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Title:
COOLING DEVICE FOR AN ILLUMINATION UNIT ON A MOTOR VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/233579
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a cooling device (100) for an illumination unit on a motor vehicle, in particular for an LED front headlamp, at least comprising a metal base plate (1), a heat sink (2), and a fan (4) accommodated on a fan mount (3), the heat sink (2) and the fan mount (3) being arranged on the base plate (1) in such a way that an air flow that can be generated by the fan (4) is directed to the heat sink (2). According to the invention, the fan mount (3) is made of a metal.

Inventors:
KOERDT CHRISTIAN (DE)
MUSCH ALEXANDER (DE)
Application Number:
PCT/EP2022/060508
Publication Date:
November 10, 2022
Filing Date:
April 21, 2022
Export Citation:
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Assignee:
HELLA GMBH & CO KGAA (DE)
International Classes:
F21S45/43; F21S45/49
Domestic Patent References:
WO2016013447A12016-01-28
WO2009110085A12009-09-11
Foreign References:
DE102012222340A12014-06-05
US10337690B22019-07-02
EP2598793B12021-04-14
CN109973923A2019-07-05
CN208566550U2019-03-01
DE102013017022A12015-04-16
KR20160034682A2016-03-30
JP2014203993A2014-10-27
DE102012222340A12014-06-05
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Claims:
Patentansprüche

1. Kühlvorrichtung (100) für eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahr zeugs, insbesondere für einen LED-Frontscheinwerfer, wenigstens umfas send eine metallische Grundplatte (1), einen Kühlkörper (2) und einen an ei ner Lüfterhalterung (3) aufgenommenen Lüfter (4), wobei der Kühlkörper (2) und die Lüfterhalterung (3) auf der Grundplatte (1) angeordnet sind, derart, dass ein mittels des Lüfters (4) erzeugbarer Luftstrom auf den Kühlkörper

(2) gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüfterhalterung (3) aus einem Metall ausgebildet ist.

2. Kühlvorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüfterhalterung (3) einstückig ausgebildet ist.

3. Kühlvorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüfterhalterung (3) einen Kontaktabschnitt (31) aufweist, wobei der Kontaktabschnitt (31) einen großflächigen Kontakt mit der Grundplatte (1) ausbildet.

4. Kühlvorrichtung (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmeleitmittel, insbesondere eine Wärmeleitfo lie oder eine Wärmeleitpaste, zwischen der Grundplatte (1) und einem auf der Grundplatte (1) angeordneten Kontaktabschnitt (31) der Lüfterhalterung

(3) angeordnet ist.

5. Kühlvorrichtung (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüfterhalterung (3) einen rahmenartigen Aufnah meabschnitt (32) zur Aufnahme des Lüfters (4) aufweist. 6. Kühlvorrichtung (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüfterhalterung (3) elastisch verformbare Füge mittel (33) aufweist, sodass der Lüfter (4) mittels federndem Einspreizen mit der Lüfterhalterung (3) zusammengesetzt ist.

7. Kühlvorrichtung (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüfterhalterung (3) als ein Stanzbiegeteil ausge bildet ist.

8. Kühlvorrichtung (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüfterhalterung (3) aus einem Stahl ausgebildet ist.

9. Kühlvorrichtung (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüfterhalterung (3) mittels Schraubverbindungen (5) und/oder Nietverbindungen auf der Grundplatte (1) befestigt ist.

10. Kühlvorrichtung (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüfterhalterung (3) und der Kühlkörper (2) auf ei ner Rückseite (11) der Grundplatte (1) angeordnet sind, wobei eine Vorder seite der Grundplatte (1) zur Aufnahme eines Leuchtmittels der Beleuch tungseinrichtung vorgesehen ist.

Description:
Kühlvorrichtung für eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für eine Beleuchtungseinrich tung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere für einen LED-Frontscheinwerfer wenigstens umfassend eine metallische Grundplatte und einen Kühlkörper und einen an einer Lüf terhalterung aufgenommenen Lüfter, wobei der Kühlkörper und die Lüfterhalterung auf der Grundplatte angeordnet sind, derart, dass ein mittels des Lüfters erzeugbarer Luft strom auf den Kühlkörper gerichtet ist.

STAND DER TECHNIK

Zur Abfuhr der Betriebswärme von Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtungen sind im Stand der Technik Kühlvorrichtungen bekannt. Insbesondere bei leistungsstarken Frontscheinwerfern, beispielsweise basierend auf Matrix-LED-Modulen als Leuchtmit tel, werden aktive Kühlvorrichtungen verwendet, welche üblicherweise einen Kühlkör per und einen zugeordneten Lüfter umfassen, wobei der Kühlkörper im thermischen Kontakt zu den Lichtmodulen steht und ein mittels des Lüfters erzeugter Luftstrom zur Kühlung auf den Kühlkörper gerichtet ist. Der Kühlkörper und der Lüfter sind dabei auf einer gemeinsamen Grundplatte angeordnet, wozu der Lüfter üblicherweise in einer aus Kunststoff gefertigten, typischerweise mehrteiligen Lüfterhalterung aufgenommen ist.

Zur Erhöhung der Kühlleistung einer aktiven Kühlvorrichtung schlägt die DE 102012 222340 A1 vor, die von dem Lüfterrad überstrichene Fläche an mindestens einer Seite über die von der zugewandten Stirnseite des Kühlkörpers gebildete Fläche her ausragen zu lassen, derart, dass der von dem Lüfterrad generierte Luftstrom nicht nur den Kühlkörper durchströmt, sondern auch zur Kühlung umliegender Komponenten beiträgt.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine alternative Ausgestaltung einer Kühlvorrichtung für eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs vorzuschlagen, welche eine optimierte Kühlleistung bei kompaktem Baumaß aufweist.

Diese Aufgabe wird durch eine Kühlvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des An spruchs 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Lüfterhalterung aus einem Metall ausgebildet ist.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, die hohe thermische Leitfähigkeit von Me tallen zu nutzen, um die Lüfterhalterung in signifikantem Maße an der Abfuhr der Be triebswärme der Leuchtmittel zu beteiligen. Die Ausbildung der Lüfterhalterung aus ei nem Metall gewährleistet einen schnellen Wärmeübertrag von der metallischen Grundplatte auf die Lüfterhalterung, sowie eine schnelle und homogene Erwärmung der gesamten Lüfterhalterung, deren freie Oberfläche folglich zur Wärmeabgabe mit tels Wärmestrahlung und insbesondere Konvektion beiträgt. Im Vergleich zu der im Stand der Technik gebräuchlichen Verwendung einer Lüfterhalterung aus einem Kunststoff weist die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung somit eine höhere Kühlleis tung auf, ohne dass das Baumaß der Kühlvorrichtung oder die Leistung des Lüfters vergrößert werden müsste.

In vorteilhafter Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung ist die Lüf terhalterung einstückig ausgebildet. Eine einstückige und insbesondere materialein heitliche Ausbildung vermeidet thermische Widerstände, welche an der Kontaktstelle zwischen unterschiedlichen Bauteilen bei einer mehrteiligen Ausführungsform auftre- ten, und gewährleistet somit eine homogene und schnelle Erwärmung der gesamten Lüfterhalterung. Ein weiterer Vorteil der einstückigen Ausbildung besteht in der Mon tage- bzw. Demontagefreundlichkeit der Kühlvorrichtung im Vergleich zu den üblicher weise mehrteilig ausgebildeten Lüfterhalterungen aus dem Stand der Technik. Mit weiterem Vorteil weist die Lüfterhalterung einen Kontaktabschnitt auf, wobei der Kontaktabschnitt einen großflächigen Kontakt mit der Grundplatte ausbildet. Der Kon takt zwischen Kontaktabschnitt und Grundplatte bildet den wesentlichen thermischen Übergang zwischen den Bauteilen, und eine großflächige Ausbildung gewährleistet ei nen zur effektiven Entwärmung notwendigen großen Wärmestrom in die Lüfterhalte rung. Der Kontakt zwischen Kontaktabschnitt und Grundplatte kann beispielsweise eine flächige Erstreckung aufweisen, welche einen Großteil desjenigen Oberflächen bereichs der Grundplatte einnimmt, der nicht durch den Kühlkörper belegt ist.

Vorzugsweise kann ein Wärmeleitmittel, insbesondere eine Wärmeleitfolie oder eine Wärmeleitpaste, zwischen der Grundplatte und einem auf der Grundplatte angeordne tem Kontaktabschnitt der Lüfterhalterung angeordnet sein. Der Kontaktabschnitt weist die zur Wärmeübertragung von der Grundplatte auf die Lüfterhalterung vorgesehene Kontaktfläche auf und ein zwischen dieser Kontaktfläche und der Grundplatte ange ordnetes Wärmeleitmittel gewährleistet, dass die gesamte Kontaktfläche in thermi schem Kontakt mit der Grundplatte steht. Etwaige Unebenheiten auf der Kontaktfläche bzw. auf der Oberfläche der Grundplatte werden durch das Wärmeleitmittel ausgegli chen. Wärmeleitfolien und Wärmeleitpasten basieren beispielsweise auf einem Sili konelastomer oder Silikonöl und können funktionale Additive zur Erhöhung des Wär medurchgangskoeffizienten aufweisen.

In vorteilhafter Ausführungsform weist die Lüfterhalterung einen rahmenartigen Auf nahmeabschnitt zur Aufnahme des Lüfters auf. Ein rahmenartiger, d.h., den Lüfter um fänglich umlaufender Aufnahmeabschnitt, weist eine große freie Oberfläche auf, und ist daher zur Wärmeabfuhr besonders geeignet. Weiterhin sind Montage und Demon tage des Lüfters in einem solchen rahmenartigen Aufnahmeabschnitt schnell und ein fach möglich.

Beispielsweise weist die Lüfterhalterung elastisch verformbare Fügemittel auf, sodass der Lüfter mittels federndem Einspreizen mit der Lüfterhalterung zusammengesetzt ist. Montageseitig werden die Fügemitteln beim federnden Einspreizen zunächst elas tisch verformt und nach dem Einschieben des Lüfters in dessen Endposition in der Lüfterhalterung erfolgt eine elastische Rückfederung der Fügemittel und Bildung einer vorgespannten haltenden Verbindung zwischen Lüfter und Lüfterhalterung.

Vorzugsweise ist die Lüfterhalterung als ein Stanzbiegeteil ausgebildet. Stanz- und Biegeprozesse gewährleisten ein hohes Maß an konstruktiver Freiheit und sind be sonders geeignet, um eine einstückige Lüfterhalterung zu fertigen.

Beispielsweise ist die Lüfterhalterung aus einem Stahl ausgebildet. Stähle weisen zwar im Vergleich zu anderen Metallen, wie etwa Aluminium oder Kupfer, eine gerin gere Wärmeleitfähigkeit auf, bieten jedoch die notwendigen mechanischen Eigen schaften, um als eine Lüfterhalterung eine vibrationsfreie und robuste Flalterung des Lüfters zu gewährleisten. Je nach konkreter Ausführungsform der Kühlvorrichtung können beispielsweise Edelstähle, gehärtete Stähle oder angelassene Stähle verwen det werden.

Beispielsweise ist die Lüfterhalterung mittels Schraubverbindungen und/oder Nietver bindungen auf der Grundplatte befestigt. Insbesondere muss die Befestigung derart erfolgen, dass ein großflächiger Kontakt zwischen Grundplatte und Lüfterhalterung be steht, sodass ein effizienter Wärmeübergang zwischen diesen Bauteilen gewährleistet ist.

In einer typischen Ausführungsform sind die Lüfterhalterung und der Kühlkörper auf einer Rückseite der Grundplatte angeordnet, wobei eine Vorderseite der Grundplatte zur Aufnahme eines Leuchtmittels der Beleuchtungseinrichtung vorgesehen ist. Die Entwärmung des Leuchtmittels erfolgt somit über die von dem Leuchtmittel abge wandte Rückseite der Grundplatte.

BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Kühlvor richtung,

Fig. 2a und 2b: perspektivische Ansichten einer erfindungsgemäßen Lüfterhalte rung mit Lüfter, und

Fig. 3 eine abgewickelte Darstellung einer erfindungsgemäßen Lüf terhalterung.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung 100, umfassend die metallische Grundplatte 1 , den Kühlkörper 2 und den an der Lüf terhalterung 3 aufgenommenen Lüfter 4, wobei der Kühlkörper 2 und die Lüfterhalte rung 3 derart auf der Grundplatte 1 angeordnet sind, dass ein mittels des Lüfters 4 er zeugbarer Luftstrom auf den Kühlkörper 2 gerichtet ist. Der Kühlkörper 2 und die Lüf terhalterung 3 sind auf der Rückseite 11 der Grundplatte 1 angeordnet und die gegen überliegende, abgewandte Vorderseite der Grundplatte 1 ist zur Aufnahme eines Leuchtmittels der Beleuchtungseinrichtung vorgesehen, insbesondere zur Aufnahme eines Matrix-LED-Moduls als Lichtmodul eines Frontscheinwerfers.

Die Lüfterhalterung 3 ist erfindungsgemäß aus einem Metall ausgebildet und weist eine einstückige und materialeinheitliche Bauform auf. Der Kontaktabschnitt 31 der Lüfterhalterung 3 bildet einen großflächigen Kontakt mit der Grundplatte 1 , welcher durch die Schraubverbindungen 5 fixiert ist. Vorzugsweise ist zwischen der Grund platte 1 und dem Kontaktabschnitt 31 ein Wärmeleitmittel angeordnet, welches für eine große effektive Kontaktfläche des thermischen Übergangs zwischen Grundplatte 1 und Kontaktabschnitt 31 sorgt. Die von der Grundplatte 1 abgewandte Oberfläche des Kontaktabschnitts 31 , sowie die Oberfläche des rahmenartigen Aufnahmeab schnitts 32, welcher sich umfänglich um den Lüfter 4 erstreckt, fungieren erfindungs gemäß als zusätzliche Kühlflächen, d.h., die von dem Leuchtmittel über die Grund platte 1 in die Lüfterhalterung 3 eingeleitete Wärme kann über diese Flächen, insbe sondere mittels Konvektion, abgeführt werden.

Die Fig. 2a und 2b zeigen perspektivische Ansichten der erfindungsgemäßen Lüf terhalterung 3 mit dem darin aufgenommenen Lüfter 4. Sichtbar sind die seitlich im Aufnahmeabschnitt 32 angeformten die Fügemittel 33 in Gestalt von elastisch ver formbaren Zungen sichtbar, welche beim Einsetzen des Lüfters 4 in den Aufnahmeab schnitt 32 zunächst elastisch verformt werden und den Lüfter 4 anschließend in Rich tung auf die gegenüberliegende Seite des rahmenartigen Aufnahmeabschnitts 32 Vor spannen, sodass eine haltende Verbindung entsteht. Die elastisch verformbaren Fü gemittel 33 sind insbesondere auch in der Lage, im Betrieb des Lüfters 4 auftretende Vibrationen in gewissem Maße zu dämpfen.

Die Fig. 3 zeigt eine vollständig in die Figurenebene abgewickelte Darstellung der er findungsgemäßen Lüfterhalterung 3, welche als ein einstückiges Stanzbiegeteil aus einem Metallblech ausgebildet ist. Die Oberflächen des Kontaktabschnitts 31 sowie des Aufnahmeabschnitts 32 stehen erfindungsgemäß zur zusätzlichen Wärmeabgabe zur Verfügung.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angege bene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denk bar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung o- der den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.

Bezugszeichenliste

100 Kühlvorrichtung

1 Grundplatte

11 Rückseite

2 Kühlkörper

3 Lüfterhalterung

31 Kontaktabschnitt

32 Aufnahmeabschnitt

33 Fügemittel

4 Lüfter

5 Schraubverbindung