DE4305281C1 - Kolbenkraft- oder Arbeitsmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolben- oder Arbeitsmaschine, an der ein flüssig­ keitsdichter Ventildeckel flüssigkeitsdicht festgelegt ist.

Eine solche Maschine ist aus der DE-PS 37 30 817 bekannt. Der Ventildeckel und die Saugrohranlage bilden dabei eine Baueinheit, wobei diese Baueinheit schwingungsentkoppelt auf dem Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine montiert ist. Die Schwingungsentkopplung wird durch eine Dichtung aus ela­ stomerem Werkstoff einerseits und eine federnde Abstützung des Ventil­ deckels gegenüber den Befestigungsschrauben andererseits bedingt. Durch diese Ausgestaltung soll eine deutliche Geräuschabsenkung der Verbren­ nungskraftmaschine bewirkt werden. Dabei ist allerdings zu beachten, daß die Geräusche des Ventiltriebs während der bestimmungsgemäßen Verwendung der Verbrennungskraftmaschine einen nicht vernachlässigbaren Teil der Ge­ samtgeräuschentwicklung ausmachen. Durch die Zylinderkopfhaube der vor­ bekannten Verbrennungskraftmaschine werden die Geräusches des Ventil­ triebs nur unzureichend verringert.

Aus der DE-OS 29 19 038 ist eine Abdeckhaube für einen Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors bekannt, die doppelwandig ausgebildet ist und aus Blech bestehen. Die beiden Wandungen sind im wesentlichen übereinstim­ mend ausgebildet und durch elastomere Abstandhalter unter Vermeidung ei­ ner unmittelbaren Berührung schwingungsentkoppelt miteinander verbunden. Die beiden Wandungsbleche weisen bevorzugt Sicken auf, die den Abstand der Wandungsbleche zueinander im Sickenbereich gegenüber ihrem Abstand in benachbarten Bereichen verändern und Labyrinthe bilden. Der von den bei­ den Wandungsblechen umschlossene Raum ist strömungsleitend mit dem Raum, in dem der Ventiltrieb angeordnet ist, verbunden. Durch die Belüftungsöffnungen des relativ inneren Wandungsblechs können Entlüftungsgase in den Zwischenraum zwischen den Wandungsblechen eindringen, um dort von Ölbestandteilen gereinigt zu werden. Um eine derartige Reinigung zu bewirken sind die durch die Sicken bedingten Querschnittsveränderungen und Labyrinthe vorgesehen, wobei der Zwischenraum zwischen den beiden Wandungsblechen zumindest teilweise mit Stahlwolle ausgefüllt sein kann. Das aus den Entlüftungsgasen abgeschiedene Öl, das sich innerhalb des Zwischenraums niedergeschlagen hat, wird anschließend zurück in den Ölraum des Motors geleitet. Die in den Zwischenraum zwischen den beiden Wandungsblechen eingeleitete Strömung wird mehrfach umgelenkt, um eine effizientere Ölabscheidung zu bewirken. Das Öl wird anschließend dem Ölraum des Motors wieder zugeführt.

Aus dem DE-GM 70 17 466 ist ein Motor mit einer Zylinderkopfdeckelhaube bekannt, die auf der dem Ventiltrieb abgewandten Seite des aus einem metallischen Werkstoff bestehenden Zylinderkopfdeckels angeordnet ist. Die Zylinderkopfdeckelhaube kann beispielsweise direkt auf dem metallischen Zylinderkopfdeckel befestigt werden, beispielsweise unter Zwischenschaltung einer Klebeschicht. Nach einer anderen Ausgestaltung können zwischen der Haube und dem Deckel Abstandhalter vorgesehen sein, so daß sich eine Sandwich-Bauweise ergibt. Die Luftschallabsorption eines derart kombinierten Bauteils ist wenig befriedigend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kolbenkraft- oder Arbeitsmaschine derart weiter zu entwickeln, daß Geräusche, die durch den Ventiltrieb bedingt sind, wesentlich reduziert werden.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, daß an dem Ventil­ deckel innenseitig zumindest in einem Teilbereich ein Helmholtz-Resonator festgelegt ist, der auf seiner der Schallquelle zugewandten Oberfläche mit zumindest einer Ausnehmung versehen ist. Bei einem Helmholtz-Resonator handelt es sich um ein luftschallabsorbierendes Formteil, wobei in Abhängig­ keit von der Größe des Raums, der durch den Helmholtz-Resonator um­ schlossen ist und der Größe der Öffnung auf der dem Schall zugewandten Seite, unterschiedliche Frequenzen des Schalls absorbiert werden können. Bevorzugt gelangen mehrere, unterschiedlich große Helmholtz-Resonatoren zur Anwendung, die die Innenseite des Ventildeckels, der dem Ventiltrieb zu­ gewandt ist, überdecken. Die Abstimmung der Resonatoren ist nicht Gegen­ stand der vorliegenden Erfindung, da die Ausgestaltung aufgrund der Helm­ holtz-Formel und die Anordnung der Helmholtz-Resonatoren dem Fachmann geläufig sind.

Der vom Ventiltrieb abgestrahlte Luftschall soll durch den erfindungsgemäßen Ventildeckel in einem den Anforderungen angepaßten Frequenzbereich mög­ lichst weitgehend absorbiert werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung kann der Helmholtz-Resonator aus einer tiefgezogenen Folie bestehen. Diese Ausgestaltung ist in festigungs­ technischer Hinsicht besonders vorteilhaft, da die Helmholtz-Resonatoren bei­ spielsweise durch ein einfaches Vakuum-Verfahren hergestellt werden kön­ nen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können die Folie und der Ventildeckel aus einem artverwandten oder identischen Werkstoff bestehen. Als Werkstoff gelangt bevorzugt temperaturbeständiger Kunststoff zur An­ wendung. Eine Beaufschlagung der Helmholtz-Resonatoren mit Wärme und/oder Öl hat bei Verwendung eines derartigen Werkstoffs keinen negati­ ven Einfluß auf die Gebrauchseigenschaften des Bauteils. Außerdem ist die Wiederverwertbarkeit eines Bauteils aus artverwandten oder identischen Werkstoffen problemlos möglich.

Die Folie und der Ventildeckel können in einem Abstand voneinander aufwei­ senden Flächenbereichen aneinander festgelegt sein. Die Festlegung der bei­ den Teile kann beispielsweise durch Kleben oder Schweißen erfolgen, wobei die dadurch gebildete Sandwichkonstruktion eine hohe Steifigkeit des Ventil­ deckels und der Folie bedingt. Die hohe Steifigkeit bewirkt eine bessere Dämmung des Luftschalls und durch die hohe Eigensteifigkeit kann eine opti­ male Entkopplung zwischen dem Ventildeckel und dem Zylinderkopf gewähr­ leistet werden. Schwingungsentkoppelte Befestigungen sind aus dem Stand der Technik vielfältig bekannt. Durch die mit Abstand benachbarte Befesti­ gung von Folie und Ventildeckel kann das zur Schallabsorption benötigte wirksame Volumen bedarfsweise vergrößert werden und der Frequenzbereich, in dem der Schall vom Ventiltrieb abgestrahlt wird, besser den jeweiligen Gegebenheiten des Anwendungsfalles angepaßt werden.

Die Folie kann dem Ventildeckel in Teilbereichen unter Freilassung eines Spaltes von kapillaraktiver Enge benachbart zugeordnet sein. Tritt beispiels­ weise Spritzöl, das vom Ventiltrieb aufgewirbelt wird, durch die in Richtung des Schalls geöffneten Ausnehmungen der Helmholtz-Resonatoren in den Zwischenbereich zwischen Ventildeckel und Folie ein, kann dieses in den Be­ reichen kapillaraktiver Enge vorübergehend aufgenommen und dadurch aus dem zur Schallabsorption wirksamen Bereich des Helmholtz-Resonators ent­ fernt werden. Durch diese Ausgestaltung kann einer Volumenveränderung in­ nerhalb der Helmholtz-Resonatoren während der bestimmungsgemäßen Ver­ wendung vorgebeugt werden und gleichbleibende Gebrauchseigenschaften während einer langen Gebrauchsdauer sind dadurch bedingt.

Zur Verringerung des von dem Ventiltrieb abgestrahlten Schalls über einen breiten Frequenzbereich kann der Ventildeckel zumindest zwei Helm­ holtz-Resonatoren einer voneinander abweichenden Tiefe aufweisen. Bevor­ zugt gelangen derart ausgestaltete Helmholtz-Resonatoren zur Anwendung, daß sich einer Reduzierung des Schalls in einem breiten Frequenzbereich er­ gibt. Die Helmholtz-Resonatoren sind auf der Innenseite des Ventildeckels be­ vorzugt flächendeckend angeordnet. Die einander benachbarten Helmholtz-Resonatoren sind unterschiedlich ausgestaltet, um eine gegenseitige, negative Beeinflussung benachbarter gleich großer Helmholtz-Resonatoren in ihrem Wirkungsbereich zu verhindern.

Der Helmholtz-Resonator kann mit zumindest einer Drainageöffnung versehen sein. Die Drainageöffnung kann beispielsweise durch den Abstand zwischen dem Ventildeckel und der Folie des Helmholtz-Resonators gebildet sein. Durch die Drainageöffnungen kann in dem Zwischenraum zwischen dem Ventildeckel und der Folie des Holmholtz-Resonators eingetretenes Spritzöl aus diesem Bereich abgeleitet werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführugsbeispiel der Erfindung gezeigt.

In der einzigen Figur ist ein Ventildeckel 1 gezeigt, der auf einer hier nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist. Der Ventildeckel 1, der in diesem Ausführungsbeispiel symmetrisch gestaltet ist, gelangt zur Geräuschreduzierung einer Verbrennungskraftmaschine zur Anwendung, die einen Zylinderkopf umfaßt, in dem ein Ventiltrieb angeordnet ist. Der Ventildeckel 1 weist auf der der Verbrennungskraftmaschine zugewandten Seite eine Vielzahl von Helmholtz-Resonatoren 2 auf, die durch den Hohlraum zwischen dem Ventildeckel 1 und der Folie 3 gebildet sind. Der Ventildeckel 1 und die Folie 3 bestehen in diesem Ausführungsbeispiel aus einem identischen, polymerem Werkstoff. Der Ventildeckel 1 und die Folie 3 sind im Bereich von Befestigungsnoppen 8 miteinander verklebt. Die Folie 3, die herstellungsbedingt selbsttragend ist, bewirkt nach ihrer Verklebung mit dem Ventildeckel 1 durch die entstandene Sandwichkonstruktion eine hohe Steifigkeit. Eine Befestigung des hier dargestellten Ventldeckels 1 kann beispielsweise unter Zwischenschaltung einer Ventildeckeldichtung direkt auf dem Zylinderkopf erfolgen oder schwingungsentkoppelt. Die Helmholtz-Resonatoren 2 sind innerhalb des Ventildeckels 1 derart angeordnet, daß sie einander in ihrer Wirkungsweise nicht negativ beeinflussen. Die Befestigungsnoppen bewirken, daß die Flächenbereiche 4, 5 von Folie 3 und Ventildeckel 1 einander mit Abstand benachbart zugeordnet sind. Die Ausnehmungen 9 der Helm­ holtz-Resonatoren sind jeweils in ihre Größe an das Volumen und die zu ab­ sorbierende Frequenz des Schalls angepaßt, wobei ihr Durchmesser in der Praxis bevorzugt 2,5 bis 6 mm beträgt. Durch den Spalt 6, der durch die Flä­ chenbereiche 4, 5 begrenzt wird, kann in die Helmholtz-Resonatoren 2 ein­ gedrungenes Spritzöl an dem Befestigungsnoppen vorbei durch die Draina­ geöffnung 7 in Richtung des Zylinderkopfes abgeführt werden. Durch diese Maßnahme weisen die Helmholtz-Resonatoren 2 stets übereinstimmende Ge­ brauchseigenschaften auf.

Insbesondere in Verbindung mit einer schwingungsentkoppelten Befestigung des Ventildeckels 1 auf einer Verbrennungskraftmaschine kann eine erhebli­ che Geräuschreduzierung ventiltriebbedingter Geräusche erzielt werden.

Claims (7)

1. Kolbenkraft- oder Arbeitsmaschine, an der ein flüssigkeitsdichter Ven­ tildeckel (1) flüssigkeitsdicht festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Ventildeckel (1) innenseitig zumindest in einem Teilbereich ein Helmholtz-Resonator (2) festgelegt ist, der auf seiner der Schall­ quelle zugewandten Oberfläche mit zumindest einer Ausnehmung (9) versehen ist.

2. Kolbenkraft- oder Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Helmholtz-Resonator (2) aus einer tiefgezogenen Folie (3) besteht.

3. Kolbenkraft- oder Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (3) und der Ventildeckel (1) aus artverwandten Werkstoffen oder einem identischen Werkstoff bestehen.

4. Kolbenkraft- oder Arbeitsmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (3) und der Ventildeckel (1) in einen Abstand voneinander aufweisenden Flächenbereichen (4, 5) aneinander festgelegt.

5. Kolbenkraft- oder Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (3) dem Ventildeckel (1) in Teilbereichen unter Freilassung eines Spaltes von kapillaraktiver Enge benachbart zugeordnet ist.

6. Kolbenkraft- oder Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventildeckel (1) zumindest zwei Helmholtz-Resonatoren (2) einer voneinander abweichenden Tiefe aufweist.

7. Kolbenkraft- oder Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Helmholtz-Resonator (2) mit zumindest einer Drainageöffnung (7) versehen ist.