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Die Erfindung betrifft eine Belüftungseinrichtung
für elektrische
und/oder mechanische Komponenten auf einer Welle, insbesondere selbstbelüftete Zweirichtungs-Motoren.
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Bei elektrischen und/oder mechanischen Komponenten,
die sich auf einer Welle befinden, insbesondere selbstbelüftete Motoren,
insbesondere Elektromotoren, die in zwei Drehrichtungen verwendet
werden, wie z.B. Servomotoren, Antriebsmotoren, etc., und die durch
beispielsweise einen Lüfter gekühlt werden,
tritt das Problem auf, dass sich bei Drehrichtungsumkehr der Welle,
insbesondere der Antriebswelle, auch die Strömungsrichtung des Kühlungsluftstroms
umkehrt, da sich zugleich mit der Welle die Drehrichtung des auf
der Welle befestigten Lüfters
umkehrt. Dies hat eine ungleichmäßige Kühlleistung
zur Folge, die bei den zu kühlenden
Komponenten, insbesondere bei der Konstruktion eines Motors entsprechend
berücksichtigt
werden muss. Die Konstruktion beispielsweise eines solchen Motors wird
dadurch aufwändiger
und der Motor insbesondere schwerer. Ferner treten durch die wechselnde Strömungsrichtung
thermische Spannungen auf, welche die Lebensdauer der jeweiligen
Komponenten, insbesondere des Motors herabsetzen.
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Alternativ dazu ist es möglich, die
jeweiligen Komponenten, insbesondere den Motor fremd zu belüften. Nachteilig
daran ist, dass ein zusätzlicher Elektromotor
zur Zwangsbelüftung
bereitgestellt werden muss.
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Nach einer weiteren Alternative können zwei hintereinander
geschaltete Lüfterräder oder
Flügelräder verwendet
werden, die beide über
je einen, in entgegengesetzter Richtung arbeitenden Leerlauf verfügen. Gravierender
Nachteil daran ist, dass die Bauform des Motors zunimmt, da zwei
Flügelräder für eine gleichmäßige Kühlung unabhängig von
der Drehrichtung der Welle notwendig sind, für jede der Drehrichtungen aber
lediglich nur jeweils ein Lüfter aktiv
ist. Ein weiterer Nachteil ist, dass aufwändige Lager und ein aufwändig gestalteter
Freilaufmechanismus je Lüfterrad
bei hohen Anschaffungskosten und bei beschränkter Lebensdauer verwendet
werden müssen.
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Aus der
US 3,213,304 ist eine Kühleinrichtung
für einen
bidirektionalen Elektromotor bekannt, bei dem Flügelblätter der Kühleinrichtung in einem Winkel
von ca. 50° frei
drehbar auf, der Nabe eines Lüfterrads
befestigt sind. Der Winkel von ca. 50° wird dabei entweder durch Begrenzungen
auf der Nabe bzw. durch entsprechende Ausschnitte der Nabe des Lüfterrads,
in dem die Flügelblätter geführt werden, realisiert.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, eine verbesserte Belüftungseinrichtung
für elektrische
und/oder mechanische Komponenten auf einer Welle anzugeben, welche
eine gleichmäßige Kühlung der
entsprechenden Komponenten ohne Verwendung einer Zwangsbelüftung unabhängig von
der Drehrichtung der Welle ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch eine Belüftungseinrichtung,
welche wenigstens ein Flügelrad,
bestehend aus einer Nabe, an welcher Flügelblätter mittels Lager befestigt
sind, aufweist, zur Erzeugung eines Kühlluftstroms für elektrische
und/oder mechanische Komponenten auf einer Welle, die in zwei Drehrichtungen
betrieben wird, dadurch gelöst,
dass die Belüftungseinrichtung
wenigstens eine erste Vorzugsposition und eine zweite Vorzugsposition
für die
Lage mindestens eines Flügelblatts
aufweist, wobei die erste Vorzugsposition von dem Flügelblatt
bei Drehung der Welle in der einen Drehrichtung eingenommen wird
und/oder die zweite Vorzugsposition von dem Flügelblatt bei Drehung der Welle
in der anderen Drehrichtung eingenommen wird.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung sind die Flügelblätter jeweils
schwenkbar und/oder drehbar gelagert. Darüber hinaus weisen die Flügelblätter jeweils
eine Drehachse auf, welche in Längsrichtung
der Flügelblätter angeordnet
ist, wobei sich die Drehachse außerhalb der geometrischen Mitte
der Flügelblätter befindet.
Weiterhin befindet sich der Schwerpunkt eines Flügelblatts außerhalb
der Drehachse des Flügelblatts.
Dadurch ist ein Umklappen der Flügelblätter bewirkt
durch Trägheits- und/oder
Drehmomente, die bei einem Drehrichtungswechsel möglich. Desweiteren
sorgen diese Eigenschaften dafür,
dass die Flügelblätter u.a.
durch die entstehenden Luftströmungen
je nach der Drehrichtung in der jeweiligen Vorzugsposition gehalten werden.
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Nach einer weiteren vorteilhaften
Ausführungsform
der Erfindung sind die Flügelblätter für eine gemeinsame
Schwenk- oder Kippbewegung mechanisch untereinander verbunden, wobei
sich die Flügelblätter gleichzeitig
entweder alle in der ersten Vorzugsposition oder alle in der zweiten
Vorzugsposition befinden. Da alle Flügelblätter beispielsweise mechanisch
miteinander verbunden sind ist insbesondere gewährleistet, dass alle Flügelblätter gemeinsam
sich entweder in der ersten oder in der zweiten Vorzugsposition
als Anfangsposition befinden, bevor sich die Welle dreht. Damit
ist insbesondere ein Umklappen in die jeweils andere Vorzugsposition
nur für
alle Flügelblätter gemeinsam
möglich. Besonders
vorteilhaft ist es, dass die Flügelblätter durch
die erfindungsgemäße Konstruktion
nicht in einer Position zwischen den beiden Vorzugspositionen stabil
verharren können,
da je nach der Drehrichtung der Welle entweder in der ersten oder
der zweiten Vorzugsposition der Welle die maximale bzw. benötigte Kühlleistung
der entsprechenden Komponenten auf der Welle erreicht wird.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung schwenken die Flügelblätter bei
einem Drehrichtungswechsel der Welle automatisch von der ersten
Vorzugsposition in die zweite Vorzugsposition und/oder bei einem
weiteren Drehrichtungswechsel der Welle von der zweiten Vorzugsposition
in die erste Vorzugsposition, wobei die Schwenkbewegung durch ein,
bedingt durch den Drehrichtungswechsel entstehendes Drehmoment ausgelöst wird.
Dadurch wird eine kostengünstige Fertigung
der Belüftungseinrichtung
erleichtert und möglich.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist jede Vorzugsposition durch jeweils einen Anschlag
festgelegt, wobei die Anschläge
jeweils einen Anstellwinkel der Flügelblätter festlegen. Darüber hinaus
sind die Anschläge
verstellbar. Weiterhin sind die Anschläge beispielsweise mit einem
Stellelement, welches einen temperaturabhängigen Stellweg bewirkt, gekoppelt,
wobei sich die Position der Anschläge in Abhängigkeit des Stellwegs des
Stellelements derart verändert,
dass der Anstellwinkel der Flügelblätter bei
Temperaturerhöhung
zunimmt und/oder bei Temperaturerniedrigung abnimmt. Ein solches
Stellelement, welches den temperaturabhängigen Stellweg bewirkt, ist
beispielsweise eine Bimetallringfeder. Bei höherer Temperatur verändert sich
damit die Position der Anschläge
derart, dass sich ein größerer Anstellwinkel der
Flügelblätter einstellt,
wodurch der erzeugte Kühlluftstrom
entsprechend vergrößert wird.
Bei niedriger Temperatur verändert
sich die Position der Anschläge
so, dass sich der Anstellwinkel der Flügelblätter und dadurch der erzeugte
Kühlluftstrom
entsprechend verringert. Dadurch wird die Erzeugung der jeweils
benötigten
Kühlluftmenge
in Abhängigkeit der
Temperatur automatisch ohne Zusatzkonstruktion selbstständig geregelt.
Damit ist eine geregelte Kühlleistung
unabhängig
von der Drehrichtung der Welle in Abhängigkeit der jeweiligen Temperatur
kostengünstig
gewährleistet.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist jede Vorzugsposition durch jeweils eine Aussparung
in der Nabe festgelegt. Darüber
hinaus weist die Nabe Buchsen als Lager zur Befestigung der Flügelblätter auf.
Die Flügelblätter weisen
weiterhin Stecker zur Befestigung auf, wobei die Stecker in die
Buchsen der Nabe gesteckt werden und eine drehbare Steckverbindung
bilden. Die Stecker der Flügelblätter sind
dabei so ausgebildet, dass sie einschnappbar und/oder einrastbar
in die Buchsen der Nabe gesteckt werden und eine drehbare Steckverbindung
bilden. Durch eine solche einfache mechanische Steckverbindung ist
ebenfalls eine kostengünstige
Fertigung möglich.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weisen die Stecker der Flügelblätter Ringfedern auf, wobei
die Ringfedern nach dem Einstecken der Flügelblätter in die Buchsen der Nabe
eine Rückhaltekraft
auf die Flügelblätter bewirken.
Durch die Rückhaltekraft
der Ringfedern auf die Flügelblätter wird
vermieden, dass die Flügelblätter bei
Drehzahlen der Welle insbesondere zwischen 0 und 10 Umdrehungen
pro Minute lose Drehbewegungen durchführen. Damit wird eine eventuell
mögliche Flatterbewegung
der Flügelblätter bei
niedrigen Drehzahlen der Welle entsprechend verhindert, da die Rückhaltekraft
der Rückstellfedern
die Flügelblätter abhängig von
der jeweiligen Drehrichtung der Welle in der zugehörigen Vorzugsposition
halten und den benötigten
Kühlluftstrom
erzeugen.
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Nach einer weiteren überaus vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung ist ein Motor mit einer Belüftungseinrichtung mit den Merkmalen
nach einem der Ansprüche
1 bis 17 ausgestattet. Vorteil ist, dass ein solcher Motor wesentlich
kleiner gebaut werden kann, als ein Motor mit vergleichbarer Leistung
aber ohne die erfindungsgemäße Belüftungseinrichtung,
da der Motor mit der erfindungsgemäßen Belüftungseinrichtung unabhängig von
der Drehrichtung der Welle immer ausreichend gekühlt ist.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird zur Herstellung einer Belüftungseinrichtung aus einem
Flügelrad
mit einer Nabe und Flügelblättern die
mittels Lagern an der Nabe befestigt sind zur Erzeugung eines Kühlluftstroms
für elektrische
und/oder mechanische Komponenten auf einer Welle, die in zwei Drehrichtungen betrieben
wird, ein Verfahren angewendet, wobei die Nabe mit Anschlägen versehen
wird, wobei jeweils ein Anschlag jeweils wenigstens eine Vorzugsposition
für die
Lage der Flügelblätter festlegt,
wobei die erste Vorzugsposition von dem Flügelblatt bei Drehung der Welle
in der einen Drehrichtung eingenommen wird und/oder die zweite Vorzugsposition
von dem Flügelblatt
bei Drehung der Welle in der anderen Drehrichtung eingenommen wird.
Besonders vorteilhaft ist es darüber
hinaus, wenn bei der Anwendung des Verfahrens die Nabe anstelle
der Anschläge
mit Aussparungen versehen wird, wobei jede Vorzugsposition eines
Flügelblatts
durch jeweils eine Aussparung festgelegt ist. Bevorzugterweise wird
als Herstellungsverfahren ein Kunststoff-spritzgussverfahren verwendet.
Besonders vorteilhaft ist die separate Herstellung der Nabe und
wenigstens eines Flügelblatts
separat voneinander als Kunststoff-Spritzgussteile. Vorteil ist
die überaus
kostengünstige
Herstellung solcher Belüftungseinrichtungen
durch ein solches Verfahren. Selbstverständlich können auch alle Flügelblätter separat
voneinander in einem Kunststoff-spritzgussverfahren hergestellt
werden.
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Im Weiteren werden bevorzugte Ausführungsbeispiele
der Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 die
Draufsicht auf eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Belüftungseinrichtung,
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2 das
Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen Belüftungseinrichtung,
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3 eine
Detailskizze zur Erläuterung
des temperaturabhängigen
Stellwegs,
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4 einen
Querschnitt eines beispielhaften Flügelblatts mit außenliegendem
Schwerpunkt und
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5 eine
weitere erfindungsgemäße Ausführungsform
der Belüftungseinrichtung
mit vorteilhaften Aussparungen.
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1 zeigt
die Draufsicht auf eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Belüftungseinrichtung.
Dargestellt ist ein Flügelrad
FR, welches auch als Lüfterrad
bezeichnet werden kann, bestehend aus einer Nabe N, an der sich
drehbar angebrachte Flügelblätter F,
die beispielhaft die Form von Scharnieren aufweisen, befinden. Jedes
der Flügelblätter F ist
dabei beispielhaft jeweils in einer Buchse BU gelagert. Das gezeigte
Flügelrad
FR ist in der 1 beispielhaft
mit acht Flügelblättern F
versehen, kann jedoch auch mit einer beliebigen anderen Anzahl von
Flügelblättern F
ausgestattet sein. Auch die Flügelblätter F können prinzipiell
beliebige Formen aufweisen bzw. annehmen.
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2 zeigt
das Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen Belüftungseinrichtung. In der 2 ist ein Teilausschnitt
der Seitenansicht der Nabe N des Flügelrads FR dargestellt, wobei
beispielhaft zwei Flügelblätter F an
der Nabe N angebracht sind. Die beiden Flügelblätter F sind drehbar in jeweils
einer Buchse BU in der Nabe N des Flügelrads FR gelagert. Die Flügelblätter F weisen
dabei die Form eines Scharniers auf. Sie sind radial zur Nabe N
des Flügelrads
FR angeordnet und um ihre Längsachse LA
drehbar bzw. schwenkbar beispielsweise in der jeweiligen Buchse
BU gelagert. Die dargestellten Flügelblätter F sind dabei aus einem
Scharnierblatt SB und einer stabförmigen Verdickung SV, an der
das Scharnierblatt SB angebracht ist, aufgebaut, wobei die stabförmige Verdickung
SV die Längs-
bzw. Drehachse LA des jeweiligen Flügelblatts F darstellt und diese
in der jeweiligen zugehörigen
Buchse BU gelagert ist. Des Weiteren ist zwischen zwei nebeneinander
liegenden Flügelblättern F
erfindungsgemäß jeweils
ein Anschlag A an der Nabe N des Flügelrads FR derart angebracht,
dass die Flügelblätter F um ihre
Längs-
bzw. Drehachse LA nur in einem begrenzten Schwenkwinkel D drehbar
bzw. schwenkbar sind. Ein solches erfindungsgemäßes Flügelrad FR ist zur Befestigung
auf einer Welle, die der Übersichtlichkeit
wegen hier nicht dargestellt ist, vorgesehen und dient zur Kühlung von
ebenfalls auf der Welle befindlichen elektrischen und/oder mechanischen Komponenten.
Eine solche Welle ist beispielsweise eine Antriebswelle, insbesondere
eine Motorwelle eines Elektromotors. Eine solche Welle kann insbesondere
in beiden Drehrichtungen betrieben werden.
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In dem in der 2 gezeigten Ausführungsbeispiel befinden sich
die Flügelblätter F alle
gemeinsam in der Vorzugsposition VP1. Das Flügelrad FR ist dabei beispielhaft
zur Drehung gegen den Uhrzeigersinn vorgesehen, wodurch sich ein
Kühlluftstrom KLS
in der gezeigten Richtung einstellt. Bei einem Drehrichtungswechsel
der nicht gezeigten Welle erfahren die Flügelblätter F, insbesondere im Moment der
Drehrichtungsumkehr, einen derartigen Drehimpuls, der die Flügelblätter F veranlasst,
die Vorzugsposition VPl zu verlassen und in die Vorzugsposition VP2
umzuklappen bzw. zu schwenken. Die gestrichelte Darstellung der
Flügelblätter F deutet
die Lage der Flügelblätter F in
der Vorzugsposition VP2 an. Mit zunehmender Drehzahl der Welle,
nun in der entgegengesetzten Drehrichtung, wobei die Flügelblätter F nun
alle gemeinsam die Vorzugsposition VP2 einnehmen, stellt sich wiederum
ein selbst erzeugter Kühlluftstrom
KLS ein, welcher sich in der gleichen Strömungsrichtung wie vorher ausbildet.
Durch den entsprechenden Luftwiderstand des selbst erzeugten Kühlluftstroms
KLS werden die Flügelblätter F mit
zunehmender Drehzahl verstärkt
in der Vorzugsposition VP2 gehalten. Um zu erreichen, dass alle
Flügelblätter F jeweils
gemeinsam in der einen Vorzugsposition VP1 oder in der anderen Vorzugsposition
VP2 und nicht dazwischen zum Liegen kommen, ist lediglich eine einfache
mechanische Vorrichtung, beispielsweise eine Feder oder ein Kniehebel,
notwendig. Damit kann insbesondere erreicht werden, dass die Flügelblätter F nur
eine der beiden Vorzugspositionen VP1 oder VP2 überhaupt einnehmen können. Darüber hinaus
sind auch mechanische Konstruktionen denkbar und möglich, bei
der die Flügelblätter F derart
mechanisch untereinander verbunden sind, dass alle Flügelblätter F nur
gleichzeitig in eine Vorzugsposition, von VP1 nach VP2 oder umgekehrt;
schwenken bzw. umklappen können.
Das Umklappen der Flügelblätter F bei
Drehrichtungsumkehr der nicht gezeigten Welle wird dabei aufgrund
der Trägheitsmomente
und/oder der, bei der durch die Kühlluftströmung KLS entstehenden Kräfte bzw.
Drehmomente ausgelöst.
Vorteil dieser Anordnung ist insbesondere der, dass unabhängig von
der Drehrichtung der Welle, auf der das erfindungsgemäße Flügelrad FR
angebracht ist, immer die gleiche Strömungsrichtung des Kühlluftstroms
KLS zur Kühlung
beispielsweise eines Motors erzeugt wird. Dieser wird dadurch thermisch
weniger belastet. Dadurch ist aber auch die Konstruktion und Fertigung
von einfacheren, kompakteren und gewichtsmäßig leichteren Motoren möglich. Die
Flügelblätter F und
die Nabe N des Flügelrads
FR können
dabei aufgrund ihres einfachen mechanischen Aufbaus vorteilhaft
z.B. auch in einem Kunststoffspritzgussverfahren insbesondere auch separat
als Kunststoffspritzgussteile gefertigt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren
kann in analoger Weise auch bei Radial- und Tangentiallüfter verwendet
werden. Allgemein kann das erfindungsgemäßes Flügelrad FR an eine Welle, insbesondere eine
Antriebswelle mit wechselnder Drehrichtung, angekoppelt werden,
wobei sich auf der Welle befindliche elektrische und/oder mechanische
Komponenten, u.a. beispielsweise auch Bremsscheiben, gekühlt werden
können.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der
Erfindung ist ebenfalls in der 2 dargestellt, bei
der die gezeigten Anschläge
A verstellbar ausgeführt
sind. Werden die Anschläge
A beispielsweise mit einem, in der Nabe N des Flügelrads FR befindlichen thermischen
Stellelements, beispielsweise einer Bimetallringfeder, in geeigneter
Weise verbunden, so können
die Anschläge
A, da sie verstellbar ausgeführt
sind, einen temperaturabhängigen
Stellweg S aufweisen (s. 3).
Die Anschläge
A können sich
dann beispielsweise entsprechend der 2 in Richtung
bzw. entgegen dem dargestellten Kühlluft strom KLS bewegen. Bei
Zunahme der Temperatur T+ bewegen sich die Anschläge A beispielsweise
in Richtung des Kühlluftstroms
KLS, wodurch der Anstellwinkel (s. 3)
der Flügelblätter F erhöht wird, was
eine zunehmende Kühlluftmenge
und damit eine größere Kühlung zur
Folge hat. Bei abnehmender Temperatur Tbewegen sich die Anschläge A entsprechend
dem Stellweg S entgegen dem Kühlluftstrom KLS
und verringern so den Anstellwinkel (s. 3) der Flügelblätter F, wodurch die geförderte Kühlluftmenge
ebenfalls erniedrigt wird. Dadurch wird die Erzeugung der jeweils
benötigten
Kühlluftmenge
in Abhängigkeit
der Temperatur automatisch ohne Zusatzkonstruktion selbstständig geregelt.
Dadurch kann vorteilhafterweise der Wirkungsgrad beispielsweise eines
Motors gesteigert werden. Außerdem
wird der Motor deutlich weniger thermisch belastet, wodurch sich
insbesondere die Lebensdauer beispielsweise des Motors erhöht.
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3 zeigt
zur Verdeutlichung eine Detailskizze zur Erläuterung des temperaturabhängigen Stellwegs
S. Dabei ist in der gezeigten seitlichen Draufsicht ein Teil der
Nabe N beispielhaft mit einem Flügelblatt
F, bestehend aus der stabförmigen
Verdickung SV und dem Scharnierblatt SB, zu sehen. Das Scharnierblatt
SB des Flügelblatts
F befindet sich beispielhaft in der Vorzugsposition VP2 am Anschlag A
und nimmt somit einen Anstellwinkel α2 ein.
Der Anschlag A ist dabei erfindungsgemäß verstellbar ausgeführt und
beispielsweise mit einem, in der Nabe N des Flügelrads FR befindlichen, hier
nicht dargestellten, thermischen Stellelement, beispielsweise einer Bimetallringfeder,
in geeigneter Weise verbunden, so dass der Anschlag A einen temperaturabhängigen Stellweg
S aufweist. Der Anschlag A bewegt sich dann beispielsweise bei Zunahme
der Temperatur T+ entsprechend der 3 entlang
des dargestellten Stellwegs S, wodurch sich der Anstellwinkel α2 des Flügelblatts
F vergrößert,. was
eine zunehmende Kühlluftmenge
und damit eine größere Kühlung zur Folge
hat. Bei abnehmender Temperatur T- bewegt sich der Anschlag A entsprechend
der 3 entlang des dargestellten
Stellwegs S beispielsweise bis zur gestrichelt dargestellten Position
des Anschlags A, wodurch sich ein kleinerer Anstellwinkel α1 des
Flügelblatts
F einstellt, was eine geringere Kühlluftmenge und damit eine
geringere Kühlung
zur Folge hat. Selbstverständlich
sind die beiden dargestellten Positionen des Anschlags A und die
damit verbundenen Anstellwinkel α1 bzw. α2 der Flügelblätter F nur
beispielhaft zu sehen. Der Anschlag A kann selbstverständlich abhängig von
der Temperatur kontinuierlich jede beliebige Position entlang des
Stellwegs S bis zu einer hier nicht dargestellten oberen bzw. unteren Grenzposition
einnehmen, wodurch entsprechend auch der mögliche Bereich innerhalb dessen
sich der Anstellwinkel der Flügelblätter F kontinuierlich
verändern
kann, festgelegt wird. Die obere bzw. untere Grenzposition kann
dabei je nach Anwendung bei der Herstellung entsprechend festgelegt
werden. Dadurch wird die Erzeugung der jeweils benötigten Kühlluftmenge
in Abhängigkeit
der Temperatur automatisch ohne Zusatzkonstruktion und auch unabhängig von
der Drehrichtung der Welle selbstständig geregelt. Dadurch kann
vorteilhafterweise der Wirkungsgrad beispielsweise eines Motors
gesteigert werden. Außerdem
wird der Motor deutlich weniger thermisch belastet, wodurch sich
insbesondere die Lebensdauer beispielsweise des Motors erhöht.
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4 zeigt
einen Querschnitt durch ein beispielhaftes Flügelblatt F mit außenliegendem Schwerpunkt
SP. Dabei nimmt das gezeigte beispielhafte Flügelblatt F zunächst die
Vorzugsposition VP1 ein. Darüber
hinaus ist die Bewegungsrichtung BR des Flügelblatts F bei der Rotation
der Nabe N des Flügelrads
FR am Flügelblatt
F unmittelbar nach der Drehrichtungsumkehr der aus Gründen der Übersichtlichkeit
nicht dargestellten Welle angedeutet, die ein entsprechendes Umklappdrehmoment
UD erzeugt, welches das Flügelblatt
F veranlasst, in die Vorzugsposition VP2 umzuklappen. Um ein ausreichend
großes
Umklappdrehmoment UD im Moment der Drehrichtungsumkehr der Welle
zu erhalten, befindet sich der Schwerpunkt SP des Flügelblatts
F außerhalb
der Längs-
bzw. Drehachse LA des Flügelblatts
F. Zudem liegt die Längs-
bzw. Drehachse LA des Flü gelblatts
F ebenfalls außerhalb
der geometrischen Mitte des Flügelblatts
F, so dass die, durch die Kühlluftströmung am
Flügelblatt
F unterschiedlich angreifenden Kräfte, obere Angriffskraft OAK
und untere Angriffskraft UAK den Verbleib der Flügelblätter F in der jeweiligen Vorzugsposition
VP1 bzw. VP2 nach dem Umklappen gewährleisten.
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5 zeigt
eine weitere Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Belüftungseinrichtung
mit vorteilhaften Aussparungen AS in der Nabe N des Flügelrads
FR, die, vergleichbar mit den Anschlägen A aus der 2 einen Schwenkwinkel D der Flügelblätter F entsprechend
begrenzen. Auch hier sind zwei Vorzugspositionen VP1 bzw. VP2 für die Flügelblätter F vorgesehen.
Dabei weist die Nabe N des Flügelrads
FR die vorteilhafterweise entsprechend den Formen der Flügelblätter F angepassten
Aussparungen AS auf.
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Des Weiteren sind die Flügelblätter F so
ausgeführt,
dass sie am Ende der jeweiligen stabförmigen Verdickung SV des Flügelblatts
F einen Stecker ST aufweisen, der derartig ausgebildet ist, dass
dieser in eine entsprechende Buchse BU der Nabe N des Flügelrads
FR eingesteckt werden kann. Der Stecker ST ist dabei derartig mit
der Nabe N verbunden, dass sich das Flügelblatt F entsprechend drehen
bzw. schwenken lässt.
Der Stecker ST kann dabei vorteilhafterweise in der Buchse BU zur
vereinfachten Fertigungsmontage eingeschnappt werden. Aus Übersichtlichkeitsgründen ist
dies in der Figur nicht dargestellt. Weiterhin kann auf den Stecker
ST eine, ebenfalls aus Gründen
der Übersichtlichkeit nicht
weiter dargestellte Ringfeder aufgesteckt werden, welche vorteilhafterweise
nach dem Aufschnappen eine hemmende Kraft auf das jeweilige Flügelblatt
F ausübt,
so dass sich die jeweiligen Flügelblätter F für geringe
Drehzahlen der Welle nicht lose drehen können, was dazu führt, dass
insbesondere kurz nach einem Drehrichtungswechsel insbesondere bei Drehzahlen
zwischen 0 und 10 Umdrehungen pro Minute, die Flügelblätter F in der jeweiligen neu
eingenommenen Vorzugsposition VP1 bzw. VP2 gehalten wer den und ein
Flattern der Flügelblätter F vermieden
wird. Diese Lage wird mit zunehmenden Drehzahlen automatisch stabilisiert.
Dadurch ist auch im niedrigen Drehzahlbereich der Welle die Erzeugung eines
benötigten
Kühlluftstroms
gewährleistet.
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Zusammengefasst betrifft die vorliegende Erfindung
eine Belüftungseinrichtung,
die auf einer, in zwei Drehrichtungen betriebenen Welle angebrachte,
elektrische und/oder mechanische Komponenten unabhängig von
der Drehrichtung der Welle kühlen
kann, da sich bei Drehrichtungswechsel der Welle durch ein Umklappen
der Flügelblätter F von einer
Vorzugsposition VP1 in eine zweite Vorzugsposition VP2 auch die
Drehrichtung des erfindungsgemäßen Flügelrads
FR umkehrt. Dadurch bleibt die Kühlleistung
der Belüftungseinrichtung
unabhängig von
der Drehrichtung der Welle automatisch erhalten und trägt somit
zur Erhöhung
der Lebensdauer der zu kühlenden
mechanischen und/oder elektrischen Komponenten bei.