CN110030211B - 冷却器风扇模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种冷却器风扇模块(1)，具有：风扇罩(2)；风扇叶轮凹部(4)，所述风扇叶轮凹部(4)在风扇罩(2)中构成；马达支架(3)，所述马达支架经由沿流动方向观察位于下游的支柱(10)与风扇罩(2)机械连接；马达(5)，所述马达至少部分地支承在马达支架(3)中；风扇叶轮(6)，所述风扇叶轮设置在风扇叶轮凹部(4)中，并且所述风扇叶轮由马达(5)围绕旋转轴线(R)旋转地驱动，其中风扇叶轮具有多个翼元件(6a)，其中具有支柱(10)中的至少一个和翼元件(6a)中的至少一个的一组的全部元件镰刀形向前弯曲或者镰刀形向后弯曲。

Description

冷却器风扇模块
技术领域
本发明涉及一种冷却器风扇模块，尤其电运行的冷却器风扇模块，尤其用于机动车，所述冷却器风扇模块具有沿主流动方向观察位于下游的支柱。
背景技术
尤其机动车的内燃机中的冷却系统主要将输出到燃烧空间和缸的壁上的热量引出，因为燃烧过程不理想地进行。因为过高的温度会损坏发动机(润滑膜的撕裂、阀的燃烧等)，内燃机必须有效地冷却。
现代的内燃机、尤其机动车中的四冲程发动机除了少数例外之外被液体冷却，其中通常由水、防冻剂和防腐蚀剂构成的混合物用作为冷却液体。
冷却液体经由软管、管和/或通道泵吸经过发动机(气缸盖和发动机缸体)以及可能经过发动机的受到强烈热负荷的构件，如废气涡轮增压机、发电机或废气回引冷却器。在此，冷却液体吸收热能，并且将所述热能从上述部件中引出。加热的冷却液体继续流向冷却器。所述冷却器——以前通常由黄铜构成，现在大多由铝构成——通常安置在机动车的前部，在那里空气流吸收冷却剂的热能从而在所述冷却剂再次朝向发动机回流之前将其冷却，由此冷却剂循环回路是闭合的。
为了使空气通过冷却器推动，在(主)流动方向上观察在冷却器之前(上游)或之后(下游)设置冷却器风扇模块，所述冷却器风扇模块能够经由皮带传动装置或以电方式经由电动马达驱动。下面的实施方案涉及电驱动的冷却器风扇模块。
冷却器风扇模块传统地由风扇罩构成，所述风扇罩具有风扇叶轮凹部。在风扇叶轮凹部中设置有马达支架，所述马达支架经由支柱与风扇罩机械连接。支柱能够基于空气体积流设置在风扇罩的下游侧或上游侧。在马达支架中保持马达，尤其电动马达。在电动马达的输出轴上设置有风扇叶轮，所述风扇叶轮通过电动马达驱动，在风扇叶轮凹部中转动。
在设计和开发冷却器风扇模块时，除了要求的每单位时间的空气体积之外，可用的结构空间、尤其其基于空气体积流在冷却器的上游或下游的设置和/或其尺寸和噪声形成也是重要的。
尤其关于噪声形成重要的是，支柱设置在风扇罩的上游侧还是下游侧上，这在于这两个方案的从根本上不同的空气动力学特性：空气在风扇罩的上游侧(吸力侧)极其缓慢地并且至少基本上层流地流动，而所述空气在风扇罩的下游侧(压力侧)上、即在穿过风扇叶轮凹部之后，与之前相比更快速地、更密集地并且更为湍流地流动。出于所述原因，对位于上游和下游的支柱的要求——除了马达支架的保持的主要求之外——相互间的区别根本上在于：位于上游的支柱也能够承担输送和/或传导空气功能，这对于位于下游的支柱至少基本上是不重要的。在此更确切地说关键的是，支柱在空气动力学方面考虑设计成尽可能“不可见的”，即支柱设计成，使得所述支柱尽可能少地影响下游的空气流动。
DE 10 2012 112 211 A1涉及一种用于换热器的鼓风单元。公开的鼓风单元具有直线的、位于下游的辐条，所述辐条将用于容纳电驱动发动机的环形的支撑元件与板状的支撑结构连接。
发明内容
基于所述背景，本发明所基于的目的是，提供一种改进的冷却器风扇模块，所述冷却器风扇模块尤其关于噪声形成是有利的。
根据本发明，所述目的通过一种冷却器风扇模块来实现。
据此，根据本发明的冷却器风扇模块具有：风扇罩；风扇叶轮凹部，所述风扇叶轮凹部在风扇罩中构成；马达支架，所述马达支架经由沿流动方向观察位于下游的支柱与风扇罩机械连接；马达，尤其电动马达，所述马达至少部分地支承在马达支架中；和风扇叶轮，所述风扇叶轮设置在风扇叶轮凹部中，并且所述风扇叶轮由马达旋转地围绕旋转轴线驱动，其中风扇叶轮具有多个翼元件，其中具有支柱中的至少一个和翼元件中的至少一个的组的至少全部元件镰刀形向前弯曲或镰刀形向后弯曲。
本发明的意义上的“冷却器风扇模块”尤其是如下组件，所述组件沿流动方向观察设置在车辆的冷却器的上游或下游，并且所述组件设为用于，尤其设计用于，产生空气体积流，所述空气体积流延伸穿过冷却器和/或环绕冷却器，其中空气体积流吸收冷却器的热量。
本发明的意义上的“风扇罩”尤其是如下框架，在所述框架中保持风扇叶轮，并且本身又优选地设置、尤其固定在冷却器上或附近。本发明的意义上的风扇罩优选具有塑料材料，尤其塑料复合物，尤其地，风扇罩由其形成。附加地和/或替选地，风扇罩具有金属材料，例如铁、钢、铝、镁等，尤其地，至少部分地、尤其至少基本上、尤其完全地由其形成。根据一个实施方案，风扇罩也能够具有多于一个的风扇叶轮凹部、马达支架、马达和风扇叶轮，尤其地，本发明适合于使用在具有两个或更多个、尤其两个风扇叶轮的冷却器风扇模块中。根据一个实施方案，风扇罩附加地具有至少一个可关闭的开口，尤其至少一个活门，尤其多个活门。这尤其是有利的，因为以所述方式能够实现其他的空气引导特性。
本发明的意义上的“风扇叶轮凹部”尤其是风扇罩之内的材料留空部。根据本发明的一个实施方案，支柱在风扇叶轮凹部中延伸，所述支柱将同样设置在风扇叶轮凹部中的马达支架与风扇罩机械地、尤其也电地和/或电子地连接。根据本发明的一个实施方案，风扇叶轮凹部通过护罩环限界。
本发明的意义上的“马达支架”尤其是用于将马达机械固定在风扇罩上的装置，尤其用于提供反作用于风扇叶轮的转矩。根据一个实施方案，马达支架是至少一个基本呈环形的结构，在所述结构中保持马达。这尤其是有利的，因为以所述方式，有利的冷却空气流动不被马达影响。
本发明的意义上的“流动方向”尤其表示所谓的主流动方向，即如下流动，所述流动平行于风扇罩的旋转轴线穿过风扇罩的风扇叶轮凹部，并且用于冷却器的冷却。
本发明的意义上的“支柱”尤其是杆状的或镰刀形的结构，所述结构提供在马达支架和风扇罩之间的机械连接。根据本发明的一个实施方案，支柱能够具有水滴状的横截面，以便实现有利的空气动力学的和/或声学的效果。
本发明的意义上的“马达”尤其是如下机器，所述机器机械做功，这通过如下方式实现：所述机器将能量形式、例如热能/化学能或电能转换成动能、尤其转矩。这尤其是有利的，因为以这种方式，风扇罩能够除了输送能量之外至少基本上自给自足地运行，这就是说无需从外部供给动能，例如经由楔形皮带或齿带。
本发明的意义上的“电动马达”是机电转换器(电机)，所述机电转换器将电功率转换成机械功率，尤其转矩。本发明的意义上的术语电动马达包括、但是不限制于直流马达、交流马达和三相交流马达或有刷的或无刷的电动马达或内转子马达和外转子马达。这是尤其有利的，因为电能与机械能或化学能相比是能容易转换的能量形式，借助所述能量形式提供用于驱动风扇叶轮的转矩。
本发明的意义上的“风扇叶轮”尤其是旋转对称的部件，所述部件具有毂、尤其毂头，所述毂头将风扇叶轮与马达、尤其经由从其中伸出的轴以如下方式连接：使得由马达产生的转矩至少基本上完全地传递到风扇叶轮上。
本发明的意义上的“翼元件”是相对于垂直于旋转轴线的平面倾斜的、至少基本上面状的体部，所述体部设置在毂头上，并且所述体部设为用于，尤其设计用于，只要风扇叶轮被置于旋转运动，就产生空气体积流。翼元件在此优选相对于旋转轴线在-90°至+90°、尤其-75°至+75°、尤其-60°至+60°、尤其-45°至+45°、尤其-30°至+30°和尤其优选-15°至+15°的角度范围中倾斜。将本申请的意义上的翼元件尤其也理解成翼部、叶片或转子叶片。
本发明的意义上的“镰刀形向前弯曲”尤其表示，翼元件的尖部沿转动方向观察超前于翼元件的中点。
本发明的意义上的“镰刀形向后弯曲”尤其表示，翼元件的尖部沿转动方向观察落后于翼元件的中点。
换言之，关于在垂直于旋转轴线的平面中的扩展，至少一个支柱的几何形状至少基本上遵循至少一个翼元件的几何形状。尤其地，关于在垂直于旋转轴线的平面中的扩展，至少一个支柱的支柱中弧线的几何形状至少基本上遵循至少一个翼元件的翼元件中弧线的几何形状。
这尤其是有利的，因为以所述方式尤其在声学方面能够避免尤其位于下游的支柱的负面影响中的至少一个。对此必须知道，在研发风扇罩时支柱始终是干扰的。通过风扇叶轮产生的体积流尤其沿流动方向观察在风扇叶轮下游不远处具有提高的密度，并且各个空气分子以非常高的速度和通过风扇叶轮产生的漩涡向前运动。在所述初始情况下，空气分子撞到“基本上竖立的”支柱上，由此进行空气分子的制动和方向改变。在此存在不期望的噪声，尤其在翼部、尤其其前缘扫过支柱时如此。这产生不期望的噪声，尤其所谓的“闭塞(Blocken)”，这在更下文中再次描述。通过支柱的几何形状关于径向延伸至少基本上遵循翼元件的几何形状，能够实现，翼元件的前缘不在整个长度上同时遇到支柱，而是在此仅始终存在重叠点，所述重叠点沿径向方向移动。在此例如考虑市售的裁纸剪刀，其中一旦闭合剪刀，两个刀的交点就沿着延伸方向移动。
根据本发明的一个实施方案，所述组包括多个、尤其全部支柱和/或多个、尤其全部翼元件。
这是尤其有利的，因为以所述方式加强在上文中描述的效应。支柱或翼元件根据本发明越多地彼此协调，那么冷却器风扇模块关于噪声形成的特性就越有利。
根据本发明的另一实施方案，所述组的翼元件的翼元件中弧线和所述组的支柱的支柱中弧线在轮廓剖面中彼此经由下式关联：
Figure GDA0002555494220000051
Figure GDA0002555494220000052
其中适用的是：
X-坐标描述支柱中弧线与x-y坐标系中的剖面在剖面中的交点的X坐标
Y坐标描述支柱中弧线与x-y坐标系中的剖面在剖面中的交点的Y坐标
n描述当前观察的轮廓剖面
nmax描述支柱和翼元件在其径向延伸之上分布到多少个等距轮廓剖面中；其中
nmax∈[5；25]
αS(n)描述在翼元件的轮廓剖面n处的镰刀形弯曲角(Sichelungswinkel)，即在平行于旋转轴线移位的第一边和第二边之间的角度，所述第二边通过支柱的前缘和后缘在剖面中的点限定；
DH描述所述马达支架(3)的外直径；
LP描述所述支柱(10)的轮廓长度，即所述支柱在剖面中的前缘和后缘之间的间距；
βS(n)描述镰刀形弯曲的修正因数，其中
βs(n)∈[-5；5]
βR(n)描述轮廓旋转的修正因数，其中
βR(n)∈[-30；30]。
本发明的意义上的“支柱中弧线”(也称作为轮廓中线、拱曲线或弯曲线)表示内接到轮廓中的圆中心的连接线，其中中弧线从前沿圆中心伸展直至轮廓前沿。在本发明的意义上明确包括在内的另一替选的定义如下限定支柱中弧线，所述支柱中弧线由垂直于X坐标或弦线的上侧和下侧之间的中点构成。中弧线的伸展基本上也决定流动特性。重要的几何参数是拱曲高度/中弧线最大弯度
Figure GDA0002555494220000061
和中弧线最高点至前缘距离
Figure GDA0002555494220000062
其中支柱轮廓在直线的或S形的中弧线的情况下具有压力点，所述压力点仅轻微地随迎角改变。
将本发明的意义上的“翼元件中弧线”(也称作为轮廓中线、拱曲线或弯曲线)表示内接到轮廓中的圆中心的连接线，其中中弧线从前沿圆中心伸展直至轮廓前沿。在本发明的意义上明确包括在内的另一替选的定义如下限定翼元件中弧线，所述翼元件中弧线由垂直于X坐标或弦线的上侧和下侧之间的中点构成。中弧线的伸展基本上也决定流动特性。重要的几何参数是拱曲高度/中弧线最大弯度
Figure GDA0002555494220000063
和中弧线最高点至前缘距离
Figure GDA0002555494220000064
其中翼元件轮廓在直线的或S形的中弧线的情况下具有压力点，所述压力点仅轻微地随迎角改变。
上述函数关系是大规模科学研究和实验的结果，所述研究和实验首次描述支柱中弧线和翼元件中弧线之间的关系。对此，翼元件或支柱的径向延伸方向分成数量nmax个等距的轮廓剖面，其中必须满足在此描述的用于至少一个、尤其多个、尤其极其多个的nmax轮廓剖面的关系。
经由翼元件的镰刀形所产生的翼元件中弧线，翼元件的几何形状直接地影响支柱的设计。
所述公式包含翼元件中弧线的呈翼元件的轮廓剖面n处的镰刀形弯曲角αS(n)的形式的参数。因此，首次得出在翼元件的几何形状和支柱的几何形状之间的函数关联关系，这引起总系统的尤其有利的声波图。这尤其对于电运行的车辆是重要的，所述车辆具有明显更小的噪声发射，借此已知的冷却器风扇模块会引起不舒适的噪声感受，因为省略了传统的主驱动系统、即内燃机的进行遮盖的壳体。
根据本发明的另一实施方案，用于X和Y坐标的限定的函数关系适用于全部剖面n∈[0；nmax]。
这是尤其有利的，因为以所述方式，已经在大规模的实验中证实为有利的用于X和Y坐标的限定的函数关系适用于翼元件和支柱的整个径向延伸。因此，能够进一步地改进有利的效应、噪声降低，因为通过翼元件扫过支柱能够“轻柔地”进行，即对主体积流的流动矢量的影响降低。
根据本发明的另一实施方案，支柱具有半对称的轮廓。
本发明的意义上的“轮廓”尤其是支柱的横截面的形状，其中剖平面垂直于冷却器风扇模块的径向矢量。所述径向矢量一方面通过旋转轴线的定向限定，该矢量垂直于所述旋转轴线，以及支柱中弧线在要观察的剖平面中的点(sowie dem PunktderStrebenskelettlinie in der zu betrachtendedn Schnittebene)。
作为本发明的意义上的“半对称的轮廓”(也称作为双凸轮廓)理解为小的拱曲部的轮廓，尤其在1-3％的范围中，所述小的拱曲部虽然具有拱曲，但是不具有凹状轮廓。
这尤其是有利的，因为以所述方式能够进一步地改进根据本发明的冷却器风扇模块的上述优点，这通过如下方式实现：支柱不仅关于翼元件的位置优化，而且支柱的设计使得所述支柱尽可能有利地插入到主体积流中，以便借此良好地避免空气体积流的转开和/或转向。
根据本发明的另一实施方案，支柱相对于旋转轴线以在5度和45度之间、优选在10度和25度之间的范围中的迎角α设置。
本发明的意义上的“迎角”(也称作为迎流角)是在流入的流体和轮廓的芯/翼弦(Seele)之间的角度，即在轮廓前沿和轮廓后缘之间的假想的直线连接。
这尤其是有利的，因为以所述方式说明其他参数，借助所述参数能够将支柱设计成，使得进一步地避免主体积流的转开和/或转向。
根据本发明的另一实施方案，支柱以角度β从马达支架中离开，所述角度具有在-30°至+30°的范围中、尤其在-20°至+20°的范围中、尤其在-10°至+10°的范围中的值。
这尤其是有利的，因为大量的实验和比较研究已经得出，支柱过陡地从马达支架离开引起长度明显增大，由此通过棱边的“轻柔的”相叠滑动所得到的有利效果被支柱的长度再次消除或者有可能抵消。
根据本发明的另一实施方案，支柱以预设的角度
Figure GDA0002555494220000081
进入到风扇罩中，所述角度具有在-90°和+30°的范围中、尤其在-75°和+15°的范围中、尤其在-60°至0°的范围中的值。这是尤其有利的，因为以这种方式支柱也设置为干扰保护装置(Eingriffsschutz)，并且在设计系统时能够匹配于现存的结构空间。
根据本发明的另一实施方案，设有加强部，所述加强部在马达支架和支柱中的一个之间、尤其在马达支架和支柱中的多个之间、尤其在马达支架和每个支柱之间构成。
这是尤其有利的，因为以所述方式能够整体上改进冷却器风扇模块的刚性和尤其支柱的刚性。刚好在马达支架和支柱之间的这种加固是尤其有利的，因为通过马达的驱动转矩的反力矩，刚好在马达支架和支柱之间的过渡部处出现高的剪力。此外，直接在马达支架上在支柱区域中的材料堆积部的上述优点至少部分地补偿伴随于此的空气动力学的缺点，因为在所述区域中的旋转速度和体积流速度与翼元件的外半径相比是相对小的。
加强部尤其以材料聚集部的形式构成，所述材料聚集部增大在从支柱至马达支架的过渡部处的半径，以便因此尤其能够实现改进的力导入。
这根据一个实施方案是尤其有利的，因为加强部增大了支柱的强度，使得支柱是非常形状稳定的。加强部优选与支柱和/或马达支架一件式地构成。
根据本发明的另一实施方案，风扇罩、马达支架和支柱构成为一件式的注塑件。
这是尤其有利的，因为以所述方式能够使用成本有效的接近最终形状的一次成型工艺(near-to-end-shape-Urformverfahren)，以便将风扇罩连同马达支架和支柱一起提供。
根据本发明的另一实施方案，支柱具有加固部。
根据另一实施方案，加固部至少部分地具有金属。例如，加固部以钢板的形式构成。这根据一个实施方案是尤其有利的，因为以所述方式能够提高支柱的形状稳定性和强度。
根据本发明的另一实施方案，支柱的数量与翼元件的数量不同，尤其地，冷却器风扇模块具有多于翼元件的支柱，尤其地，冷却器风扇模块具有比翼元件多两个的支柱，尤其地，冷却元件具有十一个支柱和九个翼元件。该设计方案是尤其有利的，因为以所述方式每个翼元件处于扫过支柱的不同阶段，这关于总系统引起均匀的噪声发射。
上述设计方案和改进形式能够任意彼此组合，只要从说明书中对于本领域技术人员而言未以明确的方式另作说明。本发明的其他可能的设计方案、改进形式和实现方案也包括未明确提到的在上文中或在下文中关于实施例描述的本发明特征的组合。尤其地，在此本领域技术人员也将个别方面作为改进或补充添加给本发明的相应的基本形式。
附图说明
下面根据在示意图中给出的实施例详细阐述本发明。在此示出：
图1示出具有所表明的根据本发明的一个实施方式的支柱的从现有技术中已知的风扇罩的示意俯视图；
图2示出根据本发明的一个实施方式的风扇罩的局部的示意俯视图；
图3示出根据本发明的另一实施方式的风扇罩的示意俯视图，连同两个剖面图；
图4示出根据本发明的一个实施方式的各个支柱的示意立体图；
图5示出根据本发明的一个实施方式的各个支柱的支柱中弧线的轮廓和伸展的示意立体图；
图6示出根据本发明的一个实施方式的在马达支架和风扇罩之间的各个支柱的示意三维细节图；
图7示出根据本发明的一个实施方式的各个支柱的示意剖面图；
图8示出根据本发明的另一实施方式的具有加固部的各个支柱的示意剖面图；
图9a示出现有技术的冷却器风扇模块的测量值的图表；和
图9b示出根据本发明的一个实施方案的冷却器风扇模块的测量值的图表。
具体实施方式
附图中的任意图应促进对本发明的实施方式的理解。所述附图说明实施方式并且结合说明书用于阐述本发明的原理和设计。其他的实施方式和多个所述优点关于附图得出。附图的元件不一定相互间以符合比例的方式示出。
在附图的图中，相同的、功能相同的和起相同作用的元件、特征和部件只要没有另作说明就分别设有相同的附图标记。
图1示出现有技术中的冷却器风扇模块1的风扇罩2的示意俯视图，所述冷却器风扇模块具有所表明的根据本发明的一个实施方式的支柱10。冷却器风扇模块1具有：风扇罩2；风扇叶轮凹部4，所述风扇叶轮凹部在风扇罩2中构成；马达支架3，所述马达支架经由沿流动方向观察处于下游的(已知的、直线形的)支柱100与风扇罩2机械连接；马达，尤其电动马达5，所述马达至少部分地支承在马达支架3中；风扇叶轮6，所述风扇叶轮设置在风扇叶轮凹部4中，并且所述风扇叶轮由马达5旋转地围绕旋转轴线R驱动，其中风扇叶轮6具有多个翼元件6a。
马达支架3与风扇罩2经由直线形的支柱100连接，如其从现有技术中广泛已知的那样。在图1中已经用附图标记10表明根据本发明的支柱，如其在下文中详细地描述那样。在图1中尤其在已知的支柱100和根据本发明的支柱10之间可见几何形状的不同。
图2示出根据本发明的一个实施方式的风扇罩2的局部的示意俯视图。
风扇罩2由塑料构成，尤其呈一件式的注塑件的形式。
支柱10抛物线状地从风扇叶轮凹部4延伸至马达支架3，并且将马达支架位置固定在风扇叶轮凹部4中。支架10分别具有加强部11，所述加强部对马达支架3和各一个支柱10之间的连接进行加强。加强部11优选与支柱10一件式地构成。优选地，风扇罩2、支柱10和马达支架3是一件式的注塑件。在马达支架3上设有固定接口30，在所述固定接口上能够固定马达5。此外示出角度β，所述角度说明支柱10以何种角度进入到马达支架3中。角度β的边在此一方面是在支柱10在支柱10从马达支架3中的离开点中的延伸矢量，并且另一方面是穿过支柱10离开马达支架3的离开点的径向矢量15。根据本发明的一个实施方式，β具有在-30°至+30°的范围中的值。
此外示出角度
Figure GDA0002555494220000114
所述角度说明支柱10以多大角度进入到风扇叶轮凹部4的边缘中。角度
Figure GDA0002555494220000112
的边一方面是支柱10在支柱10到风扇罩2中的进入点中的延伸矢量16，并且另一方面是穿过支柱10到风扇罩2中的进入点的径向矢量16a。根据本发明的一个实施方式，
Figure GDA0002555494220000113
具有在-90°和+30°的范围中的值。
接下来，结合根据本发明的支柱10的设计方案，单独提到开始点17和结束点18。开始点17是支柱10离开马达支架3的离开点，并且结束点18通过支柱10到风扇罩2中的进入点限定。
图3示出根据本发明的另一实施方式的风扇罩2的示意俯视图，连同两个剖面图。在图3中示出的冷却器风扇模块1是具有位于下游的支柱10的冷却器风扇模块，即沿流动方向观察，所述支柱根据图3的示图从纸面伸出，空气通过旋转的风扇叶轮6首先加速，并且在其到达支柱10之前压缩，这在设计这种冷却器风扇模块和尤其支柱10时构成特殊的挑战。
在该绘图中，首先示出具有多个翼元件6a的风扇叶轮6。在该视图中能够尤其好地看到根据本发明的效果：翼元件6a——从图3的视图中看——如何在支柱10的后面运动经过所述支柱。根据图3的优选的实施方式，风扇罩2具有十一个根据本发明的支柱10并且风扇叶轮6具有九个翼元件6a。通过该构造特征确保，每个翼元件6a在风扇叶轮旋转期间的每个时刻处于扫过支柱10之一的不同阶段中。这引起总系统的有利的、尤其均匀的噪声发射。
图4示出根据本发明的一个实施方式的单个支柱10的示意立体图。所述支柱将马达支架3与风扇罩2连接，并且将马达支架3位置固定在风扇罩2的风扇叶轮凹部4中。支柱3提供反力矩，所述反力矩抵抗由马达产生的转矩，借助所述转矩驱动风扇叶轮6。出于所述原因，经由支柱10导入高的力，这引起对其的高的刚性要求。支柱10具有抛物线状的形状。支柱10的中弧线12从马达支架处的开始点17伸展至风扇罩2处的结束点18。支柱的顶点13沿轴向方向至少基本上位于支柱10的中间。
支柱10此外具有承载面轮廓。围绕轮廓20的、尤其横截面轮廓的前缘26的区域比围绕轮廓20的后缘27的区域更厚。根据一个尤其优选的实施方式，支柱10的承载面轮廓是半对称的轮廓。
图5示出根据本发明的一个实施方式的单个支柱10的支柱中弧线的轮廓和伸展的示意立体图。支柱10的轮廓20根据该实施方案构成为半对称的轮廓，其中支柱10的中弧线12抛物线状地伸展。
尤其地，翼元件6a的翼元件中弧线和支柱中弧线12在轮廓剖面中彼此经由下述数学式关联：
Figure GDA0002555494220000121
Figure GDA0002555494220000122
其中适用的是：
X-坐标描述支柱中弧线与x-y坐标系中的剖面在剖面中的交点的X坐标
Y坐标描述支柱中弧线与x-y坐标系中的剖面在剖面中的交点的Y坐标
n描述当前观察的轮廓剖面
nmax描述支柱和翼元件在其径向延伸之上分布到多少个等距轮廓剖面中；其中
nmax∈[5；25]
αS(n)描述在翼元件的轮廓剖面n处的镰刀形弯曲角，即在平行于旋转轴线移位的第一边和第二边之间的角度，所述第二边通过支柱的前缘和后缘在剖面中的点限定；
DH描述所述马达支架(3)的外直径；
LP描述所述支柱(10)的轮廓长度，即所述支柱在剖面中的前缘和后缘之间的间距；
βS(n)描述镰刀形弯曲的修正因数，其中
βs(n)∈[-5；5]；并且
βR(n)描述轮廓旋转的修正因数，其中
βR(n)∈[-30；30]
其中在nmax＝10时，用于X和Y坐标的限定的函数关系适用于全部剖面n∈[0；nmax]。
图6示出根据本发明的一个实施方式的在马达支架3和风扇罩2之间的单个支柱10的示意三维细节图。在该视图中，可见支柱10和马达支架3之间的加强部11。加强部11具有壁19，所述壁从支柱10以一定角度延伸。根据一个实施方式，所述角度的绝对值对应于角度β，使得支柱10和壁19相对于圆形的马达支架3的垂线镜像对称地定向。支柱10通过壁19变得更稳定，从而能够将马达5可靠地位置固定在马达支架3中。加强部11根据示出的实施方式与支柱10和马达支架3一件式地构成。
图7示出根据本发明的一个实施方式的单个支柱10的示意剖面图。根据该实施方式的支柱10的轮廓20是半对称的轮廓20。轮廓20的上侧21的轮廓拱曲部和下侧22的轮廓拱曲部沿相同方向伸展。上侧21是凹状弯曲的，而下侧22具有凸状的弯曲部。此外，轮廓20具有轮廓厚度23和轮廓深度25。此外，轮廓20具有前沿半径24，所述前沿半径说明轮廓的前沿的半径。轮廓20的后缘27的区域比轮廓20的前缘26的区域更窄。轮廓的迎角α根据该实施方式垂直于翼叶片表面为大约45度。空气沿箭头29的方向环绕支柱10流动。
图8示出根据本发明的另一实施方式的单个支柱10的示意剖面图。在支柱10的该实施方式中，在支柱10中设有加固部31。加固部31能够至少部分地具有金属。例如，加固部31由钢板构成。替选地，加固部31也能够由铝构成。通过所述构成方案，支柱10能够尤其形状稳定地构成。
图9a示出现有技术的冷却器风扇模块的测量值的图表，并且图9b示出根据本发明的实施方案的冷却器风扇模块的测量值的图表。
在图9a和9b中绘制的图标分别示出总水平的变化和由系统产生的风扇叶片级。总水平说明关于全部频率的总噪声发射。在两个图中，在此为风扇叶片第十一级，所述风扇叶片第十一级与翼部的数量、其几何设置和镰刀形弯曲相关。
此外，说明所谓的10dB标准，所述10dB标准以10dB的间距在总水平之下伸展。10dB标准尤其对于评估风扇壳体的声波图是重要的：10dB标准说明，位于所述10dB标准之下的频率成分不被感知为干扰。能够假设，如在大空间办公室中，在那里各个声音消失在环境声中。相反地，违背所述10dB标准的噪声成分被感知为特别干扰的。如果所有频率成分在10dB标准之下进行，噪声发射被感知为舒适的“无间隙的(stattes)”蜂音。
绘制的图9a和9b在具有换热器的半消音空间中的成分平面(Komponentenebene)上测量。通过根据本发明的一个实施方式进行的支柱设计，风扇叶片第十一级与现有技术相比有明显改进。总水平与现有技术相比以直至4dB改进，从而现在首次满足10dB标准。
尽管本发明根据优选的实施例在上文中完整描述，本发明不局限于此，而是能够以大量的方式和方法改进。
支柱例如能够设置在压力侧和/或低压侧上。此外，风扇叶轮能够匹配于支柱的形状。例如，风扇叶轮的前缘和/或后缘具有曲率，所述曲率对应于支柱的曲率。
附图标记列表：
1 冷却器风扇模块
2 风扇罩
3 马达支架
4 风扇叶轮凹部
5 风扇叶轮
5a 翼元件
10 支柱
11 加强部
12 中弧线
13 中弧线的顶点
14 支柱在支柱离开马达支架的离开点中的延伸矢量
15 穿过支柱离开马达支架的离开点的径向矢量
16 支柱在支柱到风扇罩中的进入点的延伸矢量
16a 穿过支柱到风扇罩中的进入点的径向矢量
17 开始点
18 结束点
19 加强壁
20 轮廓
21 上侧的轮廓拱曲部
22 下侧的轮廓拱曲部
23 轮廓厚度
24 前沿半径
25 轮廓深度
26 前缘
27 后缘
28 马达支架的垂线
29 空气流动的方向
30 固定接口
31 加固部
100 已知的、直线形的支柱
1 轮廓长度
r2 上侧弯曲部的半径
r3 下侧弯曲部的半径
h 高度
d1 轮廓前沿直径
d2 后缘直径
R 旋转轴线
α 迎角
β 角度
Figure GDA0002555494220000161
角度。

Claims (16)

1.一种冷却器风扇模块(1)，具有：
风扇罩(2)；
风扇叶轮凹部(4)，所述风扇叶轮凹部在所述风扇罩(2)中构成；
马达支架(3)，所述马达支架经由沿流动方向观察位于下游的支柱(10)与所述风扇罩(2)机械连接；
马达(5)，所述马达至少部分地支承在所述马达支架(3)中；
风扇叶轮(6)，所述风扇叶轮设置在所述风扇叶轮凹部(4)中，并且所述风扇叶轮由所述马达(5)围绕旋转轴线(R)旋转地驱动，其中所述风扇叶轮具有多个翼元件(6a)，
其中具有所述支柱(10)中的至少一个和所述翼元件(6a)中的至少一个的一组的至少全部元件镰刀形向前弯曲或镰刀形向后弯曲，
其特征在于，
在轮廓剖面中，所述组的至少一个翼元件(6a)的翼元件中弧线和所述组的至少一个支柱(10)的支柱中弧线彼此以如下方式关联，使得所述组的至少一个支柱(10)的几何形状，关于在垂直于其旋转轴线(R)的平面中的扩展，基本上遵循所述组的至少一个翼元件(6a)的几何形状，并且所述冷却器风扇模块(1)具有多于翼元件(6a)的支柱(10)。
2.根据权利要求1所述的冷却器风扇模块，
其中所述组包括所述支柱中的多个和/或所述翼元件(6a)中的多个。
3.根据权利要求1所述的冷却器风扇模块，
其中所述组的所述翼元件的翼元件中弧线和所述组的所述支柱的支柱中弧线在轮廓剖面中经由下式彼此关联：
Figure FDA0002555494210000021
Figure FDA0002555494210000022
其中适用的是：
X-坐标描述支柱中弧线与x-y坐标系中的剖面在剖面中的交点的X坐标
Y坐标描述支柱中弧线与x-y坐标系中的剖面在剖面中的交点的Y坐标
n描述当前观察的轮廓剖面
nmax描述支柱和翼元件在其径向延伸之上分布到多少个等距轮廓剖面中；其中
nmax∈[5；25]
αS(n)描述在翼元件的轮廓剖面n处的镰刀形弯曲角，即在平行于旋转轴线移位的第一边和第二边之间的角度，所述第二边通过支柱的前缘和后缘在剖面中的点限定；
DH描述所述马达支架(3)的外直径；
LP描述所述支柱(10)的轮廓长度，即所述支柱在剖面中的前缘和后缘之间的间距；
βS(n)描述镰刀形弯曲的修正因数，其中
βs(n)∈[-5；5]
βR(n)描述轮廓旋转的修正因数，其中
βR(n)∈[-30；30]。
4.根据权利要求3所述的冷却器风扇模块，其中用于X和Y坐标的限定的函数关系适用于全部剖面n∈[0；nmax]。
5.根据权利要求1所述的冷却器风扇模块，
其中所述支柱(10)具有半对称的承载面轮廓。
6.根据权利要求1所述的冷却器风扇模块，
其中所述支柱(10)相对于所述旋转轴线(R)以在5度和45度之间的迎角α设置。
7.根据权利要求1所述的冷却器风扇模块，
其中所述支柱(10)以角度β从所述马达支架(3)中离开，所述角度具有在-30°至+30°的范围中的值。
8.根据权利要求1所述的冷却器风扇模块，
其中所述支柱(10)以预设的角度
Figure FDA0002555494210000031
进入到所述风扇罩(2)中，所述角度具有在-90°和+30°的范围中的值。
9.根据权利要求1所述的冷却器风扇模块，
其中设有加强部(11)，所述加强部构成在所述马达支架(3)和所述支柱(10)中的一个之间。
10.根据权利要求1所述的冷却器风扇模块，
其中所述风扇罩(2)、所述马达支架(3)和所述支柱(10)构成为一件式的注塑件。
11.根据权利要求1所述的冷却器风扇模块，
其中所述支柱(10)具有加固部(31)。
12.根据权利要求6所述的冷却器风扇模块，
其中所述支柱(10)相对于所述旋转轴线(R)以在10度和25度之间的迎角α设置。
13.根据权利要求1所述的冷却器风扇模块，
其中所述组包括全部支柱和/或所述翼元件(6a)中的全部。
14.根据权利要求1所述的冷却器风扇模块，
其中所述马达是电动马达(5)。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的冷却器风扇模块，
其中所述冷却器风扇模块(1)具有比翼元件(6a)多两个的支柱(10)。
16.根据权利要求15所述的冷却器风扇模块，
其中所述冷却器风扇模块(1)具有十一个支柱(10)和九个翼元件(6a)。
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