EP3571415A1 - Gebläse für einen verbrennungsmotor - Google Patents

Gebläse für einen verbrennungsmotor

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Publication number
EP3571415A1
EP3571415A1 EP17701666.4A EP17701666A EP3571415A1 EP 3571415 A1 EP3571415 A1 EP 3571415A1 EP 17701666 A EP17701666 A EP 17701666A EP 3571415 A1 EP3571415 A1 EP 3571415A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
blower
internal combustion
channel
combustion engine
Prior art date
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Granted
Application number
EP17701666.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3571415B1 (de
Inventor
Holger Paffrath
Thomas Rösgen
Alexander Gotter
Matthias Boutros-Mikhail
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.)
Pierburg GmbH
Original Assignee
Pierburg GmbH
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 Pierburg GmbH filed Critical Pierburg GmbH
Publication of EP3571415A1 publication Critical patent/EP3571415A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3571415B1 publication Critical patent/EP3571415B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • 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
    • F04D25/068—Mechanical details of the pump control unit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D23/00—Other rotary non-positive-displacement pumps
    • F04D23/008—Regenerative pumps
    • 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
    • F04D29/60—Mounting; Assembling; Disassembling
    • F04D29/62—Mounting; Assembling; Disassembling of radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/624—Mounting; Assembling; Disassembling of radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/626—Mounting or removal of fans
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/60—Fluid transfer
    • F05D2260/608—Aeration, ventilation, dehumidification or moisture removal of closed spaces

Definitions

  • the invention relates to a blower for an internal combustion engine with an electric motor having a stator and a rotor which is fixed to a drive shaft, a housing which surrounds the electric motor, a delivery channel, which is formed in the housing, an intake manifold, the inlet channel limited and an outlet nozzle defining an outlet channel, an impeller which is mounted on the drive shaft, and via which fluid from the inlet channel via the conveying channel to the outlet channel is conveyed.
  • blowers are for example used to promote secondary air in internal combustion engines, especially in gasoline engines, with which air is blown during the cold start phase for thermal afterburning in the exhaust system.
  • hydrocarbons and carbon monoxide are reduced during the warm-up phase, since the air reacts exothermally with unburned exhaust gas components, which also supports the heating of the catalyst.
  • Secondary air blowers are well known and are mostly designed as side channel blowers in recent years.
  • Such a side channel blower as described for example in DE 10 2010 046 870 AI, usually has an axial inlet and a radial outlet, between which are designed as a delivery channel in the fan head side channels, which are arranged opposite to a driven impeller , by the rotation of the promotion from the inlet to the outlet takes place.
  • a secondary air blower is additionally known, the intake manifold has two 90 ° elbow, so that a portion of the intake manifold extends parallel to the motor axis.
  • the engine controller and an air mass meter via which an air flow in the intake manifold is measured, can be arranged in a common, separate housing, which is fastened to the intake manifold, wherein the electronics are connected via a cable to the stator windings of the motor.
  • a blower with the features of the main claim 1. Characterized in that in the housing an electronics compartment is formed, in which a circuit board is arranged with electronic components, via which the electric motor is actuated, wherein the housing has an opening through which the electronics compartment is fluidically connected to the inlet channel, the pressure equalization via the inlet nozzle which is not in the area of the spray water during operation or during tests. In addition, it is ensured that a gas exchange takes place only with cleaned air, which is sucked through the nozzle, usually via a filter, so that in addition to avoiding condensation of the water contained in the air and excessive pressure fluctuations and damage by protective substances are avoided. Such a vent can be used both in a drive of the fan by an electronically commutated electric motor and brush motors.
  • the electronics space limiting housing and the intake manifold on a common wall surface, in which the opening for connection of the inlet channel is formed with the electronics compartment. Accordingly, it is possible to dispense with additional components for producing the fluidic connection between the electronics compartment and the intake manifold. Instead, the pressure equalization can be done for example via a simple bore formed in the wall surface.
  • the electronics compartment is arranged on a side of the electric motor which is axially opposite the impeller, and the intake stub extends at least along the axial length of the electric motor and the electronics compartment to the delivery channel.
  • the intake manifold can simultaneously serve for heat dissipation by heat transfer through the wall surface between the sucked cold outside air and the windings of the stator and the electronics compartment.
  • a gas-permeable membrane in both directions of flow is arranged in the opening, so that in particular dry gas can be exchanged, while possibly existing contaminants or water can not pass through the membrane and thus can not penetrate into the electronics compartment.
  • the housing has a plurality of housing parts, which are arranged axially one above the other.
  • the assembly can be done with the interposition of seals from a mounting side. This simplifies the manufacture of the blower.
  • a preferred construction of the blower results when a first central housing part radially surrounds the electric motor and forms an axial section of the intake manifold, a second housing section closes the conveyor passage to the side opposite the electric motor, a third housing section radially surrounds the electronics compartment and an upstream side of the first housing section Section of the intake manifold forms and a fourth housing part closes the electronics compartment and forms an upstream to the third housing portion of the intake manifold.
  • Such a housing division facilitates assembly, since no additional pipe sockets must be used for the production of the intake manifold.
  • the individual parts of the blower remain easily accessible.
  • both the heat dissipation from the stator and the ventilation and the heat dissipation from the electronics compartment can be easily made because common wall surfaces can be used. All components remain axially accessible and can be mounted or replaced.
  • a bearing point of the drive shaft is formed on the third housing part, which is closed to the electronics compartment.
  • the assembly of the electric motor remains simple, the shaft mounted with the rotor and then the storage can be completed by placing the third housing part.
  • ribs are formed, through which the cold air flow around the surface of the inlet nozzle is increased, which in turn leads to improved heat dissipation from the stator.
  • these ribs can be used to improve the flow of the impeller.
  • blower according to the invention for an internal combustion engine is described with reference to a side channel blower, which is suitable for secondary air supply or activated carbon filter cleaning, and is shown in the figure.
  • the figure shows a side view of a side channel blower according to the invention in a sectional view.
  • the fan according to the invention has a fixed to a drive shaft 10 impeller 12 with impeller blades 14 which are displaceable via an electric motor 16 in rotation.
  • the electric motor 16 in the present embodiment is an electronically commutated electric motor and consists of a stator 18, which has a wound on teeth of a stator 20 stator windings 22, and a rotor 24, are mounted in the magnets 26, which in a known manner with the stator windings 22nd to cooperate to generate a torque during energization of the stator windings 22.
  • the rotor 24 is mounted on the drive shaft 10 so that it is also rotated upon rotation of the rotor 24 in rotation.
  • the drive shaft 10 via two bearings 28, 30 is mounted, of which a first bearing 28 is disposed axially between the impeller 12 and the rotor 24 and a second bearing 30 at the end facing away from the impeller 12 of the drive shaft 10 on the opposite side of the rotor 24 is arranged.
  • a bearing plate 32 In the radially inner of a bearing plate 32 is formed on an annular projection 34 of the bearing plate 32, a bearing receptacle 36 in which the first bearing 28 is received, and which has a central opening 38 through which the drive shaft 10 protrudes.
  • the end shield 32 simultaneously defines a flow space of the fan in the direction of the electric motor 16 and is formed integrally with a first housing part 42 of a housing 44, which serves as a flow and motor housing.
  • the first housing part 42 extends along a rear side of the impeller 12 and forms in the radially outer region of a first conveying channel 46 which is axially opposite the blades 14 of the impeller 12.
  • This first housing part 42 is attached over its outer periphery to a housing 44 belonging to and serving as a blower head second housing part 48 which axially bounds the housing 44 of the side channel blower and in which a second delivery channel 40 is formed, with the exception of a breaker area over the circumference extends and how the first conveying channel 46 sucks in air via an inlet channel 50, which is conveyed via the two conveying channels 46, 40 to an outlet channel 52 which is formed in an outlet piece 54 extending tangentially from the first housing part 42.
  • the first housing part 42 surrounds the electric motor 16 radially and is closed by a third housing part 56, which defines an electronics space 58 radially and the electric motor 16 axially, on the opposite side to the impeller 12.
  • the second bearing 30 is arranged in a central second bearing 60, which is closed to the electronics compartment 58 by a bearing cap 61 and from which the third housing part 56 extends radially to side walls of the first housing part 42 and there on the first housing part 42 is attached.
  • a fourth housing part 62 On the opposite axial side of the electronics compartment 58 is closed by a fourth housing part 62, which serves as a lid.
  • Intake passage 50 is defined by an intake manifold 64 which extends along the axial length of stator 18 and electronics compartment 58 and has a common wall surface 66 with first housing member 42 surrounding stator 18 and third housing member 56 radially surrounding electronics compartment 58.
  • portions of the intake stub 64 that lie one behind the other in the flow direction are formed integrally with the first, third and fourth housing parts 42, 56, 62.
  • the common wall surface 66 arranged between the stator 18 or the electronics chamber 58 and the inlet channel 50 thus serves on the one hand as a boundary surface of the first and the third housing part 42, 56 and on the other hand as a boundary surface of the inlet channel 50.
  • the stator lamination 20 is pressed into the first housing part 42 and lies correspondingly fully over its entire length against an inner wall 68 of the first housing part 42.
  • the stator windings 22 are located on bobbins 70 made of plastic.
  • an opening 74 is formed according to the invention, via which the electronics compartment 58 is fluidly connected to the inlet channel 50.
  • the heat-generating, arranged on a board 76 electronic components 78 for controlling the blower, which is arranged in the electronics compartment 58, thus can be supplied with air from the inlet channel 50 and air can be discharged from the electronics compartment 58 into the inlet channel 50.
  • This possible ventilation and venting of the electronics compartment 58 via the opening 74 means that no additional pressure can build up in the electronics compartment 58 with increasing temperatures, which can lead to condensation of water and increased pneumatic loading of the components. Accordingly, the life of the electronics can be increased.
  • the air which is conveyed via the intake port 64 to the delivery channel 46, 40, causes active cooling of both the stator 18 and the stator windings 22 and the power electronics components 78 and the bearings 28, 30 upon rotation of the impeller 12 the electronics 78 heat dissipated directly into the intake manifold 64. Also, the heat dissipation from the bearings 28, 30 and the stator windings 22, from which the heat via the stator plate 20 to the housing 44 and the common wall surface 66, where the air flow for active heat dissipation over, is derived.
  • ribs 80 extending into the inlet channel 50 are formed in the interior of the intake stub 64, by means of which the surface serving for heat transfer is enlarged. Also on the fourth housing part 62 outwardly facing ribs 82 are formed so that in addition to the fourth housing part 62 heat from the electronics compartment 58 can be dissipated.
  • the arrangement of the opening 74 in the wall surface 66 between the electronics compartment 58 and the intake manifold 64 has the great advantage that the electronics compartment is reliably protected from penetrating spray water and other dirty water.
  • neither waste water produced during operation can enter the inlet channel 50, into which fresh air is sucked in via a filter, nor can sprays flow into the electronics compartment 58 during tests with high-pressure cleaners or salt spray tests, since there is no opening to the surroundings and the inlet to the inlet channel 50 can be arranged so that even with a leaky filter no water along the inlet channel to the fan can flow.
  • a gas-permeable and dirt-repellent and water-repellent membrane 84 can still be mounted in the opening 74. So is a reliable ventilation of the Electronics space 58 without additional components made possible by the electronics is reliably protected from harmful substances.
  • blowers can be used for various applications.
  • other types of blowers such as radial blowers or the like can be used.
  • various design variants compared to the embodiment are conceivable, such as a different connection of the bearings to the surrounding housing or the use of another housing division.
  • the drive of such a blower can be done both by electronically commutated electric motors and brush motors, both internal rotor and external rotor can be used.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Gebläse für Verbrennungsmotoren mit einem Elektromotor (16), der einen Stator (18) mit Statorwicklungen (22) und einen Rotor (24) aufweist, der an einer Antriebswelle (10) befestigt ist, einem Gehäuse (44), welches den Elektromotor (16) umgibt, einem Förderkanal (46, 40), welcher im Gehäuse (44) ausgebildet ist, einem Ansaugstutzen (64), der einen Einlasskanal (50) begrenzt und einem Auslassstutzen (54), der einen Auslasskanal (52) begrenzt und einem Laufrad (12), welches auf der Antriebswelle (10) befestigt ist, und über welches Fluid vom Einlasskanal (50) über den Förderkanal (46, 40) zum Auslasskanal (52) förderbar ist, sind bekannt. Um das Eindringen von Spritzwasser in den Elektronikraum bei gleichzeitiger möglicher Be- und Entlüftung dieses Raumes sicher zu stellen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass im Gehäuse (44) ein Elektronikraum (58) ausgebildet ist, in dem eine Platine (76) mit Elektronikbauteilen (78) angeordnet ist, über die der Elektromotor (16) ansteuerbar ist, wobei das Gehäuse (44) eine Öffnung (74) aufweist, über die der Elektronikraum (58) mit dem Einlasskanal (50) fluidisch verbunden ist.

Description

B E S C H R E I B U N G
Gebläse für einen Verbrennungsmotor
Die Erfindung betrifft ein Gebläse für einen Verbrennungsmotor mit einem Elektromotor, der einen Stator und einen Rotor aufweist, der an einer Antriebswelle befestigt ist, einem Gehäuse, welches den Elektromotor umgibt, einem Förderkanal, welcher im Gehäuse ausgebildet ist, einem Ansaugstutzen, der einen Einlasskanal begrenzt und einem Auslassstutzen, der einen Auslasskanal begrenzt, einem Laufrad, welches auf der Antriebswelle befestigt ist, und über welches Fluid vom Einlasskanal über den Förderkanal zum Auslasskanal förderbar ist.
Derartige Gebläse werden beispielswiese zur Förderung von Sekundärluft in Verbrennungsmotoren, insbesondere in Ottomotoren verwendet, mit denen Luft während der Kaltstartphase zur thermischen Nachverbrennung in den Abgasstrang eingeblasen wird. Hierdurch werden Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxide während der Warmlaufphase verringert, da die Luft exotherm mit unverbrannten Abgasbestandteilen reagiert, wodurch auch die Aufheizung des Katalysators unterstützt wird.
Sekundärluftgebläse sind allgemein bekannt und werden in den letzten Jahren zumeist als Seitenkanalgebläse ausgeführt. Ein solches Seitenkanalgebläse, wie es beispielsweise in der DE 10 2010 046 870 AI beschrieben wird, weist zumeist einen axialen Einlass sowie einen radialen Auslass auf, zwischen denen die als Förderkanal im Gebläsekopf dienenden Seitenkanäle ausgebildet sind, die gegenüber liegend zu einem antreibbaren Laufrad angeordnet sind, durch dessen Drehung die Förderung vom Einlass zum Auslass erfolgt. Aus der EP 1 152 134 Bl ist zusätzlich ein Sekundärluftgebläse bekannt, dessen Ansaugstutzen zwei 90°-Krümmer aufweist, so dass sich ein Abschnitt des Ansaugstutzens parallel zur Motorachse erstreckt. Entsprechend können die Motorsteuerung und ein Luftmassenmesser, über den ein Luftstrom im Ansaugstutzen gemessen wird, in einem gemeinsamen, separaten Gehäuse angeordnet werden, welches am Ansaugstutzen befestigt wird, wobei die Elektronik über ein Kabel mit den Statorwicklungen des Motors verbunden wird.
Zusätzlich werden derartige Gebläse auch zur Partikelfilterregeneration und zur Regenerierung der die Kohlenwasserstoffe aus dem Tank filternden Aktivkohlefilter genutzt, wodurch sich die Laufzeiten dieser Gebläse deutlich verlängern.
Problematisch an einer solchen Verlängerung der Laufzeiten ist es jedoch, dass die Gebläse hierdurch einer deutlich höheren thermischen Belastung ausgesetzt ist, da sich sowohl die Elektronikeinheiten als auch die Wicklungen der antreibenden Elektromotoren bei längeren Laufzeiten stetig weiter erwärmen. Hierdurch entsteht neben der reinen zu erwartenden thermischen Belastung, die zu einer Beschädigung der Wicklungen oder einem Ausfall der Elektronik führen können, zusätzlich ein erhöhter Druck in geschlossenen Räumen durch die steigende Temperatur. Daher müssen geschlossene Räume, wie der Elektronikraum eines solchen Gebläses entlüftet und belüftet werden können, um Schäden durch Druckschwankungen, die auch zu einem Kondensieren des Wasserdampfes in der umgebenden Luft im Elektronikraum führen können, zu verhindern und zusätzlich Wärme abführen zu können.
Um einen Druckausgleich zu erzielen, ist es daher bekannt geworden, die Elektronikräume derartiger Verdichter oder Gebläse mit einer Ent- beziehungsweise Belüftungsöffnung zu versehen, über die der ansonsten geschlossene Elektronikraum mit der Atmosphäre verbunden ist. Für diese Gebläse werden jedoch Salzsprühprüfungen oder Prüfungen mit Hochdruckreinigern vorgenommen, durch welche Schäden an der Elektronik durch eintretendes Wasser in den Elektronikraum über die Öffnung entstehen können. Auch sind Schäden im Betrieb durch eintretendes Spritzwasser, welches ebenfalls Salze oder andere Schmutzstoffe enthalten kann, nicht auszuschließen.
Es stellt sich daher die Aufgabe, ein Gebläse für einen Verbrennungsmotor bereit zu stellen, bei dem Schäden an der Elektronik durch eintretendes Spritzwasser auch bei vorgenommenen Prüfungen zuverlässig verhindert werden kann und dennoch eine ausreichende Belüftung und Entlüftung des Elektronikraums zur Vermeidung von Druckschwankungen und Temperaturschwankungen, die zu einem Kondensieren von Wasser aus der umgebenden Luft führen können, und daraus folgenden Schäden sicher zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Gebläse mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst. Dadurch, dass im Gehäuse ein Elektronikraum ausgebildet ist, in dem eine Platine mit Elektronikbauteilen angeordnet ist, über die der Elektromotor ansteuerbar ist, wobei das Gehäuse eine Öffnung aufweist, über die der Elektronikraum mit dem Einlasskanal fluidisch verbunden ist, kann der Druckausgleich über den Einlassstutzen erfolgen, welcher nicht im Bereich des Spritzwassers im Betrieb oder bei Prüfungen liegt. Zusätzlich wird sichergestellt, dass ein Gasaustausch lediglich mit gesäuberter Luft erfolgt, welche über den Stutzen, üblicherweise über einen Filter angesaugt wird, so dass neben der Vermeidung eines Kondensierens des in der Luft enthaltenen Wassers sowie zu großer Druckschwankungen auch Schäden durch Schutzstoffe vermieden werden. Eine derartige Entlüftung ist sowohl bei einem Antrieb des Gebläses durch einen elektronisch kommutierten Elektromotor als auch bei Bürstenmotoren verwendbar. Vorzugsweise weisen das den Elektronikraum begrenzende Gehäuse und der Ansaugstutzen eine gemeinsame Wandfläche auf, in welcher die Öffnung zur Verbindung des Einlasskanals mit dem Elektronikraum ausgebildet ist. Entsprechend kann auf zusätzliche Bauteile zur Herstellung der fluidischen Verbindung zwischen dem Elektronikraum und dem Ansaugstutzen verzichtet werden. Stattdessen kann der Druckausgleich beispielsweise über eine in der Wandfläche ausgebildete einfache Bohrung erfolgen.
In einer vorteilhaften Ausführung ist der Elektronikraum an einer zum Laufrad axial gegenüberliegenden Seite des Elektromotors angeordnet und der Ansaugstutzen erstreckt sich zumindest entlang der axialen Länge des Elektromotors und des Elektronikraums zum Förderkanal. Somit kann der Ansaugstutzen gleichzeitig zur Wärmeabfuhr durch Wärmeübergang über die Wandfläche zwischen der angesaugten kalten Außenluft und den Wicklungen des Stators sowie dem Elektronikraum dienen.
Dieser gute Wärmeübergang zur Abfuhr erhöhter thermischer Energie kann auf besonders einfache Weise dadurch erzielt werden, dass das den Stator und den Elektronikraum umgebende Gehäuse und der Ansaugstutzen eine gemeinsame Wandfläche aufweisen, an deren einen Seite der Stator anliegt und der Elektronikraum ausgebildet ist und an deren entgegengesetzter Seite der Einlasskanal ausgebildet ist.
Zusätzlich ist es vorteilhaft, wenn in der Öffnung eine in beide Strömungsrichtungen gasdurchlässige Membran angeordnet ist, so dass insbesondere trockenes Gas ausgetauscht werden kann, während eventuell doch vorhandene Schmutzstoffe oder Wasser die Membran nicht passieren können und somit nicht in den Elektronikraum eindringen können. Dadurch, dass stromaufwärts des Einlasskanals oder im Einlasskanal ein Filter angeordnet ist, kann ebenfalls vermieden werden, dass Schmutzstoffe über den Einlasskanal in den Elektronikraum gelangen, wodurch die Lebensdauer der elektronischen Leistungsbausteine im Vergleich zu Lüftungsbohrungen, die in die Umgebung des Gebläses führen, deutlich erhöht wird.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn das Gehäuse mehrere Gehäuseteile aufweist, welche axial aufeinander angeordnet sind. Die Montage kann so unter Zwischenlage von Dichtungen von einer Montageseite erfolgen. Dies vereinfacht die Herstellung des Gebläses.
Ein bevorzugter Aufbau des Gebläses ergibt sich, wenn ein erstes zentrales Gehäuseteil den Elektromotor radial umgibt und einen axialen Abschnitt des Ansaugstutzens bildet, ein zweites Gehäuseteil den Förderkanal zur zum Elektromotor entgegengesetzten Seite verschließt, ein drittes Gehäuseteil den Elektronikraum radial umgibt und einen zum ersten Gehäuseteil stromaufwärtigen Abschnitt des Ansaugstutzens bildet und ein viertes Gehäuseteil den Elektronikraum verschließt und einen zum dritten Gehäuseteil stromaufwärtigen Abschnitt des Ansaugstutzens bildet. Eine solche Gehäuseteilung erleichtert die Montage, da keine zusätzlichen Rohrstutzen zur Herstellung des Ansaugstutzens verwendet werden müssen. Gleichzeitig bleiben die Einzelteile des Gebläses gut erreichbar. Zusätzlich kann sowohl die Wärmeabfuhr vom Stator als auch die Be- und Entlüftung sowie die Wärmeabfuhr aus dem Elektronikraum einfach hergestellt werden, da gemeinsame Wandflächen genutzt werden können. Alle Bauteile bleiben axial gut erreichbar und montier- oder austauschbar.
Vorzugsweise sind am vierten Gehäuseteil bezüglich des Elektronikraums nach außen weisende Rippen ausgebildet, wodurch eine zusätzliche Wärmeabfuhr aus dem Elektronikraum zur Umgebung stattfindet. Vorzugsweise ist am dritten Gehäuseteil eine Lagerstelle der Antriebswelle ausgebildet, welche zum Elektronikraum geschlossen ist. Somit findet über die Lagerstelle kein Luftaustausch zwischen dem Elektronikraum und dem Motorraum statt. Dennoch bleibt die Montage des Elektromotors einfach, dessen Welle mit dem Rotor montiert und anschließend die Lagerung durch Aufsetzen des dritten Gehäuseteils fertiggestellt werden kann.
Besonders gute Ergebnisse bei der Förderung von Luft zur Sekundärlufteinblasung oder Aktivkohlefilterregeneration durch einen sehr guten Wirkungsgrad für diese Anwendungsbereiche werden erzielt, wenn im ersten Gehäuseteil und im zweiten Gehäuseteil jeweils ein Förderkanal eines zweikanaligen Seitenkanalgebläses ausgebildet ist, dessen Laufrad zwischen den beiden Förderkanälen angeordnet ist.
Vorzugsweise sind im ersten Gehäuseteil am Ansaugstutzen in den Einlasskanal weisende Rippen ausgebildet, durch die die von kalter Luft umströmte Fläche des Einlassstutzens erhöht wird, was wiederum zu einer verbesserten Wärmeabfuhr aus dem Stator führt. Zusätzlich können diese Rippen zur Verbesserung der Anströmung des Laufrades genutzt werden.
Eine noch bessere Wärmeabfuhr wird erreicht, wenn der Stator fest gegen die radial begrenzende Wandfläche des Gehäuses anliegt, so dass die in den Statorwicklungen entstehende Wärme noch besser durch einen erhöhten Wärmeübergang in Richtung des Einlassstutzens abgeleitet werden kann.
Es wird somit ein Gebläse mit einer deutlich erhöhten Lebensdauer auch bei erhöhten Laufzeiten geschaffen, bei dem ein Ausfall der Elektronik oder ein Überhitzen des Gebläses vermieden wird, da alle thermisch überlastbaren Bauteile nicht nur mit einer deutlich verbesserten Wärmeabfuhr ausgestattet sind, sondern auch vor Schmutzstoffen geschützt sind. Ein Eindringen von Schmutzwasser wird zuverlässig vermieden, da die Belüftung und Entlüftung des Elektronikraums in den geschützten Bereich des Einlassstutzens erfolgt. Auch ein Kondensieren des in der Luft vorhandenen Wasserdampfes, der zu Schäden an der Elektronik führen könnte, wird zuverlässig vermieden. Entsprechend können auch Sprühprüfungen stattfinden ohne einen Ausfall des Gebläses befürchten zu müssen.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gebläses für einen Verbrennungsmotor wird anhand eines Seitenkanalgebläses, welches zur Sekundärluftzuführung oder zur Aktivkohlefilterreinigung geeignet ist, beschrieben und ist in der Figur dargestellt.
Die Figur zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Seitenkanalgebläses in geschnittener Darstellung.
Das erfindungsgemäße Gebläse weist ein auf einer Antriebswelle 10 befestigtes Laufrad 12 mit Laufradschaufeln 14 auf, welche über einen Elektromotor 16 in Drehung versetzbar sind. Der Elektromotor 16ist in vorliegendem Ausführungsbeispiel ein elektronisch kommutierter Elektromotor und besteht aus einem Stator 18, welcher ein auf Zähne eines Statorblechs 20 gewickelte Statorwicklungen 22 aufweist, und aus einem Rotor 24, in dem Magnete 26 befestigt sind, welche in bekannter Weise mit den Statorwicklungen 22 zur Erzeugung eines Drehmomentes bei Bestromung der Statorwicklungen 22 zusammenwirken. Der Rotor 24 ist auf der Antriebswelle 10 befestigt, so dass diese bei Drehung des Rotors 24 ebenfalls in Drehung versetzt wird.
Hierzu ist die Antriebswelle 10 über zwei Lager 28, 30 gelagert, von denen ein erstes Lager 28 axial zwischen dem Laufrad 12 und dem Rotor 24 angeordnet ist und ein zweites Lager 30 am vom Laufrad 12 abgewandten Ende der Antriebswelle 10 an der entgegengesetzten Seite des Rotors 24 angeordnet ist. Im radial Inneren eines Lagerschildes 32 ist an einem ringförmigen Vorsprung 34 des Lagerschildes 32 eine Lageraufnahme 36 ausgebildet, in der das erste Lager 28 aufgenommen ist, und welches eine zentrale Öffnung 38 aufweist, durch die die Antriebswelle 10 ragt. Das Lagerschild 32 begrenzt gleichzeitig einen Strömungsraum des Gebläses in Richtung des Elektromotors 16 und ist einstückig mit einem ersten Gehäuseteil 42 eines Gehäuses 44 ausgebildet, welches als Strömungs- und Motorgehäuse dient.
Das erste Gehäuseteil 42 erstreckt sich entlang einer Rückseite des Laufrades 12 und bildet im radial äußeren Bereich einen ersten Förderkanal 46 aus, der den Laufschaufeln 14 des Laufrades 12 axial gegenüberliegt. Dieses erste Gehäuseteil 42 ist über seinen Außenumfang an einem zum Gehäuse 44 gehörenden und als Gebläsekopf dienenden zweiten Gehäuseteil 48 befestigt, der das Gehäuse 44 des Seitenkanalgebläses axial begrenzt und in dem ein zweiter Förderkanal 40 ausgebildet ist, der sich mit Ausnahme eines Unterbrecherbereiches über den Umfang erstreckt und wie der erste Förderkanal 46 über einen Einlasskanal 50 Luft ansaugt, welche über die beiden Förderkanäle 46, 40 zu einem Auslasskanal 52 gefördert wird, der in einem sich tangential vom ersten Gehäuseteil 42 erstreckenden Auslassstutzen 54 ausgebildet ist. Das erste Gehäuseteil 42 umgibt den Elektromotor 16 radial und wird durch ein drittes Gehäuseteil 56, welches einen Elektronikraum 58 radial und zum Elektromotor 16 axial begrenzt, an der zum Laufrad 12 gegenüberliegenden Seite geschlossen.
Im dritten Gehäuseteil 56 ist das zweite Lager 30 in einer zentralen zweiten Lagerstelle 60 angeordnet, welche zum Elektronikraum 58 durch einen Lagerdeckel 61 verschlossen ist und von der aus sich das dritte Gehäuseteil 56 radial bis an Seitenwände des ersten Gehäuseteils 42 erstreckt und dort am ersten Gehäuseteil 42 befestigt ist. An der gegenüberliegenden axialen Seite wird der Elektronikraum 58 durch ein viertes Gehäuseteil 62, welches als Deckel dient, geschlossen. Der Einlasskanal 50 wird durch einen Ansaugstutzen 64 begrenzt, der sich entlang der axialen Länge des Stators 18 und des Elektronikraums 58 erstreckt und mit dem den Stator 18 umgebenden ersten Gehäuseteil 42 und dem den Elektronikraum 58 radial umgebenden dritten Gehäuseteil 56 eine gemeinsame Wandfläche 66 aufweist. Entsprechend werden in Strömungsrichtung hintereinander liegende Abschnitte des Ansaugstutzens 64 einstückig mit dem ersten, dritten und vierten Gehäuseteil 42, 56, 62 ausgebildet. Die zwischen dem Stator 18 beziehungsweise dem Elektronikraum 58 und dem Einlasskanal 50 angeordnete gemeinsame Wandfläche 66 dient somit einerseits als Begrenzungsfläche des ersten und des dritten Gehäuseteils 42, 56 und andererseits als Begrenzungsfläche des Einlasskanals 50.
Das Statorblech 20 ist in das erste Gehäuseteil 42 eingepresst und liegt entsprechend vollumfänglich über seine gesamte Länge gegen eine Innenwand 68 des ersten Gehäuseteils 42 an. Die Statorwicklungen 22 befinden sich auf Spulenträgern 70 aus Kunststoff.
In der gemeinsamen Wandfläche 66, welche einerseits den Elektronikraum 58 und andererseits den Ansaugstutzen 64 begrenzt, ist erfindungsgemäß eine Öffnung 74 ausgebildet, über die der Elektronikraum 58 mit dem Einlasskanal 50 stetig fluidisch verbunden ist. Die Wärme erzeugende, auf einer Platine 76 angeordnete Elektronikbauteilen 78 zur Ansteuerung des Gebläses, welche im Elektronikraum 58 angeordnet ist, kann somit mit Luft aus dem Einlasskanal 50 versorgt werden beziehungsweise kann Luft aus dem Elektronikraum 58 in den Einlasskanal 50 abgegeben werden. Diese mögliche Belüftung und Entlüftung des Elektronikraums 58 über die Öffnung 74 führt dazu, dass sich bei steigenden Temperaturen kein zusätzlicher Druck im Elektronikraum 58 aufbauen kann, was zu einem Kondensieren von Wasser und einer erhöhten pneumatischen Belastung der Bauteile führen kann. Entsprechend kann die Lebensdauer der Elektronik erhöht werden. Die Luft, die über den Ansaugstutzen 64 zum Förderkanal 46, 40 gefördert wird, bewirkt bei Drehung des Laufrades 12 eine aktive Kühlung sowohl des Stators 18 beziehungsweise der Statorwicklungen 22 als auch der Leistungselektronikbauteile 78 als auch der Lager 28, 30. So wird die in der Elektronik 78 entstehende Wärme unmittelbar in den Ansaugstutzen 64 abgeführt. Auch verbessert sich die Wärmeabfuhr aus den Lagern 28, 30 sowie den Statorwicklungen 22, aus denen die Wärme über das Statorblech 20 zum Gehäuse 44 beziehungsweise zur gemeinsamen Wandfläche 66, an der der Luftstrom zur aktiven Wärmeabfuhr vorbei führt, abgeleitet wird.
Diese Wärmeabfuhr wird noch dadurch verbessert, dass im Inneren des Ansaugstutzens 64 sich in den Einlasskanal 50 erstreckende Rippen 80 ausgebildet sind, durch die die zum Wärmeübergang dienende Fläche vergrößert wird. Auch am vierten Gehäuseteil 62 sind nach außen zur Umgebung weisende Rippen 82 ausgebildet, so dass über das vierte Gehäuseteil 62 zusätzlich Wärme aus dem Elektronikraum 58 abgeführt werden kann.
Die Anordnung der Öffnung 74 in der Wandfläche 66 zwischen dem Elektronikraum 58 und dem Ansaugstutzen 64 hat den großen Vorteil, dass der Elektronikraum vor eindringendem Spritzwasser und anderen Schmutzwasser zuverlässig geschützt ist. So kann weder im Betrieb entstehendes Schmutzwasser in den Einlasskanal 50 gelangen, in den frische Luft über einen Filter angesaugt wird, noch kann bei Tests mit Hochdruckreinigern oder bei Salzsprühprüfungen Spritzwasser in den Elektronikraum 58 strömen, da keine Öffnung zur Umgebung besteht und der Einlass zum Einlasskanal 50 so angeordnet werden kann, dass auch bei undichtem Filter kein Wasser entlang des Einlasskanals zum Gebläse strömen kann. Zusätzlich kann in der Öffnung 74 noch eine gasdurchlässige und Schmutzstoffe und Wasser abweisende Membran 84 montiert werden. So wird eine zuverlässige Be- und Entlüftung des Elektronikraums 58 ohne zusätzliche Bauteile ermöglicht, durch die die Elektronik zuverlässig vor schädigenden Stoffen geschützt wird.
Es sollte deutlich sein, dass der Schutzbereich der vorliegenden Anmeldung nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Insbesondere können derartige Gebläse für verschiedene Anwendungen verwendet werden. Auch können beispielsweise andere Gebläsearten wie Radialgebläse oder ähnliches verwendet werden. Vor allem sind verschiedene konstruktive Varianten im Vergleich zum Ausführungsbeispiel denkbar, wie eine andere Anbindung der Lager an das umgebende Gehäuse oder die Verwendung einer anderen Gehäuseteilung. Der Antrieb eines derartigen Gebläses kann sowohl über elektronisch kommutierte Elektromotoren als auch über Bürstenmotoren erfolgen, wobei sowohl Innenläufer als auch Außenläufer verwendet werden können.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E 1. Gebläse für einen Verbrennungsmotor mit
einem Elektromotor (16), der einen Stator (18) und einen Rotor (24) aufweist, der an einer Antriebswelle (10) befestigt ist,
einem Gehäuse (44), welches den Elektromotor (16) umgibt, einem Förderkanal (46, 40), welcher im Gehäuse (44) ausgebildet ist, einem Ansaugstutzen (64), der einen Einlasskanal (50) begrenzt und einem Auslassstutzen (54), der einen Auslasskanal (52) begrenzt,
einem Laufrad (12), welches auf der Antriebswelle (10) befestigt ist, und über welches Fluid vom Einlasskanal (50) über den Förderkanal (46, 40) zum Auslasskanal (52) förderbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
im Gehäuse (44) ein Elektronikraum (58) ausgebildet ist, in dem eine Platine (76) mit Elektronikbauteilen (78) angeordnet ist, über die der Elektromotor (16) ansteuerbar ist, wobei das Gehäuse (44) eine Öffnung (74) aufweist, über die der Elektronikraum (58) mit dem Einlasskanal (50) fluidisch verbunden ist.
2. Gebläse für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das den Elektronikraum (58) begrenzende Gehäuse (44) und der Ansaugstutzen (64) eine gemeinsame Wandfläche (66) aufweisen, in welcher die Öffnung (74) zur Verbindung des Einlasskanals (50) mit dem Elektronikraum (58) ausgebildet ist. 3. Gebläse für einen Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass gegenüberliegenden Seite des Elektromotors (16) angeordnet ist und sich der Ansaugstutzen (64) zumindest entlang der axialen Länge des Elektromotors (16) und des Elektronikraums (58) zum Förderkanal (46, 40) erstreckt.
Gebläse für einen Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das den Stator (18) und den Elektronikraum (58) umgebende Gehäuse (44) und der Ansaugstutzen (64) eine gemeinsame Wandfläche (66) aufweisen, an deren einen Seite der Stator (18) anliegt und der Elektronikraum (58) ausgebildet ist und an deren entgegengesetzter Seite der Einlasskanal (50) ausgebildet ist.
Gebläse für einen Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
in der Öffnung (74) eine in beide Strömungsrichtungen gasdurchlässige Membran (84) angeordnet ist.
Gebläse für einen Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
stromaufwärts des Einlasskanals (50) oder im Einlasskanal (50) ein Filter angeordnet ist.
Gebläse für einen Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gehäuse (44) mehrere Gehäuseteile (42, 48, 56, 62) aufweist, welche axial aufeinander angeordnet sind. vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein erstes zentrales Gehäuseteil (42) den Elektromotor (16) radial umgibt und einen axialen Abschnitt des Ansaugstutzens (64) bildet, ein zweites Gehäuseteil (48) den Förderkanal (40, 46) zur zum Elektromotor (16) entgegengesetzten Seite verschließt, ein drittes Gehäuseteil (56) den Elektronikraum (58) radial umgibt und einen zum ersten Gehäuseteil (42) stromaufwärtigen Abschnitt des Ansaugstutzens (64) bildet und ein viertes Gehäuseteil (62) den Elektronikraum (58) verschließt und einen zum dritten Gehäuseteil (56) stromaufwärtigen Abschnitt des Ansaugstutzens (64) bildet.
9. Gebläse für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
am vierten Gehäuseteil (62) bezüglich des Elektronikraums (58) nach außen weisende Rippen (82) ausgebildet sind.
10. Gebläse für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
am dritten Gehäuseteil (56) eine Lagerstelle (60) der Antriebswelle (10) ausgebildet ist, welche zum Elektronikraum (58) geschlossen ist.
11. Gebläse für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
im ersten Gehäuseteil (42) und im zweiten Gehäuseteil (48) jeweils ein Förderkanal (40, 46) eines zweikanaligen Seitenkanalgebläses ausgebildet ist, dessen Laufrad (12) zwischen den beiden Förderkanälen (40, 46) angeordnet ist.
12. Gebläse für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass Einlasskanal (50) weisende Rippen (80) ausgebildet sind.
3. Gebläse für einen Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Stator (18) fest gegen eine radiale Innenwand (68) des Gehäuses (44) anliegt.
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