EP2077936A1 - Kühlgebläse sowie verfahren zur herstellung eines kühlgebläses - Google Patents

Kühlgebläse sowie verfahren zur herstellung eines kühlgebläses

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EP2077936A1
EP2077936A1 EP07803306A EP07803306A EP2077936A1 EP 2077936 A1 EP2077936 A1 EP 2077936A1 EP 07803306 A EP07803306 A EP 07803306A EP 07803306 A EP07803306 A EP 07803306A EP 2077936 A1 EP2077936 A1 EP 2077936A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
motor
frame
fan
motor housing
cooling fan
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07803306A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Richard Vogt
Jens Ulrich
Thomas Helming
Klaus Linnenbrock
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2077936A1 publication Critical patent/EP2077936A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • B29C45/14311—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles using means for bonding the coating to the articles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D25/0606—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven the electric motor being specially adapted for integration in the pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/52—Casings; Connections of working fluid for axial pumps
    • F04D29/522—Casings; Connections of working fluid for axial pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/526—Details of the casing section radially opposing blade tips
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/60—Mounting; Assembling; Disassembling
    • F04D29/64—Mounting; Assembling; Disassembling of axial pumps
    • F04D29/644—Mounting; Assembling; Disassembling of axial pumps especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/646—Mounting or removal of fans
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K5/00—Casings; Enclosures; Supports
    • H02K5/04—Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof
    • H02K5/08—Insulating casings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/08—Blades for rotors, stators, fans, turbines or the like, e.g. screw propellers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/14—Structural association with mechanical loads, e.g. with hand-held machine tools or fans
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    • Y10T29/49826—Assembling or joining
    • Y10T29/49885—Assembling or joining with coating before or during assembling

Definitions

  • the invention relates to a cooling fan or cooling fan for a radiator of an internal combustion engine of a motor vehicle, and to a method for producing such a cooling fan.
  • blowers or fans are known in numerous designs and are used in particular as engine cooling fan, for example, to increase the air flow rate of a heat exchanger, or radiator element of a motor vehicle.
  • engine cooling fan for example, to increase the air flow rate of a heat exchanger, or radiator element of a motor vehicle.
  • the electrically driven blower or fan has a housing part, also called a frame, which holds a centrally arranged electric motor with integrated struts.
  • a housing part also called a frame
  • a centrally arranged electric motor with integrated struts In addition to the pursuit or instead of this can
  • Guide vanes are provided, which guide the air flow together with the frame.
  • the guide vanes may be arranged in front of and / or behind an impeller in the flow direction, is driven by a motor shaft of the electric motor and promotes the air.
  • the impeller has a plurality of circumferentially distributed blades.
  • a fan for the coolant circuit of an internal combustion engine is known, which is electrically operated.
  • a nozzle formed which consists of circumferential struts, which in turn are connected by radial struts.
  • the center of the distributor is formed by a retaining ring to which an electric motor is secured by means of angle brackets, in particular screwed.
  • the electric motor drives an impeller, which is non-rotatably connected to the motor shaft via a hub.
  • EP 1 224 386 A1 there is known an automotive engine cooling fan assembly with a fan, a motor driving the fan and a housing with a motor mount on which the motor is mounted.
  • the motor of EP 1 224 386 A1 comprises a plurality of connecting elements, which are designed in one piece with the motor.
  • the engine mount has a plurality of corresponding recesses sized and shaped to receive the engine connecting elements through combined axial and rotational movement of the engine relative to the engine mount to engage therewith, thus securing the engine in the engine mount.
  • the cooling fan according to the invention allows a simple and secure attachment of the fan motor in the frame of the fan.
  • at least one motor housing component of the blower motor is at least partially embedded in the material of the frame during the molding process of the frame, for example by injecting or at least partially overmolding the material of this housing part.
  • the frame material may be made of plastic, so that a simple injection or encapsulation of the Motorr, or the motor housing is possible.
  • the engine no longer needs to be screwed or latched in the frame, but can be integrated into the frame material, for example during the injection molding process. In this way, it is possible that the engine and the frame form a safe, no longer be separated unit. In an advantageous manner, it is possible in particular to dispense with the otherwise usual part of the frame surrounding the motor, the so-called motor ring.
  • the injection of the engine means a simplification of the assembly.
  • Motor housing component of the fan motor injected in plastic material of the frame or molded by this.
  • the injection of at least one housing motor component into the base material of the cooling fan frame enables secure fixing of the electric motor in the frame of the cooling fan.
  • only the motor housing can be partially injected into the frame.
  • This has the advantage that any damage to the electronics or electrical system of the motor due to the high temperature load by an injection process can be reduced to only a few parts of the motor housing.
  • the motor consisting of a variety of individual elements, such as permanent magnets, windings, armature and motor shaft can then be assembled or completed after the safe injection of the motor housing or parts of the motor housing.
  • a substantially cylindrical housing component of the blower motor for example the pole housing of the motor, can be injected or encapsulated.
  • the essentially cylindrical motor housing component can be annular, - A -
  • radial supports of the cooling fan frame can be molded directly onto the motor housing.
  • a substantially cylindrical housing component such as the pole housing of the fan motor, one or more is suitable
  • Cover elements in particular axial cover elements of the motor housing for Eintial. Overmolding with the plastic material of the cooling fan frame.
  • the electric motor can also be pre-assembled and then mounted
  • Electric motor are injected in one of the ways described in the plastic material of the frame, or be encapsulated by this.
  • the motor housing can be connected before the injection process or only after the injection process with a fan.
  • Figure 1 shows a first embodiment of an inventive
  • FIG. 3 shows a detailed view of FIG. 2 in the region of the connection between the electric motor and the cooling fan frame
  • FIG. 4 is a detailed view of the connection of the motor housing and
  • Figure 5 shows an alternative embodiment of the connection between
  • Figure 6 shows another embodiment of the connection between the motor housing and Zargenmaterial.
  • FIG. 1 shows an overview in a bottom view of a first view
  • Embodiment of a cooling fan according to the invention is for example applied to the radiator of an internal combustion engine or an internal combustion engine of a motor vehicle and covers the entire air passage area of the radiator.
  • the cooling fan is arranged on the rear side of the radiator viewed in the air flow direction, but may also be arranged in other cases in the air flow direction in front of the air inlet surface of the radiator.
  • the cooling fan has a frame 10, which is provided with corresponding fastening elements 12 in order to secure these and thus the cooling fan to a radiator or the body of a vehicle.
  • the frame 10 consists essentially of a closed frame cover 14, in the
  • Embodiment of Figure 1 louvers 16 are arranged to optionally an increased air passage for the frame cover 14, which is also referred to as a plenum, to ensure.
  • the frame 10 has a substantially circular opening 18 which of a
  • the frame cover 14 covers the area of the frame outside the fan opening 18 enclosed by the frame ring 20 against passage of air, so that air passing through the air passage surface of a cooler air must flow completely through the fan opening 18 and thus through the impeller 26, unless the louvers 16 are open ,
  • the frame 10 and in particular the Zargenring 20 has struts 22, which serve to hold a fan motor 24, in particular the holder of an electric motor in the opening 18 of the frame.
  • Actively connected to the electric motor 24 is a fan or impeller 26, which has crescent-shaped fan blades, which are connected to each other centrally via a fan hub 30 and to the blower motor 24 driving the fan.
  • the frame itself consists essentially of plastic and is formed for example in an injection molding process.
  • a controller 32 is attached, which is connected via electrical connection means 34 and 36 on the one hand to the electric motor and on the other hand with a mounted on the frame connector element 38, which is the electrical contacting of the cooling fan with, for example, the electrical system of a motor vehicle serves.
  • the controller 32 is not considered to belong to the frame itself.
  • the fan motor 24, which has a substantially cylindrical shape in the embodiment of Figure 1 is on its peripheral outer surface, which may be formed for example by the pole housing of the electric motor, with the plastic material of the frame, or is the electric motor with at least parts of its motor housing injected into the plastic material of the frame.
  • the plastic material overmolded the blower motor thus forms in the circumferential direction of the electric motor advantageously closed motor mounting ring, which is in particular integrally connected to the struts 22 of the frame, as the
  • Electric motor in the molding process of the frame is molded directly with the plastic material of the frame or injected into this.
  • the blower bracket 23 of the cooling fan according to the invention thus consists of two concentric rings, the larger diameter
  • FIG. 1 shows a section through the cooling fan according to the invention according to Figure 1 along a line AA 'in Figure 1.
  • the electric motor 24 is connected via the motor mounting ring 40 and integrally formed with this struts 22 with the Zargenring 20 and thus with the frame of the cooling fan ,
  • the motor mounting ring 40 is the substantially cylindrical motor housing in
  • the motor mounting ring 40 is molded onto it only over a partial region of the axial extent of the motor housing.
  • the engine mount ring 40 may also be axial over the entire
  • Length of the motor housing be injected.
  • the latter approach has the advantage that engine components, such as the windings and bearings are not exposed to the high thermal stress, the molding process of the frame and the associated injection or
  • the fan or blower 26 can be connected to the motor both before and after the injection of the electric motor or the electric motor housing.
  • a driver element 44 can be applied to the shaft 46 for the fan wheel.
  • FIG. 3 shows an alternative embodiment of a cooling fan according to the invention in a detailed representation of the attachment of the struts 22 on the motor housing 42 of the fan 26 driving fan motor 24.
  • the plastic material 39 of the frame 10 is the electric motor 24 and the motor housing 42 is not completely encapsulated in the circumferential direction, but forms only at the motor ends of the struts 22 in the circumferential direction limited so-called foundations 48.
  • Each support 22 of a cooling fan according to the invention according to Figure 3 thus has at least one Kunststofffundament 48, which is integral with the strut 22 is and the blower motor 24 and the motor housing 42 is molded.
  • FIGS. 4 to 6 show a section through one half of the motor housing 42, wherein the axis 50 substantially corresponds to the position of the shaft 46.
  • lugs 52 are formed, which form an effective connection with the plastic material of the frame during injection or molding of the motor or the motor housing.
  • the plastic material can be designed both as an engine mount ring encompassing the circumferential direction of the motor housing, but also as a foundation 48 limited in the circumferential direction.
  • Figure 4b shows a schematic representation of the lateral surface of the motor housing with the arranged on the lateral surface 54 mounting lugs 52.
  • the mounting lugs 52 may be integrally formed with the motor housing, such as the pole housing, and for example as tabs be bent out of the motor housing or pole housing.
  • the fastening tabs 52 may also be attached to the motor housing as separate components.
  • FIGS. 5a to 5c show an alternative embodiment of FIG
  • the motor housing has on its lateral surface 54 webs 56 which are encapsulated by the plastic material 39 of the frame during injection of the motor housing or the motor. These webs may also be formed with the motor housing and, for example, as tabs 57 are bent out of this or else applied and secured from the outside to the motor housing.
  • Figure 5b shows a schematic representation of the lateral surface of the motor housing, the arrangement of mutually parallel webs, which are distributed, for example, at a constant distance or at a non-constant distance over the peripheral surface of the motor housing.
  • FIG. 5c shows, in a manner of representation analogous to FIG. 5b, the formation of the fastening means in the form of webs or lugs arranged in particular in a V-shape.
  • the V-shaped webs or tabs in the same direction, or as indicated in Figure 5c, in opposite directions over the circumference of the lateral surface of the
  • Motor housing for example, be arranged equidistantly or with varying distance and injected during the molding process of the frame in the plastic material or be encapsulated by this.
  • An increase in the connection between the fastening means 56 or 57 or 52 can also be achieved in that the radially raised lugs or webs have perforations into which the plastic material still flowing in the molding process can penetrate, thus providing an improved connection between the frame and to realize the motor housing or the engine.
  • FIG. 6 shows a similar illustration of another method for ensuring a secure connection of the plastic material 39 of the frame to the motor or motor housing 42.
  • the motor housing has recesses, or as shown in Figure 6a, openings into which in the process of execution of the frame, the plastic material 39 can penetrate to realize an improved connection between the motor housing 42 and the frame.
  • the openings or recesses 58 in the motor housing as shown in Figure 6b, be distributed equidistantly over the circumference of the lateral surface of the motor housing or else be introduced with varying distance from each other in the motor housing.
  • the cooling fan according to the invention is not limited to the embodiments shown in the figures.
  • the plastic material of the frame can also be molded or encapsulated on a bearing cap, in particular an axial bearing cap of the driving electric motor.
  • cooling fan according to the invention is not limited to the shapes, number and arrangement of the fastening means provided on the motor housing shown in the figures.

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Abstract

Kühlgebläse für einen Kühler einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, wobei das Kühlgebläse zumindest eine Zarge (10) zur Halterung eines Gebläsemotors und einen Gebläsemotor (24) zum Antrieb eines Gebläserades (26) aufweist. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass beim Ausformungsprozess der Zarge (10) zumindest ein Motorgehäusebauteil des Gebläsemotors (24) in das Zargenmaterial eingespritzt und / oder von diesem umspritzt wird. Desweiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kühlgebläses, wobei beim Ausformungsprozess der Zarge (10) zumindest ein Motorgehäusebauteil des Gebläsemotors (24) in das Zargenmaterial eingespritzt und/oder von diesem umspritzt wird.

Description

Beschreibung
Titel
Kühlgebläse sowie Verfahren zur Herstellung eines Kühlgebläses
Die Erfindung betrifft ein Kühlgebläse bzw. Kühllüfter für einen Kühler einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kühlgebläses.
Stand der Technik
Gattungsbildende Gebläse oder Lüfter sind in zahlreichen Ausführungen bekannt und werden insbesondere als Motorkühlgebläse, beispielsweise zur Erhöhung des Luftdurchsatzes eines Wärmetauschers, bzw. Kühlerelementes eines Kraftfahr- zeuges genutzt. Im Rahmen dieser Anmeldung werden die Begriffe Gebläse und
Lüfter synonym behandelt.
In der Regel besitzen die elektrisch angetriebenen Gebläse bzw. Lüfter ein Gehäuseteil, auch Zarge genannt, das mit integrierten Streben einen zentral angeordneten Elektromotor hält. Zusätzlich zu den Streben oder statt dieser können
Leitschaufeln vorgesehen sein, die zusammen mit der Zarge den Luftstrom leiten. Die Leitschaufeln können in Strömungsrichtung vor und/oder hinter einem Laufrad angeordnet sein, von einer Motorwelle des Elektromotors angetrieben wird und die Luft fördert. Hierzu besitzt das Laufrad mehrere über den Umfang verteilte Laufschaufeln.
Aus der DE 103 32 959 Al ist ein Gebläse für den Kühlmittelkreislauf einer Brennkraftmaschine bekannt, welches elektrisch betrieben wird. An einem inneren Mantel der Zarge dieses Gebläse der DE 103 32 959 Al ist ein Leitapparat angeformt, der aus Umfangsstreben besteht, die wiederum durch radiale Streben verbunden sind. Das Zentrum des Leitapparats wird durch einen Haltering gebildet, an dem ein Elektromotor mittels Winkelstützen befestigt, insbesondere angeschraubt ist. Der Elektromotor treibt ein Laufrad an, das über eine Nabe drehfest mit der Motorwelle verbunden ist.
Aus der EP 1 224 386 Al ist eine Kraftfahrzeugmotor- Kühlgebläseanordnung mit einem Gebläse, einem das Gebläse antreibende Motor und einem Gehäuse mit einer Motorhalterung, an der der Motor montiert ist, bekannt. Der Motor der EP 1 224 386 Al umfasst mehrere Verbindungselemente, die mit dem Motor einteilig ausgeführt sind. Die Motorhalterung weist mehrere entsprechende Aussparungen auf, die derart bemessen und geformt sind, dass die Verbindungselemente des Motors durch eine kombinierte Axiale und Drehbewegung des Motors relativ zur Motorhalterung aufzunehmen, mit diesen in Eingriff zu kommen, um somit den Motor in der Motorhalterung zu fixieren.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Kühlgebläse ermöglicht eine einfache und sichere Befestigung des Gebläsemotors in der Zarge des Gebläses. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, zumindest ein Motorgehäusebauteil des Gebläsemotors bei dem Formungsprozess der Zarge zumindest teilweise in das Material der Zarge einzubetten, beispielsweise einzuspritzen bzw. das Material diesem Gehäuseteil zumindest teilweise zu umspritzen.
In vorteilhafter Weise kann das Zargenmaterial aus Kunststoff bestehen, so dass ein einfaches Einspritzen oder umspritzen des Motorr, bzw. des Motorgehäuses möglich ist.
Dadurch braucht der Motor nicht mehr in der Zarge verschraubt bzw. verrastet, werden, sondern kann beispielsweise beim Spritzgießprozess in das Zargenmaterial integriert werden. Auf diese Weise ist es möglich, dass der Motor und die Zarge eine sichere, nicht mehr zu trennende Einheit bilden. In vorteilhafter Weise kann dabei insbesondere auf den sonst üblichen, den Motor umschließenden Teil der Zarge, den so genannten Motorring, verzichtet werden.
Das Einspritzen des Elektromotors bzw. zumindest eines Gehäuseteils des Elektromotors in die Zarge ermöglicht somit eine Verringerung der Komplexität des
Kühlgebläses bei gleichzeitiger Erhöhung seiner Steifigkeit. Des Weiteren bedeutet das Einspritzen des Motors eine Vereinfachung der Montage.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines solchen Kühlgebläses wird bei dem Ausformungsprozess der Zarge zumindest ein
Motorgehäusebauteil des Gebläsemotors in Kunststoffmaterial der Zarge eingespritzt bzw. von diesem umspritzt. Das Einspritzen zumindest eines Gehäusemotorbauteils in den Grundstoff der Kühlgebläsezarge ermöglicht eine sichere Fixierung des Elektromotors in der Zarge des Kühlgebläses.
Durch die in den unabhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer solchen Vorrichtung möglich.
In vorteilhafter Weise kann beispielsweise lediglich das Motorgehäuse teilweise in die Zarge eingespritzt werden. Dies hat den Vorteil, dass etwaige Beschädigungen an der Elektronik bzw. Elektrik des Motors aufgrund der hohen Temperaturbelastung durch einen Spritzprozess auf nur wenige Teile des Motorgehäuses reduziert werden kann. Der Motor, bestehend aus einer Vielzahl von Einzelelementen, wie beispielsweise Permanentmagneten, Wicklungen, Anker sowie Motorwelle kann dann nach dem sicheren Einspritzen des Motorgehäuses oder Teilen des Motorgehäuses im Nachgang montiert bzw. komplettiert werden.
In vorteilhafter Weise kann ein im Wesentlichen zylinderförmiges Gehäusebauteil des Gebläsemotors, beispielsweise das Polgehäuse des Motors ein- bzw. umspritzt werden.
Dabei kann in einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung das im Wesentlichen zylinderförmige Motorgehäusebauteil ringförmig, - A -
zumindest an seiner äußeren Umfangsfläche, eingespritzt und/oder umspritzt werden. Dies ermöglicht die sichere Fixierung des Motors in der Kühlgebläsezarge und insbesondere eine sichere Abstützung von der in der Kühlgebläsezarge vorhandenen Radialstützen.
In alternativen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kühlgebläses können Radialstützen der Kühlgebläsezarge direkt am Motorgehäuse angespritzt werden.
Neben einem im Wesentlichen zylinderförmigen Gehäusebauteil, wie beispielsweise dem Polgehäuse des Gebläsemotors eignet sich auch ein oder mehrere
Deckelelemente, insbesondere axiale Deckelelemente des Motorgehäuses zum Einbzw. Umspritzen mit dem Kunststoffmaterial der Kühlgebläsezarge.
In alternativen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens kann der Elektromotor auch zuvor montiert werden und dann als montierter
Elektromotor in einer der beschriebenen Weisen in das Kunststoffmaterial der Zarge eingespritzt werden, bzw. von diesem umspritzt werden.
Dabei kann das Motorgehäuse vor dem Einspritzprozess bzw. auch erst nach dem Einspritzprozess mit einem Lüfterrad verbunden werden.
In speziellen Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Lüfters ist es möglich, das Lüfterrad selbst dem Motorgehäuse zu umspritzen.
Die Verbindung zwischen Motor bzw. Motorgehäuse und der Zarge des
Kühlgebläses wird durch das Umspritzen bzw. Einspritzen des Motors bzw. des Motorgehäuses hergestellt. Um das Lösen von Motor bzw. Motorgehäuse und Umspritzung zu verhindern, sind in vorteilhafter Weise zwischen Motor bzw. Motorgehäuse und der Zarge kraft- oder formschlüssige Verbindungen vorzusehen. Aufgrund von unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten könnte ansonsten, insbesondere bei Temperaturerhöhung ein Ablösen des Motors erfolgen. Da der bei der Umspritzung verwendete Grundstoff die Eigenschaft des Kriechens im Temperaturbereich aufweist, sind formschlüssige Verbindungen den kraftschlüssigen Verbindungen vorzuziehen. In vorteilhafter Weise können daher Nasen, Laschen, Rippen oder auch Ausnehmungen bzw. Löcher Motorgehäuse und insbesondere am Polring vorgesehen sein, die nach dem Umspritzen mit Kunststoffmaterial das Lösen bzw. Herausfallen des Elektromotors zuverlässig verhindern. Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen
Herstellungsverfahrens einer derartigen Vorrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele sowie den zugehörigen Zeichnungen.
Zeichnung
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele für die erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt, welche in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert werden sollen. Die Figuren der Zeichnung, deren Beschreibung sowie die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Ein Fachmann will diese Merkmale auch einzeln betrachten und zu weiteren sinnvollen Kombinationen zusammenfassen. Insbesondere will der Fachmann auch die Merkmale aus unterschiedlichen Ausführungsbeispielen zu weiteren sinnvollen Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Kühlgebläses in einer Übersichtsdarstellung,
Figur 2 einen Schnitt durch das Kühlgebläse der Figur 1 entlang der Achse
AA',
Figur 3 eine Detaildarstellung der Figur 2 im Bereich der Verbindung zwischen Elektromotor und Kühlgebläsezarge,
Figur 4 eine Detaildarstellung der Verbindung von Motorgehäuse und
Zarge, Figur 5 eine alternative Ausführungsform der Verbindung zwischen
Motorgehäuse und Zarge,
Figur 6 eine weitere Ausführungsform der Verbindung zwischen Motorgehäuse und Zargenmaterial.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Figur 1 zeigt in einer Übersichtsdarstellung in einer Unteransicht eine erste
Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kühlgebläses. Ein solches Kühlgebläse wird beispielsweise an den Kühler einer Brennkraftmaschine oder eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeuges angesetzt und überdeckt die gesamte Luftdurchtrittsfläche des Kühlers. Üblicherweise wird das Kühlgebläse auf der in Luftströmungsrichtung gesehen hinteren Seite des Kühlers angeordnet, kann aber auch in anderen Fällen in Luftströmungsrichtung vor der Lufteintrittsfläche des Kühlers angeordnet sein.
Das Kühlgebläse weist eine Zarge 10 auf, die mit entsprechenden Befestigungselementen 12 versehen ist, um diese und damit das Kühlgebläse an einem Kühler bzw. der Karosserie eines Fahrzeuges zu befestigen. Die Zarge 10 besteht im Wesentlichen aus einer geschlossenen Zargenabdeckung 14, in die im
Ausführungsbeispiel der Figur 1 Luftklappen 16 angeordnet sind, um gegebenenfalls einen erhöhten Luftdurchtritt für die Zargenabdeckung 14, die im weiteren auch als Plenum bezeichnet wird, zu gewährleisten. Darüber hinaus weist die Zarge 10 eine im Wesentlichen kreisrunde Öffnung 18 auf, die von einem
Zargenring 20 eingefasst ist.
Die Zargenabdeckung 14 deckt den Bereich der Zarge außerhalb der vom Zargenring 20 umschlossenen Gebläseöffnung 18 gegen Luftdurchtritt ab, so dass durch die Luftdurchtrittsfläche eines Kühlers hindurchtretende Luft vollständig durch die Gebläseöffnung 18 und damit durch das Gebläserad 26 strömen muss, sofern die Luftklappen 16 nicht geöffnet sind. Die Zarge 10 und insbesondere der Zargenring 20 besitzt Streben 22, die der Halterung eines Gebläsemotors 24, insbesondere der Halterung eines Elektromotors in der Öffnung 18 der Zarge dienen. Mit dem Elektromotor 24 wirkverbunden ist ein Lüfter- bzw. Gebläserad 26, welches über sichelförmige Lüfterschaufeln verfügt, die zentral über eine Lüfternabe 30 miteinander und mit dem das Lüfterrad antreibenden Gebläsemotor 24 verbunden sind.
Die Zarge an sich besteht im Wesentlichen aus Kunststoff und wird beispielsweise in einem Spritzgussverfahren ausgeformt.
An den Streben 22 der Lüfterhalterung ist zudem ein Steuergerät 32 befestigt, welches über elektrische Verbindungsmittel 34 bzw. 36 einerseits mit dem Elektromotor verbunden ist und andererseits mit einem auf der Zarge befestigten Steckerelement 38, welches der elektrischen Kontaktierung des Kühlgebläses mit beispielsweise dem Bordnetz eines Kraftfahrzeuges dient. Das Steuergerät 32 ist nicht als zur Zarge selbst gehörend anzusehen.
Der Lüftermotor 24, der im Ausführungsbeispiel der Figur 1 eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweist, ist an seiner Umfangsaußenfläche, welche beispielsweise durch das Polgehäuse des Elektromotors gebildet sein kann, mit dem Kunststoffmaterial der Zarge umspritzt, bzw. ist der Elektromotor mit zumindest Teilen seines Motorgehäuses in das Kunststoffmaterial der Zarge eingespritzt. Das dem Gebläsemotor umspritzte Kunststoffmaterial bildet somit in Umfangsrichtung des Elektromotors einen vorteilhafter Weise geschlossenen Motorhalterungsring, der insbesondere einstückig mit den Streben 22 der Zarge verbunden ist, da der
Elektromotor beim Ausformungsprozess der Zarge direkt mit dem Kunststoffmaterial der Zarge umspritzt bzw. in dieses eingespritzt wird.
Die Gebläsehalterung 23 des erfindungsgemäßen Kühlgebläses besteht somit aus zwei konzentrisch zueinander angeordneten Ringen, dem durchmessergrößeren
Zargenring 20, welcher das Gebläserad 26 mit Radialabstand umschließt, sowie einen durchmesserkleineren Motorhalterring 40, welcher das Motorgehäuse des Gebläsemotors in Umfangsrichtung umgibt. Die konzentrische ausgebildeten Ringe 20 bzw. 40 sind einstückig miteinander über die Streben 26 verbunden. Figur 2 zeigt einen Schnitt durch das erfindungsgemäße Kühlgebläse gemäß Figur 1 entlang einer Linie AA' in Figur 1. Der Elektromotor 24 ist dabei über den Motorhalterungsring 40 und die mit diesem einstückig ausgebildeten Streben 22 mit dem Zargenring 20 und somit mit der Zarge des Kühlgebläses verbunden. Dabei ist der Motorhalterungsring 40 dem im Wesentlichen zylinderförmigen Motorgehäuse in
Umfangsrichtung umspritzt worden, so dass eine feste Verbindung zwischen dem Motorgehäuse 42 und der Zarge 10 gewährleistet ist. Im Ausführungsbeispiel der Figur 2 bzw. Figur 1 ist der Motorhalterungsring 40 lediglich über einen Teilbereich der axialen Ausdehnung des Motorgehäuses diesem angespritzt. In alternativen Ausführungsformen kann der Motorhalterungsring 40 auch über die gesamte axiale
Länge des Motorgehäuses angespritzt sein.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines derartigen Kühlgebläses kann - je nach Anforderungen - der bereits komplett montierte Elektromotor in das Kunststoffmaterial der Zarge beim Ausformungsprozess der
Zarge eingespritzt werden oder lediglich das Motorgehäuse bzw. Teile des Motorgehäuses, wie beispielsweise das Polgehäuse. Letztere Vorgehensweise hat den Vorteil, dass Motorkomponenten, wie beispielsweise die Wicklungen und Lager nicht der hohen thermischen Belastung ausgesetzt sind, die der Ausformungsprozess der Zarge und das damit einhergehende Einspritzen bzw.
Umspritzen des Motorgehäuses mit sich bringt. In einem solchen Fall würde lediglich das Motorgehäuse bzw. Teile des Motorgehäuses in die Zarge eingespritzt werden, so dass der Motor erst nachträglich hinsichtlich seiner Komponenten montiert werden würde.
Das Lüfter- bzw. Gebläseread 26 kann sowohl vor als auch nach dem Einspritzen des Elektromotors bzw. des Elektromotorgehäuses mit dem Motor verbunden werden. Dabei kann für das Lüfterrad beispielsweise, wie in Figur 2 dargestellt, ein Mitnehmerelement 44 auf die Welle 46 aufgebracht werden.
Möglich ist es jedoch auch, das Lüfterrad selbst beispielsweise auf einen Lagerdeckel oder Gehäuseteilen des Elektromotors ebenfalls direkt aufzuspritzen. Dies ist insbesondere für Außenläufermotoren, wie sie auch in Kühlgebläsen eingesetzt werden, in vorteilhafter Weise möglich. Figur 3 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kühlgebläses in einer Detaildarstellung der Befestigung der Streben 22 am Motorgehäuse 42 des das Lüfterrad 26 antreibenden Gebläsemotors 24. Im Gegensatz zur Ausführungsform der Figuren 1 bzw. 2 ist das Kunststoffmaterial 39 der Zarge 10 dem Elektromotor 24 bzw. dem Motorgehäuse 42 in Umfangsrichtung nicht vollständig umspritzt, sondern bildet lediglich an den motorseitigen Enden der Streben 22 in Umfangsrichtung begrenzte so genannte Fundamente 48. Jede Stütze 22 eines erfindungsgemäßen Kühlgebläses gemäß Figur 3 besitzt somit zumindest ein Kunststofffundament 48, welches einstückig mit der Strebe 22 ausgeführt ist und dem Gebläsemotor 24 bzw. dem Motorgehäuse 42 angespritzt ist.
In alternativen Ausführungsformen kann es auch vorgesehen sein, die Streben 22 direkt dem Elektromotor bzw. dem Gehäusemotor anzuspritzen und beispielsweise auf die Verwendung eines Motorhalterringes bzw. von Fundamenten zu verzichten.
Um das Lösen von Motor bzw. Motorgehäuse und Kunststoffumspritzung zu verhindern, sind bei allen ausführungsformen vorteilhafter Weise zwischen Motor bzw. Motorgehäuse und dem Kunststoffmaterial kraft- und/oder formschlüssige Verbindungen vorzusehen. Hierbei ist eine formschlüssige Verbindung der kraftschlüssigen Verbindung vorzuziehen. In den Figuren 4 bis 6 sind einige mögliche Ausgestaltungen einer solchen Verbindung schematisch dargestellt, wobei diese Verbindungsmöglichkeiten nicht als abschließend anzusehen sind. Figur 4a zeigt einen Schnitt durch eine Hälfte des Motorgehäuses 42, wobei die Achse 50 im Wesentlichen der Lage der Welle 46 entspricht. Am Motorgehäuse und insbesondere im Bereich des Polgehäuses 43 sind Nasen 52 ausgebildet, die beim Ein- bzw. Umspritzen des Motors bzw. des Motorgehäuses mit dem Kunststoffmaterial der Zarge eine effektive Verbindung eingehen. Dabei kann das Kunststoffmaterial sowohl als in Umfangsrichtung des Motorgehäuse umgreifender Motorhalterungsring, aber auch als in Umfangsrichtung begrenztes Fundament 48 ausgebildet sein. Figur 4b zeigt eine schematische Darstellung der Mantelfläche des Motorgehäuses mit den auf der Mantelfläche 54 angeordneten Befestigungsnasen 52. Die Befestigungsnasen 52 können dabei einstückig mit dem Motorgehäuse, beispielsweise dem Polgehäuse, ausgeformt sein und beispielsweise als Laschen aus dem Motorgehäuse bzw. Polgehäuse herausgebogen sein. In alternativen Ausführungsformen können die Befestigungsnasen 52 auch als separate Bauteile auch am Motorgehäuse befestigt sein.
In den Figuren 5a bis 5c ist eine alternative Ausführungsform von
Befestigungsmitteln zur besseren Anbindung des Kunststoffmaterials 39 an das Motorgehäuse 42 dargestellt. In den Ausführungsformen der Figuren 5 besitzt das Motorgehäuse auf seiner Mantelfläche 54 Stege 56, die von dem Kunststoffmaterial 39 der Zarge beim Einspritzen des Motorgehäuses bzw. des Motors umspritzt werden. Diese Stege können ebenfalls mit dem Motorgehäuse ausgeformt und beispielsweise als Laschen 57 aus diesem herausgebogen sein oder aber auch von außen auf das Motorgehäuse aufgebracht und befestigt sein.
Figur 5b zeigt in einer schematischen Darstellung der Mantelfläche des Motorgehäuses die Anordnung von parallel zueinander verlaufenden Stege, die beispielsweise im konstanten Abstand oder aber auch in nicht konstantem Abstand über die Umfangsfläche des Motorgehäuses verteilt sind.
Figur 5c zeigt in einer zu Figur 5b analogen Darstellungsweise die Ausbildung der Befestigungsmittel in der Form von insbesondere V-förmig angeordneten Stegen oder Laschen. Dabei können die V-förmigen Stege oder Laschen gleichsinnig, oder wie in Figur 5c angedeutet, gegensinnig über dem Umfang der Mantelfläche des
Motorgehäuses beispielsweise äquidistant oder mit variierendem Abstand angeordnet sein und beim Ausformungsprozess der Zarge in das Kunststoffmaterial eingespritzt bzw. von diesem umspritzt werden. Eine Erhöhung der Verbindung zwischen den Befestigungsmitteln 56 bzw. 57 oder auch 52 lässt sich zudem dadurch erreichen, dass die radial erhabenen Nasen bzw. Stege Perforierungen aufweisen, in die das beim Ausformungsprozess noch flüssige Kunststoffmaterial eindringen kann, um somit eine verbesserte Verbindung zwischen der Zarge und dem Motorgehäuse bzw. dem Motor zu realisieren.
Die Figuren 6 zeigen in analoger Darstellung eine weitere Methode zur Gewährleistung einer sicheren Verbindung des Kunststoffmaterials 39 der Zarge mit dem Motor bzw. Motorgehäuse 42. In dieser Ausführungsform besitzt das Motorgehäuse Vertiefungen, oder wie in Figur 6a dargestellt, Öffnungen, in die beim Ausführungsprozess der Zarge das Kunststoffmaterial 39 eindringen kann, um eine verbesserte Verbindung zwischen dem Motorgehäuse 42 und der Zarge zu realisieren. Die Öffnungen bzw. Vertiefungen 58 im Motorgehäuse können, wie in Figur 6b dargestellt, äquidistant über dem Umfang der Mantelfläche des Motorgehäuses verteilt sein oder aber auch mit variierendem Abstand zueinander in das Motorgehäuse eingebracht sein. In alternativen Ausführungsformen ist es auch möglich, wie in Figur 6c angedeutet, die Öffnungen 58 in unterschiedlichem axialen Abstand auf der Mantelfläche des Motorgehäuses anzubringen.
Das erfindungsgemäße Kühlgebläse ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Insbesondere kann das Kunststoffmaterial der Zarge auch einem Lagerdeckel, insbesondere axialen Lagerdeckel des antreibenden Elektromotors angespritzt bzw. umspritzt werden.
Darüber hinaus ist das erfindungsgemäße Kühlgebläse nicht beschränkt auf die in den Figuren dargestellten Formen, Anzahl und Anordnung der am Motorgehäuse vorgesehenen Befestigungsmittel.

Claims

Ansprüche
1. Kühlgebläse für einen Kühler einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, wobei das Kühlgebläse zumindest eine, zumindest teilweise in Kunststoff ausgeformte Zarge (10) zur Halterung eines Gebläsemotors und einen
Gebläsemotor (24) zum Antrieb eines Gebläserades (26) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorgehäuse (42) des Gebläsemotors (24) zumindest teilweise in das Kunststoffmaterial (39) der Zarge (10) eingespritzt und/oder von diesem umspritzt ist.
2. Kühlgebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zarge (10) eine Motorhalterung, insbesondere einen Motorhaltering (40), zur Aufnahme des Gebläsemotors (24) aufweist, die dem Motorgehäuse (42) umspritzt ist.
3. Kühlgebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zarge (10) über Streben (22) zur Befestigung des Gebläsemotors (24) in einer Zargenöffnung (20) verfügt, wobei die Streben (22) an das Motorgehäuse (42) angespritzt sind.
4. Kühlgebläse nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Motorgehäuse (42) zumindest eine Nase (52) ausgebildet ist, die vom Kunststoffmaterial (39) der Zage (10) umspritzt ist.
5. Kühlgebläse nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass am Motorgehäuse (24) Vertiefungen und/oder Öffnungen (58) vorgesehen sind, in die Kunststoffmaterial (39) der Zage (10) eingespritzt ist.
Verfahren zur Herstellung eines Kühlgebläse für einen Kühler einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, wobei das Kühlgebläse zumindest eine Zarge (10) zur Halterung eines Gebläsemotors und einen Gebläsemotor (24) zum Antrieb eines Gebläserades (26) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ausformungsprozess der Zarge (10) zumindest ein Motorgehäusebauteil des Gebläsemotors (24) in das Zargenmaterial eingespritzt und / oder von diesem umspritzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein im wesentlichen zylinderförmiges Motorgehäusebauteil des Gebläsemotors (24), insbesondere ein Polgehäuse (43) des Gebläsemotors (24), eingespritzt und/oder umspritzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das im wesentlichen zylinderförmiges Motorgehäusebauteil des Gebläsemotors (24) ringförmig, zumindest an seiner äußeren Umfangsfläche, eingespritzt und/oder umspritzt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein axiales Deckelelement des Motorgehäuses (42) des Gebläsemotors (24) eingespritzt und/oder umspritzt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Streben (22) der Zarge (10), die der Befestigung des Gebläsemotors (24) in einer Zargenöffnung (20) dienen, an das Motorgehäuse (42) angespritzt sind.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Ein- und/oder Umspritzen des zumindest einen Motorgehäusebauteils Motorkomponenten des Gebläsemotors (24) in das Motorgehäuse (42) montiert werden.
12. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gebläsemotor (24) eingespritzt und / oder umspritzt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 6 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass zuvor das Motorgehäuse (42) mit einem Lüfterrad (26) verbunden wird.
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