DE19854465C1 - Liquid cooled motor vehicle alternator or dynamo in a casing has a gap between its casing and alternator for the in- and outflow of cooling liquid. - Google Patents
Liquid cooled motor vehicle alternator or dynamo in a casing has a gap between its casing and alternator for the in- and outflow of cooling liquid.Info
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen flüssigkeitsgekühlten Generator, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, welcher in einem Gehäuse angeordnet ist, nach der im Oberbe griff von Anspruch 1 näher definierten Art.The invention relates to a liquid-cooled Generator, in particular for a motor vehicle, which is arranged in a housing, according to the Oberbe handle of claim 1 defined in more detail.
Ein gattungsgemäßer Generator ist in der DE 41 04 740 A1 beschrieben. Die Druckschrift offenbart ein sehr aufwendiges und platzraubendes Leitsystem für den Kühlflüssigkeitsstrom eines flüssigkeitsgekühlten Ge nerators für ein Kraftfahrzeug.A generic generator is in DE 41 04 740 A1 described. The publication reveals a very elaborate and space-consuming control system for the Coolant flow of a liquid-cooled Ge nerators for a motor vehicle.
Weiterhin ist aus der DE 44 30 427 C1 ein flüssig keitsgekühlter Generator bekannt, welcher zur geziel ten Kühlmittelführung um den Generator einen Kühlmit telteiler in einem Ringspalt für den Kühlmantel zwi schen Generator und Außengehäuse aufweist.Furthermore, DE 44 30 427 C1 is a liquid speed-cooled generator known for targeted coolant around the generator tel divider in an annular gap for the cooling jacket between has generator and outer housing.
Einen weiteren flüssigkeitsgekühlten Generator be schreibt auch die DE 44 44 956 A1. Another liquid-cooled generator also writes DE 44 44 956 A1.
Nachteilig bei diesen bekannten Generatoren ist jedoch der durch die schlechten Strömungsbedingungen der Kühlflüssigkeit zwischen dem Generator und dem Gehäuse entstehende relativ hohe Wasserverbrauch bei gleich zeitig geringer Kühleffizienz.However, a disadvantage of these known generators is which due to the poor flow conditions of the Coolant between the generator and the housing emerging relatively high water consumption at the same early cooling efficiency.
Im Bereich der Eintrittsöffnung für die einströmende Kühlflüssigkeit kommt es bei den bekannten flüssig keitsgekühlten Generatoren zu großen Druckverlusten. Die Kühlflüssigkeitsströmung kann dann nur noch sehr schwer in der gewünschten Art um den Generator gelei tet werden. Im weiteren Verlauf des Spaltraums um den Generator herrscht dann eine annähernd laminare Strö mung vor, wodurch die Kühlung des Generators sehr un ausgeglichen und unbefriedigend ist.In the area of the inlet opening for the inflowing Cooling liquid occurs in the known liquid cooled generators to large pressure drops. The coolant flow can then only very much difficult to get around the generator in the desired way be tested. In the further course of the gap around the The generator then has an almost laminar flow tion, which makes the cooling of the generator very un is balanced and unsatisfactory.
Häufig zwingt die erforderliche Baugröße des flüssig keitsgekühlten Generators dazu, die Ein- und Aus trittsöffnungen für die Kühlflüssigkeit strömungstech nisch ungünstig zu plazieren. So sind aus dem Bereich der Fahrzeugtechnik Fälle bekannt, bei denen die Ein- und Austrittsöffnung für die Kühlflüssigkeit des flüs sigkeitsgekühlten Generators sehr dicht beieinander liegen. Der flüssigkeitsgekühlte Generator wird damit in dem zwischen den beiden Öffnungen liegenden Bereich weitaus besser gekühlt als in dem gegenüber den Öff nungen liegenden Bereich. Da sich dies jedoch nicht immer mit der realen Wärmeentwicklung im Generator kombinieren läßt, ist in dieser Problematik ein gra vierender Nachteil für die Funktionsweise eines flüs sigkeitsgekühlten Generators zu sehen.Often, the required size of the liquid forces cooled generator, the on and off flow openings for the coolant niche unfavorable to place. So are out of the field vehicle technology known cases in which the input and outlet for the coolant of the river liquid-cooled generator very close together lie. The liquid-cooled generator is now in the area between the two openings much better cooled than in the opposite of the public area. However, since this is not always with the real heat development in the generator can be combined is a gra in this problem Fourth disadvantage for the functioning of a river liquid cooled generator to see.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen flüssig keitsgekühlten Generator zu schaffen, bei welchem ein Strömungsverlauf mit hoher Kühleffizienz in dem Spaltraum zwischen Generator und Gehäuse gegeben ist und bei dem die Ein- und Austrittsöffnungen für die Kühlflüssigkeit in beliebiger, z. B. für die Montage des Generators günstiger Art und Weise, angeordnet sein können.It is therefore the object of the invention to make a liquid to create a cooled generator, in which a Flow course with high cooling efficiency in the There is a gap between the generator and the housing and where the inlet and outlet openings for the Coolant in any, e.g. B. for assembly of the generator favorable way, arranged could be.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.According to the invention, this task is characterized by the drawing part of claim 1 mentioned features solved.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung eines Kühlflüs sigkeits-Leitelements in dem Bereich des Kühlflüssig keitseintritts wird der eintretende Kühlflüssigkeits- Volumenstrom in den dem Kühlflüssigkeitsaustritt abge wandten Bereich des Spaltraums gelenkt und über eine große Fläche verteilt. So werden sämtliche Bereiche des Generators von der Kühlflüssigkeit umspült und es können sich keine die Kühlung des Generators in nach teiliger Art und Weise beeinflussenden Toträume bil den.The arrangement of a cooling flow according to the invention liquid guiding element in the area of the cooling liquid entry, the entering coolant Volume flow into the coolant outlet directed area of the gap and steered over a large area distributed. So are all areas of the generator from the cooling liquid and it can't get the cooling of the generator in after partial way influencing dead spaces bil the.
Dabei ermöglicht die einfache und wirkungsvolle Aus führung des Kühlflüssigkeits-Leitelements ein ideales Verteilen der einströmenden Kühlflüssigkeit. Durch eine Anpassung des Kühlflüssigkeits-Leitelements an die spezifischen Anforderungen des flüssigkeitsgekühl ten Generators lassen sich in vorteilhafter Weise Standardgeneratoren verwenden. Durch den Einbau eines je nach Fahrzeug verschiedenen Kühlflüssigkeits- Leitelements können die Standardgeneratoren leicht und schnell an die im jeweiligen Kraftfahrzeug vorliegen den Erfordernisse angepaßt werden. The simple and effective way enables guidance of the coolant guide an ideal Distribute the incoming coolant. By an adaptation of the coolant guide the specific requirements of liquid cooling ten generator can be advantageously Use standard generators. By installing a different coolant depending on the vehicle The standard generators can easily and easily quickly available to those in the respective motor vehicle be adapted to requirements.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann das Kühlflüssigkeits-Leitelement in der Art eines Duschkopfs mit vielen kleinen Öffnungen ver sehen sein. Die Kühlflüssigkeit läßt sich so gezielt und/oder gleichmäßig zur Kühlung des Generators ver teilen.In a particularly advantageous embodiment of the Invention can the coolant guide in the Kind of a shower head with many small openings ver to be seen. The coolant can be targeted and / or ver for cooling the generator divide.
In sehr günstiger Art und Weise kann das Kühlflüssig keits-Leitelement mit weiteren die Kühlung begünsti genden Elementen kombiniert werden. So kann beim Zu sammenbau des Generators ein plattenartiges Gebilde, welches mit Leitrippen für die Kühlflüssigkeit verse hen ist, in vorteilhafter Weise sehr einfach in den Spaltraum zwischen Gehäuse und Generator eingelegt werden, bevor dieser mit dem Gehäuse verbunden wird. Die Leitrippen lassen eine effiziente Beeinflussung der Kühlflüssigkeitsströmung zu, so daß sich der Gene rator mit einer kleinen Menge an Kühlflüssigkeit sehr effizient und gleichmäßig kühlen läßt.In a very cheap way, the cooling liquid keits-Leitelement with other cooling favors elements can be combined. So when closing assembling the generator into a plate-like structure, which verses with guide ribs for the coolant hen is advantageously very simple in the Gap inserted between housing and generator before it is connected to the housing. The guide ribs allow efficient influencing the flow of coolant so that the genes with a small amount of coolant cools efficiently and evenly.
Dadurch lassen sich verschiedene thermische Anforde rungen an die Generatoren z. B. durch andere Antriebs leistungen mit unterschiedlich ausgeformten plattenar tigen Gebilden realisieren, ohne daß die Generatoro berfläche, das Gehäuse und die Montage verändert wer den muß. Deshalb können kostengünstige Standardgenera toren und Gehäuse eingesetzt werden, was primär im Bereich der Logistik, der Arbeitsplanung und den Fer tigungskosten von großem Vorteil ist.This allows different thermal requirements to the generators z. B. by other drive services with differently shaped plattenar realize structures without the generator Surface, the housing and the assembly who changed that must. Therefore, inexpensive standard genera gates and housings are used, which is primarily used in Area of logistics, work planning and remote production costs is a great advantage.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildun gen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Un teransprüchen und aus den nachfolgend anhand der Zeichnungen prinzipmäßig dargestellten Ausführungsbei spielen.Further advantageous refinements and developments gene of the invention result from the further Un claims and from the following based on the Drawings shown in principle play.
Es zeigt:It shows:
Fig. 1 einen flüssigkeitsgekühlten Generator vor dem Zusammenbau; FIG. 1 is a liquid-cooled generator before assembly;
Fig. 2 eine mögliche Ausführungsform eines Kühl flüssigkeits-Leitelements in dem Bereich der Eintrittsöffnung des flüssigkeitsgekühlten Generators in einem Schnitt gemäß der Linie II-II in Fig. 1; Fig. 2 shows a possible embodiment of a cooling liquid guide element in the region of the inlet opening of the liquid-cooled generator in a section along the line II-II in Fig. 1;
Fig. 3 ein Kühlflüssigkeits-Leitelement in einem Schnitt gemäß der Linie III-III in Fig. 2; Fig. 3 is a cooling liquid conducting element in a section along the line III-III in Fig. 2;
Fig. 4 eine Ansicht des plattenartigen Gebildes in einem ebenen Zustand; Figure 4 is a view of the plate-like structure in a flat state.
Fig. 5 eine Ansicht des plattenartigen Gebildes in einem gebogenen Zustand; und Fig. 5 is a view of the plate-like structure in a bent state; and
Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie V-V des flüssigkeitsgekühlten Generators aus Fig. 1 nach dem Zusammenbau. Fig. 6 shows a section along the line VV of the liquid-cooled generator of Fig. 1 after assembly.
In Fig. 1 ist ein flüssigkeitsgekühlter Generator dar gestellt, dessen hauptsächlicher Anwendungszweck im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik liegt. Deshalb wird der flüssigkeitsgekühlte Generator im folgenden als Lichtmaschine 1 bezeichnet. Die Lichtmaschine 1, wel che hier vor dem Zusammenbau zu erkennen ist, besteht aus einem vollständig gekapselten Generator 2 mit ei nem inneren Gehäuseteil 3 und einem äußeren Gehäuse 4 mit einer inneren Wandung 5. Weiterhin ist ein plat tenartiges Gebilde 6 mit mehreren Leitrippen 7 zu er kennen, welches in einem gebogenen Zustand um das in nere Gehäuseteil 3 des Generators 2 gelegt ist. An dem Gehäuse 4 sind je eine Ein- und Austrittsöffnung 8, 9 für die Kühlflüssigkeit angebracht und ein Kühlflüs sigkeits-Leitelement 10 ist im Inneren des Gehäuses 4 teilweise erkennbar. Die weiteren Bereiche bzw. Bau teile des Generators 2 und des äußeren Gehäuses 4 sind für die Erfindung nicht von Interesse und deshalb nicht näher erläutert bzw. nicht weiter dargestellt.In Fig. 1, a liquid-cooled generator is provided, the main application of which is in the field of automotive engineering. Therefore, the liquid-cooled generator is referred to as alternator 1 in the following. The alternator 1 , which can be seen here before assembly, consists of a completely encapsulated generator 2 with egg nem inner housing part 3 and an outer housing 4 with an inner wall 5th Furthermore, a plat-like structure 6 with a plurality of guide ribs 7 is to be known, which is placed in a bent state around the housing part 3 of the generator 2 . On the housing 4 , an inlet and outlet opening 8 , 9 are provided for the cooling liquid and a Kühlflüs liquid-guiding element 10 is partially recognizable inside the housing 4 . The other areas or construction parts of the generator 2 and the outer housing 4 are not of interest for the invention and therefore not explained or shown.
Die punktierten Pfeile A in Fig. 1 sollen den prinzi piellen Vorgang des Zusammenbaus des Generators 2 mit dem äußeren Gehäuse 4 zu der Lichtmaschine 1 andeuten.The dotted arrows A in Fig. 1 are intended to indicate the principle operation of assembling the generator 2 with the outer housing 4 to the alternator 1 .
In Fig. 2 ist eine Schnittdarstellung durch die Licht maschine 1 in dem Bereich des Kühlflüssigkeitsein tritts 8 und des Kühlflüssigkeitsaustritts 9 zu erken nen, wobei hier auf eine Darstellung des plattenarti gen Gebildes 6 verzichtet wurde. In den Kühlflüssig keitseintritt 8 ragt ein als Rohrstutzen 10a ausgebil deter Abschnitt des Kühlflüssigkeits-Leitelements 10. In dem Kühlflüssigkeits-Leitelement 10 wird die Kühl flüssigkeit aus der Strömungsrichtung, die diese im Kühlflüssigkeitseintritt 8 und in dem Rohrstutzen 10a aufweist, abgelenkt und von einer axialen Verbreite rung 10b des Kühlflüssigkeits-Leitelements 10 so ver teilt, daß der Generator 2 von der Kühlflüssigkeit vollkommen umspült wird.In Fig. 2 is a sectional view of the alternator 1 in the area of the Kühlwasswasseinein entry 8 and the coolant outlet 9 to Erken NEN, here a representation of the plate-like structure 6 was omitted. In the cooling liquid keitseintritt 8 protrudes a pipe socket 10 as a ausgebil deterministic portion of the coolant guiding element 10th In the cooling liquid guide element 10 , the cooling liquid is deflected from the direction of flow, which it has in the cooling liquid inlet 8 and in the pipe socket 10 a, and is separated from an axial widening 10 b of the cooling liquid guide element 10 so that the generator 2 of the coolant is completely washed around.
Das Kühlflüssigkeits-Leitelement 10 weist zwei Stege 11 auf, die dem Gehäuseteil 3 des Generators 2 zuge wandt sind. Einerseits stützt sich das Kühlflüssig keits-Leitelement 10 damit an dem inneren Gehäuseteil 3 des Generators 2 ab, andererseits verhindern die Stege 11 eine direkte Kühlflüssigkeitsströmung von einem im Abschnitt der axialen Verbreiterung 10b lie genden Austrittsbereich 12 des Kühlflüssigkeits- Leitelements 10 zu dem Kühlflüssigkeitsaustritt 9 der Lichtmaschine 1.The coolant guide element 10 has two webs 11 which are facing the housing part 3 of the generator 2 . On the one hand, the cooling liquid guide element 10 is thus supported on the inner housing part 3 of the generator 2 , on the other hand, the webs 11 prevent a direct cooling liquid flow from an outlet region 12 of the cooling liquid guide element 10 lying in the section of the axial widening 10 b to the cooling liquid outlet 9 the alternator 1 .
In seiner in Fig. 3 erkennbaren, in die Tiefe gehenden bzw. axialen Ausbildung weist der in einem Spaltraum 13 zwischen innerem Gehäuseteil 3 und äußerem Gehäuse 4 liegende Abschnitt der axialen Verbreiterung 10b des Kühlflüssigkeits-Leitelements 10 annähernd dieselbe Breite wie das innere Gehäuseteil 3 des Generators 2 auf. Damit ist sichergestellt, daß in dem Spaltraum 13 in dessen gesamter Ausdehnung eine Versorgung mit Kühlflüssigkeit stattfindet. Um diesen Effekt noch weiter zu verstärken kann das Kühlflüssigkeits- Leitelement 10 in dem Austrittsbereich 12 zahlreiche kleine Öffnungen (nicht dargestellt) aufweisen, welche die Kühlflüssigkeit in der Art eines Duschkopfs gleichmäßig in dem Spaltraum 13 verteilen.Recognizable in its in Fig. 3, in-depth or axial training, the lying in a gap space 13 between the inner housing part 3 and the outer casing 4 portion of the axial expansion 10 b of the cooling liquid conducting element 10 is approximately the same width as the inner housing part 3 of the generator 2 . This ensures that a supply of coolant takes place in the gap 13 in its entire extent. In order to further intensify this effect, the coolant guide element 10 can have numerous small openings (not shown) in the outlet area 12 , which distribute the coolant evenly in the gap space 13 in the manner of a shower head.
Der in dem Kühlflüssigkeitseintritt 8 angeordnete Rohrstutzen 10a des Kühlflüssigkeits-Leitelements 10 ist in seinem Durchmesser so gestaltet, daß das Kühl flüssigkeits-Leitelement 10 genau in dem Kühlflüssig keitseintritt 8 paßt und ein direktes Einströmen der eintretenden Kühlflüssigkeit am Kühlflüssigkeits- Leitelement 10 vorbei in den Spaltraum 13 verhindert.The arranged in the cooling liquid inlet 8 pipe stub 10 a of the cooling liquid conducting element 10 is designed in diameter so that the coolant guiding element 10 keitseintritt exactly in the cooling liquid 8 fits and a direct inflow of the incoming cooling liquid at the cooling liquid guide element 10 inside the Gap space 13 prevented.
In einer alternativen, nicht dargestellten Ausführung der Erfindung können zwischen dem Rohrstutzen 10a des Kühlflüssigkeits-Leitelements 10 und dem Kühlflüssig keitseintritt 8 auch noch Dichtungselemente bekannter Bauart angebracht sein; z. B. O-Ringe.In an alternative embodiment of the invention, not shown, sealing elements of a known type can also be fitted between the pipe socket 10 a of the cooling liquid guide element 10 and the cooling liquid 8 ; e.g. B. O-rings.
Wie es in Fig. 1 zu erkennen ist, kommt das plattenar tiges Gebilde 6, hier insbesondere eine Platte 6, nach dem Zusammenbau der Lichtmaschine 1 in gebogenem Zu stand in den Spaltraum 13 zwischen innerem Gehäuseteil 3 und äußerem Gehäuse 4 zu liegen. Dabei nimmt die Platte 6 in gebogenem Zustand nicht den gesamten Um fang des Spaltraums 13 ein, um dem Kühlflüssigkeits- Leitelement 10 noch genügend Raum zu lassen. Auf der Platte 6 sind Leitrippen 7 ausgebildet, welche in dem eingelegten, gebogenen Zustand der Platte 6 den Spaltraum 13 verengen.As can be seen in Fig. 1, the plattenar term structure 6 , here in particular a plate 6 , after assembly of the alternator 1 in a curved state stood in the gap 13 between the inner housing part 3 and the outer housing 4 to lie. The plate 6 in the bent state does not take up the entire order of the gap space 13 in order to leave enough space for the coolant guide element 10 . Guide ribs 7 are formed on the plate 6 , which narrow the gap space 13 when the plate 6 is in the bent state.
Die Leitrippen 7 können dabei bevorzugt in einem ebe nen Zustand der Platte 6, wie er in Fig. 4 dargestellt ist, auf diese aufgebracht werden. Wie in Fig. 5 er kennbar ist, wird die Platte 6 mit den Leitrippen 7 (hier nur angedeutet) entsprechend der Größe des voll ständig gekapselten Generators 2 gebogen. Beim Zusam menbau der Lichtmaschine 1 läßt sich die Platte 6 in dem gebogenen Zustand in den Spaltraum 13 einlegen.The guide ribs 7 can preferably be applied to the plate 6 in a flat state, as shown in FIG. 4. As he can be seen in Fig. 5, the plate 6 is bent with the guide ribs 7 (only indicated here) according to the size of the fully encapsulated generator 2 . When assembling the alternator 1 , the plate 6 can be inserted into the gap 13 in the bent state.
Durch die Größe, die Höhe und die genaue Lage der Lei trippen 7 auf der Platte 6 läßt sich die Strömung der Kühlflüssigkeit in dem Spaltraum 13 der Lichtmaschine 1 entsprechend der erforderlichen Kühlungsverhältnisse beeinflussen.Due to the size, height and exact location of the Lei trip 7 on the plate 6 , the flow of the cooling liquid in the gap 13 of the alternator 1 can be influenced according to the required cooling conditions.
In besonders günstiger Art und Weise kann die Oberflä che der einzelnen Leitrippen 7 außerdem jeweils ein ihre Oberfläche vergrößerndes Profil 14 aufweisen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieses Pro fil 14 so ausgeführt, daß es in der für Fig. 6 gewähl ten Schnittdarstellung eine zinnenartige Gestalt auf weist.In a particularly favorable manner, the surface of the individual guide ribs 7 can also each have a profile 14 that increases their surface area. In the illustrated embodiment, this Pro fil 14 is designed so that it has a crenellated shape in the selected for Fig. 6 th sectional view.
Im Bereich des Profils 14 der Leitrippen 7 wird so eine Zone 15 mit hohen Strömungsdruckverlusten für die strömende Kühlflüssigkeit geschaffen. Dadurch wird ein Übertritt der Kühlflüssigkeit von einem durch die Lei trippen 7 begrenzten Kühlflüssigkeitsraum 16a durch die von den Leitrippen 7 verengte Zone 15 des Spaltraums 13 in den Kühlflüssigkeitsraum 16b er schwert. Die Strömung der Kühlflüssigkeit läßt sich dadurch leichter beeinflussen und ungewollte Lecka geeffekte zwischen den einzelnen Kühlflüssigkeitsräu men 16a, 16b lassen sich besser vermeiden.In the area of the profile 14 of the guide ribs 7 , a zone 15 with high flow pressure losses for the flowing cooling liquid is created. Characterized an overflow of the cooling liquid from a through the Lei 7 limited cooling liquid space 16 a through the narrowed by the guide ribs 7 zone 15 of the gap 13 in the cooling liquid space 16 b he swords. The flow of the cooling liquid can be characterized easily influenced and unwanted Lecka geeffekte between the individual Kühlflüssigkeitsräu men 16 a, 16 b can be better avoided.
Als zusätzlicher Effekt wird durch das Profil 14 der Rippenoberfläche ein turbulentes Strömungsverhalten der Kühlflüssigkeit in dem Bereich der Rippen 7 er reicht, wodurch der Wärmeübergang zur Kühlflüssigkeit und damit der Wärmeabtransport durch die Kühlflüssig keit begünstigt wird.As an additional effect, through the profile 14 of the fin surface, a turbulent flow behavior of the cooling liquid in the area of the fins 7 is sufficient, thereby promoting the heat transfer to the cooling liquid and thus the heat removal through the cooling liquid.
Eine derartiges Profil 14 kann ebenso auf den Stegen 11 angebracht sein und erschwert der Kühlflüssigkeit dann direkt von dem Austrittsbereich 12 des Kühlflüs sigkeits-Leitelements 10 zu dem Bereich des Kühlflüs sigkeitsaustritts 9 zu strömen.Such a profile 14 can also be attached to the webs 11 and then makes it difficult for the coolant to flow directly from the outlet area 12 of the coolant liquid guide element 10 to the area of the coolant liquid outlet 9 .
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