[0001] Die Erfindung betrifft eine teilgekapselte Brennkraftmaschine für Nutzfahrzeuge,
insbesondere Frontlenker-Lastkraftwagen, bei der mehrere Kapselteile die schalldämmende
Teilkapselung bilden, die die Ölwanne vollständig und das Kurbelgehäuse teilweise
bis wenigstens über den Bereich der Kurbelwelle überdecken.
[0002] Die Erfindung geht aus von der Lehre der EP 0 476 286 A1. Diese beschreibt eine teilgekapselte
Brennkraftmaschine, eingebaut in ein Nutzfahrzeug, in Verbindung mit einer der Kapselvervollständigung
dienenden fahrzeugseitigen Rahmenkapsel. Gemäß Fig. 3 dieser Vorveröffentlichung umgibt
die motorseitige Teilkapsel die Ölwanne vollständig mit Abstand und konturengleich
angepaßt, während ein sich daran anschließender zweiter Kapselteil bis etwa in Höhe
der Kurbelwelle, also etwa 1/3 der Höhe des Kurbelgehäuses, hochgezogen ist. Die Rahmenkapsel
ist bei dieser bekannten Kapselung deswegen wohl zwingend erforderlich, weil dort
ausdrücklich alle Nebenaggregate der Brennkraftmaschine außerhalb von deren Kapselung
angeordnet sind. Diese sind dann zwar für Wartungsarbeiten leicht zugänglich, bewirken
aber wegen ihrer fehlenden Abschirmung eine relativ große Schallemission. Dies gilt
insbesondere für die angetriebenen Nebenaggregate wie Einspritzpumpe, Luftpresser,
Turbolader, Wasserpumpe und dergleichen. Außerdem ist die Brennkraftmaschine selbst
herkömmlicher Bauart, was bedeutet, daß deren Teile im Betrieb starken Schwingungen
unterliegen, die stark körperschallanregend sind.
[0003] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine teilgekapselte Brennkraftmaschine zu schaffen,
deren Grundaufbau neu in Richtung eines im Betrieb verminderten Eigenschwingungsverhaltens
und außerdem auch im Hinblick auf die äußere Teilkapselung, insbesondere was die Anordnung
der Nebenaggregate und deren Schallabstrahlung anbelangt, neu im Sinne einer auch
kostengünstigen Lösung zu bestimmen.
[0004] Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß entsprechend dem Kennzeichen des Anspruches 1 durch
die Kombination folgender Merkmale gelöst, nämlich
a) die Brennkraftmaschine weist als schwingungsreduzierendes Basiselement eine als
Gußteil mit relativ großer Dicke und nach Art eines Fachwerkrahmens gestaltete Jochplatte
auf,
b) an der Jochplatte ist oben das Kurbelgehäuse und unten körperschallisoliert die
Ölwanne zusammen mit einer sie mit Abstand übergreifenden, Teil der Kapselung bildenden
Überwanne befestigt,
c) an jeder der Brennkraftmaschinen-Längsseiten ist eine ein Teil der Kapselung bildende
Schalldämmplatte angeordnet,
d) jede der beiden Schalldämmplatten ist mit Abstand im wesentlichen der Kontur des
Kurbelgehäuses sowie der Außenkontur der Jochplatte folgend ausgebildet und bis unterhalb
letzterer heruntergezogen sowie mittels weniger körperschallisolierender Schraubverbindungen
oben am Kurbelgehäuse und unten an der vorstehenden Jochplatten-Kontur befestigt,
und
e) jede der beiden Schalldämmplatten weist im Bereich seitlich um Kurbelgehäuse angeflanschter,
angetriebener Nebenaggregate, wie Einspritzpumpe, Luftpresser, Turbolader, Wasserpumpe
und dergleichen, wenigstens eine seitliche Ausbuchtung auf, in welchem so begrenzten,
nach oben offenen Raum die besagten Nebenaggregate mit zumindest ihrem Triebwerksbereich
eintauchend teilschallgedämmt überdeckt sind.
[0005] Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung gemäß Merkmal a), also das Vorsehen der
speziell gestalteten Jochplatte, wird eine in sich stabilere Brennkraftmaschine geschaffen,
die im Betrieb wesentlich schwingungsärmer als vergleichbare Brennkraftmaschinen ist
und somit auch einen niedrigeren Schallabstrahlungspegel als letztere bewirkt.
[0006] Die als schwingungsreduzierendes Basiselement dienende Jochplatte bildet gemäß dem
erfindungsgemäßen Merkmal b) das Anschlußorgan sowohl für das Kurbelgehäuse als auch
die Ölwanne der Brennkraftmaschine und der Überwanne, mit deren Befestigungsmitteln
gleichzeitig auch in einfacher Weise die Ölwanne lagemäßig fixiert wird.
[0007] Da erfindungsgemäß außer der Überwanne als weitere Teile der insgesamt dreiteiligen
Teilkapselung nur noch zwei leicht herzustellende seitliche Schalldämmplatten entsprechend
Merkmal c) vorgesehen sind, sind auch die Kosten der Teilkapselung geringer als bei
bekannten Lösungen.
[0008] Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung und Anordnung der seitlichen Schalldämmplatten
gemäß Merkmal d) ist eine ausreichend gute Schallabstrahlungseindämmung zur Seite
hin erzielbar, wobei diese gerade auch wegen des positiven Schwingungsunterdrückungsverhaltens
der Jochplatte den gestellten Anforderungen genügen.
[0009] Da aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbuchtung der seitlichen Schalldämmplatten gemäß
Merkmal e) quasi auch eine Teilkapselung der angetriebenen Nebenaggregate erzielt
wird, ergibt sich somit insgesamt gesehen eine teilgekapselte Brennkraftmaschine mit
äußerst günstig niedrigem Schallabstrahlungspegel. Solches reduziert dann auch den
weiteren Schalldämmungsaufwand in einem Fahrzeug, in dem die erfindungsgemäße teilgekapselte
Brennkraftmaschine eingebaut wird.
[0010] Nachfolgend ist die erfindungsgemäße Lösung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispieles näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
- Fig. 1
- in stirnseitiger Ansicht das Kurbelgehäuse und die Ölwanne und dazwischen in Schnittdarstellung
eine versteifende Jochplatte der Brennkraftmaschine,
- Fig. 2
- die Jochplatte in Draufsicht,
- Fig. 3
- die Teile der Brennkraftmaschine gemäß Fig. 1 in Seitenansicht mit der im Schnitt
nach Linie III - III aus Fig. 2 dargestellten Jochplatte,
- Fig. 4
- die Teile der Brennkraftmaschine dargestellt wie in Fig. 1, jedoch mit am Kurbelgehäuse
angebauten Nebenaggregaten und mit angebauten Teilen der Motorteilkapselung.
[0011] In den Figuren sind als Teile einer Brennkraftmaschine, insbesondere Dieselmotors
für Nutzfahrzeuge, mit 1 ein Kurbelgehäuse, mit 2 eine Jochplatte und mit 3 eine Ölwanne
bezeichnet. Im entsprechend ausgebildeten Triebwerksbereich des Kurbelgehäuses 1 ist
eine nicht dargestellte Kurbelwelle mittels in Fig. 1 angedeuteter Lagerschilde 1/3
gelagert. Die hauptsächlich zur Versteifung des triebwerkseitigen Teils des Kurbelgehäuses
1 dienende Jochplatte 2 ist als Gußteil mit relativ großer Dicke und nach Art eines
Fachwerkrahmens ausgeführt. Zur Bildung des letzteren weist sie einen umlaufenden
Rand 4 auf, zwischen dessen Längsholmen 4/1, 4/2 sich verbindende, querversteifend
wirkende Querstege 5 mit einem vorzugsweise U-förmigen, zur Ölwanne 3 hin offenen
Querschnitt und zu den Anschlußbereichen hin aufgeweiteten, aufgefächerten Enden 5/1
erstrecken. Zwecks Erzielung hoher Biegesteifigkeit sowohl in vertikaler als auch
horizontaler Richtung bei gleichzeitig geringem Gewicht der Jochplatte 2 weisen deren
umlaufender Rand 4 und die Querstege 5 eine große Höhe im Vergleich zu ihrer Wandstärke
auf. Die relativ große Dicke der Jochplatte beträgt etwa 1/8 bis 1/20 der Höhe des
Kurbelgehäuses 1 und wird von Fall zu Fall auf den jeweiligen Motor abgestimmt. Die
größte Dicke der Jochplatte 2 ist im Bereich von deren umlaufendem Rand 4 gegeben,
in dessen Bereich die Jochplatte 2 mittels durchgehender Schrauben 6 (siehe Fig. 1)
mit dem Boden des Kurbelgehäuses 1 verbunden ist, und zwar unter Zwischenschaltung
einer an sich bekannten und nicht näher dargestellten Flüssigkeitsdichtung, die Scherkräfte
aufnimmt und es auch gestattet, daß hohe Abstützkräfte in Zug- und Druckrichtung aus
den Seitenwänden 1/1, 1/2 des Kurbelgehäuses 1 in die Jochplatte 2 übertragbar sind.
Durch die solchermaßen erhaltene Versteifung der Kurbelgehäuse-Seitenwände 1/1, 1/2
werden Schwingungen derselben unterdrückt und somit schon grundmotorseitig die Luftschallabstrahlung
nennenswert reduziert. Die Jochplatte 2 ist aufgrund ihrer Ausgestaltung und Dimensionierung
nach allen Richtungen steif und wird sich im Motorbetrieb unter dem Einfluß der aus
dem Kurbelgehäuse 1 eingeleiteten Kräfte und Momente nur unwesentlich verformen.
[0012] An der Unterseite der lochplatte 2 ist die vorzugsweise aus Sandwichblech hergestellte
Ölwanne 3 mit ihrem Flansch 3/1 unter Zwischenschaltung einer speziellen Weichstoffdichtung
7 angeschlossen und dort mittels Haltepratzen 10/1 sowie Schraubverbindungen 9 befestigt
(siehe Fig. 1).
[0013] Zwecks Reduzierung der Schallabstrahlung aus dem Bereich der Ölwanne 3 ist letztere
außen von einer geringfügig beabstandeten und im wesentlichen konturengleich angepaßten
Überwanne 8 überdeckt (siehe Fig. 4). Letztere besteht vorzugsweise aus lärmdämmendem
Sandwichblech. Ihr Abstand zur Ölwanne 3 ist aus Gründen einer reduzierten, von letzter
ausgehenden Luftschallanregung so groß, das sie nur noch geringe Schallanregungen
verursacht. Die Überwanne 8 ist, wie aus Fig. 4 ersichtlich, an einigen wenigen Punkten,
vorzugsweise vier, körperschallisoliert unten an der Jochplatte 2 angeschlossen, wofür
einige der entsprechend ausgebildeten Schraubverbindungen 9 herangezogen sind und
an diesen körperschallisolierende Elemente 10/2 zwischengeschaltet sind.
[0014] Es ist denkbar, den Zwischenraum 11 zwischen Ölwanne 3 und Überwanne 8 zwecks zusätzlicher
Schalldämmung auszufüllen, z.B. durch Ausschäumen mit geeignetem Kunststoff oder durch
Einlegen von vorgeformten Dämmatten.
[0015] Zwecks weiterer Eindämmung der motorseitigen Schallabstrahlung ist entlang jeder
der beiden Längsseiten des Kurbelgehäuses 1 eine Schalldämmplatte 12, 13 vorgesehen,
die jeweils vorzugsweise aus lärmdämmenden Sandwichblech bestehen, in einem gewissen,
jedoch geringen Abstand der seitlichen Kurbelgehäuse- und Jochplatten-Kontur folgen,
oben bis reichlich über das Triebwerk etwa bis halbe Höhe Kurbelgehäuse 1 und unten
bis unter die Jochplatte 2 reichen, letzteres soweit, daß auch die Anschlußelemente
9 von Überwanne 8 und Ölwanne 3 überdeckt sind. Jede der beiden Schalldämmplatten
12, 13 weist außerdem im Bereich seitlich am Kurbelgehäuse angeflanschter angetriebener
Nebenaggregate 14, wie Einspritzpumpe, Luftpresser, Turbolader, Wasserpumpe und dergleichen,
eine seitliche Ausbuchtung 15 auf, die in Verbindung mit der Kurbelgehäuse-Außenwand
einen nach oben offenen, aber nach unten geschlossenen Raum 16 begrenzt, in dem zumindest
der Triebwerksbereich der angetriebenen Nebenaggregate 14 aufgenommen und so deren
Schallabstrahlung zur Seite und nach unten weitgehend eingedämmt ist. Jede der beiden
seitlichen Schalldämmplatten 12, 13 ist an wenigen Punkten, vorzugsweise vier, davon
zwei oben und zwei unten, über körperschallisolierte Schraubverbindungen 17 am Kurbelgehäuse
1 (oben) und der Jochplatte 2 (unten) angeschlossen. Die Höhe der beiden Schalldämmplatten
12, 13 wird generell so bemessen, daß einerseits die gewünschte Lärmreduzierung erfüllt
wird, andererseits aber die nötige Zugänglichkeit zu Motorperipherieteilen gewährleistet
ist. Wo nötig, können die Schalldämmplatten 12, 13 durch körperschallisolierte Deckel
verschlossene Durchbrüche / Öffnungen haben, um die Zugänglichkeit zu besagten Motorperipherieteilen
sicherzustellen.
[0016] Der Zwischenraum 18 zwischen den beiden Schalldämmplatten 12, 13 und Kurbelgehäuse
1 sowie Jochplatte 2 kann nach oben und unten hin durch zwischengeklemmte elastische
Drahtleisten abgeschlossen oder insgesamt durch Schalldämmungsmaterial, z.B. geschäumten
Kunststoff oder durch vorgeformte Dämmatten, ausgefüllt sein. Auch im Bereich der
Ausbuchtungen 15 können die Schalldämmplatten 12, 12 - wie aus Fig. 4 ersichtlich
- innen mit Schalldämmaterial 19 ausgekleidet sein, was die Lärmabstrahlung von unten
nach oben zwischen Kapsel und Triebwerksbereich reduziert.
[0017] Durch eine solche, wie vorbeschriebene Ausgestaltung und Zuordnung von Schalldämmitteln
(Jochplatte 2, Überwanne 8, Schalldämmplatten 12, 13) zum Grundmotor, ist dieser zur
Seite hin und nach unten bzw. nach oben nahezu vollständig schallisoliert.
[0018] Die Schallabstrahlung einer solchermaßen schon lärmreduzierten, teilgekapselten Brennkraftmaschine
ist noch stärker reduzierbar, wenn man sie in ein Nutzfahrzeug, insbesondere Lkw,
in der Weise einbaut, daß sie zwischen den beiden fahrgestellseitigen Längsträgern
gelagert und oben und seitlich durch eine sogenannte Rahmen-Kapsel überdeckt ist.
Diese besteht aus dem mit Schallabsorptionsmaterial ausgekleideten fahrerhausbodenseitigem
Dom und zwei seitlichen Schürzen, die den relativ großen Höhenabstand zwischen Rahmen-Längsträgern
und Fahrerhausboden überbrücken, entweder am Fahrerhausboden, dort bevorzugt an den
Bodenträgern, oder an den Rahmen-Längsträgern, dort oben oder seitlich befestigt sind
und sich mit dem dieser Befestigungsstelle gegenüberliegendem Ende elastisch nachgiebig
am dortigen Fahrzeugteil - Rahmen-Längsträger oder Fahrerhausboden - anschmiegen.
Dabei kann der der Befestigung dienende Teil jeder Schürze in sich starr und nur im
anderen Teil elastisch, gegebenenfalls aus anderem Material, gebildet sein. Zumindest
der starre Teil jeder Schürze ist innen mit Schallabsorptionsmaterial versehen. Solchermaßen
ist die Schallabstrahlung der oben nicht selbst motorseitig gekapselten Brennkraftmaschine
trotzdem nach oben und zur Seite hin eingedämmt. Da die teilgekapselte Brennkraftmaschine
mit den oberen Bereichen ihrer beiden seitlichen Schalldämmplatten 12, 13 in Höhe
der beiden fahrgestellseitigen Rahmen-Längsträger vorzugsweise bis deren Oberkante
reichend angeordnet ist, verbleibt somit nur noch ein geringer Freiraum, aus dem Schall
nach unten zur Fahrbahn hin austreten könnte. Aber auch dieses ist unterbindbar, indem
man diese Freiräume zwischen teilgekapselter Brennkraftmaschine und den beiden Rahmen-Längsträgern
durch entsprechende elastisch nachgiebige Abdeckelemente, z.B. längsgewellte Matten,
abdeckt.
1. Teilgekapselte Brennkraftmaschine für Nutzfahrzeuge, insbesondere Frontlenker-Lastkraftwagen,
bei der mehrere Kapselteile die schalldämmende Teilkapselung bilden, die die Ölwanne
vollständig und das Kurbelgehäuse teilweise bis wenigstens über den Bereich der Kurbelwelle
überdecken, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:
a) die Brennkraftmaschine weist als schwingungsreduzierendes Basiselement eine als
Gußteil mit relativ großer Dicke und nach Art eines Fachwerkrahmens gestaltete Jochplatte
(2) auf,
b) an der Jochplatte (2) ist oben das Kurbelgehäuse (1) und unten körperschallisoliert
die Ölwanne (3) zusammen mit einer sie mit Abstand übergreifenden, Teil der Kapselung
bildenden Überwanne (8) befestigt,
c) an jeder der Brennkraftmaschinen-Längsseiten ist eine ein Teil der Kapselung bildende
Schalldämmplatte (12, 13) angeordnet,
d) jede der beiden Schalldämmplatten (12, 13) ist mit Abstand im wesentlichen der
Kontur des Kurbelgehäuses (1) sowie der Außenkontur der Jochplatte folgend ausgebildet
und bis unterhalb letzterer heruntergezogen sowie mittels weniger körperschallisolierender
Schraubverbindungen oben am Kurbelgehäuse (1) und unten an der vorstehenden Jochplatten-Kontur
befestigt, und
e) jede der beiden Schalldämmplatten (12, 13) weist im Bereich seitlich am Kurbelgehäuse
angeflanschter, angetriebener Nebenaggregate, wie Einspritzpumpe, Luftpresser, Turbolader,
Wasserpumpe und dergleichen, wenigstens eine seitliche Ausbuchtung (15) auf, in welchem
so begrenzten, nach oben offenen Raum (16) die besagten Nebenaggregate mit zumindest
ihrem Triebwerksbereich eintauchend teilschallgedämmt überdeckt sind.
2. Teilgekapselte Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
gegossene Jochplatte (2) einen umlaufenden Rand (4) aufweist, zwischen dessen Längsholmen
(4/1, 4/2) sich verbindende, querversteifend wirkende Querstege (5) mit einem vorzugsweise
U-förmigen, zur Ölwanne (3) hin offenen Querschnitt und zu den Anschlußbereichen hin
aufgeweiteten, aufgefächerten Enden (5/1) erstrecken, wobei die wirksame Dicke der
Jochplatte (2) etwa 1/8 bis 1/20 der Höhe des Kurbelgehäuses (1) beträgt und im Bereich
des umlaufenden Randes (4) gegeben ist, in dessen Bereich die Jochplatte (2) mittels
durchgehender Schrauben (6) mit dem Boden des Kurbelgehäuses (1) verbunden ist, und
zwar unter Zwischenschaltung einer hohe Abstützkräfte in Zug- und Druckrichtung zulassenden
sowie Scherkräfte aufnehmenden Flüssigkeitsdichtung.
3. Teilgekapselte Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Ölwanne (3) mit ihrem Flansch (3/1) unter Zwischenschaltung einer Weichstoffdichtung
(7) an der Unterseite der Jochplatte (2) angeschlossen und zusammen mit der sie übergreifenden
Überwanne (8) unter Zwischenschaltung von Haltepratzen (10/1) und körperschallisolierenden
Elementen (10/2) über Schraubverbindungen (9) mit der Jochplatte (2) verbunden ist.
4. Teilgekapselte Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 und 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Überwanne (8) die Ölwanne (3) mit im wesentlichen gleichbleibendem Abstand
konturengleich übergreift.
5. Teilgekapselte Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Zwischenraum (11) zwischen Ölwanne (3) und vorzugsweise aus Sandwichblech geformter
Überwanne (8) mit zusätzlichem Schalldämmungsmaterial ausgefüllt ist, beispielsweise
durch Ausschäumen mit geeignetem Kunststoff oder durch vorgeformte Dämmatten.
6. Teilgekapselte Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
vorzugsweise aus Sandwichblech geformten seitlichen Schalldämmplatten (12, 13) in
einem gewissen, jedoch geringen Abstand der seitlichen Kurbelgehäuse- und Jochplatten-Kontur
folgen, oben bis reichlich über das Triebwerk (Kurbelwelle) der Brennkraftmaschine
etwa bis halbe Höhe Kurbelgehäuse (1) und nach unten bis unter die Jochplatte (2)
reichen, soweit, daß auch die Anschlußelemente (9) von Überwanne (8) und Ölwanne (3)
seitlich überdeckt sind.
7. Teilgekapselte Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede
der beiden seitlichen Schalldämmplatten (12, 13) an möglichst wenigen, vorzugsweise
nur vier Punkten, davon zwei oben und zwei unten, über körperschallisolierte Schraubverbindungen
(17) am Kurbelgehäuse (1) und der Jochplatte (2) befestigt ist.
8. Teilgekapselte Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
Zwischenraum (18) zwischen jeder der beiden seitlichen Schalldämmplatten (12, 13)
und Kurbelgehäuse (1) sowie Jochplatte (2) nach oben und unten durch zwischengeklemmte
elastische Dichtleisten verschlossen ist.
9. Teilgekapselte Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
Zwischenraum (18) zwischen jeder der beiden seitlichen Schalldämmplatten (12, 13)
und Kurbelgehäuse (1) sowie Jochplatte (2) vollständig durch zusätzliches Schalldämmungsmaterial
ausgefüllt ist, z.B. durch Ausschäumen mit geeignetem Kunststoff oder durch vorgeformte
Dämmatten.
10. Teilgekapselte Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch deren Verwendung
in einem Frontlenker-Lastkraftwagen in Kombination mit einer dort vorgesehenen Rahmen-Teilkapsel,
die aus dem mit Schallabsorptionsmaterial ausgekleideten fahrerhausbodenseitigen Dom
und zwei seitlichen Schürzen besteht, die den relativ großen Höhenabstand zwischen
den fahrgestellseitigen Rahmen-Längsträgern und Fahrerhausboden überbrücken, entweder
am Fahrerhausboden, dort bevorzugt an den Bodenträgern, oder an den Rahmen-Längsträgern,
dort oben oder seitlich befestigt sind und sich mit dem dieser Befestigungsstelle
gegenüberliegendem Ende elastisch nachgiebig am dortigen Fahrzeugteil - Rahmen-Längsträger
oder Fahrerhausboden - anschmiegen, wobei der der Befestigung dienende Teil jeder
Schürze in sich starr und nur im anderen Teil elastisch, gegebenenfalls aus anderem
Material, gebildet sein kann, und zumindest der starre Teil jeder Schürze innen mit
Schallabsorptionsmaterial verkleidet ist.