DE9017417U1

DE9017417U1 - Lüfteraggregat für einen Kühler

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Publication number: DE9017417U1
Application number: DE9017417U
Authority: DE
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 1990-12-22
Filing date: 1990-12-22
Publication date: 1991-03-14
Anticipated expiration: 2000-12-23

Description

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PATENTANWÄLTE - EUROPEAN PATENT ATTORNEYS

D-7000 Stuttgart 1 Hospitalstraße 8 Tel. (0711) 291133/292857

Anmelder:

Behr GmbH & Co. Stuttgart, den 21.12.1990

Mauserstraße 3 G 9317

Dr.W/Rö
7000 Stuttgart 30

90-B-40

Lüfteraggregat für einen Kühler

Die Neuerung betrifft ein Lüfteraggregat für einen Kühler eines Kraftfahrzeugmotors, insbesondere für einen Personenkraftwagen, bestehend aus einer rahmenförmigen Lüfterzarge mit von ihrem Rand aus nach innen verlaufenden Streben, die an einer Nabe enden, in der ein Motor zum Antrieb eines Lüfters oder Lüfter selbst gelagert ist, dessen Schaufeln radial verlaufen und mit dem Rotor des Motores verbunden sind.

Bei bekannten Lüfteraggregaten dieser Art verlaufen die Streben zur Halterung der Nabe radial von der Nabenachse nach außen. Dies führt bei den in aller Regel ebenfalls mit radial verlaufenden Schaufeln versehenen Lüftern dazu, daß im Betrieb Geräusche, insbesondere in der Form eines Drehklanges auftreten, die insbesondere bei Personenkraftwagen nicht immer erwünscht sind.

Es ist bei Ventilatoren zwar bekannt, zur Geräuschminderung (während des Betriebes) die Schaufeln sichelförmig mit einer in bzw. entgegen der Drehrichtung verlaufenden Krümmung auszuführen. Lüfterschaufeln dieser Art sind aber für die Lüfter von Fahrzeugkühlern zum einen zu aufwendig und zum anderen auch nicht immer leistungsstark genug und festigkeitsmäßig sehr ungünstig.

Der Neuerung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Lüfteraggregat der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die

Lautstärke des Drehklanges erniedrigt werden kann bzw. der Drehklang ganz verschwindet.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einem Lüfteraggregat der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die Streben sowohl in Drehrichtung als auch entgegen der Drehrichtung des Lüfters geneigt zu einem Radius durch die Nabenachse auszubilden. Diese Ausgestaltung führt in überraschender Weise zu einem Drehklang mit im Betriebsbereich sehr viel geringerer Lautstärke bzw. verschwindet vollständig. Die Stabilität der Nabenhalterung wird durch diese Ausgestaltung aber nicht nachteilig beeinträchtigt.

Vorteilhaft ist es, die Streben bis zum Nabendurchmesser von der Drehachse des Lüfters aus radial nach außen verlaufen zu lassen und von diesem Bereich ab erst geneigt auszubilden. Vorteilhaft ist es auch, die auf einer Seite einer parallel zu den Seitenkanten der Halterung und durch die Drehachse des Lüfters verlaufenden Längsmittelebene liegenden Streben in der Drehrichtung, die auf der anderen Seite liegenden Streben dagegen entgegen der Drehrichtung geneigt auszubilden. Diese Ausgestaltung erlaubt eine symmetrische Ausbildung zu der Mittellängsachse der Zarge und bietet daher auch die Möglichkeit, die Nabe stabil zu haltern. Die Richtung der geneigten Strebenteile kann vorteilhaft etwa tangential zu einem Kreis mit dem Nabendurchmesser verlaufend sein. Es ist auch möglich, den Neigungswinkel der verschiedenen Streben unterschiedlich auszubilden.

Vorteilhaft ist es auch, koaxial zur Nabe einen Zwischenring anzuordnen, der alle Streben untereinander verbindet. Diese Ausgestaltung ergibt eine besonders gute Stabilität der Strebenanordnung und der Halterung für die Nabe. Es hat sich im übrigen gezeigt, daß eine besonders einfache Bauart dadurch entsteht, daß die Streben außerhalb des Zwischenringes gerade, innerhalb des Zwischenringes dagegen noch gekrümmt verlaufen.

Es wird auch möglich, nur einen Teil der Streben von der Halterung aus bis zum Zwischenring zu führen, so daß dieser besonders stabil gehalten ist. Die Streben können auch als Doppelstreben ausgebildet sein, die durch Querstege untereinander versteift sind. Dies erlaubt die Erzielung einer hohen Stabilität der Streben selbst, ohne dadurch aber den Durchtrittsquerschnitt der Luft durch die Lüfterhaube zu sehr zu beeinträchtigen. Besonders günstig hat es sich im übrigen erwiesen, bei einem Lüfteraggregat gemäß der Neuerung die Schaufeln des Lüfters an ihren Enden durch einen umlaufenden Mantelring zu verbinden.

Die Neuerung ist in der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch ein Lüfteraggregat nach der Neuerung,

Fig. 2 die schematische Darstellung der Stirnansicht der Lüfterzarge des Lüfteraggregates der Fig. 1 in der Richtung II gesehen,

Fig. 3 die Darstellung einer Lüfterzarge ähnlich Fig. 2, jedoch bei einer anderen Ausführungsform,

Fig. 4 eine vergrößerte Detaildarstellung der Strebenausbildung der Lüfterzarge der Fig. 3 gemäß der Einzelheit IV,

Fig. 5 die Darstellung einer Lüfterzarge ähnlich Fig. 3, jedoch in einer weiteren Ausführungsform und

Fig. 6 die schematische Darstellung des Verlaufes der Lautstärke des Lüftergeräusches über verschiedenen Frequenzen aufgetragen für einen Lüfter nach dem Stand der Technik und einen Lüfter nach der Neuerung.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Lüfteraggregat gezeigt, das aus einer Lüfterhaube (1) und einem Lüfterrad (2) besteht, dessen neun Lüfterschaufeln (3) radial zur Drehachse (4) des Lüfterrades (2) verlaufen, die auch mit der Achse einer Nabe (5) zusammenfällt, in der ein Elektro- bzw. Hyaromotor (6) befestigt ist. Die Nabe (7) des Lüfterrades (3) sitzt unmittelbar auf der Antriebswelle des Motors (6) . Fig. 1 läßt dabei erkennen, daß alle Schaufeln (3) des Lüfterrades (2) an ihren äußeren Enden fest mit einem mitlaufenden Mantelring (8) verbunden sind, in den eine Einlaufdüse (9) der Lüfterhaube (1) hereinragt, welche die Anströmung des Lüfterrades (2) verbessern soll. Fig. 2 zeigt, daß alle Lüfterschaufeln (3) radial von ihrer Nabe (7) aus nach außen verlaufen.

Die Lüfterhaube (1), die mit einem Flansch (10) an einem nicht gezeigten Wärmetauscher, zum Beispiel in der bekannten Form eines Rippenrohrkühlers angebracht wird, besteht aus einer mit dem Flansch (10) versehenen rahmenförmigen Halterung (11), die zum einen zu der kreisrunden Einlaufdüse (9) nach innen übergeht und zum anderen mit von ihrem Außenrand ausgehenden, nach innen verlaufenden Streben (12, 14, 15, 16) versehen ist, die an der Nabe (5) enden und fest mit dieser verbunden, beispielsweise aus einem Stück aus Kunststoff mit dieser hergestellt sind. Die Fig. 2 macht dabei deutlich, daß diese Streben unterschiedliche Form aufweisen, beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 aber symmetrisch zu einer Mittellängsebene (13) der Lüfterhaube (1) angeordnet sind. Die in der Fig. 1 gezeigte Strebe (12) verläuft dabei in etwa ausgehend vom Außenrand der Halterung (11) tangential zum Umfang der Nabe (5), biegt im Bereich der Nabe (5) aber radial in diese ein. Die Strebe (12) besitzt wegen der symmetrischen Ausbildung ein Pendant (12a), das spiegelsymmetrisch zu der Strebe (12) und zur Ebene (13) vom linken Rand der Halterung (11) aus tangential zur Nabe (5) nach innen geführt ist und dann radial in die Nabe einbiegt. Eine ähnliche Ausgestaltung weisen auch die anderen Streben (14 und 14a sowie 16 und 16a) auf, wobei die Lage der Biegung von

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dem gerade und etwa tangential zur Nabe verlaufenden Teil der Strebe in den radialen Teil bei den beiden Streben (16 und 16a) etwas weiter entfernt ist vom Umfang der Nabe (5) als bei den anderen Streben. Die weiteren Streben (15 und 15a) machen eine Ausnahme insoweit, als hier der gerade Teil der Streben längs einer Sekanten verläuft, welche den von der Nabe (5) gebildeten Kreisquerschnitt schneidet. Das zur Nabe (5) führende Endstück verläuft aber ebenfalls wieder radial. Die Strebe (17) schließlich verläuft rein radial zu der Achse (4). Die beiden weiteren Streben (18 und 18a) enden an einem Verbindungsbogen (19), der konzentrisch zur Achse (4) verläuft und die beiden Streben (12 und 12a) miteinander verbindet, die somit mit dem Streben (18 und 18a) und mit dem Verbindungsbogen (19) eine Art Netzwerk oberhalb der Nabe (5) bilden. Alle Streben zusammen dienen der Halterung der Nabe (5). Sie sind in der Durchströmungsrichtung der Lüfterhaube (1) und des Lüfterrades (2) sehr schmal ausgebildet, so daß ihr Strömungswiderstand gering bleibt.

Die gewählte Ausgestaltung der Streben, die nicht, wie bei bekannten Lüfterhauben radial von der Achse (4) der Nabe (5) aus nach außen zum Rand der Halterung (11) verlaufen, bewirkt, daß die rein radial verlaufenden Lüfterschaufeln (3) bei ihrer Relativdrehung gegenüber den Streben im Sinn des Pfeiles (20) im Betriebsdrehzahlbereich wesentlich geringere Geräusche verursachen. Insbesondere gelingt es durch die gezeigte Ausgestaltung der Streben, den sogenannten Drehklang zumindest deutlich zu vermindern, was aus Fig. 6 ersichtlich ist.

Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen Varianten der Anordnung und Ausgestaltung der Streben, bei denen aber ebenfalls das Prinzip der Ausgestaltung nach Fig. 2 beibehalten ist, daß ein Teil der die Nabe haltenden Streben gegenüber einem zugeordneten Radius, der durch den an der Nabe angreifenden Fuß der Streben verläuft, in der Drehrichtung (20), ein anderer Teil dagegen gegen die Drehrichtung (20) geneigt angeordnet ist. Auch das Prinzip, daß auf der rechten Seite einer Mittellängsebene (13) alle

Streben in der Drehrichtung, auf der anderen Seite der Mittellängsachse (13) dagegen gegen die ürehrichtung geneigt sind, ist bei der Ausführungsform der Fig. 3 ganz und bei der nach Fig. 5 im wesentlichen beibehalten worden.

Die Fig. 3 weicht nur insofern von der Bauart nach Fig. 2 ab, als hier zum einen nicht mehr die volle Symmetrie herrscht. Die Strebe (15) ist nicht mehr bis zur Nabe (5) geführt. Sie weicht auch dadurch ab, daß ein konzentrisch umlaufender Versteifungsring (21) - anstelle des Bogens (19) - vorgesehen ist, der alle Streben fest miteinander verbindet und dadurch eine so gestaltete Lüfterhaube auch für größere Bauarten geeignet macht, weil die freie Steglänge auf diese Weise verkürzt werden kann.

Fig. 3 zeigt - bei dem Detail IV - auch gestrichelt angedeutet, daß mehrere oder auch alle Stege (14, 15, 16) aus mehreren parallel zueinander verlaufenden Stegen (16a, 16b und 16c) aufgebaut sein können, wie das im Detail in der Fig. 4 gezeigt ist. Diese in etwa parallel zueinander verlaufenden Stege (16a, 16b und 16c) können an bestimmten Stellen - außer durch den Ring (21) - noch durch Querstege (22 und 23) untereinander versteift werden.

Die Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Steganordnung noch weit mehr von einem symmetrischen Gesamtaufbau abweicht. Gleich geblieben sind hier nur die Stege (12 und 12a) . Der Steg (14), der auch noch zur Zuführung mindestens einer elektrischen oder einer hydraulischen Leitung (24) zum Motor verwendet werden kann, besitzt kein Pendant. Ihm gegenüber, allerdings nicht symmetrisch zur Mittellängsebene (13) ist ein Steg (25) angeordnet, der zwar auch in seinem Außenbereich längs einer Sekante zu der Nabe (5) mit ihrem Außendurchmesser (5¹) verläuft, im Vergleich zum Steg (14) aber näher zur Quermittelebene (26) angeordnet ist. Auch die vier weiteren Streben (27, 28, 29 und 30) verlaufen asymmetrisch innerhalb des Rahmens (11) der Halterung. Sie bestehen aber jeweils aus

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radial in die Nabe (5) hereinverlaufenden Teilen, die dann etwa im Bereich des Umfanges der Nabe (5) zu dem zugeordneten Radius geneigt sind. Dabei ist die Strebe (30) in der Drehrichtung (20) geneigt, während die Streben (27, 28 und 29) entgegen dieser geneigt ausgebildet sind und die Neigung der Strebe (29) nur noch gering ist.

Die Fig. 6 zeigt, daß Lüfterhauben der in den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 5 gezeigten Art eine in den Betriebsdrehzahlen deutlich geringere Geräuschentwicklung aufweisen. In Fig. 6 ist die Lautstärke (L) in dB auf der Ordinate und die Frequenz in Hz auf der Abszisse aufgetragen. In gestrichelten Linien ist dabei die Lautstärke eines Lüfters nach dem Stand der Technik aufgetragen, der radial verlaufende Lüfterschaufeln und radial verlaufende Befestigungsstege für die Nabe des Lüfterrades aufweist. Der entsprechende Lautstärkenverlauf ist mit der Bezugszahl (31) versehen. Die Lautstärke (32), die im Bereich zwischen etwa 300 und 2000 Hz deutlich und im Bereich von 2000 bis 12000 Hz merkbar unter der Geräuschentwicklung eines Lüfters nach dem Stand der Technik liegt, entspricht der Lautstärkenentwicklung eines neuerungsgemäß ausgerüsteten Lüfteraggregates. Die Fig. 6 zeigt vor allen Dingen, daß der sogenannte Lüfterdrehklang f_n bei Verwendung einer Lüfterhaube gemäß der Neuerung mit etwa 10 dB deutlich niedriger als der Drehklang f_Q eines Lüfters nach dem Stand der Technik ist. Auch der Lüfterdrehklang 2f_n, der der ersten Harmonischen entspricht, ist noch deutlich niedriger als der entsprechende Drehklang eines Lüfters nach dem Stand der Technik.

Claims

Schutzansprüche

1. Lüfteraggregat für einen Kühler eines Kraftfahrzeugmotors, insbesondere für einen Personenkraftwagen, bestehend aus einer rahmenförmigen Halterung (11) mit von der Halterung aus nach innen verlaufenden Streben, die an einer Nabe (5) enden, in der ein Motor zum Antrieb eines Lüfterrades (2) oder das Lüfterrad selbst gelagert ist, dessen Schaufeln (3) radial verlaufen und mit dem Rotor des Motors verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Streben (12, 12a bis 16, 16a und 27, 28, 29, 30) von der Drehachse (4) des Lüfterrades aus nur etwa bis zum Nabendurchmesser radial verlaufen und von diesem Bereich ab in der Drehrichtung (20) und entgegen der Drehrichtung des Lüfterrades geneigt angeordnet sind.

2. Lüfteraggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf einer Seite einer parallel zu den Seitenkanten der Halterung (11) und durch die Drehachse (4) des Lüfters verlaufenden Ebene (13) liegenden Streben (12, 14, 15, 16) in der Drehrichtung (20), die auf der anderen Seite liegenden Streben (12a, 14a, 15a, 16a) dagegen entgegen der Drehrichtung geneigt ausgebildet sind.

3. Lüfteraggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der geneigte Teil der Streben (12 bis 16 und 12a bis 16a) etwa tangential zu einem Kreis mit dem Durchmesser der Nabe (5) verläuft.

4. Lüfteraggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der Neigung unterschiedlich ist.

5. Lüfteraggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß koaxial zur Nabe (5) ein Zwischen-

ring (21) oder ein Ringstück (19) vorgesehen ist, der alle Streben oder nur einen Teil davon untereinander verbindet.

6. Lüfteraggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Streben (12 bis 16 bzw. 12a bis 16a) im Bereich außerhalb des Zwischenringes (21) gerade verlaufen.

7. Lüfteraggregat nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Streben (15, 18, 18a) vom Rand der Halterung (11) aus nur bis zum Zwischenring (21) bzw. bis zum Verbindungsringstück (19) geführt ist.

8. Lüfteraggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Lüfterschaufeln (3) an ihren Enden durch einen umlaufenden Mantelring (8) verbunden sind.

9. Lüfteraggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Streben (16) als Doppel- oder Mehrfachstreben mit etwa parallel zueinander verlaufenden Strebenteilen (16a, 16b, 16c) ausgebildet sind, deren Strebenteile durch Querstege (23, 23a) untereinander versteift sind.