DE102019124729A1 - Fan device and ventilation system for a vehicle and vehicle with a fan device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Lüftervorrichtung (1) für ein Fahrzeug (V). Die Lüftervorrichtung umfasst ein Lüfterrad (2), mittels welchem ein in einer Strömungsrichtung (5) strömender Luftstrom (4) erzeugbar ist und wenigstens eine Lüfterzarge (6). Die Lüfterzarge umfasst einen Außenrahmen (7), einen Lüfterradring (8), welchen der Außenrahmen umfangsseitig umgibt und welcher zusammen mit dem Außenrahmen einen Lüfterzargenzwischenraum (9) begrenzt. Die Lüfterzarge umfasst des Weiteren ein erstes Verbindungselement (10), über welches der Außenrahmen mit dem Lüfterradring verbunden ist, einen Innenrahmen (13), an welchem das Lüfterrad zumindest mittelbar drehbar und unter Ausbildung eines Radialspaltes (14) zwischen dem Lüfterradring und dem Lüfterrad gelagert ist sowie ein zweites Verbindungselement (15), über welches der Innenrahmen mit dem Lüfterradring verbunden ist. Die Lüftervorrichtung umfasst in dem Lüfterzargenzwischenraum angeordnete Klappenelemente (16, 17), welche jeweils einerseits an dem Außenrahmen und andererseits an dem Lüfterradring drehbar gelagert sind und wenigstens bereichsweise zwischen einer Offenstellung (18) und einer Schließstellung (19) verschwenkbar sind.The invention relates to a fan device (1) for a vehicle (V). The fan device comprises a fan wheel (2), by means of which an air stream (4) flowing in a flow direction (5) can be generated, and at least one fan frame (6). The fan shroud comprises an outer frame (7), a fan wheel ring (8) which the outer frame surrounds on the circumference and which, together with the outer frame, delimits a fan shroud space (9). The fan frame also comprises a first connecting element (10), via which the outer frame is connected to the fan wheel ring, an inner frame (13) on which the fan wheel is at least indirectly rotatable and supported with the formation of a radial gap (14) between the fan wheel ring and the fan wheel is and a second connecting element (15), via which the inner frame is connected to the fan wheel ring. The fan device comprises flap elements (16, 17) arranged in the space between the fan shrouds, which are rotatably mounted on the one hand on the outer frame and on the other hand on the fan wheel ring and can be pivoted at least in some areas between an open position (18) and a closed position (19).
Description
Die Erfindung betrifft eine Lüftervorrichtung für ein Fahrzeug. Weitere Aspekte der Erfindung betreffen ein Belüftungssystem für ein Fahrzeug sowie ein Fahrzeug mit wenigstens einer Lüftervorrichtung und/oder mit wenigstens einem Belüftungssystem.The invention relates to a fan device for a vehicle. Further aspects of the invention relate to a ventilation system for a vehicle and a vehicle with at least one fan device and / or with at least one ventilation system.
Zur Kühlung verschiedener Fahrzeugkomponenten, beispielsweise von Verbrennungsmotoren, ist es üblich, Fahrzeuge mit Luftführungskanälen mit in der Regel rechteckigem Kanalquerschnitt auszugestalten. Im Strömungskanal eines Fahrzeugs ist in der Regel ein mit einem Kühlmittel oder Kältemittel durchströmter Wärmetauscher mit häufig ebenfalls rechteckigem Querschnitt zur Wärmeübertragung zwischen dem Kühlmittel bzw. Kältemittel und einem Luftstrom angeordnet. Je nach Bedarf kann dabei der Luftstrom durch das Kühlmittel bzw. Kältemittel oder umgekehrt erwärmt werden. Der zur Wärmeübertragung durch erzwungene Konvektion dienende Luftstrom kann durch eine Bewegung des Fahrzeugs infolge einer Staudruckbildung von Luft im Eintrittsbereich des Luftkanals entstehen. Um bei niedriger Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs oder bei dessen Stillstand eine ausreichende Menge an Wärme (Wärmemenge) zwischen dem Kühlmittel bzw. Kältemittel und dem Luftstrom übertragen zu können, wird der Luftstrom anhand eines Lüfters, der im Strömungskanal stromaufwärts oder bevorzugt stromabwärts des Wärmetauschers angeordnet ist, erzeugt. Dabei sind beispielsweise in Kraftfahrzeugen eingesetzte Lüfter vorzugsweise als Axiallüfter ausgeführt und innerhalb einer Lüfterzarge angeordnet. Die Lüfterzarge trägt und positioniert den Lüfter im Luftkanal und reduziert gleichzeitig den (rechteckigen) Kanalquerschnitt des Strömungskanals auf einen (kreisrunden) Querschnitt des Luftdurchtritts eines Lüfterrades des Lüfters. Eine Abdichtung des Strömungskanals in einer durch die Lüfterzarge aufgespannten Ebene dient zur Vermeidung einer unerwünschten Rückströmung des anhand des Lüfters erzeugten Luftstroms und erzeugt damit im Falle eines Betriebs des Lüfters den entlang einer gewünschten Strömungsrichtung orientierten Luftstrom im Luftkanal. In der Lüfterzarge sind in der Regel kleinere Klappen in Form von hängenden Rückschlagklappen bzw. Staudruckklappen angeordnet, die durch einen im Fahrbetrieb des Fahrzeugs im Luftkanal entstehenden Staudruck passiv geöffnet werden können. Dadurch kann einer drosselnden Wirkung der Lüfterzarge entgegengewirkt und dadurch Strömungsverluste des Luftstroms verringert werden.To cool various vehicle components, for example internal combustion engines, it is customary to design vehicles with air ducts with a generally rectangular duct cross-section. In the flow channel of a vehicle, a heat exchanger, through which a coolant or refrigerant flows, and often also having a rectangular cross section for heat transfer between the coolant or refrigerant and an air stream, is usually arranged. Depending on requirements, the air flow can be heated by the coolant or refrigerant or vice versa. The air flow used for heat transfer by forced convection can arise from movement of the vehicle as a result of the build-up of dynamic pressure of air in the entry area of the air duct. In order to be able to transfer a sufficient amount of heat (amount of heat) between the coolant or refrigerant and the air flow when the vehicle is traveling at low speed or when it is at a standstill, the air flow is controlled by means of a fan which is arranged in the flow channel upstream or preferably downstream of the heat exchanger, generated. In this case, fans used in motor vehicles, for example, are preferably designed as axial fans and are arranged within a fan frame. The fan frame supports and positions the fan in the air duct and at the same time reduces the (rectangular) duct cross section of the flow duct to a (circular) cross section of the air passage of a fan wheel of the fan. Sealing the flow channel in a plane spanned by the fan frame serves to avoid an undesired backflow of the air flow generated by the fan and thus generates the air flow in the air channel oriented along a desired flow direction when the fan is in operation. In the fan frame, smaller flaps in the form of hanging non-return flaps or ram pressure flaps are usually arranged, which can be passively opened by a ram pressure that occurs in the air duct when the vehicle is in motion. This can counteract a throttling effect of the fan shroud and thereby reduce flow losses in the air flow.
Aus der
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lüftervorrichtung, ein Belüftungssystem sowie ein Fahrzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, welche mit verringerten Strömungsverlusten betrieben werden können.The object of the present invention is to create a fan device, a ventilation system and a vehicle of the type mentioned at the beginning, which can be operated with reduced flow losses.
Diese Aufgabe wird durch eine Lüftervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, ein Belüftungssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 sowie ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der Beschreibung.This object is achieved by a fan device with the features of
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Lüftervorrichtung für ein Fahrzeug. Die Lüftervorrichtung umfasst wenigstens ein Lüfterrad, mittels welchem ein in einer Strömungsrichtung strömender Luftstrom erzeugbar ist. Zudem umfasst die Lüftervorrichtung wenigstens eine Lüfterzarge. Die Lüfterzarge umfasst einen Außenrahmen und einen Lüfterradring, welchen der Außenrahmen umfangsseitig umgibt. Unter dem Ausdruck „umfangsseitig“ ist dabei zu verstehen, dass der Außenrahmen um den Lüfterradring herum verläuft, also um den Lüfterradring herum verlaufend angeordnet ist. Der Außenrahmen kann also den Lüfterradring umfangsseitig umgrenzen.A first aspect of the invention relates to a fan device for a vehicle. The fan device comprises at least one fan wheel, by means of which an air stream flowing in a flow direction can be generated. In addition, the fan device comprises at least one fan frame. The fan shroud comprises an outer frame and a fan wheel ring, which the outer frame surrounds on the circumferential side. The term “circumferential” is to be understood here as meaning that the outer frame runs around the fan wheel ring, that is to say is arranged to run around the fan wheel ring. The outer frame can therefore delimit the fan wheel ring on the circumferential side.
Der Lüfterradring begrenzt zusammen mit dem Außenrahmen einen Lüfterzargenzwischenraum. Die Lüftervorrichtung umfasst zudem wenigstens ein erstes Verbindungselement, über welches der Außenrahmen mit dem Lüfterradring verbunden ist und einen Innenrahmen, an welchem das wenigstens eine Lüfterrad zumindest mittelbar drehbar und unter Ausbildung eines Radialspaltes zwischen dem Lüfterradring und dem wenigstens einen Lüfterrad gelagert ist. Außerdem umfasst die Lüftervorrichtung zumindest ein zweites Verbindungselement, über welches der Innenrahmen mit dem Lüfterradring verbunden ist. Der Lüfterradring kann einen Lüfterradring-Innenraum umgrenzen, in welchem das wenigstens eine Lüfterrad unter Ausbildung des Radialspaltes zwischen dem Lüfterradring und dem wenigstens einen Lüfterrad angeordnet sein kann. Unter dem Ausdruck, dass das wenigstens eine Lüfterrad zumindest mittelbar drehbar an dem Innenrahmen gelagert ist, kann verstanden werden, dass das Lüfterrad beispielsweise mittels eines Antriebsmotors der Lüftervorrichtung an dem Innenrahmen gelagert sein kann. Mit anderen Worten kann das Lüfterrad über den Antriebsmotor und damit mittels des Antriebsmotors an dem Innenrahmen fixiert sein. Der Antriebsmotor kann hierzu mit dem Innenrahmen verbunden sein und das Lüfterrad dadurch an dem Innenrahmen halten und abstützen. Der Antriebsmotor kann insbesondere als Elektromotor ausgebildet sein und eine antreibbare Welle, insbesondere Rotorwelle, umfassen, mit welcher das wenigstens eine Lüfterrad verbunden sein kann und über welche das wenigstens eine Lüfterrad angetrieben werden kann. Das wenigstens eine erste Verbindungselement kann als Strebe oder als Steg ausgebildet sein. Darüber hinaus kann auch das wenigstens eine zweite Verbindungselement als Strebe oder als Steg ausgebildet sein. Die Verbindungselemente (das wenigstens eine erste Verbindungselement und das wenigstens eine zweite Verbindungselement) zwischen dem Innenrahmen, welcher eine Lüfterauflage einschließen kann und dem Lüfterradring bzw. zwischen dem Lüfterradring und dem Außenrahmen können zur Einleitung statischer und dynamischer, mechanischer Lasten dienen, zu welchen beispielsweise eine Lüfterradmasse und beispielsweise eine Antriebsmotormasse gehören können. Diese Lasten können insbesondere durch eine gestaltintegrierte Bauweise der Lüftervorrichtung direkt in den Außenrahmen eingeleitet werden.The fan wheel ring, together with the outer frame, delimits a space between the fan shrouds. The fan device also includes at least one first connecting element, via which the outer frame is connected to the fan wheel ring, and an inner frame on which the at least one fan wheel is at least indirectly rotatably mounted and with the formation of a radial gap between the fan wheel ring and the at least one fan wheel. In addition, the fan device comprises at least one second connecting element, via which the inner frame is connected to the fan wheel ring. The fan ring can delimit a fan ring interior in which the at least one fan wheel can be arranged with the formation of the radial gap between the fan wheel ring and the at least one fan wheel. The expression that the at least one fan wheel is at least indirectly rotatably mounted on the inner frame can be understood to mean that the fan wheel can be mounted on the inner frame, for example by means of a drive motor of the fan device. In other words, the fan wheel can be fixed to the inner frame via the drive motor and thus by means of the drive motor. For this purpose, the drive motor can be connected to the inner frame and thereby hold and support the fan wheel on the inner frame. The drive motor can in particular be designed as an electric motor and comprise a drivable shaft, in particular a rotor shaft, to which the at least one fan wheel can be connected and via which the at least one fan wheel can be driven. The at least one first connecting element can be designed as a strut or as a web. In addition, the at least one second connecting element can also be designed as a strut or as a web. The connecting elements (the at least one first connecting element and the at least one second connecting element) between the inner frame, which can include a fan support and the fan wheel ring or between the fan wheel ring and the outer frame, can serve to introduce static and dynamic mechanical loads, to which, for example, a Fan wheel mass and, for example, a drive motor mass can include. These loads can be introduced directly into the outer frame, in particular by means of a design-integrated design of the fan device.
Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Lüftervorrichtung in dem Lüfterzargenzwischenraum angeordnete Klappenelemente umfasst, welche jeweils einerseits an dem Außenrahmen und andererseits an dem Lüfterradring drehbar gelagert sind und wenigstens bereichsweise zwischen einer Offenstellung, in welcher die Klappenelemente eine Durchströmung des Lüfterzargenzwischenraums mit Luft freigeben, und einer Schließstellung, in welcher die Klappenelemente die Durchströmung des Lüfterzargenzwischenraums mit Luft unterbinden, verschwenkbar sind. Dies ist von Vorteil, da sich die Klappenelemente somit von dem Außenrahmen bis zum Lüfterradring erstrecken können, wodurch die Klappenelemente in deren jeweiliger Offenstellung einen besonders großen Lüfterzargenzwischenraum-Querschnittsanteil des Lüfterzargenzwischenraums für die Durchströmung mit der Luft freigeben. Somit kann ein besonders großer Volumenstrom und Massenstrom des Luftstroms unter geringem Strömungswiderstand durch den Lüfterzargenzwischenraum hindurch strömen, wenn sich die Klappenelemente in deren Offenstellung befinden. Unter dem Ausdruck, dass die Klappenelemente wenigstens bereichsweise verschwenkbar sind, kann nicht nur eine Schwenkbewegung der jeweiligen Klappenelemente im Ganzen, also eine Drehung der jeweiligen gesamten Klappenelemente, verstanden werden, sondern auch beispielsweise eine bereichsweise elastische und die Durchströmung (in der Offenstellung) ermöglichende oder (in der Schließstellung) unterbindende Verformung der jeweiligen Klappenelemente. Mit anderen Worten kann unter dem Ausdruck, dass die Klappenelemente wenigstens bereichsweise verschwenkbar sind auch ein Verschwenken von Klappenelementbereichen des wenigstens einen Klappenelements relativ zueinander verstanden werden. Das wenigstens bereichsweise Verschwenken kann beispielsweise durch elastische Verformung eines der Klappenelementbereiche relativ zu einem benachbarten Klappenelementbereich des wenigstens einen Klappenelements erfolgen.According to the invention it is provided that the fan device comprises flap elements arranged in the space between the fan shrouds, which are each rotatably mounted on the one hand on the outer frame and on the other hand on the fan wheel ring and at least in some areas between an open position in which the flap elements allow air to flow through the space between the fan shrouds, and a closed position, in which the flap elements prevent air from flowing through the space between the fan shrouds, can be pivoted. This is advantageous because the flap elements can thus extend from the outer frame to the fan wheel ring, whereby the flap elements in their respective open position release a particularly large fan shroud space cross-sectional portion of the fan shroud space for the air to flow through. Thus, a particularly large volume flow and mass flow of the air flow can flow through the fan shroud gap with little flow resistance when the flap elements are in their open position. The expression that the flap elements are at least partially pivotable can be understood to mean not only a pivoting movement of the respective flap elements as a whole, i.e. a rotation of the respective entire flap elements, but also, for example, a regionally elastic and flow-through (in the open position) or (in the closed position) preventing deformation of the respective flap elements. In other words, the expression that the flap elements are at least partially pivotable can also be understood to mean a pivoting of flap element regions of the at least one flap element relative to one another. The at least regional pivoting can take place, for example, by elastic deformation of one of the flap element areas relative to an adjacent flap element area of the at least one flap element.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei aus dem Stand der Technik bekannten Zargen für Lüfter ein Großteil eines Flächenbereichs zwischen einem äußeren Rahmen der Zargen und dem Lüfterrad mit einer starren Blende verdeckt ist, an welcher vereinzelte Klappen schwenkbar gelagert sind, um Durchgangsöffnungen in der Blende bei Bedarf freizugeben oder zu verschließen. Die Blende bildet jedoch eine große Sperrfläche, welche die Durchströmung der Zargen mit Luft signifikant drosselt und damit behindert.The invention is based on the knowledge that in the case of frames for fans known from the prior art, a large part of a surface area between an outer frame of the frames and the fan wheel is covered with a rigid panel on which individual flaps are pivotably mounted to allow passage openings in the To release or close the cover if necessary. However, the screen forms a large blocking surface, which significantly restricts the flow of air through the frames and thus hinders it.
Im Gegensatz dazu können die bei der vorliegenden Lüftervorrichtung einerseits an dem Außenring und andererseits an dem Lüfterradring drehbar gelagerten Klappenelemente in deren Offenstellung den besagten, besonders großen Lüfterzargenzwischenraum-Querschnittsanteil des Lüfterzargenzwischenraums für die Durchströmung mit der Luft freigeben.In contrast to this, the flap elements rotatably mounted on the outer ring on the one hand and on the fan wheel ring on the other hand in the open position of the present fan device can release the said, particularly large fan shroud space cross-sectional portion of the fan shroud space for the air to flow through.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens eines der Klappenelemente als Staudruckklappe ausgebildet. Dies ist von Vorteil, da hierdurch auf etwaige Aktuatoren zum Verschwenken der Klappenelemente zwischen deren Offenstellung und deren Schließstellung verzichtet werden kann, wodurch die Lüftervorrichtung einen besonders einfachen Aufbau aufweisen kann. Vorzugsweise können mehrere der Klappenelemente, insbesondere jedes der Klappenelemente, als Staudruckklappe ausgebildet sein, wodurch eine Komplexität der Lüftervorrichtung erheblich reduziert ist. Sobald das wenigstens eine, als Staudruckklappe ausgebildete Klappenelement beispielsweise durch einen, infolge einer Bewegung des Fahrzeugs entstehenden Fahrtwind beaufschlagt wird, kann ein durch den Fahrtwind erzeugter Staudruck das Klappenelement von dessen Schließstellung in dessen Offenstellung verschwenken, wodurch das Klappenelement die Durchströmung des Lüfterzargenzwischenraums mit Luft in Form des Fahrtwindes ermöglichen kann.In an advantageous development of the invention, at least one of the flap elements is designed as a ram pressure flap. This is advantageous because any actuators for pivoting the flap elements between their open position and their closed position can be dispensed with, as a result of which the fan device can have a particularly simple structure. Preferably, several of the flap elements, in particular each of the flap elements, can be designed as a ram pressure flap, as a result of which the complexity of the fan device is considerably reduced. As soon as the at least one flap element designed as a ram pressure flap is acted upon, for example by a wind generated by the movement of the vehicle, a dynamic pressure generated by the wind can pivot the flap element from its closed position to its open position, whereby the flap element the Can allow air to flow through the space between the fan shrouds in the form of the head wind.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung überlappen sich wenigstens zwei der Klappenelemente in der Schließstellung in Strömungsrichtung. Dies ist von Vorteil, da durch das Überlappen der wenigstens zwei Klappenelemente eine gegebenenfalls unerwünschte Durchströmung des Lüfterzargenzwischenraums mit Luft in der Schließstellung der Klappenelemente wirksam und auf einfache Art und Weise unterbunden werden kann. Besonders bevorzugt können sich die wenigstens zwei Klappenelemente in der Schließstellung nicht nur überlappen, sondern auch abdichtend aneinander anliegen, wodurch in der Schließstellung besonders wenig Luft durch den Lüfterzargenzwischenraum gelangt.In a further advantageous development of the invention, at least two of the flap elements overlap in the direction of flow in the closed position. This is advantageous because the overlapping of the at least two flap elements makes it possible to effectively and easily prevent an undesired flow of air through the space between the fan shrouds in the closed position of the flap elements. Particularly preferably, the at least two flap elements can not only overlap in the closed position, but also lie against one another in a sealing manner, as a result of which particularly little air passes through the space between the fan shrouds in the closed position.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist wenigstens eines der Klappenelemente ein Tragflächenprofil auf. Dies ist von Vorteil, da ein derartiges Tragflächenprofil einen besonders geringen Strömungswiderstand aufweist und zur Erzeugung eines Auftriebs dienen kann. Dies kann das Verschwenken der Klappenelemente zwischen der Schließstellung und der Offenstellung begünstigen.In a further advantageous development of the invention, at least one of the flap elements has an airfoil profile. This is advantageous because such an airfoil profile has a particularly low flow resistance and can be used to generate lift. This can promote the pivoting of the flap elements between the closed position and the open position.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Tragflächenprofil als NACA-Profil ausgestaltet. Das NACA-Profil verleiht dem wenigstens einen Klappenelement eine besonders strömungsgünstige Außenkontur, wodurch eine besonders luftwiderstandsarme Umströmung des Klappenelements mit Luft ermöglicht ist. Als NACA-Profil ist im Rahmen der vorliegenden Offenbarung ein zweidimensionaler Klappenelementquerschnitt (Querschnitt des Klappenelements) zu verstehen, welcher einem Tragflächenprofil einer Flugzeugtragfläche entspricht oder zumindest ähnelt. Das NACA-Profil verleiht dem Klappenelement einen hohen Auftriebsbeiwert und ermöglicht damit das Verschwenken von der Schließstellung in die Offenstellung um einen besonders großen Schwenkwinkel bei gleichzeitig geringem Luftwiderstand des Klappenelements.In a further advantageous development of the invention, the airfoil profile is designed as a NACA profile. The NACA profile gives the at least one flap element a particularly aerodynamically favorable outer contour, which enables air to flow around the flap element with particularly little air resistance. In the context of the present disclosure, a NACA profile is to be understood as a two-dimensional flap element cross-section (cross-section of the flap element) which corresponds to or at least resembles an airfoil profile of an aircraft wing. The NACA profile gives the flap element a high coefficient of lift and thus enables it to be pivoted from the closed position to the open position by a particularly large pivoting angle with, at the same time, low air resistance of the flap element.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens eines der Klappenelemente zwischen der Offenstellung und der Schließstellung um eine dem wenigstens einen Klappenelement zugeordnete Drehachse schwenkbar, welche einen geringeren Abstand zu einem Schwerpunkt des wenigstens einen Klappenelements aufweist als zu jeweiligen Klappenelementenden des wenigstens einen Klappenelements, wobei die Klappenelementenden einander in einer Haupterstreckungsrichtung des wenigstens einen Klappenelements gegenüber liegen. Dies ist von Vorteil, da die Drehachse hierdurch derart nah am Schwerpunkt des Klappenelements angeordnet ist, dass das wenigstens eine Klappenelement unter besonders geringem Kraftaufwand oder Drehmomentaufwand von der Schließstellung in die Offenstellung verschwenkt werden kann. Vorzugsweise verläuft die Drehachse zumindest in der Schließstellung des wenigstens einen Klappenelements entgegen einer Schwerkraftrichtung der Schwerkraft oberhalb des Schwerpunkts, wodurch ein besonders einfaches, schwerkraftbedingtes und damit gravimetrisches Verschwenken des Klappenelements von dessen Offenstellung in dessen Schließstellung erfolgen kann.In a further advantageous development of the invention, at least one of the flap elements can be pivoted between the open position and the closed position about an axis of rotation assigned to the at least one flap element, which has a smaller distance to a center of gravity of the at least one flap element than to the respective flap element ends of the at least one flap element, whereby the flap element ends lie opposite one another in a main direction of extent of the at least one flap element. This is advantageous because the axis of rotation is hereby arranged so close to the center of gravity of the flap element that the at least one flap element can be pivoted from the closed position into the open position with particularly little effort or torque. Preferably, the axis of rotation runs at least in the closed position of the at least one flap element against a direction of gravity above the center of gravity, whereby a particularly simple, gravimetric and gravimetric pivoting of the flap element from its open position to its closed position can take place.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist wenigstens eines der Klappenelemente aus Gummi, insbesondere wenigstens einem Elastomer, gebildet. Dies ist von Vorteil, da hierdurch das Verschwenken des gesamten Klappenelements und damit eine Drehlagerung des Klappenelements entfallen kann, sodass das Verschwenken zwischen der Offenstellung und der Schließstellung durch bereichsweise elastische Verformung des Klappenelements, bei welcher die verschiedenen Klappenelementbereiche relativ zueinander verschwenkt werden können, erfolgen kann.In a further advantageous development of the invention, at least one of the flap elements is made of rubber, in particular at least one elastomer. This is advantageous because it eliminates the need to pivot the entire flap element and thus a rotary bearing of the flap element, so that the pivoting between the open position and the closed position can take place by means of elastic deformation of the flap element in some areas, in which the various flap element areas can be pivoted relative to one another .
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst wenigstens eines der Klappenelemente eine Vielzahl an flexiblen Borsten, welche zwischen der Offenstellung und der Schließstellung verschwenkbar sind. Dies ist von Vorteil, da hierdurch das Verschwenken des gesamten Klappenelements und damit eine Drehlagerung des Klappenelements entfallen kann, sodass das Verschwenken zwischen der Offenstellung und der Schließstellung stattdessen durch bereichsweise elastische Verformung der Borsten erfolgen kann. Die flexiblen Borsten können bevorzugt zu einem bürstenartigen Kamm zusammengefasst sein.In a further advantageous development of the invention, at least one of the flap elements comprises a plurality of flexible bristles which can be pivoted between the open position and the closed position. This is advantageous because it eliminates the need for pivoting the entire flap element and thus a rotary bearing of the flap element, so that the pivoting between the open position and the closed position can instead take place by means of elastic deformation of the bristles in some areas. The flexible bristles can preferably be combined to form a brush-like comb.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Lüftervorrichtung wenigstens ein Seitenklappenelement, welches an dem Außenrahmen der Lüfterzarge gelagert ist und zumindest bereichsweise zwischen einer Schließposition, in welcher das wenigstens eine Seitenklappenelement eine Außenrahmen-Durchgangsöffnung verschließt um dadurch einen Luftdurchtritt durch die Außenrahmen-Durchgangsöffnung zu behindern und einer Offenposition, in welcher das wenigstens eine Seitenklappenelement den Luftdurchtritt durch die Außenrahmen-Durchgangsöffnung freigibt, schwenkbar ist. Dies ist von Vorteil, da hierdurch eine zusätzliche Luftführung anhand der Lüftervorrichtung erfolgen kann. Das Seitenklappenelement kann in dessen Offenposition insbesondere eine strömungsmechanische Funktion eines Leitbleches aufweisen. Die vorstehend für die Klappenelemente beschriebenen Merkmale und deren Vorteile gelten dabei auch für das wenigstens eine Seitenklappenelement.In a further advantageous development of the invention, the fan device comprises at least one side flap element, which is mounted on the outer frame of the fan frame and at least in some areas between a closed position in which the at least one side flap element closes an outer frame passage opening in order to thereby allow air to pass through the outer frame passage opening and an open position, in which the at least one side flap element releases the passage of air through the outer frame passage opening, is pivotable. This is advantageous because it allows additional air guidance to take place on the basis of the fan device. In its open position, the side flap element can in particular have a fluid-mechanical function of a guide plate. The above for the flap elements The features described and their advantages also apply to the at least one side flap element.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung überlappen sich das wenigstens eine erste Verbindungselement und wenigstens eines der Klappenelemente zumindest in der Strömungsrichtung. Bevorzugt können sich das wenigstens eine erste Verbindungselement und das wenigstens eine Klappenelement zumindest in der Offenstellung in der Strömungsrichtung überlappen. Von Vorteil ist dabei, dass der Luftstrom hierdurch mit einem besonders geringen Strömungswiderstand in der Strömungsrichtung an dem wenigstens einen ersten Verbindungselement und an dem wenigstens einen Klappenelement entlang und vorbei strömen kann.In a further advantageous development of the invention, the at least one first connecting element and at least one of the flap elements overlap at least in the direction of flow. The at least one first connecting element and the at least one flap element can preferably overlap in the flow direction at least in the open position. The advantage here is that the air flow can thereby flow along and past the at least one first connecting element and the at least one flap element with a particularly low flow resistance in the flow direction.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Belüftungssystem für ein Fahrzeug, mit einem Strömungskanal, in welchem wenigstens eine Lüftervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung angeordnet ist und mit wenigstens einem stromauf der wenigstens einen Lüftervorrichtung zumindest bereichsweise in dem Strömungskanal angeordneten Wärmeübertrager. Dies ist von Vorteil, da anhand des Wärmeübertragers und der Lüftervorrichtung ein besonders wirksamer Austausch von Wärme erfolgen kann. Die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Lüftervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung vorgestellten Merkmale sowie deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Belüftungssystem gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung und umgekehrt.A second aspect of the invention relates to a ventilation system for a vehicle, with a flow channel in which at least one fan device according to the first aspect of the invention is arranged, and with at least one heat exchanger arranged at least partially in the flow channel upstream of the at least one fan device. This is advantageous because a particularly effective exchange of heat can take place with the aid of the heat exchanger and the fan device. The features presented in connection with the fan device according to the invention according to the first aspect of the invention and their advantages apply accordingly to the ventilation system according to the invention according to the second aspect of the invention and vice versa.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst das Belüftungssystem zumindest eine Seitenklappe, welche zwischen der wenigstens einen Lüftervorrichtung und dem wenigstens einen Wärmeübertrager angeordnet und zwischen einer Freigabestellung, in welcher die zumindest eine Seitenklappe eine Durchgangsöffnung in einer Kanalwandung des Strömungskanals für eine Luftdurchströmung freigibt und einer Sperrstellung, in welcher die zumindest eine Seitenklappe die Durchgangsöffnung für die Luftdurchströmung sperrt, bewegbar, insbesondere schwenkbar, ist. Dies ist von Vorteil, da anhand der Seitenklappe Luft um die Lüftervorrichtung herum geleitet werden kann, wodurch eine besonders hohe Flexibilität bei einer Führung der Luft gegeben ist.In an advantageous development of the invention, the ventilation system comprises at least one side flap which is arranged between the at least one fan device and the at least one heat exchanger and between a release position in which the at least one side flap releases a passage opening in a duct wall of the flow channel for air to flow through and a blocking position , in which the at least one side flap blocks the passage opening for air to flow through, is movable, in particular pivotable. This is advantageous because air can be guided around the fan device using the side flap, which results in a particularly high degree of flexibility in guiding the air.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit wenigstens einer Lüftervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung und/oder mit wenigstens einem Belüftungssystem gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung. Das Fahrzeug kann bevorzugt als Kraftwagen oder als Motorrad oder als Wasserfahrzeug oder als Luftfahrzeug ausgebildet sein. Die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Lüftervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung und dem erfindungsgemäßen Belüftungssystem gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung vorgestellten Merkmale sowie deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Fahrzeug und umgekehrt.A third aspect of the invention relates to a vehicle with at least one fan device according to the first aspect of the invention and / or with at least one ventilation system according to the second aspect of the invention. The vehicle can preferably be designed as a motor vehicle or as a motorcycle or as a watercraft or as an aircraft. The features presented in connection with the fan device according to the invention according to the first aspect of the invention and the ventilation system according to the invention according to the second aspect of the invention and their advantages apply accordingly to the vehicle according to the invention and vice versa.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.Further features of the invention emerge from the claims, the figures and the description of the figures. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or on their own.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Perspektivansicht einer aus dem Stand der Technik bekannten Zarge für einen Lüfter; -
2 eine schematische Draufsicht auf eine Lüftervorrichtung, welche ein Lüfterrad und eine Lüfterzarge sowie in einem Lüfterzargenzwischenraum angeordnete Klappenelemente umfasst, welche sich in einer Schließstellung befinden; -
3 eine schematische Perspektivansicht der Lüftervorrichtung; -
4 eine schematische Perspektivansicht der Lüfterzarge und der Klappenelemente in deren Schließstellung; -
5 eine weitere schematische Perspektivansicht der Lüfterzarge ohne die Klappenelemente; -
6 eine schematische Schnittdarstellung einer Mehrzahl der Klappenelemente in deren Schließstellung; -
7 eine weitere schematische Schnittdarstellung der Mehrzahl der Klappenelemente in deren Offenstellung; -
8 eine weitere schematische Schnittdarstellung der Mehrzahl der Klappenelemente in deren Schließstellung, welche sich jeweils mit jeweiligen ersten Verbindungselementen der Lüfterzarge überlappen; -
9 eine weitere schematische Schnittdarstellung der Mehrzahl der Klappenelemente in deren Offenstellung, welche sich jeweils mit den jeweiligen ersten Verbindungselementen der Lüfterzarge überlappen; -
10 eine schematische Schnittdarstellung eines als Kraftwagen ausgebildeten Fahrzeugs mit einem Belüftungssystem, welches Seitenklappen umfasst; -
11 eine weitere schematische Perspektivansicht der Lüfterzarge, welche ein Seitenklappenelement zeigt; und -
12 eine weitere schematische Perspektivansicht der Lüfterzarge, welche verschiedene Anordnungsmöglichkeiten von Seitenklappenelementen zeigt.
-
1 a schematic perspective view of a frame known from the prior art for a fan; -
2 a schematic plan view of a fan device which comprises a fan wheel and a fan shroud as well as flap elements which are arranged in a fan shroud space and are in a closed position; -
3 a schematic perspective view of the fan device; -
4th a schematic perspective view of the fan shroud and the flap elements in their closed position; -
5 a further schematic perspective view of the fan shroud without the flap elements; -
6th a schematic sectional view of a plurality of the flap elements in their closed position; -
7th a further schematic sectional view of the plurality of flap elements in their open position; -
8th a further schematic sectional illustration of the plurality of flap elements in their closed position, which each overlap with respective first connecting elements of the fan frame; -
9 a further schematic sectional illustration of the plurality of flap elements in their open position, which each overlap with the respective first connecting elements of the fan frame; -
10 a schematic sectional view of a vehicle designed as a motor vehicle with a ventilation system comprising side flaps; -
11 a further schematic perspective view of the fan shroud showing a side flap element; and -
12th a further schematic perspective view of the fan frame, which shows various possible arrangements of side flap elements.
Die Lüftervorrichtung
Besonders deutlich ist anhand von
Anhand einer Zusammenschau von
Dadurch, dass die Klappenelemente
Die Offenstellung
In geöffnetem Zustand, also in der Offenstellung
In
Die Klappenelemente
Die Klappenelemente
Mit anderen Worten kann also die jeweilige Drehachse
Sofern die Klappenelemente
Bevorzugt können die Klappenelemente
Bei der Fahrt des Fahrzeugs
Die Lüftervorrichtung
Eine weitere Entdrosselung kann durch die leitblechartige, strömungsgünstige Umlenkung der Teil-Luftströme (Anteile des Luftstroms) erzielt werden. Die Klappenelemente
Durch die Lüftervorrichtung
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- LüftervorrichtungFan device
- 22
- LüfterradFan wheel
- 33
- AntriebsmotorDrive motor
- 44th
- LuftstromAirflow
- 55
- StrömungsrichtungDirection of flow
- 66th
- LüfterzargeFan shroud
- 77th
- AußenrahmenOuter frame
- 88th
- LüfterradringFan ring
- 99
- LüfterzargenzwischenraumSpace between the fan shrouds
- 1010
- erstes Verbindungselementfirst connecting element
- 1111
- VerrundungRounding
- 1212th
- AusnehmungRecess
- 1313th
- InnenrahmenInner frame
- 1414th
- RadialspaltRadial gap
- 1515th
- zweites Verbindungselementsecond connecting element
- 1616
- KlappenelementFlap element
- 1717th
- KlappenelementFlap element
- 1818th
- OffenstellungOpen position
- 1919th
- SchließstellungClosed position
- 2020th
- DrehachseAxis of rotation
- 2121
- DrehachseAxis of rotation
- 2222nd
- Abstanddistance
- 2323
- Schwerpunktmain emphasis
- 2424
- KlappenelementendeFlap element end
- 2525th
- KlappenelementendeFlap element end
- 2626th
- HaupterstreckungsrichtungMain direction of extent
- 2727
- SeitenklappenelementSide flap element
- 2828
- AnordnungsbereichArrangement area
- 2929
- OffenpositionOpen position
- 3030th
- SchließpositionClosed position
- 3131
- Außenrahmen-DurchgangsöffnungOuter frame through opening
- 3232
- BelüftungssystemVentilation system
- 3333
- StrömungskanalFlow channel
- 3434
- WärmeübertragerHeat exchanger
- 3535
- SeitenklappeSide flap
- 3636
- FreigabestellungApproval position
- 3737
- SperrstellungLocked position
- 3838
- DurchgangsöffnungThrough opening
- 3939
- KanalwandungCanal wall
- 4040
- LuftdurchströmungAir flow
- 4141
- FahrtwindWind
- 5050
- Zargeframe
- 5151
- äußerer Rahmenouter frame
- 5252
- LüfterradflächeFan wheel surface
- 5353
- Blendecover
- 5454
- DurchgangPassage
- BB.
- Breitewidth
- DD.
- Durchmesserdiameter
- VV
- Fahrzeugvehicle
- αα
- Winkelangle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102007036475 A1 [0003]DE 102007036475 A1 [0003]
- DE 102013006499 A1 [0004]DE 102013006499 A1 [0004]
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019124729.2A DE102019124729A1 (en) | 2019-09-13 | 2019-09-13 | Fan device and ventilation system for a vehicle and vehicle with a fan device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019124729.2A DE102019124729A1 (en) | 2019-09-13 | 2019-09-13 | Fan device and ventilation system for a vehicle and vehicle with a fan device |
Publications (1)
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DE102019124729A1 true DE102019124729A1 (en) | 2021-03-18 |
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ID=74686281
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-
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