DE19751729C2 - 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 aus dem DE 85 18 403 U1 bekanntes Lüfterrad wird aus Blechteilen gefertigt und setzt sich aus zueinander etwa parallelen Deckscheiben zusammen, zwischen denen Lüfter­ schaufeln ausgebildet sind. Der Grundkörper des Lüfterrades hat eine zentrale Drehachse und weist zwei einander gegen­ überliegende Deckscheiben auf, zwischen denen die Lüfter­ schaufeln liegen. Die Deckscheiben sind mit Rinnen ver­ sehen, welche aufeinanderliegende Anlageflächen zeigen. Da­ bei ist bei der Montage eines Lüfterrades aus zwei mit Rin­ nen versehenen Deckscheiben eine genaue Positionierung not­ wendig, um ein lagerichtiges Verbinden der Deckscheiben durch Verkleben, Verschweißen oder Vernieten zu gewähr­ leisten. Bei einer Massenfertigung kann die lagerichtige Positionierung nur grob vorgenommen werden. Daher sind die Lüfterräder vor Inbetriebnahme auszuwuchten, da regelmäßig durch Toleranzen, Materialanhäufungen usw. Unwuchten nicht vermieden werden können, die bei hohen Einsatzdrehzahlen z. B. in einem Turbolader von bis zu 40.000 U/min egali­ siert werden müssen. Die Herstellung derartiger Lüfterräder ist teileaufwendig, arbeitsintensiv und teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lüfterrad der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, daß es in weni­ gen, einfachen Fertigungsschritten hergestellt und derart zusammengebaut werden kann, daß Auswuchtmaßnahmen im we­ sentlichen entfallen können.

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

Die Deckscheiben bestehen aus einem prägefähigen Material, wobei die Lüfterschaufeln axial aus dem Material der jewei­ ligen Deckscheibe ausgeprägt sind. Dadurch wird eine Umfor­ mung der aus prägefähigem Material bestehenden Deckscheiben ohne wesentliche Umverteilung der Massen erreicht. Für die lagerichtige Ausrichtung der Deckscheiben zueinander werden beim Prägen an den Anlageflächen Fixierwarzen bzw. Vertie­ fungen angeformt, so daß die Anlageflächen lagegenau zuein­ ander ausgerichtet und relativ zueinander formschlüssig drehfest gehalten sind. Ein folgendes formschlüssiges Ver­ binden der Anlageflächen miteinander erfolgt somit in lage­ genauer Ausrichtung der Deckscheiben zueinander, so daß herstellungsbedingte Unwuchten weitgehend vermieden sind.

Wird die formschlüssige Verbindung mittels Druckfügen oder Durchsatzfügen vorgenommen, erfolgt keinerlei Hinzufügung von Material, so daß auch beim Verbinden Unwuchten kaum entstehen können.

In Ausgestaltung der Erfindung bestehen die Deckscheiben aus tiefziehfähigem Blech, Stahl- oder Edelstahlblech, Alu­ miniumblech oder dgl., so daß zunächst die Lüfterflügel über einen Teil oder über ihre gesamte axiale Höhe geprägt werden 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.

Zweckmäßig erstrecken sich die Anlageflächen an den Lüfter­ schaufeln jeweils über deren gesamte radiale Länge, wodurch eine genaue Lageausrichtung unterstützt wird.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weite­ ren Ansprüchen.

In der Zeichnung sind nachfolgend im einzelnen beschriebene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. 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 paral­ lelen Deckscheiben 2 und 3, die jeweils eine zentrale Öff­ nung 4, 40 zur Befestigung auf z. B. einer Nabe aufweisen. Die zentralen Öffnungen 4, 40 liegen koaxial zur Drehachse 5 des Grundkörpers bzw. des Lüfterrades 1. Die Deckscheiben 2, 3 haben vorteilhaft unterschiedliche Materialstärke (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 stär­ keren 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 können 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 prägefähi­ gen Material wie z. B. einem tiefziehfähigen Blech bestehen. 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 Kunst­ stoff sein.

Für einen einfachen Zusammenbau ist es zweckmäßig, die Deckscheiben 2 und 3 zur Trennebene 11 in etwa spiegelsym­ metrisch gleich auszubilden. Wie Fig. 3 zeigt, sind aus der Deckscheibe 3 einteilig mit dieser ausgebildete Teile 6a der Lüfterschaufeln 6 ausgebildet. Die mit der Deckscheibe 3 ausgebildeten Teile 6a der Lüfterschaufeln haben über die gesamte radiale Erstreckung die gleiche axiale Breite B/2; es kann zweckmäßig sein, die Teile 6a und 6b einer Lüfter­ schaufel unterschiedlich auszuführen, so z. B. mit unter­ schiedlichen Längen, unterschiedlichen Breiten oder über die Länge abnehmender bzw. zunehmender Breite. Die eine An­ lagefläche 9 kann dabei parallel zur Deckscheibe 3 und die andere Anlagefläche 8 unter einem Winkel zur Deckscheibe 3 liegen. Das Lüfterrad hat dann leicht konische 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 aus­ geprägten Teilen 6a, 6b der Lüfterschaufeln 6 zu einer ge­ meinsamen Baueinheit unlösbar zusammengefügt sind. Vorzugs­ weise 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 lage­ richtige Ausrichtung der Deckscheiben 2 und 3 zueinander zu gewährleisten, ist an einer Anlagefläche 9 eine Fixierwarze 30 (Fig. 4) angeformt, die in eine entsprechende 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 Niet­ kopf 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 3 ausgeprägten Teil 6a. Dieses Teil weist die Anlagefläche 9 auf, welche an einer korrespondierenden Anlagefläche 8 an der Deckscheibe 2 zur Anlage gelangt. Wie in Fig. 6 darge­ stellt, durchgreift ein auf der Anlagefläche 9 vorgesehener Nietbolzen 17 eine Nietöffnung 16 in der Deckscheibe 2, wo­ durch 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 Ma­ terialstärke ausgebildeten Deckscheibe 3 vorgesehen. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß das zum Ausprägen not­ wendige Material zur Bildung der Lüfterschaufel 6 zur Ver­ fügung 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 (8)

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 etwa deckungsgleich einander ge­ genüberliegenden Deckscheiben (2, 3) besteht, zwischen deren einander zugewandten Stirnseiten (12, 13) Lüf­ terschaufeln (6) angeordnet sind, die einteilig an zu­ mindest einer Deckscheibe (2, 3) angeformt sind und eine axiale Anlagefläche (8) aufweisen, an der eine ge­ genüberliegende axiale Anlagefläche (9) der anderen Deckscheibe (2, 3) anliegt, wobei die Anlageflächen (8, 9) formschlüssig miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckscheiben (2, 3) aus einem prägefähigen Material bestehen und die Lüfter­ schaufeln (6) axial aus dem Material der Deckscheiben (2, 3) ausgeprägt sind, wobei die Anlageflächen (8, 9) über Fixierwarzen (30) zueinander ausgerichtet und formschlüssig gehalten sind.

2. Lüfterrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlageflächen (8, 9) durch Vernietung, Druckfügen oder Durchsatzfügen mit­ einander verbunden sind.

3. Lüfterrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material ein tiefzieh­ fähiges Blech, vorzugsweise Stahlblech oder Aluminium­ blech, ist.

4. Lüfterrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Anlagefläche (8, 9) über die ganze radiale Länge einer Lüfterschaufel (6) erstreckt.

5. Lüfterrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil (6b) der Lüfter­ schaufel (6) einteilig aus der einen Deckscheibe (2) und ein anderer Teil (6a) der Lüfterschaufel (6) ein­ teilig aus der anderen Deckscheibe (3) ausgeprägt ist.

6. Lüfterrad nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagefläche (9) des einen Teiles (6a) der Lüfterschaufel (6) an der An­ lagefläche (8) des anderen Teiles (6b) der Lüfterschau­ fel (6) anliegt.

7. Lüfterrad nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile (6a, 6b) der Lüf­ terschaufel (6) im wesentlichen gleiche axiale Breite (B/2) haben.

8. Lüfterrad nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckscheiben (2, 3) im wesentlichen spiegelsymmetrisch gleich ausgebildet sind.