DE19638518A1 - Axial impeller for cooling motor vehicle IC engine - Google Patents
Axial impeller for cooling motor vehicle IC engineInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Axiallüfter, insbesondere zur Luftförderung durch den Wärmetauscher eines Kraftfahrzeuges der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.The invention relates to an axial fan, in particular for conveying air through the Heat exchanger of a motor vehicle specified in the preamble of claim 1 Art.
Bei Kraftfahrzeugen ist ein Gebläse häufig hinter einem Wärmetauscher angeordnet, wo es Luft vom Wärmetauscher ansaugt. Dabei ist einerseits der Wirkungsgrad des Gebläses wichtig, da der Wärmetauscher durch einen stärkeren Luftstrom wirksamer gekühlt wird. Andererseits ist auch die Geräuschentwicklung des Gebläses ein sehr wichtiger Faktor. Dies gilt besonders für Fahrzeuge, bei denen das Gebläse nach dem Abschalten des Motors weiterlaufen kann oder bei denen andere Geräuschquellen zielstrebig so weit gedämpft sind, daß die lautesten Geräusche vom Gebläse kommen.In motor vehicles, a fan is often located behind a heat exchanger where it is Air is sucked in by the heat exchanger. The efficiency of the blower is important on the one hand, because the heat exchanger is cooled more effectively by a stronger air flow. On the other hand the noise of the fan is also a very important factor. This is especially true for vehicles where the blower can continue to run after the engine has been switched off or where other noise sources are purposefully muffled so far that the loudest Noise is coming from the fan.
Ein durch die DE 41 05 378 A1 bekannter Axiallüfter, insbesondere zur Luftförderung durch einen Motorkühler eines Kraftfahrzeuges, weist ein Lüfterrad, einen diesen antreibenden Elektromotor und ein dem Lüfterrad in Luftströmungsrichtung nachgeordnetes Luftleitelement mit einer Vielzahl von quer zur Luftströmung sich erstreckenden Streben für die Luftleitung auf. Zur Vermeidung von übermäßiger Geräuschentwicklung, insbesondere von sirenenartigen Geräuschen, sind die von einer inneren Haltung für den Elektromotor zu einem äußeren Stützring verlaufenden Streben gegenüber der Radialrichtung zur Lüfterachse um einen spitzen Winkel geneigt. Ein derartiger Axiallüfter weist aber noch eine beträchtliche axiale Ausdehnung auf, derart, daß der Ein- bzw. Ausbau des Axiallüfters aufgrund der engen Platzverhältnisse zwischen dem Wärmetauscher und dem Motorblock Schwierigkeiten bereitet. An axial fan known from DE 41 05 378 A1, in particular for conveying air through an engine cooler of a motor vehicle, has a fan wheel that drives it Electric motor and an air guide element arranged downstream of the fan wheel in the air flow direction with a multitude of struts for the air duct which extend transversely to the air flow on. To avoid excessive noise, especially siren-like Noises are those from an inner attitude for the electric motor to an outer one Support ring extending struts against the radial direction to the fan axis by a point Angle inclined. However, such an axial fan still has a considerable axial Expansion to such that the installation or removal of the axial fan due to the narrow Space between the heat exchanger and the engine block creates difficulties.
Weiterhin ist durch die EP 0 452 518 A1 ein Kühlsystem, insbesondere zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, mit einem durch einen Elektromotor angetriebenen Axiallüfterrad bekannt, welcher druckseitig vor einem Wärmetauscher angeordnet ist. Hierbei sind die Haltestreben für den Elektromotor zwischen dem Wärmetauscher und dem Lüfterrad vorgesehen und gegenüber der Radialrichtung der Lüfterachse um einen spitzen Winkel geneigt. Hierdurch wird die Geräuschentwicklung zwar reduziert, aber die durch das Luftleitelement erzielten Vorteile hinsichtlich der Druckerhöhung und der Wirkungsgrad verbesserung des Axiallüfters sind noch verbesserungswürdig.Furthermore, EP 0 452 518 A1 describes a cooling system, in particular for use in a motor vehicle, with an axial fan driven by an electric motor known which is arranged on the pressure side in front of a heat exchanger. Here are the Support struts for the electric motor between the heat exchanger and the fan wheel provided and in relation to the radial direction of the fan axis by an acute angle inclined. This will reduce the noise, but it will reduce it Air guiding elements achieved advantages in terms of pressure increase and efficiency Improvement of the axial fan is still in need of improvement.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Axiallüfter der eingangs genannten Art so weiter auszubilden, daß er bei kompaktem Aufbau geräuscharm arbeitet und einen hohen Wirkungsgrad gewährleistet. Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst.The invention has for its object an axial fan of the type mentioned to train so that he works quietly with a compact structure and a high Efficiency guaranteed. This object is achieved by the in claim 1 characterized invention solved.
Der erfindungsgemäße Axiallüfter mit den kennzeichnenden Merkmalen weist eine geringe axiale Baulänge auf, derart, daß die Haltestreben des Motors in dem bislang ungenutzten Zwischenraum zwischen Kühler und Lüfter angeordnet sind.The axial fan according to the invention with the characteristic features has a low one axial length, such that the struts of the motor in the previously unused Space between the cooler and fan are arranged.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nach Patentanspruch 2 werden geräuscherzeugende Störungen in der Luftströmung vor dem Lüfterrad vermieden. Durch eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung nach Patentanspruch 7 werden die Vorteile hinsichtlich der Geräuschentwicklung noch weiter erhöht. Die Streben sind in Luftströmungsrichtung so dünn ausgebildet, daß Turbulenzströme weitgehend vermieden werden. Eine stabile Motorhalterung wird hierbei dadurch geschaffen, daß in Hauptlastrichtung eine höhere Anzahl von Streben vorgesehen ist.In a preferred embodiment of the invention according to claim 2 Noise-causing disturbances in the air flow in front of the fan wheel avoided. By a further advantageous embodiment of the invention according to claim 7 are the Advantages in terms of noise generation increased even further. The struts are in Air flow direction so thin that turbulence flows largely avoided will. A stable motor bracket is created in that in the main load direction a higher number of struts is provided.
Die Stromzuführung zu dem Elektromotor wird erfindungsgemäß dadurch geschaffen, daß die Leitungsdrähte innerhalb eines Kabelkanales in einer Strebe gemäß Fig. 6 verlaufen, wobei die Öffnung des Kabelkanales der Luftströmung zugewandt ist und durch das letzte eingeführte Kabel verschlossen wird. The power supply to the electric motor is created according to the invention in that the lead wires run within a cable duct in a strut according to FIG. 6, the opening of the cable duct facing the air flow and being closed by the last cable introduced.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind den weiteren Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung zu entnehmen.Further advantageous refinements of the subject matter of the invention are the others Subclaims and the following description.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:The invention is described in more detail below using an exemplary embodiment. Show it:
Fig. 1 eine Seitenansicht auf den Axiallüfter, Fig. 1 is a side view of the axial fan,
Fig. 1a-1c Einzelheiten aus Fig. 1, FIGS. 1a-1c details of Fig. 1,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Motorhalterung, Fig. 2 is a plan view of the motor mount,
Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf die Motorhalterung mit radial angeordneten Streben, Fig. 3 is a schematic plan view of the motor mount with radially disposed struts,
Fig. 4 eine zweite Ausführungsform der Motorhalterung mit abgewinkelten Streben, Fig. 4 shows a second embodiment of the motor mount with angled struts
Fig. 5 eine dritte Ausführungsform für die Streben der Motorhalterung, Fig. 5 shows a third embodiment for the aspiration of the engine mount,
Fig. 6 eine Hutze mit einer einstückigen Motorhalterung und Fig. 6 is a hood with a one-piece motor bracket and
Fig. 7 eine Strebe mit einem Kabelkanal. Fig. 7 a strut with a cable duct.
Die Fig. 1 zeigt einen Axiallüfter 1, insbesondere zur Luftförderung durch einen Wärmetauscher 3, z. B. einen Luftkühler, eines Kraftfahrzeuges, mit einem mittels einer topfförmigen Nabe 5 auf der Welle 7 eines Elektromotors 9 befestigten Lüfterrad 11. Dieses Lüfterrad 11 weist eine Anzahl länglicher, sich nach außen von der Nabe 5 wegerstreckender Flügel 13 auf, welche über einen an ihren von der Nabe 5 abgekehrten Enden befestigten Abschlußring 15 miteinander verbunden sind. Weiterhin ist eine Motorhalterung 17 vorgesehen, die aus einem inneren Halteelement 19 zum Befestigen des Elektromotors 9, einem zu diesem inneren Halteelement 19 koaxialen, diesen mit Radialabstand umgebenden Stützring 21 und aus einer Vielzahl von zwischen dem inneren Halteelement 19 und dem Stützring 21 sich erstreckenden Streben 23 besteht. Diese Streben 23 verlaufen im wesentlichen quer zur Luftförderrichtung. Die Motorhalterung 17 mit den Streben 23 ist zwischen dem Wärmetauscher 3 und dem den Kühlluftstrom durch Saugen erzeugenden Lüfterrad 11 angeordnet. Zur aerodynamischen und akustischen Optimierung weisen die Streben 23 ein aerodynamisches Profil auf welches symmetrisch oder asymmetrisch ausgebildet sein kann. Der Querschnitt der Streben 23 kann z. B. eine Tropfenform aufweisen. Fig. 1 shows an axial fan 1 , in particular for conveying air through a heat exchanger 3 , for. B. an air cooler of a motor vehicle with a fan wheel 11 fastened by means of a cup-shaped hub 5 on the shaft 7 of an electric motor 9 . This fan wheel 11 has a number of elongated blades 13 which extend outward from the hub 5 and which are connected to one another via an end ring 15 fastened to their ends facing away from the hub 5 . Furthermore, a motor mount 17 is provided which consists of an inner holding element 19 for fastening the electric motor 9 , a support ring 21 which is coaxial with this inner holding element 19 and surrounds it at a radial distance, and a plurality of struts which extend between the inner holding element 19 and the supporting ring 21 23 exists. These struts 23 run essentially transversely to the air delivery direction. The motor mount 17 with the struts 23 is arranged between the heat exchanger 3 and the fan wheel 11 which generates the cooling air flow by suction. For aerodynamic and acoustic optimization, the struts 23 have an aerodynamic profile which can be symmetrical or asymmetrical. The cross section of the struts 23 can, for. B. have a teardrop shape.
Die Streben 23 zwischen dem inneren Halteelement 19 und dem äußeren Stützring 21 können vorteilhaft radial oder auch gegenüber der Radialrichtung zur Lüfterachse 25 um einen spitzen Winkel geneigt sein siehe Fig. 3 und 4. Im Rahmen der Erfindung können die Streben 23 gemäß Fig. 5 auch bogenförmig geschwungen sein.The struts 23 between the inner holding element 19 and the outer support ring 21 can advantageously be inclined radially or also in relation to the radial direction to the fan axis 25 by an acute angle, see FIGS. 3 and 4. Within the scope of the invention, the struts 23 according to FIG be curved in an arc.
Die Geräuschentwicklung kann dadurch noch weiter gesenkt werden daß die einzelnen Streben 23 zwischen dem Halteelement 19 und dem Stützring 21 einen ungleichmäßigen Abstand aufweisen. Vorteilhaft ist hierbei in Hauptlastrichtung eine höhere Anzahl von Streben 23 vorgesehen.The noise level can be reduced even further by the fact that the individual struts 23 between the holding element 19 and the support ring 21 have an uneven spacing. A higher number of struts 23 is advantageously provided in the main load direction.
Die Fig. 2 zeigt eine Anordnung einer Motorhalterung mit 12 Streben, von denen jeweils drei Streben 22, 24, 26 zu einer Gruppe zusammengefaßt sind. Die mittlere Strebe 24 einer Gruppe hat zu den mittleren Streben 24 der benachbarten Gruppen einen Winkelabstand von 90° und zu den beiden benachbarten Streben 22 und 26 einen Winkelabstand von jeweils 15°. Die mittleren Streben 24 haben gegenüber der Hauptlastrichtung 28 einen Winkelabstand von 45° Zur weiteren Stabilisierung können die Streben 22, 24, 26 noch durch profilierte Versteifungsrippen 30, 32 miteinander verbunden sein. FIG. 2 shows an arrangement of an engine mount 12 with struts, of which three struts 22, 24, 26 are combined to a group. The middle strut 24 of a group has an angular distance of 90 ° to the middle struts 24 of the neighboring groups and an angular distance of 15 ° to the two neighboring struts 22 and 26 . The central struts 24 have an angular distance of 45 ° with respect to the main load direction 28. For further stabilization, the struts 22 , 24 , 26 can also be connected to one another by profiled stiffening ribs 30 , 32 .
Diese Versteifungsrippen 30, 32 können einen zylindrischen oder tropfenförmigen Querschnitt aufweisen. Zur Minimierung der Entstehung von Wirbelströmen können die dem inneren Halteelement 19 abgewandten Enden 34, 36 der Streben 22, 26 noch bogenförmig ausgebildet sein.These stiffening ribs 30 , 32 can have a cylindrical or drop-shaped cross section. In order to minimize the formation of eddy currents, the ends 34 , 36 of the struts 22 , 26 facing away from the inner holding element 19 can also be curved.
Durch eine weitere Weiterbildung ist vorgesehen, daß elektrische Leitungsdrähte 27 den Elektromotor 9 entlang eines Kabelkanales 29 in einer Strebe 31 mit einem elektrischen Steckverbinder verbinden. Um Luftwirbelungen und damit zusätzliche Geräusche zu vermeiden, ist die Öffnung 38 des Kabelkanales 29 durch die eingelegten Kabel 27 in der Strebe 31 voll ausgefüllt. Der Kabelkanal 29 in der Strebe 31 ist auf der dem Luftstrom zugewandten Seite zum leichten Einlegen bzw. Befestigen offen ausgebildet. A further development provides that electrical lead wires 27 connect the electric motor 9 along a cable channel 29 in a strut 31 to an electrical connector. In order to avoid air turbulence and thus additional noise, the opening 38 of the cable duct 29 is completely filled by the inserted cables 27 in the strut 31 . The cable channel 29 in the strut 31 is open on the side facing the air flow for easy insertion or fastening.
Im Rahmen der Erfindung kann die Öffnung 38 des Kabelkanales 29 in der Strebe 31 auch durch ein Abdichtungselement, welches aus einer profilierten Schiene 40 bestehen kann, derart verschlossen sein, daß geräuscherzeugende Wirbelströme weitgehend unterdrückt werden, siehe Fig. 7.In the context of the invention, the opening 38 of the cable duct 29 in the strut 31 can also be closed by a sealing element, which can consist of a profiled rail 40 , in such a way that noise-producing eddy currents are largely suppressed, see FIG. 7.
Wie die Fig. 1 zeigt, hat der Stützring 21 der gleichzeitig als Luftführungsgehäuse dienenden Motorhalterung 17 einen glockenförmigen Einlaß 33, der in einer kreisförmigen Austrittskante 35 endet. Der Abschlußring 15 besteht aus einem zylindrischen Mantel 42 und einem glockenförmigen Einlaßteil 37, dessen Form durch einen Krümmungsradius 39 bestimmt ist. Es ergibt sich ein vorgegebener Mindestabstand zwischen der Austrittskante 35 und dem Einlaßteil 37 in Form eines Ringspaltes 41. Die Größe dieses Ringspaltes 41 ist aus den Herstellungstoleranzen und der Relativbewegung der Lüfterachse zur ortsfesten Motorhalterung 17 zu ermitteln. Die kreisförmige Austrittskante 35 der Motorhalterung 17 hat einen Durchmesser, der etwa dem Innendurchmesser des Abschlußringes 15 im Bereich des zylindrischen Mantels 36 entspricht. Im allgemeinen werden die Rotationsgeräusche geringer um so kleiner der Ringspalt und je größer der Radius ist.As shown in FIG. 1, the support ring 21 of the motor mount 17, which also serves as an air guide housing, has a bell-shaped inlet 33 which ends in a circular trailing edge 35 . The end ring 15 consists of a cylindrical jacket 42 and a bell-shaped inlet part 37 , the shape of which is determined by a radius of curvature 39 . There is a predetermined minimum distance between the trailing edge 35 and the inlet part 37 in the form of an annular gap 41 . The size of this annular gap 41 can be determined from the manufacturing tolerances and the relative movement of the fan axis to the fixed motor mount 17 . The circular trailing edge 35 of the motor mount 17 has a diameter which corresponds approximately to the inside diameter of the end ring 15 in the region of the cylindrical jacket 36 . In general, the rotation noises become smaller, the smaller the annular gap and the larger the radius.
Die Toleranzen des Ringspaltes 41 werden dadurch sicher eingehalten, daß das Halteelement 19 für den Elektromotor 9 topfförmig ausgebildet ist. Der Boden 43 dieses topfförmigen Halteelementes weist einen vorstehenden ringförmigen Lagersteg 45 auf, in dessen Öffnung 47 das Gehäuse 49 des Elektromotors 9 spielfrei einsetzbar ist. Der Lagersteg 45 umschließt das Gehäuse 49 des Elektromotors 9 formschlüssig. Zur axialen Sicherung kann der Boden 43 des topfförmigen Halteelementes 19 zusätzliche Durchstecklöcher für in Gewindebohrungen des Motorgehäuses einschraubbare Befestigungsschrauben aufweisen. Zur Stabilisierung des Lagersteges 45 sind zwischen der Außenwand 57 des Lagersteges 45 und der Innenwand 59 des topfförmigen Halteelementes 19 Versteifungsrippen 61 integriert angeordnet.The tolerances of the annular gap 41 are reliably observed in that the holding element 19 for the electric motor 9 is cup-shaped. The bottom 43 of this pot-shaped holding element has a projecting annular bearing web 45 , in the opening 47 of which the housing 49 of the electric motor 9 can be inserted without play. The bearing web 45 encloses the housing 49 of the electric motor 9 in a form-fitting manner. For axial securing, the bottom 43 of the pot-shaped holding element 19 can have additional push-through holes for fastening screws that can be screwed into threaded holes in the motor housing. To stabilize the bearing web 45 , 19 stiffening ribs 61 are integrated between the outer wall 57 of the bearing web 45 and the inner wall 59 of the cup-shaped holding element.
Im Rahmen der Erfindung können die Streben 23 und damit die Motorhalterung mit der an dem Luftkühler 3 befestigten Hutze 51 einstückig z. B. aus Kunststoff ausgebildet sein.In the context of the invention, the struts 23 and thus the motor mount with the hood 51 attached to the air cooler 3 can be made in one piece, for. B. be made of plastic.
Siehe Fig. 6.See Figure 6.
Claims (19)
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---|---|---|---|
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