DE2909083A1 - AUTOMOTIVE COOLING FAN - Google Patents
AUTOMOTIVE COOLING FANInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Automobil-Kühlventilator, insbesondere einen solchen mit flexiblen Flügeln, die bei zunehmender Drehgeschwindigkeit ausbiegen.The invention relates to an automobile cooling fan, in particular one with flexible wings, which with increasing speed of rotation bend out.
Bei der bisherigen Konstruktionsweise derartiger Ventilatoren sind die Flügel verhältnismäßig breit. Auf diese Weise ergibt sich eine angemessene Luftströmung bei geringer Geschwindigkeit. Das Flügelmaterial ist außerordentlich dünn, z.B. o,4 mm, wodurch sich die Flügel bei höheren Geschwindigkeiten rasch ausbiegen können. Dadurch werden Leistungsverbrauch und Geräuschentwicklung sehr klein gehalten, wenn der Bedarf an Luftströmung in großem Maße durch die Fahrzeugbewegung sichergestellt ist. Nun Slit die natürliche Frequenz derartiger Flügel zuweilen eng an bzw. in den Zündfrequenzbereich des Motors im Leerlauf. Dies führt zu Flügelvibrationen beträchtlicher Amplitude. Diese Vibration kann unter bestimmten Umständen zur Ermüdung und zum vorzeitigen Bruch der Ventilatorflügel führen.In the previous design of such fans are the wings relatively broad. This will provide adequate low speed airflow. The wing material is extremely thin, e.g. 0.4 mm, which means that the blades can quickly bend at higher speeds. Through this Power consumption and noise are kept very low when the need for air flow is largely due to vehicle movement is ensured. Now slit the natural frequency such wing sometimes close to or in the ignition frequency range of the engine when idling. This leads to wing vibrations more considerably Amplitude. This vibration can, under certain circumstances, lead to fatigue and premature breakage of the fan blades.
Dem Vibrationsproblem kann dadurch begegnet werden, daß schwereres Flügelmaterial verwendet wird, und/oder dadurch, daß die Flügelbreite verringert wird. Dies erhöht die Eigenfrequenz der Flügel. Diese Maßnahme führt jedoch su einem Opfer bei der an sich ja gewünschten Flügelausbiegung bei hohen Geschwindigkeiten.The vibration problem can be countered by adding heavier Wing material is used, and / or in that the wing width is reduced. This increases the natural frequency of the wings. However, this measure leads to a sacrifice in the actually desired one Wing deflection at high speeds.
In den ÜS-PSen 3 625 413 und 4 o37 987 ist beschrieben, daß dem Vibrationsproblexn dadurch begegnet werden kann, daß die EigenfrequenzIn the ÜS-PSs 3 625 413 and 4037 987 it is described that the vibration problem can be countered by the fact that the natural frequency
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der Flügel auf eine Frequenz angehoben wird, die über der normalen Leerlaufdrehzahl des Motors liegt.the wing is raised to a frequency that is above normal Engine idling speed.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Ventilator der genannten Art zu schaffen, bei dem das Vibrationsproblem auf andersartige Weise gelöst ist.The object of the present invention is to create a fan of the type mentioned, in which the vibration problem is different Way is resolved.
Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 beschriebene Erfindung gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by the invention described in the characterizing part of claim 1 ; advantageous developments are given in the subclaims.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigenEmbodiments of the invention are based on the Drawing explained in more detail; show it
Fig. 1 die schematische Sitenansicht, teilweise imFig. 1 is the schematic side view, partly in
Schnitt gemäß Linie 1-1 von Fig. 2/ von einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;Section along line 1-1 of FIG. 2 / of a first embodiment of the invention;
Fig. 2 die Endansicht, gesehen in Richtung der PfeileFigure 2 is the end view looking in the direction of the arrows
2-2 von Fig. 1;2-2 of Figure 1;
Fig. 3 die Endansicht, gesehen in Richtung der PfeileFigure 3 is the end view looking in the direction of the arrows
3-3 von Fig. 1;3-3 of Figure 1;
Fig. 4 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, gemäßFig. 4 is a side view, partly in section, according to
Linie 4-4 von Fig. 5, eines zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels;Line 4-4 of Figure 5, a second according to the invention Embodiment;
Fig. 5 einen Schnitt gemäß Linie 5-5 von Fig. 4.FIG. 5 shows a section along line 5-5 of FIG. 4.
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In den Fig. 1 und 4 sind Vibrationsisolatoren dargestellt, die insgesamt mit 1o bzw. 11o gekennzeichnet sind. Jeder derartige Vibrationsisolator enthält zwei in Abstand befindliche starre Teile 12, 14 bzw. 112,114 sowie ein zwischenliegendes nachgiebig-elastisches Teil 16,116. Eines der starren Teile von jedem Isolator ist mit der Nabe 5o,15o eines Ventilators mit flexiblen Flügeln verbunden. Das andere starre Teil 12,112 von jedem Isolator ist mit dem Ventilatorantrieb verbunden, in der Zeichnung mit einer Wasserpumpe 6o bzw. einem herkömmlichen Abstandsstück 16o.In FIGS. 1 and 4, vibration isolators are shown, which are identified as a whole by 1o and 11o, respectively. Any such vibration isolator contains two spaced apart rigid parts 12, 14 and 112, 114 as well as an intermediate flexible elastic Part 16,116. One of the rigid parts of each isolator is connected to the hub 5o, 15o of a fan with flexible blades. That other rigid part 12,112 of each isolator is to the fan drive connected, in the drawing with a water pump 6o resp. a conventional spacer 16o.
In den Fig. 1-3 ist ein insgesamt mit 1o bezeichneter Isolator dargestellt, der eine starre innere und eine starre äußere Hülse 12 bzw. 14 aus gegossenem Aluminium und ein zwischenliegendes Teil 16 aus vulkanisiertem Gummi enthält. Die äußere Schale 14 ist ein Hohlzylinder mit einem, radial nach innen ragenden Ringflansch 18 am einen Ende und vier radial nach innen ragenden Fingern 2o am anderen Ende. Die Finger 2o sind, wie dargestellt, in Abständen von 9o angeordnet. Jeder Finger ragt radial nach innen ungefähr bis zur Hälfte auf die Mittelachse 22 des Isolators 1o zu. Seine axiale Erstreckung beträgt etwas weniger als die Hälfte der Gesamtlänge der Schale 14. Er enthält eine Gewindebohrung 24, die parallel zur gemeinsamen Achse 22 von Schale und Isolator verläuft.In Figs. 1-3, an isolator designated as a whole by 1o is shown, one rigid inner and one rigid outer sleeve 12 and 14 respectively made of cast aluminum and an intermediate part 16 made of vulcanized rubber. The outer shell 14 is a Hollow cylinder with an annular flange 18 protruding radially inward at one end and four fingers 2o protruding radially inward at the other end. The fingers 2o are, as shown, at intervals of 9o arranged. Each finger protrudes radially inward approximately halfway towards the central axis 22 of the insulator 1o. Its axial Extension is slightly less than half the total length of the shell 14. It contains a threaded hole 24 which is parallel to the common axis 22 of shell and insulator runs.
Der innere Träger 12 enthält vier radial nach außen hervorspringende Flügel 2 6, die voneinander einen Abstand von 9o° besitzen und sich über die Gesamtlänge der Schale erstrecken. Jeder Flügel 26 ist, wie dargestellt, in ümfangsrichtung zwischen einem entsprechenden PaarThe inner support 12 includes four radially outwardly protruding Wing 2 6, which have a distance of 9o ° from each other and are Extend the entire length of the shell. As shown, each wing 26 is circumferentially between a respective pair
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der Finger 2o an der äußeren Schale angeordnet. Er enthält eine Durchgangsbohrung 28 parallel zur Achse 2o des Isolators 1o und des Trägers 12. Die Mitte dieser Durchgangsbohrung liegt auf einem Kreis, der koaxial zur Achse 22 ist und durch die Mitten der Gewindebohrungen 24 an der äußeren Schale verläuft.the finger 2o arranged on the outer shell. It contains one Through-hole 28 parallel to the axis 2o of the insulator 1o and of the carrier 12. The center of this through-hole rests on it a circle coaxial with axis 22 and passing through the centers of threaded bores 24 on the outer shell.
Am hinteren Ende des Trägers 12 ist eine flache Ausrichtfläche 3o ausgebildet, die senkrecht zur Achse 22 verläuft und axial rückwärts von dem äußeren Schalenflansch 18 angeordnet ist. Ein Pilotloch 32 erstreckt sich koaxial in das Ende des Trägers 12, senkrecht zur Fläche 3o. Ein entsprechender Pilotzapfen 34 ragt koaxial vom Vorderende 33 der Schale hervor. Der Zapfen 34 ragt, wie dargestellt, über das flache Vorderende 36 der äußeren Schale 14 hinaus, welches selbst senkrecht zur Achse 22 und jenseits des Körpers des inneren Trägers 22 angeordnet ist. Der ringförmige Rand 19 des Flansches 18 berührt den Außenumfang der Flügel 26, wodurch die innere und äußere Schale koaxial zueinander positioniert werden. Ein Ringflansch 38 mit einem Durchmesser, der größer als der minimale Durchmesser des äußeren Schalenflansches 18 ist, ragt vom Umfang des Körpers der inneren Schale 14 auf der Seite des Flansches 18, die zum Pilotzapfen 34 weist, nach außen.At the rear end of the carrier 12 is a flat alignment surface 3o formed, which is perpendicular to the axis 22 and axially backwards from the outer shell flange 18 is arranged. A pilot hole 32 extends coaxially into the end of beam 12, perpendicular to surface 3o. A corresponding pilot pin 34 protrudes coaxially from the Front end 33 of the shell. The pin 34 protrudes, as shown, beyond the flat front end 36 of the outer shell 14, which itself is arranged perpendicular to the axis 22 and beyond the body of the inner beam 22. The annular edge 19 of the flange 18 contacts the outer periphery of the blades 26, thereby positioning the inner and outer shells coaxially with one another. An annular flange 38 with a diameter greater than the minimum diameter of the outer shell flange 18 protrudes from the periphery of the body of the inner shell 14 on the side of the flange 18 facing the pilot pin 34 points outwards.
Das Zwischenteil 16 aus Gummi füllt den Ringraum zwischen der inneren und der äußeren Schale und ist mit beiden verbunden. Ein Ende des Teils 16 berührt die Innenseite des Flansches 18 der äußeren Schale 14. Das andere ist ungefähr koplanar zum vorderen Ende 33 des Körpers des inneren Trägers 12. Ohne das Zwischenteil 16 könntenThe intermediate part 16 made of rubber fills the annular space between the inner and the outer shell and is connected to both. One end of the part 16 contacts the inside of the flange 18 of the outer Shell 14. The other is roughly coplanar with the front end 33 of the body of the inner carrier 12. Without the intermediate part 16 could
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sich die innere und die äußere Schale gegeneinander innerhalb der Grenzen frei verdrehen, die von den Fingern 2o und den Flügel 26 vorgegeben sind.the inner and outer shells rotate freely with respect to one another within the limits established by the fingers 20 and the wings 26 are given.
Der Isolator 11o in der Ausführungsform nach den Fig. 4-5 enthält eine kreisförmige Stahlscheibe 114, die koaxial an die Vorderseite der Nabe 15o eines Ventilators mit flexiblen Flügeln punktgeschwexßt ist. Ein Stahlträger 112 ist koaxial an die Vorderseite eines herkömmlichen Abstandsstückes 16o montiert (das seinerseits herkömmlicherweise koaxial auf die Wasserpumpe aufmontiert ist). Ein elastisches Gummikissen 116 liegt zwischen Scheibe und Träger und ist mit diesen verbunden. Der Träger 112 enthält eine Kreisscheibe 17o und fünf nach oben stehende, axiale Rohre, ein Mittelrohr 172 und vier über den Umfang verteilte Bolzenrohre 174, die jeweils an einem Ende ein entsprechendes Loch durch die Scheibe 17o begrenzen. Die Bolzenrohre 174 -besitzen alle dieselbe Länge und befinden sich in Abständen von 9o° auf einem Kreis, der koaxial zur Scheibe 17o und zum Mittelrohr 172 ist. Das Ende 176 von jedem Rohr, welches von der Scheibe 17o entfernt ist, berührt die axiale Fläche 162 des Abstandsstückes 16o. Bolzen 178, welche durch die Rohre 174 und die entsprechenden, damit ausgerichteten Bohrungen 164 im Abstands— stück 16o verlaufen, fixieren den Isolator 11o (und die daran befestigte Ventilatornabe) senkrecht zur Achse 122 des Abstandsstückes 16o und des Isolators 11o. Das Mittelrohr 172 ist geringfügig kürzer als die Rohre 172 und besitzt einen kleinen Abstand von der Vorderfläche 162 des Abstandsstückes. Es bildet eine Pilotbohrung 132, welche den Pilotzapfen 166 des Abstandsstückes 16o aufnimmt.The isolator 11o in the embodiment of FIGS. 4-5 includes a circular steel disc 114 coaxially attached to the front the hub 15o of a fan with flexible blades is spot-welded. A steel beam 112 is coaxial with the front of a conventional one Spacer 16o mounted (which in turn conventionally is mounted coaxially on the water pump). An elastic rubber cushion 116 lies between the disc and the carrier and is with connected to these. The carrier 112 includes a circular disk 17o and five upstanding axial tubes, one center tube 172 and four Bolt tubes 174 distributed over the circumference, each delimiting a corresponding hole through the disk 17o at one end. the Bolt tubes 174 - all have the same length and are located in Distances of 9o ° on a circle that is coaxial with the disk 17o and with the central tube 172. The end 176 of each tube, which is away from disk 17o, contacts axial surface 162 of the spacer 16o. Bolts 178 which are spaced apart through tubes 174 and the corresponding aligned bores 164 piece 16o, fix the insulator 11o (and the attached Fan hub) perpendicular to the axis 122 of the spacer 16o and the insulator 11o. The center tube 172 is slightly shorter than the tubes 172 and is a small distance from the front face 162 of the spacer. It forms a pilot hole 132 which receives the pilot pin 166 of the spacer 16o.
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Hierdurch wird der Isolator 11o koaxial zum Abstandsstück 16o ausgerichtet. Wie zu erkennen ist, verläuft jedes Rohr 174 koaxial durch zwei aufeinander ausgerichtete Löcher 180,182 in der Scheibe 114 und in der Ventilatornabe 15o. Das Rohr 172 verläuft durch die Löcher 184,186, die koaxial zur Scheibe 114 und zur Nabe 15o sind. Die Löcher 180,182 sind geringfügig größer als der Außendurchmesser des Rohres 174, welches durch das entsprechende Loch verläuft, so daß der Umfang des Rohres einen Abstand von den Lochseiten besitzt und diese nicht berührt. Die Innenseiten der Löcher 184,186 bilden Gleitpassungen mit der Außenseite des Rohres 172.This aligns the insulator 11o coaxially with the spacer 16o. As can be seen, each tube 174 extends coaxially through two aligned holes 180,182 in disc 114 and 114 in the fan hub 15o. Tube 172 passes through holes 184,186 which are coaxial with disc 114 and hub 15o. the Holes 180,182 are slightly larger than the outside diameter of the Tube 174, which runs through the corresponding hole, so that the circumference of the tube has a distance from the hole sides and this does not affect. The insides of the holes 184, 186 form sliding fits with the outside of the tube 172.
Der Isolator 1o bzw. Ho wird unter Verwendung herkömmlicher Verfahren hergestellt. Der Innenträger 12 und die Außenschale 14 sowie der Träger 112 werden gegossen und dann maschinell bearbeitet. Die Scheiben 114,17ο werden aus einem Stahlblech gestanzt; die Rohre 172,174 werden angeschweißt. Die beiden starren Teile der entsprechenden Isolatoren werden dann relativ zueinander,wie in der Zeichnung dargestellt, positioniert. Gummi wird in den Raum zwischen ihnen eingespritzt und dann vulkanisiert. Hierdurch wird das entsprechende elastische Zwischenteil 16,116 gebildet. Bei der Herstellung des Isolators Ho wird danach die Ventilatornabe 15o mit Punktschweißungen befestigt.The isolator 1o or Ho is made using conventional methods manufactured. The inner support 12 and the outer shell 14 as well the carrier 112 are cast and then machined. the Discs 114,17ο are punched from a sheet of steel; the pipes 172,174 are welded on. The two rigid parts of the corresponding Isolators are then relative to each other, as in the drawing shown, positioned. Rubber is injected into the space between them and then vulcanized. This will make the appropriate elastic intermediate part 16,116 formed. In the preparation of of the isolator Ho is then the fan hub 15o with spot welds attached.
Der Isolator 1o wird an die Stelle des Äbstandsstückes gesetzt, das herkömmlicherweise zur Montage des Ventilators auf der Wasserpumpe 60 des Motors verwendet wird. Das Mittelioch 52 der Ventilatornabe 5o wird auf den Pilotzapfen 34 geschoben. Der Ventilator wirdThe insulator 1o is put in place of the spacer, conventionally to mount the fan on the water pump 60 of the engine is used. The center hole 52 of the fan hub 5o is pushed onto the pilot pin 34. The fan will
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auf dem Abstandsstück 1o durch die Bolzen 54 festgehalten, die durch die Ventilatornabe in die Gewindebohrungen 24 verlaufen. Die Endfläche 36 der äußeren Schale 14 liegt gegen die Rückseite der Ventilatornabe an und richtet diese in einer Ebene senkrecht zur Achse 22 aus. Der Isolator 1o selbst wird an der Vorderseite der Wasserpumpe 6o mit durch die Bohrungen 2 8 verlaufenden Bolzen 62 montiert. Er ist koaxial zur Wasserpumpe 6o durch den Pilotzapfen 66 positioniert, der in die Pilotbohrung 32 des Isolators ragt. Eine weitere Ausrichtung erfolgt durch die Fläche 3o, welche die Vorderseite der Wasserpumpe berührt. Alles zusammen stellt sicher, daß die Isolatorachse 22 parallel zur Drehachse der Wasserpumpe ist.held on the spacer 1o by the bolts 54, the run through the fan hub into the threaded bores 24. The end surface 36 of the outer shell 14 lies against the rear the fan hub and aligns it in a plane perpendicular to the axis 22. The isolator 1o itself is at the front of the water pump 6o with bolts 62 running through the bores 28. It is coaxial with the water pump 6o through the pilot pin 66 positioned which protrudes into the pilot bore 32 of the insulator. A further alignment takes place through the surface 3o, which touches the front of the water pump. Everything together ensures that the isolator axis 22 is parallel to the axis of rotation of the water pump is.
Der Isolator 11o, der ein einstückiges Teil des Ventilators ist, wird unter Verwendung eines herkömmlichen Abstandsstückes 16o montiert und durch Bolzen 178 befestigt. Die berührten Zylinderflächen des Rohres 172, der Pilotzapfen 166 sowie die Berührung zwischen den Enden 176 der Rohre 174 und der axialen Fläche 162 des Abstandsstückes stellen gemeinsam sicher, daß der Isolator 11o und der Ventilator 15o gegenüber dem Abstandsstück 16o richtig ausgerichtet sind.The isolator 11o, which is an integral part of the fan, is assembled using a conventional spacer 16o and fastened by bolts 178. The contacted cylindrical surfaces of the tube 172, the pilot pin 166 as well as the contact between the ends 176 of the tubes 174 and the axial surface 162 of the spacer together ensure that insulator 11o and fan 15o are properly aligned with spacer 16o are.
Von der Wasserpumpe 6o bzw. dem Abstandsstück 16o wird über das GummiZwischenteil 16,116 Drehmoment auf den Ventilator übertragen. Zwischen der inneren und der äußeren Schale 12 bzw. 14 gibt es keine direkte drehmomentenübertragende Berührung, auch nicht zwischen dem Träger 112 und der Scheibe 114 (da die Löcher 18o,182From the water pump 6o or the spacer 16o is via the Rubber intermediate part 16,116 transmit torque to the fan. There is no direct torque-transmitting contact between the inner and outer shells 12 and 14, not even between them the carrier 112 and the washer 114 (since the holes 18o, 182
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größer als die Rohre 174 sind). Vom Motor kommende Vibrationen werden durch den elastischen Gummi gedämpft. larger than tubes 174). Vibrations coming from the engine are dampened by the elastic rubber.
Als Sxcherheitsmaßnahme ergibt die radiale Überlappung der Flansche 18,38 des Isolators 1o bzw. der Scheibe 114 und des Trägers 112 beim Isolator 11o einen positiven axialen Halt, der verhindert, daß der Ventilator losbrechen kann.The radial overlap of the flanges is a safety measure 18, 38 of the insulator 1o or the disk 114 and the carrier 112 at the insulator 11o a positive axial hold, which prevents the fan can break loose.
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