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DE102021213044A1 - Lüfterzarge sowie Kühlerlüfter für ein Kraftfahrzeug mit einer Lüfterzarge - Google Patents

Lüfterzarge sowie Kühlerlüfter für ein Kraftfahrzeug mit einer Lüfterzarge Download PDF

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DE102021213044A1
DE102021213044A1 DE102021213044.5A DE102021213044A DE102021213044A1 DE 102021213044 A1 DE102021213044 A1 DE 102021213044A1 DE 102021213044 A DE102021213044 A DE 102021213044A DE 102021213044 A1 DE102021213044 A1 DE 102021213044A1
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DE
Germany
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strut
fan
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frame
fan frame
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Pending
Application number
DE102021213044.5A
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English (en)
Inventor
Andre Evers
Antje Findeisen
Christian Froh
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Original Assignee
Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
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Publication date
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Priority to CN202280075680.6A priority patent/CN118451255A/zh
Priority to PCT/EP2022/081911 priority patent/WO2023088870A1/de
Priority to EP22817951.1A priority patent/EP4426948A1/de
Publication of DE102021213044A1 publication Critical patent/DE102021213044A1/de
Priority to US18/668,468 priority patent/US20240301814A1/en
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00Axial-flow pumps
    • F04D19/002Axial flow fans
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P5/00Pumping cooling-air or liquid coolants
    • F01P5/02Pumping cooling-air; Arrangements of cooling-air pumps, e.g. fans or blowers
    • F01P5/06Guiding or ducting air to, or from, ducted fans
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/52Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/54Fluid-guiding means, e.g. diffusers
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lüfterzarge (2) für einen Kühlerlüfter (36) eines Kraftfahrzeugs, aufweisend- eine zentrale Radaufnahme (4) zur Aufnahme eines Lüfterrades (12), welche eine entlang einer Axialrichtung (20) orientierte Rotationsachse für das Lüfterrad (12) definiert, wobei sich die Axialrichtung (20) von einer Anströmseite (16) zu einer Druckseite (18) der Lüfterzarge (12) erstreckt,- einen Zargenring (6), wobei durch die Radaufnahme (4) und den Zargenring (6) eine Lüfterebene (L) senkrecht zur Axialrichtung (20) definiert ist und- mehrere Streben (8), die sich einerseits von der Radaufnahme (4) bis zum Zargenring (6) erstrecken und die sich andererseits von der Anströmseite (16) zur Druckseite (18) erstrecken und die mit einem Strebenfuß (26) an der Radaufnahme (4) und mit einer Strebenspitze (28) am Zargenring (6) befestigt sind, wobei die Streben (8) bezüglich der Lüfterebene (L) unter einem Strebenwinkel (α) orientiert sind, der sich vom Strebenfuß (26) zur Strebenspitze (28) verändert. Für gute Strömungseigenschaften ist vorgesehen, dass der Strebenwinkel (α) in einem inneren Bereich (32) ausgehend von dem Strebenfuß (32) sich unterschiedlich ändert im Vergleich zu einem sich an den inneren Bereich (32) anschließenden äußeren Bereich (34).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Lüfterzarge, welche eine zentrale Radaufnahme zur Aufnahme eines Lüfterrades, einen äußeren Zargenring sowie mehrere Streben aufweist, die mit einem Strebenfuß an der Radaufnahme mit einer Strebenspitze am Zargenring befestigt sind. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Kühlerlüfter mit einer solchen Lüfterzarge.
  • Derartige Kühlerlüfter werden bei Kraftfahrzeugen zur Kühlung von weiteren Komponenten, wie beispielsweise einem Verbrennungsmotor eingesetzt. Daneben können sie auch zum Wärmetausch mit weiteren Komponenten eingesetzt werden. Beispielsweise kann ein solcher Kühlerlüfter auch bei einem Luft-Wärmetauscher beispielsweise einer Wärmepumpenanlage eines Kraftfahrzeugs oder auch zur Kühlung von elektrischen Hochleistungskomponenten, wie beispielsweise ein elektrischer Fahrmotor oder eine elektrischen Fahrbatterie bei Elektrofahrzeugen eingesetzt werden. In der Regel ist der Kühlerlüfter einem von einem Wärmeträgermedium durchströmten Wärmetauscher vorgeschaltet. Bei dem Wärmeträgermedium handelt es sich häufig um eine Kühlflüssigkeit.
  • Das eigentliche Lüfterrad, welches im Betrieb um eine Rotationsachse rotiert und mit dem ein Luftstrom von einer Anströmseite zu einer Druckseite gefördert wird, ist an der Lüfterzarge rotierbar gehalten. Typischerweise ist hierzu ein Nabenteil des Lüfterrads in der zentralen Radaufnahme der Lüfterzarge gehalten. Das Lüfterrad wird angetrieben, beispielsweise durch einen Riemenantrieb und vorzugsweise durch einen Elektromotor, welcher in der zentralen Radaufnahme der Lüfterzarge sitzt. Zur mechanischen Fixierung der zentralen Radaufnahme erstrecken sich über den Umfang verteilt mehrere Streben zwischen der Radaufnahme und dem Zargenring. Diese Streben bilden daher für die vom Lüfterrad im Betrieb geförderte Luft ein Strömungshindernis.
  • Um den Strömungswiderstand möglichst gering zu halten, sind spezielle Designs der Streben vorgesehen. So ist aus der DE 10 2016 221 642 A1 eine Lüfterzarge zu entnehmen, bei der die Streben bezüglich einer Lüfterebene, welche senkrecht zur Rotationsachse des Lüfterrads orientiert ist, unter einem Strebenwinkel orientiert sind, welcher von innen nach außen in Richtung zur Lüfterzarge zunimmt.
  • Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine strömungsoptimierte Lüfterzarge zu ermöglichen.
  • Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Lüfterzarge für einen Kühlerlüfter eines Kraftfahrzeugs sowie durch einen Kühlerlüfter mit einer solchen Lüfterzarge gemäß den Merkmalen der Ansprüche 1 und 12. Die Lüfterzarge weist eine zentrale Radaufnahme zur Aufnahme eines Lüfterrades auf und definiert eine entlang einer Axialrichtung orientierte Rotationsachse für das Lüfterrad. Die Axialrichtung erstreckt sich vor einer Anströmseite zu einer Druckseite der Lüfterzarge, d. h. im Betrieb wird die Lüfterzarge von der Anströmseite zur Druckseite durchströmt. Die Lüfterzarge weist weiterhin einen äußeren Zargenring auf. Der Zargenring und die Radaufnahme definieren eine Lüfterebene, welche senkrecht zur Axialrichtung und damit senkrecht zur Rotationsachse orientiert ist.
  • Die Lüfterzarge weist mehrere Streben auf, die sich einerseits in einer Radialrichtung von der Radaufnahme bis zum Zargenring erstrecken und die sich andererseits auch von der Anströmseite in Richtung zur Druckseite erstrecken. Unter Radialrichtung wird vorliegend die Erstreckungsrichtung der jeweiligen Strebe ausgehend von der Radaufnahme in Richtung zum Zargenring verstanden. Diese Radialrichtung weicht dabei typischerweise von einer mathematischen Radialen ab, welche senkrecht zur Rotationsachse orientiert ist.
  • Die Streben sind mit einem Strebenfuß an der Radaufnahme und mit einer Strebenspitze am Zargenring befestigt. Die Streben sind insgesamt nach Art eines Streben- oder Schaufelblattes ausgebildet. Sie sind im Querschnitt betrachtet daher typischerweise insgesamt in etwa langgestreckt ausgebildet und weisen eine rechteckförmige Querschnittsfläche typischerweise mit abgerundeten Stirnseiten auf. Grundsätzlich sind auch andere Querschnitts- und damit Strebenprofile mit beispielsweise gekrümmten Flächen möglich. Die Streben sind bezüglich der Lüfterebene schräg gestellt, sodass durch die schräggestellte Strebe eine Strömungsleitfunktion erzielt wird. Die Streben sind dabei unter einem Strebenwinkel, welcher auch als Anstellwinkel bezeichnet wird, bezüglich der Lüfterebene orientiert. Sie sind dabei üblicherweise unter einem spitzen Winkel bezüglich der Druckseite angestellt, d.h. die Streben bilden mit der druckseitigen Lüfterebene einen spitzen Winkel aus. Um eine möglichst strömungsoptimierte Lüfterzarge zu erreichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Strebenwinkel sich in einem radial inneren Bereich unterschiedlich ändert im Vergleich zu einem radial äußeren Bereich. Der radial innere Bereich schließt sich dabei an die Radaufnahme an und erstreckt sich bis zu einer Zwischenposition. Der radial äußere Bereich erstreckt sich - vorzugsweise ausgehend von der Zwischenposition - bis zur Strebenspitze.
  • Bevorzugt ist die Strebe insgesamt lediglich in den inneren und den äußeren Bereich unterteilt, die also aneinander anschließen.
  • Alternativ besteht auch die Möglichkeit, dass die Strebe in mehr als zwei Bereiche unterteilt ist und damit mehrere Zwischenpositionen aufweist. Beispielsweise ist die Strebe insbesondere in drei Bereiche mit zwei Zwischenpositionen oder auch in vier Bereiche unterteilt. In diesem Fall weisen zumindest zwei der Bereiche unterschiedliche Änderungen des Strebenwinkels auf. Alternativ weisen alle Bereiche zueinander unterschiedliche Änderungen des Strebenwinkels auf.
  • Nachfolgend wird - ohne Beschränkung der Allgemeinheit - von lediglich einem inneren und einem äußeren Bereich ausgegangen. Die beschriebenen Ausgestaltungen lassen sich jedoch sinngemäß auch auf Varianten mit mehr, insbesondere mit drei Bereichen übertragen.
  • Die Schrägstellung der Streben bezüglich der Lüfterebene beruht zunächst allgemein auf der Überlegung, dass durch das Lüfterrad im Betrieb eine stark drallbehaftete Strömung speziell in Strömungsrichtung erzeugt wird, und dass es von Vorteil ist, die Streben bezüglich des drallbehafteten Luftstroms so anzustellen, dass ein Strömungswiderstand verringert und damit ein Wirkungsgrad des Lüfterrades verbessert ist.
  • Die Erfindung beruht nunmehr auf der Erkenntnis, dass sich der Anteil einer axialen Komponente und einer Umfangskomponente der Strömung und damit ein sogenanntes Geschwindigkeitsdreieck der Strömungsgeschwindigkeit sich von der Radaufnahme in Richtung zum Zargenring deutlich ändern. Speziell wurde erkannt, dass im äußeren Bereich die Umfangskomponente der Strömung deutlich zunimmt.
  • Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, dass der Strebenwinkel insgesamt an diese in Radialrichtung variierenden Strömungsverhältnisse möglichst optimal angepasst ist und dass hierzu in dem äußeren Bereich, in dem sich das Strömungsfeld besonders stark ändert, auch eine stärkere Änderung und Variation des Strebenwinkels eingestellt wird.
  • Sofern vorliegend von einer Änderung des Strebenwinkels gesprochen wird, so wird hierunter eine relative Änderung pro Längeneinheit der Strebe in Radialrichtung verstanden. Wird der Strebenwinkel gegenüber der Radialrichtung und damit gegenüber einer Länge der Strebe aufgetragen, so entspricht die Änderung des Strebenwinkels einer Steigung. Diese Steigung ist daher im äußeren Bereich verschieden im Vergleich zum inneren Bereich. Die Steigung in einem jeweiligen Bereich ist vorzugsweise konstant. Alternativ kann sie jedoch auch innerhalb eines Bereiches variieren. In diesem Fall gilt die Bedingung, dass die Steigung (Änderung pro Längeneinheit) der beiden Bereiche unterschiedlich ist, für eine mittlere Steigung (mittlere Änderung pro Längeneinheit) des jeweiligen Bereichs.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist dabei die relative Änderung und damit die Steigung im äußeren Bereich dem Betrage nach größer als im inneren Bereich, d.h. pro Längeneinheit ist im äußeren Bereich die absolute Änderung des Strebenwinkels größer als im inneren Bereich. Damit ist eine möglichst gute Anpassung an die realen Strömungsverhältnisse erreicht.
  • Untersuchungen haben weiterhin gezeigt, dass es von besonderem Vorteil ist, wenn der Strebenwinkel im inneren Bereich zunächst zunimmt und anschließend im äußeren Bereich abnimmt. Entsprechend ist auch eine derartige Ausgestaltung in bevorzugter Ausbildung vorgesehen.
  • Bevorzugt erstreckt sich der innere Bereich über 60 % bis 90 % der Gesamtlänge der jeweiligen Strebe und insbesondere über 70 % bis 85 % der Gesamtlänge. Für die bevorzugte Ausgestaltung, dass der Strebenwinkel im äußeren Bereich abnimmt, bedeutet dies, dass der Strebenwinkel über die angegebene Länge zunächst zunimmt und dann wieder abnimmt.
  • Bevorzugt ist weiterhin vorgesehen, dass die Veränderung des Strebenwinkels zumindest in einem der Bereiche und bevorzugt in allen (beiden) Bereichen konstant ist und damit stetig und linear verläuft. Hierunter wird verstanden, dass die zuvor definierte Steigung in dem jeweiligen Bereich konstant ist.
  • In bevorzugter Ausgestaltung ist der Strebenwinkel am Strebenfuß größer als an der Strebenspitze. Speziell nimmt der Strebenwinkel ausgehend vom Strebenfuß von einem Anfangswert bis zu einem Maximalwert an der Zwischenposition zu und nimmt von dort im äußeren Bereich bis zu einem Minimalwert ab. Die absolute Änderung des Strebenwinkels im inneren Bereich ist daher geringer als die absolute Änderung im äußeren Bereich.
  • In bevorzugter Variante ist daher insgesamt vorgesehen, dass der innere Bereich sich über 60% bis 90% der Gesamtlänge der Strebe erstreckt, dass sich daran der weitere Bereich als äußerer Bereich anschließt, der sich bis zu der Strebenspitze erstreckt und dass der Strebenwinkel ausgehend vom Strebenfuß im inneren Bereich kontinuierlich insbesondere mit konstanter Steigung bis auf einen Maximalwert zunimmt und anschließend im äußeren Bereich bis zur Strebenspitze wiederum vorzugsweise mit konstanter Steigung auf einen Minimalwert abnimmt, welcher kleiner als der Strebenwinkel am Strebenfuß ist.
  • Allgemein liegt der Strebenwinkel am Strebenfuß im Bereich zwischen 35° bis 55° und insbesondere im Bereich von 40° bis 50°.
  • Weiter bevorzugt liegt der maximale Strebenwinkel in einem Bereich zwischen 55° bis 80° und insbesondere im Bereich von 65° bis 75°.
  • Weiter bevorzugt weist der Strebenwinkel an der Strebenspitze einen Wert im Bereich zwischen 25° bis 45° und insbesondere im Bereich von 30° bis 40° auf.
  • Mit diesen Werten werden besonders gute Strömungseigenschaften erreicht.
  • Speziell ist vorgesehen, dass der Strebenwinkel sich im inneren Bereich um 10° bis 30° und insbesondere um 15° bis 25° verändert und/oder dass der Strebenwinkel im äußeren Bereich sich um 20° bis 50° und insbesondere um 30° bis 40° ändert.
  • In Verbindung mit einem Lüfterrad bildet eine solche Lüfterzarge einen erfindungsgemäßen Kühlerlüfter aus. Das Lüfterrad sitzt dabei mit einer Nabe in der Radaufnahme der Lüfterzarge ein. Bei der Radaufnahme handelt sich insbesondere um eine Aufnahme für einen Elektromotor, welcher zum Antrieb des Lüfterrads vorgesehen ist. Die Radaufnahme bildet daher insofern einen Motorträger aus.
  • Die hier beschriebene Lüfterzarge zeichnet sich dadurch aus, dass sie im Vergleich zu einer Ausgestaltung gemäß dem Stand der Technik einen verbesserten Wirkungsgrad aufweist, was sich unter anderem in einem verringerten Drehzahlniveau des Lüfterrads sowie einer verringerten elektrischen Leistungsaufnahme des Elektromotors für den Antrieb des Lüfterrad niederschlägt. Weiterhin werden damit auch geringere Geräuschemissionen erreicht.
  • Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigen in teilweise vereinfachten Darstellungen:
    • 1 eine Aufsicht auf eine Anströmseite einer Lüfterzarge,
    • 2 eine vergrößerte Darstellung der Abbildung gemäß 1 im Bereich einer Strebe,
    • 3A-3C Querschnittsdarstellungen entlang der Schnittlinie A-A, B-B, C-B der 2,
    • 4 eine grafische Darstellung des Verlaufs des Strebenwinkels über die Länge der Strebe,
    • 5 eine ausschnittsweise Schnittdarstellung durch einen Kühlerlüfter,
    • 6A eine ausschnittsweise vergrößerte Darstellung auf die Anströmseite der Lüfterzarge sowie
    • 6B eine ausschnittsweise vergrößerte Darstellung auf die Abströmseite der Lüfterzarge.
  • In den Figuren sind gleichwirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Die in der 1 dargestellte Lüfterzarge 2 weist eine zentrale Radaufnahme 4, einen Zargenring 6 sowie mehrere zwischen diesen angeordnete Streben 8 auf. Die Lüfterzarge 2 weist allgemein einen Rahmen 10 auf, mit dem sie beispielsweise an ein Karosseriebauteil eines Kraftfahrzeugs montiert wird. Die zentrale Radaufnahme 4 dient zur Befestigung eines Lüfterrads 12 (vergl. hierzu insbesondere 5) welches Flügel 14 aufweist, über die im Betrieb ein Luftstrom von einer Anströmseite 16 zu einer Druckseite 18 gefördert wird. Die Radaufnahme 4 ist im Querschnitt betrachtet kreisrund ausgebildet und dient allgemein in bevorzugter Ausgestaltung zur Aufnahme eines Elektromotors, welcher das Lüfterrad 12 antreibt. Die Radaufnahme 4 definiert insofern einen Motorträger und auch eine Rotationsachse, um die das Lüfterrad 12 im Betrieb rotiert. Die Radaufnahme 4 definiert zugleich auch eine Axialrichtung 20, welche parallel zur Rotationsachse und zwar in Richtung von der Anströmseite 16 zur Druckseite 18 verläuft. Im Betrieb rotiert das Lüfterrad 12 in positiver Umfangsrichtung 22, also in Richtung des Uhrzeigersinns (bei Blickrichtung auf die Anströmseite 16), wie dies in der 1 ein gezeigt ist.
  • Die einzelnen Streben 8 erstrecken sich jeweils in einer Radialrichtung 24, welche zugleich eine Längsrichtung der jeweiligen Strebe 8 festlegt. Jede Strebe 8 hat insofern eine eigene Längs- und damit Radialrichtung, die bezüglich einer mathematischen Radialen zur Rotationsachse und damit zur Axialrichtung 20 geneigt ist, wie dies anhand der 1 zu erkennen ist.
  • Eine jeweilige Strebe 8 ist insgesamt in etwa blattförmig nach Art eines Schaufelblattes ausgebildet und weist vorzugsweise eine in etwa rechteckförmige Querschnittsfläche auf, wie insbesondere anhand der Darstellung gemäß den 3A bis 3C zu entnehmen ist. Speziell weist eine jeweilige Strebe zwei gegenüberliegende Flachseiten auf. Im Ausführungsbeispiel erstrecken sich diese geradlinig und speziell parallel zueinander. Alternativ können diese Blattflächen auch gewölbt ausgebildet sein.
  • Eine jeweilige Strebe 8 erstreckt sich allgemein von einem Strebenfuß 26, mit dem sie an der Radaufnahme 4 befestigt ist bis zu einer Strebenspitze 28, mit der sie am Zargenring 6 befestigt ist.
  • Eine jeweilige Strebe 8, also die jeweilige Blattfläche der Strebe 8, ist gegenüber einer Lüfterebene L unter einem Strebenwinkel α schräg geneigt angeordnet. Speziell ist eine jeweilige Strebe 8 bezüglich der Druckseite 18 unter einem spitzen Winkel angeordnet. Der Strebenwinkel α wird hierbei gemessen zwischen der Lüfterebene L und der Orientierung der Blattfläche entlang einer Querrichtung 30 (vergl. 3B). Die Querrichtung 30 ist insbesondere definiert durch eine Mittellinie, die sich von einem Ende des Strebenblattes bis zum anderen Ende des Strebenblattes senkrecht zur Radialrichtung 24 und innerhalb einer Schnittebene senkrecht zur Radialrichtung 24 erstreckt.
  • Die 3A bis 3C zeigen jeweils Querschnittsdarstellungen durch die in der 2 dargestellte Strebe 8 entlang der Schnittlinien A - A (3A), B - B (3B) sowie C-C (3C). Wie gut zu erkennen ist, variiert der Strebenwinkel α. Im Ausführungsbeispiel weist er an der Schnittposition A-A einen Wert im Bereich zwischen 40° und 50°, speziell einen Wert von 45°, an der Schnittlinie B-B einen Wert im Bereich zwischen 65 und 75° und speziell einen Wert von 69° und im Schnittbereich C-C einen Wert zwischen 30 und 40° und insbesondere einen Wert von 35° auf.
  • Der Längenbereich der Strebe 8 bis zu einer Zwischenposition 31, die im Ausführungsbeispiel durch die Schnittposition B - B gebildet ist, definiert einen inneren Bereich 32 der Strebe 8, an den sich in Radialrichtung 24 ein äußerer Bereich 34 anschließt, der sich bis zum Zargenring 6 erstreckt.
  • Der Verlauf des Strebenwinkels α über die Länge R der Strebe 8 in Radialrichtung 24 ist in der 4 beispielhaft dargestellt. Die durchgezogene Linie in der 4 zeigt dabei die erfindungsgemäße Ausgestaltung und die gestrichelte Linie zeigt die Ausgestaltung gemäß dem Stand der Technik.
  • Auf der x-Achse ist der Strebenwinkel angegeben und auf der Y-Achse ist das Verhältnis der radialen Länge R zu der Gesamtlänge Ra der Strebe 8 in Prozent angegeben. Die in den 3A bis 3C dargestellten Schnittpositionen sind ebenfalls eingezeichnet. Die Schnittposition A - A liegt etwa bei 10 %, die Schnittposition B-B bei etwa 78 % und die Schnittposition C-C bei knapp 100 % der Gesamtlänge Ra.
  • Am Strebenfuß 26 weist der Strebenwinkel einen Wert von 45° auf, welcher kontinuierlich und stetig bis zu einem Maximalwert an der Zwischenposition (Schnittlinie B-B) zunimmt, an der der Strebenwinkel einen Wert von etwa 69° einnimmt. Im äußeren Bereich 34 nimmt der Strebenwinkel α nachfolgend wiederum insbesondere stetig bis zu einem Minimalwert von 35° ab. In den beiden Bereichen 32,34 zeigt der Strebenwinkel α daher eine konstante Steigung, verläuft daher linear.
  • Der äußere Bereich 34 ist allgemein vorzugsweise deutlich kürzer als der innere Bereich 32. Der innere Bereich 32 weist beispielsweise eine Länge im Bereich zwischen 60 und 85 % der Gesamtlänge Ra auf.
  • Anhand der 5 ist in der ausschnittsweise dargestellte Schnittdarstellung ein Kühlerlüfter 36 als Kombination der Lüfterzarge 2 mit dem daran befestigten Lüfterrad 12 zu entnehmen. In der Radaufnahme 4 ist ein Elektromotor 38 eingesetzt, welcher das Lüfterrad 12 mit den Flügeln 14 antreibt. Das Lüfterrad 12 ist üblicherweise auf der Anströmseite 16 und die Lüfterzarge 2 daher in Strömungsrichtung nachfolgend auf der Druckseite 18 angeordnet. Bei den Streben 8 handelt es sich daher um „hinten-liegende Streben“. Die umgekehrte Variante, bei der die Streben 8 gegenüberliegend, also in Strömungsrichtung vor der Druckseite 18 und damit auf der Anströmseite 16 angeordnet sind („vorne-liegende Streben“), ist ebenfalls möglich.
  • Die 6A zeigt eine ausschnittsweise Ansicht auf die Anströmseite 16 und die 6B eine ausschnittsweise Ansicht auf die Druckseite 18 der Lüfterzarge 2
  • Wie speziell anhand der 2 oder auch der 3A bis 3B zu erkennen ist, variiert nicht nur der Strebenwinkel α in Abhängigkeit der Länge R der Strebe 8 in Längsrichtung, sondern auch eine Breite der Strebe 8 in Querrichtung 30. Speziell im äußeren Bereich 34 nimmt diese Breite deutlich zu. Ausgehend von der Zwischenposition 31 nimmt Breite bis zum Zargenring 6 beispielsweise um den Faktor 1,5 und mehr, beispielsweise um zumindest den Faktor 2 zu. Der Strebenfuß 26 weist daher einen deutlich verbreiterten Blattbereich auf. Demgegenüber variiert die Breite im inneren Bereich 32 bevorzugt weniger und insbesondere nur geringfügig und beispielsweise im Bereich von lediglich 10-30%. Allgemein ist vorgesehen, dass sich die Breite der Strebe 8 ausgehend vom Strebenfuß 26 kontinuierlich bis zu der Zwischenposition 31 verringert, um anschließend wieder zuzunehmen.
  • Durch die hier beschriebene spezielle Ausgestaltung der Streben 8 mit dem Strebenwinkel α, welcher sich im inneren Bereich 32 und im äußeren Bereich 34 unterschiedlich verändert, wobei er speziell im inneren Bereich 32 linear zunimmt und anschließend im äußeren Bereich 34 linear abnimmt, führt im Vergleich zu der bekannten Ausführung nach dem Stand der Technik zu einem verbesserten Wirkungsgrad des Kühlerlüfters, zu einem geringeren Drehzahlniveau und einer geringeren Geräuschemission.
  • Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
  • 2
    Lüfterzarge
    4
    Radaufnahme
    6
    Zargenring
    8
    Strebe
    10
    Rahmen
    12
    Lüfterrad
    14
    Flügel
    16
    Anströmseite
    18
    Druckseite
    20
    Axialrichtung
    22
    Umfangsrichtung
    24
    Radialrichtung
    26
    Strebenfuß
    28
    Strebenspitze
    30
    Querrichtung
    31
    Zwischenposition
    32
    innerer Bereich
    34
    äußerer Bereich
    36
    Kühlerlüfter
    38
    Elektromotor
    L
    Lüfterebene
    R
    Länge
    Ra
    Gesamtlänge
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102016221642 A1 [0004]

Claims (12)

  1. Lüfterzarge (2) für einen Kühlerlüfter (36) eines Kraftfahrzeugs, aufweisend - eine zentrale Radaufnahme (4) zur Aufnahme eines Lüfterrades (12), welche eine entlang einer Axialrichtung (20) orientierte Rotationsachse für das Lüfterrad (12) definiert, wobei sich die Axialrichtung (20) von einer Anströmseite (16) zu einer Druckseite (18) der Lüfterzarge (12) erstreckt, - einen Zargenring (6), wobei durch die Radaufnahme (4) und den Zargenring (6) eine Lüfterebene (L) senkrecht zur Axialrichtung (20) definiert ist und - mehrere Streben (8), die sich einerseits von der Radaufnahme (4) bis zum Zargenring (6) erstrecken und die sich andererseits von der Anströmseite (16) zur Druckseite (18) erstrecken und die mit einem Strebenfuß (26) an der Radaufnahme (4) und mit einer Strebenspitze (28) am Zargenring (6) befestigt sind, wobei die Streben (8) bezüglich der Lüfterebene (L) unter einem Strebenwinkel (α) orientiert sind, der sich vom Strebenfuß (26) zur Strebenspitze (28) verändert, dadurch gekennzeichnet, dass der Strebenwinkel (α) in einem inneren Bereich (32) ausgehend von dem Strebenfuß (32) sich unterschiedlich im Vergleich zu einem äußeren Bereich (34) ändert, der sich bis zur Strebenspitze (28) erstreckt.
  2. Lüfterzarge (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Änderung des Strebenwinkels (α) zumindest dem Betrage nach im inneren Bereich (32) geringer ist als im äußeren Bereich (34).
  3. Lüfterzarge (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strebenwinkel (α) im inneren Bereich (32) zunächst zunimmt und anschießend in dem äußeren Bereich (34) wieder abnimmt.
  4. Lüfterzarge (2) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Streben (8) jeweils eine Gesamtlänge (Ra) zwischen dem Strebenfuß (26) und der Strebenspitze (28) aufweisen und der innere Bereich (32) sich über 60% bis 90% der Gesamtlänge (Ra) und insbesondere über 70% bis 85% der Gesamtlänge (Ra) erstreckt.
  5. Lüfterzarge (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung des Strebenwinkels (α) in zumindest einem der Bereiche (32, 34) und bevorzugt in allen Bereichen (32, 34) konstant ist.
  6. Lüfterzarge (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strebenwinkel (α) am Strebenfuß (26) größer ist als an der Strebenspitze (28).
  7. Lüfterzarge (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Bereich (32) sich über 60% bis 90% einer Gesamtlänge (Ra) der Strebe (8) erstreckt, sich daran der weitere Bereich (34) anschließt, welcher sich bis zu der Strebenspitze (28) erstreckt und dass der Strebenwinkel (α) ausgehend vom Strebenfuß (26) im inneren Bereich (32) kontinuierlich bis auf einen Maximalwert zunimmt und anschließend im äußeren Bereich (34) bis zur Strebenspitze (28) kontinuierlich auf einen Minimalwert abnimmt, welcher kleiner als der Strebenwinkel (26) am Strebenfuß (26) ist.
  8. Lüfterzarge (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strebenwinkel (α) am Strebenfuß (26) im Bereich von 35° bis 55° und insbesondere im Bereich von 40° bis 50° liegt.
  9. Lüfterzarge (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strebenwinkel (α) im inneren Bereich (32) bis zu einem maximalen Strebenwinkel (α) im Bereich von 55° bis 80° und insbesondere im Bereich von 65° bis 75° zunimmt.
  10. Lüfterzarge (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strebenwinkel (α) an der Strebenspitze (28) im Bereich von 25° bis 45° und insbesondere im Bereich von 30° bis 40° liegt.
  11. Lüfterzarge (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strebenwinkel (α) sich im inneren Bereich (32) um 10° bis 30° und insbesondere um 15° bis 25° und / oder im äußeren Bereich (34) um 20° bis 50° und insbesondere um 30° bis 40° ändert.
  12. Kühlerlüfter (36) für ein Kraftfahrzeug mit einer Lüfterzarge (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche sowie mit einem daran befestigten und um eine Rotationsachse rotierbaren Lüfterrad (12).
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