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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kühlluftgebläse dem unabhängigen Anspruch.
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Elektronische Regler werden seit Jahrzehnten in Kraftfahrzeugen eingesetzt, um beispielsweise die Drehzahl(en) des(r) Lüfter(s) einer Kühlanlage zu steuern. Hierbei ist die Kühlung des Reglers erforderlich, welche mittels des Kühlluftstromes des zu steuernden E-Lüfters (d. h. des elektrisch betriebenen Lüfters) erfolgt. Der Kühlkörper des Reglers wird dabei direkt im Luftstrom des Lüfters platziert. Für solche Kühlerregler kommen insbesondere alle Anwendungen zur Motorkühlung in Betracht, welche mit PWM-Reglern (PWM = Pulsweitenmodulation) betrieben werden.
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Allerdings treten bei den im Stand der Technik eingesetzten Reglern mehrere Nachteile auf. Beispielsweise erfolgt eine Reduzierung des Kühlluftstromes (bis zu 7% bei Single-Lüftern) durch die Versperrung des durchströmten Raumes mittels des gesamten Reglers. Auch eine Verschlechterung der Akustik durch den Regler, der sich direkt im Luftstrom befindet, ist manchmal zu befürchten. Ferner ist ein zusätzlicher Bauraumbedarf durch Anbau des Reglers erforderlich. Auch sind die Längen der Verbindungskabel zwischen dem Regler und dem Lüftermotor bei den meisten Elektro-Lüfter-Systemen relativ groß, was zu erhöhten EMV-Störungen führen kann.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Kühlluftgebläse zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Kühlluftgebläse gemäß dem unabhängigen Anspruch gelöst.
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Die vorliegende Erfindung schafft 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 durch zumindest eine Halterungsstrebe in einer bestimmten Position fixiert; und
- – einem Regler mit einem Kühlelement, wobei das Kühlelement eine Kühlelementplatte umfasst, die eine Polygonform aufweist, welche im Wesentlichen einer Dreiecksform angenähert ist, wobei das Kühlelement eine Mehrzahl von Kühlrippen aufweist, die sich von einer Kühlelementplatte erstrecken, wobei das Kühlelement an der Halterungsstrebe angeordnet ist und sich die Kühlrippen in Richtung des Drehbereichs der Lüfterblätter hin erstrecken.
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Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass ein Regler mit einem Kühlelement sehr vorteilhaft an oder auf einer Halterungsstrebe der Lüfterhalterung angebracht werden kann. Hierdurch wird dem Luftstrom durch das Kühlluftgebläse lediglich ein geringer Zusatzwiderstand entgegengebracht, da bereits durch die Halterungsstrebe ein gewisser Luftwiderstand verursacht wird. Wird nun der Regler mit dem Kühlelement an oder auf der Halterungsstrebe angeordnet oder an dieser befestigt, kann somit eine Position für das Kühlelement genutzt werden, die sowohl für die Kühlwirkung günstig ist als auch möglichst wenig zusätzlichen Luftwiederstand dem Luftstrom beim Betrieb des Lüfters entgegensetzt. Dabei kann die Kühlplatte im Wesentlichen senkrecht zu der Halterungsstrebe angeordnet sein. Beispielsweise kann beim Betrieb des Kühlluftgebläses die Kühlplatte im Wesentlichen senkrecht zum Luftstrom angeordnet sein, der durch die Bewegung der Lüfterblätter verursacht wird.
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Gemäß einer günstigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Kühlplatte eine Hauptoberfläche mit einer kurze Kante und einer lange Kante aufweisen, wobei die lange Kante in Richtung eines Motors des Lüfters hin ausgerichtet ist und die kurze Kante in Richtung der Zarge ausgerichtet ist. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass der Luftwiderstand des Kühlelements sehr gering wird, da im Bereich der Zarge durch eine schnellere Bewegung der Lüfterblätter in diesem Bereich eine größere Luftmenge durch den Lüfter strömt, als in einem inneren Bereich nahe der Drehachse der Lüfterblätter des Lüfters. Da nun die Kühlplatte nur mit dem Bereich der kurzen Kante in diesen großen Luftstrom im Bereich der Zarge eintaucht, kann einerseits ein Luftwiderstand des Kühlelements im Luftstrom und andererseits akustische Emissionen durch den konkreten Einbau des Kühlungselementes an der Halterungsstrebe gering gehalten werden. Alternativ kann die Kühlelementplatte auch eine Hauptoberfläche mit einer kurze Kante und einer lange Kante aufweisen, wobei die kurze Kante in Richtung eines Motors des Lüfters hin ausgerichtet ist und die lange Kante in Richtung der Zarge ausgerichtet ist.
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Auch kann die Kühlplatte im Bereich der kurzen Kante eine Haltelasche mit einer Öffnung aufweisen, wobei das Kühlelement unter Verwendung der Haltelasche an der Halterungsstrebe befestigt ist. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil einer sicheren Befestigung des Kühlelements an der Halterungsstrebe im Bereich der kurzen Kante.
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Günstig ist es auch, wenn die Kühlplatte im Bereich der fangen Kante zumindest eine über die Kühlplatte hervorstehende Einschublasche aufweist, wobei die Einschublasche Eingriff in eine Ausnehmung oder Öffnung eines Aufnahmeelementes zur Aufnahme eines Motors des Lüfters nimmt. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil einer sicheren Befestigung des Kühlelements auch im Bereich der langen Kante, wobei ausgenutzt werden kann, dass die Lüfterhalterung meist ein sehr breites Aufnahmeelement zur Aufnahme eines Motors des Lüfters aufweist. Somit kann die Einschublasche, die vorzugsweise an einem Ende der langen Kante angeordnet ist, eine zuverlässige Fixierung der seitlichen Ränder der Kühlplatte sicherstellen.
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Um eine sichere Befestigung des Kühlelementes oder der Kühlplatte an der Halterungsstrebe sicherzustellen, kann das Kühlelement eine Aussparung zwischen zumindest zwei benachbarten Kühlrippen aufweisen, wobei das Kühlelement derart an der Halterungsstrebe angeordnet sein kann, dass sich die Halterungsstrebe in die Aussparung zwischen den zwei benachbarten Kühlrippen hinein erstreckt.
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Ferner kann auch das Kühlelement derart an der Halterungsstrebe ausgerichtet sein, dass sich die Halterungsstrebe von der kurzen Kante zur langen Kante über die Kühlplatte hin erstreckt. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil einer sicheren Befestigung der Kühlplatte an der Halterungsstrebe, ohne dass ein Verkippen der Kühlplatte und damit eine Verschlechterung der Kühlwirkung zu befürchten ist. Auch erforder eine solche Ausführungsform der Erfindung einen sehr geringen Bauraum.
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Günstig ist es ferner auch, wenn die Halterungsstrebe zumindest eine Ausnehmung aufweist, wobei das Kühlelement im Bereich der Ausnehmung der Halterungsstrebe an der Halterungsstrebe angeordnet ist. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil eines möglichst geringen Wärmeübergangs von dem Kühlelement oder der Kühlplatte zur Halterungsstrebe. Dies gilt insbesondere, wenn zwischen der Halterungsstrebe und der Kühlplatte ein Zwischenraum, beispielsweise ein Luftspalt verbleibt, der als thermische Isolation wirken kann. Auch erforder eine solche Ausführungsform der Erfindung einen sehr geringen Bauraum.
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Um eine möglichst optimale Kühlwirkung sowohl für den Regler als auch den Motor des Lüfters zu erreichen, kann das Kühlelement an einer Halterungsstrebe der Lüfterhalterung angeordnet sein, die an einer Luftaustrittsseite des Kühlluftgebläses angeordnet ist. Alternativ kann das Kühlelement an einer Halterungsstrebe der Lüfterhalterung angeordnet sein, die an einer Lufteintrittsseite des Kühlluftgebläses angeordnet ist.
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Eine sehr vorteilhafte Anordnung der Relgerelektronik in Bezug auf eine hohe Kühlwirkung durch das Kühlelement kann erreicht werden, wenn der Regler eine Reglerelektronik aufweist, die an einer Seite an der Kühlplatte angeordnet ist, die den Kühlrippen gegenüberliegt.
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Um möglichst geringe Kabellägen einer Leitung vom Regler des Lüftermotors zu dem Lüftermotor selbst zu erreichen kann die Reglerelektronik durch zumindest eine Leitung mit einem Motor des Lüfters verbunden sein, wobei die Leitung in einem Austrittsbereich eines Reglergehäuses aus diesem hinausgeführt sind, der zum Motor des Lüfters hin orientiert ist. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet einen möglichst großen Schutz gegen EMV-Störungen, die bei zu großen Kabellängen verursacht werden können.
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Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Seitendarstellung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, bei der ein Einbau eines Reglers in ein Single-Elektrolüfter-System (E-Lüfter-System) mit einer Blickrichtung von einem Motorraum aus gesehen, wenn der Single-E-Lüfter beispielsweise in einem Fahrzeug verbaut ist;
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2 eine Darstellung einer Grundbauform der Kühlplatte des Kühlelementes als „Dreiecks- bzw. Trapezform”;
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3a eine perspektivische Darstellung einer Regler-Grundform von der Regler-Unterseite mit Kühlrippen;
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3b eine perspektivische Darstellung einer Regler-Grundform von der Regler-Oberseite;
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4 eine Darstellung von einem Regler mit einer Kühlplatte mit einer Aussparung zwischen den Kühlrippen zur Durchführung der Haltestrebe des E-Lüfters;
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5a–b eine Darstellung von Regler-3-D-Modellen, wobei die 5a eine Regler-Draufsicht und die 5b eine Regler-Unterseite mit Kühlkörper und Kühlrippen zeigt; und
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6 eine perspektivische Darstellung von einem Regler mit Kabelabgängen.
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In der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Zeichnungen dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente weggelassen wird.
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1 zeigt die Draufsicht auf ein Kühlluftgebläse 100 von hinten. Das Kühlluftgebläse 100 umfasst einen (elektrisch betreibbaren) Lüftermotor 110, der Lüfterblätter 120 in Drehung versetzen kann und hierdurch einen Luftstrom bewirkt, der beispielsweise beim Betrieb des Lüfters in die Zeichenebene hinein gerichtet ist. Der Lüftermotor 110 wird über ein ringförmiges Aufnahmeelement 130 für den Lüftermotor 110 sowie über zumindest eine, vorliegend fünf Halterungsstreben 140, die an dem Aufnahmeelement 130 befestigt sind an einer Lüfterzarge 150 gehalten. Die Lüfterzarge besteht ist im Wesentlichen aus einem rechteckförmigen Kunststoff-Rahmen, der beim Verbau des Kühlluftgebläses 100 an weiteren Komponenten, beispielsweise einem Fahrzeug befestigt werden kann. Um den Lüftermotor 110 entsprechend der gewünschten Kühlungsleistung regeln zu können, ist ferner ein Regler 160 vorgesehen, der über eine Kabelverbindung 170 mit dem Lüftermotor 110 verbunden ist und der über diese Kabelverbindung 170 Steuerungs- oder Regelungssignale an den Lüftermotor 110 überträgt und diesen hierdurch regelt. Der Regler 160, der das Kühlelement mit der Kühlplatte aufweist, die nachfolgend noch detaillierter beschrieben wird, ist dabei an einer Halterungsstrebe 140 angeordnet. Dabei kann die Kühlplatte derart angeordnet sein, dass sie im Wesentlichen senkrecht zu dem Luftstrom ausgerichtet ist, der beim Betrieb des Kühlluftgebläses 100 durch die Drehung der Lüfterblätter entsteht.
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Um sowohl bei Single-Lüftersystemen – als auch bei vorliegend nicht dargestellten Dual-Lüftersystemen mit zwei nebeneinander liegenden Lüftern – werden Regler zur Drehzahlsteuerung verwendet. In der 1 ist die vorteilhafte Anordnung eines solchen Reglers an einer Haltestrebe abgebildet. Als besonders günstige Ausformung des Reglers, insbesondere der Kühlplatte des Kühlelementes des Reglers wurde eine Art „Dreiecks- bzw. Trapezform” identifiziert, wie dies beispielsweise in der 2 näher dargestellt ist. Eine solche Kühlplatte 200 weist eine breite Basis mit einer langen Kante 210 und eine schmale Seite mit einer kurzen Kante 220 auf. Im Bereich der langen Kante 210, die die Basis der an Dreiecksform beziehungsweise dem im Wesentlichen dreiecksförmigen Polygon der Kühlplatte 200 bildet, sind zwei Einschublaschen 240 vorgesehen, die sich an den seitlichen Rändern der langen Kante 210 von der Kühlplatte 200 weg erstrecken. Diese Einschublaschen 240 sind beispielsweise flache Metallbleche, die durch eine Pressung oder Stanzung ausgeformt werden können. Im Bereich der kurzen Kante 220 der Kühlplatte 200 ist eine Haltelasche 250 mit einer Bohrung angeordnet, wobei sich diese Haltelasche 250 ebenfalls im Bereich der kurzen Kante 220 von der Kühlplatte 220 weg erstreckt. Die Haltelasche 250 kann wiederum ein flaches Metallblech sein, das durch eine Pressung oder Stanzung gebildet worden ist.
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Die beiden Teilfiguren der 3 zeigen jeweils perspektivische Darstellungen des Reglers mit dem Kühlelement 200. In der 3a ist eine Unterseite des Kühlelements 200 dargestellt, wobei sich von einer Kühlplatte 300 des Kühlelements mehrere Kühlrippen 310 (hier im Wesentlichen senkrecht von der Kühlplatte 300) erstrecken. Die Darstellung aus 3b zeigt eine Oberseite des Kühlelements 200, wobei nun ein an der Oberseite des Kühlelements 200 eingebrachtes Reglergehäuse 320 ersichtlich ist, welches zur Integration einer Reglerelektronik verwendet wird. Weiterhin ist in der 3b ebenfalls die Haltelasche 250 sowie die beiden Einschublaschen 240 ersichtlich, die sich, ausgehend von der kurzen Kante bzw. der langen Kante von der Oberseite der Kühlplatte 300 weg erstrecken.
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Da sich der Kühlkörper eines solchen Reglers (bzw. die Kühlrippen des Kühlelementes) im Luftstrom des Lüfters befinden sollte, um die Erwärmung der elektronischen Leistungsbauelemente des Reglers zu reduzieren, kann die Fixierung auf einer Haltestrebe des E-Lüfter-Motors vorgesehen sein, wie dies in der 1 bereits näher dargestellt ist. Um dies platzsparend zu realisieren, wird zwischen den Kühlrippen 300 des Kühlelementes 200 des Reglers eine Aussparung 400 für die Durchführung der Haltestrebe 140 realisiert, wie es beispielhaft in der 4 dargestellt ist. Dabei ist in der 4a eine perspektivische Ansicht der Unterseite der Kühlplatte 300 dargestellt, wobei in gestrichelter Darstellung eine Halterungsstrebe 140 verkürzt wiedergegeben ist. Die Darstellung der 4a entspricht somit einem Regler 160, der an einer Halterungsstrebe 140 angeordnet bzw. befestigt ist. Die Darstellung aus 4b zeigt eine Seitenansicht eines Reglers 160 mit einem Kühlelement aus Richtung der kurzen Kante. Dabei wird deutlich ersichtlich, dass durch die Aussparung 400 ein Bereich der Kühlplatte 300 von der kurzen Kante zur langen Kante besteht, in dem sich keine Kühlrippen von der Kühlplatte 300 erstrecken, so dass in dem Bereich der Aussparung 400 die Halterungsstrebe 140 möglichst dicht an die Oberfläche der Kühlplatte 300 angeordnet werden kann. Dies ermöglicht eine sichere Fixierung des Reglers 160 mit dem Kühlelement an der Halterungsstrebe 140. Ferner kann auch eine Vertiefung bzw. Ausnehmung der Haltestrebe 140 in einem großen Bereich unterhalb des Kühlkörpers vorgesehen sein, so dass kein direkter Kontakt zwischen der Halterungsstrebe und dem Kühlelement besteht. Dies wirkt sich positiv aus, da die Wärmeübertragung vom Kühlkörper auf die Haltestrebe verringert wird.
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Die zumindest eine oder zwei ausgebildete Einschublaschen 240 können zur Fixierung des Reglers 160 mit dem Kühlelement an der ringförmigen Motoraufnahme 130 des E-Lüfters oder direkt auf der Haltestrebe (im Bereich der ringförmigen Motoraufnahme) vorgesehen sein und bilden zusammen mit der günstigerweise vorgesehenen weiteren Befestigungslasche 250, welche mit einer Bohrung zur Schraubbefestigung an der Halterungsstrebe 140 ausgeführt ist, die Basiselemente zur Fixierung des Reglers 160 auf der Haltestrebe 140.
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5a und 5b zeigen weitere perspektivische Darstellungen des Kühlelementes mit einem Reglergehäuse zur Unterbringung einer Elektronik des Reglers für den Lüftermotor.
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Unter Berücksichtigung der Richtungen des Luftstromes im E-Lüfter System ist es sinnvoll, die Formgebung der Kühlrippen des Kühlkörpers an die Richtung des Luftstromes anzupassen. Dies ermöglicht eine optimale Kühlung des Kühlkörpers. Wenn der Regler mit dem Kühlelement so eingebaut ist, wie es in der 1 dargestellt ist, kann somit der Luftstrom direkt an der Halterungsstrebe 140 vorbeigeleitet werden und trifft dann auf die Kühlplatte 300. Da die Kühlplatte 300 gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel senkrecht auf die Halterungsstrebe und den Luftstrom ausgerichtet ist, wird ein sehr größer Teil der Luft in diesem Luftstrom umgelenkt und hat Kontakt zur Kühlplatte 300 und den Kühlrippen, so dass eine optimale Kühlwirkung durch die Ausformung und Anordnung des Kühlelementes erzielt werden kann.
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Da sich der schmal zulaufende Bereich des Reglers – also nur ein kleiner Teil – des Reglers im Randbereich des Lüfters befindet, wo die höchste Luftgeschwindigkeit zu erwarten ist, ist mit einem geringen störenden Einfluss des Verbaus des Kühlelementes auf die Akustik des Kühlluftgebläses zu rechnen.
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In einer Darstellung des Einbaus des Reglers 160 mit dem Kühlelement, wie er beispielsweise in 1 und der 6 gezeigt ist, ist ersichtlich, dass auch die Verbindungsleitungen 170 zwischen dem Regler 160 und dem/den Lüfter(n) relativ kurz ausgeführt werden können. Die weiteren Kabel 600, die beispielsweise einem Kabelbaum eines Fahrzeugnetzes zugeordnet sind, können an einer benachbarten Stelle aus dem Reglergehäuse geführt werden. Bei Standardsystemen kann von einer Maximallänge von ca. 16 cm für die Leitungen 170 zwischen dem Regler und dem Motor des Lüfters ausgegangen werden. Die kurzen Verbindungen wirken sich noch vorteilhafter auf das EMV-Verhalten aus, d. h. auch die hohen Anforderungen wie sie z. B: in einer VDA Spezifikation festgelegt sind, können dann mit hoher Wahrscheinlichkeit erfüllt werden. Da der Regler bevorzugt im unteren Bereich des Lüfters eingebaut wird und die Kabelabgänge nach unten erfolgen, ist dies ein positiver Beitrag zur Realisierung der Dichtigkeit des Bauteils. Dies ist beispielswiese aus der Darstellung der 1 und der 6 zu entnehmen.
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Die vorstehend dargestellte Erfindung weist damit die Möglichkeit zur Realisierung von mehreren vorteilhaften Ausgestaltungen. Beispielsweise kann eine Verwendung einer einheitlichen Formgestaltung des Regler-Kühlkörpers (wie z. B. die Trapez- oder Dreiecksform) zum speziellen Einbau in E-Lüfter-Systemen vorgesehen werden, wobei in diesem Fall der Kühlkörper direkt auf eine Haltestrebe des E-Lüfters montiert werden kann. Weiterhin ist eine dem Luftstrom in der Zarge angepasste Formgebung der Kühlrippen möglich. Auch kann eine Anzahl der Kühlrippen und der Formgebung an die Kühlanforderungen der elektronischen Leistungsbauelemente angepasst werden. Günstig ist es, wenn eine Aussparung im Bereich der Kühlrippen vorgesehen ist, um die Haltestrebe des E-Lüfters in diesem Bereich vorbeizuführen und gegebenenfalls den Regler auf der Strebe aufliegen zu lassen. Dabei kann auch die Ausbildung von einer oder zwei Einschublaschen am Kühlkörper zur primären Fixierung des Reglers an einer ringförmigen Aufnahme des E-Lüfter Motors oder im Bereich der Haltestrebe vorgesehen sein, deren Teil sich in der Nähe der ringförmigen Motoraufnahme des Lüfters befindet. Ferner ist auch eine Ausbildung einer mit Bohrung versehenen Haltelasche am Kühlkörper zur Ausbildung einer sekundären Fixierung des Reglers mit dem Kühlelement an der Haltestrebe, mittels einer Schraubverbindung einfach herzustellen. Zugleich kann einen einfache Vertiefung bzw. Ausnehmung der Haltestrebe in einem großen Bereich unterhalb des Kühlkörpers vorgesehen sein, um eine Wärmeübertragung vom Kühlkörper auf die Haltestrebe zu verringern und dennoch ein Kühlluftgebläse zu schaffe, das einen geringen Bauraum erfordert.
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Ferner wird gemäß einem sehr vorteilhaften Ausführungsbeispiel auch nur eine reduzierte Luftversperrung durch den Regler verursacht, da nicht der gesamte Kühlkörper des Reglers den Luftstrom versperrt, sondern die schon vorliegende Versperrung durch die benötigte Haltestrebe, die Gesamtversperrung des Reglers reduziert. Auch ein akustisch optimierter Einbau in der E-Lüfter Zarge wird hierdurch ermöglicht. Weiterhin ermöglicht die hier vorgestellte Lösung eine kurze, EMV-gerechte Kabelverbindung zwischen Regler und E-Lüfter-Motor. Eine Ausbildung von seitlichen Kabelabgängen am Regler wird zusätzlich möglich, wie sie in der 6 dargestellt sind, wobei die Kabel, nach Fixierung des Reglers im Lüftermodul, nach unten abgehen. Dies soll dazu beitragen, dass das Eindringen von Wasser erschwert bzw. mit noch zusätzlichen Maßnahmen verhindert wird.
