WO2020169546A1

WO2020169546A1 - Kühlerlüfter eines kraftfahrzeugs

Info

Publication number: WO2020169546A1
Application number: PCT/EP2020/054136
Authority: WO
Inventors: Thomas Dreesen; Antje Findeisen; Tilman Schäfer; Christian Froh
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg
Priority date: 2019-02-18
Filing date: 2020-02-18
Publication date: 2020-08-27
Also published as: DE102019202116A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kühlerlüfter, insbesondere ein Kühlerlüftermodul (1) eines Kraftfahrzeugs, aufweisend eine Lüfterzarge (2) mit einer Lüfterradausnehmung (4), die von einem Zargenring (5) umgeben ist, ein in der Lüfterradausnehmung (4) drehbar angeordnetes Lüfterrad (3), das einen Nabentopf (6) und eine Anzahl von ausgehend vom Nabentopf (6) in Radialrichtung (R) orientieren Schaufelblättern (7) sowie einen Außenring (11) aufweist, der Blattspitzen (7c) der Schaufelblätter (7) miteinander verbindet, wobei am Zargenring (5) eine Sperrstruktur (16) mit in Umfangsrichtung (U), insbesondere periodisch, rampenförmigen Sperrelementen (17) vorgesehen ist, und wobei das oder jedes Sperrelement (17) eine ansteigende erste Rampenfläche (17a) und eine sich daran über eine Leitkante (17c) anschließende abfallende zweite Rampenfläche (17b) aufweist.

Description

Beschreibung

Kühlerlüfter eines Kraftfahrzeugs

Die Erfindung betrifft einen, vorzugsweise elektrisch (elektromotorisch) angetrie benen Kühlerlüfter, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einer eine Lüfterrad ausnehmung aufweisenden Lüfterzarge und mit einem einen Außenring (Mantel ring) umfassenden Lüfterrad, das drehbar in der Lüfterradausnehmung angeord net (positioniert) ist.

Moderne Verbrennungsmotoren, insbesondere Viertaktmotoren in Kraftfahrzeu gen, werden typischerweise mit einer Kühlflüssigkeit gekühlt, wozu in der Regel ein Gemisch aus Wasser, Frostschutzmittel und Korrosionsschutzmittel eingesetzt wird. Die Kühlflüssigkeit wird über Schläuche, Rohre und/oder Kanäle durch den Verbrennungsmotor (Zylinderkopf und Motorblock) sowie gegebenenfalls durch thermisch beanspruchte Anbauteile des Verbrennungsmotor, beispielsweise eines Abgasturboladers, eines Generators oder eines Abgasrückführkühlers, gefördert. Hierbei nimmt die Kühlflüssigkeit die verbrennungsmotorisch erzeugte Wärme energie auf und führt diese aus den genannten Komponenten ab. Die erwärmte Kühlflüssigkeit durchströmt einen Kühler, welcher frontseitig des Kraftahrzeuges angebracht ist, und mittels dessen nach dem Wärmetauscherprinzip ein Luftstrom die Wärmeenergie vom Kühlmittel aufnimmt und dieses abkühlt, bevor das abge kühlte Kühlmittel erneut zum Verbrennungsmotor zurückfließt, wodurch der Kühl mittelkreislauf geschlossen ist.

Ein solches Kühlsystem eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Kraft fahrzeugs, führt hauptsächlich diejenige Wärme ab, welche an die Wände von Brennräumen und Zylindern abgegeben wird. Da überhöhte Temperaturen den Verbrennungsmotor beschädigen würden, beispielsweis durch Abreißen eines Schmierfilms, Verbrennen von Ein- und/oder Auslassventile für das Kraftstoff-Luft- Gemisch oder dergleichen, muss der Verbrennungsmotor aktiv gekühlt werden. Um die Luft durch den Kühler zu fördern, ist in Strömungsrichtung vor dem Kühler (d.h. stromaufwärts) oder hinter dem Kühler (d.h. stromabwärts) ein Kühlerlüfter vorgesehen, welcher mechanisch über einen Riementrieb oder elektrisch über einen Elektromotor angetrieben ist.

Die folgenden Ausführungen beziehen sich auf einen Kühlerlüfter mit einer Lüfter zarge, welche eine Lüfterradausnehmung aufweist, und mit einem Lüfterrad, wel ches drehbar in der Lüfterradausnehmung angeordnet ist.

Während die Geometrie des Lüfterrades sowohl die geförderte Luftmenge als auch die akustischen Eigenschaften des Kühlerlüfters (Kühlerlüftermoduls) beein flussen kann, wirkt sich eine Rückströmung von der dem gefördeten Luftstrom abgwandten Druckseite auf die dem gefördeten Luftstrom zugwandte Saugseite des Kühlerlüfters auf Grund der erkanntermaßen reduzierend auf den Wirkungs grad des Kühlerlüfters und negativ auf die Kühlleistung des Kühlsystems aus.

Um die Förderleistung des Lüfterrades auch bei einem hohen Druckverlust in Fol ge einer starken Drosselung beim Betrieb des Kühlerlüfters aufrecht zu erhalten, ist es aus der EP 2 886 873 B1 bekannt, im Bereich des Ringspaltes zwischen dem Zargenring und dem Außenring (Mantelring) des Lüfterrades eine Einlaufdü se vorzusehen, die anstelle des in der genannten EP 2 886 873 B1 behandelten Standes der Technik nicht am Lüfterrad bzw. an dessen Außen- oder Mantelring, sondern am Zargenring ausgebildet ist.

Aus der DE 10 2006 037 641 A1 ist es bekannt, zur Vermeidung oder zur Redu zierung eines Wiedereintritts der vom Kühlerlüfter erzeugten Luftströmung in den Kühler, und dadurch zur Verbesserung der Kühlleistung, den Zargenring luftab- strömseitig zu einer Strömungsleiteinrichtung zu erweitern.

Aus der DE 10 2015 216 335 A1 ist es bekannt, den Kühlerlüfter als so genannten Düsenmantellüfter auszugestalten und hierzu die Lüfterzarge an einer zum Lüfter rad führenden Einlassöffnung mit einer ringförmig umlaufenden Düsenkontur aus zuführen. Zusätzlich ist ein Diffusorsegment vorgesehen, das an einer vom (saug seitigen) Zuströmkanal abgewandten Außenseite der Lüfterzarge an dieser befes tigt ist. Hierzu kann das Diffusorsegment mehrere Leitschaufeln aufweisen, die sich auch bei mehreren Diffusorsegmenten in Summe nicht über den gesamten Umfang der Einlassöffnung des Lüfters erstrecken und in eine von der Druckseite des Lüfterrades abströmende Hauptströmung des Lüfters hineinragen. Hierdurch soll im Betreib des Lüfters die Abströmung gezielt um Strömungshindernisse her um geführt und das Abströmen des Luftstroms verbessert sowie die Effizienz des Lüfters erhöht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen besonders geeigneten Kühlerlüf ter, insbesondere einen elektrisch (elektromotorisch) angetrieben, modularen Küh lerlüfter als Kühlerlüftermodul, anzugeben. Insbesondere sollen, beispielsweise druckseitige, insbesondere drosselzustandsabhängige, Mischungsverluste mög lichst weitgehend reduziert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteran sprüche und der nachfolgenden Beschreibung.

Hierzu weist der Kühlerlüfter, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, eine Lüfterzarge mit einer Lüfterradausnehmung und ein Lüfterrad mit einem Außenring auf, der die Blattspitzen von Schaufelblättern, die sich ausgehend von einer (zentralen) Nabe oder einem Nabentopf in Radialrichtung erstrecken, miteinander verbindet. Das Lüfterrad ist in der Lüfterradausnehmung der Lüfterzarge drehbar angeord net. Zwischen dem Außenring des Lüfterrads und einem die Lüfterradausneh mung der Lüfterzarge umgebenden oder begrenzenden Zargenring ist ein - nach folgend als Ringspalt bezeichneter - ringförmiger Spalt gebildet.

Am Zargenring ist eine Sperrstruktur mit in (vertikaler) Umfangsrichtung rampen förmigen (keilförmigen) Sperrelementen als Mischungssperre vorgesehen. Vor zugsweise ist die Sperrstruktur mit örtlich periodischen, d. h. regelmäßig wieder holenden, vorzugsweise gleichartigen, Sperrelementen ausgeführt (ausgebildet), wobei weiter vorteilhaft die Sperrelemente in Umfangsrichtung äqudistant, beson ders bevorzugt abstandslos aneinander angrenzend angeordent sind. Das oder jedes Sperrelement weist in Umfangsrichtung des Zargenrings eine an steigende erste Rampenfläche sowie eine sich daran über eine Leitkante an schließende abfallende zweite Rampenfläche auf. Die Sperrstruktur und die Sper relemente können auch als Leitstruktur bzw. Leitelemente für die (druckseitige) Luftströmung bezeichnet werden, insbesondere als solche wirksam sein. Bezogen auf die Drehrichtung des Lüfterrades befindet sich die erste Rampenfläche vor der zweiten Rampenfläche. Relativ zur Drehrichtung ist somit die erste Rampenfläche voreilend und die zweite Rampenfläche nacheilend. Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass auf der Druckseite des Kühler lüfters, und dabei insbesondere abströmseitig des Ringspaltes zwischen dem Zargenring und dem Außenring des Lüfterrades, vom jeweiligen Drosselzustand abhängige Mischungsverluste verhindert oder zumindest reduziert werden kön nen, wenn eine Durchmischung des in den Ringspalt rückströmenden Volumen- Stroms (Luftstroms) vergleichsweise niedriger Geschwindigkeit mit dem druckseitig abströmenden Volumenstrom (Luftstroms) vergleichsweise hoher Geschwindigkeit möglichst weitgehend verhindert wird. Dabei ist diese Geschwindigkeit im Ver gleich zur Geschwindigkeit des in den Ringspalt rückströmenden Volumenstroms (Luftstroms) hoch.

Dies kann durch eine ringförmige Sperre (Leitstruktur) erreicht werden, so dass der in den Ringspalt zurück strömende (saugseitige) Volumenstrom - mit ver gleichsweise niedriger Geschwindigkeit und wenig Drall - vom abströmseitigen (druckseitigen) Volumenstrom - mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit und starkem oder viel Drall - voneinander getrennt werden.

Ein„Lüfterrad“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere eine rotati onssymmetrische Komponente, welche eine Nabe, insbesondere in Form eines Nabentopfes, und eine Anzahl von daran angebundenen Schaufelblättern auf- weist. Bei einem elektromotorisch angetriebenen Lüfterrad stellt die Nabe die Ver bindung zum Elektromotor, insbesondere über eine aus diesem herausragende Welle, dar, so dass ein von diesem erzeugtes Drehmoment auf das Lüfterrad übertragen wird. Die Schaufelblätter sind dazu vorgesehen und/oder eingerichtet, einen Luftvolumenstrom zu erzeugen, sobald das Lüfterrad in eine rotatorische Bewegung versetzt wird.

Ein„Nabentopf“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere ein zentra- ler Teil des Lüfterrades, welcher sich nach Art eines klassischen Topfes aus einer Basisfläche und einer sich daran anschließende Zylinderfläche zusammensetzt. Insbesondere sind an dieser zylinderförmigen Außenwand die Schaufelblätter an geordnet, insbesondere angeformt. Der Nabentopf ist in der Mitte des Lüfterrades angeordnet und stellt eine Verbindung mit einem Antrieb, insbesondere mit einem Elektromotor, bereit, wenn es sich um ein elektromotorisch angetriebenes Lüfter rad handelt. In diesem Fall deckt der Nabentopf diesen Antrieb zumindest teilwei se ab.

Ein„Schaufelblatt“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein flacher Körper, der ein einer Ebene, auf welcher die Rotationsachse senkrecht steht, in radialer Rich tung orientiert und in dieser Ebene sichelförmig gebogen und/oder gegenüber die ser Ebene geneigt ist. Unter einem Schaufelblatt wird im Sinne der vorliegenden Erfindung auch ein Flügel (Lüfterflügel) oder ein Rotorblatt verstanden. Das Schaufelblatt ist an dem Nabentopf angeordnet und dafür vorgesehen, insbeson- dere eingerichtet, einen Luftvolumenstrom zu erzeugen, sobald das Lüfterrad in eine rotatorische Bewegung versetzt wird.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist die zweite Rampenfläche des jeweiligen Sper relementes (Leiteielementes) größer, insbesondere mindestens doppelt so groß, wie die erste Rampenfläche des Sperrelementes. Die Leitkante verläuft geeigne ter Weise in einem Neigungswinkel schräg zum Radius (zu einer gedachten Radi uslinie). Vorzugsweise ist dabei der Neigungswinkel in Drehrichtung des Lüfter rades orientiert, d. h. ausgehend vom Radius bzw. der Radiuslinie in Drehrichtung des Lüfterrads aufgespannt.

Zwischen der zweiten Rampenfläche, deren Steigung kleiner (geringer) ist als die jenige der ersten Rampenfläche des jeweiligen Sperrelementes, und einer zur Ebene der Lüfterradausnehmung parallelen Bezugsfläche ist ein Winkel (Ram- penwinkel), der kleiner als 45° ist. Zweckmäßigerweise beträgt der Rampenwinkel zwischen 20° und 40°, vorzugsweise (25 ± 5)°. Mit anderen Worten kann der Rampenwinkel definiert werden als der Winkel zwischen einer in der Ebene der Lüfterradausnehmung verlaufenden Bezugslinie und einer die Steigung bzw. den Anstiegsverlauf der Rampenfläche repräsentierenden Rampen- oder Keillinie.

Die Sperrstruktur (Leitstruktur) mit den in (vertikaler) Umfangsrichtung wiederkeh renden und dabei unmittelbar aneinander angrenzenden rampen- oder keilförmi gen Sperrelementen (Leitelementen) ähnelt einer Lamellenstruktur eines Lamel- lenvorhangs mit vollständig oder annähernd vollständig geschlossenen Lamellen. Während zwischen diesen Lamellen in Lamellenlängsrichtung einerseits und in Lamellenquerrichtung, also an deren Schmal- oder Stirnseiten andererseits be wußt und gewollt Durchlässe gebildet sind, ist bei der als Mischungssperre wir kenden Sperr- oder Leitstruktur mit den rampen- oder keilförmigen Sperr- oder Leitelementen am druckseitigen (abströmseitigen) Zargenring des Kühlerlüfters zumindest eine der radialen Stirnseiten der Sperrelemente als geschlossene Stirn fläche ausgeführt. Insbesondere ist zumindest die der Lüfterradausnehmung zu gewandte Stirnseite der Sperrelemente geschlossen. Geeigneter Weise sind je doch beide radial gegenüberliegenden Stirnflächen der Sperrelemente geschlos- sen ausgeführt.

Die Sperrstruktur (Leitstruktur) kann einteilig mit der Lüfterzarge ausgeführt sei. In vorteilhafter Weiterbildung ist die Sperrstruktur (Leitstruktur) jedoch an einem se paraten Strukturring vorgesehen, der auf den Zargenring aufsetzbar und im Mon- tagezustand auf den Zargenring aufgesetzt ist. Die Halterung des separaten Strukturrings an der Lüfterzarge kann durch eine Rast- oder Clipsbefestigung er folgen. Geeignet ist auch eine Schraubbefestigung zur Halterung des Struktur rings an der Lüfterzarge, wobei zweckmäßigerweise eine Anzahl von, insbesonde re axial orientierten, Fixierstreben (Haltestegen) mit endseitigen Schraubfüßen auf der der Sperrstruktur abgewandten Rückseite des Strukturrings vorgesehen sind. Hierbei sind vorzugsweise sechs Haltestege gleichmäßig verteilt, insbesondere äquidistant, an der Rückseite des Strukturrings an diesen angeformt. In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Strukturring eine die Sperrstruktur tragende Vorderseite und eine dieser gegenüber liegende Rückseite mit einer Ringnut auf. Der Zargenring weist korrespondierende Fügeelemente auf, welche im Fügezustand in dieser Ringnut einsitzen. Flierzu weist der Zargenring geeigne- ter Weise einen axial orientierten Ringabschnitt auf, welcher in die Ringnut des Strukturrings formschlüssig eingreift.

Die Erfindung sieht insbesondere ein Kühlerlüftermodul als vormontierte Bauein heit vor, die sich aus dem Kühlerlüfter und einem vorzugsweise als Außenläufer ausgeführten Elektromotor zusammensetzt, welcher mittels radial orientierter Streben in der Lüfterradausnehmung der Lüfterzarge gehalten ist. Dabei ist der Rotor des Außenläufermotors in der Nabe des Lüfterrades drehfest angeordnet, während der Stator mittels der Streben zargenfest gehalten ist. Unter„Kühlerlüftermodul“ wird im Sinne der Erfindung daher ein solcher Kühlerlüf ter verstanden, der elektrisch bzw. elektromotorisch angetrieben (betrieben) und zusammen mit dem Elektromotor als vormontiertes Bauteil (Modul) bereitgestellt ist. Die Halterung des Lüfterrades erfolgt hierbei vorzugsweise mittels (radial ori entierten) Streben, welche den feststehenden Teil eines Antriebs, insbesondere den Stator eines Elektromotor, mit der Kühlerzrage verbinden, während der rotie rende Teil des Antriebs, insbesondere der Rotor des Elektromotors, mit dem zent ralen Nabentopf drehfest verbunden ist, an welchem die radial orientierten Schau felblätter des Lüfterrades angebunden, insbesondere einteilig (einstückig, monoli thisch) angeformt, sind.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 ein Kühlerlüftermodul mit einer Lüfterzarge und mit einem in einer zargenseitigen Ausnehmung drehbar angeordneten Lüfterrad, das einen Nabentopf zur Aufnahme eines Elektromotors und eine Anzahl von Schaufelblättern aufweist, deren Blattspitzen mit einem Außen ring verbunden sind, Fug. 2 in einer Schnittdarstellung den Bereich eines Ringspaltes zwischen dem Außenring des Lüfterrades und einem die zargenseitige Aus nehmung begrenzenden Zargenring mit aufgesetztem Strukturring mit einer Sperrstruktur, und

Fig. 3 und 4 den die Sperrstruktur aufweisenden Strukturring in perspektivischer

Vorderansicht bzw. in entsprechender Rückansicht.

Einander entsprechende Teile und Richtungsangaben sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt ein Kühlerlüftermodul 1 mit einer Lüfterzarge 2 und mit einem Lüfter rad 3. Die Lüfterzarge 2 und das Lüfterrad 3 bilden den Kühlerlüfter. In der Lüf terzarge 2 ist eine Lüfterradausnehmung 4 ausgebildet, welche durch einen Zar genring 5 begrenzt wird bzw. ist. Das Lüfterrad 3 weist einen zentralen Nabentopf 6 auf, an den außenseitig eine Anzahl von Schaufelblättern (Lüfterflügel) 7 ange formt sind, die in Radialrichtung R orientiert sind. Ein vom Nabentopf 6 verdeckter Motorhalter ist innerhalb der Lüfterradausnehmung 4 angeordnet und über Stre ben 8 mit der Lüfterzarge 2 mechanisch verbunden. In dem Motorhalter ist ein Elektromotor gehalten, dessen Stator 9 vom Rotor 10 - jeweils ebenfalls vom Na- bentopf 6 verdeckt - umgeben ist. Das Kühlerlüftermodul 1 ist dazu vorgesehen und eingerichtet, um in ein Kraftfahrzeug frontseitig eingebaut zu werden.

Die Streben 8 sind in Richtung der vom Kühlerlüftermodul 1 in dessen Betrieb er zeugten Luftströmung L (Fig. 2) gesehen, d. h. in Axialrichtung A hinter dem Lüf- terrad 3 angeordnet. Der Stator 9 ist somit auf der Rückseite des Lüfterrads 3 di rekt oder über den Motorhalter indirekt an die Streben 8 angebunden, die wiede rum mit der Lüfterzarge 2 verbunden sind. Der Stator 9 des Elektromotors ist so mit starr mit der Lüfterzarge 2 verbunden, und der Rotor 10 des Elektromotors ist zusammen mit dem Lüfterrad 3 drehbeweglich in der Lufterradausnehmung 4 der Lüfterzarge 2 gehalten.

Das in der Lüfterradausnehmung 4 angeordnete Lüfterrad 3 wird von dem Elekt romotor rotatorisch in die durch den Pfeil D symbolisierte Drehrichtung angetrie- ben. Die Schaufelblätter 7 sind in dieser Drehrichtung D an deren Vorderkanten 7a konkav und an deren Hinterkanten 7b konvex ausgestaltet.

Die Schaufelblätter 7 sind an deren Blattspitzen 7c mittels eines Außenrings 11 miteinander verbunden. Dieser dient unter anderem der Stabilisation der Schau felblätter 7 während der Rotationsbewegung des Lüfterrades 3. Mittels des Au ßenrings 11 wird zudem der Luftstrom L geleitet, und die aerodynamischen Ei genschaften des Lüfterrads 3 werden verbessert. Zwischen dem (lüfterradsei tigen) Außenring 11 und dem (außnehmungsseitigen) Zargenring 5 ist ein Ring- spalt 12 gebildet.

Das Kühlerlüftermodul 1 , das vorzugsweise als montierte Baueinheit bereitgestellt ist, weist somit einen von der Lüfterzarge 2 und dem Lüfterrad 3 gebildeten Küh lerlüfter und den Elektromotor auf, dessen Rotor 10 im Nabentopf (in der Lüfter nabe) 6 des Lüfterrades 3 drehfest angeordnet ist, und dessen Stator 9 mittels der in Radialrichtung R (radial) orientierten Streben 8 in der Lüfterradausnehmung 4 der Lüfterzarge 2 zargenfesten gehalten ist.

Fig. 2 zeigt in einer Schnittdarstellung den Bereich des Ringspaltes 12 zwischen dem Außenring 11 des Lüfterrades 3 und dem Zargenring 5. Die rechts und links der gestrichelten Linie 13 dargestellten Pfeile symbolisieren die sich im Lüfterbe trieb einstellende Druckseite P und Saugseite S des Kühlerlüftermoduls 1. An den Zargenring 5 ist ein in Radialrichtung R orientierter (radialer) Zargenringschenkel 14 angeformt, der endseitig zur Druckseite P hin bogenförmig ausgebildet ist. Auch an den Außenring 11 ist ein in einem Winkel von ca. 45° zur Axialrichtung A und in Radialrichtung R zur Saugseite S hin geneigter (radialer) Außenringschen kel 15 angeformt, der in den Ringspalt 12 hineinragt. Zu diesem ist der Zargen ringschenkel 14 axial beabstandet. Dabei überdecken sich dieser und der Außen ringschenkel 15 in Axialrichtung A, so dass eine L-förmiger Ringspalt 12 gebildet ist, dessen kurzer L-Schenkel radial und dessen langer L-Schenkel axial orientiert ist. Am Zargenring 5 ist eine Sperrstruktur 16 mit in Umfangsrichtung U (Fig. 3) ram- pen- oder keilförmigen Sperrelementen 17 vorgesehen. Das jeweilige Sperrele ment 17 weist eine erste Rampenfläche 17a und eine zweite Rampenfläche 17b auf. Diese schließt sich über eine Sperr- oder Leitkante 17c an die erste Rampen- fläche 17a an. Die dem Ringspalt 12 und somit der Lüfterradausnehmung 4 zu gewandten radialen Stirnseiten der Sperrelemente 17 und vorzugsweise auch die gegenüberliegende Stirnseite des jeweiligen Sperrelements 17 ist bzw. sind als geschlossene Stirnfläche 17d ausgeführt. In der in Fig. 3 als gebogener Pfeil eingezeichnete Umfangsrichtung U, welche der Drehrichtung D des Lüfterrads 3 entspricht, ist die sich an die Leitkante 17c an schließende zweite Rampenfläche 17b nacheilend und abfallend ist, während die erste Rampenfläche 17a voreilend und ansteigend ist. Die zweite Rampenfläche 17b ist vorzugsweise mindestens doppelt so groß wie die erste Rampenfläche 17a. Zudem verläuft die erste Rampenfläche 17a zumindest annähernd senkrecht zur Radialrichtung R. Im Ausführungsbeispiel verläuft die erste Rampenfläche 17a senkrecht zur Radialrichtung R.

Die Anordnung oder Abfolge der Sperrelemente 17 der Sperrstruktur 16 in Um- fangsrichtung U des Zargenrings 5 ist (örtlich oder räumlich) periodisch. Dabei grenzen benachbarte Sperrelemente 17 abstandslos aneinander an, indem sich das untere Ende der zweiten Rampenfläche 17b unmittelbar an den Fuß der be nachbarten ersten Rampenfläche 17a anschließt. Wie in Fig. 3 zeichnerisch angedeutet, verläuft die Leitkante 17c des jeweiligen Sperrelementes 17 der zargenringseitigen Sperrstruktur 16 in einem Neigungs winkel a schräg zum Radius r des Zargenrings 5. Dabei ist der Neigungswinkel a in Drehrichtung D des Lüfterrads 3 - und in die eingezeichnete Umfangsrichtung U des Zargenrings 5 - orientiert bzw. ausgestellt. Der Rampenwinkel ß zwischen der zweiten Rampenfläche 17b und einer zur Ebene der Lüfterradausnehmung 4 parallelen Bezugsfläche oder Bezugsgeraden G ist kleiner als 45° und beträgt insbesondere zwischen 20° und 40°. Die Sperrstruktur (Leitstruktur) 16 ist vorzugsweise an einem separaten Struktur ring 18 vorgesehen. Dieser ist auf den Zargenring 5 aufgesetzt (Fig. 1 ).

Die Figuren 3 und 4 zeigen den Strukturring 18 in perspektivischer Vorderansicht bzw. in entsprechender Rückansicht. Fig. 3 gewährt somit einen Blick auf die Vor derseite 19 und Fig. 4 auf die Rückseite 20 des Strukturring 18, wobei dessen Vorderseite 19 die Sperrstruktur 16 trägt. Auf der Rückseite 20 weist der Struktur ring 18 eine Ringnut 21 auf, in welche ein radial orientierter Ringabschnitt 22 des Zargenrings 5 formschlüssig eingreift.

Der Strukturring 18 weist zu dessen Halterung an der Lüfterzarge 2 eine Anzahl von rückseitig angeordneten und umfangsseitig verteilten Fixierstreben oder Hal telaschen 23 auf, die an den Strukturring 18 angeformt und in Axialrichtung A ori entiert sind. Die zur Schraubbefestigung des Strukturrings 18 an der Lüfterzarge 2 dienenden Fixierstreben 23 weisen endseitig Stütz- oder Schraubfüße 24 mit Öff nungen 25 für (nicht dargestellte) Schrauben auf.

Mittels der Sperrstruktur 17 werden auf der Druckseite P des Kühlerlüftermoduls 1 und dabei abströmseitig des Ringspaltes 12 zwischen dem Zargenring 5 und dem Außenring 11 des Lüfterrades 3 vom drosselzustandsabhängige Mischungsverlus te reduziert. Dabei wird eine Durchmischung eines in den Ringspalt 12 rückströ menden Luftstroms L mit niedriger Geschwindigkeit mit dem druckseitig abströ menden Luftstroms L mit hoher Geschwindigkeit weitgehend verhindert. Die ring förmige Sperrstruktur 17 trennt hierzu den in den Ringspalt 12 zurück strömenden saugseitige Volumenstrom der Luft bzw. Luftströmung L mit niedriger Geschwin digkeit und wenig Drall vom abströmseitigen druckseitigen Volumenstrom mit ho her Geschwindigkeit und starkem Drall, so dass ein Mischungsverluste reduziert werden. Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläu tert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen mög lich ist. Insbesondere ist eine derartige erfindungsgemäße Ausgestaltung der Lüf terzarge auch geeignet, Abwärme aus Komponenten eines rein elektrisch betrie- benen Fahrzeugs abzuführen. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den

Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie sich dieser aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.

Bezugszeichenliste

1 Kühlerlüftermodul

2 Lüfterzarge

3 Lüfterrad

4 Lüfterradausnehmung

5 Zargenring

6 Nabentopf

7 Schaufelblatt

7a Vorderkante

7b Hinterkante

7c Blattspitze

8 Strebe

9 Stator

10 Rotor

11 Außenring

12 Ringspalt

13 Linie

14 Zargenringschenkel 15 Außenringschenkel

16 Sperrstruktur

17 Sperrelement

17a erste Rampenfläche 17b zweite Rampenfläche 17c Sperr-/Leitkante

17d Stirnfläche

18 Strukturring

19 Vorderseite

20 Rückseite

21 Ringnut

22 Ringabschnitt

23 Fixierstrebe/Haltelasche

24 Stütz-/Schraubfuß 25 Öffnung

A Axialrichtung

D Drehrichtung

G Bezugsgerade

L Luft-/strömungsrichtung P Druckseite

R Radialrichtung

S Saugseite

U Umfangsrichtung a Neigungswinkel ß Rampenwinkel r Radius

Claims

Ansprüche

1 . Kühlerlüfter, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, aufweisend

- eine Lüfterzarge (2) mit einer Lüfterradausnehmung (4), die von einem Zargenring (5) umgeben ist,

- ein in der Lüfterradausnehmung (4) drehbar angeordnetes Lüfterrad (3), das einen Nabentopf (6) und eine Anzahl von ausgehend vom Naben topf (6) in Radialrichtung (R) orientieren Schaufelblättern (7) sowie einen Außenring (11 ) aufweist, der Blattspitzen (7c) der Schaufelblätter (7) miteinander verbindet,

dadurch gekennzeichnet,

dass am Zargenring (5) eine Sperrstruktur (16) mit in Umfangsrichtung (U), insbesondere periodisch, rampenförmigen Sperrelementen (17) vorgese hen ist, wobei das oder jedes Sperrelement (17) eine ansteigende erste Rampenfläche (17a) und eine sich daran über eine Leitkante (17c) an schließende abfallende zweite Rampenfläche (17b) aufweist.

2. Kühlerlüfter nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass die zweite Rampenfläche (17b) größer ist, insbesondere mindestens doppelt so groß ist, wie die erste Rampenfläche (17a).

3. Kühlerlüfter nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Leitkante (17c) in einem Neigungswinkel (a) schräg zum Radius (r) verläuft, wobei der Neigungswinkel (a) in Drehrichtung (D) des Lüfterrads (3) und/oder in Umfangsrichtung (U) des Zargenring (5) orientiert (aufge spannt) ist.

4. Kühlerlüfter nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Rampenwinkel (ß) zwischen der zweiten Rampenfläche (17b) und einer zur Ebene der Lüfterradausnehmung (4) parallelen Bezugsfläche oder Bezugsgeraden (G) kleiner als 45°, insbesondere zwischen 20° und 40°, vorzugsweise (25 ± 5)° beträgt.

5. Kühlerlüfter nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet,

dass die erste Rampenfläche (17a) in Radialrichtung (R) zumindest annä hernd senkrecht verläuft.

6. Kühlerlüfter nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet,

dass zumindest eine der radialen Stirnseiten der Sperrelemente (17), ins besondere die der Lüfterradausnehmung (4) zugewandte Stirnseite, als ge schlossene Stirnfläche (17d) ausgeführt ist.

7. Kühlerlüfter nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Sperrstruktur (16) an einem Strukturring (18) vorgesehen ist, wel cher auf den Zargenring (5) aufgesetzt oder aufsetzbar ist.

8. Kühlerlüfter nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Strukturring (18) eine die Sperrstruktur (17) tragende Vorderseite (19) und eine Rückseite (20) mit einer Ringnut (21 ) aufweist, in welche ein Ringabschnitt (22) des Zargenrings (5) eingreift.

9. Kühlerlüfter nach Anspruch 7 oder 8,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Strukturring (18) zu dessen Halterung an der Lüfterzarge (2) eine Anzahl von, insbesondere rückseitig angeordneten, vorzugsweise axial ori- entierten, Fixierstreben (23) aufweist.

10. Kühlerlüftermodul (1 ), insbesondere als vormontierte Baueinheit, aufwei send - einen Kühlerlüfter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, und

- einen mittels radial orientierter Streben (8) in der Lüfterradausnehmung (4) der Lüfterzarge (5) gehaltenen Elektromotor, insbesondere als Au ßenläufermotor, mit einem im Nabentopf (6) des Lüfterrades (3) drehfest angeordneten Rotor (10) und mit einem zargenfesten Stator (9).