专利名称：用于使叶轮固定在轴上的装置和方法
技术领域：
本发明涉及如权利要求1前序部分所述的用于使叶轮固定在轴上的装置。本发明还涉及如权利要求13前序部分所述的用于使叶轮固定在轴上的方法。
背景技术：
由现有技术已知许多方法，通过它们可以使叶轮如风扇轮固定在轴上、尤其是电机轴上。例如在叶轮中浇注的轴套用于此，轴套压紧在轴上或者单独地被压紧在轴上的金属套用于此，其中叶轮通过弹簧或螺栓固定在这个金属套上。
在现有技术的已知装置中大多由塑料制成的叶轮通过卡箍通过形状配合连结安置在驱动轴、例如电机轴上。与卡箍对应的对应轮廓位于要被驱动的叶轮上，由此在驱动轴的旋转方向上实现同步作用。例如通过夹紧在附件与驱动轴上的槽之间的弹簧实现附件在驱动轴上的轴向固定。
在使用光滑的驱动轴时目前通过旋上叶轮实现叶轮在卡箍上的轴向固定。但是螺纹连接是费时间的并因此在加工工艺上是非常高成本的。此外这种螺纹连接要求费事的卡箍结构。
大多数已知的和几乎所有在实践中使用的用于使叶轮固定在轴上的解决方案包括两个相互分开的结构部件，例如卡箍与螺栓或卡箍与弹簧或者轴上的螺纹以及叶轮上的轴套例如所使用的轮毂。
在已知的装置中两个结构部件中的一个结构部件主要用于使叶轮相对于驱动装置定位以及将驱动轴的转矩传递到叶轮上。另一第二结构部件在这个装置中主要用于使叶轮轴向固定在卡箍部件上。
在DE 92 05 097中描述了一个通风机，它为了使风扇轮固定在卡箍上并由此固定在轴上在轴向上具有一个弹簧部件，它具有五个钩形臂，它们透卡风扇轮轮毂并与卡箍的局部部位共同作用。这种形式的利用多个弹性臂使附件固定在驱动轴卡箍上的弹性部件要求高的装配包括正确装配位置的费事检验。
由DE 196 35 179 A1已知一种通风机，其风扇轮通过卡箍部件与驱动轴抗扭转地连接。在此与驱动轴抗扭转连接的卡箍部件具有至少一个轴向止挡面和一个径向止挡面，风扇轮通过至少一个轴向和径向止挡面顶靠在卡箍部件的止挡面上。为了固定将DE 196 35 179 A1的风扇轮旋到卡箍部件上。
由DE 100 13 609 A1已知用于使附件与基本光滑的驱动轴固定的装置，其中一个抗扭转地位于驱动轴上的卡箍穿过附件并且一个弹簧部件一方面支承在卡箍上另一方面支承在附件上并因此使附件轴向固定在轴上。
发明内容
按照本发明的用于使风扇轮固定在轴上的具有权利要求1特征或权利要求13特征的装置或方法的优点是，它们能够快速且方便地装配叶轮或风扇轮，还保证使风扇轮可靠地固定在驱动轴上。按照本发明的装置尤其具有优点，即为了使风扇轮定位以及固定在轴上只需使用唯一的结构部件。这个结构部件作为卡箍能够以简单的单件加工制成，它以有利的方式能够利用现有的工艺技术。
在按照本发明的用于使叶轮固定在轴上的装置中抗扭转地安置在轴上的卡箍用许多具有基本在轴向上构成的、突出的截段的固定部件穿过要被装配的叶轮的轮毂部分。所述卡箍的突出截段在穿过轮毂部分以后变形，这些截段反卡轮毂部分并因此使叶轮固定在卡箍上并由此固定在轴上。通过这种方式能够使卡箍形状配合连接地围卡并固定叶轮。由此例如可以使风扇叶轮安置并可靠地固定在电机的驱动轴上。
按照本发明的用于使叶轮、尤其是通风机叶轮固定在轴上的装置和方法的有利改进方案通过在从属权利要求中描述的特征给出。
以有利的方式使所述卡箍具有其直径的盘子形的加宽，在其上构成固定部件的突出截段。由于通过加宽增加了突出截段与轴的中心轴线的径向距离改善卡箍到叶轮上的转矩传递。此外通过这种方式可以改善叶轮的稳定性。
基本在轴向上构成的突出的卡箍截段以有利的方式设置在卡箍的圆周上并且尤其设置在卡箍的盘子形加宽的圆周上。尤其有利的是，使固定部件均匀地分布在卡箍的圆周上。为了保证相对于叶轮的所有六个自由度均匀地固定可以有利地在卡箍上构成总共三个固定部件。它们可以均匀地分布在卡箍的圆周上。为了简化例如叶轮在轴上或者在这个轴的卡箍上的装配，例如使通风机叶轮通过简单的压制钳压制在卡箍上，但是对于有利的实施例推荐具有相应突出的轴向截段的四个固定部件。
以有利的方式使卡箍固定部件的在轴向上构成的、突出的截段以具有钩形端部的压制连接板的形式构成。通过叶轮的可靠定位以及固定的必要性确定连接板的数量以及其形状。在此例如可以使两个压制连接板分别相互镜像地设置。在使用总共四个固定部件时有利的是，使固定部件的两个成对组同样相互镜像地设置。在这种配置中可以在将叶轮放置在卡箍上以后，使所有四个固定部件在例如双钳口挤压工具的一次运动中变形。
所述卡箍最好由金属制成并且以理想的方式由钢板拉制出来。这种金属的卡箍能够在大多由塑料制成的叶轮与例如金属的电机驱动轴之间实现可靠的固定。但是对于按照本发明的装置的卡箍同样可以使用其它材料和加工方法。因此例如可以有利地仅仅使卡箍的轮毂由金属材料制成并且使这个轮毂用塑料卡箍包围、例如围铸。
为了改善固定使卡箍的固定部件或压制连接板在其面对轮毂部分的下棱边上具有斜面，它们在固定部件变形时使卡箍楔紧在叶轮的轮毂上。通过使变形的固定部件借助在其上构成的斜面可靠地夹紧叶轮的轮毂部分，使固定部件的这种结构提高叶轮在轴卡箍上的紧配合。也可以选择或附加地推荐，也在叶轮上、即例如在风扇轮上尤其在风扇轮的轮毂上在如下位置上成形斜面，使卡箍的轴向截段的连接板在旋转时移动到该位置上。这些斜面使卡箍附加地楔紧在叶轮上。
以有利的方式使按照本发明装置的例如由通风机叶轮构成的叶轮在其轮毂处具有多个、尤其是至少三个、最好位于一个部分圆上的断口或开孔，穿过它们在装配例如通风机时导引卡箍的轴向段。在风扇轮上构成的斜面在此以有利的方式位于这个断口处。
在将通风机叶轮装配在轴上、尤其是电机驱动轴上时在卡箍上构成的固定部件用其突出的截段透卡通风机叶轮轮毂中的断口，因此卡箍至少部分地穿过通风机叶轮的轮毂部分。伸出风扇轮的卡箍的固定部件的截段接着变形，使通风机夹紧在卡箍上。
可以选择在装配轴和卡箍之前或之后实现通风机装配。因此根据装配方案可以首先使叶轮与卡箍相互压制并接着作为结构组件压紧在所期望的轴上。可以选择地首先将卡箍单独压紧在轴上并接着以所述的方式压制在通风机轮上。在此卡箍的固定部件的突出截段的钩形端部或连接板在径向上不仅指向风扇轮的外侧面而且向着内部、在向着驱动轴方向上指向。
本发明的内容是主要具有卡箍的装置，该卡箍可以压紧在轴上并且它在成形过程中得到一个或多个可变形的且突出的截段，它们作为固定部件。在装配时叶轮、例如通风机的风扇轮放置在这个卡箍上。在此卡箍的固定部件的突出截段穿过在叶轮轮毂部分中的开孔或断口。然后这些截段变形，使得通风机夹紧在卡箍上。为了使风扇轮可以通过简单挤压钳压制而建议，在卡箍上构成四个、尤其是连接板形的且突出的截段。在此四个连接板中的每两个以有利的方式镜像地直接对置。由此得到的固定部件的两个成对组同样相互镜像地设置。通过例如双钳口挤压工具在将风扇轮放置在卡箍上以后，可以使固定部件的所有四个连接板通过唯一的运动变形。
在相应的卡箍具有固定部件的突出截段的位置上，在叶轮中且尤其在这种叶轮的轮毂部分中具有断口。在将叶轮放置在卡箍上以后卡箍的连接板形构成的轴向突出截段穿过这些断口突出来。然后使固定部件突出截段的背离卡箍的钩形构成的轴向端部变形，使风扇轮在此夹紧在这些钩与卡箍直径的盘子形加宽之间。
按照本发明的卡箍结构或者通过这种卡箍实现的用于使叶轮、尤其是风扇轮固定在轴上的方法以有利的方式这样实现，即为了定位和固定叶轮仅仅使用一个结构部件。这个结构部件能够通过简单的零件加工制成，因此以有利的方式可以利用现有的工艺技术。
从下面的附图以及从属的有利实施例的描述给出按照本发明的方法以及按照本发明的装置的其它优点。
在附图中示出按照本发明的用于使通风机叶轮固定在轴上的装置的一个实施例，它要在下面描述中详细解释。附图、其描述以及权利要求包括大量的特征组合。技术人员可以逐个地考虑这些特征并且组成其它有意义的组合，因此它们同样被视为公开的内容。附图中图1以立体图示出按照本发明的用于固定叶轮的装置的卡箍的实施例，
图2示出按照图1的卡箍的截面图，图3以示意图示出按照本发明的装置的通风机叶轮轮毂部位的细节图，图4以细节图示出按照图3的通风机叶轮轮毂部位的横截面，图5以立体图示出放置在卡箍上的叶轮在固定部件的轴向截段还没有变形时的细节图。
具体实施例方式
图1示出按照本发明的用于使叶轮固定在轴上的卡箍10的可能实施形式。最好一体构成的卡箍10由钢板拉伸出来，但是也可以由其它金属或非金属材料、如塑料制成。在这种情况下卡箍将以有利的方式通过注塑工艺制成。
所述卡箍10在其中心部位具有基本圆柱形的轮毂12，它具有用于容纳轴的通孔14。该卡箍10通过轮毂12固定、例如压紧或热压套装在轴上、例如电机的驱动轴上。在按照本发明的装置的可选择实施例中代替通孔14例如也可以使卡箍在轮毂中具有用于容纳轴的盲孔。
按照图1的实施例的卡箍10在其在图1中对应于下端部的轴向端部上具有盘子形的加宽16，它与轮毂12一体地构成。在盘子形加宽16上成形可变形且基本在轴向突出于盘子形加宽16的截段形式的固定部件18。这些固定部件具有在轴向上延伸的、基本平行的接片20以及在卡箍10圆周方向上延伸的钩形端部22。在图1的实施例中可变形的固定部件18以有利的方式以压制连接板24的形式构成。
在按照图1的按照本发明的装置的实施例中所述卡箍10具有四个固定部件18或压制连接板24，它们均匀地分布在盘子形加宽16的圆周上。在此两个部件分别相互镜像地设置，由此使以这种方式得到的两个组本身仍然具有镜像的结构。但是在另一实施例中也可以改变固定部件18的数量和形状。在此以有利的方式选择形状和数量，使得叶轮能够可靠且快速地定位和固定在卡箍上。为了使例如可以是电机冷却风扇的风扇轮的叶轮以简单的挤压钳压制有利的是，在卡箍10上构成四个连接板形的、突出的固定部件18。通过例如双钳口挤压工具在将风扇轮放置在卡箍上以后，可以使按照图1的实施例的所有四个连接板通过唯一的工具运动变形。通过这种方式得到非常简单但是可靠的用于使风扇轮固定在轴上的方法。
图2以简化的截面图示出按照图1的按照本发明的装置的卡箍10。固定部件18的钩形端部22在其面对盘子形加宽16的底面上分别具有斜面26，它们随着与轴向接片20距离的增加构成在盘子形加宽表面17上钩形端部22增加的高度。轴线15表示轴的走向，在轴上可以放置卡箍10。
图3以示意俯视图作为可能的叶轮示例示出例如电机冷却风扇的风扇轮30。但是同样可以实现叶轮的其它形式和实施例。在按照图3的实施例中风扇轮30在其中心部位具有基本钟罩形的风扇轮毂32，在其上成形出多个只示意表示的通风机扇叶34。以有利的方式使风扇轮毂32和通风机扇叶34一体地构成。风扇轮毂32在其中心具有开孔36，在将风扇轮30固定在轴上时卡箍10的轮毂12穿过该孔导引。
此外风扇轮毂32具有多个、在按照图3的实施例中四个在圆周方向上延伸的长孔38。与这些长孔38同心地延伸有斜面40，它们在向着中心孔36的中心方向上具有增加的材料厚度，如同在图4中借助于沿着图3的截切线A-A的截面图所示的那样。在可选择的实施例中这些斜面也可以直到风扇轮毂32中心的开孔36。
在将风扇轮固定在轴上时使轮30通过其轮毂32插到或放置在卡箍10上。在此从盘子形加宽16突出的固定部件18穿过在风扇轮30轮毂32中构成的长孔38，由此使风扇轮毂32的内表侧顶靠在盘子形加宽16的表面17上。图5示出已经放置在卡箍10上的风扇轮30的视图，它仅仅给出具有许多机械地提高风扇轮强度的撑条的风扇轮毂32的部位。卡箍10的轮毂12穿过风扇轮毂32的中心孔36。固定部件18的钩形端部22围绕轮毂12从风扇轮毂32的断口38中伸出来。在按照本发明的装置中卡箍10的轴向接片20(见图2)的长度，使它基本对应于钟罩形风扇轮毂32的材料厚度，由此使钩形端部22自由地位于在风扇轮毂32的上侧33上，如同例如在图5中所示的那样。
在按照本发明的用于使风扇轮固定在卡箍上的方法中突出的固定部件18从在图5中所示的位置开始接着变形，使风扇轮在此夹紧或压制到卡箍上。为此固定部件18的钩形端部22主要在径向上、即离开轮毂32的中心孔36或者向着这个孔36变形，例如弯曲。在此构成压制连接板24的连接板的钩形端部22不仅可以向内、即在轮毂32中心孔36的方向上并因此在未示出的驱动轴的方向上变形，而且向着风扇轮毂32的外圆周、即在向着风扇叶34的方向变形。
根据装配构思在本方法中以不同的装配顺序使风扇轮固定在卡箍上并因此固定在轴上。因此例如可以首先使风扇轮30压制在卡箍10上并接着将这个组件安置在轴上，例如压紧在轴上。另一方面也可以首先将卡箍10本身即单独地置于轴上，例如压紧在轴上，由此接着使风扇轮30压制在卡箍10上并由此与驱动轴功能连接。
如果在按照本发明的用于使风扇叶轮30固定在轴上的方法中使风扇轮30通过其风扇轮毂32插到或放置在卡箍10上，由此使轴向从卡箍突出的固定部件18穿过风扇轮毂32的长孔38，因此可以使风扇轮30在轴向固定在卡箍10上，方式是使固定部件18的钩形端部22向外弯曲并且分别相对于风扇轮毂32的斜面40压制。为了改善装配性使风扇轮30具有用于使卡箍定位面准确定位的部件。通过这种方法使风扇轮30的轮毂32的长孔38遮盖或位于这个位置，在该位置卡箍10具有固定部件18。在风扇轮30顶靠在卡箍10上以后使压制连接板24的钩形端部22穿过长孔38伸出来。由此使风扇轮30通过其风扇轮毂32位于压制连接板24的钩形端部22与卡箍10的定位面17之间。为了固定风扇轮30在按照本发明的方法中使钩形端部22以所述的方式基本在径向上变形。在风扇轮毂32上在这些位置上成形有斜面40，在压制时连接板24的端部22向着这些位置移动。这些斜面40产生卡箍10在风扇轮30上的附加楔紧，这提高风扇轮的紧配合。由此使固定部件18形状配合连接地顶靠在风扇轮毂上尤其是风扇轮毂32的表面33上。
在所示的按照本发明装置的实施例中固定部件18的钩形端部22也具有附加的斜面26。这些斜面26设置在压制连接板24的那个在装配状态指向轮毂表面33的棱边上。通过这种方式产生进一步楔紧，它使风扇轮30可靠地固定在卡箍10上并因此固定在轴上。在要被装配的风扇轮30的卡箍10或轮毂32上的斜面26或40可以有选择地或者也可以一起、即在按照本发明的装置的两个部件上构成。也可以使这些斜面交替地在卡箍10上和在风扇轮30上构成。为了得到相对于风扇轮30的所有六个自由度的均匀且可靠的固定而建议，使卡箍10例如通过三个固定部件18或相应的压制连接板24构成，它们尤其可以均匀地分布在卡箍的圆周上。
为了使风扇轮通过按照本发明的方法在自动装配时通过简单挤压钳压制在卡箍10上，而有利地是四个压制连接板24如同在所示实施例中所示的那样成形在卡箍10上。在此以有利的方式使四个压制连接板24中的每两个连接板直接镜像地对置。压制连接板24的由此构成的成对组仍然相互镜像。在这种结构中在将风扇轮30放置在卡箍10上以后，可以通过双钳口挤压工具使卡箍10的所有四个压制连接板24只通过工具的一个运动而变形。在此压制连接板24不仅可以对准风扇轮32的外侧、即对准风扇叶片34的方向而且可以向内对准，即对准中心孔36的方向。对于压制连接板24也能够有选择地向内和向外对准。在此以有利的方式应该分别使斜面40设置在压制方向上。
按照本发明的用于使风扇轮固定在轴上的装置能够有利地选择已知的卡箍结构。按照本发明的方法以有利的方式为了使风扇轮定位和固定在卡箍或轴上只需一个结构部件。按照本发明的卡箍10以有利的方式能够一体地由简单的零件加工制成，由此可以利用现有的工艺技术。在此构成用于风扇轮的固定部件的可变形和突出的截段已经在卡箍成形过程中构成。
原则上通过所介绍的方法也可以使其它结构部件固定在轴上。此外例如也可以使电机、例如用于风扇轮的驱动电机的轴承通过这种在电机外壳上构成的压制连接板固定。
按照本发明的用于使风扇轮固定在轴上的装置不局限于在附图中所示的实施例。
尤其是按照本发明的装置不局限于在卡箍上构成的固定部件的数量和形状。按照风扇轮的要求和尺寸选择固定部件的数量和形状，使风扇轮能够可靠地定位和固定在轴上。
按照本发明的装置也不局限于在说明书中所述的材料。因此卡箍例如也可以由塑料构成。同样能够仅仅使轮毂和必要时使卡箍的固定部件由金属制成并且使卡箍的其它形状通过例如以塑料围铸金属的部件构成。
权利要求
1.用于使叶轮、尤其是风扇轮(30)固定在轴上、尤其是电机驱动轴上的装置，具有卡箍(10)，它抗扭转地安置在轴上，用于使轴的旋转运动传递到叶轮(30)上，其中该卡箍(10)具有多个基本在轴向上构成的、从卡箍(10)突出的固定部件(18，24)，它们至少部分地穿过风扇轮(30)的轮毂部分(32)，其特征在于，所述卡箍(10)的固定部件(18，24)通过变形反卡轮毂部分(32)。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述卡箍(10)具有其直径的盘子形的加宽(16)，在所述加宽上构造固定部件(18，24)。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述固定部件(18，24)在卡箍(10)的盘子形加宽(16)的圆周上构成。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述固定部件(18，24)具有在轴向上构成的、突出的截段(20，22)，它们均匀地分布在卡箍(10)的圆周上。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，以压制连接板(24)的形式构成在轴向上构成的、突出的截段(20，22)。
6.如上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述固定部件(18，24)在其面对轮毂部分(32)的下棱边上具有至少一个用于使卡箍(10)与风扇轮(30)楔紧的斜面(26)。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述卡箍(10)的两个固定部件(18，24)分别相互镜像地设置。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述卡箍(10)由金属制成。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述卡箍(10)由钢板拉制出来。
10.如权利要求1至9中任一项所述的装置，其特征在于，所述卡箍(10)一体地构成。
11.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述叶轮(30)的轮毂部分(32)具有至少三个、最好位于圆上的、用于容纳卡箍(10)的断口(38)。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述叶轮(30)的轮毂部分(32)在断口(38)处具有斜面(40)。
13.用于使叶轮、尤其是风扇轮(30)固定在轴上、尤其是电机驱动轴上的方法，其中可抗扭转地安置在轴上的卡箍(10)通过基本在轴向上构成的、突出的固定部件(18，24)截段穿过风扇轮(30)的轮毂部分(32)中的开孔(38)导引，由此使卡箍(10)至少部分地穿过轮毂部分(32)，其特征在于，所述卡箍(10)的固定部件(18，24)在穿过轮毂部分(32)后基本在径向上变形，由此使卡箍(10)反卡背离卡箍(10)的轮毂部分(32)表面(33)。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，首先使叶轮(30)与卡箍(10)相互压制并接着作为结构组件压紧在轴上。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，首先将卡箍(10)安置在轴上并接着使叶轮(30)固定在卡箍(10)上。
全文摘要
本发明涉及用于使叶轮、尤其是风扇轮(30)固定在轴上、尤其是电机驱动轴上的装置和方法，具有一个卡箍(10)，它抗扭转地安置在轴上，用于使轴的旋转运动传递到叶轮(30)上，其中该卡箍(10)具有许多基本在轴向上构成的、突出于卡箍(10)的固定部件(18，24)，它们至少部分地穿过风扇轮(30)的轮毂部分(32)。按照本发明建议，所述卡箍(10)的固定部件(18，24)通过变形反卡轮毂部分(32)。
文档编号F04D29/32GK101031725SQ200580032831
公开日2007年9月5日 申请日期2005年9月23日 优先权日2004年9月28日
发明者F·科普夫 申请人:罗伯特·博世有限公司