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Die Erfindung betrifft ein Befestigungsmodul zur Befestigung eines Gebläsemotors an einem Gehäuse sowie ein Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlagenmodul mit einem Befestigungsmodul.
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Aus dem Stand der Technik sind Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlagenmodule (kurz: HVAC-Module) bekannt, die einen Gebläsemotor aufweisen, welcher in einem Gehäuse des HVAC-Moduls stabil befestigt und gelagert sein muss, um eine Bewegung des Gebläsemotors zu verhindern, wenn beispielsweise Unwuchten vorliegen. Andernfalls könnte der Gebläsemotor mit einem Gehäuseteil in Kontakt kommen, was unerwünscht ist. Daher weist ein Befestigungsmodul typischerweise steife und bewegungsarme Lagerelemente auf, um den Gebläsemotor stabil zu lagern.
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Zudem soll das Befestigungsmodul die vom Gebläsemotor ausgehenden Geräusche dämpfen. Aufgrund der Drehung des Gebläsemotors kommt es zu hochfrequenten mechanischen Schwingungen, die auf angrenzende Bauteile übertragen werden können, beispielsweise das Gehäuse des HVAC-Moduls. Da die heutigen Kraftfahrzeuge, insbesondere Elektrofahrzeuge, geräuschärmer sind, können hochfrequente Schwingungen von einem Fahrzeuginsassen wahrgenommen werden. So können beispielsweise harmonische Schwingungen der zwölften Ordnung vom Fahrzeuginsassen wahrgenommen werden, die bei Gebläsemotoren mit zwölf Kommutatorbereichen auftreten. Zur Dämpfung dieser mechanischen Schwingungen höherer Ordnung werden im Stand der Technik typischerweise Dämpfungselemente eingesetzt, die weich und beweglich sind.
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Die Dämpfungselemente weisen demnach ein exakt entgegengesetztes Anforderungsprofil als die Lagerelemente auf.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Möglichkeiten bekannt, um den Gebläsemotor in einem Gehäuse möglichst schwingungsfrei und dennoch stabil zu lagern. Typischerweise wird ein durchgehender Elastomerring verwendet, über den der Gebläsemotor am Gehäuse anliegt. Der Elastomerring kann jedoch hochfrequente Vibrationen des Gebläsemotors, die strukturbedingt sind, nur sehr schlecht absorbieren, da dieser eine große Anlagefläche aufweist.
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Daher ist es aus dem Stand der Technik bekannt, eine Spritzgussmasse als Dämpfungselement zwischen dem Befestigungsmodul und dem Gehäuse des HVAC-Moduls vorzusehen, welches aus einem Material besteht, das weicher als ein Elastomer ist. Das weiche Material stellt eine bessere Dämpfung der strukturbedingten Vibrationen sicher, wohingegen die sichere Lagerung aufgrund des Abstands zwischen dem Befestigungsmodul und dem Gehäuse gewährleistet ist. Das Dämpfungselement unterliegt bei dieser Anordnung jedoch großen Scherkräften und Zugspannungen, weshalb das Dämpfungselement schnell altert. Dieser Effekt wird noch verstärkt, wenn gleichzeitig eine hohe Temperatur vorliegt. Aufgrund der schnellen Alterung des Dämpfungselements kann dieses mit der Zeit stärker komprimiert werden, sodass der Gebläsemotor mit dem Gehäuse in Berührung kommen kann.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Möglichkeit bereitzustellen, mit der ein Gebläsemotor in einem Gehäuse derart befestigt werden kann, dass die auftretenden Vibrationen, insbesondere die hochfrequenten Vibrationen, möglichst vollständig absorbiert werden und der Gebläsemotor dennoch dauerhaft sicher gelagert ist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Befestigungsmodul zur Befestigung eines Gebläsemotors an einem Gehäuse, insbesondere einem Gehäuse eines Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlagenmoduls eines Fahrzeugs, gelöst, wobei das Befestigungsmodul eine Trägerstruktur, die ausgebildet ist, um den Gebläsemotor zu tragen, und wenigstens ein erstes Entkopplungsmittel aufweist, das derart an der Trägerstruktur angeordnet ist, dass es eine mechanische Schwingung in einer ersten Richtung zwischen der Trägerstruktur und dem Gehäuse dämpft, wobei wenigstens ein zweites Entkopplungsmittel vorgesehen ist, das separat vom ersten Entkopplungsmittel ausgebildet und derart an der Trägerstruktur angeordnet ist, dass es eine mechanische Schwingung in einer zur ersten Richtung senkrechten Richtung zwischen der Trägerstruktur und dem Gehäuse dämpft.
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Der Grundgedanke der Erfindung ist es, die Dämpfung der auftretenden Schwingungen bzw. Vibrationen dadurch zu verbessern, dass verschiedene Entkopplungsmittel vorgesehen sind, die für die Dämpfung in verschiedenen Schwingungsrichtungen zuständig sind. Die jeweiligen Entkopplungsmittel können dabei auf ihr jeweiliges Anwendungsgebiet bzw. ihre jeweilige Schwingungsrichtung abgestimmt sein, um eine möglichst optimale Dämpfung der Schwingung in die ihr zugeordnete Schwingungsrichtung zu erreichen. Die auftretenden Schwingungen können so komponentenweise von den separat ausgeführten und unterschiedlichen Entkopplungsmitteln absorbiert werden. Hierdurch werden die an den jeweiligen Entkopplungsmitteln auftretenden Scherkräfte und Zugspannungen reduziert, wodurch die Entkopplungsmittel im Vergleich zum Stand der Technik deutlich langsamer altern. Der Gebläsemotor kann so dauerhaft sicher gelagert werden.
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Ein Aspekt sieht vor, dass das erste Entkopplungsmittel so angeordnet ist, dass das erste Entkopplungsmittel in die zweite Richtung nicht oder höchstens über seine Reibung wirkt. Ergänzend oder alternativ ist das zweite Entkopplungsmittel so angeordnet, dass das zweite Entkopplungsmittel in die erste Richtung nicht oder höchstens über seine Reibung wirkt. Das jeweilige Entkopplungsmittel dient somit nur zur Dämpfung der mechanischen Schwingung in der ihr zugeordneten Richtung. Eine Dämpfung in die nicht zugeordnete Richtung tritt nicht auf bzw. kann vernachlässigt werden, da die auftretenden Reibungskräfte im Vergleich zu den vom jeweils anderen Entkopplungsmittel aufgenommenen, über Formschluss eingeleiteten Kräften minimal sind und somit keine erwähnenswerte Dämpfung ermöglichen. Mit anderen Worten, das erste Entkopplungsmittel ist in Dämpfungsrichtung des zweiten Entkopplungsmittels nicht formschlüssig zwischen der Trägerstruktur und dem Gehäuse positioniert, sondern ist allenfalls über Reibschluss an der Trägerstruktur und/oder dem Gehäuse in dieser Dämpfungsrichtung gehalten. Dasselbe gilt für das zweite Entkopplungsmittel in Bezug auf die Dämpfungsrichtung des ersten Entkopplungsmittels.
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Gemäß einem weiteren Aspekt dämpft das erste Entkopplungsmittel eine mechanische Schwingung in axialer Richtung. Ergänzend oder alternativ dämpft das zweite Entkopplungsmittel eine mechanische Schwingung in radialer Richtung bezogen auf die Drehachse des Gebläsemotors. Bei einer im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildeten Trägerstruktur dämpft das zweite Entkopplungsmittel in radialer Richtung, da das zweite Entkopplungsmittel an der Trägerstruktur angeordnet ist. Sofern die Trägerstruktur nicht rotationssymmetrisch ausgebildet ist, kann das zweite Entkopplungsmittel Schwingungen bzw. Vibrationen in vertikaler Richtung dämpfen. Die axiale Richtung entspricht der Drehachse des Gebläsemotors, der an der Trägerstruktur angeordnet ist.
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Insbesondere sind mehrere erste Entkopplungsmittel und/oder mehrere zweite Entkopplungsmittel vorgesehen, die jeweils voneinander beabstandet sind. Hierdurch wird die Wirkfläche reduziert, über die die Entkopplungsmittel zwischen der Trägerstruktur und dem Gehäuse wirken. Bei den Entkopplungsmitteln handelt es sich demnach um lokale Entkopplungsmittel, über die die sichere Lagerung bzw. Befestigung des Gebläsemotors und gleichzeitig die Schwingungsdämpfung des Gebläsemotors möglich ist. Es lässt sich insbesondere die zwölfte harmonische Schwingung besser dämpfen, welche strukturbedingt ist, da keine großflächige Wirkfläche zwischen dem Gehäuse und dem Befestigungsmodul vorgesehen ist. Die Wirkfläche ist die Summe aller Anlageflächen der Entkopplungsmittel am Gehäuse und an der Trägerstruktur.
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Generell kann über die Anzahl der ersten Entkopplungsmittel und/oder der zweiten Entkopplungsmittel eingestellt werden, ob eine sichere Lagerung oder eine starke Vibrationsdämpfung im Vordergrund stehen soll. Je mehr Entkopplungsmittel vorgesehen sind, desto besser ist die Lagerung des Gebläsemotors. Mit steigender Anzahl der Entkopplungsmittel wird jedoch die Wirkfläche größer, sodass die Vibrationen über eine größere Fläche übertragen werden können, sofern sie nicht komplett absorbiert werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt sind die ersten Entkopplungsmittel und/oder die zweiten Entkopplungsmittel symmetrisch verteilt an der Trägerstruktur angeordnet, insbesondere gleichmäßig um die Drehachse des Gebläsemotors gemeinsam verteilt. Aufgrund der symmetrischen Verteilung ist es möglich, dass der Gebläsemotor, insbesondere eine Rotor-Baugruppe des Gebläsemotors, im Schwerpunktzentrum des Gebläsemotors angeordnet werden kann und dort sicher gelagert ist. Die Bewegung des Gebläsemotors im Betrieb lässt sich somit reduzieren, sofern der Gebläsemotor nicht ausbalanciert sein sollte. Hierdurch kann auf aufwendige Nacharbeiten des Gebläsemotors verzichtet werden, um etwaige Unwuchten zu beseitigen. Ferner kann ein Kippen des Gebläsemotors bei Erschütterungen des HVAC-Moduls oder bei Unwuchten des Gebläsemotors verhindert werden. Generell wird durch die symmetrische Anordnung der ersten Entkopplungsmittel und/oder der zweiten Entkopplungsmittel eine gleichmäßige Dämpfung und homogen lastverteilte Lagerung geschaffen.
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Ferner können bzw. kann zumindest ein Anschlagdämpfer, das erste Entkopplungsmittel und/oder das zweite Entkopplungsmittel mit einem gemeinsamen, insbesondere ringförmigen, Verbindungselement gekoppelt sein. Der Anschlagdämpfer dient als redundantes Sicherungsmittel, sofern das erste Entkopplungsmittel oder das zweiten Entkopplungsmittel eine Bewegung nicht mehr ausreichend dämpfen kann. In dem Fall ist sichergestellt, dass der Gebläsemotor trotzdem nicht mit einem Teil des Gehäuses in Kontakt kommt. Aufgrund des Verbindungselements verbleiben bzw. verbleibt der Anschlagdämpfer, das erste Entkopplungsmittel und/oder das zweite Entkopplungsmittel an der vorgesehenen Position. Das Verbindungselement kann an der Trägerstruktur oder am Gehäuse befestigt sein, wodurch die positionsgenaue Lagerung in Bezug auf die Trägerstruktur oder das Gehäuse gewährleistet ist. Generell lässt sich aufgrund des Verbindungselements die symmetrische Anordnung der mehreren ersten Entkopplungsmittel und/oder der mehreren zweiten Entkopplungsmittel in einfacher Weise sicherstellen und für eine einfache Montage sorgen.
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Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass das erste Entkopplungsmittel und/oder das zweite Entkopplungsmittel separat von der Trägerstruktur ausgebildet sind bzw. ist. Alternativ können bzw. kann das erste Entkopplungsmittel und/oder das zweite Entkopplungsmittel an die Trägerstruktur angespritzt sein, insbesondere in einem Zweikomponenten-Spritzgießverfahren, wodurch sich die Kosten der Herstellung entsprechend reduzieren. Generell kann ein Material für die Entkopplungsmittel verwendet werden, das bessere Dämpfungseigenschaften und Alterungseigenschaften als das Material der Trägerstruktur aufweist. Beispielsweise können bzw. kann das erste Entkopplungsmittel und/oder das zweite Entkopplungsmittel aus einem Nitrilkautschuk (NBR) oder einem Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) ausgebildet sein. Sofern das erste Entkopplungsmittel und/oder das zweite Entkopplungsmittel angespritzt sind bzw. ist, kann ein thermoplastisches Elastomer als Material verwendet werden, beispielsweise Allruna®. Die Trägerstruktur kann dagegen aus einem steiferen Material ausgebildet sein.
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Insbesondere weist die Trägerstruktur wenigstens einen Vorsprung auf, mit dem das erste Entkopplungsmittel oder das zweite Entkopplungsmittel gekoppelt ist, das eine korrespondierende Ausnehmung aufweist. Über den Vorsprung und die korrespondierende Ausnehmung ist sichergestellt, dass das entsprechende Entkopplungsmittel an einer vordefinierten Position an der Trägerstruktur angeordnet ist. Des Weiteren ist der Vorsprung vom ersten oder zweiten Entkopplungsmittel im Wesentlichen umgeben, da lediglich der Übergang vom Vorsprung zur Trägerstruktur nicht mit dem Entkopplungsmittel in Kontakt steht. Es liegt demnach eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Vorsprung und dem Entkopplungsmittel in einer zur ersten Richtung senkrechten Richtung vor. Der Vorsprung kann vorzugsweise einstückig mit der Trägerstruktur ausgebildet sein.
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Es können ferner mehrere Vorsprünge vorgesehen sein, wobei erste Vorsprünge für die mehreren ersten Entkopplungsmittel und zweite Vorsprünge für die mehreren zweite Entkopplungsmittel vorgesehen sind.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Trägerstruktur eine Trägerplatte und einen die Trägerplatte umgebenden Trägerrahmen, an dem das erste Entkopplungsmittel und/oder das zweite Entkopplungsmittel angeordnet sind bzw. ist, insbesondere wobei die Trägerplatte und der Trägerrahmen einstückig ineinander übergehen. Sofern die Trägerstruktur zweiteilig ausgebildet ist, kann der Trägerrahmen aus einem weicheren Material als die Trägerplatte bestehen, sodass der Trägerrahmen zusätzlich zu den Entkopplungsmitteln zur Dämpfung der Schwingungen beitragen kann. Die Trägerplatte dient zur Lagerung des Gebläsemotors, weswegen die Trägerplatte aus einem steiferen Material gebildet ist, das das höhere Gewicht des Gebläsemotors tragen kann. Bei der einteiligen Ausführung der Trägerstruktur erleichtert sich die Herstellung und die Montage des Befestigungsmoduls entsprechend, da der Trägerrahmen nicht zusätzlich mit der Trägerplatte verbunden werden muss.
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Insbesondere weist die Trägerstruktur einen Aufnahmeabschnitt für den Gebläsemotor auf, der einstückig mit der Trägerstruktur ausgebildet ist, insbesondere wobei der Aufnahmeabschnitt senkrecht von der Trägerplatte absteht, sodass der Gebläsemotor vertikal angeordnet werden kann. Der Gebläsemotor kann in einfacher Weise mit der Trägerstruktur gekoppelt werden, indem er in den Aufnahmeabschnitt eingesetzt oder eingesteckt wird.
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Generell kann der Gebläsemotor über das Befestigungsmodul in vertikaler oder horizontaler Drehrichtung in Bezug auf das HVAC-Modul angeordnet werden. Da die Dämpfung der auftretenden Schwingungen über die zwei unterschiedlichen Entkopplungsmittel erfolgt, die in unterschiedlichen Schwingungsrichtungen absorbieren und dämpfen, ist sichergestellt, dass eine Dämpfung der auftretenden Schwingungen unabhängig von der Anordnung des Gebläsemotors mit ein- und demselben Befestigungsmodul erfolgen kann.
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Ein weiterer Aspekt sieht eine Dichtungslippe vor, die an der Trägerstruktur angeordnet ist und derart am Gehäuse anliegt, dass ein Luftspalt zwischen der Trägerstruktur und dem Gehäuse durch die Dichtungslippe geschlossen wird. Die Dichtungslippe dichtet den Bereich zwischen der Trägerstruktur und dem Gehäuse ab, sodass der Gebläsemotor von der äußeren Umgebung geschützt ist. Des Weiteren können sich keine Schallwellen über Luftspalte zwischen dem Gehäuse und der Trägerstruktur ausbreiten, wodurch störende Geräusche minimiert werden. Die Dichtungslippe weist typischerweise eine deutlich geringere Härte als die Entkopplungsmittel auf, sodass die Dichtungslippe das Dämpfungsverhalten der Entkopplungsmittel nicht beeinflusst.
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Ferner kann das erste Entkopplungsmittel ein Dicken-Höhen-Verhältnis zwischen 0,5 und 2 aufweisen, insbesondere zwischen 0,6 und 1,2, wobei die Dicke auf die Radialrichtung und die Höhe auf die Axialrichtung bezogen sind. Ergänzend oder alternativ weist das erste Entkopplungsmittel ein Breiten-Höhen-Verhältnis zwischen 0,8 und 3 auf, insbesondere zwischen 1 und 1,4. Die Breite bezieht sich auf die Umfangsrichtung. Diese Verhältnisse sind ausreichend, um die gewünschte Dämpfung und sichere Lagerung zu erzielen, auch wenn das erste Entkopplungsmittel aus einem weicheren Material ausgebildet ist.
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Die Breite des ersten Entkopplungsmittels ist vorzugsweise größer als dessen Höhe, um eine Drehen des Gebläsemotors zu verhindern, wenn dieser beispielsweise beschleunigt oder abbremst.
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Das zweite Entkopplungsmittel kann ferner in analoger Weise zum ersten Entkopplungsmittel ausgebildet sein. In seiner Einbauposition ist das zweite Entkopplungsmittel jedoch im Vergleich zum ersten Entkopplungsmittel um 90° gedreht, da es die mechanischen Schwingungen dämpft, die senkrecht zu den mechanischen Schwingungen sind, die vom ersten Entkopplungsmittel gedämpft werden.
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Alternativ kann das zweite Entkopplungsmittel eine im Querschnitt winkelige Form aufweisen, insbesondere rechtwinklig oder im Querschnitt L-förmig sein. Hierdurch ergibt sich eine einfache Ausführung des zweiten Entkopplungsmittels, um dieses sicher lagern zu können und die Dämpfung der mechanischen Schwingung in die zweite Richtung zu gewährleisten.
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Das erste Entkopplungsmittel und/oder das zweite Entkopplungsmittel können bzw. kann ferner eine Härte zwischen 15 und 50 Shore A aufweisen, insbesondere zwischen 20 und 40 Shore A. Diese Härte ist vorteilhaft, um die hochfrequenten mechanischen Schwingungen wirkungsvoll dämpfen zu können und gleichzeitig die sichere Lagerung des Gebläsemotors zu gewährleisten.
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Ferner wird die Aufgabe durch ein Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlagenmodul gelöst, das ein Befestigungsmodul der zuvor genannten Art sowie ein Gehäuse umfasst, wobei das erste Entkopplungsmittel an einer axialen Anlagefläche des Gehäuses anliegt und/oder das zweite Entkopplungsmittel an einer vertikalen oder radialen Anlagefläche des Gehäuses anliegt. Die zuvor genannten Vorteile hinsichtlich der Dämpfungseigenschaften aufgrund der separat ausgebildeten Entkopplungsmittel lassen sich auf das HVAC-Modul in analoger Weise übertragen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist das erste Entkopplungsmittel so angeordnet, dass es in die zweite Richtung nicht oder höchstens über seine Reibung wirkt. Ergänzend oder alternativ ist das zweite Entkopplungsmittel so angeordnet, dass es in die erste Richtung nicht oder höchstens über seine Reibung wirkt. Das jeweilige Entkopplungsmittel ist demnach derart ausgebildet, dass es lediglich in eine vordefinierte Richtung wirkt, um die Komponente der auftretenden Schwingungen wirkungsvoll zu dämpfen, die in diese Richtung wirkt. Hierdurch ist sichergestellt, dass das erste Entkopplungsmittel und das zweite Entkopplungsmittel zusammen die auftretenden Schwingungen wirkungsvoll dämpfen können.
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Insbesondere sind bzw. ist das erste Entkopplungsmittel und/oder das zweite Entkopplungsmittel an das Gehäuse angespritzt. Hierdurch ist eine einfache Herstellung und Montage des HVAC-Moduls gewährleistet, da die Entkopplungsmittel beispielsweise in einem Zweikomponenten-Spritzgießverfahren an das Gehäuse angespritzt werden können. Eine nachträgliche Montage separat hergestellter Entkopplungsmittel ist nicht nötig.
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Ferner kann wenigstens ein Vorsprung an der axialen Anlagefläche vorgesehen sein, mit dem das erste Entkopplungsmittel oder das zweite Entkopplungsmittel gekoppelt ist, das eine korrespondierende Ausnehmung aufweist. Das erste Entkopplungsmittel kann demnach am Gehäuse befestigt sein, wodurch die relative Position des ersten Entkopplungsmittels in Bezug auf das Gehäuse festgelegt ist. Dies gilt in analoger Weise für das zweite Entkopplungsmittel.
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Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine schematische Schnittansicht durch ein erfindungsgemäßes Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlagenmodul gemäß einer ersten Ausführungsform,
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2 eine perspektivische Ansicht der Anordnung der Entkopplungsmittel in einem erfindungsgemäßen Befestigungsmodul gemäß einer zweiten Ausführungsform,
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3 eine Perspektivansicht eines Entkopplungsmittels,
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4 eine Perspektivansicht eines geschnittenen Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlagenmoduls gemäß einer dritten Ausführungsform, und
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5 eine Perspektivansicht der Unterseite eines erfindungsgemäßen Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlagenmoduls.
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In 1 ist ein Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlagenmodul 10 gezeigt, das im Folgenden mit HVAC-Modul 10 abgekürzt wird. Das HVAC-Modul 10 umfasst ein Gehäuse 12, einen Gebläsemotor 14 sowie ein Befestigungsmodul 16. Über das Befestigungsmodul 16 ist der Gebläsemotor 14 im Gehäuse 12 des HVAC-Moduls 10 schwingungsdämpfend gelagert.
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Das Befestigungsmodul 16 weist eine Trägerstruktur 18 auf, die in der gezeigten Ausführungsform eine Trägerplatte 20, einen Trägerrahmen 22 sowie einen Aufnahmeabschnitt 24 umfasst. Der Aufnahmeabschnitt 24 dient zur Aufnahme des Gebläsemotors 14, sodass der Gebläsemotor 14 von der Trägerstruktur 18 getragen werden kann. In der gezeigten Ausführungsform ist der Aufnahmeabschnitt 24 durch eine topfförmige Wandung ausgebildet, die senkrecht von der Trägerplatte 20 absteht. Der Gebläsemotor 14 lässt sich am Befestigungsmodul 16 derart anordnen, dass er eine vertikale Drehachse D hat, mit der der Gebläsemotor 14 ein Gebläserad 26 antreiben kann. Die Drehachse D ist somit im Wesentlichen senkrecht zur Ausrichtung der Trägerplatte 20.
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Der Aufnahmeabschnitt 24 kann ferner durch Stifte ausgebildet sein, die senkrecht von der Trägerplatte 20 abstehen und einen Aufnahmeraum für den Gebläsemotor 14 definieren, in den der Gebläsemotor 14 eingesetzt wird. Alternativ können die Stifte in entsprechende Öffnungen im Gebläsemotor 14 eingreifen, um diesen zu lagern.
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In der gezeigten Ausführungsform ist die Trägerstruktur 18 einteilig ausgebildet, sodass die Trägerplatte 20, der Trägerrahmen 22 sowie der Aufnahmeabschnitt 24 einstückig miteinander verbunden sind. Beispielsweise kann die Trägerstruktur 18 in einem Spritzgussverfahren aus einem Kunststoff hergestellt sein.
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Die Trägerstruktur 18 wirkt ferner mit dem Gehäuse 12 des HVAC-Moduls 10 über erste Entkopplungsmittel 28 und zweite Entkopplungsmittel 30 zusammen, von denen in der Schnittansicht jeweils eins dargestellt ist.
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Die ersten Entkopplungsmittel 28 und die zweiten Entkopplungsmittel 30 liegen jeweils an der Trägerstruktur 18 derart an, dass die im Betrieb des Gebläsemotors 14 entstehenden Vibrationen bzw. mechanischen Schwingungen über die Entkopplungsmittel 28, 30 gedämpft werden können. Ferner dienen die Entkopplungsmittel 28, 30 dazu, das Befestigungsmodul 16, insbesondere den Gebläsemotor 14, positionsgetreu in Bezug auf das Gehäuse 12 zu lagern.
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Die ersten Entkopplungsmittel 28 und die zweiten Entkopplungsmittel 30 sind vorzugsweise aus einem dämpfenden Material ausgebildet, beispielsweise einem weichen Kunststoff, sodass sie die entstehenden mechanischen Schwingungen dämpfen können, wie nachfolgend noch erläutert wird.
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Die ersten Entkopplungsmittel 28 und die zweiten Entkopplungsmittel 30 sind separat voneinander ausgebildet und jeweils beabstandet zueinander angeordnet. Es handelt sich demnach um lokale Entkopplungsmittel 28, 30, da die Entkopplungsmittel 28, 30 nicht durchgehend an der Trägerstruktur 18 anliegen.
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Die Trägerstruktur 18 weist gemäß 1 eine erste Anlagefläche 32 auf, an der jeweils eine erste Seite der ersten Entkopplungsmittel 28 anliegt, wie in 1 gezeigt. Die erste Anlagefläche 32 der Trägerstruktur 18 erstreckt sich in eine Richtung, die senkrecht zur Drehachse D ist. Die erste Anlagefläche 32 ist in der gezeigten Ausführungsform an der Trägerplatte 20 ausgebildet.
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Über eine zweite, zur ersten Seite entgegengesetzten Seite des ersten Entkopplungsmittels 28 liegt das erste Entkopplungsmittel 28 an einer axialen Anlagefläche 34 des Gehäuses 12 an, die parallel zur ersten Anlagefläche 32 verläuft und ihr gegenüberliegt.
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Das erste Entkopplungsmittel 28 ist demnach zwischen zwei Anlageflächen 32, 34 formschlüssig angeordnet, die jeweils senkrecht zur Drehachse D des Gebläsemotors 14 ausgerichtet sind. Das erste Entkopplungsmittel 28 wirkt somit in eine erste Richtung, die auch als axiale Richtung bezeichnet werden kann, da die erste Richtung parallel zur Drehachse D des Gebläsemotors 14 ist.
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Die Trägerstruktur 18 weist ferner wenigstens einen Vorsprung 36 auf, der in der gezeigten Ausführungsform einteilig mit der Trägerplatte 20 ausgebildet ist. Der Vorsprung 36 steht senkrecht von der ersten Anlagefläche 32 in Richtung des ersten Entkopplungsmittels 28 ab und greift in eine Ausnehmung 38 des ersten Entkopplungsmittels 28 ein. Der Vorsprung 36 erstreckt sich somit in axialer Richtung. Hierdurch lässt sich das erste Entkopplungsmittel 28 in einer vordefinierten Position an der Trägerstruktur 18 befestigen. Die Ausnehmung 38 ist derart im ersten Entkopplungsmittel 28 ausgebildet, dass sie den Vorsprung 36 im Wesentlichen umschließt, also von allen Seiten bis auf die Seite, über die der Vorsprung 36 in die Trägerstruktur 18 übergeht.
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Alternativ kann das Gehäuse 12 den wenigstens einen Vorsprung 36 aufweisen, sodass das erste Entkopplungsmittel 28 mit dem Gehäuse 12 gekoppelt ist.
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Das erste Entkopplungsmittel 28 liegt in der gezeigten Ausführungsform an der axialen Anlagefläche 34 des Gehäuses 12 lediglich an, sodass über das erste Entkopplungsmittel 28 mechanische Schwingungen nur in axialer Richtung gedämpft werden. In einer zur axialen Richtung senkrechten Richtung wirkt das erste Entkopplungsmittel 28 lediglich über seine Reibung mit der ersten Anlagefläche 32 und der axialen Anlagefläche 34 zusammen. Diese Dämpfungsbeiträge sind jedoch minimal und können vernachlässigt werden.
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Das Befestigungsmodul 16 hat, wie eingangs erwähnt, mehrere erste Entkopplungsmittel 28, die jeweils an einer von mehreren ersten Anlageflächen 32 und an einer von mehreren axialen Anlageflächen 34 anliegen. Die ersten Entkopplungsmittel 28 können allesamt über Vorsprünge 36 an der Trägerstruktur 18 oder am Gehäuse 12 angeordnet sein.
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Das in 1 gezeigte zweite Entkopplungsmittel 30 liegt über eine erste Seite an einer zweiten Anlagefläche 40 der Trägerstruktur 18 an, die parallel zur Drehachse D verläuft. Die zweite Anlagefläche 40 ist am Trägerrahmen 22 der Trägerstruktur 18 ausgebildet. Mit der zur ersten Seite entgegengesetzten Seite liegt das zweite Entkopplungsmittel 30 an einer radialen Anlagefläche 42 des Gehäuses 12 an. Das zweite Entkopplungsmittel 30 ist demnach zwischen zwei Anlageflächen 40, 42 angeordnet und formschlüssig gehalten, die jeweils parallel zur Drehachse D des Gebläsemotors 14 verlaufen.
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Generell wirkt das zweite Entkopplungsmittel 30 in eine zweite Richtung, die senkrecht zur ersten Richtung ist, sodass über das zweite Entkopplungsmittel 30 mechanische Schwingungen oder Komponenten der Schwingungen gedämpft werden können, die sich in der zweiten Richtung ausbreiten. Bei der zweiten Richtung handelt es sich um eine radiale Richtung zur Drehachse D.
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Das zweite Entkopplungsmittel 30 kann im Querschnitt winkelig, insbesondere mit L-förmigen Querschnittsprofil, ausgebildet sein, sodass es einen Schenkelabschnitt 44 aufweist, mit dem es auf einer zur zweiten Anlagefläche 40 im Wesentlichen senkrechten Fläche der Trägerstruktur 18 aufliegt. Hierdurch ist das zweite Entkopplungsmittel 30 in einfacher Weise an der Trägerstruktur 18 gelagert. In Axialrichtung kann keine nennenswerte Dämpfung erfolgen, weil hier mit dem Gehäuse 12 in beiden Axialrichtungen nur maximal Reibschluss besteht.
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Das Befestigungsmodul 16 weist, wie eingangs erwähnt, mehrere zweite Entkopplungsmittel 30 auf, die jeweils über mehrere zweite Anlageflächen 40 und mehrere radiale Anlageflächen 42 an der Trägerstruktur 18 bzw. am Gehäuse 12 angeordnet sind.
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Die auftretenden mechanischen Schwingungen können demnach durch die beiden, separat voneinander ausgebildeten Entkopplungsmittel 28, 30 wirkungsvoll gedämpft werden. Die beiden Entkopplungsmittel 28, 30 können aus einem sehr weichen Material ausgebildet sein, da sie keine mechanischen Belastungen in alle drei Raumrichtungen aufnehmen müssen, sodass auf sie keine oder nur sehr geringe Scherkräfte bzw. Zugspannungen wirken. Das erste Entkopplungsmittel 28 nimmt mechanische Belastungen lediglich in axialer Richtung auf, wohingegen das zweite Entkopplungsmittel 30 lediglich mechanische Belastungen in radialer Richtung aufnimmt.
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Aufgrund des sehr weichen Materials der beiden Entkopplungsmittel 28, 30 ist es möglich, dass hochfrequente mechanische Schwingungen wirkungsvoll gedämpft werden können, insbesondere die zwölfte harmonische Schwingung.
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Darüber hinaus ist sichergestellt, dass der Gebläsemotor 14 und die mit ihm gekoppelte Trägerstruktur 18 in Bezug auf das Gehäuse 12 nicht wandern können, wenn der Gebläsemotor 14 eine Unwucht hat. Die Entkopplungsmittel 28, 30 begrenzen zudem eine Bewegung der Trägerstruktur 18 in Bezug auf das Gehäuse 12. Hierzu sind, wie bereits erwähnt, die ersten Entkopplungsmittel 28 und die zweiten Entkopplungsmittel 30 an der Trägerstruktur 18 angeordnet.
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Die ersten Entkopplungsmittel 28 und die zweiten Entkopplungsmittel 30 verteilen sich abwechselnd und symmetrisch um die Trägerstruktur 18 und sind beabstandet. Hierdurch wird eine kleine Wirkfläche geschaffen, da aufgrund der Abstände zwischen zwei benachbarten lokalen Entkopplungsmitteln 28, 30 keine Vibrationen übertragen werden können.
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In 2 ist eine Anordnung der ersten Entkopplungsmittel 28 und der zweiten Entkopplungsmittel 30 für eine zweite Ausführungsform gezeigt.
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In dieser Ausführungsform sind die zweiten Entkopplungsmittel 30 wie das in 1 gezeigte erste Entkopplungsmittel 28 ausgebildet. Das bedeutet, dass die ersten Entkopplungsmittel 28 und die zweiten Entkopplungsmittel 30 in der in 2 gezeigten Ausführungsform jeweils eine Ausnehmung 38 aufweisen. Die beiden Entkopplungsmittel 28, 30 unterscheiden sich jedoch in ihrer relativen Orientierung in der Einbauposition, da die zweiten Entkopplungsmittel 30 um 90° im Vergleich zu den ersten Entkopplungsmitteln 28 gedreht sind. Die Ausnehmungen 38 der zweiten Entkopplungsmittel 30 erstrecken sich demnach in radialer Richtung, wohingegen sich die Ausnehmungen 38 der ersten Entkopplungsmittel 28 in axialer Richtung erstrecken.
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In der gezeigten Ausführungsform sind die ersten Entkopplungsmittel 28 derart angeordnet, dass ihre Ausnehmungen 38 in axialer Richtung nach unten zeigen. Demnach können die ersten Entkopplungsmittel 28 mit dem nicht dargestellten Gehäuse 12 gekoppelt werden, das entsprechende Vorsprünge 36 hat.
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Alternativ könnten die ersten Entkopplungsmittel 28 auch um 180° gedreht werden, sodass ihre Ausnehmungen 38 nach oben zeigen. Dann könnten die ersten Entkopplungsmittel 28 mit Vorsprüngen 36 zusammenwirken, die an der Trägerstruktur 18 vorgesehen sind.
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Die Ausnehmungen 38 der zweiten Entkopplungsmittel 30 zeigen nach radial innen. Hierdurch können die zweiten Entkopplungsmittel 30 mit Vorsprüngen 36 zusammenwirken, die an der Trägerstruktur 18 angeordnet sind und sich nach radial außen erstrecken.
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Alternativ können die zweiten Entkopplungsmittel 30 um 180° gedreht werden, sodass die Ausnehmungen 38 nach radial außen zeigen. Am Gehäuse 12 können dann entsprechende Vorsprünge 36 vorgesehen sein, die sich nach radial innen erstrecken und in die Ausnehmungen 38 eingreifen, um die zweiten Entkopplungsmittel 30 am Gehäuse 12 zu fixieren.
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Des Weiteren ist ein Verbindungselement 46 gezeigt, an dem mehrere Anschlagsdämpfer 48 angeordnet sind, die die maximale radiale Bewegung der Trägerstruktur 18 in Bezug auf das Gehäuse 12 begrenzen. Die Anschlagdämpfer 48 kommen dann zum Einsatz, wenn die zweiten Entkopplungsmittel 30 nicht mehr wirken bzw. vollständig komprimiert sind.
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Alternativ oder ergänzend können auch Anschlagdämpfer 48 vorgesehen sein, die die maximale axiale Bewegung der Trägerstruktur 18 in Bezug auf das Gehäuse 12 begrenzen.
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Das Verbindungselement 46 ist ringförmig ausgebildet, sodass es einen gleichmäßigen Abstand zur rotationssymmetrischen Trägerstruktur 18 hat.
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Die ersten Entkopplungsmittel 28 und/oder die zweiten Entkopplungsmittel 30 können ebenfalls mit dem Verbindungselement 46 verbunden sein, sodass die in 2 gezeigte Baugruppe eine vorgefertigte Baugruppe ist. Über das Verbindungselement 46 können insbesondere die jeweiligen Abstände der Entkopplungsmittel 28, 30 zueinander definiert werden.
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Aus der 2 geht hervor, dass sich die ersten Entkopplungsmittel 28 und die zweiten Entkopplungsmittel 30 in Umfangsrichtung jeweils abwechseln, wobei jedes zweite Entkopplungsmittel 30 zwischen zwei Anschlagdämpfern 48 angeordnet ist. Die beiden Anschlagdämpfer 48 sind an entgegengesetzten Seiten des jeweiligen zweiten Entkopplungsmittels 30 vorgesehen.
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Das Verbindungselement 46 kann anschließend mit der Trägerstruktur 18 befestigt werden, um die relative Position der ersten Entkopplungsmittel 28, der zweiten Entkopplungsmittel 30 und/oder der Anschlagdämpfer 48 in Bezug auf die Trägerstruktur 18 festzulegen. Alternativ kann das Verbindungselement 46 am Gehäuse 12 des HVAC-Moduls 10 befestigt werden, wobei die relative Position in Bezug auf das Gehäuse 12 festgelegt wird.
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Alternativ zu den Ausführungsformen, die in den 1 und 2 gezeigt sind, können die ersten Entkopplungsmittel 28 und/oder die zweiten Entkopplungsmittel 30 an die Trägerstruktur 18 gespritzt sein, sodass sie nicht separat ausgebildet sind. Alternativ oder ergänzend können die ersten Entkopplungsmittel 28 und/oder die zweiten Entkopplungsmittel 30 an dem Gehäuse 12 gespritzt sein.
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Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Trägerstruktur 18 und/oder das Gehäuse 12 in einem Zweikomponenten-Spritzgießverfahren hergestellt worden sind bzw. ist. Die Trägerstruktur 18 ist dann beispielsweise aus einem harten Kunststoff ausgebildet, an dem im Zweikomponenten-Spritzgießverfahren die ersten Entkopplungsmittel 28 und/oder die zweiten Entkopplungsmittel 30 angespritzt worden sind. Hierdurch ergibt sich eine kostengünstige Herstellung des Befestigungsmoduls 16 sowie dessen Montage. Dies gilt in analoger Weise für das Gehäuse 12.
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Als Material für die Entkopplungsmittel 28, 30 kommt beim Spritzgießverfahren insbesondere ein thermoplastischer Kunststoff infrage, vorzugsweise Allruna®.
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Sofern die ersten Entkopplungsmittel 28 und/oder die zweiten Entkopplungsmittel 30 separat hergestellt werden, können die Entkopplungsmittel 28, 30 aus einem Nitrilkautschuk (NBR) oder einem Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) hergestellt sein. Hierdurch können die auftretenden mechanischen Schwingungen höherer Ordnung wirkungsvoll gedämpft werden.
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Die Materialien der Entkopplungsmittel 28, 30 sind insbesondere derart gewählt, dass die Entkopplungsmittel 28, 30 eine Härte zwischen 15 und 50 Shore A aufweisen, insbesondere zwischen 20 und 40 Shore A.
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In 3 ist ein beispielhaftes erstes Entkopplungsmittel 28 dargestellt, das so in den ersten beiden Ausführungsformen des HVAC-Moduls 10 verwendet worden ist. Das erste Entkopplungsmittel 28 weist ein Dicken(T)-Höhen(H)-Verhältnis zwischen 0,5 und 2 auf, insbesondere zwischen 0,6 und 1,2. Das erste Entkopplungsmittel 28 hat ferner ein Breiten(B)-Höhen(H)-Verhältnis zwischen 0,8 und 3, insbesondere zwischen 1 und 1,4. Diese Abmessungen stellen die optimalen Bedingungen dar, um die auftretenden mechanischen Schwingungen wirkungsvoll dämpfen zu können.
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Das zweite Entkopplungsmittel 30 kann, wie aus der 2 hervorgeht, in analoger Weise ausgebildet sein, wobei das zweite Entkopplungsmittel 30 in der Einbauposition um 90° relativ zum ersten Entkopplungsmittel 28 gedreht ist.
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Ferner geht aus der 1 hervor, dass eine Dichtungslippe 50 an der Trägerstruktur 18 vorgesehen ist, die am Gehäuse 12 anliegt. Hierdurch wird ein Luftspalt zwischen dem Gehäuse 12 und der Trägerstruktur 18 geschlossen, sodass am Gebläsemotor 14 entstandene Schallwellen nicht über den Luftspalt aus dem HVAC-Modul 10 austreten können, was zu unerwünschten Geräuschen führen würde.
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Die Dichtungslippe 50 ist aus einem Material hergestellt, das weicher ist als das der ersten Entkopplungsmittel 28 und das der zweiten Entkopplungsmittel 30. Die Dichtungslippe 50 hat so keinen Einfluss auf die Dämpfung der Vibrationen. Insbesondere ist die Dichtungslippe 50 aus einem Material ausgebildet, das eine zehnmal geringere Härte als das der Entkopplungsmittel 28, 30 hat.
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In der 4 ist das HVAC-Modul 10 in einer dritten Ausführungsform gezeigt, bei der die Trägerstruktur 18 mehrteilig ausgebildet ist.
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Der Trägerrahmen 22 ist separat von der Trägerplatte 20 hergestellt, die mit dem Aufnahmeabschnitt 24 einstückig ausgebildet ist. Der Aufnahmeabschnitt 24 wird in dieser Ausführungsform durch senkrecht von der Trägerplatte 20 abstehende Stifte bereitgestellt, die zur Positionierung des Gebläsemotors 14 dienen.
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Der Trägerrahmen 22 ist zum Beispiel an die Trägerplatte 20 gesteckt, wodurch sich eine einfach herzustellende Verbindung zwischen der Trägerplatte 20 und dem Trägerrahmen 22 ergibt. Die Trägerplatte 20 und der Trägerrahmen 22 können generell aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet sein, wobei beispielsweise die Trägerplatte 20 aus einem steiferen Material als der Trägerrahmen 22 besteht, um den Gebläsemotor 14 sicher lagern zu können. Der Trägerrahmen 22 lässt sich beispielsweise zusätzlich zur Dämpfung der Schwingungen verwenden, sofern die ersten Entkopplungsmittel 28 und/oder die zweiten Entkopplungsmittel 30 am Trägerrahmen 22 anliegen.
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Alternativ sind die Trägerplatte 20 und der Trägerrahmen 22 einstückig ausgebildet, wobei es sich um unterschiedliche Materialien handelt. Die Trägerstruktur 18 kann hierzu beispielsweise in einem Zweikomponenten-Spritzgießverfahren hergestellt worden sein. Sofern die ersten Entkopplungsmittel 28 und/oder die zweiten Entkopplungsmittel 30 an die Trägerstruktur 18 gespritzt worden sind, kann die Trägerstruktur 18 auch in einem Mehrkomponenten-Spritzgießverfahren hergestellt werden, sofern mehr als zwei Materialien verwendet werden.
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Aus der 4 geht insbesondere hervor, wie die ersten Entkopplungsmittel 28 zwischen der Trägerstruktur 18 und dem Gehäuse 12 wirken. In dieser gezeigten Ausführungsform weist die Trägerstruktur 18 die erste Anlagefläche 32 am Trägerrahmen 22 auf, sodass das erste Entkopplungsmittel 28 zwischen der axialen Anlagefläche 34 des Gehäuses 12 und der ersten Anlagefläche 32 am Trägerrahmen 22 angeordnet ist.
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Auch in dieser Ausführungsform sind die ersten Entkopplungsmittel 28 und die zweiten Entkopplungsmittel 30 separat voneinander ausgebildet, wobei zwischen den einzelnen Entkopplungsmitteln 28, 30 Abstände vorliegen. Generell sind daher zwischen dem Gehäuse 12 und der Trägerstruktur 18 lediglich lokale Entkopplungsmittel 28, 30 vorgesehen, die insgesamt eine kleine Wirkfläche aufweisen.
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Die zweiten Entkopplungsmittel 30 sind in dieser Ausführungsform im Wesentlichen rechtwinklig ausgebildet, wie dies in der ersten Ausführungsform gemäß 1 ebenfalls der Fall gewesen ist.
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In der 5 ist das HVAC-Modul 10 von seiner Unterseite gezeigt, aus der hervorgeht, wie das Befestigungsmodul 16 mit dem Gehäuse 12 des HVAC-Moduls 10 zusammenwirkt.
