散热器风扇模块的制作方法

本发明涉及一种散热器风扇模块，尤其是电驱动的散热器风扇模块，尤其用于机动车辆，该散热器风扇模块尤其具有从流动方向上来看前置的撑柱。

背景技术：

尤其是机动车辆的内燃机的冷却系统主要散发因燃烧过程不理想而释放到燃烧室壁和气缸壁的热。由于温度过高会损伤发动机(润滑油膜剥落、烧焦气门等)，因此必须主动冷却内燃机。

现代的内燃机、尤其是机动车辆中的四冲程发动机采用液冷方式，除少数例外，其中，通常使用水、防冻剂和防腐剂的混合物作为冷却液。

冷却液经由软管、管道和/或通道被泵送经过发动机(气缸盖和发动机缸体)以及必要时经过发动机的受较大热应力的附件，诸如废气涡轮增压器、发电机或废气再循环散热器。这时，冷却液吸收热能并从前述部件中散发热能。经升温的冷却液进一步流向散热器。该散热器(过去常由黄铜制成，如今主要由铝制成)通常被附接在机动车辆的前部，在那里让气流吸收来自冷却剂的热能并使该冷却剂冷却，然后让冷却剂又流回发动机，由此使冷却剂回路是闭合的。

为了驱动空气通过散热器，从流动方向来看在散热器之前(也就是说在上游)或散热器之后(也就是说在下游)设置有散热器风扇模块，该散热器风扇模块可以经由皮带传动装置来机械驱动或经由电动马达来电驱动。下文的实施方案涉及电驱动的散热器风扇模块。

散热器风扇模块典型地由风扇框罩构成，该风扇框罩具有风扇叶轮凹部。在风扇叶轮凹部中布置有马达支架，该马达支架经由撑柱与风扇框罩机械连接。撑柱可以基于空气体积流地被布置在风扇框罩的下游侧或上游侧。在马达支架中保持有马达，尤其是电动马达。电动马达的从动轴上布置有风扇叶轮，该风扇叶轮(通过电动马达的驱动)在风扇叶轮凹部中转动。由于风扇叶轮凹部的尺寸有时占据风扇框罩表面的70％，使得尤其是在不显著影响空气输送特性的情况下，在提供整体系统所需的稳定性方面存在挑战。

技术实现要素：

本发明的任务是说明一种有利的散热器风扇模块，该散热器风扇模块尤其是在其刚性和/或其空气输送特性方面和/或在另外提供的功能方面是有利的。

该任务根据本发明通过权利要求1的主题来解决。散热器风扇模块的优选改进方案是从属权利要求的主题和以下描述。

根据本发明，该任务通过散热器风扇模块来解决，其包括：风扇框罩；构造在风扇框罩中的风扇叶轮凹部，其中，通过框罩圈来限界风扇叶轮凹部；马达支架，该马达支架布置在风扇叶轮凹部内部，并且该马达支架经由撑柱与风扇框罩机械连接；马达、尤其是电动马达，其至少部分地保持在马达支架中；以及风扇叶轮，该风扇叶轮布置在风扇叶轮凹部中，并且该风扇叶轮由马达旋转驱动，其中，散热器风扇模块还具有单独构成的呈环形的结构元件，该结构元件布置在框罩圈上。

根据本发明的实施方案，这一点是尤其有利的，这是因为以这种方式能够实现散热器风扇模块的有利的刚性。这一点是尤其有利的，这是因为强化了风扇框罩，尤其是在风扇叶轮凹部的区域中，在先公知的解决方案中，该风扇框罩因其设计为至少基本上无材料的缺口而往往导致散热器风扇模块的整体刚性显著下降。

根据本发明的优选的实施方案，风扇框罩包括塑料材料，尤其地，风扇框罩由塑料材料形成，并且/或者风扇框罩借助注塑成型法来制成。在塑料部件中，尤其是在经压注构成的塑料构件中适用的是，避免材料积聚或增厚，这是因为这些材料积聚或增厚部提高形成缩孔的概率，也就是说导致在塑料材料内产生空腔，该空腔由于塑料材料冷却时收缩而出现并且在此有时造成对散热器风扇模块的、尤其是风扇框罩的刚性的显著减小。根据前述实施方案，限界了风扇叶轮凹部的框罩圈可以相对薄壁地设计，这将导致形成缩孔的概率的减小。风扇框罩的由于减小的壁厚而有意地被减小的刚性至少通过布置于框罩圈上的单独构成的呈环形的结构元件来补偿。

根据本发明的实施方案，前述解决方案尤其是有利的，这是因为单独构成的呈环形的结构元件能够导致有利的装配过程。根据优选的装配过程，将风扇叶轮布置在风扇叶轮凹部中之后，将单独构成的呈环形的结构元件布置在框罩圈上。众所周知，散热器风扇模块在风扇叶轮的径向方向上靠外的边缘与框罩圈之间具有间隙，该间隙对单位时间内的空气输送量产生不利影响。出于这种原因，一种公知的措施是使该间隙尽量狭窄地设计，以便将下面将更详细描述的间隙流动降低到最小程度。由于对风扇框罩与风扇叶轮彼此相对定位精度的要求很高，使得这种措施往往导致对将风扇叶轮装配在风扇叶轮凹部内比的精度要求提高。根据本发明的实施方案，根据本发明的单独构成的呈环形的结构元件是有利的，这是因为以这种方式能够容许风扇叶轮与风扇叶轮凹部之间的间隙更大且更易于装配，在后续过程中，在将风扇叶轮装配在风扇叶轮凹部中之后，通过布置好单独构成的呈环形的结构元件使得将该间隙降低到期望的限度。

在本发明的意义下，“散热器风扇模块”尤其是如下结构组件，其从流动方向来看布置在车辆的散热器之前或之后，并且该结构组件被设置，尤其是被设立成用于产生穿过或围绕散热器延伸的空气体积流，其中，空气体积流吸收来自散热器的热能。

在本发明的意义下，“风扇框罩”尤其是如下框架，在其中保持有风扇叶轮，并且其本身又优选布置、尤其是紧固在散热器上或其附近。在本发明的意义下，风扇框罩优选包括塑料材料，尤其是塑料化合物，尤其地，风扇框罩由该塑料材料形成。附加地和/或替选地，风扇框罩具有金属材料，例如铁、钢、铝、镁或类似金属材料，尤其地，至少部分地、尤其是至少基本上、尤其是完全由该金属材料形成。根据实施方案，风扇框罩也可以具有一个以上风扇叶轮凹部、马达支架、马达和风扇叶轮，尤其地，本发明适用于在散热器风扇模块中使用两个或更多个的、尤其是两个的风扇叶轮。根据实施方案，风扇框罩附加地具有至少一个可封闭的开口，尤其是至少一个翻盖，尤其是多个翻盖。这一点尤其是有利的，这是因为以这种方式能够实现进一步的空气引导特性。

在本发明的意义下，“风扇叶轮凹部”尤其是风扇框罩内部的材料留空部。根据本发明的实施方案，风扇叶轮凹部中延伸有撑柱，这些撑柱将同样布置于风扇叶轮凹部中的马达支架与风扇框罩机械连接，尤其是电和/或电子地连接起来。根据本发明，通过框罩圈限界了风扇叶轮凹部。

在本发明的意义下，“框罩圈”在垂直于风扇叶轮的旋转轴线的平面中限界了风扇叶轮凹部，其中，该平面尤其是与风扇框罩的延伸方向至少基本上相同。框罩圈可以要么由风扇叶轮凹部的棱边形成并且/或者具有在轴向方向上延展的圆柱面，该圆柱面优选与风扇框罩一件式地构成。

在本发明的意义下，“马达支架”尤其是如下装置，其被用于将马达机械地紧固在风扇框罩上，尤其是被用于提供抵抗风扇叶轮的转矩。根据实施方案，马达支架是至少基本上呈环形的结构，马达保持在该呈环形的结构中。这一点尤其是有利的，这是因为以这种方式，使有利的冷却空气流动不受马达影响。

在本发明的意义下，“撑柱”尤其是梁状或镰刀状的结构，其提供了马达支架与风扇框罩之间的机械连接。举例而言，撑柱可以具有水滴形的横截面，以便实现有利的空气动力学上的和/或声学上的效果。

在本发明的意义下，“马达”尤其是如下机器，其通过如下方式做机械功，即，将例如热/化学的或电的能量转换成运动能、尤其是转矩。这一点尤其是有利的，这是因为以这种方式，除供应能量之外，风扇框罩还可以至少基本上独立运行，也就是说无需例如经由楔形带或齿带从外部供给运动能。

在本发明的意义下，“电动马达”是机电式的换能器(电机)，其将电功率转换成机械功率，尤其是转换成转矩。在本发明的意义下，术语电动马达包括但不受限制地有直流电马达、交流电马达和三相交流电马达或者有刷和无刷的电动马达或者内动子式和外动子式马达。这一点尤其是有利的，这是因为电能是一种与机械能或化学能相比更易于传递的能量形式，使用该能量提供驱动风扇叶轮所需的转矩。

在本发明的意义下，“风扇叶轮”尤其是旋转对称的部件，其具有轮毂，尤其是罐状轮毂，其尤其是经由从马达伸出的轴将风扇叶轮与该马达以如下方式连接起来，即，使由马达产生的转矩至少基本上完全传递到风扇叶轮上。此外，风扇叶轮具有多个叶片，这些叶片被设置、尤其是被设立成用于一旦风扇叶轮处于旋转运动下就产生空气体积流。在此，叶片优选相对于旋转轴线在-90°至+90°的角度范围内倾斜。可选地，但也优选地，叶片在轴向方向上靠外的尖端经由叶轮外圈相互连接。这一点尤其是有利的，这是因为以这种方式，实现了提高的风扇叶轮的机械强度，并且在框罩圈与风扇叶轮外圈之间提供了至少基本上恒定的限定的间隙，这又导致有利的空气动力学上的和/或声学上的效果。

在本发明的意义下，“单独构成的呈环形的结构元件”尤其是独立于风扇框罩制成的构件，其仅在装配过程中才被布置在风扇框罩上，尤其是框罩圈上。在本发明的意义下，根据实施方案，框罩圈包括出自以下组的材料，其包括热固性塑料、热塑性塑料、热塑性化合物、铁、钢、铝、镁等或它们的混合物。尤其地，单独构成的呈环形的结构元件至少基本上、尤其是完全由前述组的材料制成。这一点尤其是有利的，这是因为以这种方式能够为单独构成的呈环形的结构元件选择与风扇框罩不同的材料，这就能够实现在散热器风扇模块的机械上的和声学上的设计方案中具有附加的自由空间。

根据本发明的实施方案，框罩圈具有圆柱形的周侧面，尤其其中，该圆柱形的周侧面的法线向量至少基本上垂直于风扇叶轮的旋转轴线地取向。这一点尤其是有利的，这是因为以这种方式提供了空气引导元件，该空气引导元件能够在风扇叶轮的区域中，确切而言在压缩和湍流最大的区域中实现对空气流的引导，并且因此以有利的方式能够实现朝散热器或排气路径的方向的减少损失且有针对性的空气流引导。

根据本发明的实施方案，框罩圈与风扇框罩一件式构成。这一点尤其是有利的，这是因为以这种方式能够实现经济上有利的制作过程。

根据本发明的实施方案，框罩圈朝下游方向离开风扇框罩地延伸至自由端部。这一点尤其是有利的，这是因为以这种方式能够节省出于机械原因而不需要的材料，这是因为空气体积流通常具有很低的动能，从而可以取消大规模的支撑结构。

根据本发明的实施方案，呈环形的结构元件在径向横截面中具有呈u形的横截面几何形状。这一点尤其是有利的，这是因为以这种方式提供了稳定的结构，该结构被设置、尤其被设立成用于改善散热器风扇模块尤其是在风扇叶轮凹部的区域中的机械刚性。

根据本发明的实施方案，框罩圈的自由端部被呈环形的结构元件在径向方向和/或轴向方向上围嵌，并且/或者至少部分地容纳在呈环形的结构元件的呈u形的横截面几何形状中。这一点尤其是有利的，这是因为以这种方式能够根据空气动力学上的和/或声学上的和/或机械上的特性使风扇叶轮与框罩圈之间存在的间隙匹配于各自的应用情况。此外，以这种方式，也能以尤其有利的方式实现前述的后续工作，也就是说在将风扇叶轮装配至风扇框罩之后，实现对框罩圈与风扇叶轮外圈之间的气隙的减小。换而言之：根据实施方案，呈环形的结构元件以开放的侧至少部分地围扣到框罩圈上，其中，框罩圈至少部分地、尤其是至少基本上完全、尤其是完全地被容纳在呈环形的结构元件的至少基本上呈间隙状的凹部中。

根据本发明的另一实施方案，撑柱布置在风扇框罩的上游侧上。这一点至关重要，这是因为撑柱被布置在风扇框罩的上游侧或下游侧上，换而言之布置在风扇叶轮的抽吸侧或压力侧导致明显不同的流动特性，这在设计过程中应予以考虑。根据本发明的优选实施方案，单独构成的呈环形的结构元件布置在风扇框罩与撑柱相反的一侧上。这一点尤其是有利的，这是因为以这种方式就不必顾及风扇框罩与撑柱之间的连接位置，而是优选地可以将在框罩圈的区域中至少基本上旋转对称的主体作为基础。根据本发明的另一实施方案，呈环形的结构元件具有至少一个紧固器件，尤其是紧固凸缘，该紧固凸缘被设置、尤其是被设立成用于将呈环形的结构元件保持在风扇框罩上。这一点尤其是有利的，这是因为以这种方式能够提供简单的可行方案，尤其是将风扇叶轮装配至风扇框罩之后，将单独构成的呈环形的结构元件机械紧固在风扇框罩上。为了将单独构成的呈环形的结构元件紧固在风扇框罩上，尤其是考虑到螺丝、夹具、铆钉或类似物。另外，能够借由胶合或焊接过程将单独构成的呈环形的结构元件紧固在风扇框罩上。

根据本发明的另一实施方式，呈环形的结构元件具有尤其是肋状的加固器件，该加固器件在呈环形的结构元件的与框罩圈相反的表面上尤其是沿径向方向和/或轴向方向延伸。这一点尤其是有利的，这是因为以这种方式能够进一步提高单独构成的呈环形的结构元件的机械特性，尤其是刚性，这样就导致提高散热器风扇模块的刚性。换而言之：根据单独构成的呈环形的结构元件的实施方案，加固器件是在径向方向上环绕单独构成的呈环形的结构元件外侧的材料增厚部。

根据本发明实施方案，在风扇叶轮与框罩圈之间在径向方向上构造有间隙，其中，呈环形的结构元件至少部分地布置在该间隙内部。关于这种实施方案的优点，参照上文对其他实施方案的阐述。

根据本发明的另一种实施方式，呈环形的结构元件具有尤其是与该呈环形的结构元件一件式构成的间隙横截面减小区段，该间隙横截面减小区段的径向横截面朝风扇叶轮的方向、尤其是朝风扇叶轮的外圈的方向延伸，并相对于呈环形的结构元件的相邻的区段倾斜了角度α，其中，该角度α在旋转轴线所延伸的径向平面内张开并为30°至150°，尤其是60°至120°，尤其是75°至105°，尤其优选至少基本上为90°。这一点尤其是有利的，这是因为以这种方式提供另外的可行方案，即，其使间隙几何形状、尤其是间隙横截面匹配于应用情况的具体的事实，以便尤其是经由角度α提供附加的空气引导功能。通过根据这种实施方式的结构元件的设计方案，可以取消在呈u形的型廓的整个侧边上的横截面增厚部，这样又导致减小形成缩孔的风险、简化制造方法并降低材料成本。

根据本发明的实施方案，呈环形的结构元件还包括保持装置，该保持装置被设置、尤其是被设立成用于引导、尤其是保持软管和/或管状的结构，并且/或者该保持装置以至少一个自由度、尤其是两个自由度、尤其是三个自由度、尤其是四个自由度限制了该软管和/或管状的结构。

在本发明的意义下，“自由度”表示系统的其中每种独立的运动可能性。在该意义下，无约束的刚性体具有三个平动自由度和三个转动自由度。

这一点尤其是有利的，这是因为以这种方式，能够通过如下方式经由呈环形的结构元件提供迄今未公知的附加功能，即，能够以限定的方式引导、尤其是保持软管和/或管状的结构，这就撤销了附加的单独的软管和/或管状保持结构。这又导致所需的部件、装配花费进而最终的生产成本的降低。根据保持装置的设计而定地，能够以一个或多个自由度来限制软管和/或管状的结构。这一点尤其是有利的，这是因为以这种方式例如能够有意地释放自由度，以便能够实现例如在发生振动的情况下对软管状的结构进行制导，这又降低了结构上的机械负荷并最终提高了整体系统的使用寿命。

根据本发明的实施方式，保持装置具有尤其是具有金属的单独的闭锁元件，该闭锁元件尤其通过如下方式以至少一个另外的自由度限制软管和/或管状的结构，即，该闭锁元件在横截面方向上除导入开口之外至少基本上完全包围软管和/或管状的结构。这一点尤其是有利的，这是因为以这种方式能够实现对软管和/或管状的结构的广泛的固定。为此，单独的闭锁元件尤其有利于以例如锁扣的形式提供闭锁效果并且/或者提供了保持装置所需的灵活性，这是在装配过程中使软管和/或管状的结构运动穿过导入开口所必需的，尤其是该导入开口在导入过程中因弹性变形而加宽。

附图说明

由从属权利要求和下文描述的优选实施方案得到了本发明的另外的有利的改进方案。其中部分示意性地：

图1示出本发明的实施方案的散热器风扇模块的剖视图，其中，旋转轴线位于图中的剖面内；

图2以另外的剖图示出图1的散热器风扇模块的放大的剖视图；

图2a示出呈环形的结构元件的截段的三维图；

图2b示出图2的图示在框罩圈与风扇叶轮外圈之间的间隙区域内的局部放大图；

图3示出根据本发明实施方案的呈环形的结构元件的三维图；

图4示出根据本发明实施方案的散热器风扇模块的三维图；以及

图5示出根据本发明实施方案的散热器风扇模块的细节三维图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明实施方案的散热器风扇模块10的剖视图，其中，旋转轴线位于图中的剖面内。

根据所示的实施方式，散热器风扇模块10布置在散热器20附近，尤其是直接布置在散热器20上。箭头指示的气体流动方向l可以推断出散热器风扇模块10布置在散热器20的下游侧上。在所示的实施方式中，散热器风扇模块10具有：风扇框罩2；构造在风扇框罩2中的风扇叶轮凹部4，其中，通过框罩圈2a限界了风扇叶轮凹部4；马达支架3，该马达支架布置在风扇叶轮凹部4内部，并且该马达支架经由撑柱7与风扇框罩2机械连接；至少部分地保持在马达支架3中的马达5，尤其是电动马达5；以及风扇叶轮6，该风扇叶轮布置在风扇叶轮凹部4中，并且该风扇叶轮由马达5旋转驱动，其中，散热器风扇模块10还包括单独构成的呈环形的结构元件8，该呈环形的结构元件布置在框罩圈2a上。

换而言之：在下游的散热器风扇模块10的风扇框罩2的风扇叶轮凹部4中置入风扇叶轮6。该风扇叶轮经由电动马达5来电驱动，该电动马达经由撑柱7和马达支架3紧固在框罩上。风扇框罩2上安设有单独构成的呈环形的结构元件8。

框罩圈2a具有圆柱形的周侧面，其中，该圆柱形的周侧面的法线向量至少基本上垂直于风扇叶轮6的旋转轴线地取向。根据所示的实施方式，框罩圈2a与风扇框罩2一件式构成。框罩圈2a朝下游方向离开风扇框罩2地延伸至自由端部2a1。呈环形的结构元件8的径向横截面具有呈u形的横截面几何形状8a(图1中未示出)。框罩圈2a的自由端部2a1被呈环形的结构元件8在径向方向上围嵌并且至少部分地被容纳在呈环形的结构元件8的呈u形的横截面几何形状8a中。

根据图1所示的实施方式，撑柱7布置在风扇框罩2的下游侧上。

图2以另外的剖图示出了图1的散热器风扇模块的放大剖视图，图2a示出了呈环形的结构元件8的局部三维图，并且图2b示出了图2的图示在框罩圈2a与风扇叶轮外圈6a之间的间隙区域内的局部放大图。

图2、2a和2b中所示的本发明的实施方案尤其示出了呈环形的结构元件8的各个区段。除了呈u形的横截面几何形状8a之外，呈环形的结构元件8还具有加固器件(尤其是肋)8b、间隙横截面减小区段8c以及紧固器件(尤其是紧固凸缘)8d。

此外，可以看出软管和/或管状的结构30，该软管和/或管状的结构在呈环形的结构元件的区域中从风扇叶轮6、尤其是风扇叶轮外圈6a旁边引导经过。在框罩圈2a与由外圈6a限界的风扇叶轮6之间构造有间隙s，该间隙是需要的，以便能够实现风扇叶轮6在风扇叶轮凹部4内旋转(参见图1)。紧固器件(尤其是紧固凸缘)8被设置、尤其是被设立成用于将呈环形的结构元件8保持在风扇框罩2上。该呈环形的结构元件优选被螺接，但也能被铆接、焊接、胶合或以其他方式机械固定。尤其是肋状的加固器件8b在呈环形的结构元件8与框罩圈2a相反的表面上尤其是沿径向方向和轴向方向延伸。呈环形的结构元件8至少部分地布置在间隙s内部。此外，呈环形的结构元件8具有前述的尤其是与呈环形的结构元件8一件式构成的间隙横截面减小区段8d，该间隙横截面减小区段的径向横截面朝叶轮6的方向、尤其是朝叶轮6的外圈的方向延伸，并且相对于呈环形的结构元件8的相邻区段倾斜了角度α，其中，角度α在旋转轴线所延伸的径向平面内张开并在当前情况下至少基本上为90°。

图3示出了根据本发明实施方案的呈环形的结构元件8的三维图。

图3所示的实施方式具有总共四个紧固凸缘8d以及两个保持装置8e。保持装置8e可以要么被用于引导一个且相同的软管和/或管状的结构要么引导两个不同的软管和/或管状的结构。在所示的实施方式中，软管和/或管状的结构(未示出)位于保持装置8e的呈u形的容纳部中并由此以四个自由度受到限制。

如图3同样得知，可以设置不同构成的紧固器件(尤其是紧固凸缘)8d，以便将呈环形的结构元件8紧固在风扇框罩2上。在此，要么能够应用分别相同的拼接方法，优选是螺丝，要么使用前述中其他的拼接方法或它们的混合方法。

图4示出了根据本发明实施方案的散热器风扇模块的三维图，在此其中，根据本发明的实施方案，图3的呈环形的结构元件8布置在风扇框罩2上，其中，未示出紧固器件，尤其是螺丝。

图5示出了根据本发明实施方案的散热器风扇模块10的细节三维图。

根据图5所示的实施方式，保持装置8具有尤其是具有金属的单独的闭锁元件8e1，该闭锁元件尤其是通过如下方式以至少一个自由度限制了软管和/或管状的结构30，即，该闭锁元件在横截面方向上除了导入开口之外至少基本上完全包围软管和/或管状的结构30。

图中所示的实施方式的特征尤其在于，其合并了以下中的至少一个优点，尤其是两个优点，尤其是全部优点：

·稳定了风扇框罩；

·匹配了间隙几何形状；以及

·为软管和/或管状的结构提供了支架。

因此，首次提出一种结构，在该结构的设计方案中，前述中的至少一个特性、尤其是两个特性、尤其是全部特性可以专门地匹配于各自的要求目录。在此，根据所述实施方式，还实现了关于简化风扇叶轮装配的另外的优点。

尽管前文的描述中已经阐述了示范性的实施方案，但应指出，可能存在多种修改方案。尤其地，这种根据本发明的风扇框罩的设计方案也适用于散发来自纯电动车辆的部件的余热。还应指出，示范性的实施方案仅作示例，并不旨在以任何方式限制保护范围、应用和构造。确切而言，通过前述内容给予本领域技术人员实施至少一个示范性的实施方案的教导，其中，可以进行各种变化，尤其是关于所述组成部分的功能和布置方式方面的变化，而不脱离保护范围，如其得自权利要求及与这些权利要求等效的特征组合。

附图标记列表