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Die
Erfindung betrifft eine Baugruppe aus einem Lagerteil und einem
Antriebsaggregat, das am Lagerteil befestigt ist.
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Es
ist bekannt, daß die Bestromung eines Elektromotors Oberflächenschwingungen
am Gehäuse eines Antriebsaggregats bewirkt. Im Betriebszustand
können Schwingungen außerdem aufgrund von Unwuchten
auftreten, wobei dieser Effekt jedoch eher zweitrangig ist. Die
Eigenschwingungen des Antriebsaggregats werden über dessen
Befestigungsmittel zumindest teilweise in ein Lagerteil eingeleitet, wodurch
es zu unerwünschten Geräuschentwicklungen kommen
kann.
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Im
Stand der Technik sind bereits einige Möglichkeiten zur
Befestigung schwingender Bauteile beschrieben, bei denen die Schwingungsanregung im
Lagerteil reduziert ist. In der Regel führen die entsprechenden
Befestigungsvorrichtungen jedoch entweder noch zu einer relativ
großen Restanregung im Lagerteil, oder sie sind konstruktiv
aufwendig und dementsprechend teuer.
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So
beschreibt die
DE 31
10 237 A1 eine Halterung zur Befestigung von Installationsleitungen. Die
Halterung weist dabei einen elastischen Gummidämpfer auf,
durch den eine gewisse Schalldämpfung sichergestellt wird.
Gummi ist allerdings von Natur aus nur bedingt fähig, Schwingungen
zu entkoppeln oder zu dämpfen. Außerdem leidet
insbesondere die Entkoppelfähigkeit unter den Maßnahmen,
die insbesondere im Maschinenbau üblich und notwendig sind,
um das Gummi gegen Öl resistent zu machen.
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Die
EP 0 699 146 B1 offenbart
eine schwingungsdämpfende Anordnung eines Hydroaggregats einer
schlupfgeregelten Bremsanlage, wobei die Maßnahmen zur
Schwingungsdämpfung in diesem Fall relativ aufwendig sind.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Antriebsaggregat an einem Lagerteil so
zu befestigen, daß der Befestigungsaufwand gering und die
durch Eigenschwingungen des Antriebsaggregats hervorgerufene Restanregung
im Lagerteil minimal ist.
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Gelöst
wird diese Aufgabe durch eine erfindungsgemäße
Baugruppe aus einem Lagerteil, genau einem Federelement zur Schwingungsentkopplung
und einem Antriebsaggregat, das mittels des Federelements federnd
am Lagerteil befestigt ist, wobei das Federelement ein gebogenes
Federblech ist. Das Antriebsaggregat ist somit sehr einfach, nämlich durch
lediglich ein gebogenes Federblech, zuverlässig am Lagerteil
befestigt. Außerdem führen die Eigenschwingungen
des Antriebsaggregats aufgrund der Entkopplungsfähigkeit
des Federelements zu einer geringen Restanregung des Lagerteils.
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Vorzugsweise
ist zwischen dem Federelement und dem Lagerteil ein Dämpfungskörper
vorgesehen, um die geringe Restanregung des Lagerteils weiter zu
minimieren.
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In
einer Ausführungsform ist das Federelement ein C-förmig
gebogener Federblechstreifen, der besonders bevorzugt an seinen
entgegengesetzten Enden zwei Befestigungspunkte aufweist, in denen er
am Antriebsaggregat fixiert ist. Der Federblechstreifen kann im
wesentlichen mittig zwischen den Befestigungspunkten einen Anbindungspunkt
aufweisen, in dem er mit dem Lagerteil verbunden ist. Durch diese
Konstruktion läßt sich einerseits mit geringem
Aufwand eine zuverlässige und stabile Verbindung zwischen
Lagerteil und Antriebsaggregat herstellen, andererseits lassen sich
die Entkopplungseigenschaften über einfache Parameter,
wie den Abstand der Befestigungspunkte und die Dicke des Federblechstreifens
auf das jeweils verwendete Antriebsaggregat abstimmen.
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Besonders
bevorzugt ist das Lagerteil ein Fahrzeugteil und das Antriebsaggregat
ein Motor-Pumpen-Aggregat für eine Fahrzeug-Servolenkung.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform
beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt
ist. In diesen zeigt:
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1 eine
schematische Schnittansicht der erfindungsgemäßen
Baugruppe;
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2 eine
perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen
Baugruppe nach 1;
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3 ein
Diagramm, bei dem eine in das Halteteil eingeleitete Kraft über
unterschiedlichen Erregerfrequenzen des Antriebsaggregats aufgetragen ist,
und
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4 einen
vergrößerten Ausschnitt des Diagramms in 3 im
Bereich niedriger Erregerfrequenzen.
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Die 1 zeigt
eine Baugruppe 10 aus einem Lagerteil 12, genau
einem Federelement 14 zur Schwingungsentkopplung und einem
Antriebsaggregat 16, das mittels des Federelements 14 federnd
am Lagerteil 12 befestigt ist, wobei das Federelement 14 ein
gebogenes Federblech ist.
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Im
Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist
das Federelement 14 ein C-förmig gebogener Federblechstreifen,
der an seinen entgegengesetzten Enden zwei Befestigungspunkte 18, 20 aufweist,
in denen er am Antriebsaggregat 16 fixiert ist. In der
dargestellten Ausführungsform ist das Federelement 14 an
seinen Befestigungspunkten 18, 20 mittels Schrauben 22 an
Gehäusefortsätzen 24, 26 des
Antriebsaggregats 16 befestigt. Die Befestigungspunkte 18, 20 weisen
dabei einen Abstand von 2a (vgl. 1) auf. Im
wesentlichen mittig zwischen den Befestigungspunkten 18, 20 weist
der Federblechstreifen einen Anbindungspunkt 28 auf, in
dem er mit dem Lagerteil 12 verbunden ist, wobei die Verbindung
mittels einer Schraube 30 erfolgt. Die Entkopplungs- und Dämpfungseigenschaften
der Baugruppe 10 lassen sich über einfache Parameter
wie die Dicke des Federblechstreifens oder den Hebelarm a bzw. den
Abstand 2a der Befestigungspunkte 18, 20 mit
geringem Aufwand auf das jeweilige Antriebsaggregat 16 (Frequenzband
der Eigenschwingungen, Masse, ...) abstimmen.
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Zwischen
dem Federelement 14 und dem Lagerteil 12 ist in 1 ein
Dämpfungskörper 32 vorgesehen, der die
Anregung im Anbindungspunkt 28 durch Dämpfung
weiter reduziert, so daß am Lagerteil 12 lediglich
eine minimale Restanregung ankommt. Der Dämpfungskörper 32 ist
dabei im Ruhezustand durch das Eigengewicht des Antriebsaggregats 16 vorgespannt.
In alternativen Ausführungsformen ist der Dämpfungskörper 32 zusätzlich
durch die Schraube 30 vorgespannt, mit der das Federelement 14 (und
damit das Antriebsaggregat 16) am Lagerteil 12 befestigt
ist. Die Vorspannung trägt dazu bei, im Betrieb des Aggregats
eine Relativbewegung zwischen dem Lagerteil 12 und dem
Antriebsaggregat 16 gering zu halten.
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Das
Lagerteil 12 ist im vorliegenden Fall als Winkelblech ausgebildet,
an dessen einem Schenkel das Antriebsaggregat 16 befestigt
ist, und an dessen anderem Schenkel die gesamte Baugruppe 10 starr befestigt
werden kann.
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Das
lediglich eine Federelement 14 schafft einerseits eine
einfache, zuverlässige und ausreichend feste Verbindung
zwischen dem Antriebsaggregat 16 und dem Lagerteil 12,
während es andererseits die Eigenschwingungen des Antriebsaggregats 16 so
entkoppelt und/oder dämpft, daß lediglich eine geringe
Restanregung ins Lagerteil 12 eingeleitet wird. Da das
Federelement 14 die Schwingungen des Antriebsaggregats 16 in
erster Linie entkoppelt, ist zur Dämpfung der vorzugsweise
als elastische Kunststoffhülse ausgebildete Dämpfungskörper 32 vorgesehen.
Aufgrund der Federentkopplung zwischen den Befestigungspunkten 18, 20 und
dem Anbindungspunkt 28 ist die Anregung im Anbindungspunkt 28 bereits
relativ gering. Diese geringe Anregung wird durch den Dämpfungskörper 32 weiter
abgedämpft, so daß lediglich eine minimale Restanregung
in das Lagerteil 12 eingeleitet wird.
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Die 2 zeigt
eine perspektivische Ansicht der Baugruppe 10, wobei vom
Antriebsaggregat 16 lediglich ein Aggregatgehäuse 34 mit
den zwei Gehäusefortsätzen 24, 26 dargestellt
ist. Das Antriebsaggregat 16 ist in diesem Fall ein Motor-Pumpen-Aggregat
für eine Fahrzeug-Servolenkung, und das Lagerteil 12 ist
ein Fahrzeugteil. Das dargestellte Fahrzeugteil ist ein Winkelblech,
welches an der Fahrzeugkarosserie befestigt werden kann. In anderen Ausführungsformen
ist das Lagerteil 12 bereits ein Abschnitt der Fahrzeugkarosserie.
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Die 3 und 4 zeigen
anhand eines Diagramms die Vorteile der zuvor beschriebenen Baugruppe 10 hinsichtlich
der Restanregung des Lagerteils 12 bei einer im Betrieb
des Antriebsaggregats 16 üblichen, konstanten
Motordrehzahl (im vorliegenden Beispiel etwa 3400 U/min). Das Antriebsaggregat 16 leitet
dabei die über dem Frequenzband von etwa 20 bis 2000 Hz
dargestellten Kraftanteile F in das Lagerteil 12 ein. Obwohl
bei entsprechenden Versuchen die Kräfte senkrecht zur Zeichenebene sowie
in horizontaler und vertikaler Richtung (bezogen auf 1)
gemessen wurden, sind in den 3 und 4 lediglich
die bei einer Anordnung gemäß 1 maßgeblichen,
vertikalen Kraftanteile aufgetragen.
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Zu
Vergleichszwecken sind vier Diagrammkurven eingezeichnet, die unterschiedlichen
Befestigungsvarianten des Antriebsaggregats 16 zugeordnet
sind:
Die Kurve 36 zeigt die Ergebnisse im Fall einer
starren Befestigung des Antriebsaggregats 16 am Lagerteil 12;
die
Kurve 38 zeigt die Ergebnisse für eine Befestigung
des Antriebsaggregats 16 am Lagerteil 12 über einen
Dämpfungskörper 32 (ohne Federelement 14);
die
Kure 40 zeigt die Ergebnisse einer Befestigung des Antriebsaggregats 16 am
Lagerteil 12 über zwei hintereinandergeschaltete
Dämpfungskörper 32 (ohne Federelement 14);
und
die Kurve 42 zeigt die Ergebnisse einer Befestigung des
Antriebsaggregats 16 am Lagerteil 12 über
eine Anordnung gemäß 1.
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Bei
einer Restanregung des Lagerteils 12, die unterhalb einer
Grenzkurve 44 liegt, ist eine Geräuschentwicklung
infolge von Eigenschwingungen des Antriebsaggregats 16 kaum
wahrnehmbar.
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Als
besonders kritisch gilt die Anregung 10. Ordnung (etwa
566 Hz bei 3400 U/min), da diese Anregung im Innenraum eines Fahrzeugs
oftmals hörbar ist. Die 4 zeigt eine
Vergrößerung des Diagramms aus 3 im
Bereich niedriger Frequenzen f. In dieser Vergrößerung
wird deutlich, daß auch der kritische Peak bei etwa 566
Hz unter die Grenzkurve 44 absinkt und somit nahezu keine
Anregung mehr zum Lagerteil 12 durchdringt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 3110237
A1 [0004]
- - EP 0699146 B1 [0005]