DE10054556A1 - Elastisches Abstützelement für die Halterung eines Elektromotors - Google Patents

Abstract

Es wird ein elastisches Abstützelement für den Elektromotor (10) einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges beschrieben, das zwischen einem am Elektromotor anliegenden Adapter (23) und einer äußeren ortsfest anzubringenden Motorhalterung (22) mit mehreren anderen zusammen gehalten ist. Das Abstützelement (24) besteht dabei aus einem inneren Einsatz (41) aus weichem elastischen Material, der von einer Schale (42) aus härterem Material umgeben ist. Im weicheren Einsatz befindet sich ein Schlitz (40), der sich nach beiden Seiten hin erweitert. In diesen Schlitz greift ein schwertartiger Vorsprung (32) des Adapters ein, der durch die Formgebung des Schlitzes (40) zunächst nur in seiner Mitte elastisch geklemmt ist. DOLLAR A Durch die Materialauswahl und die Formgebung kann ein Abstützelement geschaffen werden, das progressive Federkennlinien und progressives Dämpfungsverhalten zu verwirklichen erlaubt. Die Geräuschdämmung kann dadurch wesentlich verbessert werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein elastisches Abstützelement für die Halterung eines Elektromotors, insbesondere für eine Hei­ zungs- oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges, das mit mehre­ ren weiteren Abstützelementen zwischen einem am Motor an­ bringbaren Adapter und einem ortsfest am Fahrzeug anbringba­ ren Motorhalter und insbesondere in einer in etwa durch den Schwerpunkt des Elektromotors oder in etwa durch den Schwer­ punkt einer aus dem Elektromotor und einem von diesem ange­ triebenen Gebläserad gebildeten Baueinheit verlaufenden Radi­ alebene angeordnet ist.

Aus der DE 94 22 144 U1 ist eine Halterung für einen Elektro­ motor bekannt, bei der ein elastisches Abstützelement der eben erwähnten Art verwendet wird, um eine Schwingungsentkopp­ lung zu erhalten und damit die Geräuschbildung bei Heizungs- oder Klimaanlage des Fahrzeuges so gering als möglich zu hal­ ten. Die dort vorgesehenen Abstützelemente bestehen dabei aus gummielastischem Material und sind in axialer Richtung form­ schlüssig mit dem Motorhalter verbunden und an dem in axialer Richtung am Elektromotor fixierten Adapter ebenfalls gehal­ ten. Es hat sich jedoch gezeigt, dass mit solchen Gummiele­ menten zwar höherfrequente Geräusche und auch die Rüttel­ festigkeit positiv gestaltet werden konnten, die Schwingungsent­ kopplung allerdings nicht ausreichend war. Schwingungen des Elektromotors wurde nach wie vor auf die umgebende Struktur des Klimagerätes und damit auch auf das Fahrzeug übertragen.

Die zunächst vorgenommenen Versuche, über eine wesentlich ge­ ringere Shorehärte und um eine weichere Ausbildung der Ab­ stützelemente eine bessere Entkopplung zu erhalten, führten jedoch dazu, dass die Rüttelfestigkeit bei solchen Anordnun­ gen nicht mehr gegeben war, so dass der pendelnd aufgehängte Motor mehr Bauraum benötigt hätte.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein elastisches Abstützelement der eingangs genannten Art so auszubilden, dass die Anordnung des Elektromotors mit oder ohne Gebläserad zu einer wesentlich besseren Schwingungsent­ kopplung bei möglichst guter Rüttelfestigkeit führt.

Diese Lösung wird erfindungsgemäß bei einem elastischen Ab­ stützelement der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass der am Adapter anzuordnende Bereich und der am Motor an­ zuordnende Bereich des Abstützelementes aus unterschiedlichem elastischem Material hergestellt sind, wobei in Weiterbildung der Erfindung der am Adapter anliegende Bereich aus einem Einsatz aus weicherem Material als der übrige Bereich be­ steht.

Durch diese Ausgestaltung entsteht ein zweischaliger Aufbau des Abstützelementes, der die weichere Materialkomponente be­ züglich der Entkopplung und die härtere Materialkomponente bezüglich der Festigkeit ideal kombiniert. Diese Ausgestal­ tung berücksichtigt, dass sich mittel- und höherfrequente Schwingungen in einem räumlich sehr engen Rahmen - in der Größenordnung von zehntel Millimetern - bewegen, die nie­ derfrequenten Schwingungen aus der Rüttelanforderung jedoch deutlich größere Auslenkungen hervorrufen, so dass die äuße­ re, härtere Komponente den nötigen Widerstand einer Rüttelbe­ lastung aufbringt, die innere weiche Komponente dagegen auf den Bewegungsrahmen der Vibration ausgelegt ist.

Es hat sich gezeigt, dass die innere weiche Komponente bei einer Shore-A-Härte von 25, die äußere härtere Komponente da­ gegen bei einer Shore-A-Härte von 80 bis 90 die gewünschten Ergebnisse bringt.

In Weiterbildung der Erfindung können auch noch die beiden Bereiche in ihrer Formgestaltung so aufeinander abgestimmt sein, dass die Federkennlinie und die Dämpfungseigenschaften ein progressives Verhalten aufweisen. Hierauf wird später noch eingegangen werden. Die Kombination zweier verschiedener Materialien wird auf diese Weise auch noch durch die Formge­ bung der einzelnen Bereiche des Abstützelementes ergänzt.

In Weiterbildung der Erfindung kann bei einem elastischen Ab­ stützelement, das mit einer Ausnehmung auf einem radial abra­ genden Vorsprung des Adapters aufgesetzt ist, vorgesehen wer­ den, dass die Ausnehmung ein sich nach beiden Enden hin er­ weiternder Schlitz in dem am Adapter anliegenden Einsatz ist, in den der rippenförmig ausgebildete Vorsprung eingreift. Diese Ausgestaltung nämlich führt dazu, dass die Auflagenlän­ ge des rippenförmigen Vorsprunges mit einer Auslenkung zu­ nimmt, so dass dadurch ein progressives Verhalten entsteht. Dieser rippenartige Vorsprung, der wie ein Schwert in den Einsatz eingreift, rollt bei einer Beanspruchung durch Ver­ drehen, z. B. beim Auftreten einer dynamischen Unwucht, im In­ neren des Schlitzes ab und vergrößert auch die Auflagelänge. Da dadurch auch der Hebelarm geändert wird, stellt sich auch ein progressives Rückstellmoment ein. Bei einer Beanspruchung durch Verschieben in Achsrichtung dagegen ändert sich das Verhalten nicht gegenüber herkömmlichen Entkopplungselemen­ ten. Bei einer radialen Beanspruchung schließlich kann bis zu einem Anschlag eine Art Freigang des rippenartigen Vorsprun­ ges erreicht werden.

In Weiterbildung der Erfindung können die gegenüberliegenden Wandungen des Schlitzes zylindrisch nach innen gewölbt sein und es kann der am Motorhalter anliegende steifere Bereich als eine auf den Einsatz aufgesetzte haubenförmige Schale ausgebildet sein. Schale und Einsatz greifen dabei zweckmäßig formschlüssig ineinander und es kann schließlich auch noch vorgesehen sein, dass die Schale ihre größte Materialstärke im Bereich der engsten Stelle des Schlitzes, d. h. also an der Stelle aufweist, an der auch die durch den jeweiligen Schwer­ punkt gelegte Radialebene verläuft. Diese Ausgestaltung in der harten Außenschale gewährleistet zusätzlich die für einen Rütteltest ausreichende Festigkeit des gesamten Aufbaus. Die Steifigkeiten in Achsrichtung werden dabei durch die offene Struktur mehr von der weicheren Innenkomponente bestimmt, während die Steifigkeiten in Umfangsrichtung mehr durch die harte Außenkomponente bestimmt werden. Da das jeweils verwen­ dete Material auch bestimmte Dämpfungseigenschaften aufweist, kann durch die gewählte Formgebung auch das Dämpfungsverhal­ ten beeinflusst werden.

Die Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles gezeigt und wird im folgenden erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch die Halterung für einen Elektromotor, die mit Abstützelementen nach der Erfin­ dung versehen ist,

Fig. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles II in Fig. 1 auf eine Einzelheit des am Polring des Elektromotors an­ gebrachten Adapters,

Fig. 3 die perspektivische Darstellung eines erfindungsgemä­ ßen Abstützelementes das in der Halterung der Fig. 1 verwendet ist, schräg von unten gesehen,

Fig. 4 das Abstützelement der Fig. 3 perspektivisch darge­ stellt und schräg von oben gesehen,

Fig. 5 die Ansicht des Abstützelementes der Fig. 3 in Rich­ tung des Pfeiles V der Fig. 6 gesehen,

Fig. 6 eine Seitenansicht des Abstützelementes nach Fig. 3,

Fig. 7 den Schnitt durch das Abstützelement in Richtung der Schnittlinie VII-VII der Fig. 6 geschnitten,

Fig. 8 die Ansicht des Abstützelementes der Fig. 6 in Rich­ tung des Pfeiles VIII gesehen,

Fig. 9 den Schnitt durch das Abstützelement der Fig. 5 in Richtung der Ebene IX-IX geschnitten und

Fig. 10 den Schnitt durch das Abstützelement der Fig. 5 in Richtung der Ebene X-X geschnitten.

In der Fig. 1 ist ein Elektromotor 10 über eine Halterung 20 an einem nicht gezeigten Gehäuse oder einem anderen Bauteil eines Fahrzeuges befestigt. Der Elektromotor 10 trägt auf ei­ ner Welle 11 ein Gebläserad 12, das einteilig aus Kunststoff hergestellt ist. Dieses Gebläserad 12 besteht aus einer Nabe 13, die über gekrümmte Speichen 14 mit einem Ring 15 verbun­ den ist, von welchem aus nach beiden Seiten in axialer Rich­ tung gekrümmte Lüfterschaufeln 16 und 17 abragen. Die Lüfter­ schaufeln sind an ihren Enden mit umlaufenden Stützringen 18, 19 versehen, die zur Versteifung dienen. Da die Speichen 14 gekrümmt sind, liegt der Elektromotor 10 zum Teil innerhalb des Gebläserades 12.

Die Halterung 20, die zur Befestigung des Elektromotor 10 mit dem Gebläserad 12 dient, ist mit einem Adapter 23 versehen, der den Elektromotor an seinem Polring 21 hält. Die Halterung ist aus zwei Teilen hergestellt, und zwar aus dem Adapter 23 und aus einem Motorhalter 22, wobei zwischen Motorhalter 22 und Adapter 23 mehrere gummielastische Abstützelemente 24 eingesetzt sind, die dazu dienen, die aus Elektromotor 10 und Gebläserad 12 bestehende Baueinheit möglichst schwingungsfrei von den Bauteilen abzukoppeln, an denen die Halterung ange­ bracht wird.

Der Motorhalter 22 weist zwei im wesentlichen konzentrische Ringe 25, 26 auf, die in Winkelabständen von 120° über Stege 27 miteinander verbunden sind. Der äußere Ring 26 ist mit mehreren nicht dargestellten Laschen versehen, welche zur Be­ festigung der Halterung an dem nicht gezeigten Fahrzeugbau­ teil dienen.

Die Abstützelemente 24 aus gummielastischem Material sind zwischen Adapter 23 und Motorhalter 22 angeordnet. Die Ab­ stützelemente 24 sind beim Ausführungsbeispiel in einem Win­ kelabstand von 120° angeordnet und sie liegen in einer ge­ meinsamen Radialebene 44, die wenigstens annähernd durch den Schwerpunkt der Baueinheit, bestehend aus Elektromotor 10 und Gebläserad 12, verläuft. Die Baueinheit kann daher um ihren Schwerpunkt schwingen, wobei die Schwingungsbewegungen durch die Abstützelemente 24 elastisch aufgenommen und gedämpft werden.

Wie Fig. 2 insbesondere zu entnehmen ist, besitzt der Adapter 23 einen im Querschnitt winkelförmigen Ring, der ein Stirnen­ de des Polrings 21 des Elektromotors 10 einfaßt. Von diesem Ring 28 ragen nach einer Seite Finger 29 ab, die sich entlang von Mantellinien des Polrings 21 erstrecken und mit einer Rastnase 30 versehen sind, die das gegenüberliegende Stirnen­ de des Polringes 21 umgreift. Die Finger 29 des beim Ausfüh­ rungsbeispiel aus Kunststoff hergestellten Adapters 23, sind in radialer Richtung zum Polring elastisch bewegbar, so dass eventuell auftretende Durchmesserdifferenzen zum Polring 21 ausgeglichen werden können. Die mit einer Wölbung an die Au­ ßenkontur des Polrings 21 angepaßten Finger 29 besitzen einen verbreiterten Abschnitt 31, auf dessen dem Polring 21 abge­ wandter Außenseite ein rippenförmiger Vorsprung 32 vorgesehen ist, der sich in der Art des Schwertes eines Segelschiffes in das Abstützelement 24 hinein erstreckt. Der Vorsprung 32 greift dabei in einen Schlitz 40 ein, der aus Fig. 3 und den weiteren Fig. 7, 8, 9 und 10 gut zu erkennen ist. Durch diese Ausgestaltung sind die Abstützelemente 24 in axialer Richtung und auch in Umfangsrichtung formschlüssig mit dem Adapter 23 verbunden. Ihre Position ist auch eindeutig fest­ gelegt.

Der Motorhalter 22 besitzt schalenförmige Aufnahmen 34, die den inneren Ring 25 unterbrechen und deren Anzahl der Anzahl der klötzchenförmig ausgebildeten Abstützelemente 24 ent­ spricht. Diese schalenförmigen Aufnahmen 34, die die Abstütz­ elemente 24 in Umfangsrichtung umgreifen, sind mit einer axi­ alen Anschlagfläche 35 begrenzt.

Des weiteren sind sie mit jeweils einer Aussparung 36 verse­ hen, in die eine Rastnase 37 der Abstützelemente 24 ein­ greift. Diese Rastnasen 37 besitzen auf der der Anschlagflä­ che 35 zugewandten Seite eine Anlaufschräge von etwa 45°. Die gegenüberliegende Fläche der Aussparung 36 verläuft radial. Die Innenkontur der schalenförmigen Aufnahmen 34 verjüngt sich hin zu der axialen Anschlagfläche 35. Die Abstützelemen­ te 24 besitzen eine entsprechende Außenkontur.

Beim Zusammenbau werden die Abstützelemente 24 zunächst mit ihren Schlitzen 40 auf die Vorsprünge 32 der Finger 29 des Adapters 23 aufgesteckt. Der Adapter 23 mit den Abstützele­ menten 24 wird dann in axialer Richtung in den Motorhalter 22 eingeschoben. Die Abstützelemente 24 besitzen ein leichtes Übermaß, so dass sie bei diesem Einschiebevorgang bereits et­ was elastisch deformiert werden. In axialer Richtung werden die Abstützelemente 24 so weit zusammengedrückt, dass die Rastnasen 37 in die Aussparungen 36 einrasten.

Die Abstützelemente 24 bestehen, wie die Fig. 3 bis 10 zei­ gen, dabei jeweils aus einem inneren Einsatz 41 und einer äu­ ßeren, auf diesen Einsatz 41 formschlüssig aufgesetzten Scha­ le 42. Diese beiden Teile, also der Einsatz 41 und die Schale 42 sind aus unterschiedlichem elastischen Material herge­ stellt. Beispielsweise kann der innere Einsatz 41 aus einem elastischem Werkstoff mit der Shore-A-Härte 25 hergestellt werden, die äußere, härtere Schale 42 dagegen aus einem ela­ stischen Werkstoff mit der Shore-A-Härte 80 bis 90. Wie dabei die Fig. 3 bis 10 zeigen, übergreift die Schale 42 den Ein­ satz 41 formschlüssig, so dass sich ein stabiles und eintei­ liges, aber aus zwei Komponenten bestehendes Abstützelement ergibt.

Das Abstützelement ist an seiner dem Motorhalter 22 zugewand­ ten Außenseite ausgehend von der Rastnase 37 mit einem schräg zum schmaleren Stirnende hin verlaufenden Mittelsteg 42a ver­ sehen. Dieser Steg greift in eine nicht näher dargestellte Gegenführung in den schalenförmigen Aufnahmen 34 des Motor­ halters ein.

Die Fig. 3 oder 10 zeigen deutlich, dass der Schlitz 40 zur Aufnahme des Vorsprunges 32 sich zu seinen beiden Stirnenden hin verbreitert, so dass er etwa die Querschnittsform eines Knochens erhält. Die Innenwandungen 43 dieses Schlitzes sind dabei zylindrisch nach innen gewölbt, so dass der engste Querschnitt im Bereich der aus Fig. 10 erkennbaren Mittelebe­ ne auftritt, in der sich die Wandungen 43 daher elastisch an den rippenartigen Vorsprung 32 anlegen. Nach beiden Außen­ seiten hin dagegen besteht Bewegungsfreiheit für den Vor­ sprung 32. Fig. 10 läßt auch erkennen, dass die äußere Schale 42 im Bereich dieser Ebene 44, in der der Schlitz 40 seinen engsten Querschnitt aufweist, die größte Materialstärke inso­ fern aufweist, als hier jeweils teilzylindrische Auswölbungen 45 sich in das Material des Einsatzes 41 herein erstrecken. Die Ebene 44 fällt dabei mit jener Radialebene zusammen, in der - wie vorher erwähnt wurde - auch der Schwerpunkt der aus Elektromotor 10 und Gebläserads 12 bestehenden Baueinheit liegt.

Das Abstützelement nach den Fig. 3 bis 10 setzt sich daher aus zwei Komponenten zusammen, die auf die erforderlichen schwingungsdämpfenden und federnden, aber auch auf, die not­ wendigen Festigkeitsanforderungen abgestimmt sein können. Dies ist im vorliegenden Fall durch die Wahl verschiedener Materialkomponenten, aber auch durch die Formgebung des inne­ ren Einsatzes 41 mit dem Schlitz 40 und der außen aufgesetz­ ten Schale 42 geschehen.

Die Vorteile dieser Ausgestaltung sind eingangs bereits er­ wähnt.

Die vorstehende Beschreibung des Gebläses, das aus dem Elek­ tromotor und einem Lüfterrad besteht und des dazugehörigen Motorhalters, soll nicht einschränkend verstanden werden. Die Erfindung kann bei allen Arten von Gebläsen (einflu­ tig/zweiflutig/mit und ohne Durchstellung usw.) sowie bei al­ len Arten von Motorhaltern verwendet werden. Es versteht sich, dass deshalb auch die beschriebene Formgebung der Ab­ stützelemente auf diese in der Beschreibung erläuterte spe­ zielle Anwendung mit einem liegenden Gebläsesystem zuge­ schnitten ist. Andere Anwendungen (liegendes/stehendes Geblä­ se usw.) erfordern unter Umständen andere Formgebungen, die aber ebenfalls unter den Schutzumfang der Erfindung fallen. Möglich wäre beispielsweise, dass der Motorhalter noch aus einem schalenartig ausgebildeten Teil besteht, das an einer Stelle befestigbar und das mit einer an den Motor angepassten Ausnehmung versehen ist, in der die elastischen Abstützele­ mente im Sinn der Erfindung zwischen Motor und Motorhalter angeordnet sind. Dabei könnte als Adapter auch ein Teil des Motorgehäuses vorgesehen sein, der beispielsweise mit den ra­ dial abragenden Vorsprüngen zum Eingreifen in die Abstützele­ mente versehen wird.

Claims (10)

1. Elastisches Abstützelement für die Halterung eines Elekt­ romotors (10), insbesondere für eine Heizungs- oder Klimaan­ lage eines Kraftfahrzeuges, das mit mehreren weiteren Ab­ stützelementen zwischen einem am Motor anbringbaren Adapter (23) und einem ortsfest am Fahrzeug anbringbaren Motorhalter (22), und insbesondere in einer in etwa durch den Schwerpunkt des Elektromotors (10) oder in etwa durch den Schwerpunkt ei­ ner aus Elektromotor (10) und einem von diesem angetriebenen Gebläserad (12) gebildeten Baueinheit verlaufenden Radialebe­ ne (44) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der am Adapter (23) anzuordnende Bereich und der am Motorhalter (22) anzuordnende Bereich des Abstützelementes (24) aus unter­ schiedlichem elastischen Material hergestellt sind.

2. Elastisches Abstützelement nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der am Adapter (23) anliegende Bereich aus einem Einsatz (41) aus weicherem Material als der übrige Be­ reich besteht.

3. Abstützelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Bereiche in ihrer Formgestaltung so aufeinan­ der abgestimmt sind, dass die Federkennlinie und die Dämp­ fungseigenschaften ein progressives Verhalten aufweisen.

4. Abstützelement nach Anspruch 2, das mit einer Ausnehmung (40) auf einen radial abragenden Vorsprung (32) des Adapters (23) aufgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausneh­ mung ein sich nach beiden Enden hin erweiternder Schlitz (40) in einem Einsatz (41) ist, in den ein rippenförmiger Vor­ sprung (32) eingreift.

5. Abstützelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenüberliegenden Wandungen (43) des Schlitzes (40) zylindrisch nach innen gewölbt sind.

6. Abstützelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der am Motorhalter (22) anliegende Bereich als eine auf den Einsatz (41) aufgesetzte haubenförmige Schale (42) ausge­ bildet ist.

7. Abstützelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Schale (42) und Einsatz (41) formschlüssig ineinander­ greifen.

8. Abstützelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schale (42) im Bereich des engsten Querschnittes des Schlitzes (40) mit nach innen gewölbten Vorsprüngen (45) ver­ sehen ist.

9. Abstützelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass engster Querschnitt des Schlitzes (40) und Vorsprünge (45) der Schale (42) in einer Ebene (44) angeordnet sind, die mit der Ebene zusammenfällt, in der der Schwerpunkt des Elektromotors (10) oder der aus Elektromotor (10) und Gebläse­ rad (12) bestehenden Baueinheit liegt.

10. Motorhalterung für eine Heizungs- oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges, bei der Abstützelemente nach einem der An­ sprüche 1 bis 9 vorgesehen sind.