[0001] Die Erfindung betrifft eine Lüfteranordnung mit Aspirator gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1, bei der der Aspirator an einer Motorlüfterverkleidung angeordnet
ist, und einen Unterdruck für andere Fahrzeugkomponenten bereitstellt.
[0002] Das Luftfiltersystem für einen Verbrennungsmotor enthält im allgemeinen einen Einlaßstutzen,
einen Vorfilter, Leitungen verschiedener Längen und einen Hauptfilter. Der Vorfilter
sollte einem Unterdruck ausgesetzt werden, durch den kleine Schmutzpartikel aus der
über den Einlaßstutzen eintretenden Frischluft abgesaugt werden können. Zur Bereitstellung
des Unterdruckes wurden Aspiratoren oder Absaugeinrichtungen in Verbindung mit dem
Auspuffsystem verwendet. Diese Auspuffaspiratoren haben jedoch eine Einengung des
Motorauspuffs, eine Erhöhung des Geräuschniveaus und eine Steigerung der Kosten für
den Schalldämpfer und/oder das Auspuffrohr zur Folge. Ferner ist ein Rückschlagventil
erforderlich, um eine Rückströmung der Hochtemperaturgase in den Vorfilter zuverhindern.
Die entsprechenden Verbindungsschläuche müssen temperaturfest sein.
[0003] Bei einigen Arbeitsfahrzeugen finden Lüfterverkleidungsaspiratoren als Unterdruckquelle
für einen Vorfilter Anwendung, durch die Schmutzpartikel aus dem Kabinenlufteintrittsystem
abgesaugt werden. Bei diesen Aspiratoren handelt es sich lediglich um eine Öffnung
in der Lüfterverkleidung oder der den Lüfter umgebenden Hutze, die über einen Schlauch
mit dem Vorfilter verbindbar ist. Bei diesen Lüfterverkleidungsaspiratoren kann unter
bestimmten Bedingungen ebenfalls ein Rückfluß zum Vorfilter auftreten, wobei Schmutzpartikel
nicht aus der Luft entfernt werden.
[0004] Es ist wünschenswert, einen Aspirator für einen Vorfilter bereitzustellen, dem die
genannten Probleme und Nachteile nicht anhaften.
[0005] Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird darin gesehen, eine Lüfteranordnung
mit Aspirator der eingangs genannten Art anzugeben, bei der insbesondere eine Beengung
des Auspuffsystems vermieden wird. Die erfindungsgemäße Lüfteranordnung soll weder
einen Anstieg des Geräuschpegels noch der Kosten für Schalldämpfer und/oder Auspuffrohr
zur Folge haben. Ferner soll kein Rückschlagventil erforderlich sein. Eine Luftrückströmung,
beispielsweise zu einem Vorfilter, soll ausgeschlossen sein.
[0006] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen
hervor.
[0007] Der erfindungsgemäße Aspirator ist an einer Lüfterverkleidung angeordnet, die gewöhnlich
wenigstens bereichsweise eine zylindrische, den Kühllüfter des Motors umgebende, außerhalb
der durch die Lüfterflügelspitzen beschriebenen Hüllkurve liegende Wandung aufweist.
Der Aspirator enthält ein Gehäuse mit wenigstens einer dem Luftstrom des Lüfters ausgesetzten
Eintrittsöffnung sowie einem mit dieser Öffnung verbundenen Anschluß, der die Öffnung
des Aspirators mit einer Fahrzeugkomponente, beispielsweise einem Vorfilter, verbindet.
Der innerhalb der Lüfterverkleidung liegende Teil des Aspirators befindet sich hinsichtlich
der Strömungsrichtung vor dem Lüfter, also auf dessen Luvseite. Ein die Öffnung enthaltender
Gehäusebereich des Aspirators ragt in das Innere der Lüfterverkleidung und ist dem
durch den Lüfter erzeugten Luftstrom ausgesetzt. Insbesondere liegt die Öffnung vorzugsweise
innerhalb der durch die Lüfterflügelspitzen beschriebenen Hüllkurve. Die Öffnung ist
zur Leeseite der Luftströmung hin, d.h. in eine Richtung offen, die im wesentlichen
parallel zur Lüfterachse liegt. Die Öffnung kann bezüglich der Strömungsrichtung unmittelbar
vor den äußeren Enden der Lüfterflügel liegen und diesen zugewandt sein, so daß zwischen
Öffnung und Lüfterflügeln lediglich ein geringer Abstand verbleibt. Der im wesentlichen
allseits an der Öffnung vorbeistreichende Luftstrom des Lüfters erzeugt nach Art des
Ejektorprinzips in der Öffnung einen Unterdruck, der über das Aspiratorgehäuse, den
Anschluß und Verbindungsleitungen der Fahrzeugkomponente mitgeteilt wird.
[0008] Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale lassen sich die aerodynamischen
Bedingungen und mit ihnen die Wirkung des Aspirators weiter erheblich steigern.
[0009] Der Aspirator enthält vorzugsweise einen den Anschluß mit der Öffnung verbindenden
Luftkanal, dessen Längsachse in einer senkrecht zur Lüfterachse ausgerichteten Ebene
liegt. Die Längsachse bildet einen Schnittpunkt mit der zylindrischen Wandung der
Lüfterverkleidung. Die in dem Schnittpunkt an der zylindrischen Wandung anliegenden
Tangente schließt mit der Lüfterachse vorzugsweise einen spitzen Winkel ein.
[0010] Für einen derart ausgerichteten Aspirator hat sich die in Anspruch 3 angegebene Bemessungsregel
hinsichtlich der Lüfterflügelbreite und des Abstandes zwischen der Vorderkante eines
sich nähernden Lüfterflügels und einer "nahen" Kante der Öffnung des Aspirators, die
den sich nähernden Lüfterflügeln zugewandt ist, besonders bewährt.
[0011] Es hat sich auch als aerodynamisch besonders günstig herausgestellt, das Aspiratorgehäuse
mit wenigstens einem von einer Seite der Öffnung abstehenden Flansch zu versehen.
Der Flansch erstreckt sich in Drehrichtung des Lüfters. Er liegt mit wenigstens einem
flach ausgebildeten Teilbereich im wesentlichen in einer Ebene senkrecht zur Lüfterachse,
also in der Drehebene der Lüfterflügel, und befindet sich auf der der "nahen" Kante
gegenüberliegenden Seite der Öffnung.
[0012] Der Querschnitt des Luftkanals des Aspiratorgehäuses ist zweckmäßigerweise im wesentlichen
dreieckförmig ausgebildet. Dabei weist der Scheitel des Dreieck in eine Richtung,
die gegen die Strömungsrichtung gerichtet ist. Der Scheitel teilt den auf den Aspirator
auftreffenden Luftstrom auf und führt diesen beidseits an dem Aspiratorgehäuse vorbei.
Auf der stromabwärts liegenden Seite des Aspirators, wo sich die Öffnung befindet,
stellt sich der gewünschte Unterdruck ein.
[0013] Der dreieckförmige Querschnitt kann zweckmäßigerweise durch zwei Seitenwände gebildet
werden, die geneigt zueinander ausgerichtet und in einer Scheitellinie (Grat) miteinander
verbunden sind. Auf der innerhalb der Hüllkurve der Lüfterflügel, bzw. der Lüfterverkleidung,
liegenden Seite des Aspirators sind die Seitenwände durch eine geneigte dreieckförmige
Endwand miteinander verbunden, so daß sich eine trogförmige Ausbildung des Luftkanals
ergibt. Diese Ausbildung ist im Bereich außerhalb der Hüllkurve der Lüfterflügel bzw.
der Lüfterverkleidung und auch teilweise innerhalb der Hüllkurve bzw. der Lüfterverkleidung
durch eine ebene Platte abgedeckt, die sich in einer Ebene senkrecht zur Lüfterachse
erstreckt. In dem Bereich des Aspirators der innerhalb der Hüllkurve bzw. der Lüfterverkleidung
liegt, läßt die Platte die bereits erwähnte Öffnung frei. Die Öffnung ist damit durch
eine Kante der Platte, die Ränder der Seitenwände und einen Rand der Endwand begrenzt.
[0014] Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Platte radial innerhalb der
im wesentlichen zylindrischen Wandung der Lüfterverkleidung einen dreieckförmigen
Bereich aufweist, der sich an die zylindrische Wandung anschließt, sich in einer Ebene
senkrecht zur Lüfterachse erstreckt und in Drehrichtung der Lüfterflügel spitz zusammenläuft.
[0015] Zweckmäßiger Weise ist an dem radial außerhalb der Lüfterverkleidung liegenden Endbereich
der Platte ein Anschluß angeformt, an den ein Schlauch oder dergleichen anschließbar
ist, um die Verbindung zur Fahrzeugkomponente herzustellen.
[0016] Anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt, werden nachfolgend
die Erfindung sowie weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen
der Erfindung näher beschrieben und erläutert.
[0017] Es zeigt:
- Fig. 1
- eine vereinfachte, schematische Ansicht der Anordnung der Motorkomponenten eines Fahrzeugs
mit einem erfindungsgemäßen Vorreinigungsaspirator,
- Fig. 2
- die Stirnansicht einer Lüfterverkleidung, an der ein erfindungsgemäßer Aspirator befestigt
ist,
- Fig. 3
- eine Teilschnittansicht entlang der Linie 3 -3 der Fig. 2,
- Fig. 4
- eine Teilschnittansicht entlang der Linie 4 -4 der Fig. 2 und
- Fig. 5
- eine Explosionsdarstellung des erfindungsgemäßen Aspirators und den Bereich der Lüfterverkleidung,
an dem der Aspirator befestigbar ist.
[0018] Gemäß Fig. 1 und 2 umgibt eine Lüfterverkleidung 10 (Hutze) im wesentlichen einen
Lüfter 12, der der Kühlung eines Fahrzeugmotors 13 dient, sowie den Bereich zwischen
dem Lüfter 12 und einem Kühler 14. Der Lüfter 12 wird durch den Fahrzeugmotor 13 angetrieben
und weist mehrere Lüfterflügel 16 auf, die sich bezüglich des in Fig. 2 dargestellten
Uhrzeigersinns (Pfeil R) um eine Achse drehen und Luft durch den Kühler 14 saugen.
Die äußeren Enden der Lüfterflügel 16 beschreiben eine zylindrische Hüllkurve 17.
Die Lüfterverkleidung 10 enthält eine im wesentlichen zylindrische Wandung 18, die
durch eine rechteckige Grundplatte 20 getragen wird. Die Wandung 18 umgibt konzentrisch
den Lüfter 12 und liegt radial außerhalb der Hüllkurve 17. Wie am besten aus Fig.
1 ersichtlich, ist der Aspirator 22 zu den Lüfterflügeln 16 beabstandet und liegt
hinsichtlich der Luftströmungsrichtung stromaufwärts des Lüfters 12.
[0019] Im vorliegenden Ausführungsbeispiel stellt der Aspirator 22 (Saugeinrichtung) eine
Unterdruckquelle für einen Vorreiniger 24 oder einen Vorfilter bereit, durch die Schmutz
aus dem Kabinenlufteinlaß 26 abgesaugt wird, bevor dieser einen Motorluftfilter 28
erreicht. Wie am besten aus Fig. 5 hervorgeht, enthält der Aspirator 22 einen Grundgehäuseteil
30 und einen Deckgehäuseteil 32, welche miteinander und mit einer Ecke der Lüfterverkleidung
10 zusammenfügbar sind. Die Gehäuseteile 30 und 32 bilden gemeinsam eine Öffnung 33
aus, welche im durch den Lüfter 12 bewegten Luftstrom liegt. Das Grundgehäuseteil
30 enthält einen Anschluß 34, der sich durch eine Ausnehmung 35 in der Lüfterverkleidung
10 erstreckt und über Schläuche und dergleichen mit dem Vorreiniger 24 in Verbindung
steht. Die Gehäuseteile 30 und 32 bilden zusammen einen Luftkanal 36 aus, der sich
von der Öffnung 33 bis zu dem Anschluß 34 erstreckt. Der Luftkanal 36 hat eine dreieckförmige
Querschnittsform mit einem Scheitel 52, welcher in eine Richtung weist, die in Bezug
auf die Strömungsrichtung der durch den Lüfter bewegten Luft stromaufwärts weist.
[0020] Der Deckgehäuseteil 32 enthält eine zurückliegende Randzone 40, die über Schultern
44 und 45 mit einer vorspringenden Randzone 42 in Verbindung steht. Von den Randzonen
40 und 42 stehen eine erste Seitenwand 46, eine zweite Seitenwand 48 und ein dreieckförmiger
Endteil 50 ab. Die Seitenwände 46 und 48 sind derart zusammengefügt, daß sie einen
vorstehenden Scheitel oder Grat 52 bilden, welcher von dem Lüfter 12 weg in eine Richtung
entgegen der Luftströmungsrichtung weist. Ein Teil der vorspringenden Randzone 42
des Deckgehäuseteils 32 ist als im wesentlichen dreieckförmiger Flansch 54 (vorstehender
Randbereich) ausgebildet, dessen flacher Bereich prinzipiell in Drehrichtung der Lüfterflügel
16 ausgerichtet ist und im wesentlichen parallel zu einer Drehebene des Lüfters 12
von der Öffnung 33 absteht. Die hinsichtlich der Lüfterachse radial äußeren Enden
der Seitenwände 46 und 48 sind stetig gekrümmt und miteinander sowie mit der inneren
Randzone 40 verbunden, so daß sie bis zur inneren Randzone 40 eine kantenfrei gekrümmte,
aerodynamische und stetige Oberfläche bilden. Die Oberfläche ist in der Richtung,
die mit Bezug auf den durch den Lüfter 12 bewegten Luftstrom stromaufwärts weist,
geschlossen.
[0021] Der Grundgehäuseteil 30 enthält eine flache Platte 60 von der ein Arm 62 absteht.
Der Grundgehäuseteil 30 ist am Deckgehäuseteil 32 so befestigt, daß ein Abschnitt
einer Kante 63 der Platte 60 mit der Schulter 44 sowie der Arm 62 mit der Schulter
45 in Eingriff treten. Die äußere Randzone 42 und die Kante 63 der Platte 60 begrenzen
die oben erwähnte Öffnung 33. Die Platte 60 dient damit als Abdeckplatte für die Seitenwände
46, 48. Die Platte 60 des Grundgehäuseteils 30 und der Deckgehäuseteil 32 bilden gemeinsam
den Luftkanal 36, welcher sich von der Öffnung 33 bis zu dem Anschluß 34 erstreckt.
Der Aspirator kann anstelle der beschriebenen zweiteiligen Ausbildung auch einteilig
hergestellt werden.
[0022] Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich, befindet sich auf einer Seite der Öffnung 33
des Aspirators 22 eine Leitkante 64, die im wesentlichen den sich in Drehrichtung
(Pfeil R) annähernden Lüfterflügeln 16 zugewandt ist. Der Aspirator 22 erstreckt sich
von einem im wesentlichen äußeren Ende aus, das radial außerhalb der zylindrischen
Wandung 18 der Lüfterverkleidung 10 liegt, bis zu einem radial inneren Ende, welches
innerhalb der durch die Lüfterflügel 16 definierten zylindrischen Hüllkurve 17 liegt.
Der Aspirator 22 weist eine parallel zu dem Grat 52 verlaufende Längsmittellinie 4-4
auf, die einen spitzen Winkel A mit einer Ebene P einschließt, welche die zylindrische
Wandung 18 der Lüfterverkleidung 10 in dem Punkt berührt, in dem die Längsmittellinie
4-4 des Aspirators 22 die Wandung 18 schneidet.
[0023] Jeder Lüfterflügel 16 hat eine Vorderkante 68, die im wesentlichen in Lüfterdrehrichtung
(Pfeil R) weist, und eine dieser gegenüberliegende Hinterkante 70. Diese Kanten 68
und 70 liegen im wesentlichen parallel zueinander. Die Projektionen der Kanten 68,
70 in einer Ebene, die senkrecht zur Drehachse der Flügel 16 liegt, haben einen Abstand
B zueinander. Vorzugsweise ist der Aspirator 22 derart ausgerichtet, daß die Projektion
seiner Leitkante 64 in der Ebene, die senkrecht zur Drehachse der Flügel liegt, parallel
zur Projektion der Vorderkante 68 des benachbarten Lüfterflügels 16 ist, sofern die
Projektionen der Leitkante 64 des Aspirators 22 und der Vorderkanten 68 des nächsten
Lüfterflügels 16 einen Abstand C zueinander einnehmen, der etwas größer als B ist.
Ferner enthält die Platte 60 einen im wesentlichen dreieckförmigen sich radial innerhalb
der zylindrischen Wandung 18 frei erstreckenden dreieckförmigen Bereich 66.
[0024] Es wurde herausgefunden, daß ein bevorzugter Abstand C von dem Lüfterflügeldurchmesser
abhängt. Vorausgesetzt, daß die projizierte Breite B der Lüfterflügel 16 und andere
Formen und Beziehungen der Anordnung gleich bleiben, sollte die "parallele" Distanz
C abnehmen, sofern der Lüfterdurchmesser sowie der Durchmesser der Wandung 18 verringert
werden.
[0025] Für in sich verwundene Lüfterflügel 16 mit einem Durchmesser von 711 mm und einer
Breite B von 133 mm sowie einer entsprechenden Wandung 18 wurde beispielsweise gefunden,
daß sich die Leistung optimieren läßt, wenn der Abstand C ungefähr 154 mm oder ungefähr
1,15 mal der Breite B der Lüfterflügel 16 ist. Bei schräggestellten unverwundenen
Lüfterflügeln mit sich in Strömungsrichtung nach außen erweiterndem Durchmesser (flare
tip) und einer Breite B von 129 mm sowie entsprechender Wandung wurde für einen Lüfterdurchmesser
von 582 mm eine optimale Leistung gefunden, wenn der Abstand C ungefähr 87 mm oder
ungefähr 0,67 mal der Breite B der Lüfterflügel ist. Mit anderen Worten: das Verhältnis
von C zu B liegt vorzugsweise zwischen 1,15 und 0,67. Es wurde ferner gefunden, daß
der engste axiale Abstand zwischen dem Lüfter 12 und dem Aspirator 22 im wesentlichen
gleich sein sollte, wie der radiale Abstand zwischen der Verkleidungswandung 18 und
dem äußeren Ende der Lüfterflügel 16.
1. Lüfteranordnung, insbesondere zur Kühlung eines Fahrzeugmotors, mit einem Lüfter (12),
welcher mehrere sich um eine Lüfterachse drehende Lüfterflügel (16) enthält, um Luft,
insbesondere durch einen Kühler (14) zubewegen, wobei die radial äußeren Enden der
Lüfterflügel (16) eine zylindrische Hüllkurve (17) beschreiben, und mit einem im Bereich
einer Lüfterverkleidung (18) angeordneten Aspirator (22), dadurch gekennzeichnet,
daß der Aspirator (22) ein Gehäuse (30, 32) mit wenigstens einer dem Luftstrom des
Lüfters (12) ausgesetzten Öffnung (33) sowie einen mit der Öffnung (33) verbundenen
Anschluß (34) zur Verbindung mit einer Fahrzeugkomponente enthält, und daß die Öffnung
(33) wenigstens teilweise radial innerhalb der Lüfterverkleidung (18) bzw. der Hüllkurve
(17) mündet und in eine Richtung zu den Lüfterflügeln (16) weist, die im wesentlichen
parallel zur Lüfterachse liegt.
2. Lüfteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aspiratorgehäuse
(30, 32) eine Längsachse (4-4) aufweist, die im wesentlichen in einer senkrecht zur
Lüfterachse ausgerichteten Ebene liegt und die mit einer im Schnittpunkt mit der Längsachse
(4-4) an der zylindrischen Wandung (18) der Lüfterverkleidung (10) anliegenden Tangente,
einen spitzen Winkel (A) einschließt.
3. Lüfteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Lüfterflügel (16)
eine Vorderkante (68) und eine zu dieser im wesentlichen parallele Hinterkante (70)
hat, deren Projektionen in einer Ebene, die senkrecht zur Lüfterachse liegt, einen
Abstand B zueinander aufweisen, und daß die Öffnung (33) des Aspiratorgehäuses (30,
32) durch eine gegen die Drehrichtung der Lüfterflügel (16) weisende Leitkante (64)
begrenzt ist, wobei die Projektion der Leitkante (64) auf die besagte Projektionsebene
im wesentlichen parallel zu der Projektion der Vorderkante (68) des benachbarten Lüfterflügels
(16) ausgerichtet ist, sofern die Projektionen der Leitkante (64) und der Vorderkante
(64) einen Abstand C zueinander einnehmen und der Quotient aus Abstand C und Abstand
B zwischen 1,15 und 0,67 liegt.
4. Lüfteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das
Aspiratorgehäuse (30, 32) wenigstens einen von einer Seite der Öffnung (33) abstehenden
Flansch (54) enthält, welcher sich in Drehrichtung des Lüfters (12) erstreckt und
welcher mit wenigstens einem flach ausgebildeten Teilbereich im wesentlichen in einer
Ebene senkrecht zur Lüfterachse liegt.
5. Lüfteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das
Aspiratorgehäuse (30, 32) einen den Anschluß (34) mit der wenigstens einen Öffnung
(33) verbindenden Luftkanal (36) mit einem im wesentlichen dreieckförmigen Querschnitt
aufweist, dessen Scheitel (52) in eine Richtung weist, die in Bezug auf die Strömungsrichtung
der durch den Lüfter bewegten Luft stromaufwärts liegt.
6. Lüfteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das
Aspiratorgehäuse (30, 32) einen den Anschluß (34) mit der wenigstens einen Öffnung
(33) verbindenden Luftkanal (36) enthält, der im wesentlichen gebildet wird durch
eine erste und eine zweite Seitenwand (46, 48), die miteinander verbunden sind und
einen vorstehenden Grat (52) bilden, dessen Scheitel in eine Richtung weist, die in
Bezug auf die Strömungsrichtung der durch den Lüfter bewegten Luft stromaufwärts liegt,
eine im wesentlichen dreieckförmige Endwand (50), die sich zwischen den Seitenwänden
(46, 48) erstreckt und mit diesen eine durchgehende Oberfläche bildet, welche in der
in Bezug auf die Strömungsrichtung stromaufwärts liegenden Richtung geschlossen ist,
und
eine die erste und zweite Seitenwand (46, 48) teilweise abdeckende Platte (60),
derart, daß die Platte (60) die Seitenwände (46, 48) und die Endwand (50) die Öffnung
(66) begrenzen.
7. Lüfteranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lüfterverkleidung
(10) eine im wesentlichen zylindrische den Lüfter umgebende Wandung (18) enthält und
daß ein im wesentlichen dreieckförmiger Bereich (66) der Platte (60) radial innerhalb
der im wesentlichen zylindrischen Wandung (18) liegt.
8. Lüfteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß (34) an
einem radial außerhalb der Hüllkurve (17) bzw. der Lüfterverkleidung liegenden Endbereich
der Platte (60) angeformt ist.