EP1941164B1 - Vorrichtung zur förderung eines kühlluftstromes - Google Patents

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EP1941164B1
EP1941164B1 EP06806022.7A EP06806022A EP1941164B1 EP 1941164 B1 EP1941164 B1 EP 1941164B1 EP 06806022 A EP06806022 A EP 06806022A EP 1941164 B1 EP1941164 B1 EP 1941164B1
Authority
EP
European Patent Office
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cooling
fan
air flow
frame
cover
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP06806022.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1941164A1 (de
Inventor
Thomas Bielesch
Benjamin Schweizer
Michael Spieth
Ulrich Vollert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle Behr GmbH and Co KG
Original Assignee
Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mahle Behr GmbH and Co KG filed Critical Mahle Behr GmbH and Co KG
Publication of EP1941164A1 publication Critical patent/EP1941164A1/de
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Publication of EP1941164B1 publication Critical patent/EP1941164B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00—Axial-flow pumps
    • F04D19/002—Axial flow fans
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/52—Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/522—Casings; Connections of working fluid for axial pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/526—Details of the casing section radially opposing blade tips
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/5813—Cooling the control unit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00—Controlling of coolant flow
    • F01P7/02—Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air
    • F01P7/04—Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air by varying pump speed, e.g. by changing pump-drive gear ratio
    • F01P7/048—Controlling of coolant flow the coolant being cooling-air by varying pump speed, e.g. by changing pump-drive gear ratio using electrical drives

Definitions

  • the invention relates to a device for conveying a cooling air flow according to the preamble of claim 1.
  • Devices for conveying a cooling air flow are known as fan blower for a coolant radiator or a cooling module and as a heating or Klimagebläse for motor vehicles.
  • the fan or the impeller is driven by an electric motor, wherein the drive is controlled by an electronic control device which outputs heat loss.
  • the electronic control device must therefore be cooled, for which purpose so-called heat sinks are used which, on the one hand, are in heat-conducting connection with the control unit and, on the other hand, have cooling ribs or pins, so-called cooling domes, which are acted upon by a cooling air flow.
  • heat sinks z. B. by the EP 0 278 240 A2 the applicant known.
  • a radial fan for a heating and / or air conditioning of a motor vehicle wherein a motor holder is designed as a fan frame, on which a power electronics is arranged.
  • the fan cowl is designed as a metal part and thus performs the resulting in the power electronics or the control unit heat loss indirectly from the sucked air from the fan.
  • a radiator fan for motor vehicles has been known, ie a device for conveying a cooling air flow by means of an electric motor-driven axial fan for a coolant radiator of a motor vehicle.
  • the drive has control electronics on a printed circuit board in an electronics housing, which is attached to a fan cowl (fan cowl).
  • the fan frame is attached to the radiator and has a Zargenö réelle in which a jacket fan rotates. The sucked by the radiator cooling air flow is thus channeled through the fan frame and conveyed through the frame opening.
  • a heat sink with cooling fins is arranged, which protrude into the cooling air flow, either upstream or downstream of the fan.
  • the cooling ribs protrude radially into the outer diameter of the fan or the fan casing. Disadvantages are on the one hand the additional axial space, on the other hand, the unwanted noise, especially in an arrangement of the cooling fins on the upstream side of the fan.
  • the heat sink is arranged radially outside of the frame opening and is acted upon by a secondary flow of the cooling air flow.
  • the heat sink, the elements for heat dissipation, z. B. in the form of cooling fins or cooling pins, thus does not protrude into the main cooling air flow - this results in the advantage that unpleasant noise can be avoided because the cooling air flow remains undisturbed.
  • the fan is designed as a jacket fan, which in the air flow direction behind the frame opening or the Zargeneinlauf is arranged.
  • a gap is left in the axial direction between the frame and fan shroud, whereby a side stream is generated, which sweeps over the cooling fins or cooling pins of the heat sink and thus achieves a cooling effect.
  • the direction of the secondary flow depends on the operating condition of the fan or on the pressure gradient in front of and behind the fan. If the fan is sucked in from the area of the fan cowl, it also sucks in the sidestream via the gap, which produces a vertical vortex in the form of a recirculation flow. If the fan is over-blown, so that a higher pressure upstream of the fan than behind the fan, the direction of the bypass will reverse by adjusting a leakage current through the gap across the cooling fins. Also in this case, a cooling effect is achieved.
  • the Zargenö réelle is limited by a cylindrical Zargenring in which the shell fan rotates, while radially outside the Zargenringes a bypass channel is arranged, which leads over the heat sink or its heat dissipating elements.
  • a bypass channel is arranged, which leads over the heat sink or its heat dissipating elements.
  • the bypass channel acts as a true bypass, through which a secondary flow flows in the same direction as the main cooling air flow.
  • suction operation of the fan a recirculation flow will be more likely to occur, i. H. the fan sucks already delivered cooling air via the bypass channel.
  • a portion of the heat sink is disposed radially within the Zargenringes or the fan shroud, ie, a portion of the cooling fins or cooling pins protrudes into the main cooling air flow, on the downstream side of the fan.
  • a portion of the heat dissipating elements is radially outward and another downstream portion radially outside and within the Zargenö réelle or the cladding diameter. This achieves the advantage of an increased cooling effect.
  • the cooling fins or so-called cooling dome protrude with a different height from the base plate of the heat sink.
  • the heat sink or its newly formed base plate extends both in the axial direction and in the circumferential direction.
  • the height of the cooling fins or cooling pins is adapted to the diameter of the Zargenringes or the fan shroud, so that on the circumference an approximately equal distance between the cooling fins and Zargenrise is achieved , Even so, the advantage of improved cooling effect is achieved.
  • Fig. 1 shows a fan shroud 1 partially shown with a frame opening 2, which is bounded by a Zargeneinlauf 3. Inside the door opening 2 is a partially illustrated jacket fan 4 is arranged, which also has only partially illustrated fan blades 4a and a connecting their sheath 5 mantle.
  • the fan frame 1 corresponds in its entire training and function as the disclosed in the aforementioned prior art fan shroud for a coolant radiator of a motor vehicle and is thus downstream of a coolant radiator, not shown, or a cooling module of a motor vehicle.
  • the fan 4 may be connected in a manner not shown with the frame 1 and is driven by an electric motor, not shown, which is controlled by a control unit 6.
  • control unit 6 In the control unit 6, not shown electronic components, so-called power electronics are arranged, whose heat loss via a heat sink 7, connected to the control unit 6, is dissipated.
  • a main cooling air flow is conveyed in the direction of the arrow L and sucked by the or the heat exchanger, not shown.
  • an axial gap 8 is left, which allows a leakage or secondary air flow.
  • the secondary flow is shown in dashed lines and denoted by N: in the case of an intake fan 4, a recirculation flow in the form of a vortex N is formed, wherein the secondary flow is sucked in by the cooling air flow L through the gap 8 via the heat sink 7.
  • the heat sink 7 is thus cooled by convection.
  • the direction of the bypass N can then be reversed when the fan 4 at high vehicle speed, ie at a correspondingly high dynamic pressure "over-blown".
  • the fan 4 then no longer supplies the air flow with energy and acts as a resistor. In this case, the back pressure will "push" a side stream through the gap 8, which extends over the heat sink 7 in the direction of a dotted arrow N '.
  • Fig. 2 and Fig. 2a show the heat sink 7 in a plan view and a side view.
  • a metallic, planar base plate 7a vertically projecting pins or so-called cooling domes 7b are arranged in rows and offset from one another.
  • the air flow direction is indicated by an arrow P.
  • the base plate 7a is in heat conductive connection with the power electronics of the control unit 6, so that the dissipated heat loss passes through the line in the cooling dome 7b, from where it is discharged via convection to an air flow.
  • Fig. 3 and Fig. 3a show a modified heat sink 7 'with variable height of thededome 7'b, which varies between a minimum height h0 approximately in the middle and a maximum height h1 in the outdoor area.
  • the height of the cooling domes 7'b is adapted to the circular circumference of the fan casing 5, so that there is a better cooling effect.
  • Fig. 4 shows a further embodiment of the invention with a fan frame 10, a circular frame opening 11, which is bounded by a hollow cylindrical frame ring 12.
  • a jacket fan 13 with partially indicated fan blades 13a and a jacket 14 to.
  • the jacket 14 forms a radial gap 15 with the frame ring 12.
  • the jacket 14 has an end-side inlet region 14a, and the frame ring 12 has an end-side inlet region 12a, which overlap in the radial direction.
  • a control unit 16 is arranged, which is heat-conductively connected to a heat sink 17.
  • the heat sink 17 has two plates 17a, 17b, through which a bypass channel 18 is formed, which communicates with a passage opening 19 in the fan frame 10 in flow communication.
  • a bypass channel 18 Within the bypass channel 18 heat dissipating elements 17c are arranged.
  • the bypass channel 18 can at a corresponding pressure gradient, a bypass flow, shown by dashed arrows N, by - parallel to the main cooling air flow, represented by the arrow L.
  • this bypass current will adjust only if within the fan frame 10, a corresponding overpressure, caused by a corresponding dynamic pressure prevails. Otherwise, ie with an intake fan 13, the flow direction in the bypass channel 18 will reverse, and it will form a recirculation flow, wherein the fan 13 sucks already conveyed cooling air through the bypass channel 18 again.
  • Fig. 5 shows the heat sink 17 for the embodiment according to Fig. 4 with air flow direction P or P '.
  • Cooling dome 17c On the base plate 17a are turn Cooling dome 17c arranged, which are bounded laterally by channel walls 17d, 17e.
  • the cooling domes 17c are in turn arranged in rows and offset from each other, so that there is a very good cooling effect by convection.
  • Fig. 6 shows a third embodiment of the invention with a frame 20, which has a Zargenö réelle 21, which is bounded by an approximately bell-shaped Zargeneinlauf 22.
  • a jacket fan 23 is arranged with a jacket 24, wherein the jacket is arranged in the air flow direction L downstream of the Zargeneinlaufes 22 is arranged.
  • an axial gap 25 is left, which generates a leakage or secondary flow.
  • a fan control unit 26 is arranged, which is heat-conductively connected to a base plate 27 a of a heat sink 27.
  • the shorter cooling domes 27b are arranged radially outside the ventilator jacket 24, while the cooling domes 27c located downstream (in the direction of the arrows L) have a greater height and extend into the main cooling air flow L, ie into the diameter of the ventilator jacket 24.
  • the tips of the cooling domes 27c are thus flowed around and cooled by the main cooling air flow L.
  • the shorter cooling domes 27b are surrounded by a secondary flow, represented by the arrows N, which adjusts as a result of the fan rotation and the axial gap 25.
  • the secondary flow N is thus directed substantially counter to the main stream L.
  • cooling domes 27b, 27c Due to the combination of cooling domes 27b, 27c extending radially outside the fan casing 24 and radially inside the shell diameter, an enhanced cooling effect, i. H. achieves a better heat dissipation of the power loss.
  • FIGS. 7 to 11 show the heat sink 27 for the embodiment according to Fig. 6
  • Fig. 7 shows in isometric view, the heat sink 27, the different heights of the cooling dome 27b, 27c clearly visible are.
  • the change in height occurs both in the axial and in the circumferential direction.
  • Fig. 8 shows a plan view of the heat sink 27 with staggered the arrangement of the cooling dome 27b, 27c.
  • Fig. 9 shows a cross section along the line IX-IX, wherein the different heights h1 for the shorterdedome 27b and the heights h2 are plotted for the longerdedome 27c.
  • a longitudinal section along the line XX shows that the height of the cooling dome 27b also varies in the circumferential direction, along a circular arc K, which the circle circumference of the fan shroud 24 (see. Fig. 6 ) corresponds.
  • Fig. 11 shows the heat sink 27 in a view, in turn, the varying, adapted to circular arcs K and K0 height of the cooling dome is visible.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Förderung eines Kühlluftstromes nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Vorrichtungen zur Förderung eines Kühlluftstromes sind als Lüftergebläse für einen Kühlmittelkühler oder ein Kühlmodul und als Heizungs- oder Klimagebläse für Kraftfahrzeuge bekannt. Der Lüfter bzw. das Gebläserad wird elektromotorisch angetrieben, wobei der Antrieb durch eine elektronische Steuereinrichtung geregelt wird, welche Verlustwärme abgibt. Die elektronische Steuereinrichtung muss daher gekühlt werden, wozu so genannte Kühlkörper verwendet werden, die einerseits mit dem Steuergerät in Wärme leitender Verbindung stehen und andererseits Kühlrippen oder -stifte, so genannte Kühldome aufweisen, welche von einem Kühlluftstrom beaufschlagt werden. Ein derartiger Kühlkörper, wurde z. B. durch die EP 0 278 240 A2 der Anmelderin bekannt.
  • Durch die DE 35 23 223 A1 der Anmelderin wurde ein Radialgebläse für eine Heizungs- und/oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges bekannt, wobei ein Motorhalter als Lüfterzarge ausgebildet ist, auf welcher eine Leistungselektronik angeordnet ist. Die Lüfterzarge ist als Metallteil ausgebildet und führt somit die in der Leistungselektronik bzw. dem Steuergerät entstehende Verlustwärme mittelbar an den vom Gebläse angesaugten Luftstrom ab.
  • Durch die DE 196 12 679 C2 wurde ein Kühlerventilator für Kraftfahrzeuge bekannt, d. h. eine Vorrichtung zur Förderung eines Kühlluftstromes mittels eines elektromotorisch angetriebenen Axiallüfters für einen Kühlmittelkühler eines Kraftfahrzeuges. Der Antrieb weist eine Steuerelektronik auf einer Leiterplatte in einem Elektronikgehäuse auf, welches an einer Lüfterzarge (Lüfterhaube) befestigt ist. Die Lüfterzarge ist am Kühler befestigt und weist eine Zargenöffnung auf, in welcher ein Mantellüfter umläuft. Der durch den Kühler angesaugte Kühlluftstrom wird somit durch die Lüfterzarge kanalisiert und durch die Zargenöffnung gefördert. Am Elektronikgehäuse ist ein Kühlkörper mit Kühlrippen angeordnet, welche in den Kühlluftstrom hineinragen, und zwar entweder stromaufwärts oder stromabwärts des Lüfters. In jedem Fall ragen die Kühlrippen radial in den Außendurchmesser des Lüfters bzw. den Lüftermantel hinein. Nachteilig sind einerseits der zusätzliche axiale Bauraum, andererseits die unerwünschte Geräuschentwicklung, insbesondere bei einer Anordnung der Kühlrippen auf der Zustromseite des Lüfters.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Förderung eines Kühlluftstromes der eingangs genannten Art hinsichtlich der Elektronikkühlung zu verbessern, insbesondere bei Vermeidung unerwünschter Geräuschentwicklung und zusätzlichen Bauraumes.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass mindestens ein Teil des Kühlkörpers radial außerhalb der Zargenöffnung angeordnet und von einem Nebenstrom des Kühlluftstromes beaufschlagt wird. Der Kühlkörper, der Elemente zur Wärmeabfuhr, z. B. in Form von Kühlrippen oder Kühlstiften aufweist, ragt somit nicht in den Haupt-Kühlluftstrom - daraus resultiert der Vorteil, dass unangenehme Geräusche vermieden werden, da der Kühlluftstrom ungestört bleibt.
  • Erfindungsgemäß ist der Lüfter als Mantellüfter ausgebildet, welcher in Luftströmungsrichtung hinter der Zargenöffnung bzw. dem Zargeneinlauf angeordnet ist. Dabei ist in axialer Richtung zwischen Zarge und Lüftermantel ein Spalt belassen, wodurch ein Nebenstrom erzeugt wird, welcher über die Kühlrippen bzw. Kühlstifte des Kühlkörpers streicht und somit einen Kühleffekt erzielt. Die Richtung des Nebenstromes hängt vom Betriebszustand des Lüfters ab bzw. von dem Druckgefälle vor und hinter dem Lüfter. Saugt der Lüfter aus dem Bereich der Lüfterzarge an, saugt er auch über den Spalt den Nebenstrom an, welcher einen stehenden Wirbel in Form einer Rezirkulationsströmung erzeugt. Wird der Lüfter überblasen, so dass sich vor dem Lüfter ein höherer Druck als hinter dem Lüfter einstellt, wird sich die Richtung des Nebenstromes umkehren, indem sich ein Leckagestrom durch den Spalt über die Kühlrippen einstellt. Auch in diesem Falle wird ein Kühleffekt erzielt.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Zargenöffnung durch einen zylindrischen Zargenring begrenzt, in welchem der Mantellüfter umläuft, während radial außerhalb des Zargenringes ein Bypasskanal angeordnet ist, welcher über den Kühlkörper bzw. dessen Wärme abführende Elemente führt. Durch diesen Bypasskanal ergibt sich ebenfalls ein kühlender Nebenstrom, welcher - je nach Arbeitspunkt des Lüfters bzw. dem anliegenden Druckgefälle - in der Strömungsrichtung wechselt. Wird der Lüfter aufgrund hoher Geschwindigkeit des Fahrzeuges und hohen Staudruckes überblasen, so wirkt der Bypasskanal als echter Bypass, durch welchen ein Nebenstrom in gleicher Richtung wie der Haupt-Kühlluftstrom strömt. Bei Saugbetrieb des Lüfters wird sich dagegen eher eine Rezirkulationsströmung einstellen, d. h. der Lüfter saugt bereits geförderte Kühlluft über den Bypasskanal an.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Teil des Kühlkörpers radial innerhalb des Zargenringes bzw. des Lüftermantels angeordnet, d. h. ein Bereich der Kühlrippen oder Kühlstifte ragt in den Haupt-Kühlluftstrom hinein, und zwar auf der Abströmseite des Lüfters. Somit liegt ein Teil der Wärme abführenden Elemente radial außerhalb und ein weiterer stromabwärts gelegener Teil radial außerhalb und innerhalb der Zargenöffnung bzw. des Manteldurchmessers. Damit wird der Vorteil eines erhöhten Kühleffektes erreicht.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ragen die Kühlrippen oder so genannte Kühldome mit einer unterschiedlichen Höhe von der Grundplatte des Kühlkörpers ab. Der Kühlkörper bzw. seine eben ausgebildete Grundplatte erstreckt sich sowohl in axialer Richtung als auch in Umfangsrichtung. Um den Strömungsquerschnitt zwischen Grundplatte und Zargenring bzw. Lüftermantel möglichst effektiv zu nutzen, ist die Höhe der Kühlrippen bzw. Kühlstifte an den Durchmesser des Zargenringes des bzw. des Lüftermantels angepasst, so dass auf dem Umfang ein annähernd gleicher Abstand zwischen Kühlrippen und Zargenumfang erreicht wird. Auch damit wird der Vorteil einer verbesserten Kühlwirkung erreicht.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Es zeigen
    • Fig. 1
    ein Lüftersteuergerät mit Kühlkörper radial außerhalb eines Lüftermantels (erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung),
    Fig. 2, 2a
    einen Kühlkörper mit konstanter Stifthöhe,
    Fig. 3, 3a
    einen Kühlkörper mit variabler Stifthöhe,
    Fig. 4
    ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung mit radial außerhalb eines Zargenringes angeordnetem Kühlkörper und Bypasskanal für den Kühlkörper,
    Fig. 5
    ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Kühlkörper,
    Fig. 6
    ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Kühlkörper, dessen Kühlstifte sowohl radial außerhalb des Mantellüfters als auch innerhalb des Manteldurchmessers angeordnet sind,
    Fig. 7
    den Kühlkörper für das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 in 3-D-Darstellung,
    Fig. 8
    den Kühlkörper in einer Draufsicht,
    Fig. 9
    den Kühlkörper im Querschnitt gemäß der Linie IX-IX,
    Fig. 10
    den Kühlkörper im Längsschnitt gemäß der Linie X-X und
    Fig. 11
    den Kühlkörper in einer Ansicht.
  • Fig. 1 zeigt eine teilweise dargestellte Lüfterzarge 1 mit einer Zargenöffnung 2, welche von einem Zargeneinlauf 3 begrenzt wird. Innerhalb der Zargenöffnung 2 ist ein nur teilweise dargestellter Mantellüfter 4 angeordnet, welcher ebenfalls nur teilweise dargestellte Lüfterschaufeln 4a und einen deren Spitzen verbindenden Mantel 5 aufweist. Die Lüfterzarge 1 entspricht in ihrer gesamten Ausbildung und Funktion etwa der im eingangs genannten Stand der Technik offenbarten Lüfterzarge für einen Kühlmittelkühler eines Kraftfahrzeuges und ist somit stromabwärts von einem nicht dargestellten Kühlmittelkühler oder einem Kühlmodul eines Kraftfahrzeuges angeordnet. Der Lüfter 4 kann auf nicht dargestellte Weise mit der Zarge 1 verbunden sein und wird durch einen nicht dargestellten Elektromotor angetrieben, welcher über ein Steuergerät 6 geregelt wird. In dem Steuergerät 6 sind nicht dargestellte Elektronikbauteile, so genannte Leistungselektronik angeordnet, deren Verlustwärme über einen Kühlkörper 7, verbunden mit dem Steuergerät 6, abgeführt wird. Der Kühlkörper 7, welcher hier nicht dargestellte Elemente zur Wärmeabfuhr aufweist, ist radial außerhalb des Lüftermantels 5 angeordnet. Innerhalb des Mantels 5 wird ein Haupt-Kühlluftstrom in Richtung des Pfeiles L gefördert und durch den bzw. die nicht dargestellten Wärmeübertrager gesaugt. Zwischen dem (ortsfesten) Zargeneinlauf 3 und dem (umlaufenden) Lüftermantel 5 ist ein Axialspalt 8 belassen, welcher einen Leckage- oder Nebenluftstrom ermöglicht. Der Nebenstrom ist gestrichelt dargestellt und durch N bezeichnet: bei saugendem Lüfter 4 bildet sich eine Rezirkulationsströmung in Form eines Wirbels N aus, wobei der Nebenstrom vom Kühlluftstrom L durch den Spalt 8 über den Kühlkörper 7 angesaugt wird. Der Kühlkörper 7 wird somit durch Konvektion gekühlt. Die Richtung des Nebenstromes N kann sich dann umkehren, wenn der Lüfter 4 bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit, d. h. bei entsprechend hohem Staudruck "über-blasen" wird. Der Lüfter 4 führt dann dem Luftstrom keine Energie mehr zu und wirkt als Widerstand. In diesem Falle wird der Staudruck einen Nebenstrom durch den Spalt 8 "drücken", welcher über den Kühlkörper 7 in Richtung eines punktierten Pfeils N' verläuft.
  • Fig. 2 und Fig. 2a zeigen den Kühlkörper 7 in einer Draufsicht und einer Seitenansicht. Auf einer metallischen, ebenen Grundplatte 7a sind senkrecht abragende Stifte oder so genannte Kühldome 7b in Reihen und versetzt zueinander angeordnet. Die Luftströmungsrichtung ist durch einen Pfeil P gekennzeichnet. Die Grundplatte 7a steht in Wärme leitender Verbindung mit der Leistungselektronik des Steuergerätes 6, so dass die abzuführende Verlustwärme durch Leitung in die Kühldome 7b gelangt, von wo aus sie über Konvektion an einen Luftstrom abgeführt wird.
  • Fig. 3 und Fig. 3a zeigen einen abgeänderten Kühlkörper 7' mit variabler Höhe der Kühldome 7'b, welche zwischen einer minimalen Höhe h0 etwa in der Mitte und einer maximalen Höhe h1 im Außenbereich variiert. Die Höhe der Kühldome 7'b ist an den kreisförmigen Umfang des Lüftermantels 5 angepasst, so dass sich eine bessere Kühlwirkung ergibt.
  • Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Lüfterzarge 10, einer kreisförmigen Zargenöffnung 11, welche von einem hohlzylindrisch ausgebildeten Zargenring 12 begrenzt wird. Innerhalb des Zargenringes 12 läuft ein Mantellüfter 13 mit teilweise angedeuteten Lüfterschaufeln 13a und einem Mantel 14 um. Der Mantel 14 bildet mit dem Zargenring 12 einen Radialspalt 15. Der Mantel 14 weist einen stirnseitigen Einlaufbereich 14a, und der Zargenring 12 einen stirnseitigen Einlaufbereich 12a auf, welche sich in radialer Richtung überlappen. Radial außerhalb des Zargenringes 12 ist ein Steuergerät 16 angeordnet, welches Wärme leitend mit einem Kühlkörper 17 verbunden ist. Der Kühlkörper 17 weist zwei Platten 17a, 17b auf, durch welche ein Bypasskanal 18 gebildet wird, welcher mit einer Durchtrittsöffnung 19 in der Lüfterzarge 10 in Strömungsverbindung steht. Innerhalb des Bypasskanals 18 sind Wärme abführende Elemente 17c angeordnet. Der Bypasskanal 18 lässt bei einem entsprechenden Druckgefälle einen Bypassstrom, dargestellt durch gestrichelte Pfeile N, durch - parallel zum Haupt-Kühlluftstrom, dargestellt durch den Pfeil L. Dieser Bypassstrom wird sich allerdings nur dann einstellen, wenn innerhalb der Lüfterzarge 10 ein entsprechender Überdruck, hervorgerufen durch einen entsprechenden Staudruck herrscht. Anderenfalls, d. h. bei saugendem Lüfter 13 wird sich die Strömungsrichtung im Bypasskanal 18 umkehren, und es wird sich eine Rezirkulationsströmung ausbilden, wobei der Lüfter 13 bereits geförderte Kühlluft durch den Bypasskanal 18 wieder ansaugt.
  • Fig. 5 zeigt den Kühlkörper 17 für das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 mit Luftströmungsrichtung P bzw. P'. Auf der Grundplatte 17a sind wiederum Kühldome 17c angeordnet, welche seitlich durch Kanalwände 17d, 17e begrenzt werden. Die Kühldome 17c sind wiederum in Reihen und versetzt gegeneinander angeordnet, so dass sich eine sehr gute Kühlwirkung durch Konvektion ergibt.
  • Fig. 6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Zarge 20, welche eine Zargenöffnung 21 aufweist, welche von einem etwa glockenförmig ausgebildeten Zargeneinlauf 22 begrenzt wird. Innerhalb der Zargenöffnung 21 ist ein Mantellüfter 23 mit einem Mantel 24 angeordnet, wobei der Mantel in Luftströmungsrichtung L gesehen stromabwärts des Zargeneinlaufes 22 angeordnet ist. Zwischen einer Hinterkante 22a des Zargeneinlaufes 20 und einer Vorderkante 24a des Mantels 24 ist ein Axialspalt 25 belassen, welcher einen Leckage- oder Nebenstrom erzeugt. Auf der Außenseite der Zarge 20 ist ein Lüftersteuergerät 26 angeordnet, welches Wärme leitend mit einer Grundplatte 27a eines Kühlkörpers 27 verbunden ist. Auf der Grundplatte 27a sind Kühldome 27b, 27c unterschiedlicher Höhe angeordnet. Die kürzeren Kühldome 27b sind radial außerhalb des Lüftermantels 24 angeordnet, während die stromabwärts (in Richtung der Pfeile L) gelegenen Kühldome 27c eine größere Höhe aufweisen und sich bis in den Haupt-Kühlluftstrom L, d. h. in den Durchmesser des Lüftermantels 24 hinein erstrecken. Die Spitzen der Kühldome 27c werden somit vom Haupt-Kühlluftstrom L umströmt und gekühlt. Die kürzeren Kühldome 27b dagegen werden von einem Nebenstrom, dargestellt durch die Pfeile N, umströmt, welcher sich infolge der Lüfterdrehung und des Axialspaltes 25 einstellt. Der Nebenstrom N ist also im Wesentlichen entgegen dem Hauptstrom L gerichtet.
  • Durch die Kombination von radial außerhalb des Lüftermantels 24 und radial innerhalb des Manteldurchmessers sich erstreckender Kühldome 27b, 27c wird ein verstärkter Kühleffekt, d. h. eine bessere Wärmeabfuhr der Verlustleistung erreicht.
  • Die Figuren 7 bis 11 zeigen den Kühlkörper 27 für das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6. Fig. 7 zeigt in isometrischer Darstellung den Kühlkörper 27, wobei die unterschiedlichen Höhen der Kühldome 27b, 27c deutlich erkennbar sind. Die Veränderung der Höhe erfolgt sowohl in Axial- als auch in Umfangsrichtung. Fig. 8 zeigt eine Draufsicht auf den Kühlkörper 27 mit versetzten der Anordnung der Kühldome 27b, 27c. Fig. 9 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie IX-IX, wobei die unterschiedlichen Höhen h1 für die kürzeren Kühldome 27b und die Höhen h2 für die längeren Kühldome 27c eingezeichnet sind. Fig. 10, ein Längsschnitt entlang der Linie X-X, zeigt, dass die Höhe der Kühldome 27b auch in Umfangsrichtung variiert, und zwar entlang einem Kreisbogen K, welcher dem Kreisumfang des Lüftermantels 24 (vgl. Fig. 6) entspricht.
  • Fig. 11 zeigt den Kühlkörper 27 in einer Ansicht, wobei wiederum die variierende, an Kreisbögen K und K0 angepasste Höhe der Kühldome ersichtlich ist.

Claims (10)

  1. Vorrichtung zur Förderung eines Kühlluftstromes für mindestens einen Wärmeübertrager, insbesondere für Kraftfahrzeuge, aufweisend eine Lüfterzarge (1, 10, 20) mit Zargenöffnung (2, 11, 21), ein in der Zargenöffnung umlaufendes Lüfterrad (4, 13, 23), einen die Lüfterschaufeln des Lüfterrads verbindenden Lüftermantel (5), einen Lüfterantrieb mit Lüftersteuergerät (6, 16, 26), welches im Randbereich der Zargenöffnung (2, 11, 21) angeordnet und mittels eines Kühlkörpers (7, 17, 27) kühlbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Kühlkörpers (7, 17, 27) radial außerhalb der Zargenöffnung (2, 11, 21) angeordnet und von einem Nebenstrom (N) des Kühlluftstromes (L) beaufschlagbar ist, wobei die Zargenöffnung (2) einen vorzugsweise glockenförmig ausgebildeten Lufteinlaufbereich (3) aufweist und dass in Luftströmungsrichtung L hinter dem Einlaufbereich (3) unter Belassung eines Spalts (8) der Mantel (5) angeordnet ist und der Kühlkörper (7) radial außerhalb des Mantels (5) angeordnet und dass der Nebenstrom (N) im Bereich des Spaltes (8) und des Mantels (5) erzeugbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zargenöffnung (11) einen vorzugsweise zylindrisch ausgebildeten Zargenring (12) aufweist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lüfterrad (4, 13, 23) einen Mantel (5, 14, 24) aufweist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (7, 17, 27) Elemente zur Wärmeabfuhr, insbesondere Kühlrippen oder Kühldome aufweist, welche vom Nebenstrom (N) beaufschlagbar sind.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (17) radial außerhalb des Zargenringes (12) angeordnet und einen Bypasskanal (18) zum Kühlluftstrom (L) bildet.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypasskanal (18) eine in der Lüfterzarge (10) angeordnete Durchtrittsöffnung (19) für den Nebenstrom (N) aufweist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Bypasskanal (18) Elemente zur Wärmeabfuhr (17c) angeordnet sind.
  8. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil (27c) des Kühlkörpers (27) radial innerhalb der Zargenöffnung (21) angeordnet und vom Kühlluftstrom (L) beaufschlagbar ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (27) Kühlrippen oder Kühldome (27b, 27c) aufweist, welche in Luftströmungsrichtung hinter dem Mantel (24) angeordnet sind und in den Kühlluftstrom (L) hineinragen.
  10. Vorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlrippen oder Kühldome eine variable Höhe (h) aufweisen, die an den Durchmesser des Zargenringes oder des Lüftermantels angepasst ist.
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