DE19638518A1

DE19638518A1 - Axiallüfter, insbesondere zur Luftförderung durch den Wärmetauscher eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE19638518A1
Application number: DE19638518A
Authority: DE
Inventors: Reinhold Distelkamp
Original assignee: DISTELKAMP STROEMUNGSTECHNIK
Current assignee: DISTELKAMP STROEMUNGSTECHNIK
Priority date: 1996-09-20
Filing date: 1996-09-20
Publication date: 1998-04-02

Description

Die Erfindung betrifft einen Axiallüfter, insbesondere zur Luftförderung durch den Wärmetauscher eines Kraftfahrzeuges der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Bei Kraftfahrzeugen ist ein Gebläse häufig hinter einem Wärmetauscher angeordnet, wo es Luft vom Wärmetauscher ansaugt. Dabei ist einerseits der Wirkungsgrad des Gebläses wichtig, da der Wärmetauscher durch einen stärkeren Luftstrom wirksamer gekühlt wird. Andererseits ist auch die Geräuschentwicklung des Gebläses ein sehr wichtiger Faktor. Dies gilt besonders für Fahrzeuge, bei denen das Gebläse nach dem Abschalten des Motors weiterlaufen kann oder bei denen andere Geräuschquellen zielstrebig so weit gedämpft sind, daß die lautesten Geräusche vom Gebläse kommen.

Ein durch die DE 41 05 378 A1 bekannter Axiallüfter, insbesondere zur Luftförderung durch einen Motorkühler eines Kraftfahrzeuges, weist ein Lüfterrad, einen diesen antreibenden Elektromotor und ein dem Lüfterrad in Luftströmungsrichtung nachgeordnetes Luftleitelement mit einer Vielzahl von quer zur Luftströmung sich erstreckenden Streben für die Luftleitung auf. Zur Vermeidung von übermäßiger Geräuschentwicklung, insbesondere von sirenenartigen Geräuschen, sind die von einer inneren Haltung für den Elektromotor zu einem äußeren Stützring verlaufenden Streben gegenüber der Radialrichtung zur Lüfterachse um einen spitzen Winkel geneigt. Ein derartiger Axiallüfter weist aber noch eine beträchtliche axiale Ausdehnung auf, derart, daß der Ein- bzw. Ausbau des Axiallüfters aufgrund der engen Platzverhältnisse zwischen dem Wärmetauscher und dem Motorblock Schwierigkeiten bereitet.

Weiterhin ist durch die EP 0 452 518 A1 ein Kühlsystem, insbesondere zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, mit einem durch einen Elektromotor angetriebenen Axiallüfterrad bekannt, welcher druckseitig vor einem Wärmetauscher angeordnet ist. Hierbei sind die Haltestreben für den Elektromotor zwischen dem Wärmetauscher und dem Lüfterrad vorgesehen und gegenüber der Radialrichtung der Lüfterachse um einen spitzen Winkel geneigt. Hierdurch wird die Geräuschentwicklung zwar reduziert, aber die durch das Luftleitelement erzielten Vorteile hinsichtlich der Druckerhöhung und der Wirkungsgrad verbesserung des Axiallüfters sind noch verbesserungswürdig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Axiallüfter der eingangs genannten Art so weiter auszubilden, daß er bei kompaktem Aufbau geräuscharm arbeitet und einen hohen Wirkungsgrad gewährleistet. Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst.

Der erfindungsgemäße Axiallüfter mit den kennzeichnenden Merkmalen weist eine geringe axiale Baulänge auf, derart, daß die Haltestreben des Motors in dem bislang ungenutzten Zwischenraum zwischen Kühler und Lüfter angeordnet sind.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung nach Patentanspruch 2 werden geräuscherzeugende Störungen in der Luftströmung vor dem Lüfterrad vermieden. Durch eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung nach Patentanspruch 7 werden die Vorteile hinsichtlich der Geräuschentwicklung noch weiter erhöht. Die Streben sind in Luftströmungsrichtung so dünn ausgebildet, daß Turbulenzströme weitgehend vermieden werden. Eine stabile Motorhalterung wird hierbei dadurch geschaffen, daß in Hauptlastrichtung eine höhere Anzahl von Streben vorgesehen ist.

Die Stromzuführung zu dem Elektromotor wird erfindungsgemäß dadurch geschaffen, daß die Leitungsdrähte innerhalb eines Kabelkanales in einer Strebe gemäß Fig. 6 verlaufen, wobei die Öffnung des Kabelkanales der Luftströmung zugewandt ist und durch das letzte eingeführte Kabel verschlossen wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind den weiteren Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung zu entnehmen.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht auf den Axiallüfter,

Fig. 1a-1c Einzelheiten aus Fig. 1,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Motorhalterung,

Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf die Motorhalterung mit radial angeordneten Streben,

Fig. 4 eine zweite Ausführungsform der Motorhalterung mit abgewinkelten Streben,

Fig. 5 eine dritte Ausführungsform für die Streben der Motorhalterung,

Fig. 6 eine Hutze mit einer einstückigen Motorhalterung und

Fig. 7 eine Strebe mit einem Kabelkanal.

Die Fig. 1 zeigt einen Axiallüfter 1, insbesondere zur Luftförderung durch einen Wärmetauscher 3, z. B. einen Luftkühler, eines Kraftfahrzeuges, mit einem mittels einer topfförmigen Nabe 5 auf der Welle 7 eines Elektromotors 9 befestigten Lüfterrad 11. Dieses Lüfterrad 11 weist eine Anzahl länglicher, sich nach außen von der Nabe 5 wegerstreckender Flügel 13 auf, welche über einen an ihren von der Nabe 5 abgekehrten Enden befestigten Abschlußring 15 miteinander verbunden sind. Weiterhin ist eine Motorhalterung 17 vorgesehen, die aus einem inneren Halteelement 19 zum Befestigen des Elektromotors 9, einem zu diesem inneren Halteelement 19 koaxialen, diesen mit Radialabstand umgebenden Stützring 21 und aus einer Vielzahl von zwischen dem inneren Halteelement 19 und dem Stützring 21 sich erstreckenden Streben 23 besteht. Diese Streben 23 verlaufen im wesentlichen quer zur Luftförderrichtung. Die Motorhalterung 17 mit den Streben 23 ist zwischen dem Wärmetauscher 3 und dem den Kühlluftstrom durch Saugen erzeugenden Lüfterrad 11 angeordnet. Zur aerodynamischen und akustischen Optimierung weisen die Streben 23 ein aerodynamisches Profil auf welches symmetrisch oder asymmetrisch ausgebildet sein kann. Der Querschnitt der Streben 23 kann z. B. eine Tropfenform aufweisen.

Die Streben 23 zwischen dem inneren Halteelement 19 und dem äußeren Stützring 21 können vorteilhaft radial oder auch gegenüber der Radialrichtung zur Lüfterachse 25 um einen spitzen Winkel geneigt sein siehe Fig. 3 und 4. Im Rahmen der Erfindung können die Streben 23 gemäß Fig. 5 auch bogenförmig geschwungen sein.

Die Geräuschentwicklung kann dadurch noch weiter gesenkt werden daß die einzelnen Streben 23 zwischen dem Halteelement 19 und dem Stützring 21 einen ungleichmäßigen Abstand aufweisen. Vorteilhaft ist hierbei in Hauptlastrichtung eine höhere Anzahl von Streben 23 vorgesehen.

Die Fig. 2 zeigt eine Anordnung einer Motorhalterung mit 12 Streben, von denen jeweils drei Streben 22, 24, 26 zu einer Gruppe zusammengefaßt sind. Die mittlere Strebe 24 einer Gruppe hat zu den mittleren Streben 24 der benachbarten Gruppen einen Winkelabstand von 90° und zu den beiden benachbarten Streben 22 und 26 einen Winkelabstand von jeweils 15°. Die mittleren Streben 24 haben gegenüber der Hauptlastrichtung 28 einen Winkelabstand von 45° Zur weiteren Stabilisierung können die Streben 22, 24, 26 noch durch profilierte Versteifungsrippen 30, 32 miteinander verbunden sein.

Diese Versteifungsrippen 30, 32 können einen zylindrischen oder tropfenförmigen Querschnitt aufweisen. Zur Minimierung der Entstehung von Wirbelströmen können die dem inneren Halteelement 19 abgewandten Enden 34, 36 der Streben 22, 26 noch bogenförmig ausgebildet sein.

Durch eine weitere Weiterbildung ist vorgesehen, daß elektrische Leitungsdrähte 27 den Elektromotor 9 entlang eines Kabelkanales 29 in einer Strebe 31 mit einem elektrischen Steckverbinder verbinden. Um Luftwirbelungen und damit zusätzliche Geräusche zu vermeiden, ist die Öffnung 38 des Kabelkanales 29 durch die eingelegten Kabel 27 in der Strebe 31 voll ausgefüllt. Der Kabelkanal 29 in der Strebe 31 ist auf der dem Luftstrom zugewandten Seite zum leichten Einlegen bzw. Befestigen offen ausgebildet.

Im Rahmen der Erfindung kann die Öffnung 38 des Kabelkanales 29 in der Strebe 31 auch durch ein Abdichtungselement, welches aus einer profilierten Schiene 40 bestehen kann, derart verschlossen sein, daß geräuscherzeugende Wirbelströme weitgehend unterdrückt werden, siehe Fig. 7.

Wie die Fig. 1 zeigt, hat der Stützring 21 der gleichzeitig als Luftführungsgehäuse dienenden Motorhalterung 17 einen glockenförmigen Einlaß 33, der in einer kreisförmigen Austrittskante 35 endet. Der Abschlußring 15 besteht aus einem zylindrischen Mantel 42 und einem glockenförmigen Einlaßteil 37, dessen Form durch einen Krümmungsradius 39 bestimmt ist. Es ergibt sich ein vorgegebener Mindestabstand zwischen der Austrittskante 35 und dem Einlaßteil 37 in Form eines Ringspaltes 41. Die Größe dieses Ringspaltes 41 ist aus den Herstellungstoleranzen und der Relativbewegung der Lüfterachse zur ortsfesten Motorhalterung 17 zu ermitteln. Die kreisförmige Austrittskante 35 der Motorhalterung 17 hat einen Durchmesser, der etwa dem Innendurchmesser des Abschlußringes 15 im Bereich des zylindrischen Mantels 36 entspricht. Im allgemeinen werden die Rotationsgeräusche geringer um so kleiner der Ringspalt und je größer der Radius ist.

Die Toleranzen des Ringspaltes 41 werden dadurch sicher eingehalten, daß das Halteelement 19 für den Elektromotor 9 topfförmig ausgebildet ist. Der Boden 43 dieses topfförmigen Halteelementes weist einen vorstehenden ringförmigen Lagersteg 45 auf, in dessen Öffnung 47 das Gehäuse 49 des Elektromotors 9 spielfrei einsetzbar ist. Der Lagersteg 45 umschließt das Gehäuse 49 des Elektromotors 9 formschlüssig. Zur axialen Sicherung kann der Boden 43 des topfförmigen Halteelementes 19 zusätzliche Durchstecklöcher für in Gewindebohrungen des Motorgehäuses einschraubbare Befestigungsschrauben aufweisen. Zur Stabilisierung des Lagersteges 45 sind zwischen der Außenwand 57 des Lagersteges 45 und der Innenwand 59 des topfförmigen Halteelementes 19 Versteifungsrippen 61 integriert angeordnet.

Im Rahmen der Erfindung können die Streben 23 und damit die Motorhalterung mit der an dem Luftkühler 3 befestigten Hutze 51 einstückig z. B. aus Kunststoff ausgebildet sein.

Siehe Fig. 6.

Claims

1. Axiallüfter, insbesondere zur Luftförderung durch den Wärmetauscher eines Kraftfahrzeuges, mit einem mittels einer Nabe auf der Welle eines Elektromotors befestigten Lüfterrad mit einer Anzahl länglicher, sich nach außen von der Nabe wegerstreckenden Flügeln, die über einen an ihren von der Nabe abgekehrten Enden befestigten Abschlußring miteinander verbunden sind, und mit einer Motorhalterung, die aus einem inneren Halteelement zum Befestigen des Elektromotors, einem zu dem Halteelement koaxialen,diesen mit Radialabstand umgehenden Stützring und aus einer Vielzahl von zwischen dem inneren Halteelement und dem Stützring sich erstreckenden Streben, die im wesentlichen genauer zur Luftströmung verlaufen, besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorhalterung mit den Streben (23) zwischen dem Wärmetauscher (3) und dem den Kühlluftstrom durch Saugen erzeugenden Lüfterrad (11) angeordnet ist.

2. Axiallüfter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Streben (23) ein aerodynamisches Profil aufweisen.

3. Axiallüfter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil der Streben (23) symmetrisch ausgebildet ist.

4. Axiallüfter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil der Streben (23) in Luftförderrichtung tropfenförmig ausgebildet sind.

5. Axiallüfter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil der Streben (23) asymmetrisch ausgebildet ist.

6. Axiallüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Streben (23) zwischen dem inneren Halteelement (19) und dem Stützring (21) radial verlaufen.

7. Axiallüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Streben (23) zwischen dem inneren Halteelement (19) und dem Stützring (21) gegenüber der Radialrichtung zur Lüfterachse (25) um einen spitzen Winkel geneigt sind.

8. Axiallüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Streben (23) zwischen dem inneren Halteelement (19) und dem Stützring (21) bogenförmig ausgebildet sind.

9. Axiallüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Streben (23) zwischen dem Halteelement (19) und dem Stützring (21) in Umfangsrichtung einen ungleichmäßigen Abstand aufweisen.

10. Axiallüfter nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorhalterung (17) in Hauptlastrichtung eine höhere Anzahl von Streben (23) aufweist.

11. Axiallüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Leitungsdrähte (27) den Elektromotor (9) entlang eines Kabelkanales (29) in einer Strebe (23) mit einem elektrischen Steckverbinder verbinden.

12. Axiallüfter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kabelkanal (29) in der Strebe (31) auf der dem Luftstrom zugewandten Seite zum Einlegen der Kabel (27) offen ausgebildet ist.

13. Axiallüfter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kabelkanal (29) durch die eingelegten Kabel (27) voll ausgefüllt ist.

14. Axiallüfter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (38) des Kabelkanales (29) durch ein z. B. aus einer profilierten Schiene (40) bestehendes Abdichtungselement verschlossen ist.

15. Axiallüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (19) für den Elektromotor (9) topfförmig ausgebildet ist, derart, daß das Gehäuse (49) des Elektromotors (9) in die Öffnung (47) des Halteelementes (19) spielfrei einsetzbar ist.

16. Axiallüfter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (43) des topfförmigen Halteelementes (19) einen vorstehenden ringförmigen Lagersteg (45) aufweist, welcher das zylinderförmige Gehäuse (49) des Elektromotors (9) formschlüssig umschließt.

17. Axiallüfter nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (43) des topfförmigen Halteelementes (19) Durchstecklöcher für in Gewindebohrungen des Motorgehäuses (49) einschraubbare Befestigungsschrauben zur axialen Sicherung des Elektromotors (9) aufweist.

18. Axiallüfter nach Anspruch 15, 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Außenwand (57) des ringförmigen Lagersteges (45) und der Innenwand (59) des topfförmigen Halteelementes (19) Versteifungsrippen (61) integriert angeordnet sind.

19. Axiallüfter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorschaltung mit den Streben (23) und die an dem Luftkühler (3) befestigbare Hutze (51) einstückig z. B. aus Kunststoff ausgebildet sind.