EP0182145B2

EP0182145B2 - Einstückiges Kunststoff-Lüfterrad

Info

Publication number: EP0182145B2
Application number: EP85113621A
Authority: EP
Inventors: Gerhard Reichert; Friedrich Riedel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-11-09
Filing date: 1985-10-25
Publication date: 1994-03-09
Anticipated expiration: 2005-10-25
Also published as: EP0182145A1; ATE50836T1; JPS61116097A; EP0182145B1; DE3576391D1; US4639193A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein einstückiges Kunststoff-Radiallüfterrad gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1; ein derartiges Lüfterrad ist aus der DE-C2-29 39 385 bekannt.
In Kraftfahrzeugen werden Lüfterräder durch kleine Gleichstrommotoren angetrieben. Diese Motoren werden statorseitig permanentmagnetisch erregt; im Rotor ist eine Ankerwicklung in offenen Nuten untergebracht. Pro Umdrehung pulsiert das abgegebene Drehmoment mit der Nutenzahl oder derem Vielfachen (Nutungsfrequenz). Diese Pulsation des abgegebenen Drehmomentes führt bei einem auf die Motor-Antriebswelle starr aufgezogenen Lüfterrad dazu, daß die Radtangente pro Umdrehung im Takte der Nutungsftequenz eine geringe Relativbewegung ausführt Findet nun diese Nutungsfrequenz in tangentialer Radrichtung eine Resonanzfläche, z.B. in Form des Schaufelkranzes des Radialgebläses, so ist bei bestimmter Umdrehungszahl ein störender Frequenzton hörbar. Durch motorseitige Maßnahmen, wie z.B. einer Nutungsschrägung, kann diese Erregung zwar klein gehalten, aber nicht ganz vermieden werden.
Bisher wurde versucht, die Arbeitspunkte des Lüfters außerhalb dieser Resonanzstellen zu legen. Zur Lösung dieses Problems ist es durch die eingangs genannte DE-C2-29 39 385 bekannt, zwischen der mit der Motorantriebswelle verbundenen Nabe und dem Schaufelkranz eines Radiallüfterrades ein Zwischenstück aus Speichen vorzusehen, die wie ein Bündel parallel geschalteter Federn wirken sollen. Diese Speichen sind derart bogenförmig ausgebildet, daß das durch sie gebildete Zwischenstück schalenförmig gewölbt den antreibenden Motor zumindest teilweise umhüllt.
Durch die FR-A-2 431 049 ist weiterhin ein Radiallüfterrad bekannt, bei dem die Übertragung von unerwünschten Unwuchten des Schaufelkranzes auf die Antriebswelle und die damit bedingte geräuschbehaftete größere Laufunruhe durch solche elastische Zwischenteile zwischen der die Antriebswelle umfassenden Nabe und dem Schaufelkranz vermieden werden soll, die durch eigene Verformung die radiale Verschiebung des Schaufelkranzes aufgrund von Unwuchtbelastungen kompensieren und dadurch von der Antriebswelle und deren Lagern femhalten können; dazu sind bei einstückiger Kunststofftteilausbildung die Zwischenteile als im wesentlichen tangential verlaufende Teilbogenstücke zwischen der Nabe und dem Schaufelkranz angeordnet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen fertigungstechnischen Mitteln die als Dämpfungselemente wirkenden Federstege so in dem Radiallüfterrad anzuordnen, daß bei gewährleisteter Geräuscharmut gleichbleibend gute Laufeigenschaften auch bei hohen Betriebsstandzeiten erreichbar sind.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt bei einem Radiallüfterrad der eingangs genannten Art durch die Lehre des Anspruchs 1; vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche.
Bei dem erfindungsgemäßen Radiallüfterrad können die Übertragung einer tangentialen motorseitigen Schwingungsanregung auf den Schaufelkranz mit Sicherheit verhindert und trotzdem in fertigungstechnisch einfacher Weise über lange Betriebszeiten gute Laufeigenschaften gewährleistet werden, da zentrifugale Zusatzbelastungen, z.B. durch Staub oder Schmutzablagerungen, nicht zu einer Unwuchtvergrößerung aufgrund radialer bzw. axialer Weichheit oder Nachgiebigkeit des Verbindungsstückes zwischen der Nabe und dem Schaufelkranz führen.
Da das Lüfterrad radial sowie axial stabil ist und keine langen, gewölbt gebogenen Einzelfedern zwischen Nabe und Schaufelkranz enthält, treten in Heizungs- und Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen im Dauerbetrieb keine Lauf- und Unwuchtveränderungen auf; gleichzeitig werden trotzdem Resonanzübertragungen zwischen der Motor-Antriebswelle und dem Schaufelkranz vermieden, wobei gleichzeitig das Zwischenstück zwischen der Nabe und dem Schaufelkranz hinsichtlich seiner konstruktiven Auslegung von den vorgenannten Problemen bzw. Lösungen unbeeinflußt ausgelegt werden kann.
Es hat sich gezeigt, daß bei Kraftfahrzeug-Radialgebläsen die tangentialen Schaufelkranz-Eigenfrequenzen zwischen etwa 200 und 600 Hz liegen. Zum Erreichen einer wirksamen Dämpfung muß dann die tangentiale Radeigenfrequenz vielfach kleiner als 200 Hz sein, d.h. die Zwischenstege müssen relativ zur Radmasse tief abgestimmt sein bzw. weich wirken. Um bei dem erfindungsgemäßen Kunststoff-Lüfterrad zur tiefen Frequenzabstimmung eine weiche Feder auch bei einer nicht zu unterschreitenden Mindeststärke der Federstege erreichen zu können, ist nach einer vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen, die axiale Länge der Federstege kleiner als die axiale Länge eines Nabenringes auszuführen. Um trotzdem ein radial und axial laufstabiles Lüfterrad gewährleisten zu können, werden in zweckmäßiger Weise die axiale Länge der Federstege wechselseitig geschmälert und die Federstege in Umfangsrichtung wechselweise axial versetzt angeordnet
Normalerweise wird man ein geschlossenes, wirbelarmes Zwischenstück zwischen dem äußeren Nabenring und dem Schaufelkranz vorsehen. Wenn bei einer zweiflutigen Lüfterradausführung der Ansaugquerschnitt einseitig für den Motor zu stark eingeengt wird, kann in vorteilhafter Weise über Durchbrüche im Zwischenstück der Ansaugquerschnitt für die Motorseite geöffnet werden.
Um bei hohen Verdrehungsmomenten, z.B. Anlaufblockierungsstößen, ein An- bzw. Abbrechen der Federstege mit Sicherheit verhindern zu können, ist nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung am inneren Nabenring wenigstens ein Mitnehmeranschlag vorgesehen, der einem Federsteg zugeordnet ist; dadurch kann übermäßigen Verdrehungsbelastungen der Federstege vorgebeugt werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert; es zeigt:

FIG 1 ein Radiallüfterrad gemäß der Erfindung in einem axialen Schnitt,
FIG 2 eine stirnseitige Draufsicht auf das Radiallüfterrad gemäß FIG 1,
FIG 3 eine stirnseitige Draufsicht auf eine Nabe für ein erfindungsgemäßes Radiallüfterrad mit zusätzlichen Mitnehmeranschlägen,
FIG 4 einen axialen Schnitt durch die Nabe gemäß FIG 3 im Schnittverlauf IV-IV,
FIG 5 einen axialen Schnitt durch die Nabe gemäß FIG 3 im Schnittverlauf V-V.

Das in FIG 1 vereinfacht dargestellte zweiflutige Radiallüfterrad aus Kunststoff umfaßt mit einer zweiteiligen Nabe die Antriebswelle 4 eines Motors 17. Die Nabe weist einen inneren Nabenring 3 und einen in radialem Abstand dazu konzentrisch angeordneten äußeren Nabenring 1 auf. Federstege 2 stellen eine Verbindung zwischen dem äußeren Nabenring 1 und dem inneren Nabenring 3 her. An den äußeren Nabenring 1 schließt sich ein Zwischenstück 5 mit Durchbrüchen 8 an, das sich bis zum Schaufelkranz mit den Radschaufeln 6 und 7 erstreckt.
Aus spritztechnischen Gründen kann für die Dicke s2 der Federstege 2 (FIG 2) eine Minimalstärke nicht unterschritten werden. Erfordert die Frequenzabstimmung eine weichere Feder, so kann dies durch Verkleinern der axialen Länge 12 bzw.1'2 der Federstege 2 (FIG 4, 5) geschehen.
FIG 3 zeigt in axialer Draufsicht die über den Umfang wechselweise axial versetzten Federstege 2 bzw.2a, deren axiale Länge aus den Schnittbildern gemäß FIG 4, 5 ersichtlich ist; dadurch erreicht man auf besonders einfache Weise eine weiche Drehfeder bei radial und axial laufstabilem Lüfterrad. Mit 10 sind Mitnehmeranschläge jeweils beidseitig eines Federsteges bezeichnet, die bei Anlaufblockierungsstößen als Schutz gegen zu starke Verdrehungsbelastungen der Federstege dienen.

Claims

Einstückiges Kunststoff-Radiallüfterrad, insbesondere für das Gebläse einer Heiz- und Klimaanlage in einem Kraftfahrzeug, mit einer eine Antriebswelle (4) umfassenden Nabe und einem dazu über ein Zwischenstück (5) in radialem Abstand zu der Nabe und über wie ein Bündel parallel geschalteter Federn wirkenden Federstegen (2) gehaltenem Schaufelkranz mit Schaufeln (6 bzw.7), dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe aus einem inneren Nabenring (3) und einem dazu konzentrischen äußeren Nabenring (1) besteht und daß die nur radial verlaufenden Federstege (2) als radial und axial stabile Verbindungselemente zwischen dem inneren Nabenring (3) und dem äußeren (1) Nabenring vorgesehen sind.
Einstückiges Kunststoff-Radiallüfterrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge der Federstege (2) kleiner ist als die axiale Länge eines Nabenringes (1 bzw.3).
Einstückiges Kunststoff-Radiallüfterrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federstege (2) in Umfangsrichtung wechselweise axial versetzt angeordnet sind.
Einstückiges Kunststoff-Radiallüfterrad nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück (5) in sich geschlossen ist.
Einstückiges Kunststoff-Radiallüfterrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück (5) mit Durchbrüchen (8) versehen ist.
Einstückiges Kunststoff-Radiallüfterrad nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich net, daß der innere Nabenring (3) wenigstens einen Mitnehmeranschlag (10) aufweist, der einem Federsteg (2) zugeordnet ist.