JP6654627B2 - ファンホイール - Google Patents

Description

本発明は、リブ構造を有し、複数のファンブレードが配置されたハブを含むファンホイール、とりわけ、特に内燃機関のための冷却空気供給用のファンホイールに関する。

エンジン冷却用のいわゆる粘性ファンは、流体摩擦継手、すなわち、いわゆるビスカスカップリングによって内燃機関のクランクシャフトに固定され、内燃機関に冷却用の空気を供給する。これにより、内燃機関の振動は、カップリングを介してファンに伝達される。したがって、ファンは、あらゆる方向の、すなわち軸方向変位としても、傾斜（Verkippungen）の態様でも、強い振動刺激を受ける。

特許文献１から、複数のファンブレードが配置されたハブを有する半軸流ファンのためのホイールが知られている。ファンのハブは、その外面に上向きに傾斜して配置されたハブプラットフォームを備えている。ハブ自体は、径方向に延びるウェブ部によって互いに分離された空洞を備えている。このようなオープンなハブ構造では、ファンブレードは直接的に平坦なハブへと移行している。

特許文献２は、特にファンユニットのための羽根車を開示しており、この羽根車では、ハブが、羽根車の回転軸に芯合わせされた本質的にリング状の壁を含んでいる。羽根は、ハブのリング状の壁によって画定される周方向の外側表面と結合されている。その際、周方向の表面は、羽根によって軸方向に区分された２つのゾーンを含んでいる。

特許文献３からは、内燃機関冷却用のファンが知られており、このファンは、補助構造として構築されたハブ構造を備えている。このハブ構造は、ファンの安定性を高めるために、径方向に延びるウェブと、斜めに交差して延びるウェブとを含んでいる。

このようなハブ構造は、製造費が非常に高く、ファンの傾斜方向（Kipprichtung）および曲げ方向の強い刺激を引き起こす内燃機関の振動を相殺するために常に十分であるとは限らない。

独国特許発明第４１１７３４２号明細書 独国特許出願公開第１０００５８５７号明細書 米国特許第６３７５４２７号明細書

本発明の課題は、構造的に単純な構成でありながら撓みに対するより高い抵抗を示す、特に内燃機関のための冷却空気供給用のファンホイールを創作することである。

この課題は、請求項１の特徴を有するファンホイールによって解決される。

本発明の一実施例において、特に内燃機関のための冷却空気供給用のファンホイールは、複数のファンブレードが配置されたハブを備え、ハブは周方向のリブ構造を有する。構造的に単純に構成されており、にもかかわらず傾斜（Verkippen）および撓みに対する高い抵抗を具備するファンホイールにおいて、リブ構造は、本質的に矩形で平坦に形成された、周縁領域を有するリブから成り、このリブは、その周縁領域によってハブの上に取り付けられており、かつ、全長にわたって本質的にハブの周方向に接して配向されており、その際リブは互いに上下に接触している。それにより、リブは予め定められた長さとなり、その結果、ファンホイールの中心の十分近くを延びる。これには、とりわけ長く形成されたリブにより、ファンホイールの撓みに対する高い抵抗が生じ、それによりファンホイールの動力学的な剛性が高められるという利点がある。平坦なリブが平坦に形成されたハブの上に固定されるため、リブ構造は高価なものではなくなる。

周方向のリブは、それゆえ多角形または四角形に形成され、その際、交差するリブにおいては、とりわけ径方向外側にあるリブ構造の外側輪郭を意味している。

有利には、平坦に形成されたリブのそれぞれが、１つのファンブレードから他のファンブレードまで延びる。このような構成によって、リブは、予め定められた長さとなり、それによってファンホイールの中心の近くを通過することができる。

ある構成では、平坦に形成されたリブは、第１のファンブレードから、すぐ隣（１つ目）に配置されたファンブレードまで延びる。ファンの剛性及び強度をさらに高めるため、直線状に形成されたリブは、代替の構成において、第１のファンブレードから２つ目のファンブレードまで延びてもよい。平坦に形成されたリブが１つのファンブレードから３つ目のファンブレードまで延びることも考えられる。様々なファンブレードを起点として対応する１つ目、２つ目あるいは３つ目のファンブレードまで延びる平坦に形成されたリブの交差により、ファンの動力学的な強度が高められる。

カップリングの固定ポイントの領域におけるファンの剛性を高めるために、平坦にあるいは直線状に形成されたリブは、交差することなくカップリングのねじ止めポイントの近くを延びる。

本発明のさらなる構成は、とりわけ内燃機関のための冷却空気供給用の粘性ファンに関し、ビスカスカップリングを介して内燃機関のシャフトに連結されたファンホイールを含む。このビスカスカップリングのファンホイールは、その際、少なくとも１つの本発明の特徴を備える。

さらなる有利な構成は、以下の図面の記載と従属請求項を通じて説明される。

本発明のファンホイールの第１の実施例である。 本発明のファンホイールの第２の実施例である。 本発明のファンホイールの第３の実施例である。 本発明のファンホイールの第４の実施例である。

以下、本発明が、少なくとも１つの実施例に基づき、図面を手掛かりにして詳細に説明される。

図１には、本発明によるファンホイール１の第１の実施例が示されており、このファンホイール１は、略径方向に外方へ延びる複数のファンブレード３が配置された、平坦なリング状のハブ２を備えている。ハブ２の径方向内側の縁部には、図示しないビスカスカップリングのための固定ポイント４が示されている。ビスカスカップリングにはファンホイール１が固定可能であり、ファンホイール１はビスカスカップリングを介して内燃機関のシャフトに連結可能である。

平坦なリング状のハブ２の上には、平坦で矩形に形成され、１つのファンブレード３からすぐ後ろのファンブレード６まで達する幾つかのウェブ５が固定されている。その際、ウェブ５は、ハブ２の周方向の各端部において接触しているが、交差はしていない。その際、１つのウェブ５は、１つのファンブレード３のエッジのうちの１つと略同じ高さを起点として、このファンブレード３の他のエッジにおいて終わっている。

図２は、ファンホイール７を示しており、このファンホイール７では、平坦なリング状のハブ２に、同様に、略矩形で平坦に形成されたウェブ８がファンブレード３，９の間で配置されている。図２のこの構成において、個々のウェブ８は、それぞれ、１つのファンブレード３のエッジから、２つ目のファンブレード９の対応するエッジまで達しており、その際ウェブ８は、互いに上下に２回交差している。このようにして、ファンブレード３の前方エッジを起点とするウェブ８は、回転方向において２つ目のファンブレード９の前方エッジまで達する。

その際、ファンブレード３，９において終わるウェブ８は、同じファンブレード３，９を起点とする別のウェブ８に接続しており、両ウェブの間にはある角度が生じている。各ファンブレード３から直線状のウェブ８が２つ目のファンブレード９まで達するこのような構成により、軸方向変位及び／または傾斜（Verkippen）に対抗するファンブレード６の動力学的な剛性を妨げる、とりわけ安定的な構造が達成される。ファンホイール７の剛性は、本発明によって、このようにして高められる。

図３に示されたファンホイール１０では、平坦なリング状のハブ２の上に、平坦で矩形に形成されたウェブ１１の高度に網目状に結合された構造を見て取ることができ、その際、各ウェブ１１は、１つのファンブレード３から３つ目のファンブレード１２まで延びている。その際、１つのウェブは、１つのファンブレード３の前方エッジを起点として、３つ目のファンブレード１２の前方エッジにおいて終わっている。その際、ウェブ１１は、その長さ方向に沿って４回交差しており、交差するウェブ１１は対称的な構造を形成している。図示されたこのような複雑な構造によって、ウェブ１１は、相対的にファンホイール１０の中心、つまり回転軸の近くへ導かれ、ファンホイール１０の十分な剛性が保証される。

図４は、ファンホイール１３のさらなる実施例を示しており、この実施例では、平坦で略矩形のウェブ１４が、ビスカスカップリングの固定ポイント４にとりわけ近いところを通過している。この実施例は、互いに上下に交差しない６つの直線状のウェブ１４によって安定化された、１１枚のファンブレード３を含んでいる。その際、３つのウェブが、ハブ２の半周にわたって延びている。有利には、そのような構造がハブ２の従来のリブ原理と組み合わされる。

ハブプラットフォームが設けられてもよいし、記載された解決策においては、場合によっては任意にこれを放棄してもよい。

本発明による構成は、特に独国特許出願公開第１０２０１００４２３２５号明細書による構成において用いられてもよく、その内容は、明示的に本願出願書類の公開内容の一部をなす。

Claims (3)

1. リブ構造を有し、複数のファンブレード（３，６，９，１２）が配置された平坦なリング状のハブ（２）を含む、内燃機関のための冷却空気供給用のファンホイールであって、
   前記リブ構造は、周方向に形成されていると共に、矩形かつ平坦に形成された、周縁領域を有するリブ（５，８，１１，１４）から成り、
   前記リブ（５，８，１１，１４）は、前記周縁領域によって前記ハブ（２）の側面に取り付けられており、かつ、前記ハブ（２）の周方向に接して配向されており、
   その際前記リブ（５，８，１１，１４）は互いに上下に接触しており、
   平坦に形成された前記リブ（８，１１）が、１つのファンブレード（３）から２つ目又は３つ目のファンブレード（９，１２）まで延びる
   ことを特徴とするファンホイール。
2. 直線状に延びる前記リブ（１４）が、交差することなく、前記ファンのカップリングのねじ止めポイント（４）の近くを延びることを特徴とする、請求項１に記載のファンホイール。
3. ビスカスカップリングを介して内燃機関のシャフトに連結されたファンホイールを含む、前記内燃機関のための冷却空気供給用の粘性ファンであって、前記ファンホイール（１，７，１０，１３）は請求項１又は２に記載のファンホイールであることを特徴とする粘性ファン。

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