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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lüftereinrichtung mit einem Gehäuse und einem Elektromotor zum Antrieb eines Lüfterrades, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug mit einem Kühler und einer solchen Lüftereinrichtung.
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Aus der
DE 199 49 321 C1 ist eine gattungsgemäße Lüftereinrichtung für Kraftfahrzeuge mit einem elektronisch kommutierten Elektromotor und mit einem Gehäuse mit einer Steuerelektronik zur Steuerung des Elektromotors bekannt, wobei die Außenoberfläche des Elektronikgehäuses Kühlrippen aufweist, deren freie Enden in einen von einem Lüfterrad erzeugten Kühlstrom sowie durch einen im Motorraum vorhandenen Überdruck erzeugten zusätzlichen Kühlstrom ragen. Eine wirksame Kühlung eines Elektronikgehäuses soll dabei dadurch erreicht werden, dass die in den Kühlluftströmen ragenden freien Enden der Kühlrippen Luftumlenkelemente aufweisen, durch welche ein Teil des von dem Lüfterrad erzeugten, überwiegend axialen Kühlluftstroms in radialer Richtung in Längsrichtung der auf der Oberfläche des Elektronikgehäuses angeordneten anderen Enden der Kühlrippen umlenkbar ist.
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Generell können Lüftereinrichtungen von Kühlern in Kraftfahrzeugen durch Spritzwasser beaufschlagt werden. Abhängig von der Bauweise eines die Lüftereinrichtung antreibenden Elektromotors (Innenläufer oder Außenläufer), kann kaltes Spritzwasser direkt auf die im Betrieb bis zu 120° C heißen Permanentmagnete des Elektromotors auftreffen, was unter Umständen zu Rissen und Brüchen in diesen Permanentmagneten führen kann. Schlimmstenfalls fallen dabei Teile der Permanentmagnete ab und gelangen in einen Luftspalt zwischen einem Stator und einem Rotor des Elektromotors und haften durch ihre Magnetwirkung an magnetischen Teilen des Stators. Hierdurch kann die Drehung des Rotors blockiert und dadurch die Funktion der Lüftereinrichtung außer Kraft gesetzt werden, was im schlimmsten Fall zu einem Ausfall eines Kühlsystems des Kraftfahrzeugs führen kann.
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In heutigen Lüftereinrichtungen werden oftmals Elektromotoren in Außenläuferbauform eingesetzt, die mit einem Aluminiumdruckgussgehäuse versehen sind, in welches die Steuer- und Regelungselektronik eingebaut ist. Dabei sind die in dem Gehäuse untergebrachten elektronischen Leistungsbauteile meistens in einem Randbereich innerhalb des Gehäuses platziert, wobei an den Wandungen des Gehäuses zudem nach außen abragende Kühlrippen angeordnet sind, welche die Wärme der Leistungsbauteile radial in den Außenbereich leiten und diese durch die axial vorbeiströmende Außenluft kühlen.
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Da die Kühlluft von einer Rückseite des Elektromotors über die Kühlrippen zum Rotor strömt, trifft diese bei herkömmlich konstruierten Elektromotoren direkt auf die drehenden Magnete auf. Sofern sich über den Magneten keine Wandungen oder Gehäuseteile befinden, sind diese ungeschützt. Ist nun der Elektromotor mit den Magneten längere Zeit im Betrieb und aufgeheizt und es trifft kaltes Spritzwasser direkt auf die Magnete auf, so bewirkt der Temperaturunterschied hohe mechanische Spannungen, welche zur Rissbildung und im schlimmsten Fall zur Zerstörung der Magnete führen können. Um dies zu verhindern, müssten Abdeckungen vorgesehen werden, welche jedoch nicht nur teuer in der Herstellung und Montage sind, sondern auch das Gehäuse vergrößern und das Gewicht der Lüftereinrichtung erhöhen.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für eine Lüftereinrichtung der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die insbesondere die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet.
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Dieses Problem 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, Umlenkelemente an einem Gehäuseboden eines Elektromotors einer Lüftereinrichtung vorzusehen, die auftreffendes Spritzwasser so umlenken, dass dieses nicht in Wicklungen des Elektromotors oder an (Permanent-)Magnete desselben gelangen und diese unter Umständen beschädigen kann. Diese Umlenkelemente stellen somit einen Spritzschutz dar. Die erfindungsgemäße Lüftereinrichtung besitzt ein Gehäuse sowie einen Elektromotor zum Antrieb eines Lüfterrades, wobei das Gehäuse den zuvor beschriebenen Gehäuseboden mit zumindest einem, insbesondere radialen, Wandabschnitt aufweist, an dem außenseitig Kühlrippen angeordnet sind. Zwischen diesen Kühlrippen sind nun erfindungsgemäß die Umlenkelemente angeordnet, die auf den Gehäuseboden auftreffendes Spritzwasser derart umlenken, dass dieses nicht auf Wicklungen oder Magnete, insbesondere Permanentmagnete, des Elektromotors auftreffen kann. Die Umlenkelemente sind dabei selbstverständlich vorzugsweise ausschließlich in denjenigen Bereichen zwischen den Kühlrippen angeordnet, in denen sie dahinter bzw. darunter angeordnete Magnete bzw. Wicklungen des Elektromotors schützen müssen. Dabei können die Umlenkelemente einen integralen Bestandteil des Gehäusebodens bilden und dadurch kostengünstig und fertigungstechnisch einfach zusammen mit diesem hergestellt werden. Durch die erfindungsgemäßen Umlenkelemente werden zudem äußere Bereich der Kühlrippen besser von Kühlluft umströmt und dadurch besser gekühlt, wodurch die Kühlwirkung der Kühlrippen zusätzlich unterstützt und verstärkt werden kann.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist der Elektromotor als Außenläufer ausgebildet. In diesem Fall können die zu schützenden Wicklungen bzw. Magnete beispielsweise im Rotor, das heißt im Lüfterrad, angeordnet sein. Ein derartiger als Außenläufer ausgebildeter Elektromotor, bei welchem ein Teil des Rotors in das Lüfterrad integriert ist, bietet den großen Vorteil einer besonders kompakten Bauform, was insbesondere im beengten Motorräumen vorteilhaft ist.
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Zweckmäßig ist im Gehäuseboden im Bereich der Kühlrippen zumindest ein Elektronikbauteil angeordnet. Ein derartiges Elektronikbauteil oder Elektronikleistungsbauteil kann durch die Anordnung direkt benachbart zu den Kühlrippen effektiv gekühlt werden, wodurch insbesondere ein Alterungsprozess verlangsamt und die Leistung erhöht werden kann.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung sind die Umlenkelement konkav bogenförmig nach radial außen, bezogen auf eine Drehachse des Lüfterrades, gerichtet. Hierdurch kann einerseits eine Umlenkung in Richtung der äußeren Enden der Kühlrippen und dadurch eine effektive Kühlung derselben erreicht werden und andererseits ein wirksames Umlenken von Spritzwasser, wodurch dieses nicht auf Magnete bzw. Wicklungen des Elektromotors auftrifft. Mit derartig geformten Umlenkelementen kann somit die Kühlwirkung verbessert, vor allem aber ein zuverlässiger Spritzwasserschutz erreicht werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung füllt zumindest ein Umlenkelement einen Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Kühlrippen zumindest teilweise aus. Dabei ist selbstverständlich denkbar, dass die Umlenkelemente unterschiedlich groß ausgebildet sein können, um sicherzustellen, dass die dahinter bzw. darunter angeordneten Bereiche des Elektromotors, welche spritzwassergeschützt sein müssen, abgedeckt werden können. Die unterschiedliche Größe der einzelnen Umlenkelemente kann vergleichsweise einfach durch eine entsprechende Ausgestaltung einer Druckgussform erreicht werden, sofern der Gehäuseboden als Aluminiumdruckgussteil ausgebildet ist.
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Zweckmäßig ist zumindest der Gehäuseboden als Aluminiumdruckgussteil ausgebildet. Dies ermöglicht eine integrale Ausbildung der Umlenkelemente in dem Gehäuseboden und dadurch eine kostengünstige und zugleich qualitativ hochwertige Herstellung der Umlenkelemente. Durch die Ausbildung als Aluminiumdruckgussteil kann auch eine hohe Wärmeleitfähigkeit und dadurch eine verbesserte Kühlung der Elektronikbauteile erreicht werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lüftereinrichtung sind zwischen den Kühlrippen zweite Umlenkelemente angeordnet, wobei die gespiegelt zu den Umlenkelementen angeordnet sind. Eine Spiegelebene kann dabei durch eine Trennebene einer Aluminiumdruckgussform gebildet sein.
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Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein Kraftfahrzeug mit einem Kühler und einer solchen Lüftereinrichtung auszustatten und dadurch die in den vorherigen Absätzen beschriebenen Vorteile auf den Kühler bzw. das Kraftfahrzeug zu übertragen.
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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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Dabei zeigen, jeweils schematisch,
- 1 eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Lüftereinrichtung,
- 2 eine Ansicht auf ein erfindungsgemäßes Gehäuse der Lüftereinrichtung mit einem Gehäusedeckel und einem Gehäuseboden,
- 3 eine Detaildarstellung von Kühlrippen am Gehäuseboden,
- 4 eine geschnittene Ansicht durch die Kühlrippen,
- 5 eine Draufsicht auf die Kühlrippen mit Umlenkelementen.
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Entsprechend der 1, weist eine erfindungsgemäße Lüftereinrichtung 1, insbesondere für einen Kühler 2 eines Kraftfahrzeugs 3, ein Gehäuse 4 (vgl. auch die 2) sowie einen Elektromotor 5 zum Antrieb eines Lüfterrades 6 auf. Das Gehäuse 4 besitzt einen Gehäusedeckel 7 sowie einen Gehäuseboden 8.
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Der Gehäusedeckel 7 kann als ein Alu-Blechteil ausgebildet sein, welches auf den Rand des Gehäusebodens 8 aufgeschweißt oder mit diesem verklebt ist. Der Gehäuseboden 8 ist dabei vorzugsweise als eine Art „Wanne“ mit Kühlrippen 16 an den Außenwänden 9 ausgebildet. Auf dem Boden der Wanne ist vorzugsweise ein Elektronikbauteil mit Wärmeleitkleber befestigt.
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An dem Gehäuseboden 8 sind dabei zumindest an den Außenwänden 9 Kühlrippen 16 angeordnet, wobei zwischen diesen Kühlrippen 16 Umlenkelemente 10 (vgl. insbesondere auch die 3 bis 5) angeordnet sind, die derart ausgebildet und ausgerichtet sind, dass sie auf die Umlenkelemente 10 des Gehäusebodens 8 auftreffendes Spritzwasser derart umlenken, dass dieses nicht auf Wicklungen 12 oder Magnete 13 des Elektromotors 5 auftreffen kann. Gemäß der 1 ist dabei mit dem Pfeil 14 gezeigt, wie auf den Randbereich des Gehäuseboden 8 mit den Umlenkelementen 10 auftreffendes Spritzwasser nach außen umgelenkt und sowohl von den Magneten 13 als auch von den Wicklungen 12 des Elektromotors 5 ferngehalten werden kann.
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Dies stellt einen wesentlichen Vorteil dar, da beispielsweise kaltes, auf die während des Betriebs heiß werdenden Magnete 13 auftreffendes Spritzwasser zu hohen thermischen und mechanischen Spannungen führen kann, die eine Rissbildung in den Magneten 13 bewirken und dadurch eine Beschädigung derselben herbei führen können.
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Zugleich wird durch die erfindungsgemäß zwischen den einzelnen Kühlrippen 16 angeordneten Umlenkelemente 10 eine verbesserte Kühlung von radial äußeren Bereichen der Kühlrippen 16 bewirkt, wodurch deren Kühleffekt verstärkt und insbesondere die Kühlung einer im Gehäuseboden 8 im Bereich der Kühlrippen 16 angeordneten Leistungselektronik bzw. einem Elektronikbauteil, verbessert werden kann. Durch die verbesserte Kühlung kann insbesondere ein Alterungsprozess des Elektronikbauteils verlangsamt und eine Leistung desselben gesteigert werden.
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Gemäß der 1 ist der Elektromotor 5 als Außenläufer ausgebildet, wobei rein theoretisch auch denkbar ist, dass dieser als Innenläufer ausgebildet ist. Die Umlenkelemente 10 sind dabei konkav bogenförmig nach radial außen, bezogen auf eine Drehachse 15 des Lüfterrades 6 gerichtet. Hierdurch bewirken sie das nach außen Ablenken des unter Umständen auftreffenden Spritzwassers.
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Betrachtet man die Umlenkelemente 10 gemäß den 3 bis 5 näher, so kann man erkennen, dass diese einen Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Kühlrippen 16 lediglich teilweise ausfüllen und gemäß den 3 und 5 unterschiedliche Größen besitzen. Die unterschiedlichen Größen resultieren dabei insbesondere daraus, dass die Umlenkelemente 10 nur in denjenigen Bereichen angeordneten werden müssen, in denen strömungstechnisch gesehen dahinter bzw. darunter zu schützende Komponenten des Elektromotors 5, beispielsweise Magnet 13, insbesondere Permanentmagnete, oder Wicklungen 12 angeordnet sind.
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Das Gehäuse 4 wird dabei aus dem Gehäusedeckel 7 und dem Gehäuseboden 8 gebildet, wobei am Gehäuseboden 8 die Kühlrippen 16 angeordnet sind. Betrachtet man dabei die 1 bis 5, so kann man erkennen, dass zwischen den Kühlrippen 16 zusätzlich zweite Umlenkelemente 11 angeordnet sind, die gespiegelt zu den Umlenkelementen 10 angeordnet sind. Die zweiten Umlenkelemente 11 können ebenfalls beispielsweise bogenförmig konkav ausgebildet sein, wobei sich die Spiegelebene im Bereich einer Trennebene einer Druckgussform befinden kann.
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Der Gehäusedeckel 7 ist vorzugsweise als Aluminium Tiefziehteil oder als Kunststoffteil ausgebildet. Der Gehäuseboden 8 ist dabei vorzugsweise als Aluminiumdruckgussteil ausgebildet, wodurch die Fertigung und Herstellung der Kühlrippen 16 sowie der Umlenkelemente 10 und 11 kostengünstig möglich ist.
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Mit dem erfindungsgemäßen Gehäuse 4 und insbesondere mit dem erfindungsgemäßen Gehäuseboden 8 können die Magnete 13 und Wicklungen 12 des Elektromotors 5 effektiv gegen direkte Spritzwasserbeaufschlagung und damit effektiv gegen eine Beschädigung geschützt werden, da das auftreffende Spritzwasser, mittels der Umlenkelemente 10 gezielt nach außenumgelenkt wird. Die Umlenkelemente 10 bewirken darüber hinaus eine verbesserte Kühlwirkung an den äußeren Enden der Kühlrippen 16 und bieten darüber hinaus eine größere Kühlfläche in den Zwischenräumen zwischen zwei Kühlrippen 16. Durch den aerodynamischen Überdruck im Motorraum kann durch gezielte Umlenkung der abströmenden Luft im Bereich der Kühlrippen 16 der Lüftereinrichtung 1 eine Verbesserung der Aerodynamik und Akustik erzielt werden. Von weiterem Vorteil ist, dass der Materialaufwand, die Gewichtserhöhung und die Kosten für die erfindungsgemäßen Umlenkelemente 10 sehr gering sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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