Mehr Komfort ins Fahrzeug - Aktive Motorlagerung reduziert Vibrationen

[Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF - 17.06.2013] (ddp direct) Das neuartige Motorlager basiert auf einem Piezoaktuator mit Wegübersetzungs-mechanismus. Die Forscher des Fraunhofer LBF konnten daran die durch Piezoaktoren erzielbare Vibrationsminderung in einem Fahrzeug unter realitätsnahen Be­dingungen nachweisen. Damit ist es im Idealfall möglich, bestehende passive Lösungen mit aktiven Technologien zu ersetzen oder zu verstärken, ohne dass weitere Änderun­gen im System notwendig sind.




Piezoelektrische Aktuatoren mit mehr Potenzial




Die statisch wirkenden Lasten können bei Lagern die dynamische Last um Grö­ßenordnungen übersteigen, sie verursachen jedoch keinen Schwingungseintrag in das Fahrzeug. Eine auf die statische Belastung ausgelegte Aktuatorik ist demnach zur Kompensation der dynamischen Kräfte deutlich überdimensioniert und erfordert einen unnötig hohen Leistungsbedarf. Die am Fraunhofer LBF entwickelte Lagerung basiert auf einer neuartigen Topologie, die die Aktuatorik von statisch wirkenden Kräften ent­koppelt, so dass die Anforderungen an diese sinken und die Lagerung einen besonders niedrigen Leistungsbedarf aufweist.




Die neu entwickelte Motorlagerung zeichnet sich durch zwei getrennte Kraftpfade aus. Ein Kraftpfad überträgt hierbei die statisch wirkenden Lastanteile, während der zweite Pfad über einen viskosen Dämpfer von diesen entkoppelt wird und nur die dynami­schen Anteile wirksam werden lässt. Dies reduziert die Anforderungen an die Dimensionie­rung der Aktuatorik und die für die Ansteuerung erforderliche Leistungselektronik.




Ein Regelalgorithmus berechnet dabei das Ansteuersignal für den integrierten Piezo-aktuator, basierend auf der aktuellen Motordrehzahl und der Karosseriebeschleu­nigung an der Lagerposition bzw. dem Schalldruck in der Fahrgastzelle. Messergebnisse zeigen, dass die Beschleunigungswerte der dominierenden 2. Motorordnung frequenzabhängig um bis zu 20 dB reduziert werden können. Bei der Reduktion des Schalldruckpegels werden Werte von bis zu 10 dB erreicht.




Für Aufgabenstellungen im Bereich der Schwingungstechnik ist das Fraunhofer LBF Ansprechpartner und bietet sowohl passive als auch aktive Lösungen an. Sollte der Einsatz passiver Maßnahmen unzureichend sein, besteht die Möglichkeit, diese durch aktive Maßnahmen zu ergänzen oder zu ersetzen. In Fahrzeugen lässt sich beispielsweise der Komfort steigern, indem die vorhandene passive Motorlagerung durch eine aktive ersetzt wird.

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=== Komfortsteigerung durch Nachrüsten eines aktiven Motorlagers. (Bild) ===

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=== Messergebnisse bei einem Motorhochlauf. (Bild) ===

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