DE10034301C2

DE10034301C2 - Schallgedämpftes Gehäuse für Geräusch erzeugende Maschinen

Info

Publication number: DE10034301C2
Application number: DE2000134301
Authority: DE
Inventors: Steffen Heine
Original assignee: Dichtungstechnik G Bruss GmbH and Co KG
Current assignee: Dichtungstechnik G Bruss GmbH and Co KG
Priority date: 2000-07-14
Filing date: 2000-07-14
Publication date: 2002-06-13
Anticipated expiration: 2020-07-15
Also published as: DE10034301A1

Abstract

Ein schallgedämpftes Gehäuse für Geräusch erzeugende Maschinen mit einer Metallkomponente (10) und einer Kunststoffkomponente (12) zeichnet sich dadurch aus, daß die Metallkomponente ein geschäumtes Leichtmetall, insbesondere ein Aluminiumschaumkörper, ist und daß die Kunststoffkomponente eine Beschichtung (12, 14) der Metallkomponente (10) bildet, so daß die Wand des Gehäuses eine Sandwichstruktur aus Leichtmetallschaum und Kunststoff darstellt. Der Kunststoff ist dabei vorzugsweise ein Elastomerwerkstoff, wie Gummi.

Description

Die Erfindung betrifft ein schallgedämpftes Gehäuse für Geräusch erzeugende Maschinen, insbesondere Antriebe, umfassend eine Metallkomponente und eine Kunststoffkomponente.

Schalldämpfende Maßnahmen an Gehäusen für Geräusch erzeugende Maschinen, insbesonde re Brennkraftmaschinen für Kraftfahrzeuge, sind in mannigfachen Varianten bekannt gewor den. So sind insbesondere für die besonders geräuschvollen Dieselmotoren Kapselungen vor geschlagen worden, bei denen die Ölwanne von einer Außenschale eingekapselt ist, die kör perschallisolierend mittels Distanzstücken angebracht ist. Dabei führt die Unterbringung einer gut zugänglichen Ölablaßschraube sowie eines Öleinfüllstutzens zu einer komplizierten Konstruktion. Ferner müssen besondere Maßnahmen getroffen werden, um die Maschine zwecks Montage und Wartung auf der Ölwanne absetzen zu können (EP-A-0 167 967).

Bei einer anderen bekannten schallgedämpften Ölwanne für eine Brennkraftmaschine sind diese Probleme dadurch gelöst, daß die aus Kunststoff bestehende Ölwanne außenseitig durch einen Gitterrahmen aus biegefestem Material, insbesondere Metall, abgestützt ist (EP-A-0811 761). Allerdings führt dies ebenfalls zu einer aufwendigen Konstruktion.

Schließlich sind im Kraftfahrzeugbau für schallgedämpfte Gehäuse Sandwichstrukturen aus miteinander verbundenen mehrlagigen Blechen (DE-U-86 01 471) sowie aus zwei durch eine Kunststoffschicht miteinander verbundenen Blechen (EP-A-0 648 926) vorgeschlagen wor den. Während die erstgenannten Sandwichstrukturen aus mehrlagigen Blechen konstruktions bedingt den Nachteil aufweisen, daß die notwendige Ebenheit und Winkeligkeit der ge wünschten äußeren Gestalt schwierig zu verwirklichen sind, hat sich bei den zweitgenannten Sandwichstrukturen gezeigt, daß diese nur in Fällen eingesetzt werden können, in denen die Betriebstemperaturen auf Werte einer Größenordnung von maximal 140°C begrenzt sind. Die betrieblich bedingten Erwärmungen von Gehäuseteilen einer Brennkraftmaschine liegen be kanntlich deutlich darüber.

Bauteile aus geschäumtem Aluminium zur Schalldämpfung und -dämmung sind bekannt (DE 92 12 607 U1).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein schallgedämpftes Gehäuse für Geräusch er zeugende Maschinen der beschriebenen Art zu schaffen, die bei minimaler Schallemission die Anforderungen hoher Steifigkeit und Stabilität sowie (aus Sicherheitsgründen) großer plasti scher Deformierbarkeit erfüllt und gleichzeitig eine kostengünstige Herstellung erlaubt. Fer ner soll mit der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines schallgedämpften Gehäuses sowie dessen Anwendung bei Brennkraftmotoren unter Schutz gestellt werden.

Diese Aufgabe ist durch ein schallgedämpftes Gehäuse gemäß Anspruch 1, ein Verfahren gemäß Anspruch 10 und eine Anwendung gemäß Anspruch 17 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen unter Schutz ge stellt.

Ein Gehäuse gemäß der Erfindung und ein Verfahren zu dessen Herstellung haben die folgen den Vorteile:

- schlechte Leitung von Körperschall;
- minimale Schallemission;
- Kombination hoher Steifigkeit mit großer plastischer Deformierbarkeit;
- absolute Beständigkeit gegen Schmieröl im Bereich der Betriebstemperaturen;
- absolute Öldichtheit;
- Gehäuseteil, z. B. Ölwanne, mit integrierter Dichtung als einbaufertige Komponente einer Brennkraftmaschine bereitstellbar;
- Eignung als zusätzliches versteifendes Bauelement in der Verbindung Maschi ne/Getriebe;
- leichte Zugänglichkeit einer Ölablaßschraube;
- ausreichende Stabilität der Ölwanne für Abstellen der Maschine auf der Ölwanne;
- keine Ausfälle über die gesamte Lebensdauer des Motors;
- kostengünstige Herstellung.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Teilschnitt durch eine Ölwanne mit Innenbeschichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Teilschnitt durch eine Ölwanne mit Innenbeschichtung gemäß der Erfindung, bei der eine Dichtung aus dem Beschichtungswerkstoff angeformt ist;

Fig. 3 einen Teilschnitt durch eine Ölwanne mit Außenbeschichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 4 einen Teilschnitt durch eine Ölwanne mit beidseitiger Beschichtung gemäß der Erfin dung;

Fig. 5 einen Schnitt durch eine Ventilhaube mit Innenbeschichtung gemäß der Erfindung und

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit gemäß der Erfindung ausgebildeten Gehäuseteilen.

Die in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Gehäuse stellen sämtlich Gehäuseteile einer Brenn kraftmaschine für ein Kraftfahrzeug dar, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist. In den Fig. 1 bis 5 sind dabei für gleiche oder gleich wirkende Bauteile der Einfachheit halber gleiche Bezugs zeichen verwendet.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen schematisch den Aufbau einer schallgedämpften Ölwanne gemäß der Erfindung.

Mit der Bezugszahl 10 ist in den Fig. 1 bis 5 ein Aluminiumschaumkörper bezeichnet. Dieser Aluminiumschaumkörper läßt sich in beliebiger Dichte unterhalb der Dichte von mas sivem Aluminium von 2,7 g/cm³ bis minimal 0,3 g/cm³ herstellen, wobei Festigkeit und Ela stizitätsmodul mit wachsender Dichte steigen. Der Aluminiumschaumkörper 10 hat ausrei chende Stabilität zur Abstützung des Motors auf der Ölwanne. Andererseits ist der Aluminiumschaumkörper ein guter Energieabsorber: bei plastischer Verformung bleibt der Schaum körper über einen weiten Stauchungsbereich auf nahezu konstanter Spannung. So kann er bei gleicher Höchstspannung ein Vielfaches der Verformungsenergie im Vergleich zu massivem Alumium aufnehmen, wobei die absorbierte Energie zum größten Teil reversibel in plastische Verformungsenergie umgewandelt wird. Diese Eigenschaft ist wichtig im Falle einer Fahr zeugkollision. Ferner hat der Aluminiumschaumkörper ein günstiges Verhältnis von Masse zu Steifheit mit der Auswirkung, daß er sich unter dem Einfluß von schwingungserregenden Kräften nicht elastisch verformt oder zu schwingen beginnt. Hieraus resultiert eine sehr gute mechanische Dämpfung und Schallabsorption.

Bei den Ausführungen der Ölwanne gemäß den Fig. 1 und 2 ist der Aluminiumschaum körper 10 auf seiner Innenseite mit einer Beschichtung 12 aus einem Kunststoff hoher Tempe raturbeständigkeit beschichtet, die dazu ausreicht, die im Betrieb herrschenden Temperaturen innerhalb der Ölwanne schadenfrei auszuhalten.

In Fig. 1 ist mit 15 eine Metallbuchse bezeichnet, die bei der Herstellung des Aluminium schaumkörpers 10 mit eingeschäumt ist. Diese Metallbuchse 15 dient zum Durchlassen einer Befestigungsschraube (nicht gezeigt) zum Befestigen der Ölwanne an einem ebenfalls hier nicht gezeigten Kurbelgehäuse.

Die Ausführung nach Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 dadurch, daß der Aluminiumschaumkörper (10) auf der Außenseite seines Bodens durch Rippen 11 verstärkt ist, welche zur Erhöhung der Stabilität beitragen. Die Brennkraftmaschine läßt sich so ohne Probleme auf der Ölwanne zu Montage- oder Wartungszwecken auf dem Untergrund abset zen. Die Rippen 11 sind vorzugsweise in Längsrichtung eines Kraftfahrzeuges ausgerichtet, das heißt in Richtung einer während der Fahrt auf die Ölwanne ausgeübten Stoßbelastung, z. B. durch einen auf der Straße liegenden Stein. Aufgrund dieser Ausrichtung der Rippen 11 kann eine deutlich höhere Stoßenergie von der Ölwanne aufgenommen werden, ohne daß diese bricht.

Ferner sind im Bereich des umlaufenden oberen Umfangsflansches 9 der Ölwanne Dichtungs rippen 19 aus Elastomer zusammen mit einer aus dem gleichen Elastomer bestehenden Kunst stoffschicht 12 angeformt, welche bei der Montage der Ölwanne am Kurbelgehäuse zusam mengepreßt werden und so für eine statische Dichtung an dieser Stelle sorgen. Das Elasto mermaterial ist deshalb von besonderem Vorteil, weil es über die Gebrauchsdauer eine ausrei chende Dichtpressung gewährleistet.

Die in Fig. 3 gezeigte Ölwanne unterscheidet sich von den in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungen dadurch, daß eine Kunststoffbeschichtung 14 die Außenseite des Alumium schaumkörpers 10 überzieht.

Bei der Ausführung einer Ölwanne gemäß Fig. 4 sind sowohl die Außenseite als auch die Innenseite eines Aluminiumschaumkörpers 10 je von einer Kunststoffbeschichtung 12 bzw. 14 überzogen.

In Fig. 5 ist ein erfindungsgemäß aufgebautes Gehäuse in Gestalt einer Ventilhaube darge stellt, wobei hier die Innenseite eines Aluminiumschaumkörpers 10 mit einer Kunststoffbe schichtung 12 versehen ist. In den Aluminiumschaumkörper sind Buchsen 15 zum Durchlas sen von Befestigungsschrauben eingeformt. Ferner ist eine Öffnung zum Einbauen eines Sen sors 16 im Aluminiumschaumkörper vorgesehen. Ein Sensor 16 (z. B. Druck- oder Tempera tursensor) kann ebenso wie die Buchsen 15 in den Aluminiumschaumkörper bei dessen Her stellung in die Form eingelegt und durch das Aufschäumen (bei etwa 60°C für wenige Minu ten) in den Schaumkörper integriert werden. An den beiden Außenrändern der Ventilhaube ist ein umlaufender Dichtstreifen vorgesehen, wobei in Fig. 5 zwei unterschiedliche Beispiele dargestellt sind: links ist ein Dichtstreifen 17 in Gestalt eines umlaufenden Elastomerstreifens dargestellt, der unmittelbar in eine Nut des Aluminiumschaumkörpers 10 einvulkanisiert ist. Durch die an der Oberfläche des geschäumten Materials vorhandenen Mikroporen ist eine dichte, dauerhafte Verbindung des Gummis des Dichtstreifens 17 mit dem Aluminium des Schaumkörpers 10 ohne eine haftvermittlende Vorbehandlung gewährleistet. Rechts ist ein direkt an dem Material der Beschichtung anvulkanisierter Dichtstreifen 18 dargestellt.

Die schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine 1 in Fig. 6 zeigt außer der Lage einer erfindungsgemäß ausgeführten Ventilhaube 4 und einer erfindungsgemäß ausgeführten Öl wanne 3 die Lage eines Getriebegehäuses 2 sowie eines Kurbelgehäuses 5, die beide ebenfalls erfindungsgemäß ausführbar sind, und ferner die beschriebenen Dichtstreifen 17 oder 18 und Dichtungen 19 sowie 20 zwischen Getriebegehäuse 2 und Ölwanne 3 bzw. Kurbelgehäuse 5.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.

Claims

1. Schallgedämpftes Gehäuse für Geräusch erzeugende Maschinen, insbesondere Antrie be, umfassend eine Metallkomponente und eine Kunststoffkomponente, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallkomponente (10) ein geschäumtes Leichtmetall ist und die Kunststoffkomponente (12, 14) eine Beschichtung der Metallkomponente bildet, so daß die Gehäusewand eine Sandwichstruktur aus Leichtmetallschaum und Kunststoff darstellt.

2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand der Metallkomponente (10) eine Kunststoffbeschichtung (12) aufweist.

3. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwand der Metallkomponente (10) eine Kunststoffbeschichtung (14) aufweist.

4. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Innen- und Außen wand der Metallkomponente (10) Kunststoffbeschichtungen (12, 14) aufweisen.

5. Gehäuse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallkomponente (10) ein Aluminiumschaumkörper ist.

6. Gehäuse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffkomponente (12, 14) aus einem Elastomerwerkstoff, insbesondere Gummi, besteht.

7. Gehäuse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Befestigungselemente (15) und gegebenenfalls Sensoren (16) in die Metallkom ponente integriert sind.

8. Gehäuse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Dichtungen (17, 18, 19) an die Kunststoffkomponente anvulkanisiert oder ange formt sind.

9. Gehäuse nach nach Anspruch 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungen (17, 18, 19) aus dem gleichen Elastomerwerkstoff wie die Kunststoffkom ponente bestehen.

10. Verfahren zum Herstellen eines schallgedämpften Gehäuses für Geräusch erzeugende Maschinen, insbesondere Antriebe, dadurch gekennzeichnet, daß

a) ein Leichtmetallpulver mit einem Treibmittel gemischt wird;
b) aus dem Gemisch ein grüner Rohling mit etwa der Gestalt des fertigen Gehäuses gepreßt wird;
c) der gepreßte grüne Rohling in eine Form eingelegt und die Form danach geschlossen wird;
d) die Form auf Reaktionstemperatur etwas oberhalb der Schmelztemperatur des Leichtmetallpulvers aufgeheizt wird, so daß das Treibmittel zum Auf schäumen des geschmolzenen Leichtmetallpulvers aktiviert wird;
e) nach Verstreichen einer vorbestimmten Reaktionszeit das fertige Gehäuse aus der Form entnommen wird;
f) mindestens eine der beiden Seiten des Gehäuses mit einem Kunststoff hoher Temperaturbeständigkeit beschichtet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse durch Lackieren oder Spritzen mit dem verflüssigten Kunststoff beschichtet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse durch Tauchen in den verflüssigten thermoplastischen Kunststoff beschichtet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse im Spritz- oder Schleudergußverfahren mit dem verflüssigten Kunststoff beschichtet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse auf seiner Innenseite durch Blasformen beschichtet wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff ein ölbeständiges Elastomermaterial ist.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß vor Schritt c) Sensoren (16) und/oder versteifende Elemente (15) in die Form eingelegt werden, die durch das Aufschäumen im Schritt d) unlösbar mit dem Schaumkörper verbunden werden.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß an das Gehäuse eine Dichtung (17, 18) anvulkanisiert wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung unter Einsatz eines Haftvermittlers an eine unvorbehandelte Gehäusefläche anvulkanisiert wird.

19. Anwendung eines Gehäuses nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder eines nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 10 bis 18 hergestellten Gehäuses bei Brenn kraftmaschinen als Ölwanne (3), Zylinderkopfhaube (4), Getriebegehäuse (2) und/oder Kurbelgehäuse (5).