DE19644432A1 - Gebläse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gebläse gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Derartige Gebläse werden zu Belüftungs-, Beheizungs- und/oder Klimatisierungszwecken in Fahrzeugen eingesetzt. Meist werden sie als vormontierte Einheit geliefert. Die Einheit wird in Kompaktform beispielsweise in eine Klimaanlage verbaut und verbleibt dort regelmäßig bis zum Ende der Lebensdauer des Fahrzeugs, wenn nicht zuvor ein Störfall auftritt.

Nachdem die Wartung von Gebläsen, insbesondere der Gebläse­ motoren, kostenintensiv ist und andererseits auch vielfach lange Garantiezeiten gewünscht werden, ist es wichtig, daß keine vorzeitigen Störfälle auftreten, die aus Sicherheits­ gründen dann meist ohnehin einen Komplettaustausch bedingen.

Andererseits besteht Kostendruck, der bedingt, daß besonders aufwendige und teure Maßnahmen ohnehin nicht in Betracht kom­ men. Trotz dieses Kostendrucks muß das Gebläse selbstverständ­ lich eigensicher sein, so daß die verschiedenen möglichen un­ günstigen Betriebszustände wie Falschpolung, Blockade des Flü­ gelrads und dergleichen nicht zum Brandfall führen.

Um eine derartige Brandsicherheit zu gewährleisten, ist es be­ kannt geworden, den Motor des Gebläses über eine Fahrzeugsi­ cherung zu sichern. Diese löst bei Kurzschluß aus, wobei sie so bemessen ist, daß auch durch Blockade des Gebläserotors aufgrund des abnehmenden Motorwiderstands eine Auslösung erfolgt.

Andererseits ist es üblicherweise gewünscht, daß das Gebläse neben der Stufe mit voller Leistung und dem ausgeschalteten Zustand über mindestens zwei Stufen reduzierter Leistung ver­ fügt, die üblicherweise aus Kostengründen über entsprechend dimensionierte Vorwiderstände realisiert werden. Diese zusätz­ lichen Stufen bedingen eine entsprechende größere Anzahl von Leitungen zum Gebläse, so daß die Gefahr von Falschpolungen steigt. Andererseits steigt der Strom durch den Motor auch bei einer Blockade des Rotors bei in Serie geschaltetem Vorwider­ stand je nach Dimensionierung des Vorwiderstandes nicht so stark an, daß die Hauptsicherung auslöst. Das Widerstandsele­ ment, beispielsweise ein entsprechender Keramikwiderstand, wird dann so heiß, daß es selbst gegebenenfalls einen Brand auslösen kann. Um diesen ungünstigen Betriebszustand zu ver­ hindern, ist es bekannt geworden, in Reihe zwischen dem Motor und der Reihenschaltung der Widerstandselemente eine Mikro­ temperatursicherung einzufügen. Die Mikrotemperatursicherung löst aus, wenn eine entsprechende Temperatur vorliegt.

Nachdem trotz dieser Vorsichtsmaßnahmen bei mehrstufigen Ge­ bläsen eine übermäßige Erhitzung nicht ausgeschlossen werden konnte, ist es vorgeschlagen worden, die Auslösetemperatur der Mikrotemperatursicherung weiter abzusenken.

Obwohl hierdurch die geforderte Sicherung gegen Brandgefahr realisierbar ist, läßt sich nicht mehr sicher vermeiden, daß die Mikrotemperatur im Normalbetrieb bei ungünstigen Umge­ bungsbedingungen auslöst. Eine derartige Fehlauslösung erhöht jedoch die Wartungskosten drastisch, so daß sie mit Sicherheit vermieden werden muß.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Gebläse gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 zu schaffen, das weit­ gehend gegen Fehlauslösungen gefeit ist, preisgünstig herzu­ stellen ist, und dennoch eine sichere Absicherung gegen eine Brandgefahr auch bei ungünstigen Betriebszuständen wie Falsch­ polung usw. bietet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprü­ chen.

Überraschend läßt sich die Auslösetemperatur der Mikrotempera­ tursicherungen mit der erfindungsgemäßen Anordnung von in Wär­ meleitverbindung mit dem Widerstandselement angeordneten Tem­ peratursicherungen soweit ohne Brandgefahr steigern, daß keine Fehlauslösungen auch unter besonders ungünstigen Umgebungsum­ ständen zu befürchten sind. Eine Fehlpolung oder ein Kurz­ schluß, die zu einem übermäßigen Strom durch ein Widerstands­ element führt, erwärmt dieses soweit, daß mindestens die zuge­ ordnete Mikrotemperatursicherung auslöst. Durch die Wärmeleit­ verbindung auch der Widerstandselemente zueinander dienen die­ se als Temperaturpuffer füreinander, so daß das je stärker be­ lastete Widerstandselement einen größeren Abstrahlkörper auf­ weist, als wenn es separat angeordnet wäre. Hierdurch läßt sich die Normaltemperatur - aber auch die Temperatur unter ungün­ stigen Betriebszuständen - soweit absenken, daß eine Fehlaus­ lösung ausgeschlossen ist.

Beispielsweise hat das erste Widerstandselement einen Wider­ standswert, der lediglich ein Drittel des Widerstandswerts des zweiten Widerstandselements beträgt. Bei Einschaltung der mittleren Stufe für das Gebläse fließt Strom lediglich durch das erste Widerstandselement, so daß ein relativ hoher Strom und damit ein entsprechend vergleichsweise großer Spannungsab­ fall vorliegt. Die durch diese Werte erzeugte Wärme wird be­ vorzugt in den gesamten Keramikkörper, auf dem sich die Wider­ standselemente befinden, verteilt.

Dementsprechend ist es bevorzugt, trotz des geringen Wider­ standswerts etwa die Hälfte des Keramikkörpers für das Wider­ standselement zu verwenden. Erfindungsgemäß reicht es aus, wenn eine gewisse Überlappung zwischen dem Widerstandselement und der zugeordneten Temperatursicherung vorliegt. Die im Kurzschlußfall abgestrahlte Wärme des Widerstandselements reicht dann aus, um die - übrigens auch sehr preisgünstige - Mikrotemperatursicherung auszulösen und somit den Brandfall sicher zu vermeiden. Der Kurzschlußfall kann sowohl durch einen Kurzschluß der entsprechenden Anschlußkabel mit der Fahrzeugmasse, als auch durch eine versehentliche Falschpolung erzeugt werden.

Erfindungsgemäß wird es bevorzugt, daß die Mikrotemperatursi­ cherungen nicht in Anlage mit den Widerstandswicklungen der Widerstandselemente sind, sondern an sich bekannter Weise in einem Abstand von beispielsweise 1 mm über diesen montiert sind. Dieser Abstand reicht aus, um die Wärmestrahlung der Wi­ derstandselemente sicher zu übertragen, während eine kurzzei­ tige, versehentliche Falschpolung, die sofort bemerkt wird und nicht schädlich ist, da keine Überhitzung stattfindet, noch nicht zum Auslösen der Mikrotemperatursicherung führt.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale sind in der nach­ folgenden Beschreibung einer Ausführungsform anhand der Zeich­ nungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Ausführungsform eines Zeit­ netzwerks für die Ansteuerung des Elektromotors für ein erfindungsgemäßes Gebläse;

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Schaltnetzwerk von unten; und

Fig. 3 ein elektrisches Ersatzschaltbild für das Schaltnetz­ werk gemäß Fig. 1 und 2.

Ein erfindungsgemäßes Schaltnetzwerk 10 weist einen in Fig. 1 nicht dargestellten Schalter, ein erstes Widerstandselement 12 und ein zweites Widerstandselement 14 auf, die aus Fig. 2 bes­ ser ersichtlich sind. Die beiden Widerstandselemente sind als Wicklungen auf einem zylindrischen und vergleichsweise langen Keramikkörper 16 aufgebracht, der sich bevorzugt im Luftstrom des Gebläse befindet und durch das Gebläse demnach gekühlt wird. Der Keramikkörper 16 weist in an sich bekannter Weise eine Durchtrittsausnehmung 18 auf, die den Keramikkörper 16 längs durchtritt und die Kühlung verbessert. Die Durchtritts­ ausnehmung 18 weist zwei einander gegenüberliegende Längsnuten 20 und 22 auf, die für den Eingriff einer Haltespange für den Keramikkörper 16 bestimmt sind.

Jedes Widerstandselement 12, 14 ist mit einer Mikrotemperatur­ sicherung 24, 26 verbunden und zwar je in Reihenschaltung. Die Mikrotemperatursicherungen 24, 26 sind bevorzugt unterhalb der Widerstandselemente 12, 14 angeordnet, so daß die Konvektions­ wärme, die von den Widerstandselementen 12, 14 im Betrieb auf­ steigt, nur in gewissem Masse zu einer Erwärmung der Mikrotem­ peratursicherungen 24, 26 führt. Überraschend verbessert diese Anordnung die Auslösesicherheit, also die Sicherheit, daß die Sicherungen ausschließlich im Fehlerfall ansprechen.

Die Mikrotemperatursicherungen 24 und 26 je mit einem Anschluß mit einem Widerstandselement 12 und 14 und mit dem anderen An­ schluß mit je einem Abgriff 28 bzw. 30 verbunden, der als Stecker für einen Kabelschuh ausgebildet ist, der dem Anschluß des Schaltnetzwerks mit dem Schalter bzw. dem Motor dient.

Die Abgriffe 28 und 30 sind in dem dargestellten Ausführungs­ beispiel - wie aus Fig. 2 ersichtlich - an gegenüberliegenden Enden des Keramikkörpers 16 angeordnet. Bei einer alternativen Ausgestaltung ist es vorgesehen, die Steckkontakte an ein Ende des Keramikkörpers zu verlegen. Diese Anordnung erlaubt die Verwendung einer verpolungssicheren Mehrfachbuchsenanordnung aus temperaturfestem Material. Es versteht sich, daß die Verbindungen zwischen den - ohnehin meist nicht lötbaren - Widerstandsdrähten und den Mikrotemperatursicherungen bzw. den jeweiligen Abgriffen nicht gelötet, sondern bevorzugt über Klemmverbindungen realisiert sind.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß sich das Widerstandselement 12 über nahezu die Hälfte des Keramikkörpers 16 erstreckt. Die von dem Widerstandselement 12 zu verarbeitende Verlustleisung im Betrieb ist nur wenig geringer als die Verlustleistung des Widerstandselements 14, obwohl sein Widerstandswert und der zugehörige Spannungsabfall erheblich geringer ist, da der Be­ triebsstrom entsprechend vergrößert ist.

Das erste Widerstandselement 12 ist mit der ersten Mikrotem­ peratursicherung 24 in Reihe geschaltet, wobei die Mikrotem­ peratursicherung 24 mit dem Abgriff 28 verbunden ist. Das an­ dere Ende des Widerstandselements 24 ist mit einem weiteren Abgriff 32 verbunden, der der Spannungsversorgung in der mitt­ leren Leistungsstufe des Gebläses dient. An dem Abgriff 32 ist ferner das zweite Widerstandselement 14 angeschlossen, das sich als enger gewickelte Spule aus Widerstandsdraht über den restlichen Bereich des Keramikkörpers 16 erstreckt und an sei­ nem anderen Ende mit der Mikrotemperatursicherung 26 verbunden ist. Die Mikrotemperatursicherung 26 ist mit dem Abgriff 30 verbunden, der der Spannungsversorgung in der langsamen Stufe des Gebläses entspricht.

Die Anordnung der Mikrotemperatursicherung 24 und 26 erfolgt so, daß sich beide etwa mittig im übergangsbereich zwischen den beiden Widerstandselementen 12 und 14 befinden, jedoch mit einer gewissen Überlappung zu der je zugehörigen Widerstands­ wicklung.

Aus Fig. 3 ist ein Schaltbild des Schaltnetzwerks 10 ersicht­ lich. Ein Motor 34 wird in einer schnellen Gebläsestufe oder Schaltstellung 36 eines Schalters 38 unter Ausschaltung des Schaltnetzwerks 10 mit Spannung versorgt. Die Absicherung des Motors 34 erfolgt über eine Schmelzsicherung 40 im Bordnetz des Fahrzeugs. In einer mittleren Stufe oder Schalterstellung 42 des Schalters 38 erfolgt eine Verbindung der Bordspannung von beispielsweise 12 Volt zu dem Abgriff 32 des Schaltnetz­ werks 10. In dieser Stellung wird das Widerstandselement 12 und die Mikrotemperatursicherung 24 vom Betriebsstrom durch­ flossen. Das Widerstandselement 12 hat beispielsweise einen Widerstandswert von 0,35 Ohm, so daß sich eine mittlere Lei­ stung des Gebläses und entsprechend auch eine mittlere Ver­ lustleistung im Widerstandselement 12 ergibt.

In einer Langsamstufe 44 des Schalters 38 ist die Betriebs­ spannung mit dem Abgriff 30 verbunden, so daß nacheinander die Mikrotemperatursicherung 26, das zweite Widerstandselement 14, das erste Widerstandselement 12 und die Mikrotemperatursiche­ rung 24 von dem Betriebsstrom durchflossen werden. Hierdurch entsteht ein größerer Spannungsabfall und eine entsprechende Verlustleistung an dem Widerstandselement 14, also entspre­ chend ein kleinerer Spannungsabfall und eine kleinere Verlust­ leistung an dem Widerstandselement 12. Die zugehörige Erwär­ mung der Widerstandselemente liegt in einem Bereich, der eine Auslösung der Mikrotemperatursicherungen 24 und 26 sicher ver­ hindert. Beispielsweise können die Oberflächen des Keramik­ körpers 16 an den zugehörigen Stellen im Normalbetrieb je 80°C heiß werden.

Wenn der Anschlußdraht zwischen der Schaltstellung 42 und dem Abgriff 32 versehentlich Massekontakt hat, löst in der mittle­ ren Stufe 42 die Schmelzsicherung 40 aus. Wenn jedoch die Stu­ fe 44 oder Stufe 36 eingeschaltet sind, wird entweder das erste oder das zweite Widerstandselement mit dem vollen Be­ triebsstrom beaufschlagt. Bei einer Betriebsspannung von 12 Volt ergibt sich ein Strom von 34 Ampere durch das erste Widerstandselement 12 bzw. von etwas über 10 Ampere durch das zweite Widerstandselement 14, also eine Verlustleistung von 410 bzw. 125 W. Diese führt je zur starken Erwärmung des zuge­ hörigen Widerstandselements. Nachdem das Gebläsegehäuse regel­ mäßig aus Kunststoff besteht, bestünde ohne entsprechende Si­ cherungsmaßnahmen die Gefahr, daß ein Brandfall eintritt. Die Mikrotemperatursicherungen haben beispielsweise eine Auslöse­ temperatur von 184°C. Sobald diese Temperatur erreicht ist, löst daher die zugehörige Mikrotemperatursicherung aus und verhindert sicher den Brandfall.

Entsprechende Verlustleistungen und Absicherungszustände erge­ ben sich auch bei Masseschlüssen der anderen Kabel für die je anderen Stufen.

Durch die vergleichsweise hohe Auslösetemperatur der Mikrotem­ peratursicherung ist jedoch andererseits ein erheblicher Si­ cherheitsabstand gegenüber einer Auslösung im Normalbetrieb gewährleistet.

Es versteht sich wie immer, daß sich die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausfürungsformen und Widerstandswerte sowie Auslösetemperaturen beschränkt ist. Beispielsweise läßt sich die Anordnung der Mikrotemperatursicherungen im Verhältnis zu den je zugehörigen Widerstandselementen auch umkehren, wobei die hier dargestellte Ausführungsform jedoch den besonderen Ausführungsvorteil ergibt, daß beide Widerstandselemente mit einem Mittenabgriff auf einem Keramikkörper 16 realisierbar sind. Auch können bei mehrstufigen Gebläsen die Anzahl der Mikrotemperatursicherungen entsprechend der Anzahl der Wider­ standselemente und der Stufen .entsprechend erhöht werden.

Claims (11)

1. Gebläse mit einem Elektromotor mit mindestens zwei elektri­ schen Anschlüssen und mit einem Schaltnetzwerk für die Ansteu­ erung des Elektromotors, das mindestens zwei Widerstandsele­ mente und einen Schalter mit mindestens drei Stellungen für die Einschaltung des Gebläses in einer von mindestens drei Stufen aufweist, wobei eine Sicherung in Reihe zu einem ersten Widerstandselement geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, das das erste und das zweite Widerstandselement (12, 14) in Reihe geschaltet sind und das zweite Widerstandselement (14) zusätz­ lich in Reihe mit einer zweiten Sicherung (26) geschaltet ist und daß die Sicherungen (24, 26) als Temperatursicherungen ausgebildet sind und in Wärmeleitverbindung mit dem Wider­ standselement (12, 14) stehen.

2. Gebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungen Mikrotemperatursicherungen (24, 26).

3. Gebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandselemente (12, 14) als räum­ lich hintereinander angeordnete Widerstandswicklungen oder Schichten auf einem Keramikkörper (16) ausgebildet sind, die zueinander in Wärmeleitverbindung stehen.

4. Gebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungen (24, 26) zu beiden Wider­ standselementen (12, 14) in Wärmeleitverbindung stehen, so daß sie beim überhitzen eines der Widerstandselemente (12, 14) auslösen.

5. Gebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungen (24, 26) als auf einem Ke­ ramikkörper (16) der Widerstandselemente (12, 14) montierte Bauteile ausgebildet sind, die von dem Keramikkörper (16) 0 bis 7, insbesondere etwa 2 mm, beabstandet montiert sind.

6. Gebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandselemente (12, 14) auf einem zylindrischen Keramikkörper (16) auf gleicher Höhe und an ei­ ner anderen Winkelposition, insbesondere in einem Winkel von etwa 60° zueinander an der Unterseite des Widerstandskörpers (16) montiert sind.

7. Gebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung von Widerstandsele­ menten (12, 14) und Sicherungen (24, 26) in der Abfolge Siche­ rung (24) - Widerstandselement (12) - Widerstandselement (14) - Sicherung (26) vorgesehen ist und die Verbindung zwischen den Widerstandselementen (12, 14) als asymmetrische Mittenan­ zapfung einer Widerstandswicklung ausgebildet ist.

8. Gebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrotemperatursicherungen (24, 26) im Übergangbereich zwischen dem ersten und dem zweiten Wider­ standselement (12, 14) angeordnet sind und insbesondere teil­ weise sowohl die Wicklung des ersten als auch die des zweiten Widerstandselements (12, 14) überlappen.

9. Gebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dagegen die Mikrotemperatursicherungen (24, 26) je das zugeordnete Widerstandselement (12, 24) mindestens teilweise überlappen.

10. Gebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beide Mikrotemperatursicherungen (24, 26) eine Auslösetemperatur aufweisen, die im wesentlichen gleich ist und sich insbesondere nicht um mehr als 10°C voneinander unterscheidet.

11. Gebläse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrotemperatursicherungen (24, 26) eine Auslösetemperatur von 1500 bis 200°C und insbesondere von etwa 185°C aufweisen.