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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gebläseeinheit für die Wärmetauscheranordnung eines
Kraftfahrzeugs (z.B. US-A-5 765 630).
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Die
Erfindung bezieht sich genauer auf eine Gebläseeinheit für die Wärmetauscheranordnung eines
Kraftfahrzeugs, umfassend zumindest einen Rotor, welcher einen Satz
von Hauptblättern
umfasst, deren Sehnen zur Rotationsachse des Rotors geneigt sind,
wobei der zumindest eine Rotor angrenzend an die Stirnfläche der
Wärmetauscheranordnung
angeordnet ist.
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Bei
bekannten Gebläseeinheiten
des obenstehend dargelegten Typs gibt es zwischen jedem Paar von
nebeneinanderliegenden Blättern
des Rotors oder der Rotoren einen Raum, durch den die Kühlluft hin
zur Wärmetauscheranordnung
strömen kann.
Dieser Raum ist im Allgemeinen groß, wenn sein zu den Sehnen
der Rotorblätter
lotrechter Bereich berücksichtigt
wird. Wenn sich das Kraftfahrzeug im Betrieb befindet, trifft die
Luft die Rotoren jedoch in einer Richtung, die zur Längsachse
des Kraftfahrzeugs im Allgemeinen parallel ist, das heißt, zur Rotationsachse
des Rotors oder der Rotoren im Wesentlichen parallel ist, so dass
als erste Schätzung der
Nutzquerschnitt für
das Strömen
der Luft durch die Rotoren im Zustand, in dem sich das Kraftfahrzeug
in Bewegung befindet und der Rotor oder die Rotoren stationär sind,
vom stirnseitigen Bereich der Räume
zwischen nebeneinanderliegenden Blättern gebildet wird, das heißt, von
der Verlängerung
des Bereichs dieser Räume
in einer Richtung, die zur Rotationsachse des Rotors oder der Rotoren
parallel ist.
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Aus
diesem Grund und insbesondere bei Rotoren, die eine relativ große Anzahl
von Blättern
aufweisen, ist der gesamte stirnseitige Bereich der Räume zwischen
Paaren von Rotorblättern,
der für
das Durchströmen
der Luft nützlich
ist, wenn der Rotor oder die Rotoren stationär sind, sehr klein im Vergleich
zu jenem Gesamtbereich, der erhalten wird, wenn dieselben Räume in einer
zu den Sehnen der Blätter
lotrechten Richtung berücksichtigt
werden. Anders ausgedrückt,
das Vorhandensein der Blätter bildet
ein Hindernis für
die Luft, welche jeden Rotor von vorne erreicht und durch den Rotor
strömen muss,
um zur Wärmetauscheranordnung
zu gelangen. Dieses Hindernis bewirkt eine Verringerung des Durchsatzes
durch den Rotor oder die Rotoren und folglich eine Verminderung
der Kühlung
der Wärmetauschereinheit.
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Zur Überwindung
dieses Problems besteht der Gegenstand der Erfindung in einer Gebläseeinheit
des obenstehend erwähnten
Typs, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie eine Statorstruktur
umfasst, welche einen Satz von Hilfsblättern umfasst, die vom jeweiligen
Rotor getrennt sind und bezüglich der
Richtung des Luftstroms vor diesem angeordnet sind, wobei die Hilfsblätter solcherart
verkeilt sind, um den Luftstrom in einer Richtung, die zu den Sehnen
der Hauptblätter
im Wesentlichen parallel ist, zum jeweiligen Rotor zu lenken, wenn
sich der Rotor im stationären
Zustand befindet.
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Aufgrund
dieses Konzepts kann der Luftstrom, der durch die erfindungsgemäße Gebläseeinheit
strömt,
verglichen mit jenem, der durch bekannte Einheiten hindurchgelassen
wird, erheblich gesteigert werden, da die Luft stromaufwärts vom
Rotor oder von den Rotoren abgelenkt wird, so dass sie durch diese
hindurchströmen
kann, ohne durch das Vorhandensein der Rotorblätter wesentlich behindert zu
werden.
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Weitere
Eigenschaften und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden
detaillierten Beschreibung klarer hervor, welche unter Bezugnahme auf
die angeschlossenen Zeichnungen dargestellt ist, die rein anhand
eines nicht einschränkend
gedachten Beispiels dargelegt sind, wobei:
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1 eine
Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Einheit ist, die an einem
vorderen Querträger
eines Kraftfahrzeugs und an einer Wärmetauscheranordnung angegliedert
ist,
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2 eine
entlang der Linie II-II der 1 im Schnitt
dargestellte, schematische Seitenansicht ist, welche das Betriebsprinzip
der Erfindung zeigt,
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3 eine
Ansicht ähnlich 1 ist,
die eine erste Variante der Erfindung zeigt, und
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4 eine
Ansicht ähnlich 3 ist,
die eine weitere Variante der Erfindung zeigt.
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Eine
Gebläseeinheit
für die
Wärmetauscheranordnung 12 eines
Kraftfahrzeugs ist zunächst
unter Bezugnahme auf die 1 und 2 im Allgemeinen
mit 1 bezeichnet und umfasst im Allgemeinen den Kühler für die Motorkühlflüssigkeit
und möglicherweise
den Kondensator der Klimaanlage und einen Kühler des Motorzwischenkühlers, welche
in einer Gruppe oder nebeneinander angeordnet sind.
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Die
Einheit 1 ist insbesondere in einer Öffnung 10 in einem
vorderen Querträger 9 des
Kraftfahrzeugs untergebracht, welcher vorzugsweise die Funktion
einer Verkleidung hat, um die Luft zur Wärmetauscheranordnung 12 zu
lenken. Ein derartiger Querträger
bildet den Gegenstand der italienischen Patentanmeldung TO98A000704
im Namen desselben Anmelders und umfasst, kurz dargestellt, eine
integrierte Struktur mit zwei symmetrisch gegenüberliegenden gabelförmigen Abschnitten 9a, 9b,
von denen jeder eine Hälfte
der Öffnung 10 definiert.
Die beiden Arme jedes Abschnitts 9a, 9b bilden
oben bzw. unten zwei im Allgemeinen parallele Zweige 13a, 13b.
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Von
den gegenüberliegenden
Enden des oberen Zweiges 13a, woran auch die Anordnung 12 angeschlossen
ist, erstrecken sich zwei seitliche Fortsätze 13, die zur Befestigung
des Querträgers 9 an
den vorderen Enden eines Paars von (nicht dargestellten) Längsträgern des
Fahrzeugrahmens und zur Verankerung einer vorderen Stoßstange
des Kraftfahrzeugs verwendet werden können, und zwei gekrümmte Flansche 14 ragen
von den gegenüberliegenden
Enden des unteren Zweiges 13b nach außen, um einen Unterteil der
Wärmetauscheranordnung 12 zu
tragen.
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Die
Gebläseeinheit 1 umfasst
zumindest einen Rotor 18, der angrenzend an die Stirnfläche der Anordnung 12 angeordnet
ist. Der Rotor 18 hat einen Satz von Blättern 20, die in einem
Ring angeordnet sind und sich von einer zentralen Nabe 19 erstrecken,
welche von Stützarmen 19a getragen
wird, die durch ein schlauchförmiges
Rohr 22 am Querträger 9 befestigt
sind. Gemäß einer
im Stand der Technik bekannten Lösung
befindet sich im Bereich der Nabe 19 ein (in 1 nicht
sichtbarer) Elektromotor zum Drehen des Rotors 18. Das
schlauchförmige
Rohr 22, das vom Quertäger 9 gestützt wird,
umgibt den Rotor 18 koaxial und definiert zusammen mit
dem Querträger
ein Paar von dynamischen Lufteinlässen 11, die an den
Seiten des Rotors 1 angeordnet sind, und zwar im Inneren
der Öffnung 10.
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Wie
in 2 deutlicher gezeigt, sind bei den Blättern 20 insbesondere
die Sehnen C, das heißt, die
imaginären
Linien, welche ihre Vorderkanten mit ihren Hinterkanten verbinden,
zur Rotationsachse des Rotors 18 geneigt.
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Erfindungsgemäß befindet
sich vor dem Rotor 18 eine Statorstruktur 24,
die einen stationären Satz
von in einem Ring angeordneten Hilfsblättern 26 umfasst,
welche von den Blättern 20 getrennt
sind und bezüglich
der Richtung des Luftstroms, der auf den Rotor trifft, wenn sich
das Kraftfahrzeug in Bewegung befindet, vor diesen angeordnet sind.
Die Blätter 26 sind
solcherart verkeilt, um den zum Rotor 18 gerichteten Luftstrom
A abzulenken, um den Luftstrom in einer Art und Weise zu lenken,
so dass er in einer Neigung, die im Wesentlichen jener der Sehnen C
der Blätter 20 entspricht,
im Verhältnis
zur Rotationsachse des Rotors 18 auf den Rotor trifft,
wenn der Rotor stationär
ist. Der Luftstrom B, der durch den Rotor 18 strömt, ist
somit zu den Sehnen C der Blätter
20 im Wesentlichen parallel, so dass die Blätter 20 nur ein minimales
Hindernis für
das Durchströmen der
Luft zum Kühlen
der Anordnung 12 bilden und daher nur eine minimale Verringerung
des Durchsatzes durch den stationären Rotor 18 verursachen.
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In 3,
in welcher zur Bezeichnung identischer oder ähnlicher Elemente dieselben
Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Zeichnungen verwendet wurden,
umfasst die Gebläseeinheit 1 ein Paar
von nebeneinander angeordneten Rotoren 18, die beispielsweise
jenem Typ angehören,
der in der italienischen Patentanmeldung TO98A000703 im Namen desselben
Anmelders beschrieben wurde. Die Blätter 20 jedes Rotors 18 erstrecken
sich von entsprechenden röhrenförmigen Naben 19,
welche einen dynamischen Lufteinlass definieren und durch eine Stützstruktur,
die eine Mehrzahl von Armen 19a aufweist, drehbar mit dem
Querträger 9 verbunden sind.
Die beiden Rotoren 18 werden insbesondere durch einen Elektromotor 21 angetrieben,
der zwischen den Rotoren eingeschoben ist und vom oberen Zweig 13a des
Querträgers 9 getragen
wird, wobei der Antrieb durch ein Übertragungssystem übertragen
wird, welches in 3 nicht im Detail dargestellt ist,
aber beispielsweise einen oder mehrere Transmissionsriemen umfasst,
die mit einer Antriebsscheibe des Motors 21 und zumindest
einer Abtriebsscheibe eines jeweiligen Rotors 18 in Eingriff
stehen.
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Bei
dieser Ausführungsform
umfasst die mit 24a bezeichnete Statorstruktur eine Querplatte 25, welche
durch Befestigungsschlaufen 25a am Querträger 9 angebracht
ist und an der ein Satz von Hilfsblättern 26 angeschlossen
ist, die sich vor den beiden Rotoren 18 im Wesentlichen
parallel zueinander erstrecken. Die Struktur 24a ist insbesondere
im Bereich der unteren Hälften
der Rotoren 18 angeordnet, welche zumindest als erste Schätzung jene
Abschnitte sind, welche der dynamischen Luft, die auf das Kraftfahrzeug
trifft, wenn dieses sich in Bewegung befindet, am meisten ausgesetzt
sind. Wie obenstehend festgestellt, ist die vordere Stoßstangeneinheit des
Kraftfahrzeugs tatsächlich
am vorderen Querträger 9 angeschlossen,
und ihr starker Hauptteil ist vor den oberen Hälften der Rotoren 18 angeordnet,
während
ihr Bereich, der vor den unteren Hälften der Rotoren 18 angeordnet
und üblicherweise
nicht für
das Absorbieren von Stößen verantwortlich
ist, normalerweise Lufteinlässe
aufweist, so dass die Luft durch diese hindurchströmen und
dynamisch auf die Sätze von
Hilfsblättern 24a treffen
kann.
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Der
zwischen Paaren von nebeneinanderliegenden Hilfsblättern 26 definierte
Raum ist vorzugsweise zum Boden hin offen, so dass jedwede Fremdkörper, die
in ihn eindringen könnten,
durch die Schwerkraft ausgestoßen
werden können.
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4,
in welcher dieselben Bezugszeichen wie in 3 identische
oder ähnliche
Elemente bezeichnen, zeigt eine weitere Variante der Erfindung. Bei
dieser Ausführungsform
umfasst die Statorstruktur vier Untergruppen von Hilfsblättern 24b,
von denen jede einen Satz von Blättern 26 umfasst,
die zumindest einen Abschnitt aufweisen, der als Kreisausschnitt
geformt und vor einem übereinstimmenden Abschnitt
eines Rotors 18 angeordnet ist, und von dem sich ein gerader
Abschnitt erstreckt, in dem die Hilfsblätter 26 zueinander
parallel sind, so dass jede Untergruppe 24b im Allgemeinen
gebogen oder J-förmig ist.
Jede Untergruppe 24b kann unabhängig von den anderen starr
am Querträger 9 befestigt sein,
oder ein Paar von Untergruppen 24b, zum Beispiel die beiden
unteren Untergruppen und die beiden oberen Untergruppen, kann zu
einer einzigen Struktur gehören,
die durch Befestigungsmittel eines bekannten Typs am Querträger 9 angebracht
ist. Natürlich
können
nur die unteren Untergruppen oder nur die oberen Untergruppen 24b vorhanden
sein.