DE19751729A1 - Lüfterrad - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Lüfterrad zum Fördern einer Luftmasse, insbesondere für einen Turbolader oder dgl. nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges bekanntes Lüfterrad wird aus Blechteilen ge­ fertigt und setzt sich aus zwei zueinander etwa parallelen Deckscheiben zusammen, zwischen denen die Lüfterschaufeln gehalten sind. Hierzu weisen die Lüfterschaufeln an ihren den Deckscheiben zugewandten Rändern Fortsätze auf, die durch entsprechende Befestigungsschlitze der Deckscheiben ragen. Die die Schlitze durchgreifenden Fortsätze werden verdreht, verformt oder verquetscht, wodurch die Lüfter­ schaufeln an den Deckscheiben festgelegt sind und somit ein axial fester Verbund geschaffen ist. Die so gebauten Lüfterräder sind vor Inbetriebnahme auszuwuchten, da re­ gelmäßig durch Toleranzen, Materialanhäufungen usw. Un­ wuchten auftreten, die bei den hohen Einsatzdrehzahlen im Turbolader von z. B. 40.000 U/min egalisiert werden müssen. Die Herstellung derartiger Lüfterräder ist daher teileauf­ wendig, arbeitsintensiv und teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lüfterrad der gattungsgemäßen Art derart auszubilden, daß es in wenigen einfachen Fertigungsschritten zusammengebaut werden kann und nur geringe Auswuchtmaßnahmen erfordert.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die einteilige Ausbildung zumindest eines Teils der Lüfter­ schaufel mit der Deckscheibe reduziert die notwendigen Be­ festigungspunkte auf ein Minimum. Das Lüfterrad kann aus nur zwei Teilen axial zusammengesetzt werden, wobei eine axiale Anlagefläche der einen Deckscheibe an einer axialen Anlagefläche der anderen Deckscheibe fest anliegt.

Zweckmäßig sind die Anlageflächen unlösbar fest miteinander verbunden, wobei die Anlageflächen die einzigen Verbin­ dungsstellen zwischen den beiden Deckscheiben sind. Auf diese Weise ist auch der Fügeaufwand gesenkt; dies redu­ ziert die notwendigen Auswuchtmaßnahmen beträchtlich.

Zweckmäßig sind die Anlageflächen an den Lüfterschaufeln ausgebildet, wobei sich die Anlagefläche vorteilhaft je­ weils über die gesamte radiale Länge der Lüfterschaufel er­ streckt.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung bestehen die Deckscheiben aus einem prägefähigen Material wie z. B. tief­ ziehfähigem Blech, Stahl- oder Edelstahlblech, Aluminium­ blech oder dgl., so daß zunächst die Lüfterflügel über einen Teil oder über ihre gesamte axiale Höhe geprägt wer­ den können und dann die Deckscheiben ausgestanzt werden. Durch dieses spanlose Umformen und Stanzen wird die Menge des Materials nicht verändert, was vorteilhaft bezüglich der Auswuchtkriterien ist.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den wei­ teren Ansprühen, der Beschreibung und der Zeichnung, in der nachfolgend im einzelnen beschriebene Ausführungsbei­ spiele der Erfindung dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Lüfter­ rad,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Deckscheibe des Lüfterra­ des mit ausgeprägten Teilen der Lüfterschaufeln,

Fig. 4 in vergrößerter Darstellung die Einzelheit Z aus Fig. 2 mit Fixierwarzen zur Lageausrichtung,

Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit Z aus Fig. 2 mit durch Durchsatzfügen befestigten Deck­ scheiben,

Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit Z aus Fig. 2 mit durch Eigenmaterial vernieteten Deck­ scheiben,

Fig. 7 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit Z in Fig. 2 mit durch Fremdnieten zusammengefügten Deck­ scheiben.

In Fig. 1 ist in Draufsicht ein Lüfterrad 1 zur Förderung einer Luftmasse gezeigt, wie es insbesondere in einem Tur­ bolader Verwendung findet. Das erfindungsgemäße Lüfterrad ist auch in anderen technischen Gebieten vorteilhaft ein­ setzbar, z. B. als Ventilator, Kühlluftgebläse o. dgl.

Das Lüfterrad 1 besteht im wesentlichen aus zwei deckungs­ gleich zueinander liegenden, im Ausführungsbeispiel parallelen Deckscheiben 2 und 3, die jeweils eine zentrale Öffnung 4, 40 zur Befestigung auf z. B. einer Nabe aufwei­ sen. Die zentralen Öffnungen 4, 40 liegen koaxial zur Dreh­ achse 5 des Grundkörpers bzw. des Lüfterrades 1. Die Deck­ scheiben 2, 3 haben vorteilhaft unterschiedliche Material­ stärke (Fig. 2), wobei die kleinere Öffnung 40 in der dickeren Deckscheibe 3 vorgesehen ist. Zur Befestigung auf dem Ende einer Welle greift diese durch die größere Öffnung 4 in das Lüfterrad 1 ein und liegt mit ihrer Stirnseite an der stärkeren Deckscheibe 3 an. Durch die Öffnung 40 der dickeren Deckscheibe 3 greift eine Befestigungsschraube, die axial in die Stirnseite der Welle eingedreht ist.

Wie Fig. 2 weiter zeigt, sind zwischen den einander zuge­ wandten Stirnseiten 12 und 13 der Deckscheiben 2 und 3 Lüf­ terschaufeln 6 gehalten, welche leicht in Laufrichtung 7 gewölbt ausgeführt sind (Fig. 1). Die Anordnung ist so ge­ troffen, daß bei in Laufrichtung 7 drehendem Lüfterrad 1 über die zentrale Öffnung 4 der einen Deckscheibe 2 Luft angesaugt wird und radial nach außen strömt. Es handelt sich somit um ein Lüfterrad mit axialer Zuströmung und ra­ dialer Abströmung.

Wie aus Fig. 2 zu ersehen, ist eine Lüfterschaufel 6 zu­ mindest über einen Teil 6a, 6b ihrer in Richtung der Dreh­ achse 5 gemessenen Breite B einteilig mit der Deckscheibe 2 bzw. 3 ausgebildet. Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist die Breite B der Lüfterschaufel 6 zur einen Hälfte B/2 an der Deckscheibe 2 und zur anderen Hälfte B/2 an der Deck­ scheibe 3 einteilig angeformt. Auch unterschiedliche Brei­ ten der die Lüfterschaufel 6 bildenden Teile 6a, 6b gönnen zweckmäßig sein.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Lüfterschaufeln 6 als Prägungen 10 axial aus dem Material der Deckscheiben 2, 3 geformt, wobei die Deckscheiben 2, 3 aus einem präge­ fähigen Material wie z. B. einem tiefziehfähigen Blech be­ stehen. Auch sind Gestaltungen aus Aluminiumblechen bzw. -legierungen einfach ausführbar; in Abhängigkeit vom Ein­ satzfall kann das Material der Deckscheiben 2, 3 auch ein Kunststoff, gegebenenfalls ein kohlefaserverstärkter Kunststoff sein.

Für einen einfachen Zusammenbau ist es zweckmäßig, die Deckscheiben 2 und 3 zur Trennebene 11 in etwa spiegel­ symmetrisch gleich auszubilden. Wie Fig. 3 zeigt, sind aus der Deckscheibe 3 einteilig mit dieser ausgebildete Teile 6b der Lüfterschaufeln 6 ausgebildet. Die mit der Deck­ scheibe 3 ausgebildeten Teile 6b der Lüfterschaufeln haben über die gesamte radiale Erstreckung die gleiche axiale Breite B/2; es kann zweckmäßig sein, die Teile 6a und 6b einer Lüfterschaufel unterschiedlich auszuführen, so z. B. mit unterschiedlichen Längen, unterschiedlichen Breiten oder über die Länge abnehmender bzw. zunehmender Breite. Die eine Anlagefläche 9 kann dabei parallel zur Deckscheibe 3 und die andere Anlagefläche 8 unter einem Winkel zur Deckscheibe 3 liegen. Das Lüfterrad hat dann leicht ko­ nische Gestalt.

Zum Zusammenfügen des Lüfterrades werden die Deckscheiben 2 und 3 axial aneinandergesetzt, wobei eine axiale Anlageflä­ che 8 der einen Deckscheibe 2 an einer anderen axialen An­ lagefläche 9 der anderen axialen Deckscheibe 3 aneinander­ liegen. Wie die Fig. 4 zeigt, sind diese Anlageflächen 8 und 9 vorteilhaft an den axialen Rändern der Teile 6a, 6b der Lüfterschaufeln 6 ausgebildet und laufen - vgl. Fig. 3 - über die gesamte radiale Erstreckung der Lüfterschaufel 6. Die Tiefe der Prägungen 10 entspricht unter Berück­ sichtigung der Materialstärke etwa der Teilebreite B/2 des Teils 6a, 6b der Lüfterschaufel 6. Die in Umfangsrichtung gemessene Erstreckung P (Fig. 1) einer Prägung 10 ent­ spricht etwa der in Umfangsrichtung gemessenen Dicke d (Fig. 3) einer Lüfterschaufel 6. Dabei ist das eine Teil 6a der Lüfterschaufel 6 mit der einen axialen Deckscheibe 3 und der andere Teil 6b der zusammengesetzten Lüfterschaufel 6 an der anderen axialen Deckscheibe 2 ausgebildet.

Die aneinanderliegenden Anlageflächen 8 und 9 der Teile 6a, 6b der Lüfterschaufeln 6 sind unlösbar fest miteinander verbunden, wodurch die beiden Deckscheiben 2, 3 mit den ausgeprägten Teilen 6a, 6b der Lüfterschaufeln 6 zu einer gemeinsamen Baueinheit unlösbar zusammengefügt sind. Vor­ zugsweise sind die Anlageflächen 8 und 9 miteinander ver­ schweißt oder miteinander verklebt; bestehen die Deckschei­ ben 2, 3 z. B. aus einer Aluminiumlegierung, können die An­ lageflächen 8 und 9 zweckmäßig mittels Kondensatorschweißen miteinander fest verbunden werden. Um die notwendige lagerichtige Ausrichtung der Deckscheiben 2 und 3 zu­ einander zu gewährleisten, ist an einer Anlagefläche 9 eine Fixierwarze 30 (Fig. 4) angeformt, die in eine entspre­ chende Fixiervertiefung bzw. Fixieröffnung 31 in der anderen Anlagefläche 8 eingreift. In dieser ausgerichteten Lage erfolgt dann die Verbindung der Anlageflächen 8, 9 miteinander.

Wie Fig. 5 zeigt, können die axialen Anlageflächen 8 und 9 der Teile 6a und 6b der Lüfterschaufel 6 auch mittels Durchsatzfügen oder Druckfügen unlösbar miteinander ver­ bunden werden, was auch als Toxen bezeichnet ist. Bei die­ sem Vorgang wird das Material der Deckscheibe 3 in dem Fü­ gebereich 15 in das Material der Deckscheibe 2 eingetrieben und verformt. Anstelle eines derartigen Durchsetzfügens kann auch Nieten mit Eigenmaterial zweckmäßig sein, wie es in Fig. 6 gezeigt ist. An der Anlagefläche 9 der Lüfter­ schaufel 6 bzw. der Anlagefläche des gegenüberliegenden Teils wird ein Nietbolzen 17 angeformt, der durch eine ent­ sprechende Nietöffnung 16 des anderen Teils greift und zur unlösbaren Verbindung der Deckscheiben 2, 3 zu einem Nietkopf 18 verformt wird.

In Fig. 7 ist zur Verbindung der Anlageflächen 8, 9 bzw. der Deckscheiben 2, 3 ein Fremdniet 50 vorgesehen, dessen Nietbolzen 17 eine Öffnung 16 in der Deckscheibe 2 und eine Nietöffnung 16' in der Anlagefläche 9 der Deckscheibe 3 durchgreift. Die Enden des Nietbolzens 17 sind zu Niet­ köpfen 18, 18' verformt.

Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 6 und 7 besteht die Lüfterschaufel 6 aus einem einzigen, aus der Deckscheibe 2 ausgeprägten Teil 6a. Dieses Teil weist die Anlagefläche 9 auf, welche an einer korrespondierenden Anlagefläche 8 an der Deckscheibe 3 zur Anlage gelangt. Wie in Fig. 6 darge­ stellt, durchgreift ein auf der Anlagefläche 9 vorgesehener Nietbolzen 17 eine Nietöffnung 16 in der Deckscheibe 3, wodurch ein Formschluß zwischen den Deckscheiben 2 und 3 erzielt ist. Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 6 und 7 ist zweckmäßig die Lüfterschaufel 6 an der mit der größeren Materialstärke ausgebildeten Deckscheibe 3 vorgesehen. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß das zum Ausprägen notwendige Material zur Bildung der Lüfterschaufel 6 zur Verfügung steht.

Das erfindungsgemäße Lüfterrad 1 besteht aus nur zwei Tei­ len, die leicht maschinell zusammengefügt werden können, so daß ein hoher Automatisierungsgrad bei der Fertigung zu er­ zielen ist.

Claims (16)

1. Lüfterrad zum Fördern einer Luftmasse, insbesondere für einen Turbolader oder dgl., bestehend aus einem Grund­ körper mit einer zentralen Drehachse (5), wobei der Grundkörper aus zwei einander gegenüberliegenden Deck­ scheiben (2, 3) besteht, zwischen deren einander zuge­ wandten Stirnseiten (12, 13) Lüfterschaufeln (6) gehal­ ten sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lüfterschaufel (6) zu­ mindest über einen Teil (6a, 6b) ihrer in Richtung der Drehachse (15) gemessenen axialen Breite (B) einteilig mit der Deckscheibe (2, 3) ausgebildet ist und eine axiale Anlagefläche (8) der einen Deckscheibe (2) an einer axialen Anlagefläche (9) der anderen Deckscheibe (3) festgelegt ist.

2. Lüfterrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageflächen (8, 9) unlösbar fest miteinander verbunden sind.

3. Lüfterrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche (8, 9) an den Lüfterschaufeln (6) ausgebildet ist.

4. Lüfterrad nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Anlagefläche (8, 9) über die radiale Länge des Teils (6a, 6b) der Lüf­ terschaufel (6) erstreckt.

5. Lüfterrad nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Anlagefläche (8, 9) über die ganze radiale Länge der Lüfterschaufel (6) erstreckt.

6. Lüfterrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageflächen (8, 9) miteinander verschweißt oder verklebt sind.

7. Lüfterrad nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageflächen (8, 9) über Fixierwarzen (30) zueinander ausgerichtet sind.

8. Lüfterrad nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageflächen (8, 9) miteinander formschlüssig verbunden sind, vorzugsweise durch Vernietung, Druckfügen oder Durchsatzfügen.

9. Lüfterrad nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil (6b) der Lüfter­ schaufel (6) einteilig mit der einen Deckscheibe (2) und ein anderer Teil (6a) der Lüfterschaufel (6) ein­ teilig mit der anderen Deckscheibe (3) ausgebildet ist.

10. Lüfterrad nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageflächen (9) des einen Teils (6a) der Lüfterschaufeln (6) an den Anlage­ flächen (8) des anderen Teils (6b) der Lüfterschaufeln (6) anliegen.

11. Lüfterrad nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile (6a, 6b) der Lüf­ terschaufel (6) im wesentlichen gleiche axiale Breite (B/2) haben.

12. Lüfterrad nach Anspruch 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile (6a, 6b) der Lüf­ terschaufel (6) gleiche radiale Erstreckung haben.

13. Lüfterrad nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckscheiben (2, 3) im wesentlichen spiegelsymmetrisch gleich ausgebildet sind.

14. Lüfterrad nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckscheiben (2, 3) unterschiedliche Materialstärke aufweisen.

15. Lüfterrad nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckscheiben (2, 3) aus einem prägefähigen Material bestehen und die die Lüf­ terflügel (6) bildenden Teile (6a, 6b) axial aus dem Material der Deckscheiben (2, 3) ausgeprägt sind.

16. Lüfterrad nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Material ein tiefzieh­ fähiges Blech (Stahlblech, Aluminiumblech) ist.