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Die Erfindung betrifft ein Aggregatlager zur bewegbaren Befestigung eines Kraftfahrzeugaggregats, insbesondere Kraftfahrzeugmotor, sowie ein Verfahren zum Lagern eines über mindestens ein derartiges Aggregatlager an einer Kraftfahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs befestigten Kraftfahrzeugaggregats, insbesondere Kraftfahrzeugmotor, bei denen das Kraftfahrzeugaggregat beispielsweise zum Ausgleich von Wärmedehnungseffekten während des Betriebs des Kraftfahrzeugs mit ausreichend Spiel im Kraftfahrzeug befestigt werden kann.
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Aus
DE 10 2009 026 713 A1 ist ein Aggregatlager zur Befestigung eines Kraftfahrzeugmotors bekannt, bei dem ein mit dem Kraftfahrzeugmotor befestigbarer Befestigungsbolzen über einen Elastomerblock in allen Koordinatenrichtungen relativ bewegbar mit einem Gehäuse verbunden ist. Der Befestigungsbolzen ragt über eine in dem Gehäuse vorgesehene Gehäuseöffnung in das Gehäuse hinein. Innerhalb der Gehäuseöffnung ist eine den Befestigungsbolzen umgreifende Puffereinheit vorgesehen, die über ein elastomeres Material mit dem Gehäuse verbunden ist, so dass ein seitliches Anschlagen des Befestigungsbolzens innerhalb der Gehäuseöffnung durch die Puffereinheit gedämpft werden kann.
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Es besteht ein ständiges Bedürfnis mechanische Belastungen von Kraftfahrzeugaggregaten in einem Kraftfahrzeug zu reduzieren.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die geringe mechanische Belastungen von Kraftfahrzeugaggregaten in einem Kraftfahrzeug ermöglichen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Aggregatlager mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Erfindungsgemäß ist ein Aggregatlager zur bewegbaren Befestigung eines Kraftfahrzeugaggregats, insbesondere Kraftfahrzeugmotor, vorgesehen mit einem mit einer Kraftfahrzeugkarosserie verbindbaren Gehäuse, einem mit dem Kraftfahrzeugaggregat verbindbaren über eine Gehäuseöffnung in das Gehäuse hineinragenden Befestigungsbolzen, einer mit dem Gehäuse und dem Befestigungsbolzen verbundenen, insbesondere als Elastomerblock ausgestalteten, Tragfeder, wobei die Tragfeder zumindest eine Relativbewegung des Befestigungsbolzens in einer Öffnungsebene der Gehäuseöffnung innerhalb der Gehäuseöffnung zulässt, und einem relativ zum Gehäuse und zum Befestigungsbolzen bewegbares Ausgleichselement zur Änderung eines Bewegungsspiels des Befestigungsbolzens in der Gehäuseöffnung in der Öffnungsebene.
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Insbesondere wenn das Kraftfahrzeugaggregat der Kraftfahrzeugmotor des Kraftfahrzeugs sein sollte, kann sich zwischen dem kalten Kraftfahrzeugmotor und dem auf Betriebstemperatur erwärmten Kraftfahrzeugmotor eine erhebliche Änderung der Relativlage des mit dem Kraftfahrzeugmotor verbundenen Befestigungsbolzens relativ zu dem Gehäuse durch eine Wärmedehnung des Kraftfahrzeugmotors ergeben. Durch die relative Bewegbarkeit des Befestigungsbolzens in der Öffnungsebene der Gehäuseöffnung und/oder senkrecht zur Öffnungsebene der Gehäuseöffnung in Längsrichtung des Befestigungsbolzens kann der Befestigungsbolzen in einem begrenzen Ausmaß ausweichen, wenn insbesondere durch Wärmedehnungseffekte sich die Relativlage des mit dem Kraftfahrzeugaggregats verbundenen Befestigungsbolzen relativ zum Gehäuse verändern sollte. Dies kann jedoch dazu führen, dass für das Kraftfahrzeugaggregat ein Spiel verbleibt, das insbesondere bei plötzlichen Querbeschleunigungen zu unerwünschten Lageänderungen und/oder einem geräuschbehafteten Anschlagen, beispielsweise des Befestigungsbolzens an der Gehäuseöffnung, auftreten kann. Beispielsweise kann durch eine plötzliche seitliche Lageänderung des Kraftfahrzeugmotors eine Koppelung von Drehmoment übertragenden Bauteilen in eine ungünstige Relativlage geraten, die zu erhöhten mechanischen Belastungen und Geräuschentwicklungen führen kann.
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Durch das bewegbare Ausgleichselement kann das aktuelle Spiel des Befestigungsbolzens in der Gehäuseöffnung zu einem gewünschten Zeitpunkt reduziert oder sogar eliminiert werden. Beispielsweise kann nach dem Erreichen der Betriebstemperatur des Kraftfahrzeugmotors, wenn weitere Wärmedehnungen nicht mehr zu erwarten sind, das Spiel des Befestigungsbolzens in der Gehäuseöffnung von dem Ausgleichselement zumindest reduziert werden, so dass eine Relativbewegung des Kraftfahrzeugmotors bei plötzlich auftretenden Querkräften, insbesondere Fliehkräfte oder Trägheitskräfte bei einer Kurvenfahrt oder einem Schleudern des Kraftfahrzeugs, sicher vermieden werden kann. Ferner ist es möglich bei der Detektion von vorliegenden und/oder zu erwartenden hinreichend großen Querkräften mit Hilfe des bewegbaren Ausgleichselements kurzzeitig das Spiel zu eliminieren und anschließend wieder vorzusehen, während der Kraftfahrzeugmotor noch dabei ist sich auf die Betriebstemperatur zu erwärmen. Insbesondere kann das Ausgleichselement zwischen den Befestigungsbolzen und das Gehäuse in die Gehäuseöffnung hineinbewegt werden, um das Spiel zu reduzieren. Das Ausgleichselement kann hierbei als ein vorzugsweise elastisch dämpfender Queranschlag für den Befestigungsbolzen und/oder das Gehäuse wirken. Das bewegbare Ausgleichselement kann zur Vermeidung ungewollter Relativbewegungen des Kraftfahrzeugaggregats zur Reduzierung des Bewegungsspiels des Befestigungsbolzens in die Gehäuseöffnung bewegt werden, so dass geringe mechanische Belastungen von Kraftfahrzeugaggregaten in einem Kraftfahrzeug ermöglicht sind.
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Die Tragfeder kann eine ausreichende Relativbewegung des Befestigungsbolzens zu dem Gehäuse insbesondere in sämtlichen Koordinatenrichtungen ermöglichen. Die Tragfeder kann insbesondere die über den Befestigungsbolzen eingeleiteten Lasten vollständig an das Gehäuse abtragen. Insbesondere weist die Tragfeder ein elastomeres Material auf, das vorzugsweise mit einem starren Kern, beispielsweise ein Stahleinsatz, verstärkt ist. Der Stahleinsatz ist insbesondere von dem elastomeren Material zumindest teilweise umspritzt. Vorzugsweise ist der Stahleinsatz mit dem Befestigungsbolzen befestigt, so dass insbesondere der Befestigungsbolzen über eine Stahl-Stahl-Verbindung mit der Tragfeder verbunden sein kann. Das Gehäuse kann unmittelbar oder mittelbar mit der Kraftfahrzeugkarosserie, insbesondere mit einer Tragstruktur der Kraftfahrzeugkarosserie, verbunden werden. Das Gehäuse bildet vorzugsweise eine an der Tragfeder angrenzende Steuerkammer auf, wobei die Steuerkammer insbesondere an der von dem Befestigungsbolzen weg weisenden Seite der Tragfeder vorgesehen ist. Die Steuerkammer kann teilweise durch die Tragfeder begrenzt sein. Vorzugsweise kann der Druck innerhalb der Steuerkammer beispielsweise hydraulisch oder pneumatisch verändert werden, wodurch die Federeigenschaft der Tragfeder beeinflusst werden kann. Insbesondere ist es auch möglich mit Hilfe des Aggregatlagers ein Kraftfahrzeugaggregat mit einem anderen Kraftfahrzeugaggregat zu befestigen, beispielsweise eine Ölpumpe mit einem Kraftfahrzeugmotor. Unter der Öffnungsebene wird eine flache Ebene verstanden in der die Gehäuseöffnung des Gehäuses angeordnet ist und zu der eine Flächennormale der Gehäuseöffnung senkrecht angeordnet ist. Insbesondere befindet sich die Öffnungsebene in einer Radialebene des Befestigungsbolzens, wobei es grundsätzlich möglich ist, dass der Befestigungsbolzen auch schräg zur Öffnungsebene verläuft. Vorzugsweise ist eine Schrägstellung des Befestigungsbolzens zur Öffnungsebene so gering, dass sie vernachlässigbar ist. Insbesondere weist der Befestigungsbolzen an seinem von dem Gehäuse abstehenden Ende ein Außengewinde auf, über welches das Aggregatlager mit dem Kraftfahrzeugaggregat verschraubt werden kann.
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Insbesondere ist das Ausgleichselement in Längsrichtung des Befestigungsbolzens verschiebbar, wobei das Ausgleichselement einen sich in Längsrichtung veränderlichen Querschnitt aufweist. Das Ausgleichselement kann beispielsweise vergleichbar zu einem Keil geformt sein und/oder zumindest teilweise einen keilförmigen Querschnitt aufweisen. Wenn das Ausgleichselement gar nicht oder nur mit einer Keilspitze in die Gehäuseöffnung hineinragt, kann ein großes Spiel für den Befestigungsbolzen vorgesehen sein. Nach einer insbesondere linearen oder spiralförmigen Bewegung des Ausgleichselements in Längsrichtung kann das Ausgleichselement mit einem von der Keilspitze weiter entfernten breiteren Bereich in die Gehäuseöffnung und dadurch das Spiel für den Befestigungsbolzen reduzieren oder sogar eliminieren. Das Spiel des Befestigungsbolzens in der Gehäuseöffnung kann durch eine konstruktiv einfach umzusetzende Bewegung schnell und kostengünstig bedarfsgerecht eingestellt werden.
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Vorzugsweise ist das Ausgleichselement als eine den Befestigungsbolzen umgebene Hülse mit einem sich in Längsrichtung verändernden Außendurchmesser ausgestaltet, wobei insbesondere das Ausgleichselement eine in Längsrichtung keilförmige und/oder stufenförmige Wandung aufweist. Das Ausgleichselement ist insbesondere als Hohlkegel beziehungsweise Hohlkegelstumpf ausgestaltet, wobei das Ausgleichselement vorzugsweise eine in Längsrichtung des Befestigungsbolzen verlaufende, insbesondere zylindrische, Führungsöffnung aufweist, durch die der Befestigungsbolzen hindurchgeführt sein kann. Das Ausgleichselement kann dadurch in Längsrichtung an dem Befestigungsbolzen geführt sein und insbesondere verliersicher und in Längsrichtung relativ bewegbar an dem Befestigungsbolzen angebracht sein.
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Besonders bevorzugt ist das Ausgleichselement mit einer Druckkammerwandung verbunden, wobei die Druckkammerwandung hydraulisch und/oder pneumatisch durch Anlegen eines Überdrucks und/oder Unterdrucks relativ zum Gehäuse und zum Befestigungsbolzen, insbesondere in Längsrichtung des Befestigungsbolzens, bewegbar ist. Durch die bewegbare, insbesondere zumindest teilweise flexible, Druckkammerwandung kann sich die Druckkammerwandung bei einem sich ändernden Druck innerhalb einer von der Druckkammerwandung begrenzten Druckkammer bewegen. Durch die Verbindung der Druckkammerwandung mit dem Ausgleichselement kann hierbei gleichzeitig das, vorzugsweise an dem Befestigungsbolzen geführte, Ausgleichselement mitbewegt werden, um das Spiel des Befestigungsbolzens in der Gehäuseöffnung anzupassen. Es ist möglich besonders schnell den Druck an der Druckkammerwandung zu ändern, so dass auch das Ausgleichselement in Reaktion auf die Druckänderung bewegt werden kann, wodurch besonders schnell in einer bestimmten detektierten Situation unerwünschte Relativbewegungen des Kraftfahrzeugaggregats vermieden werden können.
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Insbesondere ist das Ausgleichselement mit einer eine Anschlussöffnung zum Anschluss eines Druckmediums aufweisenden Halteplatte der Druckkammerwandung verbunden, wobei der Befestigungsbolzen durch eine Durchgangsöffnung der Halteplatte hindurchverläuft, wobei ein flexibler Innenbalg zum Abdichten der Durchgangsöffnung mit dem Befestigungsbolzen und der Halteplatte verbunden ist und ein flexibler Außenbalg zur Abdichtung einer von der Druckkammerwandung begrenzten Druckkammer mit der Halteplatte und dem Gehäuse verbunden ist. Die Halteplatte kann aus einem hinreichend stabilen und unflexiblen Material hergestellt sein, so dass mit der Durchgangsöffnung der Halteplatte ein Druckanschluss mit einer ausreichenden Dichtheit angeschlossen werden kann. Die Halteplatte kann hierzu einen geeigneten, beispielsweise mit einem Gewinde versehenen, Anschlussstutzen aufweisen, der die Durchgangsöffnung ausbildet. Die Halteplatte kann mit einer ausreichenden Dichtheit über den flexiblen Innenbalg mit dem Befestigungsbolzen und über den flexiblen Außenbalg mit dem Gehäuse verbunden sein, wobei durch den Innenbalg und den Außenbalg eine ausreichende Relativbewegung der Halteplatte und insbesondere des mit der Halteplatte befestigten Ausgleichselement zugelassen werden kann. Über die Durchgangsöffnung der Halteplatte kann der Befestigungsbolzen aus einer von der Druckkammerwandung begrenzten Druckkammer herausragen und außerhalb der Druckkammer mit dem Kraftfahrzeugaggregat befestigt werden.
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Vorzugsweise ist eine von der Druckkammerwandung begrenzte Druckkammer innerhalb des Gehäuses durch die Tragfeder abgedichtet. Die Tragfeder kann dadurch eine Seite der Druckkammer begrenzen, so dass die Druckkammerwandung einen entsprechend geringeren Bereich der Druckkammer zu begrenzen braucht. Insbesondere ist es möglich, dass das Gehäuse ebenfalls einen Teil der Druckkammer begrenzt. Der Materialeinsatz für die Druckkammerwandung kann dadurch gering gehalten werden.
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Besonders bevorzugt ist eine an dem Ausgleichselement angreifende Rückstellfeder zur Positionierung des Ausgleichselements in eine definierte Ausgangsposition vorgesehen, wobei insbesondere die Rückstellfeder sich mittelbar oder unmittelbar an dem Befestigungsbolzen oder dem Gehäuse abstützt. Insbesondere ist in der definierten Ausgangsposition das durch das Ausgleichselement vorgesehene Spiel des Befestigungsbolzens in der Gehäuseöffnung maximal eingestellt. In der Ausgangsposition kann in der Druckkammer Umgebungsdruck vorgesehen sein, so dass es nicht erforderlich in der Ausgangsposition einen bestimmten Überdruck oder Unterdruck vorzuhalten. Der Energieeinsatz kann dadurch gering gehalten werden und/oder die Druckregelung in der Druckkammer vereinfacht sein.
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Insbesondere ragt die Tragfeder in die Gehäuseöffnung hinein. Die Tragfeder dann dadurch gleichzeitig eine seitliche Dämpfung des Befestigungsbolzens in der Gehäuseöffnung bereitstellen, so dass unnötige Geräuschemissionen durch ein hartes Anschlagen des Befestigungsbolzens in der Gehäuseöffnung vermieden werden können.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Lagern eines über mindestens ein Aggregatlager, der wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, an einer Kraftfahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs befestigten Kraftfahrzeugaggregats, insbesondere Kraftfahrzeugmotor, bei dem unterhalb eines Schwellwerts für vorliegende und/oder zu erwartende auf das Kraftfahrzeugaggregat einwirkende Querkräfte in dem Aggregatlager ein größeres Spiel des Befestigungsbolzens in der Gehäuseöffnung vorgesehen wird und oberhalb eines Schwellwerts für vorliegende und/oder zu erwartende auf das Kraftfahrzeugaggregat einwirkenden Querkräfte in dem Aggregatlager ein geringeres Spiel des Befestigungsbolzens in der Gehäuseöffnung vorgesehen wird, wobei insbesondere ein Spiel des Befestigungsbolzens in der Gehäuseöffnung eliminiert wird. Das bewegbare Ausgleichselement des Aggregatlagers kann zur Vermeidung ungewollter Relativbewegungen des Kraftfahrzeugaggregats zur Reduzierung des Bewegungsspiels des Befestigungsbolzens in die Gehäuseöffnung bewegt werden, so dass geringe mechanische Belastungen von Kraftfahrzeugaggregaten in einem Kraftfahrzeug ermöglicht sind.
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Insbesondere werden die vorliegenden und/oder zu erwartenden auf das Kraftfahrzeugaggregat einwirkende Querkräfte mit Hilfe eines Messens eines Einschlagwinkels eines Kraftfahrzeuglenkrads und/oder eines Messens einer Gierrate und/oder Nickrate und/oder Wankrate des Kraftfahrzeugs bestimmt. Dadurch ist es möglich den plötzlichen Beginn einer Kurvenfahrt und/oder mögliche Schleudersituationen des Kraftfahrzeugs und/oder Schrägstellungen des Kraftfahrzeugs relativ zur Schwerkraftrichtung frühzeitig zu erkennen und eine nicht durch Wärmedehnungseffekte verursachte Relativbewegungen des Kraftfahrzeugaggregats infolge von Schwerkraftkräften und/oder Trägheitskräften rechtzeitig durch eine zeitweilige Verringerung des Spiels des Befestigungsbolzens in der Gehäuseöffnung zu vermeiden.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:
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1 eine schematische Schnittansicht eines Aggregatlagers in einer Stellung mit großem Spiel und
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2 eine schematische Schnittansicht des Aggregatlagers aus 1 in einer Stellung mit geringem Spiel.
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Das in 1 dargestellte Aggregatlager 10 weist ein Gehäuse 12 mit einer Gehäuseöffnung 14 auf, über die ein Befestigungsbolzen 16 in das Innere des Gehäuses 12 hineinragt. Mit dem Gehäuse 12 ist eine teilweise aus einem Elastomer hergestellte Tragfeder 18 verbunden, die einen von dem Elastomer umspritzten Stahleinsatz 20 aufweist, der mit dem Befestigungsbolzen 16 fest verbunden ist. An dem Befestigungsbolzen 16 ist in Längsrichtung des Befestigungsbolzens 16 ein hohlkegeliges Ausgleichselement 21 geführt, das in der dargestellten Ausgangsposition mit seiner dünneren Materialstärke in die Gehäuseöffnung 14 hineinragt.
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Das Ausgleichselement 21 ist mit einer Halteplatte 22 einer Druckkammerwandung 24 befestigt. An dem Stahleinsatz 20 der Tragfeder 18 und der Halteplatte 22 greift eine als Schraubenfeder ausgestaltete Rückstellfeder 26 an, welche die Druckkammerwandung 24 automatisch in die dargestellte Ausgangsposition bewegt, in welcher der Befestigungsbolzen 16 ein großes Spiel in der Gehäuseöffnung 14 aufweist. Die Druckkammerwandung 24 weist einen flexiblen Innenbalg 28 auf, der die Halteplatte 22 gegenüber dem Befestigungsbolzen 16 abdichtet. Zudem weist die Druckkammerwandung 24 einen flexiblen Außenbalg 30 auf, der die Halteplatte 22 gegenüber dem Gehäuse 12 abdichtet. Dadurch begrenzen die Druckkammerwandung 24, das Gehäuse 12 und die Tragfeder 18 eine Druckkammer 32, die lediglich über eine in der Halteplatte 22 vorgesehene Anschlussöffnung 34 zugänglich ist.
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Wenn über die Anschlussöffnung 34 in der Druckkammer 32 ein Unterdruck angelegt wird, kann sich die Druckkammer 32 zusammenziehen, wie in 2 dargestellt. Hierbei kann die Halteplatte 22 der Druckkammerwandung 24 gegen die Federkraft der Rückstellfeder 26 auf die Tragfeder 18 zu bewegt werden, wodurch das Ausgleichselement 21 mit einer größeren Materialdicke in die Gehäuseöffnung 14 eintauchen kann und dadurch das Spiel des Befestigungsbolzens 16 in der Gehäuseöffnung 14 reduzieren oder sogar eliminieren kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009026713 A1 [0002]
