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Die
Erfindung betrifft eine schwingungserregbare Baugruppe mit Dämpfung bestehend
aus einem Anbauteil und einem rotierenden Träger, an dem das Anbauteil,
z. B. durch Verschraubung unmittelbar befestigt ist, insbesondere
einem Flügelrad
an einem Rotor eines Kühlerlüfters.
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Derartige
schwingungserregbare Baugruppen kommen zumeist überall dort vor, wo über vorzugsweise
einen Elektromotor ein Träger
bzw. ein Rotor angetrieben wird, an dem ein Anbauteil angeordnet
ist, das hierüber
bewegt wird. Als Beispiel ist ein Kühlerlüftergebläse z. B. in einem Kraftfahrzeug zu
nennen. Ein solches Kühlerlüftergebläse besteht u.a.
neben dem Elektromotor aus einem Rotor (= Träger) und einem Flügelrad (=
Anbauteil), die beide miteinander verschraubt sind. Beide besitzen
wenig Dämpfung
und ein ausgeprägtes
Resonanzverhalten. Werden sie über
den Elektromotor betrieben, so werden sie zu Schwingungen angeregt
und strahlen ein intensives Heulgeräusch ab. Dies kann bei Kraftfahrzeugen
primär
dann beobachtet werden, wenn das Fahrzeug nach längerer Fahrt abgestellt wird
und der Kühlerlüfter zur
Kühlung
noch nachläuft,
oder aber wenn sich der Kühlerlüfter während langsamer Fahrt
oder bei einem Halt zuschaltet. Darüber hinaus kann es über unkontrollierte
Berührungsstellen
zwischen Rotor und Flügelrad
zu einem Klirrgeräusch kommen.
Diese Geräusche
sind jedoch unerwünscht.
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Aus
DE 2 744 406 A1 ist
eine schallisolierende Keilriemenscheibe bekannt, umfassend einen Tragkörper, der
mit einem Rillenkörper
der Keilriemenscheibe unter Zwischenschaltung einer schwingungsdämpfenden
Gummimasse um den Tragkörper herum
verbunden ist. Die schwingungsdämpfende Masse
ist elastisch. Das Anbauteil ist hier nur indirekt, nämlich über die
schwingungsdämpfende
Masse mit dem Träger
verbunden, was für
die Kraftübertragung
nachteilig ist.
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Der
Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine Baugruppe der eingangs
genannten Art anzugeben, bei der diese Probleme weitgehend beseitigt
sind.
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Zur
Lösung
dieses Problems ist bei einer schwingungserregbare Baugruppe der
eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass in einem
Luftspalt zwischen dem Anbauteil und dem Träger und außerhalb des unveränderten
Befestigungsbereichs, insbesondere der Verschraubung des Anbauteils
am Träger
wenigstens ein Dämpfungselement
aus einem Elastomer angeordnet ist, über das beide gegeneinander
gedämpft
sind.
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Bei
der erfindungsgemäßen Baugruppe
liegen also das Anbauteil und der Träger, also beispielsweise das
Flügelrad
und der Rotor nicht mehr unmittelbar einander lediglich über den
Luftspalt getrennt gegenüber,
vielmehr sind sie unter Verwendung des im Luftspalt erfindungsgemäß eingebrachten
Dämpfungselement
direkt gegeneinander gedämpft.
Es ergibt sich so eine geräuschgedämpfte Halterung
unter Verwendung des Elastomerteils. Hierüber können beide ausreichend gegeneinander
gedämpft
werden, so dass beide beim Betrieb kaum zu Schwingungen angeregt
werden, da diese Schwingungen über
das Dämpfungselement
aufgefangen werden. Mithin ergibt sich eine deutliche Geräuschminderung
sowohl hinsichtlich des Heulgeräuschs
als auch des Klirrgeräuschs.
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Das
Elastomerteil behält
vorteilhaft auch langfristig seine Form, so dass hierüber keine
Unwucht erzeugt wird. Nachdem derartige Baugruppen häufig in
Bereichen eingesetzt werden, wo relativ hohe Umgebungstemperaturen
herrschen (im Bereich eines Kraftfahrzeugs nahe des Motors herrschen
Temperaturen bis 120° C),
sollte das Dämpfungselement
auch aus einem zumindest im Betriebstemperaturbereich der Baugruppe
temperaturstabilen Elastomer bestehen, so dass es den gegebenen Temperaturbelastungen
standhält
und auch hierdurch keine Formänderung
eintritt.
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Zweckmäßigerweise
ist das Dämpfungselement
außerhalb
des Befestigungsbereichs, insbesondere der Verschraubung des Anbauteils
am Träger
angeordnet, so dass es nicht im Kraftfluss des Verbindungsbereichs
liegt und auch die Verschraubung zwischen dem Anbauteil und dem
Träger
unverändert
bleibt.
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Das
Anbauteil ist in der Regel auf den wellenartigen Träger stirnseitig
aufgesteckt und übergreift
diesen außenseitig,
also radial. Das Dämpfungselement
kann dabei erfindungsgemäß im Bereich
der außenseitigen,
also radialen Überdeckung und/oder
der stirnseitigen Überdeckung
angeordnet sein. Es kommt hierbei auf die Konfiguration des Trägers und
des Anbauteils, also des Rotors und des Flügelrads an, also wie diese
konkret ausgebildet sind und ineinander greifen. Das Dämpfungselement kann
dabei an beliebiger Stelle innerhalb des Luftspalts angeordnet sein,
zweckmäßigerweise
sollte jedoch das Dämpfungselement
möglichst
groß sein,
um eine optimale Dämpfung
zu erzielen. Dabei kann ein einstückiges Dämpfungselement verwendet werden,
selbstverständlich
können
auch mehrere separate Dämpfungselemente
eingebracht werden.
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Nach
einer ersten Erfindungsausgestaltung kann das Dämpfungselement ein separates
Bauteil sein, dessen Form im Wesentlichen dem Abschnitt des Luftspalts
zwischen dem Anbauteil und dem Träger, wo es anzuordnen ist,
entspricht. Das heißt
das Dämpfungselement
ist zweckmäßigerweise
bereits vorgeformt und im Wesentlichen entsprechend der Luftspaltform,
wo es anzuordnen ist, ausgeführt.
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Zur
Halterung des Dämpfungselements
sind unterschiedliche Möglichkeiten
denkbar. Nach einer ersten Erfindungsausgestaltung kann das Dämpfungselement
formschlüssig
im Luftspalt gehaltert sein, das heißt es wird dort beim Verbinden
des Anbauteils mit dem Träger
fest und formschlüssig
eingeklemmt. Alternativ dazu besteht die Möglichkeit, das Dämpfungselement
am Träger
oder am Anbauteil zu verkleben, dort anzuvulkanisieren oder mechanisch
zu haltern. Es sind also beliebige Befestigungs- oder Halterungsmöglichkeiten
denkbar, solange sie eine sichere Befestigung des Dämpfungsteils zulassen
und sicherstellen, dass das Anbauteil und der Träger gut gegeneinander gedämpft werden.
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Das
Elastomer kann aus einem beliebigen Material sein, solange dieses
hinreichende Dämpfungseigenschaften
besitzt und vorzugsweise die eingangs beschriebene Temperaturstabilität bei Einsatz
in Umgebungen mit höherer
Temperatur aufweist. Als zweckmäßiges Material
hat sich EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk)
erwiesen.
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Neben
der Baugruppe selbst betrifft die Erfindung ferner ein Kraftfahrzeug
mit einer schwingungserregbare Baugruppe in Form eines Kühlerlüfters umfassend
einen Rotor mit einem daran befestigten Flügelrad, wobei diese Baugruppe
wie vorstehend beschrieben ausgebildet ist.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der
Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine
Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs mit einer
erfindungsgemäßen Baugruppe
in Form eines Kühlerlüfters, und
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2 eine
vergrößerte Darstellung
des Verbindungsbereichs eines Anbauteils an einem Träger, hier
eines Flügelrads
an einem Rotor.
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1 zeigt
ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 1 mit
einem Motor 2, dem ein Kühlerlüfter 3 zugeordnet
ist. Der Kühlerlüfter 3 besteht
aus einem Elektromotor 4, über den ein Rotor 5 antreibbar
ist, an dem wiederum ein Flügelrad 6 angeordnet
ist. Der Rotor 5 stellt einen rotierenden Träger für das ein
Anbauteil darstellende Flügelrad 6 dar,
beide bilden eine Baugruppe.
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Nach
dem Betrieb des Kraftfahrzeugs 1 ist es häufig erforderlich,
den Motor bzw. die Kühlerflüssigkeit
zu kühlen,
wozu über
den Elektromotor 4 der Rotor 5 und mit ihm das
Flügelrad 6 betrieben
werden, um den zu kühlenden
Elementen Kühlluft
zuzuführen.
Um die Entstehung ungewünschter
Heul- oder Klirrgeräusche
beim Betrieb des Kühlerlüfters 3 bedingt
durch eine Schwingungserregung des Rotors 5 und des Flügelrads 6 zu
vermeiden ist ein besonderes Dämpfungselement
im Befestigungsbereich beider vorgesehen.
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2 zeigt
in vergrößerter Darstellung
den Bereich, in dem das Flügelrad 6 am
Rotor 5 befestigt ist. Der Rotor 5 ist im Wesentlichen
wellenartig ausgeführt.
Auf ihn wird das Flügelrad 6 aufgesteckt,
das am nach innen gerichteten Flansch 7 über geeignete Befestigungsschrauben 8 stirnseitig
mit dem Rotor 5 verschraubt wird. Ersichtlich ist zwischen
dem Rotor 5 und dem Flügelrad 6 ein
Luftspalt 9 vorgesehen, in dem nun erfindungsgemäß ein Dämpfungselement 10 aus
einem Elastomer, vorzugsweise EPDM angeordnet ist. Das Dämpfungselement 10 ist
im gezeigten Ausführungsbeispiel
einstückig
ausgebildet und der Form des Luftspalts im Wesentlichen nachempfunden.
Es wird zur Montage auf den Rotor 5 aufgesteckt, bis der
nach innen ragende Dämpfungselementflansch 11 stirnseitig
aufliegt, wonach das Flügelrad 6 aufgeschoben
und verschraubt wird. Hierbei wird das Dämpfungselement 10 radial
und stirnseitig formschlüssig
fest eingeklemmt, das heißt
der Rotor 5 und das Flügelrad 6 sind
unmittelbar gegeneinander über
das festgeklemmte Dämpfungselement 10 gegeneinander
gedämpft.
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Neben
einer formschlüssigen
Klemmbefestigung ist es natürlich
auch denkbar, das Dämpfungselement 10 z.
B. auf den Rotor von Haus aus aufzukleben, der Rotor bildet dann
also ein Zwei-Komponenten-Bauteil, auf das dann das Flügelrad 6 aufgesetzt
wird. Umgekehrt kann das Dämpfungselement 10 natürlich auch
in das Flügelrad 6 eingeklebt
werden, auch eine Befestigung durch Anvulkanisieren oder mechanische
Halterungen ist denkbar. Schließlich
besteht die Möglichkeit,
nicht nur ein Dämpfungselement
vorzusehen, sondern mehrere, z. B. mehrere hintereinander angeordnete
Dämpfungsringe
aus dem Elastomer, die z. B. radial an der Rotoraußenseite
bzw. gegebenenfalls auch als Ringscheibe an der Stirnseite vorgesehen
sind.
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Insgesamt
lässt sich
auf diese Weise eine sehr wirkungsvolle, unmittelbare Dämpfung des
in der Regel aus Stahl bestehenden Rotors und des in der Regel aus
einem Hartkunststoff bestehenden Flügelrades erreichen.