DE19751042A1 - Vorrichtung zum Einleiten und Abgeben von Kühlluft - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einleiten und Abgeben von Kühlluft mit einer Ventilatorverkleidung, die zur Erhöhung der Zuluftleistung eines Ventilators verwendet wird, um vorzugsweise Kühlluft einem Kühler und/oder einem Kondensator zuzuleiten bzw. durch diese hindurchzuleiten, die an der Vorderseite in einem Fahrzeug, insbesondere vor einem Motor des Fahrzeugs, angeordnet sind. Ins­ besondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung gemäß dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

In jüngster Zeit muß der Motorraum in einem Fahrzeug kleiner sein, um einen Fahr­ zeugraum so weit wie möglich zu vergrößern, und ferner sind verschiedene Zubehör­ teile, wie ein Kondensator und ein Kompressor für eine Klimaanlage, ein Kompressor für eine Servolenkung, ABS (Antiblockiersystem) und so weiter, im Motorraum un­ tergebracht. Somit wird der Raum zwischen dem Ventilator, dem Motor hinter dem Ventilator und den Zubehörteilen klein. Der Kondensator und der Kühler benötigen einen Ventilator zum Kühlen des Kondensators und des Kühlers als Grundfunktion. Durch Drehung des Ventilators wird ein Luftstrom erzeugt, der durch den/die Wärme­ tauscher strömt bzw. angesaugt wird, wobei Wärme des Wärmetauschers bzw. des Kühlers und des Kondensators an den Luftstrom abgegeben wird. Im allgemeinen strömt Luft, die an einem vorderen Ende des Fahrzeugs angesaugt wird, durch den Kondensator und den Kühler und wird an der Rückseite des vorzugsweise dahinter angeordneten Ventilators in den Motorraum abgegeben.

Zur Verbesserung der Leistung des Ventilators ist eine Verkleidung von den zu küh­ lenden Vorrichtungen zu dem Ventilator vorgesehen, so daß ausgetauschte Luft durch die Verkleidung gelenkt und direkt zu dem Motor und den anderen Vorrich­ tungen abgegeben wird. Bei der Verkleidung ist die "Abdeckungsrate" der Verklei­ dung eines Ventilators das Maß, mit dem das stromabwärts liegende Ende der Verklei­ dung den Ventilator abdeckt, wie in Fig. 20 dargestellt, und wird durch die Funktion K=Y/X.100 angegeben. Fig. 21A und 21B zeigen einen Vergleich zwischen einem Ventilator mit hoher Abdeckungsrate und einem Ventilator mit geringer Abdeckungs­ rate. Wie in Fig. 21A und 21B dargestellt, ist bei dem Ventilator mit hoher Abdec­ kungsrate die Luftwirbelströmung am äußeren Umfang des Ventilators gering, da der Ventilator von der Verkleidung abgedeckt ist, so daß ein Umschlagen der Luft von der Überdruckseite zu der Unterdruckseite gering ist. Luft, die von dem Ventilator abgegeben wird, wird durch die Verkleidung daran gehindert, sich in radialer Rich­ tung auszubreiten, so daß die Luft eine gerade Abgaberichtung nach rückwärts er­ hält. Wenn die Abdeckungsrate jedoch 60% bis 70% oder weniger beträgt, wie bei dem Ausführungsbeispiel nach dem Stand der Technik, das in Fig. 21B dargestellt ist, wird die abgegebene Luft nicht bzw. nicht so stark durch den Abstand zwischen dem Ventilator und dem nachgeordneten Motor usw. beeinflußt, wie durch die ab­ wechselnd lang und zweimal kurz gestrichelten Linie in Fig. 19 im Vergleich zu der durchgezogenen Linie dargestellt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß sich von dem Ventilator abgegebene Luft auch in radialer Richtung des Ventilators ausbreitet (siehe Fig. 21B).

Wenn jedoch die Abdeckungsrate hoch ist (80% oder mehr), wie in Fig. 21A darge­ stellt, wird die Luftwirbelströmung im äußeren Umfangsteil des Ventilators gering, so daß Vorteile, wie eine Geräuschverringerung, eine Verbesserung der Ventilatorlei­ stung und so weiter, erzielt werden, wobei aber, wie in Fig. 19 dargestellt, der Einfluß des Abstands zwischen dem Ventilator und dem Motor bzw. sonstiger nachgeordne­ ter Strömungswiderstände groß wird. Dies ist darauf zurückzuführen, daß es für die abgegebene Luft im Vergleich zu dem Fall, in dem die Abdeckungsrate gering ist, schwierig ist, sich in radialer Richtung auszubreiten, und die abgegebene Luft wird somit hauptsächlich nach rückwärts bzw. nach hinten, also entgegen der Fahrtrich­ tung des Fahrzeugs (siehe Fig. 21A) abgegeben, so daß die abgegebene Luft auf die nachgeordneten bzw. dahinter angeordneten Vorrichtungen, wie den Motor und so weiter (Hindernisse), trifft, wodurch es zu einem Energieverlust bzw. erhöhten Ge­ samtströmungswiderstand kommt, der die Wirkung der abgegebenen Luft bzw. deren Durchsatz verringert. Insbesondere scheint es nach Untersuchung verschiedener Ar­ ten von Ventilatoren offensichtlich, daß die Luftstrommenge bzw. die pro Zeiteinheit durch die Vorrichtung strömende Menge an Luft abnimmt, wie die Vollinie in Fig. 19 zeigt, wenn der Abstand zwischen dem Ventilator und den Vorrichtungen, insbeson­ dere dem Motor, weniger als 200 mm beträgt.

Ein Ventilator, bei dem äußere, periphere Schaufelabschnitte durch einen zylindri­ schen Ring verbunden sind, das heißt, ein Ringventilator, weist zwei Arten von Ab­ deckungsraten auf. Eine erste Ringabdeckungsrate K2 der Schaufel gibt an, wie bün­ dig der Ring die Schaufel abdeckt, wie in Fig. 23 dargestellt. Diese Abdeckungsrate K2 wird durch die Funktion K2=Y/X.100 angegeben.

Ferner gibt es zweitens die Verkleidungsabdeckungsrate des Ventilators. Diese Ab­ deckungsrate K1 wird durch die Funktion K1=Y/X.100 angegeben, wie in Fig. 22 dargestellt. Die beiden zuletzt genannten Abdeckungsraten zeigen dieselbe Tendenz wie die eingangs genannte Abdeckungsrate und sind mit den obengenannten Män­ geln verbunden.

Ferner gibt es im Stand der Technik die WO 85/04 05 408. Hierbei ist ein Einbauele­ ment hinter einem Ventilator angeordnet, wobei das Einbauelement eine Steuerfläche zur Entfernung einer Drehkomponente eines Luftstroms aufweist und es ermöglicht, daß die Luft gerade in axialer Richtung des Ventilators abgegeben wird. Es ist offen­ sichtlich, daß dabei die abgegebene Luft direkt durch den Abstand zwischen dem Ventilator und dahinter liegenden Vorrichtungen, insbesondere dem Motor, beein­ flußt wird und eine Störung in Form einer Abnahme der abgegebenen Luftmenge auf­ tritt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Abnahme der Luft­ strommenge, insbesondere bei geringem Freiraum in Axialrichtung bzw. Hauptström­ richtung auf der Abströmseite, bei einer Vorrichtung zum Erzeugen und Abgeben von Kühlluft mit hoher Abdeckungsrate, die vorzugsweise eine Ventilatorvorrichtung ist, die in einem Motorraum eines Fahrzeugs angeordnet ist, zu vermeiden bzw. zu minimieren.

Die genannte Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vor­ teilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Eine wesentliche Idee der Erfindung ist es, ein Mittel bzw. Luftstromleitelement der Vorrichtung bzw. dem Ventilator, insbesondere an die Abdeckung abströmseitig an­ schließend, nachzuordnen, um die Richtung der von der Vorrichtung bzw. dem Venti­ lator abgegebenen Luftströmung zu ändern, insbesondere die radiale Strömungs­ komponente zu erhöhen.

Insbesondere umfaßt eine vorschlaggemäße Vorrichtung zum Einleiten und Abgeben von Kühlluft mindestens einen Wärmetauscher, der an der Vorderseite eines Motors eines Fahrzeugs angeordnet ist, einen Ventilator, der dem Wärmetauscher Kühlluft zu leitet bzw. durch diesen ansaugt, einen Ventilatormotor, der den Ventilator antreibt, eine Verkleidung, die einen Luftstromkanal von dem Wärmetauscher zu dem Ventila­ tor bei hoher Abdeckungsrate des Ventilators bildet, und ein Element zum Ändern der Luftstromrichtung, das hinter dem Ventilator angeordnet ist, wobei das Element zum Ändern der Luftstromrichtung einen vorstehenden Teil, eine Mehrzahl von festste­ henden Schaufeln, die an dem vorstehenden Teil befestigt sind, und einen Verstär­ kungsring, der an den äußersten Umfangsabschnitten der feststehenden Schaufeln befestigt ist, umfaßt. Jede der feststehenden Schaufeln weist einen Verschiebungs­ winkel und einen Anstell- bzw. Befestigungswinkel auf. Der Verschiebungswinkel ist der Winkel zwischen einer ersten Grundlinie, die von der Mitte des vorstehenden Teils durch die Mitte eines innersten Abschnitts der feststehenden Schaufel reicht, und einer zweiten Grundlinie, die von der Mitte des vorstehenden Teils durch die Mitte eines äußersten Abschnitts der feststehenden Schaufel reicht, wobei die zweite Grundlinie in die Drehrichtung des Ventilators zu der ersten Grundlinie versetzt liegt. Der Befestigungswinkel ist der Winkel zwischen einer dritten Grundlinie, die entlang der feststehenden Schaufel in Drehrichtung des Ventilators verläuft, und einer Grundfläche, die sich entlang der Drehrichtung des Ventilators erstreckt.

Durch diesen Aufbau wird bei der vom Ventilator abgegebenen Luft die Luftabgabe­ richtung nach außen geändert, indem die Luft entlang dem Element zum Ändern der Luftstromrichtung strömt, so daß der Nachteil einer Verringerung der Luftstrommenge beseitigt wird, selbst wenn der Abstand zwischen dem Ventilator und den Vorrich­ tungen einschließlich des Motors usw. gering ist.

Der Ventilator kann ein Ringventilator sein, der einen Ring aufweist, der mit äußeren Endabschnitten der Schaufeln des Ventilators nacheinander verbunden ist.

Der Verschiebungswinkel zwischen dem innersten Abschnitt und dem äußersten Ab­ schnitt jeder feststehenden Schaufel beträgt vorzugsweise 30° bis 60° in Drehrich­ tung des Ventilators.

Der Verschiebungswinkel ist vorzugsweise bei wenigstens 40% der radialen Gesamt­ länge jeder Schaufel des (Leit)-Elements ausgebildet. Der Befestigungswinkel beträgt vorzugsweise 30° bis 70°. Der Querschnitt jeder feststehenden Schaufel ist vor­ zugsweise flügelförmig bzw. gewölbt.

So kann offensichtlich der Energieverlust bzw. der Luftströmungswiderstand durch das Aufprallen der vom Ventilator abgegebenen Luft gegen den Motor usw. mini­ miert werden.

Das Element zum Ändern der Luftstromrichtung kann von der Verkleidung unab­ hängig oder einstückig mit der Verkleidung ausgebildet sein. Insbesondere wenn es aus Harz besteht, kann eine komplexe Form exakt und einfach hergestellt werden. Wenn das Element zum Ändern der Luftstromrichtung unabhängig von der Verklei­ dung ausgebildet ist, ist es an einem Ventilatormotor befestigt, und wenn es einstüc­ kig mit der Verkleidung ausgebildet ist, kann es mit einer feststehenden Platte des Ventilatormotors kombiniert sein.

Die obengenannten und weitere Merkmale der Erfindung und begleitende Vorteile werden für den Fachmann angesichts der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung, welche bevorzugte Ausführungsbeispiele zeigt, ver­ ständlicher und besser erkennbar. Es zeigt

Fig. 1 eine Schnittansicht, eines Motorraums, in dem eine Vorrichtung zum Einlei­ ten und Abgeben von Kühlluft, also eine Ventilatoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung angebracht ist;

Fig. 2 eine Schnittansicht, die das Verhältnis zwischen einem Ventilator an der Rückseite einer Verkleidung und einem Element zum Ändern der Luft­ stromrichtung zeigt;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Elements zum Ändern der Luftstrom­ richtung gemäß Fig. 2;

Fig. 4 eine Darstellung eines Teils des Elements zum Ändern der Luftstromrich­ tung zur Erklärung eines Verschiebungswinkels bei einer feststehenden Schaufel;

Fig. 5 eine Vorderansicht des Elements zum Ändern der Luftstromrichtung;

Fig. 6 eine Vorderansicht eines anderen Elements zum Ändern der Luftstromrich­ tung, bei dem jede feststehende Schaufel teilweise (zu 40% oder mehr) einen Verschiebungswinkel aufweist;

Fig. 7 eine charakteristische Kurve, die das Verhältnis zwischen der Luftstrom­ menge bzw. dem Luftdurchsatz und dem Verschiebungswinkel β der fest­ stehenden Schaufel des Elements zum Ändern der Luftstromrichtung zeigt;

Fig. 8 eine charakteristische Kurve, die das Verhältnis zwischen der Luftstrom­ menge bzw. dem Luftdurchsatz und einem Befestigungswinkel γ der fest­ stehenden Schaufel des Elements zum Ändern der Luftstromrichtung zeigt;

Fig. 9 eine Schnittansicht der feststehenden Schaufel, die den Befestigungswin­ kel γ zeigt;

Fig. 10 eine Schnittansicht, bei der daß das Element zum Ändern der Luftstrom­ richtung einstückig mit einem hinteren Ende der Verkleidung ausgebildet ist und der Ventilator von dem Element zum Ändern der Luftstromrichtung gehalten wird;

Fig. 11 eine Darstellung eines geänderten Ausführungsbeispiels der feststehenden Schaufel des Elements zum Ändern der Luftstromrichtung;

Fig. 12 eine Darstellung eines geänderten Ausführungsbeispiels der feststehenden Schaufel des Elements zum Ändern der Luftstromrichtung entsprechend der Verteilung der axialen Luftstromgeschwindigkeit des Ventilators;

Fig. 13 eine Darstellung eines geänderten Ausführungsbeispiels der feststehenden Schaufel des Elements zum Ändern der Luftstromrichtung entsprechend der Verteilung der axialen Luftstromgeschwindigkeit des Ventilators;

Fig. 14 eine Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels des Elements zum Ändern der Luftstromrichtung;

Fig. 15 einen Querschnitt der feststehenden Schaufel des Elements zum Ändern der Luftstromrichtung;

Fig. 16 eine Darstellung, die das Verhältnis zwischen einem Ringventilator, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet wird, und einer Verkleidung zeigt, wenn eine Verkleidungsabdeckungsrate K1 des Ventilators und eine Ringabdeckungsrate K2 der Schaufel groß sind;

Fig. 17 eine Darstellung, die das Verhältnis zwischen einem Ringventilator, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet wird, und einer Verkleidung zeigt, wenn eine Verkleidungsabdeckungsrate K1 des Ventilator groß und eine Ringabdeckungsrate K2 der Schaufel klein ist;

Fig. 18 eine Darstellung, die das Verhältnis zwischen einem Ringventilator, bei dem die vorliegende Erfindung angewendet wird, und einer Verkleidung zeigt, wenn eine Verkleidungsabdeckungsrate K1 des Ventilators klein und eine Ringabdeckungsrate K2 der Schaufel groß ist;

Fig. 19 eine charakteristische Kurve, die das Verhältnis zwischen der Luftstrom­ menge bzw. dem Luftdurchsatz und dem Abstand zwischen dem Ventila­ tor und einer nachgeordneten Vorrichtung, wie eines Motors, zeigt;

Fig. 20 eine Darstellung, welche die Abdeckungsrate im Verhältnis zwischen dem hinteren Ende der Verkleidung und dem Ventilator erklärt;

Fig. 21A, 21B jeweils eine Darstellung, die das Verhältnis zwischen der Abdeckungsrate eines Ventilators und der Richtung der abgegebenen Luft zeigt;

Fig. 22 eine Darstellung, die eine Verkleidungsabdeckungsrate eines Ringventila­ tors erklärt; und

Fig. 23 eine Darstellung, die eine Ringabdeckungsrate einer Schaufel bei einem Ringventilator erklärt.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung erläutert.

In Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Motorraums 1 in einem Fahrzeug dargestellt. Eine Lufteinlaßöffnung 2 ist an der Vorderseite des Motorraums 1 geöffnet, und ein Gitter 3 ist an der Lufteinlaßöffnung 2 befestigt. Neben bzw. hinter dem Gitter 2 ist ein Kondensator 4, der einen Kühlzyklus bzw. Teil einer Klimaanlage bildet, vorgese­ hen, und weiter ist hinter dem Kondensator 4 ein Kühler 5, der Kühlwasser eines Mo­ tors 7 kühlt, angeordnet. Ferner ist hinter dem Kühler 5 ein Ventilator 6 vorgesehen, eine Verkleidung 10 ist zwischen dem Kühler 5 und dem Ventilator 6 angeordnet, und ein Luftstromkanal 11 wird von der Verkleidung 10 gebildet bzw. umgrenzt.

Der Ventilator 6 ist vorzugsweise ein Axialventilator bzw. -lüfter, der einen Luftstrom in eine Richtung parallel zu einer Drehachse durch Drehung erzeugt und von einem Antriebsmittel, wie einem Motor 6a oder ähnlichem, angetrieben wird. Durch Dre­ hung des Ventilators 6 wird Kühlluft durch das Gitter 3 angesaugt, die Kühlluft kühlt den bzw. die Wärmetauscher, das heißt, den Kondensator 4 und den Kühler 5, und dann strömt die Kühlluft durch den Luftstromkanal 11 und wird anschließend an Vorrichtungen einschließlich des Motors 7 usw. im Motorraum 1 abgegeben.

Ein Element 13 zum Ändern der Luftstromrichtung ist hinter dem Ventilator 6 vorge­ sehen, durch welches die Abgaberichtung der nach außen bzw. hinten abgegebenen Luft verändert wird, so daß die Luft gleichmäßig abgegeben wird. Es ist zu beachten, daß die Bezugszeichen 14 und 15 Riemenscheiben bezeichnen und 16 ein Zubehör­ teil, wie einen Kompressor, bezeichnet.

Gemäß Fig. 2 und 3 ist der Ventilator 6 am hinteren Ende der Verkleidung 10 durch eine Befestigungsplatte 18 befestigt, die an der Außenseite des Ventilatormotors 6a angebracht ist. Das Element 13 weist in seiner Mitte einen vorstehenden Teil 20 auf, neun feststehende Schaufeln 21 erstrecken sich von dem vorstehenden Teil 20 in etwa radialer Richtung, und ein Verstärkungsring 22 verbindet die äußersten Ab­ schnitte der feststehenden Schaufeln 21. Jede der feststehenden Schaufeln 21 des Elements 13 hat einen "Verschiebungswinkel". Zur Erklärung des Verschiebungs­ winkels wird mit Bezugnahme auf Fig. 4 die Linie, die von einem Drehungsmittel­ punkt P0 durch einen Mittelpunkt P1 eines innersten Abschnitts der feststehenden Schaufel 21 verläuft, als erste Grundlinie L1 bezeichnet, und die Linie, die in Drehrich­ tung des Ventilators 6 danach angeordnet ist und von dem Mittelpunkt P0 durch einen Mittelpunkt P2 eines äußersten Abschnitts der feststehenden Schaufel 21 ver­ läuft, wird als zweite Grundlinie L2 bezeichnet, und der Winkel zwischen der ersten Grundlinie L1 und der zweiten Grundlinie L2 ist der Verschiebungswinkel β. Der Ver­ schiebungswinkel ist also ein Maß für die Schiefstellung der Schaufel(n) 21 in die Drehrichtung des Ventilators 6 relativ zu einem Radius; jede Schaufel 21 verläuft also zumindest abschnittsweise windschief. Genau gesagt, liegt bei dem Ausführungsbei­ spiel der äußerste Abschnitt der feststehenden Schaufel 21 des Elements 13 in die Drehrichtung des Ventilators 6 mit dem Verschiebungswinkel β gegenüber dem in­ nersten Abschnitt der feststehenden Schaufel 21 versetzt.

Die Bewegung der von dem Ventilator 6 abgegebenen Luft ist in Fig. 5 durch eine Vollinie dargestellt. Es ist zu beachten, daß Fig. 5 eine Ansicht entlang der Drehachse ist, so daß eine Komponente in Axialrichtung nicht dargestellt ist. Die abgegebene Luft umfaßt direkt nach dem Hindurchgehen durch den Ventilator 6 hauptsächlich eine Axialkomponente und eine Drehkomponente, die Radialkomponente ist durch die Verkleidung 10 geringer.

Dann strömt die abgegebene Luft, die auf eine feststehende Schaufel 21 auftritt, ent­ lang der feststehenden Schaufel 21. Hier liegt der äußerste Abschnitt der feststehen­ den Schaufel 21 in Drehrichtung nach ihrem innersten Abschnitt, so daß abgegebene Luft, die auf die feststehende Schaufel 21 aufgeprallt ist, sich entlang der feststehen­ den Schaufel 21 in radialer Richtung verteilt. Das heißt, eine Radialkomponente wird der abgegebenen Luft hinzugefügt. In Fig. 5 zeigt eine Vollinie die Bewegung der Luft, die entlang der feststehenden Schaufel 21 strömt, direkt nach dem Ventilator 6 und eine abwechselnd lang und zweimal kurz gestrichelte Linie zeigt den Gesamt­ strom der abgegebenen Luft nach der Änderung der Luftstromrichtung der Luft­ stromrichtung durch die feststehenden Schaufeln 21.

Es wird bevorzugt, daß jede feststehende Schaufel 21 als Ganzes gesehen bzw. ge­ radlinig von dem innersten Abschnitt P1 zu dem äußersten Abschnitt P2 verläuft, um eine größere Wirkung zu erzielen, aber als Ergebnis eines Experiments hat sich ge­ zeigt, daß eine sichere Wirkung bereits erreicht wird, wenn der windschiefe Abschnitt, der sich von der ersten Grundlinie L1 zu der zweiten Grundlinie L2 erstreckt, 40% und mehr, vorzugsweise 70% und mehr der Gesamtlänge der feststehenden Schaufel 21 ausmacht. Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der windschiefe Abschnitt mindestens etwa 40% der Gesamtlänge ausmacht. In Fig. 6 verteilt sich abgegebene Luft, die auf den windschiefen Abschnitt trifft, der über 40% der Gesamtlänge aus­ macht, in radialer Richtung, so daß die Aufgabe der Erfindung gelöst ist.

Fig. 7 zeigt ein Ergebnis, bei dem der Verschiebungswinkel 13 zwischen dem innersten Abschnitt und dem äußersten Abschnitt unter ansonsten gleichen Bedingungen ge­ ändert und die Luftstrommenge gemessen wurde. Als Ergebnis ist die Luftstrom­ menge bei einem Verschiebungswinkel von 10° bis 60° groß.

Fig. 9 ist eine Schnittansicht, welche eine feststehende Schaufel 21 und den Ventila­ tor 6 bzw. einen Ventilatorflügel geschnitten in einer zylindrischen Fläche mit einer Mittelachse zeigt, die der Drehachse des Ventilators 6 entspricht. Hierbei wird ein Winkel zwischen der feststehenden Schaufel 21 (wobei sich eine Grundlinie S1 von Pt durch Pu erstreckt) und einer Grundfläche S2, die sich in radialer Richtung er­ streckt, als Befestigungswinkel γ bezeichnet. Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Querschnitt der feststehenden Schaufel 21 linear bzw. geradlinig ist. Wenn die Querschnittsform der feststehenden Schaufel 21 bogenförmig ist, wird der Winkel γ mit einer Linie S1 definiert, die beide Enden (Pu, Pt, wie in Fig. 15 dargestellt) in der Querschnittsansicht der feststehenden Schaufel 21 verbindet. Wesentlich ist das Vor­ zeichen des Winkels γ, wie in Fig. 9 dargestellt. Ein vorderer Punkt Pt der feststehen­ den Schaufel 21 stellt einen Ursprung und eine Linie parallel zu der Bewegungsrich­ tung des Ventilators 6 ein Standard (0°) dar, so daß eine Richtung stromab der vom Ventilator 6 abgegebenen Luft als Plus-Richtung definiert ist.

Wie in Fig. 9 dargestellt, ist der Befestigungswinkel γ auf 30° bis 70° eingestellt, so daß die vom Ventilator 6 abgegebene Luft auf eine feststehende Schaufel 21 trifft und gleichmäßig entlang der feststehenden Schaufel 21 strömt, wodurch eine Vertei­ lung der abgegebenen Luft in radialer Richtung, wie zuvor besprochen, garantiert werden kann. Fig. 8 zeigt das Ergebnis, wenn der Befestigungswinkel γ unter anson­ sten gleichen Bedingungen geändert und die Luftstrommenge gemessen wird. Das Ergebnis ist eine große Luftstrommenge bei einem Befestigungswinkel von 30° bis 70°.

Wenn der Befestigungswinkel γ 80° oder mehr beträgt, ist der Drehwinkel bzw. die Drehkomponente des Luftstroms groß, und der Energieverlust nimmt zu. Wenn der Befestigungswinkel γ 20° oder kleiner ist, ist der Drehwinkel bzw. die Drehkompo­ nente zu klein, um die Luftstromrichtung ausreichend zu regulieren, und der Luft­ stromwiderstand ist zu groß, um eine ausreichende Luftmenge aufzunehmen, wenn der Ventilator 6 nicht angetrieben wird, so daß die Antriebsfrequenz bzw. die Häufig­ keit des Einschaltens des elektrisch angetriebenen Ventilators 6 hoch wird und eine Erhöhung des Stromverbrauchs verursacht, was nachteilig ist.

Die Beeinflussung der von dem Ventilator abgegebenen Luft durch ein Hindernis ist in Fig. 19 dargestellt. Fig. 19 zeigt das Ergebnis eines Experiments in graphischer Form. In dem Experiment wird ein Widerstand hinter dem Ventilator 6 als Hindernis für den Ventilator 6 bzw. den abgegebenen Luftstrom errichtet und die Luftstrom­ menge des Ventilators 6 durch Einstellen verschiedener Abstände zwischen dem Ventilator 6 und dem Widerstand untersucht. In dieser Graphik zeigt sich, daß der Einfluß des Abstands zwischen dem Ventilator und dem Widerstand bei einem Venti­ lator nach dem Stand der Technik mit geringer Abdeckungsrate gering ist, wie durch die abwechselnd lang und zweimal kurz gestrichelte Linie dargestellt ist, aber der Energie­ verlust durch den Luftwirbelstrom im äußeren Umfang des Ventilators groß ist, so daß die Luftstrommenge insgesamt gering ist.

Im Gegensatz dazu ist bei einem Ventilator nach dem Stand der Technik mit hoher Abdeckungsrate, wie in Fig. 19 mit einer Vollinie dargestellt ist, die Luftstrommenge groß, wenn der Abstand groß ist, aber wenn der Abstand etwa 200 mm und weniger beträgt, wird der Einfluß des Abstandes groß, und die Luftstrommenge nimmt stark ab, so daß die Luftstrommenge kleiner als bei dem Ventilator nach dem Stand der Technik mit geringer Abdeckungsrate bei diesem bestimmten Abstand wird. In diesen Fällen ist jedoch bei der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, die mit einer gestrichelten Linie dargestellt ist, die Luftstrommenge insgesamt groß und vom Ab­ stand nahezu unabhängig und nur so beeinflußt, daß der Ventilator nach dem Stand der Technik mit geringer Abdeckungsrate niemals besser als die Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung ist.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Befestigung des Elements 13 zum Ändern der Luftstromrichtung ist in Fig. 10 dargestellt. Das Element 13 zum Ändern der Luft­ stromrichtung ist einstückig an dem hinteren Ende der Verkleidung 10 ausgebildet, wobei das vordere Ende jeder feststehenden Schaufel 21 an dem hinteren Ende der Verkleidung 10 befestigt ist und der Ventilatormotor 6a des Ventilators 6 in den vor­ stehenden Teil 20 zur Halterung des Ventilators 6 eingesetzt ist.

Andere geänderte Ausführungsbeispiele des Elements 13 zum Ändern der Luftstrom­ richtung sind in den Fig. 11 bis 15 dargestellt. Bei dem in Fig. 11 dargestellten Element 13 ist jede feststehende Schaufel 21 so geformt, daß sie sich nach außen in radialer Richtung verbreitert, so daß die Querstromwirkung verstärkt wird.

Fig. 12 und 13 zeigen, daß jede feststehende Schaufel 21 des Elements 13 entspre­ chend dem radialen Verteilungszustand der Axialstromgeschwindigkeit, der vom Ventilator 6 abhängt, modifiziert ist. In Fig. 12 ist jede feststehende Schaufel 21 in ei­ ner Bogenform konkav zu der Drehrichtung ausgebildet, d. h. der Winkel β nimmt ra­ dial nach außen hin zu, um die Querstromwirkung an der Außenseite zu erhöhen. Das heißt, sie ist wirksam, wenn der Axialluftstrom an der Außenseite des Ventilators 6 stark ist. In diesem Ausführungsbeispiel weist sie den Verschiebungswinkel β auf.

Fig. 13 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem jede feststehende Schaufel 21 in einer Bogenform konvex zu der Drehrichtung ausgebildet ist, d. h. der Winkel β nimmt ra­ dial nach außen hin ab, um die Querstromwirkung an der Innenseite zu erhöhen. Das heißt, sie ist wirksam, wenn der Axialluftstrom an der Innenseite des Ventilators 6 stark ist. In diesem Ausführungsbeispiel weist sie ebenso den Verschiebungswinkel β auf.

Fig. 14 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Element 13 eine Verstärkungsrippe 23 aufweist, die eine konzentrische Kreisform aufweist, deren Mittelpunkt gleich dem Mittelpunkt der Ventilatordrehung ist, um die feststehenden Schaufeln 21 zu verstär­ ken. Wenn der Verschiebungswinkel β groß ist, ist die Gesamtlänge der feststehenden Schaufel 21 meist groß, so daß eine derartige Verstärkungsrippe 23 wirksam ist, insbe­ sondere wenn die feststehenden Schaufeln 21 ein weiteres oder alleiniges Mittel zur Befestigung des Motors 6a darstellen. Die Verstärkungsrippe 23 hat eine annähernd kegelförmige Oberfläche, die sich in radialer Richtung von der stromabwärts liegen­ den Seite des luftabgebenden Ventilators 6 nach außen verbreitert, um eine Vertei­ lung der abgegebenen Luft in radialer Richtung zu unterstützen. Ferner muß die Ver­ stärkungsrippe 23 nicht eine konzentrische Kreisform aufweisen, wie in dem Ausfüh­ rungsbeispiel dargestellt, und die Form der Verstärkungsrippe 23 muß nicht definiert sein, solange die Strukturfestigkeit der feststehenden Schaufeln 21 durch Verbinden der feststehenden Schaufeln 21 miteinander erhöht wird und die von dem Ventilator 6 abgegebene Luft nicht stark am Hindurchgehen gehindert wird, so daß die Aufgabe gelöst wird bzw. ein hoher Luftstrom erreichbar ist.

Fig. 15 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem jede feststehende Schaufel 21 im Quer­ schnitt eine Flügelform aufweist. Hierdurch wird der Vorteil erzielt, daß der Energie­ verlust der durch die feststehenden Schaufeln 21 hindurchgehenden Luft gering ist.

In Fig. 16 bis 18 wird in Ausführungsbeispielen das Element 13 zum Ändern der Luft­ stromrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung bei der Vorrichtung zum Einleiten und Abgeben von Kühlluft mittels eines Ringventilators verwendet. Fig. 16 zeigt den Fall, in dem die Verkleidungsabdeckungsrate des Ventilators K1 und die Ringabdec­ kungsrate der Schaufel K2 groß sind (80% und mehr); Fig. 17 zeigt den Fall, in dem die Verkleidungsabdeckungsrate des Ventilators K1 groß ist (80% und mehr) und die Ringabdeckungsrate der Schaufel K2 klein ist; und Fig. 18 zeigt den Fall, in dem die Verkleidungsabdeckungsrate des Ventilators K1 klein ist und die Ringabdeckungs­ rate der Schaufel K2 groß ist (80% und mehr).

Wie zuvor beschrieben, können gemäß der vorliegenden Erfindung Merkmale, wie ein schwaches Geräusch und eine hohe Effizienz, bei einem Ventilator mit hoher Ab­ deckungsrate erreicht werden, und es kann das Problem gelöst werden, daß die abge­ gebene Luft nicht mehr leicht von einem Hindernis beeinflußt wird, was ansonsten bei einem Ventilator mit hoher Abdeckungsrate nach dem Stand der Technik einen Mangel darstellt. Bei der vorliegenden Erfindung wird zur Abgabe der abgegebenen Luft nach außen durch das Element zum Ändern der Luftstromrichtung, das hinter dem Ventilator angeordnet ist, der Vorteil des Ventilators mit hoher Abdeckungsrate ausreichend geboten, daß eine große Luftstrommenge erreicht und ein schwaches Ge­ räusch erhalten wird.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Einleiten und Abgeben von Kühlluft, umfassend:

mindestens einen Wärmetauscher (4, 5), der an der Vorderseite eines Motors (7) eines Fahrzeugs angeordnet ist; einen Ventilator (6), der dem Wärmetauscher (4, 5) Kühlluft zuleitet; einen Ventilatormotor (6a), der den Ventilator (6) antreibt; eine Verkleidung (10), die einen Luftstromkanal (11) von dem Wärmetauscher (4, 5) zu dem Ventilator (6) bei hoher Abdeckungsrate des Ventilators (6) bildet; und ein Element (13) zum Ändern der Luftstromrichtung, das hinter dem Ventila­ tor (6) angeordnet ist;
wobei das Element (13) zum Ändern der Luftstromrichtung einen vorstehenden Teil (20), eine Mehrzahl von feststehenden Schaufeln (21), die an dem vorste­ henden Teil (20) befestigt sind, und einen Verstärkungsring (22), der an äußeren Umfangsabschnitten der feststehenden Schaufeln (21) befestigt ist, umfaßt;
dadurch gekennzeichnet,
daß jede der feststehenden Schaufeln (21) einen Verschiebungswinkel (β) und einen Befestigungswinkel (γ) aufweist, die insbesondere mehr als 0° betragen,
wobei der Verschiebungswinkel (β) ein Winkel zwischen einer ersten Grundlinie (L1), die von einer Mitte des vorstehenden Teils (20) durch eine Mitte eines in­ nersten Abschnitts der feststehenden Schaufel (21) reicht, und einer zweiten Grundlinie (L2) ist, die von der Mitte des vorstehenden Teils (20) durch eine Mitte eines äußersten Abschnitts der feststehenden Schaufel (21) reicht,
wobei die zweite Grundlinie (L2) in die Drehrichtung des Ventilators (6) zu der ersten Grundlinie (L1) versetzt ist, und
wobei der Befestigungswinkel (γ) ein Winkel zwischen einer dritten Grundlinie (S1), die entlang der feststehenden Schaufel (21) in Drehrichtung des Ventilators (6) verläuft, und einer Grundfläche (S2) ist, die sich entlang der Drehrichtung des Ventilators (6) erstreckt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilator (6) ein Ringventilator (6') mit einem Ring (6c') ist, der in Serie äußerste Umfangsab­ schnitte an der stromaufwärts liegenden Seite des Luftstromkanals (11) der Schaufeln (6b') des Ventilators (6') verbindet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ver­ schiebungswinkel (β) 10° bis 60° beträgt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede feststehende Schaufel (21) einen ersten Abschnitt aufweist, der sich entlang der ersten Grundlinie (L1) vom innersten Abschnitt zu einem Wendeabschnitt erstreckt, und einen zweiten Abschnitt, der sich vom Wendeabschnitt auf der er­ sten Grundlinie zum äußersten Abschnitt erstreckt, wobei der zweite Abschnitt 40% oder mehr der Gesamtlänge der feststehenden Schaufel (21) bildet.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungswinkel (γ) 30° bis 70° beträgt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der feststehenden Schaufel (21) flügelförmig bzw. gewölbt ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (13) zum Ändern der Luftstromrichtung getrennt von der Verklei­ dung (10) ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (13) zum Ändern der Luftstromrichtung einstückig mit der Verklei­ dung (10) ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (13) zum Ändern der Luftstromrichtung an dem Ventilatormotor (6a) befestigt ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (13) zum Ändern der Luftstromrichtung ein zusätzliches Mittel zur Befestigung des Ventilatormotors (6a') darstellt.