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Die Erfindung betrifft eine Aggregatelagerung für ein Antriebsaggregat in einem Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Das Antriebsaggregat eines Fahrzeugs, bestehend zum Beispiel aus einer Brennkraftmaschine und einem Getriebe, ist üblicherweise im Motorraum eines Fahrzeug-Vorderwagens angeordnet und über schwingungsdämpfende Aggregatelager auf der Karosseriestruktur des Kraftfahrzeugs gelagert. Die Verbindung zwischen dem Antriebsaggregat und der Karosseriestruktur wird über Aggregatestützen, das heißt Motor- und/oder Getriebestützen, in Verbindung mit Elastomerlagern (Motor- und Getriebelager) hergestellt. Beispielhaft kann das Antriebsaggregat in einer Dreipunktlagerung über zwei vordere seitliche Aggregatelager an einem Hilfsrahmen im Vorderwagenbereich und über ein mittleres hinteres Getriebelager an der Fahrzeug-Karosseriestruktur abgestützt sein.
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Aus der
DE 10 2005 039 312 B3 ist eine gattungsgemäße Aggregatelagerung für ein Antriebsaggregat in einem Fahrzeug bekannt. Die Aggregatelagerung weist zumindest ein, im Motorraum des Fahrzeugs angeordnetes Aggregatelager auf, das über eine Aggregatestütze das Antriebsaggregat trägt. Im Fahrzeug-Motorraum können speziell bei hohen Umgebungstemperaturen die Aggregatelager, zum Beispiel hydraulisch dämpfende Lager, relativ hohen Temperaturen ausgesetzt sein, die gegebenenfalls die Lebensdauer sowie die Funktionalität des Aggregatelagers negativ beeinflussen. Insbesondere bei einem hochmotorisierten Antriebsaggregat ergeben sich aufgrund beengter Bauraumverhältnisse im Motorraum Wärmestauprobleme, und zwar vor allem im abgestellten Fahrzeug-Zustand. In diesem Fall ist nicht mehr genügend Freiraum zwischen dem Aggregatelager und den wärmeabstrahlenden Bauteilen des Antriebsaggregates vorhanden, wodurch es zum Ausfall des Aggregatelagers kommen kann. Die in der Abkühlphase vorhandene Luftströmung im Motorraum, die vom Ventilator des Heißwasser-Kühlers erzeugt wird, ist dagegen zu warm, um zur aktiven Kühlung des Aggregatelagers verwendet werden zu können.
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Die gattungsbildende
JP 2002-29 268 A offenbart eine Aggregatelagerung für ein Antriebsaggregat in einem Fahrzeug, mit zumindest einem im Motorraum des Fahrzeugs angeordneten Aggregatelager, das über eine Aggregatestütze das Antriebsaggregat trägt, wobei die Aggregatestütze zur Kühlung des Aggregatelagers ein Kühlluft-Leitelement aufweist, mit dem ein Teil-Kühlluftstrom eines durch den Motorraum strömenden Kühlluftstroms oder einer anderen Kühlluft-Quelle das Aggregatelager umströmt, wobei das Aggregatelager ein an einer Tragstruktur des Fahrzeugs befestigtes Lagergehäuse mit einem tragenden, gummielastischen Elastomerkörper mit einem Lagerkern aufweist, an dem die Aggregatestütze anschließbar ist, und wobei das Kühlluft-Leitelement (
49) strömungstechnisch mit dem Elastomerkörper (
27) des Aggregatelagers (
21) verbunden ist
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Aggregatelagerung für ein Antriebsaggregat in einem Fahrzeug bereitzustellen, das auch bei hohen Außentemperaturen betriebssicher arbeitet.
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Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass speziell der Elastomer-Tragkörper im Aggregatelager temperaturempfindlich ist und über die aus dem Stand der Technik bekannten Maßnahmen nicht wirkungsvoll gekühlt werden kann, was zu einem vorzeitigen Ausfall des Aggregatelagers führen kann. Vor diesem Hintergrund weist gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 die Aggregatestütze zur zusätzlichen Kühlung des Aggregatelagers ein Kühlluft-Leitelement auf. Mit dem Kühlluft-Leitelement wird ein Teil-Kühlluftstrom von einem durch den Motorraum strömenden Kühlluftstrom abgezweigt, der beispielhaft während des Fahrbetriebs vom Fahrtwind erzeugt wird. Der Teil-Kühlluftstrom wird gezielt bis zum Aggregatelager geführt oder in gegenläufiger Strömungsrichtung von dort weggeführt. Erfindungsgemäß wirkt somit die unmittelbar an das Aggregatelager angrenzende Aggregatestütze in Doppelfunktion auch als ein kühlluftzuführendes Bauteil, mit dem das Aggregatelager gezielt gekühlt werden kann. Alternativ kann der Kühlluftstrom auch von einer anderen Kühlluft-Quelle erzeugt werden.
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In der technischen Umsetzung weist das Aggregatelager ein äußeres, in etwa rotationssymmetrisches, Lagergehäuse mit einem tragenden, gummielastischen Elastomerkörper auf, in dem ein Metall-Lagerkern eingebunden ist. Am Metall-Lagerkern ist die Aggregatestütze anschließbar, bevorzugt durch eine Schraubverbindung. Bei einer solchen technischen Ausführung des Aggregatelagers ist das Kühlluft-Leitelement strömungstechnisch unmittelbar mit dem Elastomerkörper des Aggregatelagers verbunden, der besonders anfällig gegenüber zu hohen Betriebstemperaturen ist.
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Im oben skizzierten Aggregatelager kann der Elastomerkörper mitsamt seinem Lagerkern das Lagergehäuse in Axialrichtung entlang der Gehäuseachse nach oben überragen, so dass der Lagerkern vom Lagergehäuse freigelegt ist. Auf diese Weise ist eine Abkühlung des Elastomerkörpers durch Wärmekonvektion ermöglicht. Das Kühlluft-Leitelement des Aggregatelagers ist bevorzugt so ausgelegt, dass der durch den Motorraum strömende Kühlluftstrom (zumindest ein Anteil des Kühlluftstroms) umgelenkt wird und bevorzugt unmittelbar auf den Elastomerkörper geführt wird.
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In einer weiteren Ausführungsvariante kann der vom Lagergehäuse freigelegte Elastomerkörper mit Abstand dazu von einem Druck-/Zuganschlagelement umgrenzt sein. In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante kann der Freiraum zwischen dem Druck-/Zuganschlagelement und dem Elastomerkörper in einem Kühlluft-Strömungsweg eingebunden sein, der über das Kühlluft-Leitelement der Aggregatestütze unmittelbar in den oben definierten Freiraum führt. und somit entlang des Elastomerkörpers strömt.
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Im Hinblick auf einen einfachen Zusammenbau kann die Aggregatestütze ein vom Antriebsaggregat und vom Aggregatelager separates Bauteil sein. Das Aggregatelager kann beispielhaft an einem vorderen Eckknotenelement eines Vorderachsträgers montiert sein, der als Tragstruktur des Fahrzeuges wirkt. Der Vorderachsträger kann an seinen vorderen Eckknotenelementen in an sich bekannter Weise an den seitlichen Karosserie-Längsträgern angebunden sein, die im Vorderwagenbereich durch den Motorraum in der Fahrzeuglängsrichtung nach vorne geführt sind.
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Im Hinblick auf eine bauteilsteife Anbindung am Antriebsaggregat und am Aggregatelager kann die Aggregatestütze einen Flanschabschnitt zur Verschraubung mit dem Antriebsaggregat aufweisen sowie einen davon abragenden Tragarm mit integrierter Anschraubbasis zur Verschraubung mit dem Lagerkern des Aggregatelagers.
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Das Luftleitelement kann in einer bevorzugten technischen Ausführung ein Kühlluftkanal sein, dessen eine Mündungsöffnung als ein Luftauslass bevorzugt direkt auf den Elastomerkörper des Aggregatelagers gerichtet ist. Die andere Mündungsöffnung des Kühlluftkanals kann als ein Lufteinlass bevorzugt einem durch den Motorraum strömenden Kühlluftstrom oder einer anderen Kühlluft-Quelle zugewandt sein und ins insbesondere im Bereich des Aggregatelager-Flanschabschnittes positioniert sein. Demgegenüber kann der Luftauslass im unmittelbaren Nahbereich des Aggregatelagers, das heißt bevorzugt unmittelbar an der Aggregatelager-Anschraubbasis positioniert sein.
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Alternativ kann die Luftkühlung des Aggregatelagers auch im Saugbetrieb arbeiten, in dem die Kühlluft-Strömungsrichtung – im Vergleich zur obigen Ausführungsvariante – gegenläufig ausgerichtet ist. In diesem Fall ist die dem Aggregatelager zugewandte Mündungsöffnung nicht ein Luftauslass, sondern ein Lufteinlass, in den der Kühlluftstrom einströmt.
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Alternativ zu dem oben erwähnte, den Motorraum durchströmenden Kühlluftstrom kann auch eine andere Kühlluftquelle genutzt werden. Beispielhaft kann als eine alternative Kühlluft-Quelle eine Sekundärluftpumpe oder eine separate Saugstrahlpumpe im Unterboden oder Frontend bereitgestellt sein.
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Bevorzugt ist das Kühlluft-Leitelement und die Aggregatestütze zu einer gemeinsamen Baueinheit zusammengefasst. Beispielhaft kann das Kühlluft-Leitelement ein Strömungskanal sein. Dieser kann rein exemplarisch als ein separat montierbares Rohr an der Aggregatestütze integriert werden. Alternativ dazu kann der Strömungskanal unmittelbar in einer Gussgeometrie der Aggregatestütze integriert sein.
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Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und/oder Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in den Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.
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Die Erfindung und ihre vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen sowie deren Vorteile werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 in einer grob schematischen Seitenansicht den Vorderwagen eines Kraftfahrzeugs;
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2 in stark vergrößerter Seitenansicht eine vordere Anbindung eines Antriebsaggregats an einem Aggregatelager; und
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3 eine weitere Schnittdarstellung entlang der Schnittebene A-A aus der 2.
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In der 1 ist ein Vorderwagenbereich eines Kraftfahrzeuges gezeigt, in dem insbesondere dessen Karosseriestruktur hervorgehoben ist. Die 1 sowie die weiteren 2 und 3 sind im Hinblick auf ein einfaches Verständnis der Erfindung angefertigt. Von daher sind die Figuren lediglich grob vereinfachte Darstellungen, die keinen realitätsgetreuen Aufbau der Aggregatelagerung wiedergeben.
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So ist gemäß der 1 in einem Motorraum 1 des Kraftfahrzeugs eine Vorderwagen-Tragstruktur gezeigt. Diese weist zwei seitliche Karosserie-Längsträger 3 auf, von denen in der 1 lediglich einer gezeigt ist. Zwischen den beiden Karosserie-Längsträgern 3 ist ein nur strichpunktiert angedeutetes Antriebsaggregat 5 gelagert, das auf einem, als Fahrschemel ausgebildeten Hilfsrahmen 7 abgestützt ist. Zudem weist die Karosserie-Tragstruktur an jeder der gegenüberliegenden Fahrzeugseiten eine Kotflügelbank 9 auf, die zusammen mit dem Karosserie-Längsträger 3 an einer A-Säule 11 angebunden ist. Der Hilfsrahmen 11 ist in an sich bekannter Weise als ein offener oder geschlossener Rahmen ausgeführt und über seine vorderen Eckknoten 13 durch Schraubverbindungen 15 mit den beiden Karosserie-Längsträgern 3 verbunden.
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In der 2 ist eine dieser beiden Eckknotenelemente 13 vergrößert angedeutet. Die beiden Eckknotenelemente 13 sind über einen Hilfsrahmen-Querträger 17 miteinander verbunden. An den, in der Fahrzeugquerrichtung y einander zugewandten Innenseiten der Eckknotenelemente 13 ist jeweils eine halbschalenförmige Lagerkonsole 19 mit dem jeweiligen Eckknotenelement 13 verschraubt. In der Lagerkonsole 19 ist ein Aggregatelager 21 montiert. Am Aggregatelager 21 ist unter Zwischenschaltung einer Aggregatestütze 23 das Antriebsaggregat 5 abgestützt.
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Wie aus der 2 weiter hervorgeht, weist das Aggregatelager 21 ein in der Lagerkonsole 19 eingesetztes Lagergehäuse 25 auf, das in der Fahrzeughochrichtung z von einem tragenden, gummielastischen Elastomerkörper 27 überragt ist. Im Elastomerkörper 27 ist ein Metall-Lagerkern 29 integriert, an dem eine sockelförmige Anschraubbasis 31 der Aggregatestütze 23 in Schraubverbindung 33 ist. Die Aggregatestütze 23 weist neben der Anschraubbasis 31 einen zum Antriebsaggregat 5 führenden Tragarm 35 mit einem Flanschabschnitt 37 auf, der mit dem Antriebsaggregat ebenfalls in Schraubverbindung 39 ist.
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Das Lagergehäuse 25 ist in der 2 in der Fahrzeughochrichtung nach oben durch einen bügelförmigen Zug-/Druckanschlag 41 verlängert. Der Zug-/Druckanschlag 41 ist unter Bildung eines Freiraums 43 um den Elastomerkörper 27 sowie den Lagerkern 29 geführt. Der Freiraum 43 erstreckt sich in der 3 in etwa ringförmig um den freigelegten Elastomerkörper 27. Zudem weist der Zug-/Druckanschlag an seinem, dem Lagerkern 29 horizontal zugewandten Wandabschnitt 45 eine Montageöffnung 47 auf, die einen Werkzeugzugriff zum Festspannen/Lösen der Schraubverbindung 33 bereitstellt.
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Gemäß der 2 ist in der Aggregatestütze 23 ein Kühlluft-Leitelement 49 integriert, das als ein rohrförmiger Strömungskanal ausgeführt ist. Der Strömungskanal 49 weist im Bereich des Flanschabschnittes 37 einen Lufteinlass 51 sowie im Bereich der Anschraubbasis 31 einen Luftauslass 53 auf. Der Lufteinlass 51 des Strömungskanals 49 ist im Bereich eines durch den Motorraum 1 strömenden Kühlluftstroms I (1) positioniert. Demgegenüber mündet der Luftauslass 53 des Strömungskanals 49 unmittelbar vor dem Elastomerkörper 27. Gemäß der 1 kann der Kühlluftstrom I beispielhaft ein Fahrtwind sein, der durch ein angedeutetes Kühlaggregat 55 sowie einen nachgeschalteten Ventilator 57 geführt ist und zur Motorkühlung dient.
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Mittels des in der Aggregatestütze 23 integrierten Strömungskanals 49 wird somit ein Teil-Kühlluftstrom II vom Haupt-Kühlluftstrom I abgezweigt.
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Wie aus der 3 weiter hervorgeht, ist der Strömungskanal 49 auslassseitig unmittelbar in strömungstechnischer Verbindung mit dem Freiraum 43 zwischen dem Elastomerkörper 27 und dem Lagerkern 29 sowie dem Zug-/Druckanschlag 41. Entsprechend ist der um den Elastomerkörper 27 geführte Freiraum 43 unmittelbar in den Kühlluft-Strömungsweg eingebunden.