DE102013222116A1

DE102013222116A1 - Lüfterkupplung

Info

Publication number: DE102013222116A1
Application number: DE201310222116
Authority: DE
Inventors: Stéphanie Larpent
Original assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2013-10-30
Publication date: 2015-04-30
Also published as: US20150114791A1; US9829011B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lüfterkupplung, insbesondere für einen Lüfter (110) einer Kühlanlage eines Kraftfahrzeugmotors, mit einem Gehäuse und einem ringförmigen Flansch (116) zum Anschluss des Lüfters (110), wobei der Flansch (116) zentrisch um eine Gehäuseachse (120) angeordnet ist, wobei der Flansch (116) senkrecht zu der Gehäuseachse (120) eine flächige Flanschringebene (136, 138, 144) ausbildet und eine Flanschringinnenseite (124) und eine Flanschringaußenseite (134) aufweist, die die Flanschringebene (136, 138, 144) begrenzen, wobei der Flansch (116) in der Flanschringebene (136, 138, 144) bereichsweise in Richtung parallel zu der Gehäuseachse (120) verformt ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Lüfterkupplung insbesondere zum Verbinden eines Lüfters einer Kühlanlage mit einem Antrieb, wie einem Motor, insbesondere einem Kraftfahrzeugmotor, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
Stand der Technik
Lüfter sind beispielsweise als Axiallüfter bekannt und werden in Kraftfahrzeugen zur Motorkühlung eingesetzt, insbesondere um dem Motorraum und dem Kühler eine ausreichende Menge Luft zur Kühlung zur Verfügung zu stellen. Dies kann bei Langsamfahrt und bei Stillstand des Kraftfahrzeuges wichtig sein, da insbesondere in diesen Betriebssituationen die Strömungsgeschwindigkeit der Luft aufgrund der geringen Fahrzeuggeschwindigkeit und somit die Luftmenge zu gering sein kann.
Der Lüfter ist mittels einer Lüfterkupplung mit dem Motor des Kraftfahrzeugs verbunden und wird typischerweise mittels des Motors angetrieben.
Aus der DE 44 45 671 ist ein Axiallüfter für einen Kühler eines Kraftfahrzeugmotors mit einer Lüfterkupplung bekannt, dessen Lüfternabe mittels eines Lüfterflansches unter Belassung eines Ringspaltes auf einem Kupplungsgehäuse einer Flüssigkeitsreibungskupplung befestigt ist. Die Flüssigkeitsreibungskupplung ist durch einen Antriebsteil des Kraftfahrzeugmotors antreibbar. An der Lüfternabe ist auf einer die Strömungsrichtung der Luftströmung bezogenen Eintrittsseite ein Luftleitring vorgesehen, der ein bogenförmiges Profil aufweist, das der Strömungsrichtung axial entgegen gerichtet und radial nach innen gekrümmt ist.
Aus der DE 10 2004 008 861 A1 ist eine Flüssigkeitsreibkupplung für einen Kraftfahrzeuglüfter bekannt. Die Kupplung weist wenigstens eine drehbar gelagerte Welle auf, auf welcher wenigstens ein drehfest gelagerter Antriebskörper gelagert ist. Zwischen dem Antriebskörper und dem Abtriebskörper ist ein Kupplungsbereich vorgesehen, der ein viskoses Fluid aufnimmt und hierdurch ein Drehmoment zwischen dem Antriebskörper und dem Abtriebskörper zu übertragen vermag.
Die DE 10 2008 035 185 A1 betrifft eine Lüfterkupplung, an der ein Lüfter mittels eines Flanschrings lösbar befestigt ist. Die Lüfterkupplung weist ein ein erstes frontseitiges Gehäuseteil und ein zweites rückseitiges Gehäuseteil umfassendes Gehäuse auf, an welchem der Flanschring mittels Verbindungselementen befestigbar ist.
Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Lüfterkupplung für einen Lüfter, insbesondere Mantellüfter und einen verbesserten Lüfter zu schaffen.
Dies wird mit einer Lüfterkupplung mit den Merkmalen von Anspruch 1 und einer Kühlanlage nach Anspruch 8 erreicht.
In einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel weist die Lüfterkupplung, die insbesondere für einen Lüfter einer Kühlanlage eines Kraftfahrzeugmotors eingerichtet ist, ein Gehäuse und einen ringförmigen Flansch zum Anschluss des Lüfters auf, wobei der Flansch zentrisch um eine Gehäuseachse angeordnet ist, wobei der Flansch senkrecht zu der Gehäuseachse eine flächige Flanschringebene ausbildet und eine Flanschringinnenseite und eine Flanschringaußenseite aufweist, welche die Flanschringebene begrenzen, wobei der Flansch in der Flanschringebene bereichsweise in Richtung parallel zu der Gehäuseachse verformt ist.
Hierbei ist die Flanschebene bevorzugt im Wesentlichen senkrecht zur Gehäuseachse angeordnet. Der Flanschring ist bevorzugt zumindest bereichsweise in einer Richtung parallel zu der Gehäuseachse gewölbt. Somit weist der Flanschring senkrecht zur Gehäuseachse zwei Flanschebenen auf, die miteinander verbunden sind. Durch die Verformung des Flansches kann ein Spalt entstehen. Insbesondere ist der Spalt zwischen einigen Rippen des Lüfters und dem Flansch ausgebildet.
Im Stand der Technik liegen alle Rippen am Flansch an und bilden somit keinen Spalt aus. Auf Grund des Spaltes können die Rippen in voller Höhe für eine Abkühlung der Lüfterkupplung auf deren Rückseite ausgenutzt werden. Hierbei kann im Betrieb des Lüfters eine kleinere oder geringere Ablösung von Luft am Flansch erfolgen. Somit ist bevorzugt eine bessere Ausnützung einer Rippenhöhe auf der Rückseite ermöglicht. Insgesamt kann die Lüfterkupplung besser abgekühlt werden, insbesondere auf deren Rückseite. Ferner kann der Flansch bezüglich seiner Festigkeitseigenschaften verbessert werden, indem die Festigkeit erhöht werden kann.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Flanschringebene eine im Wesentlichen stufenförmige Gestalt auf, wobei eine erste Flanschringebene und eine zweite Flanschringebene mittels einer schiefen Ebene verbunden sind. Hierdurch sind definierte geometrische Spalte realisierbar. Ferner ist ein derartiger Flanschring einfach herstellbar.
In einer anderen Ausgestaltung der Lüfterkupplung kann die Flanschringebene eine im Wesentlichen wellenförmige Gestalt aufweisen. Hierbei weist die Flanschringebene Wellentäler und/oder Wellenkämme auf, die bevorzugt ebenen Abschnitte umfassen. Die ebenen Abschnitte bilden jeweils die erste Flanschringebene und die zweite Flanschringebene aus. Die Übergänge zwischen der ersten Flanschringebene und der zweiten Flanschringebene sind stufenlos und weisen bevorzugt keine Kanten, Stufen und/oder Ecken auf.
An der Flanschringinnenseite sind bevorzugt Ausnehmungen angeordnet, die im Wesentlichen gleichförmig über dem Umfang ausgebildet sind. Hierdurch kann die Position der Anschlusspunkte der Lüfterkupplung zum Flansch bezogen auf einen Flansch, der nicht verformt ist, unverändert bleiben. Hierdurch müssen keine konstruktiven Änderungen an der Lüfterkupplung vorgenommen werden und der verformte Flansch kann einfach in die bereits bekannte und verwendete Lüfterkupplung der Anmelderin integriert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Flanschringaußenseite Vorsprünge und/oder Ausnehmungen aufweisen, die im Wesentlichen gleichförmig über dem Umfang verteilt sind. Die Vorsprünge und/oder Ausnehmungen können zusätzlich zu den Vorsprüngen und/oder Ausnehmungen an der Flanschringinnenseite angeordnet sein.
Bevorzugt sind die Vorsprünge und/oder Ausnehmungen in der Flanschringebene ausgebildet. Insbesondere können sich die Vorsprünge und/oder Ausnehmungen über die komplette Dicke der Flanschringebene erstrecken.
Die Aufgabe wird ferner mit einer Kühlanlage für ein Kraftfahrzeug gelöst, die einen Lüfter und eine erfindungsgemäße Lüfterkupplung aufweist, die einer Verbinden des Lüfters mit einer Antriebsachse eines Motors, insbesondere eines Kraftfahrzeuges dient. Hierbei ist zwischen der Lüfterkupplung und einem Mantelring mit an diesem befestigten Lüfterblättern der ringförmigen Flansch angeordnet. Die Antriebsenergie einer Kurbelwelle des Motors wird bevorzugt durch eine Scherreibung eines Öls auf die mit dem Lüfter verbundene Abtriebsseite der Lüfterkupplung übertragen. Die Antriebsseite kann aus der starr verbundenen Flanschwelle und einer Primärscheibe von der Kurbelwelle oder einem zwischengeschalteten Riemenantrieb angetrieben werden. Eine Sekundärseite, beispielsweise ein die Primärscheibe umschließendes Gehäuse kann sich hierbei durch ein Lager auf der Flanschwelle abstützten. Das Gehäuse und der darauf montierte Lüfter können mit der Sekundär- oder Lüfterdrehzahl rotieren. Mittels einer Öffnung, insbesondere des Spaltes zwischen der Lüfterkupplung und dem Flansch kann Luft von der Lüfterdruckseite zur Lüftersaugseite an dieser Stelle zurückströmen. Dadurch kann ein Teil der Lüfterkupplung auf der Druckseite gekühlt werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die nachfolgende Figurenbeschreibung und durch die Unteransprüche beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachstehend wird die Erfindung auf der Grundlage zumindest eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Lüfter gemäß dem Stand der Technik,
2 einen Ausschnitt des Lüfters von 1,
3 den Lüfter von 1 in perspektivischer Darstellung,
4 einen Lüfter gemäß der Erfindung,
5 eine Strömungssimulation in dem Lüfter gemäß dem Stand der Technik, und
6 eine Strömungssimulation in dem Lüfter gemäß der Erfindung.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
In den nachfolgenden Figuren sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Die 1 zeigt in einer perspektivischen Darstellung einen Lüfter 10 gemäß dem Stand der Technik. Der Lüfter 10 ist bevorzugt als Mantellüfter, insbesondere als Axiallüfter, ausgeführt. Der Lüfter 10 ist Teil einer nicht dargestellten Kühlanlage für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges. Der Lüfter 10 weist Lüfterblätter 12 auf, die an einem Mantelring 14 angeordnet sind. Der Mantelring 14 ist mittels einer in einem Gehäuse angeordneten Lüfterkupplung 17, von der nur ein Flansch 16 dargestellt ist, mit einer nicht dargestellten Antriebswelle, die entlang einer Gehäuseachse 20 gelagert ist, bewegbar verbunden.
2 zeigt in schematischer Darstellung einen Ausschnitt des Lüfters 10 von 1, genauer eines der Lüfterblätter 12, welches an dem Mantelring 14 angeordnet ist. Die Lüfterkupplung 17 ist zwischen dem Mantelring 14 und der nicht dargestellten Antriebswelle, die im Wesentlichen auf der Gehäuseachse 20 verläuft, angeordnet.
3 zeigt den Lüfter 10 gemäß dem Stand der Technik in perspektivischer Darstellung mit Blick auf die Rückseite des Lüfters 10. Der Flansch 16 ist Teil der Lüfterkupplung 17, die insbesondere als einer Reibkupplung oder Visco-Kupplung 22 ausgebildet ist. Der Flansch 16 ist als ebener Ring ausgeführt und weist an einer Flanschringinnenseite 24 Vorsprünge 26 mit Öffnungen 28 bzw. Ausnehmungen 28 auf, die eingerichtet sind, nicht dargestellte Schrauben aufzunehmen. Um die Gehäuseachse 20 sind Rippen 30, insbesondere Kühlrippen kreisförmig angeordnet. Die Rippen 30 liegen an dem Flansch 16 an.
4 zeigt einen Lüfter 110 gemäß der Erfindung. Der Lüfter 110 ist schematisch mit Blick auf die Rückseite des Lüfters 110 dargestellt. Mittig durch den Lüfter 110 verläuft die Gehäuseachse 120, die durch einen Punkt dargestellt ist. Der Flansch 116 weist neben der Flanschringinnenseite 124 eine Flanschringaußenseite 134 auf, wobei sich zwischen der Flanschringinnenseite 124 und der Flanschringaußenseite 134 eine erste Flanschringebene 136 und eine zweite Flanschringebene 138 erstrecken. Die beiden Flanschringebenen 136 und 138 sind durch eine Verformung des Flansches 116 in Richtung parallel zu der Gehäuseachse 120 hervorgerufen.
Der Flansch 16 gemäß dem Stand der Technik, gezeigt in 3, weist hingegen nur eine planare Flanschringebene 40 auf.
Die zweite Flanschringebene 138 ist bezogen in Richtung parallel zu der Gehäuseachse 120 gesehen beabstandet von der ersten Flanschringebene 136 angeordnet. Die beiden Flanschringebenen 136 und 138 sind mittels eines Flanschringabschnittes 142 verbunden. Somit bilden die Flanschringebene 136, die schrägen Flanschringabschnitte 142 und die Flanschringebene 138 eine durchgehende Flanschringfläche 144 aus. Der Flanschringabschnitt 142 ist in dem Ausführungsbeispiel von 4 als schräge Fläche 146 oder schiefe Ebene 146 ausgebildet. Der Flanschringabschnitt 142 kann aber auch als Stufe mit einer im Wesentlichen senkrecht zu den Flanschringebenen 136 und 138 verlaufenden Fläche ausgebildet sein.
In einer Ausführungsform kann die Flanschringfläche 144 auch wellenförmig ausgeführt sein, wobei die die Flanschringebene 136 durch Wellentäler und die Flanschringebene 138 durch Wellenberge ausgebildet sind. Die Wellentäler und die Wellenberge weisen hierbei bevorzugt ein im Wesentlichen ebenes, planares Plateau auf und bilden so die Flanschringebenen 136 und 138 aus.
Durch die Verformung und die Ausbildung der beiden Flanschringebenen 136 und 138 ist ein Spalt 148 zwischen den Rippen 130 und dem Flansch 116 ausgebildet.
5 zeigt eine Strömungssimulation 50 in Schnittdarstellung in dem Lüfter 10 gemäß dem Stand der Technik. Die Lüfterblätter 12 des Lüfters 10 und der Flansch 16 sind schematisch dargestellt. Die Lüfterkupplung 17 weist den Flansch 16. Die Strömung der Luft ist mit Pfeilen bezeichnet. An einer Kante des Flansches 16 ist eine mit Pfeilen 52 markierte Ablösung der Luft erkennbar. Die Höhe der Rippen ist hierbei nur teilweise ausgenutzt.
6 zeigt eine Strömungssimulation 54 des Lüfters 110 gemäß der Erfindung. Zwischen dem Flansch 116, genauer zwischen der Flanschringebene 138 und der Oberkante der Rippen 130 ist der Spalt 148 ausgebildet. Die durch die Pfeile 156 bezeichnete Ablösung der Luft ist deutlich geringer. Die Rippenhöhe der Rippen 130 kann voll ausgenutzt werden.
Insgesamt kann durch die Verformung des Flansches 116 und die Ausbildung des Spaltes 148 im Bereich der Flanschringebene 138 eine Rückströmung verstärkt werden und somit die Kühlleistung der Lüfterkupplung 117 noch verbessert werden.
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 4445671 [0004]
DE 102004008861 A1 [0005]
DE 102008035185 A1 [0006]

Claims

Lüfterkupplung, insbesondere für einen Lüfter (110) einer Kühlanlage eines Kraftfahrzeugmotors, mit einem Gehäuse und einem ringförmigen Flansch (116) zum Anschluss des Lüfters, wobei der Flansch (116) zentrisch um eine Gehäuseachse (120) angeordnet ist, wobei der Flansch (116) senkrecht zu der Gehäuseachse (120) eine flächige Flanschringebene (136, 138, 144) ausbildet und eine Flanschringinnenseite (124) und eine Flanschringaußenseite (134) aufweist, die die Flanschringebene (136, 138, 144) begrenzen, wobei der Flansch (116) in der Flanschringebene (136, 138, 144) bereichsweise in einer Richtung parallel zu der Gehäuseachse (120) verformt ist.
Lüfterkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschringebene (136, 138, 144) eine im Wesentlichen stufenförmige Gestalt aufweist, wobei eine erste Flanschringebene (136) und eine zweite Flanschringebene (138) mittels einer schiefen Ebene (146) verbunden sind.
Lüfterkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschringebene (136, 138, 144) im Wesentlichen wellenförmige Gestalt aufweist.
Lüfterkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschringebene (136, 138, 144) Wellentäler (136) und/oder Wellenkämme (138) aufweisende ebene Abschnitte (136, 138) aufweisen.
Lüfterkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschringinnenseite (124) Vorsprünge (126) und/oder Ausnehmungen (128) aufweist, die im Wesentlichen gleichförmig über dem Umfang ausgebildet sind.
Lüfterkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flanschringaußenseite (134) Vorsprünge (126) und/oder Ausnehmungen (128) aufweist, die im Wesentlichen gleichförmig über dem Umfang verteilt sind.
Lüfterkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (126) und/oder Ausnehmungen (128) in der Flanschringebene (136, 138, 144) ausgebildet sind.
Kühlanlage für ein Kraftfahrzeug, aufweisend einen Lüfter (110) und eine Lüfterkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 insbesondere zum Verbinden des Lüfters (110) mit einer Antriebsachse eines Motors.