EP3450717A1

EP3450717A1 - Fan wheel

Info

Publication number: EP3450717A1
Application number: EP18190530.8A
Authority: EP
Inventors: Christian Froh; Michael Mauss
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2017-09-05
Filing date: 2018-08-23
Publication date: 2019-03-06
Anticipated expiration: 2038-08-23
Also published as: US20190072104A1; EP3450717B1; KR20190026623A; MX2018010661A; RS62787B1; ES2902920T3; CN109424582A; DE102017008292A1; CN109424582B; KR102151458B1; US10697467B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lüfterrad 1, aufweisend einen Nabentopf 10 und eine Mehrzahl von Schaufelblättern 30, welche an dem Nabentopf 10 angeordnet sind und sich von einer, insbesondere wenigstens im Wesentlichen zylinderförmigen, Außenwand 12 des Nabentopfs 10 in radialer Richtung nach außen erstrecken, wobei jedes Schaufelblatt 30 eine Vorderkante VK und eine Hinterkante HK aufweist, wobei für wenigstens ein Schaufelblatt 30 eine axiale Einheitsbautiefe z*(t) des Schaufelblattes eine aperiodisch wellige Form aufweist. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Kühlerlüftermodul mit einem Lüfterrad der vorbeschriebenen Art sowie die Verwendung eines solchen Lüfterrades in einem Kraftfahrzeug.

The present invention relates to a fan wheel 1, comprising a hub pot 10 and a plurality of blade leaves 30, which are arranged on the hub pot 10 and extend from a, in particular at least substantially cylindrical, outer wall 12 of the hub pot 10 in a radially outward direction, wherein each airfoil 30 has a front edge VK and a trailing edge HK, wherein for at least one airfoil 30 an axial unit depth z * (t) of the airfoil has an aperiodically wavy shape. Furthermore, the present invention relates to a radiator fan module with a fan of the type described above and the use of such a fan in a motor vehicle.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lüfterrad, insbesondere mit vorwärtsgesichelten Schaufelblättern, für ein Kühlerlüftermodul, insbesondere ein elektrisch betriebenes Kühlerlüftermodul, insbesondere für Kraftfahrzeuge.The present invention relates to a fan wheel, in particular with vorgesichelten airfoils, for a radiator fan module, in particular an electrically operated radiator fan module, in particular for motor vehicles.

Das Kühlsystem eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, führt hauptsächlich diejenige Wärme ab, welche an die Wände von Brennräumen und Zylindern abgegeben wird, weil der Verbrennungsprozess nicht ideal verläuft. Da zu hohe Temperaturen den Motor beschädigen würden (Abreißen des Schmierfilms, Verbrennen der Ventile etc.), muss der Verbrennungsmotor aktiv gekühlt werden.The cooling system of an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, mainly dissipates the heat which is given off to the walls of combustion chambers and cylinders because the combustion process is not ideal. Since too high temperatures would damage the engine (tearing off the lubricating film, burning the valves, etc.), the combustion engine must be actively cooled.

Moderne Verbrennungsmotoren, insbesondere Viertaktmotoren in Kraftfahrzeugen, werden bis auf wenige Ausnahmen flüssigkeitsgekühlt, wobei in der Regel ein Gemisch aus Wasser, Frostschutzmittel und Korrosionsschutzmittel als Kühlflüssigkeit zum Einsatz kommt.Modern internal combustion engines, especially four-stroke engines in motor vehicles are liquid-cooled, with a few exceptions, with a mixture of water, antifreeze and corrosion inhibitor is usually used as the cooling liquid.

Die Kühlflüssigkeit wird über Schläuche, Rohre und/oder Kanäle durch den Motor (Zylinderkopf und Motorblock) sowie ggfs. durch thermisch stark beanspruchte Anbauteile des Motors, wie Abgasturbolader, Generator oder Abgasrückführkühler, gepumpt. Hierbei nimmt die Kühlflüssigkeit Wärmeenergie auf und führt sie aus den oben genannten Komponenten ab. Die erwärmte Kühlflüssigkeit fließt weiter zu einem Kühler. Dieser Kühler - früher oftmals aus Messing, heute zumeist aus Aluminium - ist meist an der Front des Kraftahrzeuges angebracht, wo ein Luftstrom Wärmeenergie vom Kühlmittel aufnimmt und dieses damit abkühlt, bevor es wieder zum Motor zurückfließt, wodurch der Kühlmittelkreislauf geschlossen ist.The coolant is pumped via hoses, pipes and / or ducts through the engine (cylinder head and engine block) as well as, if necessary, by thermally stressed engine attachments, such as exhaust gas turbocharger, generator or exhaust gas recirculation cooler. In this case, the cooling liquid absorbs heat energy and dissipates it from the above-mentioned components. The heated coolant continues to flow to a cooler. This cooler - formerly often made of brass, today mostly aluminum - is usually mounted on the front of the motor vehicle, where an air stream absorbs heat energy from the coolant and cools it before it flows back to the engine, whereby the coolant circuit is closed.

Um die Luft durch den Kühler zu treiben, wird in Strömungsrichtung gesehen vor dem Kühler (d.h. stromaufwärtig) oder nach dem Kühler (d.h. stromabwärtig) ein Kühlerlüftermodul vorgesehen, welches mechanisch über einen Riementrieb oder elektrisch über einen Elektromotor angetrieben sein kann. Die folgenden Ausführungen beziehen sich auf ein elektrisch angetriebenes Kühlerlüftermodul.In order to drive the air through the radiator, a radiator fan module is provided in the flow direction in front of the radiator (ie upstream) or downstream of the radiator (ie downstream) which mechanically via a belt drive or electrically can be driven by an electric motor. The following statements relate to an electrically driven radiator fan module.

Ein Kühlerlüftermodul besteht klassisch aus einer Lüfterzarge, welche eine Lüfterradausnehmung aufweist, und einem Lüfterrad, welches drehbar in der Lüfterradausnehmung gehalten ist.A radiator fan module conventionally consists of a fan cowl, which has a fan wheel recess, and a fan wheel, which is rotatably held in the fan wheel recess.

Die Geometrie des Lüfterrades beeinflusst maßgeblich sowohl die geförderte Luftmenge als auch die akustischen Eigenschaften des Kühlerlüftermoduls.The geometry of the fan wheel significantly influences both the volume of air delivered and the acoustic properties of the radiator fan module.

Klassische Lüfterräder (s. Figuren 1a und 1b) weisen an den Schaufelblättern eine wenigstens im Wesentlichen ebene oder leicht gebogene Kantengeometrie auf. Das bedeutet, der Anstellwinkel des Schaufelblatts gegenüber einer Referenzebene, in welcher die Rotationsachse des Lüfterrades liegt, und/oder eine axiale Einheitsbautiefe über die gesamte Länge des Schaufelblattes wenigstens im Wesentlichen konstant ist.Classic fan wheels (s. FIGS. 1a and 1b ) have on the blades on at least a substantially flat or slightly curved edge geometry. This means that the angle of attack of the blade against a reference plane, in which the axis of rotation of the fan wheel is located, and / or an axial unit depth over the entire length of the blade is at least substantially constant.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vorteilhaftes Lüfterrad anzugeben, welches insbesondere hinsichtlich seiner Luftfördereigenschafen und/oder seiner Akustikeigenschaften vorteilhaft ist.The present invention has for its object to provide an advantageous fan, which is particularly advantageous in terms of its Luftfördereigenschafen and / or its acoustic properties.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Lüfterrad gemäß Anspruch 1 und ein Kühlerlüftermodul gemäß Anspruch 12 gelöst. Zu bevorzugende Weiterbildungen des Lüfterrades und des Kühlerlüftermoduls sind Gegenstand der Unteransprüche und der nachfolgenden Beschreibung.This object is achieved by a fan according to claim 1 and a radiator fan module according to claim 12. Preferred developments of the fan wheel and the radiator fan module are the subject matter of the subclaims and the following description.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Lüfterrad, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, aufweisend einen, insbesondere um eine Rotationsachse rotationssymmetrischer, Nabentopf; und eine Mehrzahl von Schaufelblättern, welche an dem Nabentopf angeordnet sind und sich von einer, insbesondere wenigstens im Wesentlichen zylinderförmigen, Außenwand des Nabentopfs in radialer Richtung nach außen erstrecken, wobei jedes Schaufelblatt eine Vorderkante und eine Hinterkante aufweist, wobei für wenigstens ein Schaufelblatt, insbesondere einige der Schaufelblätter, insbesondere alle Schaufelblätter, gilt: eine Referenzgerade definiert ist durch: einen ersten Punkt auf einer Rotationsachse des Lüfterrades; eine radiale Erstreckung durch den ersten Punkt und senkrecht zu der Rotationsachse; und einen zweiten Punkt, welcher eine kreisbogenförmige Kante am Übergang von dem Nabentopf zu dem Schaufelblatt in zwei gleichlange Abschnitte unterteilt, wobei eine Referenzebene definiert ist durch eine zur Rotationsachse parallel verschobene Gerade und eine zur Referenzgerade parallel verschobene Gerade, wobei die Verschiebung dergestalt ist, dass sich diese in Drehrichtung des Lüfterrades betrachtet vollständig hinter dem Schaufelblatt befindet, wobei in der Referenzebene eine Orthogonalprojektion der Vorderkante des Schaufelblattes und eine Orthogonalprojektion der Hinterkante des Schaufelblattes abgebildet sind; wobei in der Referenzebene eine z-Achse definiert ist durch eine Orthogonalprojektion der Rotationsachse in der Referenzebene, welche in der Referenzebene ausgehend von der Orthogonalprojektion der Rotationsachse um einen Außenradius des Nabentopfes in radialer Richtung nach außen parallel verschoben ist; wobei in der Referenzebene eine y-Achse definiert ist durch eine Orthogonalprojektion der radialen Erstreckung in der Referenzebene; wobei auf der y-Achse ein relativer Einheitsradius t(r) angetragen ist, welcher wie folgt definiert ist: $t (r) = \frac{r - R_{i}}{R_{a} - R_{i}}$

wobei R_i ein Außenradius des Nabentopfes ist, was insbesondere wenigstens im Wesentlichen einem Innenradius des Schaufelblattes entspricht; R_a ein Außenradius des Schaufelblattes ist; und r der Abstand zwischen der Rotationsachse und der zu betrachtenden, insbesondere zylinderförmigen, Schnittebene, welche im Abstand r von der Rotationsachse auf der zugehörigen Referenzgerade senkrecht steht, wobei r∈[R_i ;R_a ], wobei auf der z-Achse eine axiale Einheitsbautiefe z*(t) des Schaufelblattes angetragen ist, welche wie folgt definiert ist:

z * (t) = \frac{z_{(HK)} (t) - z_{VK} (t)}{R_{a} - R_{i}},

wobei: z_VK(t) die z-Koordinate der Orthogonalprojektion der Vorderkante in der durch t verlaufenden, insbesondere zylinderförmigen, Schnittebene; und z_HK(t) die z-Koordinate der Orthogonalprojektion der Hinterkante in der durch t verlaufenden, insbesondere zylinderförmigen, Schnittebene ist; wobei der Verlauf der axialen Einheitsbautiefe z*(t) eine aperiodisch wellige Form aufweist.According to the invention the object is achieved by a fan wheel, in particular for a motor vehicle, comprising a hub cup, in particular rotationally symmetrical about a rotation axis; and a plurality of airfoils disposed on the hub shell and extending radially outward from an outer wall, in particular at least substantially cylindrical, of the hub pot, each airfoil having a leading edge and a trailing edge, wherein for at least one airfoil, in particular some of the airfoils, in particular all airfoils, applies: a reference straight line is defined by: a first point on an axis of rotation of the fan wheel; a radial extent through the first point and perpendicular to the axis of rotation; and a second point which divides an arcuate edge at the transition from the hub pot to the airfoil into two equal length sections, a reference plane being defined by an axis of rotation parallel shifted straight line and a line parallel to the reference straight line, wherein the displacement is such that it is viewed in the direction of rotation of the fan completely behind the airfoil, wherein in the reference plane an orthogonal projection of the leading edge of the airfoil and an orthogonal projection of the trailing edge of the airfoil are shown ; wherein in the reference plane a z-axis is defined by an orthogonal projection of the axis of rotation in the reference plane, which is displaced parallel in the reference plane from the orthogonal projection of the axis of rotation about an outer radius of the hub pot in the radial outward direction; wherein in the reference plane a y-axis is defined by an orthogonal projection of the radial extent in the reference plane; wherein on the y-axis a relative unit radius t (r) is plotted, which is defined as follows:

t (r) = \frac{r - R_{i}}{R_{a} - R_{i}}

wherein R _{i is} an outer radius of the hub pot, which corresponds in particular at least substantially to an inner radius of the airfoil; R _a is an outer radius of the airfoil; and r is the distance between the axis of rotation and the sectional plane to be considered, in particular cylindrical, which is perpendicular at a distance r from the axis of rotation on the associated reference straight line, where r ∈ [ R _i ; R _a ], wherein on the z-axis an axial unit depth z * (t) of the airfoil is plotted, which is defined as follows:

z * (t) = \frac{z_{(HK)} (t) - z_{VK} (t)}{R_{a} - R_{i}} .

where: z _VK (t) is the z-coordinate of the orthogonal projection of the leading edge in the, in particular cylindrical, sectional plane passing through t; and z _HK (t) is the z-coordinate of the orthogonal projection of the trailing edge in the section plane passing through t, in particular cylindrical; wherein the profile of the axial unit depth z * (t) has an aperiodically wavy shape.

Dies ist nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung insbesondere vorteilhaft, da sich auf diese Weise eine günstige Luftvolumenströmung erzielen lässt. Vergleichsmessungen, welche in der Figurenbeschreibung im Detail erläutert werden, haben gezeigt, dass ein Lüfterrad gemäß der vorliegenden Erfindung einen höheren Luftvolumenstrom erreichen kann, insbesondere erreicht, gegenüber einem ansonsten baugleichen Lüfterrad mit ebener bzw. gebogener Hinterkante. Mit anderen Worten: Der gleiche Luftvolumenstrom lässt sich erzeugen mit einer Leistungsersparnis bzw. einem langsamer laufenden Lüfterrad gemäß der vorliegenden Erfindung. Alternativ kann bei gleicher Leistung ein höherer Luftvolumenstrom erzielt werden.This is particularly advantageous according to an embodiment of the present invention, since in this way a favorable air volume flow can be achieved. Comparative measurements, which are explained in detail in the figure description, have shown that a fan according to the present invention can achieve a higher air flow rate, in particular achieved, compared to an otherwise identical Fan wheel with flat or curved trailing edge. In other words, the same air volume flow can be generated with a power saving or a slower running fan according to the present invention. Alternatively, a higher air volume flow can be achieved with the same power.

Ein "Lüfterrad" im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere eine rotationssymmetrische Komponente, welche eine Nabe, insbesondere einen Nabentopf, welcher das Lüfterrad mit einem Motor, insbesondere über eine aus diesem herausragende Welle, verbindet in einer Weise, dass das Drehmoment, welches von dem Motor erzeugt wird, wenigstens im Wesentlichen vollständig auf das Lüfterrad übertragen wird. Weiterhin weist das Lüfterrad eine Mehrzahl an Schaufelblättern auf, welche dafür vorgesehen, insbesondere eingerichtet, sind, einen Luftvolumenstrom zu erzeugen, sobald das Lüfterrad in eine rotatorische Bewegung versetzt wird. Die Schaufelblätter sind dabei bevorzugt gegenüber der Rotationsachse geneigt in einem Winkelbereich von -90° bis +90°.A "fan" in the context of the present invention is in particular a rotationally symmetrical component, which a hub, in particular a hub pot which connects the fan to a motor, in particular via a protruding from this shaft, in such a way that the torque which of the Motor is generated, at least substantially completely transferred to the fan. Furthermore, the fan wheel on a plurality of blades, which are provided, in particular adapted, to generate an air flow volume as soon as the fan is placed in a rotational movement. The blades are preferably inclined relative to the axis of rotation in an angular range of -90 ° to + 90 °.

Ein "Nabentopf" im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere ein zentraler Teil des Lüfterrades, welcher wenigstens im Wesentlichen in der Mitte des Lüfterrades angeordnet ist, eine Verbindung mit einem Antrieb, insbesondere einem Motor, insbesondere einem Elektromotor, bereitstellt, diesen Antrieb, insbesondere Motor, insbesondere Elektromotor, zumindest teilweise abdeckt und welcher wie ein klassischer Topf eine wenigstens im Wesentlichen ebene Basisfläche und eine sich daran anschließende Zylinderfläche zusammensetzt. Insbesondere sind an dieser zylinderförmigen Außenwand die Schaufelblätter angeordnet, insbesondere angeformt.A "hub pot" in the sense of the present invention is in particular a central part of the fan wheel, which is arranged at least substantially in the middle of the fan wheel, a connection to a drive, in particular a motor, in particular an electric motor provides, this drive, in particular motor , in particular electric motor, at least partially covering and which, like a classical pot, forms an at least substantially flat base surface and a cylindrical surface adjoining it. In particular, the airfoils are arranged on this cylindrical outer wall, in particular integrally formed.

Ein "Schaufelblatt" im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein gegenüber einer Ebene, auf welcher die Rotationsachse senkrecht steht, geneigter flacher Körper, welcher an dem Nabentopf angeordnet ist und welcher dafür vorgesehen, insbesondere eingerichtet ist, einen Luftvolumenstrom zu erzeugen, sobald das Lüfterrad in eine rotatorische Bewegung versetzt wird. Unter Schaufelblättern im Sinne der vorliegenden Erfindung werden insbesondere auch Flügel oder Rotorblätter verstanden.An "airfoil" within the meaning of the present invention is a relative to a plane on which the axis of rotation is perpendicular, inclined flat body, which is arranged on the hub pot and which is provided, in particular adapted to generate a volume of air flow, as soon as the fan in a rotational movement is added. In the context of the present invention, blades are also understood to mean, in particular, blades or rotor blades.

Eine "Vorderkante" des Schaufelblattes im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere diejenige Kante, welche in Rotationsrichtung vorauseilt.A "leading edge" of the airfoil in the sense of the present invention is in particular that edge which leads in the direction of rotation.

Eine "Hinterkante" eines Schaufelblattes im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere diejenige Kante des Schaufelblattes, welche in Rotationsrichtung betrachtet nacheilt.A "trailing edge" of an airfoil in the sense of the present invention is in particular that edge of the airfoil which lags viewed in the direction of rotation.

Eine "Orthogonalprojektion" im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine Abbildung eines Punkts auf eine Ebene, so dass die Verbindungslinie zwischen dem Punkt und seinem Abbild mit dieser Ebene einen rechten Winkel bildet. Das Abbild hat dann von allen Punkten der Ebene den kürzesten Abstand zum Ausgangspunkt. Die Orthogonalprojektion ist damit ein Spezialfall einer Parallelprojektion, bei der die Projektionsrichtung gleich der normalen Richtung der Ebene ist.An "orthogonal projection" in the sense of the present invention is an image of a point on a plane, so that the connecting line between the point and its image forms a right angle with this plane. The image then has the shortest distance to the starting point of all points of the plane. The orthogonal projection is thus a special case of a parallel projection, in which the direction of projection is equal to the normal direction of the plane.

Eine "axiale Einheitsbautiefe" im Sinne der vorliegenden Erfindung ist die Höhe des Schaufelblattes, wenn man senkrecht zur Rotationsachse auf das Schaufelblatt blickt. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da auf diese Weise die absoluten Abmessungen des Schaufelblattes normiert werden, was zu einer besseren Vergleichbarkeit zwischen den verschiedenen Ausbildungen eines Lüfterrades führt.An "axial unit depth" in the sense of the present invention is the height of the airfoil when looking perpendicular to the axis of rotation on the airfoil. This is particularly advantageous because in this way the absolute dimensions of the airfoil are normalized, which leads to better comparability between the different configurations of a fan wheel.

Ein "relativer Einheitsradius" im Sinne der vorliegenden Erfindung beschreibt einen Punkt bzw. eine, insbesondere zylinderförmige, Ebene in einem definierten Abstand von der Rotationsachse auf normierte Weise, was zu einer verbesserten Vergleichbarkeit zwischen verschiedenen Lüfterrädern führt.A "relative unit radius" in the sense of the present invention describes a point or a, in particular cylindrical, plane at a defined distance from the rotation axis in a normalized manner, which leads to improved comparability between different fan wheels.

"Aperiodisch" im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere eine Form, welche sich asymmetrisch über den relativen Einheitsradius erstreckt, das heißt mit anderen Worten, es kann keine Symmetrieachse gefunden werden, welche die Funktion der axialen Einheitsbautiefe in zwei zueinander identische Teilfunktionen unterteilt. Mit anderen Worten: Es handelt sich bei der axialen Einheitsbautiefe nicht um eine Funktion, deren Funktionswerte sich in regelmäßigen Abständen wiederholen."Aperiodic" in the context of the present invention is in particular a shape that extends asymmetrically over the relative unit radius, that is, in other words, no symmetry axis can be found, which divides the function of axial unit depth into two identical sub-functions. In other words, the axial unit depth is not a function whose function values are repeated at regular intervals.

"Wellige" Form im Sinne der vorliegenden Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die zweite Ableitung der zugrundeliegenden Funktion stets stetig ist."Wavy" form in the sense of the present invention is characterized in particular by the fact that the second derivative of the underlying function is always continuous.

Mit anderen Worten liegt der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung darin, der Hinterkante eine aperiodisch wellige Form zu geben, insbesondere während die Vorderkante eben oder gebogen ist, was zu einer einzigartigen Ausgestaltung des Schaufelblattes führt, wie sie über die axiale Bautiefe beschrieben ist. In dieser erfindungsgemäßen Form liegt der Schlüssel zur erhöhten Luftleistung bzw. zur oben beschriebenen Leistungsersparnis.In other words, the basic idea of the present invention is to give the trailing edge an aperiodically wavy shape, in particular while the leading edge is flat or curved, resulting in a unique design of the airfoil, as described above the axial depth. In this form according to the invention is the key to increased air performance and the above-described performance savings.

Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist die Orthogonalprojektion der Vorderkante eben oder gebogen. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da über den Gegensatz zwischen ebener oder gebogener Vorderkante und aperiodisch wellenförmiger Hinterkante eine vorteilhafte Luftvolumenströmung erzeugt werden kann. Dies ist insbesondere gegeben, wenn die Orthogonalprojektion der Vorderkante keine Wendepunkte aufweist.According to an embodiment of the present invention, the orthogonal projection of the leading edge is flat or curved. This is particularly advantageous because of the contrast between flat or curved leading edge and aperiodic wavy trailing edge an advantageous air volume flow can be generated. This is especially true if the orthogonal projection of the leading edge has no inflection points.

Nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung das Lüfterrad ein oder mehrere in Drehrichtung gesehen vorwärtsgesichelte Schaufelblätter auf. Dies ist insbesondere wesentlich, da für Lüfterräder mit vorwärts- und rückwärtsgesichelten Schaufelblättern grundlegend anders gelagerte aerodynamische Verhältnisse vorliegen, welche unter anderem einen signifikanten Einfluss auf den geförderten Luftvolumenstrom haben. Vorwärtsgesichelt im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet insbesondere, dass die Spitze des Schaufelblattes mit dem Außenradius R_a in Drehrichtung betrachtet der Mitte des Schaufelblattes vorauseilt.According to a further embodiment of the present invention, the fan wheel on one or more seen in the direction of rotation forward-skewed blades. This is particularly important because there are fundamentally different aerodynamic conditions for fan wheels with forward and backward-angled blades, which, inter alia, have a significant influence on the delivered air volume flow. For the purposes of the present invention, forward-pointing means in particular that the tip of the airfoil, with the outer radius R _a , protrudes in the direction of rotation of the center of the airfoil.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Lüfterrad einen wenigstens im Wesentlichen kreisförmigen Außenring auf, welcher Blattspitzen der Schaufelblätter miteinander verbindet. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da auf diese Weise eine erhöhte mechanische Festigkeit des Lüfterrades erreicht wird und ein definierter, wenigstens im Wesentlichen konstanter, Spalt zwischen einem Zargenring und dem Außenring bereitgestellt wird, was wiederum zu vorteilhaften aerodynamischen und/oder akustischen Effekten führt.According to a preferred embodiment of the present invention, the fan wheel has an at least substantially circular outer ring, which connects blade tips of the blades together. This is particularly advantageous because in this way an increased mechanical strength of the fan wheel is achieved and a defined, at least substantially constant, gap between a Zargenring and the outer ring is provided, which in turn leads to advantageous aerodynamic and / or acoustic effects.

Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist der Verlauf der axialen Einheitsbautiefe z*(t) im Bereich von 65 % bis 90 %, insbesondere 70 % bis 85 %, insbesondere 75 % bis 80 %, des relativen Einheitsradius des Schaufelblattes ein globales Minimum auf. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da umfangreiche Versuchsstudien herausgestellt haben, dass ein globales Minimum in dem angegebenen Bereich den Hauptanteil zu der Erhöhung des Luftvolumenstroms beiträgt.According to an embodiment of the present invention, the profile of the axial unit depth z * (t) in the range of 65% to 90%, in particular 70% to 85%, in particular 75% to 80%, of the relative unit radius of the airfoil has a global minimum. This is particularly advantageous since extensive experimental studies have shown that a global minimum in the specified range contributes the majority to the increase in airflow.

Nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung weist der Verlauf der axialen Einheitsbautiefe z*(t) in y-Richtung nach dem globalen Minimum keinen oder höchstens einen Hochpunkt auf. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da auf diese Weise das Lüfterrad wenigstens im Wesentlichen geradlinig ausläuft, da umfangreiche Versuche ergeben haben, dass weitere Wellen nach dem globalen Minimum keine weitere deutliche Leistungsersparnis erzielen.According to a further embodiment of the present invention, the profile of the axial unit depth z * (t) in the y-direction after the global minimum has no or at most a high point. This is particularly advantageous because in this way the fan expires at least substantially rectilinear, since extensive tests have shown that more waves after the global minimum achieve no further significant performance savings.

Nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung weist der Verlauf der axialen Einheitsbautiefe z*(t) im Bereich von 0 % bis 50 %, insbesondere von 0 % bis 40 %, insbesondere von 0 % bis 30 %, des relativen Einheitsradius des Schaufelblattes einen wenigstens im Wesentlichen kontinuierlich ansteigenden oder kontinuierlich fallenden Verlauf auf. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da umfangreiche Versuche ergeben haben, dass es Ausführungen gibt, bei denen Wellen im oben genannten Bereich keinen erhöhten Einfluss auf die Leistungsersparnis haben und daher zur Vereinfachung der Schaufelblattgeometrie zumindest teilweise weggelassen werden können.According to a further embodiment of the present invention, the profile of the unit axial depth z * (t) in the range from 0% to 50%, in particular from 0% to 40%, in particular from 0% to 30%, of the relative unit radius of the airfoil has at least one essentially continuously increasing or continuously decreasing course on. This is particularly advantageous since extensive tests have shown that there are embodiments in which waves in the above-mentioned range do not have an increased influence on the power saving and therefore can be omitted at least partially for the purpose of simplifying the blade geometry.

Nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung erfüllt der Verlauf der axialen Einheitsbautiefe z*(t) in Abhängigkeit von dem relativen Einheitsradius t(r) folgende Bedingung: $z * (t) = \frac{(A_{1} t^{2} + A_{2} t) \cos [2 πΝ (a (1 - t) + 1) (t + t_{0})] + A_{3} t + A_{4}}{R_{a} - R_{i}}$

wobei gilt:

t ₀∈[0;0,5], insbesondere t ₀∈[0;0,25], insbesondere t ₀∈[0;0,1]
N∈[1;8], insbesondere N∈[2;5], insbesondere N∈[2;4]
a∈[-1,5;1,5], insbesondere a∈[-1,0;1,0], insbesondere a∈[-0,5;0,5]
A ₁∈[2;10], insbesondere A ₁∈[5;10], insbesondere A ₁∈[8;10]
A ₂∈[-10;10], insbesondere A ₂∈[-5;5], insbesondere A ₂∈[-2;2]
A ₃∈[-10;10], insbesondere A ₃∈[-8;8], insbesondere A ₃∈[-5;5]; und
A ₄∈[5;50], insbesondere A ₄∈[5;40], insbesondere A ₄∈[10;25].

t₀ beschreibt einen Offset des relativen Einheitsradius zur Einstellung des Scheitelpunktes am Nabentopf, N die Anzahl der Schwingungen über den axialen Einheitsradius, a einen Schwingungskoeffizienten zur Skalierung der Wellenlänge und der Einstellung der Lage des globalen Minimums, A₁ einen quadratischen Polynomkoeffizienten, A₂ einen linearen Polynomkoeffizienten, A₃ einen Koeffizienten der axialen Auffädelung, d.h. zur Einstellung des linearen Verlaufs der Hinterkante vom Nabentopf zur Schaufelblattspitze bzw. zum Außenring und A₄ eine relative Basisauslenkung ("Start"-Auslenkung) der Hinterkante am Nabentopf. Die oben genannte Funktion beschreibt die aperiodisch wellige Form der axialen Einheitsbautiefe. Mithilfe der angegebenen Parameter ist es möglich, die axiale Einheitsbautiefe an die äußeren Gegebenheiten im Zuge der Lüfterradauslegung anzupassen, um somit eine vorteilhafte Leistungseinsparung bzw. äquivalente Luftvolumenstromerhöhung zu erzielen.According to a further embodiment of the present invention, the profile of the unit axial depth z * (t) as a function of the relative unit radius t (r) fulfills the following condition:

z * (t) = \frac{(A_{1} t^{2} + A_{2} t) \cos [2 πΝ (a (1 - t) + 1) (t + t_{0})] + A_{3} t + A_{4}}{R_{a} - R_{i}}

where:

t ₀ ∈ [0, 0,5], in particular t ₀ ∈ [0, 0,25], in particular t ₀ ∈ [0, 0,1]
N ∈ [1; 8], in particular N ∈ [2; 5], in particular N ∈ [2; 4]
a ∈ [-1,5; 1,5], in particular a ∈ [-1,0; 1,0], in particular a ∈ [-0,5; 0,5]
A ₁ ∈ [2; 10], in particular A ₁ ∈ [5; 10], in particular A ₁ ∈ [8; 10]
A ₂ ∈ [-10; 10], in particular A ₂ ∈ [-5; 5], in particular A ₂ ∈ [-2; 2]
A ₃ ∈ [-10; 10], in particular A ₃ ∈ [-8; 8], in particular A ₃ ∈ [-5; 5]; and
A ₄ ∈ [5; 50], in particular A ₄ ∈ [5; 40], in particular A ₄ ∈ [10; 25].

t ₀ describes an offset of the relative unit radius for setting the vertex at the hub, N the number of oscillations over the axial unit radius, a oscillation coefficient for scaling the wavelength and setting the position of the global minimum, A ₁ a quadratic polynomial coefficient, A ₂ a linear coefficient of polynomial, A ₃ a coefficient of axial Aufspädelung, ie for adjusting the linear course of the trailing edge of the hub cup to the blade tip or to the outer ring and A _4, a relative Basisauslenkung ("start" deflection) of the trailing edge of the hub pot. The above function describes the aperiodically wavy shape of the axial unit depth. Using the specified parameters, it is possible to adapt the axial unit depth to the external conditions in the course of the fan wheel design, in order to thus achieve an advantageous power saving or equivalent increase in air volume flow.

Nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung ist die Gesamtlänge des Schaufelblattes in folgende Abschnitte unterteilt:

Abschnitt I: von 0 % bis 65 % der Gesamtlänge des Schaufelblattes;
Abschnitt II: von 65 % bis 77,5 % der Gesamtlänge des Schaufelblattes; und
Abschnitt III: von 77,5 % bis 100 % der Gesamtlänge des Schaufelblattes,

wobei die über die Gesamtlänge angetragene axiale Einheitsbautiefe z*(t) in Abhängigkeit von dem relativen Einheitsradius t(r) nach oben von einer oberen Grenzfunktion G_O begrenzt ist, wie sie im Folgenden definiert ist:

Abschnitt I: G_O erstreckt sich ausgehend von einer axialen Einheitsbautiefe z*(t) von 0,175 linear bis zu einer axialen Einheitsbautiefe z*(t) von 0,175;
Abschnitt II: G_O erstreckt sich ausgehend von einer axialen Einheitsbautiefe z*(t) von 0,175 linear bis zu einer axialen Einheitsbautiefe z*(t) von 0,13; und
Abschnitt III: G_O erstreckt sich ausgehend von einer axialen Einheitsbautiefe z*(t) von 0,13 linear bis zu einer axialen Einheitsbautiefe z*(t) von 0,23.

According to a further embodiment of the present invention, the total length of the airfoil is divided into the following sections:

Section I: from 0% to 65% of the total length of the airfoil;
Section II: from 65% to 77.5% of the total length of the airfoil; and
Section III: from 77.5% to 100% of the total length of the airfoil,

wherein the total unit axial depth z * (t) as a function of the relative unit radius t (r) is bounded above by an upper limit function G _o , as defined below:

Section I: G _O extends from an axial unit depth z * (t) of 0.175 linearly to an axial unit depth z * (t) of 0.175;
Section II: G _O extends from an axial unit depth z * (t) of 0.175 linearly to an axial unit depth z * (t) of 0.13; and
Section III: G _O extends from an axial unit depth z * (t) of 0.13 linearly to an axial unit depth z * (t) of 0.23.

wobei die über die Gesamtlänge angetragene axiale Einheitsbautiefe z*(t) in Abhängigkeit von dem relativen Einheitsradius t(r) nach unten von einer unteren Grenzfunktion G_U begrenzt ist, wie sie im Folgenden definiert ist:

Abschnitt I: G_U erstreckt sich ausgehend von einer axialen Einheitsbautiefe z*(t) von 0,05 linear bis zu einer axialen Einheitsbautiefe z*(t) von 0,05;
Abschnitt II: G_U erstreckt sich ausgehend von einer axialen Einheitsbautiefe z*(t) von 0,05 linear bis zu einer axialen Einheitsbautiefe z*(t) von 0,02; und
Abschnitt III: G_U erstreckt sich ausgehend von einer axialen Einheitsbautiefe z*(t) von 0,02 linear bis zu einer axialen Einheitsbautiefe z*(t) von 0,10.

the total unit axial depth z * (t), as a function of the relative unit radius t (r), is bounded below by a lower limit function G _U , as defined below:

Section I: G _U extends from an axial unit depth z * (t) of 0.05 linearly to an axial unit depth z * (t) of 0.05;
Section II: G _U extends from an axial unit depth z * (t) of 0.05 linearly to an axial unit depth z * (t) of 0.02; and
Section III: G _U extends from an axial unit depth z * (t) of 0.02 linearly to an axial unit depth z * (t) of 0.10.

Nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung ist die axiale Einheitsbautiefe z*(t) über die Gesamtlänge des Schaufelblattes hinweg stets geringer ist als der zugehörige Wert der oberen Grenzfunktion G_O und die axiale Einheitsbautiefe z*(t) über die Gesamtlänge des Schaufelblattes hinweg stets größer ist als der zugehörige Wert der unteren Grenzfunktion G_U.According to a further embodiment of the present invention, the unit axial depth z * (t) over the entire length of the airfoil is always less than the associated value of the upper limit function G _o and the unit axial depth z * (t) over the entire length of the airfoil is greater than the associated value of the lower limit function G _U.

Dies ist insbesondere vorteilhaft, da auf diese Weise das globale Minimum im (großzügig betrachteten) Übergangsbereich von Abschnitt II zu Abschnitt III zusätzlich zu seiner Position auch in seinem vorteilhaften Wertebereich definiert ist, wie er sich aus umfangreichen Vergleichsstudien ergeben hat.This is particularly advantageous, since in this way the global minimum in the (generously considered) transition region from section II to section III is defined in addition to its position in its advantageous value range, as it has resulted from extensive comparative studies.

Das erfindungsgemäße Lüfterrad nach einer der hier beschriebenen Ausführungen ist insbesondere vorgesehen zum Einsatz in Verbindung mit einer Lüfterzarge mit hinten liegenden Streben, d.h. die Streben liegen in Hauptstromrichtung gesehen hinter dem Lüfterrad.The fan according to the invention according to one of the embodiments described here is particularly intended for use in conjunction with a fan frame with struts located behind, i. The struts are seen in the main flow direction behind the fan.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Kühlerlüftermodul, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, aufweisend eine Lüfterzarge, eine Lüfterradausnehmung, welche in der Lüfterzarge ausgebildet ist, wobei die Lüfterradausnehmung durch einen Zargenring begrenzt wird, einen Motorhalter, welcher innerhalb der Lüfterradausnehmung angeordnet ist und welcher über Streben mit der Lüfterzarge mechanisch verbunden ist, einen Motor, insbesondere Elektromotor, welcher zumindest teilweise in dem Motorhalter gehalten ist, und ein Lüfterrad, welches in der Lüfterradausnehmung angeordnet ist und welches von dem Motor rotatorisch angetrieben wird, wobei das Lüfterrad nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist.A further aspect of the present invention relates to a radiator fan module, in particular for a motor vehicle, comprising a fan cowl, a fan wheel recess which is formed in the fan cowl, wherein the fan wheel recess is delimited by a frame ring, a motor holder which is arranged inside the fan wheel recess and which Struts with the fan cowl is mechanically connected, a motor, in particular an electric motor, which is at least partially held in the motor holder, and a fan wheel, which is arranged in the Lüfterradausnehmung and which is rotationally driven by the motor, wherein the fan wheel according to an embodiment of the present Invention is formed.

Ein "Kühlerlüftermodul" im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere eine Baugruppe, welche in Strömungsrichtung gesehen vor oder nach einem Kühler eines Fahrzeugs angeordnet ist und welche dafür vorgesehen, insbesondere eingerichtet, ist, einen Luftvolumenstrom zu erzeugen, welcher sich durch den Kühler hindurch oder um den Kühler herum erstreckt, wobei der Luftvolumenstrom thermische Energie von dem Kühler aufnimmt.A "radiator fan module" in the sense of the present invention is in particular an assembly which, viewed in the flow direction, is arranged before or after a radiator of a vehicle and which is provided, in particular adapted, to generate an air volume flow which passes through or around the radiator the Radiator extends around, wherein the air volume flow receives thermal energy from the radiator.

Eine "Lüfterzarge" im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere ein Rahmen, in welchem das Lüfterrad gehalten ist, und selbst wiederum bevorzugt an oder in der Nähe eines Kühlers angeordnet, insbesondere befestigt, ist. Eine Lüfterzarge im Sinne der vorliegenden Erfindung weist bevorzugt ein Kunststoffmaterial, insbesondere einen Kunststoff-Compound, auf, insbesondere ist die Lüfterzarge aus diesem gebildet. Zusätzlich und/oder alternativ weist die Lüfterzarge ein Metallmaterial, zum Beispiel Eisen, Stahl, Aluminium, Magnesium oder dergleichen, auf, insbesondere ist zumindest teilweise, insbesondere wenigstens im Wesentlichen, insbesondere vollständig, aus diesem gebildet. Nach einer Ausführung kann eine Lüfterzarge auch mehr als eine Lüfterradausnehmung, einen Motorhalter, einen Motor und ein Lüfterrad aufweisen, insbesondere ist die vorliegende Erfindung zum Einsatz in Kühlerlüftermodulen mit zwei oder mehr, insbesondere zwei, Lüfterrädern geeignet. Nach einer Ausführung weist die Lüfterzarge zusätzlich wenigstens eine verschließbare Öffnung, insbesondere wenigstens eine Klappe, insbesondere eine Mehrzahl derselben, auf. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da auf diese Weise weitere Luftführungseigenschaften realisiert werden können.A "fan cowl" in the sense of the present invention is in particular a frame in which the fan wheel is held, and in turn is preferably arranged on or in the vicinity of a radiator, in particular fastened. A fan cowl according to the present invention preferably has a plastic material, in particular a plastic compound, in particular, the fan cowl is formed from this. Additionally and / or alternatively, the shroud comprises a metal material, for example iron, steel, aluminum, magnesium or the like, in particular is at least partially, in particular at least substantially, in particular completely, formed from this. According to one embodiment, a fan shroud may also have more than one Lüfterradausnehmung, a motor holder, a motor and a fan, in particular, the present invention is suitable for use in radiator fan modules with two or more, in particular two, fan wheels. According to one embodiment, the fan frame additionally has at least one closable opening, in particular at least one flap, in particular a plurality of the same. This is particularly advantageous since further air-guiding properties can be realized in this way.

Eine "Lüfterradausnehmung" im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere eine Materialaussparung innerhalb der Lüfterzarge. In der Lüfterradausnehmung erstrecken sich nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung Streben, welche einen ebenfalls in der Lüfterradausnehmung angeordneten Motorhalter mit der Lüfterzarge mechanisch, insbesondere und elektrisch und/oder elektronisch, verbinden. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Lüfterradausnehmung durch einen Zargenring begrenzt.A "Lüfterradausnehmung" within the meaning of the present invention is in particular a material recess within the fan cowl. In the Lüfterradausnehmung extend according to an embodiment of the present invention struts, which mechanically, in particular and electrically and / or electronically connect a likewise arranged in the Lüfterradausnehmung motor holder with the fan frame. According to the present invention, the Lüfterradausnehmung is limited by a Zargenring.

Ein "Zargenring" im Sinne der vorliegenden Erfindung begrenzt die Lüfterradausnehmung in einer Ebene senkrecht zur Rotationsachse des Lüfterrades, wobei die Ebene insbesondere mit der Erstreckungsrichtung der Lüfterzarge wenigstens im Wesentlichen identisch ist. Der Zargenring kann entweder durch eine Kante der Lüfterradausnehmung gebildet sein und/oder eine sich in axialer Richtung ausdehnende Zylinderfläche aufweisen, welche bevorzugt einteilig mit der Lüfterzarge ausgebildet ist.A "Zargenring" within the meaning of the present invention limits the Lüfterradausnehmung in a plane perpendicular to the axis of rotation of the fan wheel, wherein the plane is at least substantially identical, in particular with the extension direction of the fan cowl. The Zargenring can either be formed by an edge of Lüfterradausnehmung and / or have an expanding cylinder in the axial direction, which is preferably formed integrally with the fan cowl.

Ein "Motorhalter" im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere eine Einrichtung zur mechanischen Befestigung des Motors an der Lüfterzarge, insbesondere zur Bereitstellung des dem Lüfterrad entgegenwirkenden Drehmoments. Nach einer Ausführung ist der Motorhalter eine wenigstens im Wesentlichen ringförmige Struktur, in welcher der Motor gehalten ist. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da auf diese Weise eine vorteilhafte Kühlluftströmung durch den Motor nicht beeinträchtigt wird.A "motor holder" in the sense of the present invention is in particular a device for mechanically fixing the motor to the fan cowl, in particular for providing the torque counteracting the fan wheel. According to one embodiment, the motor holder is an at least substantially annular structure, in which the Engine is held. This is particularly advantageous because in this way an advantageous cooling air flow is not affected by the engine.

"Streben" im Sinne der vorliegenden Erfindung sind insbesondere balken- oder sichelförmige Strukturen, welche eine mechanische Verbindung zwischen dem Motorhalter und der Lüfterzarge bereitstellen. Beispielhaft können die Streben einen tropfenförmigen Querschnitt aufweisen, um vorteilhafte aerodynamische und/oder akustische Effekte zu erzielen."Struts" in the sense of the present invention are in particular beam or crescent-shaped structures which provide a mechanical connection between the engine mount and the fan cowl. By way of example, the struts may have a drop-shaped cross section in order to achieve advantageous aerodynamic and / or acoustic effects.

Ein "Motor" im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere eine Maschine, die mechanische Arbeit verrichtet, indem sie eine Energieform, zum Beispiel thermische/chemische oder elektrische Energie, in Bewegungsenergie, insbesondere ein Drehmoment, umwandelt. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da auf diese Weise die Lüfterzarge bis auf die Zufuhr von Energie wenigstens im Wesentlichen autark betrieben werden kann, das heißt ohne von extern mit Bewegungsenergie versorgt zu werden, wie zum Beispiel über einen Keil- oder Zahnriemen.A "motor" in the sense of the present invention is in particular a machine that performs mechanical work by converting an energy form, for example thermal / chemical or electrical energy, into kinetic energy, in particular a torque. This is particularly advantageous, since in this way the fan cowl can be operated at least substantially independently, except for the supply of energy, that is, without being supplied externally with kinetic energy, such as a wedge or toothed belt.

Ein "Elektromotor" im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein elektromechanischer Wandler (elektrische Maschine), der elektrische Leistung in mechanische Leistung, insbesondere in ein Drehmoment, umwandelt. Der Begriff Elektromotor im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst, ist aber nicht beschränkt auf Gleichstrommotoren, Wechselstrommotoren und Drehstrommotoren bzw. bürstenbehaftete und bürstenlose Elektromotoren bzw. Innenläufer- und Außenläufermotoren. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da elektrische Energie eine im Vergleich zu mechanischer oder chemischer Energie leicht zu übertragende Energieform darstellt, mit welcher das erforderliche Drehmoment zum Antrieb des Lüfterrades bereitgestellt wird.An "electric motor" in the sense of the present invention is an electromechanical converter (electric machine), which converts electrical power into mechanical power, in particular into a torque. The term electric motor within the meaning of the present invention includes, but is not limited to, DC motors, AC motors and three-phase motors or brushless and brushless electric motors or internal rotor and external rotor motors. This is particularly advantageous since electrical energy represents an energy form that is easy to transmit compared to mechanical or chemical energy, with which the required torque is provided for driving the fan wheel.

Für die Vorteile eines derart ausgestalteten Kühlerlüftermoduls sei zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen.For the advantages of such a designed radiator fan module reference is made to avoid repetition of the above statements.

Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung sind die Streben des Kühlerlüftermoduls in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Lüfterrad angeordnet. Dies ist insbesondere relevant, da vorne- und hintenliegende Streben zu voneinander wesentlich verschiedenen aerodynamischen Rahmenbedingungen führen und das hier beschriebene Lüfterrad besonders vorteilhaft bei hintenliegenden Streben eingesetzt werden kann, wie umfangreiche Versuche ergaben.According to an embodiment of the present invention, the struts of the radiator fan module are arranged behind the fan as seen in the flow direction. This is particularly relevant because leading and trailing struts lead to substantially different aerodynamic conditions and the fan described here can be used particularly advantageously in rear struts, as extensive experiments have shown.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung eines Lüfterrades der hier beschriebenen Art oder eines Kühlerlüftermoduls der hier beschriebenen Art in einem Kraftfahrzeug. Dies ist insbesondere wesentlich, da die hier beschriebene Art eines Lüfterrades in besonders vorteilhafter Weise mit den äußeren Bedingungen am Einbauort zum Tragen kommt.Another aspect of the present invention relates to the use of a fan wheel of the type described herein or a radiator fan module of the type described herein in a motor vehicle. This is particularly important because the type of a fan wheel described here comes into play in a particularly advantageous manner with the external conditions at the installation.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:

Fig. 1A: ein Lüfterrad aus dem Stand der Technik in einer perspektivischen Darstellung mit Blick auf die Oberseite;
Fig. 1B: eine Rückansicht auf ein Schaufelblatt des bekannten Lüfterrades der Fig. 1A mit Blickrichtung aus der Referenzebene in einer perspektivischen Darstellung, wobei die Oberseite des Lüfterrades nach unten weist;
Fig. 2A: ein Lüfterrad nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer perspektivischen Darstellung mit Blick auf die Oberseite;
Fig. 2B: eine Rückansicht auf ein Schaufelblatt des Lüfterrades der Fig. 2A mit Blickrichtung aus der Referenzebene in einer perspektivischen Darstellung, wobei die Oberseite des Lüfterrades nach unten weist;
Fig. 3: ein Lüfterrad aus dem Stand der Technik in einer perspektivischen Darstellung zur Beschreibung einer Referenzebene;
Fig. 4: den Verlauf der axialen Einheitsbautiefe über den relativen Einheitsradius eines Lüfterrades gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5: einen Vergleich eines vorbekannten Lüfterrades mit einem Lüfterrad nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 6: ein Kühlerlüftermodul mit dem Lüfterrad gemäß der vorliegenden Erfindung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung.

Further advantageous developments of the present invention will become apparent from the dependent claims and the following description of preferred embodiments. This shows, partially schematized:

Fig. 1A: a fan from the prior art in a perspective view overlooking the top;
Fig. 1B: a rear view of an airfoil of the known fan of the Fig. 1A with view from the reference plane in a perspective view, the top of the fan wheel facing down;
Fig. 2A: a fan according to an embodiment of the present invention in a perspective view facing the top;
Fig. 2B: a rear view of an airfoil of the fan of the Fig. 2A with view from the reference plane in a perspective view, the top of the fan wheel facing down;
Fig. 3: a fan wheel of the prior art in a perspective view for describing a reference plane;
Fig. 4: the profile of the axial unit depth over the relative radius of a fan impeller according to an embodiment of the present invention;
Fig. 5: a comparison of a prior art fan with a fan wheel according to an embodiment of the present invention; and
Fig. 6: a radiator fan module with the fan according to the present invention according to the second aspect of the present invention.

Fig. 1A zeigt ein Lüfterrad 1 aus dem Stand der Technik in einer perspektivischen Darstellung mit Blick auf die Oberseite und Fig. 1B zeigt eine Rückansicht auf ein Schaufelblatt 30 des bekannten Lüfterrades der Fig. 1A mit Blickrichtung aus der Referenzebene in einer perspektivischen Darstellung, wobei die Oberseite des Lüfterrades 1 nach unten weist. Fig. 1A shows a fan 1 of the prior art in a perspective view with a view of the top and Fig. 1B shows a rear view of an airfoil 30 of the known fan of the Fig. 1A with a view from the reference plane in a perspective view, wherein the top of the fan wheel 1 points downward.

Das Lüfterrad 1 weist gemäß den Fig. 1A, 1B, 2A, 2B und 3 einen um eine Rotationsachse R rotationssymmetrischen Nabentopf 10 auf. An dem Nabentopf 10 ist eine Mehrzahl von Schaufelblättern 30 angeordnet, die sich von einer zylinderförmigen Außenwand 12 des Nabentopfes 10 in radialer Richtung nach außen erstrecken. Eine Drehrichtung D ist in den Fig. 1A und 2A durch den Pfeil auf dem Nabentopf angegeben. Dementsprechend ist die Drehrichtung im Uhrzeigersinn. Eine Hauptstromrichtung der geförderten Luft ist mit HSR gekennzeichnet. Das Lüfterrad 1 weist einen wenigstens im Wesentlichen kreisförmigen Außenring 20 auf, welcher Blattspitzen der Schaufelblätter 30 miteinander verbindet.The fan 1 has according to the Fig. 1A . 1B . 2A . 2 B and 3 a about a rotational axis R rotationally symmetrical hub pot 10. At the hub pot 10, a plurality of blades 30 is arranged, which extend from a cylindrical outer wall 12 of the hub pot 10 in the radial direction to the outside. One direction of rotation D is in the Fig. 1A and 2A indicated by the arrow on the hubbub. Accordingly, the direction of rotation is clockwise. A main flow direction of the conveyed air is marked with HSR. The fan wheel 1 has an at least substantially circular outer ring 20 which connects blade tips of the blades 30 together.

Bezüglich der Fig. 1B (und der Fig. 2B) ist anzumerken, dass die Lage der Rotationsachse R hinsichtlich ihres Abstandes zur zylinderförmigen Außenwand 12 des Nabentopfs 10 als nicht-maßstabsgerecht zu sehen ist, d.h. die Orientierung ist verbindlich, die Lage jedoch nicht.Regarding the Fig. 1B (and the Fig. 2B ) It should be noted that the position of the axis of rotation R with respect to its distance from the cylindrical outer wall 12 of the hub pot 10 is to be seen as not to scale, ie, the orientation is binding, but not the location.

Wie den Fig. 1A und 1B zu entnehmen ist, weisen die Schaufelblätter 30 gemäß dem Stand der Technik in einer Orthogonalprojektion ebene oder gebogene Vorderkanten VK und ebene oder gebogene Hinterkanten HK auf.Like that Fig. 1A and 1B can be seen, the blades 30 according to the prior art in an orthogonal projection flat or curved leading edges VK and planar or curved trailing edges HK.

Fig. 2A zeigt ein Lüfterrad 1 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer perspektivischen Darstellung und Fig. 2B eine Rückansicht auf ein Schaufelblatt 30 des Lüfterrades der Fig. 2A mit Blickrichtung aus der Referenzebene in einer perspektivischen Darstellung. Fig. 2A shows a fan 1 according to an embodiment of the present invention in a perspective view and Fig. 2B a rear view of an airfoil 30 of the fan wheel of Fig. 2A with view from the reference plane in a perspective view.

Im Vergleich zu Ausführungen eines Lüfterrades 1 gemäß dem Stand der Technik (siehe Figuren 1A und 1B) weist das Lüfterrad 1 nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung gemäß den Fig. 2A, 2B Schaufelblätter 30 mit einer aperiodisch wellenförmigen Hinterkante auf.In comparison with embodiments of a fan wheel 1 according to the prior art (see Figures 1A and 1B ) has the fan 1 according to an embodiment of the present invention according to the Fig. 2A . 2 B Blades 30 with an aperiodic wavy trailing edge on.

Bezüglich der Perspektive der Schnittansicht sei auf die folgenden Ausführungen zur Fig. 3 verwiesen. Wie den Fig. 2A und 2B zu entnehmen ist, weist die Orthogonalprojektion der Vorderkante eine ebene oder gebogene Form auf.Regarding the perspective of the sectional view is to the following comments to Fig. 3 directed. Like that Fig. 2A and 2 B can be seen, the orthogonal projection of the leading edge on a flat or curved shape.

Fig. 3 zeigt ein Lüfterrad 1 aus dem Stand der Technik in einer perspektivischen Darstellung zur Beschreibung einer Referenzebene E_REF. Fig. 3 shows a fan 1 of the prior art in a perspective view for describing a reference plane E_REF.

Im Folgenden soll die Betrachtungsebene zur Beschreibung von Vorderkante VK und Hinterkante HK bzw. der sich daraus ergebenden axialen Einheitsbautiefe z*(t) beschrieben werden. Das in Fig. 3 dargestellte Lüfterrad weist keine erfindungsgemäße Schaufelblattgeometrie auf, was zur Beschreibung der Referenzebene E_REF nicht von Belang ist, da die diesbezüglichen Ausführungen in gleicher Weise auch für erfindungsgemäße Ausführungen gelten.In the following, the viewing plane for describing leading edge VK and trailing edge HK or the resulting axial unit depth z * (t) will be described. This in Fig. 3 shown impeller has no inventive blade geometry, which is not relevant to the description of the reference plane E_REF, since the relevant embodiments apply in the same way for embodiments of the invention.

Ausgehend von der Rotationsachse R wird eine Referenzgerade G_REF definiert durch einen ersten Punkt P1 auf der Rotationsachse R des Lüfterrades 1, eine radiale Erstreckung E durch den ersten Punkt P1 und senkrecht zu der Rotationsachse R und einen zweiten Punkt P2, welcher eine kreisbogenförmige Kante am Übergang von dem Nabentopf 10 zu dem Schaufelblatt 30 in zwei gleich lange Abschnitte unterteilt. Mit anderen Worten: Es wird derjenige Radius ermittelt, welcher durch den Punkt P2 verläuft. Der Punkt P2 stellt den Mittelpunkt der Übergangskante von Nabentopf zu Schaufelblatt dar, insbesondere der dem Topfboden zugewandten Kante des Schaufelblattes 30. Eine andere wenigstens im Wesentlichen identische Definition von P2 lässt sich über einen Winkel herleiten: Benötigt werden zwei Hilfsradien, wobei der erste Hilfsradius durch P1 und dem vordersten Punkt der Übergangskante zwischen zylinderförmiger Außenwand und Schaufelblatt verläuft und einem zweiten Hilfsradius, welcher durch den hintersten Punkt der Übergangskante von dem Nabentopf zu dem Schaufelblatt verläuft und aus diesem Winkel, welcher zwischen den beiden Hilfsradien eingeschlossen ist, die Winkelhalbierende gebildet wird. Der Punkt, an welchem besagte Winkelhalbierende die zylinderförmige Außenwand 12 schneidet, insbesondere an einer Außenseite derselben, ist P2. Ausgehend von G_REF wird eine Referenzebene E_REF definiert durch eine zur Rotationsachse parallel verschobene Gerade und eine zur Referenzgerade G_REF parallel verschobene Gerade, wobei die Verschiebung dergestalt ist, dass sich diese in Drehrichtung D des Lüfterrades 1 betrachtet vollständig hinter dem Schaufelblatt 30 befindet. Auf der Referenzebene E_REF ist eine Orthogonalprojektion der Vorderkante VK des Schaufelblattes 10 und eine Orthogonalprojektion der Hinterkante HK des Schaufelblattes 10 abgebildet. Die Blickrichtung B zeigt, wie in den Fig. 1B und 2B auf jeweils ein Schaufelblattsegment des Lüfterrades geblickt wird.Starting from the axis of rotation R, a reference straight line G_REF is defined by a first point P1 on the axis of rotation R of the fan wheel 1, a radial extent E through the first point P1 and perpendicular to the axis of rotation R and a second point P2, which forms an arcuate edge at the junction divided from the hub pot 10 to the blade 30 in two equal lengths sections. In other words, the radius which passes through the point P2 is determined. The point P2 represents the center of the transition edge from hub pot to blade, in particular the pot bottom facing edge of the airfoil 30. Another at least substantially identical definition of P2 can be derived over an angle: Two auxiliary radii are required, wherein the first auxiliary radius through P1 and the foremost point of the transitional edge between the cylindrical outer wall and the blade and a second auxiliary radius, which extends through the rearmost point of the transition edge of the hub pot to the blade and from this angle, which is enclosed between the two auxiliary radii, the bisector is formed. The point at which said bisector intersects the cylindrical outer wall 12, in particular at an outer side thereof, is P2. Starting from G_REF, a reference plane E_REF is defined by a straight line parallel to the rotation axis and a straight line parallel to the reference line G_REF, wherein the displacement is such that, viewed in the direction of rotation D of the fan wheel 1, it is completely behind the blade 30. On the reference plane E_REF, an orthogonal projection of the leading edge VK of the airfoil 10 and an orthogonal projection of the trailing edge HK of the airfoil 10 are depicted. The viewing direction B shows, as in the Fig. 1B and 2 B is looked at in each case an airfoil segment of the fan wheel.

In der Referenzebene wird ein Koordinatensystem bestehend aus z-Achse und y-Achse aufgespannt. Dies ist für die Beschreibung von Vorder- und Hinterkante maßgeblich. Die z-Achse ist definiert durch eine Orthogonalprojektion der Rotationsachse R in der Referenzebene E_REF, welche in einem zweiten Schritt in der Referenzebene E_REF ausgehend von der Orthogonalprojektion der Rotationsachse R um einen Außenradius R_i des Nabentopfes 10 in radialer Richtung nach außen parallel verschoben ist. Mit anderen Worten: Die z-Achse ist in ihrer Ausrichtung unverändert, wird jedoch in zwei Schritten parallel verschoben, nämlich einmal durch die Orthogonalprojektion auf die Referenzebene E_REF und dann durch die Verschiebung in der Referenzebene E_REF um R_i. Das bedeutet, dass die z-Achse durch die Orthogonalprojektion von P2 auf E_REF verläuft. Die y-Achse ist definiert durch eine Orthogonalprojektion der radialen Erstreckung E in der Referenzebene E_REF. Der Ursprung dieses y-z-Koordinatensystems ist durch den Schnittpunkt der beiden Achsen definiert.In the reference plane, a coordinate system consisting of z-axis and y-axis is spanned. This is relevant for the description of the leading and trailing edges. The z-axis is defined by an orthogonal projection of the axis of rotation R in the reference plane E_REF, which in a second step in the reference plane E_REF is moved parallel outward in the radial direction outward from the orthogonal projection of the rotation axis R about an outer radius R _{i of} the hub pot 10. In other words, the z-axis is unchanged in its orientation but is shifted in parallel in two steps, namely once by the orthogonal projection to the reference plane E_REF and then by the shift in the reference plane E_REF by R _i . This means that the z-axis passes through the orthogonal projection from P2 to E_REF. The y-axis is defined by an orthogonal projection of the radial extent E in the reference plane E_REF. The origin of this yz coordinate system is defined by the intersection of the two axes.

Auf der y-Achse ist ein relativer Einheitsradius t(r) angetragen, welcher wie folgt definiert ist: $t (r) = \frac{r - R_{i}}{R_{a} - R_{i}}$

wobei

R_i: ein Außenradius des Nabentopfes 10 ist, was insbesondere wenigstens im Wesentlichen einem Innenradius des Schaufelblattes 30 entspricht;
R_a: ein Außenradius des Schaufelblattes 30 ist; und
r: der Abstand zwischen der Rotationsachse R und der zu betrachtenden Schnittebene S, welche im Abstand r von der Rotationsachse R auf der zugehörigen Referenzgerade G_REF senkrecht steht, wobei r∈[R_i ;R_a ].

On the y-axis, a relative unit radius t (r) is plotted, which is defined as follows:

t (r) = \frac{r - R_{i}}{R_{a} - R_{i}}

in which

R _i: is an outer radius of the hub pot 10, which corresponds in particular at least substantially to an inner radius of the blade 30;
R _a: an outer radius of the airfoil 30 is; and
r: the distance between the axis of rotation R and the sectional plane S to be considered, which is perpendicular to the associated reference line G_REF at a distance r from the axis of rotation R, where r ∈ [ R _i ; R _a ].

Fig. 4 zeigt einen den Verlauf der axialen Einheitsbautiefe über den relativen Einheitsradius eines Lüfterrades gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung. Fig. 4 FIG. 12 shows a plot of axial unit depth over the relative unit radius of a fan wheel in accordance with one embodiment of the present invention. FIG.

Die horizontale Achse entspricht der oben beschriebenen y-Achse und die vertikale Achse entspricht der oben beschriebenen z-Achse. Auf der horizontalen Achse ist der relative Einheitsradius t(r) angetragen.The horizontal axis corresponds to the y-axis described above, and the vertical axis corresponds to the z-axis described above. On the horizontal axis, the relative unit radius t (r) is plotted.

Auf der vertikalen Achse ist die axiale Einheitsbautiefe z*(t) des Schaufelblattes angetragen. Die axiale Einheitsbautiefe z*(t) ergibt sich durch $z * (t) = \frac{z_{(HK)} (t) - z_{VK} (t)}{R_{a} - R_{i}}$

wobei:

z_VK(t): die z-Koordinate der Orthogonalprojektion der Vorderkante VK in der durch t verlaufenden Schnittebene S; und
z_HK(t): die z-Koordinate der Orthogonalprojektion der Hinterkante HK in der durch t verlaufenden Schnittebene S ist.

The axial unit depth z * (t) of the blade is plotted on the vertical axis. The axial unit depth z * (t) is given by

z * (t) = \frac{z_{(HK)} (t) - z_{VK} (t)}{R_{a} - R_{i}}

in which:

z _UK (t): the z-coordinate of the orthogonal projection of the leading edge VK in the section plane S passing through t; and
z _HK (t): is the z-coordinate of the orthogonal projection of the trailing edge HK in the section plane S passing through t.

Der so dargestellte Verlauf der axialen Einheitsbautiefe z*(t) weist eine aperiodisch wellige Form auf. Es ist zu sehen, dass die axiale Einheitsbautiefe z*(t) analog zur Orthogonalprojektion der Hinterkante HK im Bereich von 65 % bis 90 %, insbesondere von 70 % bis 85 %, insbesondere 75 % bis 80 %, des relativen Einheitsradius t(r) des Schaufelblattes ein globales Minimum aufweist.The course of the axial unit depth z * (t) shown in this way has an aperiodically wavy shape. It can be seen that the axial unit depth z * (t), analogous to the orthogonal projection of the trailing edge HK, ranges from 65% to 90%, in particular from 70% to 85%, in particular 75% to 80%, of the relative unit radius t (r ) of the airfoil has a global minimum.

Wie dem Verlauf der axialen Einheitsbautiefe z*(t) der beispielhaften Ausführungsform der Fig. 4 ebenfalls zu entnehmen ist, weist die Orthogonalprojektion der Hinterkante HK und analog der axialen Einheitsbautiefe in y-Richtung nach dem globalen Minimum keinen oder höchstens einen Hochpunkt auf.As the course of the axial unit depth z * (t) of the exemplary embodiment of Fig. 4 can also be seen, has the orthogonal projection of the trailing edge HK and analogous to the axial unit depth in the y direction to the global minimum no or at most a high point.

Wie der Fig. 4 ebenfalls zu entnehmen ist, weist die beispielhafte Ausführungsform der axialen Einheitsbautiefe z*(t) und analog die Orthogonalprojektion der Hinterkante HK im Bereich von 0 % bis 50 %, insbesondere von 0 % bis 40 %, insbesondere von 0 % bis 30 %, des relativen Einheitsradius t(r) des Schaufelblattes 30 einen wenigstens im Wesentlichen kontinuierlich fallenden Verlauf auf. Eine leichte Welligkeit ist hierbei explizit mit umfasst, insbesondere bis zu einer Amplitudenhöhe von maximal 0,05. Der Verlauf der axialen Einheitsbautiefe z*(t) der exemplarischen Ausführungsform der Fig. 4 folgt in Abhängigkeit von dem relativen Einheitsradius t(r) folgender Bedingung: $z * (t) = \frac{(A_{1} t^{2} + A_{2} t) \cos [2 πΝ (a (1 - t) + 1) (t + t_{0})] + A_{3} t + A_{4}}{R_{a} - R_{i}}$

wobei gilt:

t_{0} \in [0; 0; 5]

N \in [1; 8]

a \in [- 1, 5; 1, 5]

A_{1} \in [2; 10]

A_{2} \in [- 10; 10]

A_{3} \in [- 10; 10]

und

A_{4} \in [5; 50] .

Again Fig. 4 can also be seen, the exemplary embodiment of the axial unit depth z * (t) and analogously, the orthogonal projection of the trailing edge HK in the range of 0% to 50%, in particular from 0% to 40%, in particular from 0% to 30%, of relative unit radius t (r) of the airfoil 30 an at least substantially continuously falling course. A slight waviness is hereby explicitly included, in particular up to an amplitude height of maximum 0.05. The course of the axial unit depth z * (t) of the exemplary embodiment of the Fig. 4 follows as a function of the relative unit radius t (r) the following condition:

z * (t) = \frac{(A_{1} t^{2} + A_{2} t) \cos [2 πΝ (a (1 - t) + 1) (t + t_{0})] + A_{3} t + A_{4}}{R_{a} - R_{i}}

where:

t_{0} \in [0; 0; 5]

N \in [1; 8th]

a \in [- 1.5; 1.5]

A_{1} \in [2; 10]

A_{2} \in [- 10; 10]

A_{3} \in [- 10; 10]

and

A_{4} \in [5; 50],

Die in Fig. 4 dargestellte axiale Einheitsbautiefe z*(t) ergibt sich wenigstens im Wesentlichen, insbesondere absolut, unter Zugrundelegung der folgenden Parameter: $t_{0} = 0$

N = 3

a = 0, 4

A_{1} = 10

A_{2} = - 2

A_{3} = - 5

A_{4} = 16

In the Fig. 4 shown axial unit depth z * (t) results at least substantially, in particular absolute, on the basis of the following parameters:

t_{0} = 0

N = 3

a = 0.4

A_{1} = 10

A_{2} = - 2

A_{3} = - 5

A_{4} = 16

Die Fig. 5 zeigt einen Vergleich eines vorbekannten Lüfterrades 1 mit einem Lüfterrad 1 nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.The Fig. 5 shows a comparison of a prior art impeller 1 with a fan 1 according to an embodiment of the present invention.

Dargestellt werden:

eine Druckzahl ψ, welche eine Kennzahl für eine Totaldruckdifferenz ist: $ψ = \frac{2 {Δ p}_{t}}{π^{2} ρ D^{2} n^{2}}$
eine Leistungszahl λ, welche eine Kennzahl für eine Eingangs-Leistung ist; $λ = \frac{8 P_{el}}{π^{4} ρ D^{5} n^{3}}$
und ein Wirkungsgrad η entlang einer Volumenzahl ϕ, welche einen Volumenstrom quantifiziert. $η = \frac{{Δ p}_{t} \dot{V}}{p_{el}}$

Being represented:

a pressure number ψ, which is a key figure for a total pressure difference: $ψ = \frac{2 {Δ p}_{t}}{π^{2} ρ D^{2} n^{2}}$
a coefficient of performance λ, which is a measure of an input power; $λ = \frac{8th P_{el}}{π^{4} ρ D^{5} n^{3}}$
and an efficiency η along a volume number φ which quantifies a volume flow. $η = \frac{{Δ p}_{t} \dot{V}}{p_{el}}$

Als Eingangs-Leistung wird hier die elektrische Leistung des Elektromotors herangezogen, wobei entsprechende Verluste (Wärme, Reibung etc.) des Elektromotors berücksichtigt und im Gesamt-Wirkungsgrad η abgebildet sind.The input power used here is the electric power of the electric motor, whereby corresponding losses (heat, friction, etc.) of the electric motor are taken into account and represented in the overall efficiency η.

Wie zu erkennen ist, wird bei nahezu gleicher Leistung (ähnliche Leistungszahl) eine höhere Druckzahl (=>Totaldruckdifferenz) erzielt, sodass sich eine deutliche Wirkungsgradsteigerung im relevanten Volumenzahl-Bereich ergibt.As can be seen, at almost the same power (similar coefficient of performance), a higher pressure factor (=> total pressure difference) is achieved, resulting in a significant increase in efficiency in the relevant volume number range.

Fig. 6 zeigt ein Kühlerlüftermodul 100 mit dem Lüfterrad 1 gemäß der vorliegenden Erfindung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung. Fig. 6 shows a radiator fan module 100 with the fan 1 according to the present invention according to the second aspect of the present invention.

Das Kühlerlüftermodul 100 weist eine Lüfterzarge 2 auf, wobei eine Lüfterradausnehmung 40 in der Lüfterzarge 2 ausgebildet ist, welche durch einen Zargenring 42 begrenzt wird. Ein Motorhalter (vom Nabentopf 10 verdeckt) ist innerhalb der Lüfterradausnehmung 40 angeordnet und über Streben 44 mit der Lüfterzarge 2 mechanisch verbunden. In dem Motorhalter ist ein Motor, insbesondere ein Elektromotor, zumindest teilweise gehalten (ebenfalls vom Nabentopf 10 verdeckt). Ein Lüfterrad 1 ist in der Lüfterradausnehmung 40 angeordnet und wird von dem Motor rotatorisch angetrieben. Das Lüfterrad 1 entspricht einer Ausführung eines Lüfterrades gemäß der vorliegenden Erfindung. Zur detaillierten Ausgestaltung des Lüfterrades wird auf die obigen Ausführungen verwiesen. Die Streben 44 sind gemäß der Ausführungsform der Fig. 6 in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Lüfterrad angeordnet, wobei die Strömungsrichtung senkrecht in die Abbildung der Fig. 6 hinein zeigt.The cooling fan module 100 has a fan frame 2, wherein a Lüfterradausnehmung 40 is formed in the fan frame 2, which is bounded by a Zargenring 42. A motor holder (hidden by the hub 10) is disposed within the Lüfterradausnehmung 40 and mechanically connected by struts 44 with the fan frame 2. In the motor holder, a motor, in particular an electric motor, at least partially held (also hidden by the hub pot 10). A fan 1 is disposed in the Lüfterradausnehmung 40 and is rotationally driven by the motor. The fan 1 corresponds to an embodiment of a fan according to the present invention. For detailed design of the fan wheel reference is made to the above statements. The struts 44 are according to the embodiment of the Fig. 6 As seen in the flow direction behind the fan, the flow direction perpendicular to the figure of Fig. 6 into it.

Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Insbesondere ist eine derartige erfindungsgemäße Ausgestaltung der Lüfterzarge auch geeignet, Abwärme aus Komponenten eines rein elektrisch betriebenen 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 er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt. Bezugszeichenliste 1 Lüfterrad 2 Zarge 10 Nabentopf 12 (zylinderförmige) Außenwand des Nabentopfs 10 20 Außenring 30 Schaufelblatt 40 Lüfterradausnehmung 42 Zargen ring 44 Streben 100 Kühlerlüftermodul HK Hinterkante VK Vorderkante B Blickrichtung D Drehrichtung E Radiale Erstreckung E_REF Referenzebene G_REF Referenzgerade G_O Obere Grenzfunktion für z*(t) G_U Untere Grenzfunktion für z*(t) HSR Hauptstromrichtung P1 Erster Punkt P2 Zweiter Punkt r Abstand zwischen Rotationsachse R und Schnittebene S R Rotationsachse R_a Außenradius des Schaufelblattes 30 R_i Außenradius des Nabentopfes 10 S Schnittebene y y-Achse z z-Achse z*(t) Axiale Einheitsbautiefe Although exemplary embodiments have been explained in the foregoing description, it should be understood that a variety of modifications are possible. In particular, such an inventive design of the fan cowl is also suitable to dissipate waste heat from components of a purely electrically operated vehicle. It should also be noted that the exemplary embodiments are merely examples that are not intended to limit the scope, applications and construction in any way. Rather, the expert is given by the preceding description, a guide for the implementation of at least one exemplary embodiment, with various changes, in particular with regard to the function and arrangement of the components described, can be made without departing from the scope, as it turns out according to the claims and these equivalent combinations of features. <B> LIST OF REFERENCES </ b> 1 fan 2 frame 10 hub pot 12 (Cylindrical) outer wall of the hub pot 10 20 outer ring 30 airfoil 40 Lüfterradausnehmung 42 Frame ring 44 pursuit 100 Cooling fan module HK trailing edge VK leading edge B line of sight D direction of rotation e Radial extent E_REF reference plane G_REF reference line G _o Upper limit function for z * (t) G _U Lower limit function for z * (t) HSR Main current direction P1 First point P2 Second point r Distance between axis of rotation R and section plane S R axis of rotation R _a Outer radius of the airfoil 30 R _i Outer radius of the hub 10 S cutting plane y y-axis z z-axis z * (t) Axial unit depth

Claims

Lüfterrad (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, aufweisend
einen, insbesondere um eine Rotationsachse (R) rotationssymmetrischer, Nabentopf (10); und
eine Mehrzahl von Schaufelblättern (30), welche an dem Nabentopf (10) angeordnet sind und sich von einer, insbesondere wenigstens im Wesentlichen zylinderförmigen, Außenwand (12) des Nabentopfs (10) in radialer Richtung nach außen erstrecken,
wobei jedes Schaufelblatt (30) eine Vorderkante (VK) und eine Hinterkante (HK) aufweist,
wobei für wenigstens ein Schaufelblatt (30), insbesondere einige der Schaufelblätter (30), insbesondere alle Schaufelblätter (30), gilt: eine Referenzgerade (G_REF) definiert ist durch: einen ersten Punkt (P1) auf einer Rotationsachse (R) des Lüfterrades (1);

eine radiale Erstreckung (E) durch den ersten Punkt (P1) und senkrecht zu der Rotationsache (R); und

einen zweiten Punkt (P2), welcher eine kreisbogenförmige Kante am Übergang von dem Nabentopf (10) zu dem Schaufelblatt (30) in zwei gleichlange Abschnitte unterteilt,

wobei eine Referenzebene (E_REF) definiert ist durch eine zur Rotationsache (R) parallel verschobene Gerade und eine zur Referenzgerade (G_REF) parallel verschobene Gerade, wobei die Verschiebung dergestalt ist, dass sich diese in Drehrichtung (D) des Lüfterrades (1) betrachtet vollständig hinter dem Schaufelblatt (30) befindet,

wobei in der Referenzebene (E_REF) eine Orthogonalprojektion der Vorderkante (VK) des Schaufelblattes (30) und eine Orthogonalprojektion der Hinterkante (HK) des Schaufelblattes (30) abgebildet sind;

wobei in der Referenzebene (E_REF) eine z-Achse definiert ist durch eine Orthogonalprojektion der Rotationsachse (R) in der Referenzebene (E_REF), welche in der Referenzebene (E_REF) ausgehend von der Orthogonalprojektion der Rotationsachse (R) um einen Außenradius (R_i) des Nabentopfes (10) in radialer Richtung nach außen parallel verschoben ist;

wobei in der Referenzebene eine y-Achse definiert ist durch eine Orthogonalprojektion der radialen Erstreckung (E) in der Referenzebene (E_REF);

wobei auf der y-Achse ein relativer Einheitsradius t(r) angetragen ist, welcher wie folgt definiert ist:

t (r) = \frac{r - R_{i}}{R_{a} - R_{i}}

wobei R_i ein Außenradius des Nabentopfes (10) ist, was insbesondere wenigstens im Wesentlichen einem Innenradius des Schaufelblattes (30) entspricht;

R_a ein Außenradius des Schaufelblattes (30) ist; und

r der Abstand zwischen der Rotationsachse (R) und der zu betrachtenden Schnittebene (S), welche im Abstand r von der Rotationsachse (R) auf der zugehörigen Referenzgerade (G_REF) senkrecht steht, wobei r∈[R_i ;R_a ]

wobei auf der z-Achse eine axiale Einheitsbautiefe z*(t) des Schaufelblattes angetragen ist, welche wie folgt definiert ist:

z * (t) = \frac{z_{(HK)} (t) - z_{VK} (t)}{R_{a} - R_{i}},

wobei: z_VK(t) die z-Koordinate der Orthogonalprojektion der Vorderkante (VK) in der durch t verlaufenden Schnittebene (S); und

z_HK(t) die z-Koordinate der Orthogonalprojektion der Hinterkante (HK) in der durch t verlaufenden Schnittebene (S) ist;

wobei der Verlauf der axialen Einheitsbautiefe z*(t) eine aperiodisch wellige Form aufweist.

Fan (1), in particular for a motor vehicle, comprising
a, in particular about an axis of rotation (R) rotationally symmetrical, hub pot (10); and
a plurality of blade leaves (30), which are arranged on the hub pot (10) and extend radially outwardly from a, in particular at least substantially cylindrical, outer wall (12) of the hub pot (10),
each blade (30) having a leading edge (VK) and a trailing edge (HK),
wherein for at least one airfoil (30), in particular some of the airfoils (30), in particular all airfoils (30), the following applies: a reference line (G_REF) is defined by: a first point (P1) on an axis of rotation (R) of the fan wheel (1);

a radial extent (E) through the first point (P1) and perpendicular to the axis of rotation (R); and

a second point (P2), which divides a circular arc-shaped edge at the transition from the hub pot (10) to the blade (30) into two sections of equal length,

wherein a reference plane (E_REF) is defined by a straight line parallel to the axis of rotation (R) and a straight line parallel to the reference line (G_REF), the displacement being such that it is completely in the direction of rotation (D) of the fan wheel (1) located behind the airfoil (30),

wherein in the reference plane (E_REF) an orthogonal projection of the leading edge (VK) of the airfoil (30) and an orthogonal projection of the trailing edge (HK) of the airfoil (30) are depicted;

wherein in the reference plane (E_REF) a z-axis is defined by an orthogonal projection of the rotation axis (R) in the reference plane (E_REF), which in the reference plane (E_REF) from the orthogonal projection of the rotation axis (R) around an outer radius (R _i ) of the hub pot (10) is displaced in the radial direction outwards in parallel;

wherein in the reference plane a y-axis is defined by an orthogonal projection of the radial extent (E) in the reference plane (E_REF);

wherein on the y-axis a relative unit radius t (r) is plotted, which is defined as follows:

t (r) = \frac{r - R_{i}}{R_{a} - R_{i}}

in which R _{i is} an outer radius of the hub pot (10), which corresponds in particular at least substantially to an inner radius of the airfoil (30);

R _a is an outer radius of the airfoil (30); and

r is the distance between the axis of rotation (R) and the sectional plane (S) to be considered, which is perpendicular to the associated reference line (G_REF) at a distance r from the axis of rotation (R), where r ∈ [ R _i ; R _a ]

wherein an axial unit depth z * (t) of the airfoil is plotted on the z-axis, which is defined as follows:

z * (t) = \frac{z_{(HK)} (t) - z_{VK} (t)}{R_{a} - R_{i}} .

in which: z _VK (t) is the z-coordinate of the orthogonal projection of the leading edge (VK) in the section plane (S) passing through t; and

z _HK (t) is the z-coordinate of the orthogonal projection of the trailing edge (HK) in the section plane (S) passing through t;

wherein the profile of the axial unit depth z * (t) has an aperiodically wavy shape.

Lüfterrad nach Anspruch 1, wobei die Orthogonalprojektion der Vorderkante (VK) eben oder gebogen ist.Fan wheel according to claim 1, wherein the orthogonal projection of the front edge (VK) is flat or curved.

Lüfterrad nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei Schaufelblatt (30) ein in Drehrichtung (D) gesehen vorwärtsgesicheltes Schaufelblatt (30) ist.Fan impeller according to one of claims 1 or 2, wherein the airfoil (30) in the direction of rotation (D) sawed forward Schaufelblatt (30).

Lüfterrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Lüfterrad (1) einen wenigstens im Wesentlichen kreisförmigen Außenring (20) aufweist, welcher Blattspitzen der Schaufelblätter (30) miteinander verbindet.Fan wheel according to one of the preceding claims, wherein the fan wheel (1) has an at least substantially circular outer ring (20), which leaf tips of the blades (30) interconnects.

Lüfterrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verlauf der axialen Einheitsbautiefe z*(t) im Bereich von 65 % bis 90 %, insbesondere 70 % bis 85 %, insbesondere 75 % bis 80 %, des relativen Einheitsradius t(r) des Schaufelblattes (30) ein globales Minimum aufweist.Fan wheel according to one of the preceding claims, wherein the profile of the axial unit depth z * (t) in the range of 65% to 90%, in particular 70% to 85%, in particular 75% to 80%, of the relative unit radius t (r) of the airfoil (30) has a global minimum.

Lüfterrad nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Verlauf der axialen Einheitsbautiefe z*(t) in y-Richtung nach dem globalen Minimum keinen oder höchstens einen Hochpunkt aufweist.Fan wheel according to the preceding claim, wherein the profile of the axial unit depth z * (t) in the y-direction after the global minimum has no or at most one high point.

Lüfterrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verlauf der axialen Einheitsbautiefe z*(t) im Bereich von 0 % bis 50 %, insbesondere 0 % bis 40 %, insbesondere 0 % bis 30 %, des relativen Einheitsradius t(r) des Schaufelblattes (30) einen wenigstens im Wesentlichen kontinuierlich ansteigenden oder kontinuierlich fallenden Verlauf aufweist.Fan wheel according to one of the preceding claims, wherein the profile of the axial unit depth z * (t) in the range of 0% to 50%, in particular 0% to 40%, in particular 0% to 30%, of the relative unit radius t (r) of the airfoil (30) has an at least substantially continuously rising or continuously falling course.

Lüfterrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Verlauf der axialen Einheitsbautiefe z*(t) in Abhängigkeit von dem relativen Einheitsradius t(r) folgende Bedingung erfüllt:

z * (t) = \frac{(A_{1} t^{2} + A_{2} t) \cos [2 πΝ (a (1 - t) + 1) (t + t_{0})] + A_{3} t + A_{4}}{R_{a} - R_{i}}

wobei gilt:

t_{0} \in [0; 0; 5]

N \in [1; 8]

a \in [- 1, 5; 1, 5]

A_{1} \in [2; 10]

A_{2} \in [- 10; 10]

A_{3} \in [- 10; 10]

und

A_{4} \in [5; 50] .

Fan impeller according to one of the preceding claims, wherein the profile of the axial unit depth z * (t) in dependence on the relative unit radius t (r) satisfies the following condition:

z * (t) = \frac{(A_{1} t^{2} + A_{2} t) \cos [2 πΝ (a (1 - t) + 1) (t + t_{0})] + A_{3} t + A_{4}}{R_{a} - R_{i}}

where:

t_{0} \in [0; 0; 5]

N \in [1; 8th]

a \in [- 1.5; 1.5]

A_{1} \in [2; 10]

A_{2} \in [- 10; 10]

A_{3} \in [- 10; 10]

and

A_{4} \in [5; 50],

Lüfterrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gesamtlänge des Schaufelblattes (30) in folgende Abschnitte unterteilt ist: Abschnitt I von 0 % bis 65 % der Gesamtlänge des Schaufelblattes;

Abschnitt II von 65 % bis 77,5 % der Gesamtlänge des Schaufelblattes; und

Abschnitt III von 77,5 % bis 100 % der Gesamtlänge des Schaufelblattes, wobei die über die Gesamtlänge angetragene axiale Einheitsbautiefe z*(t) in Abhängigkeit von dem relativen Einheitsradius t(r) nach oben von einer oberen Grenzfunktion G_O begrenzt ist, wie sie im Folgenden definiert ist: Abschnitt I G_O erstreckt sich ausgehend von einer axialen Einheitsbautiefe z*(t) von 0,175 linear bis zu einer axialen Einheitsbautiefe z*(t) von 0,175;

Abschnitt II G_O erstreckt sich ausgehend von einer axialen Einheitsbautiefe z*(t) von 0,175 linear bis zu einer axialen Einheitsbautiefe z*(t) von 0,13; und

Abschnitt III G_O erstreckt sich ausgehend von einer axialen Einheitsbautiefe z*(t) von 0,13 linear bis zu einer axialen Einheitsbautiefe z*(t) von 0,23.

Fan wheel according to one of the preceding claims, wherein the total length of the airfoil (30) is divided into the following sections: Section I from 0% to 65% of the total length of the airfoil;

Section II from 65% to 77.5% of the total length of the airfoil; and

Section III from 77.5% to 100% of the total length of the airfoil, wherein the total unit axial depth z * (t) as a function of the relative unit radius t (r) is bounded above by an upper limit function G _o , as defined below: Section IG _O extends from an axial unit depth z * (t) of 0.175 linearly to an axial unit depth z * (t) of 0.175;

Section II G _O extends from an axial unit depth z * (t) of 0.175 linearly to an axial unit depth z * (t) of 0.13; and

Section III G _O extends from an axial unit depth z * (t) of 0.13 linearly to an axial unit depth z * (t) of 0.23.

Abschnitt II von 65 % bis 77,5 % der Gesamtlänge des Schaufelblattes; und

Abschnitt III von 77,5 % bis 100 % der Gesamtlänge des Schaufelblattes, wobei die über die Gesamtlänge angetragene axiale Einheitsbautiefe z*(t) in Abhängigkeit von dem relativen Einheitsradius t(r) nach unten von einer unteren Grenzfunktion G_U begrenzt ist, wie sie im Folgenden definiert ist: Abschnitt I G_U erstreckt sich ausgehend von einer axialen Einheitsbautiefe z*(t) von 0,05 linear bis zu einer axialen Einheitsbautiefe z*(t) von 0,05;

Abschnitt II G_U erstreckt sich ausgehend von einer axialen Einheitsbautiefe z*(t) von 0,05 linear bis zu einer axialen Einheitsbautiefe z*(t) von 0,02; und

Abschnitt III G_U erstreckt sich ausgehend von einer axialen Einheitsbautiefe z*(t) von 0,02 linear bis zu einer axialen Einheitsbautiefe z*(t) von 0,10.

Section II from 65% to 77.5% of the total length of the airfoil; and

Section III from 77.5% to 100% of the total length of the airfoil, the total unit axial depth z * (t), as a function of the relative unit radius t (r), is bounded below by a lower limit function G _U , as defined below: Section IG _U extends from an axial unit depth z * (t) of 0.05 linearly to an axial unit depth z * (t) of 0.05;

Section II G _U extends from an axial unit depth z * (t) of 0.05 linearly to an axial unit depth z * (t) of 0.02; and

Section III G _U extends from an axial unit depth z * (t) of 0.02 linearly to an axial unit depth z * (t) of 0.10.

Lüfterrad nach den beiden vorhergehenden Ansprüchen, wobei
die axiale Einheitsbautiefe z*(t) über die Gesamtlänge des Schaufelblattes (30) hinweg stets geringer ist als der zugehörige Wert der oberen Grenzfunktion G_O; und
die axiale Einheitsbautiefe z*(t) über die Gesamtlänge des Schaufelblattes (30) hinweg stets größer ist als der zugehörige Wert der unteren Grenzfunktion G_U.Fan wheel according to the two preceding claims, wherein
the axial unit depth z * (t) over the entire length of the airfoil (30) is always less than the associated value of the upper limit function G _O ; and
the axial unit depth z * (t) over the total length of the airfoil (30) is always greater than the corresponding value of the lower limit function G _U.

Kühlerlüftermodul (100), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, aufweisend: eine Lüfterzarge (2);

eine Lüfterradausnehmung (40), welche in der Lüfterzarge (2) ausgebildet ist, wobei die Lüfterradausnehmung (40) durch einen Zargenring (42) begrenzt wird;

einen Motorhalter, welcher innerhalb der Lüfterradausnehmung (40) angeordnet ist und welcher über Streben (44) mit der Lüfterzarge (2) mechanisch verbunden ist;

einen Motor, insbesondere Elektromotor, welcher zumindest teilweise in dem Motorhalter gehalten ist; und

ein Lüfterrad (1), welches in der Lüfterradausnehmung (40) angeordnet ist und welches von dem Motor rotatorisch angetrieben wird,

dadurch gekennzeichnet, dass

das Lüfterrad (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.

Radiator fan module (100), in particular for a motor vehicle, comprising: a fan cowl (2);

a Lüfterradausnehmung (40) which is formed in the fan frame (2), wherein the Lüfterradausnehmung (40) by a Zargenring (42) is limited;

a motor holder which is disposed within the Lüfterradausnehmung (40) and which is connected via struts (44) with the fan frame (2) mechanically connected;

a motor, in particular an electric motor, which is at least partially held in the motor holder; and

a fan wheel (1) which is arranged in the Lüfterradausnehmung (40) and which is rotationally driven by the motor,

characterized in that

the fan wheel (1) is designed according to one of the preceding claims.

Kühlerlüftermodul nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Streben (44) in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Lüfterrad (1) angeordnet sind.Radiator fan module according to the preceding claim, wherein the struts (44), viewed in the flow direction, are arranged behind the fan wheel (1).

Verwendung eines Lüfterrades nach einem der Ansprüche 1 bis 11 oder eines Kühlerlüftermoduls nach einem der Ansprüche 12 oder 13 in einem Kraftfahrzeug.Use of a fan wheel according to one of claims 1 to 11 or a radiator fan module according to one of claims 12 or 13 in a motor vehicle.