DE102010040629A1

DE102010040629A1 - Motorkühlungsgebläse

Info

Publication number: DE102010040629A1
Application number: DE201010040629
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Aschermann Uwe
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2010-09-13
Filing date: 2010-09-13
Publication date: 2012-03-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Motorkühlungsgebläse, insbesondere für einen Antriebsmotor eines Kraftfahrzeuges, umfassend einen Elektromotor (2), welcher ein auf der Motorwelle (3) des Elektromotors (2) angeordnetes Lüfterrad (4) antreibt. Bei einem Motorkühlungsgebläse, welches bei vorgegebenen Fahrsituationen des Kraftfahrzeuges bei optimalem Kühleffekt einen reduzierten Energieverbrauch gewährleistet, ist das Lüfterrad (4) bei ausgeschaltetem Elektromotor (2) auf der Motorwelle (3) oder mit der Motorwelle (3) frei bewegbar.

Description

Die Erfindung betrifft ein Motorkühlungsgebläse, insbesondere für einen Antriebsmotor eines Kraftfahrzeuges, umfassend einen Elektromotor, welcher ein auf der Motorwelle des Elektromotors angeordnetes Lüfterrad antreibt.
Es sind Motorkühlergebläse bekannt, die von einem Elektromotor angetrieben werden. Auf der Motorwelle des Elektromotors ist dabei ein Lüfterrad starr aufgepresst oder aufgeschraubt. Ein solches Motorkühlungsgebläse ist zwischen dem Antriebsmotor eines Kraftfahrzeuges, beispielsweise einem Verbrennungsmotor, und einem Kühler angeordnet und wird eingeschaltet, um das vom Verbrennungsmotor her kommende aufgeheizte Kühlwasser in einem vorgebauten Kühler abzukühlen.
Bei schneller Fahrt wird der Lüfter von dem Fahrtwind des Kraftfahrzeuges angetrieben, was auch passiert, wenn der Elektromotor ausgeschaltet ist. Da das Lüfterrad starr auf der Motorwelle montiert ist, muss das Lüfterrad in diesem Fall den Elektromotor gegen eine innere Reibung, welche durch Lager, Dichtungen, Bürsten und Ähnliches verursacht wird, mit drehen. Diese Reibung führt dazu, dass das Lüfterrad sich eventuell gar nicht oder nur langsam dreht. Ein stillstehender bzw. langsam laufender Lüfter stellt dabei einen hohen Strömungswiderstand für die Kühlluft dar, was bedeutet, dass das Lüfterrad die mögliche Kühlluft reduziert und somit der gewünschte Kühleffekt nicht eintritt. Dies hat zur Folge, dass auch bei hohen Fahrgeschwindigkeiten der Elektromotor eingeschaltet werden muss, um das Lüfterrad zu betätigen, was zu einem erhöhten Energieverbrauch führt und die Batterie des Kraftfahrzeuges belastet.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, ein Motorkühlungsgebläse anzugeben, welches bei vorgegebenen Fahrsituationen des Kraftfahrzeuges bei optimalem Kühleffekt einen reduzierten Energieverbrauch gewährleistet.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass das Lüfterrad bei ausgeschaltetem Elektromotor auf der Motorwelle oder mit der Motorwelle frei bewegbar ist. Dies hat den Vorteil, dass bei einer schnellen Fahrt das Lüfterrad allein durch den Fahrtwind angetrieben wird, wodurch der Kühlvorgang verbessert wird. Der auf Grund des Fahrtwindes entstehende hohe Staudruck am Lüfterrad treibt das Lüfterrad an, ohne dass Schäden am Elektromotor in Folge von Reibung in den Motorlagern oder an den Bürsten des Elektromotors auftreten. Gleichzeitig wird der Energiehaushalt des Kraftfahrzeuges dabei optimal ausgenutzt. Die Batterie des Kraftfahrzeuges wird auf Grund des abgeschalteten Elektromotors bei schnellen Fahrten nicht belastet und trotzdem ein hoher Kühleffekt erreicht.
Vorteilhafterweise ist das Lüfterrad über einen Freilauf mit der Motorwelle des Elektromotors verbunden. Durch die Verwendung des Freilaufes kann das Lüfterrad wesentlich leichter durch den Fahrtwind angetrieben werden. Hierdurch wird der durch den Lüfter dargestellte Strömungswiderstand verringert und damit gleichzeitig die Kühlleistung verbessert.
In einer Ausführungsform ist der Freilauf in das Lüfterrad integriert. Da das Lüfterrad mit dem Freilauf bereits ein Teil bildet, vereinfacht sich die Herstellung des Motorkühlungsgebläses. Bei der Montage des Lüfterrades entfallen dabei zusätzliche Arbeitsschritte.
In einer besonders komfortablen Ausgestaltung ist der Freilauf in eine Nabe des Lüfterrades eingespritzt. Auf diese Art und Weise wird der Freilauf sehr einfach mit nur geringem Arbeitsaufwand an dem Lüfterrad befestigt.
Alternativ ist der Freilauf Bestandteil des Elektromotors. Bei dieser Variante ist das Lüfterrad fest an der Motorwelle arretiert, während Teile des Elektromotors sich entsprechend dem Freilauf in eine Richtung frei bewegen bzw. die Bewegung in die andere Richtung nur bei Betrieb des Elektromotors ausgeführt werden kann. Auch dadurch ist bei Auftreten eines starken Fahrtwindes das Lüfterrad frei beweglich.
In einer Weiterbildung ist der Freilauf innerhalb des Elektromotors, insbesondere zwischen einem Rotor und der Motorwelle des Elektromotors, angeordnet. Dies hat zur Folge, dass die Motorwelle des Elektromotors in ihre Bewegungsrichtung durch den Freilauf bestimmt wird. Daraus resultiert, dass im Betrieb des Elektromotors die Motorwelle mit dem fest daran verankerten Lüfterrad bewegt wird, während auf Grund des Freilaufes bei ausgeschaltetem Elektromotor die Motorwelle mit dem Lüfterrad durch den hohen Staudruck, welcher durch den Fahrtwind erzeugt wird, gedreht wird.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon soll anhand der in der Zeichnung dargestellten Figur näher erläutert werden.
Es zeigt:
1: Motorkühlungsgebläse mit Freilauf
In 1 ist ein Motorkühlungsgebläse 1 dargestellt, wie es in einem Kraftfahrzeug zwischen einem Verbrennungsmotor und dem Kühler angeordnet ist. Das Motorkühlungsgebläse 1 weist einen Elektromotor 2 auf, wobei sich auf der Motorwelle 3 des Elektromotors 2 ein Lüfterrad 4 befindet. Dieses Lüfterrad 4 besteht aus mehreren Lüfterblättern 5, die am Ende ihrer radialen Erstreckung von einem Lüftermantel 6 umschlossen sind.
Zwischen der Motorwelle 3 und der Nabe 8 des Lüfterrades 4 ist ein Freilauf 7 angeordnet. Bei diesem Freilauf 7 handelt es sich um eine Vorrichtung, die das Lüfterrad 4 von der Drehbewegung entkoppelt. Das heißt, in Abhängigkeit davon, in welche Richtung sich das Lüfterrad 4 bewegt, wird das Lüfterrad 4 einmal fest mit der Motorwelle 3 verbunden und dann von dem Elektromotor 2 angetrieben. Ist der Elektromotor 2 außer Betrieb, wird das von der Motorwelle 3 entkoppelte Lüfterrad 4 vom Fahrtwind des Kraftfahrzeuges angetrieben. Der Fahrtwind erzeugt dabei einen Staudruck vor dem Lüfterrad 4, welcher ausreichend ist, um das Lüfterrad 4 zu bewegen.
Vorteilhafterweise ist der Freilauf 7 in die Nabe 8 des Lüfterrades 4 eingespritzt und wird gleichzeitig mit dem Lüfterrad 4 auf die Motorwelle 3 des Elektromotors 2 montiert. Durch die freie Beweglichkeit des Lüfterrades 4 bei ausgeschaltetem Elektromotor 2 vermindert sich der Strömungswiderstand durch das Lüfterrad 4. Dadurch muss der Elektromotor 2 des Motorkühlungsgebläses 1 seltener eingeschaltet werden, was das Bordnetz des Kraftfahrzeuges entlastet.
Das so ausgeführte Motorkühlungsgebläse 1 hat die Aufgabe, das in dem vor dem Lüfterrad 4 angeordneten und nicht weiter dargestellten Kühler enthaltene Kühlwasser, welches von dem Verbrennungsmotor aufgeheizt wurde, abzukühlen. Da bei hohen Fahrgeschwindigkeiten des Kraftfahrzeuges der Elektromotor 2 des Motorkühlungsgebläses 1 nicht eingeschaltet werden muss, um das Lüfterrad 4 zu bewegen, wird die Batterie des Kraftfahrzeuges entlastet und die Energiebilanz des Fahrzeuges verbessert.
Vorteilhafterweise lässt sich die vorliegende Erfindung insbesondere bei Elektromotoren anwenden, die als elektronisch kommutierte Motoren ausgebildet sind. Bei solchen elektronisch kommutierten Motoren treten üblicherweise Probleme in der Elektronik auf, wenn der elektronisch kommutierte Motor durch das starr an der Motorwelle 3 befestigte Lüfterrad 4 angetrieben wird. Ein solcher Windmilling-Betrieb wird zuverlässig unterbunden.
Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung insbesondere für Elektrofahrzeuge von besonderer Bedeutung, da sich hier der anderweitige Verbrauch der in der Fahrzeugbatterie gespeicherten Energie sofort auf die Reichweite des Kraftfahrzeuges auswirkt.

Claims

Motorkühlungsgebläse, insbesondere für einen Antriebsmotor eines Kraftfahrzeuges, umfassend einen Elektromotor (2), welcher ein auf der Motorwelle (3) des Elektromotors (2) angeordnetes Lüfterrad (4) antreibt, dadurch gekennzeichnet, dass das Lüfterrad (4) bei ausgeschaltetem Elektromotor (2) auf der Motorwelle (3) oder mit der Motorwelle (3) frei bewegbar ist.
Motorkühlungsgebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lüfterrad (4) über einen Freilauf (7) mit der Motorwelle (3) des Elektromotors (2) verbunden ist.
Motorkühlungsgebläse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (7) in das Lüfterrad (4) integriert ist.
Motorkühlungsgebläse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (7) in eine Nabe (8) des Lüfterrades (4) eingespritzt ist.
Motorkühlungsgebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (7) Bestandteil des Elektromotors (3) ist.
Motorkühlungsgebläse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (7) innerhalb des Elektromotors (2), insbesondere zwischen einem Rotor und der Motorwelle (3) des Elektromotors (2), angeordnet ist.