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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebsaggregat gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine mit einem derartigen Antriebsaggregat ausgestattete Fördereinrichtung sowie eine Abscheideeinrichtung, die eine derartige Fördereinrichtung sowie ein Abscheideaggregat aufweist. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung eine mit einer derartigen Abscheideeinrichtung ausgestattete Brennkraftmaschine.
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Ein gattungsgemäßes Antriebsaggregat ist beispielsweise aus der
DE 10 2020 205 533.5 bekannt. Ein derartiges Antriebsaggregat weist einen Elektromotor auf, der einen um eine Drehachse drehbaren Rotor besitzt. Ferner weist das Antriebsaggregat eine Motorsteuerung zum Ansteuern des Elektromotors auf, die eine Platine mit einer Leitungselektronik besitzt. Das Antriebsaggregat ist ferner mit einem Gehäuse ausgestattet, das einen den Elektromotor aufnehmenden Grundkörper und einen die Motorsteuerung abdeckenden Deckel aufweist. Schließlich weist das Antriebsaggregat einen die Platine tragenden Platinenhalter auf, der axial zwischen dem Grundkörper und dem Deckel angeordnet ist.
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Derartige Antriebsaggregate können zum Antreiben einer Komponente dienen, wie z.B. eines Förderaggregats zum Fördern eines Fluids. Insbesondere kann ein derartiges Antriebsaggregat in Verbindung mit einem derartigen Förderaggregat zu einer Fördereinrichtung integriert werden, die beispielsweise in einer Kurbelgehäuseentlüftung einer Brennkraftmaschine zum Einsatz kommen kann, um Blowby-Gas anzutreiben. Dies kann dann erforderlich sein, wenn das Blowby-Gas durch eine Entölungseinrichtung gefördert werden muss, die einen vergleichsweise hohen Durchströmungswiderstand besitzt.
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Innerhalb eines derartigen Antriebsaggregats kommt es während des Betriebs auf der Seite des Elektromotors zu einer vergleichsweise hohen Wärmeentwicklung. Auch auf der Seite der Motorsteuerung entsteht während des Betriebs Wärme, insbesondere im Bereich der Leistungselektronik. Da der Elektromotor deutlich mehr Abwärme erzeugt als die Motorsteuerung, kann es sinnvoll sein, Elektromotor und Motorsteuerung getrennt und voneinander beabstandet anzuordnen, um eine Wärmeübertragung vom Elektromotor auf die Motorsteuerung zu vermeiden. Dies ist jedoch mit einem erhöhten Aufwand für die Realisierung des Antriebsaggregats verbunden, da eine aufwändige Verschaltung bzw. Verkabelung vorgesehen werden muss. Gleichzeitig geht damit regelmäßig auch ein erhöhter Bauraumbedarf einher.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Antriebsaggregat der vorstehend genannten Art bzw. für eine damit ausgestattete Fördereinrichtung bzw. für eine damit ausgestattete Brennkraftmaschine eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch einen kompakten Aufbau auszeichnet, während gleichzeitig eine weitgehende thermische Entkopplung zwischen Elektromotor und Motorsteuerung angestrebt wird.
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Aus der
DE 10 2005 062 021 A1 ist eine Abscheideeinrichtung bekannt, bei der ein Abscheideaggregat in Form eines rotierenden Zentrifugalabscheiders mit einem Antriebsaggregat gekoppelt ist, bei dem der Elektromotor und die Motorsteuerung in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.
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Eine andere Abscheideeinrichtung ist aus der
DE 20 2016 008 314 U1 bekannt. Dort wird wieder ein als rotierender Zentrifugalabscheider ausgestaltetes Abscheideaggregat antriebsmäßig mit einem Antriebsaggregat gekoppelt. Bei einer ersten Variante treibt ein Elektromotor außenliegende magnetische Glieder rotierend an, die durch eine Trennwand hindurch innenliegende magnetische Glieder drehend antreiben, die drehfest mit einem Rotor des Zentrifugalabscheiders verbunden sind. Bei einer zweiten Variante bilden die magnetischen Glieder den Elektromotor, wozu die außenliegenden magnetischen Glieder zum Erzeugen eines rotierenden Magnetfeldes angesteuert werden, das die innenliegenden magnetischen Glieder und somit den Rotor des Zentrifugalabscheiders antreibt.
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Eine weitere Abscheideeinrichtung ist aus der
EP 2 529 839 A1 bekannt, bei der wiederum ein als rotierender Zentrifugalabscheider ausgestaltetes Abscheideaggregat antriebsmäßig mit einem Antriebsaggregat gekoppelt ist. Hierzu ist der Rotor des Elektromotors des Antriebsaggregats unmittelbar mit dem Rotor des Zentrifugalabscheiders drehfest verbunden. Der Elektromotor und die Motorsteuerung sind in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet, das an ein Gehäuse des Zentrifugalabscheiders angeflanscht ist.
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Das vorstehend genannte Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, das Gehäuse in einen den Elektromotor aufnehmenden Grundkörper und einen die Motorsteuerung abdeckenden Deckel zu unterteilen, wobei axial zwischen dem Grundkörper und dem Deckel ein Platinenhalter angeordnet ist, der die Platine mit der Leistungselektronik trägt. Somit trennt der Platinenhalter innerhalb des Gehäuses den Elektromotor von der Motorsteuerung und ermöglicht dennoch eine Positionierung der Motorsteuerung nahe am Elektromotor, vorzugsweise an einer vom Elektromotor abgewandten Seite des Platinenhalters. Des Weiteren schlägt die Erfindung vor, den Grundkörper und den Deckel aus Metall und den Platinenhalter aus Kunststoff herzustellen. Metalle, insbesondere Leichtmetalle, vorzugsweise Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen oder auch Magnesium bzw. Magnesiumlegierungen, besitzen einen vergleichsweise hohen Wärmeleitkoeffizienten und eignen sich somit zum Ableiten der Wärme vom Elektromotor und von der Motorsteuerung. Kunststoffe besitzen im Vergleich dazu üblicherweise einen vergleichsweise geringen Wärmeleitkoeffizienten und ermöglichen somit eine thermische Isolation. In der Regel ist der Wärmeleitkoeffizient eines hier geeigneten Kunststoffs regelmäßig etwa 100 Mal, jedoch mindestens 50 Mal kleiner als der eines hier in Frage kommenden Metalls. Bei typischen Kunststoffen liegt der Wärmeleitkoeffizient bei etwa 0,2 W/(m·K), während er bei Aluminium bei über 200 W/(m·K) liegt. Mit anderen Worten, der Platinenhalter ist als thermischer Isolator zwischen Grundkörper und Deckel angeordnet. Geeignete Kunststoffe können Thermoplaste und Duroplaste sein. Bevorzugt kommt ein verstärkter Thermoplast zum Einsatz, insbesondere ein glasfaserverstärkter Thermoplast. Zusätzlich oder alternativ zu Glasfasern sind auch andere Additive denkbar wie z.B. Glaskugeln, Talkum und Ruß.
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Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Elektromotor mehrere stiftartige Motoranschlüsse zum Ansteuern des Elektromotors aufweisen, die axial in Richtung Deckel abstehen. Der Platinenhalter kann für jeden Motoranschluss eine separate Durchtrittsöffnung aufweisen, durch die sich der jeweilige Motoranschluss hindurch erstreckt. Durch diese Bauform wird eine Positionierung des Platinenhalters nahe am Elektromotor begünstigt. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann der jeweilige Motoranschluss direkt mit einer an der Platine ausgebildeten Motoranschlussstelle der Leistungselektronik verbunden, insbesondere verlötet sein. Demnach lassen sich der Elektromotor und die Leistungselektronik durch den Platinenhalter hindurch unmittelbar aneinander anschließen, was einen extrem kompakten Aufbau ermöglicht.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann der Grundkörper für jeden Motoranschluss eine separate Austrittsöffnung aufweisen, durch die sich der jeweilige Motoranschluss axial hindurch erstreckt. Mit anderen Worten, der Grundkörper besitzt eine sich quer zur Axialrichtung erstreckende Trennwand, die den Innenraum des Grundkörpers axial gegenüber dem Deckel verschließt. Diese Trennwand ermöglicht eine thermische Abschirmung des Elektromotors gegenüber der Motorsteuerung. Die Austrittsöffnungen durchdringen diese Trennwand. Der Grundkörper kann außerdem für jeden Motoranschluss eine Anschlussdichtung aufweisen, die den jeweiligen Motoranschluss umschließt und die jeweilige Austrittsöffnung verschließt. Hierdurch wird eine flüssigkeitsdichte und/oder gasdichte Abdichtung zwischen den Motoranschlüssen und dem Grundkörper realisiert. Zweckmäßig kann die jeweilige Anschlussdichtung an den Grundkörper angespritzt sein. Das bedeutet, dass die jeweilige Anschlussdichtung vergleichsweise fest mit dem Grundkörper verbunden ist und einen Kanal für den jeweiligen Motoranschluss aufweist. Insbesondere kann dadurch die jeweilige Anschlussdichtung als Kapillardichtung ausgestaltet sein.
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Gemäß einer vorteilhaften anderen Ausführungsform kann axial zwischen dem Platinenhalter und dem Grundkörper eine äußere Motordichtung ausgebildet sein, die in der Umfangsrichtung geschlossen umläuft und den Platinenhalter gegenüber dem Grundkörper dichtet. Durch diese äußere Motordichtung wird verhindert, dass Verunreinigungen aus der Umgebung des Gehäuses am Platinenhalter vorbei zum Elektromotor gelangen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann die äußere Motordichtung als gehärtete Flüssigdichtung ausgestaltet sein. Im vorliegenden Zusammenhang wird unter einer „Flüssigdichtung“ eine standfeste, hochviskose Dichtung auf Klebstoffbasis verstanden. Eine derartige Flüssigdichtung wird in der gewünschten Dimension und Geometrie auf einem der Dichtungspartner als Flüssigkeit dosiert aufgetragen und anschließend in ihrer Einsatzposition, vorzugsweise bei bereits miteinander verbauten Dichtungspartnern, gehärtet. Derartige Flüssigdichtungen können quasi beliebige Rauigkeiten ausgleichen und erlauben vergleichsweise große Fertigungstoleranzen. Bemerkenswert ist, dass auch die gehärtete Flüssigdichtung noch eine hohe Elastizität aufweist. Durch die Klebstoffbasis kann die Flüssigdichtung an beiden Dichtungspartnern anhaften und eine effiziente, lückenlose Dichtung gewährleisten. Flüssigdichtungen können als Zweikomponentensysteme konzipiert werden, und können beispielsweise auf einer Silikonbasis oder Polyurethanbasis beruhen. Ebenso sind Einkomponentensysteme denkbar, bei denen die Flüssigdichtung beispielsweise auf einer Acrylbasis oder Acrylatbasis beruht. Bei den Flüssigdichtungen können auch oberflächentrockene Varianten realisiert werden, die sogar eine Demontage der Dichtungspartner zulassen.
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Die als gehärtete Flüssigdichtung ausgestaltete äußere Motordichtung zeichnet sich somit durch eine hocheffiziente Dichtungswirkung aus, wobei sie gleichzeitig vergleichsweise hohen Fertigungstoleranzen ausgleichen kann. Die äußere Motordichtung ist zweckmäßig als Flächendichtung konzipiert, sodass sie mit einem großflächigen Kontakt gegenüber dem Platinenhalter und gegenüber dem Grundkörper arbeitet.
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Bei einer anderen Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass sich die äußere Motordichtung radial außerhalb der Motoranschlüsse erstreckt. Mit anderen Worten, die Motoranschlüsse befinden sich innerhalb des mit Hilfe der äußeren Motordichtung abgedichteten Bereichs.
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Eine andere Ausführungsform schlägt vor, dass der Grundkörper koaxial zur Drehachse eine Durchtrittsöffnung aufweist, wobei axial zwischen dem Platinenhalter und dem Grundkörper eine innere Motordichtung ausgebildet ist, die in der Umfangsrichtung geschlossen um die Durchtrittsöffnung umläuft und den Platinenhalter gegenüber dem Grundkörper dichtet. Mit Hilfe der inneren Motordichtung wird eine zusätzliche Dichtung zwischen dem Elektromotor und dem Platinenhalter realisiert. Diese Durchtrittsöffnung kann beispielsweise zum Durchführen einer Rotorwelle des Elektromotors vorgesehen sein.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann die innere Motordichtung als gehärtete Flüssigdichtung ausgestaltet sein. Die innere Motordichtung kann somit wie die äußere Motordichtung ausgestaltet sein. Die innere Motordichtung kann insbesondere als Flächendichtung konzipiert sein.
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Eine andere vorteilhafte Ausführungsform schlägt vor, dass axial zwischen dem Platinenhalter und dem Deckel eine Deckeldichtung ausgebildet ist, die in der Umfangsrichtung geschlossen umläuft und den Platinenhalter gegenüber dem Deckel dichtet. Besonders vorteilhaft ist dabei eine Ausführungsform, bei welcher die Deckeldichtung als separater Dichtungskörper ausgestaltet ist, der in eine am Platinenhalter ausgebildete Dichtungsaufnahme eingesetzt ist. Die Deckeldichtung hindert Verunreinigungen in der Umgebung des Gehäuses daran, zur Motorsteuerung zu gelangen.
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Eine andere Ausführungsform schlägt vor, dass der Platinenhalter an einer dem Grundkörper zugewandten Grundkörperseite einen Halterboden aufweist. Dieser Halterboden erstreckt sich im Wesentlichen quer zur Längsachse und bewirkt die thermische Abschirmung bzw. thermische Isolation zwischen Grundkörper und Deckel. Der Platinenhalter kann nun an einer dem Deckel zugewandten Deckelseite mehrere, vom Halterboden abstehende Halteelemente aufweisen, an denen die Platine beabstandet zum Halterboden befestigt ist. Durch diese beabstandete Positionierung der Platine gegenüber dem Halterboden wird quasi eine Luftspaltisolation zwischen Halterboden und Platine realisiert. Trotz der thermisch isolierenden Wirkung des Platinenhalters kann sich der Halterboden, der dem Grundkörper axial unmittelbar ausgesetzt ist, während des Betriebs des Antriebsaggregats erwärmen. Durch den Abstand zwischen Halterboden und Platine kann diese Wärme vom Halterboden im Wesentlichen nur über Wärmestrahlung zur Platine gelangen, wodurch der Wärmeeintrag in die Platine und somit in die Leistungselektronik vergleichsweise klein ist.
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Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann der Platinenhalter eine Druckausgleichseinrichtung aufweisen, die einen Druckausgleich zwischen einem Innenraum des Deckels und einer Umgebung des Gehäuses ermöglicht.
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Zweckmäßig kann diese Druckausgleichseinrichtung eine Membran aufweisen, die radial innerhalb der Deckeldichtung angeordnet sein kann. Diese Membran kann semipermeable ausgestaltet sein, so dass die für Gase, wie z.B. Luft, durchlässig ist für Flüssigkeiten und Festkörper dagegen undurchlässig ist. Beispielsweise kann diese Membran einen Druckausgleichspfad verschließen bzw. abdecken, der am Platinenhalter ausgebildet ist und die Umgebung mit dem Deckelinnenraum fluidisch verbindet.
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Der Elektromotor ist vorzugsweise als bürstenloser Gleichstrommotor ausgestaltet, also als BLDC-Motor.
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Eine erfindungsgemäße Fördereinrichtung dient zum Fördern eines Fluids und ist mit einem Antriebsaggregat der vorstehend beschriebenen Art ausgestattet. Die Fördereinrichtung ist außerdem mit einem Förderaggregat ausgestattet, das beispielsweise ein drehbares Förderrad zum Fördern eines Fluids aufweisen kann. Der Rotor des Elektromotors des Förderaggregats kann mit dem Förderrad des Förderaggregats antriebsverbunden, insbesondere damit drehfest gekoppelt sein.
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Für die Fördereinrichtung wird hierdurch eine besonders kompakte Bauform realisiert.
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Bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei welcher das Förderaggregat als Seitenkanalverdichter ausgestaltet ist. Ein derartiger Seitenkanalverdichter zeichnet sich durch einen kompakten Aufbau und eine hohe Förderleistung bzw. Verdichterleistung aus. Beim Seitenkanalverdichter weist das Förderrad in einem Kanal des Seitenkanalverdichters angeordnete Schaufeln auf. Bei einer speziellen Ausführungsform kann der Kanal axial in zwei Kanalhälften geteilt sein. Eine besonders kompakte Bauform lässt sich für die Fördereinrichtung realisieren, wenn die eine Kanalhälfte im Grundkörper ausgeformt ist, während die andere Kanalhälfte in einem Boden des Gehäuses ausgeformt ist, wobei sich der Boden an einem vom Deckel abgewandten Ende des Grundkörpers befindet und ein bezüglich des Grundkörpers separates Bauteil repräsentiert.
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Eine erfindungsgemäße Abscheideeinrichtung dient zum Abscheiden von flüssigen und/oder festen Verunreinigungen aus einem Gasstrom und ist mit einer Fördereinrichtung der vorstehend genannten Art sowie mit einem Abscheideaggregat zum Abscheiden der flüssigen und/oder festen Verunreinigungen aus dem Gasstrom ausgestattet. Das Abscheideaggregat ist als statisches Abscheideaggregat ausgestaltet und verzichtet auf bewegliche, insbesondere drehbare, Komponenten. Hierdurch besitzt das Abscheideaggregat einen extrem preiswerten Aufbau. Insbesondere kann das Abscheideaggregat als Impaktor ausgestaltet sein. Ein derartiger Impaktor zeichnet sich durch eine extrem hohe Abscheidewirkung aus. Bei einem Impaktor wird der mit Verunreinigungen beladene Gasstrom an einer Prallwand umgelenkt. Dieser abrupten Umlenkung können die Verunreinigungen nicht folgen. Ein Impaktor kann insbesondere mit Düsen ausgestattet sein, um die Strömungsgeschwindigkeit im Gasstrom zusätzlich zu erhöhen, was den Abscheideeffekt signifikant verbessert. Dementsprechend weist das Abscheideaggregat, insbesondere ein derartiger Impaktor, einen vergleichsweise hohen Durchströmungswiderstand auf. Durch die Fördereinrichtung, insbesondere in Verbindung mit dem Seitenkanalverdichter, kann ausreichend Druckdifferenz bereitgestellt werden, um eine hohe Abscheidewirkung realisieren zu können.
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Eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine weist ein Kurbelgehäuse und eine Entlüftungsleitung auf, die Blowby-Gas vom Kurbelgehäuse abführt. In dieser Entlüftungsleitung ist eine Abscheideeinrichtung der vorstehend genannten Art angeordnet, mit deren Hilfe Öl und Ruß aus dem Blowby-Gas abgeschieden werden können.
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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 Erfindung zu verlassen. Vorstehend genannte und nachfolgend noch zu nennende Bestandteile einer übergeordneten Einheit, wie z.B. einer Einrichtung, einer Vorrichtung oder einer Anordnung, die separat bezeichnet sind, können separate Bauteile bzw. Komponenten dieser Einheit bilden oder integrale Bereiche bzw. Abschnitte dieser Einheit sein, auch wenn dies in den Zeichnungen anders dargestellt ist.
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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 stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung einer Brennkraftmaschine,
- 2 eine isometrische Ansicht einer Fördereinrichtung,
- 3 eine Schnittansicht der Fördereinrichtung im Bereich eines Antriebsaggregats,
- 4 eine isometrische Ansicht auf einen Grundkörper eines Gehäuses des Antriebsaggregats,
- 5 eine isometrische Ansicht auf einem Platinenhalter des Antriebsaggregats.
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Entsprechend 1 umfasst eine Brennkraftmaschine 1 in einem Motorblock 2 ein Kurbelgehäuse 3, das nach unten an eine Ölwanne 4 angrenzen kann. Im Kurbelgehäuse 3 rotiert eine Kurbelwelle 5, die über Pleuelstangen 6 mit Kolben 7 verbunden ist, die in Zylindern 8 hubverstellbar angeordnet sind. Die Brennkraftmaschine 1 ist mit einer Entlüftungsleitung 9 ausgestattet, mit deren Hilfe Blowby-Gas, das im Kurbelgehäuse 3 während des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 anfällt, abgeführt werden kann. In dieser Entlüftungsleitung 9 ist eine Abscheideeinrichtung 10 angeordnet, die in 1 durch eine unterbrochene Linie angedeutet ist. Die Abscheideeinrichtung 10 dient zum Abscheiden von Öl und Ruß aus dem Blowby-Gas. Hierzu ist die Abscheideeinrichtung 10 mit einer Fördereinrichtung 11 zum Fördern bzw. Antreiben des Blowby-Gases und mit einem Abscheideaggregat 12 ausgestattet, das stromab der Fördereinrichtung 11 in der Entlüftungsleitung 9 angeordnet ist. Das Abscheideaggregat 12 dient zum Abscheiden des Öls und der Rußpartikel aus dem Blowby-Gas. Abgeschiedenes Öl und abgeschiedene Rußpartikel können über eine Rücklaufleitung 13 der Ölwanne 4 zugeführt werden. Das gereinigte Blowby-Gas kann zweckmäßig einem hier nicht gezeigten Frischlufttrakt der Brennkraftmaschine 1 zugeführt werden, der die Brennkraftmaschine 1 mit Frischluft versorgt.
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Gemäß 2 kann die Fördereinrichtung 11, die zum Fördern des Blowby-Gases oder eines beliebigen anderen Fluids dient, mit einem Antriebsaggregat 14, das in 2 im oberen Bereich der Fördereinrichtung 11 vorliegt, und mit einem Förderaggregat 15 ausgestattet sein, das in 2 in einem unteren Bereich der Fördereinrichtung 11 liegt. Das Förderaggregat 15 weist ein hier nicht gezeigtes drehbares Förderrad zum Fördern des Fluids auf. Zweckmäßig kann das Förderaggregat 15 als Seitenkanalverdichter ausgestaltet sein, bei dem Schaufeln des Förderrads in einem Kanal 16 angeordnet sind, von dem in 2 ein Einlass 17 und ein zweiteiliger Auslass 18 erkennbar sind. Im Beispiel der 2 ist der Kanal 16 bezüglich einer Längsachse 19 der Fördereinrichtung 11 geteilt, sodass er eine obere Kanalhälfte 16o und eine untere Kanalhälfte 16u aufweist.
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Das Antriebsaggregat 14 besitzt ein Gehäuse 20, das einen Grundkörper 21 und einen Deckel 22 aufweist. Im Beispiel der 2 besitzt das Gehäuse 20 außerdem an einer vom Deckel 22 abgewandten Seite einen Boden 23, an dem die untere Kanalhälfte 16u ausgeformt ist. Die obere Kanalhälfte 16o ist dagegen am Grundkörper 21 ausgeformt. Grundkörper 21, Deckel 22 und Boden 23 bilden separate Komponente des Gehäuses 20.
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Entsprechend 3 weist das Antriebsaggregat 14 einen Elektromotor 24 auf, der einen um eine Drehachse 25 drehbaren Rotor 26 besitzt. Die Drehachse 25 definiert die Längsachse 19 bzw. die Axialrichtung. Die Axialrichtung verläuft parallel zur Drehachse 25. Die Radialrichtung verläuft quer zur Axialrichtung. Die in den 4 und 5 durch einen Doppelpfeil angedeutete Umfangsrichtung 27 läuft um die Drehachse 25 um.
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Das Antriebsaggregat 14 weist außerdem eine Motorsteuerung 28 zum Ansteuern des Elektromotors 24 auf. Die Motorsteuerung 28 besitzt eine Platine 29, die mit einer Leistungselektronik 30 ausgestattet ist. In der Schnittansicht der 3 ist eine Komponente 31 dieser Leistungselektronik 30 geschnitten erkennbar. Der Grundkörper 21 des Gehäuses 20 nimmt den Elektromotor 24 auf. Der Deckel 22 des Gehäuses 20 deckt die Motorsteuerung 28 ab.
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Das hier vorgestellte Antriebsaggregat 14 weist außerdem einen Platinenhalter 32 auf, der bezüglich des Grundkörpers 21 und des Deckels 22 ein separates Bauteil ist. Der Platinenhalter 32 trägt die Platine 29 und ist axial zwischen dem Grundkörper 21 und dem Deckel 22 angeordnet. Für einen vorteilhaften Wärmehaushalt des Antriebsaggregats 14 sind der Grundkörper 21 und der Deckel 22 aus Metall hergestellt. Im Unterschied dazu ist der Platinenhalter 32 aus Kunststoff hergestellt. Der Grundkörper 21 kann zweckmäßig mit Kühlrippen 33 ausgestattet sein, um die Wärmeübertragung in eine Umgebung 34 des Gehäuses 20 zu verbessern. Auch der Deckel 22 kann mit Kühlrippen 35 ausgestattet sein, um die Wärmeübertragung in die Umgebung 34 zu verbessern. Während des Betriebs des Antriebsaggregats 14 wird Abwärme des Elektromotors 24 vom Grundkörper 21 in die Umgebung 34 abgegeben. Abwärme der Motorsteuerung 28 wird vom Deckel 22 in die Umgebung 34 übertragen. Der Platinenhalter 32 dient als thermischer Isolator und hindert die Wärme des Elektromotors 24 daran, die Motorsteuerung 28 zusätzlich aufzuheizen.
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Gemäß 4 kann der Elektromotor 24 mehrere stiftartige Motoranschlüsse 36 aufweisen, über die der Elektromotor 24 ansteuerbar ist. Die Motoranschlüsse 36 erstrecken sich parallel und/oder axial und stehen dabei in Richtung Deckel 22 ab. Gemäß 5 kann der Platinenhalter 32 für jeden Motoranschluss 36 eine separate Durchtrittsöffnung 37 aufweisen, durch die sich der jeweilige Motoranschluss 36 axial hindurch erstreckt. Insbesondere kann sich der jeweilige Motoranschluss 36 bis zur Platine 29 oder sogar durch entsprechende Platinenöffnungen hindurch erstrecken und an der Platine 29 mit daran ausgebildeten Motoranschlussstellen der Leistungselektronik 30 unmittelbar elektrisch verbunden sein, vorzugsweise verlötet sein. Somit ist die Motorsteuerung 28 unmittelbar mit dem Elektromotor 24 verschaltet.
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Gemäß 4 kann der Grundkörper 21 für jeden Motoranschluss 36 eine separate Austrittsöffnung 38 aufweisen, durch die sich der jeweilige Motoranschluss 36 axial hindurch erstreckt. Zum axialen Verschließen des Grundkörpers 21 an einer dem Deckel 22 zugewandten Seite besitzt der Grundkörper 21 eine Trennwand 39, die sich quer zur Längsachse 19 erstreckt. Die Austrittsöffnungen 38 durchdringen diese Trennwand 39. Der Grundkörper 21 ist nun für jeden Motoranschluss 36 mit einer Anschlussdichtung 40 ausgestattet, die den jeweiligen Motoranschluss 36 umschließt und die jeweilige Austrittsöffnung 38 verschließt. Zweckmäßig sind die Anschlussdichtungen 40 an den Grundkörper 21 angespritzt. Je nach Montageprinzip kann auch vorgesehen sein, dass die Anschlussdichtungen 40 an den Grundkörper 21 und an die Motoranschlüsse 36 angespritzt sind.
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Gemäß den 3 und 4 kann axial zwischen dem Platinenhalter 32 und dem Grundkörper 21 eine äußere Motordichtung 41 angeordnet sein, die in der Umfangsrichtung 27 geschlossen umläuft und die den Platinenhalter 32 gegenüber dem Grundkörper 21 dichtet. Zweckmäßig ist die äußere Motordichtung 41 als Flüssigdichtung konzipiert. Die äußere Motordichtung 41 erstreckt sich radial außerhalb der Motoranschlüsse 36.
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Der Grundkörper 21 weist koaxial zur Längsachse 19 bzw. koaxial zur Drehachse 25 eine zentrale Durchtrittsöffnung 42 auf. Durch diese Durchtrittsöffnung 42 kann im montierten Zustand des Antriebsaggregats 14 eine hier nicht gezeigte Rotorwelle des Rotors 26 des Elektromotors 24 hindurchragen. Um diese Durchtrittsöffnung 42 läuft in der Umfangsrichtung 27 geschlossen eine innere Motordichtung 43 um, die den Platinenhalter 32 gegenüber dem Grundkörper 21 dichtet. Auch die innere Motordichtung 43 ist zweckmäßig als Flüssigdichtung ausgestaltet. Die äußere Motordichtung 41 und die innere Motordichtung 43 sind dabei als Flächendichtungen konzipiert. Die Ausgestaltung als Flüssigdichtung vereinfacht den Herstellungsprozess, da eine derartige Flüssigdichtung relativ große Lage- und Herstellungstoleranzen ausgleichen kann.
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Gemäß den 3 und 5 kann axial zwischen dem Platinenhalter 32 und dem Deckel 22 eine Deckeldichtung 44 ausgebildet sein, die in der Umfangsrichtung 27 geschlossen umläuft und den Platinenhalter 32 gegenüber dem Deckel 22 dichtet. Zweckmäßig kann nun diese Deckeldichtung 24 als separater Dichtungskörper ausgestaltet sein, der in eine Dichtungsaufnahme 45 eingesetzt ist, die am Platinenhalter 32 ausgeformt ist. Die Deckeldichtung 44 umschließt die vom Deckel 22 abgedeckte Motorsteuerung 28, sodass diese vor einem Schmutzeintrag geschützt ist.
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Der Platinenhalter 32 besitzt an einer dem Grundkörper 21 zugewandten Grundkörperseite 46, die in 5 vom Betrachter abgewandt ist, einen Halterboden 47, der wie eine thermische Trennwand fungiert. In diesem Halterboden 47 sind die weiter oben genannten Durchtrittsöffnungen 37 für die Motoranschlüsse 36 ausgebildet. Der Platinenhalter 32 weist nun an einer dem Deckel 22 zugewandten Deckelseite 48, die in 5 dem Betrachter zugewandt ist, mehrere Halteelemente 49 auf, die vom Halterboden 47 parallel und/oder axial abstehen und an denen die Platine 29 so befestigt ist, dass sie vom Halterboden 27 beabstandet ist.
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Gemäß 5 kann der Platinenhalter 32 radial innerhalb der Deckeldichtung 44 eine Druckausgleichseinrichtung 50 aufweisen. Diese Druckausgleichseinrichtung 50 ermöglicht einen Druckausgleich zwischen einem Innenraum des Deckels 22 und der Umgebung 34. Beispielsweise kann die Druckausgleichseinrichtung 50 mit einer Membran 51 ausgestattet sein, die einen hier nicht erkennbaren Druckausgleichspfad verschließt, die für Gas durchlässig ist und die für Flüssigkeit und Festkörper undurchlässig ist. Der Druckausgleichspfad kann am oder im Platinenhalter 32 ausgebildet sein, kann an der dem Deckel 22 zugewandten Deckelseite 48 in den Innenraum des Deckels 22 münden und kann eine fluidische Verbindung zwischen dem Innenraum des Deckels 22 und der Umgebung 34 schaffen. Beispielsweise kann dieser Druckausgleichspfad zwischen dem Halterboden 47 und der Dichtungsaufnahme 45 durch eine Wandung des Platinenhalters 32 hindurchgeführt sein, so dass der Druckausgleichspfad im montierten Zustand zwischen dem Deckel 22 und dem Grundkörper 21 geschützt in der Umgebung 34 mündet.
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Der Platinenhalter 32 weist zweckmäßig einen externen elektrischen Anschluss 52 auf, der im montierten Zustand gemäß 2 an der Außenseite des Gehäuses 20 angeordnet ist und über den die Motorsteuerung 28 an eine elektrische Energieversorgung und/oder an ein externes Steuergerät anschließbar ist. Ferner kann der Platinenhalter 32 mehrere Laschen 53 aufweisen, die im montierten Zustand gemäß 2 in Schraubverbindungen 54 eingebunden sind, die den Deckel 22 am Grundkörper 21 festlegen. Dadurch wird gleichzeitig der Platinenhalter 32 zwischen Grundkörper 21 und Deckel 22 festgelegt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102020205533 [0002]
- DE 102005062021 A1 [0006]
- DE 202016008314 U1 [0007]
- EP 2529839 A1 [0008]
