DE4009688A1 - Abschlussteil oder abschirmteil fuer motorgehaeuse von brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Abschlußteil oder Abschirmteil für Motorgehäuse von Brennkraftmaschinen, vorzugsweise Zylin­ derkopfdeckel, Räderkastendeckel, Kurbelgehäusedeckel, Ölwanne oder Abschirmblech, welcher zumindest einen an der Schallemis­ sion des Motorgehäuses maßgeblich beteiligten Wandbereich auf­ weist.

Großflächige, schalenartige Motorgehäuse-Abschlußteile bzw. Abschirmteile haben einen erheblichen Anteil an der Schalle­ mission eines Motors. Um deren Anteile niedrig zu halten, wer­ den nach dem Stand der Technik unterschiedliche Maßnahmen ge­ setzt:

• 1. Körperschallentkoppelung:
  Dabei werden die schallabstrahlenden Bauteile über ela­ stische Elemente vom anregenden Schallerzeuger, wie Kur­ belgehäue oder Zylinderkopf, abgekoppelt. So wird bei­ spielsweise entsprechend der DE-PS 26 28 692 der Kipphe­ beldeckel einer Brennkraftmaschine über ein elastisches Element abgestützt und mit einer Schraube befestigt, die mit einer elastischen Unterlagscheibe vom Deckel entkop­ pelt ist. Des weiteren ist in der DE-OS 34 27 529 die kör­ perschallentkoppelte Befestigung einer Ölwanne an einem Kurbelgehäuse beschrieben. Dabei weerden Ölwanne und Kur­ belgehäuse nicht durch Schrauben, sondern durch Feder­ klammern, die mit weichem elastischem Material unterlegt sind, befestigt.
• 2. Vorsatzschalen:
  Der abstrahlende Bauteil bzw. dessen an der Schallemission maßgeblich beteiligte Wandbereiche werden von einer schalldämmenden Schale abgedeckt. Diese Schale aus einem Material mit ausreichenden Schalldämmeigenschaften (Masse etc.) wird im wesentlichen parallel zur Oberfläche des ab­ zudeckenden Teiles ausgeführt. Der Zwischenraum ist entwe­ der gasdicht ausgeführt oder mit einem schallabsor­ bierenden Material gefüllt. Ein Ausführungsbeispiel dazu ist beispielsweise aus der DE-OS 34 25 074 bekanntgewor­ den, in welcher eine Ölwanne eines LKW-Motors mit einer Außenschale abgedeckt ist. Zur Abstützung des Motors bei Lagerung, Transport und Montage weist diese Außenschale einen Durchlaß auf, der von einem Stützfuß des Motors durchsetzt wird.
• 3. Sandwichbleche:
  Diese Spezialbleche bestehen aus zwei Blechschichten, die voneinander durch eine dünne Kunststoffschicht getrennt sind. Die akustische Wirkung ist nachgewiesen, da Sand­ wichbleche infolge ihres Aufbaues eine hohe Materialdämp­ fung besitzen. Die Verarbeitung dieser Bleche ist im Ver­ gleich zu normalen Tiefziehblechen ungleich schwieriger, da sich die beiden Blechschichten während des Tiefzieh­ vorganges zueinander verschieben. Es sind daher damit nicht so tiefe Züge verwirklichbar, wie mit einem normalen Tiefziehblech. Schweißungen sind nur in örtlich begrenzten Bereichen möglich, da die Kunststoffschicht dabei zerstört wird und im Bereich der Schweißnaht keine Dämpfung er­ folgt. Mit Sandwichblechen hergestellte Ölwannen müssen daher aus den genannten Gründen meist zwei- oder mehrtei­ lig ausgeführt werden. Die entsprechenden Teile müssen dann beispielsweise mit einer Rollnaht verbunden werden. Lediglich kleine Abschlußteile, wie Ventildeckel, können einstückig ausgeführt werden, da deren Ziehtiefe nicht so groß ist.
• 4. Beschichtungen:
  Die zu dämmenden Bauteile werden mit einer relativ dicken, gegebenenfalls auch schweren Schicht überzogen. Nachteilig wirkt sich dabei die gleichzeitig mit der Schallisolation auftretende Wärmeisolation aus. Beschichtete Ölwannen sind daher beispielsweise nur mehr bedingt als Ölkühler wirk­ sam. Etwas abweichend davon, aber im Prinzip ähnlich, ist die aus der DE-OS 29 48 572 bekannte Vorgangsweise, wo ein Zylinderkopfdeckel in Skelettbauweise mit einer schalldäm­ menden Folie überzogen wird. Das aus verschiedenen Ma­ terialien herstellbare Skelett, welches beispielsweise aus einem verstärkten Kunststoffmaterial oder einem Kunststoff mit eingebetteten Drähten oder Fasern besteht, wird mit einer Folie aus Gummi, welche ein Nylongewebe enthalten kann, überzogen. Nachteilig ist hier der fertigungstechni­ sche Aufwand zur Herstellung und Montage des aus zwei Bau­ teilen bestehenden Abschlußteiles.
• 5. Massebelegung:
  Durch flächenmäßige Massebelegung ohne merkliche Erhöhung der Steifigkeit wird das Schwingungsverhalten des Bautei­ les so verändert, daß sich eine verringerte Schallab­ strahlung ergibt. So ist beispielsweise aus der DE-OS 30 24 630 ein Abschlußteil der eingangs genannten Art, nämlich eine Ölwanne, bekanntgeworden, deren maß­ geblich an der Schallemission beteiligten Wandbereiche eine Massebelegung in Form von schuppen-, treppen- oder rippenförmigen Erhebungen aufweisen. Diese Massenbelegun­ gen lassen sich bei der Herstellung eines Gußteiles un­ mittelbar einformen, allerdings entsteht ein erheblicher Gewichtsnachteil.

Allen diesen Ausführungen sind somit erhebliche Ko­ stenerhöhungen und/oder Nachteile im Wärmehaushalt und/oder Gewicht des Abschlußteiles bzw. Abschirmteiles gemeinsam.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Schallemission von Abschlußteilen oder Abschirmteilen für Motorgehäuse zu re­ duzieren, wobei bei einfacher, kostengünstiger Herstellung eine Zunahme des Gewichtes sowie eine Verschlechterung des Wärmehaushaltes vermieden werden soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dieser Wandbereich eben oder leicht gewölbt ausgeführt ist und zumin­ dest teilweise von einer schmalen Zone begrenzt ist, in wel­ cher die Steifigkeit des Wandmaterials gegenüber der Steifig­ keit des Wandmaterials außerhalb dieser Zone um zumindest 30 %, vorzugsweise um mehr als 50% vermindert ist, was zu einer Verschiebung der ersten Eigenresonanz des Wandbereiches zu tieferen Frequenzen führt.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante der Er­ findung ist vorgesehen, daß die Steifigkeit des Wandmaterials im gesamten von der schmalen Zone umschlossenen Wandbereich gegenüber der Steifigkeit des Wandmaterials außerhalb dieser Zone um zumindest 30%, vorzugsweise um mehr als 50% vermin­ dert ist.

Diese Maßnahme kann erfindungsgemäß dadurch erreicht werden, daß in dem von der Zone umschlossenen Wandbereich die Wand­ stärke des Abschlußteiles um zumindest 50% reduziert ist. Die Wandstärke in den ebenen bzw. leicht gewölbten Wandbereichen wird somit deutlich verringert, wodurch es neben einer Reduk­ tion des Schallpegels auch zu einer Gewichtseinsparung und für Abschlußteile, bei welchen gute Wärmeabfuhrwerte gewünscht werden, auch zu einem günstigeren Abstrahlverhalten kommt.

Der beobachtete Effekt der verringerten Schallemission läßt sich dadurch erklären, daß die Eigenfrequenz des Wandbereiches mit dünnerer Stärke niedriger liegt, als die des restlichen Bauteils, wodurch die in der für das Geräusch maßgebenden Fre­ quenz liegenden Eigenfrequenzen höhere Ordnungszahlen aufwei­ sen, deren Amplituden bei gleicher Anregung durch die Grund­ struktur des Motors erheblich geringer sind. Aus der Theorie ist dabei ersichtlich, daß die Amplitude umgekehrt proportio­ nal zur fünften Potenz der Modenzahl ist.

So wäre beispielsweise die Herstellung einer Ölwanne aus­ schließlich aus dünnerem Blech akustisch kaum besser und wegen der notwendigen Gestaltfestigkeit einer Ölwanne nicht ausführ­ bar bzw. nicht tiefziehbar. Ein Abstellen des Motors wäre nicht mehr zulässig, ebenso ist das Risiko von Beschädigungen durch Steinschlag zu groß. Durch die erfindungsgemäße Reduk­ tion der Wandstärke in nur einigen Wandbereichen werden diese Nachteile vermieden.

Entsprechend einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Wandbereich aus einem ein Fenster des Abschlußteils dicht verschließenden, dünnwandigen Blechteil ausgeführt ist. Die Schallemission, beispielsweise einer Öl­ wanne, kann auf diese Art um mehr als 50% verringert werden.

Schließlich ist es erfindungsgemäß auch möglich, daß in der den Wandbereich zumindest teilweise begrenzenden Zone zumin­ dest eine nutförmige Einkerbung vorgesehen ist. Es ist dabei nicht unbedingt notwendig, daß die nutförmigen Einkerbungen einen Wandbereich vollständig umschließen, es genügt oft in einem bestimmten Wandbereich mehrere im wesentlichen parallel verlaufende Einkerbungen vorzusehen.

Es ist auch möglich, anstelle der Einkerbungen schmale, schlitzförmige Öffnungen in bestimmten Wandbereichen des Ab­ schlußteiles bzw. Abschirmteiles vorzunehmen, welche schlitz­ förmigen Öffnungen ggf. mit einem elastischen, ölfesten Dicht­ mittel verschlossen werden.

Bei Abschirmteilen oder Abschirmblechen die keine Dichtfunk­ tion ausüben, können die schlitzförmigen Öffnungen auch unver­ schlossen bleiben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Abschlußteil, nämlich einen Räderkasten­ deckel gemäß der Erfindung, geschnitten nach der Linie I-I in Fig. 2,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Darstellung nach Fig. 1,

Fig. 3 und 4 eine Ölwanne in Schnittdarstellung und Draufsicht, sowie

Fig. 5 und 6 Ausführungsvarianten nach Fig. 3.

Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Abschlußteil 1, ein Leichtme­ tallguß-Räderkastendeckel, weist einen ebenen Wandbereich 2 - in diesem Fall die Stirnseite des Deckels - auf, welcher von einer schmalen Zone 3 begrenzt ist. In dieser Zone nimmt die Materialstärke des Deckels von der Dicke D auf die Dicke d ab und ist somit weicher ausgeführt als außerhalb dieser Zone, was zu einer Reduktion der Schallemission führt. Im darge­ stellten Beispiel ist der gesamte Bereich innerhalb dieser Zone mit einer Wandstärke von d = 2,5 mm ausgeführt, während der Rest des Abschlußteiles 1 eine Wandstärke von D = 5 mm aufweist. Die Bereiche mit voller Wandstärke werden in allen Aus­ führungsbeispielen mit 4 bezeichnet. Der Flansch 5 des Ab­ schlußteiles weist Befestigungsbohrungen 6 zur Befestigung an einem hier nicht weiter dargestellten Motorgehäuse auf.

In den Fig. 3 und 4 ist eine Ölwanne aus 1,2 mm dickem Blech dargestellt. Die an sich steife Ölwanne ist in der Lage, auch den Motor zu tragen, falls der Motor auf die Ölwanne ab­ gestellt wird. Ebene oder leicht gewölbte Wandbereiche 2 sind hier als dünnwandige Blechteile 2′ ausgeführt, welche in Fen­ ster 7 der Ölwanne eingesetzt sind. Die Blechteile 2′, bei­ spielsweise mit einer Dicke d = 0,5 mm werden in der umlaufenden Zone 3 öldicht mit dem Abschlußteil 1 verschweißt.

Grundsätzlich ist eine örtliche Reduktion der Wandstärke durch mehrere Technologien verwirklichbar, beispielsweise der Räder­ kasten nach Fig. 1 wird durch Gießen hergestellt. Eine Ölwanne könnte entsprechend Fig. 5 auch in der Gußausführung redu­ zierte Wandstärken bzw. Wandbereiche 2 aufweisen; eine Blechölwanne könnte durch Kalibrier-, Präge-, Schmiedewerk­ zeuge oder durch gesteuertes Tiefziehen in lokalen Bereichen eine dünnere Wand erhalten.

Eine weitere Ausführung nach Fig. 6 zeigt, daß die reduzierte Steifigkeit auch durch nutförmige Einkerbungen 8 im Grundmate­ rial 4 erreicht werden kann, wobei der von den nutförmigen Einkerbungen 8 teilweise begrenzte Bereich 2 auch die Dicke des Grundmaterials aufweisen kann. Eine spürbare Verminderung der Schallemission kommt bereits durch die Verminderung der Steifigkeit in der die Einkerbungen 8 aufweisenden Zone 3 zum Tragen.

Claims (6)

1. Abschlußteil oder Abschirmteil für Motorgehäuse von Brenn­ kraftmaschinen, vorzugsweise Zylinderkopfdeckel, Rä­ derkastendeckel, Kurbelgehäusedeckel, Ölwanne oder Ab­ schirmblech, welcher zumindest einen an der Schallemission des Motorgehäuses maßgeblich beteiligten Wandbereich auf­ weist, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Wandbereich (2) eben oder leicht gewölbt ausgeführt ist und zumindest teilweise von einer schmalen Zone (3) begrenzt ist, in welcher die Steifigkeit des Wandmaterials gegenüber der Steifigkeit des Wandmaterials außerhalb dieser Zone (3) um zumindest 30%, vorzugsweise um mehr als 50% vermindert ist, was zu einer Verschiebung der ersten Eigenresonanz des Wandbereiches (2) zu tieferen Frequenzen führt.

2. Abschlußteil oder Abschirmteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steifigkeit des Wandmaterials im gesamten von der schmalen Zone (3) umschlossenen Wandbe­ reich (2) gegenüber der Steifigkeit des Wandmaterials au­ ßerhalb dieser Zone um zumindest 30%, vorzugsweise um mehr als 50% vermindert ist.

3. Abschlußteil oder Abschirmteil nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß in dem von der Zone (3) um­ schlossenen Wandbereich (2) die Wandstärke des Abschluß­ teiles (1) um zumindest 50% reduziert ist (Fig. 1).

4. Abschlußteil oder Abschirmteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandbereich (2) aus einem ein Fen­ ster (7) des Abschlußteiles (1) dicht verschließenden, dünnwandigen Blechteil (2′) ausgeführt ist (Fig. 3).

5. Abschlußteil oder Abschirmteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der den Wandbereich (2) zumindest teilweise begrenzenden Zone (3) zumindest eine nutförmige Einkerbung (8) vorgesehen ist (Fig. 6).

6. Abschlußteil oder Abschirmteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die nutförmigen Einkerbungen (8) als schmale schlitzförmige Öffnungen ausgeführt sind, welche ggf. mit einem elastischen, ölfesten Dichtmittel ver­ schlossen sind.