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Die Erfindung betrifft eine Motorlagerung für einen Motor, insbesondere einen Motor eines Ventilators eines Fahrzeugklimageräts.
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Fahrzeugklimageräte dienen der Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums. Sie können als Heizungsgeräte, Lüftungsgeräte oder Klimaanlagen ausgeführt sein.
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Motorlagerungen für Motoren eines Ventilators für Fahrzeugklimageräte müssen derart ausgelegt sein, dass sie eine genügend stabile Lagerung des Motors mitsamt des Ventilators ermöglichen, sodass der Ventilator nicht gegen Gehäuseteile schlägt. Hierzu ist eine möglichst steife und bewegungsarme Lagerung des Motors notwendig.
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Gleichzeitig dient die Motorlagerung jedoch auch zur Dämpfung der durch den Motor, beispielsweise durch Unwuchten, verursachten Vibrationen. Diese sollen nach Möglichkeit nicht auf das Gehäuse des Fahrzeugklimageräts oder auf andere fest mit der Karosserie verbundenen Bauteile übertragen werden, da sie zu störender Geräuschbildung führen. Insbesondere ist die Übertragung hochfrequenter Vibrationen des Motors höherer Ordnung, beispielsweise der 12. Ordnung, nicht erwünscht.
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Zur Lagerung des Motors sind eine Vielzahl von Lösungen bekannt, die größtenteils auf ein ringförmiges Dämpfungselement zurückgreifen, das zwischen Motor und Gehäuse vorgesehen ist. Diese weisen jedoch eine große Anlagefläche auf, die die Übertragung von Schwingungen begünstigen. Gleichzeitig werden sie durch Scher- und Zugspannungen beansprucht, die das Dämpfungsmaterial schnell altern lassen.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Motorlagerung bereitzustellen, die auf einfache und andauernd zuverlässige Weise eine stabile und geräuscharme Lagerung des Motors samt Ventilator eines Fahrzeugklimageräts gewährleistet.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Motorlagerung für einen Motor, insbesondere für einen Motor eines Ventilators eines Fahrzeugklimageräts, mit einem Rahmen, einem Träger, der mit dem Rahmen zumindest in einem Verbindungsbereich teilweise überlappt, und mehreren Dämpfungselementen, die zwischen dem Rahmen und dem Träger im Verbindungsbereich vorgesehen sind, wobei der Träger am Rahmen durch die Dämpfungselemente gehalten ist. Durch den Einsatz mehrerer Dämpfungselemente kann die Kontaktfläche zwischen dem Träger und dem Rahmen verringert werden, wodurch die Übertragung von Vibrationen, insbesondere solche höherer Ordnungen, auf den Rahmen wirksam verhindert wird. Auf diese Weise ist eine sehr geräuscharme Lagerung des Motors möglich. Außerdem ist durch die Vielzahl der Dämpfungselemente eine bessere mechanische Fixierung des Motors und somit eine größere Stabilität des Ventilators gegeben.
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Beispielsweise ist der Träger zylinderförmig ausgeführt, wobei der Rahmen den Umfang des Querschnitts des Trägers umgibt und die Dämpfungselemente entlang des Umfangs des Trägers voneinander in Umfangsrichtung beabstandet angeordnet sind, sodass das Gewicht des Trägers mitsamt des Motors und des Ventilators über den Umfang des Trägers verteilt ist.
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Vorzugsweise ist der Träger im Wesentlichen kreiszylinderförmig, sodass eine einfache Montage des Trägers in den Rahmen ermöglicht wird.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Dämpfungselemente rotationssymmetrisch, insbesondere punktsymmetrisch, um eine Achse durch ihren gemeinsamen Schwerpunkt oder um den gemeinsamen Schwerpunkt angeordnet, wodurch eine gleichmäßige Verteilung der Kräfte auf die Dämpfungselemente entlang des Umfangs des Trägers ermöglicht wird.
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In einer Ausführungsvariante ist am Träger ein Motor mit einer Motorwelle angeordnet, wobei die Motorwelle durch den gemeinsamen Schwerpunkt der Dämpfungselemente verläuft, insbesondere stellt die Motorwelle die Symmetrieachse der Dämpfungselemente dar. Auf diese Weise ist eine besonders gleichmäßige Verteilung des Gewichts des Motors auf sämtliche Dämpfungselemente gewährleistet, was zur Stabilität des Motors und des Ventilators sowie geringen Geräuschentwicklung der Motorlagerung beiträgt.
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Vorzugsweise erstrecken sich vom Träger nach außen Vorsprünge und vom Rahmen nach innen Flanschabschnitte, die mit den Vorsprüngen in axialer Richtung überlappen, wobei die Dämpfungselemente je axial zwischen einem Vorsprung und dem mit dem Vorsprung überlappenden Flanschabschnitt vorgesehen sind. Dabei wird unter „in axialer Richtung überlappen“ verstanden, dass in einer Sicht entlang der Längsachse des Trägers die Vorsprünge von den Flanschabschnitten bzw. umgekehrt zumindest teilweise verdeckt werden. Durch die Ausbildung der Vorsprünge und Flanschabschnitte ist es möglich, die Dämpfungselemente gezielt und sicher zu lagern.
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Vorzugsweise liegt der gemeinsame Schwerpunkt des Motors und des Ventilators zwischen einer Ebene, die von den Vorsprüngen, und einer Ebene, die von den Flanschabschnitten gebildet wird, insbesondere liegt der gemeinsame Schwerpunkt auf der Symmetrieachse der Dämpfungselemente. Auf diese Weise wird ein Kippen des Gebläses bei Erschütterungen des Gehäuses, wie sie beim Fahren üblich sind, wirksam verhindert.
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Die Vorsprünge und/oder die Flanschabschnitte können wenigstens einen Zahn aufweisen, der sich in Richtung des überlappenden Flanschabschnitts und/oder Vorsprungs erstreckt, wobei sich der wenigstens eine Zahn ins Dämpfungselement erstreckt, insbesondere vollständig vom Dämpfungselement umgeben ist. Dabei wird unter „vom Dämpfungselement vollständig umgeben“ verstanden, dass das Dämpfungselement den Zahn an allen Seiten bis auf die Seite, die den Kontakt mit dem Vorsprung/dem Flanschabschnitt bildet, umgibt. Durch die Zähne kann die Bewegungsfreiheit des Motors bezüglich Bewegungen oder Drehungen weiter eingeschränkt werden.
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In einer Ausführungsform der Erfindung weisen die Dämpfungselemente eine Shore-Härte zwischen 15 und 50 Shore A, insbesondere zwischen 20 und 40 Shore A auf, wodurch die Absorption von höherfrequenten Vibrationen zuverlässig ermöglicht wird.
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Die Dämpfungselemente können aus einem thermoplastischen Elastomer, insbesondere Allruna® hergestellt sein, wodurch die Dämpfungseigenschaften der Dämpfungselemente weiter verbessert werden.
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In einer Ausführungsvariante liegt das Verhältnis der Dicke der Dämpfungselemente in Radialrichtung zur Höhe der Dämpfungselemente in Axialrichtung zwischen 0,5 und 2, insbesondere zwischen 0,6 und 1,2, wodurch Bewegungen oder Verdrehungen des Motors im Falle von Unwuchten vermieden werden. Dabei beziehen sich die Angaben Radialrichtung, Axialrichtung und Umfangsrichtung hier und im Folgenden auf die Längsachse des Trägers.
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Vorzugsweise liegt das Verhältnis der Breite der Dämpfungselemente in Umfangsrichtung zur Höhe der Dämpfungselemente in Axialrichtung zwischen 0,8 und 3, insbesondere zwischen 1 und 1,4, um ein Verdrehen des Motors im Falle einer Vergrößerung oder Verringerung der Motorgeschwindigkeit zu verhindern.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist in Umfangsrichtung zwischen den Dämpfungselementen wenigstens eine elastische Dichtung, insbesondere eine Gummilippe, vorgesehen, die entweder mit dem Träger oder dem Gehäuse in Kontakt steht, wodurch die Motorlagerung abgedichtet wird, ohne eine Brücke zu bilden, die Vibrationen übertragen könnte.
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Vorzugsweise weist die elastische Dichtung Rippen auf, die sich insbesondere quer zur Ausdehnung der Dichtung erstrecken, sodass eine hohe Steifigkeit der Dichtung erreicht wird.
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In einer Ausführungsvariante liegt in montierter Position der Motorlagerung der Träger mittels der Dämpfungselemente auf dem Rahmen auf, sodass die Dämpfungselemente durch das Gewicht des Motors mitsamt Ventilator lediglich auf Druck beansprucht werden. Beanspruchungen der Dämpfungselemente auf Zug oder Scherspannungen treten nicht auf, sodass ein schnelles Altern der Dämpfungselemente verhindert wird.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine erfindungsgemäße Motorlagerung im Längsschnitt, und
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2 die erfindungsgemäße Motorlagerung nach 1 im Querschnitt entlang der Achse II-II.
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In 1 ist eine Motorlagerung 10 im Schnitt dargestellt, die ein Gebläse 12 und ein Gehäuse 14 aufweist. Die dargestellte Orientierung der Motorlagerung 10 entspricht ihrer montierten Position im Fahrzeug, wobei der Pfeil in Richtung der Schwerkraft, das heißt zum Boden, zeigt.
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Das Gehäuse 14 weist einen Rahmen 16 und eine Blende 18 auf, die am Rahmen 16 befestigt ist.
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Im Rahmen 16 ist eine beispielsweise kreisförmige Ausnehmung ausgebildet.
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Weiterhin weist das Gebläse 12 einen Ventilator 20, der innerhalb des Gehäuses 14 vorgesehen ist, und einen Motor 22 mit einer Motorwelle 24 auf.
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Die Motorwelle 24 ist mit dem Ventilator 20 verbunden, sodass dieser vom Motor 22 angetrieben werden kann.
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Der Motor 22 ist in einem Träger 26 aufgenommen, welcher sich durch die Ausnehmung des Rahmens 16 erstreckt.
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Der Träger 26 ist zylinderförmig, beispielsweise kreiszylinderförmig, und weist eine Längsachse L auf. Auf diese Längsachse L wird im Folgenden Bezug genommen, wenn von einer Axial-, Radial- und/oder Umfangsrichtung die Rede ist.
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Der Bereich in radialer Richtung zwischen dem Rand der Ausnehmung des Rahmens 16 und dem Träger 26 kann als Verbindungsbereich gesehen werden.
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Wie in 2 zu erkennen, sind entlang des Umfangs des Querschnitts des Trägers 26 am Träger 26 Vorsprünge 30 vorgesehen, die sich radial nach außen erstrecken.
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Die Vorsprünge 30 sind entlang des Umfangs des Trägers 26 voneinander in Umfangsrichtung beabstandet angeordnet und beispielsweise an dem Ende des Trägers 26 vorgesehen, der sich im Gehäuse 14 befindet.
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Axial von den Vorsprüngen 30 beabstandet sind am Rahmen 16 Flanschabschnitte 32 vorgesehen. Die Flanschabschnitte 32 erstrecken sich radial vom Rand der Ausnehmung vom Rahmen 16 nach innen.
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Wie in 2 zu erkennen überlappen in axialer Richtung gesehen die Vorsprünge 30 mit den Flanschabschnitten 32, das heißt die Vorsprünge 30 decken die Flanschabschnitte 32 in der Ansicht nach 2 zumindest teilweise ab.
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Je ein Vorsprung 30 überlappt mit einem Flanschabschnitt 32, sodass Vorsprung 30 und Flanschabschnitt 32 somit einander zugeordnet sind.
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Von jedem der Vorsprünge 30 und/oder der Flanschabschnitte 32 kann sich wenigstens ein Zahn 34 in axialer Richtung zum zugeordneten Flanschabschnitt 32 oder Vorsprung 30 hin erstrecken.
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Der Zahn 34 ist beispielsweise stiftförmig mit einem rechteckigen Querschnitt, wobei selbstverständlich neben der Stiftform auch komplexere Formen und Querschnitte denkbar sind.
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Mit Bezug auf die Darstellung in 1 erstrecken sich die Zähne 34 der Vorsprünge 30 in axialer Richtung nach unten, diejenigen der Flanschabschnitte 32 in axialer Richtung nach oben.
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Zwischen jedem der Vorsprünge 30 und dem jeweils überlappenden Flanschabschnitt 32 ist ein Dämpfungselement 36 vorgesehen, über die der Träger 26 mit dem Rahmen 16 verbunden ist.
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Dabei können sich die Zähne 34 in das jeweilige Dämpfungselement 36 erstrecken bzw. werden ihre freiliegenden Seiten vollständig von dem jeweiligen Dämpfungselement 36 umgeben.
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Die Dämpfungselemente 36 sind, ebenso wie die Vorsprünge 30 und die Flanschabschnitte 32, entlang des Umfangs des Trägers 26 in Umfangsrichtung beabstandet angeordnet.
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Beispielsweise sind die Dämpfungselemente 36 rotationssymmetrisch um eine Achse durch ihren gemeinsamen Schwerpunkt angeordnet. Auch kann diese Achse der Längsachse L des Trägers 26 und/oder der Drehachse der Motorwelle 24 entsprechen.
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Ebenfalls ist es denkbar, dass die Dämpfungselemente 36 punktsymmetrisch um ihren gemeinsamen Schwerpunkt angeordnet sind.
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In der gezeigten Ausführungsform sind die Dämpfungselemente sowohl punktsymmetrisch als auch rotationssymmetrisch mit einem Symmetriewinkel von 180° um die Längsachse L angeordnet.
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Die Dämpfungselemente 36 können aus einem thermoplastischen Elastomer, beispielsweise Allruna® hergestellt sein.
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Sie können eine Shore-Härte zwischen 15 und 50 Shore A, insbesondere zwischen 20 und 40 Shore A aufweisen.
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Beispielsweise sind die Dämpfungselemente 36 im Wesentlichen rechteckig, wobei im Folgenden die Dicke T als ihre Ausdehnung in Radialrichtung, die Höhe H als ihre Ausdehnung in axialer Richtung und die Breite W als ihre Ausdehnung in Umfangsrichtung angesehen werden.
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Das Verhältnis der Breite W zur Höhe H, also Breite durch Höhe W/H, der Dämpfungselemente 36 kann zwischen 0,8 und 3, insbesondere zwischen 1 und 1,4 liegen.
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Auch kann das Verhältnis der Dicke T zur Höhe H, also Dicke durch Höhe T/H, zwischen 0,5 und 2, insbesondere zwischen 0,6 und 1,2 liegen.
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In Umfangsrichtung sind zwischen den Dämpfungselementen 36 elastische Dichtungen 38, insbesondere Gummilippen, vorgesehen, die den Zwischenraum zwischen dem Rand der Ausnehmung des Rahmens 16 und dem Träger 26, also Teile des Verbindungsbereiches, verschließen.
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Die Dichtungen 38 können am Träger 26 befestigt sein und kontaktieren den Rahmen 16 nicht. Selbstverständlich können die Dichtungen 38 auch am Rahmen 16 angebracht sein, jedoch kontaktieren sie in diesem Falle den Träger 26 nicht. Auf diese Weise wird ausgeschlossen, dass neben den Dämpfungselementen 36 eine weitere Verbindung zwischen dem Rahmen 16 und dem Träger 26 gebildet wird.
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Die elastischen Dichtungen 38 können weiterhin Rippen 40 aufweisen, die die Dichtungen 38 versteifen. Beispielsweise sind die Rippen 40 in Querrichtung der Dichtungen 38 angeordnet und bilden somit Querrippen.
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Während des Betriebs des Gebläses 12 und somit des Motors 22 wird eine Geräuschbildung im Innenraum aufgrund von Vibrationen des Fahrzeugklimagerätes durch die im Folgenden beschriebene Anordnung des Motors 22 verhindert.
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Der Motor 22 ist mittels des Trägers 26 und den Dämpfungselementen 36 am Rahmen 16 befestigt.
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Dabei liegt der gemeinsame Schwerpunkt S von Motor 22 und Ventilator 20 zwischen einer Ebene EV, die durch die Vorsprünge definiert ist, und einer Ebene EF, die durch die Flanschabschnitte definiert ist.
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Der gemeinsame Schwerpunkt der Dämpfungselemente 36 kann dabei dem Schwerpunkt S des Gebläses 12 entsprechen, das heißt dem gemeinsamen Schwerpunkt S des Motors 22 mitsamt der Motorwelle 24 und des Ventilators 20.
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Weiterhin kann die Motorwelle 24 so angeordnet sein, dass sie durch den gemeinsamen Schwerpunkt der Dämpfungselemente 36 verläuft und/oder die Symmetrieachse der Dämpfungselemente 36 darstellt.
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Zudem liegt in montierter Position der Motorlagerung 10, das heißt in der Position in Bezug auf die Schwerkraft, in der die Motorlagerung 10 im Fahrzeug verbaut ist, der Träger 26 auf den Dämpfungselementen 36 auf. Diese liegen wiederum auf dem Rahmen 16 auf.
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Durch eine derartige Anordnung und Lagerung des Motors 22 wird eine Übertragung von Vibrationen auf den Rahmen 16 und somit auf fest mit der Karosserie verbundene Bauteile vermieden. Insbesondere Vibrationen mit hohen Frequenzen, die hohen harmonischen Vibrationen des Motors 22 entsprechen werden durch die möglichst gering bemessene Auflagefläche des Trägers 26 auf den Dämpfungselementen 36 effektiv gedämpft.
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Die geringe Auflagefläche ergibt sich dadurch, dass die Dämpfungselemente 36 in Umfangsrichtung beabstandet voneinander vorgesehen sind.
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Die Dämpfung wird durch die passende Auswahl des Materials der Dämpfungselemente 36 weiter verbessert.
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Die symmetrische Anordnung der Dämpfungselemente 36 und die Anordnung des Schwerpunktes S des Gebläses 12 dienen dazu den Motor optimal mechanisch zu fixieren. Somit führen Unwuchten, die durch den Motor 22 verursacht werden, nicht dazu, dass der Ventilator 20 an der Blende 18 oder an anderen Teilen des Gehäuses 14 anschlägt.
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Auch die Geometrien der Dämpfungselementen 36 dienen der Stabilitätsverbesserung.
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Die die Anordnung des gemeinsamen Schwerpunktes S werden die Dämpfungselemente 36 lediglich auf Druck belastet, sodass sie vor einer schnellen Alterung geschützt werden.
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Durch die Dichtungen 38 wird die notwendige Abdichtung des Gebläses 12 von der Umgebung gewährleistet, da im Gehäuse 14 durch den Ventilator 20 ein erhöhter Druck erzeugt wird. Trotzdem können sich über die Dichtungen 38, da sie entweder mit dem Rahmen 16 oder dem Träger 26 verbunden sind, keine Vibrationen auf fest mit der Karosserie verbundene Teile übergehen, die zur Geräuschbildung führen würden.
