DE102020200652A1

DE102020200652A1 - Fan wheel

Info

Publication number: DE102020200652A1
Application number: DE102020200652.0A
Authority: DE
Inventors: Stéphanie Larpent
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2020-01-21
Filing date: 2020-01-21
Publication date: 2021-07-22
Also published as: CN113217460B; CN113217460A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lüfterrad (1) mit einer Nabe (2) und davon abstehenden Lüfterblättern (4).Erfindungswesentlich ist dabei,- dass die Lüfterblätter (4) an einer Vorderkante (5) einen S-förmigen Verlauf aufweisen,- dass die Lüfterblätter (4) an einem Nabenbereich (6) dicker sind als an einer Lüfterblattspitze (7),- dass auf einer Vorderseite (8) des Lüfterblattes (4) eine Rinne (9) angeordnet ist, die schräg über die Vorderseite (8) des Lüfterblattes (4) verläuft.Hierdurch kann ein leistungsstarkes und zugleich stabiles Lüfterrad (1) geschaffen werden.The invention relates to a fan wheel (1) with a hub (2) and fan blades (4) protruding therefrom. It is essential to the invention that the fan blades (4) have an S-shaped profile on a front edge (5), - that the fan blades (4) on a hub area (6) are thicker than on a fan blade tip (7), - that a groove (9) is arranged on a front side (8) of the fan blade (4) which obliquely over the front side (8) of the fan blade This enables a powerful and at the same time stable fan wheel (1) to be created.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lüfterrad mit einer Nabe und davon abstehenden Lüfterblättern. Die Erfindung betrifft außerdem einen Lüfter mit einem solchen Lüfterrad sowie ein Verfahren zur Herstellung unterschiedlicher, solcher Lüfterräder.The present invention relates to a fan wheel with a hub and fan blades projecting therefrom. The invention also relates to a fan with such a fan wheel and a method for producing different fan wheels of this type.

Gattungsgemäße Lüfterräder mit einer Nabe und davon in Radialrichtung abstehenden Lüfterblättern sind bereits vielfältig bekannt und werden beispielsweise an Kühlern in Kraftfahrzeugen zur Kühlung von Brennkraftmaschinen genutzt. Neben einer hohen Lüfterleistung ist dabei stets auch eine hohe, zumindest aber ausreichende, Stabilität eines solchen Lüfterrades gewünscht, insbesondere sofern dieses beispielsweise hinter einem Kühler und vor der Brennkraftmaschine in einem Motorraum eines Kraftfahrzeugs eingebaut ist. Die Lüfterleistung wird dabei hauptsächlich durch eine Form der Lüfterblätter bestimmt, wobei beliebig große Lüfterblätter für eine hohe Lüfterleistung nicht eingesetzt werden können, da ein hierfür erforderlicher Bauraum nicht zur Verfügung steht.Fan wheels of the generic type with a hub and fan blades protruding therefrom in the radial direction are already widely known and are used, for example, on coolers in motor vehicles for cooling internal combustion engines. In addition to a high fan power, a high, but at least sufficient, stability of such a fan wheel is always desired, especially if it is installed, for example, behind a radiator and in front of the internal combustion engine in an engine compartment of a motor vehicle. The fan output is mainly determined by the shape of the fan blades, fan blades of any size cannot be used for high fan output, since the installation space required for this is not available.

Prinzipiell müssen derartige Lüfterräder bzw. deren Lüfterblätter auch eine Fahrt durch Wasser unbeschadet überstehen, insbesondere dürfen sie sich dabei nicht derart verformen, dass sie mit anderen Bauteilen, beispielsweise einem Kühler, in Kontakt kommen und dabei beschädigt werden.In principle, fan wheels of this type or their fan blades must also withstand a journey through water undamaged, in particular they must not deform in such a way that they come into contact with other components, for example a cooler, and are damaged in the process.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem für ein Lüfterrad der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die insbesondere eine hohe Lüfterleistung sowie eine hohe Stabilität der Lüfterblätter ermöglicht.The present invention is therefore concerned with the problem of specifying an improved or at least an alternative embodiment for a fan wheel of the generic type, which in particular enables high fan power and high stability of the fan blades.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.According to the invention, this problem is solved by the subject matter of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Lüfterrad sowohl hinsichtlich seiner Leistung als auch seiner Stabilität zu optimieren, indem eine im Wesentlichen schräg zu einer Radialrichtung verlaufende Rinne an jedem Lüfterblatt des Lüfterrades vorgesehen wird, wobei diese Rinne sowohl eine Strömungsoptimierung eines von der Nabe abströmenden Luftstroms, als auch eine Stabilisierung des jeweiligen Lüfterblattes bewirkt, ähnlich einer Sicke in einem Karosseriebauteil. Das erfindungsgemäße Lüfterrad besitzt dabei in bekannter Weise eine Nabe sowie davon abstehende Lüfterblätter. Erfindungsgemäß sind nun die Lüfterblätter an einem Nabenbereich dicker als an einer Lüfterblattspitze und besitzen auf einer Vorderseite des Lüfterblattes die zuvor beschriebene sickenartige Rinne, die nabenseitig näher an der Vorderkante ist als an der Lüfterblattspitze und dadurch schräg über die Saugseite verläuft. Zudem weisen die Lüfterblätter an einer Vorderkante einen S-förmigen Verlauf auf. Unter dem Begriff „Vorderseite“ wird dabei die Saugseite des jeweiligen Lüfterblattes verstanden, während unter dem Begriff „Hinterseite“ die jeweilige Druckseite verstanden werden soll. Durch den S-förmigen Verlauf an der Vorderkante kann eine deutlich bessere Aufteilung der zu fördernden Luft auf die Vorderseite (Saugseite) und die Hinterseite (Druckseite) erreicht werden, wodurch die Lüfterleistung an sich erhöht werden kann. Durch die rinnenförmige Vertiefung auf der Vorderseite des jeweiligen Lüfterblattes kann ein Ausströmen einer sekundären Luftströmung über die Vorderseite des Lüfterblattes erreicht werden, wobei durch die sickenförmige Vertiefung ein Kreuzen dieser sekundären Luftströmung (Nebenströmung), welche vom Nabenbereich nach außen strömt, und einer primären Luftströmung (Hauptströmung), welche das Lüfterrad in Axialrichtung durchströmt, weitestgehend vermieden werden kann, wodurch eine vergleichsweise hohe Lüfterleistung erzielt werden kann, da sich die primäre und sekundäre Luftströmung zwar kreuzen, dies jedoch auf unterschiedlichen Ebenen und so eine gegenseitige Behinderung nahezu ausgeschlossen werden kann. Durch die dickere Ausbildung der erfindungsgemäßen Lüfterblätter an der Nabe kann das Lüfterblatt selbst ebenfalls stabiler ausgebildet werden und ist dadurch weniger anfällig für Verformungen, die beispielsweise bei einer Wasserdurchfahrt auftreten können. Durch die Sicke und die lediglich nabenseitige Aufdickung der Lüfterblätter kann jedoch insgesamt ein gewichtsoptimiertes, das heißt leichtes, und zudem äußerst stabiles Lüfterblatt und damit auch Lüfterrad erreicht werden, welches sowohl die Anforderungen an eine hohe Lüfterleistung als auch die Anforderungen, bestimmte Verformungen bei einer Wasserdurchfahrt nicht zu überschreiten, problemlos erfüllt. Die auf der Vorderseite des Lüfterblattes angeordnete Rinne kann auf vergleichsweise einfache Weise ein strömungsoptimiertes Ableiten der sekundären Luftströmung vom Nabenbereich in Radialrichtung bewirken und dadurch die zuvor beschriebene Kollisionsgefahr mit der primären Luftströmung bzw. Hauptluftströmung reduziert werden.The present invention is based on the general idea of optimizing a fan wheel both in terms of its performance and its stability by providing a channel running essentially obliquely to a radial direction on each fan blade of the fan wheel, this channel both optimizing the flow of one of the hub outflowing air flow, as well as stabilization of the respective fan blade, similar to a bead in a body component. The fan wheel according to the invention has, in a known manner, a hub and fan blades projecting therefrom. According to the invention, the fan blades on a hub area are thicker than on a fan blade tip and have the previously described bead-like groove on a front side of the fan blade, which is closer to the front edge on the hub side than to the fan blade tip and thus runs obliquely over the suction side. In addition, the fan blades have an S-shaped profile on one front edge. The term “front side” is understood to mean the suction side of the respective fan blade, while the term “rear side” should be understood to mean the respective pressure side. Due to the S-shaped profile on the front edge, a significantly better distribution of the air to be conveyed between the front (suction side) and the rear (pressure side) can be achieved, whereby the fan performance can be increased. Through the channel-shaped depression on the front of the respective fan blade, an outflow of a secondary air flow over the front of the fan blade can be achieved, whereby this secondary air flow (secondary flow), which flows from the hub area to the outside, and a primary air flow ( Main flow), which flows through the fan wheel in the axial direction, can largely be avoided, whereby a comparatively high fan output can be achieved, since the primary and secondary air flow cross, but this can be almost excluded on different levels and thus mutual hindrance. Due to the thicker design of the fan blades according to the invention on the hub, the fan blade itself can also be made more stable and is therefore less susceptible to deformations that can occur, for example, when driving through water. However, due to the bead and the thickening of the fan blades only on the hub side, a weight-optimized, i.e. light and also extremely stable fan blade and thus also the fan wheel can be achieved, which meets both the requirements for high fan performance and the requirements for certain deformations when driving through water not to be exceeded, easily met. The channel arranged on the front side of the fan blade can effect a flow-optimized diversion of the secondary air flow from the hub area in the radial direction in a comparatively simple manner, thereby reducing the risk of collision with the primary air flow or main air flow described above.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist die Rinne auf einer Hinterseite des Lüfterblattes als Wulst ausgebildet. Da das Lüfterblatt an sich vergleichsweise dünn ausgebildet ist, um ein geringes Gewicht und zugleich eine hohe Lüfterleistung realisieren zu können, ist die Rinne auf der Vorderseite als Positivkontur und auf der Hinterseite des Lüfterblattes als komplementär dazu ausgebildete Negativkontur ausgeformt. Im Bereich der Rinne ist somit das Lüfterblatt geschwungen, wobei diese geschwungene Form ähnlich einer Sicke an einer Karosserie die Steifigkeit des Lüfterblattes und damit auch die Stabilität desselben erhöht.In an advantageous development of the solution according to the invention, the channel is designed as a bead on a rear side of the fan blade. Since the fan blade itself is made comparatively thin in order to be able to realize a low weight and at the same time a high fan power, the channel is shaped on the front as a positive contour and on the rear side of the fan blade as a complementary negative contour. The fan blade is thus curved in the area of the channel, this curved shape being similar to a bead a body increases the rigidity of the fan blade and thus also the stability of the same.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist an der Hinterseite jedes Lüfterblattes eine Versteifungskontur angeordnet, die einen Ends im Bereich der Nabe an die Vorderkante und anderen Ends an die durch die Rinne auf der Hinterseite des Lüfterblattes gebildete Wulst anschließt. Eine derartige Versteifungskontur kann beispielsweise eine gebogene Außenkontur und zumindest eine im Wesentlichen radial verlaufende Versteifungsrippe aufweisen, die innen an die Nabe und außen an die Außenkontur der Versteifungskontur anschließt. Selbstverständlich können auch mehrere derartige Versteifungsrippen vorgesehen sein. Die Versteifungskontur ermöglicht somit mit ihrer Außenkante einerseits eine Luftumlenkung von der Nabe zur Hinterkante des Lüfterblattes und andererseits eine Aussteifung des Lüfterblattes, welche zusätzlich durch die zumindest eine radial verlaufende Versteifungsrippe verstärkt bzw. unterstützt wird. Die Versteifungskontur trägt somit zusätzlich zur Stabilisierung des erfindungsgemäßen Lüfterrades und insbesondere deren Lüfterblätter bei.In an advantageous development of the solution according to the invention, a stiffening contour is arranged on the rear side of each fan blade, which connects one end in the region of the hub to the front edge and the other end to the bead formed by the channel on the rear side of the fan blade. Such a stiffening contour can, for example, have a curved outer contour and at least one essentially radially extending stiffening rib which connects on the inside to the hub and on the outside to the outer contour of the stiffening contour. Of course, several such stiffening ribs can also be provided. The outer edge of the stiffening contour enables air to be deflected from the hub to the rear edge of the fan blade on the one hand and stiffening of the fan blade on the other hand, which is additionally reinforced or supported by the at least one radially extending stiffening rib. The stiffening contour thus additionally contributes to the stabilization of the fan wheel according to the invention and in particular its fan blades.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung verläuft die Außenkontur über den Wulst an der Hinterseite des jeweiligen Lüfterblattes und endet an einer hinteren Wulstkante. „Hintere Wulstkante“ bezeichnet in diesem Fall die in Drehrichtung des Lüfterblattes hintere Wulstkante. Die Außenkontur besitzt dabei in Drehrichtung vor der jeweiligen Wulst eine größere axiale Höhe und steift dadurch das Lüfterblatt in diesem Bereich verstärkt aus. In Richtung der hinteren Wulstkante läuft die Außenkontur hinsichtlich ihrer axialen Höhe aus, so dass sie im Bereich der hinteren Wulstkante auf Höhe der Hinterseite des Lüfterblattes endet. Durch ein derartiges Auslaufen der Außenkontur kann eine besonders strömungsoptimierte Form geschaffen werden.In an advantageous development of the solution according to the invention, the outer contour runs over the bead on the rear side of the respective fan blade and ends at a rear bead edge. In this case, “rear bead edge” refers to the rear bead edge in the direction of rotation of the fan blade. The outer contour has a greater axial height in the direction of rotation in front of the respective bead and thereby reinforces the fan blade in this area. In the direction of the rear bead edge, the outer contour runs out in terms of its axial height, so that it ends in the area of the rear bead edge at the level of the rear side of the fan blade. Such a tapering off of the outer contour can create a particularly flow-optimized shape.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung sind die einzelnen Lüfterblätter an ihren Lüfterblattspitzen über einen Ring miteinander verbunden. Ein derartiger Ring steift das Lüfterrad in nicht unerheblichem Umfang zusätzlich aus und verhindert insbesondere bei einer Wasserdurchfahrt ein Verbiegen einzelner Lüfterblätter, die dann mit beispielsweise einem Kühler in Kontakt treten können und dabei beschädigt werden. Ein derartiger Ring kann beispielsweise rohrförmig bzw. hülsenartig ausgebildet sein, wodurch eine primäre Luftströmung nahezu unbehindert ist und zusätzlich sogar die sekundäre Luftströmung, welche über die Rinne an der Vorderseite des jeweiligen Lüfterblattes in Richtung der Lüfterblattspitze bzw. der Hinterkante strömt, von dem Ring in Axialrichtung des Lüfterblattes umgelenkt werden kann, wodurch die Lüfterleistung zusätzlich erhöht werden kann. Von besonderem Vorteil bei einem derartigen Ring ist jedoch, dass die Stabilität eines jeden Lüfterblattes durch die benachbarten Lüfterblätter verstärkt wird.In a further advantageous embodiment of the solution according to the invention, the individual fan blades are connected to one another at their fan blade tips via a ring. Such a ring additionally stiffens the fan wheel to a not inconsiderable extent and, in particular when driving through water, prevents individual fan blades from bending, which can then come into contact with a cooler, for example, and are damaged in the process. Such a ring can, for example, be tubular or sleeve-like, whereby a primary air flow is almost unhindered and in addition even the secondary air flow, which flows over the channel on the front of the respective fan blade in the direction of the fan blade tip or the rear edge, from the ring into Axial direction of the fan blade can be deflected, whereby the fan power can be increased additionally. A particular advantage of such a ring, however, is that the stability of each fan blade is increased by the neighboring fan blades.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung geht die Rinne über ausgerundete Ränder in die Vorderseite des jeweiligen Lüfterblattes über. Derartige ausgerundete Ränder verbessern die aerodynamischen Eigenschaften, da darüber strömende Luftströmungen nicht abrupt hinsichtlich ihrer Richtung geändert werden.In an advantageous development of the solution according to the invention, the channel merges into the front side of the respective fan blade via rounded edges. Such rounded edges improve the aerodynamic properties, since air currents flowing over them are not changed abruptly with regard to their direction.

Zweckmäßig variiert eine Breite der Rinne über die Radialerstreckung des Lüfterblattes, wobei sich die Breite der Rinne insbesondere in der Mitte des jeweiligen Lüfterblattes reduziert. Hierdurch lassen sich aerodynamische Vorteile erzielen und zugleich die Strömungsgeschwindigkeit der sekundären Luftströmung im Bereich der Mitte der Rinne (in Radialrichtung gesehen) erhöhen, während sich die Geschwindigkeit der sekundären Luftströmung von der Mitte der Rinne in Richtung der Lüfterblattspitze aufgrund der zunehmenden Breite der Rinne wieder verlangsamt. Reduziert sich zugleich die Rinnentiefe in Richtung der Lüfterblattspitze, kann vorzugsweise überall gleiche Geschwindigkeit der sekundären Luftströmung erreicht werden.A width of the channel expediently varies over the radial extent of the fan blade, the width of the channel being reduced in particular in the center of the respective fan blade. In this way, aerodynamic advantages can be achieved and at the same time the flow speed of the secondary air flow in the area of the center of the channel (seen in the radial direction) can be increased, while the speed of the secondary air flow slows down again from the center of the channel towards the fan blade tip due to the increasing width of the channel . If at the same time the groove depth is reduced in the direction of the fan blade tip, the same speed of the secondary air flow can preferably be achieved everywhere.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist eine Rinnentiefe im Bereich der Nabe größer als im Bereich der Lüfterblattspitze. Hierdurch kann im Bereich der Nabe vergleichsweise viel der sekundären Luftströmung mit geringer Strömungsgeschwindigkeit über die Vorderseite des jeweiligen Lüfterblattes abgeleitet werden, während die Strömungsgeschwindigkeit der sekundären Luftströmung in Richtung der Lüfterblattspitze aufgrund der abnehmenden Rinnentiefe zunimmt. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Rinne, strömt die Luft der sekundären Luftströmung bevorzugt über zumindest einen Großteil der Hinterkante aus. Deswegen kann eine Querschnittsfläche (B*T) der Rinne über den Luftweg reduziert werden. Die abnehmende Rinnentiefe kann dabei derart gestaltet sein, dass sich der Rinnenquerschnitt in Richtung der Lüfterblattspitze so verringert, dass ein gleichmäßiges Ausströmen der sekundären Luftströmung über die Hinterkante an zumindest einem Großteil der Hinterkante erreicht werden kann. Zudem ermöglicht die im Nabenbereich größere Rinnentiefe der Rinne eine deutlich erhöhte Aussteifungswirkung der Rinne im Nabenbereich für das Lüfterblatt, die zusätzlich durch die auf der Hinterseite des jeweiligen Lüfterblattes angeordnete Versteifungskontur mit der gebogenen Außenkontur und der Versteifungsrippe unterstützt wird.In a further advantageous embodiment of the solution according to the invention, a groove depth in the area of the hub is greater than in the area of the fan blade tip. As a result, a comparatively large amount of the secondary air flow can be diverted in the area of the hub at a low flow speed over the front of the respective fan blade, while the flow speed of the secondary air flow in the direction of the fan blade tip increases due to the decreasing channel depth. Through the channel provided according to the invention, the air of the secondary air flow preferably flows out over at least a large part of the rear edge. Therefore, a cross-sectional area (W * T) of the gutter can be reduced by air. The decreasing channel depth can be designed in such a way that the channel cross-section decreases in the direction of the fan blade tip so that a uniform outflow of the secondary air flow over the rear edge can be achieved on at least a large part of the rear edge. In addition, the greater depth of the channel in the hub area enables a significantly increased stiffening effect of the channel in the hub area for the fan blade, which is additionally supported by the stiffening contour with the curved outer contour and the stiffening rib arranged on the rear of the respective fan blade.

Zweckmäßig läuft die Rinne zur Lüfterblattspitze hin spitz zu, was wiederum aerodynamische Vorteile bietet.The channel expediently tapers towards the tip of the fan blade, which in turn offers aerodynamic advantages.

Zweckmäßig ist das Lüfterrad samt Lüfterblätter einstückig, insbesondere als einstückiges Kunststoffspritzgussteil oder als Metallteil, ausgebildet. Bei einer einstückigen Ausbildung als Kunststoffspritzgussteil lässt sich ein qualitativ hochwertiges und kostengünstiges sowie leichtes Lüfterrad schaffen, während bei einer Ausführung aus Metall ein besonders stabiles Lüfterrad geschaffen werden kann. Denkbar ist selbstverständlich auch, dass das Lüfterrad ein Kompositbauteil ist, mit einem metallischen Inlay im Nabenbereich.The fan wheel and fan blades are expediently designed in one piece, in particular as a one-piece plastic injection-molded part or as a metal part. In the case of a one-piece design as a plastic injection-molded part, a high-quality, inexpensive and lightweight fan wheel can be created, while a particularly stable fan wheel can be created in the case of an embodiment made of metal. It is of course also conceivable that the fan wheel is a composite component with a metallic inlay in the hub area.

Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein rationalisiertes und äußerst effizientes Herstellungsverfahren für unterschiedliche solche Lüfterräder anzugeben, bei dem ein Standard-Lüfterrad an sich als Kunststoffspritzgussteil hergestellt und in Abhängigkeit einer gewünschten Leistung, das heißt Lüfterleistung, bzw. geometrischen Randbedingungen, an der Lüfterblattspitze und/oder an einer Hinterkante jeden Lüfterblattes beschnitten wird. Dies bietet den großen Vorteil, dass für unterschiedlich große Lüfterräder (hinsichtlich des Durchmessers) und/oder hinsichtlich unterschiedlichster gewünschter Lüfterleistungen, ein Standard-Lüfterrad hergestellt werden kann, welches dann bei gewünschtem reduzierten Durchmesser bzw. bei gewünschter reduzierter Lüfterleistung entsprechend beschnitten/bearbeitet wird. Hierdurch ist zur Herstellung unterschiedlich großer Lüfterräder lediglich ein einziges Kunststoffspritzgusswerkzeug erforderlich, wodurch eine kostengünstige Herstellung unterschiedlichster Lüfterräder möglich ist, da prinzipiell lediglich ein einziges „großes“ Lüfterrad hergestellt und dieses anschließend so oder in beschnittenem Zustand in unterschiedlichste Lüfter eingebaut werden kann.The present invention is further based on the general idea of specifying a rationalized and extremely efficient manufacturing method for different such fan wheels, in which a standard fan wheel is produced as a plastic injection-molded part and is dependent on a desired output, i.e. fan output or geometric boundary conditions the fan blade tip and / or at a trailing edge of each fan blade is trimmed. This offers the great advantage that a standard fan wheel can be produced for fan wheels of different sizes (with regard to diameter) and / or with regard to the most varied of desired fan powers, which is then cut / machined accordingly when the desired reduced diameter or when the desired reduced fan power is required. As a result, only a single plastic injection molding tool is required to manufacture fan wheels of different sizes, which enables cost-effective production of a wide variety of fan wheels, since in principle only a single "large" fan wheel can be produced and this can then be installed in a wide variety of fans in this way or in a trimmed state.

Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein zuvor beschriebenes Lüfterrad an einem Lüfter, beispielsweise zur Kühlung einer Brennkraftmaschine, einzusetzen, wobei das Lüfterrad beispielsweise von einem separaten Antrieb, insbesondere einem Elektromotor, oder der Brennkraftmaschine über einen Keilriemen angetrieben werden kann. Mit dem erfindungsgemäßen Lüfter lassen sich somit die Vorteile des Lüfterrades, nämlich die erhöhte Lüfterleistung, die erhöhte Stabilität und, sofern erwünscht, der geringere Bauraumbedarf, auf den Lüfter übertragen.The present invention is further based on the general idea of using a previously described fan wheel on a fan, for example for cooling an internal combustion engine, wherein the fan wheel can be driven, for example, by a separate drive, in particular an electric motor, or the internal combustion engine via a V-belt. With the fan according to the invention, the advantages of the fan wheel, namely the increased fan power, the increased stability and, if desired, the lower space requirement, can thus be transferred to the fan.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention emerge from the subclaims, from the drawings and from the associated description of the figures on the basis of the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description, with the same reference symbols referring to the same or similar or functionally identical components.

Dabei zeigen, jeweils schematisch,

1 eine Frontalansicht auf ein erfindungsgemäßes Lüfterrad,
2 eine Rückansicht auf ein erfindungsgemäßes Lüfterrad,
3 eine Schrägansicht auf eine Vorderseite des erfindungsgemäßen Lüfterrades,
4 eine Schrägansicht auf eine Hinterseite des erfindungsgemäßen Lüfterrades,
5-8 unterschiedliche Ansichten einzelner Lüfterblätter eines Lüfterrades zur Verdeutlichung geometrischer Verhältnisse,
9 eine weitere Ansicht auf eine Vorderseite eines erfindungsgemäßen Lüfterrades,
10 ein an einer Hinterkante der jeweiligen Lüfterblätter beschnittenes Lüfterrad zur Leistungsreduzierung,
11 ein im Durchmesser reduziertes Lüfterrad entsprechend der 9.

They show, in each case schematically,

1 a front view of a fan wheel according to the invention,
2 a rear view of a fan wheel according to the invention,
3 an oblique view of a front side of the fan wheel according to the invention,
4th an oblique view of a rear side of the fan wheel according to the invention,
5-8 different views of individual fan blades of a fan wheel to clarify geometric relationships,
9 a further view of a front side of a fan wheel according to the invention,
10 a fan wheel trimmed at a rear edge of the respective fan blades to reduce power,
11 a fan wheel with a reduced diameter according to 9 .

Entsprechend den 1 bis 5 sowie 9 bis 11, weist ein erfindungsgemäßes Lüfterrad 1 eine Nabe 2 sowie davon in Radialrichtung 3 abstehende Lüfterblätter auf. Die Lüfterblätter 4 weisen dabei erfindungsgemäß an einer Vorderkante 5 einen S-förmigen Verlauf auf (vergleiche insbesondere auch die 5) und sind an einem Nabenbereich 6 dicker ausgebildet, als an einer Lüfterblattspitze 7. Ebenfalls erfindungsgemäß vorgesehen ist auf einer Vorderseite 8 des jeweiligen Lüfterblattes 4 (vergleiche die 1, 3, 6, 7 sowie 9 bis 11) eine Rinne 9, die nabenseitig näher an der Vorderkante 5 ist als an der Lüfterblattspitze 7 und dadurch schräg über die Saugseite bzw. die Vorderseite 8 des Lüfterblattes 4 verläuft.According to the 1 until 5 and 9 to 11, has a fan wheel according to the invention 1 a hub 2 as well as of it in the radial direction 3 protruding fan blades. The fan blades 4th point according to the invention on a leading edge 5 an S-shaped course (compare in particular also the 5 ) and are on a hub area 6th made thicker than on a fan blade tip 7th . Also provided according to the invention is on a front side 8th of the respective fan blade 4th (compare the 1 , 3 , 6th , 7th and 9 to 11) a channel 9 that on the hub side closer to the leading edge 5 is than at the fan blade tip 7th and thus diagonally over the suction side or the front 8th of the fan blade 4th runs.

Gemäß der 1 ist dabei an einem Lüfterblatt 4 die dort ausgebildete Rinne 9 schraffiert dargestellt, um deren Verlauf zu verdeutlichen. Eine derartige Rinne 9 ist dabei selbstverständlich an jedem der Lüfterblätter 4 angeordnet. Mittels einer derartigen erfindungsgemäß ausgebildeten Rinne 9 an jedem Lüfterblatt 4 bzw. an zumindest einigen Lüfterblättern 4, lassen sich zwei wesentliche Vorteile realisieren, nämlich zum einen die Aussteifung des jeweiligen Lüfterblattes 4 und damit die Erhöhung dessen Stabilität und zum anderen eine Ausleitung einer sekundären Luftströmung 10, die die primäre Luftströmung 11 zwar kreuzt, dies jedoch auf einer anderen Ebene, nämlich in der Vertiefung der Rinne 9, wodurch eine direkte Kollision der sekundären Luftströmung 10, das heißt der Nebenströmung, und der primären Luftströmung 11, das heißt der Hauptströmung, vermieden werden kann. Dies ist insbesondere für eine hohe Lüfterleistung von großem Vorteil, da sich nicht wie bei herkömmlichen Lüfterblättern die sekundäre Luftströmung 10 und die primäre Luftströmung 11, das heißt die Hauptströmung, kreuzen und dadurch die Luftförderleistung reduzieren. Durch die sickenartige Rinne 9 kann analog zu einer Sicke in einem Karosserieblech eines Kraftfahrzeuges eine Aussteifung des jeweiligen Lüfterblattes 4 erreicht werden, wodurch dieses insgesamt dünner und damit leichter ausgebildet werden kann, jedoch trotzdem mit einer ausreichend hohen Stabilität, die insbesondere bei einer Wasserdurchfahrt ein unerwünschtes und übermäßiges Verformen des Lüfterblattes 4, bei welchem unter Umständen die Gefahr besteht, dass es mit einem Kühler oder anderen Bauteilen in Kontakt gelangt und dabei beschädigt werden kann, vermieden werden kann. Die erfindungsgemäße Rinne 9 ermöglicht daher eine Steigerung der Lüfterleistung sowie eine Erhöhung der Stabilität der Lüfterblätter 4.According to the 1 is on a fan blade 4th the gutter formed there 9 shown hatched to clarify their course. Such a gutter 9 is of course on each of the fan blades 4th arranged. By means of such a channel designed according to the invention 9 on each fan blade 4th or on at least some fan blades 4th , two essential advantages can be realized, namely on the one hand the stiffening of the respective fan blade 4th and thus the increase in its stability and, on the other hand, a diversion of a secondary air flow 10 which is the primary air flow 11 although it crosses, it does so on a different level, namely in the deepening of the channel 9 , causing a direct collision of the secondary air flow 10 , i.e. the secondary flow, and the primary air flow 11 , i.e. the main flow, can be avoided. This is of great advantage, in particular, for a high fan output, since the secondary air flow does not change, as is the case with conventional fan blades 10 and the primary air flow 11 , i.e. the main flow, cross and thereby reduce the air flow rate. Through the corrugated channel 9 can, analogously to a bead in a body panel of a motor vehicle, a stiffening of the respective fan blade 4th can be achieved, as a result of which this can be made thinner and thus lighter overall, but nevertheless with a sufficiently high stability, which in particular when driving through water, an undesirable and excessive deformation of the fan blade 4th , in which there is a risk that it comes into contact with a cooler or other components and can be damaged in the process, can be avoided. The gutter according to the invention 9 therefore enables an increase in the fan power and an increase in the stability of the fan blades 4th .

Betrachtet man eine Hinterseite 12 des jeweiligen Lüfterblattes 4 bzw. des Lüfterrades 1, wie diese gemäß den 2, 4, 5 sowie 8 dargestellt ist, so kann man erkennen, dass die Rinne 9 auf der Hinterseite 12 des Lüfterblattes 4 als komplementär dazu ausgebildete Wulst 13 ausgebildet ist. Die Wulst 13 entspricht dabei zumindest im Wesentlichen einer Negativkontur der auf der Vorderseite 8 angeordneten Rinne 9.Looking at a back 12th of the respective fan blade 4th or the fan wheel 1 how this according to the 2 , 4th , 5 and 8 is shown, it can be seen that the gutter 9 on the back 12th of the fan blade 4th as a complementary bead 13th is trained. The bead 13th corresponds at least essentially to a negative contour on the front 8th arranged gutter 9 .

Zur weiteren Erhöhung der Steifigkeit des jeweiligen Lüfterblattes 4 kann an dessen Hinterseite 12 zusätzlich eine Versteifungskontur 14 angeordnet sein, die eine gebogene Außenkontur 15 und zumindest eine im Wesentlichen radial verlaufende Versteifungsrippe 16 aufweist. Die Außenkontur 15 ist dabei gebogen ausgebildet und bewirkt neben der eigentlichen Aussteifung zusätzlich auch eine Strömungsumlenkung von durch das Lüfterrad 1 tretender Luft, die dann an der Hinterseite 12 nach außen gelenkt wird. Die Versteifungsrippe 16 schließt sich innen an die Nabe 2 und außen an die Außenkontur 15 an, wobei die Nabe 2 innen zusätzlich noch eine ebenfalls aussteifende Wabenstruktur 17 besitzen kann, die den Nabenbereich 6 des Lüfterrades 1 zusätzlich aussteift.To further increase the rigidity of the respective fan blade 4th can at the rear 12th additionally a stiffening contour 14th be arranged having a curved outer contour 15th and at least one substantially radially extending stiffening rib 16 having. The outer contour 15th is designed to be curved and, in addition to the actual stiffening, also causes a flow deflection by the fan wheel 1 kicking air, which is then at the rear 12th is directed outwards. The stiffening rib 16 connects to the inside of the hub 2 and on the outside of the outer contour 15th at, with the hub 2 on the inside, a honeycomb structure that is also reinforcing 17th may own that the hub area 6th of the fan wheel 1 additionally stiffened.

Betrachtet man die Außenkontur 15 weiter, so kann man erkennen, dass diese auf der Hinterseite 12 über den Wulst 13 verläuft und an einer in Drehrichtung 18 hinteren Wulstkante 19 endet (vergleiche insbesondere die 2, 4, 5 sowie 8). Eine derartige Außenkontur 15 ist somit im Nabenbereich 6 des Lüfterrades 1 mit einer größeren axialen Höhe ausgestattet und läuft in Richtung der hinteren Wulstkante 19 aus.Looking at the outer contour 15th further, you can see that this is on the back 12th over the bead 13th runs and one in the direction of rotation 18th rear bead edge 19th ends (compare in particular the 2 , 4th , 5 and 8). Such an outer contour 15th is therefore in the hub area 6th of the fan wheel 1 equipped with a greater axial height and runs towards the rear edge of the bead 19th out.

Die Rinne 9 geht dabei üblicherweise über ausgerundete Ränder 20 in die Vorderseite 8 des Lüfterblattes 4 über, wobei derartige ausgerundete Ränder Vorteile hinsichtlich der Aerodynamik bringen.The gutter 9 usually goes over rounded edges 20th in the front 8th of the fan blade 4th about, such rounded edges bring advantages in terms of aerodynamics.

Betrachtet man eine Breite B der Rinne 9 über die Radialerstreckung des Lüfterblattes 4, so kann man beispielsweise gemäß den 1, 6 und 7, erkennen, dass die Breite B über die Radialerstreckung des Lüfterblattes 4 variiert, insbesondere dass sich die Breite B der Rinne 9 in der Mitte auf eine Breite B₁ reduziert und nach außen wieder vergrößert. Eine Rinnentiefe T ist innen im Bereich der Nabe 2 größer als außen im Bereich der Lüfterblattspitze 7, wodurch ein vergleichsweise hoher Aussteifungseffekt der Rinne 9 im Bereich der Nabe 2, das heißt im Nabenbereich 5, erreicht werden kann. Hierdurch kann zusammen mit der Rinnentiefe T Einfluss auf den Querschnitt der Rinnen 9 und damit die Strömungsgeschwindigkeit der sekundären Luftstömung 10 genommen werden. Beispielsweise lässt eine entlang der Rinne 9 gleiche Geschwindigkeit der sekundären Luftströmung 10 erreichen.Considering a width B of the channel 9 over the radial extent of the fan blade 4th , for example, according to the 1 , 6th and 7th , recognize that the width B over the radial extent of the fan blade 4th varies, in particular that the width B of the channel 9 reduced in the middle to a width B ₁ and enlarged again towards the outside. A groove depth T is inside in the area of the hub 2 larger than outside in the area of the fan blade tip 7th , resulting in a comparatively high stiffening effect of the gutter 9 in the area of the hub 2 , that is, in the hub area 5 , can be achieved. This, together with the channel depth T, can influence the cross-section of the channels 9 and thus the flow velocity of the secondary air flow 10 be taken. For example, one leaves along the gutter 9 same speed of secondary air flow 10 to reach.

Die Breite B der Rinne 9 kann sich auch aus konstruktiven Gründen auf B₁ in der Mittelblatthöhe reduzieren. Wenn beispielsweise die Tiefe des Lüfterrades 1 durch einen Beschnitt an der Hinterkante 23 reduziert wird, um eine geringere Leistungsklasse nachzubilden, wird ein Minimalabstand zwischen Rampe (Versteifungskontur 14) und Hinterkante 23 gebraucht, um eine Abrundung um die Versteifung 14 (Rampe) durchziehen zu können.The width B of the gutter 9 can also be _{reduced to B 1} in the middle leaf height for structural reasons. For example, if the depth of the fan wheel 1 by trimming the trailing edge 23 is reduced in order to simulate a lower performance class, a minimum distance between the ramp (stiffening contour 14th ) and trailing edge 23 needed to make a fillet around the stiffener 14th (Ramp) to pull through.

Eine weitere Aussteifung des erfindungsgemäßen Lüfterrades 1 ist denkbar, sofern die einzelnen Lüfterblätter 4 an ihrer jeweiligen Lüfterblattspitze 7 über einen Ring 21, der gemäß der 1 und 2 lediglich bereichsweise angedeutet ist, verbunden sind. Ein derartiger Ring 21 kann beispielsweise eine Hülsenform aufweisen und ein Verformen einzelner Lüfterblätter 4 zuverlässig unterbinden, was insbesondere bei einer Wasserfahrt von großem Vorteil ist.Another stiffening of the fan wheel according to the invention 1 is conceivable, provided the individual fan blades 4th at their respective fan blade tips 7th over a ring 21 , which according to the 1 and 2 is only indicated in areas, are connected. Such a ring 21 can for example have a sleeve shape and deform individual fan blades 4th reliably prevent, which is a great advantage, especially when traveling in water.

Betrachtet man die Rinne 9 weiter, so kann man erkennen, dass diese zur Lüfterblattspitze 7 hin spitz zuläuft, vorzugsweise sogar in einer Art Spitze 22 (vergleiche 2) endet. Selbstverständlich ist auch ein ausgerundeter Endbereich denkbar, je nach Anforderungen. Die Spitze 22 der Rinne 9 kann dabei bis an die Lüfterblattspitze 7 geführt sein und diese dadurch berühren.Looking at the gutter 9 further, you can see that this is at the tip of the fan blade 7th tapers to a point, preferably even in a kind of point 22nd (compare 2 ) ends. Of course, a rounded end area is also conceivable, depending on the requirements. The summit 22nd the gutter 9 can up to the tip of the fan blade 7th be guided and thereby touch them.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist das Lüfterrad 1 samt Lüfterblätter 4 einstückig, insbesondere als einstückiges Kunststoffspritzgussteil, oder als Metallteil, ausgebildet. Besonders die Ausbildung als Kunststoffspritzgussteil bietet dabei die Möglichkeit einer sowohl kostengünstigen als auch qualitativ hochwertigen Herstellung. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass derartige Lüfterräder 1 aus Kunststoff im Nabenbereich 5 durch entsprechende metallische Inlays verstärkt sind.In a further advantageous embodiment of the solution according to the invention, the fan wheel is 1 including fan blades 4th in one piece, in particular as a one-piece plastic injection-molded part, or as a metal part. In particular, the design as a plastic injection-molded part offers the possibility of both cost-effective and high-quality production. It is of course also conceivable that such fan wheels 1 made of plastic in the hub area 5 are reinforced by appropriate metallic inlays.

Das erfindungsgemäße Lüfterrad 1 bietet darüber hinaus den großen Vorteil, dass es hinsichtlich seiner Lüfterleistung und hinsichtlich seiner Größe vergleichsweise einfach anpassbar ist. So ist beispielsweise denkbar, dass das Lüfterrad 1 zunächst als Kunststoffspritzgussteil hergestellt wird, mit einem Außendurchmesser D (vergleiche 9). Soll nun die Lüfterleistung reduziert werden, ist es denkbar, von den gemäß der 9 als Standardbauteil gefertigten Lüfterrad 1 an jeweiligen Hinterkanten 23 der Lüfterblätter 4 Material abzunehmen und dadurch die Lüfterblätter 4 insgesamt zu verkleinern. Hierdurch lässt sich auch die Lüfterleistung reduzieren. Zusätzlich oder alternativ ist vorstellbar, das ursprünglich als Standardbauteil gemäß der 9 hergestellte Lüfterrad 1 im Durchmesser zu reduzieren, so dass in diesem Fall ein Materialabtrag an den jeweiligen Lüfterblattspitzen 7 der Lüfterblätter 4 erfolgt, so dass das dann geschaffene Lüfterrad 1" einen Durchmesser D₁ aufweist, der kleiner ist als der ursprüngliche Durchmesser D des ursprünglichen Lüfterrades 1. Alles in allem kann aber mit einem derartigen Herstellungsverfahren ein Standard-Lüfterrad 1 mit einem einzigen Kunststoffspritzgießwerkzeug hergestellt und anschließend entsprechend den jeweils gewünschten Durchmessern bzw. Lüfterleistungen angepasst werden.The fan wheel according to the invention 1 In addition, it offers the great advantage that it is comparatively easy to adapt with regard to its fan performance and its size. For example, it is conceivable that the fan wheel 1 is initially produced as a plastic injection-molded part, with an outer diameter D (cf. 9 ). If the fan output is now to be reduced, it is conceivable that the according to the 9 fan wheel manufactured as a standard component 1 at the respective rear edges 23 the fan blades 4th Remove material and thereby the fan blades 4th to shrink overall. This also allows the fan power to be reduced. Additionally or alternatively, it is conceivable that originally as a standard component according to the 9 manufactured fan wheel 1 to reduce in diameter, so that in this case material is removed from the respective fan blade tips 7th the fan blades 4th takes place, so that the fan wheel then created 1" has a diameter D ₁ which is smaller than the original diameter D of the original fan wheel 1 . All in all, however, a standard fan wheel can be produced with such a manufacturing process 1 produced with a single plastic injection molding tool and then adapted according to the respective desired diameters or fan power.

Eingesetzt wird das erfindungsgemäße Lüfterrad 1 in einem Lüfter 24, beispielsweise für eine Brennkraftmaschine.
Mit dem erfindungsgemäßen Lüfterrad 1 lassen sich somit zwei wesentliche Vorteile erzielen, nämlich einerseits eine erhöhte Lüfterleistung durch eine Ebenen unterschiedliche Kreuzung der Primärströmung 11 und der Sekundärströmung 10 sowie eine Aussteifung der einzelnen Lüfterblätter 4. Zudem kann auf bislang hierfür erforderliche und an der Vorderseite 8 angeordnete Strömungsleitelemente verzichtet werden.The fan wheel according to the invention is used 1 in a fan 24 , for example for an internal combustion engine.
With the fan wheel according to the invention 1 two essential advantages can thus be achieved, namely, on the one hand, increased fan power due to the intersection of the primary flow at different levels 11 and the secondary flow 10 as well as a stiffening of the individual fan blades 4th . In addition, on the previously required for this and on the front 8th arranged flow guide elements are dispensed with.

Claims

Fan wheel (1) with a hub (2) and fan blades (4) protruding therefrom, characterized in that the fan blades (4) have an S-shaped profile on a front edge (5), - that the fan blades (4) on one Hub area (6) are thicker than at a fan blade tip (7), - that a channel (9) is arranged on a front side (8) of the fan blade (4), which runs obliquely over the front side (8) of the fan blade (4).

Fan wheel after Claim 1 , characterized in that the channel (9) is designed as a bead (13) on a rear side (12) of the fan blade (4).

Fan wheel after Claim 2 , characterized in that a stiffening contour (14) is arranged on the rear side (12) of each fan blade (4), which connects one end in the region of the hub (2) to the front edge (5) and the other end to the bead (13) .

Fan wheel after Claim 3 , characterized in that the stiffening contour (14) has a curved outer contour (15) and a substantially radially extending stiffening rib (16) which connects inside to the hub (2) and outside to the outer contour (15) of the stiffening contour (14) .

Fan wheel after Claim 4 , characterized in that the outer contour (15) runs over the bead (13) and ends at a rear bead edge (19).

Fan wheel according to one of the preceding claims, characterized in that the individual fan blades (4) are connected to one another at their fan blade tips (7) via a ring (21).

Fan wheel according to one of the preceding claims, characterized in that the channel (9) merges into the front side (8) of the fan blade (4) via rounded edges (20).

Fan wheel according to one of the preceding claims, characterized in that a width B of the channel (9) varies over the radial extent of the fan blade (4), in particular that the width B of the channel (9) in the middle is reduced to a width B ₁ .

Fan wheel according to one of the preceding claims, characterized in that a groove depth in the area of the hub (2) is greater than in the area of the fan blade tip (7).

Fan wheel according to one of the preceding claims, characterized in that the channel (9) tapers towards the fan blade tip (7) or has a rounded portion.

Fan wheel after Claim 10 , characterized in that a tip (22) of the channel (9) touches the fan blade tip (7).

Fan wheel according to one of the preceding claims, characterized in that the fan wheel (1) together with the fan blades (4) is designed in one piece, in particular as a one-piece plastic injection-molded part.

Fan (24), in particular for an internal combustion engine, with a fan wheel (1) according to one of the preceding claims.

Method for producing different fan wheels (1, 1 ', 1 ") according to one of the Claims 1 until 12th , in which a standard fan wheel (1) is produced as a plastic injection-molded part and, depending on a desired output, is trimmed at the fan blade tip (7) and / or at a rear edge (23) of each fan blade (4), whereby different fan wheels (1, 1 ') , 1 ").