DE102021213044A1

DE102021213044A1 - Fan frame and radiator fan for a motor vehicle with a fan frame

Info

Publication number: DE102021213044A1
Application number: DE102021213044.5A
Authority: DE
Inventors: Andre Evers; Antje Findeisen; Christian Froh
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2021-11-19
Filing date: 2021-11-19
Publication date: 2023-05-25
Also published as: WO2023088870A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lüfterzarge (2) für einen Kühlerlüfter (36) eines Kraftfahrzeugs, aufweisend- eine zentrale Radaufnahme (4) zur Aufnahme eines Lüfterrades (12), welche eine entlang einer Axialrichtung (20) orientierte Rotationsachse für das Lüfterrad (12) definiert, wobei sich die Axialrichtung (20) von einer Anströmseite (16) zu einer Druckseite (18) der Lüfterzarge (12) erstreckt,- einen Zargenring (6), wobei durch die Radaufnahme (4) und den Zargenring (6) eine Lüfterebene (L) senkrecht zur Axialrichtung (20) definiert ist und- mehrere Streben (8), die sich einerseits von der Radaufnahme (4) bis zum Zargenring (6) erstrecken und die sich andererseits von der Anströmseite (16) zur Druckseite (18) erstrecken und die mit einem Strebenfuß (26) an der Radaufnahme (4) und mit einer Strebenspitze (28) am Zargenring (6) befestigt sind, wobei die Streben (8) bezüglich der Lüfterebene (L) unter einem Strebenwinkel (α) orientiert sind, der sich vom Strebenfuß (26) zur Strebenspitze (28) verändert. Für gute Strömungseigenschaften ist vorgesehen, dass der Strebenwinkel (α) in einem inneren Bereich (32) ausgehend von dem Strebenfuß (32) sich unterschiedlich ändert im Vergleich zu einem sich an den inneren Bereich (32) anschließenden äußeren Bereich (34).The invention relates to a fan frame (2) for a radiator fan (36) of a motor vehicle, having a central wheel mount (4) for accommodating a fan wheel (12), which defines an axis of rotation for the fan wheel (12) oriented along an axial direction (20). , wherein the axial direction (20) extends from an inflow side (16) to a pressure side (18) of the fan frame (12), - a frame ring (6), whereby a fan level ( L) is defined perpendicularly to the axial direction (20) and- several struts (8) which extend on the one hand from the wheel mount (4) to the frame ring (6) and on the other hand from the inflow side (16) to the pressure side (18). and which are fastened to the wheel mount (4) with a strut foot (26) and to the frame ring (6) with a strut tip (28), the struts (8) being oriented at a strut angle (α) with respect to the fan plane (L), which changes from the strut base (26) to the strut tip (28). For good flow properties, the strut angle (α) changes differently in an inner area (32) starting from the strut base (32) compared to an outer area (34) adjoining the inner area (32).

Description

Die Erfindung betrifft eine Lüfterzarge, welche eine zentrale Radaufnahme zur Aufnahme eines Lüfterrades, einen äußeren Zargenring sowie mehrere Streben aufweist, die mit einem Strebenfuß an der Radaufnahme mit einer Strebenspitze am Zargenring befestigt sind. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Kühlerlüfter mit einer solchen Lüfterzarge.The invention relates to a fan shroud which has a central wheel mount for accommodating a fan wheel, an outer shroud ring and a plurality of struts which are fastened to the shroud ring with a strut base on the wheel mount and with a strut tip on the shroud ring. The invention further relates to a radiator fan with such a fan frame.

Derartige Kühlerlüfter werden bei Kraftfahrzeugen zur Kühlung von weiteren Komponenten, wie beispielsweise einem Verbrennungsmotor eingesetzt. Daneben können sie auch zum Wärmetausch mit weiteren Komponenten eingesetzt werden. Beispielsweise kann ein solcher Kühlerlüfter auch bei einem Luft-Wärmetauscher beispielsweise einer Wärmepumpenanlage eines Kraftfahrzeugs oder auch zur Kühlung von elektrischen Hochleistungskomponenten, wie beispielsweise ein elektrischer Fahrmotor oder eine elektrischen Fahrbatterie bei Elektrofahrzeugen eingesetzt werden. In der Regel ist der Kühlerlüfter einem von einem Wärmeträgermedium durchströmten Wärmetauscher vorgeschaltet. Bei dem Wärmeträgermedium handelt es sich häufig um eine Kühlflüssigkeit.Such cooling fans are used in motor vehicles to cool other components, such as an internal combustion engine. In addition, they can also be used for heat exchange with other components. For example, such a cooling fan can also be used in an air heat exchanger, for example a heat pump system in a motor vehicle, or for cooling high-performance electrical components, such as an electric traction motor or an electric traction battery in electric vehicles. As a rule, the cooling fan is connected upstream of a heat exchanger through which a heat transfer medium flows. The heat transfer medium is often a coolant.

Das eigentliche Lüfterrad, welches im Betrieb um eine Rotationsachse rotiert und mit dem ein Luftstrom von einer Anströmseite zu einer Druckseite gefördert wird, ist an der Lüfterzarge rotierbar gehalten. Typischerweise ist hierzu ein Nabenteil des Lüfterrads in der zentralen Radaufnahme der Lüfterzarge gehalten. Das Lüfterrad wird angetrieben, beispielsweise durch einen Riemenantrieb und vorzugsweise durch einen Elektromotor, welcher in der zentralen Radaufnahme der Lüfterzarge sitzt. Zur mechanischen Fixierung der zentralen Radaufnahme erstrecken sich über den Umfang verteilt mehrere Streben zwischen der Radaufnahme und dem Zargenring. Diese Streben bilden daher für die vom Lüfterrad im Betrieb geförderte Luft ein Strömungshindernis.The actual fan wheel, which rotates about an axis of rotation during operation and with which an air flow is conveyed from an inflow side to a pressure side, is rotatably held on the fan frame. For this purpose, a hub part of the fan wheel is typically held in the central wheel mount of the fan frame. The fan wheel is driven, for example by a belt drive and preferably by an electric motor, which is seated in the central wheel mount of the fan frame. To mechanically fix the central wheel mount, several struts distributed over the circumference extend between the wheel mount and the frame ring. These struts therefore form a flow obstacle for the air conveyed by the fan wheel during operation.

Um den Strömungswiderstand möglichst gering zu halten, sind spezielle Designs der Streben vorgesehen. So ist aus der DE 10 2016 221 642 A1 eine Lüfterzarge zu entnehmen, bei der die Streben bezüglich einer Lüfterebene, welche senkrecht zur Rotationsachse des Lüfterrads orientiert ist, unter einem Strebenwinkel orientiert sind, welcher von innen nach außen in Richtung zur Lüfterzarge zunimmt.In order to keep the flow resistance as low as possible, special designs of the struts are provided. That's it DE 10 2016 221 642 A1 to remove a fan shroud in which the struts are oriented at a strut angle with respect to a fan plane, which is oriented perpendicular to the axis of rotation of the fan wheel, which increases from the inside outwards in the direction of the fan shroud.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine strömungsoptimierte Lüfterzarge zu ermöglichen.Proceeding from this, the object of the invention is to enable a flow-optimized fan frame.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Lüfterzarge für einen Kühlerlüfter eines Kraftfahrzeugs sowie durch einen Kühlerlüfter mit einer solchen Lüfterzarge gemäß den Merkmalen der Ansprüche 1 und 12. Die Lüfterzarge weist eine zentrale Radaufnahme zur Aufnahme eines Lüfterrades auf und definiert eine entlang einer Axialrichtung orientierte Rotationsachse für das Lüfterrad. Die Axialrichtung erstreckt sich vor einer Anströmseite zu einer Druckseite der Lüfterzarge, d. h. im Betrieb wird die Lüfterzarge von der Anströmseite zur Druckseite durchströmt. Die Lüfterzarge weist weiterhin einen äußeren Zargenring auf. Der Zargenring und die Radaufnahme definieren eine Lüfterebene, welche senkrecht zur Axialrichtung und damit senkrecht zur Rotationsachse orientiert ist.The object is achieved according to the invention by a fan frame for a radiator fan of a motor vehicle and by a radiator fan with such a fan frame according to the features of claims 1 and 12 Axis of rotation for the fan wheel. The axial direction extends from an upstream side to a pressure side of the shroud, i. H. During operation, air flows through the fan frame from the inflow side to the pressure side. The fan shroud also has an outer shroud ring. The frame ring and the wheel mount define a fan plane which is oriented perpendicularly to the axial direction and thus perpendicularly to the axis of rotation.

Die Lüfterzarge weist mehrere Streben auf, die sich einerseits in einer Radialrichtung von der Radaufnahme bis zum Zargenring erstrecken und die sich andererseits auch von der Anströmseite in Richtung zur Druckseite erstrecken. Unter Radialrichtung wird vorliegend die Erstreckungsrichtung der jeweiligen Strebe ausgehend von der Radaufnahme in Richtung zum Zargenring verstanden. Diese Radialrichtung weicht dabei typischerweise von einer mathematischen Radialen ab, welche senkrecht zur Rotationsachse orientiert ist.The fan shroud has a plurality of struts which, on the one hand, extend in a radial direction from the wheel mount to the shroud ring and, on the other hand, also extend from the inflow side in the direction of the pressure side. In the present case, the radial direction is understood as meaning the direction in which the respective strut extends, starting from the wheel mount in the direction of the frame ring. This radial direction typically deviates from a mathematical radial, which is oriented perpendicular to the axis of rotation.

Die Streben sind mit einem Strebenfuß an der Radaufnahme und mit einer Strebenspitze am Zargenring befestigt. Die Streben sind insgesamt nach Art eines Streben- oder Schaufelblattes ausgebildet. Sie sind im Querschnitt betrachtet daher typischerweise insgesamt in etwa langgestreckt ausgebildet und weisen eine rechteckförmige Querschnittsfläche typischerweise mit abgerundeten Stirnseiten auf. Grundsätzlich sind auch andere Querschnitts- und damit Strebenprofile mit beispielsweise gekrümmten Flächen möglich. Die Streben sind bezüglich der Lüfterebene schräg gestellt, sodass durch die schräggestellte Strebe eine Strömungsleitfunktion erzielt wird. Die Streben sind dabei unter einem Strebenwinkel, welcher auch als Anstellwinkel bezeichnet wird, bezüglich der Lüfterebene orientiert. Sie sind dabei üblicherweise unter einem spitzen Winkel bezüglich der Druckseite angestellt, d.h. die Streben bilden mit der druckseitigen Lüfterebene einen spitzen Winkel aus. Um eine möglichst strömungsoptimierte Lüfterzarge zu erreichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Strebenwinkel sich in einem radial inneren Bereich unterschiedlich ändert im Vergleich zu einem radial äußeren Bereich. Der radial innere Bereich schließt sich dabei an die Radaufnahme an und erstreckt sich bis zu einer Zwischenposition. Der radial äußere Bereich erstreckt sich - vorzugsweise ausgehend von der Zwischenposition - bis zur Strebenspitze.The struts are attached to the wheel mount with a strut foot and to the frame ring with a strut tip. The struts are designed overall in the manner of a strut or blade blade. Viewed in cross section, they are therefore typically designed to be approximately elongated overall and have a rectangular cross-sectional area, typically with rounded end faces. In principle, other cross-sections and thus strut profiles with, for example, curved surfaces are also possible. The struts are inclined with respect to the plane of the fan, so that a flow guiding function is achieved by the inclined strut. The struts are oriented at a strut angle, which is also referred to as the angle of attack, with respect to the plane of the fan. They are usually set at an acute angle with respect to the pressure side, i.e. the struts form an acute angle with the fan level on the pressure side. In order to achieve a fan frame that is as flow-optimized as possible, it is provided according to the invention that the strut angle changes differently in a radially inner area compared to a radially outer area. The radially inner area adjoins the wheel mount and extends to an intermediate position. The radially outer area extends—preferably starting from the intermediate position—to the strut tip.

Bevorzugt ist die Strebe insgesamt lediglich in den inneren und den äußeren Bereich unterteilt, die also aneinander anschließen.The strut as a whole is preferably divided only into the inner and outer areas, which are therefore connected to one another.

Alternativ besteht auch die Möglichkeit, dass die Strebe in mehr als zwei Bereiche unterteilt ist und damit mehrere Zwischenpositionen aufweist. Beispielsweise ist die Strebe insbesondere in drei Bereiche mit zwei Zwischenpositionen oder auch in vier Bereiche unterteilt. In diesem Fall weisen zumindest zwei der Bereiche unterschiedliche Änderungen des Strebenwinkels auf. Alternativ weisen alle Bereiche zueinander unterschiedliche Änderungen des Strebenwinkels auf.Alternatively, there is also the possibility that the strut is divided into more than two areas and thus has several intermediate positions. For example, the strut is divided in particular into three areas with two intermediate positions or else into four areas. In this case, at least two of the areas have different changes in the strut angle. Alternatively, all areas have different changes in the strut angle in relation to one another.

Nachfolgend wird - ohne Beschränkung der Allgemeinheit - von lediglich einem inneren und einem äußeren Bereich ausgegangen. Die beschriebenen Ausgestaltungen lassen sich jedoch sinngemäß auch auf Varianten mit mehr, insbesondere mit drei Bereichen übertragen.Without restricting the generality, only an inner and an outer area is assumed below. However, the configurations described can also be transferred to variants with more, in particular with three, areas.

Die Schrägstellung der Streben bezüglich der Lüfterebene beruht zunächst allgemein auf der Überlegung, dass durch das Lüfterrad im Betrieb eine stark drallbehaftete Strömung speziell in Strömungsrichtung erzeugt wird, und dass es von Vorteil ist, die Streben bezüglich des drallbehafteten Luftstroms so anzustellen, dass ein Strömungswiderstand verringert und damit ein Wirkungsgrad des Lüfterrades verbessert ist.The inclination of the struts with respect to the fan level is initially based on the general consideration that the fan impeller generates a strong swirling flow, especially in the direction of flow, during operation, and that it is advantageous to position the struts with respect to the swirling air flow in such a way that flow resistance is reduced and thus an efficiency of the fan wheel is improved.

Die Erfindung beruht nunmehr auf der Erkenntnis, dass sich der Anteil einer axialen Komponente und einer Umfangskomponente der Strömung und damit ein sogenanntes Geschwindigkeitsdreieck der Strömungsgeschwindigkeit sich von der Radaufnahme in Richtung zum Zargenring deutlich ändern. Speziell wurde erkannt, dass im äußeren Bereich die Umfangskomponente der Strömung deutlich zunimmt.The invention is now based on the finding that the proportion of an axial component and a circumferential component of the flow and thus a so-called velocity triangle of the flow velocity change significantly from the wheel mount in the direction of the shroud ring. In particular, it was recognized that the peripheral component of the flow increases significantly in the outer area.

Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, dass der Strebenwinkel insgesamt an diese in Radialrichtung variierenden Strömungsverhältnisse möglichst optimal angepasst ist und dass hierzu in dem äußeren Bereich, in dem sich das Strömungsfeld besonders stark ändert, auch eine stärkere Änderung und Variation des Strebenwinkels eingestellt wird.According to the invention, it is therefore provided that the strut angle as a whole is adapted as optimally as possible to these flow conditions that vary in the radial direction, and that for this purpose a greater change and variation in the strut angle is set in the outer area in which the flow field changes particularly sharply.

Sofern vorliegend von einer Änderung des Strebenwinkels gesprochen wird, so wird hierunter eine relative Änderung pro Längeneinheit der Strebe in Radialrichtung verstanden. Wird der Strebenwinkel gegenüber der Radialrichtung und damit gegenüber einer Länge der Strebe aufgetragen, so entspricht die Änderung des Strebenwinkels einer Steigung. Diese Steigung ist daher im äußeren Bereich verschieden im Vergleich zum inneren Bereich. Die Steigung in einem jeweiligen Bereich ist vorzugsweise konstant. Alternativ kann sie jedoch auch innerhalb eines Bereiches variieren. In diesem Fall gilt die Bedingung, dass die Steigung (Änderung pro Längeneinheit) der beiden Bereiche unterschiedlich ist, für eine mittlere Steigung (mittlere Änderung pro Längeneinheit) des jeweiligen Bereichs. If a change in the strut angle is discussed here, this is understood to mean a relative change per unit length of the strut in the radial direction. If the strut angle is plotted against the radial direction and thus against a length of the strut, the change in the strut angle corresponds to a gradient. This gradient is therefore different in the outer area compared to the inner area. The gradient in a respective area is preferably constant. Alternatively, however, it can also vary within a range. In this case, the condition that the slope (change per unit length) of the two areas is different applies to an average slope (average change per unit length) of the respective area.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist dabei die relative Änderung und damit die Steigung im äußeren Bereich dem Betrage nach größer als im inneren Bereich, d.h. pro Längeneinheit ist im äußeren Bereich die absolute Änderung des Strebenwinkels größer als im inneren Bereich. Damit ist eine möglichst gute Anpassung an die realen Strömungsverhältnisse erreicht.According to a preferred embodiment, the relative change and thus the gradient in the outer area is greater than in the inner area, i.e. the absolute change in the strut angle per unit of length is greater in the outer area than in the inner area. This achieves the best possible adaptation to the real flow conditions.

Untersuchungen haben weiterhin gezeigt, dass es von besonderem Vorteil ist, wenn der Strebenwinkel im inneren Bereich zunächst zunimmt und anschließend im äußeren Bereich abnimmt. Entsprechend ist auch eine derartige Ausgestaltung in bevorzugter Ausbildung vorgesehen.Studies have also shown that it is of particular advantage if the strut angle first increases in the inner area and then decreases in the outer area. Accordingly, such a configuration is also provided in a preferred embodiment.

Bevorzugt erstreckt sich der innere Bereich über 60 % bis 90 % der Gesamtlänge der jeweiligen Strebe und insbesondere über 70 % bis 85 % der Gesamtlänge. Für die bevorzugte Ausgestaltung, dass der Strebenwinkel im äußeren Bereich abnimmt, bedeutet dies, dass der Strebenwinkel über die angegebene Länge zunächst zunimmt und dann wieder abnimmt.The inner area preferably extends over 60% to 90% of the total length of the respective strut and in particular over 70% to 85% of the total length. For the preferred embodiment, in which the strut angle decreases in the outer area, this means that the strut angle initially increases over the specified length and then decreases again.

Bevorzugt ist weiterhin vorgesehen, dass die Veränderung des Strebenwinkels zumindest in einem der Bereiche und bevorzugt in allen (beiden) Bereichen konstant ist und damit stetig und linear verläuft. Hierunter wird verstanden, dass die zuvor definierte Steigung in dem jeweiligen Bereich konstant ist.Provision is preferably also made for the change in the strut angle to be constant at least in one of the areas and preferably in all (both) areas and thus run continuously and linearly. This means that the previously defined slope is constant in the respective area.

In bevorzugter Ausgestaltung ist der Strebenwinkel am Strebenfuß größer als an der Strebenspitze. Speziell nimmt der Strebenwinkel ausgehend vom Strebenfuß von einem Anfangswert bis zu einem Maximalwert an der Zwischenposition zu und nimmt von dort im äußeren Bereich bis zu einem Minimalwert ab. Die absolute Änderung des Strebenwinkels im inneren Bereich ist daher geringer als die absolute Änderung im äußeren Bereich.In a preferred embodiment, the strut angle at the strut base is greater than at the strut tip. Specifically, the strut angle increases, starting from the strut base, from an initial value to a maximum value at the intermediate position and from there decreases to a minimum value in the outer area. The absolute change in the strut angle in the inner area is therefore smaller than the absolute change in the outer area.

In bevorzugter Variante ist daher insgesamt vorgesehen, dass der innere Bereich sich über 60% bis 90% der Gesamtlänge der Strebe erstreckt, dass sich daran der weitere Bereich als äußerer Bereich anschließt, der sich bis zu der Strebenspitze erstreckt und dass der Strebenwinkel ausgehend vom Strebenfuß im inneren Bereich kontinuierlich insbesondere mit konstanter Steigung bis auf einen Maximalwert zunimmt und anschließend im äußeren Bereich bis zur Strebenspitze wiederum vorzugsweise mit konstanter Steigung auf einen Minimalwert abnimmt, welcher kleiner als der Strebenwinkel am Strebenfuß ist.In a preferred variant, it is therefore provided that the inner area extends over 60% to 90% of the total length of the strut, that the further area adjoins it as an outer area that extends to the strut tip and that the strut angle starts from the strut foot increases continuously in the inner area, in particular with a constant gradient, up to a maximum value and then in the outer area Area to the strut tip in turn preferably decreases with a constant gradient to a minimum value, which is smaller than the strut angle at the strut foot.

Allgemein liegt der Strebenwinkel am Strebenfuß im Bereich zwischen 35° bis 55° und insbesondere im Bereich von 40° bis 50°.In general, the strut angle at the strut foot is in the range between 35° and 55° and in particular in the range of 40° and 50°.

Weiter bevorzugt liegt der maximale Strebenwinkel in einem Bereich zwischen 55° bis 80° und insbesondere im Bereich von 65° bis 75°.More preferably, the maximum strut angle is in a range between 55° to 80° and in particular in the range from 65° to 75°.

Weiter bevorzugt weist der Strebenwinkel an der Strebenspitze einen Wert im Bereich zwischen 25° bis 45° und insbesondere im Bereich von 30° bis 40° auf.More preferably, the strut angle at the strut tip has a value in the range from 25° to 45° and in particular in the range from 30° to 40°.

Mit diesen Werten werden besonders gute Strömungseigenschaften erreicht.Particularly good flow properties are achieved with these values.

Speziell ist vorgesehen, dass der Strebenwinkel sich im inneren Bereich um 10° bis 30° und insbesondere um 15° bis 25° verändert und/oder dass der Strebenwinkel im äußeren Bereich sich um 20° bis 50° und insbesondere um 30° bis 40° ändert.Specifically, it is provided that the strut angle changes by 10° to 30° and in particular by 15° to 25° in the inner area and/or that the strut angle in the outer area changes by 20° to 50° and in particular by 30° to 40° changes.

In Verbindung mit einem Lüfterrad bildet eine solche Lüfterzarge einen erfindungsgemäßen Kühlerlüfter aus. Das Lüfterrad sitzt dabei mit einer Nabe in der Radaufnahme der Lüfterzarge ein. Bei der Radaufnahme handelt sich insbesondere um eine Aufnahme für einen Elektromotor, welcher zum Antrieb des Lüfterrads vorgesehen ist. Die Radaufnahme bildet daher insofern einen Motorträger aus.In connection with a fan wheel, such a fan frame forms a radiator fan according to the invention. The fan wheel sits with a hub in the wheel mount of the fan frame. The wheel mount is in particular a mount for an electric motor which is provided to drive the fan wheel. In this respect, the wheel mount therefore forms a motor mount.

Die hier beschriebene Lüfterzarge zeichnet sich dadurch aus, dass sie im Vergleich zu einer Ausgestaltung gemäß dem Stand der Technik einen verbesserten Wirkungsgrad aufweist, was sich unter anderem in einem verringerten Drehzahlniveau des Lüfterrads sowie einer verringerten elektrischen Leistungsaufnahme des Elektromotors für den Antrieb des Lüfterrad niederschlägt. Weiterhin werden damit auch geringere Geräuschemissionen erreicht.The fan frame described here is characterized in that it has improved efficiency compared to a configuration according to the prior art, which is reflected, among other things, in a reduced speed level of the fan wheel and a reduced electrical power consumption of the electric motor for driving the fan wheel. Furthermore, lower noise emissions are also achieved in this way.

Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigen in teilweise vereinfachten Darstellungen:

1 eine Aufsicht auf eine Anströmseite einer Lüfterzarge,
2 eine vergrößerte Darstellung der Abbildung gemäß 1 im Bereich einer Strebe,
3A-3C Querschnittsdarstellungen entlang der Schnittlinie A-A, B-B, C-B der 2,
4 eine grafische Darstellung des Verlaufs des Strebenwinkels über die Länge der Strebe,
5 eine ausschnittsweise Schnittdarstellung durch einen Kühlerlüfter,
6A eine ausschnittsweise vergrößerte Darstellung auf die Anströmseite der Lüfterzarge sowie
6B eine ausschnittsweise vergrößerte Darstellung auf die Abströmseite der Lüfterzarge.

An exemplary embodiment is explained in more detail below with reference to the figures. These show in partially simplified representations:

1 a top view of an inflow side of a fan shroud,
2 an enlarged representation according to the figure 1 in the area of a strut,
3A-3C Cross-sectional views along the section line AA, BB, CB 2 ,
4 a graphical representation of the progression of the strut angle over the length of the strut,
5 a partial sectional view through a cooling fan,
6A an enlarged representation of a section of the inflow side of the fan frame and
6B an enlarged view of a section of the outflow side of the fan frame.

In den Figuren sind gleichwirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, parts that function in the same way are provided with the same reference symbols.

Die in der 1 dargestellte Lüfterzarge 2 weist eine zentrale Radaufnahme 4, einen Zargenring 6 sowie mehrere zwischen diesen angeordnete Streben 8 auf. Die Lüfterzarge 2 weist allgemein einen Rahmen 10 auf, mit dem sie beispielsweise an ein Karosseriebauteil eines Kraftfahrzeugs montiert wird. Die zentrale Radaufnahme 4 dient zur Befestigung eines Lüfterrads 12 (vergl. hierzu insbesondere 5) welches Flügel 14 aufweist, über die im Betrieb ein Luftstrom von einer Anströmseite 16 zu einer Druckseite 18 gefördert wird. Die Radaufnahme 4 ist im Querschnitt betrachtet kreisrund ausgebildet und dient allgemein in bevorzugter Ausgestaltung zur Aufnahme eines Elektromotors, welcher das Lüfterrad 12 antreibt. Die Radaufnahme 4 definiert insofern einen Motorträger und auch eine Rotationsachse, um die das Lüfterrad 12 im Betrieb rotiert. Die Radaufnahme 4 definiert zugleich auch eine Axialrichtung 20, welche parallel zur Rotationsachse und zwar in Richtung von der Anströmseite 16 zur Druckseite 18 verläuft. Im Betrieb rotiert das Lüfterrad 12 in positiver Umfangsrichtung 22, also in Richtung des Uhrzeigersinns (bei Blickrichtung auf die Anströmseite 16), wie dies in der 1 ein gezeigt ist.The one in the 1 Fan frame 2 shown has a central wheel mount 4, a frame ring 6 and several struts 8 arranged between them. The fan shroud 2 generally has a frame 10 with which it is mounted, for example, on a body component of a motor vehicle. The central wheel mount 4 is used to attach a fan wheel 12 (cf 5 ) which has vanes 14 via which an air flow is conveyed from an inflow side 16 to a pressure side 18 during operation. The wheel mount 4 is circular when viewed in cross section and is generally used in a preferred embodiment for accommodating an electric motor which drives the fan wheel 12 . In this respect, the wheel mount 4 defines a motor mount and also an axis of rotation about which the fan wheel 12 rotates during operation. At the same time, the wheel mount 4 also defines an axial direction 20 which runs parallel to the axis of rotation, specifically in the direction from the inflow side 16 to the pressure side 18 . During operation, the fan wheel 12 rotates in the positive circumferential direction 22, ie in the clockwise direction (when looking at the inflow side 16), as shown in FIG 1 one is shown.

Die einzelnen Streben 8 erstrecken sich jeweils in einer Radialrichtung 24, welche zugleich eine Längsrichtung der jeweiligen Strebe 8 festlegt. Jede Strebe 8 hat insofern eine eigene Längs- und damit Radialrichtung, die bezüglich einer mathematischen Radialen zur Rotationsachse und damit zur Axialrichtung 20 geneigt ist, wie dies anhand der 1 zu erkennen ist.The individual struts 8 each extend in a radial direction 24 which at the same time defines a longitudinal direction of the respective strut 8 . In this respect, each strut 8 has its own longitudinal and thus radial direction, which is inclined with respect to a mathematical radial to the axis of rotation and thus to the axial direction 20, as can be seen from FIG 1 can be seen.

Eine jeweilige Strebe 8 ist insgesamt in etwa blattförmig nach Art eines Schaufelblattes ausgebildet und weist vorzugsweise eine in etwa rechteckförmige Querschnittsfläche auf, wie insbesondere anhand der Darstellung gemäß den 3A bis 3C zu entnehmen ist. Speziell weist eine jeweilige Strebe zwei gegenüberliegende Flachseiten auf. Im Ausführungsbeispiel erstrecken sich diese geradlinig und speziell parallel zueinander. Alternativ können diese Blattflächen auch gewölbt ausgebildet sein.A respective strut 8 is generally formed approximately in the form of a sheet in the manner of a blade and preferably has an approximately rectangular cross-sectional area, as can be seen in particular from the representation according to FIGS 3A until 3C can be seen. Specifically, each strut has two opposite flat sides. In the exemplary embodiment, these extend in a straight line and specifically parallel to one another. Alternatively, these leaf surfaces can also be curved.

Eine jeweilige Strebe 8 erstreckt sich allgemein von einem Strebenfuß 26, mit dem sie an der Radaufnahme 4 befestigt ist bis zu einer Strebenspitze 28, mit der sie am Zargenring 6 befestigt ist.A respective strut 8 extends generally from a strut base 26 with which it is attached to the wheel mount 4 to a strut tip 28 with which it is attached to the frame ring 6 .

Eine jeweilige Strebe 8, also die jeweilige Blattfläche der Strebe 8, ist gegenüber einer Lüfterebene L unter einem Strebenwinkel α schräg geneigt angeordnet. Speziell ist eine jeweilige Strebe 8 bezüglich der Druckseite 18 unter einem spitzen Winkel angeordnet. Der Strebenwinkel α wird hierbei gemessen zwischen der Lüfterebene L und der Orientierung der Blattfläche entlang einer Querrichtung 30 (vergl. 3B). Die Querrichtung 30 ist insbesondere definiert durch eine Mittellinie, die sich von einem Ende des Strebenblattes bis zum anderen Ende des Strebenblattes senkrecht zur Radialrichtung 24 und innerhalb einer Schnittebene senkrecht zur Radialrichtung 24 erstreckt.A respective strut 8, that is to say the respective leaf surface of the strut 8, is arranged inclined at an angle α with respect to a fan plane L. In particular, a respective strut 8 is arranged at an acute angle with respect to the pressure side 18 . The strut angle α is measured between the fan plane L and the orientation of the blade surface along a transverse direction 30 (cf. 3B) . The transverse direction 30 is defined in particular by a center line which extends from one end of the strut blade to the other end of the strut blade perpendicular to the radial direction 24 and within a sectional plane perpendicular to the radial direction 24 .

Die 3A bis 3C zeigen jeweils Querschnittsdarstellungen durch die in der 2 dargestellte Strebe 8 entlang der Schnittlinien A - A (3A), B - B (3B) sowie C-C (3C). Wie gut zu erkennen ist, variiert der Strebenwinkel α. Im Ausführungsbeispiel weist er an der Schnittposition A-A einen Wert im Bereich zwischen 40° und 50°, speziell einen Wert von 45°, an der Schnittlinie B-B einen Wert im Bereich zwischen 65 und 75° und speziell einen Wert von 69° und im Schnittbereich C-C einen Wert zwischen 30 und 40° und insbesondere einen Wert von 35° auf.The 3A until 3C each show cross-sectional views through the in the 2 shown strut 8 along the section lines A - A ( 3A), B - B ( 3B) as well as CC ( 3C ). As can be clearly seen, the strut angle α varies. In the exemplary embodiment, it has a value in the range between 40° and 50°, specifically a value of 45°, at the cutting position AA, a value in the range between 65 and 75° and specifically a value of 69° at the cutting line BB and in the cutting area CC has a value of between 30 and 40° and in particular a value of 35°.

Der Längenbereich der Strebe 8 bis zu einer Zwischenposition 31, die im Ausführungsbeispiel durch die Schnittposition B - B gebildet ist, definiert einen inneren Bereich 32 der Strebe 8, an den sich in Radialrichtung 24 ein äußerer Bereich 34 anschließt, der sich bis zum Zargenring 6 erstreckt.The longitudinal area of the strut 8 up to an intermediate position 31, which in the exemplary embodiment is formed by the cutting position BB, defines an inner area 32 of the strut 8, which is adjoined in the radial direction 24 by an outer area 34, which extends to the frame ring 6 extends.

Der Verlauf des Strebenwinkels α über die Länge R der Strebe 8 in Radialrichtung 24 ist in der 4 beispielhaft dargestellt. Die durchgezogene Linie in der 4 zeigt dabei die erfindungsgemäße Ausgestaltung und die gestrichelte Linie zeigt die Ausgestaltung gemäß dem Stand der Technik.The course of the strut angle α over the length R of the strut 8 in the radial direction 24 is in FIG 4 shown as an example. The solid line in the 4 shows the configuration according to the invention and the dashed line shows the configuration according to the prior art.

Auf der x-Achse ist der Strebenwinkel angegeben und auf der Y-Achse ist das Verhältnis der radialen Länge R zu der Gesamtlänge Ra der Strebe 8 in Prozent angegeben. Die in den 3A bis 3C dargestellten Schnittpositionen sind ebenfalls eingezeichnet. Die Schnittposition A - A liegt etwa bei 10 %, die Schnittposition B-B bei etwa 78 % und die Schnittposition C-C bei knapp 100 % der Gesamtlänge Ra.The strut angle is indicated on the x-axis and the ratio of the radial length R to the overall length Ra of the strut 8 is indicated in percent on the y-axis. The in the 3A until 3C illustrated cutting positions are also located. The cut position A - A is around 10%, the cut position BB at around 78% and the cut position CC at almost 100% of the total length Ra.

Am Strebenfuß 26 weist der Strebenwinkel einen Wert von 45° auf, welcher kontinuierlich und stetig bis zu einem Maximalwert an der Zwischenposition (Schnittlinie B-B) zunimmt, an der der Strebenwinkel einen Wert von etwa 69° einnimmt. Im äußeren Bereich 34 nimmt der Strebenwinkel α nachfolgend wiederum insbesondere stetig bis zu einem Minimalwert von 35° ab. In den beiden Bereichen 32,34 zeigt der Strebenwinkel α daher eine konstante Steigung, verläuft daher linear.At the strut base 26, the strut angle has a value of 45°, which increases continuously and steadily to a maximum value at the intermediate position (intersection line B-B), where the strut angle has a value of about 69°. In the outer region 34, the strut angle α subsequently again decreases, in particular steadily, down to a minimum value of 35°. In the two areas 32, 34, the strut angle α therefore shows a constant gradient and therefore runs linearly.

Der äußere Bereich 34 ist allgemein vorzugsweise deutlich kürzer als der innere Bereich 32. Der innere Bereich 32 weist beispielsweise eine Länge im Bereich zwischen 60 und 85 % der Gesamtlänge Ra auf.The outer area 34 is generally preferably significantly shorter than the inner area 32. The inner area 32 has, for example, a length in the range between 60 and 85% of the total length Ra.

Anhand der 5 ist in der ausschnittsweise dargestellte Schnittdarstellung ein Kühlerlüfter 36 als Kombination der Lüfterzarge 2 mit dem daran befestigten Lüfterrad 12 zu entnehmen. In der Radaufnahme 4 ist ein Elektromotor 38 eingesetzt, welcher das Lüfterrad 12 mit den Flügeln 14 antreibt. Das Lüfterrad 12 ist üblicherweise auf der Anströmseite 16 und die Lüfterzarge 2 daher in Strömungsrichtung nachfolgend auf der Druckseite 18 angeordnet. Bei den Streben 8 handelt es sich daher um „hinten-liegende Streben“. Die umgekehrte Variante, bei der die Streben 8 gegenüberliegend, also in Strömungsrichtung vor der Druckseite 18 und damit auf der Anströmseite 16 angeordnet sind („vorne-liegende Streben“), ist ebenfalls möglich.Based on 5 a radiator fan 36 as a combination of the fan frame 2 with the fan wheel 12 fastened to it can be seen in the sectional view shown as a detail. An electric motor 38 , which drives the fan wheel 12 with the blades 14 , is inserted in the wheel mount 4 . The fan wheel 12 is usually arranged on the inflow side 16 and the fan frame 2 is therefore arranged downstream on the pressure side 18 in the direction of flow. The struts 8 are therefore “rear struts”. The reverse variant, in which the struts 8 are arranged opposite one another, that is to say in the flow direction in front of the pressure side 18 and thus on the inflow side 16 (“front struts”), is also possible.

Die 6A zeigt eine ausschnittsweise Ansicht auf die Anströmseite 16 und die 6B eine ausschnittsweise Ansicht auf die Druckseite 18 der Lüfterzarge 2The 6A shows a sectional view of the inflow side 16 and the 6B a sectional view of the pressure side 18 of the fan frame 2

Wie speziell anhand der 2 oder auch der 3A bis 3B zu erkennen ist, variiert nicht nur der Strebenwinkel α in Abhängigkeit der Länge R der Strebe 8 in Längsrichtung, sondern auch eine Breite der Strebe 8 in Querrichtung 30. Speziell im äußeren Bereich 34 nimmt diese Breite deutlich zu. Ausgehend von der Zwischenposition 31 nimmt Breite bis zum Zargenring 6 beispielsweise um den Faktor 1,5 und mehr, beispielsweise um zumindest den Faktor 2 zu. Der Strebenfuß 26 weist daher einen deutlich verbreiterten Blattbereich auf. Demgegenüber variiert die Breite im inneren Bereich 32 bevorzugt weniger und insbesondere nur geringfügig und beispielsweise im Bereich von lediglich 10-30%. Allgemein ist vorgesehen, dass sich die Breite der Strebe 8 ausgehend vom Strebenfuß 26 kontinuierlich bis zu der Zwischenposition 31 verringert, um anschließend wieder zuzunehmen.How specifically based on the 2 or that 3A until 3B As can be seen, not only does the strut angle α vary depending on the length R of the strut 8 in the longitudinal direction, but also a width of the strut 8 in the transverse direction 30. This width increases significantly, especially in the outer region 34. Starting from the intermediate position 31, the width up to the frame ring 6 increases, for example, by a factor of 1.5 and more, for example by at least a factor of 2. The strut base 26 therefore has a significantly widened blade area. In contrast, the width in the inner area 32 preferably varies less and in particular only slightly and for example in the range of only 10-30%. In general, it is provided that the width of the strut 8 decreases continuously starting from the strut foot 26 up to the intermediate position 31 and then increases again.

Durch die hier beschriebene spezielle Ausgestaltung der Streben 8 mit dem Strebenwinkel α, welcher sich im inneren Bereich 32 und im äußeren Bereich 34 unterschiedlich verändert, wobei er speziell im inneren Bereich 32 linear zunimmt und anschließend im äußeren Bereich 34 linear abnimmt, führt im Vergleich zu der bekannten Ausführung nach dem Stand der Technik zu einem verbesserten Wirkungsgrad des Kühlerlüfters, zu einem geringeren Drehzahlniveau und einer geringeren Geräuschemission.Due to the special design of the struts 8 described here with the strut angle α, which changes differently in the inner area 32 and in the outer area 34, whereby it increases linearly in the inner area 32 and then linearly decreases in the outer area 34, leads to an improved efficiency of the cooling fan, to a lower speed level and lower noise emissions compared to the known design according to the prior art.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.The invention is not limited to the embodiment described above. On the contrary, other variants of the invention can also be derived from this by a person skilled in the art without departing from the subject matter of the invention. In particular, all of the individual features described in connection with the exemplary embodiment can also be combined with one another in other ways without departing from the subject matter of the invention.

BezugszeichenlisteReference List

22: Lüfterzargefan shroud
44: Radaufnahmewheel mount
66: Zargenringbezel ring
88th: Strebestrut
1010: RahmenFrame
1212: Lüfterradfan wheel
1414: Flügelwing
1616: Anströmseiteupstream side
1818: Druckseitepressure side
2020: Axialrichtungaxial direction
2222: Umfangsrichtungcircumferential direction
2424: Radialrichtungradial direction
2626: Strebenfußstrut foot
2828: Strebenspitzestrut tip
3030: Querrichtungtransverse direction
3131: Zwischenpositionintermediate position
3232: innerer Bereichinner area
3434: äußerer Bereichouter area
3636: Kühlerlüfterradiator fan
3838: Elektromotor electric motor
LL: Lüfterebenefan level
RR: Längelength
RaRa: Gesamtlängeoverall length

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102016221642 A1 [0004]

Claims

Fan frame (2) for a radiator fan (36) of a motor vehicle, having - a central wheel mount (4) for accommodating a fan wheel (12), which defines an axis of rotation for the fan wheel (12) oriented along an axial direction (20), the axial direction (20) from an inflow side (16) to a pressure side (18) of the fan shroud (12), - a shroud ring (6), with a fan plane (L) perpendicular to the wheel mount (4) and the shroud ring (6). axial direction (20) and - several struts (8), which extend on the one hand from the wheel mount (4) to the frame ring (6) and on the other hand from the inflow side (16) to the pressure side (18) and which are equipped with a The strut base (26) is attached to the wheel mount (4) and to the frame ring (6) with a strut tip (28), the struts (8) being oriented at a strut angle (α) with respect to the fan plane (L), which extends from the strut base (26) to the strut tip (28), characterized in that the strut angle (α) in an inner area (32) starting from the strut base (32) changes differently compared to an outer area (34) which changes up to the Strut tip (28) extends.

Fan frame (2) after claim 1 , characterized in that the relative change in the strut angle (α) is smaller, at least in terms of amount, in the inner area (32) than in the outer area (34).

Fan frame (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the strut angle (α) initially increases in the inner area (32) and then decreases again in the outer area (34).

Fan frame (2) according to the preceding claim, characterized in that the struts (8) each have an overall length (Ra) between the strut base (26) and the strut tip (28) and the inner region (32) extends over 60% to 90% % of the total length (Ra) and in particular over 70% to 85% of the total length (Ra).

Fan frame (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the change in the strut angle (α) is constant in at least one of the areas (32, 34) and preferably in all areas (32, 34).

Fan frame (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the strut angle (α) is greater at the strut base (26) than at the strut tip (28).

Fan frame (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the inner region (32) extends over 60% to 90% of a total length (Ra) of the strut (8), it being followed by the further region (34) which extends to the strut tip (28) and that the strut angle (α) increases continuously starting from the strut base (26) in the inner area (32) up to a maximum value and then continuously in the outer area (34) up to the strut tip (28). decreases a minimum value, which is smaller than the strut angle (26) at the strut base (26).

Fan frame (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the strut angle (α) at the strut foot (26) is in the range from 35° to 55° and in particular in the range from 40° to 50°.

Fan frame (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the strut angle (α) in the inner region (32) up to a maximum strut angle (α) in the range from 55° to 80° and in particular in the range from 65° to 75 ° increases.

Fan frame (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the strut angle (α) at the strut tip (28) is in the range from 25° to 45° and in particular in the range from 30° to 40°.

Fan frame (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the strut angle (α) changes by 10° to 30° and in particular by 15° to 25° in the inner area (32) and/or in the outer area (34). 20° to 50° and in particular by 30° to 40°.

Radiator fan (36) for a motor vehicle with a fan frame (2) according to one of the preceding claims and with a fan wheel (12) attached thereto and rotatable about an axis of rotation.