EP2807378B1

EP2807378B1 - Kühlerlüfter eines kraftfahrzeugs

Info

Publication number: EP2807378B1
Application number: EP13708079.2A
Authority: EP
Inventors: Thomas Ziegler; Thomas Hussy; Artur Schmidt; Thomas Schencke
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2012-01-28
Filing date: 2013-01-28
Publication date: 2019-11-13
Anticipated expiration: 2033-01-28
Also published as: US20140334952A1; KR20140119058A; CN104081058B; EP2807378A2; BR112014017458A8; ES2764378T3; US10094386B2; DE202012000939U1; KR101713615B1; CN104081058A; BR112014017458A2; WO2013110473A2; WO2013110473A3

Description

Die Erfindung betrifft einen Kühlerlüfter eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Hauptlüfter, mit einem eine Nabe aufweisenden Lüfterrad und mit einem daran angebundenen elektromotorischen Rotor.
Kraftfahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor weisen während des Betriebs eine beträchtliche Wärmeentwicklung auf. Zum Halten der Betriebstemperatur des Verbrennungsmotors und auch für den Betrieb einer Klimaanlage wird üblicherweise ein flüssiges Kühlmittel eingesetzt, welches wiederrum gekühlt werden muss. Dies erfolgt üblicherweise mittels eines von einem Fahrtwind beaufschlagten Kühlernetzes, das im Wärmeaustausch zu dem Kühlmittel steht. Beispielsweise wird das Kühlmittel in Rohre geleitet, die in das Kühlernetz eingearbeitet sind. Da insbesondere bei geringen Fahrzeuggeschwindigkeiten der Fahrtwind zur Kühlung normalerweise nicht ausreicht, ist es beispielsweise aus der EP 1 621 773 A1 bekannt, einen elektrischen Lüfter zu verwenden, mittels dessen der Fahrtwind verstärkt wird.
Hierbei wird der Lüfter in Fahrtrichtung hinter dem Kühlernetz angeordnet. Mit Hilfe eines Lüfterrads des Lüfters wird die Luft durch das Kühlernetz hindurch gesaugt und auf den Verbrennungsmotor geleitet. Falls zusätzlich zum Kühlernetz ein Kondensatornetz eines Verflüssigers einer Klimaanlage vorhanden ist, so wird üblicherweise das Kondensatornetz in Fahrtwindrichtung vor dem Kühlernetz angeordnet.
Das Lüfterrad ist mittels einer zentralen Rotorwellenkupplung mit einer Rotorwelle des Elektromotors bzw. dessen Rotor (Läufer) verbunden. Weitere herkömmliche Befestigungsarten des Lüfterrads an dem Rotor weisen Schrauben auf. Diese werden von der dem Elektromotor abgewandten Seite des Lüfterrads durch dieses hindurch in den Rotor eingedreht bzw. -geschraubt. Üblicherweise werden drei derartige Schrauben verwendet. Ferner ist es bekannt, das Lüfterrad mit der Rotorwelle zu verpressen oder mittels einer Bajonettverbindung aneinander zu fixieren.
Aus der EP 0 921 318 A2 ist ein einen Motor aufweisender Lüfter eines Kraftfahrzeugs bekannt. Der Lüfter umfasst radial verlaufende Lüfterflügel, die an einer Nabe angebunden sind. Die Nabe ist mittels Schnapphaken an einem Rotor des Motors befestigt.
Aus der EP 1 174 623 A2 ist ein Lüfter zur Kühlung von Büroausrüstung bekannt. Das Lüfterrad umfasst eine Nabe, die mit einem Rotor eines Motors verbunden ist.
In DE 10 2009 003 142 A1 ist eine Lüfter-Rotor-Verbindung für ein Kühlgebläse eines Kraftfahrzeugs offenbart. Hierbei wird bei einem Ausführungsbeispiel eine Anzahl an Laschen zur Fixierung des Rotors umgebogen.
Aus JP-U-354162910 ist eine Verbindung einer Nabe mit einem Rotor mittels eines Doms offenbart, wobei der Dom verbreitert ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Kühlerlüfter eines Kraftfahrzeugs anzugeben, der insbesondere ein vergleichsweise geringes Gewicht aufweist, und der bevorzugt auch bei hohen Fertigungstoleranzen unter Einbehaltung der funktionsrelevanten Maße montierbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Der Kühlerlüfter ist Bestandteil eines Kraftfahrzeugs und dient insbesondere der Kühlung einer Verbrennungsmaschine. Hierfür wird Fahrtwind durch ein Kühlernetz geleitet, wobei der Fahrtwind mittels des Kühlerlüfters verstärkt oder bei einem Stillstand des Fahrzeugs erzeugt wird. Hierfür umfasst der Kühlerlüfter ein Lüfterrad mit einer Anzahl von Lüfterflügeln. Die Lüfterflügel sind an einer zentralen Nabe angebunden. Die Anbindung kann mittels zusätzlicher Elemente, wie beispielsweise Schrauben, oder stofflich erfolgen. Insbesondere besteht das Lüfterrad aus einem Kunststoff und ist einstückig in einem Spritzgussverfahren hergestellt. Das Lüfterrad wird mittels eines Elektromotors in Drehung versetzt. Hierfür ist das Lüfterrad an einem Rotor des Motors angebunden. Beispielsweise ist der Elektromotor ein bürstenloser Innenläufer und der Rotor somit innerhalb eines Stators des Elektromotors angeordnet.
Die Anbindung erfolgt mittels mindestens eines Verbindungsdoms, der an dem Rotor angeformt ist. Bei der Montage des Lüfterrads an dem Rotor wird der Verbindungsdom durch eine zu diesem korrespondierende Aussparung der Nabe des Lüfterrads geführt und das Freiende des Verbindungsdoms verformt. Hierfür wird insbesondere das Freiende erwärmt und plastisch, insbesondere durch Verstemmen, verformt. Die Verformung bzw. Verstemmung ist nietenförmig. Mit anderen Worten wird das Freiende des Verbindungsdoms verbreitet, so dass eine besonders zuverlässige, gewichtsparende und montagefreundliche Lüfterrad-Rotor-Anbindung mittels Stemmdomen oder -noppen bereitgestellt ist. Die Verbreiterung ist hierbei vergleichsweise groß, zumindest größer als der Durchmesser der korrespondierenden Aussparung, so dass das Lüfterrad ohne eine Beschädigung des Verbindungsdoms oder anderer Teile des Rotors nicht mehr von diesem entfernt werden kann.
Aufgrund der Verbreiterung des Freiendes wird der Verbindungsdom im Vergleich zum ursprünglichen Zustand verkürzt und das Lüfterrad zwischen dem nietenförmigen Kopf des Verbindungsdoms und dem Rotor form- und/oder kraftschlüssig gehalten. Auf diese Weise ist das Lüfterrad zumindest in axialer Richtung des Elektromotors fixiert und wird während des Betriebs nicht von diesem gelöst. Mittels des Kraftschlusses der Verbindung ist ebenfalls eine Axialbeweglichkeit des Lüfterrads im Bezug auf den Elektromotor unterbunden, weshalb eine unerwünschte Geräuschentwicklung unterbunden ist.
Vorteilhafterweise weist der Rotor eine Anzahl derartiger Verbindungsdome und die Nabe die gleiche Anzahl von korrespondierenden Aussparungen auf. Besonders bevorzugt beträgt die Anzahl der Aussparungen und der Verbindungsdome jeweils vier. Somit ist eine vergleichsweise sichere Anbindung des Lüfterrades an dem Rotor gegeben, wobei die Montagezeit vergleichsweise kurz ist. Darüber hinaus ist das Gewicht der Verbindung vergleichsweise gering und aufgrund der Verwendung von vier Domen eine ausreichende Sicherheitsreserve vorhanden, beispielsweise im Fall eines Bruches eines der Verbindungsdome.
Zweckmäßigerweise verlaufen der oder die Verbindungsdome parallel zur Rotorachse des Elektromotors, die nachfolgend auch als Rotationsachse bezeichnet wird. Somit ist eine vergleichsweise einfache Montage des Lüfterrades ermöglicht, da dieses lediglich auf den Rotor aufgesteckt werden muss. Eine etwaige zeitintensive Positionierung des Motors bzw. des Lüfterrads zueinander entfällt. Es muss lediglich entweder das Lüfterrad oder der Rotor in eine entsprechende Position gedreht werden. Ferner kann der Verbindungsdom, falls dieser vergleichsweise weit von der Rotorachse entfernt positioniert ist, zur Kraftübertragung auf das Lüfterrad verwendet werden. Bei einem Verlauf im Wesentlichen parallel zur Rotorachse sind hierbei der Kraftübertrag und die Belastung des Verbindungsdoms unabhängig von der Drehrichtung des Rotors. Mit anderen Worten kann der Elektromotor in beide Richtungen betrieben werden, wobei beidemal das Lüfterrad sicher mit dem Rotor verbunden ist und durch eine Drehbewegung nicht gelöst wird. Weiterhin ist bei einem parallelen Verlauf des Verbindungsdoms der Kraftschluss zwischen dem Lüfterrad und dem Rotor vergleichsweise stabil. Der Kraftschluss wird insbesondere hauptsächlich mittels des nietenförmigen Kopfes des Verbindungsdoms und weiteren Bestandteilen des Rotors erstellt, welche sich auf der dem Nietenkopf gegenüberliegenden Seite des Lüfterrads befinden. Das Lüfterrad ist somit zwischen dem Nietenkopf und dem Bestandteil im Wesentlichen klemmfixiert. Die Übertragung der Klemmkräfte ist bei einem derartigen Verbindungsdom vergleichsweise hoch und materialschonend.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist an dem Verbindungsdom rotorseitig eine oder insbesondere mehrere Stabilisierungsrippen angeformt. Zweckmäßigerweise befinden sich die Stabilisierungsrippen im Bereich des Übergangs des Verbindungsdoms zum Rotor. Eine Stabilisierungsrippe ist geeigneterweise plattenförmig und parallel zum Verlauf des Verbindungsdoms angeordnet. Insbesondere umgeben den Verbindungsdom eine Anzahl von Stabilisierungsrippen sternförmig. Die Anzahl der Stabilisierungsrippen beträgt hierbei mindestens zwei und vorzugsweise sechs. Mittels der Stabilisierungsrippen wird der Verbindungsdom stabilisiert, so dass dieser bei einer Belastung, die beispielsweise beim Betrieb des Lüfters oder bei der Montage des Lüfterrads auftritt, im Bereich des Übergangs zwischen dem Rotor und dem Verbindungsdom nicht von dem Rotor abgerissen oder dort umgebogen wird.
Die Stabilisierungsrippe bildet ferner einen definierten Auflagepunkt des Lüfterrads, so dass insbesondere bei einer Verwendung von mehreren Verbindungsdomen vergleichsweise große Toleranzen für die Position und Größe der Aussparungen der Nabe gewählt werden können, wobei dennoch eine sichere Montage ermöglicht ist. Ebenso stellt die Stabilisierungsrippe einen definierten Auflagepunkt des Lüfterrades dar, weswegen die Klemmfixierung des Lüfterrads zwischen dem Nietenkopf des Verbindungsdoms und der Auflagefläche des Lüfterrads auf der Stabilisierungsrippe vergleichsweise sicher und stabil ist. Die auf das Lüfterrad wirkende Klemmkraft ist somit vorteilhaft erhöht.
Beispielsweise umfasst der Rotor zwei und insbesondere vier Verbindungsdome. Von den Verbindungsdomen weisen zweckmäßigerweise zwei und insbesondere alle den gleichen Abstand zur Rotationsrotorachse auf. Mit anderen Worten sind die Verbindungsdome radial gleich beabstandet zur Rotorachse angeordnet. Mittels einer derartigen Wahl für den Abstand der Verbindungsdome von der Rotorachse werden Unwuchten des Rotors vermieden, was zu einem vergleichsweise ruhigen Lauf des Elektromotors und somit des Kühlgebläses führt. Insbesondere ist der Abstand der Verbindungsdome zur Rotationsachse vergleichsweise groß und die Verbindungsdome befinden sich vorzugsweise im Bereich des äußeren Drittels des Rotors. Zur weiteren Vermeidung von Unwucht des Rotors ist zweckmäßigerweise die Anordnung der einzelnen Verbindungsdome rotationssymmetrisch bezüglich der Rotationsachse.
Bevorzugt umfasst der Rotor an dessen Oberfläche einen Zentrierring. Der Mittelpunkt des, insbesondere kreisrunden, Zentrierrings befindet sich hierbei im Wesentlichen auf der Rotorachse, und der Zentrierring ist auf der Stirnseite oder Frontseite des Rotors in dessen Oberfläche eingebracht, wobei die Kontur des Zentrierrings nach außen gewölbt ist, also in Richtung des Lüfterrades. Der Zentrierring ist hierbei zylindrisch und insbesondere hohlzylindrisch aufgebaut. Der Zentrierring greift in eine Zentrieröffnung der Nabe ein, die ebenfalls eine hohlzylindrische Form aufweist. Vorteilhafterweise befindet sich der Mittelpunkt der Zentrieröffnung und des Zentrierrings im montierten Zustand auf der Rotationsachse. Mit anderen Worten sind die Zentrieröffnung und der Zentrierring konzentrisch angeordnet. Hierbei umgibt die Innenseite der Zentrieröffnung die Mantelaußenseite des Zentrierrings. Ebenso wäre es jedoch auch denkbar, dass der Zentrierring die Rotationsöffnung umgibt. In diesem Fall kann die Zentrieröffnung auch nach Art eines Zylinders oder eines Kegelstumpfes gestaltet sein, wobei die Höhe des Zylinders bzw. Stumpfes vergleichsweise gering ist.
Insbesondere liegen die Zentrieröffnung und der Zentrierring formschlüssig aneinander an. Geeigneterweise ist die Zentrieröffnung topfförmig. Mit anderen Worten weist die Zentrieröffnung einen Boden auf. Somit ist die Nabe auf der dem Rotor abgewandten Seite im Bereich der Zentrieröffnung nicht geöffnet, weshalb ein Luftstrom vergleichsweise ungehindert an der Nabe vorbei strömen kann, ohne dass vergleichsweise viele Turbulenzen entstehen, welche zu einer erhöhten Geräuschbelästigung führen. Mittels der ineinander angeordneten Zentrieröffnung bzw. des Zentrierrings wird das Lüfterrad vergleichsweise genau positioniert. Bei der Herstellung des Rotors und des Lüfterrads können somit auch im Bereich dieser beiden Verbindungselemente vergleichsweise große Fertigungstoleranzen gewählt werden, wobei dennoch die gewünschte Rotationsachse des Lüfterrads mit der Rotationsachse des Rotors zusammenfällt.
Geeigneterweise umfasst der Rotor eine Mitnahmerippe und insbesondere eine Anzahl von Mitnahmerippen. Die Mitnahmerippe bzw. die Mitnahmerippen greifen im montierten Zustand des Lüfters in einen zu dieser bzw. diesen korrespondierten Schlitz der Nabe ein. Beispielsweise ist die Mitnahmerippe form- und/oder kraftschlüssig in dem Schlitz angeordnet. Bevorzugt ist die Mitnahmerippe vergleichsweise weit von der Rotationsachse entfernt angeordnet und befindet sich insbesondere an der Stirnseite des Rotors. Mittels der Mitnahmerippe wird die Rotationsbewegung des Rotors auf das Lüfterrad übertragen. Somit erfolgt die Kraftübertragung nicht oder zumindest lediglich teilweise unter Zuhilfenahme des Verbindungsdoms, der daher nicht oder nur vergleichsweise gering mechanisch belastet wird. Deshalb ist die Lebensdauer des bzw. der Verbindungsdome vorteilhaft erhöht. Vorteilhafterweise verläuft die Mitnahmerippe bzw. jede Mitnahmerippe radial. Auf diese Weise ist der Kraftübertrag vergleichsweise groß, wobei der Rotor in beide Rotationsbewegungsrichtungen sicher betrieben werden kann, ohne dass ein Schlupf zwischen dem Rotor und Lüfterrad entsteht.
Insbesondere ist die Mitnahmerippe bzw. die Mitnahmerippen an dem Zentrierring angeformt. Beispielsweise sind der Zentrierring und die Mitnahmerippen einstückig hergestellt. Dies führt sowohl zu einer vergleichsweise kostengünstigen Fertigung als auch zu einer vergleichsweise hohen Stabilität sowohl des Zentrierrings als auch der Mitnahmerippen, welche sich gegenseitig stützen.
Besonders bevorzugt sind die Schlitze in eine Begrenzungskontur der Zentrieröffnung eingebracht. Beispielsweise befinden sich die Schlitze in der Mantelfläche der hohlzylindrischen Zentrieröffnung, sodass diese zumindest teilweise aus einer Anzahl von Hohlzylindersegmenten gebildet ist. Auf diese Weise sind die Anzahl und das Gewicht der einer Verbindung des Lüfterrads mit dem Rotor dienenden Elemente des Lüfterrads vergleichsweise gering, weshalb dieses eine vergleichsweise geringe Trägheit aufweist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Verbindungsdom einstückig mit einer elektrisch isolierenden Kunststoffumspritzung eines Rotorpakets des Rotors. Mit anderen Worten wird der Verbindungsdom in einem Arbeitsschritt der Fertigung des Rotors hergestellt, welcher ebenfalls der Sicherung vor einem elektrischen Kurzschluss einzelner Bestandteile des Rotors dient. Die einzelnen Bestandteile sind beispielsweise Feldwicklungen einer Spule mittels derer ein Magnetfeld erzeugt wird oder aber auch einzelne Rotorbleche, die gegeneinander isoliert sind und im Wesentlichen das Rotorpacket bilden, um eine Ausbildung von Wirbelströmungen zu vermeiden. Auf diese Weise entfällt eine gesonderte Herstellung des Verbindungsdoms und dessen anschließende Anbringung an dem bereits isolierten Rotorpacket, was zu einer Kosten- und Zeitersparnis führt.
Alternativ oder in Kombination hierzu sind beispielsweise der Zentrierring und/oder insbesondere die Mitnahmerippe in der gleichen Art und Weise einstückig mit der Kunststoffumspritzung. Zu den bereits genannten Vorteilen ergeben sich darüber hinaus eine erhöhte Stabilität der einzelnen Komponenten und deren Verbindung mit dem Rotor. Ferner ist es ermöglicht, den Zentrierring und somit auch das Lüfterrad vergleichsweise exakt an dem Rotor zu positionieren.
In einer geeigneten Ausführungsform bildet die Nabe des Lüfterrads eine Abdeckung des Rotors. Mit anderen Worten ist der Rotor auf der dem Lüfterrad zugewandten Seite offen und wird von der Nabe vor einer Beschädigung oder Verschmutzung geschützt. Auf diese Weise ist eine Gewichtsreduzierung des Elektromotors ermöglicht, weshalb dessen Trägheit reduziert ist. Somit spricht der Elektromotor und der Kühlerlüfter auf eine veränderte Ansteuerung vergleichsweise schnell an, wobei dennoch vergleichsweise geringe Kräfte verwendet werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Verbindungsdom hohlzylindrisch aufgebaut. Auf diese Weise ist eine Materialeinsparung des Verbindungsdoms ermöglicht, bei der die Stabilität des Verbindungsdom nicht reduziert ist. Zusätzlich oder anstatt dessen ist der Verbindungsdom zylindrisch. Mit anderen Worten weist der Verbindungsdom eine, insbesondere gerade, Zylinderform auf, wobei zum Beispiel die Grundfläche rund ist. Geeigneterweise ist hierbei die Zylinderachse parallel zur Rotationsachse des Rotors. Zum Beispiel ist der Verbindungsdom röhrenförmig als Hohlzylinder geformt. Ebenso wäre es jedoch auch denkbar, dass der Verbindungsdom eine Grundfläche aufweist, die von einer Kreisform abweicht. Hierbei ist zweckmäßigerweise die korrespondierende Aussparung der Nabe entsprechend der Grundfläche geformt. Mittels einer geeigneten Wahl der Geometrie des Verbindungsdoms ist es ermöglicht, eine vergleichsweise stabile Verbindung zwischen dem Lüfterrad und dem Rotor zu erstellen, wobei das Gewicht der Verbindung reduziert ist.
In einer besonders geeigneten Weitebildung ist in die Nabe eine Vertiefung eingebracht, innerhalb derer sich die korrespondierende Aussparung befindet. Insbesondere ist die Vertiefung in Richtung des Rotors versetzt. Im montierenden Zustand füllt der Nietkopf des Verbindungsdom die Vertiefung im Wesentlichen zweckmäßigerweise vollständig aus. Auf diese Weise ist eine vergleichsweise große Fläche zum Kraftübertrag des der Verbindung des Lüftungsrads mit dem Rotor dienenden Kraftschlusses bereit gestellt. Ebenso ist die dem Rotor abgewandte Seite der Nabe vergleichsweise eben geformt, was die aerodynamischen Eigenschaften des Kühlerlüfters verbessert. Zweckmäßigerweise ist die Vertiefung konisch oder halbkugelförmig rund, wobei der Durchmesser der Vertiefung mit zunehmender Nähe zum Rotor und der korrespondierenden Aussparung abnimmt.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1: perspektivisch einen Rotor,
Fig. 2: perspektivisch eine Fronseite eines Lüfterrad,
Fig. 3: ausschnittsweise die Fronseite einer Nabe des Lüfterrads,
Fig. 4: perspektivisch eine Rückseite des Lüfterrad,
Fig. 5: ausschnittsweise die Rückseite der Nabe des Lüfterrads, und
Fig. 6: schematisch die Montage des Lüfterrads am Rotor.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In Fig. 1 ist perspektivisch ein zylindrischer Rotor 2 eines schematisch in Fig. 6 gezeigten Kühlerlüfters 4 eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Der Kühlerlüfter 4 dient der Kühlung einer Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs. Hierfür wird Fahrtwind durch ein Kühlernetz gesaugt oder geblasen, durch das eine Kühlflüssigkeit geleitet ist. Die Kühlflüssigkeit wiederrum dient dem Kühlen des Verbrennungsmotors. Ferner wird mittels des Kühlerlüfters 4 ein Luftstrom bereitgestellt, der auf die Verbrennungskraftmaschine gerichtet ist und diese somit direkt kühlt.
Der Rotor 2 weist ein Rotorblechpaket 6 auf, welches im Wesentlichen aus einer Anzahl von axial übereinander gestapelten und gegeneinander isolierten, kreisförmigen Rotorblechen 8 besteht, die zueinander parallel sind und mittels Befestigungsmitteln zusammengehalten werden. Die einzelnen Rotorbleche 8 sind entweder in eine bestimmte Richtung vormagnetisiert, oder innerhalb der Rotorbleche 8 wird mittels eines hier nicht gezeigten Stators des Elektromotors während des Betriebs des Kühlerlüfters 4 ein Magnetfeld induziert.
Das Rotorblechpacket 6 ist von einer Kunststoffumspritzung 10 umgeben, die das Rotorblechpacket 6 gegenüber weiteren Bestandteilen des Elektromotors elektrisch isoliert. Ferner stabilisiert die Kunststoffumspritzung 10 das Rotorblechpacket 6 und hält zusätzlich die einzelnen Rotorbleche 8 zusammen. Darüber hinaus wird mittels der Kunststoffumspritzung 10 eine etwaige Unwucht des Rotorblechpakets 6 ausgeglichen, sodass der Rotor innerhalb des Stators einen vergleichsweise ruhigen Lauf während des Betriebs aufweist.
An der Kunststoffumspritzung 10 sind vier Verbindungsdome 12 angeformt. Die Form der Verbindungsdome 12 ist hohlzylindrisch, wobei sich die jeweilige Zylinderachse parallel zur Rotorachse 14 erstreckt. Die Rotorachse 14, um die der Rotor während des Betriebs rotiert, fällt mit der Zylinderachse des Rotors 2 zusammen. An jedem der Verbindungsdome 12 sind rotorseitig jeweils sechs Stabilisierungsrippen 16 angeformt, die den korrespondierenden Verbindungsdom 12 sternförmig umgeben. Mit anderen Worten befinden sich die Stabilisierungsrippen 16 in dem Bereich des Verbindungsdoms 12, der dem Rotorpacket 6 am nächsten liegt.
Jede Stabilisierungsrippe 16 ist plättchenförmig, wobei die Hauptausbreitungsrichtung parallel zur Rotorachse 14 ist. Der Querschnitt des Verbindungsdoms - Stabilisierungsrippenverbundes ist rotationssymmetrisch zu einer Achse parallel zur Rotorachse 14 durch das Zentrum des jeweiligen Verbindungsdoms 12. Die Verbindungsdome 12 sind auf einer Grundfläche des zylinderförmigen Rotors 2 angeordnet, die dessen Stirnseite bildet. Hierbei befinden sich die Verbindungsdome 12 in einem von der Rotorachse 14 vergleichsweise großen Abstand, der größer als zwei Drittel des Radius des Rotors 2 ist. Der Abstand der einzelnen Verbindungsdome 12 zu der Rotationsachse 14 ist gleich groß. Die Verbindungsdome 12 sind derart angeordnet, dass jeweils zwei benachbarte Verbindungsdome 12 mit der Rotationsachse 14 ein rechtwinkliges Dreieck einschließen. Somit sind die Verbindungsdome 12 rotationssymmetrisch an der Stirnseite des Rotors 2 verteilt.
An der gleichen Stirnseite des Rotors 2, an der sich die Verbindungsdome 12 befinden, ist ein Zentrierring 18 angeformt, dessen Zentrum sich auf der Rotationsachse 14 befindet. Der Zentrierring 18 ist hohlzylindrisch und erstreckt sich parallel zur Rotationsachse 14 von dem Rotorpacket 6 weg. An dem Zentrierring 18 ist eine Anzahl von Mitnahmerippen 20 angeordnet, die den Zentrierring sternförmig umgeben. Mit anderen Worten verlaufen die trapez- und plättchenförmigen Mitnahmerippen 20 radial. Die Ausdehnung jeder der Mitnahmerippen 20 ist hierbei in Rotationsrichtung 14 geringer als die des Zentrierrings 18. Der Zentrierring 18, jede Mitnahmerippe 20, jeder Verbindungsdom 12 und die jeweiligen Stabilisierungsrippen 16 sind einstückig mit der isolierenden Kunststoffumspritzung 10. Sie alle werden in einem Verfahrensschritt hergestellt, nämlich dann, wenn das Rotorpacket 6 mit der die spätere Kunststoffumspritzung 10 bildende Materialmasse umspritzt wird.
Fig. 2 zeigt eine Frontseite 22a des Lüfterrades 22 des Kühlerlüfters 4 in einem unmontierten Zustand. Unter Frontseite 22a wird diejenige Seite des Lüfterrads 22 verstanden, die im Betrieb des Kühlerlüfters 4 mit dem Fahrtwind während des Betriebs beaufschlagt ist. Das Lüfterrad 22 weist eine Anzahl von Lüfterflügeln 24 auf, die an eine zentrale Nabe 26 angebunden sind. Umfangsseitig werden die Lüfterflügel 24 von einem Stabilisierungsring 28 umgeben. Der Stabilisierungsring 28 dient der Stabilisierung der Lüfterflügel 24 während des Betriebs und vermeidet eine sogenannte Leckluft in einem Übergangsbereich zwischen dem Lüfterrad 22 und einer hier nicht dargestellten Zarge des Kühlerlüfters 4. Das Lüfterrad 22 ist einstückig aus einem Kunststoff hergestellt. Mit anderen Worten sind der Stabilisierungsring 28, alle Lüfterflügel 24 sowie die Nabe 26 stoffschlüssig miteinander verbunden und in einem einzigen Arbeitsschritt hergestellt.
In Fig. 3 ist ein vergrößerter Ausschnitt der Frontseite 22a des Lüfterrads 22 dargestellt. Die Frontseite 22a des Lüfterrads 22 ist vergleichsweise glatt und eben, um Verwirbelungen des Fahrtwindes während des Betriebes zu vermeiden. In die Nabe 26 sind vier halbkugelförmige Vertiefungen 30 eingebracht, die von der Frontseite 22a des Lüfterrads 22 weg gewölbt sind, und von denen drei in Fig. 3 gezeigt sind. Am Boden jeder Vertiefung 30, also an dem Punkt der Vertiefung 30, der am weitesten von der Frontseite 22a des Lüfterrads 22 entfernt ist, ist eine Aussparung 32 eingebracht. Jede Aussparung 32 korrespondiert hierbei mit einem der Verbindungsdome 12. Mit anderen Worten entspricht der Querschnitt jeder Aussparung 32 dem Außenquerschnitt eines jeden Verbindungsdoms 12. Die Vertiefungen 30 und die Aussparung 32 sind jeweils kreuzförmig zum Zentrum des Lüfterrads 22 angeordnet.
In Fig. 4 und 5 ist perspektivisch ausschnittsweise eine Rückseite 22b des Lüfterrads 22 dargestellt, wobei Fig. 5 einen Ausschnitt aus Fig. 4 zeigt. Die Rückseite 22b bezeichnet hierbei die der Frontseite 22a gegenüberliegende Seite des Lüfterrads 22. Aus Fig. 4 wird deutlich, dass die Nabe 26 topfförmig ist und eine Rippenstruktur 34 innerhalb der zur Rückseite 22b offenen Nabe 26 zur Stabilisierung derselben aufweist. Im Zentrum der Nabe 26 befindet sich eine ebenfalls topfförmige Zentrieröffnung 36, die konzentrisch mit der Nabe 26 ist, und die eine hohlzylindrische Begrenzungskontur 38 umfasst. Die Begrenzungskontur 38 umfasst eine Anzahl von Schlitzen 40, deren Tiefe geringer als die Höhe der Begrenzungskontur 38 ist, und die von der dem Topfboden entfernten Seite der Begrenzungskontur 38 in diese eingebracht sind.
Fig. 6 zeigt schematisch vereinfacht ausschnittsweise den montierten Kühlerlüfter 4 in einer Schnittdarstellung entlang der Rotorachse 14. Zur Montage wird jeder der Verbindungsdome 12 durch eine der Aussparungen 32 der Nabe 26 geführt und das Lüfterrad 22 auf die Stabilisierungsflügel 16 aufgesetzt. Der zentrale Zentrierring 18 des Rotors 2 greift hierbei in die Zentrieröffnung 36 des Lüfterrades 22 ein. Auf diese Weise wird das Lüfterrad 22 vergleichsweise exakt positioniert, da der Zentrierring 18 umfänglich an der Innenseite der Begrenzungskontur 38 anliegt.
Jede der Mitnahmerippen 20 des Rotors wird formschlüssig in jeweils einem der hierzu korrespondierenden Schlitze 40 des Lüfterrads 22 angeordnet. Das Lüfterrad 22 wird somit mittels der Zentrieröffnung 36 und dem Zentrierring 18 positioniert, weshalb zwischen dem Verbindungsdom 12 und der jeweiligen korrespondierten Aussparung 32 relativ große Fertigungstoleranzen gewählt werden können. In einem sich daran anschließenden Arbeitsschritt wird jeder der Verbindungsdome 12 freiendseitig 42 erwärmt und verstemmt sowie dabei zu einem Nietkopf 44 verformt, der die jeweilige Vertiefung 30 ausfüllt. Auf diese Weise ist das Lüfterrad 22 kraftschlüssig an dem Rotor 2 fixiert, wobei die Frontseite 22a mit den jeweiligen Nietköpfen 44 eine Ebene bilden. Auf diese Weise wird eine Verwirbelung eines Luftstroms vermieden, mit dem der Kühlerlüfter 4 frontseitig 22a während des Betriebs beaufschlagt wird.
Ferner bildet die Nabe 26 eine stirnseitige Abdeckung 26 des Rotors 2 und schützt diesen somit vor einer Beschädigung, welche insbesondere von den in dem Luftstrom enthaltenen Objekten hervorgerufen werden könnte. Die Übertragung der Rotationsbewegung des Rotors 2 auf das Lüfterrad erfolgt zu einem vergleichsweise großen Teil mittels der in den Schlitzen 40 angeordneten Mitnahmerippen 22. Auf diese Weise werden die Verbindungsdome 12 während des Betriebs vergleichsweise gering belastet und der Kraftschluss ist vergleichsweise sicher.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebene Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.

Claims

Kühlerlüfter (4) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Hauptlüfter, mit einem eine Nabe (26) aufweisenden Lüfterrad (22) und mit einem daran kraftschlüssig angebundenen elektromotorischen Rotor (2), wobei an dem Rotor (2) mindestens ein Verbindungsdom (12) angeformt ist und der Verbindungsdom (12) durch eine korrespondierende Aussparung (32) der Nabe (26) ragt, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsdom freiendseitig (42) zur Ausbildung des Kraftschlusses nietenförmig (44) verbreitet ist, wobei die Verbreiterung größer als der Durchmesser der korrespondierenden Aussparung (32) ist, und wobei der Verbindungsdom (12) hohl ist.
Kühlerlüfter (4) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich der Verbindungsdom (12) parallel zur Rotorachse (14) erstreckt.
Kühlerlüfter (4) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass rotorseitig an dem Verbindungsdom (12) eine Anzahl von Stabilisierungsrippen (16) angeformt sind.
Kühlerlüfter (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens zwei, vorzugsweise vier, Verbindungsdome (12) radial gleich beabstandet zur Rotorachse (14) angeordnet sind.
Kühlerlüfter (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Rotor (2) stimseitig an dessen Oberfläche (22a) zentral einen axial zur Nabe (26) hin gewölbten Zentrierring (18) aufweist, der in einer entsprechenden topfförmigen Zentrieröffnung (36) der Nabe (26), insbesondere formschlüssig, eingreift.
Kühlerlüfter (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Rotor (2) eine Anzahl von, insbesondere radialen, Mitnahmerippen (20) aufweist, die in jeweils einen korrespondierenden Schlitz (40) der Nabe (26) eingreifen.
Kühlerlüfter (4) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mitnahmerippen (20) an dem Zentrierring (18) angeformt sind.
Kühlerlüfter (4) nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schlitze (40) in eine Begrenzungskontur (38) der Zentrieröffnung (36) eingebracht sind.
Kühlerlüfter (4) nach einem der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Verbindungsdom (12), der Zentrierring (18) und/oder die Mitnahmerippe (20) einstückig mit einer elektrisch isolierenden Kunststoffumspritzung (10) eines Rotorpakets (6) des Rotors (2) ist.
Kühlerlüfter (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Nabe (26) zumindest teilweise eine Abdeckung (46) des Rotors (2) bildet.
Kühlerlüfter (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Verbindungsdom (12) zylindrisch ist.
Kühlerlüfter (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Nietkopf (44) des Verbindungsdoms (12) in einer Vertiefung (30) der Nabe (26) angeordnet ist, die insbesondere in Richtung des Rotors (2) versetzt ist.