-
Die
Erfindung betrifft einen Lüfterrad, ein System und eine
Getriebebaureihe.
-
Aus
der
DE 698 11 946
T2 ist ein Kühlerlaufrad für einen Verbrennungsmotor
bekannt, bei dem eine Vielzahl von luftstromlinienförmig
verlaufenden Schaufeln vorgesehen ist, die sich von einem Wagenteil
zu einem Abdeckteil erstrecken, und bei dem jede Schaufel eine Vorderkante
aufweist, die in Richtung der Drehung des Laufrads geneigt ist.
-
Aus
der
US 3 179 329 A ist
ein Gebläserad vom Turbinentyp bekannt, bei dem die Lüfterflügel aus
zwei bogenförmigen Blechstreifen geformt werden, die jeweils
Randbereiche haben, die mit den Lüfterflügeln
einstückig ausgebildet sind, wobei die Randbereiche Zylinder
formen, zwischen denen sich die Lüfterflügel erstrecken,
die Lüfterflügel eines Blechstreifens sich abwechseln
mit den Lüfterflügeln des anderen Blechstreifens,
ein kegelstumpfförmiges Teil eine zentralen Lufteinlassöffnung
hat und mit den Randbereichen der Blechstreifen auf einer Seite
der Lüfterflügel fest verbunden ist und ein Unterstützungsteil
die gegenüberliegende Seite der Lüfterflügel überdeckt
und mit den Randbereichen der Blechstreifen auf dieser Seite fest
verbunden ist. Die Lüfterflügel sind jeweils in
eine konkav-konvexe Kontur geformt.
-
Aus
der
DE 10 2005
031 197 A1 ist ein Antrieb und Lüfter bekannt,
wobei der Lüfter Lüfterschaufeln umfasst, wobei
die Lüfterschaufeln einen axialen Bereich überdecken,
der unterschiedlich ist von demjenigen axialen Bereich, der von
der Verbindung zwischen Lüfter und Welle überdeckt
ist.
-
Aus
der
GB 1 293 553 A ist
ein Radiallüfter bekannt, der eine Nabe hat und eine Scheibe,
die an einem Ende der Nabe angeordnet ist und sich radial in Bezug
auf die Rotationsachse der Nabe erstreckt, wobei eine Mehrzahl von
Lüfterflügeln an der Scheibe befestigt sind und
sich axial von dieser erstrecken und die Lüfterflügel
unregelmäßig um die Nabe angeordnet sind. Zum
Unwuchtsausgleich weisen die Lüfterflügel in Abhängigkeit
von ihrer jeweiligen Position unterschiedliche Materialdicken auf.
-
Aus
der
WO 02/090776
A2 ist ein Laufrad bekannt, welches eine ungleiche Anzahl
von gebogenen Voll- und Splitterschaufeln aufweist, wobei die Vollschaufeln
und Splitterschaufeln in unterschiedlichem Winkelabstand und unterschiedlicher
Reihenfolge angeordnet werden.
-
Aus
der
DE 38 42 697 A1 ist
ein Hochdruck-Gebläse für Gasheizgeräte
bekannt, das ein Gehäuse und ein Schaufeln tragendes Lüfterrad
hat, wobei das Lüfterrad ein strömendes Medium
axial ansaugt, radial beschleunigt und axial ausbläst.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Lüfter weiterzubilden,
so dass die Umweltbelastung vermindert ist.
-
Erfindungsgemäß wird
die Aufgabe bei dem Lüfterrad nach den in Anspruch 1, 2,
4, 14 oder 16 angegebenen Merkmalen, bei dem System nach den in
Anspruch 31 angegebenen Merkmalen und bei der Getriebebaureihe nach
den in Anspruch 36 angegebenen Merkmalen gelöst.
-
Wichtige
Merkmale der Erfindung eines Lüfterrads sind, dass ein
erster Lüfterflügel zu einem ersten in Umfangsrichtung
benachbarten Lüfterflügel einen ersten Winkelabstand
aufweist und der erste Lüfterflügel zu einem zweiten
in entgegengesetzter Richtung benachbarten Lüfterflügel
einen zweiten Winkelabstand aufweist, wobei der erste Winkelabstand
kleiner als der zweite Winkelabstand ist. Alternativ umfasst die
Abfolge in Umfangsrichtung der Winkelabstände von einem
jeweiligen Flügel zum in Umfangsrichtung nächstbenachbarten
Lüfterflügel mindestens zwei verschiedene Sorten
von Winkelabstandswerten. Somit ist eine einfache Ausgestaltung angegeben,
bei der die Lüfterflügel nicht notwendig regelmäßig
angeordnet sind. Von Vorteil ist dabei, dass die Lüfterflügel
periodische Anregungen erzeugen, deren hauptsächlicher
Frequenzanteil niedriger liegt, als dies der Fall wäre,
wenn alle Winkelabstände gleich groß wären.
Insbesondere liegt der Frequenzanteil höchstens bei der
Hälfte derjenigen zu einer regelmäßigen
Anordnung der Lüfterflügel. Weiter weist jeder
Lüfterflügel eine Symmetrieebene auf, in der die
Drehachse des Lüfterrads liegt. Somit ist das Lüfterrad
in der Lage, unabhängig vom Drehsinn der Rotation Luft
oder ein anderes Medium in eine vorgegebene Richtung zu fördern.
Weiter liegt der von allen Lüfterflügeln gebildete
Schwerpunkt im Wesentlichen, also bis auf Abweichungen, die sich
größenordnungsmäßig beim Fertigungsprozess
ohnehin ergeben, im Zentrum des Lüfters wodurch ein Unwuchtsausgleich
nach der formgebenden Fertigung im Wesentlichen entfallen kann.
-
Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Lüfterflügel
in Umfangsrichtung, insbesondere entlang des Umfangs des Lüfterrads,
unregelmäßig beabstandet. Vorzugsweise ist eine
Anzahl n von Lüfterflügeln vorgesehen, wobei bei
gleichmäßigem Drehen des Lüfterrads um
seine Achse die Lüfterflügel beim Durchgang durch
eine raumfeste Referenzrichtung eine Folge von Anregungen bewirken,
deren Periodendauer größer als ein n-tel der Umdrehungszeit
des Lüfterrades ist. Besonders vorzugsweise ist die Periodendauer
größer als die Hälfte oder gleich der
Hälfte der Umdrehungszeit des Lüfterrads. Ganz besonders
vorzugsweise ist die Periodendauer gleich der Umdrehungszeit des
Lüfterrads. Somit ist vorteilhaft eine große und
ganz besonders vorzugsweise die größtmögliche
Herabsetzung des hauptsächlichen Frequenzbeitrags der lüfterflügelverursachten
Schwingungsanregungen erreichbar. Die Lärmbelastung der
Umgebung durch den Lüfterbetrieb ist somit zumindest subjektiv
reduzierbar, weil die Frequenz des Lärmschalls unter die
Hörgrenze oder in Bereiche verlegbar ist, in denen die
Empfindlichkeit auf Geräusche beim menschlichen Gehör
herabgesetzt ist. Zudem sind Resonanzeffekte zwischen den Anregungen
durch die Lüfterflügel und Schwingungen durch
den Betrieb des Getriebes reduzierbar.
-
Eine
besondere einfache Fertigung des Lüfterrads ergibt sich,
wenn jeder Lüfterflügel eine Axialebene auszeichnet,
welche das Lüfterrad in zwei Hälften teilt, wobei
jede Hälfte gleich viele Lüfterflügel enthält.
Durch diese einfache Maßgabe, die einen Massenausgleich
bezüglich der genannten Axialebenen bewirkt, wird erreicht,
dass die Lüfterrad im Rahmen der Fertigungsgenauigkeit
eines Gussverfahrens bereits keine Unwucht aufweist, obwohl die
Lüfterflügel unregelmäßig angeordnet
sind. Eine mögliche Auslegung des Lüfterrads geht
somit von einem Lüfterrad mit regelmäßiger
Anordnung aus und verschiebt die einzelnen Lüfterflügel
derart, dass die genannte Eigenschaft beibehalten wird.
-
Beispielsweise
ist die Axialebene zu einem jeden Lüfterflügel
durch dessen Symmetrieebene gegeben oder durch den Ansatzort der
Lüfterflügel an einer Lüfterradnabe.
-
Besonders übersichtliche
Verhältnisse ergeben sich, wenn die Lüfterflügel
eine einheitliche Dicke aufweisen. Vorzugsweise sind die Lüfterflügel
zueinander identisch ausgebildet. Da die Variation der Lüfterflügeldicke
zum Unwuchtsausgleich mit der beschriebenen Erfindung verzichtbar
ist, stellen sich bei allen Lüfterflügeln gleiche
Strömungsverhältnisse und gleiche Materialbelastungen
ein.
-
Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist jeder Luftkanal begrenzt durch
zumindest Lüfterflügel, einen Luftleitring und/oder
einen Grundkörper, wobei der Querschnitt des Luftkanals
im Verlauf von innen nach außen ein Minimum aufweist. Somit
sind Luftkanale mit Düsenwirkung ausgebildet. Diese Düsen
bewirken vorteilhaft ein gerichtetes Strömen der Kühlluft.
-
Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Minimum des Querschnitts
des Luftkanals durch ein Minimum des Abstandes zwischen dem Grundkörper und
dem Luftleitring bewirkt, insbesondere durch ein Minimum des Abstandes
zwischen den Schnittfiguren des Grundkörpers mit einer
Axialebene einerseits und des Luftleitrings mit der Axialebene andererseits. Vorteilhaft
umfasst das Lüfterrad einen Grundkörper, Lüfterflügel
und einen Luftleitring, wobei der Grundkörper einen kegelstumpfförmigen
Bereich aufweist und zumindest jeweils zwei Lüfterflügel,
ein Segments des kegelstumpfförmigen Bereichs und ein Segment
des Luftleitrings einen radial verlaufenden Luftkanal bilden, dessen
Querschnitt im radialen Verlauf ein Minimum aufweist. Von Vorteil
ist dabei, dass das Lüfterrad einfach fertigbar ist, da
die geometrischen Eigenschaften des Luftkanals, insbesondere die
Düsenform, mit den Begrenzungsflächen von Luftleitring
und Grundkörper einfach herstellbar und kontrollierbar
ist. Zudem ist der Grundkörper des Lüfterrads
zusätzlich zu seiner Haltefunktion mit einer Luftleitfunktion
belegt. Hierdurch sind Teile einsparbar.
-
Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Querschnitt des Luftleitrings
an seiner Innenseite konvex geformt und an seiner Außenseite
konkav geformt, insbesondere derart geformt, dass die Wandstärke
im Wesentlichen konstant ist. Die Konstanz der Wandstärke
hängt hierbei von den Fertigungstoleranzen der Fertigungstechnik
und von den Drehzahlen ab, bei denen der Lüfter eingesetzt
wird. Die Außenform des Luftleitrings folgt somit im Wesentlichen
der Innenform des Luftleitrings, und es ist eine vorteilhafte Form
des Luftleitrings bei gleichzeitig geringem Materialeinsatz ausgebildet.
Von Vorteil ist dabei, dass für den Luftleitring wenig
Material eingesetzt werden muss, so dass sein Massenträgheitsmoment
möglichst gering ist.
-
Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Grundkörper
einen kegelstumpfförmigen Bereich auf und der Luftleitring
ist in einen mathematischen Kegel konzentrisch derart einbeschreibbar,
dass der Luftleitring den mathematischen Kegel in einem ersten und
einem zweiten axialen Bereich berührt und in einem dritten
axialen Bereich zwischen Luftleitring und dem mathematischen Kegel
ein Mindestabstand vorgesehen ist, wobei der dritte axiale Bereich
zwischen dem ersten axialen Bereich und dem zweiten axialen Bereich
angeordnet ist, und zumindest jeweils zwei Lüfterflügel,
ein Segment des kegelstumpfförmigen Bereichs und ein Segment
des Luftleitrings einen nach außen verlaufenden Luftkanal bilden.
Von Vorteil ist dabei, dass die mit konstruktionstechnisch und fertigungstechnisch
einfach handhabbaren geometrischen Formen ein düsenartiger Luftkanal
bereitstellbar ist.
-
Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung sind mindestens zwei verschiedenartige
Luftkanäle an einem Lüfterrad gebildet. Vorzugsweise
ist jeder Luftkanal durch eine geometrische Größe
beschreibbar, und die Abfolge der geometrischen Größe
der Luftkanäle stellt bei einer Umdrehung des Lüfters
eine unregelmäßige Folge dar. Besonders vorzugsweise
ist die geometrische Größe jedes Luftkanals der
Winkel zwischen den begrenzenden Lüfterflügeln
oder der Winkel eines begrenzenden Lüfterflügels
zu einer lüfterfesten Referenzrichtung. Alternativ ist
die geometrische Größe jedes Luftkanals die Winkelposition
des Schwerpunkts oder der Mittenebene des Luftkanals oder der Winkel
einer ausgezeichneten Richtung des Luftkanals zu einer lüfterfesten
Referenzrichtung. Somit sind einfache geometrische Kenngrößen
angegeben, die zur Ausbildung eines erfindungsgemäßen
Lüfterrads heranziehbar sind.
-
Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung liegt der von allen Lüfterflügeln
gebildete Schwerpunkt im Zentrum des Lüfters. Von Vorteil
ist dabei, dass bei verminderter Geräuschbelastung Zusatzbelastungen der
Lager und des Materials durch Unwucht vermieden werden.
-
Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung ist die maximale axiale Ausdehnung
der Lüfterflügel größer als
die maximale axiale Ausdehnung des Luftleitrings.
-
Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung ist die maximale axiale Ausdehnung
der Lüfterflügel mehr als doppelt so groß wie
die maximale axiale Ausdehnung des Luftleitrings. Von Vorteil ist
dabei, dass ein radiales oder seitlich schräges Abströmen
der Kühlluft ermöglicht ist. Somit ist das Lüfterrad
bei verschiedenen Getrieben oder allgemein Systemen mit Lüfter
einsetzbar.
-
Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung ist die maximale radiale Ausdehnung
der Lüfterflügel größer als
die minimale radiale Ausdehnung des Luftleitrings. Von Vorteil ist
dabei, dass große Luftaustritte ausgebildet sind, durch
die Kühlluft auf das zu kühlende Gehäuse
leitbar ist.
-
Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Lüfterflügel
auf der Ansaugseite bis zu einem Radius axial zurückgenommen,
insbesondere um mehr als ein Drittel der maximalen axialen Ausdrehung
der Lüfterflügel. Von Vorteil ist dabei, dass
in geringem Abstand zum Lüfterrad eine Lüfterhaube
aufsetzbar ist, wobei an den Ansaugöffnungen oder Lufteinlässen
von den Lüfterflügeln erzeugte Geräusche
verminderbar sind.
-
Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung weist jeder Lüfterflügel
eine Symmetrieebene auf, in der vorzugsweise die Drehachse des Lüfterrads
liegt. Somit ist auf einfache Weise ein drehsinninvariantes Lüfterrad
ausgebildet, und es strömt Kühlluft immer in der gleichen
Richtung durch die Luftkanäle.
-
Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung ist die radiale Ausdehnung des
Grundkörpers kleiner als der Außendurchmesser
des Lüfterrads, insbesondere wenigstens fünfzehn
Prozent kleiner als der Innendurchmesser des Luftleitrings. Somit
sind vorteilhafte geometrische Verhältnisse ausgebildet,
bei denen die Kühlluft besonders effektiv strömen
kann.
-
Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung bilden die Luftkanäle
jeweils einen Luftaustritt, der einen radial ausgerichteten und
einen axial ausgerichteten Teilbereich umfasst. Somit ist das Lüfterrad
an verschiedenen Getrieben, insbesondere direkt vor einer Gehäusewand
oder an einem Kegelradtopf, betreibbar.
-
Vorzugsweise
ist das Lüfterrad in einem Gussverfahren hergestellt, beispielsweise
aus Aluminiumguss gefertigt. Zum Unwuchtsausgleich, der durch die Fertigungstoleranzen
des Gussverfahrens, also die Gussgenauigkeit, gegebenenfalls notwendig ist,
sind in den äußeren Luftleitring Gewindebohrungen
eingebracht, in die nach Bedarf zum Unwuchtsausgleich Schrauben
mit Unterlegscheiben eingeschraubt sind. Es sind somit standardisierte,
gestufte Massenelemente bereithaltbar, die nach Bedarf aufbracht
werden. Die Ermittelung der benötigten Massenstücke,
also Unterlegscheiben, erfolgt durch Auswuchten. Die Verwendung
von Schrauben und Unterlegscheiben ermöglicht sogar eine
nachträgliche Korrektur des Auswuchtens. Eine Nachbearbeitung
des Guss-Rohlings ist verzichtbar.
-
Wichtige
Merkmale der Erfindung eines Systems, insbesondere eines Getriebes,
sind, dass ein Lüfter mit einem Lüfterrad mit
Lüfterflügeln und einer Lüfterhaube umfasst
ist, wobei die Lüfterhaube das Lüfterrad zumindest
teilweise umgibt und die Lüfterhaube einen Bereich mit
axialen Lufteinlässen aufweist, wobei die Lüfterflügel
in einem ersten Teilbereich des Bereichs mit axialen Lufteinlässen
einen konstanten Abstand von der Lüfterhaube aufweisen und
in einem zweiten Teilbereich des Bereichs mit axialen Lufteinlässen
der Abstand der Lüfterflügel von der Lüfterhaube
größer als der konstante Abstand im ersten Teilbereich
ist, insbesondere mehr als doppelt so groß. Somit sind
besonders vorteilhafte Strömungsverhältnisse erreicht,
und die Geräuschentwicklung an einer Lüfterhaube
durch vorbeistreifende Lüfterflügel ist vermindert.
-
Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung erstrecken sich die Lüfterflügel
radial über den Bereich mit axialen Lufteinlässen
hinaus. Somit ist die Kühlluft besonders vorteilhaft ansaugbar.
-
Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Lüfterrad auf
einer Welle des Getriebes, insbesondere der eintreibenden Welle,
angeordnet. Somit ist ein separater Motor für den Antrieb
des Lüfterrads verzichtbar.
-
Wichtige
Merkmale der Erfindung einer Getriebebaureihe mit Varianten, die
jeweils einen Lüfter mit Lüfterrad und mindestens
eine Getriebestufe umfassen, sind, dass ein Lüfterrad in
einer ersten Variante auf der eintreibenden Welle einer Kegelradstufe montiert
ist und dass das Lüfterrad in einer zweiten Variante auf
der eintreibenden Welle einer Stirnradstufe montiert ist. Vorzugsweise
ist in der ersten Variante Luft durch Luftkanäle radial
leitbar und in der zweiten Variante Luft durch die Luftkanäle
in einem Winkel zur radialen Richtung und in einem Winkel zur axialen
Richtung, insbesondere in einer Axialebene des Lüfterrads
schräg zur Achse des Lüfterrads. Von Vorteil ist
dabei, dass die Teilevielfalt in einer Getriebebaureihe reduziert
ist, und dass die Variationsmöglichkeiten für
die Lüftermontage erhöht sind.
-
Bei
einer vorteilhaften Weiterbildung deckt in der ersten Variante eine
Gehäusewand des Getriebes den Luftaustritt der Luftkanäle
teilweise ab, insbesondere den axial orientierten Teilbereich des Luftaustritts.
Somit ist vorteilhaft die Kühlluft in radialer Richtung
um das Getriebegehäuse herum leitbar. Es wird somit eine
gute Kühlleistung bewirkt.
-
Weitere
Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung
ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt.
Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten
von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder
Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus
der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand
der Technik stellenden Aufgabe.
-
Die
Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
Es zeigt
-
1 eine
Ansicht eines Lüfterrads von vorn,
-
2 eine
Ansicht des Lüfterrads aus 1 von hinten,
-
3 eine
Draufsicht auf die Vorderseite des Lüfterrads aus 1,
-
4 den
Schnitt des Lüfterrads entlang einer in 3 mit
A-A bezeichneten Axialebene,
-
5 eine
Ansicht eines Getriebes mit montiertem Lüfter
-
6 eine
Seitenansicht des Getriebes aus 5 mit aufgeschnittener
Lüfterhaube und aufgeschnittenem Lüfterrad.
-
1 zeigt
ein Lüfterrad für einen Lüfter eines
Getriebes. Das Lüfterrad umfasst zumindest einen Grundkörper 10 mit
einer Nabe 13, Lüfterflügel 11 und
einen Luftleitring 12.
-
Das
Lüfterrad ist zur Montage auf einer Welle eines Getriebes
vorgesehen. Hierzu wird die Nabe 13 auf die Welle gesteckt
zur kraftschlüssigen Verbindung mit derselben.
-
Das
Lüfterrad wird durch die Welle angetrieben. Die Welle treibt
somit die Lüfterflügel 11 an, wodurch
eine in etwa radial oder schräg nach außen gerichtete
Luftströmung erzeugt wird. Diese Richtung der Luftströmung
ist unabhängig vom Drehsinn des Lüfterrads, da
jeder Lüfterflügel 11 eine Symmetrieebene
aufweist, in der die Drehachse des Lüfterrads liegt.
-
Der
Grundkörper 10, der Luftleitring 12 und jeweils
zwei benachbarte Lüfterflügel 11 bilden
Luftkanäle, durch die Luftströmung geleitet wird.
-
2 zeigt
die Rückseite des Lüfterrads aus 1.
Ein Auflagering 20 des Grundkörpers 10 und die
Auflagekanten 21 jedes Lüfterrads 11 liegen
in einer gemeinsamen Ebene. Somit ist ein Betrieb des Lüfterrads
dicht an der Gehäusewand eines Getriebes durchführbar,
wobei die beschriebene Ebene parallel zu der Gehäusewand
des Getriebes ausgerichtet und in geringem Abstand zu dieser angeordnet
ist.
-
Das
Lüfterrad mit Grundkörper, Lüfterflügeln und
Leitring ist vorzugsweise einstückig hergestellt, insbesondere
als Gussteil aus Aluminium oder Kunststoff, wobei im Fall einer Verwendung
von Kunststoff besonders vorzugsweise der Kunststoff zur Vermeidung
elektrostatischer Aufladung elektrisch leitfähig ausgebildet
ist.
-
In
einem alternativen Ausführungsbeispiel ist das Lüfterrad
aus Stahl gefertigt.
-
In
montierter Position formen – wie in 2 dargestellt – die
radialen Begrenzungskanten 22, die äußere
Begrenzungskante 23 des Luftleitrings 12 und die
Gehäusewand eine Öffnung, durch die die Luftströmung
in radial nach außen geleitet wird. Der Luftleitring 12 erstreckt
sich somit nicht über die gesamte axiale Länge
des Lüfterrads und insbesondere der Lüfterflügel 11.
-
3 zeigt
eine Draufsicht der Vorderseite des Lüfterrads nach 1.
Auf dem Grundkörper 10 sind die Lüfterflügel 11 angebracht,
wobei die Lüfterflügel 11 jeweils eine
Symmetrieebene aufweisen, die die Rotationsachse des Lüfterrads
enthält. Die Lüfterflügel 11 stehen
somit im Wesentlichen, also abgesehen von Schrägungen der
Oberflächen der Lüfterflügel 11,
senkrecht auf einem ringartigen, kegelstrumpfförmigen Bereich 35 des
Grundkörpers 10.
-
Jeder
Lüfterflügel 11 ist in bezug auf eine
lüfterfeste Referenzrichtung 36 jeweils in einem
Winkel w1 angeordnet. Die Lüfterflügel 11 sind
unregelmäßig angeordnet: Insbesondere sind die
Differenzbeträge je zweier Winkel w1 nicht als ganzzahliges
Vielfaches eines Grundbetrags darstellbar. Somit werden Resonanzanregungen
durch die Lüfterflügel 11 vermindert,
insbesondere wird die Frequenz der Resonanzanregungen herabgesetzt.
-
In
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Lüfterrad auf
einer Getriebewelle montiert und die Zahl der Lüfterflügel
und die Zähnezahl des Zahnrads der Getriebewelle weisen
keinen gemeinsamen Teiler auf. Besonders vorzugsweise weist die
Zahl der Lüfterflügel und die Zähnezahl
jedes Zahnrads des Getriebes keinen gemeinsamen Teiler auf. Somit sind
Resonanzeffekte vorteilhaft vermindert.
-
Die
unregelmäßige Anordnung der Lüfterflügel
bewirkt, dass beim Durchlauf der Lüfterflügel 11 durch
eine radial verlaufende, raumfeste Referenzrichtung eine Anregung
erzeugt wird, deren zeitlicher Verlauf eine Periodendauer aufweist,
die mit der Umdrehungszeit des Lüfterrads übereinstimmt.
Bezeichnet w1.i den Winkel w1 des i-ten Lüfterflügels,
wobei i kleiner oder gleich der Gesamtzahl n der Lüfterflügel 11 – im
Ausführungsbeispiel 9 – ist, so ist durch die fortlaufende
Abfolge der Winkel w1.1, w1.2, w1.3, ..., w1.n, w1.1, w1.2, w1.3,
... eine periodische Zahlenfolge definiert, deren kleinste Periodenlänge
gerade n ist.
-
Bei
einem alternativen Ausführungsbeispiel ist die Periodenlänge
der Zahlenfolge eine Zahl größer als eins, vorzugsweise
zwei, besonders vorzugsweise n/2 oder (n – 1)/2, je nachdem,
welche der bei den letztgenannten Alternativen eine ganze Zahl ergibt.
Somit erfolgt bei einem Betrieb des Lüfters die hauptsächliche
Schwingungsanregung in einem niedrigeren Frequenzband, als dies
bei regelmäßiger Anordnung der Lüfterflügel
der Fall wäre.
-
Bei
einem alternativen Ausführungsbeispiel weist das Lüfterrad
eine Spiegel-Symmetrieebene auf, in der vorzugsweise die Drehachse
des Lüfterrades enthalten ist.
-
Der
Außendurchmesser des Grundkörpers 10 in 3 ist
deutlich kleiner als der Außendurchmesser des Lüfterrads
gewählt. Vorzugsweise beträgt der Außendurchmesser
des Grundkörpers 10 zwei Drittel des Außendurchmessers
des Lüfterrads und damit des Luftleitrings 12,
und besonders vorzugsweise ist der Außendurchmesser des
Grundkörpers 10 gegenüber dem Innendurchmesser
des Luftleitrings 12 um zehn bis zwanzig Prozent reduziert. Somit
sind günstige Strömungsverhältnisse für
den Lüfter erreichbar.
-
Der
Luftleitring 12 ist aus einem ersten Leitring 33 und
einem zweiten Leitring 34 zusammengesetzt, die jeweils
für sich ringartig und kegelstumpfförmig ausgebildet
sind. Der Öffnungswinkel des zweiten Leitrings 34 ist
größer gewählt als der Öffnungswinkel
des ersten Leitrings 33.
-
Jeweils
ein erster Lüfterflügel 31, ein zweiter Lüfterflügel 32,
ein von diesen eingeschlossenes Segment 30 des kegelstumpfförmigen
Bereichs 35 des Grundkörpers 10 und ein
von den beiden Lüfterflügeln 31, 32 eingeschlossenes
Segment 37 des Luftleitrings 12 bilden eine Luftkanal,
durch welchen bei Betrieb Luft strömt.
-
Jeder
dieser derart gebildeten Luftkanäle weist einen Öffnungswinkel
oder Winkelabstand w2, also den Winkel zwischen den begrenzenden
Lüfterflügeln 31, 32, also zwischen
zwei nächsten Nachbarn, auf und einen Winkel w3 der Mittenebene
des Luftkanals in Bezug auf eine Referenzrichtung 36. Der Öffnungswinkel
w2 ergibt sich somit jeweils aus der Differenz der Winkel w1 zu
den begrenzenden Lüfterflügeln 31, 32.
Der Winkel w3 unterscheidet sich im Beispiel nach der 3 von
den Winkeln w1 zu den begrenzenden Lüfterflügeln 31, 32 jeweils
um einen konstanten, das heißt von der Nummer der Lüfterflügel
unabhängigen, Betrag. Die Abfolge der Öffnungswinkel
w2 und die Abfolge der Winkel w3 definiert jeweils eine unregelmäßige
Zahlenfolge. Bei unsymmetrischen Ausformungen der Luftkanäle und/oder
Lüfterflügel ändern sich die Zusammenhänge
der Winkel w1, w2, w3 untereinander entsprechend. Insbesondere sind
zur Definition der Winkel statt der erwähnten Mittenebenen
ausgezeichnete Richtungen, beispielsweise Richtungen von Kanten der
Lüfterflügel, verwendbar.
-
Aus 3 ist
ersichtlich, dass in der Zeichnung oberhalb und unterhalb der durch
A-A bezeichneten Axialebene jeweils gleich viele Lüfterflügel 11, im
Beispiel jeweils vier Lüfterflügel 11,
angeordnet sind. Dies ist beispielsweise nicht der Fall bei der senkrecht
hierzu verlaufenden Axialebene, ausgezeichnet durch die Referenzrichtung 36,
da die linke Hälfte des Lüfterrads vier Lüfterflügel 11 hat,
während die rechte Hälfte fünf Lüfterflügel
aufweist. Der Unterschied zwischen den beiden Axialebenen liegt darin,
dass die Ebene A-A durch die Symmetrieebene, also die Mittenebene,
eines Lüfterflügels 11 verläuft,
während die senkrecht zu A-A stehende Axialebene durch
keinen Lüfterflügel 11 verläuft.
Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel
sind die Anzahlen der Lüfterflügel 11 zu
beiden Seiten einer Axialebene immer dann einander gleich, wenn
diese Axialebene durch die Symmetrieebene eines Lüfterflügels 11 verläuft,
also durch diesen ausgezeichnet wird.
-
Die
unregelmäßige Anordnung der Lüfterflügel 11 wurde
erreicht, indem Lüfterflügel einer regelmäßigen,
hier neunzähligen, Anordnung aus ihrer Winkellage verschoben
wurde, und die eben beschriebene Eigenschaft ist von der regelmäßigen
Anordnung bewahrt, um im Wesentlichen keine Unwucht entstehen zu
lassen. Die Lüfterflügel 11 sind somit
beinahe regelmäßig angeordnet, wobei die eingeführte
Unregelmäßigkeit bereits ausreichend ist, um die
Lärmbelastung bei Lüfterbetrieb auf einen größeren
Schall-Frequenzbereich zu verteilen und somit für die menschliche
Wahrnehmung zu mindern.
-
Das
beschriebene Lüfterrad wird einstückig aus Aluminiumdruckguss
gefertigt. Zum Ausgleich von gussbedingten Abweichungen werden in
Gewindebohrungen in den Leitringen 33, 34 Schrauben
mit Unterlegscheiben eingeschraubt. Die beschriebene beinahe regelmäßige
Anordnung der Lüfterflügel hat Unwucht-Abweichungen
zur Folge, die höchstens in der Größenordnung
der durch die Gussgenauigkeit ohnehin verursachten Unwuchten liegen.
Eine gesonderte Nachbearbeitung ist somit nicht erforderlich. Durch
diese Maßnahme ist eine Wuchtgüte von 6.3 und
mehr erreichbar.
-
4 zeigt
eine Schnittansicht entlang der in 4 mit A-A
bezeichneten Axialebene.
-
Die
Lüfterflügel 11 weisen in etwa rechtwinklige
Zurücknehmungen 40 auf, so dass die Lüfterflügel 11 bei
Betrieb an einem ersten Bereich einer in der 4 von oben
aufzusetzenden Lüfterhaube in einem geringeren Abstand
entlangstreichen als in einem zweiten Bereich. Dieser zweite Bereich
enthält Lufteinlässe für die Luftzufuhr
zum Lüfterrad, und durch die Zurücknehmung 40 werden
periodische Schwingungsanregnungen an den Lufteinlässen durch
ein Vorbeistreichen der Lüfterflügel 10 in
großer Nähe vermieden.
-
Der
Grundkörper 10 umfasst zumindest eine Nabe 13 zur
kraftschlüssigen Verbindung des Lüfterrads auf
einer Welle und einen kegelstumpfförmigen Bereich 35.
Dieser kegelstumpfförmige Bereich 35 formt mit
dem ersten Leitring 33 und dem zweiten Leitring 34 einen
düsenförmigen Luftkanal, wobei die düsenartige
Verengung in etwa bei dem minimalen Abstand m von Luftleitring 12 und
Grundkörper 12 gebildet ist. Dieser minimale Abstand
m bewirkt einen minimalen Querschnitt des durch ein Segment des Luftleitrings 12,
ein Segment des kegelstumpfförmigen Bereichs 35 und
zwei benachbarte Lüfterflügel 11 begrenzten
Luftkanals, wobei dieser Querschnitt in etwa an derselben Position
wie der minimale Abstand angenommen wird. Die genaue Position des minimalen
Querschnitts in Bezug auf den minimalen Abstand hängt von
der konkreten Gestaltung des Querschnitts des Luftleitrings 12 und
des kegelstumpfförmigen Bereichs ab.
-
Der
Luftleitring 12 ist zumindest aus einem ersten Leitring 33 und
einem zweiten Leitring 34 gebildet, wobei der Öffnungswinkel
des kegelstumpfförmigen ersten Leitrings 33 kleiner
ist als der Öffnungswinkel des kegelstumpfförmigen
zweiten Leitrings 34. Erster Leitring 33 und zweiter
Leitring 34 sind entlang eines konzentrischen Rings verbunden.
Die Gestaltung der Öffnungswinkel der Leitringe 33, 34 ist
derart, dass der Luftleitring 12 in einen Kegelmantel 42 einbeschreibbar
ist, wobei der Kegelmantel 42 den Luftleitring 12 an
zwei konzentrischen Schnittkreisen 43, 44 berührt,
der Kegelmantel 42 aber das Innere des Luftleitrings 12 nicht
schneidet. Der Luftleitring 12 weist somit einen axialen
Querschnitt auf, dessen Außenkontur konkav geformt ist.
-
Auf
der der Welle zugewandten Innenseite des Luftleitrings 12 ist
dementsprechend – um eine konstante Wandstärke
auszubilden – eine konvexe Oberfläche ausgebildet,
wobei konvex die Eigenschaft meint, dass die Verbindungslinie zweier
Punkte auf der Innenseite des Luftleitrings 12 immer zumindest
teilweise im Inneren des Luftleitrings 12 verläuft.
-
Die
Innenkontur des Querschnitts des Luftleitrings 12 ist somit
mit entgegengesetztem Vorzeichen gekrümmt wie die Außenkontur
des Querschnitts des kegelstumpfförmigen Bereichs 35,
insbesondere dessen radialen Auslaufs. Beide Konturen sind somit
konvex geformt, wobei die konvexen Ausformungen aufeinander zu gerichtet
sind.
-
Aus
der beschriebenen Gestaltung von erstem Leitring 33 und
zweiten Leitring 34 resultiert eine Verengung und ein minimaler
Abstand m, der einen Düseneffekt in dem zugehörigen
Luftkanal bewirkt.
-
In
alternativen Ausbildungsbeispielen ist die Innenseite des Luftleitrings
konvex gestaltet, aber nicht durch zwei verbundene Kegelstümpfe,
sondern durch beispielsweise eine parabelförmige oder eine kreisbogenförmige
Querschnittskontur beschrieben. Auch in diesen Fällen bewirkt
eine resultierende Querschnittsverengung einen Düseneffekt,
mit dem ein Luftstrom leitbar ist.
-
Der
Luftleitring 12 erstreckt sich axial nicht über
die gesamte Länge des Lüfterrads, insbesondere
der Lüfterflügel 11. Vielmehr endet der
zweite Leitring 34 in einem axialen Abstand von der durch
den Auflagering 20 definierten Ebene. Hierdurch ist eine radiale Öffnung 41 für
die Luftkanäle gebildet, durch die – in montiertem
Zustand – Luft in radialer Richtung entlang der Gehäusewand
des Getriebes leitbar ist.
-
5 zeigt
eine Getriebe 50 mit montiertem Lüfter 57.
Eine Lüfterhaube 51 umgibt das Lüfterrad. Zur
Darstellung ist in 5 nur eine Hälfte der
Lüfterhaube 51 gezeigt.
-
Die
Nabe 13 des Lüfterrads sitzt auf einem Zwischenteil 54 und
ist kraftschlüssig mit diesem verbunden, wobei das Zwischenteil 54 wiederum
auf einer Welle 53 des Getriebes angeordnet und zumindest
formschlüssig mit dieser verbunden ist. Die Welle 53 ist
die eintreibende Welle des Getriebes 50.
-
Die
Lüfterhaube 51 weist einen ringförmigen Bereich
mit Lufteinlässen 55 auf, durch den der Lüfter Luft
ansaugt. Die axiale Ausrichtung der Lüfterflügel 11 bewirkt,
dass unabhängig vom Drehsinn in derselben axialen Richtung
angesaugt wird. Somit ist die Ansaugseite des Lüfterrads
eindeutig definiert als die Seite, durch welche die Luft einströmt.
Die Luftkanäle weisen eine Öffnung auf, durch
die demnach unabhängig vom Drehsinn Luft austritt. Somit
ist ein Luftaustritt gebildet.
-
Der
Durchmesser des Bereichs mit Lufteinlässen 55 ist
gleich dem Innendurchmesser des ersten Leitrings 33.
-
Die
Lüfterflügel 11 streifen bei einer Drehbewegung
an den Lufteinlässen 55 vorbei. Zur Geräuschminderung
weisen die Lüfterflügel 11 jeweils eine
Zurücknehmung 40 auf, so dass nur ein Teilbereich
des Bereichs der Lufteinlässe 55 von den Lüfterflügeln 11 in
geringem Abstand überstrichen wird, während ein
anderer, radial weiter innen liegender Teilbereich in größerem
Abstand überstrichen wird. Die radiale Ausdehnung des radial
weiter innen liegenden Teilbereichs ist größer
als die radiale Ausdehnung des radial weiter außen liegenden
Teilbereichs. Somit sind Pfeifgeräusche vermindert.
-
6 zeigt
den Lüfter aus 5 in einer Seitenansicht. Das
Lüfterrad ist über einem Kegelradtopf 61 montiert.
-
Durch
Lüfterflügel 11 ist Luft bewegbar, die durch
den kegelstumpfförmigen Bereich 35 und den ersten
Leitring 33 und den zweiten Leitring 34 auf Luftauslässe 56 geleitet
werden.
-
Zwischen
Lüfterhaube 51 und erstem Leitring 33 ist
ein Zwischenraum 60 vorgesehen. Wie durch Vergleich mit 4 ersichtlich
ist, ist die Zurücknehmung 40 der Lüfterflügel 11 in
axialer Richtung etwa doppelt so lang wie die axiale Ausdehnung des
Zwischenraums 60.
-
Die
entlang der radialen Begrenzungskante 22 der Lüfterflügel 11 vorgesehene
Zurücknahme des zweiten Leitrings 34 ermöglicht
eine Montage des Lüfterrads auf einer Welle, die aus einer
Seitenwand des Getriebes 50 ragt. Dies ist beispielsweise bei
Stirnradgetrieben der Fall. In diesem Fall ist das Lüfterrad
direkt vor dieser Seitenwand montierbar, und die von den Lüfterflügeln 11 bewegte
Luft strömt radial nach außen und somit entlang
der Gehäusewand. Die Gehäusewand deckt einen Teilbereich
des Luftaustritts der Luftkanäle ab, und zwar denjenigen Teilbereich,
der axial ausgerichtet ist, dessen Flächennormale also
parallel zur Wellenachse angeordnet ist. Somit ist bei einer Montage
vor einer Gehäusewand der in 6 durch
einen Kegelradtopf 61 geschaffene Abstand des Lüfterrads
vom Gehäuse des Getriebes 50 verzichtbar, denn
die Luft wird in diesem Fall radial nach außen geleitet.
Hierdurch ist ein kompaktes Baumaß des Getriebes mit Lüfter
erreichbar.
-
Durch
die Verwendung eines Lüfterrads bei unterschiedlichen Varianten
von Getrieben wird eine Baureihe gebildet, bei deren Varianten solche
Komponenten, die den Lüfter, insbesondere das Lüfterrad bilden,
einheitlich einsetzbar sind. Somit ist die Teilevielfalt der Baureihe
reduziert.
-
- 10
- Grundkörper
- 11
- Lüfterflügel
- 12
- Luftleitring
- 13
- Nabe
- 20
- Auflagering
- 21
- Auflagekante
- 22
- radiale
Begrenzungskante
- 23
- äußere
Begrenzungskante
- 30
- Segment
- 31
- erster
Lüfterflügel
- 32
- zweiter
Lüfterflügel
- 33
- erster
Leitring
- 34
- zweiter
Leitring
- 35
- kegelstumpfförmiger
Bereich
- 36
- Referenzrichtung
- w1,
w2, w3
- Winkel
- 40
- Zurücknehmung
- 41
- radiale Öffnung
- 42
- Kegelmantel
- 43,
44
- Schnittkreis
- 50
- Getriebe
- 51
- Lüfterhaube
- 52
- Rahmen
- 53
- Welle
- 54
- Zwischenteil
- 55
- Lufteinlässe
- 56
- Luftauslässe
- 57
- Lüfter
- 60
- Zwischenraum
- 61
- Kegelradtopf
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 69811946
T2 [0002]
- - US 3179329 A [0003]
- - DE 102005031197 A1 [0004]
- - GB 1293553 A [0005]
- - WO 02/090776 A2 [0006]
- - DE 3842697 A1 [0007]