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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Befestigungsanordnung eines AkkumulatorAkkumulators mit oder ohne innerem Wärmeübertrager zur Anwendung in mobilen Klimaanlagen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer derartigen Befestigungsanordnung.
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Aufgrund der höheren technischen Anforderungen, insbesondere im Hinblick auf Druck und Temperatur, in Kreisläufen mit Kohlendioxid (CO2) als Kältemittel, besitzen die CO2-Komponenten im Vergleich zu beispielsweise R134A-Komponenten ein relativ hohes Bauteilgewicht. Das Gewicht des AkkumulatorAkkumulators mit oder ohne innerem Wärmetauscher liegt dabei oftmals bereits ohne Kältemittel und Öl schon im Bereich von 1500g. Wegen der von einem Kältemittelverdichter verursachten Kältemittel-Druckpulsationen und entsprechender Strömungsgeräusche, werden die CO2-Komponenten zu Schwingungen angeregt, weshalb sich die Notwendigkeit ergibt, diese akustisch vom Kraftfahrzeug, d.h. insbesondere von einer Karosserie desselben zu entkoppeln.
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Zu beachten ist hierbei, dass die Befestigungs-/Entkopplungsschnittstellen im Betrieb des Kraftfahrzeuges unterschiedlichen Beschleunigungen ausgesetzt werden, so beträgt beispielsweise die maximale Beschleunigung in vertikaler Richtung, d.h. in z-Richtung, 3,2g, während sie in horizontaler Richtung (x-, y-Richtung) maximal 1g beträgt.
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Aus der
DE 10 2006 051 383 A1 ist eine gattungsgemäße Befestigungsanordnung eines AkkumulatorAkkumulators mit oder ohne innerem Wärmeübertrager zur Anwendung in mobilen Klimaanlagen mit einem CO
2-Kältemittel an der Karosserie des Fahrzeugs bekannt, wobei dieser Akkumulator über einen Halter unter Verwendung von schwingungsdämpfenden Haupt-/Nebenentkopplungselementen mit der Karosserie verbunden ist. Ein Hauptentkopplungselement ist dabei in Richtung der vertikalen Hauptachse, d.h. in Richtung der z-Achse, des Fahrzeugs ausgerichtet, wogegen ein oder mehrere Nebenentkopplungselemente in Richtung der beiden horizontalen Nebenachsen (x-, y-Achse) ausgerichtet sind.
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Bei der aus dem Stand der Technik bekannten Befestigungsanordnung werden für die Entkopplung Gummielemente verwendet, die direkt an den Haltern anliegen und diese direkt gegen die Karosserie abfedern. Die Verschraubung mit der Karosserie erfolgt dabei in den meisten Fällen in horizontaler Richtung. Da die Hauptbelastung des Akkumulators jedoch in vertikaler Richtung erfolgt, müssen die Entkopplungselemente so stark angezogen werden, dass sie sich verdichten, verhärten und somit ihre eigentliche Fähigkeit verlieren, Schwingungen dämpfen zu können. Geringe Anzugsmomente wiederum würden hingegen durch die hohe auftretende Belastung zur Beschädigung der Entkopplungselemente führen. Bei der aus dem Stand der Technik bekannten Befestigungsanordnung ist darüber hinaus darauf zu achten, dass eine optimale Schwingungsentkopplung nur unter der Voraussetzung erfolgen kann, dass die CO2-Komponente, d.h. der Akkumulator, vertikal im Fahrzeug verbaut ist. Bei einem schrägen Einbau hingegen kann die Funktionsfähigkeit der Entkopplungselemente stark eingeschränkt oder sogar nachteilig sein.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für eine Befestigungsanordnung der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die insbesondere eine freie räumliche Ausrichtung des Akkumulators im Fahrzeug ermöglicht.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einer an sich bekannten Befestigungsanordnung eines AkkumulatorAkkumulators mit oder ohne innerem Wärmeübertrager zur Anwendung in mobilen Klimaanlagen mit einem CO2-Kältemittel an der Karosserie eines Fahrzeugs zumindest ein Hauptentkopplungselement vorzusehen, welches in der vertikalen Hauptachse (z-Achse) des Fahrzeugs ausgerichtet ist und wirkt sowie ein oder mehrere Nebenentkopplungselemente, die in Richtung der beiden horizontalen Nebenachsen (x-, y-Achse) des Fahrzeugs ausgerichtet sind und wobei diese Nebenentkopplungselemente eine ovale Durchgangsöffnung aufweisen, deren längerer Durchmesser im Einbauzustand parallel zur vertikalen Hauptachse ausgerichtet ist und so eine vertikale Bewegung des Halters und damit auch des Akkumulators relativ zur Karosserie ermöglichen, in den dazu orthogonalen Richtungen jedoch Schwingungen dämpfen. Die erfindungsgemäße Lösung besteht somit in der Optimierung des herkömmlichen Befestigungssystems und der bereits bekannten Entkopplungselemente, welche direkt am Halter anliegen und diesen direkt gegenüber der Karosserie abfedern. Erfindungswesentlich ist dabei, dass die Nebenentkopplungselemente eine Relativbewegung des Halters und damit auch des Akkumulators in vertikaler Richtung zur Karosserie ermöglichen, sodass die Schwingungsdämpfung in z-Richtung, d.h. in vertikaler Richtung, ausschließlich von dem zumindest einen Hauptentkopplungselement übernommen wird, wogegen die Nebenentkopplungselemente hierfür nichts beitragen. Die ovale Durchgangsöffnung bewirkt dabei, dass die Kraftübertragung vom Halter über das Nebenentkopplungselement auf die Karosserie in vertikaler Richtung zuverlässig verhindert wird. Je nach Ausgestaltung des Halters, welcher direkt und fest mit dem Akkumulator verbunden ist, ist es darüber hinaus möglich, den Akkumulator entweder in vertikaler Richtung oder aber in nahezu sämtlichen anderen beliebigen Richtungen im Fahrzeug anzuordnen und dabei über die Haupt- und Nebenentkopplungselemente optimal schwingungstechnisch zu entkoppeln.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist das Hauptentkopplungselement eine zu einem Nebenentkopplungselement unterschiedliche Dämpfungseigenschaft und/oder Größe auf. Da die Hauptbelastungen wir eingangs erwähnt in vertikaler Richtung auf den Akkumulator einwirken, ist auch die schwingungsentkoppelnde Wirkung in vertikaler Richtung am wichtigsten bzw. von besonderer Bedeutung. Da in vertikaler Richtung Beschleunigungen auf den Akkumulator von bis zu 3,2g einwirken können, während vergleichbare horizontale Beschleunigungen lediglich maximal 1g betragen, ist es denkbar, das Hauptentkopplungselement anders, insbesondere größer, aber auch kleiner und härter, als beispielsweise ein Nebenentkopplungselement auszugestalten, bzw. diesem eine verstärkte Dämpfungswirkung zu zuweisen. Dies ist besonders einfach durch beispielsweise Anpassen eines entsprechenden Fertigungswerkzeugs möglich.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist an der Karosserie ein Gewindebolzen angeordnet, der die Durchgangsöffnung des jeweiligen Haupt-/Nebenentkopplungselement durchdringt. Darüber hinaus ist eine zu jedem Haupt-/Nebenentkopplungselement passend ausgebildete Kragenhülse vorgesehen, welche in montiertem Zustand in der Durchgangsöffnung des Haupt-/Nebenentkopplungselements zwischen dem Gewindebolzen und dem Haupt-/Nebenentkopplungselement angeordnet ist. Zum Festziehen der Befestigungsanordnung ist eine Mutter vorgesehen, die in auf den Gewindebolzen aufgedrehtem Zustand das jeweilige Haupt-/Nebenentkopplungselement über die Kragenhülse gegenüber der Karosserie vorspannt. Die Kragenhülse weist dabei üblicherweise eine zumindest geringfügig kürzere axiale Länge auf als das Haupt-/Nebenentkopplungselement, wodurch die Kragenhülse beim Festziehen der Mutter auf dem Bolzen das Haupt-/Nebenentkopplungselement staucht und damit gegen die Karosserie vorspannt. Die Kragenhülse besitzt dabei einen hohlzylindrischen Schaft, an welchen sich der stirnseitige Kragen anschließt. Der hohlzylindrische Schaft umgrenzt mit seiner Innenmantelfläche in montiertem Zustand den Gewindebolzen, wogegen er mit seiner Außenmantelfläche in der Ausgangsöffnung des Haupt-/Nebenentkopplungselement angeordnet ist. Der Außenradius des Schafts der Kragenhülse entspricht dabei dem Innendurchmesser der Durchgangsöffnung des Hauptentkopplungselements und zugleich dem kleineren Innendurchmesser der ovalen Durchgangsöffnung des Nebenentkopplungselements. Im Hauptentkopplungselement ist somit die Kragenhülse mit ihrem Schaft in alle Radialrichtungen formschlüssig gehalten, wogegen dieser Formschluss bei der ovalen Durchgangsöffnung des Nebenentkopplungselements nur in eine Richtung wirkt. In der orthogonal hierzu verlaufenden Richtung ist zwischen der Außenmantelfläche des Schafts der Kragenhülse und der Innenmantelfläche der ovalen Durchgangsöffnung der Kragenhülse ein Spalt vorgesehen, welcher die erforderliche und erfindungsgemäß vorgesehene Relativbewegung zwischen Nebenentkopplungselement und Kragenhülse und damit zwischen Halter bzw. Akkumulator und Karosserie ermöglicht.
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Zweckmäßig hält der Halter den Akkumulator vertikal oder in einer gegenüber der z-Achse, d.h. der vertikalen Hauptachse abweichenden Schräglage. Je nach Ausbildung des erfindungsgemäßen Halters ist es somit möglich, ohne Änderungen der Haupt- oder Nebenentkopplungselemente bzw. deren Anbindung an die Karosserie den Akkumulator in nahezu frei wählbarer Lage zu halten und dadurch optimal an individuelle Bauraumgrenzen anzupassen. Generell kann mit einem derart ausgebildeten Halter auch eine optimale schwingungstechnische Entkopplung des Akkumulators von der Karosserie des Fahrzeugs sowie eine optimale Aufnahme der in Richtung der Haupt- und Nebenachsen unterschiedlich hohen Belastungen erzielt werden.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch,
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1 eine erfindungsgemäße Befestigungsanordnung zur Befestigung eines Akkumulators an einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs bei vertikal ausgerichtetem Akkumulator,
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2 eine Darstellung wie in 1, jedoch bei schräg ausgerichtetem Akkumulator,
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3 eine Detaildarstellung der Befestigungsanordnung im Bereich eines Hauptentkopplungselements und eines Nebenentkopplungselements,
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4 eine teilweise geschnittene Darstellung durch ein Nebenentkopplungselement,
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5 eine teilweise geschnittene Darstellung eines Hauptentkopplungselements.
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Entsprechend den 1 und 2, weist eine erfindungsgemäße Befestigungsanordnung 1 eines Akkumulators 2 aus einem Akkumulator und einem inneren Wärmeübertragung zur Anwendung in mobilen Klimaanlagen mit einem CO2-Kältemittel an einer Karosserie 3 eines Fahrzeugs 4 einen Halter 5 auf, über welchen den Akkumulator 2 unter Verwendung eines schwingungsdämpfenden Hauptentkopplungselements 6 und unter Verwendung von schwingungsdämpfenden Nebenentkopplungselementen 7 mit der Karosserie 3 verbunden ist. Das zumindest ein Hauptentkopplungselement 6 ist dabei in Richtung der vertikalen Hauptachse (z-Achse) des Fahrzeugs 4 ausgerichtet, wogegen die beiden Nebenentkopplungselemente 7 in Richtung der beiden horizontalen Nebenachsen (x-, y-Achse) des Fahrzeugs 4 ausgerichtet sind. Die Nebenentkopplungselemente 7 können dabei eine schwingungsdämpfende Kopplung des Akkumulators 2 mit der Karosserie 3 parallel zur x- oder y-Achse oder aber auch schräg dazu, jedoch orthogonal zur z-Achse, bewirken.
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In gleicher Weise ist auch die Befestigungsanordnung 1 gemäß der 2 ausgebildet, wobei hier jedoch der Halter 5 derart geformt ist, dass dieser den Akkumulator 2 schräg zur vertikalen Hauptachse (z-Achse) hält. Gemäß der 3 ist nochmals eine Schnittdarstellung der Befestigungsanordnung 1 im Bereich eines Hauptentkopplungselements 6 sowie eines Nebenentkopplungselements 7 dargestellt. Erfindungswesentlich ist dabei, das Nebenentkopplungselement 7 eine ovale Durchgangsöffnung 8 aufweist, deren längerer Durchmesser d im Einbauzustand parallel zur vertikalen Hauptachse (z-Achse) ausgerichtet ist und dadurch eine vertikale Bewegung des Halters 5 und dadurch auch des Akkumulators 2 relativ zur Karosserie 3 ermöglicht. Der Akkumulator 2 ist direkt und nicht schwingungsdämpfend mit dem Halter 5 verbunden, wobei der Halter 5 über eine am Haupt-/Nebenentkopplungselement 6, 7 außen angeordnete Ringnut 9 mit dem Haupt-/Nebenentkopplungselement 6, 7 verbunden ist. Generell ist sowohl das Hauptentkopplungselement 6 (vgl. 5) sowie das Nebenentkopplungselement 7 (vgl. 4) zylinderförmig bzw. hohlzylinderförmig ausgebildet und besitzt dabei die zuvor beschriebene äußere Ringnut 9, in welche der Halter 5 eingreift.
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Betrachtet man die 1 bis 3, so kann man auch erkennen, dass das Hauptentkopplungselement 6 eine zum Nebenentkopplungselement 7 unterschiedliche Größe und damit aller Voraussicht nach auch unterschiedliche Dämpfungseigenschaft besitzt. Ebenso ist an jedem Haupt-/Nebenentkopplungselement 6, 7 eine passend hierzu ausgebildete Kragenhülse 10 vorgesehen, die in montiertem Zustand in der ovalen Durchgangsöffnung 8 des Nebenentkopplungselements 7 bzw. in der runden Durchgangsöffnung 11 des Hauptentkopplungselements 6 angeordnet ist. Zur Befestigung des Haupt-/Nebenentkopplungselements 6, 7 an der Karosserie 3 ist an der Karosserie 3 ein Gewindebolzen 12 angeordnet, der die Durchgangsöffnung 11, 8 des jeweiligen Haupt-/Nebenentkopplungselements 6, 7 durchdringt. Die Kragenhülse 10 ist dabei in montiertem Zustand nicht nur innerhalb der Durchgangsöffnung 8, 11 angeordnet, sondern auch zwischen dem Gewindebolzen 12 und dem Haupt-/Nebenentkopplungselement 6, 7.
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Darüber hinaus ist eine Mutter 13 vorgesehen, die in auf den Gewindebolzen 12 aufgedrehtem Zustand das jeweilige Haupt-/Nebenentkopplungselement 6, 7 über die Kragenhülse 10 gegen die Karosserie 3 vorspannt. Die Kragenhülse 10 besitzt dabei üblicherweise eine zumindest geringfügig kürzere axiale Länge als das Haupt-/Nebenentkopplungselement 6, 7, sodass bei einem Festziehen der Mutter 13 auf dem Gewindebolzen 12 die Mutter 13 an dem stirnseitigen Kragen der Kragenhülse 10 anliegt und das Haupt-/Nebenentkopplungselement 6, 7 staucht. Ein derartiges Haupt-/Nebenentkopplungselement 6, 7 kann beispielsweise aus einem Elastomer oder Gummi ausgebildet sein.
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Mit der erfindungsgemäßen Befestigungsanordnung 1 ist es ohne weiteres möglich, über das Hauptentkopplungselement 6 die in vertikaler Richtung (z-Richtung) auftretenden Hauptbelastungen (bis zu 3,2 g) schwingungsentkoppelnd an die Karosserie abzutragen, wogegen die erfindungsgemäß ausgebildeten Nebenentkopplungselemente 7 aufgrund ihrer ovalen Durchgangsöffnung 8 und eines damit zwischen der Außenmantelfläche der Kragenhülse 10 und der Innenmantelfläche des Nebenentkopplungselements 7 entstehenden Spalts 14 eine vertikale Bewegung des Halters 5 und damit auch des Akkumulators 2 relativ zur Karosserie 3 zulassen. Eine Kraftübertragung vom Halter 5 über die Ringnut 9 im Nebenentkopplungselement 7 auf die Kragenhülse 10 bzw. auf die Karosserie 3 wird somit zuverlässig verhindert.
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Betrachtet man nochmals die 2, so kann man auch erkennen, dass der Akkumulator 2, d.h. insbesondere die CO2-Komponente, in beliebiger räumlicher Lage, hier also schräg zur vertikalen z-Achse platziert und direkt mit dem Halter 5 verbunden werde kann. Über die erfindungsgemäß ausgebildeten Haupt-/ und Nebenentkopplungselemente 6, 7 ist trotzdem eine optimale Schwingungsentkopplung zur Karosserie 3 und zwar sowohl in vertikaler Richtung (z-Richtung) als auch in horizontaler Richtung (x, y-Richtung) möglich.
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Die erfindungsgemäße Befestigungsanordnung 1 bietet somit folgende Vorteile:
- – optimale schwingungstechnische Entkopplung vom Fahrzeug 4
- – optimale Aufnahme der in Richtung der vertikalen Hauptachse und horizontalen Nebenachsen unterschiedlich hohen Belastungen
- – optimale Unterbringung des Akkumulators 2 im Fahrzeug 4 durch die Ermöglichung der freien räumlichen Ausrichtung des Akkumulators 2 am erfindungsgemäß ausgebildeten Halter 5.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006051383 A1 [0004]
