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Title:
SYSTEM AND METHOD FOR COMPENSATING BEARINGS OF AN ASSEMBLY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2006/136452
Kind Code:
A1
Abstract:
In a system for compensating bearings of an assembly (3) on a carrier (5), with one such bearing (31) being arranged between the assembly and the carrier, with a damping path and/or spring path along which said carrier damps and/or extends the assembly when a load acts on the assembly, while an actuating drive (7) is additionally arranged between the carrier and the assembly and, in order to compensate the load, said actuating drive (7) applies a compensation force to the assembly in order to move the assembly in relation to the carrier, there is provision that the movement of the assembly, brought about by the load, along the damping path or spring path of the hydraulic or pneumatic bearing or of the rubber spring can be cancelled out by an opposed, actuating movement of the assembly which is brought about by the actuating drive (7).

Inventors:
HERMANN WALDEMAR (DE)
DITZEL JOERG (DE)
RIES HOLGER (DE)
Application Number:
PCT/EP2006/006101
Publication Date:
December 28, 2006
Filing Date:
June 23, 2006
Export Citation:
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Assignee:
WOCO AVS GMBH (DE)
HERMANN WALDEMAR (DE)
DITZEL JOERG (DE)
RIES HOLGER (DE)
International Classes:
F16F13/26; B60K5/12; F16F15/027
Foreign References:
US5276622A1994-01-04
US4537275A1985-08-27
US20010053951A12001-12-20
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 008, no. 043 (M - 279) 24 February 1984 (1984-02-24)
Attorney, Agent or Firm:
Schmid, Nils T. F. (Hollerallee 32, Bremen, DE)
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Claims:
1. System zum dämpfenden und/oder kompensierenden Lagern eines Aggregats und Verfahren zum dämpfenden und/oder kompensierenden Lagern System zum Lagern eines Aggregats, wie eines Kraftfahrzeugmotors (3), an einem Träger, wie einer Kraftfahrzeugkarosserie (5), wobei zwischen dem Aggregat und dem Träger ein weiches Lager, wie ein weiches, hydraulisches oder pneumatisches Lager (33) und/oder eine weiche Gummifeder (31), mit einem Dämpfungs und/oder Federweg angeordnet ist, längs dem das weiche Lager das Aggregat bei einer auf das Aggregat wirkenden Belastung dämpft und/oder ausfedert, wobei zusätzlich zwischen dem Träger und dem Aggregat ein Stellantrieb angeordnet ist, der zum Kompensieren der Belastung dem Aggregat eine Kompensationsreaktionskraft mitteilt, dadurch g e kennzeichnet, daß eine durch die Belastung veranlaßbare Verlagerung des Aggregats längs der Dämpfungs oder Federwegs des hydraulischen oder pneumatischen Lagers oder der Gummifeder durch eine durch den Stellantrieb veranlaßte Stellgegenbewegung des Aggregats aufhebbar ist System nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb dazu ausgelegt ist, das Aggregat in eine Kompensationsstellung zu stellen und/oder in einer im wesentlichen ortsfesten Kompensationsstellung gegenüber dem Träger zu halten.
2. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kompensationsweg des Aggregats relativ zum Träger auf weniger als 2 cm, vorzugsweise weniger als 1 cm, vorzugsweise weniger als 0,5 cm, vorzugsweise weniger als 0,3 oder 0,2 cm, festgelegt ist.
3. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb ein Linearantrieb ist.
4. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb als Hubantrieb ausgebildet ist, der dazu ausgelegt ist, das Aggregat anzuheben und/oder abzusenken.
5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb pneumatisch, hydraulisch, mechanisch und/oder elektrisch betrieben ist.
6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aggregatspositionsregelung vorgesehen ist.
7. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Aggregatspositionsregelung dazu ausgelegt ist, das Aggregat in einer im wesentlichen ortsfesten Kompensationsstellung relativ zum Träger zu halten, insbesondere mit einer Bewegungsamplitude um die ortsfeste Kompensationsstellung von weniger als 2 cm, vorzugsweise weniger als 1 cm, vorzugsweise weniger als 0,5 cm, vorzugsweise weniger als 0,3 oder 0,2 cm.
8. System nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aggregatspositionsregelung einen Wegsensor, insbesondere HallSensor (43), aufweist, der die Position des Aggregats relativ zum Träger bestimmt und ein Istwegsignal (49) erzeugt, das einer Vergleichseinrichtung zuzuführen ist, die das Istwegsignal (49) mit einem Sollwegsignal vergleicht und ein Steuersignal (55) erzeugt, das dem Stellantrieb zum Stellen des Aggregats in eine Kompensationsstellung und/oder zum Halten des Aggregats in einer im wesentlichen relativ zum Träger ortsfesten Kompensationsstellung, zuzuführen ist.
9. System nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Aggregatspositionsregelung mit wenigstens einem Betriebsgrößensensor, wie einem Fahrdynamiksensor, verbunden ist und eine Recheneinheit (45) umfaßt, die anhand der Betriebsgrößensignale des wenigstens einen Betriebsgrößensensors eine zu erwartende Aggregatslast berechnet, anhand derer ein Steuersignal (55) ermittelbar ist, durch das das Aggregat mittels des Stellantriebs in eine Kompensationsstellung verbringbar ist und/oder dem Aggregat eine Kompensationskraft mitteilbar ist.
10. System nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Aggregatspositionsregelung wenigstens einen Sollpositionswert, wie eine Startposition oder eine Abschaltposition, speichert, gemäß dem der Stellantrieb das Aggregatlager in eine vordefinierte Sonderbetriebsstellung verbringt, die sich vorzugsweise von der Kompensationsstellung während eines Normalbetriebs des Aggregats unterscheidet.
11. System nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb, insbesondere die Aggregatspositionsregelung des Stellantriebs, auf das hydraulische oder pneumatische Lager (33) und/oder die Gummifeder (31) derart abgestimmt ist, daß das Aggregat entgegen dem Dämpfungs und/oder Federweg des pneumatischen oder hydraulischen Lagers (33) und/oder der Gummifeder (31) gestellt ist, vorzugsweise daß eine durch das pneumatische oder hydraulische Lager (33) und/oder durch die Gummifeder (31) verursachte Dämpfungs und/oder Federbewegung des Aggregats längs des Dämpfungs und/oder Federwegs derart ausgeglichen wird, daß das Aggregat in einer relativ zum Träger im wesentlichen ortsfesten Kompensationsstellung verbleibt.
12. System nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb durch eine Druckdose, insbesondere Steuerunter oder überdruckdose, gebildet ist.
13. System nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb eine pneumatische oder hydraulische Kolbenzylinderkonfiguration (7) umfaßt, die eine pneumatische oder hydraulische Arbeitskammer (13) aufweist.
14. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitskammer (13) fluidal mit einer Druckerzeugungseinrichtung verbunden ist, die insbesondere mit der Aggregatspositionsregelung verbunden ist.
15. System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckerzeugungseinrichtung eine Pumpe (21) und ein Steuerglied, wie ein Proportionalventil (19) oder ein Taktventil, umfaßt, das zwischen der Pumpe (21) und der Arbeitskammer (13) angeordnet ist.
16. System nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitskammer (13) federvorgespannt ist.
17. System nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Anschlag, vorzugsweise ein Anschlagspaar, zum zusätzlichen Begrenzen eines Kompensationsweges des Stellantriebs vorgesehen ist.
18. System nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb eine starre abstandsveränderliche Verbindung zwischen dem weichen Lager und dem Träger oder dem Aggregat bereitstellt, wobei der Stellantrieb Verformungswege des weichen Lagers, wie Dämpfungs und/oder Federwege, zumindest teilweise, vorzugsweise annähernd vollständig, aufhebt, so daß insbesondere das Aggregat trotz Verformung des weichen Lagers im wesentlichen in einer gleichbleibenden Relativposition zum Träger gehalten wird.
19. System nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer durch die Belastung veranlaßten Dehnung des weichen Lagers und somit Entfernung des Aggregats von dem Träger der Stellantrieb eine rückstellende Stellgegenbewegung veranlaßt.
20. System nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer stauchenden Belastung, bei der das weiche Lager ein Annähern des Aggregats auf die Fahrzeugkarosserie zulassen würde, der Stellantrieb eine ausfahrende Stellgegenbewegung veranlaßt.
21. Verfahren zum kompensierenden Lagern eines Aggregats, wie eines Kraftfahrzeugmotors (3), an einem Träger, wie einer Kraftfahrzeugkarosserie (5), wobei das Aggregat an dem Träger durch ein weiches, hydraulisches oder pneumatisches Lager (33) und/oder durch eine weiche Gummifeder (31) längs eines Dämpfungs und/oder Federwegs gedämpft und/oder gefedert wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum Kompensieren einer auf das Lager wirkende Belastung dem Aggregat eine Kompensationskraft zum Verlagern des Aggregats relativ zum Träger mitgeteilt wird und daß eine durch die Belastung veranlaßte Verlagerung des Aggregats längs des Dämpfungs und/oder Federwegs durch eine durch den Stellantrieb veranlaßte Stellgegenbewegung des Aggregats aufgehoben wird.
22. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationskraft derart erzeugt wird, daß die Lastkraft im wesentlichen vollständig ausgeglichen wird, insbesondere eine Lastschwingung gelöscht wird, so daß im Betrieb das Aggregat in einer zum Träger im wesentlichen ortsfesten Kompensationsstellung verbleibt.
23. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß es entsprechend dem nach einem der Ansprüche 1 bis 18 gebildeten System verfährt.
Description:
SYSTEM UND VERFAHREN ZUM KOMPENSIERENDEN LAGERN EINES AGGREGATS

Die Erfindung betrifft ein System zum Lagern eines Aggregats, wie eines Motors eines Kraftfahrzeugs.

Zur Lagerung von Kraftfahrzeugmotoren werden üblicherweise hydraulische oder pneumatische Lager oder konventionelle Gummifedern zum Abstützen des Motors an der Fahrzeugkarosserie eingesetzt. Um eine ausreichend gute akustische Entkopplung des Motors von der Kraftfahrzeugkarosserie in annähernd dem gesamten akustischen Frequenzbereich zu bewerkstelligen, ist es bekannt, die Motorlager entsprechend weich auszuführen. Bei weichen Aggregatlagern stellt sich allerdings der Nachteil ein, daß aufgrund des relativ großen Dämpfungs- und/oder Federwegs antriebsdynamische Eigenbewegungen des Aggregatlagers zugelassen werden, deren Bewegungsamplituden bis zu zehn Zentimeter um so größer sind, je weicher das Aggregatlager ausgelegt ist. Wegen des limitierten Bauraums für Motoren können nur begrenzt weiche Federn eingesetzt werden.

Bei Kraftfahrzeugmotoren treten bei steigender Leistung auf den Motor wirkende, zunehmende Drehmomente auf, die wegen des weichen Lagerverhaltens der Motorlagerung eine lineare Verlagerung des Motors horizontal und/oder vertikal bewirken. Eine solche Motoreigenbewegung relativ zur Kraftfahrzeugkarosserie wirkt sich ungünstig auf die Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs aus, nämlich durch stete Verlagerung des Kraftfahrzeugsschwerpunkts, und schränkt auch die Motorraumarchitektur-Freiheit insofern stark ein, als für das Zulassen der jeweiligen eigenfahrdynamischen Motorbewegung Räume freizuhalten sind. Aufgrund des begrenzten Fassungsvermögens jedes Motorraums ist es wünschenswert, derartige Freiräume so gering wie möglich zu gestalten, so daß der Motorraum für zusätzliche Kraftfahrzeugteile belegbar ist.

Um die Eigendynamikverlagerungen von Aggregaten zu vermindern, ist es bekannt, die Aggregatlager ziemlich steif auszuführen, was allerdings zu Lasten der akustischen Entkopplung und guter sogenannter NVH(noice, Vibration, harshness)-Eigenschaften geht.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden, insbesondere ein System zum Lagern eines Aggregats, wie eines Kraftfahrzeugmotors, zu schaffen, das eine steife, bewegungsarme Lagerung des Motors unter Gewährleistung ausreichend guter akustischer Entkopplung des Trägers von dem Aggregat bereitstellt.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Patentanspruch 1 gelöst. Danach ist ein System zum Lagern des Aggregats insbesondere längs eines Dämpfungs- oder Kompensationsweges vorgesehen, wobei zwischen dem Träger und dem Aggregat ein Stellantrieb angeordnet ist, der sich an dem Träger abstützend dem Aggregat zum Dämpfen und/oder Weg-Kompensieren von einer auf das Aggregat wirkenden Lastkraft eine Kompensationskraft mitteilen kann, um das Aggregat relativ zum Träger in einer vorzugsweise dazu im wesentlichen ortsfesten Kompensationsstellung, den wegen des weichen Lagers zurückgelegten Dämpfungs- und/oder Kompensationsweg zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, ausgleichend aktiv zu stellen und/oder zu halten.

Die Kompensationskraft kann präventiv auf die zu erwartenden oder auftretenden Lastkräfte eingestellt werden. Mit der erfindungsgemäßen Maßnahme ist es möglich, auf herkömmliche Lager, wie Gummifedern, hydraulische oder pneumatische Lager, für die Motorlagerung vollständig zu verzichten oder extrem weiche Lager einzusetzen. Mit Hilfe des Stellantriebs können zumindest sich aufgrund weicher Motorlager einstellende Motoreigenbewegungen ausgeglichen werden, ohne daß Einbußen hinsichtlich der akustischen Entkopplung zwischen dem Aggregat und Träger hinzunehmen sind. Auf diese Weise brauchen Bewegungsfreiräume in Aggregatumgebung wunschgemäß nur noch sehr klein ausgelegt zu werden oder können ganz verschwinden.

Der zwischen dem Aggregat und der Karosserie angeordnete Stellantrieb umfaßt eine bewegliche Anbindungsstelle mit dem weichen Lager, an der Belastungskräfte zwischen dem insbesondere an sich starren Stellantrieb und dem weichen Lager übertragen werden. Der Stellantrieb stellt einen Stellweg bereit, entlang dem die bewegliche Anbindungsstelle verlagerbar ist, um den Dämpfungs- und/oder Kompensationsweg entgegenstellend zumindest teilweise

auszugleichen. Weiterhin hat der Stellantrieb einen festen Anbindungspunkt entweder an der Karosserie oder an dem Aggregat.

Je nach Belastung, beispielsweise Kompressions- oder Dehnungsbelastung, des weichen Lagers wird der Stellantrieb derart betrieben, daß die bewegliche Anbindungsstelle im wesentlichen der Verformungsbewegung des weichen Lagers nachgestellt wird, so daß der durch das weiche Lager zugelassene, zurückgelegte Verformungsbewegungsweg zumindest teilweise, vorzugsweise annähernd vollständig, ausgeglichen wird. Beispielsweise wird bei einer kommpressiven Belastung das weiche Lager gestaucht, und die bewegliche Anbindungsstelle des Stellantriebs wird von dem Aggregat bzw. der Karosserie weg verlagert. Der Stellantrieb treibt erfmdungsgemäß dann die bewegliche Anbindungsstelle weg von dem festen Anbindungspunkt und verlängert somit den Stellweg, so daß der Kompensationsweg des weichen Lagers durch den verlängerten Stell weg des Stellantriebs zumindest teilweise ausgeglichen ist. Hingegen wird die bewegliche Anbindungsstelle bei einer Dehnungsbelastung der Karosserie bzw. dem Aggregat angenähert.

In diesem Fall verkürzt der Stellantrieb seinen Stellweg zum Ausgleich des gedehnten Kompensationswegs des weichen Lagers.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist der Stellantrieb dazu ausgelegt, das Aggregat in eine Kompensationsstellung zu stellen und/oder in einer im wesentlichen ortsfesten Kompensationsstellung gegenüber dem Träger zu halten. Unter ortsfester Kompensationsstellung sei zu verstehen, daß das Aggregat im wesentlichen in einem kontinuierlichen Abstand zum Träger verbleibt. Dabei kann ein Kompensationsweg, entlang welchem das Aggregat relativ zum Träger aufgrund des Stellantriebs bewegbar ist, auf weniger als 2 cm, vorzugsweise weniger als 1 cm, vorzugsweise weniger als 0,5 cm, vorzugsweise weniger 0,3 oder 0,2 cm, begrenzt sein. Der Kompensationsweg bzw. die zulässige Lagerbewegungsamplitude des Aggregats bewirkt eine deutliche Reduzierung der Aggregatfreiräume, die für eine Bewegung des Aggregats innerhalb des Motorraums notwendig sind.

Der Stellantrieb gibt die Verformungskraft des weichen Lagers ungedämpft über den festen Anbindungspunkt als Reaktionskraft an das Aggregat oder an die Karosserie ab, wobei er den von dem weichen Lager zugelassenen Dämpfungs- und/oder Federweg zumindest teilweise

ausgleicht, insbesondere vollständig aufhebt, so daß das Aggregat annähernd in einem konstanten Abstand zur Karosserie gehalten wird.

Der Stellantrieb kann vor allem bei der Weg-Kompensation des Dämpfungsweges von dem das Aggregat lagernden weichem Lager als Linearantrieb ausgebildet sein, der das Aggregat relativ zum Träger verlagern kann und die bewegliche Anbindungsstelle des weichen Lagers je nach Verformungs- oder Dämpfungsweg hin- und herbewegt. Die von dem Aggregat induzierten Eigendrehmomente wirken beispielsweise bei einer herkömmlichen Gummielementlagerung eine lineare Bewegung des Aggregats relativ zur Karosserie. Dabei kann der Stellantrieb als Hubantrieb ausgebildet sein, der das Aggregat anheben oder absenken kann.

Der Linearantrieb kann längs eines den Feder- und/oder Dämpfungswegdistanz des weichen Lagers einschließenden Stellwegs ein- und ausfahrbar sein. Die auf das Aggregat wirkenden Lastkräfte, die eine Verformung des weichen Lagers und damit eine Verlagerung des Aggregats verursachen können, werden eine Gegenkraft oder Reaktionskraft durch den Stellantrieb aufgebaut, der zusätzlich eine Stellgegenbewegung veranlaßt, welche den Verformungsweg des weichen Lagers zumindest teilweise kompensiert. Insbesondere kann erfindungsgemäß ein pneumatischer, hydraulischer, elektrischer und/oder mechanischer Stellantrieb zum Aufbau einer Gegenkraft und zum Gegenstellen vorgesehen sein.

Bei einer erfindungsgemäßen Weiterbildung ist das Lagerungssystem mit einer Aggregatspositionsregelung versehen. Die Aggregatspositionsregelung kann dabei so definiert sein, daß das Aggregat in einer im wesentlichen ortsfesten Kompensationsstellung relativ zum Träger gehalten wird, insbesondere mit einer begrenzten Bewegungsamplitude um eine vordefϊnierte optimale Kompensationsstellung von als 2 cm, vorzugsweise weniger als 1 cm, vorzugsweise weniger als 0,5 cm, vorzugsweise weniger als 0,3 oder 0,2 cm. Die Aggregatspositionsregelung kann einen Wegsensor, wie einen Hall-Sensor, aufweisen, der die Position des Aggregats relativ zum Träger insbesondere laufend bestimmt und ein Istwegsignal erzeugt, das einer Vergleichseinrichtung zugeführt wird, die das Signal mit einem Sollwegsignal vergleicht und ein Steuersignal erzeugt, das dem Stellantrieb zum Stellen des Aggregats in eine Kompensationsstellung und/oder zum Halten des Aggregats in einer im wesentlichen relativ zum Träger ortsfesten Kompensationsstellung, zuzuführen ist.

Dabei kann die Aggregatspositionsregelung mit wenigstens einem Betriebsgrößensensor, wie Sensoren der Fahrdynamik eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise einem ABS-Sensoren oder dergleichen, verbunden sein und eine Recheneinheit umfassen, die mittels der Betriebsgrößensignale des wenigstens einen Betriebsgrößensensors eine zu erwartende oder gerade auftretende Aggregatslast berechnet, anhand derer ein Steuerstellsignal bestimmbar ist, das das Aggregat mittels des Stellantriebs in eine Kompensationsstellung, insbesondere vorbeugend, verbringen und/oder dem Aggregat eine Kompensationskraft mitteilen kann. Vorzugsweise ist am Aggregat ein Lastsensor, wie ein Dehnmeßstreifen, vorgesehen, der die am Aggregat angreifende Betriebslast bestimmt und an die Positionsregelung weiterleitet.

Vorzugsweise ist die Aggregatspositionsregelung mit einem Daten-Speicher ausgestattet, in dem wenigstens ein Sollpositionswert, wie eine Startposition oder eine Abschaltposition, speicherbar ist. Gemäß diesem Sollpositionswert kann der Stellantrieb das Aggregat in eine vordefinierte Kompensationsstellung verbringen.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung kann zwischen dem Aggregat und dem Träger ein hydraulisches oder pneumatisches Lager und/oder eine Gummifeder angeordnet sein, wobei der Stellantrieb, insbesondere die Aggregatspositionsregelung des Stellantriebs, auf das hydraulische oder pneumatische Lager und/oder auf die Gummifeder derart abgestimmt ist, daß das Aggregat entgegen dem Dämpfungs- und/oder Federweg des pneumatischen oder hydraulischen Lagers und/oder des Gummielements gestellt werden kann, insbesondere je nach Verformung und/oder Dämpfung des Lagers die Stellantriebswegstrecke verkürzt oder verlängert wird. Beispielsweise kann der Stellantrieb durch eine Druckdose, insbesondere Steuerunteroder -überdruckdose, gebildet sein. Alternativ kann der Stellantrieb eine pneumatische oder hydraulische Kolbenzylinderkonfiguration umfassen, die eine pneumatische oder hydraulische Arbeitskammer aufweist. Die Arbeitskammer kann fluidal mit einer Druckerzeugungseinrichtung verbunden sein, die insbesondere regelungs- und steuerungstechnisch mit der Aggregatspositionsregelung verbunden sein kann.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung umfaßt die Druckerzeugungseinrichtung eine Pumpe und ein Steuerglied, wie ein Proportionalventil oder ein Taktventil, das zwischen der Pumpe und der Arbeitskammer angeordnet ist.

Um geringe Ansprechzeiten beim Ansteuern des Stellantriebs zu gewährleisten, ist die Arbeitskammer über eine Spiralfeder vorgespannt. Zum Schaffen einer hohen Betriebssicherheit ist der Stellweg bzw. Kompensationsweg des Stellantriebs begrenzt. Hierfür kann wenigstens ein Anschlag vorgesehen sein, vorzugsweise ein Anschlagspaar.

Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum dämpfenden und/oder kompensierenden Lagern eines Aggregats, wie eines Kraftfahrzeugmotors, an einem Träger, wie einer Kraftfahrzeugkarosserie, wobei zum Dämpfen und/oder Kompensieren von einer auf das Aggregat wirkenden Lastkraft dem Aggregat eine auf die Lastkraft abgestimmte Kompensationskraft mitgeteilt wird, insbesondere das Aggregat relativ zum Träger längs der Kompensationsweges aktiv durch einen Stellantrieb gestellt wird.

Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Kompensationskraft derart erzeugt werden, daß die Lagerwege im wesentlichen vollständig aufgehoben oder ausgeglichen wird, insbesondere eine Lastschwingung gelöscht wird, so daß im Betrieb das Aggregat in einer zum Träger im wesentlichen ortsfesten Kompensationsstellung verbleibt. Das Verfahren kann entsprechend der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Lagersystems definiert sein.

Weitere Eigenschaften, Vorteile und Merkmale der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung deutlich, in denen zeigen:

Fig. Ia- Ic schematische vereinfachte Ansichten der Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Systems bestehend aus einer Reihenanordnung aus einem weichen Lager und einem Stellantrieb, wobei drei unterschiedliche Belastungszustände angegeben sind;

Fig. 2 ein Kraft-Weg-Diagramm, wobei im allgemeinen ein weiches Lager mit einem starren Lager verglichen wird;

Fig. 3 eine Prinzipskizze eines erfindungsgemäßen Systems zum dämpfenden Lagern eines Kraftfahrzeugmotors.

In den Figuren Ia bis Ic ist der prinzipielle Aufbau eines erfindungsgemäßen Lagersystems 1 in den drei verschiedenen Betriebssituationen dargestellt, wobei in Fig. Ia der unbelastete Betriebszustand angedeutet ist, in Fig. Ib ein Dehnungs-Betriebszustand und in Fig. Ic ein Stauchungs-Betriebszustand.

Das erfindungsgemäße Lagersystem 1 ist zum Lagern eines Kraftfahrzeugmotors 3 gegenüber einer Fahrzeugkarosserie 5 bestimmt. Zwischen dem Kraftfahrzeugmotor 3 und der Karosserie 5 ist ein weiches Lager 6 in Reihe mit einem Stellantrieb 8, in Form eines Linearantriebs, zwischengeschaltet. Der Stellantrieb hat einen festen Anbindungspunkt 10 und eine bewegliche Anbindungsstelle 14 an dem weichen Lager 6. Der feste Anbindungspunkt 10 ist in den Figuren Ia bis Ic an der Fahrzeugkarosserie 5 festgelegt. Es sei klar, daß der Stellantrieb 8 auch zwischen dem Kraftfahrzeugmotor 3 und dem weichen Lager 6 angeordnet sein kann, wobei der feste Anbindungspunkt 10 dann an der lagerseitigen Seite des Kraftfahrzeugmotors 3 festgelegt ist.

In einem unbelasteten Betriebszustand, wie in den Fig. Ia gezeigt ist, ist der Stellantrieb 8 in einer Mittelposition gestellt, wobei die weiche Feder 6 in einem normalen Spannungszustand ist.

Sollten Belastungszugkräfte F B auftreten, die ein Verlagern des Kraftfahrzeugmotors 3 von der Fahrzeugkarosserie weg verursachen würden, wird konsequenterweise aufgrund der Weichheit des weichen Lagers 6 eine Dehnung des weichen Lagers 6 veranlaßt, was in Fig. Ib dargestellt ist. Damit eine Relativbewegung zwischen der Fahrzeugkarosserie 5 und dem Kraftfahrzeugmotor 3 unterbleibt, fährt der Stellantrieb 8 ein, so daß der effektive Stellweg 1 des Stellantriebs zwischen dem festen Anbindungspunkt 10 und der beweglichen Anbindungsstelle 14 verkürzt ist. Auf diese Weise bleibt der Lagerabstand 1 zwischen der Fahrzeugkarosserie 5 und dem Kraftfahrzeugmotor 3 im wesentlichen konstant gegenüber der Position in Fig. 1 a, wobei die akustische Isolation durch die Weichheit des Lagers 6 gewährleistet ist.

Bei einer Belastungsdruckkraft Fg, bei der das weiche Lager 6 gestaucht wird, wie in Fig. Ic dargestellt ist, wird der Stellantrieb 8 derart gestellt, daß der Stellweg gegenüber der Normalstellung in Fig. Ia um den Stauchungsweg des weichen Lagers verlängert wird. Auch auf die-

se Weise bleibt der Abstand zwischen der Fahrzeugkarosserie 5 und dem Kraftfahrzeugmotor 3 konstant.

Der Stellantrieb stellt also eine wegkompensierende, aber starre Verbindung zwischen dem Anbindungspunkt 10 und der Anbindungsstelle 14 bereit, wobei die akustische Entkopplung durch das weiche Lager 6 realisiert ist.

In Fig. 2 ist das Verhalten eines starren Lagers gegenüber einem weichen Lager (ohne erfindungsgemäßen Stellantrieb) schematisch dargestellt. Bei der Belastung F B wird die Belastungskraft bei der starren Feder bei kurzen Wegen übertragen, was durch Pfeil "starr" angedeutet ist. Bei einem weichen Federverdämpfungsweg bei gleicher Belastung F B wesentlich größer, der durch den Pfeil "weich" angedeutet ist. Mit der Erfindung einer Reihenschaltung einer weichen Feder mit einem Stellantrieb, der die Verformung der weichen Feder kompensiert, wird erreicht, daß sehr weiche Federn zur akustischen Entkopplung des Kraftfahrzeugmotors 3 von der Fahrzeugkarosserie 5 eingesetzt werden können, ohne zusätzliche Bewegungsfreiräume im Hinblick auf größere Bewegungsamplituden des Kraftfahrzeugmotors 3 bereitstellen zu müssen.

In der Figur 3 ist das erfindungsgemäße System zum Lagern eines Kraftfahrzeugmotors 3 mit der Bezugsziffer 1 versehen.

Das erfindungsgemäße Lagersystem 1 stützt den Motor 3 an der Fahrzeugkarosserie 5 ab und umfaßt dafür einen Hubantrieb mit einer Kolbenzylinderkonfiguration 7. Der Zylinder 9 und der Kolben 11 begrenzen gemeinsam eine pneumatische Arbeitskammer 13, die über eine Ableitung 15 und Zuführleitung 17 mit einem als Proportionalventil 19 ausgebildeten Steuerglied verbunden ist. Der Kolben 11 ist über eine Spiralfeder 12 vorgespannt, so daß die Arbeitskammer 13 unter einem Vordruck steht und der Hubantrieb präzise arbeiten und auf eine Lastkraft unmittelbar ansprechen kann. Das Proportionalventil 19 steht fluidal mit einer Pumpe 21 in Verbindung, die an ein Reservoir 23, in dem ein pneumatisches Arbeitsfluid 25 aufbewahrt wird, angeschlossen ist.

Der Motor 3 ist an dem Kolben 1 1 , insbesondere an einer Kolbenstange 27, über ein Motorlager 29 beweglich angebracht, das durch Kombinations-Reihenschaltung einer Gummifeder 31 und eines nicht näher dargestellten hydraulischen Lagerelements 33 gebildet ist.

Das dämpfende Lagerungssystem 1 umfaßt des weiteren einen mechanischen Kompensationswegbegrenzer 35, der durch einen an dem Motor 3 befestigten Eingriffsarm 37 sowie zwei Anschläge, nämlich eine Obergrenze 39 und eine Untergrenze 41, gebildet ist, mit denen der Eingriffsarm, eine vertikale Bewegung des Motors 3 begrenzend, in Eingriff kommen kann.

Das aus Gummifeder 31 und hydraulischem Lager 33 kombinierte Motorlager 29 ist derart weich ausgelegt, daß es besonders gut zur akustischen Entkopplung des Motors 3 gegenüber der Karosserie 5 dient und es einen Feder- und/oder Dämpfungsweg von etwa 8 cm bis 10 cm bereitstellt.

Der Hubantrieb 7 ist dazu ausgelegt, die Anordnung aus Motor 3 und Motorlager 29 in Höhenrichtung H entlang eines durch die Wirkamplitude des Stellantriebs begrenzten Kompensationsweges, der durch den Abstand zwischen Ober- (39) und Untergrenze (41) maximierbar ist, zu verlagern. Erfindungsgemäß ist der Hubantrieb dazu bestimmt, an dem Aggregat Kompensationskräfte aufzubauen, die eine durch Lastkräfte veranlaßte Bewegung ausgleichen, so daß der Motor 3 im wesentlichen in einer ortsfeste Kompensationsstellung relativ zur Fahrzeugkarosserie 5 verbleiben kann. Bei Versuchen stellte sich heraus, daß sich auch bei wunschgemäßer Einstellung einer im wesentlichen ortsfesten Kompensationsstellung kleine Kompensationsstellbewegungen des Motors 3 ergeben. Dabei können Bewegungsamplituden bis auf weniger als 0,5 mm meßbar sein, was auch von der Genauigkeit des Stellantriebs und der Regeleinrichtung abhängt. Beispielsweise können mechanische Stellantriebe, wie Schnek- kenantriebe mit höchster Stellgenauigkeit, eine annähernd ortsfeste Kompensationsstellung bereitstellen.

Das erfindungsgemäße Lagerungssystem 1 umfaßt des weiteren eine Aggregatspositionsregelung, die einen Hall-Sensor 43 zum Erfassen der Höhenposition des Aggregatslagers 3 relativ zur Karosserie 5 sowie eine Recheneinheit 45 aufweist, die mit dem Hall-Sensor 43 verbunden ist. Zusätzlich oder anstatt des Hall-Sensors 43 kann auch ein Kraftmeßsensor, beispielsweise ein DNS-Streifen, an dem Motor 3 vorgesehen sein, um auf letzteren wirkende Lastkräfte zu messen, die unmittelbar durch den Hubantrieb aufgehoben werden, so daß sich der Motor 3 nicht relativ zur Fahrzeugkarosserie verlagert. Die Recheneinheit 45 umfaßt einen Vergleicher 47, der die Istwegsignale 49 des Hall-Sensors 43 mit gespeicherten Sollwerten vergleicht.

Die Sollwerte können durch von Fahrdynamiksensoren erhaltene Fahrdynamiksignale, wie Bremssignale, periodische Fahrwerkssignale, Motordrehzahl, Gaspedalpositionssignale etc., laufend angepaßt sein. Die Recheneinheit 45 kann auch mit Sollvorgabewerten 53 gespeist sein, gemäß welchen eine bestimmte Höhenstellung des Motors 3 in einer Betriebssituation festlegbar ist. Beispielsweise kann beim Starten und Abschalten des Motors, was üblicherweise mit einer Schwingungsbelastung um die 5 Hz bei relativ großen Amplituden einhergeht, ein Vorgabewert das Proportionalventil 19 veranlassen, den Motor 3 derart in einen Endstel- lungsanschlag zu verbringen, daß der Eingriffsarm 37 entweder an der Obergrenze oder an der Untergrenze anliegt, so daß die Anschalt- oder Abschaltschwingungen des Motors direkt in die Karosserie 5 eingeleitet und absorbiert werden können.

Im folgenden wird der Kompensationsbetrieb des erfindungsgemäßen Lagersystems beschrieben.

Bei einer bestimmten Motordrehzahl und Fahrzeuggeschwindigkeit, welche Fahrsignale über die Betriebsgröße 51 der Recheneinheit zuführbar sind, wird laufend eine zu erwartende oder sich einstellende Motorverlagerung, eine optimierte Motorstellung für diese Betriebssituation und eine zum Erreichen dieser Motorstellung notwendige Ausgleichsbewegung bzw. Ausgleichskraft in der Recheneinheit 45 kalkuliert. Dabei überprüft der Hall-Sensor 43, ob sich der Motor 3 in dieser Stellung befindet. Besteht eine Wegdiskrepanz zwischen der Sollposition und der Istposition, errechnet die Recheneinheit 45 den erforderlichen Kompensationsstellweg oder -kraft, der dem Hubantrieb 7 durch ein Steuersignal 55 über das Proportionalventil zugeführt wird, das entsprechend ausgelegt ist, ein schnelles Stellen oder Halten des Motors 3 in der errechneten, optimierten Stellung sicherzustellen.

Die Aggregatpositionsregelung vermag auch eine ständige Überwachung der Aggregatsstellung vorzunehmen, welche sich aufgrund von Eigenbewegungen durch Leistungsänderung des Motors 3 einstellen können, und diese über den geschlossenen Regelungskreis zu kompensieren. Insbesondere das Verformen eines weichen Motorlagers 29 wird durch den Hubantrieb kompensiert, wodurch die maximale Bewegungsamplitude des Motors 3 innerhalb des Motorraums stark einschränkbar ist.

Erfindungsgemäß wird ein Lagerungssystem geschaffen, das die gewünschte Weichheit zur akustischen Entkopplung und die gewünschten NVH-Eigenschaften bereitstellt, wobei durch die Niveauregulierung mittels des integrierten Hubantriebs die üblicherweise mit der Weichheit der Motorlagerung einhergehende Dämpfungsamplitude auf ein Minimum reduziert ist. Es sei angemerkt, daß das erfindungsgemäße Lagerungssystem auch ohne herkömmliche Motorlager, wie hydraulisches oder pneumatisches Lager oder Gummielement, realisiert sein kann. Insbesondere bei pneumatischen Stellantrieben ist die erforderliche akustische Dämpfung durch den pneumatischen Stellantrieb selbst realisiert.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.

BezuRSzeichenhste

System zum Lagern eines Kraftfahrzeugmotors

Kraftfahrzeugmotor

Fahrzeugkaro sseri e weiches Lager

Kolbenzylinderkonfiguration

Stellantrieb

Zylinder fester Anbindungspunkt

Kolben

Spiralfeder pneumatische Arbeitskammer bewegliche Anbindungsstelle

Ableitung

Zuführleitung

Proportionalventi 1

Pumpe

Reservoir

Arbeitsfluid

Kolbenstange

Motorlager

Gummifeder

Lagerelement

Kompensationswegbegrenzer

Eingriffsarm

Obergrenze

Untergrenze

Hall-Sensor

Recheneinheit

Vergleicher

Istwegsignal

Betriebsgröße

Sollvorgabewert

Steuersignal

Belastungskräfte effektiver Lagerabstand