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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lüfterrad, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, welches mehrere in einer Umfangsrichtung aufeinanderfolgende Lüfterblätter mit jeweils einer Vorderkante und einer Hinterkante aufweist. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Lüftereinrichtung mit einem derartigen Lüfterrad sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Lüftereinrichtung.
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Ein Lüfterrad rotiert im Betrieb um eine Rotationsachse und fördert somit Luft. Zu diesem Zweck weist ein Lüfterrad mehrere in einer um die Rotationsachse verlaufenden Umfangsrichtung aufeinanderfolgende Lüfterblätter auf. Das jeweilige Lüfterblatt weist in Umfangsrichtung eine Vorderkante und eine von der Vorderkante abgewandte Hinterkante auf. Lüfterräder des Standes der Technik weisen üblicherweise eben geformte Vorderkanten und Hinterkanten auf. Somit können im Betrieb des Lüfterrad unerwünschte akustische Effekte auftreten und zu einer hohen Schallentwicklung führen.
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Um die Schallentwicklung eines Lüfterrads und einer zugehörigen Lüftereinrichtung in einem Kraftfahrzeug zu verringern, ist es aus der
DE 10 2015 014 332 A1 bekannt, die Vorderkanten oder die Hinterkanten des jeweiligen Lüfterrads mit denselben Vertiefungen und Erhöhungen zu versehen und die Kanten somit in der Art der Außenkante eines Vogelflügels auszubilden.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit der Aufgabe, für ein Lüfterrad der eingangs genannten Art sowie für eine Lüftereinrichtung mit einem solchen Lüfterrad und für ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Lüftereinrichtung verbesserte oder zumindest andere Ausführungsformen anzugeben, welche sich durch eine reduzierte Geräuschentwicklung auszeichnen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem Lüfterrad, welches mehrere in einer Umfangsrichtung aufeinanderfolgende Lüfterblätter mit jeweils einer Vorderkante und einer von der Vorderkante in Umfangsrichtung abgewandten Hinterkante aufweist, die Hinterkanten zumindest zwei der Lüfterblätter unterschiedlich zu formen. Somit sind die durch die unterschiedlich geformten Hinterkanten im Betrieb erzeugten Turbulenzen unterschiedlich. In der Folge treffen benachbarte Lüfterblätter im Betrieb auf unterschiedliche Turbulenzen. Daraus resultieren im Betrieb für die Lüfterblätter unterschiedliche aerodynamische und somit akustische Interferenzen. In der Folge ist der vom Lüfterrad erzeugte Schall breitbandiger und/oder umfasst weniger Tonale. Im Ergebnis ist der im Betrieb wahrnehmbare Schall des Lüfterrads bzw. einer zugehörigen Lüftereinrichtung reduziert.
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Dem Erfindungsgedanken entsprechend weist das Lüfterrad mehrere in einer Umfangsrichtung aufeinanderfolgende Lüfterblätter auf. Die Umfangsrichtung verläuft hierbei um eine Rotationsachse des Lüfterrads, um welche sich das Lüfterrad im Betrieb dreht. Das jeweilige Lüfterblatt weist entlang der Umfangsrichtung eine Vorderkante und eine in Umfangsrichtung von der Vorderkante abgewandte Hinterkante auf. Erfindungsgemäß sind die Hinterkanten von zumindest zwei der Lüfterblätter unterschiedlich geformt.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen ist die Vorderkante des jeweiligen Lüfterblatts diejenige Kante, welche im Betrieb des Lüfterrads in einer Rotationsrichtung bzw. Drehrichtung des Lüfterrads auf die Hinterkante des in Rotationsrichtung voran angeordneten bzw. vorlaufenden Lüfterblatts folgt. Das heißt, dass im Betrieb die jeweilige Vorderkante auf die mittels der Hinterkante des vorlaufenden Lüfterblatts erzeugten Turbulenzen trifft. Im Ergebnis treffen aufgrund der unterschiedlichen Form von zumindest zwei der Hinterkanten wenigstens zwei Vorderkanten auf verschiedene Turbulenzen. Daraus folgen unterschiedliche aerodynamische Interferenzen mittels der Hinterkanten und somit eine einfache und effektive Reduzierung von wahrnehmbarem Schall des Lüfterrads.
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Prinzipiell können die Vorderkanten der Lüfterräder unterschiedlich geformt sein.
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Bevorzugt sind die Vorderkanten der Lüfterräder gleich bzw. identisch geformt. Insbesondere weisen die Vorderkanten der Lüfterräder einen ebenen Verlauf auf. Dies führt zu einer verbesserten Förderleistung und somit einer erhöhten Effizienz des Lüfterrads.
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Bevorzugt ist es, wenn zumindest drei der Lüfterblätter, besonders bevorzugt sämtliche Lüfterblätter, unterschiedlich geformte Hinterkanten aufweisen. Daraus resultiert eine besonders effektive Reduzierung von wahrnehmbarem Schall des Lüfterrads.
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Die unterschiedliche Form der Hinterkanten kann prinzipiell beliebig ausgestaltet sein.
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Als vorteilhaft gelten Ausführungsformen, bei denen die Hinterkanten zumindest eines der Lüfterblätter, besonders bevorzugt des jeweiligen Lüfterblatts, in Umfangsrichtung Vertiefungen und/oder Erhöhungen aufweist. Somit ist der wahrnehmbare Schall des Lüfterrads weiter reduziert. Vorteilhaft ist es hierbei, wenn die jeweilige Hinterkante Vertiefungen und/oder Erhöhungen aufweist, wobei die Hinterkanten jeweils unterschiedlich geformt sind.
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Unter Vertiefungen und Erhöhungen sind vorliegend entlang der Umfangsrichtung aus dem Lüfterblatt an der Hinterkante rausragende bzw. in der Hinterkante des Lüfterrad eindringende Formen zu verstehen.
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Als vorteilhaft sind Ausführungsformen zu betrachten, bei denen die Hinterkante zumindest eines der Lüfterblätter in der Art einer Außenkante eines Vogelflügels, besonders bevorzugt eines Eulenflügels, geformt ist. Das heißt, dass die Hinterkante in der Art der Außenkante eines Vogelflügels gekrümmt verläuft und Vertiefungen und/oder Erhöhungen aufweist. Es hat sich gezeigt, dass sich hierdurch eine besonders effektive Reduzierung des wahrnehmbaren Schalls erzielen lässt. Besonders bevorzugt ist es, wenn alle Hinterkanten in der Art einer Außenkante eines Vogelflügels, insbesondere eines Eulenflügels, geformt sind, wobei sämtliche Hinterkanten unterschiedlich geformt sind.
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Das Lüfterrad weist zweckmäßig eine Nabe auf, an welcher die Lüfterblätter angebracht und von welcher die Lüfterblätter nach außen abstehen.
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Die Lüfterblätter des Lüfterrads, insbesondere das gesamte Lüfterrad, können aus beliebigen Werkstoffen und Materialien hergestellt sein.
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Denkbar ist es insbesondere, die Lüfterblätter aus einem harten Kunststoff herzustellen. Somit ist das Lüfterrad kostengünstig und gewichtsreduziert umgesetzt.
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Vorstellbar ist es, die Lüfterblätter gemeinsam durch ein Spritzverfahren, insbesondere ein Spritzgussverfahren, herzustellen. Insbesondere ist es vorstellbar, das gesamte Lüfterrad durch ein solches Spritzverfahren herzustellen. Daraus resultiert eine einfache und kostengünstige Herstellung des Lüfterrads.
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Das Lüfterrad kommt zweckmäßig in einer Lüftereinrichtung zum Fördern von Luft zum Einsatz. Die Lüftereinrichtung weist zum Antreiben des Lüfterrads und somit zum Rotieren des Lüfterrads um die Rotationsachse einen entsprechenden Antrieb, beispielsweise einen elektrischen Antrieb, auf.
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Das Lüfterrad kann Luft prinzipiell auf beliebige Weise fördern. Insbesondere handelt es sich bei dem Lüfterrad bzw. um ein Axiallüfterrad.
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Das Lüfterrad bzw. die Lüftereinrichtung können prinzipiell in einer beliebigen Anwendung zum Einsatz kommen.
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Vorstellbar ist es insbesondere, die Lüftereinrichtung in einem Kraftfahrzeug einzusetzen, um im Kraftfahrzeug Luft zu fördern, insbesondere das Kraftfahrzeug zu belüften. Vorteilhaft erfolgt durch das Belüften eine Kühlung des Kraftfahrzeugs bzw. Bestandteile des Kraftfahrzeugs.
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Bevorzugt kommt die Lüftereinrichtung zum Belüften, vorzugsweise Kühlen, eines Antriebsstrangs des Kraftfahrzeugs zum Einsatz. Das heißt, dass das Kraftfahrzeug einen Antriebsstrang aufweist, wobei die Lüftereinrichtung im Betrieb den Antriebsstrang belüftet, vorzugsweise kühlt.
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Bevorzugt ist es, wenn der Antriebsstrang zumindest teilweise elektrisch ist. Insbesondere weist der Antriebsstrang einen Elektromotor und/oder eine Batterie, vorzugsweise eine wiederaufladbare Batterie, auf. Dabei erfolgt im Betrieb der Lüftereinrichtung das Belüften des Elektromotors und/oder der Batterie, vorzugsweise um diese zu kühlen. Bei derartigen Antriebssträngen sind die vom Antriebsstrang im Betrieb erzeugen Geräusche reduziert. Somit ist der von der Lüftereinrichtung bzw. Lüfterrad erzeugte Schall im Vergleich zu einem Antriebsstrang mit einer betriebenen Brennkraftmaschine intensiver wahrnehmbar. Mit dem erfindungsgemäßen Lüfterrad und/oder der Lüftereinrichtung werden diese wahrnehmbaren Geräusche der Lüftereinrichtung bzw. des Lüfterrads reduziert.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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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.
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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.
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Es zeigen, jeweils schematisch,
- 1 eine perspektivische Ansicht eines Lüfterrads,
- 2 eine perspektivische Ansicht des in 1 mit II bezeichneten Bereichs,
- 3 eine perspektivische Ansicht des in 1 mit III bezeichneten Bereichs,
- 4 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit dem Lüfterrad.
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Ein Lüfterrad 1, wie es beispielsweise in den 1 bis 4 gezeigt ist, ist Bestandteil einer Lüftereinrichtung 2, wie sie in 4 gezeigt ist. Die Lüftereinrichtung 2 kann, wie in 4 gezeigt, in einem Kraftfahrzeug 3 zum Einsatz kommen.
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Das Lüfterrad 1 rotiert im Betrieb um eine Rotationsachse 4, welche zugleich eine Axialrichtung 5 definiert. Das Lüfterrad 1 weist mehrere Lüfterblätter 6, auch bekannt als Lüfterschaufel 6, auf, welche in einer Umfangsrichtung 7 aufeinanderfolgen und im Betrieb Luft. Die Umfangsrichtung 7 verläuft hierbei um die Rotationsachse 4 bzw. um die Axialrichtung 5. In den gezeigten Ausführungsbeispielen fördert das Lüfterrad 1 im Betrieb Luft axial (vgl. 4) und ist somit als ein Axiallüfterrad 11 ausgebildet.
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Das Lüfterrad 1 der gezeigten Ausführungsbeispiele weist, wie den 1 bis 3 entnommen werden kann, eine zentrale Nabe 8, auch als Radnabe 8 bezeichnet, auf, von welcher die Lüfterblätter 6 abstehen. Das jeweilige Lüfterblatt 6 weist in Umfangsrichtung 7 eine Vorderkante 9 und eine in Umfangsrichtung 7 von der Vorderkante 9 abgewandte Hinterkante 10 auf.
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Im in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiel weist das jeweilige Lüfterblatt 6 eine gekrümmte Form auf, so dass die Vorderkante 9 und die Hinterkante 10 des jeweiligen Lüfterblatts 6 gekrümmt geformt sind. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Lüfterrad 1 rein beispielhaft neun Lüfterblätter 6 auf. Wie den 1 bis 3 entnommen werden kann, sind dabei die Hinterkanten 10 von zumindest zwei der Lüfterblätter 6 unterschiedlich geformt. Die Vorderkante 9 des jeweiligen Lüfterblatts 6 ist dabei diejenige Kante des Lüfterblatts 6, welche im Betrieb des Lüfterrads 1 in einer Rotationsrichtung 12 des Lüfterrads 1 entlang der Umfangsrichtung 7 auf die Hinterkante 10 des in Rotationsrichtung 12 vorlaufenden Lüfterblatts 6 folgt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel weisen sämtliche Hinterkanten 10 unterschiedliche Formen auf. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind demgegenüber die Vorderkanten 9 identisch ausgebildet.
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Die Lüfterblätter 6, insbesondere das Lüfterrad 1, sind beispielsweise aus Kunststoff, insbesondere durch Spritzgießen, hergestellt.
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Wie den 1 bis 3 entnommen werden kann, weist im gezeigten Ausführungsbeispiel die jeweilige Hinterkante 10 Vertiefungen 13 und Erhöhungen 14 auf. Diese sind dabei derart, dass die jeweilige Hinterkante in der Art einer Außenkante eines Vogelflügels 15, insbesondere eines Eulenflügels 15a, geformt ist.
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Im Betrieb erzeugt die jeweilige Hinterkante 10 Turbulenzen (nicht gezeigt), auf welche das nachlaufende Lüfterblatt 6 mit der Vorderkante 9 trifft. Im Ergebnis treffen zumindest zwei der Lüfterblätter 6, im gezeigten Ausführungsbeispiel sämtliche Lüfterblätter 6, im Betrieb auf unterschiedliche Turbulenzen. Daraus resultiert, dass die aerodynamisch Interferenz für zumindest zwei der Lüfterblätter 6, im gezeigten Ausführungsbeispiel für alle Lüfterblätter 6, unterschiedlich sind. Dementsprechend werden der von dem Lüfterrad 1 im Betrieb erzeugte Schall und somit die Geräusche breitbandiger und umfassen weniger Tonale. Das heißt, dass das Lüfterrad 1 im Betrieb weniger wahrnehmbare Geräusche erzeugt.
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Das Lüfterrad 1 kommt, wie vorstehend erwähnt, in einer Lüftereinrichtung 2 zum Einsatz. Die Lüftereinrichtung 2 weist zum Antreiben des Lüfterrads 1 und somit zum Rotieren des Lüfterrads 1 um die Rotationsachse 4 einen Antrieb 16, beispielsweise einen elektrischen Antrieb 16a, auf. Der Antrieb 16 ist über eine Welle 17 mit der Radnabe 8 verbunden, so dass der Antrieb 16 im Betrieb des Lüfterrad 1 um die Rotationsachse 4 rotiert, um Luft zu fördern.
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Wie in 4 gezeigt, können die Lüftereinrichtung 2 und somit das Lüfterrad 1 in einem Kraftfahrzeug 3 zum Einsatz kommen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel kommt die Lüftereinrichtung 2 zum Belüften und somit Kühlen eines Antriebsstrangs 18 des Kraftfahrzeugs 1 zum Einsatz. Mit dem Antriebsstrang 18 wird das Kraftfahrzeug 3 angetrieben. Hierbei ist der Antriebsstrang 18, wie gestrichelt angedeutet, mit zumindest einem Rad 19 des Kraftfahrzeugs 3 antriebsverbunden.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Antriebsstrang 18 zumindest teilelektrisch, vorzugsweise gänzlich elektrisch. Der Antriebsstrang 18 umfasst im gezeigten Ausführungsbeispiel einen Elektromotor 20 sowie eine wiederaufladbare Batterie 21. Hierbei wird mit der Lüftereinrichtung 2 der Antriebsstrang 18, insbesondere der Elektromotor 20 und/oder die Batterie 21, belüftet und somit gekühlt. Insbesondere beim Aufladen der Batterie 21 ergibt sich somit der Vorteil, dass das üblicherweise zu diesem Zweck stillstehende Kraftfahrzeug 3 reduzierte von außen wahrnehmbare Geräusche erzeugt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015014332 A1 [0003]
