DE10222999B4

DE10222999B4 - Verfahren zur Steuerung des Schwingungsverhaltens eines Gehäusedeckel für eine Verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE10222999B4
Application number: DE2002122999
Authority: DE
Inventors: Ralf Salameh
Original assignee: Federal Mogul Sealing Systems GmbH; Federal Mogul Sealing Systems Bretten GmbH
Current assignee: Federal Mogul Sealing Systems Bretten GmbH
Priority date: 2002-05-24
Filing date: 2002-05-24
Publication date: 2005-03-31
Anticipated expiration: 2022-05-25
Also published as: DE10222999A1

Abstract

Verfahren zur Steuerung des Schwingungsverhalten eines akustisch entkoppelten Gehäusedeckel (2) für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere Zylinderkopfhauben, Ansaugeinrichtungen oder Ölwannen, zum lösbaren, gas- oder flüssigkeitsdichten Befestigen am Motorblock (4), mit einer elastomeren Dichtung (8), die zwischen einem Rand (6) des Gehäusedeckels (2) und einem Montageflansch (7) am Motorblock (4) angeordnet ist indem die elastomere Dichtung mit einem definierten Druck zwischen einer Montagefläche (5) verspannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der elastomeren Dichtung ein Bauteil (9), dass als Einstellelement fungiert, integriert wird und das Bauteil (9) zur Steuerung des Schwingungsverhalten des Gehäusedeckels (2) herangezogen wird wobei das Bauteil (9) aus einem Werkstoff gebildet wird desses physikalische Eigenschaften von den Motorkenngrößen, wie beispielsweise Drehzahl, Temperatur, Druck, etc., verändert werden wobei die Motorkenngrößen entweder einem Steuergerät zugeführt werden und das Steuergerät kontinuierlich die Eigenschaften des Bauteils (9) verändert oder dass das Bauteil (9) in Abhängigkeit von den Motorkenngrößen seine Eigenschaften selbstständig ändert, um so das...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Schwingungsverhalten eines akustisch entkoppelten Gehäusedeckel für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere Zylinderkopfhaube, Ansaugeinrichtung oder Ölwanne, zum lösbaren, gas- oder flüssigkeitsdichten Befestigen am Motorblock, mit einem elastomeren Dichtung die zwischen einem Rand des Gehäusedeckels und einem Montageflansch am Motorblock angeordnet ist, indem die elastomere Dichtung mit einem definiertem Druck zwischen einer Montagefläche verspannt wird sowie ein nach dem Verfahren hergestellter Gehäusedeckel.

Auf Grundlage neuer gesetzlicher Bestimmungen im Bereich der Lärmemission von Kraftfahrzeugen, werden die Anbauteile am Motor akustisch entkoppelt. Insbesondere ein Schwingen dieser Anbauteile, wie beispielsweise Gehäusedeckel, Ansaugeinrichtungen, Zylinderkopfhauben oder Öldeckel, können zu einer unangenehmen Geräuschentwicklung führen. Damit die Schwingungen der Verbrennungskraftmaschine nicht bzw. nur gedämpft an die Anbauteile übertragen werden, ist es allgemein üblich elastomere Dichtungen in oder an die Anbauteile zu integrieren, die dann für eine akustische Entkopplung der Anbauteile sorgen. Damit die elastomeren Dichtungen bei der Montage der Anbauteile nicht über ihre Fließgrenze hinaus belastet werden, werden u. a. Abstandshülsen in die Dichtung integriert. Diese Abstandshülsen verhindern einerseits die Überlastung des elastomeren Werkstoffes und dienen gleichzeitig zur Positionierung des Anbauteiles.

In der EP 0 632 195 B1 wird eine Abdichtung aneinander grenzender Dichtflächen bei Brennkraftmaschinen, mittels einer Elastomerdichtung, die über Befestigungselemente zwischen den Gehäuseteilen verspannbar ist, wobei die Befestigungsschrauben durch elastische Elemente gegenüber dem Anbauteil körperschallisoliert in Durchgangsbohrungen der Anbauteile angeordnet sind, beschrieben. Dabei begrenzen Abstandshülsen, die sich am Außenumfang der Elastomerdichtung erstrecken und durch Umklappen auf bzw. in die Durchgangsbohrungen bringbar sind, den Weg der Befestigungsschraube. Mit Hilfe der Abstandshülsen wird die Spannung, die durch die Befestigungsschrauben auf die elastomere Dichtung aufgebracht wird begrenzt. Durch diese Art der Begrenzung besteht die Möglichkeit, die Abstandshülsen, über den Umfang der Elastomerdichtung gesehen, mit unterschiedlichen axialen Höhen auszubilden. Auf diese Weise kann bei gleichem Anzugsmoment für jede Befestigungsschraube eine individuelle Anpresskraft eingestellt werden, um so eine ausreichende Flächenpressung auf die Elastomerdichtung zu erzeugen.

Die Flächenpressung wird somit bei der Montage der Anbauteile individuell eingestellt. Ein Hinweis darauf, dass die Flächenpressung in der elastomeren Dichtung nachträglich reguliert werden kann, kann der Druckschrift nicht entnommen werden.

Eine weitere Möglichkeit einen Einfluss auf die Flächenpressung und damit den Spannungszustand in der elastomeren Dichtung zu nehmen, kann der DE 41 25 344 C2 entnommen werden.

Es handelt sich hierbei um eine metallverstärkte Gummiformdichtung zum gegenseitigen Abdichten zweier mittels Befestigungsschrauben aufeinanderzupressender Formteile, gebildet aus einem allseits umvulkanisierten Trägerblech, wobei die aufvulkanisierte Gummischicht längsverlaufende Dichtlippen aufweist, die die Höhe des Dichtspaltes zwischen den beiden Formteilen begrenzen. Die Gummiformdichtung besitzt weiterhin eine bei den Schraubenlöchern zumindest einseitig auf das Trägerblech zwischen Schraubenloch und Trägerblech-Außenkante aufgelegte, das Schraubenloch zumindest teilweise umfassende Distanzplatte.

Um die volle Dichtwirkung derartiger Gummiformdichtungen auch über einen längeren Zeitraum zu erhalten, dürfen sie nur bis zu einem bestimmten Maß zusammengepresst werden. Dieses Maß wird durch die bei den Schraubenlöchern angeordneten Abstützungen bestimmt, die den Hauptschluß zwischen den beiden Formteilen darstellen, so dass die eigentliche Gummiformdichtung im Nebenschluss liegt. Durch die Abstützung wird also der Anpressdruck auf die Gummiformdichtung und damit auf deren Deformierung festgelegt.

Somit kann ein definierter Spannungszustand in der Dichtung eingestellt werden, auf den aber nach der Montage kein Einfluss mehr ausgeübt werden kann.

In Motoren treten aber bei unterschiedlichen Drehzahlen unterschiedliche Schwingungen auf, die auch unterschiedliche Frequenzen besitzen. Auf diese unterschiedlichen Schwingungen und den daraus resultierenden unterschiedlichen Schallentwicklungen kann aber kein Einfluss mehr genommen werden.

So können auch die Temperaturschwankungen einen Einfluss auf das Schwingungsverhalten des Motors ausüben, die aber von der einmal eingestellten elastomeren Dichtung nicht aufgefangen werden können.

Auch kann es durch Relaxation des elastomeren Dichtungswerkstoffes zur Reduzierung des Spannungszustandes kommen, die wiederum das voreingestellte Dämpfungsverhalten des Entkopplungssystems verändert.

Die Einstellung des Spannungszustandes der elastomeren Dichtung ist somit immer ein Kompromiß aus statischer Dichtheit und schwingungstechnischer Entkopplung des Gehäusedeckels.

Die US 1803665 offenbart eine elastomere Dichtung, die einen Hohlraum besitzt, in den eine Flüssigkiet eingefüllt wird. Mit Hilfe dieser Flüssigkeit kann die notwendige Dichtpressung im Dichtspalt definiert eingestellt werden. Maßnahmen die zur Veränderung der Dämpfungseigenschaften der Dichtung führen können dieser Schrift nicht entnommen werden.

Eine Kombination von Elastomeren mit viskoelastischen Werkstoffen in einer Dichtung wird in der US 4313405 offenbart. Eine Änderung der Dämpfungseigenschaften in Abhängigkeit von den Betriebsgrößen des Motors wird nicht offenbart.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein Entkopplungssystem für Gehäusedeckel zu entwickeln, das auf die unterschiedlichen Schallentwicklungen im Motor einstellbar ist und das sich mit Hilfe der veränderlichen Kenngrößen am Motor an das Schwingungsverhalten der Anbauteile anpasst.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dokumentiert.

Der erfindungsgemäße Gedanke überwindet die vorgenannten technischen Nachteile dadurch, dass ein in die elastomere Dichtung integriertes Bauteil steuer- oder regelbar ausgebildet ist, so dass eine Möglichkeit zur Abstimmung des Dämpfungsverhaltens der elastomeren Dichtung auf den Motorbetrieb gegeben ist.

Bei herkömmlichen Entkopplungssystemen ist das Dämpfungsverhalten durch die Wahl des Werkstoffes und die Härte des Elastomers festgelegt. Diese konservativen Systeme zeigen aufgrund ihrer festen Auslegung in bestimmten Drehzahlbereichen des Motors ein positives Dämpfungsverhalten. In anderen Drehzahlbereichen können sie aber genausogut negative Dämpfungseigenschaften aufweisen. Entscheidend für die Auslegung war in der Vergangenheit stets, dass das positive Dämpfungsverhalten, in den Bereichen in denen die Reduzierung der Lärmemission gefordert war, überwog. Diesen technischen Nachteil überwindet die Erfindung dadurch, dass in den elastomeren Dichtkörper einstellbare Bauteile integriert werden, die sich passiv wie auch aktiv auf das Schwingungsverhalten des Motors einstellen und die damit in der Lage sind, die Lärmemission der Gehäuse- oder Anbauteile optimal zu eliminieren. Diese Elimination des Lärms kann nun durch den erfindungsgemäßen Gedanken über den gesamten Drehzahlbereich erfolgen.

Bei einer erfindungsgemäß, passiven Steuerung oder Beeinflussung werden Einstellelemente in die Dichtung eingebracht, die ihre Eigenschaften, wie z. B. die Steifigkeit oder ihr Dämpfungsverhalten, in Abhängigkeit von den Betriebsgrößen des Motors selbstständig ändern.

So können in die Dichtung beispielsweise Bauteile aus anderen elastomeren Werkstoffen mit anderen viskoseelastischen Eigenschaften, aus Elastomeren mit anderen Härten oder aus anderen Kunststoffen eingebracht werden. So ist es aber auch denkbar andere Werkstoffe, wie z. B. Metalle, in die Dichtung zu integrieren, die ihre Eigenschaften mit der Temperatur des Motors ändern. Hierbei könnten insbesondere Bimetalle zum Einsatz kommen.

Eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung wäre die Integration von Elementen die mit Flüssigkeiten, mit beispielsweise viskoseelastischen Eigenschaften, gefüllt sind. Diese Einstellelemente zur passiven Steuerung können an die Dichtung angespritzt oder in einem weiteren Arbeitsgang nachträglich montiert werden.

Bei einer erfindungsgemäß, aktiven Steuerung des Dämpfungsverhaltens der Dichtung gibt es einerseits die Möglichkeit der Steuerung und andererseits die Möglichkeit des Aufbaus eines internen Regelkreises.

Im Falle der Steuerung kann eine veränderliche Betriebsgröße, wie z. B. die Temperatur, der Öldruck, die Drehzahl des Motors oder des Getriebes, drehzahlabhängige Drücke im Ansaugbereich, etc., ein Aktuator für die Ansteuerung und damit Veränderung der Eigenschaft der Dichtung sein. Beispielhaft kann ein Temperaturfühler, der einen Schwellwert überschreitet ein elektrisches Signal an ein Steuergerät senden, welches wiederum einen elektrischen Strom an das Einstellelement in der Dichtung weiterleitet, so dass sich die spezifischen Eigenschaften in der Dichtung ändern. Neben einer elektrischen Steuerung ist auch eine pneumatische oder hydraulische Steuerung vorstellbar. Dies gilt insbesondere für den Aktuator- wie auch für den Dichtungsbereich. So ist es erfindungsgemäß vorstellbar, ein Aktuatorsignal über eine Druckdifferenz, (z. B. Venturidüse) aufzunehmen und mittels eines Steuergerätes die Dichtung mit einem Druck zu beaufschlagen. Die Druckerhöhung in der Dichtung führt zu einer größeren Härte und Steifigkeit und somit zu einem veränderlichen Dämpfungsverhalten.

Im Falle der Regelung wird das Einstellelement als Regelelement ausgeführt, dass heißt, dass beispielsweise in die Dichtung neben dem Einstellelement ein Sensor integriert ist oder dass das Einstellelement als Sensor fungiert. Somit könnten unterschiedliche Öldrücke aufgenommen werden, die wiederum die spezifischen Eigenschaften der Dichtung beeinflussen. Es ist erfindungsgemäß also die Möglichkeit geschaffen die Eigenschaften des elastomeren Dichtungssystems kontinuierlich zu verändern und an die veränderlichen Betriebsgrößen des Motors zu adaptieren.

Dabei kann das Einstellelement umlaufend und einstückig in die Dichtung integriert sein oder aus mehreren Teilen bestehen. Eine individuelle Ansteuerung der einzelnen Teilbereiche der getrennt vorliegenden Einstellelemente, ist in diesem Fall genauso denkbar wie eine parallele Ansteuerung.

Ein erfindungsgemäßes Gestaltungsbeispiel eines Dichtungssystems mit einem integrierten Bauteil, das als Einstellelement fungiert, wird nachstehend anhand einer Zeichnung und im weiteren in der Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
1 ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines entkoppelten Dichtungssystems mit integriertem Einstellelement.
In 1 ist der Schnitt durch ein erfindungsgemäßes entkoppeltes Dichtungssystem 1 dargestellt. Dabei zeigt die 1 den Gehäusedeckel 2 der mittels einer Befestigungsschraube 3 mit einem Motorblock 4 verschraubt ist. Zwischen der Montagefläche 5 am Rand 6 Gehäusedeckels 2 und dem Montageflansch 7 am Motorblock 4 ist die elastomere Dichtung 8 angeordnet. In die elastomere Dichtung 8 ist ein Bauteil 9 integriert und zwar in der Weise, dass es in dieelastomere Dichtung 8 eingespritzt wurde und als Einstellelement zur Steuerung des Dämpfungsverhaltens wirkt.

Claims

Verfahren zur Steuerung des Schwingungsverhalten eines akustisch entkoppelten Gehäusedeckel (2) für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere Zylinderkopfhauben, Ansaugeinrichtungen oder Ölwannen, zum lösbaren, gas- oder flüssigkeitsdichten Befestigen am Motorblock (4), mit einer elastomeren Dichtung (8), die zwischen einem Rand (6) des Gehäusedeckels (2) und einem Montageflansch (7) am Motorblock (4) angeordnet ist indem die elastomere Dichtung mit einem definierten Druck zwischen einer Montagefläche (5) verspannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der elastomeren Dichtung ein Bauteil (9), dass als Einstellelement fungiert, integriert wird und das Bauteil (9) zur Steuerung des Schwingungsverhalten des Gehäusedeckels (2) herangezogen wird wobei das Bauteil (9) aus einem Werkstoff gebildet wird desses physikalische Eigenschaften von den Motorkenngrößen, wie beispielsweise Drehzahl, Temperatur, Druck, etc., verändert werden wobei die Motorkenngrößen entweder einem Steuergerät zugeführt werden und das Steuergerät kontinuierlich die Eigenschaften des Bauteils (9) verändert oder dass das Bauteil (9) in Abhängigkeit von den Motorkenngrößen seine Eigenschaften selbstständig ändert, um so das Schwingungsverhalten des Gehäusedeckels (2) an die veränderlichen Motorkenngrößen über den gesamten Drehzahlbereich der Verbrennungskraftmaschine anzupassen.
Akustisch entkoppelter Gehäusedeckel (2) für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere Zylinderkopfhauben, Ansaugeinrichtungen oder Ölwannen, zum lösbaren, gas- oder flüssigkeitsdichten Befestigen am Motorblock (4), mit einer elastomeren Dichtung (8), die zwischen einem Rand (6) des Gehäusedeckels (2) und einem Montageflansch (7) am Motorblock (4) angeordnet ist und die elastomere Dichtung mit einem definierten Druck zwischen einer Montagefläche (5) verspannt ist, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (9) aus einer elastomeren Hülle mit einer viskoseelastischen Füllung gebildet ist, wobei der viskoseelastische Werkstoff seine Steifigkeit in Abhängigkeit der durch den Motorblock (4) erzeugten Frequenzen ändert.
Akustisch entkoppelter Gehäusedeckel (2) für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere Zylinderkopfhauben, Ansaugeinrichtungen oder Ölwannen, zum lösbaren, gas- oder flüssigkeitsdichten Befestigen am Motorblock (4), mit einer elastomeren Dichtung (8), die zwischen einem Rand (6) des Gehäusedeckels (2) und einem Montageflansch (7) am Motorblock (4) angeordnet ist und die elastomere Dichtung mit einem definierten Druck zwischen einer Montagefläche (5) verspannt ist, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (9) aus einem Bimetall gebildet ist, welcher sich in Abhängigkeit von der Motortemperatur wölbt.
Akustisch entkoppelter Gehäusedeckel (2) für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere Zylinderkopfhauben, Ansaugeinrichtungen oder Ölwannen, zum lösbaren, gas- oder flüssigkeitsdichten Befestigen am Motorblock (4), mit einer elastomeren Dichtung (8), die zwischen einem Rand (6) des Gehäusedeckels (2) und einem Montageflansch (7) am Motorblock (4) angeordnet ist und die elastomere Dichtung mit einem definierten Druck zwischen einer Montagefläche (5) verspannt ist, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (9) aus einem elastischen Hohlkörper besteht, der über eine Zuführung mit einem im Motorblock (4) erzeugten Druck beaufschlagbar ist.
Akustisch entkoppelter Gehäusedeckel (2) für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere Zylinderkopfhauben, Ansaugeinrichtungen oder Ölwannen, zum lösbaren, gas- oder flüssigkeitsdichten Befestigen am Motorblock (4), mit einer elastomeren Dichtung (8), die zwischen einem Rand (6) des Gehäusedeckels (2) und einem Montageflansch (7) am Motorblock (4) angeordnet ist und die elastomere Dichtung mit einem definierten Druck zwischen einer Montagefläche (5) verspannt ist, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (9) aus einem Elektromagneten und mindestens einem weiteren Magneten gebildet ist.
Akustisch entkoppelter Gehäusedeckel nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (9) in die elastomere Dichtung (8) nachträglich integriert ist.
Akustisch entkoppelter Gehäusedeckel nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (9) umlaufend oder partiell in die elastomere Dichtung (8) integriert ist.