[发明专利]具有改进的风扇环熔合线强度的塑料风扇

说明书

本申请是申请日为2007年12月28日、申请号为200780045130.5、发明名称为“具有改进的风扇环熔合线强度的塑料风扇”的中国专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请是2004年4月26日提交的美国专利申请序列号10/831,789的一个部分继续申请。

技术领域

本发明总体上涉及风扇驱动系统并且更确切地涉及具有改进的风扇环熔合线强度的塑料风扇。

背景技术

本发明涉及冷却风扇，例如，由工业的或汽车的发动机驱动并且用于冷却的风扇。更确切地说，本发明的某些方面涉及一种环形风扇，而其他特征涉及风扇叶片的设计。

在大多数工业和汽车发动机的应用中，发动机驱动的冷却风扇被用来引导空气经过一个冷却散热器。通常，风扇是通过与发动机曲轴相连接的一个皮带传动机构来驱动的。

一种典型的冷却风扇包括被安装到一个中心轮毂板上的多个叶片。例如，可将轮毂板配置为提供到皮带传动机构的一种转动连接。风扇叶片的大小和数目是由对于具体应用的冷却需求来决定的。例如，一个小的汽车风扇可能只需具有仅9″直径的四个叶片。在较大的应用中，要求更多数量的叶片。在一种典型的重型汽车应用中，在风扇设计包括九个叶片，这些叶片具有704mm的外部直径。

除了叶片的数量和直径外，一个具体风扇的冷却能力还由气流体积来决定，该气流体积能够由风扇在其运行速度下产生。这种气流体积取决于具体的叶片几何形状(例如，叶片面积和曲率或外轮廓)以及风扇的转速。

当冷却风扇的尺寸和冷却气流容量增加时，风扇(并且特别是这些叶片)经受的负载增加也增加。此外，更高的转速和经过风扇增加的气流能够导致这些叶片失去迎角(de-pitching)和显著的噪声问题。为了在某种程度上解决这些问题，某些冷却风扇设计结合了一种环绕风扇周边的环。确切地说，这些叶片顶端被附接到该环上，这种附接为这些叶片顶端提供了稳定性。特别是当该环与沿环的周边的一个U形护罩相结合时，该环还有助于减少叶片顶端的涡旋脱落。

因此，环形风扇设计消除了先前无支撑的冷却风扇构型所遇到的结构性困难。然而，随着由环形风扇所提供的增加的强度以及改进的振动特性，用于这些风扇的标称运行条件已被增加到再次推动该环形风扇能力的的边缘。而且，该圆周环的质量惯性增加了施加在该叶片环接口上的向心力。因此，与以前的冷却风扇设计相似，在环形风扇失败之前，能够施加在这些环形风扇上的力的数量是有限度的。对于塑料或纤维增强的塑料模制的环形风扇(它们通过注塑模制形成)而言，典型地是由于沿熔合线或接合线发生的应力而失败，这些线是在模制过程中在熔融的聚合材料的两个相对的流动前锋处基本上以彼此相对180度的一个角度“顶头”碰撞而形成的。

因此，再次发生了对于改进环形风扇的冷却气流容量的方法的需要，而同时要增加其强度。当风扇的运行转速增加以满足用于大型工业和汽车发动机不断增加的冷却需求时，这种需要变得特别急迫。

发明内容

本发明涉及用于增加聚合体或纤维增强的聚合体环型风扇强度的一种方法，具体地是利用一种注塑模制的方法形成的风扇。

本发明的意图是要将熔合线或接合线的位置移动到与接合线相反沿新产生的交汇线一个更小应力的位置或方向上。在形成这些交汇线的地方熔融材料的相对的流动前锋以彼此相对不是180度的角度(即不是彼此“对顶”)处彼此汇合和碰撞。优选地，这些流动前锋将部分地彼此滑动经过，和/或将以一种涡旋的方式混合。其意图还在于改进沿交汇线的玻璃纤维增强作用。本发明提出了用于实现这种结果的几种实施方案。

在一个实施方案中，该风扇环在两个相邻的风扇叶片之间的部分(并且有可能定位在接近以前的交汇线的位置)被增厚，因此允许熔融的原料在该区域中流动经过或者形成涡旋，以便在此位置处形成具有最小量的材料直接碰撞的一条交汇线。在这些实施方案之一中，两个相邻的风扇叶片之间的风扇环在邻近这些叶片之一的截面区域比另一个要更大，并且更大和更小的区域以一种多角度的方式相交，以协助这两个液流沿彼此的侧面至少部分地经过并且产生一种混合或者涡旋型的交互作用。