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Die Erfindung betrifft eine Kühlmantelanordnung für einen Elektromotor, mit einem Kühlmantel zur Aufnahme des Elektromotors, wobei der Kühlmantel umlaufend zu einer Hauptachse angeordnet ist, wobei der Kühlmantel einen Innenmantelabschnitt, einen Außenmantelabschnitt sowie Wandabschnitte aufweist, wobei die Wandabschnitte zwischen dem Innenmantelabschnitt und dem Außenmantelabschnitt angeordnet sind, so dass zwischen dem Innenmantelabschnitt und dem Außenmantelabschnitt Führungsbereiche zum Führen eines Kühlfluids gebildet sind, Die Erfindung betrifft ferner einen elektrischen Antrieb für ein Fahrzeug mit dieser Kühlmantelanordnung.
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Elektrofahrzeuge und Hybridfahrzeuge werden durch Elektromotoren angetrieben. Obwohl die Verlustwärme bei Elektromotoren im Vergleich zu Verbrennungsmotoren geringer ist, ergibt sich doch die Notwendigkeit, eine ausreichende Kühlung für die Elektromotoren bereitzustellen. Während bei leistungsschwachen Elektromotoren eine Luftkühlung ausreichend ist, ist bereits vorgeschlagen worden, bei Elektromotoren, die als Antriebsmotoren ausgebildet sind, eine aktive Flüssigkeitskühlung vorzusehen.
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In diesem Zusammenhang offenbart die Druckschrift
DE 10 2011 079 162 A1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, eine Getriebevorrichtung mit mindestens einem Elektromotor für ein Fahrzeug. Die Getriebevorrichtung weist ein Gehäuse sowie einen Kühlring auf, wobei in dem Kühlring ein Stator des Elektromotors angeordnet ist und in thermischen Kontakt mit diesem steht. Der Kühlring bildet gemeinsam mit dem Gehäuse Kühlkanäle aus, welche mit einem Kühlfluid durchströmt werden.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kühlmantelanordnung für einen Elektromotor vorzuschlagen, welcher fertigungstechnisch einfach herstellbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Kühlmantelanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch einen elektrischen Antrieb mit dieser Kühlmantelanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Im Rahmen der Erfindung wird somit eine Kühlmantelanordnung vorgeschlagen, welche für einen Elektromotor geeignet und/oder ausgebildet ist. Der Elektromotor weist bevorzugt einen Rotor und einen Stator auf. Der Elektromotor bzw. dessen Rotor ist bevorzugt als ein Innenläufer ausgebildet, wobei der Rotor in dem Stator angeordnet ist. Es ist vorgesehen, dass die Kühlmantelanordnung in einem thermischen Kontakt mit dem Elektromotor, insbesondere mit dem Stator, steht. Optional bildet der Elektromotor einen Bestandteil der Kühlmantelanordnung.
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Die Kühlmantelanordnung weist einen Kühlmantel auf, welcher zur Aufnahme und insbesondere zum Kühlen des Elektromotors ausgebildet ist. Insbesondere ist der Elektromotor in dem Kühlmantel angeordnet und/oder anordbar. Der Kühlmantel ist umlaufend zu einer Hauptachse angeordnet, wobei die Hauptachse besonders bevorzugt der Hauptdrehachse des Elektromotors entspricht. Die Aufnahme weist vorzugsweise eine zylinderförmige, insbesondere gerade zylinderförmige Innenoberfläche auf. Die Innenoberfläche des Kühlmantels steht in einem thermischen Kontakt mit dem Elektromotor, insbesondere mit dem Stator. Besonders bevorzugt ist der Stator in den Kühlmantel eingepresst, sodass eine Außenoberfläche des Stators in einem unmittelbaren körperlichen und damit thermischen Kontakt mit der Innenoberfläche des Kühlmantels steht. In dieser Ausgestaltung kann Abwärme aus dem Stator großflächig über die Innenoberfläche in den Kühlmantel geleitet werden. Alternativ kann der Stator in dem Kühlmantel eingegossen oder eingebettet sein, wobei die Abwärme von dem Stator über die Eingussmasse bzw. Einbettmasse mittelbar zu dem Kühlmantel geleitet wird. Insbesondere sind der Kühlmantel oder die Innenoberfläche des Kühlmantels und der Elektromotor koaxial und/oder konzentrisch zu der Hauptachse, insbesondere zu der Hauptdrehachse angeordnet.
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Der Kühlmantel weist einen Innenmantelabschnitt, einen Außenmantelabschnitt sowie Wandabschnitte auf. Es ist vorgesehen, dass der Innenmantelabschnitt in Bezug auf die Hauptachse radial innenliegend zu dem Außenmantelabschnitt angeordnet ist. Besonders bevorzugt trägt der Innenmantelabschnitt die Innenoberfläche des Kühlmantels. Alternativ oder ergänzend definiert der Außenmantelabschnitt eine äußere Fläche des Kühlmantels bzw. der Kühlmantelanordnung. Vorzugsweise ist die äußere Fläche in der Form als ein gerader Zylindermantel ausgebildet. Die Wandabschnitte sind in radialer Richtung zu der Hauptachse betrachtet zwischen dem Innenmantelabschnitt und dem Außenmantelabschnitt angeordnet. Die zueinander zugewandten Flächen des Innenmantelabschnitts und des Außenmantelabschnitts können beliebig ausgebildet sein. Durch das Zusammenwirken der Wandabschnitte, des Innenmantelabschnitts und des Außenmantelabschnitts werden Führungsbereiche zum Führen eines Kühlfluids in dem Kühlmantel gebildet. Das Kühlfluid ist besonders bevorzugt als eine Flüssigkeit ausgebildet.
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Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Innenmantelabschnitt, der Außenmantelabschnitt und die Wandabschnitte als ein einstückiges Mantelbauteil ausgebildet sind. Insbesondere besteht das Mantelbauteil aus einem durchgängigen Materialabschnitt. Im Speziellen sind der Innenmantelabschnitt, der Außenmantelabschnitt und die Wandabschnitte nahtlos miteinander verbunden. Besonders bevorzugt ist das Mantelbauteil aus Metall ausgebildet.
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Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass durch die einstückige, insbesondere einteilige Ausbildung des Mantelbauteils dieses in einem einheitlichen Fertigungsvorgang hergestellt werden kann und nicht aus mehreren Teilen zusammengesetzt werden muss. Dadurch ist die Fertigung vereinfacht und Fehlmontagen werden ausgeschlossen. Durch den einheitlichen Fertigungsvorgang wird insbesondere vermieden, dass – wie im Stand der Technik vorgeschlagen – ein aufwendiger Kühlring gefertigt werden muss, der dann gegen das Gehäuse als ein weiteres Teil in einem nächsten Schritt abgedichtet werden muss. Somit wird durch die Erfindung auch erreicht, dass die Dichtigkeit der Kühlmantelanordnung zumindest im Bereich des Mantelbauteils sehr hoch ist, da die Führungsbereiche nicht durch zueinander abgedichtete Abschnitte im Kühlmantel gebildet werden, sondern durch einstückige, insbesondere einteilige, im Speziellen nahtlos ineinander übergehende Materialabschnitte gebildet sind. Es ist jedoch optional möglich, dass in dem einstückigen Mantelbauteil noch weitere Zusatzwandabschnitte eingesetzt, eingeschoben oder auf andere Weise angeordnet und/oder befestigt sind.
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Zur Aufnahme des Elektromotors, insbesondere des Stators, ist es bevorzugt, dass das Mantelbauteil als ein Hohlzylinder und/oder als ein Rohr realisiert ist. Das Mantelbauteil, insbesondere der Hohlzylinder bzw. das Rohr weist bevorzugt eine gerade Form und einen kreisrunden, freien Innenquerschnitt auf.
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Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung ist das Mantelbauteil als ein Umformteil ausgebildet. Besonders bevorzugt ist das Mantelbauteil durch ein Strangpressverfahren hergestellt. Im Speziellen kann das Mantelbauteil aus einer Aluminiumlegierung realisiert sein, sodass das Mantelbauteil durch ein Aluminiumstrangpressverfahren hergestellt ist. Diese Umsetzung verbindet ein kostengünstiges Fertigungsverfahren mit einer Materialauswahl, welche sich zudem durch die hohe Wärmeleitfähigkeit des Werkstoffs der Aluminiumlegierung auszeichnet.
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Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist das Mantelbauteil als ein Urformteil ausgebildet. Besonders bevorzugt ist das Mantelbauteil in einem Gussverfahren hergestellt. In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass das Mantelbauteil mit Hilfe einer Form mit einem verlorenen Kern hergestellt wird. In dieser Ausgestaltung werden durch den verlorenen Kern die Führungsbereiche geformt.
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Sowohl bei einer Fertigung als Umformteil als auch bei einer Fertigung als Urformteil gibt es für den Querschnitt der Führungsbereiche hohe Freiheitsgrade bei der Gestaltung, sodass diese anwendungsgerecht ausgelegt werden können. Bei der alternativen Ausgestaltung als Umformteil können zudem Freiheitsgrade in axialer Erstreckung genutzt werden, um die Führungsbereiche anwendungsgerecht auslegen zu können.
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Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung sind die Führungsbereiche als Kühlkanalbereiche ausgebildet, wobei die Kühlkanalbereiche axial zu der Hauptachse ausgerichtet sind oder verlaufen. Insbesondere ist jeder der Kühlkanalbereiche als eine Durchgangsöffnung oder Bohrung in axialer Richtung ausgebildet. Der freie Querschnitt der Kühlkanalbereiche ist beliebig, insbesondere wenn diese urformend oder umformend gefertigt sind. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Fertigung des Kühlmantels vereinfacht werden kann, da die Kühlkanalbereiche entformbar realisiert sind oder im Strangpressverfahren durch die Matrize vorgegeben werden können. Diese Ausgestaltung hat neben den fertigungstechnischen Vorteilen den weiteren Nutzen, dass eine Qualitätsprüfung durch eine einfache visuelle Prüfung z.B. ausgebildet als eine Durchleucht-Prüfung erfolgen kann. Es ist insbesondere bevorzugt, dass alle Kühlkanalbereiche axial und/oder parallel zueinander ausgerichtet sind. Besonders bevorzugt sind die Kühlkanalbereiche in Umlaufrichtung um die Hauptachse regelmäßig verteilt.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Kühlmantelanordnung mindestens einen Abschlussabschnitt auf, wobei der Abschlussabschnitt axial zu der Hauptachse an dem Kühlmantel angeordnet ist. Der Abschlussabschnitt weist mindestens einen Umlenkbereich für das Kühlfluid auf oder bildet diesen aus, wobei durch den Umlenkbereich mindestens oder genau zwei Führungsbereiche des Kühlmantels strömungstechnisch miteinander verbunden sind. Somit kann – bezogen auf den mindestens einen Umlenkbereich – das Kühlfluid zunächst einen Führungsbereich axial entlang fließen, wird dann durch den mindestens einen Umlenkbereich um insbesondere 180 Grad umgelenkt und kann nachfolgend über einen anderen Führungsbereich zurückfließen. Besonders bevorzugt sind die Führungsbereiche als die axialen ausgerichteten Kühlkanalbereiche realisiert. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Abschlussabschnitt mehrere derartige Umlenkbereiche aufweist, sodass mehrere Paare von Kühlkanalbereichen u-förmig strömungstechnisch zusammengeschlossen werden.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kühlmantelanordnung zwei derartige Abschlussabschnitte aufweist, wobei die Abschlussabschnitte jedoch in der konkreten Ausgestaltung unterschiedlich ausgeführt sein können. Die Umlenkbereiche der zwei Abschlussabschnitte sind in Umlaufrichtung versetzt zueinander angeordnet. Durch die zwei Abschlussabschnitte werden längere Kühlschlangen oder eine längere Kühlschlange gebildet, wobei sich die Kühlschlange über mindestens zwei Kühlkanalbereiche, vorzugsweise über mindestens vier Kühlkanalbereiche und insbesondere über mindestens acht Kühlkanalbereiche erstreckt. In dieser Ausgestaltung wird durch die Kühlschlange ein mäandernder Verlauf für das Kühlfluid vorgegeben. Der Verlauf kann auch als zeilenförmig beschrieben werden, wobei die Zeiten durch die Kühlkanalbereiche und der Zeilenwechsel durch die Umlenkbereiche umgesetzt wird. Dabei wird das Kühlfluid entlang eines ersten Kühlkanalbereichs zu einem ersten Umlenkbereich geführt, dort umgelenkt und über einen zweiten Kühlkanalbereich zu einem zweiten Umlenkbereich auf der anderen axialen Seite des Kühlmantels geführt, dort wieder umgelenkt und über einen dritten Kühlkanalbereich weitergeführt. Dieses Umlenken kann sich über mehr als 5, vorzugsweise über mehr als 10 Kühlkanalbereiche erstrecken.
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In der Gesamtheit kann sogar vorgesehen sein, dass alle Führungsbereiche, insbesondere alle Kühlkanalbereiche, in genau einer Kühlschlange oder in einer begrenzten Anzahl von Kühlschlangen, wie z.B. genau zwei Kühlschlangen, zusammengefasst werden. Die Nutzung von genau zwei Kühlschlangen hat den Vorteil, dass der Kühlmantel in Umlaufrichtung in zwei Teile geteilt werden kann, wobei eine Hälfte des Kühlmantels über eine erste Kühlschlange und eine zweite Hälfte über eine zweite Kühlschlange gekühlt wird. In dieser Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass einer der Umlenkbereiche als ein Verteilungsbereich ausgebildet ist, der das zufließende Kühlfluid an einen Kühlkanalbereich oder auf zwei Kühlkanalbereiche von zwei voneinander getrennten Kühlschlangen verteilt und einer der Umlenkbereiche als ein Sammelbereich ausgebildet ist, der das Kühlfluid der zwei Kühlschlangen zusammenführt. Der Verteilungsbereich und der Sammelbereich weisen jeweils einen strömungstechnischen Anschluss zur Zuführung bzw. Abführung des Kühlfluids auf. Vorzugsweise sind der Verteilungsbereich und der Sammelbereich um 180° in Umlaufrichtung zu der Hauptachse versetzt angeordnet. Um den Anschluss zu erleichtern ist es bevorzugt, den Verteilungsbereich und den Sammelbereich in einem gemeinsamen Abschlussabschnitt anzuordnen.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist mindestens einer der Abschlussabschnitte als ein Lagerschild ausgebildet. Insbesondere weist der Abschlussabschnitt eine Aufnahme für eine Lagereinrichtung auf. Optional umfasst die Kühlmantelanordnung die Lagereinrichtung. Die Lagereinrichtung ist beispielsweise als eine Gleitlagereinrichtung oder als eine Wälzlagereinrichtung ausgebildet und dient zur Lagerung einer Rotorwelle des Elektromotors. Alternativ hierzu ist in dem Lagerschild eine Lagerung für die Rotorwelle integriert. Damit werden in dem Abschlussabschnitt zumindest zwei Funktionen umgesetzt, nämlich die Kühlfluidumlenkung sowie die Bereitstellung einer Aufnahme für die Lagereinrichtung oder die Lagerung selbst.
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Bei einer ersten möglichen Ausgestaltung der Erfindung sind mindestens einer der Abschlussabschnitte oder beide Abschlussabschnitte als ein Blechformbauteil ausgebildet. In dieser Ausgestaltung sind die Umlenkbereiche als Umformbereiche in dem Blechformbauteil realisiert. Beispielsweise wird das Blechformbauteil aus einem Blech, insbesondere einem planen Blech als Halbzeug gefertigt und die Umformbereiche und optional ergänzend die Aufnahme für die Lagereinrichtung oder die Lagerung umformtechnisch eingebracht. Etwaige Anschlussstücke zur Zuführung oder Ableitung des Kühlfluids können z.B. durch angeschweißte Anschlussstücke umgesetzt werden.
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Bei einer zweiten möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens einer der Abschlussabschnitte oder beide Abschlussabschnitte als ein Gussbauteil ausgebildet, sodass der Abschlussabschnitt über ein Urformverfahren realisiert ist. Diese Fertigungsalternative hat den Vorteil, dass z.B. die Anschlussstücke für die Zuführung und Abführung des Kühlfluids unmittelbar in das Lagerschild eingeschraubt werden können.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft einen elektrischen Antrieb für ein Fahrzeug mit einem Elektromotor oder das Fahrzeug mit dem elektrischen Antrieb, wobei der elektrische Antrieb eine Kühlmantelanordnung umfasst, wie diese zuvor beschrieben wurde bzw. nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Der Elektromotor ist in der Kühlmantelanordnung angeordnet. Besonders bevorzugt ist der Stator des Elektromotors in den Kühlmantel eingepresst und/oder eingegossen und/oder eingebettet. Der elektrische Antrieb kann als eine elektrische Achse, als ein Radnabenmotor oder als ein Teil eines Hybridantriebsstrangs ausgebildet sein.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie den beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
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1 eine schematische dreidimensionale Darstellung einer Kühlmantelanordnung für einen Elektromotor als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 eine Längsschnittdarstellung der Kühlmantelanordnung in der 1;
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3 einen Detailausschnitt im Bereich eines Abschlussabschnittes der Kühlmantelanordnung in einer ersten Blickrichtung;
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4 das gleiche Detail wie in der 3 in einer zweiten Blickrichtung,
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5a, b eine schematische dreidimensionale Darstellung bzw. Längsschnittdarstellung einer Kühlmantelanordnung für einen Elektromotor als ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die 1 zeigt in einer schematischen dreidimensionalen Darstellung eine Kühlmantelanordnung 1 für einen Elektromotor eines Fahrzeugs (nicht gezeigt) als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die Kühlmantelanordnung 1 umfasst einen Kühlmantel 2 sowie zwei Abschlussabschnitte 3a, b, welche beidseitig zu dem Kühlmantel 2 angeordnet sind. Die Aufgabe des Kühlmantels 2 bzw. der Kühlmantelanordnung 1 ist es, Wärme, die im Betrieb des Elektromotors entsteht, abzutransportieren. Der Kühlmantel 2 weist eine gerade, zylinderförmige Aufnahme 4 auf, welche zur Aufnahme eines Elektromotors dient. Der Kühlmantel 2 ist als ein gerader Hohlzylinder ausgebildet und definiert mit seiner Symmetrieachse eine Hauptachse H. Im eingebauten Zustand entspricht der Hauptachse H die Hauptdrehachse einer Rotorwelle des Elektromotors. Eine Innenoberfläche 5 des Kühlmantels 2 ist gerade, hohlzylinderförmig ausgebildet, wobei im eingebauten Zustand ein Stator des Elektromotors wahlweise in dem Kühlmantel 2 derart eingepresst ist, dass die Innenoberfläche 5 flächig an dem Stator anliegt. Alternativ hierzu kann der Stator auch in die Aufnahme 4 über eine formlose Masse eingebettet sein, wobei die formlose Masse als ein Wärmeleiter zwischen dem Stator und dem Kühlmantel 2 wirkt.
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Die Abschlussabschnitte 3a, b sind als Abschlussdeckel ausgebildet und sitzen endseitig auf dem Kühlmantel 2, sodass die Aufnahme 4 endseitig abgeschlossen ist. Jeder der Abschlussabschnitte 3a, b trägt eine Lageraufnahme 6a, b, welche zur Lagerung der Rotorwelle des Elektromotors dient. In die Lageraufnahme 6a, b kann eine Lagereinrichtung, wie z.B. eine Wälzlagereinrichtung oder eine Gleitlagereinrichtung eingesetzt sein. Alternativ hierzu ist statt einer Lageraufnahme 6a, b eine Lagerung einstückig in die Abschlussabschnitte 3a, b eingebracht. Die Abschlussabschnitte 3a, b bilden damit Lagerschilder für den Elektromotor.
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Wie sich in Zusammenschau der 1, 2 und 4 ergibt, ist in dem Kühlmantel 2 eine Mehrzahl von Führungsbereichen 7 angeordnet, welche als Kühlkanalbereiche 8 ausgebildet sind und welche sich axial und damit parallel zur Hauptachse H durchgängig von einer ersten axialen Seite oder Stirnseite zu einer zweiten axialen Seite oder Stirnseite des Kühlmantels 2 erstrecken. Insbesondere sind die Kühlkanalbereiche geradlinig ausgebildet.
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Gedanklich und wie in 4 vergrößert illustriert kann der Kühlmantel 2 in einen Innenmantelabschnitt 9, einen Außenmantelabschnitt 10 sowie eine Mehrzahl von Wandabschnitten 11 unterteilt werden, wobei die Wandabschnitte 11 in Umlaufrichtung die einzelnen Kühlkanalbereiche 8 isolieren. Der Innenmantelabschnitt 9 stellt die Innenoberfläche 5 bereit. Der Außenmantelabschnitt 10 bildet eine Außenfläche des Kühlmantels 2. Der Innenmantelabschnitt 9 ist radial innenliegend zu dem Außenmantelabschnitt 10 angeordnet. Die Wandabschnitte 11 sind in radialer Richtung zu der Hauptachse H zwischen dem Innenmantelabschnitt 9 und dem Außenmantelabschnitt 10 positioniert. Die Wandbereiche 11 sind in axialer Richtung zu der Hauptachse H durchgängig oder mit konstantem Querschnitt ausgebildet. Die Kühlkanalbereiche 8 weisen vorzugsweise in axialer Richtung einen konstanten Querschnitt über zumindest 80 % die axiale Länge, vorzugsweise über die gesamte axiale Länge auf. Alternativ hierzu sind die Kühlkanalbereiche 8 zumindest entformbar ausgebildet. In dem Ausführungsbeispiel in der 1 ist der Querschnitt oval ausgebildet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Kühlmantel 2 z.B. mehr als 20 derartige Kühlkanalbereiche 8 auf, welche jeweils zueinander parallel und parallel zu der Hauptachse H ausgerichtet sind und voneinander durch die Wandabschnitte 11 getrennt sind.
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Der Kühlmantel 2 ist als ein einstückiges Mantelbauteil 12 ausgebildet, sodass insbesondere der Innenmantelabschnitt 9, der Außenmantelabschnitt 10 und die Wandabschnitte 11 nahtlos aus einem gemeinsamen Material gefertigt sind. Durch die einstückige Ausbildung des Mantelbauteils 12 ist sichergestellt, dass Undichtigkeiten z.B. aufgrund von Montagefehlern oder im späteren Betrieb vermieden werden. Ferner ist das Mantelbauteil 12 dauerstabil ausgebildet.
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Das Mantelbauteil 12 wird z.B. über ein Umformverfahren, wie das Aluminiumstrangpressen hergestellt. In dieser Ausgestaltung kann insbesondere eine Massenfertigung kostengünstig umgesetzt werden. Die Kühlkanalbereiche 8 werden durch die Matrizenform vorgegeben und erhalten auf diese Weise den konstanten Querschnitt. Alternativ hierzu wird das Mantelbauteil 12 in einem Gießverfahren z.B. mit verlorenem Kern hergestellt. Diese Fertigungsvariante hat den Vorteil, dass der geometrischen Ausführung der Kühlkanalbereichen 8 kaum gestalterische Grenzen gesetzt sind. Allerdings verlaufen alle Kühlkanalbereiche 8 exakt in axialer Richtung. Dies hat den Vorteil, dass eine Qualitätssicherung des Mantelbauteils 12 sehr einfach realisiert werden kann, da dies durch eine Durchleuchtprüfung erfolgen kann.
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Die Umlenkung des Kühlfluids wird dagegen in den Abschlussabschnitten 3 a, b umgesetzt. Wie sich aus den 3 und 4 ergibt, weist der gezeigte Abschlussabschnitt 3a eine Mehrzahl von Umlenkbereichen 13 auf, wobei die Umlenkbereiche 13 jeweils zwei benachbart zueinander angeordnete Kühlkanalbereiche 8 strömungstechnisch miteinander verbinden. Insbesondere werden über die Umlenkbereiche 13 zwei der Kühlkanalbereiche 8 u-förmig miteinander verbunden. Auf der gegenüberliegenden axialen Seite weist der Abschlussabschnitt 3b ebenfalls derartige Umlenkbereiche 13 auf, wobei jedoch nicht die gleichen Kühlkanalbereiche 8 strömungstechnisch miteinander verbunden werden, sondern die Umlenkbereiche 13 um einen Kühlkanalbereich 8 versetzt angeordnet sind, so dass Kühlschlangen 14a, b erzeugt werden, die mäandernd oder zeilenartig um den Kühlmantel 2 geführt sind. In der 1 ist der mäandernde Verlauf der Kühlschlangen 14a, b zeichnerisch angedeutet.
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Der Abschlussabschnitt 3a weist einen Verteilungsbereich 15 mit einem Zuführanschlussabschnitt 16 und einen Sammelbereich 17 mit einem Abführanschlussabschnitt 17 auf. Der Zuführanschlussabschnitt 16 ist als ein Stutzen ausgebildet und dient als Schnittstelle zur Zuführung des Kühlfluids, insbesondere der Kühlflüssigkeit oder als Vorlauf. Der Abführanschlussabschnitt 18 ist als ein Stutzen ausgebildet und dient als Schnittstelle zum Abführen oder Ableiten des Kühlfluids oder als Rücklauf. Der Zuführanschlussabschnitt 16 ist um 180° versetzt zu dem Abführanschlussabschnitt 18 angeordnet. Der Verteilungsbereich 15 ist ähnlich wie einer der Umlenkbereiche 13 ausgebildet und verteilt das über den Zuführanschlussabschnitt 16 zulaufende Kühlfluid auf zwei benachbarte Kühlkanalabschnitte 8, die dann den Beginn einer der Kühlschlangen 14a bzw. b bilden. Die Enden der beiden Kühlschlangen 14a, b laufen in dem Sammelbereich 17 zusammen, der zwei Kühlkanalabschnitte 8 und den Abführanschlussabschnitt 18 strömungstechnisch verbindet. Die eine Kühlschlange 14a läuft gegen Uhrzeigersinn in Umlaufrichtung um die Hauptachse H, die andere Kühlschlange 14b läuft in Gegenrichtung.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Abschlussabschnitte 3a, b als Blechformbauteile ausgebildet, die z.B. aus einem Blechabschnitt umformtechnisch gefertigt sind. Die Umlenkbereiche 13 und der Verteilungsbereich 15 sowie der Sammelbereich 17 sind jeweils als Vertiefungen eingeformt. Der Zuführanschlussabschnitt 16 und der Abführanschlussabschnitt 18 sind z.B. angeschweißt.
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Die 5a und 5b zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei bei dem zweiten Ausführungsbeispiel die Abschlussabschnitte 3a, b als Gussteile gefertigt sein. Die Umlenkbereiche 13 und der Verteilungsbereich 15 sowie der Sammelbereich 17 sind jeweils als Vertiefungen oder Leerbereiche in dem Vollmaterial des Abschlussabschnitts 3a, b ausgebildet. In dieser Ausführungsvariante können der Zuführanschlussabschnitt und der Abführanschlussabschnitt unmittelbar in Gewindelöcher 19 der Abschlussabschnitte 3a, b eingeschraubt werden. Die Lageraufnahmen 6a, b sind in den Abschlussabschnitten 3a, b einstückig ausgebildet sein, alternativ können diese auch als Einsätze realisiert sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kühlmantelanordnung
- 2
- Kühlmantel
- 3a, b
- Abschlussabschnitt
- 4
- Aufnahme
- 5
- Innenoberfläche
- 6a, b
- Lageraufnahme
- 7
- Führungsbereich
- 8
- Kühlkanalbereich
- 9
- Innenmantelabschnitt
- 10
- Außenmantelabschnitt
- 11
- Wandabschnitt
- 12
- Mantelbauteil
- 13
- Umlenkbereich
- 14a, b
- Kühlschlange
- 15
- Verteilungsbereich
- 16
- Zuführanschlussabschnitt
- 17
- Sammelbereich
- 18
- Abführanschlussabschnitt
- 19
- Gewindelöcher
- H
- Hauptachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011079162 A1 [0003]
