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Hintergrund
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Baugruppe aus einem
Lüfter
und einem Lüfterantrieb,
und genauer auf eine verbesserte Struktur und ein verbessertes Verfahren
bezüglich
der Montage des Lüfters
und des Lüfterantriebs.
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Für den Fachmann
ergibt sich anhand der nachfolgenden Beschreibung, dass die Struktur
und das Montageverfahren der vorliegenden Erfindung auf vorteilhafte
Weise mit verschiedenen Lüftertypen sowie
mit verschiedenen Typen von Lüfterantrieben verwendet
werden kann. Allerdings ist die Erfindung zur Montage eines zum
Kühlen
einer Fahrzeugmaschine geeigneten Kühllüfters mit einem Viskositätslüfterantrieb
besonders nützlich,
weshalb sie in diesem Zusammenhang beschrieben werden wird. Ebenfalls
erweist sich die Erfindung als besonders nützlich, wenn der Lüfter von
dem Typ ist, der einen Nabenbereich und integral mit ihm ausgeformte
Lüfterschaufeln
aus einem Kunststoffmaterial aufweist, wobei der Außenumfang
eines ringförmigen
Metallsterns an dem Nabenbereich und dessen Innenumfang an dem Gehäuse des
Viskositätslüfterantriebs befestigt
ist. Eine derartige Lüfter-
und Lüfterantriebsbaugruppe
ist in US-A-4 169 693 illustriert und beschrieben, das auf den Anmelder
der vorliegenden Erfindung übertragen
ist. Der nächstliegendste
Stand der Technik ist aus
DE
814 352 C bekannt.
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Typischerweise
sind der Viskositätslüfterantrieb
und der Kühllüfter getrennt
voneinander hergestellt und zu der Fahrzeug-OEM-Montageanlage versendet
worden (d. h. entweder die Fahrzeugmaschinen-Montageanlage oder
die abschließende
Fahrzeugmontageanlage).
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Die
konventionelle Praxis bestand darin, das Gehäuse des Viskositätslüfterantriebs
mit einer Mehrzahl von Gewindebohrungen (typischerweise vier) zu
versehen. Anschließend
muss der Arbeiter in der Fahrzeug-OEM-Montageanlage an dem sich
bewegenden Montageband den Lüfter
an dem Lüfterantrieb
anordnen, einen Bolzen in jede Gewindebohrung einsetzen, und jeden
der Bolzen auf den geeigneten Festigkeitspegel festdrehen oder -ziehen.
Das Festziehen der Bolzen erfolgt normalerweise mit einer pneumatischen
(Druckluft)-Pistole. Es sei darauf hingewiesen, dass der Arbeiter
am Montageband typischerweise weniger als etwa eine Minute Zeit
zur Verfügung
hat, um den Lüfter
an dem Lüfterantrieb
zu montieren und diese Baugruppe anschließend an der Wasserpumpe anzubringen,
indem er sie entweder mit der Wasserpumpe verbolzt oder sie an das
Gewinde der Wasserpumpenwelle anbringt.
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Obwohl
die oben beschriebene Montageroutine hinsichtlich des Produkts der
Abschlussmontage im allgemeinen zufrieden stellend ausfällt ist
das Auftreten von Problemen, die mit einem Ausreißen von Bolzen
in der Montageanlage in Beziehung stehen, sehr unerwünscht. Ein
Grund für
das Auftreten eines Ausreißens
von Bolzen besteht darin, dass der Arbeiter am Montageband in einem
Versuch, mit der Bewegung des Montagebands Schritt zu halten, den Bolzen
sogar unter Verwendung der Druckluftpistole in das Lüfterantriebsgehäuse hineintreiben
kann, was zu einem Ausreißen
der Gewinde der Gewindeboh rungen führen kann, solange sich der
Bolzen und die Bohrung nicht in einer nahezu perfekten Ausrichtung
zueinander befinden, was an dem sich bewegenden Montageband wiederum
schwierig durchzuführen
ist. Gelegentlich werden dem Arbeiter am Montageband falsche Bolzen
(z. B. zu kurze Bolzen) gegeben, und der Versuch eines Einsetzens
dieser falschen Bolzen (oder eines zu starken Anziehens der zu kurzen
Bolzen) führt
zu einer Beschädigung der
Gewinde des Lüfterantriebsgehäuses. In
jedem Fall besteht das Ergebnis darin, dass eine oder mehrere der
Gewindebohrungen in dem Lüfterantriebsgehäuse ausgerissen
werden und der Lüfterantrieb entweder
zu einem Garantiefall und zurück
zu dem Hersteller des Viskositätslüfterantriebs
geschickt wird, oder dass er einfach weggeworfen wird, was für den Fahrzeug-OEM-Hersteller
einen Verlust darstellt.
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Die
oben beschriebenen Probleme sind bei der typischen vier Bolzen benötigenden
Lüfter-
und Lüfterantriebsbaugruppe
ziemlich gängig,
aber für
einen Lüfterantrieb
von einigen der neueren größeren Lüftern und
Lüfterantrieben,
der sechs Bolzen erfordert, besteht augenscheinlich eine noch größere Möglichkeit
eines Ausreißens
der Bolzen und einer Beschädigung.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Dementsprechend
besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung
einer verbesserten Lüfter-
und Lüfterantriebsbaugruppe, welche
die mit dem Ausreißen
von Bolzen in der OEM-Montageanlage
verbundenen Probleme im wesentlichen beseitigen kann.
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Eine
spezifischere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der
Bereitstellung eines verbesserten Montageverfahrens eines Lüfters und
eines Lüfterantriebs,
das die Gelegenheit für
ein Ausreißen der
Gewinde der Bolzen in der OEM-Montageanlage im wesentlichen beseitigt,
indem die Verwendung von Bolzen und Gewindebohrungen in dem Lüfterantrieb
zur Verbindung des Lüfters
an dem Lüfterantrieb eliminiert
wird.
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Die
obigen und weitere Aufgaben der Erfindung werden durch die Bereitstellung
einer verbesserten Lüfter-
und Lüfterantriebsbaugruppe
gemäß Anspruch
1 bewerkstelligt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
ein Aufriss eines Lüfterantriebs
des Typs, mit dem die vorliegende Erfindung verwendet werden kann,
wobei der Lüfterantrieb
in einer Montagebefestigungsvorrichtung angeordnet ist.
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2 ist
ein vergrößerter,
fragmentarischer axialer Querschnitt entlang der Linie 2-2 von 1 und
illustriert das Befestigungsglied der vorliegenden Erfindung.
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3 ist
ein fragmentarischer Aufriss eines Lüfters des Typs, mit dem die
vorliegende Erfindung verwendet werden kann, jedoch in einem kleineren Maßstab als 1.
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4 ist
ein vergrößerter fragmentarischer Aufriss
und illustriert die Beziehung des Lüfters und des Lüfterantriebs
an dem Beginn des Montageverfahrens der vorliegenden Erfindung.
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5 ist
ein axialer Querschnitt, der generell entlang der Linie 5-5 von 4 erstellt
wurde.
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6 ist
ein axialer Querschnitt ähnlich
wie 5 und im gleichen Maßstab und illustriert einen Zwischenschritt
in dem Montageverfahren der vorliegenden Erfindung.
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7 ist
ein vergrößerter fragmentarischer Aufriss ähnlich wie 4 und
im gleichen Maßstab und
illustriert die Beziehung des Lüfters
und des Lüfterantriebs
nach der Fertigstellung des Montageverfahrens der vorliegenden Erfindung.
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8 ist
ein axialer Querschnitt, der generell entlang der Linie 8-8 von 7 erstellt
wurde.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
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Nun
auf die Zeichnungen Bezug nehmend, welche die Erfindung nicht einzugrenzen
beabsichtigen, illustriert 1 einen allgemein
mit 11 bezeichneten Viskositätslüfterantrieb des Typs, mit dem
die vorliegende Erfindung verwendet werden kann. Der in 1 dargestellte
spezielle Viskositätslüfterantrieb 11 wird
von dem Anmelder der vorliegenden Erfindung kommerziell als ein
Viskositätslüfterantrieb der
Serie 130 verkauft. Der Viskositätslüfterantrieb 11 kann
gemäß den Patentschriften
US-A-4 271 946 und US-A-4 735 300 angefertigt werden, wobei beide Patente
auf den Anmelder der vorliegenden Erfindung übertragen sind und hier als
Referenz dienen. Der Viskositätslüfterantrieb 11 wird
hier in Anbetracht dieser Patentschriften nur kurz beschrieben werden.
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Der
Viskositätslüfterantrieb 11 beinhaltet
ein Körperbauteil 13,
von dem der größte Teil
in 1 durch ein Abdeckbauteil 15 verdeckt
ist. Das Körperbauteil 13 beinhaltet
eine Mehrzahl von peripheren Kühlrippen 17,
die wie dem Fachmann wohlbekannt dazu dienen, Wärme von dem Körperbauteil 13 abzuführen, wobei
diese Wärme
in Ansprechen auf die Übertragung
von Drehmoment von einem Eingangsbauteil (hier nicht dargestellt,
siehe die oben genannten Patentschriften) zu dem "Abtrieb" des Lüfterantriebs 11 erzeugt
wird. Der Abtrieb weist die Baugruppe des Körperbauteils 13 und
des Abdeckbauteils 15 auf.
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Der
in 1 illustrierte spezielle Viskositätslüfterantrieb 11 ist
vom temperaturerfassenden Typ und beinhaltet daher eine Bimetallspulenbaugruppe 19,
die an der vorderen Oberfläche
des Abdeckbauteils 15 montiert und dazu betätigbar ist,
die Menge an viskosem Fluid in einer (hier nicht dargestellten) Betriebskammer
in einer Weise zu steuern, die dem Fachmann wohlbekannt ist.
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Das
Körperbauteil 13 beinhaltet
in der vorliegenden Ausführungsform
und lediglich beispielshalber vier allgemein mit 21 bezeichnete
Lüftermontagebereiche,
und wie anhand 2 leichter ersichtlich beinhaltet
jeder der Lüftermontagebereiche 21 ein allgemein
mit 23 bezeichnetes Befestigungsglied. Jedes der Befestigungsglieder 23 weist
einen Kopfbereich 25 auf, der mit Ausnahme eines halbzylindrischen
Nasenbereichs 26 (wie in den 4 und 7 gezeigt)
im allgemeinen zylindrisch beschaffen ist, wobei die Funktion des
Nasenbereichs im folgenden deutlich werden wird. Ebenfalls beinhaltet
jedes Befestigungsglied 23 einen Schaftbereich 27,
der den Kopfbereich 25 mit einer benachbarten Oberfläche 29 des
Montagebereichs 21 verbindet. Die Unterseite des Kopfbereiches 25 und
die benachbarte Oberfläche 29 bilden
eine axiale Abmessung Y, deren Bedeutung im folgenden ausführlicher
beschrieben werden wird. In der vorliegenden Ausführungsform
verfügt
das Körperbauteil 13 über ein
Aluminiumgussteil und es ist bevorzugt, obgleich für die Erfindung
nicht wesentlich, dass die Befestigungsglieder 23 einstückig mit
dem Körperbauteil 13 gegossen sind.
Der Kopfbereich 25 kann als Gussteil verwendet werden,
obgleich es notwendig sein kann, radial innere und äußere Flankenflächen 27a bzw. 27b auszuarbeiten.
Obgleich die spezielle Konfiguration der Befestigungsglieder 23 lediglich
beispielshalber illustriert ist, begrenzt sich die vorliegende Erfindung nicht
auf irgendeine besondere Konfiguration von Befestigungsgliedern
oder eines Kopftyps. Stattdessen liegt es im Rahmen der vorliegenden
Erfindung, dass die Befestiger jede Konfiguration aufweisen können, die
mit der Praxis des im folgenden beschriebenen Montageverfahrens
vereinbar ist und dieses Verfahren ermöglicht.
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Nun
auf 3 Bezug nehmend ist ein Aufriss einer allgemein
mit 31 bezeichneten Lüfterbaugruppe
dargestellt, die zwei Hauptelemente beinhaltet. Das erste Element
ist ein gestanzter Metallstern 33, der typischerweise einen äußeren Umfangsbereich
beinhaltet, welcher hier nicht dargestellt ist (vgl. die oben genannten
Patentschriften). Das zweite Element ist eine formgegossene integrale
Baugruppe, die eine typischerweise um den äußeren Umfangsbereich des Sterns 33 geformte
Lüfternabe 35 und eine
Mehrzahl von Lüfterschaufeln 37 aufeist.
Dabei wird vom Vermögen
des Fachmanns ausgegangen, die Baugruppe der Lüfternabe 35 und Lüfterschaufeln 37 an
Ort und Stelle um den Metallstern 35 formzugießen. Ein
derartiges Formgussverfahren ist jedoch kein wesentliches Merkmal
der vorliegenden Erfindung und wird somit hier nicht weiter beschrieben
werden. Ebenfalls liegt es im Rahmen der vorliegenden Erfindung,
dass der Lüfter
ein gestanzter Stahllüfter
ist, der irgendeine aus einer Anzahl an unterschiedlichen Konfigurationen
aufweisen kann. Für die
vorliegende Erfindung ist lediglich erforderlich, dass ein Bereich
wie z. B. der Stern 33 vorhanden ist, der für eine Befestigung
an dem Lüfterantrieb
ausgelegt ist, und es liegt im Rahmen der vorliegenden Erfindung,
dass der Stern 33 kein Metallstanzteil ist, sondern z.
B. ein aus einem geeigneten Kunststoffmaterial geformtes dünnes Bauteil
sein könnte.
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Gemäß eines
wichtigen Aspekts der vorliegenden Erfindung beinhaltet der Metallstern 33 vier Montagebereiche 39,
die jeweils eine allgemein mit 41 bezeichnete Befestigeröffnung ausbilden.
Augenscheinlich müssen
die vier Befestigeröffnungen 41 so angeordnet
werden, dass sie den Standorten der vier Lüftermontagebereiche 21 entsprechen.
Jede Befestigeröffnung 41 beinhaltet
einen ersten größeren Öffnungsbereich 43,
der im folgenden auch als ein Kopfaufnahmebereich bezeichnet wird,
und einen zweiten, kleineren Öffnungsbereich 45,
der im folgenden auch als ein Schaftaufnahmebereich bezeichnet wird.
Wie am einfachsten in den 3 und 4 ersichtlich,
bilden der erste und der zweite Öffnungsbereich 43 und 45 zusammen
eine kontinuierliche Befestigeröffnung 41 aus,
wobei die Gründe
hierfür
im folgenden deutlich werden. Typischerweise ist jeder Lüfterantrieb 11 für einen
Betrieb in einer bestimmten Drehrichtung ausgelegt, wobei in der
Ansicht von 1 von einer Richtung im Uhrzeigersinn
ausgegangen wird. Die Lüfterbaugruppe 31 ist
ebenfalls für die
gleiche Betriebsrichtung, d. h. bezüglich der Ausrichtung der Lüfterschaufeln 37 entworfen.
Somit geht gemäß der vorliegenden
Erfindung der kleinere Öffnungsbereich 45 dem
größeren Öffnungsbereich 43 in
der beabsichtigten Drehrichtung der Lüfterbaugruppe 31 "voraus" (siehe die Pfeile
in 3).
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Nun
hauptsächlich
auf die 4 und 5 in Zusammenhang
mit 3 Bezug nehmend sollte sich verstehen, dass wie
in 3 gezeigt der gestanzte Metallstern 33 "unvollständig" ist. In den 4 und 5 ist
ersichtlich, dass um den kleineren Öffnungsbereich 45 ein
angehobener Rampenbereich 47 vorliegt, der vorzugsweise
in der dargestellten Weise während
des Stanzens (oder des Gussformens usw.) des Sterns 33 ausgebildet
wird. Der Bereich 47 wird als eine "Rampe" bezeichnet, da er bündig zu dem benachbarten größeren Öffnungsbereich 43 beginnt
und in einer Richtung weg von der größeren Öffnung 43 entlang
der Länge
des kleineren Öffnungsbereichs 45 nach
oben ansteigt. Während
somit der Stern 33 eine nominelle Dicke X aufweist, nimmt
der Rampenbereich 47 graduell auf eine Dicke X' zu (siehe 5).
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Jeder
Befestigeröffnung 41 ist
zusätzlich
ein Federstahlverriegelungsbauteil 49 zugeordnet, das durch jede
geeignete Anordnung wie z. B. eine Niete 51 an dem Stern 33 befestigt
ist. Die Funktion des Verriegelungsbauteils 49 wird in
Verbindung mit der Erläuterung
des Montageverfahrens beschrieben werden. Das Verriegelungsbauteil 49 bedeckt
den größten Teil
der größeren Öffnung 43,
wenn sich der Lüfter
und der Lüfterantrieb
in der Vormontageposition wie in 4 dargestellt
befinden, und das Bauteil 49 beinhaltet eine zum Teil kreisförmige Stirnfläche 53,
die näherungsweise
konform zu dem Kopfbereich 25 ist. Die Gründe hierfür werden
im folgenden deutlich werden.
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Montageverfahren
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Nun
wird das Mopntageverfahren der vorliegenden Erfindung beschrieben
werden. Hauptsächlich
auf die 1 und 4 Bezug nehmend wird, wenn der
Lüfterantrieb 11 und
die Lüfterbaugruppe 31 an
der OEM-Montageanlage
zusammengebracht werden, der Lüfterantrieb 11 vorzugsweise
in einer Befestigungsvorrichtung angeordnet, wobei die einzigen
Bauteile der in 1 dargestellten Befestigungsvorrichtung
die drei Klemmstücke 55 sind,
die das Körperbauteil 13 des
Lüfterantriebs
aufnehmen und dessen Drehung während
der nachfolgenden Montageschritte verhindern. Nachdem der Lüfterantrieb 11 in
den Klemmstücken 55 angeordnet
worden ist, wird die Lüfterbaugruppe 31 an
der passenden Stelle angeordnet, wobei die Montagebereiche 39 mit
einem durch das Körperbauteil 13 ausgebildeten
Einführdurchmesser 57 in
Eingriff treten. Die Lüfterbaugruppe 31 wird
sich drehend derart ausgerichtet, dass jeder der größeren Öffnungsbereiche 43 über seinen entsprechenden
Kopfbereich 25 passt, wie dies in den 4 und 5 gezeigt
ist.
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Anschließend wird
die Lüfterbaugruppe 31 axial
zu dem Lüfterantrieb 11 hin
bewegt, sodass jeder Kopfbereich 25 beginnt, durch seine
entsprechende größere Öffnung 43 zu
laufen und mit der Unterseite des entsprechenden Verriegelungsbauteils 49 in
Eingriff tritt, wodurch er "nach
oben" geschoben und
geschwenkt wird, wie dies in 6 dargestellt
ist (oder axial nach vorne, wenn die Lüfter- und Lüfterantriebsachsen horizontal
ausgerichtet sind). Wenn die Lüfterbaugruppe 31 die
in 6 illustrierte Position relativ zu dem Lüfterantrieb
erreicht, tritt die Unterseite des Metallsterns 33 mit
der benachbarten Oberfläche 29 von
jedem der Lüftermontagebereiche 21 in
Eingriff, wodurch eine weitere relative axiale Bewegung des Lüfters und
Lüfterantriebs
begrenzt wird. In der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung hat
der Stern eine axiale Dicke X, wobei die axiale Abmessung Y mindestens
geringfügig
größer als
die axiale Dicke X ist. Dadurch wird es möglich, dass die Sterndicke
zwischen den Kopfbereich 25 und die benachbarte Oberfläche 29 passt.
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Wenn
sich die Lüfterbaugruppe 31 in
der in 6 gezeigten Position befindet, in der der Stern 33 mit
der benachbarten Oberfläche 29 in
Eingriff tritt, besteht der nächste
Schritt in einer Drehung der Lüfterbaugruppe 31 gegen
den Uhrzeigersinn von der in 6 dargestellten
Stellung zu der in 7 gezeigten Position. Zu beachten
ist, dass die in 3 dargestellten Pfeile die Drehrichtung
der Lüfter-
und Lüfterantriebsbaugruppe
während
des Betriebs angeben. Wenn daher die Lüfterbaugruppe 31 zu
der in 7 gezeigten Position gedreht wird, läuft der
angehobene Rampenbereich 47 an jeder Seite (radial) des
kleineren Öffnungsbereichs 45 unter
den Kopfbereich 25 und wird dadurch verformt. Der Schaftbereich 27 läuft so lange
in den kleineren Öffnungsbereich 45,
bis der Nasenbereich 26 mit dem kreisförmigen Ende des Öffnungsbereichs 45,
das als ein Anschlag fungiert, in Eingriff tritt, wodurch die weitere relative
Drehung zwischen dem Lüfter
und dem Lüfterantrieb
begrenzt wird. Wenn sich der Kopfbereich 25 hoch auf den
Rampenbereich 47 von der in 6 dargestellten
Position zu der in 8 gezeigten Position hin bewegt,
führt die
progressive Deformation des Rampenbereichs 47 zu einer
graduell größeren Eingriffs-
und Rückhaltekraft
zwischen dem Lüfter und
dem Lüfterantrieb.
Dabei wird vom Vermögen des
Fachmanns ausgegangen, die geeigneten räumlichen Beziehungen wie z.
B. für
den Rampenbereich 47 auszuwählen, um die notwendige Eingriffs-
und Rückhaltekraft
zwischen dem Lüfter
und dem Lüfterantrieb
zu bewerkstelligen.
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Wenn
die Lüfterbaugruppe 31 die
in 7 dargestellte Position erreicht, kehrt das Federstahlverriegelungsbauteil 49 in
seine in 8 gezeigte normale Ursprungsposition
zurück.
Die Endfläche 53 tritt
mit dem Kopfbereich 25 in Eingriff und verriegelt das Befestigungsglied 23 relativ
zu dem Stern 33 in der montierten Position. Unter normalen
Betriebsbedingungen wird die Lüfterbaugruppe
in den 1 und 3 durch den Eingriff des Befestigungsgliedes 23 mit
dem Stern 33 im Uhrzeigersinn angetrieben werden. Allerdings
bestehen Situationen, in denen der Lüfter den Lüfterantrieb übersteuert,
und eine Funktion der Verriegelungsbauteile 49 besteht darüber hinaus
in der Sicherstellung, dass der Schaftbereich 27 in dem
kleineren Öffnungsbereich 45 verbleibt,
selbst wenn die Deformation des Rampenbereichs 47 normalerweise
eine ausreichende Klemmkraft bereitstellen würde, um das Auftreten jeder
Tendenz eines "Lösens" zu verhindern.
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Obwohl
der als ein Halter fungierende Rampenbereich 47 als integral
mit dem Sternbereich 33 liegend illustriert und beschrieben
worden ist, versteht sich für
den Fachmann, dass es im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegt,
dass ein separates Halterungsbauteil in die kleinere Öffnung 45 eingesetzt werden
kann und das gleiche bereits beschriebene Benutzen der Rampe, Deformieren,
Ineingrifftreten und Rückhalten
bewerkstelligt wird. Somit verstehen sich in den beiliegenden Ansprüchen Bezüge auf einen
Halter bzw. eine Halterungsanordnung darauf, dass sowohl der integrale
Rampenbereich 47 wie ein separater Halter beinhaltet sind.
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Es
ist ersichtlich, dass das Montageverfahren der vorliegenden Erfindung
die in der OEM-Montageanlage anzufertigende Baugruppe in großem Umfang
vereinfacht und das Auftreten des Ausreißens von Bolzen in der Montageanlage
beseitigt. Ebenfalls ist ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung
einen Lüfter
und einen Lüfterantrieb
bereitstellt, die den Bedarf nach Bolzen beseitigt, wodurch die Anzahl
an Bauteilen sowie das zugeordnete Bohren und Gewindeschneiden von
Gewindebohrungen in dem Abtriebsteil 13 verringert und
daher eine potenzielle Quelle für
Ausschussbauteile beseitigt wird. Weiterhin stellt die Erfindung
ein Montageverfahren bereit, das die Zeit beseitigt, die zum Einschrauben jedes
Bolzens in seine Gewindebohrung notwendig ist, was infolge des Ausreißens der
Bolzen eine weitere potenzielle Quelle für Ausschussbauteile darstellten
kann.