-
Die Erfindung betrifft eine Wellenanordnung mit einer durch mindestens ein Lager drehbar gelagerten Welle, bei der das mindestens eine Lager in einem Lagersitz, insbesondere einen Lagersitz eines Motorträgers, positioniert ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Gebläse mit einer Wellenanordnung.
-
Stand der Technik
-
In verschiedenen technischen Bereichen werden Heizungsgebläse zum Erzeugen eines erwärmten Luftstroms eingesetzt. Dabei wird neben einer Erwärmungsvorrichtung, wie beispielsweise einem Wärmetauscher oder Verbrennungsheizer, ein angetriebener Lüfter zum Beschleunigen der erwärmten Luft genutzt.
-
Derartige Lüfter bestehen üblicherweise aus einem Elektromotor und einem Lüfterrad. Insbesondere im automobilen Einsatzbereich wird die elektronische Ansteuerung des Elektromotors in den Lüfter integriert. Insbesondere kann die elektronische Ansteuerung in Form einer Leiterplatte zwischen dem Elektromotor und dem Lüfterrad angeordnet sein.
-
Durch die Schwankungen der Temperatur im Betrieb des Heizungsgebläses kann im Lüfter Kondenswasser entstehen, welches auf die Leiterplatte gelangen und zu einer Beschädigung der elektronischen Ansteuerung des Elektromotors führen kann.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann darin gesehen werden, eine Wellenanordnung für ein Heizungsgebläse vorzuschlagen, welche eine Beschädigung von elektronischen Leiterplatten, insbesondere in oder an einem Elektromotor, durch Kondenswasserbildung verhindert.
-
Diese Aufgabe wird mittels des jeweiligen Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.
-
Nach einem Aspekt der Erfindung wird eine Wellenanordnung mit einer durch mindestens ein Lager drehbar gelagerten Welle bereitgestellt. Das mindestens eine Lager ist in einem Lagersitz, insbesondere eines Motorträgers, positioniert. Bevorzugterweise ist an einem Endabschnitt der Welle eine Wasserablaufkappe zum Ableiten von Kondenswasser angeordnet, wobei die Wasserablaufkappe einen dem Lager zugewandten Flansch aufweist, welcher sich fluidführend in einen Ablaufschacht erstreckt. Das Kondenswasser kann vorzugsweise vorbei an einer Leiterplatte einer Elektronik geleitet werden.
-
Die Welle kann mit einem Rotor eines Elektromotors verbunden sein, um ein Drehmoment aufzubringen und ein Lüfterrad anzutreiben. Dabei kann der Rotor umfangsseitig von einem Stator des Elektromotors umgeben sein oder einen axial zum Rotor versetzten Stator aufweisen.
-
Die Wellenanordnung kann vorzugsweise an oder in einem Elektromotor angeordnet sein. Der Rotor des Elektromotors ist über die Welle mit dem Lüfterrad verbunden, um einen Luftstrom zu erzeugen.
-
Zwischen dem Elektromotor und dem Lüfterrad kann eine Leiterplatte angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann an einer dem Lüfterrad abgewandten Seite des Elektromotors bzw. der Welle eine Leiterplatte befestigt sein.
-
Durch die relativ hohe Masse der Welle und der Lager des Elektromotors werden diese Komponenten langsamer im Betrieb eines Heizungsgebläses erwärmt. Die in der warmen Luft enthaltene Luftfeuchtigkeit kann somit an der Welle und den Lagern des Elektromotors kondensieren. Je nach Einbauposition der Wellenanordnung und der mindestens einen Leiterplatte kann das Kondenswasser entlang der Welle ablaufen.
-
Der Flansch der Wasserablaufkappe geht in den Ablaufschacht über und kann an einen endseitigen Abschnitt bzw. Endabschnitt der Welle angrenzen oder den Endabschnitt der Welle umgreifen. Beispielsweise kann der Flansch trichterförmig in den Ablaufschacht übergehen. Dabei weist der Flansch eine Öffnung auf, von welcher sich der Ablaufschacht aus erstreckt. Die Öffnung kann in abgeschrägter Form oder in Trichterform ausgeführt sein.
-
Insbesondere kann der Flansch als eine Auffangwanne für Kondenswasser dienen, welche entlang der Welle ablaufen kann. Hierzu kann der Flansch der Wasserablaufkappe derart angeordnet sein, dass von der Welle und/oder einem Lager tropfendes oder ablaufendes Wasser in den Flansch gelangt. Dieser Effekt kann beispielsweise durch ein Wirken von Schwerkraft oder durch das Kondenswasser saugende Materialien am Flansch umgesetzt werden.
-
Die Welle ist durch mindestens ein Lager drehbar gelagert. Das Lager kann ein Gleitlager oder ein Kugellager bzw. Rillenlager ausgeführt sein. Beispielsweise kann das Lager mit einem Lossitz an einem Außenring des Lagers in der Lageraufnahme positioniert sein.
-
Durch die Wasserablaufkappe ist es möglich, die Leiterplatte bzw. Elektronikplatine vor eventuell, aus dem Lager mit einem Lossitz am Außenring, austretenden Wasser zu schützen.
-
Die Positionierung der Leiterplatte an einer dem Lüfterrad entgegengesetzten Seite des Elektromotors ermöglicht ein kontrolliertes Auffangen oder Abführen des Kondenswassers vor einem Kontakt mit der Leiterplatte. Insbesondere kann hierdurch das Lüfterrad technisch besonders einfach auf die Welle montiert werden, da die Welle von der Seite der Leiterplatte bzw. Elektronik frei zugänglich ist. Zudem kann die Welle von der Seite der Leiterplatte direkt abgestützt werden.
-
Die Richtungsangaben, wie beispielsweise Axialrichtung und Radialrichtung, beziehen sich auf den Verlauf der Welle. Insbesondere kann sich die Axialrichtung mit einer Rotationsachse der Welle decken.
-
Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der Flansch einen zumindest bereichsweise umfangsseitig umlaufenden Rand auf, welcher in eine Flanschaufnahme einsetzbar ist, wobei die Flanschaufnahme als eine axiale Verlängerung des Lagersitzes ausgestaltet ist. Hierdurch können die Flanschaufnahme und der Lagersitzt axial zueinander benachbart im Motorträger angeordnet sein. Vorzugsweise kann die Flanschaufnahme einen größeren Durchmesser aufweisen als der Lagersitz. Hierdurch kann Kondenswasser besonders effektiv aufgesammelt werden, wenn dieses aus dem Lagersitz oder entlang der Welle abfließt.
-
Durch den umfangsseitig umlaufenden Rand kann der Flansch zum Lager der Welle in Axialrichtung beabstandet werden. Hierdurch kann ein Aufnahmeraum für einen wasserspeichernden Einsatz geschaffen werden.
-
Nach einer weiteren Ausführungsform ist der Flansch in Axialrichtung von dem Lager beabstandet befestigbar. Beispielsweise kann der Flansch zusätzlich zu dem umfangsseitig umlaufenden Rand durch eine axiale Tiefe der Flanschaufnahme von dem Lager beabstandet werden. Durch diese Maßnahme kann ein gezielter Übergang zwischen dem Lagersitz und der Flanschaufnahme geschaffen werden.
-
Alternativ oder zusätzlich kann ein Abstand in Axialrichtung durch einen oder mehrere zwischen dem Lager und dem Flansch angeordnete Zwischenringe eingestellt werden. Mindestens ein derartiger Zwischenring kann an dem umfangsseitig umlaufenden Rand des Flansch angeordnet werden.
-
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist der Flansch einen Aufnahmebereich zum Aufnehmen eines wasserspeichernden Einsatzes auf. Hierdurch kann ein Einsatz aus einem wasserspeichernden Medium verwendet werden.
-
Der Aufnahmebereich kann durch die konstruktive Ausgestaltung des Flanschs bzw. des umfangsseitigen Rands der Wasserablaufkappe, durch mindestens einen Zwischenring und/oder durch die Form und die relative Anordnung der Flanschaufnahme zum Lagersitz geschaffen werden.
-
Der Aufnahmebereich kann in dem Flansch der Wasserablaufkappe ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Aufnahmebereich zum Aufnehmen des wasserspeichernden Einsatzes bis in den Lagersitz Motorträgers axial hinausragen. Der Aufnahmebereich kann als eine ringförmige Ebene und/oder als ein Aufnahmevolumen ausgestaltet sein. Dabei kann der Aufnahmebereich alternativ trichterförmig verlaufen und in dem Ablaufschacht münden.
-
Der Einsatz kann Kondenswasser aufnehmen und speichern. Es kann durch den Einsatz eine kontrollierte Verdunstung des Kondenswassers realisiert werden, bei der ein direkter Kontakt des Wassers mit der Leiterplatte bzw. Leiterplatine verhindert wird.
-
Nach einer weiteren Ausführungsform ist der wasserspeichernde Einsatz ringförmig oder kreisförmig geformt. Hierdurch kann der wasserspeichernde Einsatz scheibenförmig oder ringscheibenförmig ausgestaltet sein und vorzugsweise formschlüssig in den Aufnahmeraum hineinsetzbar sein. Vorzugsweise kann der wasserspeichernde Einsatz von dem umfangsseitigen Rand des Flanschs begrenzt werden, um eine vereinfachte Montage des wasserspeichernden Einsatzes zu ermöglichen.
-
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Ablaufschacht der Wasserablaufkappe dazu eingerichtet, einen Überschuss an Flüssigkeit aus dem wasserspeichernden Einsatz abzuführen. Der wasserspeichernde Einsatz kann ein definiertes Volumen an Wasser bzw. Kondenswasser aufnehmen. Wird dieses Grenzvolumen überschritten, kann das überschüssige Wasser in den Ablaufschacht abfließen.
-
Je nach Ausgestaltung des Ablaufschachts ist ein kontrolliertes Ableiten des überschüssigen Kondenswassers oder ein Speichern des überschüssigen Kondenswassers möglich. Hierzu kann ein Boden des Ablaufschachts geöffnet oder geschlossen sein. Durch einen geschlossenen Ablaufschacht kann ein zusätzliches Speichervolumen zum Aufnehmen des Kondenswassers bereitgestellt werden.
-
Nach einer weiteren Ausführungsform ist der wasserspeichernde Einsatz als ein Filz, Drahtgeflecht, Schwamm, Stoff oder hydrophiles Material ausgestaltet. Hierdurch kann der wasserspeichernde Einsatz flexibel gewählt werden, um das Kondenswasser aufzusaugen und zumindest temporär zu speichern.
-
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist in Axialrichtung der Welle zwischen dem Lager und dem Flansch der Wasserablaufkappe eine Trennscheibe angeordnet. Durch die Verwendung der Trennscheibe kann die Wasserablaufkappe bzw. der Flansch von dem Lager beabstandet werden. Insbesondere kann durch die Trennscheibe ein Schleifen oder Reiben von der Welle oder Teilen des Lagers an dem wasserspeichernden Einsatz vermieden werden.
-
Weiterhin kann die Trennscheibe das für den wasserspeichernden Einsatz zur Verfügung stehende Volumen sichergestellt. Ein Eindrücken des wasserspeichernden Einsatzes kann durch die Trennscheibe verhindert werden. Die Trennscheibe kann beispielsweise im Bereich des umfangsseitigen Randes des Flanschs befestigt sein und zumindest bereichsweise Öffnungen zum Ermöglichen einer fluidführenden Verbindung des Kondenswassers zum wasserspeichernden Einsatz aufweisen.
-
Nach einer weiteren Ausführungsform verdeckt der Flansch zumindest bereichsweise eine Leiterplatte, wobei der Flansch in Axialrichtung zwischen der Leiterplatte und dem Lager angeordnet und der Ablaufschacht sich durch eine Öffnung der Leiterplatte hindurch erstreckt. Insbesondere kann eine Öffnung des Flanschs in Richtung der Welle und des Wellenlagers zeigen. Der Flansch kann die Leiterplatte von dem Lagersitz beabstanden und somit ein aus dem Lager und dem Lagersitz hinausfließendes Kondenswasser abfangen. Der Ablaufschacht kann das überschüssige Kondenswasser an der Leiterplatte vorbei führen und somit einen besonders effektiven Schutz vor Schäden durch das Wasser bieten.
-
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Ablaufschacht an einer dem Flansch abgewandten Seite geschlossen oder geöffnet. Somit kann ein Boden des Ablaufschachts geöffnet oder geschlossen ausgestaltet sein. Dabei kann ein offener Boden des Ablaufschachts einen kontrollierten Abfluss des überschüssigen Kondenswassers ermöglichen. Insbesondere kann der Ablaufschacht in einem Drainageschlauch oder einem Kanal münden. Ein geschlossen ausgestalteter Ablaufschacht kann ein zusätzliches Volumen zum Aufnehmen von überschüssigem Kondenswasser bieten, aus welchem das Kondenswasser verdampfen oder verdunsten kann.
-
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Gebläse, insbesondere ein Heizungsgebläse, bereitgestellt. Das Gebläse weist vorzugsweise eine erfindungsgemäße Wellenanordnung auf.
-
Das Heizungsgebläse kann einen mit der Welle der Wellenanordnung verbundenen Rotor aufweisen. Des Weiteren kann ein Lüfterrad direkt oder über ein Getriebe mit der Welle verbunden sein, sodass der Rotor das Lüfterrad antreiben kann.
-
Der Rotor ist vorzugsweise als ein Rotor eines Elektromotors ausgebildet. Ein an dem Rotor angeordneter Stator dient zum Erzeugen von elektromagnetischen Kräften, welche den Rotor in Rotation entlang der gelagert angeordneten Welle versetzen.
-
Die Elektronik zum Ansteuern des Elektromotors kann vorzugsweise an einem Endabschnitt des Elektromotors angeordnet sein. Die Wellenanordnung ragt durch die Leiterplatte der Elektronik hindurch. Insbesondere kann ein Ablaufschacht einer Wasserablaufkappe durch die Leiterplatte hindurchragen und somit eine Kontamination der Leiterplatte mit Kondenswasser aus der Welle und/oder den Lagern des Rotors verhindern.
-
Die Wellenanordnung weist eine Wasserablaufkappe auf, welche sich an einem dem Lüfterrad entgegengesetzten Ende der Welle anbringbar ist. Die Wasserablaufkappe kann auch einem elastischen, thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoff bestehen. Alternativ kann die Wasserablaufkappe aus einem Metall oder einem Faserverbundwerkstoff, wie beispielsweise Glasfaser oder Kohlefaser, hergestellt sein.
-
Im Folgenden werden anhand von stark vereinfachten schematischen Darstellungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Hierbei zeigen
- 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Gebläses mit einer Wellenanordnung gemäß einer Ausführungsform,
- 2 eine Detailansicht der Wellenanordnung bei einer vertikal ausgerichteten Welle,
- 3 eine Detailansicht einer Wasserablaufkappe bei einer vertikal ausgerichteten Welle,
- 4 eine Detailansicht der Wellenanordnung bei einer horizontal ausgerichteten Welle und
- 5 eine Detailansicht einer Wasserablaufkappe bei einer horizontal ausgerichteten Welle.
-
Die 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Gebläses 1 mit einer Wellenanordnung 2 gemäß einer Ausführungsform. Das Gebläse 1 ist als ein Heizungsgebläse ausgestaltet und weist einen Elektromotor 4 auf.
-
Der Elektromotor 4 ist an einem Motorträger 6 befestigt. Insbesondere ist ein Stator 8 des Elektromotors 4 an dem Motorträger 6 befestigt. Ein Rotor 10 des Elektromotors 4 umgibt den Stator 8 umfangsseitig und ist mit einer Welle 12 verbunden.
-
Die Welle 12 des Elektromotors 4 ist durch zwei Lager 14 an dem Motorträger 6 drehbar gelagert. Die Welle 12 und der Rotor 10 können entlang einer Rotationsachse D gedreht werden.
-
Die Lager 14 sind als Kugellager ausgestaltet und in Lagersitzen 16 angeordnet. An einem ersten Endabschnitt 19 der Welle 12 ist ein Lüfterrad 18 angeordnet und mit der Welle 12 verdrehsicher verbunden.
-
Das Lüfterrad 18 ist als ein Radiallüfterrad ausgestaltet, wodurch ein Luftstrom in Radialrichtung R erzeugbar ist. Die Welle 12 ist in Axialrichtung A ausgerichtet und kann deckungsgleich mit der Rotationsachse D verlaufen.
-
An einem zweiten Endabschnitt 20 der Welle 12 schließt die Welle 12 im Wesentlichen mit dem Motorträger 6 in Axialrichtung A ab. Dabei wird die Welle 12 an dem zweiten Endabschnitt 20 durch ein Lager 14 in einem entsprechenden Lagersitz 16 gestützt.
-
An dem zweiten Endabschnitt 20 der Welle 12 ist eine Wasserablaufkappe 22 zum Ableiten von Kondenswasser angeordnet. Die Wasserablaufkappe 22 weist einen dem Lager 14 zugewandten Flansch 24 auf, welcher sich fluidführend in einen Ablaufschacht 26 erstreckt, wobei das Kondenswasser an einer Leiterplatte 28 vorbei geleitet wird.
-
Im Bereich des zweiten Endabschnitts 20 ist an dem Elektromotor 4 bzw. dem Motorträger 6 eine Ansteuerungselektronik des Elektromotors 4 in Form einer Leiterplatte 28 angeordnet. Dabei wird die Leiterplatte 28 in Axialrichtung A durch den Flansch 24 der Wasserablaufkappe 22 von dem Motorträger 6 beabstandet, um ein Auffangen von Kondenswasser zu ermöglichen.
-
Der Flansch 24 der Wasserablaufkappe 22 überragt im Hinblick auf den Durchmesser eine in der Leiterplatte 28 positionierte Öffnung 30 zum Durchführen des Ablaufschachts 26.
-
In der 2 ist eine Detailansicht der Wellenanordnung 2 bei einer vertikal ausgerichteten Welle 12 dargestellt. Dabei ist ein schematischer Verlauf von Kondenswasser K dargestellt, welches an der Welle 12 und den Lagern 14 kondensieren und in Richtung der Wasserablaufkappe 22 fließen kann. Die Pfeile 32 veranschaulichen den Fluss des Kondenswassers K.
-
Damit das Kondenswasser K besonders effizient durch den Flansch 24 der Wasserablaufkappe 22 aufgefangen wird, kann der Flansch 24 einen Durchmesser aufweisen, welcher einen Durchmesser des Lagersitzes 16 im zweiten Endabschnitt 20 überragt.
-
Der Flansch 24 bildet einen Aufnahmebereich 38 aus, welcher als eine ebene Fläche oder in Form eines Trichters ausgestaltet sein kann.
-
Die 3 zeigt eine Detailansicht einer Wasserablaufkappe 22 bei einer vertikal ausgerichteten Welle 12. Dabei wird der Aufbau der Wasserablaufkappe 22 veranschaul icht.
-
Der Flansch 24 weist einen umfangsseitig umlaufenden Rand 34 auf. Dabei ist der Flansch 24 in einer Flanschaufnahme 36 eingesetzt, welche als eine axiale Verlängerung des endseitigen Lagersitzes 16 dient. Über den Flansch 24 wird die Wasserablaufkappe 22 an dem Motorträger 6 befestigt und relativ zu der Welle 12 ausgerichtet. Der Flansch 24 und damit die Wasserablaufkappe 22 können vorzugsweise reibschlüssig oder kraftschlüssig in der Flanschaufnahme 36 befestigt sein. Dabei kann eine an dem Motorträger 6 verschraubte Leiterplatte 28 als eine zusätzliche Arretierung des Flansches 24 dienen und den Flansch 24 der Wasserablaufkappe 22 in der Flanschaufnahme 36 halten.
-
Der umfangsseitig umlaufende Rand 34 ermöglicht die Ausbildung eines Aufnahmebereichs 38. In dem Aufnahmebereich ist ein wasserspeichernder Einsatz 40 angeordnet. Der wasserspeichernde Einsatz 40 ist aus einem hygroskopischen und/oder hydrophilen Material und kann Kondenswasser K anziehen und zumindest temporär speichern. Der Einsatz 40 kann ein definiertes Volumen an Kondenswasser K im Aufnahmebereich 38 des Flanschs 24 speichern. Ein Überschuss an Kondenswasser K kann über den Ablaufschacht 26 abgeführt werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Ablaufschacht 26 bodenseitig geöffnet ausgestaltet.
-
In der vertikalen Ausrichtung der Welle 12 ist der wasserspeichernde Einsatz 40 ringförmig ausgeführt.
-
Des Weiteren ist zwischen dem Lager 14 an dem zweiten Endabschnitt 20 und dem Flansch 24 der Wasserablaufkappe 22 eine Trennscheibe 42 angeordnet, welche den wasserspeichernden Einsatz 40 von dem Lager 14 trennt. Die Trennscheibe 42 kann zumindest bereichsweise durchlässig für das Kondenswasser K ausgestaltet sein. Hierzu können Öffnungen zum Herstellen einer fluidführenden Verbindung zum wasserspeichernden Einsatz 40 vorgesehen sein.
-
Die 4 zeigt eine Detailansicht der Wellenanordnung 2 bei einer horizontal ausgerichteten Welle 12. Im Unterschied zu der in 2 gezeigten Wellenanordnung 2 ist in dem Aufnahmebereich 38 ein scheibenförmiger Einsatz 40 zum Speichern von Kondenswasser K angeordnet.
-
Der der wasserspeichernde Einsatz 40 kann als ein Filz, Drahtgeflecht, Schwamm, Stoff, hydrophiles Material und dergleichen ausgestaltet sein.
-
Die Pfeile 32 veranschaulichen analog zur 2 den Fluss des Kondenswassers K entlang der horizontal angeordneten Welle 12.
-
In der 5 ist eine Detailansicht einer Wasserablaufkappe 22 bei einer horizontal ausgerichteten Welle 12 gezeigt. Insbesondere ist in 5 eine vergrößerte Ansicht des zweiten Endabschnitts 20 der Welle 12 veranschaulicht. Durch den scheibenförmigen Einsatz 40 kann ein größeres Volumen an Kondenswasser K aufgenommen werden. Durch den wasserspeichernden Einsatz 40 wird ein unkontrolliertes Abfließen des Kondenswassers K zwischen dem Motorträger 6 und dem Flansch 24 verhindert. Zusätzlich kann eine fluiddichte Pressfassung zwischen dem umlaufenden Rand 34 und der Flanschaufnahme 36 ein unkontrolliertes Entweichen von Kondenswasser K verhindern.
-
In der Figur wird weiterhin die Form der Wasserablaufkappe 22 veranschaulicht. Dabei weist der Flansch 24 eine Öffnung 25 auf, von welcher sich der Ablaufschacht 26 aus erstreckt. Die Öffnung 25 ist somit zwischen dem Flansch 24 und dem Ablaufschacht 26 angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Öffnung 25 abgeschrägt geformt. Alternativ kann die Öffnung 25 in abgeschrägter Form oder in Trichterform ausgeführt sein.
-
Der Ablaufschacht 26 ist bodenseitig bzw. an einer dem Flansch 24 abgewandten Seite geöffnet ausgeführt. Hierzu ist eine bodenseitige Öffnung 27 in den Ablaufschacht 26 eingebracht.
