专利名称：风扇的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种风扇，详细地说，是关于具备有星形轮，安装在该星形轮上的多片叶片，和安装在该叶片的表面上、对叶片进行补强的补强板的风扇。
以往，具备固定在旋转轴上的星形轮和分别安装在该星形轮的多个叶片安装部上的叶片的风扇是众所周知的。在这种风扇中，为了使工作效率良好，有采用前进翼作为叶片的风扇。特别是，在恶劣的条件下使用的建筑机械上，为了实现高效率的送风，多要求使用前进翼作为叶片。
但是，前进翼是在旋转半径方向外周部一侧向旋转方向突出的形状，风扇旋转时在该突出的部分上将施加有较大的力。在承受这样较大力的叶片上，在由叶片安装部支承的附近部分产生高应力。当为了承受这种高应力而增大叶片整体的厚度时，则存在叶片的重量过量增加，风扇旋转时的惯性矩增大，必须增大使风扇旋转的驱动力的问题。
为了解决这一问题，提出了一种不必增加叶片整体的厚度，在发生高应力的叶片的部分安装补强板的方案(参照实开平7-38696号公报等)。这种风扇是在叶片的两面上分别贴有补强板，从补强板中单方的补强板上用铆钉将星形轮固定在叶片上。即，叶片是以由两片补强板夹持的状态安装在星形轮的叶片安装部上的。两片补强板是对应于风扇旋转时产生高应力的叶片的安装部分配置的，对发生高应力的叶片部分进行补强。
但是，在上述的这种风扇中，由于是仅对应于风扇旋转时产生高应力的叶片的安装部分配置补强板的，所以虽然叶片安装部附近的叶片部分上产生的高应力被降低，但将在补强板附近的叶片部分上产生应力，叶片上产生的应力的降低不充分。而且，由于在叶片上于正反面双方上安装有补强板，所以存在叶片的自重增加，惯性矩增大的问题。
本发明的目的是提供一种将惯性矩限制在最小限度，并可降低叶片上产生的应力的风扇。
本发明为一种具备固定在旋转轴上的星形轮，分另别安装在该星形轮的多个叶片安装部上的叶片，安装在各叶片和上述叶片安装部的重合部分上、并具有大小为覆盖该重合部分的轮廓形状的补强板的风扇，其特征为，上述补强板的宽度尺寸在上述旋转半径方向内周部一侧为与该内周部对应的位置的上述叶片的宽度尺寸和上述叶片安装部的宽度尺寸的中间值以下，上述补强板的宽度尺寸在上述旋转半径方向外周部一侧为与该外周部对应的位置的上述叶片的宽度尺寸的70％以上。
通常，由于叶片是其旋转半径方向内周部一侧支承在星形轮的叶片安装部上的，所以当风扇旋转时，在叶片的旋转半径方向外周部一侧上施加有压力，由该压力产生的叶片应力集中在叶片的安装部分上。特别是，在叶片的安装部分中、叶片安装部的旋转半径方向外周一侧的角部附近发生高应力。
在本发明中，在叶片上设置补强板，该补强板的宽度尺寸在旋转半径方向内周部一侧为叶片的宽度尺寸和叶片安装部的宽度尺寸的中间值以下，在旋转半径方向外周部一侧为叶片的宽度尺寸的70％以上。即，补强板的宽度尺寸从旋转半径方向外周部一侧向内周部一侧逐渐减小。
具体地说，在发生较小应力的叶片的叶片安装部旋转半径方向内周部一侧附近，补强板的宽度尺寸为叶片的宽度尺寸和叶片安装部的宽度尺寸的中间值以下，即，由于其大小设定成对该发生应力的部位进行补强所需的最小限度，所以可使由增强部所增加的风扇重量为最小值，将惯性矩限制在最小限度，并对该发生应力的部位进行充分的补强，降低应力。
而且，在高应力发生的叶片的叶片安装部的旋转半径方向外周侧端部附近，补强板的宽度尺寸为叶片的宽度尺寸的70％以上，即，由于其大小设定成在充分覆盖该高应力发生的部位，降低该部位的应力的同时，应力可充分地从该部位放出的程度，所以在叶片的叶片安装部的旋转半径方向外周侧端部附近可充分地补强并大幅度降低高应力。
另外，在叶片的旋转半径方向内周部一侧和外周部一侧，由于是根据各部位发生的应力的大小设定补强板的宽度尺寸(大小)的，所以即使在叶片上安装补强板，也不会将多余的重量施加在叶片上，即不会多余地增大惯性矩，有效地降低叶片上产生的应力。
在本发明中，上述叶片最好为前进翼或后退翼，上述补强板最好是在上述旋转半径方向外周部一侧为向上述前进翼或后退翼的翼突出的一侧突出的形状。
在叶片作为前进翼或后退翼地构成风扇的情况下，由于风扇旋转时，该叶片(前进翼或后退翼)中由翼突出的部分承受大的压力，所以在叶片上由叶片安装部支承的部分中，特别是在突出部分一侧产生高应力。本发明中，由于补强板是在旋转半径方向外周部一侧为向该前进翼或后退翼的翼突出的一侧突出的形状，所以即使在由该前进翼或后退翼构成叶片的情况下，也可以有效地降低叶片处发生的应力。
在本发明中，上述补强板的板厚最好大于上述叶片的板厚。
根据本发明，由于在叶片上安装有厚度厚于该叶片的板厚的补强板，所以即使在高风量的风扇或高速风扇中，也可以可靠地降低叶片处发生的应力。
本发明的特征为，上述补强板仅设置在上述叶片一侧的面上。
根据本发明，由于补强板仅设置在叶片一侧的面上，所以可减少施加在风扇上的重量，降低风扇旋转时的惯性矩。另外，虽然叶片通常是在与送风方向垂直的面内向送风方向的上游侧呈凸状地弯曲的，但由于在弯曲面的背侧(凸侧)和腹侧(凹侧)作用的应力不同，所以最好根据该应力设置补强板。
图1为表示本发明一实施形式的风扇的主视图。
图2为从图1的II-II方向观察上述实施形式的风扇的侧视图。
图3为局部放大表示上述实施形式的风扇的视图。
图4为放大表示上述实施形式的叶片和补强板的视图。
图5为表示本发明变形例的视图。
图6为表示本发明其它变形例的视图。
以下，参照附图对本发明的一实施形式加以说明。
图1和图2中，表示本发明一实施形式的风扇1。该风扇1用于例如建筑机械等大型车辆的热交换器等中，具备有固定在旋转轴1A上、并具有多个叶片安装部12的星形轮10，安装在该星形轮10的各叶片安装部12上的叶片20，和用于补强该叶片20的的补强板30。当风扇1向箭头A的方向(图1)旋转时，空气向箭头B的方向(图2)流动。即，在图1中，当风扇1旋转时，沿着从纸面的表面向背面的方向送风。
星形轮10包含固定在旋转轴1A上的固定部11和呈放射状突出设置在该固定部11的外周一侧上的多个叶片安装部12。其中，各叶片安装部12如图3所示，由接近对向的一对面状部件121构成，根部分别向相同方向仅扭转相同的量。这种安装部12通过一对面状部件121夹持叶片20的旋转半径方向内周部一侧(以下，简称为“内周部一侧”)，从而支承叶片20。
叶片20为制成大致的扇形，旋转方向前缘部21的旋转半径方向外周部一侧(以下，简称为“外周部一侧”)向旋转方向一侧突出的叶片，即被称为前进翼的叶片。而且叶片20在从旋转方向前缘部21向旋转方向后缘部22的方向上以小的曲率弯曲，在图3中，底面20A(背侧的面20A)缓缓地膨出，顶面20B(腹侧的面20B)缓缓地凹进。各叶片20安装在根部扭转的叶片安装部12上，以前缘部21突出于图3中下侧的状态，后缘部22逐渐突出于图3中上侧的状态，呈放射状地配置在星形轮10的外周一侧。
补强板30制成大致的T字形，仅配置在叶片20背侧的面20A上，是通过焊接安装的。在此，叶片安装部12是以一对面状部件121中一方的面状部件121直接安装在叶片20腹侧的面20B上，另一方的面状部件121夹着补强板30安装在叶片20背侧的面20A上的状态安装的。将这样重叠的叶片20、补强板30和面状部件121用铆钉40固定。
补强板30具有覆盖叶片20和叶片安装部12重合部分的轮廓形状的大小，沿着旋转半径方向，从内周侧端部起到外周部一侧的中途为止覆盖叶片20的面。因此，旋转半径方向上补强板30外周侧的端部是由于叶片20的安装部分(向叶片安装部12上安装的叶片20部分)处的应力分布而其位置不同地设定的。具体地说，如图4所示，若从叶片安装部12的外周侧端部12A到叶片20的外周侧端部20C的距离为x的话，补强板30的外周侧端部30A设定在从叶片安装部12的外周侧端部12A起例如距离x/2的位置、距离x/3的位置、或距离x/4的位置等处。另外，在本实施形式中，补强板30的外周侧端部30A是配置在从叶片安装部12的外周侧端部12A起距离大致x/3的位置处。
而且，补强板30的板厚大于叶片20的板厚(参照图3)。另外，补强板30的宽度尺寸(与旋转半径方向大致垂直的方向上的尺寸)是从外周部一侧向内周部一侧逐渐减小的。
若对补强板30的宽度尺寸进一步详细地说明，则如图4所示，补强板30的最大宽度尺寸a1(以下，称为外周部一侧宽度尺寸a1)是位于外周部一侧上、对应于该尺寸a1的位置处的叶片20的外周部一侧宽度尺寸b1的70％以上，即a1≥0.7b1。在本实施形式中，补强板30在外周部一侧是从前缘部21的端缘起至后缘部22的端缘为止的大小，与补强板30外周部一侧宽度尺寸a1、叶片20的外周部一侧宽度尺寸b1大致相同，即a1b1。
通常，叶片20由于外周部一侧与内周部一侧相比要从事更多的工作，所以当风扇1旋转时，外周部一侧上施加的风压远大于内周部一侧。因此，在叶片20上未设置补强板30的情况下，由叶片安装部12支承的叶片20的部位中，特别是外周部一侧上应力集中，另外，由于叶片20是前进翼，所以位于其突出的翼侧(即前缘部21一侧)上的叶片20的部分d(图4中斜线表示的部分)应力更加集中。即在部分d产生高应力。在本实施形式中，作为叶片20上产生高应力的部位d由补强板30充分地进行了补强，降低了部分d上的应力。而且，由于补强板30在外周部一侧上为从前缘部21的端缘起至后缘部22的端缘为止的大小，在宽广的范围对叶片20的外周部一侧进行了补强，所以在补强板30外周部一侧附近的叶片20的部位上只产生小的应力。
另一方面，补强板30的最小宽度尺寸a2(以下，称为内周部一侧宽度尺寸a2)是位于内周部一侧、对应于该尺寸a2的位置处的叶片20的内周部一侧尺寸宽度b2和叶片安装部12的内周部一侧宽度尺寸c的中间值，即a2(b2＋c)/2。
如上所述，由于叶片20的内周部一侧与外周部一侧相比不起作用，所以在由叶片安装部12支承的叶片20的部位中，内周部一侧不产生高应力。这样，在只产生较小应力的叶片20内周部一侧补强板30的内周部一侧宽度尺寸a2为叶片20的内周部一侧宽度尺寸b2和叶片安装部12的内周部一侧宽度尺寸c的中间值，即，其大小设定成补强该应力发生部位所需的最小限度。通过在叶片20上设置这样的补强板30，在可对叶片20的叶片安装部12的内周部一侧附近进行充分的补强，降低应力的同时，还可以使由于补强板30的安装所增加的风扇1的重量为最小限度。
如上所述，根据本实施形式，具有以下效果。
(1)在由叶片安装部12支承的叶片20的部位中，发生较小应力的内周部一侧上，补强板30的内周部一侧宽度尺寸a2设定成叶片20的内周部一侧宽度尺寸b2和叶片安装部12的内周部一侧宽度尺寸c的中间值。即，由于在支承于叶片20的安装部12上的部位中发生较小应力的内周部一侧上，其大小设定成对该应力发生部位进行补强所需的最小限度，所以可使因该补强板30增加的风扇1的重量为最小限度，并可将惯性矩限制在最小，同时可对该应力发生部位进行充分补强，降低应力。
而且，在由叶片安装部12支承的叶片20的部位中发生高应力的外周部一侧上，补强板30的外周部一侧宽度尺寸a1设定成为叶片20的外周部一侧宽度尺寸b1的70％以上。即，由于其大小设定成可充分覆盖支承于叶片20的安装部12上的部位中发生高应力的外周部一侧上、特别是部分d，所以可大幅度降低部分d处的应力。而且，由于补强板30在外周部一侧上为从前缘部21的端缘起至后缘部22的端缘为止的大小，在宽广的范围对叶片20的外周部一侧进行了补强，所以在补强板30的外周部一侧附近的叶片20的部位上只发生较小的应力。这样一来，不仅可降低部分d上发生的应力，也可以降低补强板30的外周部一侧附近发生的应力，可大幅度降低叶片20上产生的应力。
另外，由于在叶片20的内周部一侧和外周部一侧上，是根据各部位发生的应力大小来设定补强板30的宽度尺寸a1、a2的，所以即使在叶片20上安装补强板30，也不会将多余的重量施加在叶片20上，即不会过度地增大惯性矩，可有效地降低叶片20上发生的应力。
(2)由于补强板30在旋转半径方向外周部一侧上为向叶片20(前进翼)的翼突出的一侧突出的形状，所以即使由前进翼构成叶片20，也可以有效地降低叶片20处发生的应力。
(3)由于在叶片20上安装有板厚大于叶片20的板厚的补强板30，所以即使风扇1为高风量风扇、或高速风扇，也可以可靠地降低叶片20处发生的应力。
(4)由于补强板30仅设置在叶片20背侧的面20A上，所以可减小施加在风扇1上的重量，不会过度地增加风扇1旋转时的惯性矩地对叶片20进行补强。
另外，本发明并不仅限于上述实施形式，在可到达本发明目的的范围内的变形、改进也包含在本发明中。
例如，在上述实施形式中，补强板30的板厚大于叶片20的板厚，但补强板的板厚既可以与叶片的板厚大致相同，也可以小于叶片的板厚，这种情况也包含在本发明中。
例如，在上述实施形式中，叶片20为前进翼。但既可以是后缘部(与旋转方向相反一侧的缘部)为向与旋转方向相反的方向一侧突出的叶片(被称为后退翼)，也可以其它形状的叶片。特别是，在叶片为后退翼的情况下，补强板的形状最好为向后缘部一侧突出的形状。
在上述实施形式中，补强板30的内周部一侧宽度尺寸a2设定成为叶片20的内周部一侧宽度尺寸b2和叶片安装部12的内周部一侧宽度尺寸c的中间值，但本发明所涉及的补强板并不仅限于此，只要是将补强板30的内周部一侧宽度尺寸a2设定成为叶片20的内周部一侧宽度尺寸b2和叶片安装部12的内周部一侧宽度尺寸c的中间值以下即可，例如，为图5所示的补强板50也可以。
这种补强板50为，其最小宽度尺寸a3(内周部一侧宽度尺寸a3)位于内周部一侧，同时与该尺寸a3的位置相对应的叶片安装部12的内周部一侧宽度尺寸c大致相同。另外，补强板50外周部一侧的形态与上述实施形式的补强板30外周部一侧的形态相同。若采用这种补强板50，则由于其内周部一侧小于上述实施形式的补强板30的内周部一侧，所以可进一步抑制风扇重量，并且叶片20的内周部一侧可在一定程度上得到补强，同时可充分补强叶片20的外周部一侧，有效地降低叶片20的应力。
在上述实施形式中，补强板30在其外周部一侧上制成从前缘部21的端缘起至后缘部22的端缘为止的大小，但本发明所涉及的补强板并不仅限于此，只要是将补强板30的外周部一侧宽度尺寸a1设定成叶片20的外周部一侧宽度尺寸b1的70％以上即可，例如，可以是图6所示的补强板60。
这种补强板60为，其最大宽度尺寸a4(外周部一侧宽度尺寸a4)位于外周部一侧，同时大小为与该尺寸a4的位置相对应的叶片20外周部一侧宽度尺寸b4的70％以上。因此，补强板20为其外周部一侧向叶片20的前缘部21一侧突出的形状。由于补强板60的大小为可有效地降低叶片20的应力的最小限度，所以即使将补强板60安装在风扇1上，也几乎不会增加风扇1的惯性矩，可降低叶片20的应力。
在上述实施形式中，补强板30是安装在叶片20背侧的面20A上的，但也可以安装在腹侧的面20B上，而且，还可以安装在叶片20的两面20A、20B上。特别是，在两面上安装补强板的情况下，一对补强板不必为同一形状，只要根据叶片的应力分布分别适当决定各补强板的形状即可。但是，若在两面上安装补强板，则由于风扇的重量增加，旋转时的惯性矩增大，所以最好将补强板仅安装在叶片一侧的面上。因此，由于叶片20背侧的面22A和腹侧的面22B处的应力分布不同，所以在与上述实施形式相反一侧的面、即腹侧的面22B上设置补强板时，如图6中的虚线所示，要将补强板61设计成大面积覆盖叶片20的后缘部22一侧的面积。
权利要求
1.一种风扇，具备固定在旋转轴上的星形轮，分别安装在该星形轮的多个叶片安装部上的叶片，安装在各叶片和上述叶片安装部的重合部分上、并具有大小为覆盖该重合部分的轮廓形状的补强板，其特征为，上述补强板的宽度尺寸在上述旋转半径方向内周部一侧为，与该内周部对应的位置的上述叶片的宽度尺寸和上述叶片安装部的宽度尺寸的中间值以下，上述补强板的宽度尺寸在上述旋转半径方向外周部一侧为，与该外周部对应的位置的上述叶片的宽度尺寸的70％以上。
2.根据权利要求1所述的风扇，其特征为，上述叶片为前进翼或后退翼，上述补强板为在上述旋转半径方向外周部一侧、向上述前进翼或后退翼的翼突出的一侧突出的形状。
3.根据权利要求1所述的风扇，其特征为，上述补强板的板厚大于上述叶片的板厚。
4.根据权利要求1所述的风扇，其特征为，上述补强板仅设置在上述叶片一侧的面上。
全文摘要
一种风扇,将补强板30的内周部一侧宽度尺寸a2设定成为叶片20的宽度尺寸b2和叶片安装部12的宽度尺寸c的中间值以下,将补强板30的外周部一侧宽度尺寸a1设定成叶片20的宽度尺寸b1的70%以上。由于根据叶片20上产生的应力的大小设定补强板30的宽度尺寸a1、a2,所以可有效地降低叶片20上发生的应力。而且,由于将补强板的大小也设定成可有效地降低应力的最小限度,所以可抑制风扇1的重量,并抑制惯性矩。
文档编号F04D29/30GK1330230SQ0112203
公开日2002年1月9日 申请日期2001年6月22日 优先权日2000年6月22日
发明者西山利彦, 舆水贤悟, 稻叶惠市 申请人:株式会社小松制作所