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Die Erfindung betrifft eine Kühlerzarge mit einem Zargenkörper und mit einem einen Elektromotor und ein Lüfterrad umfassenden Lüfter sowie mit einer Halterung für den Motor und mit einer Aussparung für das Lüfterrad in dem Zargenkörper.
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Kraftfahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor haben im Betrieb eine beachtliche Wärmeentwicklung. Zum Halten der Betriebstemperatur bzw. innerhalb einer Klimaanlage wird üblicherweise ein Kühlmittel eingesetzt, welches wiederum gekühlt werden muss. Dies geschieht dadurch, dass Kühlluft über Kühlrippen streicht, die im Wärmeaustausch zu dem Kühlmittel stehen. Da insbesondere bei geringen Geschwindigkeiten der Fahrtwind zur Kühlung normalerweise nicht ausreicht, ist es z. B. aus der
DE 10 2004 034 733 A1 bekannt, an dem die Kühlrippen umfassenden Kühler eine Kühlerzarge mit einem elektrischen Lüfter zu befestigen, der einen zusätzlichen Luftstrom erzeugt, der vom Zargenkörper geführt wird.
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Üblicherweise weist der Zargenkörper eine im Wesentlichen runde Aussparung auf, innerhalb der sich das Lüfterrad befindet. Die Ebene, in der sich das Lüfterrad befindet, ist dabei im Wesentlichen parallel zu dem Kühler. Der mit dem Lüfterrad verbundene Motor ist herkömmlicherweise stirnseitig mittels Schrauben oder Nieten an einer starren Halterung fixiert, wobei die Halterung mittels radial verlaufender Streben im Zentrum der Aussparung gehalten wird. Die Streben wiederum sind fest mit dem Zargenkörper verbunden.
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In der
DE 10 2004 0005 028 A1 wird eine alternative Befestigung beschreiben, bei der der Motor stirnseitig mit der Halterung verclipst wird. In der
DE 10 2005 008 794 A1 wird hingegen ein Elektromotor vorgeschlagen, dessen Gehäuseteile teilweise durch den Zargenkörper selbst gebildet werden.
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Die
DE 10 2007 031 462 A1 offenbart ein Lüfterrad, dessen Lüfterflügel an der radialen Außenseite von einem Lüftermantel umgeben sind, welcher wiederum zur Ausnutzung eines verbesserten Luftstroms innerhalb einer Nut des Zargenkörpers verläuft. Andere Konstruktionen sehen vor, den Luftspalt zwischen dem Lüfterrad und dem Zargenkörper mittels Bürstendichtungen abzudichten, was zu einem hohen Verschleiß führt. Bei beiden Ausführungen dürfen die Fertigungstoleranzen nur minimal sein, was einen hohen Kontrollaufwand und eine kostenintensive Fertigung bedingt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühlerzarge mit einem Lüfter anzugeben, der auch bei hohen Fertigungstoleranzen unter Einbehaltung der funktionsrelevanten Maße montierbar ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Hierzu ist der Lüfter entlang der Motorachse des nachfolgend auch als Lüftermotor bezeichneten Elektromotors, an der das Lüfterrad fixiert ist, in Bezug auf die Kühlerzarge verschiebbar. An der Kühlerzarge kann der Lüftermotor dabei mittels der Halterung fixiert werden. Die Position, an der der Lüftermotor fixiert ist, wird dadurch bestimmt, dass der Luftspalt zwischen dem mit dem Elektromotor verbundenen Lüfterrad und der Aussparung für das Lüfterrad in dem Zargenkörper das gewünschte Maß hat.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Form der Halterung im Wesentlichen ringförmig, wobei der Querschnitt des Rings im Wesentlichen rechteckig ist. Mit anderen Worten hat die Halterung eine hohlzylindrische Form. Dabei befindet sich der Motor formschlüssig innerhalb des Rings, der von der Halterung gebildet ist. Die Ebene, in der sich der Ring befindet, ist im Wesentlichen parallel zu der Ebene, in der sich das Lüfterrad befindet. Unter einer Ebene, die parallel zu der Ebene ist, in der sich der Ring befindet, wird dabei eine Ebene verstanden, die parallel zu einer der Grundflächen des in der Halterung enthaltenen Hohlzylinders ist. Der Formschluss verhindert dabei eine Translationsbewegung des Motors in eine Richtung, die im Lot zur Motorachse ist.
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Die Fixierung des Elektromotors innerhalb der Halterung kann durch einen Stoffschluss, insbesondere durch Reib- oder Ultraschallschweißen erfolgen. Geeigneterweise ist der Lüftermotor jedoch kraftschlüssig in die Halterung geklemmt. Vorteilhafterweise ist der Elektromotor innerhalb der Halterung verdrehgesichert, so dass während des Betriebs des Lüfters keine Rotationsbewegung des Elektromotors in Bezug auf die Halterung entsteht. Beispielsweise weist die Außenhaut des Elektromotors innerhalb des Bereichs, der im Kontakt zu der Halterung steht, eine strukturierte Oberfläche auf, insbesondere eine entlang der Axialrichtung des Elektromotors verlaufende Riffelung, die in entsprechend ausgeformte Oberflächenstrukturen der Halterung eingreift.
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Gemäß einer bevorzugten Variante weist die ringförmige Halterung eine Ringöffnung auf. Bei einer geeigneten Materialauswahl kann somit bei der Montage und Justierung des Lüftermotors die Halterung aufgebogen werden, was diese Arbeitsschritte erleichtert. Um dabei eine unkontrollierte Verdrehung des offenen Rings zu verhindern, ist die Öffnung als eine L-förmige Überlappung ausgeformt, wobei eine der beiden Überlappflächen eine Führungsnut und die andere der beiden Überlappflächen die der Nut entsprechende Feder aufweist. Unter L-förmiger Überlappung wird eine Überlappung verstanden, bei der die Überlappflächen im Wesentlichen parallel zu der Ebene sind, in der der Ring liegt, und die sich zwischen den beiden Grundflächen der Hohlzylinderform der Halterung befindet. Vorzugsweise schließen sich an die Halterung eine Anzahl von Streben an, die die Halterung mit dem Zargenkörper geeigneterweise stoffschlüssig verbinden.
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In einer bevorzugten Ausführung enthält die Halterung ein Biegegelenk in Form einer Aussparung. Dadurch erfolgen das Auseinander- bzw. das Zusammenbiegen der Halterung bei der Montage des Elektromotors an einer definierten Stelle, was eine formschlüssige Aufnahme des Elektromotors in der Halterung begünstigt. Insbesondere befindet sich die nutförmige Aussparung an der Innenseite des Rings, zweckmäßigerweise gegenüber der Ringöffnung, und verläuft entlang der Axialrichtung des Lüftermotors. Bevorzugt wird die Verdrehsicherung des Lüftermotors in Bezug auf die Halterung durch eine an die Außenhaut des Elektromotors angeformte Feder erreicht. Dabei verläuft die Feder entlang der Axialrichtung des Lüftermotors und greift in die das Biegegelenk bildende Aussparung der Halterung ein.
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Vorteilhafterweise ist der Lüftermotor mit Hilfe eines Klemmelements in Form einer schellenartigen Klemmfeder in der Halterung klemmfixiert. Insbesondere wirken die Klemmkräfte radial auf die Außenwand des Lüftermotors und verhindern somit aufgrund der erhöhten Reibkraft eine Translationsbewegung des Elektromotors entlang dessen Axialrichtung im Montagezustand. Die Klemmfeder befindet sich im Bereich der Ringöffnung der Halterung und presst die vorzugsweise L-förmigen Öffnungsschenkel entlang der Führungsnut der Überlappung zusammen. Durch diese Art der Befestigung kann der Lüfter ohne den Einsatz von Werkzeugen zeitsparend an der Halterung montiert und demontiert werden.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
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1 ausschnittsweise in perspektivischer Darstellung eine Kühlerzarge mit einem Kühlerlüfter innerhalb einer Motorhalterung,
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2 in perspektivischer Seitenansicht die Motorhalterung mit darin verdrehgesichert klemmfixiertem Lüftermotor,
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3 die Motorhalterung gemäß 2 in einer weiteren perspektivischen Seitenansicht mit Blick auf eine Klemmfeder, und
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4 in Schnittdarstellung entlang der Axialrichtung ausschnittsweise ein in einer Kühlerzarge umlaufendes Lüfterrad.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ausschnittsweise perspektivisch eine Kühlerzarge 2 mit einem Zargenkörper 4 und einem Lüfter 6. Der im Wesentlichen als Hexaeder ausgestaltete Zargenkörper 4 weist eine Aussparung 8 auf, innerhalb der sich der Lüfter 6 befindet. Der Lüfter 6 umfasst ein Lüfterrad 10 und einen Elektro- oder Lüftermotor 12, die über eine Motorwelle 14 miteinander fest verbunden sind. Hierbei schließt sich die Motorwelle 14 in Axialrichtung 16 des im Wesentlichen zylindrischen Lüftermotors 12 an diesen an und trifft im Lot auf das Zentrum des Lüfterrads 10 und bildet dessen Achse. Das Lüfterrad 10 umfasst im Wesentlichen eine Anzahl von Flügeln 18, die derart ausgestaltet sind, dass durch eine Rotationsbewegung des Lüfterrades 10 um seine Achse ein Luftstrom durch die Aussparung 8 entsteht. Die Aussparung 8 ist dabei im Wesentlichen zylinderförmig, wobei das Lüfterrad 10 mit der Unterseite des Zargenkörpers 4 fluchtet. Im Zentrum der Aussparung 8 befindet sich die als Ring ausgestaltete Motorhalterung 20. An diese schließen sich radial fünf Streben 22 an, die mit der Mantelfläche 24 der zylindrischen Aussparung 8 des Zargenkörpers 4 verbunden sind. Innerhalb der Motorhalterung 20 ist der Lüftermotor 12 formschlüssig gehalten.
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2 zeigt ausschnittsweise perspektivisch die Motorhalterung 20, in der der im Wesentlichen zylindrische Lüftermotor 12 verdrehgesichert klemmfixiert ist. Der Lüftermotor 12 weist an seiner Außenfläche 26 eine entlang seiner Axialrichtung 16 verlaufende Feder 28 auf. Diese Feder 28 wird von einer Aussparung 30 in der Motorhalterung 20 aufgenommen. Die Aussparung 30 dient dabei auch als Biegegelenk 32, das eine leichte Montage und Justierung des Lüftermotors 12 innerhalb der Motorhalterung 20 erlaubt. Die Streben 22 sind an die Motorhalterung 20 angeformt.
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3 zeigt wiederum ausschnittsweise die Motorhalterung 20, in der der Lüftermotor 12 mittels einer schellenartigen Klemmfeder 34 klemmfixiert ist. Der Ring enthält eine Ringöffnung 36, die durch die die Ringöffnung 36 überspannende Klemmfeder 34 zusammen gepresst wird. Dabei greift die Klemmfeder 34 in Aussparungen 38 in den Öffnungsschenkeln 40 der Halterung 20 ein. Die Öffnungsschenkeln 40 sind L-förmig und überlappen einander im Bereich der Ringöffnung 36. Die Halterung 20 weist somit die Form zweier gleich großer übereinander liegender und axial geschlitzter Hohlzylinder auf, deren Mantelflächen fluchten und die axial zueinander um einen Winkel verdreht sind, so dass der Schlitz nicht durch die zusammengefügte Form verläuft, und so dass sich zwei Überlappflächen 42 ergeben.
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Um eine unkontrollierte Verdrehung der Halterung 20 durch die von der Klemmfeder 34 aufgebrachten Kräfte zu vermeiden, weist eine der beiden Überlappflächen 42 mittig einen Führungssteg 44 auf, deren Verlauf entlang des Rings ist. Die andere der beiden Überlappflächen 42 weist eine Führungsnut 46 auf, in der der Führungssteg 44 gleitend einliegt.
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Durch eine geeignete Materialwahl und in Verbindung mit dem in 2 dargestellten Biegegelenk 32 erlaubt die L-förmige Überlappung 48 mit der Führungsnut 46 und dem Führungssteg 44 der Halterung 20 lediglich einen Freiheitsgrad der Bewegung, nämlich das Öffnen und Schließen des Rings in Umfangsrichtung.
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So kann der Lüfter 6 zeitsparend durch das Einführen des Lüftermotors 12 in die geöffnete Halterung 20, das Schließen derselben und durch die anschließende Fixierung mittels der Klemmfeder 34 an dem Zargenkörper 4 befestigt werden. Dabei ist die Axialjustierbarkeit des Lüftermotors 12 bei der Montage gewährleitstet. Dadurch kann in Abhängigkeit von der gewählten Geometrie der Aussparung 8 und des Lüfterrades 10 ein in 1 angedeuteter Luftspalt 50 zwischen dem Lüfterrad 10 und der Aussparung 8 für das Lüfterrad 10 in dem Zargenkörper 4 auf das gewünschte Maß eingestellt werden. Hierbei können sowohl das Lüfterrad 10 als auch die aus Motorhalterung 20, Streben 22 und Zargenkörper 4 bestehende Einheit mit einer größeren Fertigungstoleranz in Bezug auf die Axialrichtung 16 des Lüftermotors 12 hergestellt werden, als dies bei einer Befestigung der Fall wäre, bei der der Lüfters 6 nicht verschiebbar ist, und bei der somit die Große des Luftspalts 50 nur von den Fertigungstoleranzen abhängt.
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Insbesondere bei einem konischen Verlauf der Aussparung 8 innerhalb des Zargenkörpers 4, bei dem der Querschnitt der Aussparung 8 in unmittelbarer Nähe der gewünschten Montageposition des Lüfterrades 10 kleiner ist als die von dem Lüfterrad 10 überstrichene Fläche, ist eine kostengünstige Herstellung der Kühlerzarge 2 möglich. Ebenfalls ist eine Nachjustierung der Position des Lüfters 6, beispielsweise im Falle einer Materialermüdung ermöglicht.
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4 zeigt in Schnittdarstellung entlang der Axialrichtung ausschnittsweise eine weitere Kühlerzarge 2. Im Vergleich zu der in 1 dargestellten Kühlerzarge 2 ist in 4 auf der motorabgewandten Stirnseite des Lüfterrades 10 der Querschnitt der Aussparung 8 kleiner als die Grundfläche des Lüfterrades 10. Zudem umfasst das Lüfterrad 10 einen Lüftermantel 54. Der Lüftermantel 54 befindet sich an der radialen Außenseite der Spitzen der Lüfterflügel 18 und weist eine Ringform auf. Dabei verlauft der Lüftermantel 54 im Montagezustand innerhalb einer Nut 52 des Zargenkörpers 4 und bildet einen motorseitigen Luftspalt 50a zwischen dem Lüfterrad 10 und der Innensite der Nut 52 sowie einen dem Motor abgewandten Luftspalt 50b zwischen dem Lüfterrad 10 und der Innensite der Nut 52.
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Wegen der Verschiebbarkeit des Lüfters 6 innerhalb der Motorhalterung 20 entlang der Axialrichtung 16 können die Luftspalte 50a und 50b auf das gewünschte Maß eingestellt werden. Insbesondere kann ein Schleifen des Lüftermantels 54 an dem Zargenkörper 4 durch geeignete Justage vermieden werden, auch wenn hohe Fertigungstoleranzen vorhanden sind.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Kühlerzarge
- 4
- Zargenkörper
- 6
- Lüfter
- 8
- Aussparung des Zargenkörpers
- 10
- Lüfterrad
- 12
- Elektro-/Lüftermotor
- 14
- Motorwelle
- 16
- Axialrichtung
- 18
- Lüfterflügel
- 20
- Motorhalterung
- 22
- Streben
- 24
- Mantelfläche der Aussparung
- 26
- Außenfläche des Lüftermotors
- 28
- Feder
- 30
- Aussparung der Motorhalterung
- 32
- Biegegelenk
- 34
- Klemmfeder
- 36
- Ringöffnung
- 38
- Aussparungen der Öffnungsschenkel
- 40
- Öffnungsschenkeln
- 42
- Überlappflächen
- 44
- Führungssteg/-feder
- 46
- Führungsnut
- 48
- Überlappung
- 50
- Luftspalt
- 50a
- motorseitiger Luftspalt
- 50b
- motorabgewandter Luftspalt
- 52
- Zargenkörpernut
- 54
- Lüftermantel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004034733 A1 [0002]
- DE 1020040005028 A1 [0004]
- DE 102005008794 A1 [0004]
- DE 102007031462 A1 [0005]
