DE3540693C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine schalldämmende Vorrichtung zur Ab­ schottung wenigstens einer Seite, vorzugsweise der Unterseite des Motorraums eines Kraftfahrzeugs, bestehend aus einer Ver­ kleidungsplatte, die an ihren Rändern mit elastischen Halte­ elementen an der Fahrzeugkarosserie befestigt ist.

Bei Kraftfahrzeugen ist der Verbrennungsmotor eine Hauptlärm­ quelle, die durch die Wände des Motorraums im allgemeinen nur ungenügend abgeschirmt ist. Während der Motorraum durch die Stirnwand zum Fahrgastraum im allgemeinen gut abgeschottet ist, um die Lärmbelästigung im Fahrgastraum klein zu halten, dringt der Lärm durch die Öffnungen für die Motorkühlung und die offene Unterseite des Motorraums ungehindert nach außen. Um die Lärmabstrahlung nach außen zu verringern ist aus der DE-OS 29 14 209 bekannt, die Unterseite des Verbrennungsmo­ tors und des Getriebes mit einer schallschluckenden Verklei­ dung nach außen abzuschotten. Die schallschluckende Verklei­ dung ist dabei an der Fahrzeugkarosserie befestigt, so daß die Schwingungen des Verbrennungsmotors nicht auf sie über­ tragen werden können und verhindert wird, daß die Bauteile der schallschluckenden Verkleidung eine Sekundärgeräusch­ quelle bilden. Die Befestigung an der Fahrzeugkarosserie er­ folgt dabei über schwingungsdämpfende Kautschukelemente, durch die verhindert wird, daß die Schwingungen der Fahrzeug­ karosserie auf die schallschluckende Verkleidung übertragen werden. Die dem Verbrennungsmotor zugewandte Innenseite der schallschluckenden Verkleidung kann mit schallschluckendem Material beschichtet sein, um eine zusätzliche Dämpfung bzw. Absorbierung der Geräusche zu erzielen. Eine solche schallschluckende Verkleidung hat aber den Nachteil, daß der Geräuschpegel im Motorraum ansteigt, so daß bei gleicher Dämmwirkung der Stirnwand, die den Motorraum vom Fahrgastraum trennt, der Geräuschpegel im Fahrgastraum ebenfalls ansteigt. Zudem wird durch die schallschluckende Verkleidung eine mehrmalige Reflexion vor allem tieffrequenter Schallwellen begünstigt, was ebenfalls zu einer Zunahme des Geräuschpegels führt.

Weiterhin ist aus der DE-OS 26 20 774 bekannt, zur Reduzierung der Geräuschabstrahlung von den Motor- und Getriebeoberflächen die beiden Aggregate mit einer schalldämmenden Gesamtverkleidung zu versehen. Hierbei werden Motor und Getriebe in engem Abstand von der Verkleidung allseitig umschlossen, wobei die Verkleidung über körperschallisolierende Elemente an der Motor-Getriebeeinheit abgestützt ist. Schalldämmende Verkleidungen dieser Art haben eine beachtliche schallschluckende Wirkung, sie sind jedoch in verschiedener Hinsicht von Nachteil. Ihr Aufbau ist kompliziert und erfordert eine große Anzahl von Bauteilen. Weiterhin behindern sie die Wartung von Motor und Getriebe und zur Verringerung der Wärmebelastung im Innern der Verkleidung sind in der Regel zusätzliche Gebläse zur Zwangsbelüftung erforderlich.

Aus der DE-OS 32 42 604 ist ein Bodenelement zur schallisolierenden Ausbildung eines Motorraumes eines Kraftfahrzeuges in Form einer am Fahrzeugaufbau befestigbaren, selbsttragend steifen und schallabsorbierenden Schale bekannt, die als an der Unterseite im wesentlichen nach aerodynamischen Gesichtspunkten gestalteter Hilfsrahmen ausgebildet ist. Dem Bodenelement kommt dabei die tragende Funktion eines Fahrschemels zu, auf dem der Antriebsblock mittels elastischer Verbindungsglieder gelagert ist, wobei das Bodenelement ebenfalls elastisch am Fahrzeugaufbau befestigt ist.

Die diesem Bodenelement neben der schallisolierenden zukommende tragende Funktion steht einer Ausbildung als schwingender Resonator entgegen.

Schließlich ist aus der DE-OS 25 34 421 eine Vorrichtung zum Verhindern der Fortpflanzung von durch Motore oder Teile derselben erzeugten Geräuschen aus dem Motorraum eines Kraftfahrzeugs heraus bekannt, bei der zwischen dem Motor und den den Motor umgebenden Teilen des Motorraumes, der Karosserie oder des Fahrgestells schalldämmende Stoffe in Form einer aus Gummi oder anderen elastischen Werkstoffen bestehenden Matte angeordnet sind, die einerseits am Motor und andererseits an den genannten Teilen befestigt sind und den Motorraum nach unten vollständig abschließen. Zur Befestigung können die Randzonen der Matte von Blechstreifen oder auch von Rahmen oder Flanschen abgedeckt sein, welche Befestigungsschrauben in genügender Anzahl durchdringen, die in die Motor-, Karosserie- bzw. Fahrgestellteile eingeschraubt sind. Die schalldämmende Wirkung einer derartigen elastischen Matte ist jedoch vergleichsweise gering und der bauliche Aufwand zu ihrer Befestigung ist groß. Da die bekannte Matte im Bereich der Ölwanne ausgespart ist, ist zur Dämpfung der Motorgeräusche zusätzlich die Ölwanne elastisch am Motorgehäuse befestigt. Auch dies ist wegen der Anforderungen an Dichtheit und Temperaturbeständigkeit aufwendig und läßt nur eine geringe Dämmwirkung erwarten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine schalldämmende Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, durch die der Schallpegel im Motorraum gesenkt wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Verkleidungsplatte zur Bildung eines aktiven Flächenresonanzabsorbers mittels eines elastischen Verbindungselements quer zur Plattenhauptebene an den im Fahrzeugrahmen elastisch gelagerten Motor angekoppelt ist.

Durch die erfindungsgemäße Ankoppelung an den Motor erhält die Verkleidungsplatte ein Eigenschwingverhalten, durch das die Entstehung stehender Wellen im Motorraum behindert wird, so daß keine Schalldrucküberhöhung stattfindet. Die Ankop­ pelung ist dabei vorzugsweise so abgestimmt, daß die Reso­ nanz der Verkleidungsplatte im Frequenzbereich der Schall­ druckmaxima liegt. Hierdurch weicht die Reflexionsfläche der Verkleidungsplatte der ankommenden Schallwelle aus, wo­ durch eine gute Schallabsorption erzielt wird. Geräusch­ maxima, die sich als Brummen äußern, werden vermieden und der Geräuschpegel im Motorraum erfährt keine Überhöhungen. Da die Verkleidungsplatte mit der Karosserie nur über ela­ stische Halteelemente verbunden ist, wird eine Übertragung von Motorschwingungen, die über die Ankoppelung eingelei­ tet werden, reduziert. Die Minderung der Außengeräusche, die mit der schalldämmenden Vorrichtung erzielt werden soll, bleibt in vollem Umfange erhalten.

Bei der schalldämmenden Vorrichtung zum Abdecken der Un­ terseite des Motorraums eines Kraftfahrzeugs besteht eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung erfindungsgemäß darin, daß die Verkleidungsplatte an die Ölwanne des Verbrennungs­ motors angekoppelt ist. Dabei liegt die Federsteifigkeit des Verbindungselements vorteilhaft in der Größenordnung von 60 N/mm. Eine solche Federsteifigkeit läßt sich bei­ spielsweise mit einem Gummipuffer als Verbindungselement er­ zielen. Die Verkleidungsplatte hat bei dieser Ausgestaltung an der Stelle ihrer Ankoppelung zweckmäßig eine Federstei­ figkeit von ca. 10 N/mm und ihre Masse beträgt ca. 3 kg. Weiterhin kann die Federsteifigkeit der Halteelemente am Rand der Verkleidungsplatte etwa gleich der Federsteifig­ keit des Verbindungselements sein.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiel, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Vorderansicht eines Kraftfahrzeugs mit einem Querschnitt durch den Motorraum und einer erfindungs­ gemäßen Vorrichtung zur Schalldämmung und

Fig. 2 ein Diagramm der Innengeräusche im Fahr­ zeug bei unterschiedlicher Motordrehzahl, gemessen mit und ohne erfindungsgemäße Vorrichtung.

Das in Fig. 1 dargestellte Kraftfahrzeug 1 wird von einem in Fahrzeuglängsrichtung eingebauten Verbrennungsmotor 2 ange­ trieben. Der Verbrennungsmotor 2 ist in Gummilagern 3, 4 an einem Vorderachsträger 5, der starr mit dem Rahmen der Fahr­ zeugkarosserie verbunden ist, elastisch gelagert. Der Ver­ brennungsmotor 2 befindet sich in einem Motorraum 6, der seitlich durch Karosseriewände 7, 8 und nach oben durch eine Motorhaube 9 verschlossen ist. Eine Spritzwand 10 schottet den Motorraum 6 von dem dahinterliegenden Fahrgastraum ab.

Zur Verringerung der Schallemission nach außen ist die Un­ terseite des Motorraums 6 mit einer Verkleidungsplatte 11 bedeckt, die an ihren seitlichen Rändern mit Gummipuffern 12 am Rahmen der Karosserie befestigt ist. Mit einem wei­ teren Gummipuffer 13 ist die Verkleidungsplatte 11 etwa in ihrer Mitte mit der Ölwanne des Verbrennungsmotors 2 ver­ bunden. Die Federsteifigkeit der Gummipuffer 12, 13 beträgt 60 N/mm. Die Verkleidungsplatte hat eine Masse von ca. 3 kg und ihre Federsteifigkeit gegen vertikale Auslenkung be­ trägt in der Nähe des Gummipuffers 13 etwa 10 N/mm.

Durch die beschriebene Ausbildung erhält die Verkleidungs­ platte 11 die Wirkung eines aktiven Flächenresonanzabsor­ bers, der zum einen die Schallemission an der Unterseite des Motorraums 6 vermindert und damit eine Verringerung der Außengeräusche bewirkt und der zum anderen durch Reso­ nanzschwingungen, die durch die Kopplung mit dem Verbren­ nungsmotor 2 über den Gummipuffer 13 angeregt werden im Frequenzbereich der Schalldruckmaxima eine Schallabsorption bewirkt und eine Schalldrucküberhöhung durch die Ausbildung stehender Wellen verhindert. Auf diese Weise wird der Ge­ räuschpegel im Innern des Motorraums 6 gesenkt, mit der Folge, daß auch der Pegel der Geräusche, die durch die Stirn­ wand 10 in den Fahrgastraum dringen, entsprechend gesenkt wird. Das Ausmaß der Geräuschreduzierung, die mit Hilfe der an den Verbrennungsmotor 2 angekoppelten Verkleidungsplatte 11 erzielt wird, ist in dem Diagramm in Fig. 2 veranschau­ licht. Die beiden Kurven dieses Diagramms zeigen das Ergeb­ nis einer Schallmessung, die bei Straßenfahrt im Fahrgast­ raum des Fahrzeugs in der Nähe des Fahrersitzes durchgeführt wurde. Die ausgezogene Kurve zeigt die gemessene Schallin­ tensität in dB (B) über der Motordrehzahl in einem Bereich zwischen 3000 und 5000 min^-1, wenn bei dem Fahrzeug die Un­ terseite des Motorraums 6 nicht mit der beschriebenen Ver­ kleidungsplatte 11 versehen ist. Die gestrichelte Kurve re­ sultiert aus einem entsprechenden Meßvorgang mit vorhandener Verkleidungsplatte 11 in der in Fig. 1 gezeigten Anordnung. Wie der Vergleich der beiden Kurven zeigt, wird mit der be­ schriebenen Anordnung der als aktiver Resonanzabsorber wir­ kenden Verkleidungsplatte 11, wie durch die schraffierte Fläche veranschaulicht, eine erhebliche Geräuschreduzierung im Fahrgastraum des Fahrzeugs erzielt.

Die Gummielemente 12 haben in erster Linie die Aufgabe die Verkleidungsplatte 11 spannungsfrei zu halten und den Kör­ perschall zu reduzieren, der über die Verbindung zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und der Verkleidungsplatte 11 zu letzterer geleitet wird. Durch geeignete Abstimmung der Federsteifigkeit des Gummipuffers 13 kann zum einen er­ reicht werden, daß die Verkleidungsplatte 11 bei einer ge­ wünschten Frequenz in Resonanz kommt, zum anderen aber auch, daß die Verkleidungsplatte derart zum Schwingen angeregt wird, daß mit zunehmender Drehzahl Frequenz und Amplitude zunehmen, also kein Resonanzfall eintritt. Die beschriebene Anordnung läßt sich daher auf einfache Weise an die unter­ schiedlichen praktischen Gegebenheiten anpassen.

Claims (5)

1. Schalldämmende Vorrichtung zur Abschottung wenigstens einer Seite, vorzugsweise der Unterseite des Motorraums eines Kraftfahrzeugs, bestehend aus einer Verkleidungsplatte, die an ihren Rändern mit elastischen Halteelementen an der Fahrzeugkarosserie befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkleidungsplatte (11) zur Bildung eines aktiven Flächenresonanzabsorbers mittels eines elastischen Verbindungselements (13) quer zur Plattenhauptebene an den im Fahrzeugrahmen elastisch gelagerten Motor (2) angekoppelt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonanz der Verkleidungsplatte (11) im Frequenz­ bereich der Schalldruckmaxima liegt.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 zum Ab­ decken der Unterseite des Motorraums eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß die Verkleidungsplatte (11) an die Ölwanne des Ver­ brennungsmotors (2) angekoppelt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federsteifigkeit des Verbindungselements (13) in der Größenordnung von 60 N/mm liegt, die Verkleidungsplatte (11) an der Stelle ihrer Ankoppelung an den Verbrennungsmotor (2) eine Federsteifigkeit von ca. 10 N/mm hat und daß ihre Masse ca. 3 kg beträgt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Federsteifigkeit der Halteelemente (12) am Rand der Verkleidungsplatte (11) etwa gleich der Federsteifigkeit des Verbindungselements (13) ist.