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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausgleich einer Unwucht einer Lüftervorrichtung mit einem Lüfterrad und mit einem Motor zum Antreiben des Lüfterrads. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine solche Lüftervorrichtung.
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Eine Lüftervorrichtung, insbesondere für einen Kühler eines Kraftfahrzeugs, weist ein Lüfterrad auf, welches von einem (Elektro-)Motor drehangetrieben wird. Eine Unwucht am Lüfterrad und/oder am Motor resultiert beispielsweise in einer ungewollten Vibration, Geräuschentwicklung oder in einem erhöhten Verschleiß. Es ist daher wünschenswert, eine solche Unwucht auszugleichen.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits Lüftervorrichtungen mit einem Wuchtausgleich bekannt. So ist beispielsweise in der
WO 2010/118942 A1 ein Lüfterrad für ein Gebläsemodul offenbart, wobei zum Wuchtausgleich am radialen Ende dessen Lüfterschaufeln als Klammerelemente ausgebildete Ausgleichsgewichte angebracht sind. Hierzu sind Nuten an der Innenseite und an der Außenseite der Lüfterschaufeln vorgesehen, in welche die Klammerelemente formschlüssig aufsteckbar sind.
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Des Weiteren ist aus der
WO 2010/025976 A1 eine Motorgebläsevorrichtung bekannt. Diese weist eine Aufnahmekontur für Wuchtelemente auf, wobei die Wuchtelemente in verschiedenen Ebenen positioniert werden, um einer dynamischen Unwucht entgegen zu wirken. Die Aufnahmekontur bildet hierzu eine umlaufende und konzentrisch angeordnete Rille mit zusätzlichen Vertiefungen und Aufnahmen. Des Weiteren können Flügelelemente einer Lüftereinrichtung der Motorgebläsevorrichtung eine Anzahl an Öffnungen aufweisen, in welchen Nietelemente befestigt werden können.
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Die Ausgleichsgewichte sind also zum Ausgleich der Unwucht, was auch als Auswuchten oder Wuchtausgleich bezeichnet wird, lediglich an vor einer Bestimmung der Unwucht definierten Befestigungspositionen anbringbar. Der Wuchtausgleich erfolgt somit in unerwünschter Weise nur ungenau.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein geeignetes Verfahren zum Ausgleich einer Unwucht einer Lüftervorrichtung anzugeben. Insbesondere soll dabei eine Unwucht möglichst einfach und/oder möglichst effizient ausgeglichen werden. Des Weiteren soll eine ausgewuchtete Lüftervorrichtung angegeben werden.
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Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst die Merkmale des Anspruchs 1. Hinsichtlich der Lüftervorrichtung wird die Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 4 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit dem Verfahren sinngemäß auch für die Lüftervorrichtung und umgekehrt.
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Das Verfahren dient dem Ausgleich einer Unwucht einer Lüftervorrichtung, welche ein Lüfterrad und einen, vorzugsweise als Elektromotor ausgebildeten, Motor aufweist. Zum Antreiben des Lüfterrads ist dieses am Motor befestigt.
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In einem ersten Schritt des Verfahrens wird eine Anzahl an Ausgleichsgewichten (Ausgleichselemente) und für das jeweilige Ausgleichsgewicht eine Befestigungsposition (Befestigungsstelle) am Lüfterrad zum Wuchtausgleich bestimmt. Hierbei ist unter einer Anzahl an Ausgleichsgewichten ein einziges oder mehr als ein Ausgleichsgewicht zu verstehen. Das bzw. die Ausgleichsgewichte sind dabei vorzugsweise aus dem gleichen Material wie das Lüfterrad.
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Beispielsweise wird hierzu das Lüfterrad mittels des Motors in Rotation versetzt. Der Motor wird also als Wuchtantrieb verwendet. Dabei wird mittels eines Sensors eine bei der Rotation des Lüfterrads aufgrund der Unwucht bewirkte Kraft, insbesondere auf den Motor oder auf eine den Motor haltende Vorrichtung, gemessen. Anhand der Ergebnisse der Messung wird die Unwucht bestimmt. Entsprechend der bestimmten Unwucht wird wiederum eine Befestigungsposition für die Anzahl an Ausgleichselementen derart bestimmt, dass die Rotationsachse der Lüftervorrichtung möglichst einer seiner Hauptträgheitsachsen entspricht. Alternativ kann zur Bestimmung der Befestigungsposition des jeweiligen Ausgleichselements ein an sich bekanntes Verfahren angewendet werden.
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Anschließend wird in einem zweiten (Verfahrens-)Schritt das oder jedes Ausgleichsgewicht an der bestimmten Befestigungsposition mittels Ultraschallschweißen am Lüfterrad befestigt.
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Im Vergleich zum eingangs erwähnten Stand der Technik, bei welchem Befestigungsstellen am Lüfterrad oder an der Lüftervorrichtung in Form von vorab definierten Konturen oder Aussparungen vorgesehen sind, ist das Befestigen der Ausgleichselemente mittels Ultraschallschweißen nicht abhängig von solchen Konturen oder Aussparungen. So werden gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung als Befestigungsposition für das oder jedes Ausgleichsgewicht eine Radialposition an einer Lüfterradschaufel des Lüfterrads und/oder eine Azimutalposition an einem Lüfterradaußenring des Lüfterrads herangezogen.
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Zusammenfassend ist eine zum Wuchtausgleich geeignete Befestigungsposition nicht auf eine Kontur oder Aussparung beschränkt, welche bereits im Zuge der Herstellung der Lüftervorrichtung eingebracht wurden. Das jeweilige Ausgleichsgewicht kann an der Lüfterradschaufel oder am Lüfterradaußenring befestigt sein. Dabei wird die Befestigungsposition am Lüfterradaußenring als Azimutalposition und die Befestigungsposition an der Lüfterradschaufel als Radialposition bezeichnet. Vorteilhafterweise ist derart eine Unwucht vergleichsweise genau ausgleichbar.
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Typischerweise sind die Lüfterradschaufeln des Lüfterrads gegen eine zur Rotationsachse des Lüfterrads senkrechten Ebene geneigt. Entsprechend ist es ermöglicht, die Ausgleichselemente zum Ausgleich einer dynamischen Unwucht in unterschiedlichen und zur Rotationsachse senkrechten Ebenen anzuordnen.
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Insbesondere aufgrund der Anbringbarkeit des jeweiligen Ausgleichsgewichts an einer Radialposition der Lüfterradschaufel, wobei die Befestigungsposition im Zuge deren Bestimmung nicht aufgrund einer vorab definierten Kontur oder Aussparung eingeschränkt ist, ist es ermöglicht, sämtliche typischerweise auftretenden Unwuchten mittels lediglich einem oder zwei Ausgleichselementen auszugleichen.
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Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung des Verfahrens wird das jeweilige Ausgleichsgewicht aus einem Satz von Gewichten ausgewählt, wobei jedes der Gewichte eine von zwei oder mehreren unterschiedlichen und vorgegebenen Massen aufweist. Die Ausgleichsgewichte können auf diese Weise vorgefertigt sein und eine Aufwand reduziert werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Lüftervorrichtung, insbesondere ein Kühlerlüfter für ein Kraftfahrzeug, entsprechend einer der oben dargelegten Varianten des Verfahrens ausgewuchtet. Hierbei wird bzw. ist eine Anzahl an Ausgleichsgewichten am Lüfterrad befestigt. Insbesondere ist dabei das jeweilige Ausgleichsgewicht an der Lüfterradschaufel oder am Lüfterradaußenring des Lüfterrads befestigt. Des Weiteren ist das jeweilige Ausgleichsgewicht aus einem Satz von Gewichten gewählt, welche eine von zwei unterschiedlichen und vorgegebenen Massen aufweisen.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass das Lüfterrad zusammen mit dem Motor gemeinsam ausgewuchtet wird. So ist es ermöglicht, dass der Rotor und/oder eine Welle des als Elektromotor ausgebildeten Motors nicht separat ausgewuchtet werden muss, und/oder dass auch Lüfterräder mit einer vergleichsweise großen Unwucht für die Lüftervorrichtung verwendet werden können. So ist in kostensparender Weise eine Toleranzaufweitung des Lüfterrads, des Rotors und/oder der Welle bei deren Herstellung ermöglicht.
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Des Weiteren ist, sofern das Ausgleichsgewicht als auch das Lüfterrad aus dem gleichen Material gebildet sind, eine Recycling vergleichsweise einfach. Auch ist beim Ultraschallschweißen eine vergleichsweise sichere Fügung zwischen dem jeweiligen Ausgleichsgewicht und dem Lüfterrad gebildet, so dass ein Ablösen der Ausgleichsgewichte verhindert oder zumindest eine Gefahr des Ablösens vernachlässigbar ist.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt die 1 schematisch in einer Explosionsdarstellung eine Lüftervorrichtung mit einem Lüfterrad und mit einem Elektromotor zum Drehantreiben des Lüfterrads, wobei die Lüftervorrichtung mittels am Lüfterrad angebrachten Ausgleichsgewichten ausgewuchtet ist.
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In der Figur ist eine als Kühlerlüfter ausgebildete Lüftervorrichtung 2 mit einem als Elektromotor ausgebildeten Motor 4 gezeigt. Der Motor 4 weist einen Stator 6 und einen Rotor 8 auf, wobei der Motor 4 als ein Innenläufer ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist der Rotor 8 umfangsseitig vom Stator 6 umfasst. Ferner ist der Rotor 8 mittels eines Achsstifts 10 drehbar um eine Drehachse D (Rotationsachse D) gelagert. Es kann auch ein Rotor mit beispielsweise vier Kunststoffzapfen vorgesehen sein, die am Lüfterrad verstemmt, beispielsweise heißgenietet, werden.
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Die Lüftervorrichtung 2 weist des Weiteren ein Lüfterrad 12 auf, welches an dessen Nabe 14 in nicht weiter dargestellter Weise rotationsfest am Rotor 8 montiert ist. An die Nabe 14 ist dabei eine Anzahl von wellenförmigen Lüfterradschaufeln 16 angeformt, welche sich radial zu einem gemeinsamen Lüfterradaußenring 18 hin erstrecken.
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Die Radialrichtung und die Azimutalrichtung (Umfangsrichtung) bezüglich der Rotationsachse sind mit den Bezugszeichen R bzw. A versehen.
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Zum Ausgleich einer Unwucht der Lüftervorrichtung 2 ist am Lüfterrad 12 eine Anzahl an Ausgleichsgewichten 20 befestigt, von denen zum Zwecke einer verbessert Übersicht lediglich einige mit einem Bezugszeichen versehen sind. Dabei sind die Anzahl und die Befestigungsposition des jeweiligen Ausgleichselements 20 in der Figur lediglich beispielhaft gezeigt. Je nach Ausbildung der Unwucht ist es beispielsweise möglich, diese mittels lediglich eines Ausgleichselements 20 oder mittels zwei Ausgleichselementen 20 auszugleichen.
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Einige der Ausgleichsgewichte 20 sind bezüglich der Azimutalrichtung A hintereinander am Lüfterradaußenring18 befestigt. Die Befestigungspositionen am Lüfterradaußenring 18 unterscheiden sich hierbei in deren Azimutalwinkel bezüglich der Drehachse D, wobei deren radialer Abstand zur Drehachse D gleich ist. Aufgrund dessen ist die Befestigungsposition am Lüfterradaußenring lediglich anhand des Azimutalwinkels charakterisiert, weswegen diese hier und im Folgenden als Azimutalposition bezeichnet wird. Gemäß der Figur sind die Ausgleichsgewichte 20 lediglich auf der dem Motor 4 abgewandten Seite 22 des Lüfterradaußenring18 befestigt. In einer nicht gezeigten Alternative jedoch sind die Ausgleichsgewichte 20 an der der Nabe 14 zugewandten Seite 24 des Lüfterradaußenring18 angeordnet.
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Die anderen Ausgleichsgewichte 20 sind an zwei der Lüfterradschaufeln 16 befestigt. Entsprechend sind die Befestigungspositionen der Ausgleichsgewichte 20 an einer der Lüfterradschaufeln 16 innerhalb einer Ebene senkrecht zur Drehachse D durch den radialen Abstand der Ausgleichselemente 20 zur Drehachse D definierbar. Deshalb wird eine Befestigungsposition an der Lüfterradschaufel 16 als Radialposition bezeichnet.
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Die Lüftervorrichtung 2 ist dabei nach einem Verfahren ausgewuchtet, welches im Folgenden zusammenfassend dargestellt wird. Zunächst wird im diesem Verfahren die Anzahl an Ausgleichsgewichten 20 und deren jeweilige Befestigungsposition zum Wuchtausgleich bestimmt. Anschließend werden die jeweiligen Ausgleichsgewichte 20 am Lüfterrad 12 mittels Ultraschallschweißen befestigt. Hierbei werden als Befestigungsposition eine Radialposition an der Lüfterradschaufel 16 oder eine Azimutalposition am Lüfterradaußenring 18 herangezogen.
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Des Weiteren sind die Gewichte aus einem Satz vorgefertigter Gewichte ausgewählt, wobei jedes der Gewichte eine von zwei unterschiedlichen und vorgegebenen Massen aufweist. Dies ist in der Figur durch eine unterschiedliche Größe der Ausgleichselemente 20 repräsentiert.
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Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Lüftervorrichtung
- 4
- (Elektro-)Motor
- 6
- Stator
- 8
- Rotor
- 10
- Achsstift
- 12
- Lüfterrad
- 14
- Nabe
- 16
- Lüfterradschaufel
- 18
- Lüfterradaußenring
- 20
- Ausgleichsgewicht
- 22
- Seite des Lüfterradaußenrings
- 24
- Seite des Lüfterradaußenrings
- A
- Azimutalrichtung
- D
- Rotationsachse
- R
- Radialrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2010/118942 A1 [0003]
- WO 2010/025976 A1 [0004]
