EP4352378A1 - Lageranordnung zur lagerung eines aggregats eines kraftfahrzeugs an einer strukturkomponente des kraftfahrzeugs - Google Patents

Lageranordnung zur lagerung eines aggregats eines kraftfahrzeugs an einer strukturkomponente des kraftfahrzeugs

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EP4352378A1
EP4352378A1 EP22730502.6A EP22730502A EP4352378A1 EP 4352378 A1 EP4352378 A1 EP 4352378A1 EP 22730502 A EP22730502 A EP 22730502A EP 4352378 A1 EP4352378 A1 EP 4352378A1
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EP
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bearings
unit
bearing
motor vehicle
center
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Application number
EP22730502.6A
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Frank Albertz
Peter Genender
Ulrich Theuersbacher
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Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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Publication date
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B62D21/00—Understructures, i.e. chassis frame on which a vehicle body may be mounted
    • B62D21/09—Means for mounting load bearing surfaces

Definitions

  • Bearing arrangement for mounting an assembly of a motor vehicle on a structural component of the motor vehicle
  • the invention relates to a bearing arrangement or an assembly bearing for mounting an assembly of a motor vehicle on a structural component of the motor vehicle, comprising four bearings with an elastic center.
  • Bearing arrangements for mounting an assembly on a structural component of a motor vehicle are known in various embodiments from the prior art.
  • the aggregate fastening device comprises a first bearing part, a second bearing part and an elastic, vibration-damping element.
  • the elastic, vibration-damping element reduces forces which are introduced into the vehicle body via the assembly attachment device.
  • the damping effect of the vibration-damping element is the better, the softer or more elastically deformable the vibration-damping element is designed.
  • Fastening device is the object of the present invention, a bearing assembly l for mounting a unit of a motor vehicle on a structural component of the motor vehicle, which stores a unit securely and at the same time eliminates or at least minimizes or reduces the effects of rotational movements of the unit on the acoustic behavior of the structural component.
  • a bearing arrangement for mounting an assembly of a motor vehicle, in particular an electric refrigerant compressor or air conditioning compressor, on a structural component of the motor vehicle.
  • the bearing assembly includes four bearings with an elastic center.
  • the four bearings can be arranged on the structural component or a portion of the structural component in such a way that their elastic centers together span a flat or two-dimensional surface in which there is a center of mass or a center of mass of the assembly to be mounted.
  • the bearing arrangement according to the invention in particular the arrangement of the bearings on the structural components, means that the unit can be mounted securely.
  • the arrangement of the bearings according to the invention enables forces caused by rotation of the unit to be introduced into the structural component in such a way that vibrations of the structural component caused by the forces introduced interfere in such a way that they cancel out or balance each other out. The effects of rotational movements of the unit on the acoustic behavior of the structural component are thus eliminated or reduced to a minimum.
  • the term “elastic center” is to be understood as meaning the point of a body at which the elastic bearing axes of the body at least approximately intersect.
  • the spanned two-dimensional surface comprises two axes of symmetry.
  • the axes of symmetry can be orthogonal to one another.
  • the axes of symmetry can also intersect in the center of mass of the unit to be stored.
  • the four bearings can have the same bearing stiffness.
  • a first bearing of the bearings based on an arrangement of the bearings in which the elastic centers span a two-dimensional surface, is at least two orthogonal to one another and located in the elastic center of the unit includes intersecting symmetry axes, arranged in the direction of the center of mass of the unit or shifted away from the center of mass of the unit.
  • the bearing rigidity of the bearing is designed in such a way that vibrations of the vehicle structure, which are caused by forces that are introduced into the vehicle structure via the bearing arrangement and result from a rotational movement of the assembly, cancel each other out.
  • the bearing stiffness of the first bearing is greater than the bearing stiffness of the remaining or further bearings. If, on the other hand, the first bearing is shifted away from the center of mass of the unit, i.e. the first bearing is further away or spaced apart from the center of mass of the unit than the other bearings, the bearing stiffness of the first bearing is smaller or lower than the bearing stiffness of the other bearings .
  • the bearing rigidity of the bearings is greater or stiffer the closer they are to the center of mass of the unit. This ensures that the bearing arrangement provides sufficient storage safety and that the assembly does not strike the structural component in an undesired manner.
  • bearings which are opposite one another with regard to the center of mass of the assembly to be mounted are connected to the same structural component, in particular to the same partial region of the structural component of the motor vehicle.
  • the bearings are connected to the same structural component, in particular to the same partial area of the structural component of the motor vehicle.
  • the structural component of the motor vehicle is a side member, for example.
  • the longitudinal beam can comprise a U-shaped or rectangular profile.
  • the longitudinal beam can also have a hollow profile.
  • the bearing arrangement according to the invention comprises at least two further bearings.
  • the sum of the bearings is an even number.
  • a symmetrical design of the bearing arrangement is possible.
  • the two-dimensional surface spanned by the elastic centers is, for example, a rectangle, a square, a rhombus or a polygon with an even number of corners.
  • the bearings are bush bearings.
  • the bearings can be connected to the structural component via a rigid support structure.
  • the bearing arrangement can thus be easily adapted to installation space conditions.
  • the support structure can have a rigidity corresponding to that of the structural components.
  • Fig. 1 is a side view of a schematic representation of an inventive
  • Bearing arrangement which supports an aggregate of a motor vehicle on a structural component of the motor vehicle
  • Fig. 2 is a front view of the schematic representation of the invention
  • Fig. 1 and Fig. 2 show a bearing assembly 2 for mounting a unit 8 of a motor vehicle on a rigid side member 14 of the motor vehicle.
  • the bearing arrangement 2 comprises four bearings 4 with an elastic center 22 and a support structure 6 for connecting the bearings 4 to the longitudinal member 14.
  • the unit 8 is an electric refrigerant compressor or an air conditioning compressor.
  • the side rail 14 is a rigid structural component of the vehicle body. As shown in FIG. 2, the longitudinal beam 14 has a rectangular hollow profile.
  • the bearings 4 are arranged on the side member 14 via the support structure 6 .
  • the support structure 6 has a rigidity corresponding to the rigidity of the longitudinal member 14 .
  • the bearings 4 are bush bearings.
  • the bearings 4 are connected to the unit 8 or mount the unit 8 via projections 10 of the unit 8.
  • the bearings 4 are connected to the longitudinal member 14 via the support structure 6 in such a way that the elastic centers 22 of the bearings 4 together form a two-dimensional surface 20 span, in which a center of mass 12 of the mounted unit 8 is located.
  • the two-dimensional area 20 that is spanned is a rectangle.
  • the spanned two-dimensional surface 20 comprises a first axis of symmetry 16 and a second axis of symmetry 18.
  • the first axis of symmetry 16 and the second axis of symmetry 18 are orthogonal to one another and intersect in the center of mass 12 of the mounted unit 8.
  • the bearings 4, which are arranged opposite one another or point-symmetrically with respect to the center of mass 12 of the mounted unit 8, have the same rigidity.
  • the forces that arise due to the rotation of the unit 8 and are introduced into the longitudinal beam 14 via the bearings 4, which are point-symmetrical to one another with regard to the center of mass 12, interfere with one another in such a way that they balance out or cancel each other out. Effects of a rotation of the assembly 8 on the acoustic behavior of the longitudinal member 14 are thus eliminated or reduced.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung zur Lagerung eines Aggregats (8) eines Kraftfahrzeugs an einer Strukturkomponente des Kraftfahrzeugs, umfassend vier Lager (4) mit einem elastischen Zentrum (22). Die vier Lager (4) sind derart an der Strukturkomponente des Kraftfahrzeugs, dass ihre elastischen Zentren (22) gemeinsam eine zweidimensionale Fläche (20) aufspannen, in welcher ein Massenschwerpunkt (12)des zu lagernden Aggregats (8) angeordnet ist.

Description

Lageranordnung zur Lagerung eines Aggregats eines Kraftfahrzeugs an einer Strukturkomponente des Kraftfahrzeugs
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 102018 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 102018 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 102018 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 102018 131 998 A1 bekannten Aggregat-
Befestigungseinrichtung ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lageranordnung l 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:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer schematischen Darstellung einer erfindungsgemäßen
Lageranordnung, welche ein Aggregat eines Kraftfahrzeugs an einer Strukturkomponente des Kraftfahrzeugs lagert;
Fig. 2 eine Vorderansicht der schematischen Darstellung der erfindungsgemäßen
Lageranordnung aus Fig. 1; und
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer von Lagern der erfindungsgemäßen
Lageranordnung aus Fig. 1 aufgespannten zweidimensionalen Fläche.
Fig. 1 und Fig. 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 Fig. 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 Fig. 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.
Bezuqszeichenliste:
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

Claims

Patentansprüche
1. 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.
2. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgespannte zweidimensionale Fläche (20) zwei Symmetrieachsen (16, 18) umfasst.
3. 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.
4. 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.
5. 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.
6. 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.
7. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lager (4) an derselben Strukturkomponente des Kraftfahrzeugs angebunden sind.
8. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch zwei weitere Lager.
9. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der Lager (4) eine gerade Zahl ist.
10. 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.
EP22730502.6A 2021-06-10 2022-05-25 Lageranordnung zur lagerung eines aggregats eines kraftfahrzeugs an einer strukturkomponente des kraftfahrzeugs Pending EP4352378A1 (de)

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