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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gebläseeinrichtung mit einem Gehäuse und einem darin über einen Motorhalter gelagerten Motor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine Heizung, eine Lüftung oder eine Klimatisierung, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit zumindest einer derartigen Gebläseeinrichtung.
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Aus der
EP 1 844 965 B1 ist eine gattungsgemäße Gebläseeinrichtung mit einem Gehäuse und einem darin über einen Motorhalter gelagerten Motor bekannt, wobei der Motorhalter über Arme am Gehäuse derart gehalten ist, dass eine Bewegung des Motors relativ zum Gehäuse ermöglicht, gleichzeitig aber ein Übertrag von Vibrationen des Motors auf das Gehäuse gedämpft wird. Die Arme sind dabei in der Art von Befestigungsträgern ausgebildet und mit dem Gehäuse mechanisch verbunden, das heißt an diesem montiert.
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Nachteilig bei der aus dem Stand der Technik bekannten Gebläseeinrichtung sind jedoch deren vergleichsweise aufwendige Fertigung und die damit einhergehenden, hohen Herstellungskosten.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für eine Gebläseeinrichtung der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, welche die Nachteile aus dem Stand der Technik überwindet.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einer Gebläseeinrichtung mit einem Gehäuse und einem darin über einen Motorhalter gelagerten Motor, den Motorhalter, das Gehäuse sowie die den Motorhalter am Gehäuse fixierenden Arme als einteiliges Kunststoffspritzgussteil auszubilden und dadurch vergleichsweise einfach aber dennoch mit hoher Präzision herstellen zu können. Um eine Bewegung des Motors relativ zum Gehäuse zu ermöglichen und gleichzeitig einen Übertrag von Vibrationen des Motors auf das Gehäuse zu dämpfen, weist jeder Arm erfindungsgemäß einen ersten mit dem Motorhalter verbundenen Abschnitt, einen zum ersten Abschnitt abgewinkelten zweiten Abschnitt, sowie einen zum zweiten Abschnitt abgewinkelten dritten Abschnitt auf, der mit dem Gehäuse verbunden ist. Die drei Abschnitte eines jeden Armes sind dabei derart angeordnet, dass das den Motorhalter, die Arme und das Gehäuse aufweisende Kunststoffspritzgussteil mit einem vergleichsweise einfachen Kunststoffspritzgusswerkzeug hergestellt werden kann, welches entweder lediglich einen einzigen Schieber oder aber gar keinen Schieber erfordert.
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Bei festen Motorhalterungen, also ohne Entkopplung, zeigt sich oft eine unerwünscht hohe Übertragung der Amplituden der 12./24.Ordnung (Ordnungen sind Vielfache der Motordrehzahl) und eine geringe Übertragung der Unwuchtschwingungen (1.Ordnung). Entgegengesetzt werden üblicherweise durch Entkopplungsmaßnahmen die Amplituden der 12./24.Ordnung gedämpft, während die Übertragung der Unwuchtschwingungen höher ist als bei einer festen Motorhalterung. Untersuchungen haben dabei gezeigt, dass die Steifigkeiten in den drei Raumrichtungen konstruktionsbedingt gekoppelt sind und sich somit nicht getrennt variieren bzw. in die entsprechend gewünschten Resonanzbereiche legen lassen. Da vermutlich alle Resonanzstellen (axial, tangential und radial) durch die Unwuchtkraft (Wirkung in radialer Richtung) angeregt werden und nicht nur radiale Resonanzstellen, müssen die Resonanzstellen so gelegt werden, dass sie mit ausreichendem Abstand oberhalb des Betriebsbereiches liegen.
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Aus diesem Grund geht die vorliegende Erfindung den Weg, eine Entkopplung nicht durch eingelegte Elastomerelemente, sondern durch angespritzte „Biegebalken“ (arme) zu erreichen, die in den drei Achsrichtungen axial, tangential und radial unterschiedliche Steifigkeiten aufweisen. Diese sind vorzugsweise derart ausgelegt, dass sie in radialer Richtung eine hohe Steifigkeit aufweisen, damit die Unwucht (1. Ordnung) im unterkritischen Bereich der Resonanzfrequenz bleibt (Ziel: Eigenresonanz >150Hz). In tangentialer und axialer Richtung sollte die Steifigkeit möglichst gering sein (Eigenresonanz < 100Hz), um Anregungen in der 12. Ordnung möglichst stark zu dämpfen, das heißt im überkritischen Bereich zu betreiben. Hierdurch ist es nicht nur möglich, den Gebläsemotor optimal hinsichtlich der Schwingungsübertragung zu lagern, sondern zugleich den Motorhalter, das Gehäuse sowie die den Motorhalter am Gehäuse fixierenden Arme als einteiliges Kunststoffspritzgussteil und dadurch kostengünstig auszubilden.
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Dabei ist es sogar denkbar, dieses Kunststoffspritzgussteil als einstückiges Kunststoffspritzgussteil auszubilden, wobei selbstverständlich alternativ auch die Anwendung eines Zwei- oder Dreikomponetenspritzgussverfahren denkbar ist, welche es ermöglichen, einzelne Bestandteile, beispielsweise die Arme, aus einem zum Gehäuse bzw. zum Motorhalter unterschiedlichen Kunststoff herzustellen. Mit der erfindungsgemäßen Gebläseeinrichtung ist es somit möglich, die Halterung eines Motors fertigungstechnisch einfach und damit kostengünstig, gleichzeitig aber mit nahezu beliebig beeinflussbaren Dämpfungseigenschaften herzustellen, da insbesondere auf die Form und/oder die Ausrichtung der den Motorhalter am Gehäuse haltenden Arme mittels eines entsprechend gestalteten Kunststoffspritzgusswerkzeuges Einfluss genommen werden kann.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weisen die Arme eine S- oder Z-förmige Gestalt auf. Eine derartige S- oder Z-förmige Gestalt ermöglicht die abgewinkelte Anordnung der einzelnen drei Abschnitte jedes Armes, wobei beispielsweise ein erster Abschnitt radial bezüglich einer Motorachse angeordnet sein kann, wogegen ein zweiter Abschnitt axial, tangential oder axial und in Umfangsrichtung gekrümmt angeordnet ist und ein dritter Abschnitt ebenfalls wie der erste Abschnitt radial verläuft. Durch die S-förmige oder Z-förmige Gestalt wird einerseits eine zuverlässige Fixierung des Motors am Gehäuse ermöglicht, andererseits jedoch ein Vibrationsübertrag vom Motor auf das Gehäuse stark reduziert. Dabei können am Außenumfang des Motorhalters drei, sechs oder mehr solcher Arme angeordnet sein, je nachdem welche Haltekräfte bzw. Elastizitäten gewünscht werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung weisen die einzelnen Abschnitte der Arme unterschiedliche Querschnitte und/oder unterschiedliche Steifigkeiten auf. Denkbar ist beispielsweise, dass der zweite Abschnitt einen U-förmigen Querschnitt aufweist, wogegen der erste und der dritte Abschnitt rechteckige Querschnitte besitzen. Ein U-förmiger Querschnitt besitzt dabei eine vergleichsweise hohe Biegesteifigkeit, wodurch beispielsweise ein Maß einer elastischen Verdrehung um die Motorachse beschränkt werden kann. Die Querschnitte sind dabei lediglich derart gewählt, dass diese in einen Kunststoffspritzvorgang integriert werden kann, entweder als separates Bauteil, welches in das jeweilige Kunststoffspritzgusswerkzeug eingelegt wird, oder aber als ein während des Kunststoffspritzgießens selbst hergestelltes Bauteil. Über die unterschiedlichen Querschnitte der einzelnen Abschnitte der Arme und/oder die unterschiedlichen Steifigkeiten können somit individuelle Eigenschaften, wie Abstützungen in der jeweiligen Raumrichtung bzw. Elastizitäten vergleichsweise einfach beeinflusst werden.
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Zweckmäßig sind die Arme aus einem zum Motorhalter und/oder zum Gehäuse unterschiedlichen Kunststoff ausgebildet. Dies ermöglicht die Herstellung der Gebläseeinrichtung als Zwei- oder Mehrkomponentenbauteil, bei welchem die Arme selbst bzw. einzelne Abschnitte derselben aus einem zum Motorhalter und/oder zum Gehäuse unterschiedlichen Kunststoff ausgebildet werden können. Hierbei ist selbstverständlich auch denkbar, dass die Arme aus einem unterschiedlichen Kunststoff als separates Bauteil in ein entsprechendes Kunststoffspritzgießwerkzeug eingelegt und anschließend der Motorhalter bzw. das Gehäuse angespritzt werden, oder aber dass die Arme gleichzeitig mit dem Motorhalter und dem Gehäuse, jedoch aus einem anderen Kunststoff gespritzt werden und dadurch stoffschlüssig und/oder formschlüssig und einstückig mit dem Motorhalter und dem Gehäuse verbunden sind.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist eine Gelenkverbindung, insbesondere ein Filmscharnier, angeordnet zwischen:
Dem ersten und dem zweiten Abschnitt eines Armes, dem zweiten und dem dritten Abschnitt eines Armes, dem ersten Abschnitt und dem Motorhalter, und/oder dem dritten Abschnitt und dem Gehäuse. Durch die gelenkige Anbindung zweier Abschnitte bzw. des Arms am Motorhalter bzw. am Gehäuse kann wiederum einfach und individuell Einfluss auf die Lagerung des Motors im Gehäuse genommen werden, wobei derartige Gelenkverbindungen, insbesondere sofern diese als Filmscharnier ausgebildet sind, einfach während des Spritzgussvorganges herstellbar sind.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist in zumindest einem Abschnitt und/oder einem Arm eine Verstärkung, insbesondere eine Bewehrung in Form einer Metalleinlage oder einer Fasereinlage, vorgesehen. Hierdurch lassen sich einzelne Arme bzw. einzelne Bereiche und Abschnitte der Arme verstärken, wobei als Bewehrung beispielsweise Verstärkungsmatten aus Endlos- oder Langfasern, Stahlfasern, Alufasern, Composites oder ähnlichen andern Fasern verwendet werden können. Auch hierüber lässt sich wiederum die Steifigkeit der Motorlagerung in bestimmte Raumrichtungen beeinflussen, wodurch indirekt die Eigenfrequenzen beeinflussbar sind.
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Zweckmäßig sind der Motorhalter, die Arme und das Gehäuse als einstückiges Kunststoffspritzgussteil ausgebildet. Dies ermöglicht eine besonders kostengünstige und fertigungstechnisch optimierte Herstellungsweise, da insbesondere die Montage der Arme, beispielsweise am Gehäuse, komplett entfallen kann. Auch bei der Ausbildung der genannten Komponenten als einstückiges Kunststoffspritzgussteil ist es denkbar, dass in den Armen Verstärkungen, beispielsweise die im vorherigen Abschnitt beschriebenen Verstärkungsfasern, angeordnet sind und währen des Spritzgießvorgangs mit Kunststoff umspritzt werden. Auch ein Zweikomponenten-Spritzgießvorgang ist hierbei denkbar.
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Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, die zuvor beschriebene Gebläseeinrichtung in einer Heizung, einer Lüftung oder Klimatisierung, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug einzusetzen. Aufgrund der als Kunststoffspritzgussteil ausgebildeten Gebläseeinrichtung weist diese ein geringes Gewicht und darüber hinaus eine kostengünstige Fertigungsmöglichkeit auf, was im modernen Automobilbau von großem Vorteil ist.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch,
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1 eine schematisierte Darstellung einer erfindungsgemäßen Gebläseeinrichtung,
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2 eine Darstellung wie in 1, jedoch aus einer Ansicht von oben und mit anderen Armen,
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3, 4 unterschiedlich ausgebildete Arme,
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5 eine weitere mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gebläseeinrichtung in einer Ansicht von oben,
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6 eine Darstellung wie in 5, jedoch in einer Seitenansicht,
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7 eine Detaildarstellung einer Anbindung eines Motorhalters an ein Gehäuse über einen Arm,
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8 eine teilweise geschnittene Ansicht einer erfindungsgemäßen Gebläseeinrichtung,
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9a–i unterschiedliche Ausführungsformen eines Armes mit jeweils unterschiedlicher Anzahl an Gelenkverbindungen.
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Entsprechend den 1 und 2 sowie 5 bis 8 weist eine erfindungsgemäße Gebläseeinrichtung 1 ein Gehäuse 2 auf, sowie einen darin über einen Motorhalter 3 gelagerten Motor 4 (nur in 1 und 2 dargestellt), insbesondere einen Elektromotor, wobei der Motorhalter 3 über Arme 5 derart am Gehäuse 2 gehalten ist, dass eine Bewegung des Motors 4 relativ zum Gehäuse 2 ermöglicht, ein Übertrag von Vibrationen des Motors 4 auf das Gehäuse 2 jedoch gedämpft und damit reduziert wird. Eine derartige Gebläseeinrichtung 1 kann beispielsweise in einer Heizung, Lüftung oder Klimatisierung 14, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, Verwendung finden. Erfindungsgemäß sind nun der Motorhalter 3, die Arme 5 und das Gehäuse 2 als einteiliges Kunststoffspritzgussteil ausgebildet, wodurch deren Herstellung nicht nur kostengünstig, sondern zudem auch fertigungstechnisch einfach erfolgen kann. Des Weiteren besitzt jeder Arm 5 einen ersten mit dem Motorhalter 3 verbundenen Abschnitt 6 (vgl. auch die 3 und 4), einen zum ersten Abschnitt 6 abgewinkelten zweiten Abschnitt 7 und einen zum zweiten Abschnitt 7 abgewinkelten dritten Abschnitt 8, welcher mit dem Gehäuse 2 verbunden ist. Die Arme 5 sind dabei hinsichtlich ihrer drei Abschnitte 6, 7 und 8 S-förmig oder Z-förmig ausgebildet, wobei selbstverständlich denkbar ist, dass der zweite Abschnitt 7 zudem beispielsweise U-förmig ausgebildet ist (vgl. 5 bis 8) und mit seinem jeweiligen U-Schenkeln 9, 10 am ersten Abschnitt 6 bzw. am dritten Abschnitt 7 angebunden ist.
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Gemäß den 9e sowie g bis i kann auch zumindest ein Abschnitt 6, 7, 8 als Winkelprofil, insbesondere als U-Profil (9e und h); T-Profil (9i) oder H-Profil (9g), ausgebildet sein. Dabei können auch Stege 15 zur Aussteifung einzelner Abschnitte 6, 7, 8 vorgesehen werden, die entweder eine konstante Breite aufweisen oder aber sich zu einem Abschnitt 6, 7, 8 hin verjüngen, wie dies in 9i dargestellt ist.
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Mit den erfindungsgemäß ausgebildeten Armen 5 ist es möglich, Einfluss auf die elastische Lagerung des Motors 4 in dem Gehäuse 2 zu nehmen, insbesondere durch die Form und Orientierung der Arme 5 oder die Ausbildung der einzelnen Abschnitt 6, 7 und 8 derselben.
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Betrachtet man die 1 bis 4, so kann man erkennen, dass sich die einzelnen Abschnitte 6, 7, 8 der Arme 5 bezüglich einer Motorachse 11 (vgl. 1) wie folgt erstrecken: Der erste Abschnitt 6 erstreckt sich dabei radial zur Motorachse 11, ebenso wie der dritte Abschnitt 8. Betrachtet man die in den 1 und 3 dargestellten Arme, so kann man erkennen, dass sich der zweite Abschnitt 7 axial, das heißt parallel zur Motorachse 11 erstreckt, wogegen er sich gemäß der 2 axial und in Umfangsrichtung gekrümmt erstreckt. Dabei sind selbstverständlich sämtliche Ausführungsformen denkbar, die sowohl ein einfaches Kunststoffspritzgießen der Gebläseeinrichtung 1 ermöglichen, als auch die geforderten Lagereigenschaften erfüllen. Ein vergleichsweise langer zweiter Abschnitt 7 ermöglicht beispielsweise eine gesteigerte Elastizität in Umfangsrichtung der Motorachse 11, da durch die Länge des zweiten Abschnitts 7 auch dessen Steifigkeit bestimmt wird. Dabei gilt, je länger der zweite Abschnitt 7 ist, umso weicher dürfte derselbe sein. In gleicher Weise kann auch ein U-förmiger zweiter Abschnitt 7 vergleichsweise weich ausgebildet sein, wie dies gemäß den 5 bis 8 dargestellt ist.
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Selbstverständlich können die Lagereigenschaften und insbesondere die Elastizitäten der einzelnen Abschnitte 6 bis 8 der Arme 5 zusätzlich dadurch beeinflusst werden, dass die einzelnen Abschnitte 6, 7, 8 der Arme 5 unterschiedliche Querschnitte und/oder unterschiedliche Steifigkeiten besitzen. So ist beispielsweise die Ausbildung des zweiten Abschnitts 7 als U-Profil denkbar (vgl. beispielsweise 4; 8), wodurch ein derart ausgebildeter zweiter Abschnitt 7 ein vergleichsweise hohes Biegemoment aufweist und dadurch vergleichsweise steif ist.
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Um einen weiteren Einfluss auf die Steifigkeit der einzelnen Abschnitte 6, 7, 8 der Arme 5 nehmen zu können, kann auch vorgesehen sein, dass die Arme 5 aus einem zum Motorhalter 3 und/oder zum Gehäuse 2 unterschiedlichen Kunststoff ausgebildet sind. Die Beeinflussung der Steifigkeit ist somit nicht nur auf geometrische Formen beschränkt, sondern kann auch durch eine bestimmte vordefinierte Materialauswahl bestimmt werden. Um einen der Abschnitte 6, 7, 8 besonders steif ausbilden zu können, kann zudem vorgesehen sein, in diesem und/oder im gesamten Arm 5 eine Verstärkung 12 (vgl. die 3 und 4), insbesondere eine Art Bewehrung in Form einer Metall- oder einer Fasereinlage vorzusehen. Hierbei können Stahlfasern, Aluminiumfasern, Glasfasern, Aramidfasern, Kohlefasern oder ähnliches zum Einsatz kommen.
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Auch ist denkbar, dass beispielsweise der erste Abschnitt 6 über ein Filmscharnier 13' und damit gelenkig über eine Gelenkverbindung 13 am zweiten Abschnitt 7 angebunden ist (vgl. 3 sowie 9), wobei eine derartige Anbindung in gleicher Weise auch zwischen dem zweiten und dem dritten Abschnitt 7, 8 oder zwischen dem Arm 5 und dem Gehäuse 2 bzw. dem Motorhalter 3 vorgesehen sein kann. Auch hierdurch kann die Steifigkeit individuell beeinflusst werden. Ist die Gelenkverbindung 13 als Filmscharnier 13' ausgebildet, so kann das Filmscharnier 13' durch eine Fasereinlage, ein Gewebe, ein textiles Flächengebilde oder eine Metall- oder Draht- oder Seilverstärkung gebildet werden.
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Betrachtet man dabei die unterschiedlichen Ausführungsformen der Arme 5 gemäß der 9, so lassen sich mannigfaltige Anordnungsmöglichkeiten für Gelenkverbindungen 13 zwischen den einzelnen Abschnitten 6, 7, 8 erkennen. Durch die unterschiedliche Orientierung der Gelenkachsen der Gelenkverbindungen 13 bzw. der Filmscharniere 13', lassen sich auch Arme 5 mit in unterschiedlichen Richtungen unterschiedlichen Steifigkeiten realisieren. Gemäß der 9e.) ist beispielsweise der zweite Abschnitt 7 als Winkelprofil und dadurch sehr biegesteif ausgeführt. Bei dem Arm 5 gemäß der 9f.) weist der Abschnitt 7 sogar zwei interne Gelenkverbindungen 13'' auf und ist über zwei weitere Gelenkverbindungen 13 an den ersten Abschnitt 6 und den dritten Abschnitt 8 angeschlossen.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung sind der Motorhalter 3, die Arme 5 und das Gehäuse 2 sogar als einstückiges Kunststoffspritzgussteil ausgebildet und dadurch in einem Spritzvorgang hergestellt. Alternativ ist auch denkbar, dass die Arme 5 beispielsweise separat vorgefertigt und als fertiges Einlegeteil in das Kunststoffspritzwerkzeug eingelegt und anschließend der Motorhalter 3 und das Gehäuse 2 angespritzt werden. Wiederum alternativ ist auch denkbar, dass für die Arme 5 bzw. einzelne Abschnitte 6, 7, 8 derselben ein anderer Kunststoff verwendet wird als für das Gehäuse 2 bzw. den Motorhalter 3, so dass ein derartiges einstückiges Kunststoffspritzgussteil im Zweikomponentenspritzgussverfahren hergestellt wird.
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Sämtlichen Ausführungsformen ist dabei jedoch gemein, dass der aus Motorhalter 3, Gehäuse 2 und Arme 5 bestehende Verbund derart geometrisch ausgestaltet ist, dass ein einfach zu öffnendes Kunststoffspritzgusswerkzeug, beispielsweise mit lediglich einem Schieber, verwendet werden kann. Mit der erfindungsgemäßen Gebläseeinrichtung 1 und insbesondere mit den erfindungsgemäß ausgebildeten Armen 5 ist es möglich, die Steifigkeit in axialer Richtung, radialer und tangentialer Richtung exakt abzustimmen und dadurch sowohl den Motor 4 optimal zu lagern, als auch ein optimale Dämpfung bezüglich eines Vibrationsübertrags vom Motor 4 auf das Gehäuse 2 zu erreichen. Dabei sei noch angemerkt, dass die gemäß den 3 und 4 exemplarisch dargestellten Arme 5 lediglich Ausführungsbeispiele darstellen, so dass selbstverständlich auch weitere abgewinkelte Arme 5 bzw. schräge Arme 5 und/oder Arme 5 mit runden oder hohlen Querschnitten von der Erfindung mit umfasst sein sollen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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