DE19754369B4

DE19754369B4 - Zentrifugalturbinenrad, insbesondere für eine Heizungs-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE19754369B4
Application number: DE19754369A
Authority: DE
Inventors: Pascale Gronier; Bernard Boucheret; Jerome Clauzel
Original assignee: Valeo Climatisation SA
Current assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date: 1996-12-26
Filing date: 1997-12-09
Publication date: 2006-05-04
Anticipated expiration: 2017-12-10
Also published as: DE19754369A1; FR2757907A1; FR2757907B1; US6095752A

Abstract

Zentrifugalturborad, insbesondere für eine Heizungs-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, umfassend: eine mittige Nabe (16), die an einer Welle (12) eines Motors (14) angebracht werden kann, einen Umfangskranz (18), der mit einer Abfolge von Schaufeln (20) versehen ist, um Luft axial (28) durch das Innere des Kranzes anzusaugen und radial (30) nach außen zu drücken, sowie eine Mehrzahl von Armen (26), die die Nabe und den Umfangskranz verbinden wobei die Reihe von Armen eine insgesamt konkave Schalenform definiert, wobei sich die Arme an die Nabe in der Mitte der Schale und an den Kranz am Umfang der Schale anschließen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Arme in dem Bereich in der Nähe des Anschlusses an die Nabe Verstärkungsrippen (32) tragen, die sich in einer axialen Schnittebene in Richtung der Austiefung der Schale erstrecken und sich an den Armen (26) in axialer Richtung der Austiefung anschließen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zentrifugalturborad, wie es insbesondere in Heizungs-, Belüftungs- und/oder Klimaanlagen für Kraftfahrzeuge verwendet wird, nach dem Oberbegriff gemäß Anspruch 1.

Derartige Turboräder sind bekannt aus DE 29 39 385 C2 und US 3 692 428 .

Diese Turboräder umfassen auf an sich herkömmliche Weise eine mittige Nabe, die zur Anbringung an einer Antriebswelle bestimmt ist, einen Umfangskranz, der mit einer Abfolge von Schaufeln versehen ist, um Luft axial durch das Innere des Kranzes anzusaugen und radial nach außen zu drücken, sowie eine Mehrzahl von Armen, die die Nabe und den Umfangskranz verbinden.

Diese Turboräder werden im allgemeinen einteilig als Formteil aus Kunststoff ausgeführt, woraus sich eine Reihe von Vorgaben hinsichtlich der mechanischen Festigkeit und der Formbarkeit bei der Konstruktion der verschiedenen Teile des Turborades ergeben.

Wie leicht verständlich sein dürfte, sind die Arme hohen mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt, die bei der Konstruktion und bei der Auswahl des Werkstoffs zu berücksichtigen sind.

Eine der Aufgaben der Erfindung besteht darin, eine Verstärkung der mechanischen Festigkeit der Turboradeinheit, insbesondere im Bereich der Arme, zu ermöglichen, um deren mechanische Steifigkeit zu erhöhen und/oder die Erweiterung der Werkstoffauswahl auf Kunststoffe zu ermöglichen, die geringere mechanische Eigenschaften aufweisen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Zentrifugalturborad der vorgenannten allgemeinen Art, umfassend eine mittige Nabe, die an einer Welle eines Motors angebracht werden kann, einen Umfangskranz, der mit einer Abfolge von Schaufeln versehen ist, um Luft axial durch das Innere des Kranzes anzusaugen und radial nach außen zu drücken, sowie eine Mehrzahl von Armen, die die Nabe und den Umfangskranz verbinden, wobei die Reihe von Armen eine insgesamt konkave Schalenform definiert, wobei sich die Arme an die Nabe in der Mitte der Schale und an den Kranz am Umfang der Schale anschließen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Arme in dem Bereich in der Nähe des Anschlusses an die Nabe Verstärkungsrippen tragen, die sich in einer axialen Ebene in Richtung der Austiefung der Schale erstrecken.

Nach einer Reihe von vorteilhaften Ausführungsvarianten ist folgendes vorgesehen:

– Die Verstärkungsrippen haben eine insgesamt dreieckige Form mit einer kurzen ersten Seite, die sich an eine Erzeugende der Nabe anschließt, einer längeren zweiten Seite, die sich an den Arm anschließt, und einer freien dritten Seite, die zum Innern der Austiefung der Schale gerichtet ist, wobei das Verhältnis zwischen der Länge der zweiten Seite und der Gesamtlänge des Arms vorteilhafterweise zwischen 30% und 70% liegt.
– Das Verhältnis zwischen der Dicke der Rippe und der Dicke des Arms liegt zwischen 15% und 40%.
– Die Arme weisen in dem Bereich, der an ihren Anschluss an die Nabe angrenzt, einen Bereich mit geringerer Dicke auf, der sich auf einem Teil der Länge der Rippe erstreckt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
1 zeigt eine entlang der Linie I-I von 2 ausgeführte Schnittansicht eines Zentrifugalturborades gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine entlang der Linie II-II von 1 ausgeführte Draufsicht auf das gleiche Zentrifugalturborad.
3 zeigt eine vergrößerte Ansicht zu 1 im Bereich einer Verstärkungsrippe eines Arms.
4 zeigt eine entlang der Linie IV-IV ausgeführte Draufansicht der Mitte des Turborades, wobei insbesondere die verschiedenen Arme und ihre Rippe dargestellt sind.
In den 1 und 2 wird mit der Bezugsnummer 10 insgesamt ein Zentrifugalturborad bezeichnet, das typischerweise einteilig durch Spritzgießen aus einem Kunstharz hergestellt wird.
Dieses Turborad ist zur Anbringung an der Welle 12 eines Antriebsmotors 14 über eine Nabe 16 bestimmt, in der die Welle 12 fest eingesetzt ist.
Das Turborad 10 weist insgesamt die Form eines abgeflachten Zylinders auf, dessen Durchmesser deutlich größer als seine Höhe ist. Ein typisches, aber natürlich nicht verbindliches Beispiel eines solchen Turborads weist einen Gesamtdurchmesser von 140 mm bei einer Höhe des zylindrischen Teils von 70 mm auf.
Der äußere Teil des Turborades 10 besteht aus einem kreisförmigen Umfangskranz 18, der eine Mehrzahl von Schaufeln 20 trägt. Diese einzelnen Schaufeln sind untereinander durch ein gemeinsames Element 22 in Form eines kreisförmigen Kranzes (untere Seite mit Blick auf 1) und auf der anderen Seite durch ein Versteifungselement 24 mit zylindrischer Form verbunden.
Der Umfangskranz 18 ist über das in Form einer kreisförmigen Scheibe ausgeführte Element 22 durch eine Reihe von Armen 26 verbunden. Um eine maximale Kompaktheit zu gewährleisten, ist die Nabe 16 in axialer Richtung auf der Seite angeordnet, die der Seite des scheibenförmigen Elements 22 gegenüberliegt, um einen Teil des Gehäuses des Motors 14 im mittleren Raum des Turborades aufzunehmen.
Durch diese besondere Gestaltung erhält die Gesamtheit der Arme eine allgemeine Schalenform, deren Mitte mit der Nabe zusammenfällt und deren Umfang sich bei 22 an den Umfangskranz 18 anschließt.
Wenn das Turborad drehend angetrieben wird, wird die Luft durch die Schaufeln 30 in radialer Richtung nach außen mitgenommen (Zentrifugaleffekt), was zu einer Ansaugung (Pfeile 28) der Luft axial auf der Seite des Gebläses führt, die der Seite gegenüberliegt, auf der sich der Motor 14 befindet, wobei die so angesaugte Luft in radialer Richtung (Pfeile 30) gedrückt wird.
Bei Betrachtung von 1 ist daher festzustellen, dass der Luftstrom, der von oben (mit Blick auf die Figur) angesaugt und seitlich weggedrückt wird, einen Verlauf aufweist, der in etwa den Armen 26 folgt, weshalb die Form dieser Arme unter dem aerodynamischen Aspekt nicht neutral ist. Aufgrund eines Mitführungseffekts, durch den die an ihnen angrenzende Luftschicht mitgeführt wird, wirken diese Arme außerdem an der Kühlung des Motors 14 mit, indem sie einen Luftstrom im Innenraum des Gebläses zirkulieren lassen, in dem sich dieser Motor befindet.
Nach einem Merkmal der Erfindung ist zumindest ein Teil, vorzugsweise die Gesamtheit, der Arme 26 mit einer Verstärkungsrippe 32 im Bereich des Anschlusses an die Nabe 16 versehen, wobei diese Rippen in dem konkaven Bereich der Schale angeordnet, das heißt zum Motor 14 gerichtet sind.
3 zeigt in einer vergrößerten Ansicht die Gestaltung der Rippen 32, die jeweils eine in etwa dreieckige Form aufweisen, mit einer kurzen Seite 34, die sich an eine Erzeugende der Nabe 16 anschließt, einer langen Seite 36, die sich an den Arm 26 entlang seiner Hauptrichtung anschließt, wie in der Unteransicht von 4 zu erkennen ist, und einer freien dritten Seite 34, die zur Austiefung der Schale gerichtet ist.
In dem weiter oben angeführten Bemaßungsbeispiel können sich die Rippen auf einer Länge l (1) von etwa 30 mm bei einer Gesamtlänge L des Arms von etwa 75 mm erstrecken. Die an die Nabe anstoßende kurze Seite 34 kann eine Länge in einer Größenordnung von 10 mm aufweisen.
In diesem Zusammenhang ist festzustellen, daß die freie Kante 38 so gestaltet wurde, daß sie eine leichte Rundung erhält, damit sie der Form des Gehäuses des Motors 14 folgen kann, das in 1 mit gestrichelten Linien dargestellt ist.
Bei einer Abmessung d in Querrichtung der Arme (Dicke) von 5 mm kann für die Rippe eine Dicke e in einer Größenordnung von 1,5 mm vorgesehen werden.
Eine solche Gestaltung ermöglicht eine ganz erhebliche Verstärkung der mechanischen Festigkeit des Turborades. Falls dies gewünscht wird, kann der Bereich des Arms 40 in der Nähe der Nabe 16 eine geringere Dicke aufweisen, um den Anschluss der Mehrzahl von Armen an die Nabe zu vereinfachen. Dabei ist zu beachten, dass die Lokalisierung der Rippen auf der konkaven Seite der Schale im Gegensatz zu den üblichen Ausführungen eine erhebliche Verringerung der Geräuschentwicklung im Vergleich zu Rippen, die auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet sind, ermöglicht.
Darüber hinaus ermöglicht eine solche Anordnung der Rippen eine intensive Bewegung der Luft, die in dem Raum zwischen dem Motor 14 und dem Innern der durch die Arme 26 gebildeten Schale enthalten ist, woraus sich als Folge eine ausgezeichnete Belüftung des Motors, insbesondere seines oberen Lagers 42 (1), ergibt.

Claims

Zentrifugalturborad, insbesondere für eine Heizungs-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, umfassend: eine mittige Nabe (16), die an einer Welle (12) eines Motors (14) angebracht werden kann, einen Umfangskranz (18), der mit einer Abfolge von Schaufeln (20) versehen ist, um Luft axial (28) durch das Innere des Kranzes anzusaugen und radial (30) nach außen zu drücken, sowie eine Mehrzahl von Armen (26), die die Nabe und den Umfangskranz verbinden wobei die Reihe von Armen eine insgesamt konkave Schalenform definiert, wobei sich die Arme an die Nabe in der Mitte der Schale und an den Kranz am Umfang der Schale anschließen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige der Arme in dem Bereich in der Nähe des Anschlusses an die Nabe Verstärkungsrippen (32) tragen, die sich in einer axialen Schnittebene in Richtung der Austiefung der Schale erstrecken und sich an den Armen (26) in axialer Richtung der Austiefung anschließen.
Turborad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsrippen eine insgesamt dreieckige Form aufweisen, mit einer kurzen ersten Seite (34), die sich an eine Erzeugende der Nabe anschließt, einer längeren zweiten Seite (36), die sich an den Arm anschließt, und einer freien dritten Seite (38), die zum Innern der Austiefung der Schale gerichtet ist.
Turborad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen der Länge (l) der zweiten Seite und der Gesamtlänge (L) des Arms zwischen 30% und 70% liegt.
Turborad nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen der Dicke (e) der Rippe und der Dicke (d) des Arms zwischen 15% und 40% liegt.
Turborad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Arme in dem Bereich, der an ihren Anschluss an die Nabe angrenzt, einen Bereich mit geringerer Dicke (40) aufweisen, der sich auf einem Teil der Länge der Rippe erstreckt.