DE102017116352A1

DE102017116352A1 - Kühlerlüftermodul

Info

Publication number: DE102017116352A1
Application number: DE102017116352.2A
Authority: DE
Inventors: Antje Findeisen; Tilman Schäfer
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2017-07-20
Filing date: 2017-07-20
Publication date: 2019-01-24
Also published as: KR20200019975A; US20210148277A1; CN110799756A; US11220953B2; JP2020527208A; WO2019016295A1; EP3655661A1; KR102296698B1; EP3655661B1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlerlüftermodul 10, aufweisend: eine Lüfterzarge 2, eine Lüfterradausnehmung 4, welche in der Lüfterzarge 2 ausgebildet ist, wobei die Lüfterradausnehmung 4 durch einen Zargenring 2a begrenzt wird, einen Motorhalter 3, welcher innerhalb der Lüfterradausnehmung 4 angeordnet ist und welcher über Streben 7 mit der Lüfterzarge 2 mechanisch verbunden ist, einen Motor 5, insbesondere Elektromotor 5, welcher zumindest teilweise in dem Motorhalter 3 gehalten ist; und ein Lüfterrad 6, welches in der Lüfterradausnehmung 4 angeordnet ist und welches von dem Motor 5 rotatorisch angetrieben wird, wobei das Kühlerlüftermodul 10 weiterhin ein separat ausgebildetes, ringförmiges Strukturelement 8 aufweist, welches an dem Zargenring 2a angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kühlerlüftermodul, insbesondere ein elektrisch betriebenes Kühlerlüftermodul, insbesondere für Kraftfahrzeuge, insbesondere mit in Strömungsrichtung gesehen vorne liegenden Streben.
Das Kühlsystem eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, führt hauptsächlich diejenige Wärme ab, welche an die Wände von Brennräumen und Zylindern abgegeben wird, weil der Verbrennungsprozess nicht ideal verläuft. Da zu hohe Temperaturen den Motor beschädigen würden (Abreißen des Schmierfilms, Verbrennen der Ventile etc.), muss der Verbrennungsmotor aktiv gekühlt werden.
Moderne Verbrennungsmotoren, insbesondere Viertaktmotoren in Kraftfahrzeugen, werden bis auf wenige Ausnahmen flüssigkeitsgekühlt, wobei in der Regel ein Gemisch aus Wasser, Frostschutzmittel und Korrosionsschutzmittel als Kühlflüssigkeit zum Einsatz kommt.
Die Kühlflüssigkeit wird über Schläuche, Rohre und/oder Kanäle durch den Motor (Zylinderkopf und Motorblock) sowie ggfs. durch thermisch stark beanspruchte Anbauteile des Motors, wie Abgasturbolader, Generator oder Abgasrückführkühler, gepumpt. Hierbei nimmt die Kühlflüssigkeit Wärmeenergie auf und führt sie aus den oben genannten Komponenten ab. Die erwärmte Kühlflüssigkeit fließt weiter zu einem Kühler. Dieser Kühler - früher oftmals aus Messing, heute zumeist aus Aluminium - ist meist an der Front des Kraftahrzeuges angebracht, wo ein Luftstrom Wärmeenergie vom Kühlmittel aufnimmt und dieses damit abkühlt, bevor es wieder zum Motor zurückfließt, wodurch der Kühlmittelkreislauf geschlossen ist.
Um die Luft durch den Kühler zu treiben, wird in Strömungsrichtung gesehen vor dem Kühler (d.h. stromaufwärtig) oder nach dem Kühler (d.h. stromabwärtig) ein Kühlerlüftermodul vorgesehen, welches mechanisch über einen Riementrieb oder elektrisch über einen Elektromotor angetrieben sein kann. Die folgenden Ausführungen beziehen sich auf ein elektrisch angetriebenes Kühlerlüftermodul.
Ein Kühlerlüftermodul besteht klassisch aus einer Lüfterzarge, welche eine Lüfterradausnehmung aufweist. In der Lüfterradausnehmung ist ein Motorhalter angeordnet, welcher über Streben mit der Lüfterzarge mechanisch verbunden ist. Die Streben können ausgehend vom Luftvolumenstrom auf der stromabwärtigen oder stromaufwärtigen Seite der Lüfterzarge angeordnet sein. In dem Motorhalter ist ein Motor, insbesondere ein Elektromotor, gehalten. An einer Abtriebswelle des Elektromotors ist ein Lüfterrad angeordnet, welches sich - durch den Elektromotor angetrieben - in der Lüfterradausnehmung dreht. Aufgrund der Größe der Lüfterradausnehmung, welche mitunter 70 % der Fläche der Lüfterzarge einnimmt, ergeben sich Herausforderungen, die notwendige Stabilität des Gesamtsystems bereitzustellen, insbesondere ohne die Luftfördereigenschaften wesentlich zu beeinträchtigen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vorteilhaftes Kühlerlüftermodul anzugeben, welches insbesondere hinsichtlich seiner Steifigkeit und/oder seiner Luftfördereigenschaften und/oder hinsichtlich weiterer bereitgestellter Funktionen vorteilhaft ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst. Zu bevorzugende Weiterbildungen des Kühlerlüftermoduls sind Gegenstand der Unteransprüche und der nachfolgenden Beschreibung.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Kühlerlüftermodul, aufweisend eine Lüfterzarge, eine Lüfterradausnehmung, welche in der Lüfterzarge ausgebildet ist, wobei die Lüfterradausnehmung durch einen Zargenring begrenzt wird, einen Motorhalter, welcher innerhalb der Lüfterradausnehmung angeordnet ist und welcher über Streben mit der Lüfterzarge mechanisch verbunden ist, einen Motor, insbesondere Elektromotor, welcher zumindest teilweise in dem Motorhalter gehalten ist, und ein Lüfterrad, welches in der Lüfterradausnehmung angeordnet ist und welches von dem Motor rotatorisch angetrieben wird, wobei das Kühlerlüftermodul weiterhin ein separat ausgebildetes, ringförmiges Strukturelement aufweist, welches an dem Zargenring angeordnet ist.
Dies ist nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung insbesondere vorteilhaft, da auf diese Weise eine günstige Steifigkeit des Kühlerlüftermoduls erreicht werden kann. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da die Lüfterzarge verstärkt ist, insbesondere im Bereich der Lüfterradausnehmung, welche in vorbekannten Lösungen aufgrund ihrer Ausgestaltung als wenigstens im Wesentlichen materialfreier Durchbruch häufig zu einer erheblichen Reduzierung der Gesamtsteifigkeit des Kühlerlüftermoduls führte.
Nach einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung weist die Lüfterzarge ein Kunststoffmaterial auf, insbesondere ist die Lüfterzarge aus einem Kunststoffmaterial gebildet, und/oder ist die Lüfterzarge mittels eines Kunststoffspritzgießverfahrens hergestellt. Bei Kunststoffbauteilen, insbesondere bei spritzgegossenen Kunststoffbauteilen, gilt es, Materialansammlungen bzw. - verdickungen zu vermeiden, da diese mit einer erhöhten Wahrscheinlichkeit zu Lunkern, das heißt zu Hohlräumen innerhalb des Kunststoffmaterials, führen, welche aufgrund des sich während des Abkühlens zusammenziehenden Kunststoffmaterials entstehen und dabei eine mitunter erhebliche Verringerung der Steifigkeit des Kühlerlüftermoduls, insbesondere der Lüfterzarge, bewirken. Nach der oben beschriebenen Ausführung kann der die Lüfterradausnehmung begrenzende Zargenring vergleichsweise dünnwandig ausgelegt werden, was zu einer Reduzierung der Lunkerwahrscheinlichkeit führt. Die durch die verringerte Wandstärke willentlich verringerte Steifigkeit der Lüfterzarge wird wenigstens kompensiert durch das separat ausgebildete ringförmige Strukturelement, welches an dem Zargenring angeordnet ist.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist die oben dargestellte Lösung insbesondere vorteilhaft, da die separate Ausbildung des ringförmigen Strukturelements zu vorteilhaften Montageprozessen führen kann. Entsprechend eines bevorzugten Montageprozesses wird das separat ausgebildete ringförmige Strukturelement an dem Zargenring angeordnet, nachdem das Lüfterrad in der Lüfterradausnehmung angeordnet wurde. Bekanntlich weist ein Kühlerlüftermodul zwischen einem in radialer Richtung außenliegenden Rand des Lüfterrades und dem Zargenring einen Spalt auf, welcher sich nachteilig auf das Luftfördervolumen pro Zeit auswirkt. Aus diesem Grund ist es eine bekannte Maßnahme, diesen Spalt möglichst eng auszulegen, um die im weiteren Verlauf genauer beschriebene Spaltströmung zu minimieren. Dieser Ansatz führt regelmäßig zu erhöhten Anforderungen an die Präzision der Montage des Lüfterrades innerhalb der Lüfterradausnehmung aufgrund der hohen Anforderungen an die Genauigkeit der Positionierung von Lüfterzarge und Lüfterrad relativ zueinander. Das erfindungsgemäße separat ausgebildete, ringförmige Strukturelement ist nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung insofern vorteilhaft, da auf diese Weise ein größerer, die Montage erleichternder Spalt zwischen Lüfterrad und Lüfterradausnehmung toleriert werden kann, welcher im Nachgang durch die Anordnung des separat ausgebildeten, ringförmigen Strukturelements nach der Montage des Lüfterrades in der Lüfterradausnehmung auf ein gewünschtes Maß reduziert wird.
Ein „Kühlerlüftermodul“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere eine Baugruppe, welche in Strömungsrichtung gesehen vor oder nach einem Kühler eines Fahrzeugs angeordnet ist und welche dafür vorgesehen, insbesondere eingerichtet, ist, einen Luftvolumenstrom zu erzeugen, welcher sich durch den Kühler hindurch oder um den Kühler herum erstreckt, wobei der Luftvolumenstrom thermische Energie von dem Kühler aufnimmt.
Eine „Lüfterzarge“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere ein Rahmen, in welchem das Lüfterrad gehalten ist, und selbst wiederum bevorzugt an oder in der Nähe eines Kühlers angeordnet, insbesondere befestigt, ist. Eine Lüfterzarge im Sinne der vorliegenden Erfindung weist bevorzugt ein Kunststoffmaterial, insbesondere einen Kunststoff-Compound, auf, insbesondere ist die Lüfterzarge aus diesem gebildet. Zusätzlich und/oder alternativ weist die Lüfterzarge ein Metallmaterial, zum Beispiel Eisen, Stahl, Aluminium, Magnesium oder dergleichen, auf, insbesondere ist zumindest teilweise, insbesondere wenigstens im Wesentlichen, insbesondere vollständig, aus diesem gebildet. Nach einer Ausführung kann eine Lüfterzarge auch mehr als eine Lüfterradausnehmung, einen Motorhalter, einen Motor und ein Lüfterrad aufweisen, insbesondere ist die vorliegende Erfindung zum Einsatz in Kühlerlüftermodulen mit zwei oder mehr, insbesondere zwei, Lüfterrädern geeignet. Nach einer Ausführung weist die Lüfterzarge zusätzlich wenigstens eine verschließbare Öffnung, insbesondere wenigstens eine Klappe, insbesondere eine Mehrzahl derselben, auf. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da auf diese Weise weitere Luftführungseigenschaften realisiert werden können.
Eine „Lüfterradausnehmung“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere eine Materialaussparung innerhalb der Lüfterzarge. In der Lüfterradausnehmung erstrecken sich nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung Streben, welche einen ebenfalls in der Lüfterradausnehmung angeordneten Motorhalter mit der Lüfterzarge mechanisch, insbesondere und elektrisch und/oder elektronisch, verbinden. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Lüfterradausnehmung durch einen Zargenring begrenzt.
Ein „Zargenring“ im Sinne der vorliegenden Erfindung begrenzt die Lüfterradausnehmung in einer Ebene senkrecht zur Rotationsachse des Lüfterrades, wobei die Ebene insbesondere mit der Erstreckungsrichtung der Lüfterzarge wenigstens im Wesentlichen identisch ist. Der Zargenring kann entweder durch eine Kante der Lüfterradausnehmung gebildet sein und/oder eine sich in axialer Richtung ausdehnende Zylinderfläche aufweisen, welche bevorzugt einteilig mit der Lüfterzarge ausgebildet ist.
Ein „Motorhalter“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere eine Einrichtung zur mechanischen Befestigung des Motors an der Lüfterzarge, insbesondere zur Bereitstellung des dem Lüfterrad entgegenwirkenden Drehmoments. Nach einer Ausführung ist der Motorhalter eine wenigstens im Wesentlichen ringförmige Struktur, in welcher der Motor gehalten ist. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da auf diese Weise eine vorteilhafte Kühlluftströmung durch den Motor nicht beeinträchtigt wird.
„Streben“ im Sinne der vorliegenden Erfindung sind insbesondere balken- oder sichelförmige Strukturen, welche eine mechanische Verbindung zwischen dem Motorhalter und der Lüfterzarge bereitstellen. Beispielhaft können die Streben einen tropfenförmigen Querschnitt aufweisen, um vorteilhafte aerodynamische und/oder akustische Effekte zu erzielen.
Ein „Motor“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere eine Maschine, die mechanische Arbeit verrichtet, indem sie eine Energieform, zum Beispiel thermische/chemische oder elektrische Energie, in Bewegungsenergie, insbesondere ein Drehmoment, umwandelt. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da auf diese Weise die Lüfterzarge bis auf die Zufuhr von Energie wenigstens im Wesentlichen autark betrieben werden kann, das heißt ohne von extern mit Bewegungsenergie versorgt zu werden, wie zum Beispiel über einen Keil- oder Zahnriemen.
Ein „Elektromotor“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein elektromechanischer Wandler (elektrische Maschine), der elektrische Leistung in mechanische Leistung, insbesondere in ein Drehmoment, umwandelt. Der Begriff Elektromotor im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst, ist aber nicht beschränkt auf Gleichstrommotoren, Wechselstrommotoren und Drehstrommotoren bzw. bürstenbehaftete und bürstenlose Elektromotoren bzw. Innenläufer- und Außenläufermotoren. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da elektrische Energie eine im Vergleich zu mechanischer oder chemischer Energie leicht zu übertragende Energieform darstellt, mit welcher das erforderliche Drehmoment zum Antrieb des Lüfterrades bereitgestellt wird.
Ein „Lüfterrad“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere eine rotationssymmetrische Komponente, welche eine Nabe, insbesondere einen Nabentopf, welcher das Lüfterrad mit dem Motor, insbesondere über eine aus diesem herausragende Welle, verbindet in einer Weise, dass das Drehmoment, welches von dem Motor erzeugt wird, wenigstens im Wesentlichen vollständig auf das Lüfterrad übertragen wird. Weiterhin weist das Lüfterrad eine Mehrzahl an Flügeln auf, welche dafür vorgesehen, insbesondere eingerichtet, sind, einen Luftvolumenstrom zu erzeugen, sobald das Lüfterrad in eine rotatorische Bewegung versetzt wird. Die Flügel sind dabei bevorzugt gegenüber der Rotationsachse geneigt in einem Winkelbereich von -90° bis +90°. Optional, wenn auch bevorzugt, sind die in axialer Richtung außenliegenden Spitzen der Flügel über einen Flügelradaußenring miteinander verbunden. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da auf diese Weise eine erhöhte mechanische Festigkeit des Lüfterrades erreicht wird und ein definierter, wenigstens im Wesentlichen konstanter, Spalt zwischen Zargenring und Lüfterradaußenring bereitgestellt wird, was wiederum zu vorteilhaften aerodynamischen und/oder akustischen Effekten führt.
Ein „separat ausgebildetes ringförmiges Strukturelement“ im Sinne der vorliegenden Erfindung ist insbesondere ein unabhängig von der Lüfterzarge hergestelltes Bauteil, welches erst im Laufe der Montage an der Lüfterzarge, insbesondere an dem Zargenring, angeordnet wird. Ein Zargenring im Sinne der vorliegenden Erfindung weist nach einer Ausführung ein Material auf, aus einer Gruppe, aufweisend Duroplast, Thermoplast, Thermoplast-Compound, Eisen, Stahl, Aluminium, Magnesium oder dergleichen oder einer Mischung derselben. Insbesondere ist das separat ausgebildete ringförmige Strukturelement aus einem Material der vorgenannten Gruppe wenigstens im Wesentlichen, insbesondere vollständig, ausgebildet. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da auf diese Weise für das separat ausgebildete ringförmige Strukturelement ein von der Lüfterzarge abweichendes Material gewählt werden kann, was zusätzlichen Freiraum bei der mechanischen und akustischen Ausgestaltung des Kühlerlüftermoduls ermöglicht.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist der Zargenring eine zylinderförmige Mantelfläche auf, insbesondere wobei ein Normalenvektor der zylinderförmigen Mantelfläche wenigstens im Wesentlichen senkrecht zu der Rotationsachse des Lüfterrades ausgerichtet ist. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da auf diese Weise ein Luftleitelement bereitgestellt wird, welches im Bereich des Lüfterrades, genauer gesagt im Bereich der größten Kompressionen und Verwirbelungen, eine Führung des Luftstroms ermöglicht und somit in vorteilhafter Weise eine verlustreduzierte zielgerichtete Luftstromführung in Richtung des Kühlers beziehungsweise des Abluftpfades ermöglicht.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist der Zargenring einteilig mit der Lüfterzarge ausgebildet. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da auf diese Weise ein wirtschaftlich vorteilhafter Fertigungsprozess realisiert werden kann.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung erstreckt sich der Zargenring in stromabwärtiger Richtung von der Lüfterzarge weg bis zu einem freien Ende hin. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da auf diese Weise aus mechanischen Gründen nicht benötigtes Material eingespart werden kann, da der Luftvolumenstrom in der Regel eine geringe kinetische Energie aufweist, so dass auf umfangreiche Abstützstrukturen verzichtet werden kann.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist das ringförmige Strukturelement in einem Radialquerschnitt eine U-förmige Querschnittsgeometrie auf. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da auf diese Weise eine stabile Struktur geschaffen wird, welche dafür vorgesehen, insbesondere eingerichtet, ist, die mechanische Steifigkeit des Kühlerlüftermoduls, insbesondere im Bereich der Lüfterradausnehmung, zu verbessern.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist das freie Ende des Zargenrings von dem ringförmigen Strukturelement in radialer und/oder axialer Richtung umgriffen und/oder zumindest teilweise in der U-förmigen Querschnittgeometrie des ringförmigen Strukturelements aufgenommen. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da auf diese Weise der zwischen Lüfterrad und Zargenring bestehende Spalt entsprechend der aerodynamischen und/oder akustischen und/oder mechanischen Eigenschaften an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden kann. Auf diese Weise ist es darüber hinaus in besonders vorteilhafter Weise möglich, die oben bereits erläuterte nachträgliche, das heißt nach der Montage des Lüfterrades an der Lüfterzarge, Verringerung des Luftspalts zwischen dem Zargenring und dem Lüfterradaußenring zu realisieren. Mit anderen Worten: das ringförmige Strukturelement wird nach einer Ausführung mit der offenen Seite über den Zargenring zumindest teilweise übergestülpt, wobei der Zargenring in der wenigstens im Wesentlichen spaltförmigen Ausnehmung des ringförmigen Strukturelementes zumindest teilweise, insbesondere wenigstens im Wesentlichen vollständig, insbesondere vollständig, aufgenommen ist.
Nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung sind die Streben auf einer stromaufwärtigen Seite der Lüfterzarge angeordnet. Dies ist insofern wesentlich, da die Anordnung der Streben auf der stromaufwärtigen oder stromabwärtigen Seite der Lüfterzarge, mit anderen Worten der Saug- oder der Druckseite des Lüfterrades zu signifikant unterschiedlichen Strömungseigenschaften führen, welche im Zuge der Auslegung zu berücksichtigen sind. Nach einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist das separat ausgebildete ringförmige Strukturelement auf der den Streben entgegengesetzten Seite der Lüfterzarge angeordnet. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da auf diese Weise auf die Verbindungsstellen zwischen Lüfterzarge und Streben keine Rücksicht genommen werden muss, sondern bevorzugt ein im Bereich des Zargenrings wenigstens im Wesentlichen rotationssymmetrischer Körper zugrunde gelegt werden kann. Nach einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung weist das ringförmige Strukturelement wenigstens ein Befestigungsmittel, insbesondere einen Befestigungsflansch, auf, welcher dafür vorgesehen, insbesondere eingerichtet, ist, das ringförmige Strukturelement an der Lüfterzarge zu halten. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da auf diese Weise eine einfache Möglichkeit bereitgestellt werden kann, das separat ausgebildete ringförmige Strukturelement, insbesondere nach der Montage des Lüfterrades an der Lüfterzarge, mechanisch an der Lüfterzarge zu befestigen. Zur Befestigung des separat ausgebildeten ringförmigen Strukturelements an der Lüfterzarge kommen insbesondere Schrauben, Clips, Nieten oder dergleichen in Betracht. Darüber hinaus ist es möglich, das separat ausgebildete, ringförmige Strukturelement mittels eines Klebe- oder Schweißprozesses an der Lüfterzarge zu befestigen.
Nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das ringförmige Strukturelement, insbesondere rippenförmige, Versteifungsmittel auf, welche sich an einer dem Zargenring gegenüberliegenden Oberfläche des ringförmigen Strukturelements, insbesondere in radialer und/oder axialer Richtung, erstrecken. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da auf diese Weise die mechanischen Eigenschaften, insbesondere die Steifigkeit, des separat ausgebildeten, ringförmigen Strukturelements weiter erhöht werden kann, was zu einer Erhöhung der Steifigkeit des Kühlerlüftermoduls führt. Mit anderen Worten: die Versteifungsmittel sind nach einer Ausführung des separat ausgebildeten, ringförmigen Strukturelements in radialer Richtung an der Außenseite des separat ausgebildeten, ringförmigen Strukturelements umlaufende Materialverdickungen.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist zwischen dem Lüfterrad und dem Zargenring in radialer Richtung ein Spalt ausgebildet, wobei das ringförmige Strukturelement wenigstens teilweise innerhalb dieses Spalts angeordnet ist. Für die Vorteile dieser Ausführung wird auf die obigen Erläuterungen zu den anderen Ausführungen verwiesen.
Nach einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das ringförmige Strukturelement einen, insbesondere einteilig mit dem ringförmigen Strukturelement ausgebildeten, Spaltquerschnittverringerungsabschnitt auf, welcher sich in einem Radialquerschnitt in Richtung des Lüfterrades, insbesondere in Richtung eines Außenrings des Lüfterrades, erstreckt und gegenüber dem angrenzenden Abschnitt des ringförmigen Strukturelements um einen Winkel α geneigt ist, wobei der Winkel α in einer Radialebene, in welcher auch die Rotationsachse verläuft, aufgespannt ist und zwischen 30° und 150°, insbesondere zwischen 60° und 120°, insbesondere zwischen 75° und 105°, insbesondere bevorzugt wenigstens im Wesentlichen 90° beträgt. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da auf diese Weise eine weitere Möglichkeit bereitgestellt wird, die Spaltgeometrie, insbesondere den Spaltquerschnitt, an die spezifischen Gegebenheiten des Anwendungsfalls anzupassen, um insbesondere über den Winkel α eine zusätzliche Luftleitfunktion bereitzustellen. Durch die Ausgestaltung des Strukturelements entsprechend dieser Ausführungsform kann auf eine Querschnittsverdickung über den gesamten Schenkel des U-förmigen Profils verzichtet werden, was wiederum zu einer aufgrund der reduzierten Gefahr von Lunkern, vereinfachten Herstellungsverfahren und reduzierten Materialkosten führt.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist das ringförmige Strukturelement weiterhin eine Halteeinrichtung auf, welche dafür vorgesehen, insbesondere eingerichtet, ist, eine schlauch- und/oder rohrartige Struktur zu führen, insbesondere zu halten, und/oder welches die schlauch- und/oder rohrartige Struktur wenigstens in einem Freiheitsgrad, insbesondere zwei, insbesondere drei, insbesondere vier Freiheitsgraden, begrenzt.
Ein „Freiheitsgrad“ im Sinne der vorliegenden Erfindung beschreibt jede der unabhängigen Bewegungsmöglichkeiten eines Systems. In diesem Sinne hat ein starrer Körper ohne Bindungen drei Translationsfreiheitsgrade und drei Rotationsfreiheitsgrade.
Dies ist insbesondere vorteilhaft, da auf diese Weise über das ringförmige Strukturelement eine bisher unbekannte Zusatzfunktion bereitgestellt werden kann, indem schlauch- und/oder rohrartige Strukturen definiert geführt, insbesondere gehalten, werden können, was die Notwendigkeit zusätzlicher, separater Schlauch- und/oder Rohrhaltestrukturen eliminiert. Dies führt wiederum zu einer Reduzierung der benötigten Teile, des Montageaufwands und somit letzten Endes der Herstellkosten. Je nach Ausgestaltung der Halteeinrichtung ist es möglich die schlauch- und/oder rohrartige Struktur in einem oder mehreren Freiheitsgraden zu begrenzen. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da auf diese Weise beispielsweise ein Freiheitsgrad bewusst freigelassen werden kann, um beispielsweise im Falle von Vibrationen ein Nachführen einer schlauchartigen Struktur zu ermöglichen, was wiederum die mechanische Belastung der Struktur reduziert und letzten Endes die Lebensdauer des Gesamtsystems erhöht.
Nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung weist die Halteeinrichtung ein separates, insbesondere Metall-aufweisendes Sperrelement auf, welches die schlauch- und/oder rohrartige Struktur um wenigstens einen weiteren Freiheitsgrad begrenzt, insbesondere indem es die schlauch- und/oder rohrartige Struktur in Querschnittsrichtung bis auf eine Einführöffnung wenigstens im Wesentlichen vollständig umschließt. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da auf diese Weise eine weitreichende Fixierung der schlauch- und/oder rohrartigen Struktur erreicht werden kann. Das separate Sperrelement ist hierfür insbesondere vorteilhaft, um erst die Sperrwirkung in Form beispielsweise einer Verriegelung bereitzustellen und/oder die erforderliche Flexibilität der Halteeinrichtung bereitzustellen, welche notwendig ist, um im Zuge der Montage die schlauch- und/oder rohrartige Struktur durch die Einführöffnung zu bewegen, welche sich insbesondere aufgrund einer elastischen Verformung im Zuge der Einführung weitet.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen. Hierzu zeigt, teilweise schematisiert:

1 eine Schnittansicht eines Kühlerlüftermoduls gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, wobei die Rotationsachse in der Schnittebene der Darstellung liegt;
2 eine vergrößerte Schnittansicht des Kühlerlüftermoduls der 1 in einer weiteren Schnittdarstellung;
2a eine dreidimensionale Darstellung eines Ausschnitts des ringförmigen Strukturelements;
2b einen vergrößerten Ausschnitt der Darstellung der 2 im Bereich des Spalts zwischen Zargenring und Lüfterradaußenring;
3 eine dreidimensionale Darstellung eines ringförmigen Strukturelements nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung;
4 ein Kühlerlüftermodul gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einer dreidimensionalen Darstellung; und
5 eine dreidimensionale Detaildarstellung eines Kühlerlüftermoduls gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.

1 zeigt eine Schnittansicht eines Kühlerlüftermoduls 10 gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, wobei die Rotationsachse in der Schnittebene der Darstellung liegt
Gemäß der dargestellten Ausführungsform ist das Kühlerlüftermodul 10 in der Nähe eines Kühlers 20, insbesondere unmittelbar an einem Kühler 20, angeordnet. Der mit einem Pfeil eingezeichneten Luftströmungsrichtung L lässt sich entnehmen, dass das Kühlerlüftermodul 10 auf der stromabwärtigen Seite des Kühlers 20 angeordnet ist. Das Kühlerlüftermodul 10 in der dargestellten Ausführungsform weist auf: eine Lüfterzarge 2, eine Lüfterradausnehmung 4, welche in der Lüfterzarge 2 ausgebildet ist, wobei die Lüfterradausnehmung 4 durch einen Zargenring 2a begrenzt wird, einen Motorhalter 3, welcher innerhalb der Lüfterradausnehmung 4 angeordnet ist und welcher über Streben 7 mit der Lüfterzarge 2 mechanisch verbunden ist, einen Motor 5, insbesondere Elektromotor 5, welcher zumindest teilweise in dem Motorhalter 3 gehalten ist, und ein Lüfterrad 6, welches in der Lüfterradausnehmung 4 angeordnet ist und welches von dem Motor 5 rotatorisch angetrieben wird, wobei das Kühlerlüftermodul weiterhin ein separat ausgebildetes, ringförmiges Strukturelement 8 aufweist, welches an den Zargenring 2a angeordnet ist.
Mit anderen Worten: In der Lüfterradausnehmung 4 der Lüfterzarge 2 des stromabwärtigen Kühlerlüftermoduls 10 ist das Lüfterrad 6 eingesetzt. Es wird elektrisch angetrieben über den Elektromotor 5, der über die Streben 7 und den Motorhalter 3 an der Zarge befestigt ist. Auf die Lüfterzarge 2 ist das separat ausgebildete, ringförmige Strukturelement 8 aufgesetzt.
Der Zargenring 2a weist eine zylinderförmige Mantelfläche auf, wobei ein Normalenvektor der zylinderförmigen Mantelfläche wenigstens im Wesentlichen senkrecht zu einer Rotationsachse des Lüfterrades 6 ausgerichtet ist. Der Zargenring 2a ist gemäß der dargestellten Ausführungsform einteilig mit der Lüfterzarge 2 ausgebildet. Der Zargenring 2a erstreckt sich in stromabwärtiger Richtung von der Lüfterzarge 2 weg bis zu einem freien Ende 2a1. Das ringförmige Strukturelement 8 weist in einem Radialquerschnitt eine U-förmige Querschnittsgeometrie 8a (nicht in 1 gezeigt) auf. Das freie Ende 2a1 des Zargenrings 2a ist von dem ringförmigen Strukturelement 8 in radialer Richtung umgriffen und zumindest teilweise in der U-förmigen Querschnittsgeometrie 8a des ringförmigen Strukturelements 8 aufgenommen.
Entsprechend der in der 1 dargestellten Ausführungsform sind die Streben 7 auf einer stromabwärtigen Seite der Lüfterzarge 2 angeordnet.
2 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht des Kühlerlüftermoduls der 1 in einer weiteren Schnittdarstellung, 2a zeigt eine dreidimensionale Darstellung eines Ausschnitts des ringförmigen Strukturelements 8 und 2b zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Darstellung der 2 im Bereich des Spalts zwischen Zargenring 2a und Lüfterradaußenring 6a.
Die in den 2, 2a und 2b dargestellten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigen insbesondere die einzelnen Abschnitte des ringförmigen Strukturelements 8. Das ringförmige Strukturelement 8 weist neben der U-förmigen Querschnittsgeometrie 8a Versteifungsmittel, insbesondere Rippen, 8b, einen Spaltquerschnittverringerungsabschnitt 8c und ein Befestigungsmittel, insbesondere einen Befestigungsflansch, 8d auf.
Des Weiteren ist eine schlauch- und/oder rohrartige Struktur 30 zu erkennen, welche im Bereich des ringförmigen Strukturelements an dem Lüfterrad 6, insbesondere dem Lüfterradaußenring 6a, vorbeigeführt wird. Zwischen dem Zargenring 2a und dem Lüfterrad 6, welches durch einen Außenring 6a begrenzt wird, bildet sich ein Spalt S aus, welcher erforderlich ist, um eine Rotation des Lüfterrades 6 innerhalb der Lüfterradausnehmung 4 (s. 1) zu ermöglichen. Das Befestigungsmittel, insbesondere der Befestigungsflansch, 8c ist dafür vorgesehen, insbesondere eingerichtet, das ringförmige Strukturelement 8 an der Lüfterzarge 2 zu halten. Dieses wird vorzugsweise verschraubt, kann aber ebenso vernietet, verschweißt, verklebt oder anderweitig mechanisch fixiert sein. Die, insbesondere rippenförmigen, Versteifungsmittel 8b erstrecken sich an einer dem Zargenring 2a gegenüberliegenden Oberfläche des ringförmigen Strukturelements 8, insbesondere in radialer und axialer Richtung. Das ringförmige Strukturelement 8 ist wenigstens teilweise innerhalb des Spalts S angeordnet. Weiterhin weist das ringförmige Strukturelement 8 den eingangs erwähnten, insbesondere einteilig mit dem ringförmigen Strukturelement 8 ausgebildeten, Spaltquerschnittsverringerungsabschnitt 8d auf, welcher sich in einem Radialquerschnitt in Richtung des Lüfterrades 6, insbesondere in Richtung eines Außenrings des Lüfterrades 6, erstreckt und gegenüber dem angrenzenden Abschnitt des ringförmigen Strukturelements 8 um einen Winkel α geneigt ist, wobei der Winkel α in einer Radialebene, in welcher auch die Rotationsachse verläuft, aufgespannt ist und im vorliegenden Fall wenigstens im Wesentlichen 90° beträgt.
3 zeigt eine dreidimensionale Darstellung eines ringförmigen Strukturelements 8 nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Die in der 3 dargestellte Ausführungsform weist insgesamt vier Befestigungsflansche 8d sowie zwei Halteeinrichtungen 8e auf. Die Halteeinrichtungen 8e können entweder zur Führung ein und derselben schlauch- und/oder rohrartigen Struktur dienen oder aber auch zwei unterschiedliche schlauch- und/oder rohrartige Strukturen führen. In der dargestellten Ausführungsform liegen die (nicht dargestellten) schlauch- und/oder rohrartigen Strukturen in einer U-förmigen Aufnahme der Halteeinrichtung 8e und werden hierdurch in vier Freiheitsgraden eingeschränkt.
Wie der 3 ebenfalls zu entnehmen ist, können unterschiedlich ausgebildete Befestigungsmittel, insbesondere Befestigungsflansche, 8d vorgesehen sein, um das ringförmige Strukturelement 8 an der Lüfterzarge 2 zu befestigen. Hierbei kann entweder jeweils dasselbe Fügeverfahren angewendet werden, bevorzugt das Schrauben, oder eine andere der oben beschriebenen Fügeverfahren oder eine Mischung derselben.
4 zeigt ein Kühlerlüftermodul gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung in einer dreidimensionalen Darstellung, wobei hier das ringförmige Strukturelement 8 der 3 auf einer Lüfterzarge 2 nach einer Ausführung der vorliegenden Erfindung angeordnet ist, wobei die Befestigungsmittel, insbesondere die Schrauben, nicht dargestellt sind.
5 zeigt eine dreidimensionale Detaildarstellung eines Kühlerlüftermoduls 10 gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Gemäß der in 5 dargestellten Ausführungsform weist die Halteeinrichtung 8 ein separates, insbesondere Metall-aufweisendes, Sperrelement 8e1 auf, welches die schlauch- und/oder rohrartige Struktur 30 in wenigstens einem Freiheitsgrad begrenzt, insbesondere indem es die schlauch- und/oder rohrartige Struktur 30 in Querschnittsrichtung bis auf eine Einführöffnung wenigstens im Wesentlichen vollständig umschließt.
Die in den Figuren dargestellte Ausführungsform zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass sie wenigstens eine, insbesondere zwei, insbesondere alle, der nachfolgenden Vorteile in sich vereinigt:

• Stabilisierung der Lüfterzarge
• Anpassung der Spaltgeometrie; und
• Bereitstellen eines Halters für schlauch- und/oder rohrartige Strukturen.

Somit ist erstmals eine Struktur vorgestellt worden, bei deren Auslegung wenigstens eine, insbesondere zwei, insbesondere alle, der oben genannten Eigenschaften individuell an den jeweiligen Anforderungskatalog angepasst werden können. Hierbei können je nach Ausführungsform darüber hinaus noch weitere Vorteile hinsichtlich einer vereinfachten Montage des Lüfterrades realisiert werden.
Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Insbesondere ist eine derartige erfindungsgemäße Ausgestaltung der Lüfterzarge auch geeignet, Abwärme aus Komponenten eines rein elektrisch betriebenen Fahrzeugs abzuführen. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.
Bezugszeichenliste

2: Lüfterzarge
2a: Zargenring
2a1: Freies Ende
3: Motorhalter
4: Lüfterradausnehmung
5: (Elektro-)Motor
6: Lüfterrad
6a: (Lüfterrad-)Außenring
7: Strebe
8: Ringförmiges Strukturelement
8a: U-förmige Querschnittsgeometrie
8b: Versteifungsmittel, insbesondere Rippe
8c: Spaltquerschnittsverringerungsabschnitt
8d: Befestigungsmittel, insbesondere Befestigungsflansch
8e: Halteeinrichtung
8e1: Sperrelement
10: Kühlerlüftermodul
20: Kühler
30: Schlauch- und/oder rohrartige Struktur, insbesondere Schlauch
L: Luftströmungsrichtung
S: Spalt

Claims

Kühlerlüftermodul (10), aufweisend: eine Lüfterzarge (2); eine Lüfterradausnehmung (4), welche in der Lüfterzarge (2) ausgebildet ist, wobei die Lüfterradausnehmung (4) durch einen Zargenring (2a) begrenzt wird; einen Motorhalter (3), welcher innerhalb der Lüfterradausnehmung (4) angeordnet ist und welcher über Streben (7) mit der Lüfterzarge (2) mechanisch verbunden ist; einen Motor (5), insbesondere Elektromotor (5), welcher zumindest teilweise in dem Motorhalter (3) gehalten ist; und ein Lüfterrad (6), welches in der Lüfterradausnehmung (4) angeordnet ist und welches von dem Motor (5) rotatorisch angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlerlüftermodul weiterhin aufweist: ein separat ausgebildetes, ringförmiges Strukturelement (8), welches an dem Zargenring (2a) angeordnet ist.
Kühlerlüftermodul gemäß Anspruch 1, wobei der Zargenring (2a) eine zylinderförmige Mantelfläche aufweist, wobei insbesondere ein Normalenvektor der zylinderförmigen Mantelfläche wenigstens im Wesentlichen senkrecht zu einer Rotationsachse des Lüfterrades (6) ausgerichtet ist.
Kühlerlüftermodul gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Zargenring (2a) einteilig mit der Lüfterzarge (2) ausgebildet ist.
Kühlerlüftermodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich der Zargenring (2a) in stromabwärtiger Richtung von der Lüfterzarge (2) weg bis zu einem freien Ende (2a1) hin erstreckt.
Kühlerlüftermodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das ringförmige Strukturelement (8) in einem Radialquerschnitt eine U-förmige Querschnittsgeometrie (8a) aufweist.
Kühlerlüftermodul gemäß den Ansprüchen 4 und 5, wobei das freie Ende (2a1) des Zargenrings (2a) von dem ringförmigen Strukturelement (8) in radialer und/oder axialer Richtung umgriffen und/oder zumindest teilweise in der U-förmigen Querschnittsgeometrie (8a) des ringförmigen Strukturelements (8) aufgenommen ist.
Kühlerlüftermodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Streben (7) auf einer stromaufwärtigen Seite der Lüfterzarge (2) angeordnet sind.
Kühlerlüftermodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das ringförmige Strukturelement (8) wenigstens ein Befestigungsmittel (8c), insbesondere einen Befestigungsflansch, aufweist, welches dafür vorgesehen, insbesondere eingerichtet, ist, das ringförmige Strukturelement (8) an der Lüfterzarge (2) zu halten.
Kühlerlüftermodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das ringförmige Strukturelement (8), insbesondere rippenförmige, Versteifungsmittel (8b) aufweist, welche sich an einer dem Zargenring (2a) gegenüberliegenden Oberfläche des ringförmigen Strukturelements (8), insbesondere in radialer und/oder axialer Richtung, erstrecken.
Kühlerlüftermodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen dem Lüfterrad (6) und dem Zargenring (2a) in radialer Richtung ein Spalt (S) ausgebildet ist, wobei das ringförmige Strukturelement (8) wenigstens teilweise innerhalb dieses Spalts (S) angeordnet ist.
Kühlerlüftermodul gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei das ringförmige Strukturelement (8) einen, insbesondere einteilig mit dem ringförmigen Strukturelement (8) ausgebildeten, Spaltquerschnittsverringerungsabschnitt (8d) aufweist, welcher sich in einem Radialquerschnitt in Richtung des Lüfterrades (6), insbesondere in Richtung eines Außenrings des Lüfterrades (6), erstreckt und gegenüber dem angrenzenden Abschnitt des ringförmigen Strukturelements (8) um einen Winkel α geneigt ist, wobei der Winkel α in einer Radialebene aufgespannt ist und zwischen 30° und 150°, insbesondere zwischen 60° und 120°, insbesondere zwischen 75° und 105°, insbesondere bevorzugt wenigstens im Wesentlichen 90° beträgt.
Kühlerlüftermodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das ringförmige Strukturelement (8) weiterhin eine Halteeinrichtung (8e) aufweist, welche dafür vorgesehen, insbesondere eingerichtet, ist, eine schlauch- und/oder rohrartige Struktur (30) zu führen, insbesondere zu halten, und/oder welches die schlauch- und/oder rohrartige Struktur (30) wenigstens einem Freiheitsgrad, insbesondere zwei, insbesondere drei, insbesondere vier, Freiheitsgraden begrenzt.
Kühlerlüftermodul gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Halteeinrichtung (8) ein separates, insbesondere metallaufweisendes, Sperrelement (8e1) aufweist, welches die schlauch- und/oder rohrartige Struktur (30) in wenigstens einem weiteren Freiheitsgrad begrenzt, insbesondere indem es die schlauch- und/oder rohrartige Struktur (30) in Querschnittsrichtung bis auf eine Einführöffnung wenigstens im Wesentlichen vollständig umschließt.