DE10039622A1 - Kraftfahrzeug - Google Patents

Kraftfahrzeug

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, insbesondere Omnibus (54) mit einem heckseitigen Verbrennungsmotor (6), dessen Kühlwasser oder Ladeluft über eine Lüfteranordnung mittels wenigstens zwei Elektrolüftern (2, 3) gekühlt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist ein Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor bekannt, bei dem Kühlwasser und Ladeluft in nebeneinander angeordneten Kühlern über eine Lüfteranordnung mit zwei Lüftern gekühlt sind. Hierbei kommen Lüfter zum Einsatz, die hydrostatisch angetrieben werden. Nachteilig an einer derartigen Ausführung ist, dass die Verlustleistung bei einem abgeschalteten Lüfter sehr hoch ist, da weiterhin der Druck für die Hydraulikflüssigkeit aufrechterhalten werden muss. Außerdem ist eine Versorgung der Lüfter mit Energie nur bei laufendem Motor möglich. Weiterhin müssen zu beiden Lüftern Hydraulikleitungen verlegt werden und im Reparaturfall ist das aufwendige Unterbrechen und Verbinden von Hydraulikleitungen erforderlich. Aus der EP 0 093 817 B1 ist ein als Lüfter ausgebildeter Gleichstrommotor für den synchronen Betrieb bekannt, bei dem der Stator im Gehäuse angeordnet ist und der Rotor als Propeller ausgebildet ist, der von einem ringförmigen Körper aus ferromagnetischem Material umfasst ist.
Aufgabe der Erfindung ist es ein Kraftfahrzeug zu entwickeln, bei dem ein getrenntes Anblasen von Kühlern mit Lüfterleistungen von bis zu etwa 30 kW möglich ist, wobei die Verlustleistung bei abgeschaltetem Lüfter minimal sein soll, ein Notbetrieb bei abgestelltem Verbrennungsmotor möglich sein soll und die Anordnung der Lüfter im oder am Fahrzeug unabhängig vom anderen Lüfter ohne großen Bauaufwand möglich ist.
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen angegeben.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug weist eine Lüfteranordnung aus wenigstens zwei unabhängig voneinander arbeitenden, elektrisch betriebenen Lüftern auf, bei welcher der jeweilige Lüfter einen als Propeller ausgebildeten Läufer aufweist, bei dem die radial außenliegenden Enden der Propellerblätter über einen ringförmigen Läuferkörper verbunden sind, und ein Stator den Läuferkörper ummantelt und wobei der Elektrolüfter als stufenlos in beide Drehrichtungen regelbarer Asynchronmotor ausgebildet ist. Hierdurch ist ein unabhängiges, getrenntes Anblasen der Kühler für Kühlwasser und Ladeluft möglich, wobei bei abgeschaltetem Lüfter keine Energie verloren geht, da entweder die Leistung der Lichtmaschine gedrosselt wird oder die zur Verfügung stehende Energie zum Laden einer Batterie Verwendung findet. Weiterhin ist somit eine Kühlung durch die Lüfter sowohl für den Kühlwasserkühler als auch für den Ladeluftkühler auch bei abgeschaltetem oder defektem Verbrennungsmotor möglich. Hierdurch kann ein überhitzen eines Kühlers verhindert werden und es ist möglich, den Kühler regelmäßig bei abgestelltem Fahrzeug frei zu blasen.
Eine vorteilhafte Ausbildung des Erfindungsgegenstandes sieht vor, wenigstens zwei Elektrolüfter an der Heckseite oder der Längsseite des Kraftfahrzeugs anzuordnen. Hierdurch erfolgt die Kühlung von Kühlwasser und Ladeluft in unmittelbarer Nähe des Verbrennungsmotors, so dass keine langen Zu- und Abführleitungen für Kühlwasser und Ladeluft erforderlich sind.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, mindestens einen Elektrolüfter im Dachbereich und/oder Bodenbereich des Kraftfahrzeugs anzuordnen. Bei einer solchen Anordnung kann vermieden werden, dass zumindest der stärkere Lüfter so angeordnet ist, dass andere Verkehrsteilnehmer nicht durch den anlaufenden oder laufenden Lüfter beeinträchtigt werden.
Durch den Einsatz von baugleichen Lüftern mit gleicher oder unterschiedlicher, insbesondere auch elektronisch geregelter Leistung liegt für die Lüfteranordnung ein Baukastensystem vor, das die Herstellung und Wartung verbilligt und vereinfacht, da weniger Einzelteile vorliegen und diese mit höheren Stückzahlen produziert werden können.
Eine Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, den Motorlüfter als Asynchronmotor auszulegen, der zusammen mit dem Kühler eine Baueinheit bildet und in Abhängigkeit von Kenndaten wie Kühlwassertemperatur und/oder Ladelufttemperatur und/oder Motordrehzahl und/oder Außentemperatur und/oder Fahrzeuggeschwindigkeit elektronisch geregelt ist. Durch eine derartige Baueinheit ist der Motorlüfter auch bei Kraftfahrzeugen einsetzbar, die einen Verbrennungsmotor aufweisen, der nur die Kühlung eines Kühlmediums und somit nur einen Elektrolüfter erfordert.
Es ist besonders vorteilhaft, dass der Motorlüfter durch eine Lichtmaschine und/oder eine Batterie mit Strom versorgt werden kann. Hierdurch ist es möglich den Motorlüfter auch bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor beispielsweise zur Nachkühlung zu aktivieren. Weiterhin kann in einem Spitzenlastbetrieb die Versorgung durch Lichtmaschine und Batterie erfolgen und hierdurch auf den Einsatz einer größeren, schwereren und teureren Lichtmaschine verzichtet werden.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass der Motorlüfter die Kühlrippen des Kühlers nach dem Abschalten und/oder vor dem Anlassen des Verbrennungsmotors frei bläst. Durch dieses Freiblasen kann verhindert werden, dass sich Verunreinigungen an den schwer zu reinigenden Kühlrippen festsetzen und die Kühlleistung des Kühlers dauerhaft mindern. Ein Freiblasen kann auch während des Betriebs des Verbrennungsmotors erfolgen, wenn der Motorlüfter zum Beispiel nicht im Kühlbetrieb ist oder die Umweltbedingungen dies erfordern.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, am Gehäuse des Motorlüfters, das den Stator und den Läuferkörper umgibt, Mittel wie zum Beispiel Bohrungen und/oder Düsen vorzusehen, die eine Luftführung von der Gehäuseaußenseite zum Stator und/oder Läufer bewirken somit kann eine Kühlung der beim Betrieb heiß werdenden Bauteile erfolgen, ohne dass der Aufbau und die Ummantelung des Propellers dadurch beeinflusst ist.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes sieht vor, dass das Gehäuse auf seiner radial nach außen gewandten Mantelfläche mindesten einen Lufteintritt aufweist, über den Kühlluft im Gehäuse radial zum Rotor hin geführt wird, wobei die Kühlluft über Luftleitbleche in den Lüfterflügelraum und/oder auf die Blasseite des Elektrolüfters weitergeleitet wird. Hierdurch wird erreicht, dass die Luft auf einem kurzen Weg an den zu kühlenden Bauteilen vorbeistreicht und über den auf der Blasseite des Motorlüfters herrschenden Unterdruck praktisch aus dem Gehäuse abgesaugt wird.
Schließlich sieht eine weitere Ausbildung des Gegenstandes der Erfindung vor, das Rotorblechpaket in den Läufermantel des Läuferkörpers zu integrieren und darin einzugießen, wobei der Läufermantel vorzugsweise aus Aluminium und einstückig mit dem Lüfterflügel ausgebildet ist. Hierdurch wird eine Verstärkung und Versteifung des Lüfterflügels erreicht und gleichzeitig ein optimaler Wärmeübergang von dem sich im Betrieb erhitzenden Rotorblechpaket auf den Läuferkörper erreicht, der die Wärme an die zu transportierende Luft und/oder an die im Gehäuse vorgesehene zusätzliche Luftkühlung abgibt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben.
Hierbei zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung der in einem Kraftfahrzeug angeordneten Elektrolüfter und der mit diesen verbundenen Komponenten,
Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Elektrolüfter,
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Schnittlinie III-III durch den in Fig. 2 dargestellten Elektrolüfter,
Fig. 4 eine Detailansicht des in Fig. 3 dargestellten Elektrolüfters,
Fig. 5 einen Schnitt entlang der Schnittlinie V-V durch die in Fig. 4 dargestellte Detailansicht des Elektrolüfters,
Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Elektrolüfter, der mit einem Kühler verbunden ist,
Fig. 7 einen Schnitt entlang der Schnittlinie VII-VII durch den in Fig. 6 abgebildeten Elektrolüfter mit Kühler,
Fig. 8 eine perspektivische Ansicht eines gewickelten Rotorblechpakets,
Fig. 9 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum Stanzen und Biegen des in Fig. 8 dargestellten Rotorblechpakets,
Fig. 10 einen Omnibus in perspektivischer Darstellung.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Antriebsanordnung 1, bei der zwei Elektrolüfter 2, 3 Kühlern 4, 5 zugeordnet sind, die von der Kühlflüssigkeit eines Verbrennungsmotors 6 bzw. von der Ladeluft eines Laders 7 durchströmt werden. Die Elektrolüfter 2, 3 werden von einer Lichtmaschine 8 bzw. einer Batterie 9 mit Energie versorgt. Die Lichtmaschine 8 wiederum wird über ein Antriebssystem 10 vom Verbrennungsmotor 6 angetrieben. Über eine Regelung 11 werden die Elektrolüfter 2, 3 und gegebenenfalls auch die Lichtmaschine 8 und/oder das Antriebssystem 10 in Abhängigkeit von Kenndaten wie Kühlwassertemperatur und/oder Ladelufttemperatur und/oder Motordrehzahl und/oder Außentemperatur und/oder Fahrzeuggeschwindigkeit elektronisch geregelt. Hierbei umfasst die Regelung auch die Festlegung, ob einer der beiden Elektrolüfter 2, 3 von der Lichtmaschine 8 und/oder der Batterie 9 versorgt wird.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf einen Elektrolüfter 2. Der Elektrolüfter 2 besteht aus einem Stator 12 und einem Läufer 13. Vom Stator 12 ist in Fig. 2 lediglich ein Statorgehäuse 14 zu sehen. Der Läufer 13 besteht aus einem Lüfterflügel 15 mit Blättern 16, die an nach außen weisenden Enden 17 durch einen ringförmigen Läuferkörper 18 (siehe Fig. 3) verbunden sind. An nach innen weisenden Enden 19 gehen die Blätter 16 des Lüfterflügels 15 in eine Nabe 20 über.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch den in Fig. 2 dargestellten Elektrolüfter 2 entlang der Schnittlinie III-III. In Fig. 3 ist zu sehen, dass die Nabe 20 des Lüfterflügels 15 über Kugellager 21 auf einer Achse 22 gelagert ist. Die Achse 22 ist wiederum über eine fünfarmige Spinne 23 (siehe auch Fig. 2) am Statorgehäuse 14 befestigt. Der ringförmige Läuferkörper 18 besteht aus einem Läufermantel 24 und einem im Läufermantel angeordneten Rotorblechpaket 25.
Fig. 4 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Details des in Fig. 3 dargestellten Elektrolüfters 2. Der Läufermantel 24, der am Ende 17 des Blattes 16 angeordnet ist, umgreift das Rotorblechpaket 25. Dieses Umgreifen erfolgt mittels als Kurzschlussringe 26 ausgebildeten Seitenwänden 27 und mittels die Kurzschlussringe 26 verbindenden Läuferstäben 28 (siehe auch Fig. 5), die in das Rotorblechpaket 25 eingebettet sind. Der Lüfterflügel 15 sorgt im Betrieb für einen Durchtritt von Kühlluft in Pfeilrichtung x durch den Elektrolüfter 2, wobei die Kühlluft von einer Saugseite 30 auf eine Blasseite 31 transportiert wird. Am Statorgehäuse 14 ist auf einer Innenseite 32 ein ringförmiges Statorblechpaket 33 mit Spulen 34, die Wickelköpfe 35 besitzen, angeordnet. Auf einer Mantelfläche 36 des Statorgehäuses 14 ist einen Vielzahl von Durchbrüchen 37 angeordnet, die als Lufteintritte 38 für Kühlluft dienen. Die durch die Lufteintritte 38 in das Statorgehäuse 14 eintretende Kühlluft umströmt die im Statorgehäuse 14 angeordneten Bauteile und nimmt von diesen Wärme auf. Am Statorgehäuse 14 angeordnete Luftleitbleche 39, 40 sorgen für die gezielte Abführung der Kühlluft aus dem Statorgehäuse 14. Über das Luftleitblech 39 wird die erwärmte Kühlluft in Pfeilrichtung x durch den Lüfterflügel 15 geleitet. Hierbei entsteht in einem Austrittsbereich 41 bei rotierendem Lüfterflügel 15 Unterdruck, so dass die Kühlluft aus einem Innenraum 42 des Statorgehäuses 14 gesaugt wird. Auch in einem beim Luftleitblech 40 liegenden Austrittsbereich 43 entsteht bei rotierendem Lüfterflügel 15 in Folge der in Pfeilrichtung x strömenden Luft ein Unterdruck, der ein Aussaugen der Kühlluft aus dem Innenraum 42 bewirkt. Am Statorgehäuse 14 sind an einem Flanschring 44 Bohrungen 45 (siehe auch Fig. 2) angeordnet, die zur Befestigung des Elektrolüfters 2 an einem hier nicht dargestellten Kühler dienen.
Fig. 5 zeigt einen Schnitt entlang der Schnittlinie V-V durch das in Fig. 4 dargestellte Detail. Es ist zu erkennen, dass Stator 12 und Läufer 13 durch einen dünnen Luftspalt 46 voneinander getrennt sind, wobei die in Statornuten 47 verlaufenden Spulen 34 im Läufer 13 angeordneten Läuferstäben 28 versetzt gegenüberliegen.
Fig. 6 zeigt eine Draufsicht auf einen Elektrolüfter 2, der mit einem Kühler 4 verbunden ist. Elektrolüfter 2 und Kühler 4 bilden eine Baueinheit 49.
In Fig. 7 ist ein Schnitt entlang der Schnittlinie VII-VII durch die in Fig. 6 dargestellte Baueinheit 49 dargestellt. Der Elektrolüfter 2 saugt die Luft in Pfeilrichtung x durch den Kühler 4. Durch eine Umkehr der Drehrichtung des Lüfterflügels 15 ist es möglich, Luft in Pfeilrichtung y durch den Kühler 4 zu blasen und so Verschmutzungen, die sich zwischen Kühlrippen des Kühlers 4 angesammelt haben, auszublasen.
Fig. 8 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Rotorblechpakets 25. Das Rotorblechpaket 25 besteht aus einem hochkant- und spiralförmig aufgewickelten Blechstreifen 50, der an einer nach außen weisenden Seite 51 mit Ausstanzungen 52 versehen ist. Die Ausstanzungen 52 kommen beim Aufwickeln aufeinander zu liegen, so dass sich das Rotorblechpaket 25 durchsetzende bohrungsartige Löcher ergeben, welche für die Aufnahme von Läuferstäben (nicht dargestellt) vorgesehen sind.
Fig. 9 zeigt eine Vorrichtung 53 zum Ausstanzen und Biegen des Blechstreifens 50. Dadurch, dass sich die Ausstanzungen 52 zur Seite 51 hin öffnen, wird das Biegen des Blechstreifens 50 erleichtert.
Fig. 10 zeigt einen Omnibus 54 in perspektivischer Darstellung. Der Omnibus 54 besitzt eine Heckseite 55, Längsseiten 56, 57, einen Dachbereich 58 und einen Bodenbereich 59. In einem Heckbereich 60 ist ein Verbrennungsmotor 6 angeordnet, dessen Kühlwasser und dessen Ladeluft in Kühlern von an der Heckseite 55 angeordneten Elektrolüftern 2, 3 gekühlt wird. Gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsvariante ist es vorgesehen, die Elektrolüfter und die Kühler auf einer der Längsseiten 56, 57 des Omnibusses 54 anzuordnen. Eine weitere nicht dargestellte Ausführungsvariante sieht die Anordnung mindestens einer Elektrolüfter-Kühlerkombination im Dachbereich 58 bzw. im Bodenbereich 59 vor.
Die Erfindung ist nicht auf dargestellte oder beschriebene Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie umfasst vielmehr Weiterbildungen der Erfindung im Rahmen der Schutzrechtsansprüche. Insbesondere sieht die Erfindung auch den Einsatz eines dritten Elektrolüfter vor, um den Kühler einer Klimaanlage anzublasen.
Bezugszeichenliste
1
Antriebsanordnung
2
,
3
Elektrolüfter
4
,
5
Kühler
6
Verbrennungsmotor
7
Lader
8
Lichtmaschine
9
Batterie
10
Antriebssystem
11
Regelung
12
Stator
13
Läufer
14
Statorgehäuse
15
Lüfterflügel
16
Blatt
17
Ende
18
Läuferkörper
19
Ende
20
Nabe
21
Kugellager
22
Achse
23
Spinne
24
Läufermantel
25
Rotorblechpaket
26
Kurzschlussring
27
Seitenwand
28
Läuferstab
30
Saugseite
31
Blasseite
32
Innenseite
33
Statorblechpaket
34
Spule
35
Wickelkopf
36
Mantelfläche
37
Durchbruch
38
Lufteintritt
39
Luftleitblech
40
Luftleitblech
41
Austrittsbereich
42
Innenraum
43
Austrittsbereich
44
Flanschring
45
Bohrung
46
Luftspalt
47
Statornut
49
Baueinheit
50
Blechstreifen
51
Seite
52
Ausstanzung
53
Vorrichtung
54
Omnibus
55
Heckseite
56
Längsseite
57
Längsseite
58
Dachbereich
59
Bodenbereich
60
Heckbereich

Claims (14)

1. Kraftfahrzeug, insbesondere Omnibus (54) mit einem heckseitigen Verbrennungsmotor (6), dessen Kühlwasser oder Ladeluft über eine Lüfteranordnung mittels wenigstens zwei Motorlüftern gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüfteranordnung aus wenigstens zwei unabhängig voneinander arbeitenden Elektrolüftern (2, 3) besteht, wobei der jeweilige Elektrolüfter (2, 3) einen als Lüfterflügel (15) ausgebildeten Läufer (13) aufweist, radial außenliegende Enden (17) der Blätter (16) des Lüfterflügels (15) über einen ringförmigen Läuferkörper (18) verbunden sind und ein Stator (12) den Läuferkörper (18) umgibt und wobei der Elektrolüfter (2, 3) als stufenlos in beide Drehrichtungen regelbarer Asynchronmotor ausgebildet ist.
2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Elektrolüfter (2, 3) an einer Heckseite (55) des Kraftfahrzeugs angeordnet sind.
3. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Elektrolüfter (2, 3) auf einer Längsseite (56, 57) des Kraftfahrzeugs (54) angeordnet sind.
4. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Elektrolüfter (2, 3) im Dachbereich (58) und/oder im Bodenbereich (59) des Kraftfahrzeugs (54) angeordnet ist.
5. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrolüfter (2, 3) baugleich sind und gleiche oder unterschiedliche Nennleistungen besitzen.
6. Kraftfahrzeug, insbesondere Omnibus (54) mit einem heckseitigen Verbrennungsmotor (6), dessen Kühlwasser oder Ladeluft über eine Lüfteranordnung mittels wenigstens eines Motorlüfters gekühlt wird insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolüfter (2, 3) als Asynchronmotor ausgelegt ist, zusammen mit dem Kühler (4, 5) eine Baueinheit bildet und in Abhängigkeit von Kenndaten wie Kühlwassertemperatur und/oder Ladelufttemperatur und/oder Motordrehzahl und/oder Außentemperatur und/oder Fahrzeuggeschwindigkeit elektronisch geregelt ist.
7. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolüfter (2, 3) von einem Generator (8) und/oder einer Batterie (9) mit Energie versorgt ist.
8. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Freiblasen des Kühlers (4, 5) durch den Elektrolüfter (2, 3) während des Betriebs oder nach dem Abschalten des Verbrennungsmotors (6) erfolgt.
9. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolüfter (2, 3) ein Gehäuse (14) aufweist, das den Stator (12) und den Läuferkörper (18) umgibt, wobei Mittel vorgesehen sind, die eine Luftführung von der Gehäuseaußenseite zum Stator (12) und/oder Läufer (13) bewirken.
10. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (14) auf seiner Mantelfläche (36) mindesten einen Lufteintritt (37, 38) aufweist.
11. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kühlluft im Gehäuse (14) radial zum Lüfterflügel (15) hin geführt wird.
12. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlluft über Luftleitbleche (39, 40) in den Lüfterflügelraum und/oder auf die Blasseite (31) des Elektrolüfters (2, 3) geführt wird.
13. Kraftfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Läuferkörper (18) ein in einen Läufermantel (24) integriertes Rotorblechpaket (25) aufweist.
14. Kraftfahrzeug insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorblechpaket (25) in den Läufermantel (24) eingegossen ist, wobei der Läufermantel (24) vorzugsweise aus Aluminium und einstückig mit dem Lüfterflügel (15) ausgebildet ist.
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