机动车辆的散热器风扇的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种机动车辆的风扇，特别是主风扇，该风扇具有风扇轮(22)，风扇轮(22)具有轮毂(26)，并且该风扇具有力配合地附接到风扇轮(22)的电动马达转子(2)。至少一个连接芯轴(12)一体地形成在转子(2)上，该连接芯轴(12)突出穿过轮毂(26)的相应的切口(32)并以铆钉(44)形的方式在自由端侧(42)上变形以产生力配合连接。
【专利说明】机动车辆的散热器风扇
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种机动车辆的散热器风扇，特别是主风扇，该散热器风扇具有风扇轮，风扇轮具有轮毂，并且该散热器风扇具有连接到风扇轮的电动马达转子。
【背景技术】
[0002]在运行期间，具有内燃机的机动车辆具有相当大的生热。为维持内燃机的运行温度且还为运行空调系统，一般地使用液体冷却剂，所述液体冷却剂又必须被冷却。这通常通过散热器阵列实现，所述散热器阵列受到相对风的作用并与冷却剂处于换热关系。例如，冷却剂被通入到结合到散热器阵列中的管内。因为相对风一般地不足以用于冷却，特别是在低车速情况下，所以例如EP I 621 773 Al公开了电动风扇的使用，通过所述电动风扇强化了相对风。
[0003]在此,风扇在行进方向上布置在散热器阵列后方。借助于风扇的风扇轮，将空气抽吸通过散热器阵列且引导到内燃机处。如果除散热器阵列外，还存在空调系统的凝结器的凝结器阵列，则凝结器阵列通常在相对风的方向上布置在散热器阵列前方。
[0004]风扇轮借助于中心转子轴离合器连接到电动马达的转子轴或电动马达的转子。将风扇轮紧固到转子的其他的常规装置具有螺钉。这些螺钉从风扇轮的背离电动马达的一侧通过风扇轮拧到转子中。通常，使用三个这样的螺钉。此外，已知通过压力配合将风扇轮结合到转子轴或通过卡扣接头将它们相互固定。
【发明内容】
[0005]本发明所基于的任务是给出机动车辆的改进的散热器风扇，所述风扇特别地具有相对低的重量且优选地还适合于以高制造误差组装，同时顺应功能上相关的尺寸。
[0006]根据本发明，该任务通过权利要求1的特征解决。有利的扩展和实施例是从属权利要求的主旨。
[0007]散热器风扇是机动车辆的部件，特别地用于冷却内燃机。为此目的，将相对风引导通过散热器阵列，其中相对风借助于散热器风扇强化或在车辆静止时通过散热器风扇生成。为此目的，散热器风扇具有带有多个扇叶的风扇轮。扇叶附接到中心轮毂。该附接可通过另外的元件例如螺钉实现，或通过材料结合实现。特别地，风扇轮由塑料制成，并且在注塑过程中一体地制造。借助于电动马达将旋转施加到风扇轮。为此目的，风扇轮连接到马达的转子。例如，电动马达是无刷内转子马达，并且转子因此布置在电动马达的定子内。
[0008] 附接借助于一体地形成在转子上的至少一个连接芯轴实现。在风扇轮安装在转子上期间，使连接芯轴穿过风扇轮的轮毂中的与之相对应的开孔，并使连接芯轴的自由端变形。为此目的，自由端特别地被加热和塑性变形，特别是通过填缝而变形。变形或填缝是铆钉形的。换言之，连接芯轴的自由端被扩宽，因此通过填缝的芯轴或结节提供了特别可靠的节约重量的且容易组装的风扇轮/转子连接。在此过程中，扩宽是相对大的，至少大于相应的开孔的直径，由此防止风扇轮从转子移除，而不损坏所述转子的连接芯轴或其他部分。
[0009]由于自由端的扩宽，连接芯轴与原始状态相比缩短，且风扇轮形状配合地和/或力配合地保持在连接芯轴的铆钉形的头部和转子之间。以此方式，风扇轮至少在电动马达的轴向方向上被固定，且在运行期间不从电动马达脱离。通过连接部的力配合属性，还防止了风扇轮相对于电动马达的轴向移动，因此防止不期望的噪声形成。
[0010]有利的是，转子具有多个这样的连接芯轴，且轮毂具有相同数量的相应的开孔。作为特别优选的选项，在每个情况中，开孔和连接芯轴的数量为四个。因此提供了风扇轮到转子的相当牢固的附接，同时组装时间相对短。此外，连接部的重量相对低，且由于使用了四个芯轴，则例如在其中连接芯轴的一个断裂的情况中存在足够的安全裕量。
[0011]合适的是，连接芯轴或多个连接芯轴平行于电动马达的转子轴线延伸，所述转子轴线在下文中也成为旋转轴线。这允许了风扇轮的相对简单的安装，因为仅需将风扇轮推到转子上。省去了可能需要的马达和风扇轮相互间的费时的定位。仅要求使风扇轮或转子旋转到合适的位置。如果连接芯轴定位在距旋转轴线相对大的距离处，则所述连接芯轴还可用于将动力传递到风扇轮。在大体上平行于转子轴线对准的情况中，动力传递和在该过程期间在连接芯轴上的应力与转子的旋转方向无关。换言之，电动马达能够在两个方向上运行，使得风扇轮牢固地连接到转子，且在任何情况中不由于旋转运动而脱离。在连接芯轴的平行对准的情况中，风扇轮和转子之间的力配合连接此外还相对稳定。特别地，力配合连接主要借助于连接芯轴的铆钉形的头部和转子的位于风扇轮的与铆钉头部相反的一侧上的其他部件建立。风扇轮因此大体上通过铆钉头部和所述部件之间的夹紧作用而被固定。使用此类型的连接芯轴，在传递相对高的夹紧力的同时将材料上的应力最小化。
[0012]在优选实施例中，一个或特别地多个稳定肋一体地形成在连接芯轴的转子侧上。合适的是，稳定肋位于从连接芯轴到转子的过渡区域中。合适的是，使一个稳定肋为板形且平行于连接芯轴的定向布置。特别地，多个稳定肋以星形围绕连接芯轴。在此情况中，稳定肋的数量至少为两个，且优选地为六个。借助于稳定肋将连接芯轴稳定，因此防止连接芯轴在受到载荷时例如在风扇运行期间或在风扇轮安装期间从转子脱开或在转子和连接芯轴之间的过渡区域内折弯。
[0013]稳定肋此外形成用于风扇轮的支承的限定点，因此使得可对轮毂内的开孔的位置和尺寸选择相对大的公差，特别是当使用多个连接芯轴时，而仍允许牢固的组装。稳定肋还形成用于风扇轮的支承的限定点，因此使得在连接芯轴的铆钉头和稳定肋上的用于风扇轮的支承表面之间的风扇轮的夹紧固定相对牢固和稳定。因此有利地增加作用在风扇轮上的夹紧力。
[0014]作为示例，转子包括两个，特别地四个连接芯轴。合适的是，连接芯轴中的两个，特别是所有的连接芯轴位于距转子的旋转轴线相同的距离处。换言之，连接芯轴位于径向地距转子轴线相同的距离处。通过连接芯轴和转子轴线之间的该距离选择，避免了转子的不平衡，从而导致电动马达且因此冷却风扇的相对平滑的运行。特别地，连接芯轴和旋转轴线之间的距离相对大，且连接芯轴优选地位于转子的外部三分之一的区域中。作为避免转子不平衡的另外的措施，合适的是，将单独的连接芯轴以旋转对称方式相对于旋转轴线布置。
[0015]转子优选地在其表面上包括定心环。在该布置中，特别地为圆形的定心环的中心点大体上位于转子轴线上，且定心环在转子的端面或前侧上插入在转子的表面内，其中定心环的轮廓向外拱起，即在风扇轮的方向上拱起。在此布置中，定心环具有柱形构造，特别地具有中空柱形的构造。定心环接合在也具有中空柱形状的轮毂中的定心开口内。有利的是，定心开口的中心和定心环的中心在组装状态中处在旋转轴线上。换言之，定心开口和定心环同心地布置。在此情况中，定心开口的内侧围绕定心环的外周侧。然而，也可类似地想到使得定心环围绕旋转开口。在此情况中，定心开口还可具有柱形或截锥形的形式，其中柱或截锥的高度相对小。
[0016]特别地，定心开口和定心环形状配合地相互靠放。定心开口合适地为罐形。换言之，定心开口具有底部。在背离转子的一侧上，轮毂因此在定心开口的区域内不敞开，且因此空气流动可相对地不受阻碍地流过轮毂而不形成相对大量的湍流，而所述湍流将导致增加的噪声污染。使定心开口和定心环相互套嵌布置保证风扇轮以相对精确的方式定位。当生产转子和风扇轮时，因此还能够在这两个连接元件的区域内选择相对大的制造公差，而风扇轮的期望的旋转轴线与转子的旋转轴线重合。
[0017]合适的是转子具有驱动肋，特别是多个驱动肋。在风扇的组装状态中，驱动肋或多个驱动肋接合在轮毂中的与之相对应的狭槽中。例如，驱动肋形状配合地和/或力配合地布置在狭槽内。驱动肋优选地布置在距旋转轴线相对大的距离处，且特别是位于转子的端面上。借助于驱动肋，转子的旋转运动被传递到风扇轮。因此不借助于连接芯轴或至少仅部分地借助于连接芯轴实现动力传递，所述连接芯轴因此不受机械应力或仅受到轻微的机械应力。连接芯轴或多个连接芯轴的寿命因此有利地得以延长。有利的是，驱动肋或每个驱动肋径向延伸。这意味着动力传递相对高，而转子可以可靠地在两个旋转方向上运行，而不发生转子和风扇轮之间的滑动。
[0018]特别地，驱动肋或多个驱动肋一体地形成在定心环上。例如，定心环和驱动肋一体地生产。这导致相互支承的定心环和驱动肋的相对低的制造成本，并且也导致其相对高的稳定性。
[0019]作为特别优选的选项，狭槽引入到定心开口的边界轮廓中。例如，狭槽位于中空柱形的定心开口的周表面内，其结果是所述开口至少部分地由多个中空柱形部分形成。作为结果，用于将风扇轮连接到转子的风扇轮元件的数量和重量相对小，且因此风扇轮具有相对低的惯性。
[0020]在特别优选的实施例中，连接芯轴与转子的层叠的转子芯的电绝缘塑料包覆件制成一体。换言之，连接芯轴在转子制造的单个工作步骤中生产，所述步骤还用于保护转子的各个部件以防止电短路。各个部件例如是线圈的场绕组，通过所述场绕组产生磁场，或作为替代是单独的转子叠片，所述叠片相互绝缘并基本上形成了层叠的转子芯以避免涡电流的形成。这消除了连接芯轴的分开的生产以及其随后的到绝缘的层叠的转子芯的附接，并且这这导致成本和时间的节约。
[0021]作为其替代或与之组合，定心环和/或特别地驱动肋以相同的方式与塑料包覆件成一体。除以上所述的优点外，存在作为结果的单独的部件及其与转子的连接的稳定性的提高。此外，可将定心环并因此也将风扇轮以相对精确的方式定位在转子上。
[0022]在合适的实施例中，风扇轮的轮毂形成用于转子的罩。换言之，转子在面向风扇轮的一侧上敞开且被风扇轮保护不受损坏或污染。这允许电动马达的重量降低，因此降低了电动马达的惯性。因此，电动马达和散热器风扇相对快速地响应于控制输入的改变，同时仍然使用了相对低的力。
[0023]在本发明的特别优选的实施例中，连接芯轴具有中空柱形的构造。这允许节约连接芯轴的材料，而不降低连接芯轴的稳定性。补充地或替代地，连接芯轴是柱形的。换言之，连接芯轴具有柱形形状，特别是直柱形的形状，其中基部表面例如是圆形的。这里合适的是，柱轴线平行于转子的旋转轴线。例如，连接芯轴成形为中空柱形的管。然而，类似地也可构思使得连接芯轴具有不同于圆形形状的基部表面。在该布置中，合适的是，轮毂中的相应的开口以对应于基部表面的方式成形。连接芯轴的几何形状的合适的选择使得可建立风扇轮和转子之间的相对稳定的连接部，同时降低了连接部的重量。
[0024]在特别合适的扩展中，将相应的开孔位于其内的凹部引入到轮毂内。特别地，凹部在转子的方向上偏移。在组装状态中，合适的是，使得连接芯轴的铆钉头大体上完全地填充凹部。这提供了用于将风扇轮连接到转子的力配合连接部的相对大的动力传递区域。轮毂的背离转子的一侧也具有相对平坦的形状，这改进了散热器风扇的空气动力学特性。合适的是，凹部是锥形的或半圆球形的，其中凹部的直径随与转子且与相应的开孔的靠近增加而降低。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]在下文中通过附图详细解释本发明的示意性实施例，其中:
[0026]图1以透视图示出了转子，
[0027]图2以透视图示出了风扇轮的前侧，
[0028]图3以详细图示示出了风扇轮的轮毂的前侧，
[0029]图4以透视图示出了风扇轮的后侧，
[0030]图5以详细图示示出了风扇轮的轮毂的后侧，并且
[0031]图6以示意性形式示出了风扇轮在转子上的安装。
[0032]在所有附图中，对相互对应的部件提供相同的附图标记。
【具体实施方式】
[0033]在图1中，以透视图示意了在图6中示意性地示出的机动车辆散热器风扇4的柱形转子2。该散热器风扇4用于冷却机动车辆的内燃机。为此目的，将相对风抽吸或吹送通过散热器阵列，冷却流体通过所述散热器阵列。冷却流体则用于冷却内燃机。散热器风扇4还用于提供被引向内燃机并因此直接冷却内燃机的空气流。
[0034]转子2具有层叠的转子芯6，所述转子芯6基本上由多个圆形转子叠片8构成，所述转子叠片8轴向地彼此堆叠、相互绝缘且相互平行，且通过紧固装置被保持在一起。单独的转子叠片8在特定的方向上被磁化，或在散热器风扇4运行期间通过电动马达定子(在此未示出)在转子叠片8内感应出磁场。
[0035]层叠的转子芯6被塑料包覆件10围绕，所述包覆件10使层叠的转子芯6与电动马达的其他部件绝缘。塑料包覆件10还使层叠的转子芯6稳定并另外地将各个转子叠片8保持在一起。另外，塑料包覆件10用于补偿层叠的转子芯6的任何不平衡，使得在运行期间转子在定子内相对平顺地运转。
[0036]四个连接芯轴12 —体地形成在塑料包覆件10上。连接芯轴12的形状是中空柱形，其中各柱形轴线平行于转子轴线14。转子轴线14与转子2的柱形轴线重合，转子在运行期间绕所述转子轴线14旋转。在转子侧上，在连接芯轴12中的每个连接芯轴上一体地形成六个稳定肋6，以星形围绕相应的连接芯轴12。换言之，稳定肋16位于连接芯轴12的最靠近层叠的转子芯6的区域中。
[0037]每个稳定肋6具有小板的形式，其中主延伸方向平行于转子轴线14。连接芯轴/稳定肋结构的横截面关于通过相应的连接芯轴12的中心的平行于转子轴线14的轴线旋转对称。连接芯轴布置在柱形转子2的基部表面上，所述基部表面形成所述柱形转子2的端面。在此布置中，连接芯轴12位于距离转子轴线14相对大的距离处，且该距离大于转子2的半径的三分之二。各连接芯轴12与旋转轴线14之间的距离相同。连接芯轴12被布置成使得每对相邻的连接芯轴12与旋转轴线14形成直角三角形。连接芯轴12因此以旋转对称的方式分布在转子2的端面上。
[0038]在转子2的连接芯轴12位于其上的相同的端面上一体地形成有定心环18，所述定心环18的中心位于旋转轴线14上。定心环18是中空柱形，且平行于旋转轴线14延伸远离层叠的转子芯6。在定心环18是上布置有多个驱动肋20，所述驱动肋20以星形围绕定心环。换言之，梯形且板形的驱动肋20径向地延伸。在此布置中，驱动肋20中的每个驱动肋在旋转方向14上的延伸小于定心环18在该方向上的延伸。定心环18、每个驱动肋20、每个连接芯轴12以及相应的稳定肋16与绝缘塑料包覆件10成一体。它们都在单个处理步骤中生产，即，在用形成随后的塑料包覆件10的材料体来包覆层叠的转子芯6时生产。
[0039]图2示出了在未安装状态下的散热器风扇4的风扇轮22的前侧22a。术语前侧22a被认为是在散热器风扇4运行时的运行期间风扇轮22的受到相对风作用的一侧。风扇轮22具有多个扇叶24，所述多个扇叶24附接到中心轮毂26。在周边处，扇叶24被稳定环28围绕。稳定环28用于在运行期间稳定扇叶24，并避免在风扇轮22和散热器风扇4的框架(在此未示出)之间的过渡区域中的“泄漏空气”。风扇轮22完全由塑料制成。换言之，稳定环28、所有扇叶24和轮毂26材料上相互连接且在单个工作步骤中生产。
[0040]在图3中示意了风扇轮22的前侧22a的放大的部分。风扇轮22的前侧22a相对平滑且平坦，以在运行期间避免相对风中的湍流。四个半球形凹部30引入到轮毂26中，所述凹部背离风扇轮22的前侧22a拱起，且在图3中示出了其中三个凹部。在每个凹部30的底部处，即，在凹部30的距风扇轮22的前侧22a最远的部位处引入开孔32。在此，每个开孔32对应于连接芯轴12中的一个连接芯轴。换言之，每个开孔32的横截面对应于相应的连接芯轴12的外部横截面。凹部30和开孔32每个均相对于风扇轮32的中心十字形地布置。
[0041]图4和图5以透视图示出了风扇轮22的后侧22b的细节图示，其中图5示出了图4的细节。在此，后侧22b指的是风扇轮22的与前侧22a的相反的一侧。从图4中将显见的是，轮毂26为罐形，且在轮毂26内具有肋结构34，以稳定所述轮毂，所述轮毂朝向后侧22b敞开。在轮毂26的中心内存在定心开口 36，所述定心开口 36也是罐形的，与轮毂26同心，并包括中空柱形的边界轮廓38。边界轮廓38包括多个狭槽50，所述狭槽50的深度小于边界轮廓38的高度且从边界轮廓的远离罐底部的一侧引入到边界轮廓中。
[0042]图6以在沿转子轴线14的截面中的简化细节示意性地示出了安装的散热器风扇
4。为安装，使连接芯轴12中的每个连接芯轴穿过轮毂26中的开孔32中的一个开孔，并将风扇轮22放置在稳定翼片16上。在此过程期间，转子2的中心的定心环18接合在风扇轮22的定心开口 36中。以此方式，风扇轮22以相对精确的方式定位，这是因为定心环18周向地安放在边界轮廓38的内侧上。
[0043]转子的驱动肋20中的每个被布置成形状配合地接合在风扇轮22中的相应的狭槽40中的一个狭槽中。因此，借助于定心开口 36和定心环18定位风扇轮22，由此使得能够选择在连接芯轴12和各相应的开孔32之间的相对大的制造公差。在随后的工作步骤中，连接芯轴12中的每个均在自由端42处被加热并被填缝(staked)，并且在此过程中变形成填充相应的凹部30的铆钉头44。以此方式，风扇轮22力配合地固定在转子2上，其中前侧22a和各铆钉头44形成一个平面。以此方式，避免了在运行期间散热器风扇4在前侧22a上所受到的空气流动中的湍流。
[0044]轮毂26还形成转子2的端部罩46，并因此保护转子2不被损坏，所述损坏可特别地由于在气流中所包含的物体而导致。转子2的旋转运动到风扇轮的传递在很大程度上通过布置在狭槽40中的驱动肋22实现。以此方式，在运行期间，连接芯轴12受到相对小的应力，且力配合接合相对地牢固。
[0045]本发明不限制于以上所述的示意性实施例。相反，本领域一般技术人员还能够推出本发明的其他变体，而不超出本发明的主旨。特别地，所有结合示意性实施例所描述的单独的特征也可以其他方式组合而不超出本发明的主旨。
[0046]附图标号列表
[0047]2 转子
[0048]4散热器风扇
[0049]6层叠的转子芯
[0050]8 转子叠片
[0051]10塑料包覆件
[0052]12连接芯轴
[0053]14转子轴线
[0054]16稳定肋
[0055]18 定心环
[0056]20驱动肋
[0057]22风扇轮
[0058]22a 前侧
[0059]22b 后侧
[0060]24 扇叶
[0061]26 轮毂
[0062]28稳定环
[0063]30 凹部
[0064]32 开孔
[0065]34肋结构
[0066]36 定心开口
[0067]38边界轮廓
[0068]40 狭槽
[0069]42自由端
[0070]44铆钉头
[0071]46 罩
【权利要求】
1.一种机动车辆的散热器风扇，特别是主风扇，所述风扇具有风扇轮(22)，所述风扇轮具有轮毂(26)，并且所述风扇具有电动马达转子(2)，所述转子(2)力配合地附接到所述风扇轮(22)，并且至少一个连接芯轴(12) —体地形成在所述转子(2)上，其中，所述连接芯轴(12)突出通过所述轮毂(26)中的相应的开孔(32)并在自由端(42)处变形为铆钉(44)的形式以产生力配合连接。
2.根据权利要求1所述的散热器风扇(4)，其特征在于，所述连接芯轴(12)平行于转子轴线(14)延伸。
3.根据权利要求1或2所述的散热器风扇(4)，其特征在于，多个稳定肋(16)—体地形成在所述连接芯轴(12)的转子侧上。
4.根据权利要求1至3中的一项所述的散热器风扇(4)，其特征在于，至少两个，优选四个连接芯轴(12)布置在径向地离转子轴线(14)相同的距离处。
5.根据权利要求1至4中的一项所述的散热器风扇(4)，其特征在于，在端面上，所述转子(2)具有在其表面(22a)上的中心处的定心环(18)，所述定心环朝向所述轮毂(26)轴向拱起并且所述定心环特别地形状配合地接合在所述轮毂(26)中的相应的罐形定心开口(36)中。
6.根据权利要求1至5中的一项所述的散热器风扇(4)，其特征在于，所述转子(2)具有多个驱动肋(20)，特别是径向驱动肋，所述驱动肋均接合在所述轮毂(26)中的相应的狭槽(40)中。
7.根据前述权利要求中的一项所述的散热器风扇(4)，其特征在于，所述驱动肋(20)一体地形成在所述定心环(18)上。
8.根据前述权利要求中的一项所述的散热器风扇(4)，其特征在于，狭槽(40)被引入到所述定心开口(36)的边界轮廓(38)中。
9.根据前述权利要求中的一项所述的散热器风扇(4)，其特征在于，所述连接芯轴(12)、所述定心环(18)和/或所述驱动肋(20)与所述转子(2)的层叠的转子芯(6)的电绝缘塑料包覆件(10)成为一体。
10.根据权利要求1至9中的一项所述的散热器风扇(4)，其特征在于，所述轮毂(26)至少部分地形成用于所述转子(2)的罩(46)。
11.根据权利要求1至10中的一项所述的散热器风扇(4)，其特征在于，所述连接芯轴(12)是中空和/或柱形的。
12.根据权利要求1至11中的一项所述的散热器风扇(4)，其特征在于，所述连接芯轴(12)的铆钉头(44)布置在所述轮毂(26)中的凹部(30)中，所述凹部(30)特别地在所述转子⑵的方向上偏移。
【文档编号】F04D25/06GK104081058SQ201380006977
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2013年1月28日 优先权日:2012年1月28日
【发明者】托马斯·齐格勒, 托马斯·胡希, 阿图尔·施密特, 托马斯·申克 申请人:博泽沃尔兹堡汽车零部件有限公司