冷却风扇模块
阅读：196发布：2020-05-12
专利汇可以提供冷却风扇模块专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种用于 机动车辆 的冷却 风 扇模 块 ，具有风扇 叶轮 ，其具有通过风扇叶轮外环相互连接的多个风扇叶轮 叶片 ；具有 框架 ，其上安装有风扇叶轮；具有环形的回流导向装置，其具有内环和外环，并且被设计为在内环与外环之间消除回流的自旋，以及将所述回流与在内环与风扇叶轮外环之间的间隙流相混合。，下面是冷却风扇模块专利的具体信息内容。
1.一种用于机动车辆的冷却风扇模块(1)，
具有风扇叶轮(2)，所述风扇叶轮包括借助于风扇叶轮外环(12)相互连接的多个风扇叶轮叶片(11)，
具有框架(3)，所述框架上安装有所述风扇叶轮(2),
其中，所述冷却风扇模块(1)包括进气侧和排气侧，
其特征在于，
设置有环形的回流导向装置(4)，所述回流导向装置包括内环(5)和外环(6)，并且被设计为在所述内环(5)与所述外环(6)之间消除回流的自旋，以及将所述回流与在所述内环(5)与所述风扇叶轮外环(12)之间的间隙流相混合，其中
所述风扇叶轮外环(12)位于所述回流导向装置(4)的内环(5)与外环(6)之间，其中在所述风扇叶轮外环(12)与所述回流导向装置(4)的外环(6)之间具有外气隙(16)，并且在所述风扇叶轮外环(12)与上述回流导向装置(4)的内环(5)之间具有内气隙(15)，其中，所述内气隙(15)和所述外气隙(16)各自从冷却风扇模块的进气侧延伸至冷却风扇模块的排气侧。
2.根据权利要求1所述的冷却风扇模块，
其特征在于，
所述回流导向装置(4)包括设置于所述内环(5)与所述外环(6)之间的多个导气片(8)。
3.根据权利要求2所述的冷却风扇模块，
其特征在于，
所述导气片(8)被设计为具有弹性，以致所述风扇叶轮(2)被设计为插入穿过所述回流导向装置(4)。
4.根据权利要求3所述的冷却风扇模块，
其特征在于，
所述框架(3)与所述导气片(8)被设计为一体式双组份注塑部件。
5.根据权利要求2或3所述的冷却风扇模块，
其特征在于，
所述框架(3)由热固性塑料材料制成，并且所述导气片(8)由热塑性或弹性体塑料材料制成。
6.根据权利要求1或2所述的冷却风扇模块，
其特征在于，
所述框架(3)与所述回流导向装置(4)被作为整体一起设计。
7.根据权利要求1或2所述的冷却风扇模块，
其特征在于，
所述框架(3)被设计为塑料注塑部件。
8.根据权利要求1或2所述的冷却风扇模块，
其特征在于，
所述风扇叶轮(2)包括另外的风扇叶轮外环(22)，其借助于多个外环导气片(23)连接至所述风扇叶轮外环(12)，所述外环导气片(23)被设计为在所述风扇叶轮外环(12)与第二风扇叶轮外环(22)之间产生径向气流。
冷却风扇模块
技术领域
背景技术
[0003] 冷却风扇模块通常包括风扇叶轮，其中设置有用于驱动该风扇叶轮的马达；以及框架，其包括用于固定风扇叶轮的装配杆。冷却风扇模块的风扇叶轮被设计为产生气流，由发动机所产生的热量随该气流被去除。当前所使用的冷却风扇模块除主流之外还具有已知的间隙流。间隙流指的是由于负压而形成于风扇叶轮与框架之间的气流，并且由于风扇叶轮的旋转而趋向于回旋。回旋的间隙流抵制主流，导致对冷却风扇模块的气流特性的不利影响。该有缺陷的气流有时会导致产生高水平的噪音，在车辆运行期间降低了乘客的舒适性。
[0004] DE10 2008 046 508AI描述了一种为用于机动车辆的内燃机通风的风扇装置，该风扇装置具有至少一个用于进气的具有风扇叶轮叶片的风扇叶轮，所述叶片将至少一个风扇叶轮外壳连接至风扇叶轮轮毂；具有至少一个风扇框架，其中设置有至少一个风扇叶轮，第一间隙形成于至少一个风扇叶轮外壳部与至少一个风扇框架部之间，以致其至少部分地相对于主气流方向径向地移动，并且当风扇叶轮旋转移动时在离心力所产生的方向上径向地移动，以便最小化至少一种气流。
[0005] DE10 2007 036 304AI描述了一种用于冷却发动机的装置，包括可流过空气的换热器，位于换热器区域具有风扇轴的风扇，以及位于换热器之上的风扇罩，所述风扇罩围绕风扇与换热器之间的气流室并且被外室所限定，可流过空气的间隙借助于风扇罩设置于风扇的径向外圆周区域，来自气流室的间隙流能够穿过所述间隙而流入外室，导致该间隙流在到风扇轴的不同的径向方向上流入外室。
发明内容
[0006] 在这种背景下，本发明的目的是提供一种用于机动车辆的改进的冷却风扇模块。
[0008] 据此提出的用于机动车辆的冷却风扇模块具有风扇叶轮，所述风扇叶轮包括通过风扇叶轮外环相互连接的多个风扇叶轮叶片；具有框架，所述框架上安装有风扇叶轮；具有环形的回流导向装置，所述回流导向装置包括内环和外环，并且被设计为在该内环与外环之间消除回流的自旋，并且将回流与在内环与风扇叶轮外环之间的间隙流相混合。
[0009] 本发明的概要为在优选的方向上引导回旋的回流，并且借助于为此目的特别设置的回流导向装置消除其自旋。回流导向装置再次矫正回流，以致其不再回旋，并且将所述回流与在回流导向装置的内环与风扇叶轮外环之间流动的气流相混合。在主流中的气流由此即使在与通过回流导向装置与回流相混合的气流相混合之后也保持无旋，以致无旋的气流到达风扇叶片。作为结果，由冷却风扇模块发出的噪音被减少。这也由此导致了冷却风扇模块的气流特性的提升，其提高了冷却风扇模块的效率。
[0011] 在典型实施方式中，回流导向装置位于框架和风扇叶轮之间。基于导向装置的设计，风扇叶轮外环或者位于该导向装置的内环与外环之间，或者在径向方向上位于该内环之内。
[0012] 在一个实施方式中，回流导向装置包括设置于内环与外环之间的多个导气片，并且在例如径向方向上从该内环向外环延伸。该导气片使得回旋的回流能够被更好地矫正，由此更多地提升冷却风扇模块的气流特性。
[0013] 在进一步的优选实施方式中，导气片和/或过渡部被设计为具有弹性，以致风扇叶轮可插入穿过回流导向装置。以这种方式，可以十分简单的方式安装冷却风扇模块。
[0014] 在进一步的优选实施方式中，整个内环被设计为具有弹性，以致风扇叶轮可插入穿过导向装置。
[0015] 在进一步的优选实施方式中，框架与具有弹性过渡部和/或弹性导气片的导气装置被设计为一体式双组份注塑部件。以这种方式可明显地减少制造冷却风扇模块的成本。
[0016] 在进一步的优选实施方式中，框架由热固性塑料材料制成，并且具有弹性过渡部和/或弹性导气片的导向装置由热塑性或弹性体塑料材料制成。在进一步的优选实施方式中，只有导气片或只有过渡部由热塑性或弹性体塑料材料制成。
[0017] 在进一步的优选实施方式中，风扇叶轮包括另外的风扇叶轮外环，其借助于多个外环导气片连接至风扇叶轮外环。该外环导气片被设计为在风扇叶轮外环与第二风扇叶轮外环之间产生径向气流。该径向气流基于外环导气片的取向可以从内侧流向外侧或从外侧流向内侧。以这种方式，可更多地提升冷却风扇模块的效率。该风扇叶轮的优选实施方式还可被用于以及插入到其它装置中，例如不具有回流导向装置的装置，例如通风机、涡轮机、压缩机等等。
[0018] 在进一步的优选实施方式中，框架与回流导向装置被作为整体一起设计。该冷却风扇模块的实施方式对于降低冷却风扇模块的制造成本是十分有利的。
[0019] 在进一步的优选实施方式中，框架被设计为塑料注塑部件。以这种方式，可十分经济地制造冷却风扇模块。例如热塑性塑料、热塑性或弹性体塑料材料是框架和回流导向装置的合适的塑料材料。然而，框架和回流导向装置也可由其它材料制造，例如金属材料，并且由其它制造方法制造，例如铣削。
[0020] 在进一步的优选实施方式中，设置有驱动风扇叶轮的马达。该马达可被设计为，例如，位于风扇叶轮的轮毂的无刷直流电机。然而，根据本发明的冷却风扇模块也可使用其它马达类型。
[0021] 在进一步的优选实施方式中，冷却风扇模块被优选地设计为轴流风扇。然而，冷却风扇模块如果被设计为斜流风扇或径流风扇也是可能的和有利的。其它类型的冷却风扇模块也可装配有回流导向装置。
[0022] 上述实施方式和改进可以任何可能的合理的组合结合。本发明的进一步可能的实施方式、改进以及用途也包括关于实施方式的如前或如下描述的本发明的特征的组合，即使未明确说明。特别是，在这种情况下，本领域的技术人员也会将作为改进或增加的单独的方面添加至本发明的各自的基本形式。
附图说明
[0024] 图1是冷却风扇模块的立体正视图；
[0025] 图2是图1所示的冷却风扇模块的立体后视图；
[0026] 图3是回流导向装置的不同视图；
[0027] 图4是冷却风扇模块的来自后部的气流示意图；
[0028] 图5是冷却风扇模块的来自前部的气流示意图；
[0029] 图6是冷却风扇模块的进一步的实施方式的立体剖视图；
[0030] 图7是图6所示的冷却风扇模块的部分的立体后视图；
[0031] 图8是冷却风扇模块的立体正视图；
[0032] 图9是冷却风扇模块的立体后视图；
[0033] 图10是风扇叶轮的实施方式的剖视图；
[0034] 图11是根据图10的风扇叶轮的立体正视图；
[0035] 图12是图10所示的风扇叶轮的立体侧视图；
[0036] 图13是图10所示的风扇叶轮的立体俯视图；以及
[0037] 图14是图10所示的风扇叶轮的立体剖视图。
[0038] 附图应当传达本发明的实施方式的进一步的理解。它们示出本发明的实施方式并且结合说明书阐述本发明背后的原理和概念。其它实施方式和许多所描述的优势对于附图是显而易见的。附图的元素并不需要示出其相互之间真实的比例关系。
[0039] 在附图中，相同的元素、特征和构成，或起到相同功能和具有相同效果的部分，在每个例子中都设置有相同的附图标记——除非另有说明。
具体实施方式
[0040] 图1示出冷却风扇模块1的立体正视图。图1的视图示出冷却风扇模块1的一侧，冷却风扇模块1在该侧吸入空气。
[0041] 冷却风扇模块1包括框架3，其在本实施方式中具有基本上矩形的形状。凹槽设置于框架3之内，在该凹槽中设置有风扇叶轮2。该风扇叶轮2借助于装配杆（未示出）被固定于框架3上。回流导向装置4位于风扇叶轮2与框架3之间。该回流导向装置4矫正作为在进气侧负压的结果而产生的回流，以致该回流因此不再是回旋。该回流，作为被矫正的气流，再次与穿过风扇叶轮2集中流动的主流相混合，并且以矫正的形式撞击风扇叶轮2的风扇叶轮叶片11。
[0042] 框架3由，例如，塑料材料制成。该框架3和回流导向装置4可被设计为，例如，独立的部件。然而，尤其是鉴于制造成本，有利的是将框架3与回流导向装置4设计为一体式塑料注塑部件。
[0043] 图2示出图1所示的冷却风扇模块1的立体后视图。该后视图示出冷却风扇模块1的一侧，在该侧冷却空气流出冷却风扇模块1。
[0044] 回流导向装置4位于风扇叶轮2与框架3之间。在本实施方式中，回流导向装置4被设计为回流环，其围绕风扇叶轮2的外周延伸。该回流环包括内环5和外环6。气隙7设置于内环5与外环6之间，来自冷却风扇模块1的回流流经所述气隙。内环5通过多个导气片8连接至外环6。这些导气片8围绕回流环4的外周延伸并且基本上被定位在径向方向上。然而，导气片8的不同结构，例如倾斜的取向，也是可行的。例如，导气片8可被设计为具有弹性，即，由弹性体塑料材料制成。回流导向装置4还具有侧面9，其转移回流，以致所述气流与主流再次充分混合。侧面9既可被设置于内环5上也可被设置于外环6上。
[0045] 在本实施方式中，冷却风扇模块1的风扇叶轮2包括风扇叶轮外环12和风扇叶轮轮毂10，所述轮毂10通过风扇叶轮叶片11连接至风扇叶轮外环12。驱动风扇叶轮2的马达位于轮毂10的中心。风扇叶轮2的其他实施方式当然也是可能的。
[0046] 图3以不同的表示方法示出了回流导向装置4。图3左手侧的两种表示方法示出了回流导向装置4的正视图和俯视图。可以看到回流导向装置4的内环5基本在轴向方向上延伸，并且外环6基本在径向方向上延伸。还可以看到导气片8关于风扇叶轮2的轴锥形地对齐。导气片8的这种结构扩大了回流与该导气片8相接触的区域。图3中右手侧上部的两种回流导向装置4的表示方法分别示出了回流导向装置4的正视立体图和后视立体图。图3右手侧下部的两种表示方法示出了在每种情况下的回流导向装置4的细节视图。
[0047] 图4示出了冷却风扇模块1的来自后部的气流示意图。该气流示意图示出了在回流导向装置4的区域内的气流。箭头13、14示出了回流导向装置4处气流的方向。可以看到来自冷却风扇模块1后侧的气流穿过回流导向装置4中的气隙7被吸至冷却风扇模块1的前侧。该回流13由冷却风扇模块1前侧占优势的负压引起。该回流13不是回旋的气流。该回流13在其穿过气隙7时被导气片8和侧面9矫正，与强回旋的风扇叶轮间隙流相混合并且随后与冷却风扇模块1前侧的主流随着被降低的自旋被吸回。作为结果，主流显示出更少的湍流，其导致冷却风扇模块具有提升的气流特性，并且导致了相应地减少通过冷却风扇模块1的噪音的结构。
[0048] 图5示出了冷却风扇模块1的来自前部的气流示意图。可以看到回流13在穿过回流导向装置4之后不再回旋，并且与风扇叶轮间隙流以及冷却风扇模块1的主流14充分混合。
[0049] 图6示出了冷却风扇模块1的进一步的实施方式的立体剖视图。在冷却风扇模块1的本实施方式中，风扇叶轮外环12位于回流导向装置4的内环5与该回流导向装置4的外环6之间。作为结果，在风扇叶轮外环12与回流导向装置4的外环6之间具有外气隙16，并且在风扇叶轮外环12与回流导向装置4的内环5之间具有内气隙15。外环6具有在轴向方向上延伸的外环部17。回流导向装置4的外环6还具有外环部18，其基本上在径向方向上延伸。回流导向装置4的内环5还具有内环部19，其在冷却风扇模块1的轴向方向上延伸，以及内环部20，其基本上在径向方向上延伸。弯曲形式的过渡部21可能形成于内环部19与内环部20之间。
[0050] 过渡部还可能以曲线的形式被设置于外环部17与外环部18之间。在冷却风扇模块1的本实施方式中，设置于回流导向装置4的内环5与外环6之间的导气片8基本上在径向方向上延伸。
[0051] 在该叶轮气隙的实施方式中，外气隙16被设计为将回流从冷却风扇模块的排气侧在基本上相同的方向上引导至冷却风扇模块的进气侧。在图6所示的冷却风扇模块1的实施方式中，冷却风扇模块的排气侧在右手侧，并且冷却风扇模块的进气侧在左手侧。
[0052] 内气隙15被设计为产生与风扇叶轮2的主流具有基本上相同的方向的气流，即图6的例子中的从左向右的方向。换句话说，内气隙15被设计为其在冷却风扇模块的进气侧抽取无旋空气并且将其传递至冷却风扇模块1的叶轮间隙流。由导气片8引导的径向地流入回流导向装置4的空气随后与在外气隙16中流动的叶轮间隙流相混合，并随后在风扇叶轮2的方向上流动。涡流效应通过混合被从由内气隙15中的气流在外气隙16中所产生的叶轮间隙流（回流）中去除。冷却风扇模块的性能在这种情况下被提升。由冷却风扇模块1产生的噪音也在这种情况下被减少。作为结果，冷却风扇模块1的效率也被更多地提高。导气片8还可以倾斜地或弯曲地方式延伸。
[0053] 根据有利的实施方式，导气片8和/或过渡部21被设计为具有弹性，以致内环5可相对于外环6移动，以致风扇叶轮2可被插入穿过回流导向装置4。整个内环5也可由弹性材料制成。以这种方式设计的回流导向装置4可以，例如，以双组份注塑的方式制造。
[0054] 在进一步的实施方式中，回流导向装置4被设计为独立的部件，并且与框架3不为一体。
[0055] 图7示出了图6所示的冷却风扇模块的部分的立体后视图。在本视图中可以看到外环部17基本上在冷却风扇模块1的轴向方向上延伸。回流在外气隙16中从冷却风扇模块1的后侧流向前侧。在冷却风扇模块1中的主流从图7所示的冷却风扇模块1的右侧流向左侧，其中回流（叶轮间隙流）16从左侧流向右侧。
[0056] 图8示出了图6所示的冷却风扇模块1的立体正视图。位于风扇叶轮2的轮毂内并且驱动该风扇叶轮2的马达10借助于固定杆（未示出）连接至框架3。如果导气片8和/或过渡部21被设计为具有弹性，则可以将风扇叶轮2与马达10一起插入穿过回流导向装置4并安装于固定杆上。在示出的例子中，风扇叶轮2被从左向右插入穿过回流导向装置4，导气片8和/或过渡部21在风扇叶轮2穿过时弹性地变形，并且在穿过后恢复至其原始形状。冷却风扇模块
1由此可以十分简单的方式被制造和组装。
1由此可以十分简单的方式被制造和组装。
[0057] 图9示出了图6所示的冷却风扇模块1的立体后视图。固定杆（未示出）在冷却风扇模块1的后侧设置于框架3上，所述杆将风扇叶轮2与马达10一起连接至框架3。
[0058] 图10示出了风扇叶轮2的实施方式。该风扇叶轮2还可在不具有回流导向装置4的情况下被应用，例如在冷却风扇模块1中，其设计方式与图1至9所描述的风扇叶轮不同。本实施方式中的风扇叶轮2包括多个风扇叶轮叶片11，其从轮毂25向外延伸，或换句话说在径向方向上延伸。风扇叶轮叶片11借助于风扇叶轮外环12在风扇叶轮2的外周线上相互连接。风扇叶轮外环12包括风扇叶轮外环部111，其在径向方向上延伸，其中风扇叶轮外环12在轴向方向上延伸。第二风扇叶轮外环22被设置为平行于风扇叶轮外环部111，所述第二风扇叶轮外环22通过多个外环导气片23连接至风扇叶轮外环部111。该外环导气片23被设计为在风扇叶轮外环部111与第二风扇叶轮外环22之间从外侧向内侧或从内侧向外侧产生径向方向上的气流。为此，外环导气片23为此目的被设置为合适的角度。
[0059] 根据要求和应用环境，风扇叶轮导气片23被设置为如此角度以至于具有从外侧向内侧或从内侧向外侧的径向方向上的气流。随着由此导致的优化的流量剖面，以这种方式可更多地提升冷却风扇模块1的效率。回旋的风扇间隙流以这种方式被从风扇间隙抽取，并且在这种情况下不再在进气气流中导致湍流。由冷却风扇模块1产生的噪音在这种情况下被更多地减少。
[0060] 图11所示的风扇叶轮2可能被设计为例如一体式注塑部件。第二风扇叶轮外环22与外环导气片23也可一起被设计为可连接至传统的风扇叶轮2的独立的组件。举例来说，第二风扇叶轮外环22可通过黏接和/或摩擦焊接连接至风扇叶轮2。
[0061] 图12示出了风扇叶轮2的立体侧视图的进一步的表示。
[0062] 图13示出了图10所示的风扇叶轮2的立体俯视图。图13所示的风扇叶轮2向右旋转，例如，如箭头30所示。在这种情况下，外环导气片23被设置以至于风扇叶轮外环12与第二风扇叶轮外环22之间产生气流，该气流从内侧流向外侧。
[0063] 如果反转风扇叶轮2的旋转方向，即，箭头30所示的相反方向，则会在风扇叶轮外环12与第二风扇叶轮外环22之间产生气流，该气流从外侧流向内侧。
[0064] 图14示出了图10所示的风扇叶轮2的立体剖视图。在这种情况下，截面贯穿外环导气片23和风扇叶轮叶片11。切面以深色示出。如果风扇叶轮2向左旋转，如箭头31所示，则产生从外侧流向内侧的气流，如箭头32所示。外环导气片23还可能被设置为曲线的形状。
[0066] 附图标记列表
[0067] 1 冷却风扇模块
[0068] 2 风扇叶轮
[0069] 3 框架
[0070] 4 回流导向装置
[0071] 5 内环
[0072] 6 外环
[0073] 7 气隙
[0074] 8 导气片
[0075] 9 侧面
[0076] 10 具有马达的轮毂
[0077] 11 风扇叶轮叶片
[0078] 12 (第一）风扇叶轮外环
[0079] 13 回流
[0080] 14 主流
[0081] 15 内气隙
[0082] 16 外气隙
[0083] 17 外环部
[0084] 18 外环部
[0085] 19 内环部
[0086] 20 内环部
[0087] 21 过渡部
[0088] 22 (另外的、第二）风扇叶轮外环
[0089] 23 外环导气片
[0090] 25 轮毂
[0091] 30 旋转方向
[0092] 31 旋转方向
[0093] 111 风扇叶轮外环部
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