DE10058935A1 - Vorrichtung zur Befestigung einer Ventilatorschraube an einer Antriebswelle - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Befestigung einer Ventilatorschraube (10) auf einer Welle (12), welche dazu geeignet ist, durch einen Motor (14) in Rotation versetzt zu werden. Sie umfasst eine Antriebsnabe (24), die einteilig mit der Nabe (12) ist und zur Abstützung einer Nabe (16) der Ventilatorschraube (10) dient, sowie einen Haltering (26), der auf die Welle aufgeschoben und mit elastischen Rückhaltemitteln (44) versehen ist, um die Nabe (16) der Ventilatorschraube (10) gegen die Antriebsnabe (24) zu beaufschlagen. Anwendung insbesondere bei Ausstattungen von Kraftfahrzeugen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Befestigung einer Ventilatorschraube an einer von einem Motor in Rotation ver­ setzbaren Welle.

Eine Vorrichtung zur Befestigung dieser Art kommt speziell bei Ausstattungen von Fahrzeugen zur Anwendung, und insbesondere zur Befestigung einer Ventilatorschraube eines Lüftersatzes.

Ein solcher Lüftersatz ermöglicht die Erhöhung der Geschwindig­ keit eines Luftstromes, der zum Beispiel den Kühler durchquert, welcher der Kühlung eines Kraftfahrzeugmotors dient.

Eine solche Ventilatorschraube hat gewöhnlich eine Nabe, an der mehrere Flügel ansetzen, die sich radial nach außen erstrecken. Diese Flügel haben äußere Enden, die entweder frei oder vor­ zugsweise mit einem profilierten Ring zusammengefügt sind.

Eine solche Ventilatorschraube wird allgemein durch Spritzgie­ ßen eines Kunststoffs, z. B. aus verstärktem Polyamid, herge­ stellt und ist an der Antriebswelle mit Befestigungsmitteln vom Typ Schraube-Mutter unter Zwischenfügung einer elastischen Kupplung befestigt, die in Form eines Ringes aus einem Elasto­ mer oder dergleichen gebildet ist.

Diese bekannten Befestigungsmittel weisen aber die Unzuläng­ lichkeit auf, die störende Unwucht nicht ausreichend zu redu­ zieren, die erzeugt wird, wenn sich der Schwerpunkt der Venti­ latorschraube nicht auf der Rotationsachse der Antriebswelle befindet.

Diese Unwucht entsteht im wesentlichen aus der Starrheit und der Geometrie der Verbindung zwischen der Ventilatorschraube und der Antriebswelle.

Es ist insbesondere festgestellt worden, dass der Ring aus ei­ nem Elastomer dazu neigt, mit der Zeit zu altern und seine ela­ stischen Eigenschaften zu verlieren.

Daraus folgen starke Unwuchten, die Vibrationen mit den Rotati­ onsfrequenzen erzeugen, sowie eine Verringerung der Zuverläs­ sigkeit der bewegten Teile.

Darüber hinaus haben die bekannten Befestigungsvorrichtungen die Unzulänglichkeit, ein Werkzeug zur Befestigung der Ventila­ torschraube zu erfordern, was die Montage und die Fertigung er­ schwert.

Die Erfindung hat insbesondere zum Ziel, die genannten Nachtei­ le zu überwinden.

Sie hat insbesondere die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Befesti­ gung einer Ventilatorschraube an einer Antriebswelle bereitzu­ stellen, die es ermöglicht, die Vibrationen der Ventilator­ schraube zu beseitigen, indem der Grad der Unwucht vermindert wird. Die Vorrichtung soll ihre Eigenschaften dauerhaft behal­ ten und ein effizientes und schnelles Anbringen der Ventilator­ schraube an der Antriebswelle erlauben, ohne ein besonderes Werkzeug zu erfordern.

Die Erfindung schlägt zu diesem Zweck eine Vorrichtung zur Be­ festigung einer Ventilatorschraube an einer Antriebswelle vor, die eine Antriebsnabe umfasst, die fest mit der Welle verbunden ist und zur Abstützung der Nabe einer Ventilatorschraube geeig­ net ist, sowie einen Haltering, der auf die Welle aufschiebbar und mit elastischen Rückhaltemitteln versehen ist, um die Nabe der Ventilatorschraube elastisch gegen die Antriebsnabe zu be­ aufschlagen.

Daraus folgt, dass die Ventilatorschraube zusammengebaut und durch einen elastischen Haltering sowie unter Zwischenfügung einer Antriebsnabe, die fest mit der Antriebswelle verbunden ist, axial gehalten wird.

Bei der Rotation der Ventilatorschraube und den Bewegungen, die auf die Struktur der Ventilatorschraube übertragen werden, ver­ formt sich der Haltering aufgrund seiner elastischen Eigen­ schaften und gibt den Beanspuchungen nach, wodurch es möglich ist, die Hauptträgheitsachse der Ventilatorschraube und die Hauptträgheitsachse der Antriebswelle wieder zusammenzuführen.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Antriebsnabe fest mit der Welle verbunden.

Die Antriebsnabe kann vorteilhafterweise wenigstens teilweise in die Nabe der Ventilatorschraube eingefügt werden, um beide durch eine formschlüssige Verbindung drehfest zu machen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Antriebsnabe Sektoren, die winkelversetzt und dazu geeignet sind, sich in Aussparungen komplementärer Form einzufügen, die die Nabe der Ventilatorschraube aufweist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die elastischen Rückhaltemittel des Halterings dazu geeignet, in eine Rille der Welle einzugreifen.

Diese elastischen Rückhaltemittel beinhalten vorteilhafterweise elastische Zungen, die sich in einer zentralen Öffnung des Hal­ terings radial nach innen erstrecken.

Diese elastischen Zungen sind vorteilhafterweise von allgemein doppelkegeliger Form. In einer bevorzugten Ausführungsform sind diese Zungen entlang des Umfangs zueinander beabstandet und ih­ re Anzahl größer als fünf.

Die Haltering ist vorteilhafterweise einstückig aus elastisch verformbarem Material, insbesondere aus Federstahl, gefertigt.

In der folgenden Beschreibung, die nur als Beispiel dient, ist auf die Zeichnungen Bezug genommen. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Teilansicht im Axialschnitt einer Ventilator­ schraube, die unter Zwischenfügung einer Befestigungsvor­ richtung gemäß der Erfindung an der Antriebswelle eines Elektromotors befestigt ist;

Fig. 2 eine Teilansicht einer Explosionsdarstellung, in der eine Befestigungsvorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt ist, die mit einer Nabe einer Ventilatorschraube verbunden ist;

Fig. 3 bis 5 verschiedene Phasen einer Montage durch Auf­ stecken des Halterings auf die Antriebswelle;

Fig. 6 eine der Fig. 2 entsprechende perspektivische Teilan­ sicht, die die Vorrichtung in zusammengebautem Zustand zeigt; und

Fig. 7 bis 12 Vorderansichten verschiedener Halteringe, die in der Erfindung verwendet werden können.

Es wird zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen, die eine Ventila­ torschraube 10 (teilweise dargestellt) zeigt, die auf einer Welle 12 eines Elektromotors 14 befestigt ist, welche um eine Achse X-X in Drehung versetzt wird.

Bei einer bevorzugten Anwendung gehört diese Ventilatorschraube 10 zu einem Lüftersatz mit Antrieb, der in der Nähe eines Küh­ lers eines Kraftfahrzeugmotors angeordnet sein soll, um die Ge­ schwindigkeit des Luftstromes zu erhöhen, der den Kühler durch­ quert.

Die Ventilatorschraube 10 umfasst eine schüsselförmige Nabe 16, an der radial mehrere Flügel 18 ansetzen, deren äußere Enden (nicht dargestellt) entweder frei oder vorzugsweise untereinan­ der mit einem entsprechend geformten reifenartigen Ring verbun­ den sind.

Die Nabe 16 der Ventilatorschraube umfasst eine zentrale Öff­ nung 20 von allgemein runder Form, die von der Antriebswelle 12 durchquert wird, wobei letztere ein Ende 22 aufweist, das nach außen über die Nabe 16 der Ventilatorschraube hinausreicht.

Die Ventilatorschraube 10 ist am Ende der Antriebswelle 12 mit einer Befestigungsvorrichtung gemäß der Erfindung befestigt, die im wesentlichen eine Antriebsnabe 24 und einen Haltering 26 umfasst.

Die Antriebsnabe 24 ist mit entsprechenden mechanischen Mitteln starr auf der Antriebswelle 12 befestigt. Sie umfasst einen zy­ lindrischen Schaft (Fig. 1 und 2), der axial über die Welle 12 gesteckt und mit geeigneten mechanischen Mitteln, z. B. durch eine Riffelung, mit ihr drehfest und verschiebungsfest, verbun­ den werden kann.

Diese Antriebsnabe ist vorteilhafterweise aus Stahl herge­ stellt, und sie umfasst zwischen zwei und acht Sektoren 30, die sich, ausgehend von dem Schaft 18, radial nach außen erstrec­ ken. Die Anzahl der Sektoren ist in dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel drei, wobei die Sektoren um 120° versetzt sind. Diese Sektoren, die Lappen oder Ohren bilden, sind jeweils mit einer Aussparung 32 versehen, um das Trägheitsmoment der Antriebsnabe 24 zu reduzieren.

Die Nabe 16 der Ventilatorschraube weist auf ihrer inneren, dem Motor zugewandten Seite 34, Aussparungen 36 auf, die eine Auf­ nahme der Sektoren 30 der Antriebsnabe ermöglichen. Die Ausspa­ rungen 36 und die Sektoren 30 haben zueinander komplementäre Formen, um eine formschlüssige Verbindung zu ermöglichen. Da sich die Antriebsnabe 24 in die innere Seite 34 der Nabe 16 der Ventilatorschraube einfügt, erzeugt sie eine formschlüssige Verbindung, die die Ventilatorschraube 10 drehfest mit der An­ triebsnabe 24 und somit mit der Antriebswelle 12 macht.

Der Haltering 26 ist beim Zusammenbau und dem axialen Halt der Ventilatorschraube durch Zwischenfügung der Antriebsnabe 24 dienlich. Dieser Haltering 26 ist durch Tiefziehen und Ausstan­ zen eines Stückes aus elastischem Material hergestellt. Man verwendet hierzu vorteilhafterweise Federstahl.

Der Haltering 26 (Fig. 1 und 2) umfasst einen ringförmigen, im wesentlichen ebenen Bereich 38, der mit einem Kragen 40 um­ randet ist und eine zentrale Öffnung 42 für die Durchführung des Endes 22 der Welle 12 begrenzt. Der Haltering 26 hat eine Stanzform mit einer Mehrzahl von elastischen Zungen 44, die sich in einer zentralen Öffnung 42 radial nach innen erstrec­ ken. In der Ausführungsform nach Fig. 2 beträgt die Anzahl dieser elastischen Zungen sieben. Jede von ihnen hat eine all­ gemein doppelkegelige Form, d. h. dass sie einen äußeren, mit dem ringförmigen Teil 38 verbundenen Teil 46 besitzen, der in Bezug auf die Ebene dieses kreisförmigen Teils einen kleinen Neigungswinkel bildet. Dieser Winkel beträgt allgemein zwischen 50 und 400. Von dem äußeren Teil 46 erstreckt sich ein innerer Teil oder ein Ende 48 (Fig. 1), der weitaus stärker geneigt ist. Die elastischen Zungen 44 bilden Krallen, deren Enden ge­ bogen und zum Eingreifen in eine Rille 50 vorgesehen sind, die am Umfang der Antriebswelle 12, in der Nähe von ihrem Ende 22 angebracht ist (Fig. 1 und 2).

Der ringförmige Teil 38 weist vorzugsweise wenigstens zwei Aus­ sparungen 54 auf (Fig. 2).

Im folgenden werden unterschiedliche Phasen des Aufsteckens des Halterings 26 auf das Ende der Welle 12 unter Bezugnahme auf die Fig. 3 bis 5 beschrieben.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist die Haltering 26 gegenüber von dem Ende 22 der Antriebswelle dargestellt. Die inneren Teile 48 der Zungen 44 des Halterings definieren eine kreisförmige Durchführung mit einem Durchmesser d, der kleiner ist als der Durchmesser D der Welle 12. Das Ende 22 der Welle 10 ist abge­ rundet und geht anschließend in die Rille 50 über. Indem auf den Haltering 26 ein Druck in Richtung des Pfeiles F ausgeübt wird, verschieben sich die inneren Teile 48 der Zungen zunehmend in Richtung der Rille (Fig. 4), um schließlich in sie einzudringen, wie es in Fig. 5 gezeigt ist. In dieser Position bilden die inneren Teile 48 Krallen, die mit der Schulter 52 der Rille in Eingriff kommen, um eine Rückbewegungssperre zu bilden.

Daraus folgt, dass die so zusammengebaute Ventilatorschraube über die Antriebsnabe 24 durch den Haltering 26 axial gehalten wird. Man erreicht auf diese Weise eine durch die lappenförmi­ gen Sektoren 30 bewerkstelligte kurze Zentrierung der Ventila­ torschraube auf der Antriebsnabe von 1 bis 4 mm. Auf diese Wei­ se kann man die Ventilatorschraube selbst bei einer axialen Be­ anspruchung, die im allgemeinen unter 10 kg liegt, nahezu spielfrei bezüglich der Antriebswelle justieren.

Daraus ergibt sich eine optimierte Zentrierung, die es erlaubt, die statische Unwucht der Ventilatorschraube drastisch zu redu­ zieren. Der Haltering ermöglicht eine axiale Sperrung der Ven­ tilatorschraube dank den elastischen Zungen 44, die in der Ril­ le 50 geführt sind.

Bei der Rotation der Ventilatorschraube und den Bewegungen, die auf die Struktur der Ventilatorschraube übertragen werden, ver­ formen sich die elastischen Zungen 44 und nehmen diese Bela­ stungen auf, so dass die Hauptträgheitsachse der Ventilator­ schraube mit der Hauptträgheitsachse der Antriebswelle zusam­ mengeführt werden kann.

Dieser Haltering bietet darüber hinaus den Vorteil, dass er leicht aufgesteckt werden kann, ohne spezielles Werkzeug zu er­ fordern, was die Montage und den Zusammenbau der Ventilator­ schraube am Fließband erleichtert.

Fig. 6 zeigt die so auf der Antriebswelle unter Zwischenfügung der erfindungsgemäßen Vorrichtung fixierte Nabe der Ventilator­ schraube.

Es versteht sich, dass die Antriebsnabe zahlreiche Varianten haben kann, solange sie starr auf der Welle befestigt ist und sie eine formschlüssige Verbindung mit der Nabe der Ventilator­ schraube eingeht.

Auch der Haltering kann zahlreiche Ausführungsformen aufweisen, solange er elastische Rückhaltemittel umfasst, die dazu geeig­ net sind, mit der Rille der Antriebswelle in Eingriff zu gelan­ gen.

Dieser Haltering ist vorzugsweise aus Federstahl hergestellt, er könnte aber auch aus einem anderen Material, einschließlich Kunststoff, gebildet sein, welches elastische Eigenschaften aufweist.

Die Anzahl der elastischen Zungen liegt vorzugsweise zwischen fünf und neun.

Die Fig. 7 bis 12 zeigen unterschiedliche Ausführungsformen des Halterings.

Im Falle der Fig. 7 umfasst der Haltering 8 elastische Zungen 44 und zwei diametral gegenüberliegende Aussparungen 54.

In der Ausführungsform der Fig. 8 umfasst der Haltering eben­ falls 8 Zungen, jedoch vier um 90° versetzte Aussparungen 54.

Die Haltering der Fig. 9 umfasst 9 elastische Zungen 44 und vier um 90° versetzte Aussparungen 54.

Der Haltering der Fig. 10 umfasst 8 elastische Zungen 44 und vier um 90° versetzte Vorsprünge 56.

Die Haltering der Fig. 11 umfasst 8 elastische Zungen 44, die wesentlich kürzer sind als die in den vorangegangenen Ausfüh­ rungsformen, sowie zwei diametral gegenüberliegende Aussparun­ gen 54.

Die Haltering der Fig. 12 schließlich umfasst 5 elastische Zungen 44 und vier um 90° versetzte Aussparungen 54.

Die Erfindung ist mit besonderm Vorteil zur Befestigung einer Ventilatorschraube an einem Lüftersatz mit Antrieb für Kraft­ fahrzeuge anwendbar.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern erstreckt sich auf weitere Ausführungsfor­ men.

Es kann insbesondere vorgesehen sein, den Haltering 26 teilwei­ se oder vollständig mit einem vibrationsabsorbierenden Material wie einem Elastomer zu verkleiden.

Es kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass ein Haltering aus Elastomer zwischen die Nabe der Ventilatorschraube 16 und die Antriebsnabe 24 eingefügt ist, um Vibrationen zu absorbieren.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Befestigung einer Ventilatorschraube an ei­ ner durch einen Motor in Rotation versetzbaren Welle, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Antriebsnabe (24) umfasst, die fest mit der Welle (12) verbunden ist und zur Abstützung einer Nabe (16) der Ventilatorschraube (10) geeignet ist, sowie einen Haltering (26), der auf die Welle aufschiebbar und mit elasti­ schen Rückhaltemitteln (44) versehen ist, um die Nabe (16) der Ventilatorschraube (10) federnd gegen die Antriebsnabe (24) zu beaufschlagen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsnabe (24) starr auf der Welle (12) befestigt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsnabe (24) dazu geeignet ist, sich wenigstens teilweise in die Nabe (16) der Ventilatorschraube einzufügen, um beide durch eine formschlüssige Verbindung drehfest zu ma­ chen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsnabe (24) Lappen oder Sektoren (30) umfasst, die winkelversetzt und dazu geeignet sind, sich in Aussparungen (36) von komplementärer Form einzufügen, die die Nabe der Ven­ tilatorschraube aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die elastischen Rückhaltemittel (44) des Halterings (26) dazu geeignet sind, in eine Rille (50) der Wel­ le einzugreifen.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die elastischen Rückhaltemittel des Halte­ rings (26) elastische Zungen (44) umfassen, die in einer zen­ traler Öffnung (42) des Halterings sich radial nach innen er­ strecken.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Zungen (44) von allgemein doppelkegeliger Form sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 und 7, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die elastischen Zungen (44) entlang des Um­ fangs zueinander beabstandet sind und deren Anzahl größer als fünf ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Haltering (26) aus einem einzelnen Stück eines elastisch verformbaren Materials, insbesondere aus Feder­ stahl, hergestellt ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Haltering (26) teilweise oder vollstän­ dig mit einem vibrationsabsorbierenden Material überzogen ist.