DE69734040T2

DE69734040T2 - Gebläseeinheit mit integriertem Kühlluftkanal

Info

Publication number: DE69734040T2
Application number: DE69734040T
Authority: DE
Inventors: Mark A. Graham; Michael J. Neely; John R. Savage
Original assignee: Valeo Climate Control Corp
Current assignee: Valeo Climate Control Corp
Priority date: 1996-04-30
Filing date: 1997-04-30
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2017-05-01
Also published as: US5954488A; DE69734040D1; EP0805276B1; EP0805276A3; US5743721A; ES2247609T3; EP0805276A2

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Luftstroms und insbesondere bezieht sie sich auf eine Gebläse-Baugruppe mit einer einstückigen Luftstromkühlleitung, um einen Antriebsmotor mit Kühlluft zu versorgen.
In einem Kraftfahrzeug wird eine Gebläse-Baugruppe dazu verwendet, einen Luftstrom zu erzeugen. Dieser Luftstrom wird dann in den Innenraum des Fahrzeugs befördert. Je nach den umgebenden Witterungsbedingungen und dem Wunsch des Bedieners kann der Luftstrom angewärmt oder gekühlt werden.
Eine Gebläse-Baugruppe umfasst einen Motor, um einen Lüfter in einem Gehäuse in Drehung zu versetzen. Der Motor erzeugt Wärme, was seinem Betrieb abträglich sein kann. So kann der Motor bei höheren Temperaturen z.B. mit geringerem Wirkungsgrad arbeiten oder eine verkürzte Lebensdauer haben, oder alternativ können die eingebauten Komponenten des Motors durchbrennen oder schmelzen, was somit zum Ausfall des Motors führt.
Es ist bekannt, den Motor der Gebläse-Baugruppe mit einem Kühlluftstrom zu versorgen, um seine Temperatur zu verringern. Dieser Kühlluftstrom wird üblicherweise dadurch erhalten, dass ein bestimmter Teil des vom Lüfter erzeugten Luftstroms durch Kanäle geführt und dieser in Kanälen geführte Luftstrom dann auf den Motor gerichtet wird.
Einige der Konstruktionen von Einrichtungen, die dazu verwendet werden, einen Luftstrom vom Lüfter zum Motor zu führen, sind jedoch uneffizient. Einige dieser Konstruktionen umfassen auch viele Teile und sind zeitraubend und aufwändig bezüglich ihres Zusammenbaus. Eine derartige Anordnung ist aus der FR-A-2412976 oder FR-A-2236384 bekannt.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Gebläse-Baugruppe nach Anspruch 1 bereitgestellt. Die Gebläse-Baugruppe umfasst eine Motorabdeckung mit (1) einem Hauptabschnitt, welcher einen Motorhohlraum bestimmt, (2) einer Luftstromführungsfläche, welche mit einem Ende des Hauptabschnittes verbunden ist, wobei sich die Führungsfläche vom Hauptabschnitt radial nach außen erstreckt, und (3) einer Kühlleitung, welche einstückig mit dem Hauptabschnitt ausgebildet ist und einen Einlass und einen Auslass aufweist, wobei der Einlass sich am Ende des Hauptabschnitts befindet und der Auslass in einer Seitenwand des Hauptabschnitts ausgebildet ist. Die Gebläse-Baugruppe umfasst darüber hinaus einen Motor, der im Motorhohlraum angeordnet werden kann, wobei der Motor eine Motorwelle mit einer Mittelachse umfasst. Die Gebläse-Baugruppe umfasst außerdem ein Lüftergehäuse, das mit der Motorabdeckung verbunden ist, wobei (1) das Lüftergehäuse eine Schneckenabschlusslinie bildet und (2) eine Ebene durch die Schneckenabschlusslinie und die Mittelachse führt und (3) die Kühlleitung an die Ebene angrenzend angeordnet ist.
Die Gebläse-Baugruppe umfasst (1) einen Motor mit einer drehbaren Welle, (2) einen an die drehbare Welle angeschlossenen Lüfter, (3) eine Motorabdeckung, die den Motor in sich aufnimmt, und (4) ein Gehäuse, das den Lüfter in sich beinhaltet. Der Lüfter umfasst eine erste Halterung und eine zweite Halterung. Der Lüfter umfasst darüber hinaus mehrere Lüfterschaufeln, die zwischen der ersten Halterung und der zweiten Halterung befestigt sind. Außerdem umfasst der Lüfter ein an die zweite Halterung angeschlossenes Verbindungsteil, wobei das Verbindungsteil an der drehbaren Welle des Motors befestigt ist. Der Lüfter umfasst auch eine Anzahl Hilfsschaufeln, die am Verbindungsteil angeschlossen sind, um einen zur Motorabdeckung gerichteten Luftstrom zu erzeugen, wobei die Hilfsschaufeln über dem Motor liegen.
Die Gebläse-Baugruppe umfasst einen Motor mit einer drehbaren Welle. Die Gebläse-Baugruppe umfasst darüber hinaus einen Lüfter, der an die drehbare Welle angeschlossen ist, wobei der Lüfter eine kreisförmige Rotationsbahn beschreibt, wenn der Motor in Betrieb ist, und die kreisförmige Rotationsbahn einen Lüfterradius aufweist. Außerdem umfasst die Gebläse-Baugruppe eine Motorabdeckung, die in sich den Motor aufnimmt, wobei die Motorabdeckung (1) einen Hauptabschnitt hat, der einen Motorhohlraum bildet, (2) eine Luftstromführungsfläche, die mit einem Ende des Hauptabschnitts verbunden ist, wobei sich die Führungsfläche vom Hauptabschnitt radial nach außen erstreckt, (3) eine Kühlleitung, welche einstückig mit dem Hauptabschnitt ausgebildet ist und einen Einlass und einen Auslass aufweist, wobei der Einlass sich am Ende des Hauptabschnitts befindet und der Auslass in einer Seitenwand des Motorhohlraums ausgebildet ist, wobei eine Außenwand der Kühlleitung von einer Achse der drehbaren Welle in einem Abstand angeordnet ist, der größer als der Lüfterradius ist.
Die oben angegebenen, sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Gebläse-Baugruppe, in der die Merkmale der vorliegenden Erfindung enthalten sind;
2 ist eine Querschnittsansicht der Gebläse-Baugruppe aus 1, entlang der Linie 2-2 von 1 in Richtung der Pfeile gesehen;
3 ist eine perspektivische Ansicht des Lüfters der Gebläse-Baugruppe von 1;
4 ist eine erste perspektivische Ansicht der Motorabdeckung der Gebläse-Baugruppe von 1;
5 ist eine zweite perspektivische Ansicht der Motorabdeckung der Gebläse-Baugruppe von 1;
6 ist eine Ansicht eines Profils des Bodens des Lüfters und des Gehäuses der Gebläse-Baugruppe von 1, wobei die Kühlleitung der Motorabdeckung in Relation zu einer Ebene gezeigt ist, die durch eine Abschlusswand des Gehäuses gebildet ist.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Während an der Erfindung verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und sie alternative Formen annehmen kann, ist eine bestimmte Ausführungsform von ihr beispielhaft in den Zeichnungen gezeigt worden, die nachstehend im Einzelnen beschrieben wird. Es sollte jedoch klar sein, dass die Erfindung nicht auf die bestimmte offenbarte Form beschränkt sein, sondern vielmehr alle Änderungen, gleichwertigen Lösungen und Alternativen abdecken soll, die innerhalb des Umfangs der Erfindung liegen, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
Mit Bezug auf 1-2 ist eine Gebläse-Baugruppe 10 gezeigt, die die Merkmale der vorliegenden Erfindung enthält. Die Gebläse-Baugruppe 10 umfasst ein Gehäuse 12, einen Lüfter 14, einen Motor 16 und eine Motorabdeckung 18.
Die Motorabdeckung 18 umfasst eine erste Befestigungseinrichtung 32, während das Gehäuse 12 eine zweite Befestigungseinrichtung 34 umfasst. Die erste Befestigungseinrichtung 32 wirkt mit der zweiten Befestigungseinrichtung 34 so zusammen, dass die Motorabdeckung 18 am Gehäuse 12 befestigt ist. Insbesondere umfasst die erste Befestigungseinrichtung 32 mehrere Befestigungsteile 36, während die zweite Befestigungseinrichtung mehrere Aufnahmen 38 umfasst. Die mehreren Aufnahmen 38 sind so gestaltet, dass sie die mehreren Befestigungsteile 36 aufnehmen und daran angreifen, um die Motorabdeckung 18 am Gehäuse 12 zu befestigen.
Die Motorabdeckung 18 bildet einen Motorhohlraum 19 (s. auch 4 und 5), in der sich der Motor 16 befindet. Der Motor 16 umfasst eine drehbare Welle 20. Der Lüfter 14 ist an die drehbare Welle 20 angeschlossen. Der Lüfter 14 ist im Gehäuse 12 enthalten. Der Motor 16 umfasst darüber hinaus ein Gehäuse 17 mit einer Anzahl von Einlassöffnungen 77 und Auslassöffnungen 78.
Wie in 3 gezeigt ist, umfasst der Lüfter 14 ein oberes Halterungsteil 22 und ein unteres Halterungsteil 24. Zwischen dem oberen Halterungsteil 22 und dem unteren Halterungsteil 24 sind mehrere Gebläseschaufeln 26 befestigt. Der Lüfter 14 umfasst darüber hinaus ein Verbindungsteil 28, das zwischen dem unteren Halterungsteil 24 und der drehbaren Welle 20 des Motors 16 angeschlossen ist (s. auch 2). Der Lüfter 14 umfasst darüber hinaus eine Anzahl Hilfsschaufeln 30, die an einer Unterseite des Verbindungsteils 28 angeschlossen sind (s. 2). Bei Rotation des Lüfters 14 arbeiten die Hilfsschaufeln 30 so, dass die Erzeugung eines Luftstroms unterstützt wird, der durch den Motor 16 gezogen und dann nach unten zur Motorabdeckung hin geleitet wird. Der Lüfter dreht sich in Richtung des Pfeils 65, wie in den 1, 4, 5 und 6 gezeigt ist.
Wie in 4 und 5 gezeigt ist, umfasst die Motorabdeckung 18 einen Hauptabschnitt 40 und eine Luftstromführungsfläche 42. Die Führungsfläche 42 ist mit einem ersten Ende 41 des Hauptabschnitts 40 verbunden. Die Führungsfläche 42 erstreckt sich vom Hauptabschnitt 40 radial nach außen. Die Motorabdeckung 18 umfasst zusätzlich eine Kühlleitung 44, die einstückig mit dem Hauptabschnitt 40 ausgebildet ist.
Die Kühlleitung 44 bildet einen Kanal 46 mit einem Einlass 48 und einem Auslass 50. Der Einlass 48 befindet sich am ersten Ende 41 des Hauptabschnitts 40, während der Auslass 50 in einer Seitenwand des Hauptabschnitts 40 an einer Stelle zwischen dem ersten Ende 41 des Hauptabschnitts 40 und einem zweiten Ende 45 des Hauptabschnitts 40 gebildet ist. An einer an den Motorhohlraum 19 angrenzenden Stelle ragen ein Paar Finger 21 von der Kühlleitung 44 nach oben. Die Finger 21 sind angrenzend an den Motor 16 positioniert, wenn sich dieser innerhalb des Hauptabschnitts 40 der Motorabdeckung 18 befindet, wie in 2 gezeigt ist.
Der Kanal 46 hat eine erste Breite R1 am Einlass 48 der Kühlleitung 44 (s. 4). Die Breite des Kanals nimmt vom Einlass 48 bis zu einer Zwischenstelle nahe des Auslasses 50 (also einer Stelle zwischen dem Einlass 48 und dem Auslass 50) kontinuierlich ab. Dies ist durch die Breitenmarkierungen R1, R2 und R3 angegeben, wobei R1 > R2 > R3.
Am Einlass 48 der Kühlleitung 44 hat der Kanal 46 auch eine Tiefe D1. Die Tiefe des Kanals nimmt vom Einlass 48 bis zur oben genannten Zwischenstelle nahe des Auslasses 50 kontinuierlich zu. Dies ist durch die Tiefenmarkierungen D1, D2 und D3 angegeben, wobei D1 < D2 < D3.
Da die Kanaltiefe zunimmt, während die Kanalbreite abnimmt, behält der Kanal 46 eine nahezu konstante Querschnittsfläche in Strömungsrichtung bei, was dem Kanal 46 überlegene Luftströmungseigenschaften verleiht.
Der Lüfter 14 beschreibt eine kreisförmige Rotationsbahn, die bezüglich der Achse A1 der Welle 20 des Motors 16 einen Radius L1 hat (s. 2). Der Kanal 46 ist so gestaltet, dass eine Außenwand 47 des Kanals um einen Abstand L2 von der Achse A1 der Welle 20 beabstandet ist. Dieses Merkmal gestattet es, dass die Kühlleitung 44 direkt einen Teil des Luftstroms aufnehmen kann, der vom Lüfter 14 in radialer Richtung erzeugt wird, zur anschließenden Beförderung in den Motorhohlraum 19.
Zur Führung des Luftstroms umfasst die Motorabdeckung 18 auch ein Prall- bzw. Leitblech 52, das an die Führungsfläche 42 der Motorabdeckung 18 angrenzt. Insbesondere umfasst das Leitblech 52 einen ersten Leitblechabschnitt 54, um einen vom Lüfter stammenden Kühlluftstrom 58 in die Kühlleitung 44 zu führen, und einen zweiten Leitblechabschnitt 56, um einen Strom warmer Abluft 60 aus dem Motorhohlraum 19 herauszuführen. Im Betrieb hält das Leitblech 52 den vom Lüfter stammenden Kühlluftstrom 58 vom Strom warmer Abluft 60 getrennt.
Erneut mit Bezug auf 1 bildet das Gehäuse 12 eine ebene Schneckenabschlusswand 62. Eine Schneckenabschlusslinie 63 ist durch den vertikal ausgerichteten Rand der Abschlusswand 62 definiert, der dem Lüfter 14 am nächsten liegt, wie in 1 gezeigt ist. Wie in 6 gezeigt ist, läuft eine Ebene P1 durch die Abschlusslinie 63 und die Achse A1. Die Ebene P1 ist auch in 5 gezeigt. Die Kühlleitung 44 ist angrenzend an die Ebene P1 angeordnet, und zwar an der stromaufwärts liegenden Seite der Ebene bezüglich der Drehrichtung des Lüfters 14, wie in 5 und 6 gezeigt ist. Dieses Merkmal ist wegen des hohen statischen Drucks vorteilhaft, der vom Lüfter 14 an der an die Öffnung der Kühlleitung 44 angrenzenden Stelle erzeugt wird. 6 zeigt ein Profil des Bodens von Lüfter 14 und Gehäuse 12, das sich angrenzend an die Führungsfläche 42 der Motorabdeckung 18 befindet. Insbesondere ist der vom Lüfter 14 erzeugte statische Druck an der Stelle SP3 (siehe 6) höher als der statische Druck an der Stelle SP2. Entsprechend ist der statische Druck an der Stelle SP2 höher als der statische Druck an der Stelle SP1. Dieser Unterschied des statischen Drucks ist auf die Geometrie des Gehäuses 12 zurückzuführen. Die optimale Stelle für die Öffnung der Kühlleitung 44 liegt in einem Bereich des höchsten, im System herrschenden statischen Drucks. Und zwar ist das so, weil der Auslass 50 in einem Bereich geringeren statischen Drucks angesiedelt ist, womit ein Druckgradient herrscht, der den Luftstrom vom Boden des Lüfters 14 zum Motorhohlraum 19 strömen lässt. Es gibt eine Entsprechung zwischen der Größe des statischen Drucks an der Öffnung der Kühlleitung 44 und der Größe des Luftstroms vom Boden des Lüfters 14 zum Motorhohlraum 19. Insbesondere gilt, dass der Luftstrom vom Boden des Lüfters 14 zum Motorhohlraum 19 umso stärker ist, je höher der statische Druck an der Öffnung der Kühlleitung 44 ist.
Im Betrieb wird der vom Lüfter stammende Kühlluftstrom 58 in die Kühlleitung 44 geleitet und dann in die Einlassöffnungen 77 des Motors 16 befördert (s. 2). Danach wird der Luftstrom durch den Motor 16 zu den Auslassöffnungen 78 des Motors 16 befördert (s. 2). Während der Beförderung innerhalb des Motors 16 steigt die Temperatur des vom Lüfter stammenden Kühlluftstroms an, so dass er sich in den Strom warmer Abluft 60 verwandelt, der aus den Auslassöffnungen 78 ausgestoßen wird. Durch Druckunterschiede wird der vom Lüfter stammende Warmluftstrom 60 dann nach unten zur Führungsfläche 42 geführt. Danach wird der vom Lüfter stammende Warmluftstrom 60 durch den zweiten Leitblechabschnitt 56 vom Motor 16 weggeführt, wie in 4 gezeigt ist.
Es wäre festzuhalten, dass die Auslassöffnungen 78 um einen Abstand W1 von der Achse A1 des Motors 16 beabstandet sind, während die Einlassöffnungen 78 um einen Abstand W2 von der Achse A2 des Motors 16 beabstandet sind (s. 2). Darüber hinaus wäre festzuhalten, dass die Hilfsschaufeln 30 um einen Abstand W3 von der Achse A1 des Motors 16 beabstandet sind. Durch die Hilfsschaufeln 30 entsteht ein vorteilhafter Luftstrom, wenn W1 < W3 < W2.

Claims

Gebläse-Baugruppe mit einem Hauptabschnitt (40), welcher einen Motorhohlraum (19) bestimmt, einer Luftstromführungsfläche (42), welche mit einem Ende (41) des Hauptabschnittes (40) verbunden ist, wobei die Luftstromführungsfläche (42) sich radial auswärts von dem Hauptabschnitt (40) erstreckt, und einer Kühlleitung (44), welche einstückig mit dem Hauptabschnitt (40) ausgebildet ist und einen Einlass (48) und einen Auslass (50) aufweist, wobei der Einlass (48) sich an dem Ende (41) des Hauptabschnittes (40) befindet und der Auslass (50) in einer Seitenwand des Hauptabschnittes (40) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlleitung (44) einen kreisförmigen Rotationskanal (46) bestimmt, welcher sich entlang der Luftstromführungsfläche (42) zwischen dem Einlaß (48) und dem Auslass (50) erstreckt.
Gebläse-Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der kreisförmige Rotationskanal eine erste Breite (R1) am Einlass (48) aufweist, die größer ist als eine zweite Breite (R2) an einer Zwischenstelle in dem Kanal, welche sich zwischen dem Einlass (48) und dem Auslass (50) befindet.
Gebläse-Baugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (R1, R2, R3) des kreisförmigen Rotationskanals von dem Einlass (48) zu der Zwischenstelle hin kontinuierlich abnimmt.
Gebläse-Baugruppe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der kreisförmige Rotationskanal (46) eine erste Tiefe (D1) an dem Einlass (48) aufweist, die kleiner ist als eine zweite Tiefe (D2) an der Zwischenstelle.
Gebläse-Baugruppe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe (D1, D2, D3) des kreisförmigen Rotationskanals von dem Einlass (48) zu der Zwischenstelle hin kontinuierlich zunimmt.
Gebläse-Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Motor (16) mit einer drehbaren Welle (20) umfasst, einen Lüfter (14), welcher an die drehbare Welle (20) angeschlossen ist, wobei der Lüfter (14) eine kreisförmige Rotationsbahn beschreibt, wenn der Motor (16) in Betrieb ist, wobei der kreisförmige Rotationskanal einen Lüfterradius (L1) aufweist und eine Außenwand (47) der Kühlleitung (44) sich in einem Abstand (L2) von einer Achse (A1) der drehbaren Welle (20) befindet, und der Abstand (L2) größer ist als der Lüfterradius (L1).
Gebläse-Baugruppe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein an eine Motorabdeckung (18) angeschlossenes Lüftergehäuse (12) umfasst, wobei der Motor (16) in einem Motorhohlraum (19) angeordnet werden kann, wobei der Motor (16) eine Motorwelle (20) mit einer Mittelachse (A1) hat, wobei das Lüftergehäuse (12) eine Schneckenabschlusslinie (63) und eine durch die Schneckenabschlusslinie (63) und die Achse (A1) führende Ebene (P1) bestimmt, und die Kühlleitung (44) neben der Ebene (P1) angeordnet ist.
Gebläse-Baugruppe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlleitung (44) bezüglich der Drehrichtung (65) des Lüfters (14) auf der stromaufwärts liegenden Seite der Ebene (P1) angeordnet ist.
Gebläse-Baugruppe nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Leitblech (52) sich auf der Führungsfläche (42) befindet, wobei das Leitblech (52) einen Kühlluftstrom (58) des Lüfters, welcher in die Kühlleitung (44) eingelassen wird, von einem Strom warmer Abluft (60), welcher aus dem Motorhohlraum (19) ausgelassen wird, trennt.