DE102021114991A1

DE102021114991A1 - Lageranordnung zur Lagerung eines Aggregats eines Kraftfahrzeugs an einer Strukturkomponente des Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102021114991A1
Application number: DE102021114991.6A
Authority: DE
Inventors: Frank Albertz; Peter Genender; Ulrich Theuersbacher
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2021-06-10
Filing date: 2021-06-10
Publication date: 2022-12-15
Also published as: CN116888382A; EP4352378A1; WO2022258389A1; US20240149646A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung zur Lagerung eines Aggregats eines Kraftfahrzeugs an einer Strukturkomponente des Kraftfahrzeugs, umfassend vier Lager mit einem elastischen Zentrum. Die vier Lager sind derart an der Strukturkomponente des Kraftfahrzeugs, dass ihre elastischen Zentren gemeinsam eine zweidimensionale Fläche aufspannen, in welcher ein Massenschwerpunkt des zu lagernden Aggregats angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung bzw. ein Aggregat-Lager zur Lagerung eines Aggregats eines Kraftfahrzeugs an einer Strukturkomponente des Kraftfahrzeugs, umfassend vier Lager mit einem elastischen Zentrum.
Lageranordnungen zur Lagerung eines Aggregats an einer Strukturkomponente eines Kraftfahrzeugs sind in unterschiedlichen Ausführungsform aus dem Stand der Technik bekannt.
Die DE 10 2018 131 998 A1 beschreibt eine Aggregat-Befestigungseinrichtung zum schwingfähigen Festlegen von Aggregaten an einer Fahrzeug-Karosserie. Die Aggregat-Befestigungseinrichtung umfasst ein erstes Lagerteil, ein zweites Lagerteil und ein elastisches, Schwingungen dämpfendes Element. Mittels des elastischen, Schwingungen dämpfenden Elements werden Kräfte reduziert, welche über die Aggregat-Befestigungseinrichtung in die Fahrzeug-Karosserie eingebracht werden. Die Dämpfungswirkung des Schwingungen dämpfenden Elements ist hierbei desto besser, je weicher bzw. elastisch verformbarer das Schwingungen dämpfende Element ausgestaltet ist.
Bei der aus der DE 10 2018 131 998 A1 bekannten Aggregat-Befestigungseinrichtung werden also Kräfte, die aus einer Rotation des Aggregats resultieren, in die Fahrzeug-Karosserie eingeleitet werden und in der Fahrzeug-Karosserie störende Schwingungen verursachen, dadurch reduziert, dass eine Relativbewegung zwischen dem Aggregat und der Strukturkomponente ermöglicht wird.
Jedoch sind der Elastizität des Schwingungen dämpfenden Elements bzw. der Relativbewegung des Aggregats zur Fahrzeug-Karosserie Grenzen gesetzt, um auszuschließen, dass das Aggregat in unerwünschter Weise an der Fahrzeug-Karosserie anschlägt. Daher ist eine erzielbare Dämpfungswirkung der aus der DE 10 2018 131 998 A1 bekannten Aggregat-Befestigungseinrichtung beschränkt. Zudem verursachen bereits geringe bzw. gedämpfte Kräfte Schwingungen in der Fahrzeug-Karosserie, welche ein negatives Akustikverhalten bzw. störende Geräusche der Fahrzeug-Karosserie zur Folge haben.
Ausgehend von der aus der DE 10 2018 131 998 A1 bekannten Aggregat-Befestigungseinrichtung ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lageranordnung zur Lagerung eines Aggregats eines Kraftfahrzeugs an einer Strukturkomponente des Kraftfahrzeugs bereitzustellen, welche ein Aggregat sicher lagert und gleichzeitig Auswirkungen rotatorischer Bewegungen des Aggregats auf das Akustikverhalten der Strukturkomponente eliminiert oder zumindest minimiert bzw. reduziert.
Diese Aufgabe wird durch die Lageranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird also eine Lageranordnung zur Lagerung eines Aggregats eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines elektrischen Kältemittelverdichters bzw. Klimakompressors an einer Strukturkomponente des Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Die Lageranordnung umfasst vier Lager mit einem elastischen Zentrum. Die vier Lager sind derart an der Strukturkomponente bzw. einem Teilbereich der Strukturkomponente anordbar, dass ihre elastischen Zentren gemeinsam eine ebene bzw. zweidimensionale Fläche aufspannen, in welcher sich ein Massenschwerpunkt bzw. ein Massenmittelpunkt des zu lagernden Aggregats befindet.
Durch die erfindungsgemäße Lageranordnung, insbesondere die Anordnung der Lager an der Strukturkomponenten ist also eine sichere Lagerung des Aggregats bereitgestellt. Zudem ermöglicht die erfindungsgemäße Anordnung der Lager, dass durch Rotation des Aggregats verursachte Kräfte derart in die Strukturkomponente eingeleitet werden, dass Schwingungen der Strukturkomponente, die durch die eingeleiteten Kräfte entstehen, derart interferieren, dass sich diese gegenseitig aufheben bzw. ausgleichen. Die Auswirkungen rotatorischer Bewegungen des Aggregats auf das Akustikverhalten der Strukturkomponente sind somit eliminiert bzw. auf ein Minimum reduziert.
Unter dem Begriff „elastisches Zentrum“ ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Punkt eines Körpers zu verstehen, in welchem sich die elastischen Lagerungsachsen des Körpers zumindest näherungsweise schneiden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Lageranordnung nach der Erfindung umfasst die aufgespannte zweidimensionale Fläche zwei Symmetrieachsen.
Die Symmetrieachsen können orthogonal zueinander verlaufen. Auch können sich die Symmetrieachsen in dem Massenschwerpunkt des zu lagernden Aggregats schneiden.
Die vier Lager können eine gleiche Lagersteifigkeit aufweisen.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Lageranordnung nach der Erfindung ist ein erstes Lager der Lager, ausgehend von einer Anordnung der Lager, in welcher die elastischen Zentren eine zweidimensionale Fläche aufspannen, die mindestens zwei orthogonal zueinander verlaufende und sich in dem elastischen Zentrum des Aggregats schneidende Symmetrieachsen umfasst, in Richtung des Massenschwerpunkts des Aggregats oder von dem Massenschwerpunkt des Aggregats weg verschoben angeordnet. Die Lagersteifigkeit der Lager ist derart ausgestaltet, dass sich Schwingungen der Fahrzeugstruktur gegenseitig aufheben, die durch Kräfte entstehen, welche über die Lageranordnung in die Fahrzeugstruktur eingebracht werden und aus einer rotatorische Bewegung des Aggregats resultieren.
Wenn das erste Lager also in Richtung des Massenschwerpunkt des Aggregats verschoben angeordnet ist, ist die Lagersteifigkeit des ersten Lagers größer als die Lagersteifigkeit der übrigen bzw. weiteren Lager. Ist das erste Lager hingegen von dem Massenschwerpunkt des Aggregats weg verschoben angeordnet, d.h. das erste Lager ist weiter von dem Massenschwerpunkt des Aggregat entfernt bzw. beabstandet als die weiteren Lager, ist die Lagersteifigkeit des ersten Lagers kleiner bzw. geringer als die Lagersteifigkeit der übrigen Lager.
Mittels der Lagersteifigkeit wird also eine Asymmetrie in der Anordnung der Lager derart ausgeglichen, dass sich Schwingungen der Strukturkomponente gegenseitig aufheben bzw. ausgleichen, die durch Rotation des Aggregats verursacht und über die Lageranordnung in die Strukturkomponente eingebracht sind.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Lageranordnung nach der Erfindung ist die Lagersteifigkeit der Lager desto größer bzw. steifer, je näher sie dem Massenschwerpunkt des Aggregats sind. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Lager Einordnung eine hinreichende Lagerungssicherheit gewährt bzw. das Aggregat nicht in unerwünschter Weise an der Strukturkomponente anschlägt.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform der Lageranordnung nach der Erfindung sind Lager, welche betreffend des Massenschwerpunkts des zu lagernden Aggregats einander gegenüber liegen, an derselben Strukturkomponente, insbesondere einem selben Teilbereich der Strukturkomponente des Kraftfahrzeugs angebunden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Lageranordnung nach der Erfindung sind die Lager an derselben Strukturkomponente, insbesondere einem selben Teilbereich der Strukturkomponente des Kraftfahrzeugs angebunden.
Die Strukturkomponente des Kraftfahrzeugs bzw. der Teilbereich der Strukturkomponente des Kraftfahrzeugs, an welcher/welchem die Lager angeordnet sind, ist also die/der gleiche. Mithin ist auch eine akustische Übertragungsfunktion bzw. Strukturkomponentenempfindlichkeit für alle Lagerpunkte gleich oder zumindest ähnlich, wodurch ein Kompensationseffekt der Schwingungen der Strukturkomponente sichergestellt ist.
Die Strukturkomponente des Kraftfahrzeugs ist beispielsweise ein Längsträger. Der Längsträger kann ein U-förmige oder rechteckiges Profil umfassen. Auch kann der Längsträger ein Hohlprofil aufweisen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Lageranordnung nach der Erfindung mindestens zwei weitere Lager.
Die Summe der Lager ist beispielsweise eine gerade Zahl. Somit ist eine symmetrische Ausbildung der Lageranordnung möglich.
Die zweidimensionale Fläche, welche von den elastischen Zentren aufgespannt ist, ist beispielsweise ein Rechteck, ein Quadrat, eine Raute oder ein Vieleck mit einer geraden Anzahl an Ecken.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform der Lageranordnung nach der Erfindung sind die Lager Buchsenlager.
Die Lager können über eine starre Trägerstruktur an der Strukturkomponente angebunden sein. Somit ist die Lageranordnung auf einfache Weise an Bauraumgegebenheiten anpassbar.
Die Trägerstruktur kann eine der Strukturkomponenten entsprechende Steifigkeit aufweisen.
Die Erfindung ist im Folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:

1 eine Seitenansicht einer schematischen Darstellung einer erfindungsgemäßen Lageranordnung, welche ein Aggregat eines Kraftfahrzeugs an einer Strukturkomponente des Kraftfahrzeugs lagert;
2 eine Vorderansicht der schematischen Darstellung der erfindungsgemäßen Lageranordnung aus 1; und
3 eine schematische Darstellung einer von Lagern der erfindungsgemäßen Lageranordnung aus 1 aufgespannten zweidimensionalen Fläche.

1 und 2 zeigen eine Lageranordnung 2 zur Lagerung eines Aggregats 8 eines Kraftfahrzeugs an einem starren Längsträger 14 des Kraftfahrzeugs. Die Lageranordnung 2 umfasst vier Lager 4 mit einem elastischen Zentrum 22 sowie eine Trägerstruktur 6 zur Anbindung der Lager 4 an dem Längsträger 14.
Das Aggregat 8 ist ein elektrischer Kältemittelverdichter bzw. ein Klimakompressor.
Bei dem Längsträger 14 handelt es sich um eine starre Strukturkomponente der Fahrzeugkarosserie. Wie 2 zeigt, weist der Längsträger 14 ein rechteckiges Hohlprofil auf.
Die Lager 4 sind über die Trägerstruktur 6 an dem Längsträger 14 angeordnet. Die Trägerstruktur 6 weist eine einer Steifigkeit des Längsträgers 14 entsprechende Steifigkeit auf.
Die Lager 4 sind Buchsenlager. Über Vorsprünge 10 des Aggregats 8 sind die Lager 4 mit dem Aggregat 8 verbunden bzw. lagern das Aggregat 8. Die Lager 4 sind über die Trägerstruktur 6 derart an dem Längsträger 14 angebunden, dass die elastischen Zentren 22 der Lager 4 gemeinsam eine zweidimensionale Fläche 20 aufspannen, in welcher sich ein Massenschwerpunkt 12 des gelagerten Aggregats 8 befindet.
Wie insbesondere aus 3 ersichtlich ist, handelt es sich bei der aufgespannten zweidimensionalen Fläche 20 um ein Rechteck. Die aufgespannte zweidimensionale Fläche 20 umfasst eine erste Symmetrieachse 16 und eine zweite Symmetrieachse 18. Die erste Symmetrieachse 16 und die zweite Symmetrieachse 18 verlaufen orthogonal zueinander und schneiden sich in dem Massenschwerpunkt 12 des gelagerten Aggregats 8.
Die Lager 4, welche einander betreffend des Massenschwerpunkt 12 des gelagerten Aggregats 8 gegenüberliegend bzw. punktsymmetrisch angeordnet sind, weisen die gleiche Steifigkeit auf. Somit interferieren die Kräfte, welche durch Rotation des Aggregat 8 entstehen und über die Lager 4, welche betreffend dem Massenschwerpunkt 12 punktsymmetrisch zueinander ausgebildet sind, in den Längsträger 14 eingebracht werden, derart miteinander, dass sich diese ausgleichen bzw. aufheben. Auswirkungen einer Rotation des Aggregats 8 auf das Akustikverhalten des Längsträger 14 sind somit eliminiert bzw. reduziert.
Bezugszeichenliste

2: Lageranordnung
4: Lager
6: Trägerstruktur
8: Aggregat eines Kraftfahrzeugs
10: Vorsprung
12: Massenschwerpunkt des Aggregats
14: Längsträger
16: erste Symmetrieachse
18: zweite Symmetrieachse
20: zweidimensionale Fläche
22: elastisches Zentrum

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102018131998 A1 [0003, 0004, 0005, 0006]

Claims

Lageranordnung zur Lagerung eines Aggregats (8) eines Kraftfahrzeugs an einer Strukturkomponente des Kraftfahrzeugs, umfassend vier Lager (4) mit einem elastischen Zentrum (22), dadurch gekennzeichnet, dass die vier Lager (4) derart an der Strukturkomponente des Kraftfahrzeugs anordbar sind, dass ihre elastischen Zentren (22) gemeinsam eine zweidimensionale Fläche (20) aufspannen, in welcher sich ein Massenschwerpunkt (12) des zu lagernden Aggregats (8) befindet.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgespannte zweidimensionale Fläche (20) zwei Symmetrieachsen (16, 18) umfasst.
Lageranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Symmetrieachsen (16, 18) orthogonal zueinander verlaufen und sich im Massenschwerpunkt (12) des zu lagernden Aggregats (8) schneiden und die vier Lager (4) eine gleiche Lagersteifigkeit aufweisen.
Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Lager der Lager (4), ausgehend von einer Anordnung der Lager (4), in welcher die elastischen Zentren (22) eine zweidimensionale Fläche (20) aufspannen, die mindestens zwei orthogonal zueinander verlaufende und sich in dem elastischen Zentrum (22) des Aggregats (8) schneidende Symmetrieachsen (16, 18) umfasst, in Richtung des Massenschwerpunkts (12) des Aggregats (8) oder von dem Massenschwerpunkt (12) des Aggregat (8) weg verschoben angeordnet ist, wobei die Lagersteifigkeit der Lager (4) derart ausgestaltet ist, dass sich Schwingungen der Fahrzeugstruktur gegenseitig aufheben, die durch Kräfte entstehen, welche über die Lageranordnung in die Fahrzeugstruktur eingebracht werden und aus einer rotatorische Bewegung des Aggregat (8) resultieren.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagersteifigkeit der Lager (4) desto größer ist, je näher sie dem Massenschwerpunkt (12) des Aggregats (8) sind.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lager (4) die betreffend des Massenschwerpunkt (12) des zu lagernden Aggregats (8) einander gegenüberliegen an derselben Strukturkomponente des Kraftfahrzeugs angebunden sind.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lager (4) an derselben Strukturkomponente des Kraftfahrzeugs angebunden sind.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch zwei weitere Lager.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der Lager (4) eine gerade Zahl ist.
Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweidimensionale Fläche (20) ein Rechteck, ein Quadrat, eine Raute oder ein Vieleck mit einer geraden Anzahl an Ecken ist.