DE102009055107B4

DE102009055107B4 - Befestigungsanordnung eines Kältemittelverdichters

Info

Publication number: DE102009055107B4
Application number: DE102009055107.7A
Authority: DE
Inventors: Balthasar Schillemeit; Thomas Klotten
Original assignee: Hanon Systems Corp
Current assignee: Hanon Systems Corp
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2009-12-21
Publication date: 2017-12-07
Anticipated expiration: 2029-12-22
Also published as: DE102009055107A1; US20110147150A1

Abstract

Befestigungsanordnung (1) zur Schwingungsentkopplung für einen Kältemittelverdichter (4) in Kraftfahrzeugen, aufweisend – eine am Kältemittelverdichter (4) ausgebildete Aufnahmeöffnung (5), in welcher ein Entkopplungselement (9) aus schwingungsdämpfendem Material angeordnet ist, – ein Stabilisierungselement in Form einer in axialer Richtung steifen hohlzylindrischen Befestigungshülse (8), – ein Befestigungselement (6), welches die Befestigungshülse (8) axial durchdringend und über ein Gegenstück (7) mit einem Befestigungspunkt (2) am Kraftfahrzeug kraftschlüssig verbunden angeordnet ist, wobei das Entkopplungselement (9) an der Aufnahmeöffnung (5) endseitig in axialer Richtung jeweils radial abkragend einen Flansch (10) für eine formschlüssige Aufnahme des Kältemittelverdichters (4) aufweist und an den Stirnseiten des Entkopplungselementes (9) jeweils ein Zwischenstück (12) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass – die Befestigungshülse (8) mehrteilig ausgeführt ist und ein Mittelsegment (8) sowie äußere Teilsegmente (8a, 8b) aufweist, – die äußeren Teilsegmente (8a, 8b) an der Aufnahmeöffnung (5) endseitig in axialer Richtung radial abkragend einen Flansch als Zwischenstück (12) aufweisen, sodass jeweils ein äußeres Teilsegment (8a, 8b) und ein Zwischenstück (12) als ein Teilstück ausgebildet sind und – das Entkopplungselement (9) als Beschichtung auf den äußeren Teilsegmenten (8a, 8b) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung zur Schwingungsentkopplung eines Kältemittelverdichters einer Klimaanlage in Kraftfahrzeugen.
Im Stand der Technik ist bekannt, elektrische Kältemittelverdichter für automobile Anwendungen entweder am Verbrennungsmotor oder an der Karosserie zu befestigen. Durch die sich bewegenden Teile innerhalb des Verdichters werden Vibrationen verursacht, die wiederum die Ursache für die Emission von Geräuschen darstellen. Die Geräusche erzeugenden Vibrationen werden zum einen als Luftschall abgestrahlt und zum anderen als Körperschall in angekoppelte Strukturen übertragen. Bei starrer Fixierung des Kältemittelverdichters am Verbrennungsmotor wird im Stand der Technik eine feste Anbindung in Form einer Verschraubung bevorzugt, um die Eigenfrequenz des angeschraubten Verdichters möglichst hoch abzustimmen. Für die Befestigung des Verdichters der Klimaanlage an der Karosserie des Fahrzeuges sind aufwendige Entkopplungslösungen zu realisieren, um die Eigenfrequenz des starr fixierten, beispielsweise angeschraubten, Verdichters möglichst niedrig abzustimmen und damit eine Übertragung des Körperschalls an die Karosserie zu minimieren. Bei Hybridfahrzeugen wird die Befestigung des Verdichters der Klimaanlage am Verbrennungsmotor bevorzugt, um Änderungen zu Versionen mit herkömmlichem Antrieb möglichst gering zu halten. Dabei wird der Verdichter mit mehreren Befestigungsschrauben am Gehäuse des Verbrennungsmotors angeschraubt. Bei Hybridfahrzeugen sind die Anforderungen an die Reduktion der vom Verdichter ausgestrahlten Geräusche besonders hoch, da beim Betrieb ohne Verbrennungsmotor das Klimatisierungssystem und bei diesem insbesondere der Kältemittelverdichter die dominierende Geräuschquelle im Fahrzeug ist.
Die Leistung elektrisch angetriebener Verdichter wird mittels der Drehzahl gesteuert, wobei die Schwingungs- und Geräuschanregung mit steigender Drehzahl zunimmt. Da der am Motor befestigte elektrisch angetriebene Verdichter bei höherer Drehzahl stärker hörbare Geräusche und spürbare Schwingungen erzeugt, ist er besonders bei geringer Motordrehzahl störender wahrnehmbar als ein herkömmlicher mechanisch angetriebener Verdichter, der direkt vom Motor angetrieben wird. Zudem erzeugt der elektrisch angetriebene Verdichter Schwingungen mit höherer Frequenz im Vergleich zu einem mechanisch angetriebenen Verdichter, die über die Befestigungsanordnung auf das Gehäuse des Motors übertragen werden. Die übertragenen Schwingungen werden durch die Resonanzfrequenzen der starren Befestigung zwischen Verdichter und Motor zusätzlich verstärkt, die dann vom Verdichter und dem Gehäuse des Motors emittiert werden. Bei Hybridfahrzeugen mit ausgeschaltetem Motor sind diese Geräusche sehr dominant.
Die aufgeführten Nachteile des Auftretens von Schwingungen werden teilweise durch bekannte schwingungsentkoppelte Befestigungssysteme unter Einsatz von Gummielementen behoben. Diese sind allerdings für die Befestigung des Verdichters am Verbrennungsmotor aufgrund der hohen auftretenden Temperaturen ungeeignet. Die Lebensdauer der Gummielemente ist durch die Temperaturbeanspruchung sehr begrenzt und der benötigte Bauraum für eine wirksame Schalldämpfung ist sehr groß. So geht beispielsweise aus der EP 35 91 00 A1 eine Vorrichtung zum Montieren eines Verdichters in einem Fahrzeugmotorraum hervor, die mit einem am Gehäuse des Verdichters angeordneten Tragarm mit Öffnung verbunden wird. Zwischen einer schraubenartigen Befestigungsvorrichtung und dem Tragarm ist ein vibrationsisolierendes Element vorgesehen. Innerhalb der Öffnung des Tragarmes ist eine Hülse angeordnet, durch die die Befestigungsvorrichtung hindurchgeführt wird. Das vibrationsisolierende Element ist an einem Flanschabschnitt der Hülse mittels eines Klebemittels befestigt und besteht aus einer geschichteten Anordnung zweier Stahlscheiben mit einer dazwischenliegend angeordneten Gummischeibe.
Auch in der EP 35 30 91 A2 wird ein System zum Befestigen eines Verdichters einer Autoklimaanlage offenbart, das zur Reduzierung von Schwingungen dient, die vom Motor über die Befestigung auf den Verdichter übertragen werden. Das System weist ein Element mit einer Durchgangsbohrung auf, an deren Enden Hülsen angeordnet sind. Die Hülsen bestehen aus einem inneren, ebenfalls mit einer Durchgangsbohrung versehenen, und einem äußeren Zylinder. Zwischen dem inneren und dem äußeren Zylinder, die koaxial zueinander angeordnet sind, ist ein elastisch verformbares Element, bevorzugt aus Gummi, angeordnet. Das als Dämpfer ausgebildete elastisch verformbare Element wird mittels einer durch die Durchgangsbohrungen geführten Schraube befestigt.
In der US 4,938,448 A wird ein Montagemechanismus zum direkten Verbinden eines Verdichters einer Kraftfahrzeugklimaanlage am Motor des Kraftfahrzeuges beschrieben. Der Montagemechanismus weist einen von der äußeren Umfangsoberfläche des Verdichters vorstehenden Flanschabschnitt und einen Schrauben-Mutter-Mechanismus auf. Der Schrauben-Mutter-Mechanismus verbindet den Flanschabschnitt des Verdichters mit dem Motor des Kraftfahrzeuges. Der Flanschabschnitt ist mit einem Durchgangsloch ausgebildet, in welchem ein Befestigungsmittel vorgesehen ist. Innerhalb des Loches ist eine einen äußeren und einen inneren Zylinder aufweisende zylindrische Buchse angeordnet. Zwischen dem äußeren und dem inneren Zylinder ist eine Vibrationsisoliergummischicht ausgebildet, welche infolge von Adhäsionskräften den äußeren und den inneren Zylinder fest miteinander verbindet.
Aus der US 5,303,896 A geht ein Montagesystem für einen Motor eines Modellflugzeuges hervor, wobei das Montagesystem die vom bevorzugt als Verbrennungsmotor ausgebildeten Motor ausgesendeten Schwingungen isoliert und vom übrigen Flugzeug fernhält.
Den im Stand der Technik bekannten Systemen ist zueigen, dass bei der herkömmlichen starren Befestigung des elektrischen Verdichters der Klimaanlage am Verbrennungsmotor, zum Beispiel durch eine Verschraubung, aufgrund der Verbindung Schwingungen vom Verdichter auf die Struktur des Verbrennungsmotors übertragen werden. Diese Schwingungsübertragung verursacht eine Verstärkung des Verdichtergeräusches und beeinflusst den Fahrzeugkomfort negativ.
Bei der Anwendung einer gebräuchlichen Schwingungsentkopplung mit Entkopplungselementen zwischen Verdichter und Verbrennungsmotor aus Gummiwerkstoffen ergeben sich folgende Nachteile:

– größerer Bauraum und Platzbedarf des Verdichters mit Vorrichtung zum Befestigen, sodass das System insbesondere für größere Motoren nicht anwendbar ist,
– geringe Lebensdauer der Entkopplungselemente durch Alterung der herkömmlichen Gummiwerkstoffe und damit erhöhte Gefahr des Ausfalls während der Fahrzeuglebensdauer, was durch die hohen Temperaturen im Motorraum, das hohe Gewicht des Verdichters und die große Schwingungsbelastung während des Betriebes mit Verbrennungsmotor bedingt ist, und
– zeit- und kostenaufwändige Herstellungs-, Montage- und Wartungsarbeiten bezüglich der konstruktiv und fertigungstechnisch kompliziert gestalteten Entkopplungselemente.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Verdichter einer Klimaanlage derart schwingungstechnisch vom Fahrzeug zu entkoppeln, dass die Übertragung der für das Verdichtergeräusch relevanten Schwingungen auf das Fahrzeug minimiert wird und gleichzeitig die Anforderungen eines kompakten Bauraums, eines geringen Platzbedarfs und einer hohen Lebensdauer erfüllt werden. Die Vorrichtung zur Entkopplung soll außerdem einen minimalen Zeit- und Kostenaufwand bei der Herstellung, der Montage und der Wartung verursachen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Befestigungsanordnung zur Schwingungsentkopplung für einen Kältemittelverdichter einer Klimaanlage in Kraftfahrzeugen gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Der Kältemittelverdichter weist eine Aufnahmeöffnung auf, in der ein Entkopplungselement angeordnet ist. Das Entkopplungselement ist dabei aus einem schwingungsdämpfenden Material gefertigt und weist an den Enden in axialer Richtung am Rand der Aufnahmeöffnung des Verdichtergehäuses anliegend einen radial abkragenden Flansch auf. Das Entkopplungselement dient der formschlüssigen Aufnahme des Kältemittelverdichters. Bevorzugt sind die Aufnahmeöffnung und das Entkopplungselement korrespondierend zylindrisch ausgebildet. Die Befestigungsanordnung weist zudem ein Stabilisierungselement in Form einer in axialer Richtung steif ausgebildeten, hohlzylindrischen Befestigungshülse auf. Die Befestigungshülse wird durch ein Befestigungselement axial durchdrungen und über ein Gegenstück mit einem Befestigungspunkt am Kraftfahrzeug kraftschlüssig verbunden. Das hohlzylinderförmige Entkopplungselement, die hohlzylinderförmige Befestigungshülse und das darin befindliche zylindrische Befestigungselement sind koaxial ineinander integriert und innerhalb der Aufnahmeöffnung des Verdichtergehäuses angeordnet. Die Passung beziehungsweise Pressung des Entkopplungselementes wird dabei in radialer Richtung nur durch die Durchmesserverhältnisse von Aufnahmeöffnung, Entkopplungselement und Befestigungshülse bestimmt. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung mit kreiszylindrischen Elementen entspricht der äußere Radius des Entkopplungselementes dem inneren Radius der Aufnahmeöffnung, die als Durchgangsbohrung ausgebildet ist, sodass das Entkopplungselement passgenau in die Aufnahmeöffnung des Verdichtergehäuses einführbar ist. Der innere Radius des Entkopplungselementes entspricht dem äußeren Radius der Befestigungshülse. Der im montierten Zustand außerhalb an den Rand der Aufnahmeöffnung des Verdichtergehäuses angrenzende Flansch des Entkopplungselementes dient der Vergrößerung der radialen Auflagefläche der Stirnseite des Entkopplungselementes zu benachbarten Komponenten der Befestigungsanordnung. Die vorgegebene Pressung des Flansches des Entkopplungselementes in axialer Richtung der zylindrischen Aufnahmeöffnung wird durch die Längenverhältnisse von Aufnahmeöffnung, Befestigungshülse und den Dicken der Flansche bestimmt. Die Ausdehnung der Befestigungshülse ist in Richtung ihrer Längsachse größer als die Ausdehnung der Aufnahmeöffnung des Verdichtergehäuses. Die Befestigungshülse bildet bei der Montage und damit dem erfindungsgemäßen Befestigen des Verdichtergehäuses am Fahrzeug einen Anschlag für das Befestigungselement, wodurch eine zu starke Verformung des Entkopplungselementes verhindert wird. Das Entkopplungselement behält somit auch im montierten Zustand immer seine schwingungsdämpfenden Eigenschaften bei, da es nur der formschlüssigen Führung und nicht der kraftschlüssigen Halterung dient.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist die mehrteilige Ausführung des Entkopplungselementes. Bei einer zweiteiligen Ausführung sind beide Teile des Entkopplungselementes mit einem Flansch an einem axialen Ende der zylindrischen Form ausgebildet. Vorteilhaft bei dieser Ausgestaltung ist, dass die Teile des Entkopplungselementes von beiden Seiten in die Aufnahmeöffnung des Verdichtergehäuses eingeführt werden können und somit eine einfache Montage möglich ist.
Das Entkopplungselement ist dabei bevorzugt in Form einer hohlzylindrischen Hülse, das heißt als Entkopplungshülse, ausgebildet. Der innere Radius der Entkopplungshülse ist über die gesamte Länge konstant und entspricht dem äußeren Radius der Befestigungshülse, sodass die Befestigungshülse passgenau in die Entkopplungshülse einführbar ist.
Das Entkopplungselement wird erfindungsgmäß als Beschichtung auf dem Stabilisierungselement, das heißt der Befestigungshülse, ausgebildet. Das Entkopplungselement ist dabei mit dem Stabilisierungselement schwer beziehungsweise unlösbar verbunden. Die einstückig ausgeführte Komponente aus Stabilisierungselement und Entkopplungselement erleichtert die Montage der Befestigungsanordnung.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Entkopplungselement aus einem elastischen Kunststoff, wie PTFE (Polytetrafluorethylen) oder einem anderen Hochleistungskunststoff, einem Elastomer, Plastik oder ähnlichen schwingungsdämpfenden Werkstoffen, ausgebildet. Die hohlzylindrische Entkopplungshülse oder das als Beschichtung ausgebildete Entkopplungselement ist dünnwandig geformt und für Temperaturen bis 140°C einsetzbar.
Das Stabilisierungselement ist bevorzugt aus einem hochfesten Werkstoff, wie beispielsweise aus Stahl oder Keramik, ausgebildet. Es dient der Aufnahme der axial aufgebrachten Kräfte. Die axialen Kräfte werden vom Befestigungspunkt über die Befestigungshülse auf das Gegenstück des Befestigungselementes übertragen, sodass die Elemente über die Stirnseiten der Befestigungshülse miteinander verbunden sind. Ihre gegenseitige Verschiebung wird durch die Haft-Reibung verhindert. Die angrenzenden Flächen, und damit die Elemente der Befestigungsanordnung, bewegen sich zueinander, wenn die tangential wirkende Kraft größer als die Reibungskraft ist, die durch die axiale Kraft hervorgerufen wird. Der Kraftschluss ist die Ursache für das Selbsthemmen der Verbindung. Die Haftreibung zwischen den Wirkflächen verhindert das Bewegen der verbundenen Elemente.
Das als Befestigungshülse ausgebildete Stabilisierungselement ist erfindungsgemäß mehrteilig ausgeführt. Dabei weist die Befestigungshülse bevorzugt drei Segmente auf, die in axialer Richtung entlang der Längsachse der Befestigungsanordnung nebeneinander ausgerichtet sind. Das zwischen den beiden äußeren Teilsegmenten angeordnete Mittelsegment ist dabei als Hohlzylinder ausgebildet. Die jeweils an den Enden des Mittelsegmentes angeordneten äußeren Segmente der Befestigungshülse werden bei der Montage der Befestigungsanordnung formschlüssig mit dem Mittelsegment verbunden. Die formschlüssige Verbindung der Segmente ermöglicht die Aufnahme der axialen Kräfte, die über das die Befestigungshülse axial durchdringende Befestigungselement aufgebracht werden, ebenso wie bei einer einteiligen Befestigungshülse. Die mehrteilige Ausführung erleichtert in Verbindung mit dem Entkopplungselement die Herstellung und Montage der Befestigungsanordnung.
An den Stirnseiten der Befestigungshülse ist im montierten Zustand der Befestigungsanordnung jeweils ein Zwischenstück angeordnet. Das Zwischenstück, das bevorzugt in Form einer Distanzscheibe beziehungsweise Unterlegscheibe ausgebildet ist, liegt einerseits an den Stirnseiten der Befestigungshülse und dem Flansch des Entkopplungselementes sowie andererseits entweder am Motorgehäuse oder dem Gegenstück der Befestigungsanordnung an. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Zwischenstück mit dem Entkopplungselement verbunden, sodass weniger Einzelteile montiert werden müssen.
Das Entkopplungselement ist als Beschichtung auf der Befestigungshülse ausgebildet. Das Entkopplungselement und die Befestigungshülse sind dann unlösbar miteinander verbunden, während das Zwischenstück ebenfalls fest mit dem Entkopplungselement in Verbindung steht. Bei der Befestigungsanordnung mit mehrteiliger Befestigungshülse und mehrteiligem Entkopplungselement sind die äußeren Teilsegmente der Befestigungshülse jeweils zum einen mit einem Teil des Entkopplungselementes und zum anderen mit einem Zwischenstück als fest verbundene Einheit zusammengefügt. Damit weist die Befestigungsanordnung eine geringe Anzahl von Einzelkomponenten auf, was die Montage der Befestigungsanordnung erleichtert. Dabei bilden wiederum jeweils ein Zwischenstück und ein äußeres Teilsegment der mehrteiligen Befestigungshülse eine Einheit und sind als ein Stück ausgebildet, wobei das hohlzylindrische Teilsegment der Befestigungshülse an der Aufnahmeöffnung endseitig in axialer Richtung jeweils radial abkragend einen Flansch als Zwischenstück aufweist.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der Befestigungspunkt am Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeuges vorgesehen ist. Damit wird das Verdichtergehäuse mittels der Befestigungsanordnung mit dem Verbrennungsmotor verbunden. Die kraftschlüssige Verbindung wird über die Befestigungshülse und die formschlüssige Verbindung über das Entkopplungselement sichergestellt. Die formschlüssige Verbindung wird über die Passungen des Entkopplungselementes in radialer und axialer Richtung realisiert. Das Entkopplungselement hält das Verdichtergehäuse in axialer Richtung der zylindrischen Aufnahmeöffnung und verhindert die Bewegung des Verdichtergehäuses relativ zum Verbrennungsmotor. Durch die Elastizität des Werkstoffes, aus dem das Entkopplungselement gefertigt ist, werden die Schwingungen zwischen Verbrennungsmotor und Verdichter wirksam entkoppelt. Der Formschluss wird durch Zusammenstecken und Verschrauben der Komponenten hergestellt und ist wieder lösbar, was die Demontage und Wartung der Verbindung zwischen Motor und Verdichter stark erleichtert.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Befestigungspunkt als Sackloch mit Innengewinde ausgebildet. Besonders kostengünstig lässt sich die Erfindung realisieren, wenn als Befestigungselement ein Schraubenbolzen vorgesehen ist. Der Schraubenbolzen weist an einem Ende ein Außengewinde auf, sodass das Befestigungselement mit dem Innengewinde des Sackloches, dem Befestigungspunkt am Verbrennungsmotor, verschraubbar ist. Das Gegenstück zum Einspannen der Befestigungshülse am Motor des Fahrzeuges ist der Schraubenkopf am freien Ende des Befestigungselementes. Nach einer alternativen Ausgestaltung ist das Befestigungselement als Gewindestab ausgebildet, wobei ein Ende mit dem Befestigungspunkt, das heißt dem Sackloch mit Innengewinde, verschraubbar ist. Am freien Ende ist der Gewindestab mit einer Mutter als Gegenstück versehen.
Die erfindungsgemäße Lösung weist diverse Vorteile auf. Das Stabilisierungselement ist als großflächiges Halteelement, das heißt als langgestreckte zylindrische Hülse mit großer Außenoberfläche, mit dem Motorgehäuse fest, aber lösbar, verbunden und nimmt die Kräfte der Verbindung zwischen Verdichtergehäuse und Motor auf. Durch die konzeptionsgemäße Befestigungsanordnung wird der Verdichter mittels des großflächigen Entkopplungselementes, der zylindrischen Ausgestaltung mit flanschartigen Auskragungen an den Stirnseiten, überwiegend formschlüssig und mit maximaler Schwingungsentkopplung gehalten. Das Entkopplungselement nimmt dabei konzeptionsgemäß kaum Haltekräfte auf und die Materialeigenschaften für die Schwingungsdämpfung bleiben gezielt erhalten. Die hauptsächlichen Vorteile lassen sich wie folgt zusammenfassen:

– geringer Bauraum und Platzbedarf der Vorrichtung zum Befestigen des Verdichters am Motor, sodass das System beispielsweise auch für größere Motoren anwendbar ist,
– längere Lebensdauer der Entkopplungselemente gegenüber herkömmlichen Gummiwerkstoffen und damit geringere Gefahr des Ausfalls während der Fahrzeuglebensdauer, zum Beispiel durch möglichen Einsatz bei höheren Temperaturen bis 140°C und damit als Verbindung mit einem Verbrennungsmotor geeignet,
– zeit- und kostengünstige Herstellungs-, Montage- und Wartungsarbeiten durch lösbare Verbindungen der als Einzelteile montierbaren Elemente der Befestigungsanordnung und dessen konstruktiv und fertigungstechnisch einfach gestalteten Entkopplungs- und Stabilisierungselemente.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
1: Befestigungsanordnung mit Schraubelementen, schwingungsdämpfenden Entkopplungshülsen und einer Befestigungshülse in Schnittdarstellung,
2: Befestigungshülse mit endseitig angeordneten schwingungsdämpfenden Entkopplungshülsen,
3: Befestigungsanordnung im montierten Zustand in perspektivischer Ansicht und
4: Befestigungsanordnung mit Schraubelementen, schwingungsdämpfenden Entkopplungselementen und einer mehrteiligen Befestigungshülse in Schnittdarstellung.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Realisierung der Befestigungsanordnung 1 in Schnittdarstellung. Diese Anordnung mit Schraubelementen, schwingungsdämpfenden Entkopplungshülsen 9a, 9b und einer einteiligen Befestigungshülse 8 stellt eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar.
Das eine Durchgangsbohrung als Aufnahmeöffnung 5 aufweisende Verdichtergehäuse 4 ist mittels Schraubelementen am Befestigungspunkt, dem Motorgehäuse 2, befestigt. Innerhalb der Durchgangsbohrung 5 des Verdichtergehäuses 4 sind koaxial zur Längsachse 11 der Bohrung ein als Hülse, insbesondere als Rohrhülse, ausgebildetes Stabilisierungselement 8 und zwei ebenfalls als Entkopplungshülsen 9a, 9b mit jeweils einem flanschförmig geformten axialen Ende beziehungsweise einer Auskragung 10 ausgebildete schwingungsdämpfende Entkopplungselemente 9a, 9b angeordnet. Die Entkopplungshülsen 9a, 9b weisen eine hohlzylinderförmige Gestalt mit dünnen Mantelflächen auf und sind aus einem elastischen Kunststoff, wie PTFE oder EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk), gefertigt, der auch für Temperaturen bis zu 140°C einsetzbar ist. Die Flansche 10 sind an einem Ende der Hülse auf der äußeren Mantelfläche des Hohlzylinders angeordnet. Der Radius der äußeren Mantelfläche der Hülse wird dabei sprunghaft erweitert, sodass zwischen der äußeren Mantelfläche der Hülse und dem Flansch 10 eine Kante entsteht. Der Flansch 10 wird folglich von zwei radial angeordneten Flächen und einer Mantelfläche begrenzt, wobei die Fläche am freien Ende der Stirnseite der Entkopplungshülse 9a, 9b entspricht. Der Radius der inneren Mantelfläche der Entkopplungshülsen 9a, 9b bleibt über die gesamte Länge des Hohlzylinders konstant. Der Radius der äußeren Mantelfläche einer hohlzylinderförmigen Entkopplungshülse 9 entspricht dem Radius der Durchgangsbohrung 5 beziehungsweise dem inneren Radius der Aufnahmeöffnung 5. Die Entkopplungshülsen 9a, 9b werden damit beiderseits passgenau in die Durchgangsbohrung 5 des Verdichtergehäuses 4 eingeführt. Die flanschförmigen Auskragungen 10 der Entkopplungshülsen 9a, 9b dienen als Anschlag. Die Entkopplungshülsen 9a, 9b werden jeweils bis zum Flansch 10 in die Durchgangsbohrung 5 versenkt. Die Flansche 10 verhindern dabei einerseits eine weitere Bewegung der Entkopplungshülse 9a, 9b in die Aufnahmeöffnung 5 hinein. Andererseits wird durch die Flansche 10 die radiale Auflagefläche, das heißt die Fläche der Stirnseite der Entkopplungshülse 9 zu benachbarten Komponenten der Befestigungsanordnung 1 vergrößert. Jede Entkopplungshülse 9a, 9b ist innerhalb der Aufnahmeöffnung 5 vorteilhaft direkt am Verdichtergehäuse 4 anliegend angeordnet. Das als Rohrhülse, ausgebildete hohlzylinderförmige Stabilisierungselement 8 befindet sich in radialer Richtung innerhalb der Entkopplungshülse 9a, 9b. Der Radius der äußeren Mantelfläche entspricht dabei dem Radius der inneren Mantelfläche der hohlzylinderförmigen Entkopplungshülsen 9a, 9b, sodass die Befestigungshülse 8 passgenau in die Entkopplungshülsen 9a, 9b eingeführt ist. Die Entkopplungshülsen 9a, 9b werden an den axialen Enden des rohrhülsenförmigen Stabilisierungselementes 8 beim Montierten derart aufgeschoben, dass die Stirnseiten der Entkopplungshülsen 9a, 9b fluchtend mit den Enden der Befestigungshülse 8 abschließen. Damit ist die Ausdehnung der Befestigungshülse 8 in Richtung der Längsachse 11 größer als die Ausdehnung der Durchgangsöffnung 5 des Verdichtergehäuses 4 und zwar um die Länge, die der doppelten Breite des Flansches 10 einer Entkopplungshülse 9 entspricht. Das bevorzugt aus einem hochfesten Werkstoff, wie einem Metall, beispielsweise Stahl, gefertigte Stabilisierungselement 8 stützt die als Aufhängung ausgebildete Befestigungsanordnung 1 bezüglich axial aufgebrachter Kräfte der Schraubverbindung. Die Schraubverbindung dient der Halterung des Verdichters beziehungsweise des Verdichtergehäuses 4 am Motorgehäuse 2. Dabei wird ein Befestigungselement 6 in Form eines Gewindestabes, eines Schraubenbolzens oder einer Schraube durch das innerhalb der Durchgangsbohrung 5 des Verdichtergehäuses 4 angeordnete rohrförmige Stabilisierungselement 8 hindurchgeführt und an einem Ende mit dem Motorgehäuse 2 verschraubt. Das Ende weist dabei ein Außengewinde auf, das die Verschraubung mit einem innerhalb eines Sackloches 3 im Motorgehäuse 2 angeordneten Innengewinde ermöglicht.
Durch die Verschraubung werden das Verdichtergehäuse 4 und das Motorgehäuse 2 gegeneinander gepresst und verspannt. Die innerhalb der Durchgangsbohrung 5 des Verdichtergehäuses 4 angeordnete Entkopplungshülse 9a, speziell deren Flansch 10, befindet sich dabei zwischen dem Verdichtergehäuse 4 und dem benachbarten Motorgehäuse 2, sodass die Kraft der Schraubverbindung zwischen den Gehäusen direkt über die Befestigungshülse 8 übertragen wird. Besonders vorteilhaft bei dieser Ausgestaltung der Erfindung ist es, dass die kraftschlüssige Verbindung über die Befestigungshülse 8 und die formschlüssige Verbindung über das Entkopplungselement 9, das schwingungsdämpfend ausgebildet ist, sodass das Verdichtergehäuse 4 mittelbar über die schwingungsdämpfenden Entkopplungshülsen 9a, 9b mit dem Motorgehäuse 2 verbunden ist, realisiert sind. Hierin besteht die Grundkonzeption der Erfindung. Im montierten Zustand von Entkopplungselement 9 und Befestigungshülse 8 innerhalb der Aufnahmeöffnung 5 aber unmontierten Zustand des Befestigungselementes 6 am Fahrzeug sind die parallelen Stirnseiten des Entkopplungselementes 9a, 9b, das heißt die Außenseiten der Flansche 10, an den Stirnseiten der Befestigungshülse 8 leicht überstehend angeordnet. Bei der Montage des Befestigungselementes 6 und dem Befestigen des Verdichtergehäuses 4 am Motorgehäuse 2, werden die Flansche 10 an den Stirnseiten des Entkopplungselementes 9a, 9b zusammengedrückt und derart verformt, dass die Stirnseiten der Flansche 10 des Entkopplungselementes 9a, 9b und die Stirnseiten der Befestigungshülse 8 bündig in einer Ebene vorliegen. Zwischen den Stirnseiten der innerhalb der Durchgangsbohrung 5 des Verdichtergehäuses 4 angeordneten Entkopplungselement 9a und Befestigungshülse 8 sowie dem Motorgehäuse 2, das heißt der benachbarten Komponente der Befestigungsanordnung 1, ist nach 1 ein zusätzliches Zwischenstück 12 in Form einer Unterlegscheibe oder einer Distanzscheibe vorgesehen. Ein eben solches Zwischenstück 12 befindet sich am zweiten Ende der Schraubverbindung, zwischen den Stirnseiten der Entkopplungshülse 9b und der Befestigungshülse 8 sowie dem Gegenstück 7 des Befestigungselementes 6. Nach 1 entspricht das Gegenstück 7 einem Schraubenkopf, kann aber je nach Ausgestaltung des Befestigungselementes 6 ebenso als Mutter ausgebildet sein.
In 2 ist die Befestigungshülse 8 mit den endseitig aufgebrachten schwingungsdämpfenden Entkopplungshülsen 9a, 9b der Befestigungsanordnung 1 perspektivisch dargestellt, mittels der die schwingungstechnische Entkopplung des Verdichtergehäuses 4 vom Motorgehäuse 2 erfindungsgemäß sichergestellt wird. Die Befestigungshülse 8 und die Entkopplungshülsen 9a, 9b sind zueinander koaxial zusammengefügt. Durch die gleichen äußeren Radien der Befestigungshülse 8 und der inneren Mantelfläche der hohlzylinderförmigen Entkopplungshülsen 9a, 9b sind die Entkopplungselemente 9a, 9b passgenau um das Stabilisierungselement 8 angeordnet. Die Elemente sind über eine Presspassung miteinander verbunden. Die flanschförmigen Auskragungen 10 der axialen Enden der Entkopplungshülsen 9a, 9b sind in einander entgegengesetzten Richtungen entlang der Längsachse 11 der Anordnung ausgerichtet. Die Stirnflächen des Flansches 10 und der Deckfläche des hohlzylinderförmigen Stabilisierungselementes 8 sind im nicht dargestellten montierten Zustand der Befestigungsanordnung 1 bündig angeordnet und bilden gemeinsam eine ebene Fläche. Die Flansche 10 bilden den Abschluss der Entkopplungshülsen 9a, 9b und damit den Übergang zu benachbart angeordneten Komponenten.
3 zeigt in Analogie zu 1 die erfindungsgemäße Befestigungsanordnung im montierten Zustand in perspektivischer Ansicht. Die Durchgangsbohrung 5 des Verdichtergehäuses 4 ist aus zwei in Richtung der Längsachse 11 der Befestigungsanordnung 1 ausgerichteten Befestigungsösen 13 ausgebildet. An den Radius der Innenfläche der Ösen angrenzend sind die Entkopplungshülsen 9a, 9b angeordnet, wobei die Entkopplungshülsen 9a, 9b bis zu ihrem Flansch 10 in die Ösen hineingeschoben sind. Der Flansch 10 bildet jeweils den Abschluss der Entkopplungshülsen 9a, 9b nach außen. Das Verdichtergehäuse 4 wird über einen durch das Stabilisierungselement 8 hindurch gesteckten Gewindestab als Befestigungselement 6 mit dem Motorgehäuse 2 verschraubt. Zwischen dem Motorgehäuse 2 sowie der als Gegenstück 7 ausgebildeten Mutter und den Flanschen 10 der Entkopplungshülsen 9a, 9b ist jeweils eine Unterlegscheibe als Zwischenstück 12 eingesetzt. Über die Mutter und den Gewindestab werden das Verdichtergehäuse 4 und das Motorgehäuse 2 innerhalb der Befestigungsanordnung 1 gegeneinander verspannt. In den Befestigungsösen des Verdichtergehäuses 4 ist somit eine Konstruktion aus einem elastischen Teil, den Entkopplungselementen 9a, 9b, ausgebildet aus dünnwandigen Kunststoff- oder Elastomer-Hülsen, und einer Stahlhülse, dem Stabilisierungselement 8, integriert, die als zusammenwirkende Einheit in die Aufhängung 5 des Verdichtergehäuses 4 eingeführt sind. Der elastische Teil entkoppelt die Befestigungsösen des Verdichters vom Gewindestab beziehungsweise einer Befestigungsschraube und dient der Schwingungsdämpfung. Die Stahlhülse überträgt als Stabilisierungselement 8 die Schraubenkraft, ohne die Entkopplung durch die elastischen Entkopplungselemente 9a, 9b zu belasten und stützt die Befestigungsanordnung 1 bezüglich axial aufgebrachter Kräfte der Schraubverbindung. Die Befestigungsanordnung 1 ist für die Aufnahme hoher Kräfte in allen Richtungen, einschließlich hoher Scherkräfte, geeignet, die insbesondere bei seitlich am Motor befestigten Komponenten auftreten. Für die elastischen Entkopplungselemente 9a, 9b wird ein Material verwendet, das bei sehr kleinen Außenmaßen hochfrequente Schwingungen entkoppelt und trotzdem die Anforderungen an die Schwingfestigkeit bei gleichzeitiger Temperaturbeanspruchung und minimalem Platzbedarf erfüllt. Für die Befestigung von elektrisch angetriebenen Verdichtern oder anderen am Motor befestigten Komponenten ist ein Einsatzbereich bis 140°C Voraussetzung.
4 zeigt die Ausgestaltung eine Befestigungsanordnung 1 mit Schraubelementen, schwingungsdämpfenden Entkopplungselementen 9a, 9b und einer mehrteiligen Befestigungshülse 8, 8a, 8b in Schnittdarstellung. Die Befestigungshülse 8, 8a, 8b ist dreiteilig ausgeführt, wobei die Segmente in Richtung der Längsachse 11 der Befestigungsanordnung 1 nebeneinander angeordnet sind. Das Mittelsegment der Befestigungshülse 8 befindet sich dabei mittig zwischen den beiden äußeren Teilsegmenten der Befestigungshülse 8a, 8b und ist als Hohlzylinder ausgebildet. Der Hohlzylinder weist sowohl einen konstanten Radius der Innenfläche als auch einen konstanten Radius der Außenfläche auf. Die jeweils an den Enden des Mittelsegmentes der Befestigungshülse 8 angeordneten äußeren Segmente der Befestigungshülse 8a, 8b werden bei der Montage der Befestigungsanordnung 1 über die axialen Enden des Mittelsegmentes geschoben. Auf der Innenfläche der ebenfalls hohlzylindrisch ausgebildeten äußeren Teilsegmente ist ein Absatz vorgesehen, der durch Flächen mit zwei unterschiedlichen Radien definiert ist. Dabei entspricht der Radius der ersten Innenfläche dem Radius der äußeren Fläche des Mittelsegmentes der Befestigungshülse 8. Der Radius der zweiten den Absatz definierenden Fläche der äußeren Teilsegmente der Befestigungshülse 8a, 8b ist kleiner als der Radius der ersten Fläche und entspricht bevorzugt dem Radius der Innenfläche des Mittelsegmentes, sodass die Innenfläche im montierten Zustand der Befestigungshülse 8, 8a, 8b einen konstanten Radius über der gesamten Länge aufweist. Beim Vorgang des Montierens der Befestigungshülse 8, 8a, 8b werden die äußeren Teilsegmente mit den größeren Radien auf das Mittelsegment aufgesteckt. Die Endlage der Segmente ist erreicht, wenn die Stirnseiten des Mittelsegmentes der Befestigungshülse 8 die Anschläge auf der Innenseite der äußeren Teilsegmente der Befestigungshülse 8a, 8b berühren. Die derartige Verbindung der Segmente ermöglicht die Aufnahme der über das die Befestigungshülse 8, 8a, 8b axial durchdringende Befestigungselement 6 axial aufgebrachten Kräfte der Befestigungsanordnung 1. Die äußeren Teilsegmente der Befestigungshülse 8a, 8b sind zudem vorteilhaft derart geformt, dass sie die Funktion der Zwischenstücke 12 zwischen den Flanschen 10 der Entkopplungselemente 9a, 9b und dem Befestigungspunkt 2 beziehungsweise dem Gegenstück 7 der Schraubelemente erfüllen. Jeweils ein Zwischenstück 12 sowie ein äußeres Teilsegment der Befestigungshülse 8a, 8b des mehrteiligen Stabilisierungselementes 8 sind als ein Teilstück ausgebildet, wobei das hohlzylindrische Segment des Stabilisierungselementes 8a, 8b an der Aufnahmeöffnung 5 endseitig in axialer Richtung jeweils radial abkragend einen Flansch als Zwischenstück 12 aufweist. Das Entkopplungselement 9a, 9b ist als Beschichtung auf dem äußeren Teilsegment des Stabilisierungselementes 8a, 8b ausgebildet. Durch die einteilige Ausgestaltung des äußeren Teilsegmentes der Befestigungshülse 8a, 8b mit integrierten Zwischenstücken 12 in Verbindung mit der auf den Außenflächen der Teilsegmente direkt aufgebrachten Entkopplungselemente 9a, 9b wird die Anzahl der Komponenten der Befestigungsanordnung 1 minimiert und deren Montage erleichtert.
Mit der erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung werden vom Verdichter ausgestrahlte Geräusche außerhalb und innerhalb des Fahrzeuges reduziert. Die Geräuschabstrahlung des an dem Motorgehäuse 2 eines Kraftfahrzeuges angeordneten Verdichters wird minimiert, indem der Verdichter vom Motor schwingungstechnisch entkoppelt wird.
Bezugszeichenliste

1: Befestigungsanordnung
2: Befestigungspunkt, Motorgehäuse
3: Sackloch
4: Kältemittelverdichter, Verdichtergehäuse
5: Aufnahmeöffnung, Durchgangsbohrung, Aufhängung
6: Befestigungselement
7: Gegenstück
8, 8a, 8b: Stabilisierungselement, Befestigungshülse
8: Mittelsegment der Befestigungshülse
8a, 8b: äußeres Teilsegment der Befestigungshülse
9, 9a, 9b: Entkopplungselement, Entkopplungshülse
10: Flansch, Auskragung
11: Längsachse
12: Zwischenstück
13: Befestigungsöse

Claims

Befestigungsanordnung (1) zur Schwingungsentkopplung für einen Kältemittelverdichter (4) in Kraftfahrzeugen, aufweisend – eine am Kältemittelverdichter (4) ausgebildete Aufnahmeöffnung (5), in welcher ein Entkopplungselement (9) aus schwingungsdämpfendem Material angeordnet ist, – ein Stabilisierungselement in Form einer in axialer Richtung steifen hohlzylindrischen Befestigungshülse (8), – ein Befestigungselement (6), welches die Befestigungshülse (8) axial durchdringend und über ein Gegenstück (7) mit einem Befestigungspunkt (2) am Kraftfahrzeug kraftschlüssig verbunden angeordnet ist, wobei das Entkopplungselement (9) an der Aufnahmeöffnung (5) endseitig in axialer Richtung jeweils radial abkragend einen Flansch (10) für eine formschlüssige Aufnahme des Kältemittelverdichters (4) aufweist und an den Stirnseiten des Entkopplungselementes (9) jeweils ein Zwischenstück (12) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass – die Befestigungshülse (8) mehrteilig ausgeführt ist und ein Mittelsegment (8) sowie äußere Teilsegmente (8a, 8b) aufweist, – die äußeren Teilsegmente (8a, 8b) an der Aufnahmeöffnung (5) endseitig in axialer Richtung radial abkragend einen Flansch als Zwischenstück (12) aufweisen, sodass jeweils ein äußeres Teilsegment (8a, 8b) und ein Zwischenstück (12) als ein Teilstück ausgebildet sind und – das Entkopplungselement (9) als Beschichtung auf den äußeren Teilsegmenten (8a, 8b) ausgebildet ist.
Befestigungsanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungshülse (8) aus drei Segmenten ausgebildet ist und die Segmente in axialer Richtung entlang der Längsachse der Befestigungsanordnung (1) nebeneinander ausgerichtet angeordnet sind.
Befestigungsanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittelsegment (8) mittig zwischen den äußeren Teilsegmenten (8a, 8b) angeordnet ist und einen konstanten Radius der Innenfläche sowie einen konstanten Radius der Außenfläche aufweist.
Befestigungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils auf der Innenfläche der äußeren Teilsegmente (8a, 8b) ein Absatz vorgesehen ist, welcher durch Flächen mit zwei unterschiedlichen Radien definiert ist.
Befestigungsanordnung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius der ersten Innenfläche der äußeren Teilsegmente (8a, 8b), welche den Absatz definiert, dem Radius der äußeren Fläche des Mittelsegmentes (8) entspricht, sodass die an den Enden des Mittelsegmentes (8) angeordneten äußeren Teilsegmente (8a, 8b) über die axialen Enden des Mittelsegmentes (8) schiebbar ausgebildet sind.
Befestigungsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius der zweiten den Absatz definierenden Fläche der äußeren Teilsegmente (8a, 8b) kleiner ist als der Radius der ersten Fläche und dem Radius der Innenfläche des Mittelsegmentes (8) entspricht, sodass die Innenfläche der Befestigungshülse (8) einen konstanten Radius über der gesamten Länge aufweist.