DE3242604A1

DE3242604A1 - Bodenelement zur schallisolierenden ausbildung eines motorraumes eines kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE3242604A1
Application number: DE19823242604
Authority: DE
Inventors: Klaus 7302 Ostfildern Holder; Gerhard 7150 Backnang Würfel
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1982-11-18
Filing date: 1982-11-18
Publication date: 1984-05-24
Also published as: DE3242604C2

Description

Bodenelement zur schallisolierenden Ausbildung
eines Motorraumes eines Kraftfahrzeuges Die Erfindung betrifft ein Bodenelement zur schallisolierenden Ausbildung eines Motorraumes eines Kraftfahrzeuges in Form einer am Fahrzeugaufbau befestigbaren, selbsttragend steifen und schallabsorbierenden Schale.
Iin Fahrzeugbau ist man seit langem bemüht, die Intensität des aus dem Motorraum insbesondere nach unten abgestrahlten Motorlärms zu vermindern.
Zu diesem Zweck hat man den Motorraum nach unten durch teilweise nicht zusammenhängend ausgebildete Blechkonstruktionen geschlossen, wozu entsprechende Bleche in Form von Napseln auf vorhandene Hilfsrahmen bzw. Karosseriebauteile befestigt werden. (DE-o 29 14 209).
Solche Kapseln wurden dem zur Verfügung stehenden Bauraum entsprechen ausgelegt, wobei die Gestaltung ihrer Unterseite nicht immer nach aerodynamischen Gesichtspunkten erfolgen konnte.
Es ist außerdem bekannt, zum Verschließen des Unterteils eines Motorraumes ein schalldämmendes Bodenelement der eingangs tJe.qcllrielzenell Art einzusetzen (DE-OS 28 11 580).
Ein solches Bodenelelllent ist alls einem Fils aus ungewebten natürlichen oder künstlichen bzw. synthetischen Fasern gepreßt und zeichnet sich gegenüber schalldämmenden Abschlußblechen durch bessere Schalldämm,hterte aus, wobei allerdings dieses Material, um selbsttragende Eigenschaften zu erzielen, entsprechende Profilstruktur erhalten muß, was in aerodynamischer Hinsicht nachteilig ist.
Diesen bekannten Lösungen ist gemeinsam, daß sie ausschließlich zur Geräuschisolierung dienen und demgemäß zur Übernahme weiterer Aufgaben ungeeignet sind.
Hier setzt nun die Erfindung ein.
Es liegt ihr die Aufgabe zugrunde, ein Bodenelement der eingangs erläuterten Art zu schaffen, dem im Kraftfahrzeug zusätzlich zu einer verbesserten Geräuschdämmung noch andere Funktionen übertragen werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schale als an der Unterseite im wesentlichen nach aerodynamischen Gesichtspunkten gestalteter Hilfsrahmen ausgebildet ist.
Damit bildet das als Geräuschkapsel dienende Bodenelement ein Karosseriebauteil mit tragender Funktion, das einen Fahrschemel ersetzt und zugleich an der Unterseite des Motorraumes eine Verbesserung der aerodynamischen Verhältnisse schafft.
Dabei können auf dem Hilfsrahmen der Antriebsblock und/ oder Teile der Radaufhängungen und/oder Teile der Lenkung und gegebenenfalls des Radantriebes gehalten oder gelagert bzw. Teile derselben durch hochgezogene Schalenseitenteile hindurchgeführt werden. Dabei bietet sich der Vorteil einer relativ freien Wahl des Lagerungsortes der Motorlager, wobei diese optimal ausgelegt werden können.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das Bodenelement in Verbindung mit Radkästen und Motorhaube eine hohlprofilähnliche Gehäusestruktur schafft, die be4 geeigneter Befestigung des Bodenelements an der Karosserie iin Crash-Fall eine hohe Energieaufnahme sicherstelIt, die durch eine gewisse Knautschbarkeit, ähnlich wie sie bei größeren Rechteckhohlprofilen zu finden ist, hervorgerufen wird. Diese vergrößerte Energieaufnahme, die besonders für Offset-Crashs sehr wichtig ist, wird über der eines üblichen Hilfsrahmens liegen, der als einfacher Biegeträger im Falle des Ausknickens nur wenig Energie auf nimmt.
Schließlich ersetzt das erfindungsgemäße Bodenelement cw -Bleche und verringert den Arbeitsaufwand für das zusätz-Lichte Anbringen von Geräuschkapseln und c w -Blechen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bodenelements und dessen Einbau in einen rrontgetriebenen Personenkraftwagen dargestellt.
Pj. zeiten in schematischer Darstellung: igur 1 elLC Seitenansicht des Personenkraftwagen-Motorraumes, der unten mit Hilfe des Bodenelementes verschlossen ist; Figur 2 eine Ansicht in den von vorne geöft'jioten Motorraum, wobe:i das Bodenelement teilweise im Schnitt dargestellt ist, Figur 3 eine Draufsicht des Bodenelementes, figur 4 eine Teilansicht des eingebauten Bodenelementes in Richtung des Pfeiles A der Fig.3 gesehen, Figur 5 einen Teilschnitt entlang der Linie V-V der Fig. 1, igur 6 einen Teilschnitt entlang der Linie VI-Vl der Fig.3, Figur 7 einen Teilschnitt entlang der Linie VIT-VII der Fig. 3, Figur 8 einen Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen Bodenelementes, ein 9 ein Schema fiir einen dreistufigell Kiihllvroislauf, wobei das Bodenelement einen von zwei vorhandenen Kühlern eines Personenkraftwagens bildet, Figur 9 a und 9 b Darstellungen der möglichen Erweiterungen des Kiihlkreislaufs gemäß Fig. 9.
Dor in der Figuren 1 uTld g gezeigte Mo torraum 10 eines beispielswelse frontgetriebenen Personenkraftwagens ist seitlich durch die beiden Radkästen 12, 14,oben durch eine Motorhaube 16, vorne durch eine nicht näher dargestellte Xiihleranordnung, hinten durch eine Spritzwand 18 und unten durch ein als Ganzes mit 20 bezeichnetes erfindungsgemaßes Bodenelement begrenzt. Dieses ist selbsttragend und schallabsorbierend gestaltet, so daß es eine tragende Funktion übernehmen kann. Es bildet demgemäß einen an seiner Unterseite z.B. im wesentlichen glattflächig gestalteten, gemäß Fig. 3 beispielsweise trapezförmigen Hilfsrahmen, auf welchem Teile der Radaufhängungen für die Vorderräder und der als Ganzes mit 22 bezeichnete Antriebsblock des Personenkraftwagens montiert sind.
Das Bodenelement bildet eine aus Blech hergestellte Geräuschkapsel mit einem Boden 24 und mit im Bereich der Hadkästen 12, 14 seitlich hochgezogenen Wandteilen 26,28.
Der Boden 24 ist bei diesem Ausführungsbeispiel vorzugsweise doppelwandig ausgebildet, während die seitlichen Wandteile 26, 28 lediglich einwandig sind.
Vorzugsweise in den Eckbereichen des trapezförmigen Bodens 24 ist jeweils ein Befestigungsauge 30 angeformt, mit deren tlilfe das Bodenelement in geeigneter Weise an entsprechenden Lagerpunkten zwei er seitlicher Darosserielängsträger 32, 34 starr oder elastisch angebunden ist.
Bei schwingungsfähiger Montage des Bodenelementes ist es vorteilhaft, zwecks der gewünschton Geräuschdämpfung ZWlschen dessen seitlichen Wandteilen 26, 28 und der Karosserie bzw. deren Längsträgern 32, 34 elastische 2,wischen- elemente, vorzugsweise in 1orm von leistenartigen Gunlmihohlprofilen 36, vorzusehen, mit. deren Hilfe ein geschlossener Übergang zwischen schwingenden Teilen des Bodenelementes und solchen der Karosserie herstellbar ist.
Zur Aufnahme des Antriebsblockes 22 ist die obere Bodenschale 38 des Bodens 24 beispielsweise mit drei Konsolen 40, 42, 44 ausgestattet, die aus der oberen Bodenschale 38 herausgeformt oder, was zu bevorzugen ist, durch auf die obere Bodenschale 38 aufgepunktete tiefgezogene Formt körper 46 sein können. Auf diesen Konsolen ist der Antriebsblock mittels elastischen Verbindungsgliedern 48 gelagert.
Die untere Bodenschale 50 ist nach aerodynamischen Gesichtspunkten, z.B. glattflächig gestaltet und im vorderen Bereich des Motorraumes 10 schräg nach vorne und oben gezogen, um eine geforderte Bodenfreiheit zu ermöglichen, was auch in aerodynamischer Hinsicht Vorteile bietet.
Wie aus Figur 3 und 4 ersichtlich ist, sind an dem als tragender Hilfsrahmen ausgebildeten Bodenelement die Lager 52, 54 eines Querlenkers 56 der Vorderradaufhängung befestigt.
Wie Figur 4 zeigt, sind in den seitlichen Wandteilen 26 28 zur Anordnung der Lager 52, 54 sowie zum Hindurchtüh ren eines über ein Lenkgetriebe 57 betätigbaren Lenkge stänges 58 sowie der Vorderradantriebswellen 60 entsprechende Öffnungen 62 vorgesehen. Diese filr die Funktion des Fahrbetriebes notwendigen Öffnungen können mit entsprechend nachgiebgen Verschlußmembranen abgedeckt sein, die von den erwähnten Teilen durchdrungen sind. Zur Aussteifung des Bodens 24 ist es vorteilhaft, die obere und untere Bodenschale 38, 50 mit Verstärkungssicken bzw.
-rippen auszustatten. Zu diesem Zweck kann die Bodenschale 50 mit einer Vielzahl von sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Sicken 64 ausgestattet sein, durch deren Verlauf eine in aerodynamischer Hinsicht günstige Luftströinung nicht beeinträchtigt wird. Diese Sicken sind in die untere Bodenschale vorzugsweise eingeformt.
Die obere Bodenschale 38 ist, um die erforderliche Hilfsrahmenaussteifung zu erzielen, mit Sicken 66 gemäß Figur 7 ausgestattet. Eine optimale Anordnung der Sicken und Rippen sollte eine Festigkeits- und Schwingungsuntersuchung erbringen. Die Anordnung der Sicken ist auf die Lagerungsbereiche des Antriebsblockes derart abzustimmen, daß sich die gewünschte Bodenversteifung auf die zu erwartenden Kräfte ergibt. Dazu empfiehlt es sich, die punktförmige Krafteinleitung in den Boden flächig weiterzuleiten. Dadurch wird die örtliche Beanspruchung, wie sie z.B. bei einem Leiterhilfsrahmen vorhanden ist, deutlich geringer.
Sollte der Antriebsblock 22 über Teile verfügen, die sich bis in die Ebene des Bodens 24 des Bodenelementes erstrecken, empfiehlt es sich, anstatt den Boden 24 in seinen Verlauf diesen Teilen anzupassen, in der oberen und gegebenenfalls unteren Bodenschale 38, 50 entsprechende Öffnungen vorzusehen, welche dann zu den ent- sprechenden Teilen des Antriebsblockes mit elastischen Dichtelementen abzudichten sind. Als solche Dichtelemente können vorteilhaft Gummihohlprofile verwendet werden, die an einer der beiden Bodenschalen des Bodenelementes zu befestigen sind und an dem entsprechenden Teil des Antriebsblockes anliegen.
Um am Motor und Getriebe entsprechende Service- und Reparaturarbeiten vornehmen zu können, sind im Boden 24 entsprechend verschließbare oder gegenüber den entsprechenden Teilen des Antriebsblockes abzudichtende Öffnungen vorzusehen. So ist z.B. eine Öffnung 68 anzuordnen, die eine Kühlwirkung sowie einen Zugang zur Ölwanne 70 ermöglicht, Wie Figur 6 zeigt, ergibt sich hierbei eine günstige Konstruktion, wenn sich entlang des Innenumfanges dieser Öffnung ein elastisches Zwischenelemet, vorzugsweise ein Gummihohlprofil 72, erstreckt, das am Außenumfang der Ölwanne abdichtend anliegt.
Wie Figur 5 zeigt, kann der Abstand der oberen Boden schale 38 zur untern Bodenschale 50 auf den Abstand "Null" verringert werden, sofern Teile des Antriebsblockes 22 z.B. Differential, nach unten zu in einer Ebene enden sollten, die zwischen Ober- und Unterschale liegt und die Unterschale 50 auf minimale Bodenfreiheit angeordnet ist.
Dic nngcstret,tc C;erauschdäinrnung kann durch verschi(?delle Mal3nalirnen errcicllt werden. Vas Bodenelement kann, sofern dessen boden nicht doppelschalig ausgebildet ist, eine einfache Schallwand darstellen. Bei doppeischaliger Ausbildung des Bodens kann der Doppelwandeffekt ausgenutzt werden. Hier läßt sich das Prinzip des Helmholtz-Resona.
tors zur Anwendung bringen, indem die obere Bodenschale 38 mit entsprechenden Öffnungen ausgestattet und der doppelschalige Boden selbst in verschiedene Hohlräume unterteilt wird. Solche Hohlräume wird man vorteilhaft ausschäumen, wobei das Dämm- bzw. Dämpfungsmaterial gegen äußere Einflüsse wie Öl und Schmutz geschützt ist.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann zumindest die obere Bodenschale 38, vorteilhaft jedoch beide Bodenschalen mit schallabsorbierenden Materialien beschichtet sein. Dies gilt auch für die seitlichen Wandteile 26, 28, die beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 mit Akustikplatten 74 oder mit geeignetem Faserwerkstoff belegt sind.
Figur 8 zeigt einen Querschnitt eines auch an seinen Wandteilen doppelschalig ausgebildeten Bodenelementes 76, das unter anderem auch mit seinen Wandteilen 78, 80 an Karosserielängsträgern 82, 84 unter Zwischenschaltung eines Icörperschallabkoppelnden Gummielementes 86 beispielsweise durch Anschrauben befestigt sein kann. Selbstverständlich ist aber auch eine Zuordnung der seitlichen Wandteile gemäß Fig. 2 möglich.
Gemäß der Erfindung sind die Schalen des Bodens und der seitlichen Wandteile durch entsprechend gebogene Blech- formteile gebildet, die vorzugsweise durch Punktschweißen miteinander verbunden sind. Bei einschaliger Bauweise ist es aber auch möglich, das Bodenelement als tiefgezogenen Formkörper auszubilden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann das doppelschalige Bodenelement zumindest in Teilbereichen als Kühler ausgebildet sein, wozu an diesem entsprechende Anschlüsse 85,87 vorzusehen sind. (S.Fig.9) Ein solches Bodenelement 88 bildet nicht. nur eine als tragfähiger Hilfsrahmen ausgebildete Geräuschkapsel, sondern zugleich auch ein Kühlaggregat für das Fahrzeug. (s. Fig. 9).
Zu diesem Zweck können im Boden 24 Kammern oder Kühlrippen vorgesehen sein, die allein oder in Zusamrnenhang mit bestehenden Kühl systemen zur Kühlung spezieller Kühlmedien, wie z.B. Wasser, Ö1 oder Frigen, herangezogen werden können. Dadurch kann die bei einer Motorkapselung gegebenenfalls auftretende unzureichende Kühlung eines bestehenden Kühlsystems durch die tusätzliche Kühlanlage "Bodenelement" verbessert werden. Der. Ort des Bodenelementes (Hilfsrahmen) im Kühlkreislauf kann verschieden sein; er ist je nach Art der Anforderung festzulegen. Das Schema gemäß Fig. 9 zeigt beispielsweise den Einsatz des Bodenelements 88 in einer Kühlerfunktion als Wasserkühler. Durch eine solche Anordnung läßt sich glei chzeitig eine Verringerung des Luftwiderstandes erzielen, indem eine Kiihler jalousie 90 solange geschlossen bleibt, wie die Kühlung durch das eine zweite Kühlstufe schaffende Bodenelement 88 ausreicht. Dadurch bleibt dann der Kiihlluftanteil am cw-Wert gering, was zwischen 5 bis 10% cw -Wertverbesserung ausmachen kann. L@ muß dann erst bei sehr hoher Last die Kiil-ller jalousie 90 und der Kühlkreislauf eines üblichen Wasserkiihlers 92 geöffnet werden (Siehe Figur 9 b).
Aus Figur 9 ist zu ersehen, daß der eine Anschluß 7 des Bodenelementes 88 iiber eine Leitung 94 am Thermostat 96 eines ein Pumpe 98 enthaltenden Kühlwasserkreises 100 eines Antriebsmotors 102 angeschlossen ist, an welchem Kühlwasserkreis über eine Leitung 104 auch der Kühler 92 anliegt.
Der Anschluß 87. steht über eine Verbindungsleitung 106 ebenfalls mit dem Wasserkühler 92 in Verbindung, wobei in diese Leitung ein Thermostatventil 108 zwischengeschaltet ist, durch welches die Leitung 106 mit dem Kühlwasserkreis 100 kurzgeschlossen werden kann, solange ausreichende Kühlung allein durch das Bodenelement 88 gewährleistet ist )s. Fig. 9a).
Die figuren 9a und 9b zeigen, wie der Kühlkreislauf zur Steigerung der Kühlwirkung über die Thermostatventile 96, 108 sukzessive erw sLtert werden kann.

Claims

Pat entansprüche Uodenelement zur schallisolierenden Ausbildung eines Motorraumes eines Kraftfahrzeuges in Form einer am Fahrzeugaufbau befestigbaren, selbsttragend steifen und schallabsorbierenden Schale, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale (Bodenelement 20) als an der Unterseite im wesentlichen nach aerodynamischen Gesichtspunkten gestalteter Hilfsrahmen ausgebildet ist.
2. Bodenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennz ei ohne t daß die Schale an mindestens drei Punkten (bei 30) starr und/oder elastisch am Fahrzeugaufbau (Längsträger 32, 34) befestigbar ist.
3. Bodenelement nach Anspruch 1 oder 2, für den Motorraum von Kraftfahrzeugen mit Frontmotor, dadurch gekennz ei ohne t daß die Schale an ihren Längssein des Motorraumes (10) bis zu seitlichen Karosseriebauteilen (Radkästen 12, 14), insbesondere bis zu Karosserielängsträgern (32, 34) hochgezogen ist und mit diesen Schalenseitenteilen (Wandteile 26, 28) elastisch nachgiebig und/oder starr an den entsprechenden Karosseriebauteilen anliegt bzw.

gehalten ist.
4. Bodenelement nach Anspruch 3, dadurch gokennzeichnet, daß auf der Schale der Antriebsblock (22) und/oder Teile der Radaufhängungen (z.B. Querlenker 56) undoder Teile der Lenkung (Lenkgetriebe 57) und gegebenenfalls des Radantriebes (Antriebswellen 60) gehalten oder gelagert bzw. Teile derselben durch deren hochgezogene Schalenseitenteile (Wandteile 26, 28) hindurchgeführt sind.
5. bodenelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale Zugangsöffnungen (68) zu Teilen des Antriebsblockes (22) sowie verschließbare Wartungs- und Reparaturöffnungen aufweist.
6. Bodenelement nach einen der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dal3 die Schale doppelwandig ausgebildet ist.
7. Bodenelement nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die doppelwandige Schale in verschiedene, gegebenenfalls ausgeschäumte Hohlräume unterteilt und die obere Schalenhälfte oberer Schalenboden 38) gegebenenfalls mit Öffnungen oder Vertiefungen ausgestattet ist.
8. Bodenelement nach Anspruch 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die doppelwandige Schale (Bodenelement 88) zumindert in Teilbereichen als mit Anschlüssen (85, 87) ausgestatteter Kühler ausgebildet ist.
9. Bodenelement nach einen der vorangehenden Ansprüche gekennzeichnet durch eine Beschichtung (Akustikplatten 74) mit schallabsorbierendem Material.
10. Bodenelement nach einen der vorangehenden Anspräche, gekennzeichnet durch die Anordnung voll Versteifungssicken oder -rippen (64,66), wobei im Falle einer doppelwandigen Ausbildung die obere Bodenschale (38) mit insbesondere winkelförmig ausgebildeten und die untere Bodenschale (50) mit sich in Fahrzeuglängsrichtung erstreckenden Versteifungssicken oder -rippen (64, 66) ausgestattet sind.