Titel

Haltevorrichtung

Die Erfindung geht aus von einer Haltevorrichtung zur Befestigung eines einer Pumpe an einem Fahrzeug, sowie einem Pumpenhalter nach Gattung der unabhängigen Ansprüche.

Bei der Konstruktion und Auslegung von Aggregaten, wie beispielsweise von Kühlkreislaufpumpen für ein Kraftfahrzeug, sind die im Betrieb des Kraftfahrzeugs erwarteten, dynamischen Belastungen, welchen insbesondere Bauteile des Aggregats, wie beispielsweise die Leiterplatte oder Pin- Verbindungen, ausgesetzt sind, eine Herausforderung für die Entwickler in Bezug auf Dauerfestigkeit.

Beispielhaft seien hier Anforderungen an die Schüttelbelastbarkeit des Aggregats bei einem Anbau an einen Verbrennungsmotor genannt. Eine starre Halterung des Aggregats beziehungsweise der Pumpe am Verbrennungsmotor bedeutet eine ungedämpfte Übertragung der Anregungsenergie an die Pumpe und führt somit zu hohen Schüttelbelastungen, welchen die Pumpe ausgesetzt ist. Üblicherweise lassen sich solche Anregungsschwingungen durch elastische Halterungen stark dämpfen. Darüber hinaus stellt die von dem Aggregat ausgehende Schallübertragung, welche zu einer Geräuschbildung im Fahrzeuginnenraum führen kann, eine Herausforderung für die Entwickler dar. Dämpfungsoptimierte Haltevorrichtungen, die bezüglich der Schüttelbelastbarkeit optimiert sind, stellen oft aufgrund ihrer konstruktiven Ausgestaltung hinsichtlich der zielgenauen Positionierung auf dem Aggregat während dem Montageprozess eine Herausforderung dar. Offenbarung der Erfindung

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einer Haltevorrichtung zur Befestigung einer Pumpe an einem Fahrzeug, insbesondere an einem batteriebetriebenen, elektrischen Fahrzeug, mit einem Pumpenhalter und einem Befestigungselement zum Anbringen des Pumpenhalters im Fahrzeug, wobei der Pumpenhalter einen Innenbereich zur Aufnahme der Pumpe aufweist. Es wird vorgeschlagen, dass der Pumpenhalter zumindest teilweise einen geschäumten Werkstoff, insbesondere einem geschäumten Kunststoff aufweist.

Die erfindungsgemäße Haltevorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche weist den Vorteil auf, dass bei Pumpenhalter bei der Montage in Umfangsrichtung zielgenau auf der Pumpe positioniert werden kann. Durch diese zielgenaue Positionierung der Pumpe innerhalb des Pumpenhalters kann in besonders vorteilhafter Weise die Endmontage der Pumpe mit der Haltevorrichtung im Fahrzeug optimiert werden. Somit kann sichergestellt werden, dass die Winkellage der Kundenschnittstelle relativ zum Stecker innerhalb des erforderlichen Toleranzbereiches liegt, sodass die Endmontage der Subgruppe der Pumpe mit vormontierter Haltevorrichtung im Fahrzeug problemlos erfolgen kann. Gleichzeitig kann die Haltevorrichtung im Vergleich mit aus dem Stand der Technik bekannten Haltevorrichtungen bezüglich der Geräuschbildung, sowie der Dämpfungs- und Entkopplungsfunktion in einem möglichst ähnlich guten Performancekorridor liegen und darüber hinaus eine ausreichend stabile Fixierung der Pumpe in der Haltevorrichtung bereitstellen. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ergeben sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der unabhängigen Merkmale. Die erfindungsgemäße Haltevorrichtung beziehungsweise eine vorteilhafte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass der geschäumte Werkstoff als Polyurethanschaum, insbesondere als weicher Polyurethanschaum ausgebildet ist. Ein derartiger Pumpenhalter aus Polyurethanschaum lässt sich vorteilhafter weise besonders kostengünstig herstellen. Darüber hinaus weist ein Pumpenhalter aus weichem Polyurethanschaum ein vergleichbares Dämpfungs- und Entkopplungsverhalten auf, wie Haltersysteme aus EPDM mit zusätzlich eingebrachten Öffnungen zur Dämpfung. Gleichzeitig kann jedoch in vorteilhafter Weise eine zielgenaue Positionierung des Pumpenhalters auf der Pumpe ermöglicht werden. Das im Wesentlichen homogene Gefüge des Pumpenhalters aus Polyurethanschaum wird bei der Dilatation gleichförmig gedehnt, sodass es zu keiner nennenswerten Verdrehung in Umfangsrichtung zwischen dem Innenbereich und dem radial gegenüberliegenden Außenbereich des Pumpenhalters kommt. Durch die zielgenaue Positionierung der Pumpe innerhalb des Pumpenhalters in Umfangsrichtung kann in vorteilhafter Weise die Endmontage der Pumpe mit der Haltevorrichtung im Fahrzeug optimiert werden.

Weiche Polyurethanschaumstoffe der hier zur Rede stehenden Art verfügen über eine im Wesentlichen zumindest teilweise offenzellige Struktur, die sich aufgrund von Gaseinschlüssen, die während des Herstellprozesses des Werkstoffs entstehen, ausgebildet. Durch die Ausbildung des Pumpenhalters aus weichem Polyurethanschaum kann das Geräuschverhalten zu aus dem Stand der Technik bekannten EPDM-Haltern in vorteilhafter Weise signifikant reduziert werden.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der geschäumte Werkstoff gemäß ISO 845 eine Dichte zwischen 100kg/m ³ und 400kg/m ³ , vorzugweise zwischen 150kg/m ³ und 350kg/m ³ , bevorzugt zwischen 200kg/m ³ und 300kg/m ³ , besonders bevorzugt zwischen 220kg/m ³ und 260kg/m ³ auf. Die Dichte ist somit um ein vielfaches geringer als EPDM, was insbesondere im Bereich der Reichweitenanforderungen an die Batterie eines E-Fahrzeuges von entscheidender Bedeutung ist Trotz der teuren Verarbeitung von PUR-Schäumen kann der Pumpenhalter aufgrund seiner vereinfachten Geometrie kostengünstiger gefertigt werden.

Besonders einfach und kostengünstig herstellen lässt sich ein Pumpenhalter insbesondere dadurch bereitstellen, dass der Pumpenhalter im Wesentlichen zu einem überwiegenden Teil, insbesondere im Wesentlichen vollständig aus dem geschäumten Werkstoff ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der Pumpenhalter hierbei im Wesentlichen einstückig ausgebildet. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Pumpenhalter in einem Aufnahmeabschnitt als geschäumter Vollmaterialring ausgebildet.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist unter einem Aufnahmeabschnitt derjenige Abschnitt des Pumpenhalters zu verstehen, welcher im montierten Zustand der Pumpe zugewandt ausgebildet ist und zumindest abschnittsweise an der Pumpe anliegt. Ferner ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter einem Vollmaterialring ein im Wesentlichen ringförmiger Körper zu verstehen, welcher aus einem geschäumten Vollmaterial ausgebildet ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Pumpenhalter im Wesentlichen ringförmig ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die Kraftverteilung der Radialpresskraft des im Wesentlichen ringförmigen Pumpenhalters auf die Pumpe in Umfangsrichtung im Wesentlichen konstant ausgebildet ist. Auf diese Weise kann ein Verdrehen des Pumpenhalters gegenüber der Pumpe in Umfangsrichtung bei der Montage in vorteilhafter Weise verhindert werden. Gleichzeitig kann ein gleichmäßig fester Sitz des Pumpenhalters auf der Pumpe bereitgestellt werden. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Pumpenhalter einen im Wesentlichen kreisförmigen Innenbereich aufweist, wobei der Durchmesser des Innenbereiches im unmontierten Zustand zwischen 15% und 35%, vorzugsweise zwischen 20% und 30%, besonders vorzugsweise näherungsweise 24% kleiner ist als der Außendurchmesser der Pumpe im Montageabschnitt. Ein derart dimensionierter Pumpenhalter ist hinsichtlich der notwendigen Materialaufwendung und damit einhergehend der Kosten optimiert. Gleichzeitig kann aufgrund der Aufweitung des Innenbereiches auf den Außendurchmesser der Pumpe ein besonders stabiler und fester Sitz des Pumpenhalters auf der Pumpe bereitgestellt werden. Aufgrund der Ausbildung des Pumpenhalters aus geschäumten Werkstoff lässt sich eine derart große Differenz zwischen dem Innendurchmesser im unmontierten Zustand und dem Außendurchmesser der Pumpe darstellen.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Pumpenhalter ein Befestigungsabschnitt zur Anordnung des Befestigungselementes aufweist. Eine besonders einfache und kostengünstige Lösung kann insbesondere dadurch bereitgestellt werden, dass der Befestigungsabschnitt zumindest eine Ausnehmung, vorzugsweise zumindest eine im Wesentlichen schlitzförmige Ausnehmung aufweist, in welche das Befestigungselement eingreift. Vorzugsweise ist das Befestigungselement als Blechhalter ausgebildet, wobei der Blechhalter in die Ausnehmung eingreift, insbesondere die Ausnehmung durchgreift.

Zeichnungen In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Haltevorrichtung abgebildet/dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Figur 1 zeigt schematisch die Montage eines Hohlkörpers gemäß dem Stand der Technik,

Figur 2 zeigt eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung.

Beschreibung

In den verschiedenen Ausführungsvarianten erhalten gleiche Teile die gleichen Bezugszahlen.

In Figur 1 ist schematisch die Montage eines aus einem Elastomerwerkstoff gefertigten Hohlkörpers 12 auf einem Aggregat eines aus dem Stand der Technik bekannten Systems gezeigt. Bei der Montage eines solchen Hohlkörpers 12 auf einem Aggregat wird der Hohlkörper 12 über den Außenumfang des Aggregates dilatiert. Wie in Figur 1 zu erkennen ist, wird der Hohlkörper 12 zu diesem Zweck an seinem Innenumfang radial nach außen gezogen, sodass der Innendurchmesser vergrößert wird. Das hierfür notwendige Montagewerkzeug 100 greift dabei am Innenumfang des Hohlkörpers 12 an und wird mit einer Montagekraft F in Radialrichtung nach außen gezogen. Nach dem Positionieren des Aggregates innerhalb des Hohlkörpers 12 wird das Montagewerkzeug 100 entfernt. Nach dem Entfernen des Montagewerkzeuges 100 zieht sich der Elastomerwerkstoff entsprechend seines linear-elastischen Verhaltens wieder zusammen, sodass eine für einen festen Sitz notwendige Radialpressung zwischen Aggregat und Hohlkörper 12 bereitgestellt werden kann. Der aus dem Stand der Technik bekannte Hohlkörper 12 weist zwei separate, im Wesentlichen ringförmige Elemente 101, 102 auf, welche über Stege 104 miteinander verbunden sind. Bei der Dilatation des Hohlkörpers 12 greift das Montagewerkzeug 100 lediglich am Innenring 101 an und verformt diesen. Da Innenring 101 und Außenring 102 aufgrund der Ausnehmungen 105 mechanisch voneinander entkoppelt ausgebildet sind, wirkt auf den Außenring 102 nicht die gleiche Montagekraft F wie auf den Innenring 101. Vielmehr kommt es bei der Dilatation des Innenrings zu einer Kraftübertragung der Montagekraft F in die Stege, welche als Leitstützstruktur fungieren. Aufgrund ihrer Elastizität verformen, beziehungsweise biegen sich die Stege 105 entsprechend. Der Außenring 102 verbleibt aufgrund der Entkopplung zwischen Innenring 101 und Außenring 102 im Wesentlichen verformungsfrei. Insbesondere bei winklig angestellten Stegen 104 und der damit verbundenen vergrößerten Länge der als Leitstützstruktur ausgebildeten Stege 104 wird ein Krafteintrag in den Außenring 102 nahezu vermieden.

Aufgrund der Differenz des Krafteintrages zwischen Innenring 101 und Außenring 102 und der Verkippung, beziehungsweise Verformung der Stege, kommt es während des Aufspreizens des Innenrings 101 durch das Montagewerkzeug 100 zu einer Verdrehung zwischen Innenring 101 und Außenring 102 in Umfangsrichtung U um den Winkel a, welche eine zielgenaue Positionierung des Hohlkörpers 12 auf dem Aggregat 10 deutlich erschwert.

Durch die Entkopplung zwischen Innenring 101 und Außenring 102 ist in vorteilhafter Weise die Übertragung von Resonanzen, Vibrationen, Bewegungen und Schallwellen zwischen dem Aggregat und dem Fahrzeug gegenüber massiv ausgebildeten Elastomerhalterungen minimiert.

Figur 2 zeigt eine Pumpe 10, welches über eine Haltevorrichtung 12 in einem Bauraum, insbesondere einem Fahrzeug 14, insbesondere an einem batteriebetriebenen, elektrischen Fahrzeug, angebracht werden kann. Das Fahrzeug 14 ist in Figur 1 zur Vereinfachung der Darstellung lediglich als winkelförmiges Karosserieteil dargestellt. Eine Pumpe der hier zur Rede stehenden Art weist in der Regel ein Flügelrad auf, welches mit einer Drehzahl von in etwa 3750 Umdrehungen/min rotiert. Die Übertragung der Resonanzfrequenz und damit die unerwünschte Übertragung des Schalls von der Pumpe bis hin zum Kraftfahrzeuginnenraum erfolgt von der Pumpe 10 über den Pumpenhalter 16 an das Befestigungselement 18 und schließlich an das Kraftfahrzeug 14. Der Pumpenhalter 16 ist dazu ausgebildet hinsichtlich der Geräuschbildung, sowie der Dämpfungs- und Entkopplungsfunktion, bei einer gleichzeitig ausreichend stabilen Fixierung in einem möglichst ähnlich guten Performancekorridor zu liegen.

Wie in Figur 2 deutlich zu erkennen ist, weist die Haltevorrichtung 12 einen Pumpenhalter 16 und ein Befestigungselement 18 auf. Gemäß der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist das Befestigungselement 18 am Pumpenhalter 16 angeordnet. Zu diesem Zweck weist der Pumpenhalter 16 einen Befestigungsabschnitt 20 auf. Der Befestigungsabschnitt 20 weist eine Ausnehmung 22 auf, welche im Wesentlichen als schlitzförmige Durchgangsöffnung im Pumpenhalter 16 ausgebildet ist. Bei der Montage wird das Befestigungselement 18, welches beispielsweise als gebogenes Befestigungsblech ausgebildet sein kann, durch die Ausnehmung 22 geschoben und arretiert. Neben der hier dargestellten Ausführungsform der Ausnehmung 22, sind auch andere Ausführungsformen der Befestigung des Befestigungselementes 18 am Pumpenhalter 16 denkbar. So können beispielsweise zwei oder mehr Aufnahmeschlitze vorgesehen sein, welche unter einem definierten Winkel zueinander angeordnet ist. Weiterhin ist es auch denkbar, dass zusätzliche Befestigungsmittel zur Anbindung des Pumpenhalters 16 an das Befestigungselement 18 vorgesehen sind. Erfindungsgemäß ist es nunmehr vorgesehen, dass der Pumpenhalter 16 zumindest teilweise einen geschäumten Werkstoff 50 aufweist.

Gemäß der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist der Pumpenhalter 16 im Wesentlichen vollständig aus dem geschäumten Werkstoff 50 ausgebildet. Der in Figur 2 dargestellten Pumpenhalter 16 ist hierbei einstückig aus weichem Polyurethanschaum 50c ausgebildet. Ein derartiger Pumpenhalter 16 aus Polyurethanschaum 50b, 50c weist ein vergleichbares Dämpfungs- und Entkopplungsverhalten, wie der in Figur 1 beschriebene Hohlkörper 16 aus dem Stand der Technik auf. Gleichzeitig kann jedoch darüber hinaus in vorteilhafter Weise eine zielgenaue Positionierung des Pumpenhalter 16 auf dem Aggregat 10 ermöglicht werden. Das im Wesentlichen homogene Gefüge des Pumpenhalters 16 aus

Polyurethanschaum 50b wird bei der Dilatation gleichförmig gedehnt, sodass es zu keiner nennenswerten Verdrehung in Umfangsrichtung zwischen dem Innenbereich 24 und dem radial gegenüberliegenden Außenbereich des Pumpenhalter 16 kommt. Durch die zielgenaue Positionierung der Pumpe 10 innerhalb des Pumpenhalters 16 in Umfangsrichtung kann in vorteilhafter Weise die Endmontage der Pumpe mit der Haltevorrichtung im Fahrzeug optimiert werden. Somit kann sichergestellt werden, dass die Winkellage der Kundenschnittstelle relativ zum Stecker innerhalb des erforderlichen Toleranzbereiches liegt, sodass die Endmontage der Subgruppe der Pumpe mit vormontierter Haltevorrichtung im Fahrzeug problemlos erfolgen kann.

Wie in Figur 2 zu erkennen ist, weist der Pumpenhalter 16 einen im Wesentlichen kreisförmigen Innenbereich 24 auf. Dieser Innenbereich 24 weist im unmontierten Zustand einen Innendurchmesser auf, welcher zwischen 15% und 35%, vorzugsweise zwischen 20% und 30%, besonders vorzugsweise näherungsweise 24% kleiner ist als der Außendurchmesser 60 der Pumpe 10 im Montageabschnitt 26. Bei der Montage des Pumpenhalters 16 wird dieser somit unter Vorspannung auf die Pumpe 10 aufgeschoben. Auf diese Weise kann eine für die verliersichere Einspannung benötigte Radialpressung zwischen dem Pumpenhalter 16 und der Pumpe 10 bereitgestellt werden. Zur Montage des Pumpenhalter 16 auf der Pumpe 10, wird der Pumpenhalter 16 an seinem Innenumfang radial nach außen gezogen, sodass der Innendurchmesser über den Außendurchmesser der Pumpe 10 vergrößert wird. Das hierfür notwendige Montagewerkzeug greift dabei am Innenbereich 24 des Pumpenhalters 16 an und wird mit einer Montagekraft F in Radialrichtung nach außen gezogen. Aufgrund des homogenen Gefüges des geschäumten Kunststoffes kommt es hierbei zu keiner Verdrehung des Pumpenhalters 16 in Umfangsrichtung. Nach dem Positionieren der Pumpe 10 innerhalb des Innenbereiches 24 wird das Montagewerkzeug entfernt. Nach dem Entfernen des Montagewerkzeuges zieht sich der geschäumte Kunststoff zusammen, sodass eine für einen festen Sitz notwendige Radialpressung zwischen der Pumpe 10 und dem Pumpenhalter 16 bereitgestellt werden kann. Aufgrund der Gefügestruktur ist somit in vorteilhafter Weise die Kraftverteilung der Radial presskraft des im Wesentlichen ringförmigen Pumpenhalter 16 auf die Pumpe 10 in Umfangsrichtung im Wesentlichen konstant ausgebildet.

Wie in Figur 2 deutlich zu erkennen ist, ist der Pumpenhalter 16 als ein im Wesentlichen ebenes, flaches Element ausgebildet, welches in seinem Zentralbereich eine Durchgangsöffnung zur Aufnahme der Pumpe 10 aufweist. Eine solche Struktur lässt sich besonders einfach im Spitzgussverfahren herstellen, wobei die Gaseinschlüsse, welche die Zellstruktur des Schaumes bilden, beispielsweise während dem Anspritzen entstehen können. Der Pumpenhalter 16 weist einen Aufnahmeabschnitt 42 und einen Befestigungsabschnitt 20 auf. Der Aufnahmeabschnitt 42 des Pumpenhalters 16 ist im Bereich der Pumpe 10 angeordnet. In diesem Bereich ist der Pumpenhalter als geschäumter Vollmaterialring ausgebildet. Gemäß der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind Aufnahmeabschnitt 42 und Befestigungsabschnitt einteilig ausgebildet. Der Befestigungsabschnitt steht dabei in Radialrichtung über die Kontur des im Wesentlichen ringförmigen Aufnahmeabschnittes 42 hinaus und weist die Ausnehmung 22 auf.

Figur 2a zeigt einen Schnitt durch einen Pumpenhalter 16 gemäß der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform des Pumpenhalter 16. Wie in Figur 2a zu erkennen ist, weist der Polyurethanschaum 50b eine offenzellige Schaumstruktur auf. Wie in Figur 2a zu erkennen ist, weist der als weicher Polyurethanschaumstoff 50c ausgebildete Kunststoffschaum sowohl in Umfangsrichtung, als auch in Radialrichtung ein im Wesentlichen homogenes Gefüge auf. Ein weicher Polyurethanschaum 50c ist aufgrund dieser homogenen Gefügestruktur besonders gut für eine zielgenaue Positionierung des Pumpenhalters 16 auf der Pumpe 10 geeignet. Es ist auch denkbar, in Abhängigkeit der gewünschten Steifigkeit der Haltevorrichtung 12 eine geschlossenzellige Schaumstruktur, welche ebenfalls eine im Wesentlichen homogene Verteilung der Poren und Hohlräume aufweist, zu verwenden.

Der geschäumte Werkstoff weist gemäß ISO 845 eine Dichte zwischen 100kg/m ³ und 400kg/m ³ , vorzugweise zwischen 150kg/m ³ und 350kg/m ³ , bevorzugt zwischen 200kg/m ³ und 300kg/m ³ , besonders bevorzugt zwischen 220kg/m ³ und 260kg/m ³ auf. Die Dichte ist somit um ein vielfaches geringer als EPDM. Trotz der teuren Verarbeitung von PUR-Schäumen kann der Pumpenhalter 16 aufgrund seiner vereinfachten Geometrie kostengünstig gefertigt werden.