DE102006044320A1 - Active bearing for mounting drive unit on supporting frame of vehicle, has passive, elastic bearing element, actuator and sensor for measuring vibrations of drive unit - Google Patents

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    • F16F15/08—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means with rubber springs ; with springs made of rubber and metal

Abstract

The active bearing (1) has a passive, elastic bearing element (6), an actuator (5) and a sensor for measuring vibrations of a drive unit (3). A control system is assigned to the actuator, which process the measuring signal of the sensor and controls the actuator, so that the vibrations produced by the drive unit are damped or frequency shifted in the bearing. An independent claim is also included for a method for reduction of vibrations.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren für die aktive Lagerung einer Antriebseinheit für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Schienenfahrzeug.The The invention relates to an apparatus and a method for the active Storage of a drive unit for a vehicle, especially for a rail vehicle.

Antriebe für Schienenfahrzeuge sind vielfach als kompakte Baueinheiten ausgebildet und umfassen sowohl die Antriebsmaschine, beispielsweise einen Dieselmotor, sowie Getriebekomponenten. Insbesondere für Triebwagen mit einem aufgesetzten Fahrzeugkasten ist es notwendig, flachbauende Antriebseinheiten vorzusehen, welche in einen Rahmen unterflur oder in einen Drehgestellrahmen integriert sind. Im Folgenden wird als Antriebseinheit die für die Traktion und/oder den Antrieb von Nebenverbrauchern verwendeten, üblicherweise als Modul zusammengefassten Fahrzeugkomponenten angesehen. Neben dem Hauptantrieb können beispielsweise in Nebenzweigen Hilfs- oder Zusatzantriebe vorliegen. Auch Teile des Getriebes, die als Radsatzgetriebe ausgebildet sind, sollen nachfolgend als Bestandteil der Antriebseinheit verstanden werden.drives for rail vehicles are often designed as compact units and include both the prime mover, such as a diesel engine, as well Transmission components. In particular for railcars with an attached vehicle body it is necessary to provide flat-construction drive units, which in a frame underfloor or integrated into a bogie frame. In the following, as the drive unit for the traction and / or the Drive used by secondary consumers, usually combined as a module Vehicle components viewed. In addition to the main drive, for example auxiliary or additional drives are available in secondary branches. Also parts of the transmission, which are designed as Radsatzgetriebe should hereinafter understood as part of the drive unit.

Hierbei liegen die Antriebseinheiten auf einzelnen Lagerpunkten eines Tragrahmens auf, an die besondere Anforderungen gestellt werden, da die Antriebseinheiten für hohe Antriebslasten und Beschleunigungskräfte ausgelegt sein müssen. Entsprechend resultieren großbauende und schwere Antriebseinheiten, deren Gewichts-, Traktions- und Trägheitskräfte über die Lagerpunkte sicher abgeführt werden müssen, das heißt sie müssen, gemäß der einschlägigen Normen und den beim Betrieb auftretenden tatsächlichen Laststößen, Belastungen mit einem mehrfachen des Eigengewichts widerstehen können.in this connection The drive units are located on individual bearing points of a support frame to which special requirements are made, as the drive units for high Drive loads and acceleration forces must be designed. Corresponding result in large-scale construction and heavy drive units whose weight, traction and inertia forces over the Bearing points safely dissipated Need to become, this means You need to, according to the relevant standards and the actual load surges occurring during operation, loads can withstand a multiple of its own weight.

Aus der DE 101 069 323 B4 ist ein Lager bekannt geworden, welches für kurzzeitige Laststöße ausgelegt ist. Hierbei wird der ursprünglich fixe Lagerpunkt durch ein aktives, bewegliches Lager ersetzt, wobei die Lagerkräfte von einem Hydraulikzylinder aufgefangen werden, der über Beschleunigungsdaten geregelt wird. Tritt ein Laststoß über einer bestimmten Schwelle auf, gibt das Lager nach, um die auf den Rahmen übertragenen Kräfte zu minimieren. Erst nach dem Abklingen des Laststoßes wird das Lager auf den Sollpunkt zurückgeführt.From the DE 101 069 323 B4 has become known a camp, which is designed for short-term load surges. Here, the originally fixed bearing point is replaced by an active, movable bearing, wherein the bearing forces are absorbed by a hydraulic cylinder, which is controlled by acceleration data. If a load shock occurs above a certain threshold, the bearing yields to minimize the forces transmitted to the frame. Only after the decay of the load shock, the bearing is returned to the setpoint.

Zur Realisierung wird vorgeschlagen, auf die üblichen Gummi-/Metallelemente im Lager zu verzichten, um jederzeit den Lagerpunkt aktiv beeinflussen zu können. Nachteilig an dieser Konstruktion ist daher, dass die durch die Antriebseinheit erzeugten Vibrationen über das Lager auf dem Tragrahmen und weiter über die Sekundärfederung zum Fahrzeugkasten geleitet wird. Zur Abschwächung dieser Problematik wird daher in der DE 101 09 323 B4 offenbart, durch eine entsprechende Regelung des Hydraulikzylinders das aktive Lager so zu steuern, dass durch die Vorgabe einer bestimmten Frequenz oder Amplitude eine durch äußere Einflüsse an der Lagerstelle verursachte Schwingung mittels einer gegenphasigen Lagerschwingung überlagert und damit ausgelöscht, beziehungsweise abgeschwächt oder frequenzverschoben wird.To realize it is proposed to dispense with the usual rubber / metal elements in the camp in order to be able to actively influence the bearing point at any time. A disadvantage of this construction is therefore that the vibrations generated by the drive unit is passed through the bearing on the support frame and further on the secondary suspension to the vehicle body. To mitigate this problem is therefore in the DE 101 09 323 B4 discloses to control by an appropriate control of the hydraulic cylinder, the active bearing so that superimposed by the specification of a specific frequency or amplitude caused by external influences at the bearing vibration by means of an antiphase bearing vibration and thus extinguished, or attenuated or frequency-shifted.

Nachteilig an der voranstehend genannten, aktiven Lagerung ist jedoch, dass der als Stellelement verwendete hydraulische Zylinder im Wesentlichen dazu geeignet ist, harmonische, das heißt regelmäßige Grundschwingungen gegenzudämpfen und damit die Problematik der Vibrationsübertragung von der Antriebseinheit auf das Drehgestell und weiter auf den Fahrzeugkasten mit der bekannten Lagerausgestaltung nicht im hinreichenden Maße gelöst ist.adversely However, in the above-mentioned, active storage is that the hydraulic cylinder used as actuator substantially is suitable for counteracting harmonic, that is, regular fundamental oscillations and so that the problem of vibration transmission from the drive unit on the bogie and further on the vehicle body with the known Bearing design is not solved to a sufficient extent.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine aktive Lagerung für eine Antriebseinheit eines Fahrzeugs und insbesondere eines Schienenfahrzeugs anzugeben, die die auf den Tragrahmen des Fahrzeugs übertragenen Schwingungen in einem breiten Frequenzbereich reduziert beziehungsweise deren Entstehung verhindert und sich darüber hinaus durch eine fertigungstechnisch und konstruktiv einfache Gestaltung auszeichnet.Of the Invention is based on the object, an active storage for a drive unit indicate a vehicle and in particular a rail vehicle, the vibrations transmitted to the support frame of the vehicle in a wide frequency range reduced or their formation prevented and over it In addition, by a production engineering and constructively simple design distinguished.

Zur Lösung der Aufgabe haben die Erfinder erkannt, dass die aktive Lagerung zweiteilig aufgebaut sein sollte und einen passiven, elastischen Dämpfer in Kombination mit einem Aktuator umfassen sollte.to solution the task, the inventors have realized that the active storage should be constructed in two parts and a passive, elastic damper in Should include combination with an actuator.

Hierbei wird eine Anordnung, bei der sich die passive, elastische Lagerkomponente und der Aktuator aufeinander abstützen, das heißt seriell angeordnet sind, bevorzugt. Diese konstruktiv einfache Anordnung kann in einer vorteilhaften Weitergestaltung durch eine Parallelanordnung eines Aktuators und/oder eines passiven Dämpfers ergänzt oder ersetzt werden, um das Dämpfungsverhalten des aktiven Lagers an den vorliegenden Lagerpunkt und die einwirkenden Belastungen beziehungsweise Vibrationen anzupassen. Vorteilhaft ist, den Aktuator benachbart zum Tragrahmen anzuordnen und das passive, elastische Lagerelement zwischen diesem Aktuator und der Antriebseinheit vorzusehen.in this connection becomes an arrangement in which the passive, elastic bearing component and the actuator support each other, that is serial are arranged, preferably. This structurally simple arrangement can in an advantageous further development by a parallel arrangement an actuator and / or a passive damper be supplemented or replaced to the damping behavior of the active bearing to the present bearing point and acting Adjust loads or vibrations. Advantageous is to arrange the actuator adjacent to the support frame and the passive, elastic bearing element between this actuator and the drive unit provided.

Zur Erzielung einer kompakten, aktiven Lagereinheit wird die für die Regelung notwendige Sensorik bevorzugt in den Aktuator integriert. Hierbei wird besonders bevorzugt als Aktuator ein mehrlagiges piezokeramische Element verwendet, welches sowohl als Stellelement, wie auch als Sensor zur Erfassung von am Übergangspunkt zum Tragrahmen auftretenden Schwingungen dient. Unter einem mehrlagigen piezokeramischen Element wird beispielsweise eine stapelförmig aufgebaute Einheit oder eine Bündelung aus einzelnen stiftförmigen Komponenten verstanden. Wenigstens einer oder einige dieser unabhängig voneinander kontaktierten Piezoelemente wird als Drucksensor und damit als Schwingungsaufnehmer verwendet. Die weiteren Komponenten dieses mehrlagigen Aufbaus dienen dann zur Aktuation.To achieve a compact, active storage unit, the sensor required for the control is preferably integrated into the actuator. In this case, a multilayer piezoceramic element is particularly preferably used as the actuator, which serves both as an actuating element, as well as a sensor for detecting vibrations occurring at the transition point to the support frame. Under a multilayer piezoceramic element is at For example, understood a stacked unit or bundling of individual pin-shaped components. At least one or some of these independently contacted piezoelectric elements is used as a pressure sensor and thus as a vibration sensor. The other components of this multilayer structure then serve for actuation.

Durch das dem Aktuator vorgelagerte, passive, elastische Lagerelement wird bereits ein Teil der durch die Antriebseinheit erzeugten Vibrationen reduziert, wodurch insbesondere die vom Aktuator nach dem Gegenschallprinzip aufzubringenden Amplituden deutlich geringer sind. Besonders bevorzugt wird die Ausgestaltung des passiven, elastischen Lagerelements als Konuslager, wobei zwischen dem konusförmigen Lagerkörper und der zugeordneten Aufnahme im Gehäuse der Antriebseinheit eine elastische Zwischenlage, insbesondere aus einem Elastomermaterial, vorgesehen ist. Je nach der vorliegenden Belastung sowie den konstruktiven Besonderheiten, etwa bezüglich der Baugröße, können jedoch im Rahmen des fachmännischen Ermessens auch andere Lagerausgestaltungen zur Realisierung eines erfindungsgemäßen aktiven Lagers umfassend ein Aktuator und ein passives Dämpfungselement verwendet werden. Insbesondere das passive Element kann hierbei als Buchsenlager und insbesondere als Flanschbuchsenlager oder als Keillager ausgebildet sein. Darüber hinaus eignen sich allgemeine Motorlager und solche Lagerausführungen, welche als Elastomer-/Metalllager ausgebildet sind, welche sowohl die statische wie dynamische Lasten an der Anlenkung zur Antriebseinheit auffangen, sowie eine passive Dämpfungswirkung ermöglichen. Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, das aktive Lager zur Aufhängung einer Antriebseinheit an einem Tragrahmen zu verwenden. Hierbei stützt sich der Aktuator am Tragrahmen ab und stellt die Höhe der Position der Aufhängung für passives, elastisches Lagerelement gegenphasig zu den auftretenden Schwingungen ein.By the upstream of the actuator, passive, elastic bearing element is already part of the vibrations generated by the drive unit reduced, which in particular by the actuator according to the antinoise principle applied amplitudes are significantly lower. Particularly preferred the design of the passive, elastic bearing element as a cone bearing, being between the cone-shaped bearing body and the associated receptacle in the housing of the drive unit a elastic intermediate layer, in particular of an elastomer material, is provided. Depending on the load and the design Special features, such as regarding the size, however, can within the framework of the expert Discretion also other bearing designs for the realization of an active according to the invention Bearings comprising an actuator and a passive damping element can be used. In particular, the passive element can in this case as a bush bearing and be designed in particular as a flange bushing bearing or as a wedge bearing. About that In addition, general motor bearings and bearing designs are suitable. which are designed as elastomer / metal bearings, which both the static and dynamic loads on the linkage to the drive unit field, as well as a passive damping effect enable. An advantageous embodiment is the active bearing for suspension to use a drive unit on a support frame. in this connection supports The actuator on the support frame and sets the height of the position the suspension for passive, elastic bearing element in antiphase to the vibrations occurring one.

Das erfindungsgemäße Lager kann nicht nur zum aktiven Gegendämpfen von während des Betriebs der Antriebseinheit auftretenden Schwingungen verwendet werden, sondern es ist auch dazu geeignet, über die für die aktive Lagerung notwendige Sensorik eine Diagnosefunktion für die Antriebsmaschine bereitzustellen, die dazu dient, abnormale, auf einen Bauteilverschleiß zurückzuführende Vibrationen rechtzeitig zu erkennen und geeignete Gegenmaßnahmen einzuleiten. Aufgrund dieser sensorischen Funktion werden nicht nur die durch die Antriebseinheit verursachten Schwingungen gekapselt und eine Übertragung auf einen anschließenden Tragrahmen verhindert, sondern auch Einfluss auf die Vibrationsentstehung genommen.The inventive bearing Not only can active counter-damping during operation of the drive unit occurring oscillations are used, but it is too suitable for, over the for the active storage necessary sensors a diagnostic function for the prime mover which is to serve abnormal vibrations due to component wear recognize in time and take appropriate countermeasures. by virtue of This sensory function is not only due to the drive unit caused oscillations encapsulated and a transfer to a subsequent support frame prevented, but also influenced the vibration formation.

Zum einen ist es möglich, die Entstehungen von Schwingungen in der Antriebseinheit für das möglichst rasche Durchfahren bekannter Resonanzen zu minimieren. Zum anderen wird die Sensorik vorteilhaft dafür eingesetzt, den Betriebszustand der Antriebseinheit zu überwachen und Schwingungsquellen, welche auf einen Verschleiß oder eine Fehlfunktion zurückzuführen sind und die im Anfangsstadium nicht notwendigerweise durch den Traktionsbetrieb selbst festgestellt werden können, aufzufinden und somit eine Anpassung von Wartungszyklen zu erlauben, welche zu einer im Betrieb vibrationsarmen Antriebseinheit führt.To the it is possible the emergence of vibrations in the drive unit for the possible to minimize rapid passage through known resonances. On the other hand the sensor is used advantageously for the operating state to monitor the drive unit and vibration sources, which indicate a wear or a Malfunction are due and in the initial stage, not necessarily by traction operation even be determined find and thus allow an adjustment of maintenance cycles, which leads to a low-vibration drive unit during operation.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit den Figuren genauer beschrieben, die im Einzelnen folgendes darstellen:following The invention is related to a preferred embodiment in connection with the figures described in more detail below represent:

1 zeigt eine erfindungsgemäße Ausgestaltung der aktiven Lagerung in perspektivischer Teilschnittdarstellung sowie Teile der Antriebseinheit und des zugeordneten Tragrahmens des Fahrzeugs. 1 shows an inventive embodiment of the active storage in a perspective partial sectional view and parts of the drive unit and the associated support frame of the vehicle.

2 zeigt die Ausgestaltung der erfindungsgemäßen aktiven Lagerung nach 1 im Seitenschnitt. 2 shows the embodiment of the active storage according to the invention 1 in the sidecut.

In der perspektivischen Teilschnittdarstellung von 1 ist das aktive Lager 1 zur Lagerung einer Antriebseinheit 3 an einem Tragrahmen 2 dargestellt. Hierbei umfasst die Antriebseinheit 3 üblicherweise eine Antriebsmaschine für den Traktionsbetrieb des Fahrzeugs, der ein Getriebe zugeordnet ist. Diese sind im Einzelnen nicht in 1 dargestellt.In the perspective partial sectional view of 1 is the active camp 1 for storage of a drive unit 3 on a support frame 2 shown. Here, the drive unit includes 3 usually an engine for traction operation of the vehicle, which is associated with a transmission. These are not in detail 1 shown.

Für das nachfolgende Ausführungsbeispiel wird von einer unterhalb des Tragrahmens 2 angeordneten Antriebseinheit 3 ausgegangen, das heißt die aktive Lagerung 1 wird durch das Gewicht der Antriebseinheit im Wesentlichen druckbelastet. Im Rahmen des fachmännischen Könnens ist es jedoch möglich, eine erfindungsgemäße Lagerung für einen im Wesentlichen zugbelasteten Auflagepunkt auf dem Tragrahmen auszubilden. Im Übrigen besteht die Möglichkeit, die erfindungsgemäße Lagereinheit für den betreffenden Anwendungsfall vorzuspannen.For the following embodiment is from a below the support frame 2 arranged drive unit 3 gone out, that is the active storage 1 is substantially pressure loaded by the weight of the drive unit. However, in the context of the skilled skill, it is possible to form a storage according to the invention for a substantially zugbelasteten support point on the support frame. Moreover, it is possible to bias the storage unit according to the invention for the application in question.

In 2 ist eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen aktiven Lagerung in Seitenschnittansicht gezeigt, wobei das aktive Lager 1 als wesentliche Komponente einen zur Seite des Tragrahmens 2 hin angeordneten Aktuator 5 und ein zur Seite der Antriebseinheit 3 angeordnetes passives, elastisches Lagerelement 6 umfasst. Diese gezeigte Serienanordnung ist deshalb vorteilhaft, da die von der Antriebseinheit 3 erzeugten Schwingungen zunächst durch das passive, elastische Lagerelement 6 abgedämpft werden und hierdurch die nach dem Gegenschallprinzip vom Aktuator 5 aufgebrachten gegenphasigen Schwingungen kleinere Amplituden zur Schwingungsdämpfung aufweisen müssen, was wiederum die Anforderungen an die Stellwege des Aktuators minimiert.In 2 is an advantageous embodiment of the active storage according to the invention shown in side sectional view, wherein the active bearing 1 as an essential component one to the side of the support frame 2 arranged actuator 5 and one to the drive unit side 3 arranged passive, elastic bearing element 6 includes. This series arrangement shown is therefore advantageous because of the drive unit 3 vibrations generated initially by the passive, elastic bearing element 6 be attenuated and thereby the after-counter principle of the actuator 5 applied ge genphasic vibrations must have smaller amplitudes for vibration damping, which in turn minimizes the demands on the travel of the actuator.

Neben der in 1 dargestellten primärseitigen Anordnung des passiven, elastischen Lagerelements 6 und eines sekundärseitig angelagerten Aktuators 5 kann die Abfolge dieser beiden Komponenten für eine alternative, erfindungsgemäße Ausgestaltung vertauscht werden. Der primärseitig für diesen Fall vorgesehene Aktuator 5 liegt demnach unmittelbar benachbart zur Antriebseinheit und kann insbesondere für die Weitergestaltung der Erfindung, bei der der Schwingungssensor zur Diagnose der Antriebseinheit verwendet wird, die von dieser erzeugten Vibrationen unverfälscht messen. Außerdem kann durch eine solche Anordnung eine kompakte, modulare Baueinheit aus Antriebsmaschine und aktivem Lager angegeben werden, bei welcher insbesondere die sensorischen Komponenten und die diesen zugeordneten Auswerte- und Regeleinheiten in die Batterie integriert sind und darüber hinaus kurze Signalwege vorliegen.In addition to the in 1 illustrated primary-side arrangement of the passive, elastic bearing element 6 and a secondary side mounted actuator 5 the sequence of these two components can be reversed for an alternative, inventive design. The primary side provided for this case actuator 5 Accordingly, it is located immediately adjacent to the drive unit and, in particular for the further development of the invention, in which the vibration sensor is used to diagnose the drive unit, can measure the vibrations generated by this genuinely. In addition, by such an arrangement, a compact, modular assembly of prime mover and active bearing can be specified, in which in particular the sensory components and the evaluation and control units associated therewith are integrated into the battery and, moreover, there are short signal paths.

Weitere Ausgestaltungen des aktiven Lagers 1 sind im Rahmen des fachmännischen Könnens denkbar, hierbei können mehrere passive, elastische Lagerelemente und mehrere Aktoren vorgesehen werden, welche in alternierender Abfolge aufeinander folgen. Auch eine zumindest teilweise parallele Anordnung von Aktuatoren zu passiven elastischen Lagerelementen ist denkbar.Further embodiments of the active bearing 1 are within the skill of the art conceivable, in this case, a plurality of passive, elastic bearing elements and a plurality of actuators can be provided, which follow one another in an alternating sequence. An at least partially parallel arrangement of actuators to passive elastic bearing elements is conceivable.

Gemäß der in 2 dargestellten Ausführung wird als Aktuator 5 ein mehrlagiges piezokeramisches Element verwendet, welches in eine Aufnahme für den Aktuator 3 im Tragrahmen gehaltert wird und das sich nach unten hin gegen einen Flansch 4.1 der Aufnahme 4 abstützt. Hierbei kann der Aktuator 5 zylindrisch ausgebildet sein.According to the in 2 illustrated embodiment is used as an actuator 5 a multilayer piezoceramic element used, which in a receptacle for the actuator 3 is held in the support frame and the down against a flange 4.1 the recording 4 supported. Here, the actuator 5 be cylindrical.

Hängend unter dem sich gegen den Tragrahmen abstützenden Aktuator 5 ist für das vorliegende Ausführungsbeispiel das passive, elastische Lagerelement 6 angeordnet, welches gemäß der in 2 dargestellten Ausführung in Form eines Konuslagers ausgebildet ist. Hierfür ist ein Konuskörper 9 vorgesehen, auf dem sich die antriebsseitige Aufnahme 11 über eine bevorzugt aus einem Elastomermaterial bestehende, elastische Lagerhülse 10 abstützt. Getragen wird der Konuskörper 9 über eine untere Endplatte 8.2, mit der der Konuskörper 9 auch einstückig ausgebildet sein kann.Hanging under the actuator supporting itself against the supporting frame 5 is for the present embodiment, the passive, elastic bearing element 6 arranged according to the in 2 illustrated embodiment is designed in the form of a cone bearing. This is a cone body 9 provided on which the drive-side recording 11 via a preferably made of an elastomeric material, elastic bearing sleeve 10 supported. The cone body is carried 9 over a lower end plate 8.2 with which the cone body 9 may also be integrally formed.

Der Konuskörper 9 und die Endplatte 8.2 werden wiederum mittels eines Durchgangsbolzens 7, der durch den Aktuator 5 hindurchreicht, und über die obere und untere Verschraubung 7.1 und 7.2 sowie eine obere Endplatte 8.1 getragen. Hierfür ist im Aktuator eine Durchgangsöffnung vorgesehen. Bei einer Stellbewegung des Aktuators, welcher gemäß der in den 1 und 2 gezeigten Ausgestaltung bevorzugt als mehrlagige Piezokeramik realisiert ist, wird auch das passiv, elastische Lagerelement 6 aufgrund einer Lageveränderung der oberen Endplatte 8.1 angehoben oder abgesenkt.The cone body 9 and the end plate 8.2 in turn, by means of a through-bolt 7 that by the actuator 5 passes through, and over the upper and lower screw 7.1 and 7.2 and an upper end plate 8.1 carried. For this purpose, a passage opening is provided in the actuator. In an actuating movement of the actuator, which according to the in the 1 and 2 embodiment shown is preferably realized as a multilayer piezoceramic, is also the passive, elastic bearing element 6 due to a change in position of the upper end plate 8.1 raised or lowered.

Das Gewicht der Antriebseinheit 3 lastet über die elastische Lagerhülse 10 auf dem Konuskörper 9. Schwingungen, die in der Antriebseinheit entstehen, werden daher zunächst auf die elastische Lagerhülse 10 übertragen und gedämpft an den Konuskörper 9 übertragen. Diese Schwingungen werden über einen Schwingungssensor aufgenommen, welcher vorteilhaft in der Nähe der Aufnahme für den Aktuator 3 am Tragkörper vorgesehen ist.The weight of the drive unit 3 loads over the elastic bearing sleeve 10 on the cone body 9 , Vibrations that arise in the drive unit, therefore, are initially on the elastic bearing sleeve 10 transmitted and damped to the cone body 9 transfer. These vibrations are absorbed by a vibration sensor, which is advantageous in the vicinity of the receptacle for the actuator 3 is provided on the support body.

Zur Absicherung gegen vertikal nach oben gerichtete Laststöße, die so groß sind, dass die Antriebseinheit aus dem Konuslager angehoben wird, ist ein zwischen dem Konuskörper 9 und dem Aktuator 5 vorgesehener Anschlag 13 in 2 dargestellt. Dieser begrenzt in Zusammenwirkung mit dem oberen, elastischen Dämpfer 12 die Bewegungsmöglichkeit der Antriebseinheit 3 in vertikal aufwärtiger Richtung, beziehungsweise dämpft solche Bewegungen.To protect against vertically upward load jolts, which are so large that the drive unit is lifted from the cone bearing, is a between the cone body 9 and the actuator 5 provided stop 13 in 2 shown. This limits in cooperation with the upper, elastic damper 12 the possibility of movement of the drive unit 3 in a vertically upward direction, or dampens such movements.

Besonders bevorzugt wird die Verwendung des Aktuators 5 in Form eines piezokeramischen Elements als Sensor neben dessen aktuatorischer Funktion. Schwingungen, die vom Schwingungssensor detektiert werden, werden einer Regelungseinrichtung, welche im Einzelnen nicht in 2 dargestellt ist, zugeleitet, diese berechnet wiederum ein Stellsignal für den Aktuator 5, wodurch ein gegenphasiges Signal auf dem Aktuator gegeben wird. Bevorzugt wird zusätzlich zur Phase auch eine Amplitudenanpassung vorgenommen, so dass das aktive Lager 1 so angesteuert wird, dass das Zentrum der Aufnahme für den Aktuator 3 im Tragrahmen 2 möglichst ortsfest verbleibt, das heißt die Schwingungen, welche von der Antriebseinheit 3 ausgehen, werden nicht auf den Tragrahmen 2 übertragen.Particularly preferred is the use of the actuator 5 in the form of a piezoceramic element as a sensor in addition to its aktuatorischer function. Vibrations that are detected by the vibration sensor, a control device, which in detail not in 2 is shown, this in turn calculates a control signal for the actuator 5 , whereby an antiphase signal is given on the actuator. Preferably, an amplitude adjustment is made in addition to the phase, so that the active bearing 1 is driven so that the center of the recording for the actuator 3 in the supporting frame 2 remains stationary as possible, that is, the vibrations, which of the drive unit 3 will not go out on the support frame 2 transfer.

Ist eine völlige Auslöschung der Schwingungen über das aktive Lager 1 nicht möglich, so kann, ausgehend von einer Frequenzanalyse, ein bestimmtes Frequenzband der Schwingungsanregung unterdrückt, welches Resonanzen in den nachfolgenden Strukturen, etwa dem Tragrahmen 6 und dem nicht dargestellten Fahrzeugkasten, auslösen kann.Is a complete extinction of the vibrations over the active bearing 1 not possible, it can, based on a frequency analysis, a certain frequency band of the vibration excitation suppressed, which resonances in the subsequent structures, such as the support frame 6 and the vehicle box, not shown, can trigger.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird die Analyse des über das aktive Lager 1 detektierten auftretenden Schwingungsspektrums durch einen Signalprozessor in der dem aktiven Lager zugeordneten Regelungseinheit auf solche Frequenzen hin untersucht, welche auf einen Verschleiß oder einen Betriebsfehler für eine Komponente der Antriebseinheit 3 hindeuten. Entsprechend kann der Wartungsbetrieb effizient gestaltet werden, wodurch eine im Betrieb ständig geräuscharme Antriebseinheit resultiert.In a particularly preferred embodiment, the analysis of the active bearing 1 detected occurring vibration spectrum by a signal processor in the active bearing associated control unit to such frequencies out looking for a wear or an operating error for a component of the drive unit 3 indicate. Accordingly, the maintenance operation can be made efficient, resulting in a constantly quiet operation drive unit.

Darüber hinaus können mittels der aktiven Lagerung jene Betriebssituationen der Antriebseinheit 3 während des normalen Fahrbetriebs fortlaufend bestimmt werden, welche zu starken Vibrationen führen, beziehungsweise zu solchen Vibrationen, welche sich aufgrund der Resonanzeigenschaften am Tragwerk und im Fahrzeugkasten des Fahrzeugs besonders nachteilig auswirken. Für einen besonders geräuscharmen Betrieb werden dann diese Betriebspunkte möglichst nicht eingestellt, beziehungsweise möglichst rasch durchfahren.In addition, by means of the active storage those operating situations of the drive unit 3 be determined continuously during normal driving, which lead to strong vibrations, or such vibrations, which have a particularly adverse effect due to the resonance characteristics of the structure and in the vehicle body of the vehicle. For a particularly quiet operation then these operating points are not set as possible, or drive through as quickly as possible.

11
aktives Lageractive camp
22
Tragrahmensupporting frame
33
Antriebseinheitdrive unit
44
Aufnahme am Tragrahmenadmission on the support frame
4.14.1
Flanschflange
55
Aktuatoractuator
66
passives, elastisches Lagerelementpassive, elastic bearing element
8.18.1
obere Endplatteupper endplate
8.28.2
untere Endplattelower endplate
99
Konuskörpercone body
1010
elastische Lagerhülseelastic bearing sleeve
1111
antriebsseitige Aufnahmedrive side admission
1212
oberer elastischer Dämpferupper elastic damper
1313
Anschlagattack

Claims (11)

Aktives Lager zur Befestigung einer Antriebseinheit (3) an einem Tragrahmen (2) eines Fahrzeugs, umfassend 1.1 wenigstens ein passives, elastisches Lagerelement (6); 1.2 wenigstens ein Aktuator (5); 1.3 ein Sensor zur Messung von Schwingungen der Antriebseinheit (3); 1.4 eine dem Aktuator (5) zugeordnete Regelungseinrichtung, welche die Messsignale des Sensors verarbeitet und die den Aktuator (5) so ansteuert, dass die von der Antriebseinheit erzeugten Schwingungen in der Lagerung aktiv gedämpft und/oder frequenzverschoben werden.Active bearing for fixing a drive unit ( 3 ) on a support frame ( 2 ) of a vehicle, comprising 1.1 at least one passive, elastic bearing element ( 6 ); 1.2 at least one actuator ( 5 ); 1.3 a sensor for measuring vibrations of the drive unit ( 3 ); 1.4 an the actuator ( 5 ) associated control device which processes the measurement signals of the sensor and the actuator ( 5 ) so that the vibrations generated by the drive unit are actively damped in the storage and / or frequency shifted. Aktives Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das passive, elastische Lagerelement (6) und der Aktuator (5) seriell angeordnet sind.Active bearing according to claim 1, characterized in that the passive, elastic bearing element ( 6 ) and the actuator ( 5 ) are arranged serially. Aktives Lager nach wenigstens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (5) auf der Antriebseinheit (3) zugewandten Primärseite des aktiven Lagers angeordnet ist.Active bearing according to at least one of claims 1 or 2, characterized in that the actuator ( 5 ) on the drive unit ( 3 ) facing the primary side of the active bearing is arranged. Aktives Lager nach wenigstens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (5) auf der dem Tragrahmen (2) zugewandten Sekundärseite des aktiven Lagers angeordnet ist.Active bearing according to at least one of claims 1 or 2, characterized in that the actuator ( 5 ) on the support frame ( 2 ) facing the secondary side of the active bearing is arranged. Aktives Lager nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Aktuator ein piezokeramisches Element verwendet wird.Active bearing according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the actuator is a piezoceramic Element is used. Aktives Lager nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (5) zusätzlich als Sensor zur Messung von Schwingungen der Antriebseinheit (3) verwendet wird.Active bearing according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the actuator ( 5 ) additionally as a sensor for measuring vibrations of the drive unit ( 3 ) is used. Aktives Lager nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Aktuator ein piezokeramische Element verwendet wird, welches aus mehreren Einzelelementen besteht, von denen wenigstens eines als Sensor zur Messung von Schwingungen der Antriebseinheit (3) verwendet wird.Active bearing according to claim 6, characterized in that the actuator is a piezoceramic element is used, which consists of several individual elements, of which at least one as a sensor for measuring vibrations of the drive unit ( 3 ) is used. Aktives Lager nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungseinrichtung die Amplitude und/oder die Phase des Aktuators (5) steuert.Active bearing according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that the control device, the amplitude and / or the phase of the actuator ( 5 ) controls. Aktives Lager nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als passives, elastisches Lagerelement (6) ein Konuslager mit einer Elastomereinlage verwendet wird.Active bearing according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that as a passive, elastic bearing element ( 6 ) a cone bearing is used with an elastomeric insert. Antriebseinheit für ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, mit einem aktiven Lager nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Verbindung der Antriebseinheit mit einem Tragrahmen (2) des Fahrzeugs.Drive unit for a vehicle, in particular a rail vehicle, having an active bearing according to at least one of claims 1 to 9 for connecting the drive unit to a support frame ( 2 ) of the vehicle. Verfahren zur Verringerung von über eine Lagerung von einer Antriebseinheit (3) zu einem Tragrahmen (2) eines Fahrzeugs übertragenen Schwingungen, dadurch gekennzeichnet, dass für die Lagerung ein aktives Lager (1) nach wenigstens einem der vorausgehenden Ansprüche verwendet wird, wobei zusätzlich zur aktiven Schwingungsdämpfung mit dem Sensor des aktiven Lagers (1) die von der Antriebseinheit (3) erzeugten Schwingungen analysiert werden, um Betriebspunkte, die unerwünschte Schwingungen auslösen, zu vermeiden oder schnell zu durchfahren und/oder den Betriebszustand der Antriebsmaschine zu überwachen.Method for reducing storage via a drive unit ( 3 ) to a support frame ( 2 ) transmitted vibrations of a vehicle, characterized in that for the storage of an active bearing ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, wherein in addition to the active vibration damping with the sensor of the active bearing ( 1 ) from the drive unit ( 3 ) are analyzed to avoid operating points that trigger unwanted vibrations, or to pass quickly and / or to monitor the operating state of the prime mover.
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