DE602004012549T2

DE602004012549T2 - Kühllüfteranordnung für kraftwagenbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE602004012549T2
Application number: DE602004012549T
Authority: DE
Inventors: Mark D. Westborough CAPLAN; Wolfgang Norwood KEHRER; Martin G. Needham YAPP
Original assignee: Robert Bosch LLC
Current assignee: Robert Bosch LLC
Priority date: 2003-04-28
Filing date: 2004-04-27
Publication date: 2008-07-10
Anticipated expiration: 2024-04-28
Also published as: ATE389810T1; EP1623122A1; PL1623122T3; EP1623122B1; WO2004097226A1; CN1813136A; US20040223845A1; EP1623122B8; CN100473843C; US7585159B2; DE602004012549D1; ES2300799T3; TWI331188B; TW200505708A

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Ventilatoranordnungen und insbesondere auf eine Kraftfahrzeugmotor-Ventilatoranordnung.
Hintergrund der Erfindung
Typische Kraftfahrzeugmotor-Ventilatoranordnungen enthalten einen Elektromotor mit einer Antriebswelle, die mit einem Ventilator gekoppelt ist. Der typische Ventilator enthält eine Nabe, die von der Antriebswelle zu den Wurzeln von Ventilatorblättern, die sich von der Nabe erstrecken, verläuft. Die Nabe weist typischerweise einen Stirnabschnitt auf, der sich von der Antriebswellenbefestigung radial nach außen zu einem zylindrischen Abschnitt erstreckt, an dem die Ventilatorblätter befestigt sind. Um axialen Raum einzusparen, ist der Elektromotor typischerweise an der konkaven Seite der Nabe positioniert, so dass sich wenigstens ein Abschnitt der Motors innerhalb des zylindrischen Abschnitts der Nabe befindet. Eine gegenüberliegende oder konvexe Seite der Nabe leitet Luft zu den Ventilatorblättern.
Radiale Rippen sind in der Nabe vorhanden, um die Ventilatorstruktur zu versteifen. Zentrifugalkräfte an den Ventilatorblättern und dem umlaufenden Band (falls dieses verwendet wird), neigen dazu, die Nabe zu verformen. Diese Wirkung kann vermindert werden, indem Rippen an einer inneren Oberfläche des Stirnabschnitts und an einer inneren Oberfläche des zylindrischen Abschnitts angeordnet werden. Wenn ein belüfteter oder luftgekühlter Elektromotor verwendet wird, können die Rippen außerdem die Kühlung des Elektromotors unterstützen. Der Bereich zwischen der Stirn des Elektromotors und der Stirn der Nabe einschließlich der Rippen, wirkt wie ein Zentrifugalventilator, um Kühlungsluft durch den Elektromotor zu saugen.
Die 1 bis 3 veranschaulichen eine Kraftfahrzeugmotor-Ventilatoranordnung 10 des Standes der Technik. Die Ventilatoranordnung 10 des Standes der Technik enthält einen Ventilator 14, der an einer Antriebswelle 18 eines Elektromotors 22 angebracht ist, der durch eine Ventilatorverkleidung 26 getragen wird. Die Ventilatorverkleidung 26 ist angrenzend ein einen Wärmetauscher 30 (z. B. ein Kühler) positioniert, so dass eine Drehung des Ventilators 14 eine Luftströmung A1 durch den Wärmetauscher 30 erzeugt. Der Ventilator 14 enthält eine Nabe 34, die mit der Antriebswelle 18 drehfest verbunden ist. Der Ventilator 14 enthält außerdem mehrere Blätter 38, die sich von der Nabe 34 radial erstrecken.
Die 1 und 2 veranschaulichen mehrere radial verlaufende Rippen 42, die an einer inneren Oberfläche 46 der Nabe 34 befestigt sind. Die Rippen 42 sind über ihre gesamte Erstreckung mit der inneren Oberfläche 46 der Nabe 34 verbunden und die Rippen 42 sind um die Nabe 34 gleichmäßig verteilt, um die Nabe 34 strukturell zu verstärken.
Die Rippen 42 erstrecken sich innerhalb eines Laufzwischenraums des Elektromotors 22 zum Elektromotor 22. Die Rippen 42 funktionieren bei einer Drehung des Ventilators 14 als ein Zentrifugalventilator, um eine Luftströmung A2 durch den Elektromotor 22 zu erzeugen, der durch Öffnungen 48 luftgekühlt und belüftet ist.
Das Dokument EP 0 704 626 A2 offenbart eine Ventilatorbefestigungsanordnung, die an der Antriebswelle eines Elektromotors befestigt werden kann und einen Ventilator mit sich radial und axial erstreckenden Rippen, die an einem mittleren Stirnabschnitt vollständig befestigt sind, umfasst.
Zusammenfassung der Erfindung
Beim Entwerfen einer Kraftfahrzeugmotor-Ventilatoranordnung ist es erwünscht, Geräusche und Schwingungen minimal zu machen. Einige Motor-Ventilatoranordnungen können nachteilig Pegel von Geräusch, Schwingung und Rauheit ("NVH") aufweisen, die größer als erwünscht sind, verursacht z. B. durch das Nutrastmoment des Elektromotors, axiale Nutrastkräfte und axiale Welligkeitskräfte, die Resonanzmoden im Ventilatoraufbau anregen können.
Die Kraftfahrzeugmotor-Ventilatoranordnung der vorliegenden Erfindung verringert die Anregung von Torsions- und axialen Schwingungsmoden des Ventilators, während die Luftverdrängungsleistung, die strukturelle Integrität, die Luftströmung zum Kühlen des Elektromotors und die geringen Kosten des Ventilators aufrechterhalten werden.
Die vorliegende Erfindung schafft in einem Aspekt eine Kraftfahrzeugmotor-Ventilatoranordnung mit einem Elektromotor, der eine eine Mittelachse definierende Antriebswelle besitzt, und einem Ventilator, der durch den Elektromotor angetrieben wird. Der Ventilator umfasst einen inneren Nabenabschnitt, der mit der Antriebswelle gekoppelt ist, und einen äußeren Nabenabschnitt, der mit dem inneren Nabenabschnitt gekoppelt ist. Der äußere Nabenabschnitt ist mit mehreren radial verlaufenden Blättern gekoppelt. Der Ventilator umfasst außerdem mehrere Schwingungsisolierelemente, die den inneren Nabenabschnitt und den äußeren Nabenabschnitt miteinander verbinden.
Die vorliegende Erfindung schafft in einem weiteren Aspekt eine Kraftfahrzeugmotor-Ventilatoranordnung mit einem Ventilator und einem Elektromotor, der eine Antriebswelle besitzt. Der Ventilator umfasst eine Nabe und radial verlaufende Blätter. Die Nabe umfasst eine radial verlaufende Stirn, die mit der Antriebswelle gekoppelt ist, und einen axial verlaufenden äußeren Abschnitt, an dem die Blätter einteilig befestigt sind. Die Nabe umfasst ferner mehrere radiale Rippen, die an einer inneren Oberfläche der Stirn und dem äußeren Abschnitt der Nabe befestigt sind. Die Rippen besitzen nicht befestigte Abschnitte zwischen der Stirn und dem äußeren Abschnitt der Nabe. Die Stirn ist nur durch die Rippen mit dem äußeren Abschnitt der Nabe verbunden.
Weitere Merkmale und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden einem Fachmann bei der Durchsicht der folgenden genauen Beschreibung, der Ansprüche und Zeichnungen offensichtlich.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile angeben, zeigen:
1 eine Schnittansicht einer Kraftfahrzeugmotor-Ventilatoranordnung des Standes der Technik;
2 eine vergrößerte Schnittansicht eines Abschnitts der Ventilatoranordnung des Standes der Technik von 1 längs einer Schnittlinie 2-2 von 3, die eine Ventilatornabe veranschaulicht, die mit einer Antriebswelle eines Elektromotors gekoppelt ist;
3 eine Vorderansicht der Ventilatornabe, die in 2 dargestellt ist;
4 eine Schnittansicht eine Kraftfahrzeugmotor-Ventilatoranordnung der vorliegenden Erfindung;
5 eine vergrößerte Schnittansicht eines Abschnitts der Ventilatoranordnung von 4 längs einer Schnittlinie 5-5 von 6, die eine Ventilatornabe veranschaulicht, die mit einer Antriebswelle eines Elektromotors gekoppelt ist;
6 eine Vorderansicht der Ventilatornabe, die in 5 dargestellt ist;
7 eine vergrößerte Teilansicht der Ventilatornabe, die in 6 dargestellt ist;
8 eine vergrößerte Schnittansicht eines Abschnitts einer zweiten Konstruktion der Ventilatoranordnung der vorliegenden Erfindung längs der Schnittlinie 8-8 von 9;
9 eine Vorderansicht der Ventilatornabe, die in 8 dargestellt ist; und
10 eine vergrößerte Teilansicht der Ventilatornabe, die in 9 dargestellt ist.
Bevor Merkmale der Erfindungen genau erläutert werden, sollte klar sein, dass die Erfindung nicht auf ihre Anwendung auf die Einzelheiten der Konstruktion und der Anordnung von Komponenten, die in der folgenden Beschreibung dargelegt oder in der Zeichnung dargestellt sind, beschränkt ist. Die Erfindung kann andere Ausführungsformen besitzen und kann auf verschiedene Arten realisiert oder ausgeführt werden. Es sollte außerdem klar sein, dass die Ausdrucksweise und Terminologie, die hier verwendet werden, dem Zweck der Beschreibung dienen und nicht als einschränkend betrachtet werden sollten. Die Verwendung von "enthalten", "besitzen" und "umfassen" sowie von Variationen hiervon soll bedeuten, dass die nachfolgend genannten Elemente und Ersetzungen sowie zusätzliche Elemente eingeschlossen sein sollen.
Genaue Beschreibung
4 zeigt eine Kraftfahrzeugmotor-Ventilatoranordnung 50 der vorliegenden Erfindung. Die Ventilatoranordnung 50 enthält einen Ventilator 54, der an einer Antriebswelle 58 eines Elektromotors 62 angebracht ist, der durch eine Ventilatorverkleidung 66 oder eine andere Struktur getragen wird. Die Ventilatorverkleidung 66 ist angrenzend an einen Wärmetauscher 70 (z. B. ein Kühler) positioniert, so dass eine Drehung des Ventilators 54 um eine Mittelachse 74 (siehe 5) der Antriebswelle 58 eine Luftströmung A1 durch den Wärmetauscher 70 erzeugt.
Der Ventilator 54 enthält eine Nabe 78 mit einem inneren Nabenabschnitt 82 und einem äußeren Nabenabschnitt 86. Der innere Nabenabschnitt 82 definiert eine im Wesentlichen ebene Stirn, die sich in Bezug auf die Mittelachse 74 radial erstreckt und drehfest mit der Antriebswelle 58 gekoppelt ist. Der innere Nabenabschnitt 82 kann unter Verwendung mehrerer Komponenten und Verfahren, die in der Technik bekannt sind, mit der Antriebswelle 58 gekoppelt sein. Obwohl der innere Nabenabschnitt 82 in der Weise gezeigt ist, dass er mit der Antriebswelle 58 direkt gekoppelt ist, sollte klar sein, dass außerdem ein Adapter verwendet werden kann, um den inneren Nabenabschnitt 82 und die Antriebswelle 58 zu koppeln. Obwohl der innere Nabenabschnitt 82 in den 4 bis 7 in der Weise dargestellt ist, dass er im Wesentlichen flach oder eben ist, kann der innere Nabenabschnitt 82 eine konische Form haben. Eine derartige Form kann ein Verwerfen des Ventilators nach dem Gießen minimal machen und eine Flexibilität bei der Positionierung des Elektromotors 62 ermöglichen. Außerdem kann ein konischer innerer Nabenabschnitt einen Konuswinkel entweder in der stromaufwärtigen oder in der stromabwärtigen Richtung in Bezug auf die Richtung der Luftströmung A1 haben.
Der äußere Nabenabschnitt 86 erstreckt sich sowohl radial als auch axial in Bezug auf die Mittelachse 74. Wie in 4 gezeigt ist, enthält der Ventilator 54 außerdem mehrere Blätter 90, die sich von einem axial verlaufenden oder einem zylindrischen Abschnitt des äußeren Nabenabschnitts 86 radial erstrecken, Die Blätter 90 sind an ihren Spitzen durch ein umlaufendes Band 94 miteinander verbunden, das sich um den Ventilator 54 in Umfangsrichtung erstreckt. Das umlaufende Band 94 kann helfen, die Spitzen der Blätter 90 zu stabilisieren, wobei alternative Konstruktionen des Ventilators 54 kein umlaufendes Band 94 verwenden können.
In 5 enthält der Ventilator 54 ferner mehrere Schwingungsisolierelemente oder Rippen 98, die an einer inneren Oberfläche 102 des inneren Nabenabschnitts 82 und an einer inneren Oberfläche 106 des äußeren Nabenabschnitts 86 befestigt sind, um den inneren Nabenabschnitt 82 mit dem äußeren Nabenabschnitt 86 miteinander zu verbinden. Die Rippen 98 verlaufen radial längs der inneren Oberfläche 102 des inneren Nabenab schnitts 82. Die Rippen 98 verlaufen außerdem sowohl radial als auch axial längs der inneren Oberfläche 106 des äußeren Nabenabschnitts 86. Daher sind die Rippen 98 im Allgemeinen L-förmig, wie in 5 gezeigt ist, es können jedoch andere Formen verwendet werden, die mit der Form der Nabe 78 übereinstimmen. Bei der dargestellten Konstruktion sind die Rippen 98 um die Nabe 78 gleichmäßig verteilt, um den inneren Nabenabschnitt 82 und den äußeren Nabenabschnitt 86 strukturell zu verstärken.
Die Rippen 98 enthalten radial innerste Kanten 110, die von der Antriebswelle 58 des Elektromotors 62 beabstandet sind. Daher enthält der innere Nabenabschnitt 82 einen im Wesentlichen ebenen Mittelbereich 114 ohne Rippen, die die Antriebswelle 58 umgeben. Die Rippen 98 enthalten außerdem radial verlaufende freie Kanten 118, die vom Elektromotor 62 beabstandet sind, sowie axial verlaufende freie Kanten 122, die vom Elektromotor 62 beabstandet sind. Im Einzelnen können die radial verlaufenden freien Kanten 118 um einen Laufzwischenraum von etwa 3 mm oder weniger vom Elektromotor 62 axial beabstandet sein. Alternativ können die radial verlaufenden freien Kanten 118 um einen Laufzwischenraum von etwa 6 mm oder weniger vom Elektromotor 62 axial beabstandet sein. Bei der dargestellten Konstruktion ist der Laufzwischenraum zwischen den axial verlaufenden freien Kanten 122 der Rippen 98 etwas größer als der Laufzwischenraum zwischen den axial verlaufenden freien Kanten 118 der Rippen 98 und dem Elektromotor 62. Alternativ kann der Laufzwischenraum zwischen den axial verlaufenden freien Kanten 122 der Rippen 98 und dem Elektromotor 62 wesentlich größer oder kleiner sein als der Laufzwischenraum zwischen den axial verlaufenden freien Kanten 18 der Rippen 98 und dem Elektromotor 62.
Die Rippen 98 funktionieren während der Drehung des Ventilators 54 als zentrifugale Ventilatorblätter, um eine Luftströmung A2 durch den Elektromotor 62 zu erzeugen, der durch Öffnungen 126 luftgekühlt und belüftet wird.
In den 5 und 7 kann erkannt werden, dass die Rippen 98 die einzige Struktur sind, die den inneren Nabenabschnitt und den äußeren Nabenabschnitt 82, 86 miteinander verbinden. Wie in 5 gezeigt ist, sind Abschnitte P der Rippen 98 weder an dem inneren Nabenabschnitt 82 noch an dem äußeren Nabenabschnitt 86 direkt befestigt. Die Abschnitte P der Rippen 98, die weder an dem inneren Nabenabschnitt 82 noch an dem äußeren Nabenabschnitt 86 befestigt sind, sind um einen axialen Spalt G_a von der inneren Oberfläche 102 des inneren Nabenabschnitts 82 axial beabstandet.
Wie in 7 gezeigt ist, enthält der äußere Nabenabschnitt 86 mehrere Vorsprünge 130, die sich zwischen benachbarten Rippen 98 erstrecken. Benachbarte Vorsprünge 130 sind durch radial verlaufende Schlitze 134 beabstandet, die auf die nicht befestigten Abschnitte P der Rippen 98 ausgerichtet sind. Bei der dargestellten Konstruktion ist die Weite S_r der Schlitze 134 lediglich etwas größer als die Dicke der Rippen 98 (gemessen an den nicht befestigten Abschnitten P der Rippen 98). Die Weite S_r der Schlitze 134 ist ausreichend groß um sicherzustellen, dass die Rippen 98 von den angrenzenden Vorsprüngen 130 des äußeren Nabenabschnitts 86 getrennt sind. Bei der dargestellten Konstruktion beträgt die Dicke T der Rippen 98 etwa 2 mm oder weniger. Die Dicke T der Rippen 98 kann alternativ etwa 3,5 mm oder weniger betragen. Die Schlitze 134 ermöglichen außerdem, dass die axialen Spalte G_a (siehe 5) ausgebildet werden, ohne dass eine Aktion in der Form ausgeführt werden muss (in der Form sind z. B. keine beweglichen Teile erforderlich).
Weiter in 5 haben die Schlitze 134 eine radiale Länge L, die mit der Länge der nicht befestigten Abschnitte P der Rippen 98 im Wesentlichen übereinstimmt. Bei der dargestellten Konstruktion ist die radiale Länge L der Schlitze 134 wenigstens fünfmal größer als die Dicke T der Rippen 98 und die radiale Länge des nicht befestigten Abschnitts P der Rippen 98 ist wenigstens fünfmal größer als die Dicke T der Rippen 98. Außerdem ist in 5 die Tiefe D der Rippen 98 (gemessen an den nicht befestigten Abschnitten P der Rippen 98) wenigstens das Doppelte der Dicke T der Rippen 98. Die Tiefe D der Rippen 98 ist wesentlich größer als die Dicke T der Rippen 98, so dass bei der Nabe 78 die axiale Steifigkeit größer ist als die Drehsteifigkeit.
In 7 ist ein Umfangsspalt 138 zwischen jedem der Vorsprünge 130 und dem inneren Nabenabschnitt 82 vorhanden. Die radial inneren Enden der radial verlaufenden Schlitze 134 münden in die entsprechenden Umfangsspalte 138. Bei der dargestellten Konstruktion ist die Weite S_c der Spalte 138 verhältnismäßig klein, so dass die Öffnung, durch die Luft durch den Umfangsspalt 138 strömen kann, verhältnismäßig klein ist. Daher werden die Luftströmung A1 durch die Ventilatorblätter 90 (siehe 4) und die Elektromotor-Kühlungsluftströmung A2, die durch die Rippen 98 erzeugt wird, durch die Umfangsspalte 138 und die radial verlaufenden Spalte 134 größtenteils nicht beeinflusst.
Wie in 7 gezeigt ist, sind die Spalte 138 verhältnismäßig nahe an den radial innersten Kanten 110 der Rippen 98 radial angeordnet. Das macht im Wesentlichen den offenen Bereich minimal, der sich aus der vorgegebenen Weite S_c der Spalte 138 ergibt. Die Umfangsspalte 138 können alternativ weiter von den radial innersten Kanten 110 der Rippen 98 beabstandet sein. Eine derartige Lage der Spalte 138 kann die Kühlungsluftströmung A2 durch den Elektromotor 62 verbessern. Alternativ können die Spalte 138 ferner in einem veränderlichen Abstand von den radial innersten Kanten 110 der Rippen 98 längs der Umfangslänge der Spalte 138 beabstandet sein. In diesem Fall sollte die Weite S_c der Spalte ausreichend groß sein, um die maximal gewünschte Biegung der Rippen 98 bei Drehung des Ventilators 54 aufzunehmen.
Während des Betriebs des Ventilators 45 funktionieren die Rippen 98 als Schwingungsisolierelemente oder wie flexible Träger, die den äußeren Nabenabschnitt 86 und die Ventilatorblätter 90 von dem inneren Nabenabschnitt 82 drehelastisch isolieren. Mit anderen Worten, die Rippen 98 können sich während der Drehung des Ventilators 54 biegen, um zu ermöglichen, dass sich der äußere Nabenabschnitt 86 relativ zum inneren Nabenabschnitt 82 geringfügig dreht. Eine derartige Drehisolierung kann das abgestrahlte Geräusch, das durch das Elektromotor-Nutrastmoment und das Welligkeitsmoment des Elektromotors 62 bewirkt wird, vermindern. Die Rippen 98 oder die Schwingungsisolierelemente verringern außerdem wirkungsvoll die Steifigkeit des Ventilators 54. Folglich kann die Eigenfrequenz des Ventilators 54 unter typische Anregungsfrequenzen abgesenkt werden, denen der Ventilator 54 während des Betriebs normalerweise ausgesetzt sein würde. Außerdem kann der ebene Mittelbereich 114 des inneren Nabenabschnitts 82 ohne Rippen 98 eine axiale Isolierung des äußeren Nabenabschnitts 86 vom inneren Nabenabschnitt 82 schaffen. Eine derartige Isolierung kann die Anregung von Ventilator-Resonanzmoden durch axiale Nutrast- und Welligkeitskräfte des Elektromotors 62 wesentlich verringern.
Die 8 bis 10 veranschaulichen eine weitere Konstruktion einer Kraftfahrzeugmotor-Ventilatoranordnung 142 der vorliegenden Erfindung. Die Ventilatoranordnung 142 enthält einen Ventilator 146 (von dem lediglich ein Abschnitt gezeigt ist), der an der Antriebswelle 58 des Elektromotors 61 in ähnlicher Weise wie der Ventilator 54 der 4 bis 7 angebracht ist. Daher sind gleiche Komponenten mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Der Ventilator 146 enthält eine Nabe 150 mit einem inneren Nabenabschnitt 154 und einem äußeren Nabenabschnitt 158. Der innere Nabenabschnitt 154 definiert eine im Wesentlichen ebene oder radiale Stirn, die mit der Antriebswelle 58 drehfest gekoppelt ist. Obwohl in den 8 bis 10 nicht gezeigt, enthält der Ventilator 146 außerdem mehrere Blätter, die sich von dem äußeren Nabenabschnitt 158 radial erstrecken. Wie bei dem Ventilator der 4 bis 7 können die Blätter des Ventilators 146 an ihren Spitzen durch ein umlaufendes Band, das sich in Umfangsrichtung um den Ventilator 146 erstreckt, miteinander verbunden sein.
Der Ventilator 146 kann ferner mehrere Schwingungsisolierelemente oder Rippen 162 enthalten, die an dem inneren Nabenabschnitt 154 und dem äußeren Nabenabschnitt 158 befestigt sind, um den inneren Nabenabschnitt 154 und den äußeren Nabenabschnitt 158 miteinander zu verbinden. Wie die Rippen 98 der 4 bis 7 verbinden die Rippen 162 den inneren Nabenabschnitt 154 und den äußeren Nabenabschnitt 158 in der Weise, dass die Rippen 162 die einzige Struktur sind, die den inneren und den äußeren Nabenabschnitt 154, 158 miteinander verbinden. Im Unterschied zu den Rippen 98 sind die Rippen 162 nicht mit einem axialen Spalt zwischen einer inneren Oberfläche der Nabe 150 und den Rippen 162 konfiguriert.
In 8 enthalten die Rippen 162 radial innerste Kanten 166, die von der Antriebswelle 58 des Elektromotors 62 beabstandet sind. Der innere Nabenabschnitt 154 enthält einen im Wesentlichen ebenen Mittelbereich 170 ohne Rippen 162, die die Antriebswelle 58 umgeben. Die Rippen 162 enthalten außerdem radial verlaufende freie Kanten 174 und axial verlaufende freie Kanten 178, die von dem Elektromotor 62 um jeweilige Laufzwischenräume ähnlich jenen des Ventilators 54 der 4 bis 7 beabstandet sind. Wie die Rippen 98 der 4 bis 7 funktionieren die Rippen 162 während der Drehung des Ventilators 146 als ein Zentrifugalventilator, um eine Luftströmung A2 durch den Elektromotor 62 zu erzeugen.
Wie in den 9 und 10 gezeigt ist, enthält der äußere Nabenabschnitt 158 mehrere Vorsprünge 182, die zwischen benachbarten Rippen 162 verlaufen. Radial verlaufende Schlitze 186 sind zwischen benachbarten Paaren von Vorsprüngen 182 und Rippen 162 definiert. In der dargestellten Konstruktion sollte die Weite W_r der Schlitze 186 ausreichend weit sein, um die Drehbiegung des äußeren Nabenabschnitts 158 relativ zum inneren Nabenabschnitt 154 aufzunehmen. Die Abmessungen der Dicke T und der Tiefe D der Rippen 162 können ähnlich jenen sein, die oben unter Bezugnahme auf die Rippen 98 der 4 bis 7 erläutert wurden.
In 10 ist ein Umfangsspalt 194 zwischen jedem der Vorsprünge 182 und dem inneren Nabenabschnitt 154 vorhanden. Die radial inneren Enden der radial verlaufenden Schlitze 186 münden in die jeweiligen Umfangspalte 138. In der dargestellten Konstruktion ist die Weite W_r der radial verlaufenden Schlitze 186 über die radiale Länge der Schlitze 186 im Wesentlichen konstant.
Alternativ kann sich die Weite W_r der radial verlaufenden Schlitze 186 über die radiale Länge der Schlitze 186 ändern, um den totalen Öffnungsbereich der Schlitze 185 minimal zu machen, während sie die erwartete Biegung der Rippen 162 als eine Funktion der radialen Position aufnehmen.
In einigen Fällen kann es erwünscht sein, die Biegung der Rippen 162 zu begrenzen. Das Einschaltmoment des Elektromotors 62 kann z. B. groß genug sein, so dass sich die Rippen 162 übermäßig biegen können, wenn keine Begrenzung vorhanden ist. Eine derartige Begrenzung kann gebildet werden, indem die Weite W_r von Schlitzen 186 so gewählt wird, dass sie ausreichend groß ist, um eine Biegung infolge von Drehmomentänderungen aufzunehmen, wenn der Ventilator 146 betrieben wird oder im Leerlauf läuft, jedoch ausreichend klein ist, um die Biegung der Rippen 162 beim Einschalten zu begrenzen. Alternativ kann die Form des Umfangsspalts 194 verändert werden, um die Biegung der Rippen 162 zu begrenzen.
Während des Betriebs arbeitet der Ventilator 146 im Wesentlichen ähnlich wie der Ventilator 54 der 4 bis 7. Die Rippen 162 funktionieren als Schwingungsisolierelemente, um den äußeren Nabenabschnitt 158 in Drehrichtung von einem Nutrastmoment des Elektromotors und einem Welligkeitsmoment zu isolieren, die vom Elektromotor 62 an den inneren Nabenabschnitt 154 übertragen werden. Außerdem kann der ebene Mittelbereich 170 des inneren Nabenabschnitts 154 ohne Rippen 162 eine axiale Isolierung des äußeren Nabenabschnitts 158 vom inneren Nabenabschnitt 154 schaffen. Eine derartige axiale Isolierung kann die Anregung der Resonanzmoden des Ventilators durch axiale Nutrast- und Welligkeitskräfte des Elektromotors 62 wesentlich verringern.
Verschiedene Merkmale der Erfindung sind in den folgenden Ansprüchen dargestellt.

Claims

Kraftfahrzeugmotor-Ventilatoranordnung (50), mit einem Elektromotor (62), der eine eine Mittelachse (74) definierende Antriebswelle (58) besitzt, und einem Ventilator (54), der durch den Elektromotor (62) angetrieben wird, wobei der Ventilator mehrere im Allgemeinen radial verlaufende Blätter (90) und eine Nabe (78; 150) umfasst, wobei die Nabe einen im Allgemeinen radial verlaufenden Stirnabschnitt (82; 154), einen axial verlaufenden zylindrischen Abschnitt (86; 158) und Rippen (98; 162) umfasst; wobei der zylindrische Abschnitt (86; 158) mit den Blättern (90) gekoppelt ist; wobei der Stirnabschnitt (82, 154) entweder direkt oder über einen Adapter mit der Antriebswelle (58) gekoppelt ist; und wobei die Rippen (98; 162) einen Abschnitt besitzen, der sich radial längs des Stirnabschnitts (82; 154) und axial von dem Stirnabschnitt (82; 154) zu dem Elektromotor (62) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt des Abschnitts der Rippen (98; 162) nicht an dem Stirnabschnitt (82; 154) befestigt ist.
Kraftfahrzeugmotor-Ventilatoranordnung (50) nach Anspruch 1, wobei der Elektromotor ein luftgekühlter Elektromotor (62) ist und wobei die Rippenabschnitte (98; 162), die sich radial längs des Nabenstirnabschnitts (82; 154) erstrecken, von dem Elektromotor (62) durch einen Laufzwischenraum von weniger als etwa 6 mm, vorzugsweise weniger als etwa 3 mm, beabstandet sind, um einen Kühlungsluftstrom durch den Elektromotor (62) zu erzeugen.
Kraftfahrzeugmotor-Ventilatoranordnung (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der nicht befestigte Abschnitt der Rippen (98; 162) von der Nabenstirn (86; 158) axial beabstandet ist.
Kraftfahrzeugmotor-Ventilatoranordnung (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner mehrere radial verlaufende Schlitze (134; 186) umfasst, die in der Nabenstirn (86; 158) ausgebildet sind, wobei die mehreren radial verlaufenden Schlitze (134; 186) auf die jeweiligen mehreren Rippen (98; 162) ausgerichtet sind.
Kraftfahrzeugmotor-Ventilatoranordnung (50) nach Anspruch 4, wobei die Schlitze (134; 158) eine Weite besitzen, die größer als die Dicke der Rippen (98; 162) ist.
Kraftfahrzeugmotor-Ventilatoranordnung (50) nach einem der Ansprüche 4 bis 5, die ferner mehrere Schlitze (134; 158) umfasst, die sich wenigstens über einen Teil der Strecke zwischen benachbarten radialen Schlitzen erstrecken.
Kraftfahrzeugmotor-Ventilatoranordnung (50) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, die ferner mehrere Schlitze (134; 158) umfasst, die sich über die gesamte Strecke zwischen benachbarten radialen Schlitzen erstrecken.
Kraftfahrzeugmotor-Ventilatoranordnung (50) nach Anspruch 7, wobei die Schlitze (134; 158), die sich über die gesamte Strecke zwischen benachbarten radialen Schlitzen erstrecken, die Nabe (78) in einen inneren Nabenabschnitt (82; 154) und einen äußeren Nabenabschnitt (86; 158) trennen, wobei der innere Nabenabschnitt (86; 158) einen inneren Abschnitt der Nabenstirn enthält und der äußere Nabenabschnitt wenigstens den zylindrischen Nabenabschnitt enthält und der innere Nabenabschnitt (82; 154) sowie der äußere Nabenabschnitt (86; 158) nur durch die Rippen (98; 162) verbunden sind.
Kraftfahrzeugmotor-Ventilatoranordnung (50) nach einem der Ansprüche 7 bis 8, wobei die mehreren Schlitze (134; 186), die sich über die gesamte Strecke zwischen benachbarten radialen Schlitzen erstrecken, im Allgemeinen in Umfangsrichtung verlaufen.
Kraftfahrzeugmotor-Ventilatoranordnung (50) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die mehreren Schlitze (134; 158), die sich wenigstens über einen Teil der Strecke zwischen benachbarten radialen Schlitzen erstrecken, eine Weite haben, die sich über die Länge des Schlitzes (134; 158) ändert.
Kraftfahrzeugmotor-Ventilatoranordnung (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner mehrere radial verlaufende Schlitze (134; 186) umfasst, die in der Nabenstirn ausgebildet sind, wobei die mehreren radial verlaufenden Schlitze (134; 186) in Paare gruppiert sind, wobei jedes der Paare aus Schlitzen beiderseits einer Rippe (98; 162) besteht.
Kraftfahrzeugmotor-Ventilatoranordnung (50) nach Anspruch 11, wobei die radial verlaufenden Schlitze (134; 186) eine Weite besitzen, die sich über die Länge der Schlitze ändert.
Kraftfahrzeugmotor-Ventilatoranordnung (50) nach einem der Ansprüche 11 und 12, die ferner mehrere Schlitze umfasst, wovon sich jeder wenigstens über einen Teil der Strecke zwischen dem radialen Schlitz auf einer Seite einer der Rippen (98; 162) und dem radialen Schlitz auf der gegenüberliegenden Seite einer benachbarten Rippe (98; 162) erstreckt.
Kraftfahrzeugmotor-Ventilatoranordnung (50) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, die ferner mehrere Schlitze umfasst, wovon sich jeder von dem radialen Schlitz auf einer Seite einer der Rippen (98; 162) zu dem radialen Schlitz auf der gegenüberliegenden Seite einer benachbarten Rippe (98; 162) erstreckt.
Kraftfahrzeugmotor-Ventilatoranordnung (50) nach Anspruch 14, wobei die mehreren Schlitze, wovon sich jeder von dem radialen Schlitz auf einer Seite einer der Rippen (98; 162) zu dem radialen Schlitz auf der gegenüberliegenden Seite einer benachbarten Rippe (98; 162) erstreckt, die Nabe (78) in einen inneren Nabenabschnitt (82; 154) und einen äußeren Nabenabschnitt (86; 158) trennen, wobei der innere Nabenabschnitt (82; 154) einen inneren Abschnitt der Nabenstirn enthält und der äußere Nabenabschnitt (86; 158) wenigstens den zylindrischen Nabenabschnitt enthält und der innere Nabenabschnitt sowie der äußere Nabenabschnitt nur durch die Rippen (98; 162) verbunden sind.
Kraftfahrzeug-Ventilatoranordnung (50) nach einem der Ansprüche 14 bis 15, wobei die mehreren Schlitze, wovon sich jeder von dem radialen Schlitz auf einer Seite einer der Rippen (98; 162) zu dem radialen Schlitz auf der gegenüberliegenden Seite einer benachbarten Rippe (98; 162) erstreckt, im Allgemeinen in Umfangsrichtung verlaufen.
Kraftfahrzeugmotor-Ventilatoranordnung (50) nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei die mehreren Schlitze, wovon sich jeder wenigstens über einen Teil der Strecke zwischen dem radialen Schlitz auf einer Seite einer der Rippen (98; 162) und dem radialen Schlitz auf der gegenüberliegenden Seite einer benachbarten Rippe (98; 162) erstreckt, eine Weite besitzen, die sich über die Länge des Schlitzes ändert.
Kraftfahrzeugmotor-Ventilatoranordnung (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die radial innersten Kanten der Rippen (98; 162) von der Antriebswelle (58) des Elektromotors (62) in der Weise beabstandet sind, dass die Antriebswelle (58) mit einem im Wesentlichen ebenen Bereich (114; 170) der Nabenstirn ohne Rippen (98; 162) gekoppelt ist.
Kraftfahrzeugmotor-Ventilatoranordnung (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abschnitt jeder Rippe (98; 162), der sich radial längs des Stirnabschnitts (82; 154) erstreckt, im Allgemeinen eben ist und eine Ebene, die die Mittelachse (74) enthält, definiert.
Kraftfahrzeugmotor-Ventilatoranordnung (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede der Rippen (98; 162) im Allgemeinen eben ist und eine Ebene definiert, die die Mittelachse (74) enthält.
Kraftfahrzeugmotor-Ventilatoranordnung (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die axiale Richtung, in der sich die Rippen (98; 162) von der Nabenstirn (86; 158) erstrecken, mit der Richtung übereinstimmt, in der sich der zylindrische Nabenabschnitt von der Nabenstirn erstreckt.
Kraftfahrzeugmotor-Ventilatoranordnung (50) nach Anspruch 21, wobei die Rippen (98; 162) einen Abschnitt besitzen, der sich längs des zylindrischen Nabenabschnitts (86; 158) axial erstreckt.
Kraftfahrzeugmotor-Ventilatoranordnung (50) nach Anspruch 22, wobei sich ein Abschnitt der Rippen (98; 162) radial in einen Laufzwischenraum wenigstens eines Abschnitts des Elektromotors (62) erstreckt.
Kraftfahrzeugmotor-Ventilatoranordnung (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der zylindrische Abschnitt der Nabe (86; 158) wenigstens einen Abschnitt des Elektromotors (62) umgibt.
Kraftfahrzeugmotor-Ventilatoranordnung (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die nicht befestigten Abschnitte der Rippen (98; 162) eine Dicke von etwa 3,5 mm oder weniger, stärker bevorzugt von etwa 2 mm oder weniger, haben.
Kraftfahrzeugmotor-Ventilatoranordnung (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die nicht befestigten Abschnitte der Rippen (98; 162) eine radiale Länge haben, die wenigstens gleich der 5-fachen Dicke der nicht befestigten Abschnitte der Rippen (98; 162) ist.
Kraftfahrzeugmotor-Ventilatoranordnung (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die nicht befestigten Abschnitte der Rippen (98; 162) eine axiale Tiefe haben, die wenigstens gleich der doppelten Dicke der nicht befestigten Abschnitte der Rippen ist.
Kraftfahrzeugmotor-Ventilatoranordnung (50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stirnabschnitt der Nabe einen Mittelabschnitt besitzt, der im Wesentlichen massiv ist, mit der Ausnahme, dass in dem Mittelabschnitt eine oder mehrere Öffnungen, die der Verbindung mit der Antriebswelle (58) dienen, oder ein Adapter, der der Verbindung mit der Antriebswelle (58) dient, vorhanden sein können, wobei die Öffnungen geschlossen sind, wenn der Elektromotor (62) mit dem Ventilator (54) antriebsschlüssig verbunden ist.