具有擴口罩和帶合適葉片頂部的風扇的汽車風扇組件的製作方法
2023-09-21 15:11:50
專利名稱：具有擴口罩和帶合適葉片頂部的風扇的汽車風扇組件的製作方法
相關申請本申請要求2000年6月16日提交的US臨時專利申請60/211988的優選權，這個臨時專利申請的內容在這裡引入以作參考。
背景技術：
機動車輛中的發動機典型地通過液體冷卻劑來進行冷卻，該冷卻劑流過液體-到-空氣的熱交換器或者散熱器而泵出。由於冷卻劑和空氣之間的密度不同，因此散熱器的寬度典型地相對較窄，但是具有較大的表面積，而冷卻空氣通過該表面積。其它車輛的熱交換器如空氣調節系統的冷凝器具有類似的結構並且常常與散熱器串聯地進行冷卻。
這些熱交換器的位置典型地是機動車的前部即位於機動車車身的開口之後，由於機動車向前運動所產生的高壓可以引起空氣通過它們。但是，為了在冷卻要求嚴格時或者當機動車沒有運動時確保有足夠的空氣通過熱交換器，因此把風扇組件安裝在熱交換器的上遊或者下遊處。
風扇組件典型地包括風扇和罩，該罩包圍著風扇並且在熱交換器和風扇之間給空氣導向。風扇典型地由電馬達來驅動，而該電馬達由支架來支撐，該支架被連接到罩上，或者與罩形成一體。由於下部罩空間的約束，罩總體上一定得具有最小的深度，同時蓋住熱交換器表面的最大面積。由於這個，許多冷卻空氣實質上從(負)徑向方向到達風扇，並且如果它必須流過風扇的頂部區域，那麼一定得轉幾乎90度。如果它不能充分地轉動，那麼它將與罩表面分離，並且損害風扇的效率和聲學性能。
風扇設計中的另一種限制是，它的噪聲能夠為消費者所接受。風扇噪聲包括寬帶噪聲和聲質，後者通過風扇與非軸對稱進氣的相互作用所產生。使這些音質最小化的一種方法是在葉片設計中具有傾斜部分。但是，傾斜葉片具有徑向葉片所不能遇到的結構問題。
在設計風扇組件時，存在許多其它限制。一個要求是，風扇和罩的製造費用不貴。為此，典型地它是塑料注模零件。風扇和罩之間的空隙一定能夠提供製造誤差和使用時的零件偏移。這些偏移包括長時間的變形，並且依賴於時間、溫度和溼度。風扇偏移是由於離心力和空氣動力所產生的，並且包括沿徑向和軸向這兩個方向上的分量。風扇組件一定得以這樣的方式進行設計，以致風扇在任何時間都不能接觸罩，並且具有足夠小的空隙間隙，以致在風扇和罩之間的洩漏不會過度損害效率或者產生噪聲。兩種風扇用於這種應用中，從而具有不同的空隙間隙的特性，而通過該空隙間隙可以產生洩漏。
一種風扇是沒有頂部的風扇，在這種風扇中，空隙間隙處於罩和旋轉葉片的端部之間。這種風扇典型地具有葉片，這些葉片在結構上幾乎都是徑向的，而只有極小量的傾斜。典型地，這些葉片具有半徑不變的頂部形狀，因此只有徑向偏移可以與罩產生接觸，而它們的幾乎都是徑向的結構使該徑向偏移最小化。
圖1a示出了典型的沒有頂部的、發動機的冷卻風扇。
第二種風扇是帶形風扇，它的葉片頂部被連接到旋轉帶上。空隙間隙(再循環產生於該空隙間隙中)位於旋轉帶和罩之間。這種結構的一個優點是，通過使用各種各樣的洩漏控制裝置使洩漏氣流最小化(美國專利5489186)。另一個優點是，帶可以為傾斜葉片提供結構支撐(美國專利4569631，4569632)，從而使它們的偏移最小化。
這兩種風扇具有缺點。
沒有頂部的風扇的效率主要依賴於頂部間隙。空氣繞著葉片頂部從壓力側運動到吸入側，因此減少了頂部區域內的葉片兩端的壓差，並且產生了聚中的頂部渦流。這種渦流是損失過程並且可以是噪聲源。如圖1b所示的結構使頂部空隙最小化，但是是以氣流分離為代價的，因為罩筒上的進入半徑較小。圖1c示出了更多的、典型的、沒有頂部的風扇組件，在這些風扇組件中，藉助使葉片頂部的前部延伸到風扇增壓室中及採用更大的進入半徑，使這種氣流分離最小化。但是，這種結構具有較大的頂部洩漏損失，因為較小的空隙間隙只保持在葉片頂部的後部上。與帶形風扇相比，沒有頂部的風扇傾向於具有更大的噪聲，尤其在更大阻力工作的位置上，更是如此。對於這些風扇而言，失速的傾向性更大並且更突然。
儘管帶形風扇相對於沒有頂部的風扇已減少了頂部空隙的損失，但是它們具有額外的旋轉帶的粘性損失。這些損失在小負荷工作點上特別嚴重，在這些小負荷工作點上，風扇速度對於所產生的壓力和氣流而言相對較高。這些工作點在汽車應用中是常見的，因為它們可以使用不貴的小扭矩馬達。帶形風扇的另一個寄生功率損失源是在帶上的氣流分離。由於模製要求，帶的內表面在葉片的軸向範圍內一定得基本上是圓柱形的，如圖1d所示一樣。唇部常常被加入到帶的前部中，但是它由於較小的空間需要而必然是局部範圍。氣流分離常常是結果。旋轉帶也導致一些噪聲和振動問題。帶的任何軸向振擺可以引起較大的連接不平衡，而這種不平衡在機動車中可以導致振動問題。此外，帶形風扇的較大慣性矩延長了風扇在沒有電力時的滑行時間。這種滑行過程在機動車中可以產生有害噪聲。除了這些性能問題之外，與沒有頂部的風扇相比，帶形風扇的製造費用較貴。與沒有頂部的風扇相比，大直徑的帶的質量使得帶形風扇更加可能需要分離平衡工作。與沒有頂部的風扇相比，帶形風扇需要使用更多的材料，並且在帶中具有編織線，這與其它情況相比就需要使用更貴的材料。
本發明的目的本發明的目的是，藉助使風扇和罩之間的洩漏最小化，使汽車發動機的冷卻風扇組件的效率最大化。
另一個目的是使風扇所產生的噪聲最小化。
本發明的另一個目的是，通過使在製造時所使用的塑料量和費用最小化來提供費用較小的組件。
另一個目的是，使風扇的靜態和連接不平衡最小化，因此減少了平衡風扇的費用並減少了機動車中的振動量。
另一個目的是，使風扇的慣性量最小化從而在風扇斷電時縮短滑行過程。
概述本發明是一種沒有帶子的汽車發動機的冷卻風扇和罩的組件。該罩具有筒體，該筒體具有擴口的進入口，每個葉片頂部的至少一部分與該進入口的形狀相一致。葉片頂部的半徑在該一致部分的上遊端處大於這個部分的下遊端處的該葉片頂部的半徑。
在優選實施例中，整個葉片頂部與罩進入口的形狀相一致。此外，在優選實施例中，葉片頂部和罩之間的空隙間隙接近不變。因為基本上在整個葉片頂部上，頂部間隙保持在它的最小值上，因此頂部空隙損失和風扇噪聲被最小化了。此外，這種設計所允許的較大進入擴口使氣流分離最小化。這也使風扇的效率最大化並且使噪聲最小化。
在一個特殊實施例中，葉片頂部在葉片頂部的該部分的上遊處進行延伸，該部分與罩的擴口相一致。在這個實施例中，這個上遊部分的軸向範圍接近小於0.3倍的葉片頂部的軸向範圍。
擴口進入口的下遊處的罩筒接近圓柱形。在一個實施例中，葉片頂部在罩喇叭口的下遊端的下遊處進行延伸。在這個實施例中，這個下遊部分的軸向大小小於接近0.5倍的葉片頂部的軸向大小。
在優選實施例中，罩筒在葉片後邊緣的軸向位置處的半徑不超過罩筒的最小半徑一個這樣的值該值大於0.02倍的風扇直徑。罩半徑的標準與罩內部的空氣通道的半徑有關。
在一個實施例中，罩筒在葉片頂部的後邊緣的下遊處向內形成臺階。
在另一個實施例中，罩筒相對較短，其中罩筒的終端和葉片頂部的後邊緣之間的距離小於接近0.5倍的葉片頂部的軸向大小。在優選實施例，這個距離小於接近0.3倍的葉片頂部的軸向大小。
本發明的特徵還在於葉片的幾何形狀，該形狀使葉片頂部處的偏移最小化。在一個實施例中，風扇是徑向葉片式，並且這些頂部向前傾斜一個這樣的值該值小於風扇直徑的3％。在優選實施例中，風扇是彎曲的。優選地，風扇在一些區域內具有向前傾斜的角度，在這些區域中，它向前彎曲，它向後彎曲小於接近5度，並且它具有向後的傾斜角度，在這裡，它向後傾斜超過接近15度。
在優選實施例中，風扇在靠近輪轂處向前彎曲，而在靠近葉片頂部處向後彎曲，並且在靠近輪轂處具有向前傾斜的角度，而在靠近頂部處具有向後傾斜的角度。
在另一個實施例中，風扇在靠近輪轂處向後彎曲，而在靠近葉片頂部處向前彎曲，並且在靠近輪轂處具有向後傾斜的角度，而在靠近葉片頂部處具有向前傾斜的角度。
在優選實施例中，喇叭口形狀接近橢圓形，擴口進入口的表面上每個點和近似橢圓上的相應點之間的距離小於風扇直徑的0.5％。在優選實施例中，近似橢圓如此取向，以致具有軸向和徑向半軸，並且具有這樣的軸向半軸該半軸接近0.5-2.0倍的葉片頂部的軸向大小，並且具有這樣的徑向半軸該半軸接近0.4-1.0倍的軸向半軸。在優選實施例中，軸向半軸為0.04-0.14倍的風扇直徑之間，而徑向半軸為0.02倍-0.11倍的風扇直徑之間。
在優選實施例中，葉片頂部的該一致部分的上遊端的半徑接近比葉片頂部的該一致部分的下遊端的半徑大2％-15％。
在優選實施例中，葉片頂部和罩之間的最小空隙為0.007-0.02倍的風扇直徑。在葉片前邊緣和罩之間的不變半徑處所測出的軸向距離接近為0.011-0.034倍的風扇直徑。
在優選實施例中，由葉片頂部的該一致部分所彎曲的、位於子午平面上的彎曲部分的每個點和近似橢圓上的相應點之間的距離小於風扇直徑的0.5％。在最優選實施例中，接近擴口進入口和葉片頂部的形狀的橢圓如此取向，以致具有軸向和徑向半軸，並且兩個橢圓的軸向半軸之間的差值等於或者大於徑向半軸之間的差值。
在優選實施例中，風扇頂部的前邊緣不超過0.04倍的罩喇叭口的上遊邊緣的下遊處的風扇直徑。
在優選實施例中，頂部處的葉片弦接近0.2-0.4倍風扇直徑。
在一個實施例中，風扇組件被安裝在熱交換器的下遊處。在優選實施例中，罩具有增壓室，它蓋住熱交換器表面的面積，該面積至少是1.5倍的風扇盤形面積。這個實施例的優點特別來自較大的進入口擴口，這種較大的進入口擴口是本發明的特徵。來自增壓室區域的氣流在接近風扇筒體時具有較大的徑向分量，並且在缺少這種擴口的情況下很可能產生分離。
在另一個實施例中，風扇組件被安裝在熱交換器的上遊處。
在優選實施例中，風扇和罩由注模塑料形成。在最優選的實施例中，罩被模製成一個零件。
附圖的描述圖1a、1b和1c是現有技術的沒有頂部的風扇和兩個另外的罩結構的示意圖。圖1d是現有技術的帶形風扇和罩的示意圖。
圖2a、2b和2c是現有技術風扇葉片的示意圖，該葉片限定了各種各樣的葉片參數。
圖3a、3b、3c和3d是本發明的風扇組件的示意圖，其中罩被安裝在熱交換器的下遊處，而風扇是徑向葉片型。
圖4a、4b和4c是本發明的風扇組件的示意圖，其中罩被安裝在熱交換器的下遊處，而風扇葉片在根部向前彎曲，而在頂部向後彎曲。
圖5a、5b和5c是本發明的風扇組件的示意圖，其中罩是被安裝在熱交換器的下遊處的環形罩，而風扇葉片在根部向後彎曲，而在頂部向前彎曲。
圖6是本發明的風扇組件的示意圖，其中罩被安裝在熱交換器的上遊處，而風扇葉片在根部向前彎曲，而在頂部向後彎曲。
圖7是風扇和罩的示意圖，它只示出了與罩形狀相一致的風扇葉片頂部的向後部分。
圖8示出了通過本發明的另一個實施例的罩和風扇的截面。
圖9a和9b示出了通過本發明的另兩個實施例的罩和風扇的截面。
詳細描述圖2a是現有技術風扇葉片的示意圖，它示出了各種各樣的葉片參數。風扇10是左旋風扇，當從上遊側看去時它沿著順時針方向進行旋轉。葉片4的前邊緣41在弦線中點線42和後邊緣43的前面進行旋轉。在半徑r處的斜角f是位於通過葉片根部45處的弦線中點的徑線60和通過位於半徑r上的截面的弦線中點線的徑線62之間的角度。在半徑r處的弦線中點彎曲角度L被定義為在徑線62和弦線中點線64的軌跡切線之間的角度。所示出的風扇向前彎曲，即這些葉片沿著旋轉方向進行彎曲。
圖2b是通過風扇葉片的圓柱形部分，它示出了前邊緣411、後邊緣431和截面的弦線中點421。弦長c是從前邊緣到後邊緣的直線長度。
圖2c是通過風扇輪轂的剖面圖和風扇葉片4的彎曲視圖。線47表示作為徑向位置的函數的、葉片前邊緣的軸向位置。同樣地，線48和線49表示作為徑向位置的函數的、葉片弦線中點和葉片後邊緣的軸向位置。半徑r處的斜度被定義為半徑r處的弦線中點線48和葉片根部處的弦線中點線48之間的軸向距離。半徑r處的傾斜角度Q是這樣的角度線48在那個半徑上與垂直於旋轉軸線的平面所形成的角度。
圖3a示出了通過汽車散熱器和冷凝器、罩和本發明的徑向葉片式風扇的剖視圖。冷凝器50被安裝在散熱器40的前部上，而罩20被連接到該散熱器上。罩20形成了增壓室(plenum)22和筒體24。筒體24包括擴口進入部分241和圓柱形部分242。多個定子26從筒體24向內延伸並且支撐馬達安裝件28。連接到馬達安裝件28上的電馬達30驅動風扇10。該風扇包括輪轂2和多個葉片4，如彎曲圖所示一樣。風扇葉片4的頂部46被成形成與筒體的形狀相一致。
圖3a所示的結構優點是，在葉片頂部的整個範圍內保持較小的頂部間隙，同時以使氣流與罩表面分開的傾勢最小化的方式，氣流可以逐漸地收縮。這種情況可以最好與圖1b中所示的相類似，這裡，保持較小的頂部間隙，但是以非常小的進入橢圓形為代價，該橢圓形傾向於導致分離、效率不高和噪聲。圖3a所示的布置也最好與圖1c所示的相類似，這裡，以較大的頂部間隙為代價得到較大的進入橢圓形，這也導致了效率較低並且有噪聲。
圖3a所示的擴口進入口的幾何形狀接近具有半軸ar和ax的橢圓形的1/4。但是，只接近橢圓形的進入形狀可以得到相同的好性能，較好的近似法是，藉助加上或者減少風扇直徑的百分率的一半，幾何形狀由橢圓形進行改變。圖3a的弦線中線48示出了小量向前的斜角，該斜角在離心負荷的作用下使徑向葉片式風扇的偏移最小化。否則，由於離心力和空氣動力的作用而形成的軸向偏移在使用時傾向於增大空隙間隙。但是，太大的斜角將導致下遊的軸向偏移，這可以在風扇和罩之間產生接觸。
儘管葉片的最佳幾何形狀可以使由於負荷作用而引起的風扇偏移達到最小，但是它們永遠不會消除這種偏移。預計的偏移和許多其它因素決定了葉片頂部和罩之間的所需空隙間隙。沿軸向的、所需要的空隙ga常常大於徑向的空隙gr。
在圖3a所示的實施例中，風扇葉片4的頂部46被成形為相對於罩筒入口241保持接近不變的空隙g，這裡g被調節成垂直於罩表面。葉片頂部的形狀與圖3b的頂部形狀「a」相一致。就這種頂部形狀而言，可以看到葉片頂部和罩之間的軸向空隙在葉片前邊緣處最小。如果這種最小空隙小於所需要的空隙ga，那麼這種頂部形狀不能令人滿意。頂部形狀「b」表示一排不變的軸向空隙ga，這裡，它被假設為ga是gr的兩倍大。可以接受的頂部形狀採用葉片頂部的後部的頂部形狀「a」和前部的頂部形狀「b」。更加保守的方法是使用頂部形狀「c」，該形狀是一個橢圓形，該橢圓形滿足最小的所需軸向和徑向間隙。最保守的頂部形狀是「d」，這裡，在接觸罩之前，葉片可以同時軸向移動一個距離ga和徑向移動一個距離gr。最後的方法可以被改進成使預定偏移作為沿著葉片頂部的位置的函數進行偏移。
圖3c示出了圖3a的風扇的上遊視圖，它示出了葉片的徑向特徵。葉片頂部46不在不變的徑向線上，而葉片頂部412的前邊緣位於半徑Rle上，該半徑大於葉片頂部432的後邊緣的半徑Rte。頂部弦長度ctip可以被定義為葉片在頂部後邊緣的半徑Rte上的弦長，而風扇直徑D可以是那個半徑的兩倍。風扇盤面積可以是直徑D的圓的面積。
圖3d示出了圖3a和3c的風扇的許多圓柱形葉片部分，沿著通過葉片根部45的弦線中點452的射線取觀察點，如這些附圖中所示一樣。
圖4a示出了本發明彎曲風扇的上遊視圖。可以看到弦線中線42的彎曲部分靠近葉片根部45而沿著旋轉方向(向前彎曲)，但是在靠近頂部46處沿著相反方向彎曲。彎曲葉片的優點是，1)由於下面事實而減少了紊流吸收噪聲(turbulence ingestion noise)前邊緣傾斜地移過氣流；及2)減少了由圓周氣流不均勻所產生的聲音。如在圖3b所示的徑式風扇的情況一樣，葉片頂部前邊緣Rle的半徑大於葉片頂部後邊緣Rte的半徑。
圖4b示出了通過罩和圖4a的彎曲風扇的剖面圖。如在圖3a所示的徑向葉片式風扇的情況一樣，風扇葉片4的頂部46被成形為相對於罩筒入口241保持接近不變的空隙。還示出了外部肋25，這些肋被設置在定子26的圓周位置上，從而提供更大的剛性並且有助於保持罩筒的圓形。
彎曲葉片的潛在缺點在於，在離心負荷的作用下，與徑式葉片相比，它通常沿著徑向和軸向偏移得更大。當根據本發明來形成風扇和罩時，特別難以軸向偏向，在本發明中，向前彎曲導致頂部間隙增大，而向後彎曲可能導致在風扇和罩之間形成接觸。但是，通過使葉片合適地進行傾斜，可以使軸向偏移最小化，或者設計成稍稍向前，因為同與罩接觸相比，頂部空隙的增大具有非常小的嚴重後果。圖4b的弦線中線48示出了葉片根部區域內的正(上遊)傾斜角度和頂部區域內的負(下遊)傾斜角度。這種傾斜分布與圖4a所示的彎曲分布相配合，並且使偏移最小化。作為輔助優點，最後結果是，風扇相對於徑式風扇的位置向前運動，從而形成了更加緊湊的組件。
圖4c示出了圖4a和4b所示風扇的許多圓柱形部分，沿著通過葉片根部45的弦線中點452的射線取觀察點，如這些附圖中所示一樣。可以看到葉片截面以這樣的方式進行堆積，以致葉片儘可能平地產生性能要求所規定的扭曲和彎曲。
其它彎曲分布也是可能的。圖5a示出了彎曲風扇的上漩視圖，在該彎曲風扇中可以看到在靠近根部處沿著向後方向進行彎曲，但是在頂部處沿著向前的方向進行彎曲。頂部處的向前彎曲允許風扇在高壓下高效而無噪聲地進行工作。
圖5b示出了通過圖5a的環形罩20和彎曲風扇10的剖視圖。環形罩蓋住了熱交換器40和50的相對較小的部分，其結果是，風扇將承受相對較高的壓力。這是具有向前彎曲頂部的風扇的合適應用。根據本發明，風扇葉片4的頂部46被成形為相對於罩筒入口241保持接近不變空隙。
圖5c示出了圖5a和5b所示風扇的許多圓柱形部分，沿著通過葉片根部45的弦線中點452的射線取觀察點，如這些附圖中所示一樣。如前面例子的情況一樣，可以看到葉片部分儘可能地堆積成平面形狀。
圖6示出了通過風扇組件的截面，在這些組件中，罩20被安裝在熱交換器40和50的上遊處，並且風扇10是圖4a、4b和4c所示的。根據本發明，風扇葉片4的頂部46被成形為相對於罩筒入口241保持接近不變的空隙。筒體24在風扇葉片頂部後邊緣463的下遊處限定一個較短的距離。定子26通過徑向肋23來支撐。這種幾何形狀的優點是，罩20可以通過簡單工具而注模成一個零件。
圖7示出了通過本發明另一個實施例的罩和風扇的剖視圖。葉片頂部46的後部分465與罩筒124的形狀相一致。但是，前部464與罩筒24不一致，而是在這個區域內的風扇和罩之間可以具有明顯較大的空隙。當包裝約束條件嚴重地限制罩的深度時，這種結構是有利的。在這種情況下，如圖3a和4b所示一樣，包圍著整個葉片頂部的風扇筒體可以是這樣的深度，以致增壓室22不能得到足夠的空間。不夠深的增壓室將導致通過熱交換器的氣流非均勻性增大並且增大了所需要的風扇功率。圖7所示的結構可以用來使風扇增壓室保持足夠的深度，但是這是以與增大一部分葉片頂部周圍的洩漏相關聯的小量效率損失為代價的。
圖8示出了通過本發明另一個實施例的罩和風扇的截面圖。罩筒24在葉片頂部46的後邊緣的下遊處具有臺階部分243。定子26由該臺階部分來支撐，而臺階部分本身通過外部罩肋25來支撐。這種結構可以減少通過葉片頂部46和罩筒24之間的空隙間隙的洩漏氣流。在系統阻力較大的一些應用中，已發現具有減少噪聲的優點。
圖9a示出了通過本發明另一個實施例的風扇和罩的截面圖。罩筒24終止於風扇葉片頂部46的後邊緣的一個較小軸向距離內。定子26是外部罩肋25的延伸部。當該系統阻力較大時，發現這種結構具有減少噪聲的優點。另一個優點是減少了發動機阻塞的不利影響。實現這些優點的另一種結構示出在圖9b中。這裡，定子26由罩筒24的局部延伸部來支撐，而這些延伸部本身由外部肋25來支撐。
權利要求
1.一種汽車發動機的冷卻風扇組件，它包括罩和風扇，所述罩具有包圍著所述風扇的筒體，所述風扇包括中心輪轂和若干葉片，每個所述葉片具有根部和頂部，所述頂部具有前邊緣和後邊緣，所述罩的特徵在於該筒體具有擴口的進入口，及所述風扇的特徵在於(a)每個葉片頂部的一部分被成形成與罩筒的擴口進入口相一致；(b)在該一致部分的上遊端處的葉片頂部的半徑大於這個一致部分的下遊端處的該葉片頂部的半徑。
2.如權利要求1所述的風扇組件，其特徵在於，葉片頂部的該一致部分和罩之間的空隙間隙被調節成垂直於罩，這個空隙間隙的改變不超過增加或者減少接近那個部分的大小的20％。
3.如權利要求1所述的風扇組件，其特徵在於，葉片頂部的整個軸向大小與擴口的進入口相一致。
4.如權利要求1所述的風扇組件，其特徵在於，葉片頂部前邊緣軸向地位於進入口擴口的入口的下遊處。
5.如權利要求4所述的風扇組件，其特徵在於，葉片頂部前邊緣以一個距離軸向地位於進入口擴口的入口的下遊處，該距離小於大約0.04倍的風扇直徑。
6.如權利要求1所述的風扇組件，其特徵在於，葉片頂部的該部分的軸向大小小於大約0.3倍的整個葉片頂部中的軸向大小，其中該部分是與擴口進入口相一致的部分的上遊。
7.如權利要求1所述的風扇組件，其特徵在於，筒體包括位於擴口進入口的下遊處的、接近圓柱形的部分。
8.如權利要求1或者7所述的風扇組件，其特徵在於，葉片頂部的該部分的軸向大小小於大約0.5倍的整個葉片頂部中的軸向大小，其中該部分是與擴口進入口相一致的部分的下遊。
9.如權利要求1所述的風扇組件，其特徵在於，罩筒包括位於葉片頂部後邊緣的下遊處的臺階部分，並且所述臺階部分的半徑小於罩筒在葉片頂部後邊緣的軸向位置上的半徑。
10.如權利要求1所述的風扇組件，其特徵在於，罩筒在葉片頂部後邊緣的軸向位置上的半徑和罩筒的最小半徑之間的差值不大於0.02倍的風扇直徑。
11.如權利要求1所述的風扇組件，其特徵在於，當從上遊看去時，風扇葉片大約是徑向的。
12.如權利要求11所述的風扇組件，其特徵在於，風扇葉片在頂部向前傾斜一個值，該值小於大約風扇直徑的3％。
13.如權利要求1所述的風扇組件，其特徵在於，風扇葉片是傾斜的。
14.如權利要求13所述的風扇組件，其特徵在於，風扇葉片在向後彎曲超過大約15度的一些區域內具有向後傾斜的角度，並且在向後彎曲小於大約5度或者向前彎曲的一些區域內具有向前傾斜的角度。
15.如權利要求13所述的風扇組件，其特徵在於，風扇葉片在根部處向前彎曲，而在頂部處向後彎曲，並且在根部具有向前傾斜角，而在頂部處具有向後傾斜角。
16.如權利要求13所述的風扇組件，其特徵在於，風扇葉片在根部處向後彎曲，而在頂部處向前彎曲，並且在根部具有向後傾斜角，而在頂部處具有向前傾斜角。
17.如權利要求1所述的風扇組件，其特徵在於，擴口進入口的表面上的每個點和近似橢圓上的相應點之間的距離小於大約風扇直徑的0.5％。
18.如權利要求17所述的風扇組件，其特徵在於，一個半軸是軸向的，並且一個半軸是徑向的。
19.如權利要求18所述的風扇組件，其特徵在於，近似橢圓的徑向半軸接近0.4-1.0倍的那個橢圓的軸向半軸。
20.如權利要求18所述的風扇組件，其特徵在於，近似橢圓的軸向半軸接近0.5-2倍的葉片頂部的軸向大小。
21.如權利要求18所述的風扇組件，其特徵在於，近似橢圓的軸向半軸在0.04-0.14倍的風扇直徑之間。
22.如權利要求18所述的風扇組件，其特徵在於，近似橢圓的徑向半軸在0.02-0.11倍的風扇直徑之間。
23.如權利要求1所述的風扇組件，其特徵在於，葉片頂部的該一致部分的上遊端的半徑比葉片頂部的該一致部分的下遊端的半徑大2％-15％。
24.如權利要求1所述的風扇組件，其特徵在於，葉片頂部和罩之間的最小空隙在0.007-0.02倍的風扇直徑之間，而該最小空隙被調節成垂直於罩。
25.如權利要求1所述的風扇組件，其特徵在於，在葉片頂部和罩之間的最小軸向距離在0.011-0.034倍的風扇直徑之間。
26.如權利要求17所述的風扇組件，其特徵在於，葉片頂部的該一致部分的徑向和軸向坐標形成了彎曲，並且那個彎曲部分上的每個點和近似橢圓上的相應點之間的距離小於大約風扇直徑的0.5％。
27.如權利要求26所述的風扇組件，其特徵在於，接近擴口進入口的形狀的橢圓具有軸向的半軸和徑向的半軸，並且接近葉片頂部的形狀的橢圓具有軸向的半軸和徑向的半軸，並且接近葉片頂部形狀的橢圓的軸向半軸大於接近擴口進入口的形狀的橢圓的軸向半軸一個量，該量等於或者大於接近葉片頂部形狀的橢圓的徑向半軸超過接近擴口進入口的形狀的橢圓的徑向半軸的量。
28.如權利要求1所述的風扇組件，其特徵在於，葉片頂部弦長在0.2-0.4倍的風扇直徑之間。
29.如權利要求1所述的風扇組件，其特徵在於，罩被安裝在上遊的熱交換器的後部。
30.如權利要求29所述的風扇組件，其特徵在於，罩在筒體的上遊處具有增壓室，所述增壓室被安裝在上遊熱交換器的後部，熱交換器表面的面積被增壓室所蓋住，該面積至少接近1.5倍的風扇盤形面積。
31.如權利要求1所述的風扇組件，其特徵在於，罩被安裝在下遊熱交換器的前部上。
32.如權利要求1所述的風扇組件，其特徵在於，風扇和罩由注模塑料形成。
33.如權利要求32所述的風扇組件，其特徵在於，罩被模製成一個零件。
34.如權利要求1所述的風扇組件，其特徵在於，葉片頂部後邊緣和罩筒的下遊邊緣之間的軸向距離小於大約0.5倍的葉片頂部的軸向大小。
35.如權利要求34所述的風扇組件，其特徵在於，葉片頂部後邊緣和罩筒的下遊邊緣之間的軸向距離小於大約0.3倍的葉片頂部的軸向大小。
全文摘要
通過下面方法在汽車發動機的冷卻風扇組件(10)中可以實現高效率和低噪聲使進入口(241)擴張到罩筒(20)中，並且使風扇葉片(4)的頂部(46)成形成與進入口的形狀相一致。藉助使擴口在葉片頂部的軸向範圍內進行延伸來減少進入風扇中的氣流的分離，並且通過控制沿著整個葉片頂部的再循環來減少頂部空隙損失。使用葉片傾斜來使風扇偏移最小化，因此可以使用較小的頂部空隙，而這些頂部空隙進一步提高了性能。
文檔編號F04D29/58GK1444705SQ01811282
公開日2003年9月24日 申請日期2001年6月18日 優先權日2000年6月16日
發明者羅伯特·范豪騰 申請人:羅伯特·博施公司