开口风扇扇叶及开口风扇的制作方法

本发明涉及发动机冷却系统中的散热风扇领域，具体涉及一种开口风扇扇叶及开口风扇。

背景技术：

1、在商用车行驶过程中，发动机工作会产生大量热量，为了维持发动机的最佳温度，需要有冷却系统对发动机进行散热，而冷却系统中的核心部件就是散热器以及搭配的冷却风扇。随着商用车在国内的发展，冷却风扇的发展也在不断进行，从早期无法调速的直连风扇，过渡到有限挡转速的电磁风扇，最终到无级变速的硅油风扇，不断向着调试越来越准，响应越来越快，功率消耗越来越低发展。上述冷却风扇往往采用吸风设计，可通过车头格栅吸入冷空气，加强散热器周围的空气流动，给散热器中的冷却液降温，最终降低发动机的工作温度。

2、目前主流硅油风扇包括温控和电控硅油风扇，无论是温控还是电控硅油风扇均是由金属离合器与尼龙扇叶两部分组成。其中温控硅油风扇是借助感温型金属片来感知离合器周围温度，发生形变并带动阀杆动作，从而实现硅油风扇的啮合和分离；电控硅油风扇是由整车ecu发送需求转速，同时在离合器内部形成变化的磁场并带动阀杆动作，使硅油风扇的转速达到需求转速。从结构上划分，尼龙扇叶可分为开口风扇扇叶及开口风扇和环形风扇：前者质量小，对发动机负荷小，风量大，强度低，同时开口风扇扇叶及开口风扇的挡风圈和硅油风扇都安装在发动机支架上，两者振动频率一致，不容易刮擦；后者由于扇叶附带环状结构，质量和空间占位都较大，同时环状结构也阻挡了气流的吸入和释放，风量和效率较低，还有由于环形风扇的护风圈安装在前端模块上，而硅油风扇又装在发动机上，两者位于不同支架，振动频率不一致，容易发生扇叶与护风圈刮擦问题，甚至断裂，同时由于风扇的环形设计，环形扇叶整体的强度较大。

3、目前商用车平台上，在大多数工况下，整车厂和发动机供应商为了提升发动机冷却系统的散热能力，往往采用大风量的开口风扇扇叶及开口风扇；当使用工况较恶劣时，例如涉水渣土车或矿车上，由于经常涉水或触碰到大颗粒的石子，强度高的环形风扇是首选。

4、目前市场上具备高强度特性的开口风扇扇叶及开口风扇实例较少，究其原因在于：首先，对整车厂及发动机厂来说，当环形风扇风量不足时，可以靠提升风扇的直径，就可以轻松提升风量，没有开发小直径高强度开口风扇扇叶及开口风扇的必要；其次，空气动力学在国内起步较晚，高强度的开口风扇扇叶及开口风扇的开发难度大，许多小风扇供应商没有自行开发的能力；最后，整车端风量数据采集困难，风扇供应商无法有效评估风扇性能，开发进度缓慢。随着商用车平台国ⅵ标准的实施，发动机马力段不断提升，由于布置空间有限，靠着不断提升风扇的直径这条路已经走不通，因此大风量、高强度的开口风扇扇叶及开口风扇的开发也变得越来越重要。

技术实现思路

1、为解决以上问题，本发明提供一种开口风扇扇叶及开口风扇，风量大、强度高，相比同直径环形风扇，空间布置更加紧凑。

2、本发明采用的技术方案是：一种开口风扇扇叶，其特征在于：包括连接在轮毂上的叶片，所述叶片包括吸入面和压力面，所述压力面沿风扇旋转方向设有加强筋，所述加强筋从轮毂向叶尖延伸，所述加强筋靠轮毂一端处于入口叶边一侧，靠叶尖一端处于出口叶边一侧；所述加强筋沿叶片长度方向延伸不小于叶片长度的3/4，沿叶片宽度方向延伸不小于叶片宽度的3/4；所述加强筋向叶片一侧圆弧凹陷，且在叶片中部向上凸起。

3、作为优选，叶片根部处加强筋的特征线与叶片的平面夹角为40°～50°，叶片中部处加强筋的特征线与叶片平面夹角为120°～130°，叶片顶部处强筋的特征线与叶片的平面夹角为40°～50°。

4、作为优选，所入口叶边的叶尖处设有入切角。

5、作为优选，所述入切角呈现钝角。

6、作为优选，入切角与叶片的边缘点的距离为10～15mm，入切角为135°～150°。

7、作为优选，叶弦长度范围为168mm～199mm，挠曲度范围为28mm～37mm，入射角的范围为38°～40°，挠曲度与叶弦的比值范围为0.17～0.19。

8、作为优选，所述吸入面布置有导流结构。

9、作为优选，导流结构从出口叶边中部开始，经过叶片中部，最后接近入口叶边，并通过圆角过渡与吸入面相结合。

10、作为优选，导流结构的垂直高度依次降低：在出口叶边处高度为15～25mm，在叶片中间的高度为8～12mm，在入口叶边处的高度为3～5mm。

11、一种开口风扇，其特征在于：具有上述的开口风扇扇叶。

12、本发明取得的有益效果是：通过在扇叶的压力面布置加强筋，借助加强筋提升扇叶强度，防止该位置受外力撞击而变形，防止扇叶损坏，提升扇叶的使用寿命和可靠性。本发明中既保留了开口风扇大风量和高效率的优点，又可以媲美甚至优于环形风扇的强度，拓展了开口风扇的使用场景，例如可应用于较为恶劣的工况(例如矿车，涉水渣土车等)。

13、相比同直径环形风扇，空间布置更加紧凑，优化了发动机部件的布置空间；开口风扇没有额外的环状结构，降低了风扇整体的重量和扭矩，减少了发动机的负载和油耗；开口风扇除了一般工厂场景外，还可以应用于恶劣环境工况上，拓宽了开口风扇的应用环境，提升了开口风扇的通用性；开口风扇的挡风圈和硅油风扇都安装在发动机支架上，两者振动频率一致，不容易刮擦，避免了扇叶刮擦，叶片破损导致发动机水温过高，提升了硅油风扇产品的售后表现，提升了终端客户的体验。本发明具有以下优点：

14、1、得益于独特的加强筋设计，单个扇叶的强度得到了加强，同时风扇总成的强度也得到提升，强度提升往往也意味着扇叶的使用寿命的提升，因为在售后市场上，扇叶的主要失效模式是撞击而导致的损伤，例如异物撞击或者皮带轮脱落撞到了风扇，提升了扇叶强度，就意味着风扇可以更好的抵御异物的撞击，可以有效的降低售后质量问题；

15、2、得益于扇叶边缘的入切角设计，一方面可以有效降低扇叶的重量，减低发动机负载；另一方面可以避免应力集中在扇叶的边缘处，防止扇叶从边缘处断裂，这点尤其对于恶劣工况比较重要，例如渣土车或者涉水车辆，经常发生风扇与异物接触；

16、3、得益于加强筋上的减重处理，加强筋的重量得到了优化，风扇整体的脱模更容易，成品率高，降低废品率；另外减重处理也便于注胶模具内胶体的流动，减少注塑时间，降低生产成本；

17、4、拓宽了开口风扇的应用平台，目前开口风扇因其风量大、效率高、成本低，已用于大部分工况，但在涉水渣土车或者其他污染较大的环境，没有涉及，得益于本发明，开口风扇也可以运用于这些恶劣的环境，便于开口风扇的平台化。

技术特征：

1.一种开口风扇扇叶，其特征在于：包括连接在轮毂上的叶片，所述叶片包括吸入面和压力面，所述压力面沿风扇旋转方向设有加强筋，所述加强筋从轮毂向叶尖延伸，所述加强筋靠轮毂一端处于入口叶边一侧，靠叶尖一端处于出口叶边一侧；所述加强筋沿叶片长度方向延伸不小于叶片长度的3/4，沿叶片宽度方向延伸不小于叶片宽度的3/4；所述加强筋向叶片一侧圆弧凹陷，且在叶片中部向上凸起。

2.根据权利要求1所述的开口风扇扇叶，其特征在于：叶片根部处加强筋的特征线与叶片的平面夹角为40°～50°，叶片中部处加强筋的特征线与叶片平面夹角为120°～130°，叶片顶部处强筋的特征线与叶片的平面夹角为40°～50°。

3.根据权利要求1所述的开口风扇扇叶，其特征在于：所入口叶边的叶尖处设有入切角。

4.根据权利要求3所述的开口风扇扇叶，其特征在于：所述入切角呈现钝角。

5.根据权利要求3所述的开口风扇扇叶，其特征在于：入切角与叶片的边缘点的距离为10～15mm，入切角为135°～150°。

6.根据权利要求1所述的开口风扇扇叶，其特征在于：叶弦长度范围为168mm～199mm，挠曲度范围为28mm～37mm，入射角的范围为38°～40°，挠曲度与叶弦的比值范围为0.17～0.19。

7.根据权利要求1所述的开口风扇扇叶，其特征在于：所述吸入面布置有导流结构。

8.根据权利要求1所述的开口风扇扇叶，其特征在于：导流结构从出口叶边中部开始，经过叶片中部，最后接近入口叶边，并通过圆角过渡与吸入面相结合。

9.根据权利要求8所述的开口风扇扇叶，其特征在于：导流结构的垂直高度依次降低：在出口叶边处高度为15～25mm，在叶片中间的高度为8～12mm，在入口叶边处的高度为3～5mm。

10.一种开口风扇，其特征在于：具有权利要求1～9任一项所述的开口风扇扇叶。

技术总结本发明涉及一种开口风扇扇叶及开口风扇，该扇叶，包括连接在轮毂上的叶片，叶片包括吸入面和压力面，压力面沿风扇旋转方向设有加强筋，所述加强筋从轮毂向叶尖延伸，加强筋靠轮毂一端处于入口叶边一侧，靠叶尖一端处于出口叶边一侧；加强筋沿叶片长度方向延伸不小于叶片长度的3/4，沿叶片宽度方向延伸不小于叶片宽度的3/4；加强筋向叶片一侧圆弧凹陷，且在叶片中部向上凸起。通过在扇叶的压力面布置加强筋，借助加强筋提升扇叶强度，防止该位置受外力撞击而变形，防止扇叶损坏，提升扇叶的使用寿命和可靠性。本发明中既保留了开口风扇大风量和高效率的优点，又可以媲美甚至优于环形风扇的强度，拓展了开口风扇的使用场景。技术研发人员：李明超,彭斯,吴志鹏受保护的技术使用者：东风马勒热系统有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14