DE19824905A1 - Schalen-Abkopplung zur Minderung von Schall-Abstrahlungen - Google Patents

Abstract

Bei zahlreichen technischen Anwendungen werden zur Abdeckung von Oberflächen aus unterschiedlichen Gründen Nahfeld-Schalen verwendet. Besonders häufig finden sich z. B. heute derartige Schalen zur Abdeckung von Verbrennungsmotoren oberhalb der Aggregate in den Motorräumen der Automobile. Dabei haben diese Schalen unterschiedliche Aufgaben zu erfüllen, von Design über z. T. integrale Funktionen mit der Ansauganlage bis zu aktustischen Funktionen. DOLLAR A Mit der Befestigung der Schalen am Aggregat erfolgt gleichzeitig ihre vielschichtige Anregung über Körper- und Luftschall mit unerwünschten akustischen Auswirkungen, so daß heute in der Regel mit Hilfe von Elastomer-Federelementen Abkoppeleffekte zur Verbesserung der Akustik eingearbeitet werden. DOLLAR A Bei der hier vorgestellten, neuen Art der Abkopplung kann auf die Verwendung zusätzlicher Bauteile, wie z. B. auf die genannten Elastomer-Federn, ganz verzichtet werden: Die Wirkung der Abkopplung wird über integrale Federn mit der Schale realisiert, wobei diese Einheit aus Schale und Federn aus gleichem Material und in einem Arbeitsgang gefertigt wird. DOLLAR A Die Vorsatz-/Nahfeldschale (1) wird bei der Herstellung z. B. aus Kunststoff an den vorgesehenen Befestigungsorten mit einer Entkopplung (2) mit zuvor abgestimmten Federn (3) in der Art von Anguß-Kegel-Druckfedern (3) oder Anguß-Membranfedern (4) mit Montagekäfig (5) versehen, wobei gleichzeitig noch Abzugseinrichtungen zur Montage und Demontage (6) und (7) in einem Arbeitsgang ...

Description

Bei zahlreichen technischen Anwendungen werden zur Abdeckung von Oberflächen aus un­ terschiedlichen Gründen Nahfeld-Schalen verwendet. Besonders häufig finden sich z. B. heute derartige Schalen zur Abdeckung von Verbrennungsmotoren oberhalb der Aggregate in den Motorräumen der Automobile. Dabei haben diese Schalen unterschiedliche Aufgaben zu erfüllen, vom Design über z. T. integrale Funktionen mit der Ansauganlage bis zu akustischen Funktionen.

Mit der Befestigung der Schalen am Aggregat erfolgt gleichzeitig ihre vielschichtige Anre­ gung über Körper- und Luftschall mit unerwünschten akustischen Nebeneffekten, so daß heu­ te in der Regel mit Hilfe von Elastomer-Federelementen Abkoppeleffekte zur Verbesserung der Akustik eingearbeitet werden.

Die akustischen Störungen hinsichtlich Außen- und Innengeräusch beruhen auf unterschiedli­ chen Mechanismen, die sich in drei wesentliche Bereiche unterteilen.

Im tieffrequenten Bereich (bis etwa 200 Hz) wirken z. B. bei den verbreiteten Vierzylinder- Motoren Gaskräfte (Leerlauf und Anfahrbereich) und freie Massenkräfte (Betriebsdrehzahl­ bereich) mit spezifischen Aggregate-Schwingungen, die auf die Vorsatz-/Nahfeldschalen einwirken. Diese antworten mit einer Vielzahl von Eigenresonanzen und Eigenformen und reagieren so gewissermaßen als Lautsprecher mit z. T. unerwünschten Schall-Verstärkungen. Oberhalb der genannten 200 Hz schließt sich ein breiter Frequenzbereich bis etwa 800 Hz (und z. T. darüber) an, der für die lästige Rauhigkeit sieht. Hier antwortet die Nahfeldschale mit diversen Schallverstärkungen, die zu kompensieren sind. Schließlich folgt oberhalb 800 Hz die Antwort der Vorsatz-/Nahfeldschale auf die impulshaften Hochfrequenz-Anregun­ gen der Aggregate.

Zur Minderung der Körperschall-Einleitung der Aggregate auf die Vorsatz-/Nahfeldschale haben sich Abkoppel-Techniken bewährt, die auf der Wirkung von Elastomer-Federn beru­ hen: So erfolgt zur Realisierung einer guten Dämmwirkung des Körperschalls zur Schale über die Anbindungspunkte eine Abstimmung der Eigenresonanz der anteiligen Masse der Schale mit der Elastomer-Feder auf z. B. 20 Hz. Dadurch wird bereits bei Leerlauf bzw. niedrigen Drehzahlen eine Abkoppelwirkung im Sinne der Feder-Masse-Systeme erzielt.

Diese Art der Abkopplung weist jedoch einige Nachteile auf. Aus Montage und Toleranz­ gründen ergeben sich z. T. Verspannungen, die die geschilderte Abkoppelwirkung schmälern. Ferner ergeben sich dynamische Verhärtungen durch das Material bei höheren Frequenzen. Häufg herrschen hohe Temperaturen beim Betrieb, so daß trotz des Einsatzes von Spezial-Elastomeren Versprödungen und Verhärtungen vorkommen, die ebenfalls die angestrebte Abkoppelwirkung herabsetzen oder gar aufheben. Große Probleme bereitet auch die Gleichmäßigkeit der Produktion, wobei häufig - fast in der Regel - vorgegebene Kenn­ werte nicht eingehalten werden. Ferner bedeuten zusätzliche Bauteile natürlich Kosten, Qua­ litätsprobleme durch fehlende Teile in der Fertigung usw. Aus diesen Gründen wird eine andere Art der Isolierung vorgeschlagen.

Bei der hier vorgestellten, neuen Art der Abkopplung kann auf die Verwendung zusätzlicher Bauteile, wie z. B. auf die genannten Elastomer-Federn, ganz verzichtet werden: Die Wir­ kung der Abkopplung wird über integrale Federn mit der Schale realisiert, wobei diese Ein­ heit aus Schale und Federn aus gleichem Material und in einem Arbeitsgang gefertigt wird. Vorgeschlagen werden insbesondere zwei Ausführungen, die als Kegel-Druckfedern oder Membran-Federn bezeichnet werden (Bilder 1 und 2).

Die Vorsatz-/Nahfeldschale (1) wird bei der Herstellung z. B. aus Kunststoff an den vorgese­ henen Befestigungsorten mit einer Entkopplung (2) mit zuvor abgestimmten Federn (3) in der Art von Anguß-Kegel-Druckfedern (3)- oder Anguß-Membranfedern (4) mit Montagekä­ fig (5) versehen, wobei gleichzeitig noch Befestigungen und Abzugseinrichtungen zur Monta­ ge und Demontage (6) und (7) in einem Arbeitsgang integriert werden.

Durch diese Art der integralen Abkopplung ergeben sich diverse Vorteile. Neben der Minde­ rung von Kosten und Lagerhaltung lassen sich die komplexen Bauteile individuell besser und mit bisher nicht erzielbarer Genauigkeit abstimmen, wobei Qualitätsmängel durch fehlende Teile, Temperatur-Versprödungen und übermäßige Serienstreuungen vermieden werden. Ferner lassen sich diverse, weitere Funktionen zusätzlich realisieren, wie Feder-Progression und Anschlag, Querabstimmung und Führung, Montage- und Demontage-Vorrichtungen.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Abkopplung von Vorsatz-/Nahlfeldschalen an schwingenden Bauteilen, wie z. B. Verbrennungsmotoren, Elektromotoren, Pumpen, Maschinen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, die in einem Arbeitsgang gemeinsam mit der genannten Schale gefertigt wird.

3. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 2, bei der die Abkopplung und die erforderliche Quer­ führung durch spezielle Federelemente realisiert wird.

4. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3, bei der in einem Arbeitsgang Federelemente in der Art von Kegel-Druckfedern und/oder Membranfedern mit Montagekäfig realisiert werden.

5. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 4, bei der an den Federenden in einem Arbeitsgang zusätzlich Montage- und Demontage-Vorrichtungen angebracht werden können.