AT402435B - Abschlussteil oder abschirmteil für motorgehäuse von brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

AT 402 435 B

Die Erfindung betrifft einen Abschlußteil oder Abschirmteil für das Motorgehäuse von Brennkraftmaschinen, vorzugsweise Zylinderkopfdeckel' Räderkastendeckel, Kurbelgehäusedeckel, Ölwanne oder Abschirmblech, welcher zumindest einen, an der Schallemission des Motorgehäuses maßgeblich beteiligten, ebenen oder leicht gewölbten Wandbereich aufweist, welcher zumindest teilweise von einer schmalen Zone begrenzt ist.

Großflächige, schalenartige Motorgehäuse-Abschlußteile bzw. Abschirmteile haben einen erheblichen Anteil an der Schallemission eines Motors. Um deren Anteile niedrig zu halten, werden nach dem Stand der Technik unterschiedliche Maßnahmen gesetzt: 1. Körperschallentkoppelung:

Dabei werden die schailabstrahlenden Bauteile über elastische Elemente vom anregenden Schallerzeuger, wie Kurbelgehäuse oder Zylinderkopf, abgekoppelt. So wird beispielsweise entsprechend der DE 2 628 692 A1 der Kipphebeldeckel einer Brennkraftmaschine über ein elastisches Element abgestützt und mit einer Schraube befestigt, die mit einer elastischen Unterlagscheibe vom Deckel entkoppelt ist. Des weiteren ist in der DE 34 27 529 A1 die körperschallentkoppelte Befestigung einer Ölwanne an einem Kurbelgehäuse beschrieben. Dabei werden Ölwanne und Kurbelgehäuse nicht durch Schrauben, sondern durch Federklammern, die mit weichem elastischem Material unterlegt sind, befestigt. 2. Vorsatzschalen:

Der abstrahlende Bauteil bzw. dessen an der Schallemission maßgeblich beteiligte Wandbereiche werden von einer schalldämmenden Schale abgedeckt. Diese Schale aus einem Material mit ausreichenden Schalldämmeigenschaften (Masse etc.) wird im wesentlichen parallel zur Oberfläche des abzudek-kenden Teiles ausgeführt. Der Zwischenraum ist entweder gasdicht ausgeführt oder mit einem schallabsorbierenden Material gefüllt. Ein Ausführungsbeispiel dazu ist beispielsweise aus der DE 34 25 074 A1 bekannt geworden, in welcher eine Ölwanne eines LKW-Motors mit einer Außenschale abgedeckt ist. Zur Abstützung des Motors bei Lagerung, Transport und Montage weist diese Außenschale einen Durchlaß auf, der von einem Stützfuß des Motors durchsetzt wird. 3. Sandwichbleche:

Diese Spezialbleche bestehen aus zwei Blechschichten, die voneinander durch eine dünne Kunststoffschicht getrennt sind. Die akustische Wirkung ist nachgewiesen, da Sandwichbleche infolge ihres Aufbaues eine hohe Materialdämpfung besitzen. Die Verarbeitung dieser Bleche ist im Vergleich zu normalen Tiefziehblechen ungleich schwieriger, da sich die beiden Blechschichten während des Tiefziehvorganges zueinander verschieben. Es sind daher damit nicht so tiefe Züge verwirklichbar, wie mit einem normalen Tiefziehblech. Schweißungen sind nur in örtlich begrenzten Bereichen möglich, da die Kunststoffschicht dabei zerstört wird und im Bereich der Schweißnaht keine Dämpfung erfolgt. Mit Sandwichblechen hergestellte Ölwannen müssen daher aus den genannten Gründen meist zwei- oder mehrteilig ausgeführt werden. Die entsprechenden Teile müssen dann beispielsweise mit einer Rollnaht verbunden werden. Lediglich kleine Abschlußteile, wie Ventildeckel, können einstückig ausgeführt werden, da deren Ziehtiefe nicht so groß ist. 4. Beschichtungen:

Die zu dämmenden Bauteile werden mit einer relativ dicken, gegebenenfalls auch schweren Schicht überzogen. Nachteilig wirkt sich dabei die gleichzeitig mit der Schallisolation auftretende Wärmeisolation aus. Beschichtete Ölwannen sind daher beispielsweise nur mehr bedingt als Ölkühler wirksam. Etwas abweichend davon, aber im Prinzip ähnlich, ist die aus der DE 2 948 572 A1 bekannte Vorgangsweise, wo ein Zylinderkopfdeckel in Skelettbauweise mit einer schalldämmenden Folie überzogen wird. Das aus verschiedenen Materialien herstellbare Skelett, welches beispielsweise aus einem verstärkten Kunststoffmaterial oder einem Kunststoff mit eingebetteten Drähten oder Fasern besteht, wird mit einer Folie aus Gummi, welche ein Nylongewebe enthalten kann, überzogen. Nachteilig ist hier der fertigungstechnische Aufwand zur Herstellung und Montage des aus zwei Bauteilen bestehenden Abschiußteiles. 5. Massebelegung:

Durch flächenmäßige Massebelegung ohne merkliche Erhöhung der Steifigkeit wird das Schwingungsverhalten des Bauteiles so verändert, daß sich eine verringerte Schallabstrahlung ergibt. So ist beispielsweise aus der DE 3 024 630 A1 ein Abschlußteil der eingangs genannten Art, nämlich eine Ölwanne, bekannt geworden, deren maßgeblich an der Schallemission beteiligten Wandbereiche eine Massebelegung in Form von schuppen-, treppen- oder rippenförmigen Erhebungen aufweisen. Auch aus der GB 1 589 843 A ist eine ähnliche Schallreduzierung durch Massenbelegung bekannt. Diese Massenbelegungen lassen sich bei der Herstellung eines Gußteiles unmittelbar einformen, allerdings entsteht ein erheblicher Gewichtsnachteil.

Allen diesen Ausführungen sind somit erhebliche Kostenerhöhungen und/oder Nachteile im Wärmehaushalt und/oder Gewicht des Abschlußteiles bzw. Abschirmteiles gemeinsam. 2

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In der US 2 764 136 A wird eine kostengünstige Maßnahme zur Schwingungsdämpfung eines Abschlußteiles der eingangs genannten Art, und zwar einer Ölwanne, vorgeschlagen, wobei die Ölwanne mit Elementen gleicher Wandstärke teilweise verstärkt wird. Diese Verstärkungen können doppelt und dreifach aufgebracht werden, Ölwannenseitenteile enthalten oder mit dem Ölwannenflansch kombiniert werden. Eine derartige lokale Verstärkung der vorhandenen Ölwannenwand um 100 % bzw. 200 % hat allerdings den Nachteil, daß der verstärkte Bereich mit einer höheren Modenzahl schwingt als der Rest des Bauteiles, was sich nachteilig auf die Schwingungsamplitude auswirkt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Schallemission von Abschlußteilen oder Abschirmteilen für Motorgehäuse zu reduzieren, wobei bei einfacher, kostengünstiger Herstellung eine Zunahme des Gewichtes sowie eine Verschlechterung des Wärmehaushaltes vermieden werden soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wandstärke des Wandmaterials der schmalen Zone und im gesamten von der schmalen Zone begrenzten Wandbereich gegenüber dem nach den üblichen Gesichtpunkten - ausreichende Festigkeit bei geringem Materialeinsatz - ausgelegten Bereich mit voller Wandstärke außerhalb der schmalen Zone um zumindest 30 %, vorzugsweise um mehr als 50 % lokal vermindert ist, was zu einer Verschiebung der ersten Eigenresonanzfrequenz des Wandbereiches zu tieferen Frequenzen führt.

Diese Maßnahme kann erfindungsgemäß dadurch erreicht werden, daß in dem von der schmalen Zone umschlossenen Wandbereich die Wandstärke des Abschlußteiles um zumindest 50 % reduziert ist. Die Wandstärke in den ebenen bzw. leicht gewölbten Wandbereichen wird somit deutlich verringert, wodurch es neben einer Reduktion des Schallpegels auch zu einer Gewichtseinsparung und für Abschlußteile, bei welchen gute Wärmeabfuhrwerte gewünscht werden, auch zu einem günstigeren Abstrahlverhalten kommt.

Der beobachtete Effekt der verringerten Schallemission läßt sich dadurch erklären, daß die Eigenfrequenz des Wandbereiches mit dünnerer Stärke niedriger liegt, als die des restlichen Bauteils, wodurch die in der für das Geräusch maßgebenden Frequenz liegenden Eigenfrequenzen höhere Ordnungszahlen aufweisen, deren Amplituden bei gleicher Anregung durch die Grundstruktur des Motors erheblich geringer sind. Aus der Theorie ist dabei ersichtlich, daß die Amplitude umgekehrt proportional zur fünften Potenz der Modenzahl ist.

So wäre beispielsweise die Herstellung einer Ölwanne ausschließlich aus dünnerem Blech akustisch kaum besser und wegen der notwendigen Gestaltfestigkeit einer Ölwanne nicht ausführbar bzw. nicht tiefziehbar. Ein Abstellen des Motors wäre nicht mehr zulässig, ebenso ist das Risiko von Beschädigungen durch Steinschlag zu groß. Durch die erfindungsgemäße Reduktion der Wandstärke in nur einigen Wandbereichen werden diese Nachteile vermieden.

Entsprechend einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Wandbereich aus einem ein Fenster des Abschlußteiles dicht verschließenden, dünnwandigen Blechteil ausgeführt ist. Die Schallemission, beispielsweise einer Ölwanne, kann auf diese Art um mehr als 50 % verringert werden.

Es ist auch möglich, anstelle der Einkerbungen schmale, schlitzförmige Öffnungen in bestimmten Wandbereichen des Abschlußteiles bzw. Abschirmteiles vorzunehmen, welche schlitzförmigen Öffnungen ggf. mit einem elastischen, ölfesten Dichtmittel verschlossen werden.

Bei Abschirmteilen oder Abschirmblechen die keine Dichtfunktion ausüben, können die schlitzförmigen Öffnungen auch unverschlossen bleiben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Abschlußteil, nämlich einen Räderkastendeckel gemäß der Erfindung, geschnitten nach der Linie l-l in Fig. 2, Fig. 2 eine Draufsicht auf die Darstellung nach Fig. 1, Fig. 3 und 4 eine Ölwanne in Schnittdarstellung und Draufsicht, sowie Fig. 5 eine Ausführungsvariante nach Fig. 3.

Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Abschlußteil 1, ein Leichtmetallguß-Räderkastendeckel, weist einen ebenen Wandbereich 2 - in diesem Fall die Stirnseite des Deckels - auf, welcher von einer schmalen Zone 3 begrenzt ist. In dieser Zone nimmt die Materialstärke des Deckels von der Dicke D auf die Dicke d ab und ist somit weicher ausgeführt als außerhalb dieser Zone, was zu einer Reduktion der Schallemission führt. Im dargestellten Beispiel ist der gesamte Bereich innerhalb dieser Zone mit einer Wandstärke von d = 2,5mm ausgeführt, während der Rest des Abschlußteiles 1 eine Wandstärke von D = 5mm aufweist. Die Bereiche mit voller Auslegungswandstärke werden in allen Ausführungsbeispielen mit 4 bezeichnet. Der Flansch 5 des Abschlußteiles weist Befestigungsbohrungen 6 zur Befestigung an einem hier nicht weiter dargestellten Motorgehäuse auf.

In den Fig. 3 und 4 ist eine Ölwanne aus 1,2mm dickem Blech dargestellt. Die an sich steife Ölwanne ist in der Lage auch den Motor zu tragen, falls der Motor auf die Ölwanne abgestellt wird. Ebene oder leicht gewölbte Wandbereiche 2 sind hier als dünnwandige Blechteile 2’ ausgeführt, welche in Fenster 7 der Ölwanne eingesetzt sind. Die Blechteile 2', beispielsweise mit einer Dicke d = 0,5mm werden in der umlaufenden Zone 3 öldicht mit dem Abschlußteil 1 verschweißt. 3

Claims (4)

1. AT 402 435 B Grundsätzlich ist eine örtliche Reduktion der Wandstärke durch mehrere Technologien verwirklichbar, beispielsweise der Räderkasten nach Fig. 1 wird durch Gießen hergestellt. Eine Ölwanne könnte entsprechend Fig. 5 auch in der Gußausführung reduzierte Wandstärken bzw. Wandbereiche 2 aufweisen; eine Blechölwanne könnte durch Kalibrier-, Präge-, Schmiedewerkzeuge oder durch gesteuertes Tiefziehen in lokalen Bereichen eine dünnere Wand erhalten. Patentansprüche 1. Abschlußteil oder Abschirmteil für das Motorgehäuse von Brennkraftmaschinen, vorzugsweise Zylinderkopfdeckel, Räderkastendeckel, Kurbelgehäusedeckel, Ölwanne oder Abschirmblech, welcher zumindest einen, an der Schallemission des Motorgehäuses maßgeblich beteiligten, ebenen oder leicht gewölbten Wandbereich aufweist, welcher zumindest teilweise von einer schmalen Zone begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des Wandmaterials der schmalen Zone (3) und im gesamten von der schmalen Zone (3) begrenzten Wandbereich (2) gegenüber dem nach den üblichen Gesichtpunkten - ausreichende Festigkeit bei geringem Materialeinsatz - ausgelegten Bereich (4) mit voller Wandstärke außerhalb der schmalen Zone (3) um zumindest 30 %, vorzugsweise um mehr als 50 % lokal vermindert ist, was zu einer Verschiebung der ersten Eigenresonanzfrequenz des Wandbereiches (2) zu tieferen Frequenzen führt.
2. 2. Abschlußteil oder Abschirmteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem von der schmalen Zone (3) umschlossenen Wandbereich (2) die Wandstärke des Abschlußteiles (1) um zumindest 50 % reduziert ist. (Fig. 1)
3. 3. Abschlußteil oder Abschirmteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandbereich (2) aus einem ein Fenster (7) des Abschlußteiles (1) dicht verschließenden, dünnwandigen Blechteil (2') ausgeführt ist. (Fig. 3)
4. 4. Abschlußteil oder Abschirmteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Wandbereich (2) begrenzende schmale Zone (3) schmale schlitzförmige Öffnungen aufweist, welche gegebenenfalls mit einem elastischen, ölfesten Dichtmittel verschlossen sind. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 4