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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Lüfterantriebsvorrichtung zum
Antrieb zumindest eines ersten Lüfterrades
nach Anspruch 1 sowie einen Lüfter
mit einer Lüfterantriebsvorrichtung.
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Zur
Kühlung
von Wärmetauschern
wie Kühlmittelkühlern, Ladeluftkühlern, Ölkühlern, Kondensatoren
für Klimaanlagen,
Gaskühlern
für Klimaanlagen usw.
sind Lüfter
bekannt. Diese Lüfter
werden mittels zumindest einer elektrischen Antriebseinheit oder mittels
zumindest einer Flüssigkeitsreibungskupplung
angetrieben.
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Die
Lüfter
dienen insbesondere zur Motorkühlung
von Kraftfahrzeugen mit Brennkraftmaschinen.
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Bekannt
sind Kupplungsvorrichtungen, die nach dem Prinzip der trockenen
Reibung ein Ein- und Auskuppeln ermöglichen. Diese Kupplungsvorrichtungen
können
pneumatisch oder elektromagnetisch betätigt werden. Diese Kupplungsvorrichtungen
weisen zumeist eine Riemenscheibe auf, mit der ein Riemenantrieb
antreibbar ist. Die Lagerung der antreibbaren Riemenscheibe weist
zumeist einen nicht rotierenden Lagerzapfen auf. Ferner weist die
Kupplungsvorrichtung zumeist pneumatische oder elektromagnetische
Betätigungsvorrichtungen
auf. Zumeist wird bei der Montage die Kupplungsvorrichtung zunächst ohne
Lüfter,
insbesondere Lüfterrad,
an einer Motorstirnwand befestigt und mit dem Riementrieb verbunden.
Anschließend
wird der Lüfter,
insbesondere das Lüfterrad,
montiert.
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Die
zuvor genannten Kupplungsvorrichtungen weisen keine stufenlose Regelung
der Abtriebsdrehzahl auf. Der Lüfter
wird entweder kraftschlüssig direkt
mitgenommen oder er verbleibt über
das Restschleppmoment der Lagerung in einer sehr geringen Leerlaufdrehzahl.
Anforderungen wie eine höhere Lüfterleistung,
geringere Geräuschbildung
sowie bessere Energieausnutzung sind mit den beschriebenen Lüftern nicht
möglich.
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Falls
also die geringe Leerlaufdrehzahl im Betrieb nicht ausreichend sein
sollte, erfolgt die maximale Zuschaltung des Lüfters. Dies verbraucht sehr viel
Energie und führt
zu einer Geräuschbildung,
was den Fahrkomfort eines Fahrzeuginsassen unter Umständen beeinträchtigen
kann.
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Ferner
sind kontinuierlich regelnde Lüfterantriebsvorrichtungen
nach dem Prinzip der Flüssigkeitsreibung
bekannt. Vor der Montage werden diese Lüfterantriebsvorrichtungen mit
dem Lüfter
verbunden. Das Fahrzeug weist zumeist eine Lagereinheit auf, die
insbesondere an der Motorstirnwand vormontiert ist.
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Neben
der Ansteuerung von Flüssigkeitsreibungskupplungen
mittels Bimetall sind elektromagnetisch ansteuerbare Flüssigkeitsreibungskupplungen
bekannt. Hierbei wird eine nicht rotierende Magnetspule verwendet.
Diese nicht rotierende Magnetspule erfordert ein zusätzliches
Lager im Vergleich zu einer mittels Bimetall angesteuerten Flüssigkeitsreibungskupplung.
Ferner ist eine Abstützung
des elektrischen Anschlusses im Bereich von rotierenden Bauteilen
erforderlich.
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Lüfterantriebsvorrichtungen,
die nach dem Flüssigkeitsreibungsprinzip
funktionieren, weisen eine Schlupfleistung auf, die Wärme erzeugt.
Die Wärme
führt zur
Erhitzung der Kupplungsbauteile. Die erzeugte Schlupfleistung ist
proportional dem übertragenen
Drehmoment und proportional der Differenz zwischen Antriebsdrehzahl
und Abtriebsdrehzahl. Die Lüfterantriebsvorrichtung,
insbesondere die Flüssigkeitsreibungskupplung,
weist Bauteile auf, die eine bestimmte Temperatur nicht überschreiten
dürfen.
Diese Bauteile sind beispielsweise Lager, insbesondere Wälzlager.
Ferner darf auch das viskose Fluid, welches das Drehmoment überträgt, bestimmte Temperaturen
nicht überschreiten.
Zur Ableitung der erzeugten Wärme
aus der Kupplung ist das Gehäuse der
Kupplung zumeist mit Kühlrippen
versehen, welche die Wärmeübertragung
an die umgebende Luft verbessern sollen.
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Bekannt
sind Lüfterantriebsvorrichtungen, bei
denen das Kupplungsgehäuse
einer Flüssigkeitsreibungskupplung
mit der Drehzahl des Lüfters,
insbesondere des Lüfterrades,
rotiert. Die Drehzahl des Lüfters,
insbesondere des Lüfterrades,
ist kleiner als die Antriebsdrehzahl. Beim Drehen des Kupplungsgehäuses erfolgt
aufgrund der Fliehkraft eine erzwungene Konvektion, die mit dem
Quadrat der Drehzahl des Kupplungsgehäuses steigt. Bei einem geringen
Zuschaltgrad des Lüfters,
d. h. bei kleiner Antriebsdrehzahl, ist die Kühlung des Kupplungsgehäuses relativ
gering. Bei Zuschaltgraden von 30% bis 70% wird besonders viel Wärme erzeugt.
Das größte Defizit
in der Wärmebilanz
liegt zumeist im Bereich von 30% bis 40% Zuschaltung des Lüfters, da
die abgeführte
Wärmeleistung
hierbei am geringsten ist.
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Aus
der
DE 10324314 A1 der
Anmelderin ist ein Lüfterantrieb
für Kraftfahrzeuge
bekannt. Der Lüfterantrieb
weist mittels Erhöhung
der Lüfterdrehzahl auf,
wobei der Lüfter
koaxial zur Kurbelwelle des Verbrennungsmotors und achsparallel
zur Kurbelwelle Nebenaggregate aufweist, die über einen gemeinsamen ersten
Riemenantrieb mit einer Übersetzung
ins Schnelle vom Verbrennungsmotor antreibbar sind, wobei der Lüfter über einen
ersten Antriebsstrang, in den die Flüssigkeitsreibungskupplung,
bestehend aus Antriebswelle, Antriebsscheibe und Gehäuse, sowie
ein Freilauf geschaltet sind, direkt von der Kurbelwelle und alternativ – zur Erhöhung der
Lüfterdrehzahl – über einen
zweiten Antriebsstrang antreibbar ist, der einen zweiten Riementrieb
von einem Nebenaggregat auf die Flüssigkeitsreibungskupplung umfasst
und über
eine Schaltkupplung zu- oder abschaltbar ist. Der Lüfter kann
einerseits mit der Motordrehzahl über einen ersten Antriebsstrang
angetrieben werden und andererseits mit erhöhter Drehzahl über einen
zweiten Antriebsstrang angetrieben werden. Letzteres geht aus von
einem Nebenaggregat, z. B. der Kühlermittelpumpe,
die mit höherer Drehzahl
als die Kurbelwelle läuft.
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Aus
der
DE 10100064 A1 der
Anmelderin ist ein Lüfter
mit Axialschaufeln bekannt. Die Axialschaufeln sind auf einer Lüfternabe
befestigt. Im Bereich der Nabe und im Wesentlichen auf der Saugseite
der Axialschaufeln sind Luftleitelemente angeordnet, wobei die Luftleitelemente
als flossenartige Stabilisatoren ausgebildet sind, die sich in Umfangsrichtung
nur über
einen Bereich von 1 % bis 40 % der Schaufelteilung erstrecken. Die
Luftleitelemente belassen somit zwischen zwei Schaufeln und der
Nabe einen offenen Strömungskanal,
bei welchem die Nabenströmung
und die Schaufelströmung
kontrolliert geführt
werden. Die Stabilisatoren im Schaufelwurzelbereich bewirken auf
der Saugseite der Schaufeln eine Trennung von Naben- und Schaufelströmung und
verhindern eine Ablösung
der Strömung
sowie eine schädliche
Wirbelbildung.
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Aus
der unveröffentlichten
DE 102006008576.0 der
Anmelderin ist ferner eine Lüfterantriebsvorrichtung
zum Antrieb mindestens eines Lüfterrades
mit mindestens einem ersten antreibbaren kühlbaren Gehäuseelements mit zu mindest einer Abtriebsscheibe,
die mit dem mindestens einen antreibbaren kühlbaren Gehäuseelement fluidreibend drehmomentübertragbar
verbindbar ist bekannt, wobei zumindest ein Drehmomentübertragungsraum mit
mindestens einem Fluid beströmbar
ist, dessen Massenstrom mittels eines Ventilelements regelbar ist,
wobei das Ventilelement mit zumindest einem Aktuator betätigbar ist
und der Aktuator zumindest abschnittsweise in mindestens einem Halteelement
zur Befestigung an einer Motoreinheit angeordnet ist.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lüfterantriebsvorrichtung der
eingangs genannten Art zu verbessern, insbesondere eine Lüfterantriebsvorrichtung
mit einer höheren
Leistung zu entwickeln und dabei die Verlustleistung, insbesondere die
entstehende Reibungswärme,
aus den Bauteilen, insbesondere aus zumindest einem Gehäuse abzuleiten,
so dass ein Arbeitsmedium, insbesondere Viskoöl, nicht überhitzt wird..
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Die
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Es
wird eine Lüfterantriebsvorrichtung
zum Antrieb zumindest eines ersten Lüfterrades vorgeschlagen, wobei
die Lüfterantriebsvorrichtung
zumindest eine antreibbare Antriebsscheibe, zumindest ein erstes
kühlbares
Gehäuseelement
zum Antrieb des ersten Lüfterrades
aufweist, wobei das zumindest eine erste Gehäuseelement mit der zumindest
einen Antriebsscheibe fluidreibend drehmomentübertragbar verbindbar ist,
wobei zumindest ein Drehmomentübertragungsraum
mit zumindest einem Fluid beströmbar
ist, wobei zumindest eine Temperierungsvorrichtung zur Kühlung des
zumindest einen ersten Gehäuseelements
vorgesehen ist.
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Die
zumindest eine antreibbare Antriebsscheibe kann insbesondere von
einer Motoreinheit eines Verbrennungsmotors angetrieben werden bzw. wird
mittels einer Motoreinheit eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs
angetrieben. Das zumindest eine erste kühlbare Gehäuseelement zum An trieb des
ersten Lüfterrades
ist mit der zumindest einen Antriebsscheibe fluidreibend drehmomentübertragbar
verbindbar, d. h. das zumindest eine erste Gehäuseelement ist antreibbar bzw.
kann angetrieben werden bzw. wird angetrieben. Ferner ist das zumindest
eine erste Gehäuseelement
kühlbar
bzw. kann gekühlt
werden bzw. wird gekühlt.
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Unter
fluidreibend drehmomentübertragbar ist
dabei zu verstehen, dass aufgrund von Reibungskräften, die Zwischenteilchen
eines Fluids wirken, zumindest ein Drehmoment zwischen der zumindest
einen antreibbaren Antriebsscheibe und dem zumindest einen ersten
kühlbaren
Gehäuseelement übertragbar
ist bzw. übertragen
werden kann bzw. übertragen
wird.
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Der
zumindest eine Drehmomentübertragungsraum
ist mit zumindest einem Fluid beströmbar.
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Unter
Drehmomentübertragungsraum
ist insbesondere ein Raum zu verstehen, der in zumindest einem ersten
Gehäuseelement
ausgebildet ist. In diesem Raum kann die Übertragung des Drehmoment von
der zumindest einen antreibbaren Antriebsscheibe auf das zumindest
eine erste Gehäuseelement,
insbesondere fluidreibend, erfolgen. Der zumindest eine Drehmomentübertragungsraum
ist mit zumindest einem Fluid, insbesondere einem viskosen Fluid,
beströmbar.
Das Fluid kann insbesondere in den Drehmomentübertragungsraum einströmen. Insbesondere
kann das zumindest eine Fluid auch aus dem Drehmomentübertragungsraum
wieder abströmen.
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Eine
Temperierungsvorrichtung, insbesondere zumindest ein zweites Lüfterrad,
dient dazu, das zumindest eine erste Gehäuseelement zu Kühlen. Eine
Temperierungsvorrichtung, insbesondere zumindest ein zweites Lüfterrad,
kann dabei zumindest eine Luftströmung erzeugen, die insbesondere
zumindest an dem einen ersten Gehäuseelement vorbeiströmt und auf
diese Weise das zumindest eine erste Gehäuseelement kühlt.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die zumindest eine Temperierungsvorrichtung
als zumindest ein zweites Lüfterrad
ausgebildet. Auf diese Weise kann ein zumindest ein erstes Gehäuseelement
besonders vorteilhaft temperiert, insbesondere gekühlt, werden.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Temperierungsvorrichtung,
insbesondere das zumindest eine zweite Lüfterrad, benachbart zu dem
ersten Gehäuseelement
angeordnet. Auf diese Weise kann das erste Gehäuseelement durch das zweite
Lüfterrad
besonders vorteilhaft gekühlt
werden.
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Ferner
ist vorgesehen, dass die Temperierungsvorrichtung, insbesondere
das zumindest eine zweite Lüfterrad,
in Strömungsrichtung
vor dem zumindest einen Gehäuseelement
angeordnet ist. Auf diese Weise kann das zweite Lüfterrad
besonders vorteilhaft Luft ansaugen und mit dieser angesaugten Luft
das zumindest eine erste Gehäuseelement
besonders vorteilhaft kühlen,
indem die Luft besonders vorteilhaft an dem zumindest einen ersten
Gehäuseelement
vorbeiströmt.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Temperierungsvorrichtung,
insbesondere das zumindest eine zweite Lüfterrad, im Wesentlichen konzentrisch
zu dem zumindest einen ersten Gehäuseelement angeordnet. Auf
diese Weise kann das zumindest eine erste Gehäuseelement überall im Wesentlichen gleichmäßig mit
Luft umströmt
und auf diese Weise besonders vorteilhaft gekühlt werden.
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Ferner
kann vorgesehen sein, dass die Temperierungsvorrichtung, insbesondere
das zumindest eine zweite Lüfterrad,
ringlüfterartig
ausgebildet ist. Auf diese Weise kann das zumindest eine erste Gehäuseelement
besonders vorteilhaft gekühlt
werden.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Temperierungsvorrichtung,
insbesondere das zumindest eine zweite Lüfterrad, axiallüfterradartig
ausgebildet. Auf diese Weise kann der Luftstrom und insbesondere
der Wirkungsgrad des ersten Lüfterrades besonders
vorteilhaft verbessert werden.
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Ferner
kann vorgesehen werden, dass die Temperierungsvorrichtung, insbesondere
das zumindest eine zweite Lüfterrad,
radiallüfterradartig
ausgebildet ist. Auf diese Weise kann Luft zum Kühlen des zumindest einen ersten
Gehäuseelements
besonders vorteilhaft auf die Druckseite des ersten Lüfterrades
strömen,
wodurch der Wirkungsgrad des ersten Lüfterrades besonders vorteilhaft
verbessert werden kann.
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Ferner
kann vorgesehen sein, dass die Temperierungsvorrichtung, insbesondere
das zumindest eine zweite Lüfterrad,
mit einer Antriebswelle einer Motoreinheit fest, insbesondere drehfest,
verbunden ist. Auf diese Weise kann das zweite Lüfterrad besonders vorteilhaft
mit derselben Drehzahl der antreibenden Motoreinheit rotieren, die
insbesondere schneller sein kann als die Drehzahl des zumindest einen
ersten Gehäuseelements.
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In
einer vorteilhaften Ausführung
nimmt ein Quotient Q, der sich aus einem Lüfterraddurchmesser des zweiten
Lüfterrades
DIR dividiert durch einen Durchmesser des ersten Gehäuseelements
DGE berechnet Werte zwischen 1/20 und 20, insbesondere Werte zwischen
1/10 und 10, an.
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Weiterhin
kann besonders bevorzugt vorgesehen werden, dass der Drehmomentübertragungsraum
mit einem viskosen Fluid durch zumindest eine Bohrung beströmbar ist.
Auf diese Weise kann das Drehmoment von der zumindest einen Antriebsscheibe
auf das zumindest eine erste kühlbare
Gehäuseelement
besonders vorteilhaft übertragen
werden.
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Ferner
kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine erste Gehäuseelement
und/oder das zumindest eine zweite Gehäuseelement erste konzentrische
Iabyrinthförmige
Aussparungen aufweisen und die Antriebsscheibe zweite dazu korrespondierende
konzentrische Iabyrinthförmige
Aussparungen aufweist. Auf diese Weise kann die Fläche des Drehmomentübertragungsraums
besonders vorteilhaft erhöht
werden, wobei das zumindest eine Drehmoment von der zumindest einen
Antriebsscheibe besonders vorteilhaft auf das zumindest eine erste Gehäuseelement
und damit auf das zumindest eine erste Lüfterrad übertragen werden kann.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung sind das zumindest eine erste
Gehäuseelement
und/oder das zumindest eine zweite Gehäuseelement fest, insbesondere
drehfest, mit dem zumindest einen ersten Lüfterrad verbunden. Auf diese
Weise kann besonders vorteilhaft die Drehzahl des zumindest einen ersten
Gehäuseelements
und/oder des zumindest einen zweiten Gehäuseelements auf das zumindest eine
erste Lüfterrad übertragen
werden.
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Ferner
kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine erste Gehäuseelement
und/oder das zumindest eine zweite Gehäuseelement Kühlrippen, insbesondere
radial angeordnete Kühlrippen,
aufweisen. Auf diese Weise kann die Wärme des zumindest einen ersten
Gehäuseelements
und/oder des zumindest einen zweiten Gehäuseelements besonders vorteilhaft
an die Luft abgeführt
werden.
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In
einer weiteren Ausgestaltung weist die Lüfterantriebsvorrichtung zumindest
ein erstes haubenartig ausgebildetes Strömungsleitelement zur Kühlung des
zumindest einen ersten Gehäuseelements
und/oder des zumindest einen zweiten Gehäuseelements auf. Auf diese
Weise kann insbesondere durch das zweite Lüfterrad angesaugte Luft besonders
vorteilhaft an dem zumindest einen ersten Gehäuseelement und/oder an dem
zumindest einen zweiten Gehäuseelement
vorbeiströmen
und das zumindest eine erste Ge häuseelement
und/oder das zumindest eine zweite Gehäuseelement besonders vorteilhaft
kühlen.
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In
einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass zumindest ein Lüfterflanschblech
zur Verbindung des zumindest einen ersten Lüfterrades mit dem zumindest
einen ersten Gehäuseelement
und/oder mit dem zumindest einen zweiten Gehäuseelement vorgesehen ist.
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Ferner
kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine Lüfterflanschblech zumindest
eine Luftableitungsöffnung
zur Luftableitung aufweist. Auf diese Weise kann das zumindest eine
erste Gehäuseelement
und/oder das zumindest eine zweite Gehäuseelement besonders vorteilhaft
mit Luft gekühlt werden,
wobei die Luft anschließend
besonders vorteilhaft auf die Druckseite des Lüfters, insbesondere des zumindest
einen ersten Lüfterrades,
abgeführt werden
kann.
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In
einer Weiterbildung ist zumindest ein zweites flügelartig ausgebildetes Strömungsleitelement vorgesehen.
Auf diese Weise kann die Luft zur Kühlung des zumindest einen ersten
Gehäuseelements und/oder
des zumindest einen zweiten Gehäuseelements
besonders vorteilhaft auf die Druckseite des Lüfters, insbesondere des ersten
Lüfterrades,
geführt werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführung ist das zumindest eine
zweite Strömungselement
mit zumindest einem Flügel
des zumindest einen ersten Lüfterrads
verbunden oder mit dem zumindest einen Flügel einteilig ausgebildet.
Auf diese Weise wird die Luft zur Kühlung des zumindest einen ersten
Gehäuseelements
und/oder des zumindest einen zweiten Gehäuseelements besonders vorteilhaft
auf die Druckseite des zumindest einen ersten Lüfterrades geleitet, ohne dass
die anströmende
Luft radial nach außen
abgelenkt wird.
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Weiterhin
kann besonders bevorzugt vorgesehen werden, dass zumindest ein Abdeckelement zur
Kanalisierung zumindest eines Luftströmungsverlaufs an dem zumindest
einen ersten Gehäuseelement
und/oder an dem zumindest einen zweiten Gehäuseelement angeordnet ist.
Auf diese Weise kann besonders vorteilhaft die angesaugte Luft in
Rotation versetzt werden, wobei die Luft infolge der Fliehkraft
besonders vorteilhaft nach außen
hin abgelenkt wird und besonders vorteilhaft ein Sog entsteht.
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Weiterhin
kann besonders bevorzugt vorgesehen werden, dass zumindest ein reifenartig
ausgebildetes Nabenelement vorgesehen ist, an dem zumindest eine
Rippe, insbesondere mehrere Rippen, zur Luftströmungsbeeinflussung angeordnet
ist.
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Ferner
wird ein Lüfter
mit einer Lüfterantriebsvorrichtung
nach einem der Ansprüche
1 bis 20 für
zumindest einen Wärmetauscher
für ein
Kraftfahrzeug vorgeschlagen. Der Lüfter kann insbesondere der
Durchströmung
des zumindest einen Wärmetauschers
für ein
Kraftfahrzeug mit einem Kühlmedium, insbesondere
mit Luft, dienen. Der Wärmetauscher kann
ein Kühlmittelkühler und/oder
ein Ladeluftkühler und/oder
ein Abgaskühler
und/oder ein Ölkühler und/oder
ein Kondensator für
eine Klimaanlage und/oder ein Gaskühler für eine Klimaanlage und/oder
ein Kühler
zur Elektronikkühlung
eines Computers sein.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen
und aus der Zeichnung. Die Gegenstände der Unteransprüche beziehen
sich sowohl auf die erfindungsgemäße Lüfterantriebsvorrichtung zum
Antrieb zumindest eines ersten Lüfterrades
als auch auf den erfindungsgemäßen Lüfter.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werten im Folgenden näher erläutert, wobei
eine Beschränkung
der Erfindung hierdurch nicht erfolgen soll. Es zeigen
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1:
ein Schlupfleistungskennfeld,
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2:
eine isometrische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Lüfterantriebsvorrichtung,
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3:
eine Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Lüfterantriebsvorrichtung,
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4:
eine weitere Schnittdarstellung A-A eines ersten Ausführungsbeispiels
einer Lüfterantriebsvorrichtung,
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5:
eine Vorderansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Lüfterantriebsvorrichtung,
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6:
eine Schnittdarstellung B-B eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Lüfterantriebsvorrichtung,
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7:
eine Vorderansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer Lüfterantriebsvorrichtung,
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8:
eine Schnittdarstellung C-C eines dritten Ausführungsbeispiels einer Lüfterantriebsvorrichtung
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9:
eine isometrische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer Lüfterantriebsvorrichtung,
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10:
eine isometrische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels einer Lüfterantriebsvorrichtung,
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11:
eine Schnittdarstellung D-D eines vierten Ausführungsbeispiels einer Lüfterantriebsvorrichtung,
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12:
eine Schnittdarstellung E-E eines fünften Ausführungsbeispiels einer Lüfterantriebsvorrichtung,
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13:
eine Vorderansicht eines fünften Ausführungsbeispiels
einer Lüfterantriebsvorrichtung,
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14:
eine Rückansicht
eines fünften
Ausführungsbeispiels
einer Lüfterantriebsvorrichtung,
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15:
eine Schnittdarstellung F-F eines fünften Ausführungsbeispiels einer Lüfterantriebsvorrichtung
und
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16:
ein sechstes Ausführungsbeispiel einer
Lüfterantriebsvorrichtung.
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1 zeigt
ein Schlupfleistungskennfeld SLKF.
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Im
Schlupfleistungskennfeld SLKF ist die Abtriebsdrehzahl ABD in Umdrehungen
pro Minuten (U/min) über
der Antriebsdrehzahl ATD in Umdrehungen pro Minuten (U/min) aufgetragen.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel
sind Antriebsdrehzahlen ATD von 1.200 bis 3.600 U/min und Abtriebsdrehzahlen
ABD von 0 bis 2.800 U/min aufgetragen. Ferner sind Schlupfleistungskurven
SLK unterschiedlicher Schlupfleistungen in Kilowatt (kW) im Schlupfleistungskennfeld
SLKF eingetragen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Schlupfleistungskurven für 0,75 kW;
1 kW; 1,25 kW; 1,5 kW; 1,75 kW; 2,25 kW; 2 kW; 2,5 kW; 3 kW; 3,5
kW; 4 kW; 4,5 kW; 5 kW; 5,5 kW; 6 kW; 6,5 kW; 7 kW; 7,5 kW; 8 kW
und 10 kW eingetragen. Zwischenwerte zu diesen eingetragenen Kurven
können
durch Interpolation ermittelt werden. Exemplarisch ist die Schlupfleistungskurve
für 8 kW
mit SLK 8 bezeichnet.
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Die
Schlupfleistungen, die als Schlupfleistungskurven SLK im Schlupfleistungskennfeld
SLKF eingetragen sind, entstehen im Betrieb der Lüfterantriebsvorrichtung
aufgrund der Fluidreibung der zumindest einen nicht dargestellten
Antriebsscheibe bei der Übertragung
zumindest eines Drehmoments auf das zumindest eine erste Gehäuseelement.
Die Schlupfleistung erzeugt Wärme,
die aus der Lüfterantriebsvorrichtung
abzuleiten ist. Wird diese Wärme nicht
aus der Lüfterantriebsvorrichtung
abgeleitet, entstehen unzulässig
hohe Bauteiltemperaturen der Kupplung, insbesondere der Visco-Kupplung, die zum
Totalausfall der Lüfterantriebseinheit
führen bzw.
führen
können.
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Die
maximal erreichbare Abtriebsdrehzahl MEABD in U/min über der
Antriebsdrehzahl ATD ist als Kurve dargestellt. Ebenso ist beispielhaft
eine Begrenzungslinie der zulässigen
Schlupfleistung MZSL für
den stationären
Betrieb dargestellt. Diese Begrenzungslinie beschreibt die ableitbaren
Wärmeleistung bei
einer gegebenen Gehäusedrehzahl,
die üblicherweise
der Abtriebsdrehzahl ABD entspricht. Der Bereich BUHET, welcher
nach links durch die maximal zulässige
Schlupfleistungskurve MZSL begrenzt wird, führt zu unzulässig hohen
Bauteiltemperaturen der Kupplung, insbesondere der Visco-Kupplung. Aus
dem Schaubild ist abzulesen, dass bei Antriebsdrehzahlen ATD im
Wesentlichen größer als
2.350 U/min Einschränkungen
der zulässigen
Abtriebsdrehzahlen ABD in Kauf genommen werden müssen.
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Das
zweite Lüfterrad
weist einen Lüfterraddurchmesser
DIR auf. Das erste Gehäuseelement weist
einen Durchmesser DGE auf. Ein Quotient (Q) be rechnet sich aus dem
Lüfterraddurchmesser
DIR des zweiten Lüfterrades
dividiert durch den Durchmesser DGE des ersten Gehäuseelements.
Der Quotient Q nimmt Werte zwischen 1/20 und 20, insbesondere Werte
zwischen 1/10 und 10, an.
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2 zeigt
eine isometrische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Lüfterantriebsvorrichtung 1 mit
einem ersten Lüfterrad 2 und einem
zweiten Lüfterrad 3.
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Die
Lüfterantriebsvorrichtung 1 weist
ein erstes Gehäuseelement 4 sowie
ein zweites nicht sichtbares Gehäuseelement
auf. Ferner weist die Lüfterantriebsvorrichtung 1 zumindest
ein erstes Lüfterrad 2 mit
einer Anzahl von ersten Lüfterradflügeln 6 auf. Das
erste Lüfterrad 2 ist
am Lüfterradflanschblech 12 mit
dem ersten Gehäuseelement 4 verbunden.
In Strömungsrichtung
SR ist das zweite Lüfterrad 3 vor dem
ersten Gehäuseelement 4 angeordnet.
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Das
erste Gehäuseelement 4 weist
im Wesentlichen eine deckelförmige
Form mit einer im Wesentlichen runden Querschnittsfläche auf.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel
ist das erste Gehäuseelement
aus einem Metall wie beispielsweise aus Stahl oder Aluminium oder
aus Edelstahl ausgebildet. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist das erste
Gehäuseelement 4 aus
Keramik, aus Kunststoff oder aus einem Faserverbundwerkstoff ausgebildet. Das
erste Gehäuseelement
ist insbesondere durch Gießen
wie beispielsweise Spritzgießen
hergestellt und anschließend
mittels eines abtragenden Fertigungsverfahrens wie beispielsweise
Fräsen,
Drehen usw. bearbeitet, um dem ersten Gehäuseelement 4 seine
endgültige
Kontur zu geben. Das erste Gehäuseelement 4 weist
eine Anzahl von Kühlrippen 10 auf, die
im Wesentlichen radial strahlenartig von dem Gehäusemittelpunkt nach außen laufen.
In einem anderen Ausführungsbeispiel
können
die Kühlrippen 10 radial
oder unter einem Winkel von 0 bis 90 Grad bezüglich der radialen Richtung
ange ordnet sein. Die Flächen
der Kühlrippen 10 sind
im Wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung
SR angeordnet. Das erste Gehäuseelement 4 ist
mit einem nicht dargestellten zweiten Gehäuseelement 2, insbesondere formschlüssig, verbunden.
In einem anderen Ausführungsbeispiel
kann das erste Gehäuseelement 4 mit dem
zweiten Gehäuseelement 5 einteilig
ausgebildet sein. Das erste Gehäuseelement 4 ist über erste
Befestigungselemente 13 insbesondere über Schrauben-Mutter-Verbindungen
an dem Lüfterflanschblech 12 und/oder
an dem zweiten Gehäuseelement 5 befestigt.
Das Lüfterflanschblech
ist beispielsweise aus Metall wie Aluminium oder Stahl ausgebildet
und mit dem ersten Lüfterrad 2 verbunden.
Beispielsweise kann das Lüfterflanschblech 12 beim
Fertigungsprozess des ersten Lüfterrades 2,
insbesondere beim Spritzgießen
des ersten Lüfterrades,
mit dem ersten Lüfterrad 2 verbunden
werden.
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Das
erste Lüfterrad 2 weist
eine Anzahl von ersten Lüfterradflügeln 6 auf.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel
weist das erste Lüfterrad 2 11
erste Lüfterradflügel 6 auf.
In einem anderen Ausführungsbeispiel
weist das erste Lüfterrad 2 1
bis 11 oder mehr als 11 erste Lüfterradflügel 6 auf.
Die ersten Lüfterradflügel 6 sind
mit der Lüfterradnabe 14 verbunden.
In einem anderen Ausführungsbeispiel
sind die ersten Lüfterradflügel 6 einteilig
mit der Lüfternabe 14 ausgebildet.
Das erste Lüfterrad 2,
insbesondere der zumindest eine erste Lüfterradflügel 6 und/oder die
Lüfterradnabe 14,
sind aus Kunststoff oder aus einem Metall mit geringer Dichte, insbesondere
aus Aluminium, oder aus einem Faserverbundwerkstoff ausgebildet.
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Im
dargestellten Ausführungsbeispiel
sind in einem nicht näher
bezeichneten Bereich zumindest eines ersten Lüfterradflügels 6 zumindest ein
zweites Strömungsleitelement 11 angeordnet.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel
weisen alle ersten Lüfterradflügel 6 ein
zweites Strömungsleitelement 11 auf.
Die zweiten Strömungsleitelemente 11 verlaufen
im Wesentlichen entlang eines nicht dargestellten Kreises, wobei
die Strömungsrichtung
SR durch dessen Mittelpunkt verläuft.
Das erste Lüfterrad 2 mit
den ersten Lüfterradflügeln 6 und
in zweiten Strömungsleitelementen 11 wird
beispielsweise mittels eines urformenden Fertigungsverfahrens, insbesondere
mittels Spritzgießen
gefertigt. Die zweiten Strömungsleitelemente 11 sind
aus Kunststoff oder aus einem Metall mit geringer Dichte wie beispielsweise
aus Aluminium oder aus einem Faserverbundwerkstoff ausgebildet.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die zweiten Strömungsleitelemente 11 mit
den ersten Lüfterradflügeln 6 einteilig
ausgebildet. In einem anderen Ausführungsbeispiel sind die zweiten
Strömungsleitelemente 11 mit
den ersten Lüfterradflügeln 6 stoffschlüssig, beispielsweise
durch Kleben, Löten, Schweißen usw.,
verbunden. Die ersten Lüfterradflügel 6 sind
stromlinienförmig
ausgebildet. Die Fläche eines
ersten Lüfterradflügels 6 ist
in sich verdreht und weist einen nicht näher bezeichneten Winkel zur Strömungsrichtung
SR auf, der Werte zwischen 0 und 90 Grad, insbesondere zwischen
15 und 50 Grad aufweist. Die zweiten Strömungsleitelemente 11 sind zumindest
abschnittsweise im Wesentlichen senkrecht zu dem jeweiligen ersten
Lüfterradflügel 6 angeordnet.
Das zumindest eine zweite Strömungsleitelement 11 ist
derart ausgebildet, dass der jeweilige erste Lüfterradflügel 6 das zweite Strömungsleitelement
in einen ersten nicht näher
bezeichneten Abschnitt und einen zweiten nicht näher bezeichneten Abschnitt
unterteilt. Der erste nicht näher
bezeichnete Abschnitt des zweiten Strömungsleitelements 11 ist
in Strömungsrichtung
SR gesehen vor dem ersten Lüfterradflügel 6 angeordnet.
Der zweite nicht näher bezeichnete
Abschnitt des zumindest einen zweiten Strömungsleitelements 11 ist
in Strömungsrichtung SR
gesehen hinter dem ersten Lüfterradflügel 6 angeordnet.
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Das
zweite Lüfterrad 3 ist
im Wesentlichen konzentrisch zu dem ersten Lüfterrad 2 und/oder
im Wesentlichen konzentrisch zu dem ersten Gehäuseelement 4 und/oder
dem zweiten Gehäuseelement 5 angeordnet.
Das zweite Lüfterrad 3 weist
eine Lüfterradnabe 9 auf.
Von der Lüfterradnabe 9 aus
verläuft
zumindest ein zweiter Lüfterradflügel 7 in
radiale Richtung nach außen.
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Die
radiale Richtung ist dabei im Wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung
SR angeordnet. Die nicht näher
bezeichneten Enden der zweiten Lüfterradflügel 7 werden
im dargestellten Ausführungsbeispiel
von einem Lüfterradmantel 8 des
zweiten Lüfterrades
aufgenommen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist das zweite
Lüfterrad 3 8
zweite Lüfterradflügel 7 auf.
In einem anderen Ausführungsbeispiel
weist das zweite Lüfterrad 2 1
bis 8 oder mehr als 8 zweite Lüfterradflügel 7 auf.
Das zweite Lüfterrad 3 mit
der Lüfterradnabe 9 und/oder den
zweiten Lüfterradflügeln 7 und/oder
dem Lüfterradmantel 8 des
zweiten Lüfterrades
sind aus Kunststoff oder aus einem Metall mit einer geringen Dichte wie
beispielsweise aus Aluminium oder aus einem Faserverbundwerkstoff
ausgebildet. Das zweite Lüfterrad 3 wird
beispielsweise mittels eines urformenden Fertigungsverfahrens wie
beispielsweise Spritzgießen
hergestellt. In einem anderen Ausführungsbeispiel weist das zweite
Lüfterrad 3 keinen
Lüfterradmantel 8 auf.
Die zweiten Lüfterradflügel 7 sind stromlinienförmig ausgebildet
und können
in sich verdreht sein. Die zweiten Lüfterradflügel 7 weisen einen nicht
näher bezeichneten
Winkel mit der Strömungsrichtung
SR auf. Der nicht näher
bezeichnete Winkel kann Werte zwischen 0 und 90 Grad, insbesondere zwischen
10 und 70 Grad, insbesondere zwischen 15 und 50 Grad annehmen.
-
Von
dem ersten Lüfterrad 1 und/oder
dem zweiten Lüfterrad 2 wird
Luft angesaugt. Die Luft strömt
im Wesentlichen in Richtung der Strömungsrichtung SR auf das erste
Lüfterrad 2 und/oder
das zweite Lüfterrad 3 zu.
Die Luft, die von dem zweiten Lüfterrad 3 angesaugt
wird, trifft auf das erste Gehäuseelement 4,
strömt
im Wesentlichen radial zwischen den nicht näher bezeichneten Zwischenräumen von benachbart
angeordneten Kühlrippen 10 im
Wesentlichen radial nach außen
und trifft auf die zweiten Strömungsleitelemente 11.
Die zweiten Strömungsleitelemente 11 leiten
die Luft auf die Druckseite, insbesondere die Seite in Strömungsrichtung
SR gesehen hinter dem ersten Lüfterrad
ab. Auf diese Weise wird die von den ersten Lüfterrad flügeln 6 erzeugte Luftströmung nicht
von der radial in den nicht näher bezeichneten
Zwischenräumen
zwischen benachbarten Kühlrippen 10 gestört.
-
Das
zweite Lüfterrad
weist einen Lüfterraddurchmesser
DLR auf. Das erste Gehäuseelement weist
einen Durchmesser DGE auf. Ein Quotient (Q) berechnet sich aus dem
Lüfterraddurchmesser
DLR des zweiten Lüfterrades
dividiert durch den Durchmesser DGE des ersten Gehäuseelements.
Der Quotient Q nimmt Werte zwischen 1/20 und 20, insbesondere Werte
zwischen 1/10 und 10, an.
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3 zeigt
eine Schnittdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels der Lüfterantriebsvorrichtung 1.
Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie
in den vorherigen Figuren.
-
Zusätzlich zu 2 ist
in 3 der Antriebswellenflansch 15 dargestellt.
Die Antriebsflanschwelle 15 ist mit einer nicht dargestellten
Motoreinheit, insbesondere mit der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors,
verbunden, insbesondere drehfest verbunden. Das zweite Lüfterrad
ist mittels eines zweiten Befestigungselements 20, insbesondere
mittels einer Schraube, mit der Antriebsflanschwelle 15 verbunden.
Auf diese Weise dreht sich das zweite Lüfterrad 3 mit derselben
Drehzahl wie die Motoreinheit, insbesondere wie der Verbrennungsmotor,
und mit der selben Drehzahl wie die in 4 dargestellte
Antriebsscheibe 16. Damit drehen sich die Antriebsflanschwelle 15,
das zweite Lüfterrad 3 und
die Antriebsscheibe 16 mit einer höheren Umfangsgeschwindigkeit
als das erste Lüfterrad 2,
das erste Gehäuseelement 4 und/oder
das zweite Gehäuseelement 5.
Damit wird die höhere
Antriebsdrehzahl des zweiten Lüfterrades 3 gegenüber dem
ersten Gehäuseelement 4 und/oder
dem zweiten Gehäuseelement 5 genutzt,
um einen effektiven Luftstrom zur Kühlung des Kupplungsgehäuses zu
erzeugen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
ist das zweite Lüfterrad
als Ringlüfterrad
ausgebildet. Die Lüfterantriebsvorrichtung 1 ist
zumeist derart angeordnet, dass in Strömungsrichtung SR gesehen zumindest
ein Kühler,
insbesondere ein Kühlmittelkühler und/oder
ein Ladeluftkühler
und/oder ein Kondensator für
eine Klimaanlage und/oder ein Ölkühler, insbesondere
zur Getriebeölkühlung, und/oder
ein Abgaskühler
und/oder vor und eine Motoreinheit, insbesondere ein Verbrennungsmotor
hinter der Lüfterantriebsvorrichtung
angeordnet ist. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann in Strömungsrichtung
SR gesehen der zumindest eine Wärmetauscher
hinter der Lüfterantriebsvorrichtung
angeordnet sein.
-
Der
Kühlluftstromverlauf
KLV strömt
entlang der Kühlrippen 10 an
dem ersten Gehäuseelement 4 entlang
und wird dann durch das Strömungsleitelement 11 zur
Druckseite des ersten Lüfterrades 2 geleitet.
-
Das
zweite Lüfterrad
weist einen Lüfterraddurchmesser
DLR auf. Das erste Gehäuseelement weist
einen Durchmesser DGE auf. Ein Quotient (Q) berechnet sich aus dem
Lüfterraddurchmesser
DLR des zweiten Lüfterrades
dividiert durch den Durchmesser DGE des ersten Gehäuseelements.
Der Quotient Q nimmt Werte zwischen 1/20 und 20, insbesondere Werte
zwischen 1/10 und 10, an.
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4 zeigt
eine weitere Schnittdarstellung A-A eines ersten Ausführungsbeispiels
einer Lüfterantriebsvorrichtung 1.
Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie
in den vorherigen Figuren.
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Im
Unterschied zu 3 zeigt 4 auch einen
Schnitt durch das erste Gehäuseelement 4 und das
zweiten Gehäuseelement 5.
Auf der Antriebsflanschwelle 15 ist in einem ersten nicht
näher bezeichneten
Wellenabschnitt ein erstes Lagerelement 21, insbesondere
ein Wälzlager,
beispielsweise ein zweireihiges Rollenlager und auf einem weiteren nicht
näher bezeichneten
Wellenabschnitt der Antriebsflanschwelle 15 ein zweites
Lagerelement 22, insbesondere ein Wälzlager, insbesondere ein einreihiges
Kegelrollenlager angeordnet. Das erste Lagerelement 21 und/oder
das zweite Lagerelement 22 kann aber auch ein anderes Wälzlager
wie beispielsweise ein Kugellager oder ein Zylinderrollenlager sein,
wobei das Wälzlager
einreihig oder mehrreihig ausgebildet sein kann. Benachbart zu dem
zweiten Lagerelement 22 ist auf der Antriebsflanschwelle 15 ein
Dichtelement zur Abdichtung des zweiten Lagerelements 22 angeordnet.
Das nicht näher
bezeichnete Dichtelement verhindert, dass beispielsweise Schmutz
in das erste und/oder das zweite Lagerelement eintritt bzw. Schmieröl aus dem
Lager nach außen
austritt. Neben dem ersten nicht näher bezeichneten Dichtelement
kann ein weiteres oder weitere Dichtelemente, insbesondere benachbart
zu dem zweiten Lagerelement 22 angeordnet sein.
-
Das
erste Gehäuseelement 4 und
das zweite Gehäuseelement 5 sind
formschlüssig,
insbesondere durch zumindest ein erstes Befestigungselement 13, insbesondere
durch eine Anzahl, eine Mehrzahl von ersten Befestigungselementen 13 miteinander
verbunden. Das erste Gehäuseelement 4 und
das zweite Gehäuseelement 5 umschließen einen
Drehmomentübertragungsraum 23.
In dem Drehmomentübertragungsraum 23 ist
die Antriebsscheibe 16 angeordnet. Die Antriebsscheibe 16 ist
drehfest mit der Antriebsflanschwelle 15 verbunden und/oder
auf dieser angeordnet.
-
Die
Antriebsscheibe 16 weist eine Anzahl von ersten labyrinthförmigen Aussparungen 17 auf. Das
erste Gehäuseelement 4 und/oder
das zweite Gehäuseelement 5 weisen
zu den ersten labyrinthförmigen
Aussparungen 17 korrespondierende zweite labyrinthförmige Aussparungen 18 und/oder
dritte labyrinthförmige
Aussparungen 19 auf. Die labyrinthförmigen Aussparungen 17, 18, 19 sind
in die Antriebsscheibe 16 und/oder das erste Gehäuseelement 4 und/oder
das zweite Gehäuseelement 5 mittels
eines abtragenden Fertigungsverfahrens, wie beispielsweise Fräsen, Drehen,
Erodieren usw., eingebracht. Die Antriebsscheibe 16 kämmt in den
zweiten labyrinthförmigen
Aussparungen 18 des ersten Gehäuseelements und/oder in den
dritten laby rinthförmigen
Aussparungen des zweiten Gehäuseelements 5.
Zumindest abschnittsweise strömt
viskoses Fluid, insbesondere Silikonöl oder ein anderes viskoses
Fluid, zwischen den ersten labyrinthförmigen Aussparungen 17 und/oder
den zweiten labyrinthförmigen
Aussparungen 18 und/oder den dritten labyrinthförmigen Aussparungen 19,
wodurch zumindest ein Drehmoment von der Antriebsscheibe 16 auf
das erste Gehäuseelement 4 und/oder
das zweite Gehäuseelement 5 übertragen
wird. In der Antriebsscheibe 16 ist ein nicht näher bezeichneter
Kanal, insbesondere eine Bohrung, angeordnet, in der das viskose
Fluid, insbesondere Silikonöl
zu den Bereichen der labyrinthförmigen
Aussparungen 17, 18, 19 strömen kann.
Ein nicht näher
bezeichnetes Ventilelement steuert bzw. regelt den Zufluss und/oder
den Abschluss von viskosem Fluid, insbesondere Silikonöl.
-
Das
zweite Lüfterrad
weist einen Lüfterraddurchmesser
DLR auf. Das erste Gehäuseelement weist
einen Durchmesser DGE auf. Ein Quotient (Q) berechnet sich aus dem
Lüfterraddurchmesser
DLR des zweiten Lüfterrades
dividiert durch den Durchmesser DGE des ersten Gehäuseelements.
Der Quotient Q nimmt Werte zwischen 1/20 und 20, insbesondere Werte
zwischen 1/10 und 10, an.
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5 zeigt
eine Vorderansicht und 6 zeigt eine Schnittdarstellung
B-B eines zweiten Ausführungsbeispiels
einer Lüfterantriebsvorrichtung 30. Gleiche
Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in den
vorherigen Figuren.
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Die
Lüfterantriebsvorrichtung 30 weist
ein erstes Lüfterrad 32,
das im Wesentlichen wie das erste Lüfterrad 2 ausgebildet
ist auf. Ferner weist die Lüfterantriebsvorrichtung 30 ein
zweites Lüfterrad 33 auf.
-
Das
erste Lüfterrad 32 ist
im Wesentlichen wie das erste Lüfterrad 2 ausgebildet,
außer
dass keine zweiten Strömungsleitelemente 11 vorgesehen sind.
-
Das
zweite Lüfterrad 33 ist
im Wesentlichen wie das zweite Lüfterrad 3 ausgebildet,
weist jedoch keinen Lüfterradmantel 8 auf.
Das erste Lüfterrad 32 weist
eine Mehrzahl von ersten Lüfterradflügeln 36 auf,
die im Wesentlichen wie die ersten Lüfterradflügel 6 ausgebildet
sind, außer
dass die ersten Lüfterradflügel 36 keine
zweiten Strömungsleitelemente 11 aufweisen.
Ferner weist das zweite Lüfterrad 33 zweite
Lüfterradflügel 37 auf,
die im Wesentlichen wie die zweiten Lüfterradflügel 7 ausgebildet
sind. Die Lüfterantriebsvorrichtung 30 weist
ein erstes Gehäuseelement 34 und/oder
ein zweites Gehäuseelement 35 auf.
Das erste Gehäuseelement 34 entspricht
im Wesentlichen dem ersten Gehäuseelement 4.
Das zweite Gehäuseelement 35 entspricht
im Wesentlichen dem zweiten Gehäuseelement 5.
-
An
dem ersten Gehäuseelement 34 ist
ein erstes Strömungsleitelement 38 angeordnet.
Das erste Strömungsleitelement 38 ist
im Wesentlichen haubenförmig
ausgebildet. Die Haube weist eine erste Haubenöffnung 40 und eine
zweite Haubenöffnung 42 auf.
Das haubenförmige
erste Strömungsleitelement 38 ist
derart ausgebildet, dass die Haube in einen Haubenringabschnitt übergeht.
Im Bereich des Haubenringabschnitts 41 weist das erste
Strömungsleitelement 38 eine
erste Haubenöffnung 40 auf.
Die erste Haubenöffnung 40 weist
im Wesentlichen eine kreisförmige
Querschnittsfläche
auf. Im Wesentlichen parallel zu der ersten Haubenöffnung 40 weist das
erste Strömungsleitelement 38 eine
zweite Haubenöffnung 42 auf.
Die zweite Haubenöffnung
weist im Wesentlichen eine kreisförmige Querschnittsfläche auf.
Die Querschnittsfläche
der zweiten Haubenöffnung 42 weist einen größeren Durchmesser
auf als die Querschnittsfläche
der ersten Haubenöffnung 40.
In dem Haubenringabschnitt 41 ist das zweite Lüfterrad 33 angeordnet.
Nach dem Haubenringabschnitt 41 vergrößert sich der Durchmesser der
Querschnittsfläche
der Haube im Wesentlichen bis auf den Durchmesser der Querschnittsfläche der
zweiten Haubenöffnung 42,
die im Wesentlichen dem Durchmesser der Lüfternabe 14 entspricht.
Das erste Strömungsleitelement 38 ist
aus Kunststoff ausgebildet. In einem anderen Ausführungs beispiel
ist das erste Strömungsleitelement 38 aus
einem Metall mit geringer Dichte, insbesondere aus Aluminium, beispielsweise
aus einem Aluminiumblech, oder aus einem Faserverbundwerkstoff ausgebildet.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel
ist das haubenartig ausgebildete erste Strömungsleitelement 38 mit
der Lüfternabe 14,
insbesondere stoffschlüssig
durch Löten,
Schweißen,
Kleben usw. und/oder formschlüssig,
beispielsweise durch Verschrauben oder Verkrimpen bzw. Verclipsen
ausgebildet. Insbesondere ist das haubenförmige erste Strömungsleitelement 38 formschlüssig, insbesondere über eine
Clipverbindung mit zumindest einem Befestigungsclip 39 mit
dem ersten Gehäuseelement 34 verbunden.
Dazu weist das erste Strömungsleitelement 38 eine
nicht näher bezeichnete Öffnung auf,
in die der Befestigungsclip 39 des ersten Gehäuseelements 34 einrasten
kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
weist das erste Strömungsleitelement 38 6 Öffnungen
auf, in die 6 Befestigungsclipse 39 des ersten Gehäuseelements 34 einrasten.
In einem anderen Ausführungsbeispiel weist
das erste Strömungsleitelement 38 1
bis 6 oder mehr als 6 Öffnungen
und Befestigungsclip 39 auf, die in die Öffnungen
einschnappen bzw. einrasten und das erste Strömungsleitelement 38 auf
diese Weise mit dem ersten Gehäuseelement 34 verbinden.
Das zweite Lüfterrad 33 ist
als Axiallüfterrad ausgebildet.
Der Kühlluftstrom
KLV strömt
durch zumindest einen nicht dargestellten Durchbruch im Lüfterflanschblech 12.
Vorteilhaft ist, dass die aus den Kühlrippen 10 nicht
radial zum größeren Durchmesser
des ersten Lüfterrades 32 abströmen, wodurch der
Wirkungsgrad des ersten Lüfterrades 32 verbessert
wird.
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7 zeigt
eine Vorderansicht, 8 zeigt eine Schnittdarstellung
C-C und 9 zeigt eine isometrische Darstellung
eines dritten Ausführungsbeispiels
einer Lüfterantriebsvorrichtung 50.
Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie
in den vorherigen Figuren.
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Im
Unterschied zu den 5 und 6 ist das
dritte haubenartige Strömungsleitelement 51 derart
ausgebildet, dass das haubenartige Strömungsleitelement 51 nicht
bis zur Lüfternabe 14 gezogen
wird, sondern nur bis zum ersten Gehäuseelement 34 gezogen
wird. Das erste Gehäuseelement weist
ebenfalls Befestigungsclipse 39 auf, die in nicht näher bezeichnete Öffnungen
des Strömungsleitelements
einschnappen bzw. einrasten und das Strömungsleitelement 51 auf
diese Weise mit dem ersten Gehäuseelement 34 verbinden,
insbesondere formschlüssig
verbinden. Das haubenartige Strömungsleitelement 51 weist
eine erste Haubenelementöffnung 52 auf,
die im Wesentlichen der ersten Haubenöffnung 40 entspricht.
Der Kühlluftströmungsverlauf KLV
ist dementsprechend so, dass die aus den Kühlrippen 10 auf die
Saugseite des ersten Lüfterrades 32 abgeleitet
wird. Vorteilhaft hier ist der geringe Gegendruck für die abströmende Kühlluft,
da die Kühlluft
mit der Ansaugluft des ersten Lüfterrades
vermischt wird. Durch die zweiten Strömungsleitelemente 11 werden
die nachteiligen Effekte bezüglich
der radialen Ablenkung der Ansaugluft vermieden. Die zweiten Strömungsleitelemente 11 leiten
die Kühlluft aus
den Kühlrippen 10 gezielt
auf die Druckseite des ersten Lüfterrades 2,
ohne die anströmende
Luft aus dem nicht dargestellten Kühler radial nach außen abzulenken.
-
Das
zweite Lüfterrad
weist einen Lüfterraddurchmesser
DLR auf. Das erste Gehäuseelement weist
einen Durchmesser DGE auf. Ein Quotient (Q) berechnet sich aus dem
Lüfterraddurchmesser
DLR des zweiten Lüfterrades
dividiert durch den Durchmesser DGE des ersten Gehäuseelements.
Der Quotient Q nimmt Werte zwischen 1/20 und 20, insbesondere Werte
zwischen 1/10 und 10, an.
-
10 zeigt
eine isometrische Darstellung und 11 zeigt
eine Schnittdarstellung D-D eines vierten Ausführungsbeispiels einer Lüfterantriebsvorrichtung 60.
gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie
in den vorherigen Figuren.
-
Die
Lüfterantriebsvorrichtung 60 weist
ein erstes Lüfterrad 32 sowie
ein zweites Lüfterrad 63 auf.
Das erste Lüfterrad 32 weist
eine Anzahl von ersten Lüfterradflügeln 36 auf.
Die Lüfterantriebsvorrichtung 60 weist
ein viertes Strömungsleitelement 62 auf,
das haubenartig ausgebildet ist und ein Kegelabschnittselement 64 aufweist.
In das Kegelabschnittselement 64 ist eine erste Haubenöffnung 67 eingebracht.
Ferner weist die Lüfterantriebsvorrichtung 60 ein
zweites Lüfterrad 63 auf.
Das zweite Lüfterrad 63 weist
eine Anzahl, insbesondere eine Mehrzahl von Lüfterradflügeln 68 auf, deren
nicht näher
bezeichnete Enden im Wesentlichen an die Kegelform des Kegelabschnittselements 64 des
vierten Strömungsleitelements 62 angepasst
sind. Durch die Haubenöffnung 67 tritt
Luft in Richtung der Strömungsrichtung SR
in das haubenartig ausgebildete vierte Strömungsleitelement 62 ein,
strömt
an den nicht näher bezeichneten
Rippen des ersten Gehäuseelements 65 vorbei.
Das erste Gehäuseelement 65 weist
einen nicht näher
bezeichneten Kegelabschnitt auf. Im Wesentlichen ist das erste Gehäuseelement 65 wie
das erste Gehäuseelement 4 ausgebildet.
Das zweite Gehäuseelement 66 entspricht
im Wesentlichen dem zweiten Gehäuseelement 5.
Wie auch das erste Strömungsleitelement 38 ist
auch das vierte Strömungsleitelement 62 bis
zur Lüfternabe 14 gezogen
und mit dieser Verbunden. Ferner weist das vierte Strömungsleitelement 62 nicht
näher bezeichnete Öffnungen
auf, in die Befestigungsclipse 39 des ersten Gehäuseelements 65 einrasten
und auf diese Weise das vierte Strömungsleitelement 62 formschlüssig mit
dem ersten Gehäuseelement 65 verbinden.
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Das
zweite Lüfterrad 63 ist
als Radiallüfterrad
ausgebildet. Das Radiallüfterrad
ist bauartbedingt geeignet, höhere
Gegendrücke
zu überwinden und
eignet sich bevorzugt für
eine Ableitung der Kühlluft
auf die Druckseite des ersten Lüfterrads 32.
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Das
zweite Lüfterrad
weist einen Lüfterraddurchmesser
DLR auf. Das erste Gehäuseelement weist
einen Durchmesser DGE auf. Ein Quotient (Q) berechnet sich aus dem
Lüfterraddurchmesser
DLR des zweiten Lüfterrades
dividiert durch den Durchmesser DGE des ersten Gehäuseelements.
Der Quotient Q nimmt Werte zwischen 1/20 und 20, insbesondere Werte
zwischen 1/10 und 10, an.
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12 zeigt
eine Schnittdarstellung E-E eines vierten Ausführungsbeispiels und 13 zeigt eine
Vorderansicht eines vierten Ausführungsbeispiels
einer Lüfterantriebsvorrichtung 60.
In den 12 und 13 ist
der Strömungsverlauf
der Kühlluft
KLV dargestellt, wobei erkennbar ist, dass sowohl die Kühlrippen
des ersten Gehäuseelements 65 als
auch die Kühlrippen
des zweiten Gehäuseelements 66 mit
Kühlluft überstrichen
werden.
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Das
zweite Lüfterrad
weist einen Lüfterraddurchmesser
DLR auf. Das erste Gehäuseelement weist
einen Durchmesser DGE auf. Ein Quotient (Q) berechnet sich aus dem
Lüfterraddurchmesser
DLR des zweiten Lüfterrades
dividiert durch den Durchmesser DGE des ersten Gehäuseelements.
Der Quotient Q nimmt Werte zwischen 1/20 und 20, insbesondere Werte
zwischen 1/10 und 10, an.
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14 zeigt
eine Rückansicht
eines fünften Ausführungsbeispiels
und 15 zeigt eine Schnittdarstellung F-F eines fünften Ausführungsbeispiels einer
Lüfterantriebsvorrichtung 70.
Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in
den vorherigen Figuren. Im Unterschied zu den 10, 11, 12 und 13 für die Lüfterantriebsvorrichtung 60 ist
bei der Lüfterantriebsvorrichtung 70 in
dem Bereich, in dem die ersten Lüfterradflügel 36 des
ersten Lüfterrads 32 mit
der Lüfterantriebsnabe 14 verbunden
sind, Lüfterströmungsbeeinflussungsrippen 72 aus
der Lüfternabe 14 ausgebildet.
Die Luftströmungsbeeinflussungsrippen 72 zeigen
radial zur nicht dargestellten Lüfterradachse des
ersten Lüfterrades 32 und/oder
des zweiten Lüfterrades 63.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind
pro Lüfterradflügel 36 des
ersten Lüfterrades 32 jeweils
3 Luftströmungsbeeinflussungsrippen 72 ausgebildet.
In einem anderen Ausführungsbeispiel
können
pro Lüfterradflügel 36 des
ersten Lüfterrades 32 1
bis 3 oder mehr als 3 Luftströmungsbeeinflussungsrippen 72 vorgesehen
sein. Die Luftströmungsbeeinflussungsrippen 72 sind
im dargestellten Ausführungsbeispiel
einteilig mit dem jeweiligen Lüfterradflügel 36 ausgebildet
und/oder einteilig mit der Lüfternabe 14 ausgebildet.
In einem anderen Ausführungsbeispiel
sind die Luftströmungsbeeinflussungsrippen 72 mit
den ersten Lüfterradflügeln 36 und/oder mit
der Lüfternabe 14 verbunden,
insbesondere stoffschlüssig
beispielsweise durch Kleben, Schweißen, Löten usw. oder formschlüssig beispielsweise
durch Verkrimpen oder Einrasten mittels Rastelementen verbunden.
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Benachbart
zu dem zweiten Gehäuseelement 66 ist
ein Abdeckelement 73, insbesondere ein Abdeckelement aus
Blech, insbesondere aus einem Metall mit geringer Dichte oder aus
Kunststoff oder aus einem Faserverbundwerkstoff angebracht. Das Abdeckelement 73 ist
im Wesentlichen ringtellerförmig
ausgebildet.
-
Aufgrund
des Abdeckelements 73 und der Luftströmungsbeeinflussungsrippen 72 wird
die Durchströmung
des zweiten Gehäuseelements 66 verbessert.
Die Strömungsbeeinflussungsrippen 72 versetzen
die Luft in den Bereich, in dem sie angebracht sind, in Rotation.
Infolge der Fliehkraft beim Drehen des ersten Lüfterrades 32 wird
diese Luft radial nach außen
zu größeren Durchmessern
des ersten Lüfterrades 32 und/oder
des zweiten Gehäuseelements 66 abgelenkt
und es entsteht aufgrund der abgedrängten Luft eine Zone geringeren
statischen Drucks, also ein Sog, der bewirkt, dass Luft gezielt durch
die Kühlrippen 71 des
zweiten Gehäuseelements 66 zu
saugen. Das Abdeckelement 73 verstärkt diesen Sogeffekt, da es
einen ka nalisierten Strömungsverlauf
KSL erlaubt, d. h. die Luft wird im inneren Durchmesserbereich des
zweiten Gehäuseelements 66 angesaugt.
Auf diese Weise wird ein Wiederansaugen der abgeleiteten erwärmten Kühlluft vermieden.
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Das
zweite Lüfterrad
weist einen Lüfterraddurchmesser
DLR auf. Das erste Gehäuseelement weist
einen Durchmesser DGE auf. Ein Quotient (Q) berechnet sich aus dem
Lüfterraddurchmesser
DLR des zweiten Lüfterrades
dividiert durch den Durchmesser DGE des ersten Gehäuseelements.
Der Quotient Q nimmt Werte zwischen 1/20 und 20, insbesondere Werte
zwischen 1/10 und 10, an.
-
16 zeigt
ein sechstes Ausführungsbeispiel
einer Lüfterantriebsvorrichtung.
Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie
in den vorherigen Figuren. Die Lüfterantriebsvorrichtung 80 weist
eine Abdeckplatte 81 auf. Die Abdeckplatte 81 verhindert
ein Abströmen
der Kühlluft auf
der Kupplungsrückseite 82.
Zumindest eine Öffnung,
insbesondere Öffnungen, 84 die
im Wesentlich axial , insbesondere parallel, bezüglich der Richtung SR ausgebildet
sind, bewirken dass der Luftstrom KSL von der Kupplungsrückseite 82 auf
die Kupplungsvorderseite strömt.
Vorteilhaft bei dieser Ausgestaltung ist die Unterstützung des
Kühlluftstroms durch
den statischen Förderdruck
des Lüfters 32. Das
Gehäuse
des Lüfters
weist Kühlrippen
auf, so dass ein möglichst
großer
Teil der erzeugten Wärme an
die Kühlluft übertragen
und abgeführt
wird. Die Rippenoberfläche
ist groß,
so dass der Kühlluftstrom einen
langen Strömungsweg
entlang der Kühlrippen zurücklegt.
Die Rippenoberfläche
ist ferner derart gestaltet, dass eine Turbulenzerzeugung erfolgt.
-
Die
Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele
sind beliebig miteinander kombinierbar. Die Erfindung ist auch für andere
als die gezeigten Gebiete einsetzbar.