DE102010024978A1

DE102010024978A1 - Cooling fan

Info

Publication number: DE102010024978A1
Application number: DE102010024978A
Authority: DE
Inventors: Thomas Bielesch; Dipl.-Ing. Marc (FH) Kielmann
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2010-06-24
Filing date: 2010-06-24
Publication date: 2011-12-29
Also published as: EP2420657A1; EP2420657B1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlluftgebläse (100), wobei das Kühlluftgebläse (100) mindestens einen Lüfter (110, 120) mit Lüfterblättern aufweist, die in einem Drehbereich beweglich sind. Ferner weist das Kühlluftgebläse (100) eine Lüfterhalterung (130) mit einer im Wesentlichen rechteckigen Zarge auf, wobei die Lüfterhalterung (130) den Lüfter in einer bestimmten Position fixiert. Schließlich umfass das Kühlluftgebläse (100) einen Regler mit einem Kühlelement (200), wobei das Kühlelement eine Kühlelementplatte (420) umfasst, die eine Polygonform aufweist, welche im Wesentlichen einer Dreiecksform angenähert ist, wobei das Kühlelement (200) eine Mehrzahl von Kühlrippen (400) aufweist, die sich im Wesentlichen senkrecht von einer Kühlelementplatte (420) erstrecken, wobei das Kühlelement (400) zwischen der Zarge der Lüfterhalterung (130) und dem Drehbereich der Lüfterblätter positioniert ist.The present invention relates to a cooling air blower (100), wherein the cooling air blower (100) has at least one fan (110, 120) with fan blades that are movable in a rotation range. Furthermore, the cooling-air blower (100) has a fan holder (130) with a substantially rectangular frame, wherein the fan holder (130) fixes the fan in a specific position. Finally, the cooling-air blower (100) comprises a regulator having a cooling element (200), the cooling element comprising a cooling element plate (420) having a polygonal shape which is substantially approximated to a triangular shape, the cooling element (200) comprising a plurality of cooling fins (200). 400) extending substantially perpendicularly from a cooling element plate (420), wherein the cooling element (400) is positioned between the frame of the fan support (130) and the rotational range of the fan blades.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kühlluftgebläse gemäß dem unabhängigen Anspruch.The present invention relates to a cooling air blower according to the independent claim.

Im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik werden oftmals Lüfter zur Kühlung eines Motors eingesetzt. Dabei werden seit Jahrzehnten elektronische Regler, beispielsweise unter Verwendung einer PWM-Steuerung (PWM = Pulsweitenmodulation), in Kraftfahrzeugen verwendet, um beispielsweise die Drehzahl(en) des(r) Lüfter(s) einer Kühlanlage zu steuern. Hierbei ist ferner auch die Kühlung des Reglers erforderlich, welche mittels des Kühlluftstromes des zu steuernden Elektrolüfters erfolgt. Der Kühlkörper eines solchen Reglers wird dabei bisher direkt im Luftstrom des Lüfters platziert.In the field of automotive technology fans are often used for cooling a motor. In this case, electronic controllers, for example using PWM control (PWM = pulse width modulation), have been used in motor vehicles for decades in order to control, for example, the rotational speed (s) of the fan (s) of a cooling system. In this case, the cooling of the regulator is also required, which takes place by means of the cooling air flow of the electric fan to be controlled. The heat sink of such a regulator is placed so far directly in the air flow of the fan.

Ein solcher Einsatz der elektronischen Regler nach dem Stand der Technik, wie beispielsweise in der US 5,947,189 beschrieben, hat jedoch einige Nachteile. Beispielsweise wird eine Reduzierung des Kühlluftstromes (bis zu 7% bei Single-Lüftern) durch die Versperrung des durchströmten Raumes durch den Regler verursacht, der zu einer Reduzierung der Kühlleistung für den Motor oder den Regler selbst führt. Weiterhin ist eine Verschlechterung der Akustik durch den Regler zu befürchten, der sich direkt im Luftstrom befinden und daher störende Geräusche durch die vorbeiströmende Luft verursachten kann. Auch ist ein zusätzlicher Bauraumbedarf (d. h. eine größere Bautiefe) des Lüfters durch Anbau des Reglers erforderlich. Bei Ausfall eines Lüfters im Dual-Modul (d. h. bei einem Doppellüfter), welcher beispielsweise dem Regler zugeordnet ist und diesen kühlt, kann es zur Überhitzung des Reglers kommen. Das kann dazu führen, dass der zweite Lüfter dann auch nicht mehr angesteuert wird. Aufgrund des von einigen Fahrzeugherstellern immer geringer vorgegebenen Bauraumes und der aktuellen Größe von herkömmlichen Dual-Lüfter-Reglern sind diese nur schwer in die Lüfterzargen von bestehenden Lüftermodellen zu integrieren. Ein weiterer nachteiliger Aspekt ist darin zu sehen, dass die Längen der Verbindungskabel zwischen dem Regler und dem Lüftermotor bei manchen Dual-Systemen relativ groß sind, was zu erhöhten EMV-Störungen (EMV = elektromagnetische Verträglichkeit) führen kann.Such a use of the electronic controller according to the prior art, such as in the US 5,947,189 but has some disadvantages. For example, a reduction of the cooling air flow (up to 7% for single fans) is caused by the obstruction of the space flowed through the regulator, which leads to a reduction of the cooling capacity for the motor or the controller itself. Furthermore, a deterioration of the acoustics is to be feared by the controller, which are located directly in the air flow and therefore can cause disturbing noises due to the passing air. Also, an additional space requirement (ie a larger depth) of the fan by mounting the controller is required. If one fan fails in the dual module (ie with a double fan), which is assigned to the controller and cools it, for example, the controller may overheat. This can lead to the second fan not being activated any more. Due to the ever-smaller space requirements of some vehicle manufacturers and the current size of conventional dual-fan controllers, these are difficult to integrate into the fan shrouds of existing fan models. Another disadvantageous aspect is the fact that the lengths of the connecting cable between the controller and the fan motor in some dual systems are relatively large, which can lead to increased EMC interference (EMC).

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Kühlluftgebläse zu schaffen.It is the object of the present invention to provide an improved cooling air blower.

Diese Aufgabe wird durch ein Kühlluftgebläse gemäß dem unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung.This object is achieved by a cooling air blower according to the independent claim. Advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and from the following description.

Die vorliegende Erfindung schaffte ein Kühlluftgebläse mit folgenden Merkmalen:

– mindestens einem Lüfter mit Lüfterblättern, die in einem Drehbereich beweglich sind;
– einer Lüfterhalterung mit einer im Wesentlichen rechteckigen Zarge, wobei die Lüfterhalterung den Lüfter in einer bestimmten Position fixiert; und
– einem Regler für den Lüfter mit einem Kühlelement, wobei das Kühlelement eine Kühlelementplatte aufweist, die eine Polygonform aufweist, welche im Wesentlichen einer Dreiecksform angenähert ist, wobei das Kühlelement eine Mehrzahl von Kühlrippen aufweist, die sich im Wesentlichen senkrecht von einer Kühlelementplatte erstrecken und wobei das Kühlelement zwischen der Zarge der Lüfterhalterung und dem Drehbereich der Lüfterblätter positioniert ist.

The present invention provides a cooling air blower having the following features:

- At least one fan with fan blades, which are movable in a range of rotation;
- A fan bracket with a substantially rectangular frame, wherein the fan bracket fixes the fan in a specific position; and
A controller for the fan having a cooling element, the cooling element having a cooling element plate having a polygonal shape which is substantially approximated to a triangular shape, the cooling element having a plurality of cooling fins extending substantially perpendicularly from a cooling element plate and the cooling element is positioned between the frame of the fan support and the rotation range of the fan blades.

Unter einem Lüfter wird dabei eine elektrische Vorrichtung verstanden, die einen Elektromotor sowie von dem Elektromotor angetriebene Lüfterflügel aufweist. Diese Lüfterflügel können sich innerhalb eines Drehbereichs drehen, wenn der Elektromotor eingeschaltet ist. Die Lüfterhalterung ist zumeist ein Element aus Kunststoff, das einen Rahmen gebildet, in dem der Lüfter fixiert ist, so dass der Lüfter durch die Lüfterhalterung sehr einfach beispielsweise in einem Kraftfahrzeug verbaut werden kann. Unter einen Kühlelement kann ein passives Bauteil verstanden werden, welches beispielsweise an eine elektronische Schaltung thermisch angekoppelt wird und Wärme von dieser elektronischen Schaltung abführen kann. Dieses Kühlelement weist eine Kühlelementplatte auf, die eine Polygonform hat, die im Wesentlichen einer Dreiecksform angenähert ist. Insbesondere kann dabei die Kühlelementplatte eine Form haben, die einem Dreieck mit gekappten Dreieckspitzen entspricht. Hierdurch wird eine Form geschaffen, die sechs Ecken aufweist, die jedoch nicht einem klassischen Sechseck entspricht, sondern jedoch eher einem Trapez oder eben einem Dreieck mit abgeschnittenen Spitzen. Unter Kühlrippen können Teile des Kühlelements verstanden werden, die sich von der Kühlelementplatte erstrecken und günstiger Weise aus dem gleichen Material gebildet sind, wie die Kühlelementplatte.A fan is understood to mean an electrical device which has an electric motor and fan blades driven by the electric motor. These fan blades can rotate within a range of rotation when the electric motor is on. The fan bracket is usually an element made of plastic, which forms a frame in which the fan is fixed, so that the fan can be easily installed by the fan bracket, for example, in a motor vehicle. A cooling element can be understood to be a passive component which is thermally coupled to an electronic circuit, for example, and can dissipate heat from this electronic circuit. This cooling element has a cooling element plate which has a polygonal shape, which is substantially approximated to a triangular shape. In particular, the cooling element plate can have a shape that corresponds to a triangle with capped triangle tips. As a result, a shape is created that has six corners, which does not correspond to a classic hexagon, but rather a trapezoid or just a triangle with truncated tips. Under cooling fins can be understood parts of the cooling element which extend from the cooling element plate and are conveniently formed of the same material as the cooling element plate.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass bei in herkömmlichen Kühlluftgebläse meist ein gewisser Bauraum zwischen dem Lüfter und der Lüfterhalterung nicht genutzt wird. Dies sind meist ein Eckbereich zwischen dem Drehbereich der Lüfterflügel und eine Ecke der Lüfterhalterung. Wird nun das Kühlelement entsprechend ausgestaltet, insbesondere in der vorstehend genannten Form, lässt sich diese bisher ungenutzte Bauraum nun durch den Einbau des Kühlelements nutzen, so dass sich eine kompakte Form des Kühlluftgebläses realisieren lässt.The present invention is based on the recognition that in conventional cooling air blowers usually a certain space between the fan and the fan bracket is not used. These are usually a corner area between the rotating area of the fan blades and a corner of the fan bracket. If now the cooling element designed accordingly, in particular in the above-mentioned form, this previously unused space can now be used by installing the cooling element, so that it is possible to realize a compact form of the cooling air blower.

Die vorliegende Erfindung bietet den Vorteil, dass nun gegenüber bisherigen Kühlluftgebläsen eine geringere Höhe dieser Komponenten erreicht werden kann. Zugleich kann dennoch eine effiziente Kühlung sichergestellt werden, da die Kühlrippen in den Luftstrom hineinragen können, der im Betrieb des Lüfters durch die Lüfterblätter verursacht wird. Auf diese Weise ist eine zuverlässige Kühlung des Reglers für den Lüfter sichergestellt. The present invention has the advantage that now compared to previous cooling air blowers, a lower height of these components can be achieved. At the same time, however, an efficient cooling can be ensured since the cooling fins can protrude into the air flow, which is caused by the fan blades during operation of the fan. In this way, a reliable cooling of the controller for the fan is ensured.

Günstig ist es, wenn das Kühlelement derart positioniert ist, so dass ein Bereich zwischen den Kühlrippen auf den Drehbereich der Lüfterblätter orientiert ist. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass die Luft zwischen den Kühlrippen einfach und ohne Hindernisse in den Drehbereich der Lüfterblätter abgeführt werden kann, so dass seine optimale Kühlung des Reglers durch das Kühlelement sichergestellt ist.It is favorable if the cooling element is positioned in such a way that an area between the cooling fins is oriented towards the rotation range of the fan blades. Such an embodiment of the present invention has the advantage that the air between the cooling fins can be removed easily and without obstacles in the rotational range of the fan blades, so that its optimal cooling of the regulator is ensured by the cooling element.

Auch können die Kühlrippen bogenförmig sein, insbesondere die Form eines Kreissegmentes aufweisen und/oder die Kühlrippen von der Zarge aus gesehen konkav gebogen sein. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass ein möglichst langer Weg der Luft an den Kühlrippen vorbei realisiert werden kann, so dass ebenfalls eine möglichst gute Kühlwirkung des Reglers durch das Kühlelement sichergestellt ist.Also, the cooling fins may be arcuate, in particular have the shape of a circular segment and / or the cooling fins seen from the frame to be concave bent. Such an embodiment of the present invention has the advantage that the longest possible path of the air can be realized by the cooling fins, so that as well as possible a cooling effect of the regulator is ensured by the cooling element.

Um eine möglichst gute Wärmeleitfähigkeit und damit eine gute Wärmeabfuhrrate zu gewährleisten, kann das Kühlelement aus einem Metall, insbesondere aus Aluminium bestehen. Ein solches Kühlelement ist zudem preisgünstig herstellbar.In order to ensure the best possible thermal conductivity and thus a good heat removal rate, the cooling element may consist of a metal, in particular of aluminum. Such a cooling element is also inexpensive to produce.

Für eine effiziente Luftführung, insbesondere bei Doppellüftern, kann das Kühlelement einen Trennsteg aufweisen, der sich im Wesentlichen senkrecht zu den Kühlrippen und zu der Kühlelementplatte erstreckt und der die Kühlrippen miteinander verbindet. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass eine nochmals vergrößerte Oberfläche des Kühlelements für die Wärmeübertragung genutzt werden kann. Weiterhin lässt sich auch eine Trennung eines Luftstroms für unterschiedliche zu kühlende Bereiche bzw. Regler realisieren.For efficient air guidance, in particular for double fans, the cooling element may have a separating web which extends substantially perpendicular to the cooling ribs and to the cooling element plate and which connects the cooling ribs to one another. Such an embodiment of the present invention offers the advantage that a further enlarged surface of the cooling element can be used for heat transfer. Furthermore, a separation of an air flow for different areas to be cooled or controller can be realized.

Um eine weitere Verbesserung der Richtwirkung des Luftstroms durch den Trennsteg sicherzustellen kann sich der Trennsteg weiter von der Kühlelementplatte weg erstrecken, als die Kühlrippen.To further improve the directivity of the airflow through the divider, the divider can extend farther away from the radiator plate than the radiator fins.

Um eine möglichst hohe Kühlleistung bei einer kompakten Bauform des Kühlluftgebläses zu erreichen kann ferner ein zweiter Lüfter vorgesehen sein, der durch die Lüfterhalterung an einer bestimmten Position fixiert ist, wobei die Lüfterhalterung eine Trennwand zwischen dem ersten Lüfter und dem zweiten Lüfter aufweist und wobei der Trennsteg an der Trennwand ausgerichtet ist, insbesondere wobei der Trennsteg eine Verlängerung oder Überbrückung der Trennwand bildet. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass durch ein einziges Kühlelement im Regler die jeweiligen Reglerendstufen der beiden Lüfter gemeinsam gekühlt werden können, wobei eine optimale Luftführung zur Wärmeabfuhr für jeden der beiden Reglerendstufen möglich ist. Zugleich kann eine möglichst störungsfreie Regelung auch bei Ausfall eines der beiden Reglerendstufen sichergestellt werden.In order to achieve the highest possible cooling capacity in a compact design of the cooling air blower can also be provided a second fan which is fixed by the fan bracket at a certain position, wherein the fan bracket has a partition wall between the first fan and the second fan and wherein the divider is aligned with the partition wall, in particular wherein the divider forms an extension or bridging of the partition wall. Such an embodiment of the present invention has the advantage that the respective controller output stages of the two fans can be cooled together by a single cooling element in the controller, with an optimal air flow for heat dissipation for each of the two controller output stages is possible. At the same time as trouble-free control as possible can be ensured even if one of the two controller output stages fails.

Um einen möglichst geringen Luftwiderstand zu verursachen und zugleich die Einbaubarkeit eines solchen kompakten Kühlluftgebläses optimieren zu können, schließen die Trennwand und der Trennsteg bevorzugt bündig ab.In order to cause the lowest possible air resistance and at the same time be able to optimize the installation of such a compact cooling air blower, close the partition and the divider preferably flush.

Zur weiteren Verbesserung der Kühlung, insbesondere der Reglerendstufe des Reglers, der den zweiten Lüfter regelt und der thermisch mit einem bestimmten Bereich des Kühlelements verbunden ist, kann ein weiterer Bereich zwischen den Kühlrippen in einen Drehbereich von Lüfterblättern des zweiten Lüfters orientiert sein.To further improve the cooling, in particular the controller output stage of the controller, which regulates the second fan and which is thermally connected to a specific region of the cooling element, a further region between the cooling fins may be oriented in a rotation range of fan blades of the second fan.

Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Advantageous embodiments of the present invention will be explained below with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 eine vereinfachte Darstellung der Richtung der Luftströmungen und der freien Bauräume im Zargenboden in einem Dual-Lüftermodul; 1 a simplified representation of the direction of the air flows and the free space in the Zargenboden in a dual fan module;

2 eine Darstellung eines Einbaus des Reglers bzw. eines Kühlelementes in ein Dual-Lüftersystem mit Blickrichtung vom Kühler aus gesehen; 2 a representation of an installation of the controller or a cooling element in a dual-fan system viewed from the radiator of view;

3 eine perspektivische Darstellung eines Einbaus des Reglers bzw. Kühlelementes in ein Dual-Lüftersystem; 3 a perspective view of an installation of the controller or cooling element in a dual-fan system;

4 eine perspektivische Darstellung von Kühlkörper-Grundformen mit zusätzlicher Barriere (d. h. einer Zusatzkühlrippe die als Trennsteg ausgebildet ist) zur Anwendung in Dual-Lüftersystemen; 4 a perspective view of heatsink basic shapes with additional barrier (ie an additional cooling rib which is designed as a divider) for use in dual-fan systems;

5 eine Darstellung einer Luftströmung im Kühlelement eines Dual-Reglers wobei das Kühlelement hier eine erhöhte Barriere (Trennsteg) aufweist; 5 a representation of an air flow in the cooling element of a dual regulator wherein the cooling element here has an elevated barrier (divider);

6 Darstellungen eines Kühlelementes mit erhöhter Barriere (Trennsteg) für einen Dual-Regler; 6 Illustrations of a cooling element with increased barrier (divider) for a dual regulator;

7 Darstellungen eines Kühlelementes mit einfacher Barriere (Trennsteg) für einen Dual-Regler 7 Representations of a cooling element with a simple barrier (divider) for a dual controller

8 perspektivische Darstellungen von Kühlkörper-Grundformen ohne Trennsteg zur Anwendung in Single-Lüftersystemen; 8th perspective views of heat sink basic shapes without divider for use in single-fan systems;

9 eine Darstellung eines Einbaus des Reglers mit einem Kühlelement in ein Single-Lüftersystem mit Blickrichtung vom Kühler aus gesehen; 9 a representation of an installation of the controller with a cooling element in a single-fan system as viewed from the radiator;

10 perspektivische Darstellungen eines Kühlelementes für einen Single-Regler; und 10 perspective views of a cooling element for a single regulator; and

11 eine perspektivische Darstellung von Bereichen zur Platzierung von Endstufentransistoren oder für andere zu kühlende Leistungs-Bauelemente unter Verwendung eines Kühlkörpers mit Basis-Trennsteg. 11 a perspective view of areas for the placement of output stage transistors or other to be cooled power devices using a heatsink with base divider.

In der nachfolgenden Beschreibung der günstigen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Zeichnungen dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird. Ferner wird in der nachfolgenden Beschreibung die vorliegende Erfindung an Hand von unterschiedlichen Maßen und Dimensionen erläutert, wobei dies nicht derart zu verstehen ist, dass die Erfindung auf Komponenten mit diesen Maßen und Dimensionen eingeschränkt ist.In the following description of the favorable embodiments of the present invention, the same or similar reference numerals are used for the elements shown in the various drawings and similar acting, wherein a repeated description of these elements is omitted. Further, in the following description, the present invention will be illustrated by various measures and dimensions, which is not to be understood as limiting the invention to components having these dimensions and dimensions.

Die nachfolgend näher beschriebenen Ausführungsbeispiele weisen eine ganze Reihe von Vorteilen auf. Beispielsweise lässt sich hierzu anführen, dass eine einheitliche Formgestaltung des Regler-Kühlkörpers bzw. Kühlelementes zum Einbau in Single- und Dual-Lüftersystemen erfolgen kann, wobei der freie Bauraum beispielsweise in Dual-Lüftersystemen zwischen den Lüftern und den Begrenzungen der Zarge in X- und Y-Richtung optimal genutzt werden kann. Weiterhin kann eine dem Luftstrom in der Zarge angepasste Formgebung der Kühlrippen erfolgen, die einen verminderten Luftwiderstand aufweisen. Ferner ist auch eine Kühlrippen-Grundform verwendbar die sowohl für Single- als auch für Dual-Lüftersysteme (gegebenenfalls mit geringfügigen Anpassungen) geeignet ist. Auch lässt sich eine Anzahl der Kühlrippen und Formgebung an die Kühlanforderungen der elektronischen Leistungsbauelemente sehr einfach anpassen. Ein weiterer Vorteil der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung kann darin gesehen werden, dass bei Einbau zwischen zwei Lüftern eine Barriere zwischen den beiden Lüftern ausgebildet werden kann, um eine Beeinflussung der Luftströmungen der Einzellüfter gegeneinander zu verhindern und um bei Ausfall eines Elektro-Lüfters noch die Kühlung des Reglers durch den noch funktionierenden Lüfter zu gewährleisten. Zugleich kann eine Anordnung der Leistungstransistoren der Reglerschaltung bei Dual-Lüfter-Reglern am Kühlkörper im Bereich des jeweils zu steuernden Lüfters erfolgen, um bei Ausfall eines Lüfters dessen Leistungsendstufe abzuschalten und damit die Kühlung des noch funktionierenden zweiten Lüftersystems und dessen Leistungstransistoren in der zugehörigen Reglerschaltung zu gewährleisten. Schließlich lässt sich eine kurze Kabelverbindung zwischen den betreffenden Reglern und den zu regelnden Elektro-Lüfter-Motor(en) realisieren, was sich unter EMV-Aspekten vorteilhaft auszeichnet.The embodiments described in more detail below have a whole series of advantages. For example, this can be stated that a uniform shape of the controller heat sink or cooling element for installation in single and dual fan systems can be done, the free space, for example, in dual-fan systems between the fans and the boundaries of the frame in X and Y direction can be used optimally. Furthermore, the air flow in the frame adapted shaping of the cooling fins can be carried out, which have a reduced air resistance. Furthermore, a basic cooling rib form suitable for both single and dual fan systems (possibly with minor adjustments) may be used. Also, a number of the cooling fins and shape can be easily adapted to the cooling requirements of the electronic power devices. Another advantage of the embodiments of the present invention can be seen in the fact that when installed between two fans, a barrier between the two fans can be formed to prevent interference of the air flows of the single fans against each other and the cooling in case of failure of an electric fan to ensure the regulator by the still functioning fan. At the same time, an arrangement of the power transistors of the regulator circuit with dual-fan controllers on the heat sink in the region of the respective fan to be controlled to turn off the power output stage in case of failure of a fan and thus the cooling of the still functioning second fan system and its power transistors in the associated regulator circuit guarantee. Finally, a short cable connection between the respective controllers and the electric fan motor (s) to be controlled can be realized, which is advantageous in terms of EMC aspects.

Um sowohl bei Single-Lüftersystemen – als auch bei Dual-Lüftersystemen werden Regler zur Drehzahlsteuerung verwendet, welche in die noch freien Bauräume im Boden einer Lüfterzarge integriert werden können, Hierbei wurden Kühlelemente für diese Regler in einer Art „Dreiecksform” als optimale Bauform identifiziert. Die die prinzipielle Anordnung von Komponenten eines Lüfters ist dabei gemäß der Darstellung aus 1 wiedergegeben. In dieser Darstellung wird ein Kühlluftgebläse 100 in Form eines Dual-Lüfters gezeigt, bei dem auf der linken Seite ein erster Elektrolüfter 110 und auf der rechten Seite ein zweiter Elektrolüfter 120 dargestellt ist, die beide von einer gemeinsamen Lüfterhalterung 130 fixiert oder gehalten werden. Um einen Luftstrom für jeden der beiden Lüfter trennen zu können, ist eine Trennwand 140 vorgesehen, beispielsweise aus Kunststoff, die Bestandteil der Lüfterhalterung 130 sein kann. Die Lüfterhalterung 130 kann dabei eine Zarge enthalten oder eine Zarge sein, mit deren Hilfe das Kühlluftgebläse 100 in ein anderes Bauteil wie beispielsweise ein Fahrzeug eingebaut werden kann. Wie aus der vereinfachten Darstellung der Anordnung von Komponenten des Kühlluftgebläses 100 dargestellt ist, ergibt sich in den Eckbereichen 150 ein in freier Bauraum im Zargenboden, der sich für die Anordnung des Kühlelements eines Reglers für die Lüfter vorteilhaft nutzen lässt, wenn das Kühlelement entsprechend ausgestaltet ist. Dabei sollte berücksichtigt werden, dass eine Kühlungsluft möglichst einfach in Richtung der Luftströmung 160 in einen Drehbereich der Lüfterflügel gelangen kann, um eine optimale Kühlungswirkung zu erreichen.For both single-fan systems - as well as dual-fan systems controllers are used for speed control, which can be integrated into the still free space in the bottom of a fan cowl, Here, cooling elements for these controllers were identified in a kind of "triangular shape" as an optimal design. The principle arrangement of components of a fan is in accordance with the illustration 1 played. In this illustration, a cooling air blower 100 shown in the form of a dual-fan, where on the left side a first electric fan 110 and on the right side a second electric fan 120 shown, both of a common fan bracket 130 fixed or held. In order to be able to separate an air flow for each of the two fans, there is a partition wall 140 provided, for example made of plastic, which is part of the fan bracket 130 can be. The fan bracket 130 can contain a frame or be a frame, with the help of the cooling air blower 100 can be installed in another component such as a vehicle. As in the simplified representation of the arrangement of components of the cooling air blower 100 is shown results in the corner areas 150 in a free space in the Zargenboden, which can be used to advantage for the arrangement of the cooling element of a controller for the fan when the cooling element is designed accordingly. It should be considered that a cooling air as easy as possible in the direction of air flow 160 can get into a range of rotation of the fan blades to achieve optimum cooling effect.

Da sich der Kühlkörper eines solchen Reglers im Luftstrom des Lüfters befinden sollte, um die Erwärmung der elektronischen Leistungsbauelemente zu reduzieren, sollte dieser Regler mit dem Kühlelement in den Bauraum im Bereich zwischen Kühler und Zargenboden eintauchen. Eine Anordnungsmöglichkeit eines solchen Kühlelementes 200 ist in der 2 am Beispiels eines Dual-Lüfters als Kühlluftgebläses 100 wiedergegeben, wobei auch ersichtlich ist, dass eine Kabelverbindung 210 zwischen den Lüftern 110 und 120 sehr kurz gehalten werden kann. Dabei kann unter dem Kühlelement 200 die in 2 nicht dargestellte elektronische Schaltung für den Regler bzw. die Regler für den ersten Lüfter 110 bzw. den zweiten Lüfter 120 untergebracht sein. Wie später noch detaillierter ausgeführt wird, handelt es sich bei dem in 2 dargestellten Kühlelement 200 um einen Kühlelement mit einer Barriere, das heißt einem Trennsteg, um Luft auf der linken Seite des Kühlelements 200 durch die Kühlrippen zum ersten Lüfter 110 und/oder auf der rechten Seite des Kühlelements 200 durch die Kühlrippen zum zweiten Lüfter 120 zu führen.Since the heat sink of such a regulator should be located in the air flow of the fan in order to reduce the heating of the electronic power components, this controller should dive with the cooling element in the space between the radiator and Zargenboden. An arrangement possibility of such a cooling element 200 is in the 2 the example of a dual fan as a cooling air blower 100 It can also be seen that a cable connection 210 between the fans 110 and 120 can be kept very short. It can under the cooling element 200 in the 2 not shown electronic circuit for the controller or the controller for the first fan 110 or the second fan 120 be housed. As will be explained in more detail later, it is at the in 2 illustrated cooling element 200 around a cooling element with a barrier, that is a divider, to air on the left side of the cooling element 200 through the cooling fins to the first fan 110 and / or on the right side of the cooling element 200 through the cooling fins to the second fan 120 respectively.

Unter Berücksichtigung der Richtungen des Luftstromes im Lüftermodul zwischen Kühler (d. h. Kühlelement 200) und Lüfterzarge (d. h. der Lüfterhalterung 130) ist es sinnvoll, die Formgebung der Kühlrippen des Kühlelementes oder Kühlkörpers an die Richtung des Luftstromes anzupassen. Dies ermöglicht eine optimale Kühlung des Kühlelementes oder Kühlkörpers. Bei Dual-Lüftersystemen ist standardmäßig zwischen den beiden Lüftern eine Trennwand 140 eingebaut, wie dies aus der Darstellung nach 3 ersichtlich ist. Dabei ist das Kühlelement 200 des Reglers für den oder die Lüfter in den Zargenboden eingetaucht, so dass es bündig mit anderen Begrenzungen des Zargenbodens (bzw. der Lüfterhalterung 130) und/oder der Trennwand 140 abschließt. Der Trennsteg des Kühlelementes verhindert die gegenseitige Beeinflussung der beiden Lüfter über einen unterschiedlichen Luftstrom, falls diese u. a. mit unterschiedlichen Drehzahlen betrieben werden oder geometrisch unterschiedlich ausgeführt sind.Taking into account the directions of the air flow in the fan module between radiator (ie cooling element 200 ) and fan cowl (ie the fan bracket 130 ), it is useful to adapt the shape of the cooling fins of the cooling element or heat sink to the direction of the air flow. This allows optimal cooling of the cooling element or heat sink. Dual fans generally have a partition between the two fans 140 built in, as shown in the illustration 3 is apparent. Here is the cooling element 200 the regulator for the fan or fans immersed in the Zargenboden, so that it is flush with other limitations of the Zargenbodens (or the fan bracket 130 ) and / or the partition 140 concludes. The divider of the cooling element prevents the mutual influence of the two fans on a different air flow, if they are operated, inter alia, with different speeds or geometrically designed differently.

Ausgehend von den Erkenntnissen im Dual-Lüftermodul wurde eine Bauform des Regler-Kühlkörpers entwickelt, in welcher alle gewonnenen Erkenntnisse umgesetzt sind. 4 zeigt zwei Ausführungsbeispiele für ein Kühlelement 200 bzw. einen entsprechenden Kühlkörper für den oder die Regler der Lüfter 110 und 120. Für dieses Kühlelement 200 wird eine Grundplatte oder Kühlelementplatte verwendet, die eine modifizierte Dreiecksform als Basis-Form aufweist. Die Formgebung der Kühlrippen 400 ist den Richtungen der Luftströme im Dual-Lüftermodul angepasst. Eine solche Luftströmung beim Betrieb des Kühlluftgebläses 100 und der Anordnung des Kühlelementes 200 gemäß der 2 ist in der 5 dargestellt, wobei die Pfeile nach links die Luftströmung hin zum ersten Lüfter 100 symbolisieren und die Pfeile nach rechts die Luftströmung hin zum zweiten Lüfter 120 repräsentieren. Dabei wirkt eine Barriere 410 (auch als Trennsteg bezeichnet) als Zusatzkühlrippe und als Innensteg. Die Kühlrippen 400 können bogenförmig ausgestaltet sein, beispielsweise in der Form eines Kreisbogensegmentes. Ferner wird das Kühlelement vorteilhafterweise so in das Kühlluftgebläse verbaut, dass die Kühlrippen von der Außenwand der Lüfterhalterung 130 konkav gebogen erscheinen. Weiterhin wird aus den Darstellungen gemäß den 4 und 5 ersichtlich, dass sich die Kühlrippen 400 von einer kühlelementplatte 420 im Wesentlichen senkrecht erstrecken, wobei diese Kühlelementplatte 420 auch als Kühlkörper bezeichnet werden kann.Based on the findings in the dual-fan module, a design of the controller heat sink was developed, in which all knowledge gained has been implemented. 4 shows two embodiments of a cooling element 200 or a corresponding heat sink for the controller or the fan 110 and 120 , For this cooling element 200 For example, a base plate or cooling element plate having a modified triangular shape as a base shape is used. The shape of the cooling fins 400 is adapted to the directions of the air flows in the dual fan module. Such air flow during operation of the cooling air blower 100 and the arrangement of the cooling element 200 according to the 2 is in the 5 shown, with the arrows to the left, the air flow towards the first fan 100 symbolize and the arrows to the right the air flow towards the second fan 120 represent. Thereby a barrier acts 410 (also referred to as a separator) as additional cooling rib and as inner web. The cooling fins 400 may be arcuate, for example in the form of a circular arc segment. Further, the cooling element is advantageously installed in the cooling air blower, that the cooling fins of the outer wall of the fan bracket 130 appear concave curved. Furthermore, from the illustrations according to the 4 and 5 seen that the cooling fins 400 from a cooling element plate 420 extend substantially vertically, said cooling element plate 420 can also be referred to as a heat sink.

Die Anzahl und die Form der Kühlrippen 400 sind entsprechend der zu kühlenden Verlustwärme der elektronischen Leistungsbauelemente ausgelegt. Da ein solcher Dual-Regler (für 2 Elektrolüfter) zwischen den beiden Lüftern 110 und 120 platziert wird, übernimmt die als Barriere 410 ausgebildete Kühlrippe die Aufgabe des sonst integrierten Trennstegs 140 der Lüfterhalterung 130 und zwar im Bereich des eingebauten Kühlkörpers. Dies ist aus den 4 und 5 erkennbar. Die als Barriere (d. h. Trennsteg) ausgebildete Kühlrippe kann die gleiche Höhe der Kühlrippen 400 haben oder etwas höher als die anderen Kühlrippen sein. Sinnvollerweise ist die Höhe der Barriere der Höhe des sonst integrierten Kunststoff-Trennstegs 140 der Zarge angepasst.The number and shape of cooling fins 400 are designed according to the heat loss of the electronic power components to be cooled. Because such a dual regulator (for 2 electric fans) between the two fans 110 and 120 is placed, which takes over as a barrier 410 trained cooling rib the task of the otherwise integrated divider 140 the fan bracket 130 in the area of the built-in heat sink. This is from the 4 and 5 recognizable. The designed as a barrier (ie divider) cooling fin can the same height of the cooling fins 400 have or be slightly higher than the other cooling fins. It makes sense, the height of the barrier is the height of the otherwise integrated plastic divider 140 adapted to the frame.

In der 6 sind unterschiedliche Darstellungen eines Kühlelements 200 für einen Dual-Regler, hier mit erhöhter Barriere (Trennsteg) unter Angabe von unterschiedlichen Bemaßungen wiedergegeben. Die obere Darstellung zeigt eine Draufsicht auf ein solches Kühlelement 200. Dabei wird ersichtlich, dass die Basis der Dreiecksform beispielsweise 120 Millimeter breit sein kann und die Höhe der Dreiecksform beispielsweise 80 Millimeter betragen kann. Die seitliche Schnittfläche, an der die Ecken des Dreiecks abgeschnitten sind, kann beispielsweise 20 Millimeter betragen wobei die Breite der Schnittkante, an der das untere Eck des Dreiecks abgeschnitten wurde 30 Millimeter betragen kann. Die untere linke Darstellung zeigt eine Querschnittsansicht des zuvor beschriebenen Kühlelements. Dabei wird ersichtlich, dass die gesamte Höhe des Kühlelements, inklusive der Rippenhöhe, 30 Millimeter betragen kann, wobei eine Höhle eines Basismaterials des Kühlelements, das beispielsweise als Kühlkörper wirkt und aus Aluminium oder einem anderen Metallen hergestellt ist, 20 Millimeter betragen kann. Die rechte Darstellung aus 6 zeigt eine perspektivische Ansicht des Kühlelements, wobei ersichtlich ist, dass die Barriere oder der Trennsteg 410 sich weiter von dem Kühlkörper 420, das heißt der Kühlelementplatte hinaus erstreckt, als die Kühlrippen.In the 6 are different representations of a cooling element 200 for a dual controller, reproduced here with increased barrier (divider), stating different dimensions. The upper illustration shows a plan view of such a cooling element 200 , It can be seen that the base of the triangular shape can be, for example, 120 millimeters wide and the height of the triangular shape can be, for example, 80 millimeters. For example, the side cut surface at which the corners of the triangle are cut may be 20 millimeters, and the width of the cut edge at which the lower corner of the triangle is cut may be 30 millimeters. The lower left diagram shows a cross-sectional view of the cooling element described above. It can be seen that the entire height of the cooling element, including the rib height, can be 30 millimeters, wherein a cavity of a base material of the cooling element, which acts for example as a heat sink and made of aluminum or other metals, can be 20 millimeters. The right representation off 6 shows a perspective view of the cooling element, wherein it can be seen that the barrier or the separating web 410 further away from the heat sink 420 that is, the cooling element plate extends beyond, as the cooling fins.

7 zeigt eine zu 6 ähnliche Darstellung eines Kühlelements 200, wobei jedoch in diesem Fall das Kühlelement 200 eine einfache Barriere 410 aufweist, deren Höhe sich nicht über die Höhe der Kühlrippen 400 erstreckt, gesehen aus Richtung der Kühlelementplatte 420. 7 shows one too 6 similar representation of a cooling element 200 However, in this case, the cooling element 200 a simple barrier 410 whose height is not above the height of the cooling fins 400 extends, seen from the direction of the cooling element plate 420 ,

Für Anwendungen im Single-Lüftersystem kann diese Barriere 410 (d. h. die als Trennsteg ausgeführte Kühlrippe) auf dem Kühlkörper entfallen. Ein derartiges Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Darstellungen aus der 8 in perspektivischer Ansicht wiedergegeben. Die Darstellung aus 8 entspricht dabei der Darstellung aus 4, jedoch mit dem Unterschied, dass die Barriere 410 entfallen ist. Somit lässt sich eine allgemeine Basis-Bauform „Dreiecksform” für den Kühlkörper des Reglers identifizieren, die je nach Anwendung mit- und ohne Barriere ausgeführt werden kann.For applications in the single-fan system, this barrier can 410 (ie the cooling rib designed as a separating web) on the heat sink. Such an embodiment of the invention is shown in the illustrations of 8th reproduced in perspective view. The presentation 8th corresponds to the representation from 4 but with the difference that the barrier 410 has been omitted. Thus, a general basic design "triangular shape" for the heat sink of the controller can be identified, which can be carried out with and without barrier depending on the application.

Ein solches in 8 dargestelltes Kühlelement kann bei einem Einfach-Lüftersystem, wie er beispielsweise in der 9 schematisch gezeigt ist, ebenfalls in einem freien Bauraum 150 zwischen einem Drehbereich der Lüfterflügel und einer Außenwand der Lüfterhalterung 130 angeordnet werden. Dabei sollten die Kühlrippen ebenfalls so orientiert sein, dass ein Bereich zwischen den Kühlrippen in den Drehbereich der Lüfterflügel weist, um eine möglichst optimale, das heißt störungsfreie Luftströmung von den Kühlrippen zum Lüfter hin zu gewährleisten.Such in 8th shown cooling element can in a single-fan system, such as in the 9 is shown schematically, also in a free space 150 between a range of rotation of the fan blades and an outer wall of the fan bracket 130 to be ordered. The cooling ribs should also be oriented so that an area between the cooling ribs points in the rotation range of the fan blades to ensure the best possible, that is trouble-free air flow from the cooling fins to the fan out.

10 zeigt wiederum unterschiedliche Darstellungen eines Kühlelements 200 zur Verdeutlichung eines konkreten Ausführungsbeispiels mit offenbarten Abmessungen. Dabei entspricht die Darstellung gemäß der 10 den Darstellungen aus den 6 und 7, wobei jedoch nun die Barriere 410 entfallen ist, so dass das in 10 dargestellte Kühlelement vorteilhaft für ein Einfach-Lüftersystem eingesetzt werden kann. 10 again shows different representations of a cooling element 200 to illustrate a concrete embodiment with disclosed dimensions. The illustration corresponds to the 10 the representations from the 6 and 7 but now the barrier 410 is omitted, so that in 10 shown cooling element can be advantageously used for a single-fan system.

Im Einbau des Kühlelementes, wie er in den 2 und 9 dargestellt ist, zeigt sich, dass auch die Verbindungsleitungen 210 zwischen Regler und Lüfter(n) relativ kurz ausgeführt werden können. Es kann hier von einer jeweiligen Maximallänge von ca. 16 cm ausgegangen werden. Die kurzen Verbindungen wirken sich vorteilhaft auf das EMV-Verhalten aus. Bei Dual-Lüftern kann es beispielsweise vorkommen, dass ein Lüfter ausfällt. In diesem Fehlerfall schaltet der Regler gewöhnlich diesen fehlerhaften Lüfter ab. Der noch funktionsfähige Lüfter wird dann weiter betrieben – in manchen Fällen dann mit erhöhter Drehzahl. In diesem Fall müssen die Leistungsbauteile des Reglers (z. B. Endstufentransistoren, die oftmals als MOSFETs ausgestaltet sind), welche den noch funktionierenden Lüfter steuern, auch von dessen Luftstrom gekühlt werden. Daher ist es erforderlich, dass die Leistungselemente für den rechten Lüfter im rechten Kühlkörperbereich des Reglers angeordnet sind und analog dazu die Leistungselemente für den linken Lüfter im linken Kühlkörperbereich des Reglers. Zu diesem Zweck können die Leistungselektronik-Bauelemente der Reglerschaltungen bzw. die Endstufen direkt unter dem Kühlkörper platziert werden, wie die in der 11 wiedergegeben ist. Im linken Bereich 1100 des Kühlelementes aus 11 werden dabei die Endstufentransistoren für den Lüfter 110 platziert und im rechten Bereich 1110 auf der rechten Seite des Kühlelementes werden die Endstufentransistoren für den zweiten Lüfter 120 platziert.In the installation of the cooling element, as in the 2 and 9 is shown, it also shows that the connecting lines 210 between controller and fan (s) can be made relatively short. It can be assumed here of a respective maximum length of about 16 cm. The short connections have an advantageous effect on the EMC behavior. With dual fans, it may happen, for example, that a fan fails. In this case of error, the controller usually shuts off this faulty fan. The still functioning fan will continue to operate - in some cases at a higher speed. In this case, the power components of the regulator (eg, final stage transistors, which are often configured as MOSFETs) which control the still functioning fan must also be cooled by its airflow. Therefore, it is necessary for the right fan power elements to be located in the right heat sink area of the controller and, analogously, for the left fan power elements in the left heat sink area of the controller. For this purpose, the power electronics components of the regulator circuits and the power amplifiers can be placed directly under the heat sink, as in the 11 is reproduced. In the left area 1100 of the cooling element 11 become thereby the final stage transistors for the fan 110 placed and in the right area 1110 on the right side of the cooling element are the output stage transistors for the second fan 120 placed.

Die einfache Darstellung aus 5 macht die Richtungen der Luftströmungen deutlich. Damit ist gewährleistet, dass auch bei Ausfall eines Lüfters eine optimale Kühlung erfolgt oder dass gegenüber herkömmlichen Systemen die Kühlung des Fahrzeugs, auch bei diesem Fehlerfall, noch weiter arbeiten kann.The simple presentation 5 makes the directions of the air currents clear. This ensures that even if one fan fails, optimal cooling takes place or that compared to conventional systems, the cooling of the vehicle, even in this case of error, can continue to work.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 5947189 [0003]

Claims

Cooling air blower ( 100 ) with the following features: - at least one fan ( 110 . 120 ) with fan blades that are movable in a range of rotation; - a fan bracket ( 130 ) with a substantially rectangular frame, wherein the fan bracket ( 130 ) fixes the fan in a certain position; and a regulator with a cooling element ( 200 ), wherein the cooling element is a cooling element plate ( 420 ), which has a polygonal shape, which is substantially approximated to a triangular shape, wherein the cooling element ( 200 ) a plurality of cooling fins ( 400 ) which extends substantially perpendicularly from a cooling element plate ( 420 ), wherein the cooling element ( 400 ) between the frame of the fan bracket ( 130 ) and the rotational range of the fan blades is positioned.

Cooling air blower ( 100 ) according to claim 1, characterized in that the cooling element ( 200 ) is positioned such that an area between the cooling fins ( 400 ) is oriented to the range of rotation of the fan blades.

Cooling air blower ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling fins ( 400 ) are arcuate, in particular have the shape of a circular segment and / or that the cooling fins ( 400 ) are curved concave from the frame.

Cooling air blower ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling element ( 400 ) consists of a metal, in particular aluminum.

Cooling air blower ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling element ( 400 ) a separating web ( 410 ), which is substantially perpendicular to the cooling fins ( 410 ) and / or to the cooling element plate ( 420 ) and the cooling fins ( 400 ) connects to each other.

Cooling air blower ( 100 ) according to claim 5, characterized in that the separating web ( 410 ) farther from the cooling element plate ( 420 ) extends away, as the cooling fins ( 400 ).

Cooling air blower ( 100 ) according to claim 5 or 6, characterized in that further comprises a second fan ( 120 ) is fixed by the fan bracket at a certain position, wherein the fan bracket a partition ( 150 ) between the fan ( 110 ) and the second fan ( 120 ) and wherein the separating web ( 410 ) on the partition ( 150 ), in particular wherein the separating web ( 410 ) an extension or bridging of the partition wall ( 150 ).

Cooling air blower ( 100 ) according to claim 7, characterized in that the partition wall ( 150 ) and the separating web ( 410 ) finish flush.

Cooling air blower ( 100 ) according to one of claims 7 or 8, characterized in that a further region between the cooling ribs ( 400 ) in a range of rotation of fan blades of the second fan ( 120 ) is oriented.