DE102006032754A1

DE102006032754A1 - Befestigungsvorrichtung mit Toleranzausgleich

Info

Publication number: DE102006032754A1
Application number: DE200610032754
Authority: DE
Inventors: Stefan Puels; Heinrich Lachenmaier
Original assignee: Valeo Klimasysteme GmbH
Current assignee: Valeo Klimasysteme GmbH
Priority date: 2006-07-14
Filing date: 2006-07-14
Publication date: 2008-01-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung (3), insbesondere zur Befestigung eines Gehäuses (1) eines Heizungs- und/oder Klimaanlagensystems eines Kraftfahrzeugs an einer dafür vorgesehenen Struktur (2), wobei die Befestigungsvorrichtung (3) integraler Bestandteil des Gehäuses (1) ist und eine Befestigungsstruktur (6) aufweist, welche für einen fertigungsbedingt erforderlichen Toleranzausgleich in alle drei Raumachsen elastisch deformierbar ist und somit eine wesentlich einfachere Montage ermöglicht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung, beispielsweise für Gehäuse von Heizungs- und/oder Klimasystemen eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 1.
Die Befestigung von Gehäusen, welche beispielsweise Bestandteil von HVAC-(heating, ventilating and airconditioning), d.h. Klimatisierungssystemen von Kraftfahrzeugen sind, erfolgt in der Regel an drei oder mehreren Befestigungsstellen des Gehäuses mittels entsprechender Befestigungsvorrichtungen an dafür vorgesehenen Strukturen oder Wänden des Kraftfahrzeugs.
Aus dem Stand der Technik sind Befestigungseinrichtungen bekannt, welche vom Gehäuse getrennt, d.h. separat gefertigt sind, aus mehreren Komponenten bestehen und somit einen erheblichen Aufwand bei der Montage des Gehäuses an die Struktur mit sich bringen bzw. erfordern. Durch die notwendige Vielzahl an Befestigungspunkten, über die das Gehäuse an der Struktur zu montieren ist, entstehen dabei häufig Überbestimmtheiten mechanischer Art aufgrund der fertigungsbedingt gegebenen Toleranzen, welche folglich zu inneren mechanischen Spannungen oder Spannungskonzentrationen im Gehäuse, der Befestigungsvorrichtung oder in der Struktur führen können.
Dadurch, dass bei bekannten Lösungen zur Befestigung derartiger Gehäuse mehrere Teile zur Befestigung wie beispielsweise Distanzscheiben, etc. benötigt werden, sind damit sowohl hohe Herstell- als auch Montagekosten verbunden. Ebenso im Hinblick auf bei der PKW-Herstellung häufig angewendete automatisierte Produktionsschritte ist der Einbau derartiger Gehäuse mit bekannten Befestigungseinrichtungen als kritisch, d.h. schwer realisierbar zu bewerten.
Zudem gestatten bekannte Befestigungsmechanismen den Ausgleich von herstellungsbedingten Toleranzen nur in einer Ebene oder weisen einen komplizierten Aufbau auf, falls ein aufgrund der Herstellungsungenauigkeiten geforderter Toleranzausgleich zur Vermeidung von Spannungskonzentrationen in Richtung des Gehäuses erfolgen muss.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Gehäuse mit einer Befestigungsvorrichtung auszustatten, wobei die Befestigungsvorrichtung eine hinsichtlich Handhabung wesentlich einfachere Montage ermöglicht und effizienter herstellbar ist.
Die Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 beschriebenen Merkmale der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung gelöst, wobei vorteilhafte Ausführungsformen durch die Merkmale der Unteransprüche beschrieben sind.
Vorgesehen ist ein Gehäuse mit einer Befestigungseinrichtung, bei dem das Gehäuse insbesondere Bestandteil eines Heizungs- und/oder Klimaanlagensystems eines Kraftfahrzeugs ist, wobei nach Maßgabe der Erfindung die Befestigungsvorrichtung als integraler Bestandteil des Gehäuses mindestens eine elastisch in alle drei Raumachsen deformierbare Befestigungsstruktur bzw. Befestigungseinheit zur Verbindung des Gehäuses mit einer für die Befestigung dieses Gehäuses vorgesehenen Struktur umfasst.
Eine erfindungsgemäße, mit mehreren Funktionen belegte Befestigungsstruktur kann dabei vorteilhaft zumindest teilweise in Form einer Balgstruktur ausgeführt sein.
Vorzugsweise weist dieser Balg im Sinne einer gewünschten Flexibilität einerseits sowie Steifigkeit andererseits im Querschnitt eine Zick-Zack-Form der Wandung auf.
Ein Zwischenwinkel zwischen gegenüberliegenden, schräg liegenden Wandungsabschnitten der Zick-Zack-förmigen Balgstruktur liegt dabei ebenfalls bevorzugt im Bereich von 45° bis 100°, weiter bevorzugt jedoch im Bereich zwischen 70° und 90°.
Um vor allem innere mechanische Spannungsspitzen im Bereich der Wandungsabschnitte bzw. des Übergangs eines schräg liegenden Wandungsabschnittes zum benachbarten, schräg liegenden Wandungsabschnitt des Balgs abzubauen, ist vorteilhafter Weise ein rundlich aus gefürter Übergang vorzusehen, dessen Radius größer als 0.5mm, jedoch vorzugsweise mit 1 mm ausgeführt ist.
Um eine notwendige bzw. geforderte Steifigkeit des Balgs zu erlangen, weisen die Wandungsabschnitte des Balgabschnittes eine Dicke auf, die vorzugsweise im Bereich von 1 bis 1.5mm liegt.
Des Weiteren liegt das Verhältnis zwischen dem Aussendurchmesser und dem Innendurchmesser einer derart teilweise balgförmig ausgeführten Befestigungsstruktur bevorzugt im Bereich von 1.5 bis 2.
Jeweils zwei gegenüberliegende und über einen gemeinsamen Rand verbundene Wandungsabschnitte stellen eine verformbare Balgeinheit dar, welche vorzugsweise einen Toleranzausgleich von –2 bis +2mm ermöglicht.
Da die Befestigungseinrichtung besonders für Gehäuse von Heizungs- und/oder Klimaanlagensystemen eines Kraftfahrzeugs vorteilhaft zu verwenden ist, ist eine Ausführung der Befestigungsstruktur der Befestigungsvorrichtung mit Kunststoff vorzuziehen.
Bevorzugt, d.h. zur Erfüllung der gestellten Anforderungen ist die Befestigungsstruktur dabei aus PP-TV20 oder PP ohne Additive gebildet.
Eine erfindungsgemäße Befestigungseinrichtung weist auch für die Befestigung des Gehäuses an die Struktur bereits ein Haltelement, welches integraler Bestandteil der Befestigungsstruktur der Befestigungseinrichtung ist, auf.
Vorzugsweise ist das Haltelement im Sinne einer einfach und zügig durchführbaren Montage des Gehäuses mit einer Bohrung und Nut ausgeführt.
Die Befestigungseinrichtung gemäß der Erfindung ist hinsichtlich ihrer Verwendung vor allem zur Beseitigung von bekannten Defiziten und zur Ausnutzung noch zu nennender Vorteile bezüglich des Einbaus von Gehäusen von Heizungs- und/oder Klimaanlagen vor allem im Kraftfahrzeugbereich hervorragend geeignet.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, aufgrund einer durch die Struktur sowie das Material gegebenen Elastizität und einer damit einhergehenden Möglichkeit zur elastischen Verformung fertigungsbedingt vorhandene Toleranzen in alle drei Richtungen des Raumes bei der Fixierung eines Gehäuses an eine dafür vorgesehene Struktur auf einfache Weise auszugleichen.
Des Weiteren kann das Gehäuse auch eine für die Montage notwendige Vielzahl von Befestigungsvorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung aufweisen, welche nach der Montage des Gehäuses nicht zu Überbestimmtheiten bzw. auftretenden inneren mechanischen Verspannungen oder Spannungskonzentrationen im Gehäuse führen, wie aus dem Stand der Technik entsprechend bekannte Befestigungsvorrichtungen für derartige Gehäuse.
Weitere Eigenschaften und Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung, unter Bezugnahme auf die beigefügten 1 und 2., die jedoch als rein beispielhaft und in keiner Weise beschränkend verstanden sein soll.
Es zeigen:
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Befestigungsvorrichtung in einer in der Schnittebene S dargestellten Ansicht sowie Ausschnitte eines Gehäuses und einer Struktur, an der das Gehäuse über die Befestigungsvorrichtung befestigt ist; und
2 zeigt die Befestigungsvorrichtung sowie einen Teil des Gehäuses nach 1 in perspektivischer, dreidimensionaler Darstellung.
Um ein Gehäuse 1 (in 1 nur teilweise dargestellt) eines Heizungs- und/oder Klimaanlagensystems (nicht dargestellt) an einer dafür vorgesehenen Struktur 2 (in 1 nur teilweise dargestellt) in einem Kraftfahrzeug sicher, d.h. im Wesentlichen ohne Spiel und ausreichend gestützt befestigen zu können, sind üblicherweise mehrere, jedoch mindestens drei Befestigungsvorrichtungen 3 für das Gehäuse 1 notwendig.
Da Toleranzen der Struktur 2, an die das Gehäuse 1 montiert werden soll, sowie auch beim Gehäuse 1 fertigungsbedingt gegeben sind, ist ein Toleranzausgleich bei der Montage bzw. Befestigung des Gehäuses 1 zu erstreben. Üblicherweise sind in der Richtung, welche senkrecht zur Oberfläche des Gehäuses 1 bzw. der Struktur 2 ist, große Toleranzen vorhanden, die ausgeglichen werden müssen. Vor allem ist dies bei Verwendung mehrerer Befestigungsvorrichtungen am Gehäuse 1 notwendig.
Das Ausführungsbeispiel aus 1 zeigt eine Befestigungsvorrichtung 3, die über ein Befestigungselement 5 der Befestigungsvorrichtung 3 (nicht dargestellt), welches beispielsweise als Bolzen oder als Schraube ausgeführt sein kann, das Gehäuse 1 mit der Struktur 2 über die Befestigungsvorrichtung 3 verbindet.
Die Befestigungsvorrichtung 3, bestehend aus einer hinsichtlich der Gestaltung zwei Bereiche 7, 8 umfassenden Befestigungsstruktur 6 und einem im zweiten Bereich 8 der Befestigungsstruktur 6 integrierten Halteelement 4, ist dabei in einer senkrecht zur Schnittebene S verlaufenden Richtung hin offen bzw. zugänglich, wobei die in der Schnittebene S liegende Mittellinie M die Verbindungsrichtung zwischen der Oberfläche des Gehäuses 1 und der Oberfläche der Struktur 2 festlegt.
Ein erster Bereich 7 der Befestigungsstruktur 6, welcher dem gehäuseseitigen Ende 6a der Befestigungsstruktur 6 der Befestigungsvorrichtung 3 zugewandt ist, weist eine in Richtung der Mittellinie M zum gehäuseseitigen Ende 6a hin parallel verlaufende halbröhrenförmige Struktur auf, bei welchem sich die in der Schnittebene S liegenden Schnittflächen der halbröhrenförmigen Struktur translatorisch aus der Mittelebene S in einer zur Mittelebene S senkrechten Richtung erstrecken (Siehe auch 2). Dieser erste Bereich 7 der Befestigungsstruktur 6 ist dabei über einen Aussendurchmesser z, eine Wanddicke sowie eine Höhe der translatorischen Fortsetzung der Schnittflächen der halbröhrenförmigen Struktur in einer zur Schnittebene S senkrechten Richtung festgelegt bzw. ausgeführt.
Der beschriebene erste Bereich 7 der Befestigungsstruktur 6 geht in Richtung des strukturseitigen Endes 6b der Befestigungsstruktur 6 der Befestigungsvorrichtung 3 parallel zur Mittellinie M in einen zweiten Bereich 8 über, welcher unter anderem als elastisch deformierbare Struktur für den Toleranzausgleich fungiert und wie dargestellt in Gestalt eines Balgs in Zick-Zack-Form, d.h. mit zueinander abwechselnd schrägliegenden Wandungsabschnitten 8a, 8b, 8c ausgeführt ist.
Wie in 1 gezeigt, ist der zweite Bereich 6 mit drei abwechselnd zueinander schrägliegenden Wandungsabschnitten ausgeführt. Der Zwischenwinkel α beschreibt dabei die relative Lage der Wandungsabschnitte 8a und 8b zueinander. Zwei benachbarte Wandungsabschnitte 8a, 8b bilden dabei eine Balgeinheit und ermöglichen den Ausgleich von Toleranzen durch entsprechende Verformung vorzugsweise im Bereich von –2 bis +2mm gegenüber der Ausgangslage. Je nach gewünschter Elastizität und Steifigkeit bzw. gefordertem Verformungspotential kann die Balgstruktur des zweiten Bereichs 8 der Befestigungsstruktur 3 eine beliebige Anzahl an Wandungsabschnitten und somit Balgeinheiten umfassen.
Über den inneren Durchmesser y ist der Abstand der inneren Ränder der Wandungsabschnitte der Balgstruktur des zweiten Bereichs 8 zur Mittellinie M hin gegeben. Der Übergang der zur Mittellinie M schräg liegenden Wandungsabschnittes 8a zum Wandungsabschnitt 8b der Balgstruktur ist durch einen Zwischenradius r festgelegt. Dieser muss entsprechend ausgeführt sein, um mechanische Spannungskonzentrationen bei der Deformation, welche der Einbau des Gehäuses 1 aufgrund der Fertigungstoleranzen mit sich bringt, zu vermeiden.
Am strukturseitigen Ende 8b des zweiten Bereichs 8 bzw. der den zweiten Bereich 8 umfassenden Befestigungsstruktur 6 der Befestigungsvorrichtung 3 befindet sich im Inneren der Balgstruktur des zweiten Bereichs 8 an dem Wandungsabschnitt, welcher mit seiner Aussenkante mit der Struktur, an der das Gehäuse zu befestigen ist, bei der Montage in Kontakt kommt, eine als Halteelement 4 zur Befestigung des Gehäuses 1 über die Befestigungsstruktur 6 der Befestigungsvorrichtung 3 vorgesehene Bohrung 4b in einer zur Mittellinie M hin parallel verlaufenden Richtung.
Eine Senkung 4a, welche auf der Innenseite d.h. der dem strukturseitigen Ende 6b abgewandten Seite des Halteelementes 4 ausgeführt ist, sorgt für eine, bei entsprechender Ausführung des Befestigungselements 5 (nicht dargestellt), welches bei der Montage durch die Bohrung 4b in den zweiten Bereich 8 eingeführt wird, Verbindung des Gehäuses 1 mit der dazu vorgesehenen Struktur 2 über das Befestigungselement 5 der Befestigungsvorrichtung 3.
Das Befestigungselement 5 kann dabei, wie bereits angesprochen, vorzugsweise als entsprechender Bolzen ausgeführt sein. Beispielsweise wäre die Ausführung des Halteelements 4 als Innengewinde und des Befestigungselementes 5 als Schraube oder Gewindebolzen auch denkbar.
Des Weiteren könnte auch ein Ineinanderstecken der Befestigungsstruktur 6 mit dem Befestigungselement 5 durch ein zur Innenseite der Befestigungsstruktur 6 ähnlich, jedoch in kleinerem Maßstab ausgeführtes Befestigungselement 5 an der Struktur 2 vorgesehen sein, wobei dann das Haltelement 4 weggelassen und durch eine entsprechende Öffnung ersetzt ist.
2 zeigt die in 1 dargestellte Schnittansicht des Ausführungsbeispiels der Befestigungseinrichtung 3 in einer dreidimensionalen Darstellung.
Vorteile der gegenwärtigen Erfindung ergeben sich einerseits dadurch, dass die Befestigungsstruktur 6 mit Halteelement 4 in integrierter Bauweise mit dem Gehäuse in einem Prozess gefertigt werden kann, was somit einen Kostenvorteil bei der Herstellung mit sich bringt.
Andererseits kann der notwendige Toleranzausgleich auf einfache Art und Weise durch Ausnutzung des elastischen Verformungsverhaltens der Befestigungsstruktur 6 sowie der Elastizität des Materials, welches vorteilhaft aus Kunststoff ausgebildet ist, erfüllt werden. Einfluss von Wärme bzw. Kalte und deren Auswirkungen auf Verformungen spielen keine so große Rolle mehr durch Verwendung einer Befestigungsvorrichtung gemäß der Erfindung.
Auch im Fahrzeug auftretende Schwingungen und Geräusche werden durch eine erfindungsgemäße Befestigungseinrichtung sehr gut kompensiert bzw. nicht weiter übertragen.
Auf zusätzliche Einlegelemente wie beispielsweise Distanzscheiben, etc. kann verzichtet werden. Damit einhergehend ist auch eine einfachere Handhabung und schnellere Montage des Gehäuses 1 an die Struktur 2 möglich. Ein automatisierter Einbau derartiger Gehäuse ist mit der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung ebenfalls möglich.
Letztendlich ist ein weiterer Vorteil am Ende des Produktlebenszykluses gegeben, da durch ein Gehäuse mit der erfindungsgemäßen Befestigungseinrichtung ein erheblich geringerer Recyclingaufwand hinsichtlich des Ausbaus und der vorhandenen Anzahl an Teilen gegeben ist.

Claims

Gehäuse (1) mit einer Befestigungsvorrichtung (3), insbesondere für ein Heizungs- und/oder Klimaanlagensystem eines Kraftfahrzeugs, wobei die Befestigungsvorrichtung (3) als integraler Bestandteil des Gehäuses (1) mindestens eine elastisch in alle drei Raumachsen deformierbare Befestigungsstruktur (6) zur Verbindung des Gehäuses (1) mit einer für die Befestigung dieses Gehäuses vorgesehenen Struktur (2) umfasst.
Gehäuse mit einer Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Befestigungsstruktur (6) zumindest teilweise die Form eines Balgs (8) aufweist.
Gehäuse mit einer Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Balg im Querschnitt eine Zick-Zack-Form der Wandung mit zueinander schrägliegenden Wandungsabschnitten (8a, 8b, 8c) aufweist.
Gehäuse mit einer Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Zwischenwinkel a zwischen gegenüberliegenden Wandungsabschnitte (8a, 8b) des Balgs im Bereich von 45° bis 100°, insbesondere von 70° bis 90° liegt.
Gehäuse mit einer Befestigungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Radius r beim Übergang der Wandungsabschnitte ineinander an der Aussenseite größer ist als 0.5mm, insbesondere 1mm beträgt.
Gehäuse mit einer Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Dicke d der Wandungsabschnitte im Bereich von 1 bis 1.5mm liegt.
Gehäuse mit einer Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei das Verhältnis zwischen dem äußeren Durchmesser x und dem inneren Durchmessers y im Bereich von 1.5 < x/y < 2 liegt.
Gehäuse mit einer Befestigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei der Toleranzausgleich je Balgeinheit im Bereich von –2 bis +2mm liegt.
Gehäuse mit einer Befestigungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Befestigungsstruktur aus Kunststoff, insbesondere aus PP-TV20 oder PP ohne Additive gebildet ist.
Gehäuse mit einer Befestigungsvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Befestigungsstruktur ein Halteelement als integralen Bestandteil aufweist, insbesondere eine Bohrung und eine Nut aufweist.