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Die Erfindung betrifft ein Federelement
zur schwingungsisolierenden Halterung eines Elektromotors, insbesondere
eines Lüftermotors,
an einem Halteteil, bestehend aus einem Federwerkstoff, wie Federstahl,
mit einem streifenförmigen,
elastisch verformbaren Federabschnitt und zwei Befestigungsabschnitten
zur Halteverbindung einerseits mit dem Elektromotor und andererseits
mit dem Halteteil.
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Weiterhin betrifft die Erfindung
eine Anordnung zur schwingungsisolierenden Halterung mit Federelementen
der genannten Art.
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Auf einen Stator eines Elektromotors
können im
Betrieb neben statischen auch dynamische Kräfte und Drehmomente wirken,
die bei einer starren Ankopplung an ein Gehäuse zu sogenanntem Körperschall
führen
können.
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Bekannt sind Anordnungen zur schwingungsisolierenden
Halterung eines Elektromotors, die dynamische Drehmomente in Drehrichtung
zwischen einem Stator und einer Halterung durch Elastomerelemente
vermeiden. Eine Anordnung dieser Art ist zum Beispiel in der
EP 0 926 803 A2 beschrieben.
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Bekannt ist auch der Einsatz eines
Federelementes, welches aus einem Biegestanzteil aus Metall hergestellt
ist. Ein derartiges Federelement und eine Anordnung der gattungsgemäßen Art
sind aus der
EP 1 075
075 A2 bekannt. Hierbei ist der Befestigungsabschnitt mit
mehreren stegartigen Federabschnitten einstückig verbunden. Die Federabschnitte bestehen
jeweils aus mindestens sieben in unterschiedlichen Richtungen gebogenen
Federschenkeln, wobei an dem letzten Federschenkel ein Trägerteil
befestigt ist, so dass der Elektromotor in Drehrichtung weicher
als zumindest in axialer Richtung gelagert ist. Durch die vielen
Federschenkel ergibt sich eine gute Schwingungsisolationswirkung.
Die Federabschnitte erstrecken sich dabei parallel zum Trägerteil
und radial von der Motorachse weg. Gegenüber anderen Lösungen weist
diese Lösung
weiterhin einen reduzierten Materialbedarf auf. Gegenüber anderen
Anordnungen mit Federelementen aus einem Elastomer sind die verwendeten
Federelemente aus Federstahl ausserdem kostengünstiger.
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Bei dieser Lösung ist ohne ein zusätzliches, zentrisch
angeordnetes Dämpfungselement
die Lagerung des Motors in radialer Richtung nicht hinreichend hart,
so dass z. B. ein Lüfterrad
bei zu großer radialer
Verschiebung ggf. an einem Lüftergehäuse streifen
kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu
Grunde, den Materialeinsatz bei derartigen Federelementen und Anordnungen
weiter zu reduzieren, wobei die Schwingungsisolationswirkung verbessert,
die Federelemente einfach und kostengünstig zu fertigen und die Anordnung
leicht montierbar sein sollen.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass
der Federabschnitt U-förmig
mit zwei Federschenkeln ausgebildet ist, die an ihren freien Enden
unmittelbar die Befestigungsabschnitte aufweisen, wobei der Federabschnitt
eine erste Federachse aufweist, die etwa senkrecht zu beiden Federschenkeln
verläuft, und
wobei die Federschenkel entsprechend dieser ersten Federachse T
aufeinander zu bzw. voneinander weg federn.
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Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des
Federelementes, wobei mehrere Federelemente zur Schwingungsisolation
verwendet werden müssen,
wird in einfacher Weise eine mechanische Halterung mit einer relativ
geringen Federkonstante in Drehrichtung eines Elektromotors erreicht.
Diese geringe Federkonstante sorgt für große Winkelamplituden bei kleinen
Drehmomenten zwischen z. B. einem Lüfter und einem Stator. Dadurch
werden Schwingungen des Stators von einem Gehäuse wirksam abgekoppelt.
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Mehrere derartige Federelemente können so angeordnet
werden, dass eine Motorhalterung ein sogenanntes anisotropes Verhalten
aufweist. Dies bedeutet, dass die Halterung in Drehrichtung weich und
in radialer und axialer Richtung härter ist.
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Durch eine senkrechte Befestigung
relativ zum Halteteil wird erreicht, dass jeder Federabschnitt des
Federelementes parallel zu einer Motorachse verlaufen kann. Dadurch
sind nur die zwei Federschenkel erforderlich, die zusammen den U-förmigen Federabschnitt
bilden.
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Bei einer Anordnung zur schwingungsisolierenden
Halterung des Elektromotors mit den erfindungsgemäßen Federelementen
sind diese bevorzugt derart angeordnet, dass eine erste Federachse etwa
tangential bezüglich
eines Kreises um die Motorachse des Elektromotors verläuft. Von
Vorteil ist, dass eine zweite Federachse radial und eine dritte Federachse
parallel zur Motorachse verläuft,
wodurch in allen Richtungen eine Schwingungsisolation erreicht wird.
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Günstig
ist es, wenn das Halteteil als Halteplatte, insbesondere aus Metallblech
oder Kunststoff, ausgebildet ist und mehrere auf einem Kreis um
die Motorachse verteilt angeordnete und radial zur Motorachse beabstandete
Aufnahmeöffnungen
aufweist, wobei die Federelemente relativ zur Halteplatte senkrecht
und im Wesentlichen auf einer einer Motorseite gegenüberliegenden
Seite angeordnet sind, wobei die unmittelbare Halterung des Elektromotors über jeweils
einen Federschenkel jedes Federabschnittes erfolgt, der durch die
Aufnahmeöffnungen derart
hindurchragt, dass der Elektromotor auf der Motorseite der Halteplatte
befestigbar ist. Dadurch wird die Montage des Elektromotors an dem
Halteteil vereinfacht. Vorteilhaft ist, dass die Federelemente bei
der Montage durch die Aufnahmeöffnungen
gesteckt werden können.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, dass die Federabschnitte der
Federelemente Aufnahmenuten für
die Montage- bzw. Halteplatte aufweisen können. Ein schraubenloses Aufklipsen des
Elektromotors ist bei vormontierten Federelementen somit möglich. Um
das erwünschte
anisotrope Verhalten zu erreichen, sind die Federelemente, wie erläutert, tangential
ausgerichtet. Hierdurch wird sowohl eine einfache Montage als auch
ein anisotropes Verhalten erreicht.
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Gegenüber teureren Elastomerelementen wird
durch die höhere
elastische Härte
in radialer Richtung eine höhere
Lagestabilität
des Motors, insbesondere eines Lüfters,
in einem Gehäuse
erreicht. Gegenüber
anderen Anordnungen ist die Anzahl der Elemente bzw. der Materialeinsatz
ausserdem deutlich geringer.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung
des erfindungsgemäßen Federelementes
weist dieses zwei zueinander spiegelsymmetrisch angeordnete Federabschnitte
auf, die etwa M-förmig
angeordnet sind, so dass das gleiche Federverhalten in beiden Motordrehrichtungen
besteht. Insbesondere sind zwei derart spiegelsymmetrisch zu einer
Symmetrieebene angeordnete Federabschnitte vorhanden, dass die Symmetrieebene
zu den Federschenkeln parallel verläuft und innere, der Symmetrieebene
naheliegende sowie äussere,
der Symmetrieebene femliegende Federschenkel vorhanden sind.
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Vorteilhaft ist es, wenn mindestens
einer der beiden Federschenkel – vorzugsweise
der innere Federschenkel – mindestens
eine z. B. langlochartige, sich in Längsrichtung erstreckende Aussparung
aufweist, wodurch durch die Größe des Langlochs
die Federsteifigkeit verändert
werden kann.
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Zweckmäßig ist es auch, wenn die Aufnahmeöffnungen
im Wesentlichen rechteckförmig
mit zwei gegenüberliegenden
Kanten ausgebildet sind, die im Wesentlichen radial angeordnet und
zum Befestigen der Federelemente vorgesehen sind, wobei zwei weitere
gegenüberliegende
Kanten vorhanden sind, die tangential angeordnet sind. Insbesondere ist
jede Aufnahmeöffnung
derart mit nach innen in die Öffnung
weisenden Ecken bildenden Längs-Erweiterungen
versehen, dass einerseits ein definierter, spielarmer Sitz der Befestigungsabschnitte
der äusseren
Federschenkel und andererseits ein Bewegungsspielraum für die inneren
Federschenkel vorhanden ist.
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Weitere vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
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Die Erfindung sowie weitere Vorteile
derselben sind in der nachfolgenden Figurenbeschreibung und der
Zeichnung näher
erläutert.
Hierbei sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen:
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1 eine
Perspektivansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Federelementes,
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2 eine
Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Anordnung zur schwingungsisolierenden
Halterung eines Lüftermotors,
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3 eine
Seitenansicht des Federelementes,
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4 eine
zweite Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Federelementes,
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5 eine
Ansicht eines erfindungsgemäßen Halteteils
von oben,
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6 eine
Ansicht des Federelementes von oben, das in einer Aufnahmeöffnung des
Halteteils angeordnet ist, wobei links das Federelement geschnitten
dargestellt ist und
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7 eine
Darstellung der Aufnahmeöffnung
ohne Federelement.
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1 zeigt
eine erste Ausführung
eines erfindungsgemäßen Federelementes 1.
Das Federelement 1 dient zur schwingungsisolierenden Halterung eines
Lüftermotors 2,
der in 2 dargestellt
ist. Der Lüftermotor 2 ist über vier
dieser Federelemente 1 an einem als Halteplatte aus Metallblech
ausgebildeten Halteteil 3 elastisch gelagert.
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Das Federelement besteht aus einem
Federwerkstoff, wie Federstahl, und besitzt auf jeder Seite einen
streifenförmigen,
elastisch verformbaren Federabschnitt 7, einen Befestigungsabschnitt 4 zur Halteverbindung
mit dem Elektromotor 2 und für jeden Federabschnitt 7 einen
Befestigungsabschnitt 13 zur Halteverbindung mit dem Halteteil 3.
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Erfindungsgemäß ist der Federabschnitt 7 U-förmig mit
zwei Federschenkeln 5, 6 ausgebildet, die an ihren
freien Enden unmittelbar die Befestigungsabschnitte 10, 13 aufweisen,
wobei der Federabschnitt 7 eine erste Federachse T aufweist,
die etwa senkrecht zu beiden Federschenkeln 5, 6 verläuft, und
wobei die Federschenkel 5, 6 entsprechend dieser
ersten Federachse T aufeinander zu bzw. voneinander weg federn.
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Das Federelement 1 besteht
somit aus mehreren zueinander elastisch verformbaren streifenförmigen Bereichen,
und zwar dem Befestigungsabschnitt 4 zur direkten Befestigung
des Lüftermotors 2, und
jeweils dem von dem Befestigungsabschnitt 4 abgewinkelten – insbesondere
von dem Befestigungsabschnitt 4 senkrecht abstehenden – Federschenkel 5.
Hierbei schließt
sich an den ersten Federschenkel 5 über einen 180°-Bogen unmittelbar der
zweite Federschenkel 6 an. Sein Ende dient zur senkrechten
Befestigung des Federelementes relativ zu der Halteplatte 3,
wie in 2 veranschaulicht
ist.
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Das Federelement 1 ist aus
einem streifenförmigen
Federstahlblech gebogen bzw. aus einem Biegestanzteil hergestellt.
Das Federelement 1 ist derart gebogen, dass das Federblech
im Bereich der beiden Federschenkel 5, 6 in versetzten,
insbesondere – im
eingebauten Zustand – parallelen
Ebenen liegt. Die Länge
der Federschenkel 5, 6 ist jeweils mindestens
doppelt so groß wie
deren Abstand zueinander, so dass beide Federschenkel 5 und 6 mit relativ
geringer Kraft zusammengedrückt
werden können.
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Bevorzugt besteht das Federelement 1 aus zwei
derart spiegelsymmetrisch zu einer Symmetrieebene S angeordneten
Federabschnitten 7, dass die Symmetrieebene S zu den Federschenkeln 5, 6 parallel
verläuft
und innere, der Symmetrieebene S naheliegende sowie äussere,
der Symmetrieebene S fernliegende Federschenkel 5, 6 vorhanden
sind. Die Federarme 7 sind dabei insgesamt etwa M-förrnig angeordnet.
Die Enden der Federabschnitte 7 sind nach aussen gerichtet.
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Weiterhin weist jeder Federabschnitt 7 in
der bevorzugten Ausführungsform
eine zweite, zur ersten Federachse T senkrechte Federachse R auf,
so dass die Federschenkel 5, 6 auch entlang der
zweiten Federachse R relativ zueinander federn. Hierbei entstehen
also eine erste und eine zweite Federcharakteristik, und zwar insbesondere
derart, dass die erste, in Richtung der ersten Federachse T wirkende Federcharakteristik
weicher als die in Richtung der zweiten Federachse R wirkende zweite
Federcharakteristik ist. Der Federabschnitt 7 weist eine
dritte, zur ersten und zweiten Federachse T, R jeweils senkrechte,
parallel zu den Federschenkeln 5, 6 verlaufende
Federachse A auf, so dass die Federschenkel 5, 6 auch
entlang der dritten Federachse T relativ zueinander federn. Daher
entsteht eine weitere, dritte Federcharakteristik, die bevorzugt
in Richtung der dritten Federachse A härter als die in Richtung der ersten
Federachse T wirkende Federcharakteristik ist. Durch diese Maßnahme wird
ein anisotropes Verhalten bewirkt.
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Ausserdem ist die Federcharakteristik
in Richtung der zweiten Federachse R weicher als die Federcharakteristik
in Richtung der dritten Federachse A.
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Der Befestigungsabschnitt 4 weist
in einer vorteilhaften Ausführungsform
ein Befestigungsloch 10 für ein Befestigungselement 11 auf,
das in 2 angedeutet
ist. Das Befestigungselement 11 ist insbesondere eine Schraube,
die mit einem Statorflansch 12 verbunden ist.
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Wie 3 zeigt,
sind an den Übergängen zwischen
den verschiedenen Abschnitten unterschiedlich große Radien
R1 bis R4 vorhanden.
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Wie die 1 und 3 veranschaulichen,
ist der zweite, zur Halteverbindung mit der Halteplatte 3 dienende
Befestigungsabschnitt 13 U-förmig. Er ist mit einer durch
Schenkel 25, 26 gebildeten nutartigen Aufnahme 14 für die Halteplatte 3 versehen.
Die nutartige Aufnahme 14 ist einstückig am und senkrecht zum zweiten
Federschenkel 6 ausgebildet. Die Aufnahme 14 ist
in einer von dem inneren Federschenkel 5 wegweisenden Richtung
zum Eingriff der Halteplatte 3 offen ausgebildet.
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Um die Federelemente 1 zu
befestigen, weist die Halteplatte 3 vorzugsweise vier radial
um eine Motorachse beabstandete Aufnahmeöffnungen 15 auf, wie 5 zeigt. In dieser sind
die Federelemente 1 in einer bestimmten Richtung ausgerichtet
und in einer besonderen Lage angeordnet, und zwar ist jedes Federelement 1 derart
angeordnet, dass die erste Federachse T etwa tangential bezüglich eines Kreises
um eine Motorachse M des Elektromotors verläuft. Die zweite Federachse
R verläuft
radial zur Motorachse M, und die dritte Federachse A verläuft axial,
d. h. parallel zur Motorachse M, wie 2 veranschaulicht.
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Die Federelemente 1 sind
relativ zur Halteplatte 3 senkrecht, aber überwiegend
auf einer einer Motorseite gegenüberliegenden
Seite angeordnet. Die unmittelbare Halterung des Elektromotors 2 erfolgt über die
Federschenkel 5, wie 2 zeigt.
Die Federelemente 1 ragen durch die Aufnahmeöffnungen 15 (nach
unten bezüglich 2) derart hindurch, dass
der Elektromotor 2 auf der Motorseite der Halteplatte 3 befestigbar
ist. Die Federabschnitte 7 verlaufen dabei parallel zur
Motorachse, wobei jeweils jeder Federabschnitt 7 jedes
Federelementes 1 bei einer tangential wirkenden Kraft Ft
zusammengedrückt bzw.
gespreizt wird (Federachse Richtung T= tangential).
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Die Aufnahmeöffnungen 15 sind im
Wesentlichen rechteckförmig
mit zwei gegenüberliegenden Kanten 16, 17 ausgebildet,
die im Wesentlichen radial angeordnet sind, wie 5 zeigt. Sie sind zum Befestigen der
Federelemente 1 vorgesehen, wie 6 zeigt. Weiterhin sind zwei weitere
gegenüberliegende Kanten 18, 19 vorhanden,
die tangential angeordnet sind (5).
Zwischen den Kanten 18, 19 sind zwei Federschenkel 5 angeordnet
(6). Die Kantenlänge der
radialen Kanten 16, 17 entspricht etwa der Breite
eines randseitigen Federschenkels 6, wobei der Abstand
zwischen den tangentialen Kanten 18, 19 untereinander
größer als
die Breite eines inneren Federschenkels 5 ist.
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Wie die 5 und 7 veranschaulichen,
ist jede Aufnahmeöffnung 15 mit
Ecken 30 bildenden Längs-Erweiterungen
versehen, und zwar, wie 6 zeigt,
derart, dass ein definierter, spielarmer Sitz der Befestigungsabschnitte 13 der äusseren
Federschenkel 6 und ein Bewegungsspielraum für die inneren
Federschenkel 5 vorhanden sind. So können die Federelemente 1 ebenfalls
radiale Kräfte
R aufnehmen, jedoch mit einer wesentlich härteren Federeigenschaft als
in Drehrichtung.
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Um eine Anpassung dieser radialen
Federeigenschaft zu erreichen, sind die Langlöcher bzw. die Aussparungen 20 vorgesehen,
die in 4 dargestellt
sind.
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Die Halteplatte 3 kann senkrecht
zu einer horizontalen Bodenebene, d. h. vertikal angeordnet werden,
so dass ein Motorlüfter – insbesondere
ein Radialgebläse – bezüglich seiner
Drehachse horizontal angeordnet ist.
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Ähnlich
wie bei der
EP 1 075
075 A2 könnte alternativ
ein für
alle Federelemente
1 gemeinsamer Befestigungsabschnitt
vorhanden sein. so dass alle Federelemente dann einstückig miteinander
verbunden wären.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und
beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt,
sondern umfasst auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden
Ausführungen.
Ferner ist die Erfindung bislang auch noch nicht auf die im Anspruch
1 definierte Merkmalskombination beschränkt, sondern kann auch durch
jede beliebige andere Kombination von bestimmten Merkmalen aller
insgesamt offenbarten Einzelmerkmalen definiert sein. Dies bedeutet,
dass grundsätzlich
praktisch jedes Einzelmerkmal des Anspruchs 1 weggelassen bzw. durch
mindestens ein an anderer Stelle der Anmeldung offenbartes Einzelmerkmal
ersetzt werden kann. Insofern ist der Anspruch 1 lediglich als ein
erster Formulierungsversuch für
eine Erfindung zu verstehen.