 라인 9-9를 따라 도시한, 팬의 일 부분의 단면도이며,
도 10은 팬을 용접하기 위한 제조 시스템의 평면도이며,
도 11은 본 발명에 따른 제조 방법의 흐름도이며,
도 12는 본 발명에 따른 선택적인 제조 방법의 흐름도이다.

상기 도면은 본 발명의 수 개의 실시예를 도시하지만, 설명되는 바와 같이, 다른 실시예도 고려된다. 모든 경우, 이러한 공개는 본 발명을 대표하지만 이에 제한되는 것은 아니다. 다수의 다른 변형예 및 실시예가 본 발명의 기술분야의 기술자에 의해 발명될 수 있으며, 이는 본 발명의 원리의 범위 및 사상 내에 있다. 도면은 스케일대로 도시되지 않을 수 있다. 동일한 도면부호가 동일한 부분을 나타내기 위하여 도면을 통하여 이용될 수 있다.

본 발명은 2008년 2월 22일에 출원되고, 발명의 명칭이 "고 효율 혼합형 유동 팬"인 미국 가 특허 출원 제 61/066,692호를 우선권으로 청구하며, 이는 여기에서 전체적으로 참조된다.

본 발명은 팬 조립체 및 팬을 제조하는 방법을 제공한다. 대체로, 팬 조립체는 팬 덮개, 부조립체, 및 다수의 캡을 포함하며, 작동 중 축방향 및 반지름 방향의 혼합형 공기 유동을 발생시킨다(즉, 반지름 및 축 방향 사이 방향의 공기 유동). 부조립체는 다수의 블레이드와 일체로 형성된 적어도 부분적인 절두-원추형(frusto-conical) 후방판을 포함한다. 팬 덮개는 개별적으로 형성되어 블레이드 및 캡에 부착된다. 일 실시예에서, 후방판은 팬 덮개 내의 슬롯 내로 적어도 부분적으로 통과하며, 캡은 후방판과 마주하는 팬 덮개의 일 측부에서 각각의 블레이드에 인접하게 위치된다. 일 실시예에서, 팬의 부품은 폴리머 재료로 제조되고, 팬 덮개는 고-주파 전자기 용접 공정을 이용하여 블레이드에 부착된다. 고-주파 전자기 에너지에 의해 활성화되는 강자성 입자를 포함하는 연결(또는 용접) 재료의 스트랜드는 주변 재료를 녹여서 용접 조인트를 형성하기 위해 이용될 수 있으며, 또는 선택적으로 강자성 입자가 캡의 적어도 일 부분 내로 통합될 수 있으며, 이 같은 방법은 팬 조립체가 서로 조립되어 용접 전에 선택적으로 검사되는 것을 허용하여, 스크랩 및 용접 후 재 작업을 감소시키도록 한다. 용접 공정은 필수적으로 조립 동안 스프루(sprue)의 형성을 회피하여, 스크랩 및 마무리에 대한 필요성을 감소시킨다. 본 발명의 부가적인 상세 및 특징은 아래의 상세한 설명에 의해 인정될 것이다. 예를 들면, 거의 소정의 열가소성, 열경화성 또는 수지 재료가 특별한 분야에 대해 요구되는 바와 같이, 팬 부품을 제조하기 위해 이용될 수 있다. 더욱이, 연결 재료의 강자성 입자는 강자성 폴리머 메트릭스(matrix)로서 제공될 수 있다.

도 1은 후방판(22), 다수의 블레이드(또는 에어포일)(24), 팬 덮개(26), 및 다수의 캡(28)을 포함하는 팬(20)의 사시도이다. 비록 다른 구성이 가능하지만, 도시된 실시예에서, 팬(20)은 시계방향으로 회전하도록 구성된다. 팬(20)의 도시된 실시예는 예시적으로 제공되며 이에 제한되는 것은 아니다. 본 기술분야의 일반적인 기술자는 선택적인 실시예에서 다양한 팬 구성이 적용가능하다.

팬(20)의 회전 축선에 대해 일반적으로 수직하게 배열되는, 후방판(22)은 실질적인 평면형 내경(ID) 부분(또한 허브로 지칭됨)(34) 및 절두-원추형 외경(OD) 부분(36)을 포함한다. 금속 디스크(38)(예를 들면, 강, 알루미늄 등으로 제조된)는 선택적으로 클러치 또는 PCT 공개 출원 제 W0 2007/016497 A1호에서 공개된 타입의 점성 클러치(viscous clutch)와 같은 다른 회전 입력 소스(도시안됨)로 팬 장치(20)의 부착을 위한 상대적인 강성 구조물을 제공하기 위하여 ID 부분(34) 내로 결합된다. 도시된 실시예에서, OD 부분(36)은 팬(20)의 주변(즉, 원주위)으로 연장한다. 후방판(22)의 OD 부분은 팬(20)의 회전 축선에 대해 일정한 각도(예를 들면, 약 65 내지 80°)로 배치된다. 일반적으로, 팬(20)으로부터 나오는 공기유동의 방출 각도는 후방판(22)의 OD 부분(36)의 각도와 대략적으로 동일하다.

팬 덮개(26)는 후방판(22)과 마주하는 블레이드(24) 각각에 대해 고정되며, 작동 동안 팬(20)의 나머지와 함께 회전한다. 도시된 실시예에서, 팬 덮개(26)는 일반적인 고리형 형상 바디를 가지며, 토로이달(toroidal), 수렴-발산 형상으로 적어도 부분적으로 만곡된다. 팬 덮개(26)의 ID 부분은 후방판(22)으로부터 떨어져 만곡된다. 일 실시예에서, 유입 덮개(도시안됨)는 팬(20)에 인접하게 위치되어 팬(20) 내로 공기 유동을 돕기 위해, 팬 덮개(26)의 상류 부분 내로 연장하도록 한다.

블레이드(24)는 일반적으로 후방판(22)의 OD 부분(36)으로부터 연장한다. 비록 블레이드(24)의 개수가 선택적인 실시예에서 변화될 수 있지만(예를 들면, 총 18개 등) 도시된 실시예에서, 총 16개의 블레이드(24)가 제공된다. 각각의 블레이드(24)는 선행 에지(leading edge; 44) 및 후행 에지(trailing edge; 46)를 형성하며, 본 기술분야의 기술자는 블레이드(24)의 반대 압력 및 흡입 측부가 선행 및 후행 에지(44 및 46) 사이로 연장하는 것을 인정할 것이다. 도시된 실시예에서, 블레이드(24)의 선행 에지(44)는 팬 덮개(26)에 부착되지 않는다.

도 2는 팬(20)의 분해 사시도이다. 일체로 형성된 부조립체(48)는 후방판(22) 및 블레이드(24)에 의해 형성된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 부 조립체(48), 팬 덮개(26), 및 캡들(28) 중 하나(단지 하나의 캡(28)이 간단성을 위해 도시됨)가 서로로부터 분해된다. 선택적인 실시예에서, 후방판(22) 및 블레이드(24) 중 적어도 일부가 개별적으로 형성되어 부조립체(48)를 형성하도록 서로 부착된다.

도 3은 부조립체(48)의 일 부분의 사시도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 블레이드(24)는 선행 에지(44)에 인접하게 위치하는 자유 단부(50) 및 후행 에지(46)에 인접하게 위치되는 부착 영역을 포함한다. 각각의 블레이드(24)의 부착 영역은 스팬와이즈 방향(spanwise direction)으로 대체로 후방판(22) 반대쪽에 위치되고, 용접 영역(52)과 자유 단부(50) 사이에 위치되는 포획 영역(54) 및 후행 에지(46)에 인접하게 위치된 용접 영역(52)에 의해 형성된다. 도시된 실시예에서, 부착 영역은 블레이드(24)의 나머지에 대해 경사진다. 용접 영역(52)은 탭(56) 및 노치(58)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 탭(56)은 실질적으로 직사각형 단면 형상을 가지며, 포획 영역(54) 보다 더 얇게 되는 것을 포함하여, 블레이드(24)의 인접 부분 보다 더 얇다. 노치(58)는 일반적으로 후행 에지(46) 또는 후행 에지 근처의 탭(56)의 하류부에 위치한다. 부착 영역의 포획 영역(54) 및 용접 영역(52) 모두 팬 덮개(26)의 곡률에 대응하는 방식으로 만곡될 수 있다. 포획 영역(54)은 선택적인 것에 주목하여야 한다. 예를 들면, 선택적인 실시예에서, 자유 단부(50) 또는 용접 영역(52)은 포획 영역(54) 모두 또는 부분을 대체하기 위해 연장될 수 있다.

도 4는 다수의 개구(6)를 형성하는, 팬 덮개(26)의 일 부분의 사시도이다. 각각의 개구(60)는 블레이드들(24) 중 하나에 대응하고, 대응하는 블레이드(24)의 부착 영역의 적어도 일 부분을 수용하도록 구성된다. 도시된 실시예에서, 각각의 개구(60)는 일반적으로 블레이드들(24) 중 대응하는 블레이드의 탭(56)의 적어도 일 부분을 수용하도록 슬롯-형상이 된다. 개구는 팬 덮개(26)의 주변으로부터 방사상으로 이격될 수 있다(도 8 참조). 한 쌍의 지지부(61A 및 61B)는 각각의 개구(60)의 마주하는 측부들을 따라 배치된다. 각각의 지지부(61A 및 61B)는 제 1 영역(62)에 인접하게 및 제 1 영역에 대해 상류부에 위치되는 제 2 영역(64)을 가진다. 팬 덮개(26)의 부가 상세함은 아래 설명된다.

도 5 내지 도 7은 캡들(28) 중 하나의 다양한 사시도이다. 도시된 실시예에서, 캡(28)은 벽(66), 러그(68), 및 한 쌍의 리브(70 및 72)를 포함한다. 러그(68) 및 한 쌍의 리브(70 및 72)는 벽(66)으로부터 연장한다. 벽(66)은 긴 구성을 가지며, 일반적으로 팬 덮개(26)의 곡률과 일반적으로 대응하는 곡률을 가진다. 러그(68)는 벽(66)의 일 단부에 위치하고, 리브(70 및 72) 모두 인접하고, 리브(70 및 72)에 대해 일반적으로 수직하게(즉, 횡단하여) 연장한다. 리브(70 및 72)는 실질적으로 벽(66)의 전체 길이를 따라 연장한다. 각각의 리브(70 및 72)는 제 1 1 부분(74) 및 제 2 부분(76)을 포함하며(도 6에서 리브(70)에 대해 라벨링된 바와 같이) 제 1 부분(74)은 벽(55)에 인접한다. 제 1 부분(74)은 제 2 부분(76) 보다 더 두껍다. 더욱이, 각각의 리브(70 및 72)의 말단부가 라운드 처리될 수 있다.

도 8은 팬(20)의 일 부분의 부분 분해 사시도로서, 부조립체(48) 및 팬 덮개(26)가 조립되고 캡(28)들 중 하나가 분해되어 있는 상태를 도시한다. 블레이드(24)의 탭(56)은 팬 덮개(26) 내의 개구들(60) 중 대응하는 하나의 개구내로 연장한다. 제 1 부분(78A), 제 2 부분(78B), 제 3 부분(78C) 및 제 4 부분(78D)을 포함하는 리세스는 각각 개구(60)를 중심으로 형성된다. 제 1 부분(78A)은 캡(28)의 벽(66)을 수용하도록 구성되어, 벽(66)의 외부 표면이 완전히 조립되었을 때 팬 덮개(26)의 외부(즉, 방사상 외측) 표면과 실질적으로 동일 높이에 있도록 한다. 제 2 부분(78B)은 캡(28)의 러그(68)를 수용하도록 구성되어, 러그(68)가 완전히 조립될 때 팬 덮개(26)의 주변과 실질적으로 동일 높이에 있도록 한다. 제 3 및 제 4 부분(78C 및 78D)은 개구(60)의 마주하는 측부를 따라 연장하여 완전히 조립될 때 캡(28)의 리브(70 및 72) 각각을 수용하도록 구성된다. 완전히 조립될 때, 블레이드(24)의 탭(56)은 리세스의 부분들(78A 내지 78D)의 적어도 부분적으로 한 복판에 위치된다.

도 9a는 용접 작업 전에 도시된, 도 1의 라인 9-9를 따라 도시한, 팬(20)의 일 부분의 단면도이다. 도시된 실시예에서, 팬 덮개(26)는 블레이드(24)에 인접하게 위치되어, 팬 덮개(26)가 탭(56)에 인접한 블레이드(24)의 부분들에 의해 지지된다. 연결(또는 용접) 재료(80A 및 80B)의 제 1 및 제 2 스트랜드는 팬 덮개(26) 내의 리세스의 제 3 및 제 4 부분(78C 및 78D) 내의 각각의 블레이드(24)의 탭(56)의 마주하는 측부들에서 원하는 용접 장소에 위치된다. 일 실시예에서, 각각의 스트랜드(80A 및 80B)는 약 3.175 mm(0.125 inch)의 직경 및 원하는 용접 조인트 길이와 대략적으로 동일한 길이를 가진다. 캡(28)은 리브(70 및 72)가 각각의 블레이드(24)의 탭(56)의 마주하는 측부에 위치되어 팬 덮개(26)의 리세스의 제 3 및 제 4 부분(78C 및 78D) 내로 연장하도록 위치된다. 리브(70 및 72)의 말단부는 일반적으로 스트랜드(80A 및 80B) 각각과 접하여 캡(28)이 스트랜드(80A 및 80B)의 직경과 대략적으로 동일한 거리 만큼 예비-용접 조립(pre-welding assembly) 동안 돌출되도록 한다. 벽(66)은 팬 덮개(26)의 리세스의 제 1 부분(78A) 내로 적어도 부분적으로 연장할 수 있다.

스트랜드(80A 및 80B)는 각각 그 안에 강자성 입자(예를 들면, 전자기 반응 재료)를 구비한 폴리머 재료를 포함한다. 일 실시예에서, 비록 선택적인 실시예에서 유사하지 않은 재료가 이용될 수 있지만, 폴리머 재료는 블레이드(24), 팬 덮개(26) 및/또는 캡(28)이 제조되는 재료(예를 들면, 나일론)와 유사하다. 본 명세서에서 이용된, 용어 "스트랜드(strand)"는 스트립, 쓰레드(thread), 튜브, 및 거의 소정의 다른 긴 형상체를 포함한다. 본 명세서에서 이용된 용어 "입자(particle)"는 분말, 부스러기(shaving), 충전재(filings), 미립자(granule) 등을 포함한다. 본 명세서에서 이용된, 용어 " 용접(welding)"은 융용(fusing), 본딩(bonding), 포징(forging), 세팅(setting) 및 조이닝(joining)을 포함한다.

앞으로 추가로 설명되는 바와 같이, 스트랜드(80A 및 80B)의 이용은 선택적이고, 선택적인 실시예에서 부품은 다른 방식으로 연결될 수 있다. 예를 들면, 용접-활성화 강자성 입자는 캡(28) 또는 블레이드(24)와 같은, 구조적 부품 내로 일체로 통합될 수 있다.

도 9b는 후속하는 용접 작업으로 충분히 조립되어 도시된, 도 1의 라인 9-9를 따라 취한, 팬의 일 부분의 단면도이다. 용접 작업은 강자성 입자를 포함하는 구조적 용접 조인트(80A' 및 80B')를 형성하도록 거의 구조물의 부분들 및 스트랜드(80A 및 80B)를 용융하도록 용접 재료(80A 및 80B)의 스트랜드 내의 강자성 입자를 활성화한다. 용접 동안, 스트랜드(80A 및 80B)는 용융되어 유동할 수 있어 예를 들면 캡(28)의 리브들(70 및 72)의 더 얇은 제 2 부분(76)에 인접한 팬 덮개(26) 내의 리세스의 제 3 및 제 4 부분(78C 및 78D) 내의 보이드(void)를 적어도 부분적으로 채울 수 있다. 캡(28)의 러그(68)는 리세스 부분(78B)(도 8 참조) 내의 용접 재료(80A 및 80B)의 용융된 스트랜드를 포함할 수 있다. 팬(20)이 완전히 조립될 때, 각각의 캡(28)은 대응하는 블레이드(24) 및 팬 덮개(26)로 구조적으로 연결된다. 벽(66)의 외부 표면은 팬 덮개(26)의 외부(즉, 방사상 외측) 표면과 실질적으로 동일 높이에 있다. 작은 갭은 치수적 허용오차 및 잠재적 오정렬을 수용하도록 캡(28)의 벽(66) 및 블레이드(24)의 탭(56) 사이에 남아 있을 수 있다. 또한, 캡(28)의 리브(70 및 72)의 말 단부는 치수적 허용오차 및 잠재적 오정렬을 수용하도록, 팬 덮개(26)와 접촉하지 않는다. 각각의 블레이드(24)의 마주하는 측부에 형성된 용접 조인트(80A' 및 80B')를 포함하는 결과적인 조인트는 "스트래들 조인트(straddle joint)"로서 지칭된다. 더욱이, 소정의 이유 때문에 상기 조인트들이 팬 덮개(26)와 함께 직접 형성되지 않는 경우 조차 캡(28)과 블레이드(24) 사이에 직접 형성된 용접 조인트(80A' 및 80B')의 부분이 팬 덮개(26)를 포획한다는 것에 주목하여야 한다. 또한, 블레이드(24)의 일 단부에서 용접 조인트(80A'또는 80B')가 손상되는 경우, 블레이드(24)의 마주하는 측부에서 용접 조인트(80A' 및 80B')의 존재는 구조적 일체성을 보존하도록 한다.

적절한 용접 공정 및 연결(또는 용접) 재료는 미국 특허 제 6,056,844호 및 제 6,939,477호에 더 상세하게 설명된다.

팬이 완전히 조립될 때, 각각의 블레이드(24)의 포획 영역(54)은 팬 덮개(도 1 내지 도 4 참조)의 지지부들(61A 및 61B) 사이에 홀딩된다. 포획 영역(54) 및 대응하는 지지부(61A 및 61B)가 인터록킹되지만, 통상적으로 서로 본딩되지 않는다. 이러한 관계는 블레이드(24)에 더 큰 강도를 제공하고 블레이드(24)가 팬 작동 동안 운동하는 것을 방지한다.

도 10은 팬(20)을 용접하기 위한 제조 시스템(100)의 평면도이다. 대체로, 조립되지만 용접되지 않은 팬(20)은 저절한 고정물(도시안됨)에 배치된다. 이어서 작업 코일은 용접을 수행하도록 하나 또는 둘 이상의 원하는 용접 장소에 인접하여 위치된다. 도시된 실시예에서, 두 개의 작업 코일(102 및 104)은 서로로부터 약 180°이격하여 위치된(즉, 팬(20)의 마주하는 영역에서) 작업 코일(102 및 104)과, 동시에 두 개의 용접 용역에 대해(즉, 두 개의 상이한 블레이드(24)에 대해) 용접을 수행하기 위해 이용된다. 작업 코일(102 및 104)은 수행되는 원하는 본드 라인(즉, 용접 조인트(80A' 및 80B'))과 서로 정렬된다. 각각의 작업 코일(102 및 104)은 소정의 적절한 구성의 고-주파수, 액체-냉각 구리 코일일 수 있다. 각각의 코일(102 및 104)이 다중 부분을 포함하는 것, 예를 들면, 팬 덮개(26)의 전방 및 후방 모두를 따라 연장하는 것이 가능하다. 작동될 때, 작업 코일(102 및 104)은 각각 용접을 수행하도록 용접 재료(80A 및 80B)의 스트랜드의 강자성 입자에 도달하는 고주파수(예를 들면, 약 13.56 MHz) 전자기장을 생성한다.

용접이 두 개의 제 1 용접 장소에서 수행되면, 팬(20)이 회전되고 작업 코일(102 및 104)이 상이한 쌍의 용접 장소에 위치된다. 도시된 실시예에서, 회전이 선택적인 일 실시예에서 반 시계 방향이 될 수 있다는 것이 인정되지만, 화살표(106)가 시계 방향으로의 팬(20)의 회전을 표시한다. 팬(20)의 용접 및 회전의 공정은 모든 원하는 용접이 수행될 때까지 반복될 수 있으며, 이는 일반적으로 다수의 블레이드(24)에 종속하고 대응하는 개수의 용접 조인트가 수행되는 것이 바람직하다.

용접 동안, 시팅 압력은 각각의 용접 장소에 적용될 수 있다. 하나 또는 둘 이상의 공기압 실린더 조립체(도시안됨)로 연결된 작은 플래튼(platen)(도시안됨)은 용접 동안 원하는 용접 장소에서 캡(28)으로 압력을 인가하기 위해 이용될 수 있다. 시팅 압력은 용접을 용이하게 하고, 최종의 완전한 조립 위치로 캡(28)을 이동시킬 수 있다.

도 11은 제조 방법의 일 실시예의 흐름도이다. 방법의 도시된 실시예에 따라, 후방판(22) 및 블레이드(24)를 포함하는 제 1 부조립체(48)가 형성되고(단계 200), 팬 덮개(26)가 형성되고(단계 202), 캡(28)이 형성된다(단계 204). 단계(200, 202, 204)는 소정의 원하는 순서, 또는 동시에 수행될 수 있다. 통상적으로, 단계(200, 202 및 204)는 비록 다른 기술이 선택적인 실시예에서 이용될 수 있지만 종래의 사출 성형 공정을 이용하여 수행된다. 다음으로, 팬 덮개(26) 및 부조립체(48)는 함께 위치되어, 블레이드(24)의 탭(56)이 팬 덮개(26) 내의 개구(60) 내로 또는 이를 통하여 적어도 부분적으로 연장한다(단계 206). 팬 덮개(26) 및 부조립체(48)는 적절한 지그 또는 고정물에 함께 위치될 수 있다. 대응하는 지지부(61A 및 61B)와 각각의 블레이드(24)의 포획 영역(54)의 인터록킹은 용접 전에 서로에 대해 제위치에 부조립체(48) 및 팬 덮개(26)를 홀딩하도록 할 수 있다. 각각의 블레이드(24), 뿐만 아니라 팬 덮개(26)의 지지부(61A 및 61B)의 부착 영역은 조립을 용이하게 하도록 실질적으로 축방향으로 배치될 수 있다. 이 같은 배치는 블레이드(24)의 다른 부분이 경사질 때, 즉 비-축방향으로 배치될 때 도움이 될 수 있다. 이는 팬 덮개(26)가 상대적으로 간단하고 실질적인 축방향 운동을 부조립체(48)에 부착되도록 한다.

연결 재료(80A 및 80B)의 하나 이상의 스트랜드는 이어서 각각의 원하는 용접 위치에서 각각의 블레이드에 인접하여 위치된다(단계 208). 통상적으로 용접 재료는 동시에 블레이드(24) 모두에 대해 위치된다. 연결 재료가 제 위치에 있을 때, 캡(28)은 팬 덮개(26) 및 블레이드(24)에 인접한 위치에 위치된다(단계 210). 다시, 통상적으로 캡(28) 모두 이들 중 소정의 것을 용접하기 전에, 동시에 제 위치에 위치된다. 다음을, 선택적 검사가 팬(20)이 올바르게 조립되었는지를 확인하도록 수행될 수 있다(단계 202). 검사는 예를 들면, 캡(28) 중 하나가 적절히 배치되지 않는 경우 부분들의 재조정을 허용한다.

팬(20)이 느슨하게 조립되면, 용접 작업은 하나 또는 둘 이상의 원하는 용접장소에서 용접 조인트를 형성하기 위해 수행된다(단계 214). 용접 작업은 구조적 용접 조인트(80A' 및 80B')를 구비한 용융된 플라스틱 조립체를 형성하도록 용접되어 고 주파수 전자기장을 연결 재료(80A 및 80B)에 인가하는 캡(들)(28)로 시팅 압력을 인가하는 것을 포함할 수 있다. 대응하는 지지부(61A 및 61B)를 구비한 각각의 블레이드(24)의 포획 영역(54)의 인터록킹은 용접 작업 동안 서로에 대해 부조립체(48) 및 팬 덮개(26)를 홀딩할 수 있도록 한다. 통상적으로 단계(214)의 용접 작업은 한번에 단지 하나 또는 두 개의 장소에서 수행된다. 부가 용접이 요구되는 지가 평가된다(단계 216). 부가 용접이 요구되는 경우, 팬(20)과 용접 장비 사이의 회전 운동이 수행되고(단계 218), 이어서 부가 용접 작업(단계 214)가 하나 또는 둘 이상의 새로운 용접 장소에서 수행된다-다수의 부가 용접이 원하는 대로 수행된다. 더 이상의 용접이 요구되지 않는 경우, 제조 및 조립 공정이 마무리될 수 있다.

도 12는 제조 방법의 선택적인 일 실시예의 흐름도이다. 상기 방법의 선택적인 실시예는 연결 재료가 캡(28), 블레이드(24), 또는 용접 재료의 개별 스트랜드를 제공하는 대신(또는 부가하여) 팬 덮개(26) 중 하나 이상 내로 통합되는 것을제외하고, 도 11에 대해 설명된 것과 유사하다. 도 12에 도시된 방법의 실시예에 따라, 첫째 후방판(22) 및 블레이드(24)를 포함하는 부조립체(48)가 형성되고, 팬 덮개(26)가 형성되고(단계 302), 캡(28)이 이들의 적어도 일 부분에서 일체로 존재하는 강자성 입자로 형성된다(단계 304). 단계(300, 302 및 304)는 소정의 원하는 순서로, 또는 동시에 수행될 수 있다. 통상적으로, 단계(300, 302 및 304)는 비록 선택적인 실시예에서 다른 기술이 이용될 수 있지만, 종래의 사출 성형 공정을 이용하여 수행된다. 캡(28) 내에 강자성 입자를 제공하기 위하여, 개별 사출 경로가 주형 내에 제공될 수 있거나, 캡(28)의 일 부분이 강자성 입자-포함 재료로 오버몰드(overmold)될 수 있다. 일 실시예에서, 강자성 입자는 리브(70 및 72)의 제 2 부분(76)에 제공된다.

다음으로, 팬 덮개(26) 및 부조립체(48)는 함께 위치되어, 블레이드(24)의 탭(56)이 팬 덮개(26)의 개구(60)로 또는 이를 통하여 적어도 부분적으로 연장한다. 팬 덮개(26) 및 부조립체(48)는 적절한 지그 또는 고정물에 서로 위치될 수 있다. 이어서 캡(28)은 팬 덮개(26) 및 블레이드(24)에 인접하여 제 위치에 위치된다(단계 310). 통상적으로, 캡(28) 모두 이들 중 일부의 용접 전에 동시에 제위치에 위치된다. 다음으로, 선택적 검사는 팬(20)이 정확하게 조립되었는지를 증명하기 위해 수행될 수 있다(단계 312). 이러한 검사 단계는 예를 들면 캡들(28) 중 하나가 적절히 배치되지 않는 경우 부분의 재조정을 허용한다.

팬(20)이 느슨하게 조립되면, 용접 작업은 하나 또는 둘 이상의 원하는 용접 장소에서 용접 조인트를 형성하기 위해 수행된다(단계 314). 용접 작업은 용접되어 구조적 용접 조인트(80A' 및 80B')(연결 재료(joining material; 80A 및 80B)의 불연속 스트랜드를 이용하여 형성된 것과 실질적으로 유사할 수 있는)를 구비한 용융된 플라스틱 조립체를 형성하기 위해 고-주파수 전자기장을 연결 재료로 인가하는 캡(들)(28)으로 시팅 압력을 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 통상적으로, 단계(314)의 용접 작업은 한번에 하나 또는 두 개의 장소에서만 수행된다. 부가 용접이 요구되는지가 검사된다(단계 316). 부가 용접이 요구되는 경우, 팬(20)과 용접 장비 사이의 회전 운동이 수행되고(단계 318), 이어서 부가 용접 작업(단계 314)이 하나 또는 둘 이상의 새로운 용접 장소에서 수행된다-다수의 부가 용접이 원하는 대로 수행될 수 있다. 더 이상의 용접이 요구되지 않는 경우, 제조 및 조립 공정이 마무리될 수 있다.

본 발명이 다수의 장점 및 이익을 제공한다는 것이 인정될 것이다. 예를 들면, 본 발명은 상대적으로 신속하고, 확실하고 효과적인 팬의 제조 및 조립 방법을 제공한다. 더욱이, 본 발명은 예비-용접 조립 및 검사를 위해 허용되며, 스크랩 및 재작업을 감소시킬 수 있다. 본 발명은 또한 다른 가능한 제조 및 조립 기술에 대해 장점을 제공한다. 블레이드(24)와 팬 덮개(26)의 일체 몰딩(하나의 피스 또는 두 개의 피스 조립)은 성능을 감소시키는(예를 들면, 원하지 않는 난류 공기 유동을 발생함) 팬 덮개(26)의 의도되지 않은 형상이 형성되는 바람직하지 않은 "다이 로크(die lock)" 상황을 발생시킬 수 있다. 선택적으로, 팬(20)의 팬 덮개(26), 블레이드(24), 및 후방판(22)은 모두 개별적으로 형성되고 서로 기계적으로 부착될 수 있지만, 상기 방법은 일반적으로 도구 복잡성(tooling complexity), 및 비용을 감소시키면서, 형성된 부품의 조립이 더욱 노동-집약적이고 시간 소모적이 되게 한다.

비록 본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 기술분야의 기술자는 본 발명의 사상 및 범주로부터 이탈하지 않고 형태 및 세부가 변화될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 방법에 따라 제조된 팬의 특별한 구조적 구성이 특별한 분야에 대해 바람지하게 변화될 수 있다. 더욱이, 이용된 연결(또는 용접) 재료의 특별한 구성은 특별한 분야에 대해 바람직하게 변화될 수 있다.

Claims

팬을 제조하는 방법으로서,
후방판 및 상기 후방판으로부터 연장하는 다수의 블레이드들을 포함하는 부조립체를 제조하는 단계로서, 상기 블레이드 각각이 상기 후방판과 마주하는 부착 구역(attachment region)을 형성하며, 상기 부착 구역은 용접 영역(weld area); 및 흐름 방향으로 상기 용접 영역에 대해 인접하게 위치되는 포획 영역(captive area)을 포함하는, 부조립체를 제조하는 단계,
팬 덮개를 제조하는 단계로서, 상기 팬 덮개는, 고리형상을 가지며 다수의 개구들을 가지는 바디, 및 상기 바디 내의 개구들 각각의 마주하는 측부들을 따라 연장하는 한 쌍의 지지부를 포함하는, 팬 덮개를 제조하는 단계,
상기 팬 덮개를 상기 부조립체의 블레이드들에 대해 인접하게 위치시키는 단계,
제 1 용접 장소에 강자성 입자를 제공하는 단계, 및
주변 재료를 녹여서 상기 팬 덮개 및 상기 블레이드들 중 하나 이상의 블레이드를 구조적으로 연결하도록 상기 제 1 용접 위치에 있는 상기 강자성 입자를 향하여 전자기 에너지를 지향시키는 단계로서, 상기 블레이드들 중 하나 이상의 포획 영역은 용접되지 않는, 전자기 에너지를 지향시키는 단계를 포함하는,
팬을 제조하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 부조립체를 제조하는 단계는:
상기 후방판을 형성하도록 폴리머 재료로 금속 디스크를 오버몰딩(overmold)하는 단계를 포함하는,
팬을 제조하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 부조립체를 제조하는 단계는:
상기 후방판 및 상기 다수의 블레이드들을 일체로 몰딩하는 단계를 포함하는,
팬을 제조하는 방법.
제 1 항에 있어서,
하나 이상의 블레이드의 일 부분을 상기 팬 덮개의 개구 내에 위치시키는 단계를 더 포함하는,
팬을 제조하는 방법.
제 1 항에 있어서,
제 1 용접 장소에 상기 강자성 입자를 제공하는 단계는:
상기 강자성 입자를 포함하는 폴리머 재료의 스트랜드(strand)를 상기 팬 덮개 및 상기 블레이드들 중 하나 이상의 블레이드 모두에 대해 인접하게 위치시키는 단계를 포함하는,
팬을 제조하는 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 제 1 용접 위치에 있는 상기 강자성 입자를 향하여 전자기 에너지를 지향시키는 단계는:
적어도 상기 스트랜드를 녹여서 상기 팬 덮개 및 상기 블레이드들 중 하나 이상의 블레이드를 구조적으로 연결하도록 상기 강자성 입자를 포함하는 폴리머 재료의 스트랜드를 향하여 전자기 에너지를 지향시키는 단계를 포함하는,
팬을 제조하는 방법.
팬 조립체로서,
후방판, 및 폴리머 재료를 포함하고 상기 후방판으로부터 연장하는 다수의 블레이드들을 포함하는, 부조립체, 및
고리형상을 가지며 폴리머 재료를 포함하는 바디, 상기 바디 내의 다수의 개구들, 및 바디 부분과 일체로 형성되고 상기 바디 내의 개구들 각각의 마주하는 측부들을 따라 연장하는 한 쌍의 지지부를 포함하는, 팬 덮개를 포함하며,
상기 후방판은 평면형 내경 부분; 및 절두-원추형(frusto-conical) 외경 부분을 포함하며,
상기 블레이드 각각이 상기 후방판과 마주하는 부착 구역(attachment region)을 형성하며, 상기 부착 구역은 용접 영역(weld area); 및 흐름 방향으로 상기 용접 영역에 대해 인접하게 위치되는 포획 영역(captive area)을 포함하며,
상기 다수의 블레이드들의 용접 영역은 상기 바디 내의 대응 개구들 내에 적어도 부분적으로 위치되며,
상기 다수의 블레이드들의 포획 영역들은 상기 지지부들의 대응하는 쌍들 사이에 위치되며,
상기 다수의 블레이드들의 각각의 용접 영역들과 상기 팬 덮개 사이에 용접 조인트들이 형성되고, 상기 용접 조인트들은 강자성 입자를 포함하는,
팬 조립체.
제 7 항에 있어서,
상기 후방판의 내경 부분은:
폴리머 재료로 오버몰딩된 금속 디스크를 더 포함하는,
팬 조립체,
제 7 항에 있어서,
상기 부조립체가 일체로 형성되는,
팬 조립체.
제 9 항에 있어서,
상기 부조립체는 폴리머 재료를 포함하고 사출 성형 공정으로 일체로 몰딩되는,
팬 조립체.
팬 조립체로서,
후방판; 및 상기 후방판으로부터 연장하는 다수의 블레이드들을 포함하는, 부조립체;
고리 형상부 및 다수의 개구들을 가지는 바디; 및 상기 바디 내의 개구들 각각의 마주하는 측부들을 따라 연장하는 한 쌍의 지지부를 포함하는, 팬 덮개를 포함하며,
상기 블레이드 각각은 상기 후방판과 마주하는 부착 구역을 형성하고, 상기 부착 구역은 용접 영역; 및 흐름 방향으로 상기 용접 영역에 인접하게 위치되는 포획 영역을 포함하며,
상기 다수의 블레이드들의 포획 영역들은 상기 지지부들의 대응하는 쌍들 사이에 위치하며,
상기 다수의 블레이드들의 용접 영역들은 상기 바디 내의 대응 개구들 내에 적어도 부분적으로 위치하며,
상기 다수의 블레이드들의 각각의 용접 영역들과 상기 팬 덮개 사이에 용접 조인트들이 형성되며, 상기 용접 조인트들은 강자성 입자들을 포함하며, 상기 블레이드들 중 하나 이상의 블레이드의 포획 영역이 용접되지 않는.
팬 조립체.
제 11 항에 있어서,
상기 팬 덮개의 바디 부분은 상기 바디 내의 개구 각각에 또는 둘레에 리세스를 형성하고, 상기 리세스 각각이 상기 후방판과 마주하게 위치되는,
팬 조립체.
제 12 항에 있어서,
상기 용접 조인트가 각각의 리세스 내에 형성되는,
팬 조립체.
제 11 항에 있어서,
상기 블레이드 각각의 상기 포획 영역이 상기 각각의 용접 영역으로부터 방사상 내측으로 위치되는,
팬 조립체.
제 11 항에 있어서,
상기 후방판은 평면형 내경 부분 및 절두-원추형 외경 부분을 형성하는,
팬 조립체.
제 11 항에 있어서,
상기 부조립체 및 상기 팬 덮개는 나일론 재료를 포함하는,
팬 조립체.
제 11 항에 있어서,
상기 부 조립체가 일체로 형성되는,
팬 조립체.
제 11 항에 있어서,
상기 부 조립체가 일체로 몰딩되는,
팬 조립체.
제 11 항에 있어서,
상기 포획 영역은 상기 용접 영역과 각각의 블레이드의 자유 단부 사이에 위치되는,
팬 조립체.
제 7 항에 있어서,
상기 포획 영역은 상기 용접 영역과 각각의 블레이드의 자유 단부 사이에 위치되는,
팬 조립체.