Die vorliegende Arbeit skizziert einen möglichen Weg für die Umsetzung von viskoelastischen Lagersitzen in elektrischen Antriebssystemen, wie sie in der Automobilindustrie zum Einsatz kommen.
Richtig ausgelegt können derartige Lagersitze die Akustik verbessern und somit den Komfort im
Fahrzeuginneren steigern. Die Umsetzung erfolgt auch mit Blick auf die Praxis; die Herstellung der
Elastomerbauteile erfolgt beispielsweise im praxisnahen Spritzgussverfahren. Lagersitze mit umgebenden
Elastomerbauteilen wurden bis jetzt in anderen Arbeiten vordergründig untersucht, um eine
Verstimmung (Verschiebung der Eigenfrequenzen) von rotierenden Systemen zu erreichen. Neuartig
ist nun die Herangehensweise bei der Auslegung. Die Vision ist es, den Impedanzsprung von
Schichtsystemen für eine Körperschallisolation auszunutzen, ohne dabei die Radialsteifigkeit des
Lagersystems auf ein nicht anwendbares Niveau zu senken. Dies soll vor allem die Hochdrehzahltauglichkeit
bis 18000 min-1 und höher erhalten sowie größere Änderungen beim dynamischen Verhalten
des Rotorsystems verhindern. Um dieses Ziel zu erreichen, wird das Materialverhalten von
drei ausgewählten Elastomeren untersucht, ACM60, AEM60 und AEM70. Die Charakterisierung
der Materialien zeigt Unterschiede zwischen diesen, welche sich auch auf die Performance der Lagersitze
auswirken. Dabei wurde das Verhalten der Materialien sowohl statisch als auch dynamisch
untersucht. Für die Untersuchung des dynamischen Verhaltens wurde ein eigener Prüfaufbau entwickelt,
welcher die Charakterisierung des dynamischen E-Moduls bis zu 7 kHz direkt ermöglicht. Die
Ergebnisse der zwei Komponentenprüfstände bestätigen das unterschiedliche Verhalten der Materialien;
entsprechend wichtig ist die Materialauswahl. Am Unwuchtprüfstand wurde die Steifigkeit der
Lager sowie das Modalverhalten und der Orbit des Rotors im Hinblick auf verschiedene Verpressungen
und Elastomere untersucht. So konnte eine optimale Verpressung für die Auslegung am Systemprüfstand
gefunden werden. Am systemnahen Komponentenprüfstand wurde der Übertragungspfad
näher untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass die Elastomer-Lagersitze den vom Gehäuse des
Prüflings abgestrahlten Luftschall reduzieren und eine wirksame Isolation möglich ist. Beispielweise
konnte der übertragene Körperschall für eine definierte Ordnung um 20% gesenkt werden ohne
größere Eingriffe in die Rotordynamik.
This thesis gives an outline for the implementation of viscoelastic bearing carriers intended for use in
electrical traction motors, as they are nowadays used by the automotive industry. A properly designed
viscoelastic bearing support is able to improve acoustics and therefore comfort of vehicle passengers.
The implementation is carried out with regards to practical aspects, e.g. fabrication of elastomer parts
is done by injection moulding. In past theses bearings with elastomer support were mainly investigated
to accomplish a modified rotor system behaviour, regarding resonance frequencies. In this thesis
another, novel, approach is used. It is the vision to utilise the impedance jump of layer systems for
an improved isolation without lowering the radial stiffness of the bearing system in amounts leading
to unhandy rotor performance. This shall secure high rotating speed capability until 18000 min-1
or higher as well as only small influences on the resonance behaviour of the rotor system. To accomplish this target, the material characteristics of three selected elastomers, ACM60, AEM60 and
AEM70, are investigated. The material investigation reveals differences between each other, affecting
the performance of the elastomer supported bearing carrier. The materials are examinend regarding
static as well as dynamic behaviour. For the dynamic behaviour a special set up is developed which
allows to directly determine the ekastic modulus up up to 7 kHz. The different behaviour of the materials
is confirmed by tests on two component test benches. Therefore, material selection is important.
Stiffness, eigenmodes and orbit are investigated with respect to compression and elastomer at the
imbalance test bench. Thus the ideal compression could be determined for designing the viscoelastic
bearing support for the system test bench. On the machine oriented component test bench the transmission
path of the elastomer supported bearing carriers is further investigated. It is shown that such
bearings are able to reduce emitted acoustic noise. Furthermore, an appropriate operating isolation
is confirmed, due to the investigation of a specific order level trend, which indicates a reduction of
structure-borne noise by 20% without detrimental effect on rotor dynamics.
