5 Beschreibung
Titel
Lüfter-Rotor-Verbindung für ein Kühlgebläse eines Kraftfahrzeugs L O
Die Erfindung betrifft eine Lüfter-Rotor-Verbindung für ein Kühlgebläse eines Kraftfahrzeugs, insbesondere mit niedriger Gebläseleistung, wobei die Lüfter- Rotor-Verbindung einen Rotor eines Elektromotors und einem am Rotor befestigten Lüfter aufweist.
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Stand der Technik
Im Bereich von Kühlungsgebläsen für Verbrennungsmotoren mit elektronisch kommutierten Elektromotoren werden im Stand der Technik die Lüfter auf dem ? 0 Rotor stets mittels Schrauben befestigt. Dabei liegt der Lüfter auf dem Rotor auf und die Schrauben befestigen den Lüfter an den Rotor (siehe Fig. 1 ). Hierbei kommen meist drei Schrauben zum Einsatz, die bevorzugt drehmomentüberwacht eingeschraubt werden.
>5 Aufgabenstellung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Lüfter-Rotor-Verbindung zur Verfügung zu stellen. Hierbei soll die erfindungsgemäße Lüfter-Rotor-Verbindung einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar sein. Ferner soll die Lüfter-Ro-
30 tor-Verbindung bevorzugt ohne den Gebrauch von Werkzeug oder Maschinen, manuell und in einer kurzen Zeitspanne eingerichtet werden können und darüber hinaus eine geringe Anzahl von Bauteilen aufweisen. Hierbei kann die Lüfter- Rotor-Verbindung bevorzugt für eine niedrige Gebläseleistung ausgelegt und an die Anforderungen der Emerging Markets, wie z. B. ein einfacher und robuster
35 Aufbau, angepasst sein.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung wird mittels einer Lüfter-Rotor-Verbindung für ein Kühlgebläse eines Kraftfahrzeugs, gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Wei- 5 terbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die erfindungsgemäße Lüfter-Rotor-Verbindung weist einen Rotor eines Motors bzw. eines Elektromotors und einem am Rotor befestigten Lüfter auf. Hierbei ist der Lüfter ohne die Zuhilfenahme von zusätzlichen Bauteilen, insbesondere
L O Schrauben, oder werkstofffremden Komponenten am Rotor festgelegt, wobei der
Lüfter bevorzugt mittels einer einfach lösbaren, formschlüssigen Verbindung, am Rotor befestigt ist. Diese mechanische Verbindung kann gegebenenfalls kraftschlüssige Anteile aufweisen. Die Befestigung des Lüfters mit dem Rotor erfolgt an einem Axialabschnitt und/oder einem Radialabschnitt des Rotors. Ferner ist
L 5 der Elektromotor bevorzugt ein elektronisch kommutierter Außenläufer-Elektromotor.
Eine mechanische Verbindung zwischen dem Rotor und dem Lüfter wird erfindungsgemäß ausschließlich durch die jeweilige Ausgestaltung des Rotors
? 0 und/oder des Lüfters realisiert. Ein zur Befestigung des Lüfters auf dem Rotor notwendiger Verbindungspartner des Lüfters und/oder des Rotors ist ein Bestandteil, insbesondere ein stofflich einstückiger Bestandteil des Lüfters bzw. des Rotors. Die für die Befestigung notwendigen Verbindungseinrichtungen durchdringen dabei einander bevorzugt und sind gegebenenfalls gesichert. Die Siche-
>5 rungen sind dabei bevorzugt Bestandteile des Lüfters bzw. des Rotors und sind ebenfalls bevorzugt stofflich einstückig, z. B. über als Sollbruchstellen ausgebildete Stege mit dem Lüfter bzw. dem Rotor verbunden.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist der Lüfter eine Rasteinrichtung auf, 30 die in eine korrespondierende Rasteinrichtung des Rotors eingreift. In einer weiteren Ausführungsform weist der Lüfter einen elastisch biegbaren Schnapphaken auf, der in einer korrespondierenden Ausnehmung des Rotors eingeschnappt ist. Eine Arretierposition des Schnapphakens kann dabei mittels eines Sicherungsstifts bzw. -bolzens gesichert sein. Ferner kann bei einer Ausführungsform der 35 Lüfter-Rotor-Verbindung, der Lüfter und der Rotor über einen Bajonettverschluss
aneinander festgelegt sein. Die Bajonetthaken können dabei wiederum mittels Sicherungsstiften bzw. -bolzen gesichert sein.
Ferner kann in einer Ausführungsform der Erfindung der Lüfter einen bevorzugt 5 aus Kunststoff bestehenden Befestigungsvorsprung aufweisen, der durch eine
Durchgangsausnehmung im Rotor hindurchragt. Der durch die Durchgangsaus- nehmung hindurchragende Abschnitt des Befestigungsvorsprungs ist dabei umgeformt, was z. B. mittels einer Elektrode, einem Heizelement, einer Sonotrode oder einem Amboss erfolgen kann. In einer anderen Ausführungsform der Erfin- L O düng weist der Rotor eine Befestigungslasche auf, die durch eine Durchgangsausnehmung im Lüfter hindurchragt. Der durch die Durchgangsausnehmung hindurchragende Abschnitt der Befestigungslasche ist umgeformt, insbesondere umgebogen. Darüber hinaus kann in einer zusätzlichen Ausführungsform der Erfindung der Lüfter ein Innengewinde aufweisen, welches auf ein Außengewinde L 5 des Rotors geschraubt ist.
Die Ausführungsformen der Erfindung können natürlich auch kinematisch umgekehrt sein. Des Weiteren können sie inklusive einer kinematischen Umkehrung auch miteinander kombiniert werden. Ferner ist die Erfindung nicht auf den Au- ? 0 tomobilbereich beschränkt, sondern kann auch auf andere Gebiete, wie z. B.
Heizungsgebläse oder Dunstabzugshauben anwendet werden.
Gemäß der Erfindung ergibt sich eine signifikante Kostenreduktion, da im Vergleich mit dem Stand der Technik drei Bauteile, nämlich die Schrauben entfallen,
>5 da die Funktion Drehmomentübertragung auf den Lüfter und Positionierung des
Lüfters auf dem Rotor ausschließlich durch die Auslegung des Lüfters und des Rotors realisiert sind. Hierdurch entfällt axialer Bauraum für die Schraubenköpfe, wodurch die Applikation aufgrund einer Baurraumbedarfsverringerung vereinfacht ist.
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Die Verschnapp- oder Pressvorgänge können in einer kurzen Zeitspanne und mit weniger Montageaufwand durchgeführt werden als eine Verschraubung, wodurch sich eine Montagezeit für den Lüfter reduziert. Durch eine enge Umklammerung des metallischen Rotors durch eine Kunststoffnabe werden ferner Schwingungen
35 am Rotor gedämpft und ein Gebläsegeräusch reduziert. Das erfindungsgemäße
Befestigungskonzept ermöglicht eine manuelle Montage ohne zusätzliche Hilfs-
mittel und kann daher ohne großen Aufwand weltweit eingesetzt werden. Durch den Entfall von qualitätsaufwendigen Bauteilen kann die Beschaffung der einzelnen Komponenten der erfindungsgemäßen Lüfterbefestigung einfacher lokalisiert werden. 5
Kurzbeschreibung der Figuren
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zei- L O gen:
Fig. 1 in einer geschnittenen Seitenansicht eine Lüfter-Rotor-Verbindung gemäß dem Stand der Technik in einem Montagezustand;
Fig. 2 in einer geschnittenen Seitenansicht eine erste erfindungsgemäße Aus- L 5 führungsform einer Lüfter-Rotor-Verbindung zeitlich vor deren Montage;
Fig. 3 in einer geschnittenen Seitenansicht die Lüfter-Rotor-Verbindung aus
Fig. 2 in einem Montagezustand;
Fig. 4 in einer weggebrochenen axialen Schnittansicht eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform einer Lüfter-Rotor-Verbindung zeitlich nach ? 0 deren Montage;
Fig. 5 in einer perspektivischen Detailansicht die Lüfter-Rotor-Verbindung aus
Fig. 4 zeitlich vor dem Einstecken von Sicherungsstiften; Fig. 6 in einer geschnittenen Seitenansicht eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform eines Lüfters; >5 Fig. 7 in einer Draufsicht eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform eines
Rotors;
Fig. 8 eine Draufsicht auf den Lüfter aus Fig. 6;
Fig. 9 in einer weggebrochenen geschnittenen Seitenansicht einen ersten Montageschritt der dritten Ausführungsform der Lüfter-Rotor-Verbin- 30 düng;
Fig. 10 analog Fig. 9 einen zweiten Montageschritt der Lüfter-Rotor-Verbindung; Fig. 1 1 analog Fig. 10 einen dritten Montageschritt der Lüfter-Rotor-Verbindung; Fig. 12 analog Fig. 11 einen vierten Montageschritt der Lüfter-Rotor-Verbindung;
35 Fig. 13 in einer geschnittenen Seitenansicht die dritte Ausführungsform der Lüfter-Rotor-Verbindung in einem Montagezustand;
Fig. 14 in einer geschnittenen Seitenansicht eine vierte erfindungsgemäße Ausführungsform einer Lüfter-Rotor-Verbindung zeitlich vor deren Montage;
Fig. 15 in einer geschnittenen Seitenansicht die Lüfter-Rotor-Verbindung aus
Fig. 14 in einem Montagezustand;
5 Fig. 16 in einer geschnittenen Seitenansicht eine fünfte erfindungsgemäße Ausführungsform einer Lüfter-Rotor-Verbindung zeitlich vor deren Montage;
Fig. 17 in einer geschnittenen Seitenansicht die Lüfter-Rotor-Verbindung aus Fig. 16 in einem Montagezustand;
Fig. 18 in einer geschnittenen Seitenansicht eine sechste erfindungsgemäße L O Ausführungsform einer Lüfter-Rotor-Verbindung zeitlich vor deren Montage; und
Fig. 19 in einer geschnittenen Seitenansicht die Lüfter-Rotor-Verbindung aus Fig. 18 in einem Montagezustand.
L 5 Ausführungsformen der Erfindung
Die in der Zeichnung dargestellte erfindungsgemäße Lüfter-Rotor-Verbindung 1 bzw. Lüfterbefestigung 1 zeichnet sich dadurch aus, dass die miteinander mechanisch zu verbindenden Komponenten, z. B. für eine Kühlung eines Verbren-
? 0 nungsmotors, also ein Rotor 10 bzw. Motorrotor 10 eines Elektromotors 30 und ein Lüfter 20 mittels Formschluss ohne eine zusätzliche Schraube aneinander in Axial- A und Radialrichtung R festgelegt sind. Zu diesem Zweck wird am/im Lüfter 20 und/oder am/im Rotor 10 wenigstens eine Verbindungseinrichtung 100, 200 (z. B. eine Rasteinrichtung, wie ein Rasthaken oder eine Rastausnehmung;
>5 ein Schnapphaken; ein Bajonetthaken; eine Kralle; ein Hinterschnitt; ein Befestigungsvorsprung wie z. B. eine Lasche, ein Dom, ein Dorn, ein Stift, ein Bolzen, eine Rippe; ein Gewinde, eine Ausklinkung etc. - und eine dazu korrespondierende Einrichtung) vorgesehen, welche zur Befestigung des Lüfters 20 auf dem Rotor 10 dient. Alle für die funktionsfähige Lüfter-Rotor-Verbindung 1 benötigten
30 Komponenten stammen aus den beiden Einzelkomponenten Lüfter 20 und Rotor
10, d. h. es werden erfindungsgemäß keine werkstofffremden Komponenten oder andere Komponenten außer dem Lüfter 20 und dem Rotor 10 angewendet. Insbesondere folgende Ausführungsformen der Erfindung sind anwendbar:
35 In der in den Fig. 2 und 3 dargestellten ersten Ausführungsform der Erfindung weist der Lüfter 20 als Verbindungseinrichtung 200 wenigstens einen; bevorzugt
jedoch wenigstens zwei einander an einer Lüfternabe 22 nach innen vorstehende, gegenüberliegende Rasthaken 210 auf, die in dazu korrespondierende als Rastausnehmungen 1 10 ausgebildete Verbindungseinrichtungen 100 des Rotors 10, an dessen Axialabschnitt 13 eingreifen. Es ist natürlich auch möglich, die 5 Rasthaken am Rotor 10 und die Rastausnehmungen am Lüfter 20 vorzusehen.
Hierbei kann die jeweilige Schnappkontur 110, 120 bzw. Rasteinrichtung 1 10, 120 teilweise, abschnittsweise oder vollständig umlaufend vorgesehen sein.
Die Fig. 4 und 5 zeigen Ausschnitte der zweiten erfindungsgemäßen Ausfüh- L O rungsform der Lüfter-Rotor-Verbindung 1 , wobei die jeweiligen Verbindungseinrichtungen 100, 200 als Durchgangsausnehmungen 120 in einem Radialabschnitt 14 des Rotors 10, und als bevorzugt als Biegebalken ausgelegte Schnapphaken 220 der Lüfternabe 22 ausgebildet sind. Hierbei liegt ein Radialabschnitt des Lüfters 20 auf dem Radiabschnitt 14 des Rotors 10, wobei die L 5 Schnapphaken 220 vom Radialabschnitt des Lüfters 20 im Wesentlichen senkrecht abstehen und in die Durchgangsausnehmungen 120 des Radialabschnitts 14 des Rotors 10 eingreifen. Hierbei sind die Schnapphaken 220 bevorzugt im Wesentlichen (teil-)kreisförmig verteilt, wobei jeweils zwei direkt benachbarte Schnapphaken 220 mit ihren Rücken zueinander stehen, d. h. die beiden Haken- 10 konturen der Schnapphaken 220 weisen voneinander weg. Jeweils zwei solche benachbarten Schnapphaken 220 greifen längsseitig in einen sich mit wachendem Radius verbreiternden Durchgangsschlitz 120 (Durchgangsausnehmung 120).
>5 Die Schnapphaken 220 können mittels Sicherungsstiften 222 gesichert sein, wobei entweder zwischen zwei direkt benachbarte Schnapphaken 220 ein Sicherungsstift 222, der, wie die folgenden auch, über als Sollbruchstellen ausgebildete Stege mit der Lüfternabe 22 stofflich einstückig verbunden sein kann, eingeschoben ist, oder es kann für jeden Schnapphaken 220 ein eigener Sicherungs-
30 stift 222 vorhanden sein. In letzterem Fall ist es bevorzugt, dass für jeden Sicherungsstift 222 auch eine Lagerung 224 in Form einer mit der Lüfternabe 22 bevorzugt stofflich einstückig ausgebildeten Führung 224 oder Abstützung 224 vorhanden ist. Hierbei erstreckt sich die jeweilige Lagerung 224 in die betreffende Durchgangsausnehmung 120 des Rotors 10 hinein und der entsprechende Si-
35 cherungsstift 222 wird zwischen den jeweiligen Schnapphaken 220 und die
betreffende Lagerung 224 eingeschoben. Ein Vertauschen von Schnapphaken 220 und Durchgangsausnehmungen 120 ist natürlich anwendbar.
Bei der dritten Ausführungsform der Erfindung, siehe die Fig. 6 bis 13, kommt ei-
5 ne verriegelbare Bajonettverbindung (Verbindungseinrichtungen 100, 200) des
Lüfters 20 mit dem Rotor 10, insbesondere der jeweiligen Radialabschnitte, zur Anwendung. Vorliegend weist die Lüfternabe 22 von ihrem Radialabschnitt in Richtung Rotor 10 wegstehend, wenigstens einen, bevorzugt jedoch drei auf einer Kreisbahn angeordnete Bajonetthaken 230 auf, die in dazu korrespondieren-
L O de Bajonettausnehmungen 130 des Rotors 130 eingreifen können. Ferner weist der Lüfter 20 auf der Kreisbahn der Bajonetthaken 230 damit bevorzugt über als Sollbruchstellen ausgebildete Stege, integral ausgebildete Sicherungsstifte 232 auf, die eine eingerichtete Bajonettverbindung gegen ein Selbstlösen sichern. Eine kinematische Umkehr ist natürlich wiederum anwendbar.
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Die Fig. 9 bis 12 verdeutlichen ein solches Einrichten der Bajonettverbindung. Zunächst werden die Bajonetthaken 230 in die Bajonettausnehmungen 130 eingesetzt, bis der Radialbschnitt des Lüfters 20 auf dem Radialbschnitt 14 des Rotors 10 liegt (Fig. 9). Anschließend werden Lüfter 20 und Rotor 10 gegeneinander
? 0 bezüglich ihrer gemeinsamen Drehachse A verdreht, bis die Bajonetthaken 230 den Rotor 10 untergreifen (Fig. 10). Der zwischen dem jeweiligen Bajonetthaken 230 und dem Rotor 10 freiwerdende Abschnitt der jeweiligen Bajonettausneh- mung 130 wird durch das Eindrücken eines Sicherungsstifts 232 eingenommen (Fig. 1 1 ), sodass sich der Lüfter 20 gegenüber dem Rotor 10 nicht mehr verdre-
.5 hen kann (Fig. 12 und 13).
Bei der vierten und fünften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lüfter- Rotor-Verbindung 1 , findet eine Befestigung des Lüfters 20 auf dem Rotor 10 durch umgeformte Bauteilbereiche des Lüfters 20 (vierte Ausführungsform) bzw.
30 des Rotors 10 (fünfte Ausführungsform) statt. Hierbei weisen der Lüfter 20 und/oder der Rotor 10 Bauteilbereiche, Laschen etc. auf, welche durch einen Fü- geprozess (ggf. thermisch unterstützt, z. B. Erwärmung mittels Ultraschall, Heißluft etc.) umgeformt werden und dadurch die Bauteilbefestigung absichern. Eine jeweils umgekehrte Vorgehensweise ist natürlich wiederum anwendbar.
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Bei der in den Fig. 14 und 15 dargestellten, vierten Ausführungsform der Erfindung weist der Lüfter 20 von seinem Radialabschnitt in Richtung Rotor 10 abstehend, wenigstens einen Befestigungsvorsprung 240 (Verbindungseinrichtung 200) auf, der z. B. als Stift, Bolzen, Rippe, Dom, Dorn ausgebildet sein kann. Für
5 die Montage werden die Befestigungsvorsprünge 240 des Lüfters 20 durch
Durchgangsausnehmungen 140 (Verbindungseinrichtung 100) im Radialabschnitt 14 des Rotors 10 hindurchgesteckt, und die sich durch die Durchgangsausnehmungen 140 hindurcherstreckenden Abschnitte werden anschließend plastisch mittels eines Umformelements 40 umgeformt, was z. B. mit den oben
L O erwähnten Verfahren erfolgen kann.
Bei der fünften Ausführungsform der Erfindung, die in den Fig. 16 und 17 dargestellt ist, weist der Rotor 10 von seinem Radialabschnitt 14 wenigstes eine abstehende Lasche 150 (Verbindungseinrichtung 100) auf; der Lüfter 20 weist dazu
L 5 korrespondierend wenigstes eine Durchgangsausnehmung 250 (Verbindungseinrichtung 200) auf, mittels welcher der Lüfter 20 auf die Lasche(n) 150 auffädelbar ist. Bei der Montage des Lüfters 20 auf dem Rotor 10 werden die sich durch die Durchgangsausnehmungen 250 hindurcherstreckenden Abschnitte der Laschen 150 umgebogen und fixieren so den Lüfter 20 auf dem Rotor 10.
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In der letzten dargestellten Ausführungsform der Erfindung (Fig. 18 und 19) weisen der Lüfter 20 bzw. die Lüfternabe 22 und der Rotor 10 als korrespondierende Verbindungseinrichtungen 100, 200 jeweils ein Gewinde 160, 260 auf, wodurch Lüfter 20 und Rotor 10 direkt miteinander verschraubt werden können. Hierbei ist
>5 das jeweilige Gewinde 160, 260 ein integraler Bestandteil des jeweiligen Bauteils.
Bevorzugt weist dabei der Lüfter 20 ein Innengewinde 260 und der Rotor 10 ein Außengewinde 160 auf. Die Gewinde sind dabei bevorzugt derart orientiert, dass sich ein drehender Rotor 10 in den Lüfter 20 „hineinschraubt".
30 Alle Ausführungsformen der Erfindung können am Rotor 10 und/oder am Lüfter
20 integrierte Dome, Rippen, Sicken, Haken, Ausklinkungen, Ausbuchtungen etc. zur hinterschnittigen Verankerung, Drehmomentübertragung, Positionierung und/ oder zur Vereinfachung von Montage- oder Fügevorgänge enthalten. Optional kann die Befestigung von Rotor 10 und Lüfter 20 durch zusätzliche Verpressung,
35 Verstemmung, (ggf. thermisch unterstützte) Verformung, Abscherung von Bau-
teilbereichen (z. B. Sicherungsstifte oder -bolzen) gegen Selbstlösung von Bauteilkomponenten (insbesondere Schnapphaken) gesichert werden.