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Die Erfindung betrifft ein Zentrifugalgebläse für eine Fahrzeugklimaanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein Zentrifugalgebläse ist aus dem Stand der Technik bereits bekannt und wird in einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs zum Erzeugen eines Luftstroms eingesetzt. Das Zentrifugalgebläse umfasst bekanntlich einen Zentrifugalventilator mit einem elektrischen Motor, der ein Lüfterrad rotierend antreibt. Durch das Lüfterrad wird ein Luftstrom erzeugt, den die Klimaanlage zum Belüften eines Innenraumes in dem Kraftfahrzeug nutzt. Der elektrische Motor wird durch einen Motorhalter intern aufgenommen, wobei zwischen dem elektrischen Motor, dem Motorhalter und dem Lüfterrad mehrere Lüftungsräume vorhanden sind. Die Luft wird durch das rotierende Lüfterrad von einem Lufteinlass des Motorhalters aus zu dem Lüfterrad durch die Lüftungsräume eingesaugt und der elektrische Motor des Zentrifugalgebläses wird dadurch gekühlt.
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Abhängig von der Drehzahl des Lüfterrads entstehen in den Lüftungsräumen unterschiedliche Strömungszustände. Insbesondere kann eine unerwünschte Rückströmung der eingesaugten Luft entstehen, wodurch feuchte Umgebungsluft in die Lüftungsräume eindringen kann. Gelangt die feuchte Umgebungsluft in den elektrischen Motor, so kann dies langfristig zum Ausfallen des Zentrifugalgebläses führen.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Zentrifugalgebläse für eine Fahrzeugklimaanlage bereitzustellen, die den genannten Nachteil überwindet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, ein Zentrifugalgebläse für eine Fahrzeugklimaanlage zumindest bereichsweise abzudichten und dadurch ein unerwünschter Wassertransport in das Zentrifugalgebläse zu verhindern. Das gattungsgemäße Zentrifugalgebläse weist einen Zentrifugalventilator mit einem elektrischen Motor und mit einem von dem elektrischen Motor rotierend angetriebenen Lüfterrad auf. Ferner weist das Zentrifugalgebläse einen Motorhalter auf, der den elektrischen Motor des Zentrifugalventilators intern aufnimmt. In dem Zentrifugalgebläse sind zwischen dem elektrischen Motor, dem Motorhalter und dem Lüfterrad mehrere Lüftungsräume gebildet, die von einem Kühllufteinlass des Motorhalters aus mit Kühlluft durchströmbar sind. Erfindungsgemäß weist das Zentrifugalgebläse eine Dichtungsanordnung auf, die um den elektrischen Motor angeordnet ist und wenigstens einen der Lüftungsräume zumindest bereichsweise luftdicht von einem der benachbarten Lüftungsräume oder von der Umgebung abtrennt.
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Die Lüftungsräume in dem Zentrifugalgebläse können beispielsweise zwischen einem Rotor und einem Stator des elektrischen Motors, zwischen dem elektrischen Motor und dem Motorhalter, zwischen dem Motor und dem Lüfterrad sowie zwischen dem Lüfterrad und dem Motorhalter gebildet sein. Die luftleitend miteinander verbundenen Lüftungsräume können erfindungsgemäß durch die Dichtungsanordnung zumindest bereichsweise luftdicht voneinander getrennt werden. Die Dichtungsanordnung verhindert auf diese Weise, dass die feuchte Umgebungsluft - beispielsweise von dem Lüfterrad seitlich in den Lüftungsraum zwischen dem Lüftungsrad und dem Motorhalter eingesaugte Luft - zu dem elektrischen Motor des Zentrifugalgebläses gelangt. Insbesondere kann durch die Dichtungsanordnung der Lüftungsraum zwischen dem Motor und dem Motorhalter geschützt werden, der an den Lüftungsraum zwischen dem Lüfterrad und dem Motorhalter angrenzt. Insgesamt kann die Dichtungsanordnung auf eine vorteilhafte Weise ein unerwünschter Wassertransport in die Lüftungsräume verhindern und das Zentrifugalgebläse geschützt werden.
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Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Dichtungsanordnung an dem Motorhalter festgelegt oder integral ausgebildet ist und an dem elektrischen Motor zumindest bereichsweise luftdicht anliegt. Die derart angeordnete Dichtungsanordnung kann insbesondere den Lüftungsraum zwischen dem Motorhalter und dem Motor vor einem Eindringen von Wasser schützen. Die Dichtungsanordnung liegt dabei an einem dem Motorhalter zugewandten Bauteil des Motors an. So kann beispielsweise die Dichtungsanordnung an einem Rotor eines außenlaufenden Motors oder an einem Stator eines innenlaufenden Motors anliegen.
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Zweckmäßig ist die Dichtungsanordnung an dem Motorhalter derart angeordnet, dass der Lüftungsraum zwischen dem Motorhalter und dem Motor von den Lüftungsräumen zu dem Lüfterrad hin zumindest bereichsweise abgedichtet ist. Es ist auch eine alternative Ausgestaltung vorgesehen, bei der die Dichtungsanordnung an dem Motor festgelegt oder integral ausgebildet ist und an dem Motorhalter zumindest bereichsweise luftdicht anliegt.
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Bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass der Motorhalter einen Wasserring aufweist, der an dem Motorhalter in Axialrichtung abstehend und in Umlaufrichtung einen Lüftungsraum abgrenzend festgelegt oder integral ausgebildet ist und dass die Dichtungsanordnung an dem Wasserring festgelegt oder integral ausgebildet ist. Durch den Wasserring kann der Lüftungsraum zwischen dem Motorhalter und dem Motor vor einem unerwünschten Wassertransport aus dem Lüftungsraum zwischen dem Lüfterrad und dem Motorhalter geschützt werden und die Dichtungsanordnung den Lüftungsraum zwischen dem Motorhalter und dem Motor zusätzlich zumindest bereichsweise abdichten. An dem Wasserring kann die Dichtungsanordnung beispielsweise stoffschlüssig durch eine Klebeverbindung festgelegt sein oder integral ausgebildet sein.
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Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass die Dichtungsanordnung an dem Motorhalter festgelegt oder integral ausgebildet ist und an einem Unterrand des Lüfterrads zumindest bereichsweise luftdicht anliegt. Dadurch wird der Lüftungsraum zwischen dem Lüfterrad und dem Motorhalter von der Umgebung zumindest bereichsweise abgetrennt, so dass ein unerwünschter Wassertransport in die Lüftungsräume mit der durch das Lüfterrad seitlich zwischen dem Lüfterrad und dem Motorhalter eingesaugten Luft verhindert wird. Alternativ kann die Dichtungsanordnung an dem Unterrand des Lüfterrads festgelegt oder integral ausgebildet sein und an dem Motorhalter zumindest bereichsweise luftdicht anliegen.
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Alternativ oder zusätzlich ist auch vorgesehen, dass die Dichtungsanordnung an dem Motor festgelegt oder integral ausgebildet ist und an dem Unterrand des Lüfterrads zumindest bereichsweise luftdicht anliegt. Hier wird der Lüftungsraum zwischen dem Motor und dem Lüfterrad vor Wasser geschützt. Alternativ kann die Dichtungsanordnung an dem Unterrand des Lüfterrads festgelegt oder integral ausgebildet ist und an dem Motor zumindest bereichsweise luftdicht anliegen.
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Allgemein kann die Dichtungsanordnung beispielsweise in Form eines in Umlaufrichtung den Motor umlaufenden Rings ausgestaltet sein, der einen der Lüftungsräume von einem der benachbarten Lüftungsräume oder von der Umgebung luftdicht abtrennt. Zum luftdichten Abtrennen des Lüftungsraumes kann die Dichtungsanordnung aus einem flexiblen Material - beispielsweise aus einem Elastomermaterial - bestehen, um beim Betrieb des elektrischen Motors die aufgrund der Vibration entstehenden Abstandstoleranzen zwischen dem Motorhalter, dem Motor und dem Lüfterrad auszugleichen. Die Dichtungsanordnung kann an dem Motorhalter, dem Motor oder dem Lüftungsrad stoffschlüssig, kraftschlüssig oder auch formschlüssig festgelegt sein. So kommen insbesondere eine Klebeverbindung oder eine Klemmverbindung in Betracht, die aufwandreduziert realisierbar sind. Alternativ kann die Dichtungsanordnung an dem Motorhalter, an dem Lüfterrad oder an dem Motor auch integral ausgebildet sein. Hier kann die Dichtungsanordnung zum Ausgleich der Abstandstoleranzen auch flexibel ausgestaltet sein, indem beispielsweise die Form und die Abmessungen der integral ausgebildeten Dichtungsanordnung angepasst werden.
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Die Dichtungsanordnung kann einen der Lüftungsräume von einem der benachbarten Lüftungsräume sowohl bereichsweise als auch komplett luftdicht abtrennen. Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Dichtungsanordnung wenigstens eine Durchlassöffnung aufweist, die zwei durch die Dichtungsanordnung voneinander luftdicht abgetrennte Lüftungsräume durch die Durchlassöffnung luftleitend verbindet. So kann die Strömung der Kühlluft durch die Lüftungsräume beeinflusst und optimiert werden.
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Bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Dichtungsanordnung ein Dichtungsteil oder mehrere in Umlaufrichtung beabstandet zueinander angeordnete Dichtungsteile aufweist. Die einzelnen Dichtungsteile können die einzelnen Lüftungsräume voneinander bereichsweise luftdicht abtrennen, so dass die Strömung der Kühlluft durch die Lüftungsräume optimiert werden kann. Die einzelnen Dichtungsteile können insbesondere in Bereichen festgelegt werden, in denen eine unerwünschte Rückströmung der Kühlluft entstehen und dadurch ein unerwünschter Wassertransport in den Lüftungsraum stattfinden kann. Auf diese Weise können die gefährdeten Bereiche von einem unerwünschten Wassertransport in den Lüftungsraum gezielt geschützt werden, wobei die Kühlung des elektrischen Motors nicht zu sehr beeinträchtigt wird.
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Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die Dichtungsanordnung ein erstes Dichtungsteil und ein zweites Dichtungsteil aufweist, wobei das erste Dichtungsteil in Umlaufrichtung um 180° zu dem zweiten Dichtungsteil versetzt angeordnet ist. Bevorzugt ist dabei das erste Dichtungsteil in einem Zungenbereich des Motorhalters angeordnet. Erfahrungsgemäß findet in dem Zungenbereich bei bestimmten Betriebszuständen eine Rückströmung statt, wodurch die Gefahr eines Wassertransorts in den Lüftungsraum zwischen dem Motorhalter und dem Motor besteht. Durch eine derartige Ausführung der Dichtungsanordnung kann auch bei einer Rückströmung in den Lüftungsraum zwischen dem Motorhalter und dem Motor ein unerwünschter Wassertransport vorteilhaft verhindert werden.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Dichtungsanordnung ist vorgesehen, dass die Dichtungsanordnung ein Dichtungsring aufweist, der koaxial um den elektrischen Motor angeordnet ist. Der Dichtungsring kann beispielsweise aus einem flexiblen Material - wie beispielsweise einem Elastomermaterial - bestehen und einen der Lüftungsräume von einem der benachbarten Lüftungsräume oder von der Umgebung zumindest bereichsweise luftdicht abtrennen. Der Dichtungsring kann auf dem Motorhalter, auf dem Motor oder auf dem Lüfterrad stoffschlüssig, formschlüssig oder jedoch kraftschlüssig festgelegt sein. So kann der Dichtungsring beispielsweise an dem Wasserring des Motorhalters festgelegt sein, wobei der Wasserring sowohl oval als auch kreisrund ausgestaltet sein kann. Der Dichtungsring ermöglicht ein komplettes luftdichtes Abtrennen eines der Lüftungsräume von einem der benachbarten Lüftungsräume. Durch die Durchlassöffnungen in dem Dichtungsring können die abgetrennten Lüftungsräume dann luftleitend verbunden werden. Durch den Dichtungsring kann die Strömung in den abgetrennten Lüftungsräumen angepasst werden und ein unerwünschter Wassertransport in die Lüftungsräume verhindert werden.
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Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass das jeweilige Dichtungsteil in Form einer Verdickung an dem Dichtungsring integral ausgebildet ist. Bei dieser Ausführung stabilisiert der Dichtungsring die Dichtungsanordnung und durch das jeweilige Dichtungsteil wird einer der Lüftungsräume von einem der benachbarten Lüftungsräume bereichsweise luftdicht getrennt.
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Vorteilhafterweise ist die Dichtungsanordnung radial elastisch, bevorzugt wellenförmig, ausgestaltet, um die aufgrund der Vibration entstehenden Abstandstoleranzen auch beim Betrieb des elektrischen Motors auszugleichen. Des Weiteren wird dadurch die Montage der Dichtungsanordnung vereinfacht.
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Insgesamt kann in dem erfindungsgemäßen Zentrifugalgebläse durch die Dichtungsanordnung ein unerwünschter Wassertransport zu dem elektrischen Motor verhindert und der elektrische Motor dadurch vorteilhaft geschützt werden.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch
- 1 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Zentrifugalgebläses;
- 2 eine Schnittansicht einer Klimaanlage mit dem erfindungsgemäßen Zentrifugalgebläse;
- 3 bis 10 Schnittansichten von alternativ ausgestalteten Dichtungsanordnungen;
- 11 eine Ansicht eines Zentrifugalgebläses mit einer Dichtungsanordnung;
- 12 eine Ansicht eines Zentrifugalgebläses mit einer alternativ ausgestalteten Dichtungsanordnung.
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1 zeigt eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Zentrifugalgebläses 1. Das Zentrifugalgebläse 1 weist einen Zentrifugalventilator 2 mit einem elektrischen Motor 3 und mit einem von dem Motor 3 angetriebenen Lüfterrad 4 auf. Der elektrische Motor 3 weist einen Rotor 5 mit Permanentmagneten 6 und einen Stator 7 mit elektrischen Spulen 8 auf. Der Rotor 5 weist eine um in Umlaufrichtung 10 rotierende Welle 9 auf, wobei die Welle 9 auch Axialrichtung 11 des Zentrifugalgebläses 1 vorgibt. An der Welle 9 ist das Lüfterrad 4 drehfest festgelegt und rotiert mit der Welle 9 in Umlaufrichtung 10. Der elektrische Motor 3 wird von einer Steuerelektronik 12 angesteuert, die in einem Gehäuse 13 angeordnet ist.
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Der elektrische Motor 3 des Zentrifugalventilators 2 ist intern von einem Motorhalter 14 mit einem Kühllufteinlass 15 aufgenommen. Zwischen dem Rotor 5 und dem Motorhalter 14 ist ein Lüftungsraum 16a, zwischen dem Motorhalter 14 und dem Lüfterrad 4 ist ein Lüftungsraum 16b und zwischen dem Rotor 5 und dem Lüfterrad 4 ist ein Lüftungsraum 16c gebildet. Die Lüftungsräume 16a, 16b und 16c sind zusammen mit weiteren Lüftungsräumen von dem Kühllufteinlass 15 des Motorhalters 14 aus zu dem Lüfterrad 4 mit Kühlluft durchströmbar sind, wie dies mit Pfeilen angedeutet ist.
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Das Zentrifugalgebläse 1 weist eine Dichtungsanordnung 17 auf, die um den elektrischen Motor 3 angeordnet ist und in diesem Ausführungsbeispiel am Übergang des Lüftungsraums 16a zum Lüftungsraum 16c angerordnet ist. Die Dichtungsanordnung 17 ist hier an einem Wasserring 18 des Motorhalters 14 festgelegt und liegt an dem Rotor 5 des elektrischen Rotors 5 luftdicht an. Durch die Dichtungsanordnung 17 ist der Lüftungsraum 16a von dem Lüftungsraum 16b, c luftdicht abgetrennt und die seitlich in den Lüftungsraum 16b eingesaugte feuchte Umgebungsluft kann nicht in den Lüftungsraum 16a eindringen. Auf diese Weise kann der Motor 3 des Zentrifugalgebläses 1 vorteilhaft geschützt werden. Alternativ kann die Dichtungsanordnung 17 auch an dem Rotor 5 festgelegt sein und an dem Motorhalter 14 luftdicht anliegen.
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2 zeigt eine Ansicht einer Fahrzeugklimaanlage 19 mit dem erfindungsgemäßen Zentrifugalgebläse 1. Die Fahrzeugklimaanlage 19 weist ein Spiralgehäuse 20, in dem ein Strömungskanal 21 das Zentrifugalgebläse 1 und einen Kühlluftauslass 22 luftleitend verbindet. Das Spiralgehäuse 20 weist zudem eine Zunge 23, die zwischen dem Kühllufteinlass 15 und dem Kühlluftauslass 22 angeordnet ist. Ein Kühlluftabgriff, ein Zufuhrkanal zu dem Kühllufteinlass 15 sowie ein vor dem Kühllufteinlass 15 in dem Strömungskanal 21 angeordneter Filter sind in 2 nicht gezeigt. In der Fahrzeugklimaanlage 19 wird die Kühlluft in den Kühllufteinlas 15 des Motorhalters 14 eingesaugt und durch das Zentrifugalgebläse 1 ein Luftstrom erzeugt. Der Luftstrom wird durch den Strömungskanal 21 zu dem Kühlluftauslass 22 und nachfolgend zu einem Innenraum des Kraftfahrzeugs geleitet.
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In 3 bis 10 sind Schnittansichten mehrerer alternativ ausgestalteten Dichtungsanordnungen 17 gezeigt. In allen Ausführungsbeispielen ist die Dichtungsanordnung 15 ein Dichtungsring 24, der um den Motor 3 angeordnet ist und einen der Lüftungsräume 16a, 16b oder 16c von einem der benachbarten Lüftungsräume 16a, 16b, 16c oder von der Umgebung luftdicht abtrennt.
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3 zeigt den Dichtungsring 24, der stoffschlüssig - beispielsweise durch eine Klebeverbindung - an dem Rotor 5 des elektrischen Motors 3 festgelegt ist. Der Dichtungsring 24 kann beispielsweise aus einem flexiblen Material bestehen, um einen unerwünschten Wassertransort aus den Lüftungsräumen 16b und 16c zu dem Lüftungsraum 16a zu verhindern. 4 zeigt den Dichtungsring 24, der aus einem flexiblen Material besteht und an dem Motorhalter 14 stoffschlüssig durch eine Klebeverbindung festgelegt ist. Alternativ kann der Dichtungsring 24 auch an dem Rotor 5 festgelegt sein. Auch in diesem Ausführungsbeispiel wird durch den Dichtungsring 24 ein unerwünschter Wassertransport in den Lüftungsraum 16a vorteilhaft verhindert. In 5 ist der Dichtungsring an dem Rotor 5 stoffschlüssig festgelegt und liegt an dem Motorhalter 14 luftdicht an. In 6 ist der Dichtungsring 24 ebenfalls an dem Rotor 5 stoffschlüssig festgelegt und liegt an dem Wasserring 18 des Motorhalters 14 an. 7 zeigt den Dichtungsring 24, der form-, stoff- oder kraftschlüssig an einem Unterrand 25 des Lüfterrads 4 festgelegt ist. In 8 weist der Dichtungsring 24 eine flexible Form auf, die durch eine wellenförmige Ausgestaltung erreicht ist. Der Dichtungsring 24 ist in diesem Ausführungsbeispiel stoffschlüssig an dem Rotor 5 festgelegt und liegt an dem Wasserring 18 des Motorhalters 14 an. Durch die wellenförmige Ausgestaltung des Dichtungsrings 24 können vorteilhaft höhere Toleranzen ausgeglichen werden. 9 und 10 zeigen jeweils den Dichtungsring 24, der kraftschlüssig an dem Wasserring 18 des Motorhalters 14 festgelegt ist. In 9 besteht der Dichtungsring 24 aus einem flexiblen Material und in 10 besteht der Dichtungsring 24 aus einem festen Material und weist eine flexible Form auf.
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Insgesamt kann der Dichtungsring 24 aus einem flexiblen Material bestehen oder jedoch aus einem festen Material bestehen und eine flexible Form aufweisen. Zudem kann der Dichtungsring 24 an dem Motor 3 oder an dem Motorhalter 14 oder an dem Lüfterrad 4 festgelegt oder integral ausgebildet sein. Das Festlegen kann dabei kraftschlüssig oder stoffschlüssig oder formschlüssig erfolgen. Durch den Dichtungsring 24 kann die durch das Lüfterrad 4 seitlich in den Lüftungsraum 16b eingesaugte Luft nicht in die Lüftungsräume 16a, 16b oder 16c eindringen und ein unerwünschter Wassertransport zu dem elektrischen Motor 3 wird vorteilhaft verhindert.
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11 zeigt eine Ansicht des Zentrifugalgebläses 1 mit der Dichtungsanordnung 17, die den Dichtungsring 24 und ein erstes Dichtungsteil 26a und ein zweites um 180° in Umlaufrichtung 10 versetztes Dichtungsteil 26b aufweist. Die Dichtungsteile 26a und 26b sind integral an dem Dichtungsring 24 ausgebildet und dichten den Lüftungsraum 16a von dem Dichtungsraum 16b bereichsweise an den Dichtungsteilen 26a und 26b ab. Das erste Dichtungsteil 26a ist dabei in einem Zungenbereich 27 der Zunge 23 und das zweite Dichtungsteil 26b in einem Rückströmungsbereich 28 angeordnet, in denen erfahrungsgemäß eine Rückströmung in dem Lüftungsraum 16a und ein unerwünschter Wassertransport aus dem Lüftungsraum 16b in den Lüftungsraum 16a möglich ist.
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12 zeigt eine Ansicht des Zentrifugalgebläses 1 mit der alternativ ausgestalteten Dichtungsanordnung 17. Hier weist die Dichtungsanordnung 17 den Dichtungsring 24 und ein Dichtungsteil 26c auf, der einen weiteren Rückströmungsbereich 29 schützt. Die Dichtungsteile 26a, 26b und 26c sind in diesen Ausführungsbeispielen jeweils in Form einer Verdickung 30 ausgestaltet.
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Der Wasserring 18 und/oder die Dichtungsanordnung 17 können insgesamt eine ovale Form - wie in 11 gezeigt - oder eine exzentrische Form - wie in 12 gezeigt - aufweisen. Die Dichtungsteile 26a, 26b und 26c können dabei einen größeren Abstand zu der Welle 9 im Vergleich zu dem Dichtungsring 24 aufweisen, um insbesondere Bereiche mit einer Gefahr der unerwünschten Rückströmung gezielt abzudichten.
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Insgesamt kann durch die Dichtungsanordnung 17 in dem erfindungsgemäßen Zentrifugalgebläse 1 ein unerwünschter Wassertransport zu dem elektrischen Motor 3 verhindert und der elektrische Motor 3 dadurch vorteilhaft geschützt werden.
