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Dokumentenidentifikation DE102006023417A1 22.11.2007
Titel Lüfterrad als Bestandteil eines Lüfters zur Kühlung eines Kraftfahrzeugantriebs
Anmelder Ford Global Technologies, LLC, Dearborn, Mich., US
Erfinder Bauer, Thomas, Dr., 41849 Wassenberg, DE
Vertreter Drömer, H., Dipl.-Phys. Dr.-Ing., Pat.-Ass., 51429 Bergisch Gladbach
DE-Anmeldedatum 17.05.2006
DE-Aktenzeichen 102006023417
Offenlegungstag 22.11.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.11.2007
IPC-Hauptklasse F04D 29/32(2006.01)A, F, I, 20060517, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F04D 29/66(2006.01)A, L, I, 20060517, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft ein Lüfterrad (1) als Bestandteil eines Lüfters zur Kühlung eines Kraftfahrzeugantriebs, insbesondere einer Brennkraftmaschine, welches mittels eines Lüfterantriebes (10), der eine Antriebswelle (8) aufweist, in Drehung versetzbar ist und eine topfförmige Grundform aufweist, umfassend
· einen Boden (3) zur Befestigung des Lüfterrades (1) auf der Antriebswelle (8),
· einen sich an den Boden (3) anschließenden rohrförmigen Abschnitt (4) und
· mindestens zwei mit diesem rohrförmigen Abschnitt (4) verbundene, nach außen sich erstreckende Lüfterradschaufeln (2).
Es soll ein Lüfterrad (1) bereitgestellt werden, welches ein im Vergleich zu herkömmlichen Lüfterrädern optimiertes akustisches Verhalten, insbesondere eine verminderte Geräuschemission, aufweist.
Erreicht wird dies durch ein Lüfterrad (1) der genannten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, dass
· in dem Boden (3) mindestens ein Durchbruch (5) vorgesehen ist, welcher einen Druckausgleich zwischen der Außenseite (6) des Bodens (3) und der dem Lüfterantrieb (10) zugewandten Innenseite (7) des Bodens (3) ermöglicht.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Lüfterrad als Bestandteil eines Lüfters zur Kühlung eines Kraftfahrzeugantriebs, insbesondere einer Brennkraftmaschine, welches mittels eines Lüfterantriebes, der eine Antriebswelle aufweist, in Drehung versetzbar ist und eine topfförmige Grundform aufweist, umfassend

  • – einen Boden zur Befestigung des Lüfterrades auf der Antriebswelle,
  • – einen sich an den Boden anschließenden rohrförmigen Abschnitt, und
  • – mindestens zwei mit diesem rohrförmigen Abschnitt verbundene, nach außen sich erstreckende Lüfterschaufeln.

Die bei der Verbrennung in einer Brennkraftmaschine durch die exotherme, chemische Umwandlung des Kraftstoffes freigesetzte Wärme wird teilweise über die den Brennraum begrenzenden Wandungen an den Zylinderkopf und den Zylinderblock und teilweise über den Abgasstrom an die angrenzenden Bauteile und die Umgebung abgeführt. Um die thermische Belastung der Bauteile in Grenzen zu halten, muss zumindest ein Teil des eingeleiteten Wärmestromes wieder abgeführt werden bzw. die Wärmeabführung durch zusätzliche Maßnahmen unterstützt werden. Die von der Oberfläche der Brennkraftmaschine über Strahlung und Wärmeleitung an die Umgebung abgeführte Wärmemenge ist für eine effiziente Kühlung nicht ausreichend, weshalb in der Regel mittels erzwungener Konvektion gezielt eine Kühlung der Brennkraftmaschine herbeigeführt wird.

Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, die Kühlung in Gestalt einer Luftkühlung oder einer Flüssigkeitskühlung auszuführen. Bei der Luftkühlung wird die Brennkraftmaschine mit einem Lüftergebläse versehen, wobei der Wärmeabtransport mittels einer über die Oberfläche der Brennkraftmaschine geführten Luftströmung realisiert wird.

Hingegen erfordert die Flüssigkeitskühlung die Ausstattung der Brennkraftmaschine bzw. des Zylinderkopfes mit einem Kühlmittelmantel d.h. die Anordnung von Kühlmittelkanälen im Zylinderkopf, welche das Kühlmittel durch den Zylinderkopf führen. Dabei wird der mechanisch und thermisch hochbelastete Zylinderkopf durch das Einbringen der Kühlmittelkanäle einerseits in seiner Festigkeit geschwächt. Andererseits muss die Wärme nicht wie bei der Luftkühlung erst an die Zylinderkopfoberfläche geleitet werden, um abgeführt zu werden. Die Wärme wird bereits im Inneren des Zylinderkopfes an das Kühlmittel – in der Regel mit Additiven versetztes Wasser – abgegeben. Das Kühlmittel wird dabei mittels einer im Kühlkreislauf angeordneten Pumpe gefördert, so dass es im Kühlmittelmantel zirkuliert. Die an das Kühlmittel abgegebene Wärme wird auf diese Weise aus dem Inneren des Zylinderkopfes abgeführt und dem Kühlmittel in einem Wärmetauscher, der Bestandteil des Kühlkreislaufs ist, wieder entzogen. Der Wärmetauscher umfasst dabei in der Regel einen Lüfter d.h. ein Lüftergebläse, dessen Lüfterrad mittels eines Lüfterantriebes angetrieben wird d.h. in Drehung versetzbar ist, wozu das Lüfterrad auf einer Antriebswelle des Lüfterantriebes angeordnet wird.

Der Lüfter gewährleistet unter anderem, dass auch im Stillstand d.h. bei stehendem Kraftfahrzeug oder bei nur geringen Fahrzeuggeschwindigkeiten ein ausreichend hoher Luftmassenstrom bereitgestellt wird. Der Lüfterantrieb ist in der Regel ein elektrisch betriebener Lüftermotor.

Die vorliegende Erfindung hat das Lüfterrad eines Lüfters der oben beschriebenen Art zum Gegenstand, wobei dieser Lüfter sowohl bei einer Luftkühlung als auch bei einer Flüssigkeitskühlung einsetzbar sein soll.

Problematisch bei der Auslegung von Lüftern und Lüfterrädern ist insbesondere, dass es sich sowohl bei der Antriebswelle als auch bei dem angetriebenen Lüfterrad um ein dynamisches, schwingungsfähiges System handelt. Das Lüfterrad wird insbesondere durch den Antrieb und zwar über die Antriebswelle in Schwingungen versetzt d.h. zu Schwingungen angeregt.

Die Antriebswelle wird dabei durch die sich zeitlich verändernden Antriebsmomente zu Drehschwingungen angeregt, welche hier aber zunächst vernachlässigt werden sollen. Es ist darüber hinaus eine Durchbiegung der Antriebswelle entlang der Wellenlängsachse zu beobachten, die unter anderem eine Taumelbewegung des mit der Antriebswelle umlaufenden Lüfterrades hervorruft.

Schwingungen sind nicht nur im Hinblick auf die Bauteilfestigkeit und den Bauteilverschleiß als kritisch anzusehen. In zunehmendem Maße werden Schwingungen auch als nachteilig betrachtet hinsichtlich ihrer ursächlichen Wirkung für die Geräuschentwicklung einer Brennkraftmaschine.

Zum einen ist die zunehmende Geräuschemission ein immer ernster zu nehmendes Umweltproblem, da sie sich nicht nur auf die Lebensqualität, sondern insbesondere auch auf die Gesundheit der dem Lärm ausgesetzten Menschen nachteilig auswirkt, weshalb eine Vielzahl von Vorschriften erlassen worden ist, in denen die einzuhaltenden Geräuschgrenzwerte festgelegt wurden. Die wichtigsten Vorschriften sind dabei das Bundesimmissionsschutzgesetz (BImSchG) und die Richtlinien der Europäischen Kommission.

Konzentrierte sich anfangs die Entwicklung bei der Geräuschminderung auf den Motor als der dominierenden Geräuschquelle des Kraftfahrzeuges, sind die Konstrukteure mittlerweile gezwungen, sich mit sämtlichen Geräuschquellen, welche zu der Gesamtgeräuschemission beitragen, auseinander zu setzen, um den immer schärferen gesetzlichen Vorschriften hinsichtlich der zulässigen Geräuschemission eines Kraftfahrzeuges weiterhin gerecht zu werden.

Die Schwingungen des Lüfterrades und der Antriebswelle führen dabei sowohl zu Geräuschen durch Körperschallabstrahlung als auch zu Geräuschen durch Körperschalleinleitung in die Karosserie.

Aber nicht nur die Geräuschminderung steht bei der konstruktiven Auslegung der Brennkraftmaschine bzw. des Lüfters im Fokus der Konstrukteure. Zunehmend wird versucht, das emittierte Geräusch gezielt zu beeinflussen und zu modellieren. In diesem Zusammenhang wird auch von Geräuschdesign bzw. Sounddesign gesprochen. Motiviert werden diese Entwicklungsarbeiten durch die Erkenntnis, dass die Kaufentscheidung eines potentiellen Kunden beim Erwerb eines Fahrzeuges nicht unwesentlich vom Geräusch der Brennkraftmaschine bzw. des Fahrzeugs mitbeeinflusst wird. So bevorzugt der Fahrer eines Sportwagens ein Fahrzeug bzw. einen Motor, dessen Geräusch den sportlichen Charakter des Fahrzeuges unterstreicht.

Beim Sounddesign wird dabei unter anderem Einfluss genommen auf die Schwingungen, die letztendlich ursächlich verantwortlich sind für die emittierten Geräusche.

Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Lüfterrad gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, welches ein im Vergleich zu herkömmlichen Lüfterrädern optimiertes akustisches Verhalten, insbesondere eine verminderte Geräuschemission, aufweist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Lüfterrad, welches mittels eines Lüfterantriebes, der eine Antriebswelle aufweist, in Drehung versetzbar ist und eine topfförmige Grundform aufweist, umfassend

  • – einen Boden zur Befestigung des Lüfterrades auf der Antriebswelle,
  • – einen sich an den Boden anschließenden rohrförmigen Abschnitt, und
  • – mindestens zwei mit diesem rohrförmigen Abschnitt verbundene, nach außen sich erstreckende Lüfterschaufeln,

    und das dadurch gekennzeichnet ist, dass
  • – in dem Boden mindestens ein Durchbruch vorgesehen ist, welcher einen Druckausgleich zwischen der Außenseite des Bodens und der Innenseite des Bodens ermöglicht.

Untersuchungen haben gezeigt, dass der Boden eines herkömmlichen Lüfterrades zu Schwingungen angeregt wird und dabei wie die Kalotte eines Lautsprechers fungiert, was zu einer erheblichen Geräuschemission führt.

Bei dem erfindungsgemäßen Lüfterrad wird gewissermaßen ein akustischer Kurzschluss herbeigeführt, indem in den Boden des Lüfterrades mindestens ein Durchbruch eingebracht wird. Bei einem zu Schwingungen angeregten Boden gewährleistet dieser mindestens eine Durchbruch einen Druckausgleich zwischen der Außenseite des Bodens und der dem Lüfterantrieb zugewandten Innenseite des Bodens. Dadurch kommt es zu einer verminderten Anregung der benachbarten Luftmoleküle und folglich zu einer Absenkung der Körperschallabstrahlung.

Dadurch wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst, nämlich ein Lüfterrad bereitzustellen, welches ein optimiertes akustisches Verhalten, insbesondere eine verminderte Geräuschemission, aufweist.

1 zeigt beispielhaft – d.h. für ein bestimmtes Lüfterrad – den gemessenen Schalldruckpegel db(A) über der Drehzahl n des Lüfterantriebs bzw. der Antriebswelle. Dabei ist die Geräuschemission in Pascal [Pa] eines herkömmlichen Lüfterrades (Kurve A) derjenigen einer erfindungsgemäß modifizierten Ausführungsform dieses Lüfterrades (Kurve B) gegenübergestellt, wobei die modifizierte Ausführungsform dadurch gekennzeichnet ist, dass – gemäß der vorliegenden Erfindung – mehrere Durchbrüche in den Boden eingebracht wurden, die für einen Druckausgleich zwischen der Außenseite und der Innenseite des Bodens sorgen.

Es ist deutlich zu erkennen, dass das erfindungsgemäß ausgebildete Lüfterrad zu einem Abbau der Resonanz führt, welche sich bei dem herkömmlichen Lüfterrad (Kurve A) etwa bei einer Drehzahl der Abtriebswelle von n = 1.600 Umdrehungen pro Minute einstellt.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Lüfterrades, bei denen mehrere Durchbrüche vorgesehen sind, die vorzugsweise gleichmäßig im Bodenbereich des Lüfters verteilt sind. Der Boden des Lüfters ist in der Regel in der Mitte mit der Antriebswelle verbunden, vorzugsweise verschraubt. Da der Boden im Bereich der Verbindungsstelle prinzipbedingt nicht schwingen kann und an dieser Stelle von der rotierenden Antriebswelle gleichzeitig die Antriebskräfte eingeleitet werden, um das Lüfterrad in Drehung zu versetzten, kann es vorteilhaft sein, die Durchbrüche ausreichend beabstandet zur Verbindungsstelle anzuordnen.

Der mindestens eine Durchbruch kann eine beliebige Form aufweisen, da es nicht auf die spezielle Ausgestaltung des mindestens einen Durchbruchs ankommt, sondern grundsätzlich auf die Realisierung einer Öffnung, durch welche die Luft von der Außenseite des Bodens zu der Innenseite des Bodens strömen kann und umgekehrt.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des Lüfterrades gemäß den Unteransprüchen werden im folgenden beschrieben.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Lüfterrades, bei denen an dem Boden mindestens eine Versteifungsrippe vorgesehen ist, wobei die mindestens eine Versteifungsrippe vorzugsweise an der Innenseite des Bodens anzuordnen ist. Die mindestens eine Versteifungsrippe erhöht – bei nur geringem Materialeinsatz – die Festigkeit des Lüfterrades im Bodenbereich. Das zusätzliche Material zur Ausbildung der mindestens einen Versteifungsrippe führt dabei lediglich zu einer akzeptabeln Gewichtszunahme des Lüfterrades. Zu berücksichtigen ist dabei, dass es bei der Auslegung bzw. Ausgestaltung des Lüfterrades grundsätzlich ein Ziel der Konstrukteure ist, die Masse des Lüfterrads möglichst gering zu halten, insbesondere da es sich um ein bewegtes Bauteil handelt.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Lüfterrades, bei denen der mindestens eine Durchbruch beabstandet zu der mindestens einen Versteifungsrippe angeordnet ist. Die Durchbrüche bzw. Öffnungen sollten nicht in den Bereichen des Bodens vorgesehen werden, in denen zur Erhöhung der Festigkeit des Bodens Versteifungsrippen vorgesehen sind. Dies würde den mit den Versteifungsrippen erzielten Effekt d.h. die erhöhte Bauteilfestigkeit nachteilig wieder mindern.

Daher ist eine Ausführungsform, bei der die Durchbrüche beabstandet zu den Versteifungsrippen angeordnet sind, als vorteilhaft anzusehen.

Bei Ausführungsformen, bei denen die am Boden vorgesehenen Rippen im wesentlichen von der Bodenmitte ausgehend nach außen zum Bodenrand hin verlaufen bzw. bei Ausführungsformen, bei denen die Versteifungsrippen im wesentlichen radial verlaufen, ist es vorteilhaft, wenn die Durchbrüche zwischen den Rippen angeordnet sind und eine den Rippen ähnliche Ausrichtung aufweisen. Vorteilhaft sind dabei Ausführungsformen, bei denen die Durchbrüche ähnlich einem Langloch ausgebildet sind.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Lüfterrades, bei denen eine zur Außenseite des Bodens beabstandete Abdeckung vorgesehen ist. Diese Abdeckung schützt den Lüfterantrieb vor Korrosion und mechanischen Einflüssen bzw. Beschädigungen, beispielsweise Steinschlag. Der Lüfterantrieb, bei dem es sich vorzugsweise um einen elektrisch betriebenen Lüftermotor handelt, ist dabei auf der der Außenseite abgewandten Innenseite des Lüfterbodens angeordnet.

Gemäß der in Rede stehenden Ausführungsform weist die Abdeckung einen Abstand zur Außenseite des Bodens auf, damit der mindestens eine im Boden vorgesehene Durchbruch nicht durch die Abdeckung verschlossen und der gewünschte Druckausgleich zwischen der Außenseite und der Innenseite des Bodens durch die Abdeckung behindert bzw. unterbunden wird.

Vorteilhaft sind dabei Ausführungsformen des Lüfterrades, bei denen zwischen der Außenseite des Bodens und der beabstandeten Abdeckung ein dämpfendes Material vorgesehen ist. Dadurch kann die Luftströmung, die sich bei schwingendem Boden einstellt und für den Druckausgleich zwischen der Außenseite und der Innenseite des Bodens sorgt, verzögert und damit gedämpft werden. Das dämpfende Material gewährleistet aber auch, dass einerseits zwar genügend Luft für den Druckausgleich, andererseits aber kein Spritzwasser durch den mindestens einen im Boden vorgesehenen Durchbruch gelangt. Das Spritzwasser könnte beispielsweise einen auf der Innenseite des Bodens angeordneten elektrischen Antrieb beschädigen.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Lüfterrades, bei denen der rohrförmige Abschnitt mindestens ein Element zur Versteifung aufweist. Der rohrförmige Abschnitt ist vorzugsweise rotationssymmetrisch, insbesondere zylinderförmig, zur Längsachse des Lüfterrades ausgebildet und gibt dem Lüfterrad bzw. dem Mittelteil des Lüfterrades zusammen mit dem Boden eine topfförmige Grundform. Der rohrförmige Abschnitt dient dabei der Aufnahme der mindestens zwei sich nach außen erstreckenden Lüfterschaufeln und ist auf der dem Boden abgewandten Seite offen, was – im Rahmen der Montage des Lüfters – das Aufschieben des Lüfterrades auf die Antriebswelle gestattet. Der Lüfterantrieb kommt dabei in der Montageendposition zumindest teilweise in dem rohrförmigen Abschnitt zu liegen, so dass der rohrförmige Abschnitt auch als Gehäuse für den Antrieb dient.

Untersuchungen haben gezeigt, dass sich der rohrförmige Abschnitt während des Lüfterbetriebs verformt. Dabei erfährt der rotierende rohrförmige Abschnitt in seinem Querschnitt eine Formänderung. Der beispielsweise zylinderförmige Querschnitt geht in eine ovale bzw. ellipsenähnliche Form über. Die Querschnittsänderung ist am offenen Ende des rohrförmigen Abschnitts besonders ausgeprägt und nimmt in Richtung Lüfterradboden ab.

Diese Formänderung ruft ein Anstellen der mindestens zwei Lüfterschaufeln hervor, wobei die Lüfterschaufeln sich gegenüber der Längsachse des Lüfterrades bzw. gegenüber der Antriebswelle nach vorne bzw. hinten neigen; in Abhängigkeit von der jeweiligen Position der einzelnen Schaufel.

Um der beschriebenen Formänderungen entgegen zu wirken, ist es vorteilhaft, mindestens ein Element zur Versteifung des rohrförmigen Abschnitts vorzusehen. Vorteilhaft sind insbesondere Ausführungsformen, bei denen das mindestens eine Element zur Versteifung einen Ring umfasst, der in seiner Form mit dem ursprünglichen Querschnitt des rohrförmigen Abschnitts korrespondiert und den Abschnitt festigt bzw. stützt.

Da die Formänderung an der offenen Seite des rohrförmigen Abschnitts besonders ausgeprägt ist, sind Ausführungsformen des Lüfterrades vorteilhaft, bei denen das mindestens eine Element zur Versteifung möglichst nahe an der offenen Seite d.h. dem offenen Ende des rohrförmigen Abschnitts angeordnet ist.

Da es sich bei dem Lüfterrad – zumindest während des Lüfterbetriebs – um ein bewegtes Bauteil handelt, ist es vorteilhaft, das mindestens eine Element zur Versteifung im wesentlichen aus einem Leichtbaumaterial zu fertigen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform des Lüfterrades gemäß den 1 bis 5 näher beschrieben. Hierbei zeigt:

1 den Schalldruckpegel über der Drehzahl des Lüfterantriebs für ein herkömmliches Lüfterrad (Kurve A) und ein erfindungsgemäß modifiziertes Lüfterrad (Kurve B),

2 schematisch eine erste Ausführungsform eines Lüfterrades in der Frontansicht,

3 schematisch die in 2 dargestellte Ausführungsform des Lüfterrades in der Rückansicht,

4 schematisch einen Halbschnitt eines Lüfterrades entlang der Längsachse des Lüfterrades mitsamt Abdeckung, und

5 die in 2 dargestellte Ausführungsform des Lüfterrades in der Frontansicht mitsamt Abdeckung.

1 wurde bereits – weiter oben – im Rahmen der Beschreibung des erfindungsgemäßen Lüfterrads näher erörtert, mit dem Ziel die Vorteile gegenüber herkömmlichen Lüfterrädern deutlich zu machen.

2 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform eines Lüfterrades 1 in der Frontansicht d.h. mit Blick auf die Außenseite 6 des Bodens 3. Im Boden 3 sind insgesamt sechzehn Durchbrüche 5 vorgesehen, die einen Druckausgleich zwischen der Außenseite 6 des Bodens 3 und der dem Lüfterantrieb 10 zugewandten Innenseite des Bodens 3 ermöglichen.

Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform wird als Lüfterantrieb 10 ein elektrisch. betriebener Motor verwendet, der durch die Durchbrüche 5 hindurch zumindest teilweise zu erkennen ist.

Die Durchbrüche 5 sind im Boden 3 des Lüfterrades 1 gleichmäßig verteilt und folglich auch gleichmäßig zueinander beabstandet angeordnet. Die Durchbrüche 5 sind einem Langloch ähnlich ausgebildet und verlaufen ausgehend von der Bodenmitte nach außen zum Bodenrand hin d.h. im wesentlichen radial. Diese Ausgestaltung und Ausrichtung der Durchbrüche 5 korrespondiert mit Versteifungsrippen 11, die auf der Innenseite 7 des Bodens 3 d.h. auf der dem Lüfterantrieb 10 zugewandten Seite des Bodens 3 vorgesehen sind (siehe 3). Dabei verlaufen die Durchbrüche 5 zwischen den Versteifungsrippen 11.

Wie aus 2 des weiteren ersichtlich ist, ist das Lüfterrad 1 in der Mitte des Bodens 3 mit der Antriebswelle 8 verbunden, wobei die Verbindung vorliegend mittels einer Schraube 16 ausgebildet ist. Die Längsachse 18 des Lüfterrades 1 fällt mit der Antriebswelle 8 zusammen. Die Durchbrüche 5 sind ausreichend beabstandet zur Verbindungsstelle angeordnet, was dem Umstand Rechung trägt, dass an der Verbindungsstelle die Antriebskräfte eingeleitet werden und der Boden 3 in der Verbindungsstelle prinzipbedingt nicht schwingen kann, weshalb auch kein Druckausgleich an dieser Stelle erforderlich ist.

An den Boden 3 schließt sich ein rohrförmiger Abschnitt 4 an, der dem Mittelteil des Lüfterrades 1 zusammen mit dem Boden 3 eine topfförmige Grundform verleiht. Die zylinderförmige Mantelfläche des rohrförmigen Abschnitts 4 erstreckt sich bei der in 2 gewählten Frontansicht nahezu senkrecht zur Zeichenebene d.h. in Richtung Längsachse 18. Dabei umschließt der rohrförmige Abschnitt 4 den Lüfterantrieb 10 einem Gehäuse ähnlich.

Der röhrförmige Abschnitt 4 dient der Aufnahme von acht Lüfterradschaufeln 2, die sich nach außen hin erstrecken.

3 zeigt die in 2 dargestellte Ausführungsform des Lüfterrades 1 in der Rückansicht d.h. mit Blick auf die Innenseite 7 des Bodens 3. Die mit dem rohrförmigen Abschnitt 4 verbundenen Lüfterradschaufeln 2 sind an ihren äußeren Enden durch einen Außenring 17 miteinander verbunden, was der Versteifung des Lüfterrades 1 dient.

Um einer Formänderung des rohrförmigen Abschnitts 4 bei rotierendem Lüfterrad 1 entgegenzuwirken, ist am offenen Ende des rohrförmigen Abschnitts 4 ein Element zur Versteifung 14 – in Gestalt eines Versteifungsringes 15 – vorgesehen. Die Anordnung dieses Rings 15 am offenen Ende des rohrförmigen Abschnitts 4 ist vorteilhaft, da eine im Lüfterbetrieb auftretende Formänderung an dieser Stelle besonders ausgeprägt ist. Der Ring 15 ist aus einem Leichtbaumaterial gefertigt.

Deutlich zu erkennen sind die auf der Innenseite 7 des Bodens 3 angeordneten Versteifungsrippen 11, die – wie die Durchbrüche 5 – ausgehend von der Bodenmitte nach außen zum Bodenrand hin d.h. im wesentlichen radial verlaufen. Zur zusätzlichen Versteifung des Bodens 3 ist eine Verdickung des Bodens 3 im Bereich der Bohrung, die der Aufnahme der Antriebswelle dient, vorgesehen.

4 zeigt schematisch einen Halbschnitt eines Lüfterrades 1 entlang der Längsachse 18 des Lüfterrades 1 mitsamt Abdeckung 9, wobei der Schnitt zwischen zwei Lüfterradschaufel hindurchgelegt ist, so dass die Schaufeln in 4 nicht sichtbar sind.

Die Abdeckung 9 ist beabstandet zur Außenseite 6 des Bodens 3 angeordnet. Die Abdeckung 9 schützt zusammen mit dem – unter anderem als Gehäuse dienenden – rohrförmigen Abschnitt 4 den auf der Innenseite 7 des Bodens 3 angeordneten Lüfterantrieb (nicht dargestellt) vor Korrosion und mechanischen Einflüssen. Zusammen mit dem Boden 3 ist die Abdeckung 9 bei der in 4 dargestellten Ausführungsform mittels einer Schraube 16 auf der Antriebswelle 8 befestigt.

Zwischen der Außenseite 6 des Bodens 3 und der beabstandet angeordneten Abdeckung 9 ist ein dämpfendes Material 12 vorgesehen ist, wobei als dämpfendes Material 12 ein Schaum 13 dient. Durch den Schaum 13 wird die Luftströmung, die sich bei schwingendem Boden 3 einstellt und für den Druckausgleich zwischen der Außenseite 6 und der Innenseite 7 des Bodens 3 sorgt, gedämpft. Zusätzlich wird das Eindringen von Spritzwasser verhindert. Das Vorsehen eines dämpfenden Materials 12 zwischen Boden 3 und Abdeckung 9 ist aber nicht unbedingt erforderlich. Eine Geräuschdämpfung bringt das dämpfende Material nicht unbedingt mit sich.

5 zeigt in der Frontansicht die in 2 dargestellte Ausführungsform des Lüfterrades 1 mitsamt einer Abdeckung 9 im montierten Zustand. Für dieselben Bauteile wurden dieselben Bezugszeichen verwendet, weshalb im übrigen Bezug genommen wird auf die im Zusammenhang mit 2 gemachten Ausführungen.

1
Lüfterrad
2
Lüfterradschaufel, Lüfterschaufel
3
Boden
4
rohrförmiger Abschnitt
5
Durchbruch
6
Außenseite des Bodens
7
Innenseite des Bodens
8
Antriebswelle
9
Abdeckung
10
Lüfterantrieb
11
Versteifungsrippe
12
dämpfendes Material
13
Schaum
14
Element zur Versteifung
15
Ring
16
Schraube
17
Außenring
18
Längsachse
n
Lüfterdrehzahl


Anspruch[de]
Lüfterrad (1) als Bestandteil eines Lüfters zur Kühlung eines Kraftfahrzeugantriebs, insbesondere einer Brennkraftmaschine, welches mittels eines Lüfterantriebes (10), der eine Antriebswelle (8) aufweist, in Drehung versetzbar ist und eine topfförmige Grundform aufweist, umfassend

– einen Boden (3) zur Befestigung des Lüfterrades (1) auf der Antriebswelle (8),

– einen sich an den Boden (3) anschließenden rohrförmigen Abschnitt (4), und

– mindestens zwei mit diesem rohrförmigen Abschnitt (4) verbundene, nach außen sich erstreckende Lüfterradschaufeln (2),

dadurch gekennzeichnet, dass

– in dem Boden (3) mindestens ein Durchbruch (5) vorgesehen ist, welcher einen Druckausgleich zwischen der Außenseite (6) des Bodens (3) und der dem Lüfterantrieb (10) zugewandten Innenseite (7) des Bodens (3) ermöglicht.
Lüfterrad (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (3) mindestens eine Versteifungsrippe (11) aufweist. Lüfterrad (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Versteifungsrippe (11) an der Innenseite (7) des Bodens (3) angeordnet ist. Lüfterrad (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Durchbruch (5) beabstandet zu der mindestens einen Versteifungsrippe (11) angeordnet ist. Lüfterrad (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zur Außenseite (6) des Bodens (3) beabstandete Abdeckung (9) vorgesehen ist. Lüfterrad (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Außenseite (6) des Bodens (3) und der Abdeckung (9) ein dämpfendes Material (12) vorgesehen ist. Lüfterrad (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das dämpfende Material (12) ein Schaum (13) ist. Lüfterrad (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem rohrförmigen Abschnitt (4) mindestens ein Element zur Versteifung (14) vorgesehen ist. Lüfterrad (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Element zur Versteifung (14) einen Ring (15) umfasst, der an der dem Boden (3) abgewandten offenen Seite des rohrförmigen Abschnitts (4) angeordnet ist. Lüfterrad (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Element zur Versteifung (14) im wesentlichen aus einem Leichtbaumaterial gefertigt ist.






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