DE102010040629A1 - Engine cooling fan for cooling combustion engine of motor vehicle, has electromotor driving fan wheel, which is freely movable on motor shaft or with motor shaft in switched-off condition of electromotor - Google Patents

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Abstract

The fan (1) has an electromotor (2) driving a fan wheel (4) that is located on a motor shaft (3) of the electromotor. The fan wheel is freely movable on the motor shaft or with the motor shaft in switched-off condition of the electromotor. The fan wheel is connected with the motor shaft over a free-wheel (7), which is injected into a hub (8) of the fan wheel. The free-wheel is arranged between a rotor and the motor shaft. The fan wheel comprises multiple fan blades (5), which are enclosed at an end of a radial extension by a fan sheath (6).

Description

Die Erfindung betrifft ein Motorkühlungsgebläse, insbesondere für einen Antriebsmotor eines Kraftfahrzeuges, umfassend einen Elektromotor, welcher ein auf der Motorwelle des Elektromotors angeordnetes Lüfterrad antreibt.The invention relates to an engine cooling fan, in particular for a drive motor of a motor vehicle, comprising an electric motor which drives a fan wheel arranged on the motor shaft of the electric motor.

Es sind Motorkühlergebläse bekannt, die von einem Elektromotor angetrieben werden. Auf der Motorwelle des Elektromotors ist dabei ein Lüfterrad starr aufgepresst oder aufgeschraubt. Ein solches Motorkühlungsgebläse ist zwischen dem Antriebsmotor eines Kraftfahrzeuges, beispielsweise einem Verbrennungsmotor, und einem Kühler angeordnet und wird eingeschaltet, um das vom Verbrennungsmotor her kommende aufgeheizte Kühlwasser in einem vorgebauten Kühler abzukühlen.There are known engine radiator fan, which are driven by an electric motor. On the motor shaft of the electric motor while a fan is rigidly pressed or screwed. Such an engine cooling fan is arranged between the drive motor of a motor vehicle, for example an internal combustion engine, and a radiator and is switched on in order to cool the heated cooling water coming from the internal combustion engine in a prefitted radiator.

Bei schneller Fahrt wird der Lüfter von dem Fahrtwind des Kraftfahrzeuges angetrieben, was auch passiert, wenn der Elektromotor ausgeschaltet ist. Da das Lüfterrad starr auf der Motorwelle montiert ist, muss das Lüfterrad in diesem Fall den Elektromotor gegen eine innere Reibung, welche durch Lager, Dichtungen, Bürsten und Ähnliches verursacht wird, mit drehen. Diese Reibung führt dazu, dass das Lüfterrad sich eventuell gar nicht oder nur langsam dreht. Ein stillstehender bzw. langsam laufender Lüfter stellt dabei einen hohen Strömungswiderstand für die Kühlluft dar, was bedeutet, dass das Lüfterrad die mögliche Kühlluft reduziert und somit der gewünschte Kühleffekt nicht eintritt. Dies hat zur Folge, dass auch bei hohen Fahrgeschwindigkeiten der Elektromotor eingeschaltet werden muss, um das Lüfterrad zu betätigen, was zu einem erhöhten Energieverbrauch führt und die Batterie des Kraftfahrzeuges belastet.When driving fast, the fan is driven by the wind of the motor vehicle, which also happens when the electric motor is turned off. In this case, since the fan wheel is rigidly mounted on the motor shaft, the fan wheel must rotate the electric motor against internal friction caused by bearings, gaskets, brushes and the like. This friction causes the fan wheel may not or only slowly rotates. A stationary or slowly running fan represents a high flow resistance for the cooling air, which means that the fan reduces the possible cooling air and thus the desired cooling effect does not occur. This has the consequence that even at high speeds, the electric motor must be turned on to operate the fan, resulting in increased energy consumption and the battery of the motor vehicle loaded.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, ein Motorkühlungsgebläse anzugeben, welches bei vorgegebenen Fahrsituationen des Kraftfahrzeuges bei optimalem Kühleffekt einen reduzierten Energieverbrauch gewährleistet.The invention is therefore based on the object to provide an engine cooling fan, which ensures a reduced energy consumption at given driving situations of the motor vehicle with optimal cooling effect.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Lüfterrad bei ausgeschaltetem Elektromotor auf der Motorwelle oder mit der Motorwelle frei bewegbar ist. Dies hat den Vorteil, dass bei einer schnellen Fahrt das Lüfterrad allein durch den Fahrtwind angetrieben wird, wodurch der Kühlvorgang verbessert wird. Der auf Grund des Fahrtwindes entstehende hohe Staudruck am Lüfterrad treibt das Lüfterrad an, ohne dass Schäden am Elektromotor in Folge von Reibung in den Motorlagern oder an den Bürsten des Elektromotors auftreten. Gleichzeitig wird der Energiehaushalt des Kraftfahrzeuges dabei optimal ausgenutzt. Die Batterie des Kraftfahrzeuges wird auf Grund des abgeschalteten Elektromotors bei schnellen Fahrten nicht belastet und trotzdem ein hoher Kühleffekt erreicht.According to the invention the object is achieved in that the fan is freely movable with the electric motor switched off on the motor shaft or with the motor shaft. This has the advantage that in a fast ride the fan is driven solely by the wind, whereby the cooling process is improved. The resulting high wind pressure on the fan impeller drives the fan wheel without damaging the electric motor as a result of friction in the engine mounts or brushes of the electric motor. At the same time, the energy balance of the motor vehicle is optimally utilized. The battery of the motor vehicle is not burdened due to the disconnected electric motor for fast trips and still achieved a high cooling effect.

Vorteilhafterweise ist das Lüfterrad über einen Freilauf mit der Motorwelle des Elektromotors verbunden. Durch die Verwendung des Freilaufes kann das Lüfterrad wesentlich leichter durch den Fahrtwind angetrieben werden. Hierdurch wird der durch den Lüfter dargestellte Strömungswiderstand verringert und damit gleichzeitig die Kühlleistung verbessert.Advantageously, the fan is connected via a freewheel with the motor shaft of the electric motor. By using the freewheel, the fan can be much easier driven by the wind. As a result, the flow resistance shown by the fan is reduced, thereby improving the cooling performance.

In einer Ausführungsform ist der Freilauf in das Lüfterrad integriert. Da das Lüfterrad mit dem Freilauf bereits ein Teil bildet, vereinfacht sich die Herstellung des Motorkühlungsgebläses. Bei der Montage des Lüfterrades entfallen dabei zusätzliche Arbeitsschritte.In one embodiment, the freewheel is integrated in the fan. Since the fan with the freewheel already forms a part, simplifies the production of the engine cooling fan. When installing the fan wheel eliminates additional steps.

In einer besonders komfortablen Ausgestaltung ist der Freilauf in eine Nabe des Lüfterrades eingespritzt. Auf diese Art und Weise wird der Freilauf sehr einfach mit nur geringem Arbeitsaufwand an dem Lüfterrad befestigt.In a particularly convenient embodiment of the freewheel is injected into a hub of the fan. In this way, the freewheel is very easily attached with little effort on the fan.

Alternativ ist der Freilauf Bestandteil des Elektromotors. Bei dieser Variante ist das Lüfterrad fest an der Motorwelle arretiert, während Teile des Elektromotors sich entsprechend dem Freilauf in eine Richtung frei bewegen bzw. die Bewegung in die andere Richtung nur bei Betrieb des Elektromotors ausgeführt werden kann. Auch dadurch ist bei Auftreten eines starken Fahrtwindes das Lüfterrad frei beweglich.Alternatively, the freewheel is part of the electric motor. In this variant, the fan is fixedly locked to the motor shaft, while parts of the electric motor move freely according to the freewheel in one direction or the movement can be performed in the other direction only during operation of the electric motor. Also, the fan is freely movable when a strong wind.

In einer Weiterbildung ist der Freilauf innerhalb des Elektromotors, insbesondere zwischen einem Rotor und der Motorwelle des Elektromotors, angeordnet. Dies hat zur Folge, dass die Motorwelle des Elektromotors in ihre Bewegungsrichtung durch den Freilauf bestimmt wird. Daraus resultiert, dass im Betrieb des Elektromotors die Motorwelle mit dem fest daran verankerten Lüfterrad bewegt wird, während auf Grund des Freilaufes bei ausgeschaltetem Elektromotor die Motorwelle mit dem Lüfterrad durch den hohen Staudruck, welcher durch den Fahrtwind erzeugt wird, gedreht wird.In a further development, the freewheel within the electric motor, in particular between a rotor and the motor shaft of the electric motor, arranged. This has the consequence that the motor shaft of the electric motor is determined in its direction of movement by the freewheel. As a result, during operation of the electric motor, the motor shaft is moved with the fan wheel firmly anchored thereto, while due to the freewheel with the electric motor switched off the motor shaft with the fan wheel is rotated by the high dynamic pressure which is generated by the airstream.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figur näher erläutert werden.The invention allows numerous embodiments. One of them will be explained in more detail with reference to the figure shown in the drawing.

Es zeigt:It shows:

1: Motorkühlungsgebläse mit Freilauf 1 : Engine cooling fan with freewheel

In 1 ist ein Motorkühlungsgebläse 1 dargestellt, wie es in einem Kraftfahrzeug zwischen einem Verbrennungsmotor und dem Kühler angeordnet ist. Das Motorkühlungsgebläse 1 weist einen Elektromotor 2 auf, wobei sich auf der Motorwelle 3 des Elektromotors 2 ein Lüfterrad 4 befindet. Dieses Lüfterrad 4 besteht aus mehreren Lüfterblättern 5, die am Ende ihrer radialen Erstreckung von einem Lüftermantel 6 umschlossen sind.In 1 is an engine cooling fan 1 represented as it is arranged in a motor vehicle between an internal combustion engine and the radiator. The engine cooling fan 1 has an electric motor 2 on, being on the motor shaft 3 of the electric motor 2 a fan 4 located. This fan 4 consists of several fan blades 5 at the end of their radial extension from a fan shroud 6 are enclosed.

Zwischen der Motorwelle 3 und der Nabe 8 des Lüfterrades 4 ist ein Freilauf 7 angeordnet. Bei diesem Freilauf 7 handelt es sich um eine Vorrichtung, die das Lüfterrad 4 von der Drehbewegung entkoppelt. Das heißt, in Abhängigkeit davon, in welche Richtung sich das Lüfterrad 4 bewegt, wird das Lüfterrad 4 einmal fest mit der Motorwelle 3 verbunden und dann von dem Elektromotor 2 angetrieben. Ist der Elektromotor 2 außer Betrieb, wird das von der Motorwelle 3 entkoppelte Lüfterrad 4 vom Fahrtwind des Kraftfahrzeuges angetrieben. Der Fahrtwind erzeugt dabei einen Staudruck vor dem Lüfterrad 4, welcher ausreichend ist, um das Lüfterrad 4 zu bewegen.Between the motor shaft 3 and the hub 8th of the fan wheel 4 is a freewheel 7 arranged. In this freewheel 7 it is a device that the fan wheel 4 decoupled from the rotational movement. That is, depending on which direction the fan wheel is in 4 moves, the fan wheel becomes 4 once firmly with the motor shaft 3 connected and then from the electric motor 2 driven. Is the electric motor 2 out of service, that is from the motor shaft 3 Decoupled fan wheel 4 driven by the wind of the motor vehicle. The airstream generates a dynamic pressure in front of the fan 4 , which is sufficient to the fan 4 to move.

Vorteilhafterweise ist der Freilauf 7 in die Nabe 8 des Lüfterrades 4 eingespritzt und wird gleichzeitig mit dem Lüfterrad 4 auf die Motorwelle 3 des Elektromotors 2 montiert. Durch die freie Beweglichkeit des Lüfterrades 4 bei ausgeschaltetem Elektromotor 2 vermindert sich der Strömungswiderstand durch das Lüfterrad 4. Dadurch muss der Elektromotor 2 des Motorkühlungsgebläses 1 seltener eingeschaltet werden, was das Bordnetz des Kraftfahrzeuges entlastet.Advantageously, the freewheel 7 into the hub 8th of the fan wheel 4 injected and simultaneously with the fan 4 on the motor shaft 3 of the electric motor 2 assembled. Due to the free mobility of the fan wheel 4 with the electric motor switched off 2 reduces the flow resistance through the fan 4 , This requires the electric motor 2 the engine cooling fan 1 rarely be turned on, which relieves the electrical system of the motor vehicle.

Das so ausgeführte Motorkühlungsgebläse 1 hat die Aufgabe, das in dem vor dem Lüfterrad 4 angeordneten und nicht weiter dargestellten Kühler enthaltene Kühlwasser, welches von dem Verbrennungsmotor aufgeheizt wurde, abzukühlen. Da bei hohen Fahrgeschwindigkeiten des Kraftfahrzeuges der Elektromotor 2 des Motorkühlungsgebläses 1 nicht eingeschaltet werden muss, um das Lüfterrad 4 zu bewegen, wird die Batterie des Kraftfahrzeuges entlastet und die Energiebilanz des Fahrzeuges verbessert.The engine cooling fan so executed 1 has the job in the front of the fan 4 arranged and not shown cooler contained cooling water, which was heated by the engine to cool. Since at high speeds of the motor vehicle, the electric motor 2 the engine cooling fan 1 does not need to be turned on to the fan 4 to move, the battery of the motor vehicle is relieved and improves the energy balance of the vehicle.

Vorteilhafterweise lässt sich die vorliegende Erfindung insbesondere bei Elektromotoren anwenden, die als elektronisch kommutierte Motoren ausgebildet sind. Bei solchen elektronisch kommutierten Motoren treten üblicherweise Probleme in der Elektronik auf, wenn der elektronisch kommutierte Motor durch das starr an der Motorwelle 3 befestigte Lüfterrad 4 angetrieben wird. Ein solcher Windmilling-Betrieb wird zuverlässig unterbunden.Advantageously, the present invention can be used in particular in electric motors, which are designed as electronically commutated motors. In such electronically commutated motors, problems usually occur in the electronics when the electronically commutated motor is rigidly attached to the motor shaft 3 attached fan wheel 4 is driven. Such a windmilling operation is reliably prevented.

Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung insbesondere für Elektrofahrzeuge von besonderer Bedeutung, da sich hier der anderweitige Verbrauch der in der Fahrzeugbatterie gespeicherten Energie sofort auf die Reichweite des Kraftfahrzeuges auswirkt.In addition, the present invention is particularly important for electric vehicles of particular importance, since here the other consumption of energy stored in the vehicle battery immediately affects the range of the motor vehicle.

Claims (6)

Motorkühlungsgebläse, insbesondere für einen Antriebsmotor eines Kraftfahrzeuges, umfassend einen Elektromotor (2), welcher ein auf der Motorwelle (3) des Elektromotors (2) angeordnetes Lüfterrad (4) antreibt, dadurch gekennzeichnet, dass das Lüfterrad (4) bei ausgeschaltetem Elektromotor (2) auf der Motorwelle (3) oder mit der Motorwelle (3) frei bewegbar ist.Engine cooling fan, in particular for a drive motor of a motor vehicle, comprising an electric motor ( 2 ), which one on the motor shaft ( 3 ) of the electric motor ( 2 ) arranged fan wheel ( 4 ), characterized in that the fan wheel ( 4 ) with the electric motor switched off ( 2 ) on the motor shaft ( 3 ) or with the motor shaft ( 3 ) is freely movable. Motorkühlungsgebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lüfterrad (4) über einen Freilauf (7) mit der Motorwelle (3) des Elektromotors (2) verbunden ist.Motor cooling fan according to claim 1, characterized in that the fan ( 4 ) via a freewheel ( 7 ) with the motor shaft ( 3 ) of the electric motor ( 2 ) connected is. Motorkühlungsgebläse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (7) in das Lüfterrad (4) integriert ist.Motor cooling fan according to claim 2, characterized in that the freewheel ( 7 ) in the fan wheel ( 4 ) is integrated. Motorkühlungsgebläse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (7) in eine Nabe (8) des Lüfterrades (4) eingespritzt ist.Motor cooling fan according to claim 3, characterized in that the freewheel ( 7 ) in a hub ( 8th ) of the fan wheel ( 4 ) is injected. Motorkühlungsgebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (7) Bestandteil des Elektromotors (3) ist.Motor cooling fan according to claim 1, characterized in that the freewheel ( 7 ) Component of the electric motor ( 3 ). Motorkühlungsgebläse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (7) innerhalb des Elektromotors (2), insbesondere zwischen einem Rotor und der Motorwelle (3) des Elektromotors (2), angeordnet ist.Motor cooling fan according to claim 5, characterized in that the freewheel ( 7 ) within the electric motor ( 2 ), in particular between a rotor and the motor shaft ( 3 ) of the electric motor ( 2 ) is arranged.
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