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Die Erfindung betrifft ein Doppellüftermodul, insbesondere für einen Kühler eines Kraftfahrzeugs, mit einer ersten Lüftereinheit und einer zweiten Lüftereinheit.
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Üblicherweise dienen Lüftermodule bei Kraftfahrzeugen zur Erzeugung eines Luftvolumenstroms hin zu einem Kühler oder einem Wärmetauscher, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs nicht groß genug ist, um den für die gewünschte Kühlleistung nötigen Luftvolumenstrom durch den Fahrtwind zu erzeugen.
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Kühler von Kraftfahrzeugen sind meist rechteckig, jedoch nicht quadratisch geformt. Um eine zur Verfügung stehende Fläche möglichst optimal mit dem Lüftermodul auszunutzen, finden im Stand der Technik häufig Doppellüftermodule Verwendung.
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Typischerweise weisen solche Doppellüftermodule eine im Wesentlichen rechteckige Frontfläche auf. Es sind zwei Lüftereinheiten vorgesehen, die voneinander verschiedene Querschnitte und Antriebsleistungen aufweisen. Jedoch wird dabei die zur Verfügung stehende Fläche nur teilweise von den Lüftereinheiten abgedeckt.
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Der Erfindung liegt deswegen die Aufgabe zugrunde, die zur Verfügung stehende Fläche besser mit den Lüftereinheiten abzudecken.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Doppellüftermodul der eingangs genannten Art, bei dem Lüfterräder der Lüftereinheiten, in axialer Richtung gesehen, in einer Ebene senkrecht zur axialen Richtung teilweise überlappen. Außenradien der Lüfterräder können hier größer sein als im Stand der Technik und damit einen größeren Anteil einer zur Verfügung stehenden Fläche abdecken.
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Solange die Länge eines gegebenen Rechtecks nicht wenigstens doppelt so groß ist wie seine Breite, können zwei sich im Inneren des Rechtecks befindliche, überlappende Kreise die Fläche des Rechtecks besser überdecken als zwei sich im Inneren des Rechtecks befindliche, sich nicht überlappende Kreise. Deswegen ist durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Doppellüftermoduls die Abdeckung der zur Verfügung stehenden Fläche verbessert.
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Der Erfindung liegt also der Grundgedanke zugrunde, ansonsten ungenutzte Randbereiche des Doppellüftermoduls zu minimieren. Genauer gesagt sind im Stand der Technik ungenutzte Bereiche zwischen Einlassöffnungen der Lüftereinheiten verkleinert. Da die zur Verfügung stehende Fläche besser ausgenutzt wird, ist je Lüftereinheit eine geringere Leistung notwendig. Dadurch können Antriebsmotoren und Naben verkleinert werden.
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Vorzugsweise sind die Lüfterräder der Lüftereinheiten derart angetrieben, dass sie in zueinander entgegengesetzten Richtungen rotieren.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Lüfterräder der Lüftereinheiten derart angetrieben, dass Winkelgeschwindigkeiten der Lüfterräder der beiden Lüftereinheiten dem Betrage nach gleich sind.
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Vorzugsweise überlappen die Lüfterräder der Lüftereinheiten in axialer Richtung wenigstens teilweise. Hierdurch ergibt sich auch in axialer Richtung eine kompakte Bauweise des Doppellüftermoduls.
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Weiter bevorzugt greifen die Lüfterräder ineinander und sind derart gestaltet, dass sie rotieren können, ohne sich gegenseitig zu berühren. Hierdurch ergibt sich eine sehr kompakte und zusätzlich verschleißarme Bauweise des Doppellüftermoduls. Da die Lüfterräder berührungsfrei rotieren, sind außerdem störende Geräusche, die bei einem Überstreichen der Lüfterräder entstehen können, verhindert.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Lüfterräder der Lüftereinheiten derart gestaltet, dass Druckseiten der Lüftereinheiten, in axialer Richtung gesehen, zusammenfallen. Die Lüftereinheiten können dadurch zur Erzeugung eines Luftvolumenstroms zusammenwirken. Hieraus ergibt sich, insbesondere bei Kraftfahrzeugen, eine erhöhte Kühlleistung.
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Vorzugsweise weisen die Lüfterräder der Lüftereinheiten gleiche Außendurchmesser auf. Durch zwei gleich große, sich im Inneren einer rechteckigen Fläche befindliche Kreise lässt sich die rechteckige Fläche besser überdecken als durch verschieden große Kreise. Deswegen ergibt sich in dieser Ausgestaltung der Erfindung eine besonders optimale Ausnutzung der zur Verfügung stehen Fläche.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung weisen die Lüftereinheiten jeweils eine Antriebswelle auf, wobei den Antriebswellen jeweils ein Antrieb zugeordnet ist, wobei die beiden Antriebe miteinander synchronisiert sind. Es sind also zwei Antriebe vorgesehen, um die benötigte Antriebsleistung aufzubringen. Dadurch sind Antriebe mit einer jeweils geringeren maximalen Antriebsleistung ausreichend. Die Antriebe und Naben können dadurch jeweils kompakter gestaltet sein. Die Lüfterräder können dementsprechend vergrößert sein, wodurch die zur Verfügung stehende Fläche noch besser ausgenutzt ist.
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Insbesondere können ein Antrieb oder beide Antriebe Elektromotoren sein.
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Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist der Antriebswelle der ersten Lüftereinheit ein Antrieb zugeordnet, und die Antriebswelle der zweiten Lüftereinheit ist über Kopplungsmittel, insbesondere über einen Zahnriemen, mit der Antriebswelle der ersten Lüftereinheit gekoppelt. Da nur ein Antrieb vorgesehen ist, ergibt sich gegenüber dem Fall von zwei Antrieben eine Kosteneinsparung. Diese Ausgestaltung der Erfindung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn benötigte Antriebsleistungen, beispielsweise in einem PKW, von einem einzelnen Antrieb aufgebracht werden können.
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Die Antriebswellen der beiden Lüftereinheiten können über die Kopplungsmittel mit einer Übersetzung, insbesondere mit einem Übersetzungsverhältnis von eins, gekoppelt sein.
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Vorzugsweise überdeckt eine Fläche von Einlassöffnungen der Lüftereinheiten wenigstens 80 % einer Frontfläche des Doppellüftermoduls. Unter der Fläche der Einlassöffnungen ist dabei die gesamte Fläche zu verstehen, die durch Außenradien der Lüfterräder berandet ist. Dadurch, dass die Einlassöffnungen einen so großen Anteil der Frontfläche überdecken, ist die Frontfläche des Doppellüftermoduls besonders effizient genutzt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsformen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigen:
- - 1 in einer Frontansicht Lüfterräder eines erfindungsgemäßen Doppellüftermoduls;
- - 2 einen schematischen Querschnitt durch eine Frontfläche eines erfindungsgemäßen Doppellüftermoduls; und
- - 3 einen schematischen Querschnitt durch eine Frontfläche eines Doppellüftermoduls aus dem Stand der Technik.
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Der grundlegende Aufbau und die Funktionsweise eines Doppellüftermodul 10 wird nachfolgend anhand der 1 und 2 erläutert.
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Das Doppellüftermodul 10 umfasst eine erste Lüftereinheit 12 mit einem ersten Lüfterrad 14, einer ersten Antriebswelle 16 und einer ersten Nabe 18.
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Das Doppellüftermodul umfasst ferner eine zweite Lüftereinheit 20 mit einem zweiten Lüfterrad 22, einer zweiten Antriebswelle 24 und einer zweiten Nabe 26.
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Beide Lüftereinheiten 12, 20 sind hier als Axialventilatoren ausgebildet.
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Die Lüfterräder 14, 22 sind an der jeweiligen Nabe 18, 26 drehfest angebracht. Sie können insbesondere durch Kraftschluss und/oder Formschluss an der jeweiligen Nabe 18, 26 angebracht sein.
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Die Lüfterräder 14, 22 können auch einstückig mit der jeweiligen Nabe ausgeführt sein.
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Die Naben 18, 26 sind ferner an der jeweiligen Antriebswelle 16, 24 durch Kraftschluss und/oder Formschluss und/oder Stoffschluss drehfest angebracht.
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Außerdem weisen die Lüfterräder 14, 22 in der hier gezeigten Ausführungsform zueinander gleiche Außenradien auf.
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Die beiden Lüftereinheiten 12, 20 sind dabei derart angeordnet, dass ihre Lüfterräder 14, 22 in einer Ebene senkrecht zu einer axialen Richtung des Doppellüftermoduls 10 überlappen. Genauer gesagt ist der Abstand von Mittelachsen der Lüftereinheiten 12, 20 voneinander kleiner als die Summe der Außenradien der Lüfterräder 14, 22.
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Ferner überlappen die Lüfterräder 14, 22 in axialer Richtung des Doppellüftermoduls 10. Die Lüfterräder 14, 22 sind also in axialer Richtung nicht versetzt angeordnet. Vielmehr überlappen Bereiche einer axialen Ausdehnung der Lüfterräder 14, 22.
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Die Lüfterräder sind derart gestaltet, dass sowohl Druckseiten der Lüftereinheiten 12, 20 zusammenfallen als auch Saugseiten der Lüftereinheiten 12, 20 zusammenfallen. Die Lüftereinheiten 12, 20 wirken also bei der Erzeugung eines Luftvolumenstroms, beispielsweise hin zu einem Kühler eines Kraftfahrzeugs, zusammen.
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Es kann ein den beiden Lüftereinheiten 12, 20 gemeinsamer Abströmbereich vorgesehen sein.
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Alternativ kann für die Lüftereinheiten 12, 20 jeweils ein Abströmbereich vorgesehen sein. Die Abströmbereiche können teilweise oder komplett voneinander getrennt sein.
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Die Lüfterräder sind ferner so gestaltet, dass sie in einander entgegengesetzten Richtungen rotieren können, ohne sich gegenseitig zu berühren.
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Für die beiden Lüftereinheiten 12, 20 ist ein im Wesentlichen rechteckiger gemeinsamer Rahmen 28 vorgesehen, an dem die Lüftereinheiten 12, 20 über nicht näher dargestellte Halterungen befestigt sind.
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Dabei ist der Rahmen 28 derart gestaltet, dass, in axialer Richtung des Doppellüftermoduls 10 gesehen, jede Kante weniger als doppelt so lang ist wie zu der Kante benachbarte Kanten.
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Der Rahmen 28 definiert eine Frontfläche 30 des Doppellüftermoduls 10, in der Einlassöffnungen 32 vorgesehen sind.
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Ist im Folgenden von einer Fläche der Einlassöffnungen 32 die Rede, so ist damit die gesamte Fläche gemeint, die von Außenradien der Lüfterräder 14, 22 berandet ist. Die Einlassöffnungen 32 können durch die nicht dargestellten Halterungen in mehrere Öffnungen unterteilt sein.
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In 2 ist schematisch ein Querschnitt durch die Frontfläche 30 des Doppellüftermoduls 10 gezeigt. Die gestrichelten Linien deuten dabei den Außenradius der Lüfterräder 14, 22 an.
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Die Fläche der Einlassöffnungen 32 überdeckt hier mehr als 80 Prozent der Frontfläche 30. Dies ist mehr als die theoretisch maximal mögliche Überdeckung durch zwei sich nicht überlappende Kreise, die in etwa 78,5 Prozent beträgt.
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Diese theoretisch maximal mögliche Überdeckung wird jedoch im Stand der Technik häufig deutlich unterschritten. In 3 ist ein solches Beispiel aus dem Stand der Technik gezeigt.
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Bei einem Doppellüftermodul 10' aus dem Stand der Technik ist ein Rahmen 28' vorgesehen der eine Frontfläche 30' definiert. In der Frontfläche sind zwei separate Einlassöffnungen 32', 33' vorgesehen.
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Es ist deutlich zu erkennen, dass die Fläche der Einlassöffnungen 32 bei sich überlappenden Lüfterrädern 14, 22 die Frontfläche 30 besser überdeckt als die Fläche der Einlassöffnungen 32', 33' die Frontfläche 30' überdeckt.
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Gemäß einer Ausführungsform ist an jeder der Antriebswellen 16, 24 jeweils ein Antrieb vorgesehen, der insbesondere ein Elektromotor sein kann.
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Die Antriebe sind, in axialer Richtung gesehen, hinter den Lüfterrädern 14, 22 auf deren Druckseite vorgesehen.
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Die Antriebe treiben die Lüfterräder 14, 22 mit Winkelgeschwindigkeiten, die dem Betrage nach gleich sind, in einander entgegengesetzten Richtungen an.
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Ferner sind die Antriebe derart synchronisiert, dass die Lüfterräder 14, 22 rotieren können, ohne sich gegenseitig zu berühren. Die Lüfterräder 14, 22 greifen also berührungsfrei ineinander.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform ist an der ersten Antriebswelle 16 ein Antrieb vorgesehen. Der Antrieb kann ein Elektromotor sein.
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Die zweite Antriebswelle 24 ist über Kopplungsmittel mit der ersten Antriebswelle 16 verbunden. Die Kopplungsmittel umfassen hier an den Antriebswellen 16, 24 angebrachte Riemenscheiben und einen Zahnriemen, wobei der Zahnriemen gekreuzt geführt ist.
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Natürlich kann der Antrieb auch an der zweiten Antriebswelle 24 vorgesehen sein, wobei dann die erste Antriebswelle 16 über die Kopplungsmittel mit der zweiten Antriebswelle 24 verbunden ist.
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Der Antrieb und die Kopplungsmittel sind, in axialer Richtung gesehen, hinter den Lüfterrädern 14, 22 auf deren Druckseite vorgesehen.
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Da der Zahnriemen gekreuzt geführt ist, rotieren die Lüfterräder 14, 22 in einander entgegengesetzten Richtungen.
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Die Übersetzung zwischen den Riemenscheiben ist dabei so gewählt, dass die Lüfterräder 14, 22 rotieren können, ohne sich gegenseitig zu berühren.
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Genauer gesagt ist das Übersetzungsverhältnis gleich eins. Die Lüfterräder 14, 22 rotieren dadurch mit Winkelgeschwindigkeiten, die dem Betrage nach gleich sind.
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Durch die Übersetzung sind die Lüfterräder 14, 22 derart synchronisiert, dass die Lüfterräder 14, 22 berührungsfrei ineinander greifen. Dadurch wirken die Lüftereinheiten12, 20 verschleißarm bei der Erzeugung eines Luftvolumenstroms zusammen.
