Motorlager
Aggregatelager haben vom einfachen Gummi-Metall-Element bis zum aktiven Motorlager einschließlich alternativer Materialien eine beachtliche Entwicklung hinter sich gebracht. Ein Rück- und Ausblick.
Entlang des Antriebsstrangs positioniert, sollen Aggregatelager dessen Schwingungen und Geräusche von Karosserie und Innenraum fernhalten. Die Hauptaufgabe kommt dabei den Motor- und Getriebelagern zu, die u. a. das so genannte Stuckern, durch die Fahrbahn angeregte Hubschwingungen der Motor-Getriebe-Baugruppe, abschirmen sollen. Setzen sich solche Schwingungen bis in den Innenraum fort, können Lenkrad-, Schalthebel- und Bodenblechzittern sowie Vertikalschwingungen der Sitzschienen auftreten. Letztere sind die unangenehmste Folge, denn sie regen wiederum einzelne Organe, beispielweise den Magen, oder den gesamten menschlichen Körper an. Das kann bis zum Unwohlsein führen. Zudem nehmen Motor- und Getriebelager die statischen Lasten und die Reaktionskräfte der Aggregate auf und begrenzen deren Bewegungen. Abschirmende Wir-kung haben Aggregatelager nur, solange sie nicht verschlissen sind. Dennoch zählt man zum Beispiel Motorlager heute nicht zur Gruppe der Verschleißteile. „Motorlager werden auf Lebensdauer ausgelegt. Eine Erneuerung ist somit meist nur im Zusammenhang mit Unfall oder Missbrauch nötig“, erklärt Dr. Hans-Jürgen Karkosch, Leiter der Vorentwicklung bei ContiTech Vibration Control. Die dies-bezügliche Erfahrung des Unternehmens reicht zurück bis ins Jahr 1932, als man eine Gummi-Metall-Verbindung auf den Markt brachte, die eine Stoß und Lärm dämpfende Motorlagerung ermöglichte. Ihre Bezeichnung lautete Continental-Schwingmetall. Seither vollzog sich eine beachtliche Entwicklung, denn die An-forderungen an Aggregatelager stiegen kontinuierlich. Diese lauten angepasstes Elastizitäts- und Dämpfungsverhalten, hohe Temperatur- und Alterungsbeständigkeit, ebensolche Dauerfestigkeit und – heute kaum weniger wichtig – Umweltverträglichkeit und Recyclingfähigkeit.
Hydrolager ab den 1970er Jahren
Erste Hydrolager gab es in Pkw der 1970er Jahre. ContiTech lieferte ab 1983 in Großserie gefertigte Hydrolager an Opel zum Einbau in den Rekord. Hydrolager sind hydraulisch dämpfende Motorlager, die ein mit Dämpfungsflüssigkeit (Glykol) gefülltes Kammermodul besitzen. Im un-belasteten Zustand ruht das Glykol in zwei Kammern, die durch eine Kanalplatte getrennt sind. Bei Belastung strömt das Glykol durch den Kanal und erzeugt im Zusammenspiel mit der so genannten Blähfedersteifigkeit des Elastomer-Tragkörpers Dämpfungsarbeit, die hauptsächlich auf die Massenträgheit des strömenden Glykols zurückzuführen ist. Die übrigen Teile des Hydrolagers entsprechen denen eines konventionellen Gummi-Metall-Elements: ein- oder mehrteiliges Metallgehäuse, Verbindung zum Motor (auch aus Metall) und Elastomer-Tragkörper.
Um das Jahr 1990 kamen schaltbare Motorlager auf den Markt, die sich bis heute auf längs eingebaute Dieselmotoren konzentrieren. Dabei handelt es sich um Weiterentwicklungen von Hydrolagern. Dr. Hans-Jürgen Karkosch: „Schaltbare Lager werden insbesondere bei leerlauf-kritischen Fahrzeugen eingesetzt. Durch Öffnung eines zusätzlichen Bypass-Kanals lässt sich beispielsweise die dynamische Lagersteifigkeit reduzieren, wobei die Öff-nung elektro- oder pneumatisch-mechanisch erfolgen kann.“ Damit wechselt die Dämpfung zwischen zwei Kennlinien, eine auf Leerlauf, die andere auf Fahrbetrieb (Beschleunigung) abgestimmt.
Aktive Motorlager ab etwa 2000
Ebenfalls Weiterentwicklungen von Hy-drolagern sind aktive Motorlager. Erstmals um das Jahr 2000 aufgetaucht, und das vorwiegend in Pkw aus japanischer Pro-duktion, wirkt in ihnen ein elektrome-chanischer Aktor auf das Glykol und erzeugt eine der Motoranregung in Größe und Richtung entgegengerichtete Kraft. Aktive Motorlager gibt es nur in sehr wenigen Fahrzeugen, die in eher kleinen Stückzahlen gefertigt wurden. Das erste europäische Fahrzeug mit aktiven Motorlagern ist der Jaguar XJ der gerade in Ablösung befindlichen Baureihe X 350.
Auch abseits der aktiven Motorlager bleibt die Entwicklung nicht stehen. Weil sich die Umgebungsbedingungen änderten und weiter ändern werden – das sind re-duzierter Bauraum, höhere Kräfte durch leistungsstärkere Aggregate, ebensolche Temperaturen durch Kapselung und grö-ßere Amplituden durch Drei- und Zweizylindermotoren – ist auch der Einsatz alternativer Materialien nötig. Dr. Hans-Jürgen Karkosch: „In den letzten beiden Jahrzehnten wurden in Europa verstärkt leichtere Werkstoffe eingesetzt, konkret Aluminium-Druckguss-Legierungen und stranggepresstes Aluminium für Gehäuse, Konsolen und Halter. Aktuell geht es um den Einsatz von Bauteilen aus Kunststoff. ContiTech Vibration Control entwickelte als erster Lagerhersteller hoch belastbare Elastomer- und Kunststoffkomponenten für die Motorlagerung. Die erste Dreh-momentstütze aus glasfaserverstärktem Polyamid wurde 2006 für den Opel Vectra in Serie gefertigt. Diese Entwicklungen waren möglich, weil die Bauteilauslegung durch umfangreiche Simulationen optimiert und so eine bestmögliche Ausnutzung des Werkstoffs erreicht wurde.“
Die Steigerung der Umgebungstemperatur der Motorlager durch fortschreitende Kapselung der Motoren führt häufig zum Einsatz von Wärmeschutzblechen oder -kappen, zum Beispiel aus Ethylen-Propylän-Dien-Kautschuk (EPDM). „Bei erhöhten Dauertemperaturen bedarf es vereinzelt auch wärmebeständiger Vulkanisate wie EPDM, zum Beispiel in den Motorlagern mancher Busse“, so Vorentwickler Dr. Hans-Jürgen Karkosch. „Alle genannten Entwicklungen werden dazu führen, dass Technologien wie Leichtbau, Lager mit optimierten Hochfrequenzeigenschaften, Schaltlager und aktive Lager weitere Verbreitung finden werden.“
Tipps und Tricks zur Diagnose
Bei der Diagnose von Motorlagern sind Werkstattprofis nach wie vor auf Augen und Ohren angewiesen. Indizien für ver-schlissene Lager sind die Prüflinghöhe (Setzverhalten) und Risse im Elastomer. Bei Hydrolagern kommt die Sichtprüfung auf Glykolverlust hinzu. Alternative im ausgebauten Zustand: Schütteltest, denn Flüssigkeitsverlust bedeutet Eindringen von (hörbarer) Luft. Empfehlenswert bei schaltbaren Lagern ist die Prüfung des Schaltgeräuschs auf Hebebühne oder Montagegrube. Ist das charakteristische Klackgeräusch nicht eindeutig identifizierbar, hilft ein Werkstattstethoskop weiter. An manchen Lagern ist auch die Bewegung des Ventilstößels sichtbar. Peter Diehl
Setzungsverhalten*
Zeit
Zeit in s
Federweg in mm
6 Sekunden
6
7,0
1 Minute
60
7,2
10 Minuten
600
7,4
1,6 Stunden
6.000
7,6
17 Stunden
60.000
7,8
7 Tage
600.000
8,1
2,3 Monate
6.000.000
8,3
1,9 Jahre
60.000.000
8,5
19 Jahre
600.000.000
8,7
Leserservice
Erstausrüstung und Ersatzteilmarkt
ContiTech Vibration Control, der Hannoveraner Spezialist für Schwingungstechnik und Geräuschisolierung, liefert Aggregatelager vor allem in den Erstausrüstungs-bereich. Beispiele für den Einsatz der ContiTech-Aggregatelager sind die Delta- und Epsilon-Plattformen von GM (Opel Astra und Insignia), der VW Transporter T5 und der Porsche Panamera. Marktführer, so die Selbsteinschätzung, ist man bei Aggregate-lagern für Schwer-Lkw wie Mercedes-Benz Actros und MAN TG-A. Der Ersatzteilmarkt besitzt zwar eine geringere Bedeutung, wird jedoch von Plagiaten beeinträchtigt. Sie stammen aus Südosteuropa und Asien, konkret aus der Türkei und China, sind oft nur von Fachleuten von den Originalen unterscheidbar und weisen signifikante Defizite bei Funktion und Lebensdauer auf, so der Hersteller.
Kontakt:
hans-juergen.karkosch@vc.contitech.de, www.contitech.de
- Ausgabe 12/2009 Seite 12 (391.3 KB, PDF)
