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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft Elektromotoranordnungen sowie ein Verfahren zur Montage einer solchen Elektromotoranordnung.
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TECHNISCHER HINTERGRUND
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Obwohl auf beliebige Elektromotoren anwendbar, wird die vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrunde liegende Problematik nachfolgend mit Bezug auf eine Elektromotoranordnung für ein Lüftermodul eines Kraftfahrzeugs, wie es beispielsweise in Kraftfahrzeug-Klimaanlagen eingesetzt wird, näher beschrieben, ohne allerdings die Erfindung dahingehend einzuschränken.
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Ein Lüftermodul dieser Art weist typischerweise diverse Gehäusebauteile, einen Elektromotor und ein Lüfterrad (auch Laufrad genannt) auf, wobei das Lüfterrad von dem Elektromotor angetrieben wird, um einen Luftstrom zu erzeugen. Zum Übertragen eines von dem Elektromotor erzeugten Drehmomentes auf das Lüfterrad muss dieses mit der Welle des Elektromotors drehfest verbunden sein. Dies kann beispielsweise durch Aufpressen einer Nabe des Lüfterrades auf die Welle geschehen. Die Presspassung überträgt das im Betrieb auftretende Drehmoment.
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Wird ein solches Lüftermodul beispielsweise bei einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs eingesetzt, so wird der Elektromotor oftmals in einem Motorhalter gehalten, welcher seinerseits eine Schnittstelle zu weiteren Gehäusebauteilen bildet. Aus Gründen der besseren Handhabung bei der Montage kann es wünschenswert sein, das oft im Vergleich zum Motor recht große Lüfterrad erst dann auf die Welle des Elektromotors aufzupressen, wenn der Motor bereits in dem Motorhalter montiert ist. Auch im Hinblick auf eine präzise Einstellung des Abstandsmaßes von Lüfterrad zu Motorhalter kann eine solche Montagereihenfolge zu bevorzugen sein.
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Beim Aufpressen der Nabe des Lüfterrades ist die Welle an geeigneter Stelle, beispielsweise an einem dem Lüfterrad abgewandten Ende der Welle, abzustützen, um zu verhindern, dass die beim Aufpressvorgang bewirkten, relativ hohen Reaktionskräfte von Bauteilen im Motorinneren aufgenommen werden, die hierfür nicht ausgelegt sind. In diesem Zusammenhang soll beispielsweise verhindert werden, dass die Reaktionskräfte an der Verbindung von Läuferkern und Welle angreifen und diese Verbindung beschädigen. Auch die Beschädigung von Lagern, welche nicht für die Aufnahme solcher Aufpresskräfte ausgelegt sind, muss vermieden werden.
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Zur Kosteneinsparung und zur Vereinfachung der Montage, zur Einsparung von Befestigungselementen und Dichtungen sowie zur Verringerung der Bauteilanzahl kann es von Vorteil sein, den Motorhalter in einem Stück ohne einen separaten Deckel auszuführen. Um in diesem Fall ein Abstützen der Welle auch dann noch zu ermöglichen, wenn der Elektromotor bereits im Motorhalter montiert ist, kann in einem Motorhalterboden eine dem Wellenende gegenüberliegende Öffnung vorgesehen werden, welche für das Abstützen Zugang zu dem Wellenende gewährt und nach dem Aufpressen des Lüfterrades beispielsweise mittels eines Schnappdeckels, zum Beispiel einer Kunststoffkappe, verschlossen werden kann.
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In einigen Anwendungsfällen wird angestrebt, zwischen einer dem Lüfterrad abgewandten Stirnseite des Elektromotors und einer benachbarten Stirnwand des Motorhalters, dem so genannten Motorhalterboden, weitere Bauteile unterzubringen. Insbesondere beim Einsatz eines bürstenlosen Elektromotors kann zwischen dem Motor und der Stirnwand des Motorhalters eine Zwischenwand in Gestalt einer Platine oder Leiterplatte vorgesehen werden, welche Elektronikkomponenten zur Ansteuerung des Elektromotors trägt. Allerdings erlaubt die Zwischenwand dann keinen Zugang mehr zu dem Wellenende, wie er für das Abstützen der Welle benötigt wird.
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Im Falle eines Einsatzes der Elektromotoranordnung in der Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs kann das Lüfterrad auch feuchte Luft ansaugen, und es kann zeitweise Spritzwasser von der Straße bis zu dem Lüftermodul gelangen. Auf der Zwischenwand angebrachte elektronische Bauteile sind gegen die eingetragene Feuchtigkeit zu schützen, um eine Beeinträchtigung ihrer Funktion zu vermeiden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Elektromotoranordnung mit einem Motorhalter ohne separaten Deckel anzugeben, welche auch dann ein nachträgliches Abstützen der Welle ermöglicht, wenn zwischen dem Elektromotor und der Stirnwand des Motorhalters eine Zwischenwand vorgesehen wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Elektromotoranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch eine Elektromotoranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 2, durch ein Montageverfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 und durch ein Montageverfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 16 gelöst.
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Demgemäß sind vorgesehen:
Eine Elektromotoranordnung, insbesondere für den Einsatz in einem Lüftermodul für ein Kraftfahrzeug, vorgesehen, welche folgendes aufweist: einen Elektromotor mit einer Welle; einen Motorhalter, der dafür ausgebildet ist, wenigstens einen Abschnitt des Elektromotors aufzunehmen, und der eine Stirnwand aufweist, die im Bereich eines ersten Endes der Welle mit einer Öffnung versehen ist; eine Zwischenwand, die zwischen dem Elektromotor und der Stirnwand des Motorhalters angeordnet ist und die im Bereich des ersten Endes der Welle eine Aussparung aufweist; und ein Verschlussteil, das in der Aussparung der Zwischenwand befestigt ist und das derart ausgebildet ist, dass es bei Anlegen einer Kraft gegen das Verschlussteil zu dem ersten Ende der Welle hin elastisch verformbar ist.
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Ein Verfahren zur Montage einer Elektromotoranordnung vorgesehen, welches die folgenden Verfahrensschritte aufweist:
- (a1) Bereitstellen eines Elektromotors mit einer Welle;
- (b1) Bereitstellen eines Motorhalters zum wenigstens abschnittsweisen Aufnehmen des Elektromotors, wobei der Motorhalter eine Stirnwand mit einer Öffnung aufweist;
- (c1) Bereitstellen einer Zwischenwand mit einer Aussparung;
- (d1) Befestigen eines Verschlussteils in der Aussparung der Zwischenwand;
- (e1) Aufnehmen des Elektromotors und der Zwischenwand in dem Motorhalter wenigstens abschnittsweise in der Weise, dass die Zwischenwand zwischen dem Elektromotor und der Stirnwand angeordnet wird und dass hierbei die Öffnung und die Aussparung im Bereich eines ersten Endes der Welle angeordnet werden;
- (f1) Anlegen einer Kraft gegen das Verschlussteil mittels eines Abstützelements, wodurch das Verschlussteil zu dem ersten Ende der Welle hin elastisch verformt wird; und
- (g1) Montieren eines Lüfterrades auf die Welle, insbesondere durch Aufpressen einer Nabe auf ein zweites Ende der Welle mittels einer Aufpresskraft, wobei währenddessen die Welle mittels des Abstützelements abgestützt wird.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, die Zwischenwand mit einer Aussparung zu versehen, welche im Zusammenwirken mit der Öffnung in der Stirnwand für ein Abstützen der Motorwelle nach dem Einsetzen des Elektromotors in den Motorhalter einen Zugang zu dem ersten Ende der Welle gewährt. Mittels des elastisch verformbaren Verschlussteils wird ein zuverlässiges Verschließen der Aussparung in der Zwischenwand erreicht. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass durch die Aussparung Feuchtigkeit von der Lüfterradseite in den Zwischenraum zwischen der Zwischenwand und der Stirnwand des Motorhalters eindringt und in dem Zwischenraum angeordnete elektronische Bauteile beeinträchtigt.
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Zudem kann das Verschlussteil bereits in der Aussparung befestigt werden, bevor die Zwischenwand und der Elektromotor in den Motorhalter eingesetzt werden. Dies erleichtert das korrekte Befestigen des Verschlussteils. Nach dem Einbau des Elektromotors und der Zwischenwand in den Motorhalter ermöglicht das Verschlussteil aufgrund seiner elastischen Verformbarkeit zu dem ersten Ende der Welle hin ein Abstützen der Welle des Elektromotors von außerhalb der Elektromotoranordnung beim Aufpressen des Lüfterrades. Ein Beschädigen des Elektromotors beim Aufpressvorgang wird somit vermieden. Nach der Wegnahme der Aufpress- und Stützkraft kehrt das Verschlussteil durch seine Elastizität in seine Ausgangsform und Ausgangsposition zurück, in welcher es die Aussparung in der Zwischenwand verschließt, aber keine Berührung zu dem Wellenende mehr hat.
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Darüber hinaus ist erfindungsgemäß eine Elektromotoranordnung, insbesondere für den Einsatz in einem Lüftermodul für ein Kraftfahrzeug, vorgesehen, welche aufweist: einen Elektromotor mit einer Welle; einen Motorhalter, der dafür ausgebildet ist, wenigstens einen Abschnitt des Elektromotors aufzunehmen, und der eine Stirnwand aufweist, die im Bereich eines ersten Endes der Welle mit einer Öffnung versehen ist; eine Zwischenwand, die zwischen dem Elektromotor und der Stirnwand des Motorhalters angeordnet ist und die im Bereich des ersten Endes der Welle eine Aussparung aufweist; und ein Verschlussteil, das in der Aussparung der Zwischenwand und in der Öffnung der Stirnwand befestigt und im Bereich der Aussparung elastisch verformbar ausgebildet ist.
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Ferner wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Montage einer Elektromotoranordnung bereitgestellt, welches die folgenden Verfahrensschritte aufweist:
- (a2) Bereitstellen eines Elektromotors mit einer Welle;
- (b2) Bereitstellen eines Motorhalters zum wenigstens abschnittsweisen Aufnehmen des Elektromotors, wobei der Motorhalter eine Stirnwand mit einer Öffnung aufweist;
- (c2) Bereitstellen einer Zwischenwand mit einer Aussparung;
- (d2) Aufnehmen des Elektromotors und der Zwischenwand in dem Motorhalter wenigstens abschnittsweise in der Weise, dass die Zwischenwand zwischen dem Elektromotor und der Stirnwand angeordnet wird und dass hierbei die Öffnung und die Aussparung im Bereich eines ersten Endes der Welle angeordnet werden;
- (e2) Montieren eines Lüfterrades auf die Welle, insbesondere durch Aufpressen einer Nabe auf ein zweites Ende der Welle mittels einer Aufpresskraft, wobei währenddessen die Welle mittels eines durch die Öffnung und die Aussparung eingeführten Abstützelements abgestützt wird;
- (f2) Befestigen eines Verschlussteils gleichzeitig in der Aussparung und in der Öffnung, wobei das Verschlussteil im Bereich der Aussparung elastisch verformt wird.
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Wiederum gewährt die Aussparung in der Zwischenwand für den Abstützvorgang einen Zugang zu dem ersten Ende der Welle. Sowohl die Aussparung in der Zwischenwand als auch die Öffnung in der Stirnwand des Motorhalters können in einem einzigen Montageschritt verschlossen werden. Durch die elastische Verformbarkeit des Verschlussteils im Bereich der Aussparung lässt sich die Aussparung zur Schaffung eines abgedichteten Elektronikbauraums schnell, einfach und kostengünstig dicht verschließen.
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Bei den erfindungsgemäßen Elektromotoranordnungen wird das dichte Verschließen der Aussparung in der Zwischenwand und das Abstützen der Welle beim Aufpressen des Lüfterrades erheblich erleichtert. Die erfindungsgemäßen Verfahren ermöglichen somit eine einfache, schnelle und fertigungsgerechte Montage der Elektromotoranordnung.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
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In einer Ausgestaltung weist das Verschlussteil einen elastisch verformbaren Bereich auf, welcher bei dem Abstützen der Welle von außerhalb des Motorhalters mittels eines Abstützelementes zu dem ersten Ende der Welle hin elastisch verformbar ist. Vorzugsweise kann das Verschlussteil bis zur Anlage an das erste Ende der Welle elastisch verformt werden. Dadurch ist die Welle beim Aufpressen des Lüfterrades in definierter Position abgestützt. Wenn gewünscht, kann hierbei das Verschlussteil an seiner von dem ersten Ende der Welle abgewandten Seite zur Aufnahme eines Abschnitts des Abstützelementes ausgebildet sein und dabei vorzugsweise in einem Bereich, der zur Aufnahme des Abstützelementes ausgebildet ist, dieselbe Form wie das Abstützelement, welches zum Abstützen der Welle des Elektromotors verwendet wird, aufweisen. Der elastisch verformbare Bereich kann ferner, zusätzlich oder alternativ hierzu, derart ausgebildet sein, dass er beim Befestigen des Verschlussteils in der Aussparung elastisch verformbar ist. Hierdurch kann eine einfache Montage des Verschlussteils realisiert und zugleich ein dichtes Verschließen der Aussparung erreicht werden.
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In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der elastisch verformbare Bereich mit einem Elastomer, insbesondere einem Gummi oder einem thermoplastischen Elastomer, ausgebildet. Elastomere lassen sich gut elastisch verformen und kehren elastisch in ihre Ausgangsform zurück. Darüber hinaus können sich Elastomere gut an die Oberfläche des Bauteils, an dem sie anliegen, anpassen. Als Elastomere können beispielsweise Naturkautschuk, Acrylnitril-Butadien-Kautschuk, Styrol-Butadien-Kautschuk, Chloropren-Kautschuk, Butadien-Kautschuk, Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk und dergleichen verwendet werden. Thermoplastische Elastomere (TPE) lassen sich unter Wärmezufuhr plastisch verformen. Dies kann unter dem Gesichtspunkt der Verarbeitbarkeit von Vorteil sein.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Verschlussteil einen ersten Befestigungsbereich auf, welcher dafür ausgebildet ist, um das Verschlussteil in der Aussparung der Zwischenwand zu befestigen. Vorzugsweise wird mittels des ersten Befestigungsbereichs die Aussparung der Zwischenwand dicht verschlossen. Der erste Befestigungsbereich greift bevorzugt formschlüssig und/oder kraftschlüssig in die Aussparung der Zwischenwand ein und befestigt somit das Verschlussteil zuverlässig in der Aussparung. Insbesondere beim Aufbringen der Kraft zum Verformen des Verschlussteils gegen das erste Ende der Welle kann das Verschlussteil dann nicht aus der Aussparung herausspringen.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist das Verschlussteil mit einem zweiten Befestigungsbereich versehen, welcher für ein Befestigen des Verschlussteils in der Öffnung der Stirnwand des Motorhalters ausgebildet ist. Vorteilhaft können bei dieser Ausgestaltung die Aussparung in der Zwischenwand und die Öffnung in der Stirnwand des Motorhalters in demselben Montageschritt verschlossen werden, wobei in diesem Fall das Verschlussteil bevorzugt erst dann in der Aussparung und der Öffnung befestigt wird, wenn die Zwischenwand zwischen dem Elektromotor und der Stirnwand angeordnet ist und das Lüfterrad bereits auf die Welle aufgepresst wurde.
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In einer weiteren Ausführungsform ist/sind der erste Befestigungsbereich und/oder der zweite Befestigungsbereich mit einer Schnappverbindung ausgebildet. Eine Schnappverbindung eignet sich gut, um das Verschlussteil sicher und wieder lösbar in der Aussparung der Zwischenwand und/oder der Öffnung der Stirnwand des Motorhalters zu befestigen. Vorzugsweise weisen der erste Befestigungsbereich und/oder der zweite Befestigungsbereich des Verschlussteils Schnapphaken auf, welche zum Beispiel in entsprechend ausgebildete Nuten in der Zwischenwand bzw. der Stirnwand eingreifen können. Der erste Befestigungsbereich kann auch nach Art eines umlaufenden Wulstes ausgebildet sein, welcher den Rand der Aussparung in der Zwischenwand rastend hintergreift. Durch diese Ausbildung des Verschlussteils wird eine noch einfachere und kostengünstigere Montage der Elektromotoranordnung möglich.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist der erste Befestigungsbereich aus einem Elastomer, insbesondere einem Gummi oder einem thermoplastischen Elastomer, ausgebildet. Der erste Befestigungsbereich kann dadurch vorteilhaft auch eine Dichtwirkung im Bereich der Aussparung entfalten. Zusätzlich oder alternativ hierzu ist der zweite Befestigungsbereich aus Hartplastik ausgebildet. Durch die Ausbildung des zweiten Befestigungsbereichs aus Hartplastik kann die Stabilität der Verbindung zwischen dem Verschlussteil und dem Motorhalter weiter gesteigert werden. Ferner kann die Öffnung in der Stirnwand dann durch ein robustes Element geschlossen werden. Bevorzugt kommt ein thermoplastischer Kunststoff zum Einsatz.
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Bei einer anderen, vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist das Verschlussteil vollständig aus einem Elastomer, insbesondere einem Gummi oder einem thermoplastischen Elastomer, ausgebildet. Die Fertigung des Verschlussteils aus einem einzigen Material kann zu einer weiteren Verminderung der Herstellkosten beitragen. Durch die vollständige Ausbildung aus einem Elastomer kann das Verschlussteil sich dicht an die Ränder der Aussparung in der Zwischenwand und, falls ein zweiter Befestigungsbereich vorgesehen ist, auch an die Ränder der Öffnung in der Stirnwand anschmiegen und die Aussparung sowie gegebenenfalls die Öffnung zuverlässig gegenüber Feuchtigkeit und auch Staub abzudichten. Zugleich kann auf diese Weise auch die elastische Verformbarkeit zu dem ersten Wellenende hin gewährleistet werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist das Verschlussteil einstückig ausgebildet. Dies ist bei Herstellung und Handhabung des Verschlussteils von Vorteil. Ferner weist ein einstückig ausgebildetes Verschlussteil keine Verbindungsstellen auf und ist dadurch weniger anfällig für ein Lösen dieser Verbindungen oder für eventuelle Undichtigkeiten. Vorzugsweise ist das Verschlussteil ein in einem Spritzgussverfahren hergestelltes Bauteil.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das Verschlussteil mit einem Kunststoff ausgebildet, welcher eine hohe Verschleißbeständigkeit aufweist und vorzugsweise auch gegen Schmiermittel und Öle unempfindlich ist. Beispielsweise können für einen aus Hartplastik gebildeten Abschnitt des Verschlussteils die Kunststoffe Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol und/oder Polyester verwendet werden.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung fluchten die Öffnung der Stirnwand des Motorhalters, die Aussparung der Zwischenwand und die Welle im Wesentlichen miteinander. Dies ermöglicht für ein Abstützen von außerhalb des Motorhalters einen besonders günstigen Zugang zu dem ersten Ende der Welle. Besonders bevorzugt sind die Öffnung, die Aussparung und die Welle koaxial zueinander angeordnet. Dadurch kann ein Abstützelement in einfacher Weise durch die Öffnung eingeführt werden, insbesondere derart, bis es an dem Verschlussteil anliegt und dieses mit einer Kraft beaufschlagt, welche das Verschlussteil gegen das erste Ende der Welle verformt.
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In einer Ausgestaltung ist der Elektromotor als ein bürstenloser Elektromotor, insbesondere als ein bürstenloser Gleichstrommotor, ausgebildet. Ein Verschleißen von Bürsten kann dadurch vermieden werden und es wird eine wartungsarme Elektromotoranordnung erzielt.
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Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Zwischenwand als eine Leiterplatte ausgebildet. Alternativ hierzu kann die Zwischenwand als eine Kühlplatte ausgebildet sein, auf der eine Leiterplatte flächig angeordnet ist. Auf der Leiterplatte sind insbesondere Elektronikbauteile zur Ansteuerung des Elektromotors angeordnet, während die Kühlplatte, wenn vorhanden, für eine verbesserte Wärmeabführung sorgt. Die Leiterplatte oder Platine übernimmt bei dieser Ausgestaltung die Funktion eines isolierenden Träger- und Verbindungselements für elektronische und elektrische Bauteile. Mit Vorteil ist die Leiterplatte, oder die Kühlplatte mit der darauf flächig angeordneten, insbesondere mittels einer Wärmeleitpaste mit der Kühlplatte verklebten, Leiterplatte, derart zwischen dem Motor und der Stirnwand des Motorhalters angeordnet, dass sie zusammen mit der Stirnwand einen geschlossenen Elektronikbauraum begrenzt. Werden die Elektronikkomponenten in dem Elektronikbauraum angeordnet und die Aussparung in der Zwischenwand sowie vorteilhaft auch die Öffnung in der Stirnwand mittels des Verschlussteils dicht verschlossen, so können die Elektronikkomponenten vor mechanischen Einwirkungen sowie vor Stäuben, Schmutz und Feuchtigkeit geschützt werden. Bei den auf der Leiterplatte angeordneten elektronischen Bauteilen kann es sich etwa um Leistungsschalter, Treiber, Prozessoren, ESD-Elemente und dergleichen handeln. Vorzugsweise ist auf der Leiterplatte mit Hilfe von Leiterbahnen eine Schaltung zur Steuerung des Betriebs des Elektromotors realisiert.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist auf der Welle des Elektromotors ein Lüfterrad angeordnet. Dieses Lüfterrad ist insbesondere im Bereich eines zweiten Endes der Welle mit dieser wirkverbunden, wobei die Verbindung bevorzugt durch Aufpressen auf die Welle erfolgt. Dadurch ist das Lüfterrad mittels des Elektromotors zur Erzeugung eines Luftstroms antreibbar. Die Elektromotoranordnung kann somit für ein in einem Kraftfahrzeug einzusetzendes Lüftermodul verwendet werden.
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Der Motorhalter kann in einer Ausgestaltung aus einem Kunststoff mit Faseranteil, zum Beispiel aus glasfaserverstärktem Kunststoff, gefertigt sein, um eine Elektromotoranordnung hoher mechanischer Belastbarkeit bei zugleich geringem Gewicht zu erhalten.
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Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
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INHALTSANGABE DER ZEICHNUNG
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:
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1 eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform einer Elektromotoranordnung gemäß der Erfindung;
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1A eine vergrößerte Ansicht eines Teils der 1;
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2 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform einer Elektromotoranordnung gemäß der Erfindung; und
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2A eine vergrößerte Ansicht eines Teils der 2.
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Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
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In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten – sofern nichts Anderes ausführt ist – jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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In den 1 und 1A ist eine Elektromotoranordnung 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Elektromotoranordnung 1 ist für ein Lüftermodul zum Einsatz in einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs vorgesehen.
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Wie 1 zeigt, ist ein Elektromotor 12 vorgesehen, welcher bei diesem Ausführungsbeispiel als ein bürstenloser, mit Gleichstrom betriebener Innenläufermotor mit einem Rotor 17, einem Stator 18 und einer Welle 9 ausgeführt ist. Die Welle 9 ist mit dem Rotor 17 in einem Verbindungsbereich 20 drehfest verbunden, weist ein erstes Ende 10a und ein zweites Ende 10b auf und ist beidseits des Rotors 17 in zwei Kalottenlagern 13 drehbar gelagert. Der Elektromotor 12 weist ein Gehäuse 2 auf, welches die Bauteile des Stators 18 und die Kalottenlager 13 trägt.
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Der Elektromotor 12 ist in einem Motorhalter 3 aufgenommen, welcher mit einer Seitenwand 24 den Elektromotor 12 entlang dessen Umfangsrichtung umgibt. Der Motorhalter 3 weist auf der Seite des ersten Endes 10a der Welle 9 eine bei diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen eben ausgestaltete Stirnwand 21 auf.
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Zwischen dem Elektromotor 12 und der Stirnwand 21 des Motorhalters 3 ist eine Zwischenwand 14 angeordnet, welche zusammen mit der Stirnwand 21 einen Zwischenraum 19 begrenzt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Zwischenwand 14 mit einer Kühlplatte 14k und einer Leiterplatte 14p ausgebildet. Die Leiterplatte 14p liegt flächig auf der Kühlplatte 14k auf der der Stirnwand 21 zugewandten Seite der Kühlplatte 14k auf und ist mit dieser verbunden. Die Leiterplatte 14p ist mit elektronischen Bauelementen zur Ansteuerung des Elektromotors 12 bestückt. Dabei bildet der Zwischenraum 19 einen Bauraum zur Unterbringung der Elektronikkomponenten. Die Kühlplatte 14k sorgt für einen verbesserten Abtransport der beim Betrieb der Elektronikkomponenten erzeugten Wärme.
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Im Bereich des zweiten Endes 10b ist eine Nabe 11a eines Lüfterrades 11 auf die Welle 9 aufgepresst. Die entstehende Presspassung zwischen Welle 9 und Nabe 11a ermöglicht die Übertragung des im Betrieb bei der Erzeugung eines Luftstroms mittels des Lüfterrades 11 anfallenden Drehmoments.
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Zum Aufpressen ist die Nabe 11a mit einer Kraft F' parallel zu einer Längsachse L der Welle 9 zu beaufschlagen. Um zu vermeiden, dass die resultierenden Reaktionskräfte beispielsweise in dem Verbindungsbereich 20 zwischen dem Rotor 17 und der Welle 9 abgestützt werden und die Verbindung dadurch beeinträchtigt wird, wird die Welle 9 an ihrem ersten Ende 10a mittels eines (nicht gezeigten) Abstützelements abgestützt.
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Für das Abstützen der Welle 9 sollte das erste Wellenende 10a somit in geeigneter Weise zugänglich sein. Aus Gründen eines einfacheren Zusammenbaus des Lüftermoduls soll das Aufpressen des Lüfterrades 11 auf die Welle 9 aber erst nach dem Einsetzen und Befestigen des Elektromotors 12 in dem Motorhalter 3 erfolgen.
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Bei dem in den 1 und 1A gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Motorhalter 3 als ein einstückiges Bauteil ausgebildet, welches im Bereich des ersten Endes 10a der Welle 9 keinen Deckel aufweist, der geöffnet und wieder geschlossen werden könnte. Um einen Zugang zu dem ersten Ende 10a der Welle 9 und insbesondere zu deren Stirnseite 10s zu schaffen, ist die Zwischenwand 14, im Bereich des ersten Endes 10a mit einer mittig angeordneten Aussparung 15 versehen. Die Aussparung 15 befindet sich sowohl in der Kühlplatte 14k als auch in der Leiterplatte 14p. Zusätzlich ist in der Stirnwand 21 ebenfalls eine Öffnung 16 vorgesehen. Sowohl die Aussparung 15 als auch die Öffnung 16 können im Wesentlichen kreisrund ausgestaltet sein, wobei auch andere Formen denkbar sind. Die Welle 9, die Aussparung 15 und die Öffnung 16 sind zueinander in der Weise ausgerichtet, dass sie miteinander im Wesentlichen koaxial liegen. Auf diese Weise kann die Welle 9 leicht mittels eines durch die Öffnung 16 eingeführten Abstützelements beim Auf pressen unterstützt werden. Vorzugsweise sind die Öffnung 16 und die Aussparung 15 im Durchmesser etwas größer als die Welle 9.
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Der Zwischenraum 19 soll als Elektronikbauraum dienen und daher gegenüber seiner Umgebung und insbesondere gegenüber der Lüfterradseite abgedichtet werden, damit keine Stäube und keine Feuchtigkeit in ihn eindringen. In einem Randbereich 14r der Zwischenwand 14 kann eine dichte Verbindung gegenüber der Seitenwand 24 des Motorhalters 3 bereits beim Einsetzen der Zwischenwand 14 in diesen erreicht werden, zum Beispiel durch die Verwendung von Dichtringen. Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 und 1A besteht eine abgedichtete Verbindung zwischen dem Gehäuse 2 und der Kühlplatte 14k sowie zwischen dem Umfang des Gehäuses 2 und der Seitenwand 24. Um auch die Aussparung 15 in der Zwischenwand 14 dicht zu verschließen, ist ein Verschlussteil 4 in der Aussparug 15 befestigt. Dieses Verschlussteil 4 ist derart ausgebildet, dass es bei Anlegen einer Kraft F, die in 1 und 1A schematisch durch einen Pfeil angedeutet ist, gegen das Verschlussteil 4 zu dem ersten Ende 10a der Welle 9 hin elastisch verformbar ist. Insbesondere kann das Verschlussteil 4 durch die elastische Verformung zur Anlage an die Stirnseite 10s der Welle 9 gebracht werden. Die Kraft F kann mittels des von außen durch die Öffnung 16 eingeführten, nicht dargestellten Abstützelements auf einen elastisch verformbaren Bereich 7 des Verschlussteils 4 aufgebracht werden. Anschließend kann die Aufpresskraft F' durch das Abstützelement aufgenommen werden, ohne dass die Lager 13 oder der Verbindungsbereich 20 in Mitleidenschaft gezogen werden. Somit ist ein nahezu ungehinderter Kraftfluss von dem Abstützelement über das Verschlussteil 4 auf die Stirnseite 10s der Welle 9 möglich.
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Für ein erleichtertes Aufsetzen des Abstützelements kann der elastisch verformbare Bereich 7 mit einem Aufnahmebereich 8 für dieses versehen sein. Der elastisch verformbare Bereich 7 kann aber auch, wie 1A beispielhaft zeigt, als mittiger, ebener Wandbereich des Verschlussteils 4 gestaltet sein. In einer Variante kann der elastisch verformbare Bereich 7 auch das gesamte Verschlussteil 4 umfassen.
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Bei Wegnahme der Kräfte F, F' und Entfernen des Abstützelements von dem Verschlussteil 4 nimmt dieses wieder seine ursprüngliche Form an, so dass zwischen dem ersten Ende 10a der Welle 9 und dem Verschlussteil 4 kein Kontakt mehr besteht und die Welle 9 ohne Berührung mit dem Verschlussteil 4 drehbar ist.
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Ein besonderer Vorteil des Verschlussteils 4 liegt bei diesem Ausführungsbeispiel darin, dass das Verschlussteil 4 bereits in die Aussparung 15 in der Zwischenwand 14 eingefügt werden kann, bevor die Zwischenwand 14 in dem Motorhalter 3 zwischen dem Elektromotor 12 und der Stirnwand 21 aufgenommen wird. Dies erleichtert die Montage des Verschlussteils 4, während zugleich durch die elastische Verformbarkeit des Verschlussteils 4 ein anschließendes Abstützen der Welle 9 von außerhalb des Motorhalters 3 ermöglicht wird. Bevorzugt ist das Verschlussteil 4 dieser Ausführungsform einstückig vollständig aus einem Gummi oder einem thermoplastischen Elastomer gefertigt. Für eine zuverlässige Befestigung weist das Verschlussteil 4 einen ersten Befestigungsbereich 5 auf, welcher, wie 1A zeigt, den Rand der Aussparung 15 hintergreift und dort durch elastisches Verformen befestigt werden kann. Das Verschlussteil 4 liegt im Randbereich der Aussparung 15 durch seine Elastizität dichtend an. Alternativ könnte auch nur der elastisch verformbare Bereich 7 aus einem Elastomer und der erste Befestigungsbereich 5 zumindest teilweise aus einem anderen, steiferen Kunststoff, zum Beispiel einem Thermoplast, hergestellt sein.
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In den 2 und 2A ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Elektromotoranordnung 1 dargestellt. Die obigen Ausführungen zu dem ersten Ausführungsbeispiel insbesondere in Bezug auf den Elektromotor 12, dessen Gehäuse 2, den Motorhalter 3 und die mit einer Leiterplatte 14p und einer Kühlplatte 14k ausgebildete Zwischenwand 14 gelten auch für das zweite Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der 1 und 1A ist nun jedoch ein Verschlussteil 4 vorgesehen, welches einen ersten Befestigungsbereich 5 und einen zweiten Befestigungsbereich 6 aufweist.
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Der erste Befestigungsbereich 5 des Verschlussteiles 4 ist in der Aussparung 15 der Zwischenwand 14 angeordnet, während der zweite Befestigungsbereich 6 mit der Öffnung 16 des Motorhalters 3 zusammenwirkt und das Verschlussteil 4 in der Öffnung 16 befestigt. Das Verschlussteil 4 ist derart ausgebildet, dass es den Zwischenraum 19 zwischen der Zwischenwand 14 und der Stirnwand 21 des Motorhalters 3 gegenüber der Umgebung abdichtet und sowohl die Aussparung 15 als auch die Öffnung 16 in einem einzigen Montagevorgang verschließt. Hierzu weist das Verschlussteil 4 eine Verlängerung in Form eines im Wesentlichen zylindrischen Abschnitts 23 auf, welcher sich im eingesetzten Zustand des Verschlussteils 4 zwischen der Öffnung 16 und der Aussparung 15 entlang der Längsachse L erstreckt.
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Zum Montieren der Elektromotoranordnung 1 werden bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel bevorzugt zunächst die Zwischenwand 14 und der Elektromotor 12 in den Motorhalter 3 eingesetzt und in diesem befestigt, daraufhin das Lüfterrad 11 auf die Welle 9 unter Abstützen der Welle 9 mittels eines durch die Öffnung 16 und die Aussparung 15 eingeführten Abstützelements aufgepresst und erst daraufhin das Verschlussteil 4 in die Aussparung 15 und die Öffnung 16 eingesetzt. Der erste Befestigungsbereich 5 gelangt dabei durch elastische Verformung in Eingriff mit dem Rand der Aussparung 15 und schließt diese dicht ab.
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Das Verschlussteil 4 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist, ebenso wie jenes der 1 und 1A, bevorzugt aus Kunststoff gefertigt. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel kann das Verschlussteil 4 ganz aus einem Elastomer, beispielsweise einem Gummi oder einem thermoplastischen Elastomer (TPE), hergestellt sein.
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Alternativ hierzu kann das Verschlussteil 4 als ein zweikomponentiges Bauteil ausgeführt und ein die Aussparung 15 verschließender Abschnitt, welcher den ersten Befestigungsbereich 5 und den elastisch verformbaren Bereich 7 beinhaltet, aus einem derartigen Elastomer gefertigt sein, während zugleich ein die Öffnung 16 verschließender Abschnitt des Verschlussteils 4, welcher den zweiten Befestigungsbereich 6 beinhaltet, mit einem steiferen Kunststoff, etwa einem Hartplastik, ausgebildet sein kann. Wie 2 zeigt, kann das Verschließender Öffnung 16 durch einen Schnappdeckelabschnitt 22 des Verschlussteils 4 erfolgen.
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Während der erste Befestigungsbereich 5 in den 2, 2A, ähnlich wie in den 1, 1A, mit einem Wulst ausgebildet gezeigt ist, welcher hinter den Rand der Aussparung 15 in der Zwischenwand 14 einschnappt und diesen hintergreift, muss eine solche Schnappfunktion des ersten Befestigungsbereichs 5 bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung nicht unbedingt vorhanden sein. Stattdessen kann die Abdichtung der Aussparung 15 auch dadurch realisiert werden, dass das aus Elastomer gefertigte, der Zwischenwand 14 zugewandte Ende des Verschlussteils 4 durch den Andruck beim Montieren des Verschlussteils 4 die Aussparung 15 abdichtet. In diesem Fall wird das Verschlussteil 4 mittels des zweiten Befestigungsbereichs 6, beispielsweise durch formschlüssiges Eingreifen in den Rand der Öffnung der Stirnwand, in seiner Position gehalten.
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Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
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Insbesondere ist der Einsatz des vorstehend beschriebenen Verschlussteils nicht auf das Verschließen einer Aussparung in einer Leiterplatte beschränkt. Es ist denkbar, die Zwischenwand nicht selbst als Leiterplatte oder als eine Kühlplatte mit darauf angeordneter Leiterplatte auszubilden, sondern eine separate Leiterplatte oder mehrere Leiterplatten zwischen einer Zwischenwand und der Stirnwand anzuordnen.
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Ferner ist die Elektromotoranordnung nicht auf die Verwendung für ein Lüftermodul und insbesondere nicht auf den Kraftfahrzeugbereich beschränkt. Die Elektromotoranordnung der vorliegenden Erfindung kann auch in einem Haushaltsgerät oder in einem elektrischen Werkzeug Anwendung finden.
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Darüber hinaus ist es auch denkbar, das Verschlussteil des ersten Ausführungsbeispiels nicht als lösbar befestigtes Bauteil auszubilden, sondern mit der Leiterplatte vor deren Einbau in den Motorhalter dauerhaft und unlösbar dicht zu verbinden, beispielsweise zu verkleben.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Elektromotoranordnung
- 2
- Gehäuse
- 3
- Motorhalter
- 4
- Verschlussteil
- 5
- erster Befestigungsbereich (Verschlussteil)
- 6
- zweiter Befestigungsbereich (Verschlussteil)
- 7
- elastisch verformbarer Bereich (Verschlussteil)
- 8
- Aufnahmebereich (Verschlussteil)
- 9
- Welle
- 10a
- erstes Ende (Welle)
- 10b
- zweites Ende (Welle)
- 10s
- Stirnseite (Welle)
- 11
- Lüfterrad
- 11a
- Nabe (Lüfterrad)
- 12
- Elektromotor
- 13
- Kalottenlager
- 14
- Zwischenwand
- 14k
- Kühlplatte (Zwischenwand)
- 14p
- Leiterplatte/Platine (Zwischenwand)
- 14r
- Randbereich (Zwischenwand)
- 15
- Aussparung (Zwischenwand)
- 16
- Öffnung (Stirnwand)
- 17
- Rotor
- 18
- Stator
- 19
- Zwischenraum
- 20
- Verbindungsstelle
- 21
- Stirnwand (Motorhalter)
- 22
- Schnappdeckelabschnitt
- 23
- zylindrischer Abschnitt
- 24
- Seitenwand (Motorhalter)
- F, F'
- Kraft
- L
- Längsachse (Welle)
