[发明专利]作为用于冷却汽车驱动装置的风扇的组成部分的叶轮

说明书

技术领域

本发明涉及作为用于冷却汽车驱动装置，特别是内燃机的风扇的组成部分的叶轮，该叶轮可以通过具有传动轴的风扇驱动器进行旋转，且叶轮具有杯形的基本形状，该叶轮包括：用于将叶轮紧固在传动轴上的基座，邻接基座的管状部分，及至少两个连接到所述管状部分并向外延伸的风扇叶片。

背景技术

在内燃机中的燃烧期间作为燃料放热、化学转化的结果所释放的热量，部分经由界定燃烧室的壁耗散到汽缸盖和汽缸体中，部分经由排气流耗散到相邻的组件和环境中。为了将组件的热负荷保持在一定限度内，至少一部分吸入的热流必须再次耗散，或必须通过附加措施来辅助热耗散。通过内燃机表面经由辐射和热传导耗散到环境中的热量不足以产生有效的冷却，鉴于此，通常以强制对流有针对性地进行内燃机的冷却。

原则上，存在以空气冷却或液体冷却的形式配置冷却的可能。在空气冷却中，向内燃机提供扇式通风机，通过在引导下通过内燃机表面的空气流来实现热耗散。

相反，液体冷却要求内燃机或汽缸盖装备有冷却套，即，引导冷却剂通过汽缸盖，排列在汽缸盖中的冷却剂通道。在此，经受高机械负荷及热负荷的汽缸盖首先因冷却剂通道的引入而使其强度降低。其次，不必像空气冷却中那样首先将热量传导至汽缸盖表面来进行耗散。热量已经在汽缸盖的内部传输给冷却剂，通常冷却剂由水与添加剂混合而成。在此，通过配置在冷却回路中的泵传送冷却剂，从而使其在冷却套中循环。以此方式将传输给冷却剂的热量引导出汽缸盖内部，并在作为冷却回路组成部分的热交换器中再次从冷却剂中去除热量。在此，热交换器通常包括风扇，即扇式通风机，其叶轮可以通过风扇驱动器驱动，即旋转，为此将叶轮配置在风扇驱动器的传动轴上。

风扇确保在静止时，即在汽车处于静止或仅在低车速下时，也能提供足够高的空气质量流量及其他性能。风扇驱动器通常是电动风扇电机。

本发明的主题是上述类型的风扇的叶轮，旨在可以将该风扇用在空气冷却和液体冷却两者中。

风扇和叶轮设计的一个问题是，具体来说，传动轴和所驱动的叶轮两者都是动态的振荡系统。该叶轮进行振荡，即受激励而振荡，特别是通过驱动器，准确地说经由传动轴激励而振荡。

在此，传动轴受时间上变化的驱动力矩激励而以旋转方式振荡，然而，这些力矩在此首先要忽略。再者，可以观察到，传动轴沿着纵轴的偏斜及其他情况会造成与传动轴一起旋转的叶轮摆动。

振动不仅被视为对于组件强度和组件磨损很重要。也因其对内燃机噪声产生的因果效应，而被日益视为不利。

首先，增加的噪声排放是越来越受重视的环境问题，因为它不但对生活质量具有不利的影响，而且特别对暴露于噪声之下的人们的健康不利，鉴于此，已公布了大量的法规，其中制定了应保持的噪声限值。在此，最重要的法规是联邦排放保护法(BImSchG)及欧盟委员会的指导方针。

虽然噪声降低的开发工作在开始时集中于作为汽车的主要噪声源的发动机，但是设计工程师同时不得不考虑造成总体噪声排放的所有噪声源，以便继续满足对可允许的汽车噪声排放越来越严格的法律法规。

在此，叶轮和传动轴的振荡既产生作为固体声辐射的结果的噪声，又产生作为固体声进入到车体中的结果的噪声。

然而，在内燃机或风扇的结构设计上，设计工程师的焦点不仅是噪声降低。也做出越来越多的尝试有针对性地影响排放的噪声并对其建模。在此上下文中，也涉及声音设计。此开发工作由下面的发现推动：潜在顾客在购买汽车时的购买决定也在相当大的程度上受内燃机或汽车噪声影响。例如，跑车的驾驶员偏爱其声音强调汽车的运动特征的汽车或发动机。

在此，在声音设计中，作为最终造成排放的声音的原因的振荡及其他因素受到影响。

发明内容

针对此背景，本发明的目标是提供根据权利要求1的前序部分的叶轮，与现有的叶轮相比，该叶轮具有优化的声学特性，特别是降低的噪声排放。

此目标借助可以通过具有传动轴的风扇驱动器进行旋转的叶轮来实现，该叶轮具有杯形的基本形状，该叶轮包括：

用于将叶轮紧固在传动轴上的基座，

邻接基座的管状部分，及

至少两个连接到所述管状部分并向外延伸的风扇叶片，

且该叶轮特别之处在于下面的事实：

在基座中提供至少一个孔，该孔使得基座的外侧和基座的内侧之间的压力均衡成为可能。

测试表明，现有叶轮的基座受激励而振荡，并且在这一过程中充当类似扩音器的锥盆，这会产生大量的噪声排放。