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Die Erfindung betrifft eine Befestigungsvorrichtung zum Verbinden einer Abgasanlagenkomponente mit einer Fahrzeugkarosserie sowie eine Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug.
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Beim Betrieb einer Brennkraftmaschine entsteht Abgas, das über eine Abgasanlage zielgerichtet entsorgt und abgeleitet werden muss. Die Brennkraftmaschine erzeugt zudem Schwingungen, die auf die Abgasanlage übergehen können und deren weitere Übertragung auf die Fahrzeugkarosserie unerwünscht ist. Zur Vermeidung eine solchen Schwingungsübertragung ist es bekannt, insbesondere die Abgasanlage mittels elastischer Dämpfungselemente an der Fahrzeugkarosserie aufzuhängen.
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Die bekannten Aufhängungs- bzw. Befestigungsvorrichtungen für Abgasanlagen stellen üblicherweise eine sichere Befestigung und zugleich Schwingungsentkopplung für den allgemeinen Gebrauch eines Fahrzeugs und dessen Normalbetrieb dar. In besonderen Situationen jedoch, etwa beim Überfahren eines Hindernisses, kann eine Komponente der Abgasanlage, wie etwa ein Schalldämpfer oder ein Unterbodenkatalysator, den Boden bzw. das Hindernis kontaktieren, wodurch zusätzliche Kräfte, beispielsweise Zugkräfte, an der Komponente wirken können. Dies kann zum Auskoppeln bzw. Ausknüpfen von Komponenten der Abgasanlage aus deren zugeordneten Dämpfungselementen bzw. zur Zerstörung der Dämpfungselemente führen. Die Kräfte wirken insbesondere in Fahrzeuglängsrichtung, so dass die Anforderungen an die Befestigungsvorrichtung, insbesondere an die elastischen Dämpfungselemente, in dieser Richtung steigen.
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DE 11 2006 002 536 B4 beschreibt einen Isolator, enthaltend: einen elastomeren Körper; einen ersten Teil zum Anbringen des elastomeren Körpers an einem ersten Bauteil; einen zweiten Teil zum Anbringen des elastomeren Körpers an einem zweiten Bauteil, wobei der elastomere Körper einen ersten ringförmigen Hohlraum bildet, welcher sich in die elastomere Muffe von einer ersten Seite her erstreckt; der elastomere Körper einen zweiten ringförmigen Hohlraum bildet, der sich in die elastomere Muffe von einer zweiten Seite hinein erstreckt, die der ersten Seite gegenüberliegt; und wobei der erste ringförmige Hohlraum den zweiten ringförmigen Hohlraum um eine spezifische Überlappung überlappt.
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DE 10 2010 003 789 A1 beschreibt ein elastisches Lager, das insbesondere zur Aufhängung einer Abgasanlage an einem Karosserieboden eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, aufweisend eine Grundplatte zur ortsfesten Montage, die zwei Ausnehmungen, welche den Durchtritt von Befestigungselementen für das Lager ermöglichen, umfasst, einen Federkörper aus Elastomerwerkstoff, der sich an der Grundplatte abstützt und seinerseits eine Buchse für einen Lagerbolzen abstützt, und eine schlaufenförmige Verliersicherung, die in einer Hauptebene des elastischen Lagers den Federkörper umschließt und sich durch die Grundplatte hindurch erstreckt.
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WO 2018/ 038 302 A1 beschreibt einen Aufhängergummi, der ein an der Bodenfläche eines Fahrzeugs vorgesehenes Abgasrohr an einer Fahrzeugkarosserie befestigt und die Verformung des Aufhängers aufgrund eines Aufpralls während der Fahrt verhindert und außerdem die im Auspuff erzeugten Schwingungen effizient isoliert.
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DE 11 2009 000 528 B4 beschreibt einen Isolator, umfassend: einen elastomeren Körper, ein äußeres Strukturbauteil, das an dem elastomeren Körper befestigt ist, wobei das äußere Strukturbauteil einen sich radial erstreckenden Flansch aufweist, und ein inneres Strukturbauteil, das an dem elastomeren Körper befestigt ist, wobei das innere Strukturbauteil einen sich axial erstreckenden Zylinder und einen sich radial erstreckenden Flansch, der sich radial auswärts von dem sich axial erstreckenden Zylinder des inneren Strukturbauteils erstreckt, aufweist, wobei der elastomere Körper eine Schernabe bestimmt, die sich zwischen dem äußeren Strukturbauteil und dem inneren Strukturbauteil erstreckt, wobei der sich radial erstreckende Flansch des inneren Strukturbauteils dem sich radial erstreckenden Flansch des äußeren Strukturbauteils axial gegenüber liegt, und die Schernabe an dem sich radial erstreckenden Flansch des inneren Strukturbauteils und dem sich radial erstreckenden Flansch des äußeren Strukturbauteils geklebt ist, wobei das äußere Strukturbauteil einen sich axial erstreckenden Zylinder umfasst, wobei sich der radial erstreckende Flansch des äußeren Strukturbauteils radial von dem sich axial erstreckenden Zylinder des äußeren Strukturbauteils nach außen erstreckt, wobei sich der axiale Zylinder des inneren Strukturbauteils vollständig durch eine durch den axialen Zylinder des äußeren Strukturbauteils gebildete Öffnung hindurch erstreckt.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Befestigungsvorrichtung zum Verbinden einer Abgasanlagenkomponente mit einer Fahrzeugkarosserie zu schaffen, die den oben beschriebenen Belastungen bzw. Kräften stand hält und eine deutlich erhöhte Sicherheit gegen ein Ausknüpfen der befestigten Komponente aufweist.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Befestigungsvorrichtung zum Verbinden einer Abgasanlagenkomponente mit einer Fahrzeugkarosserie bereitgestellt, aufweisend: eine Halterung zur Befestigung an die Fahrzeugkarosserie, und ein mit der Halterung verbundenes Elastomerelement, wobei das Elastomerelement eine Anschlussausnehmung aufweist, in die ein aufgeweiteter Endbereich eines Halteelements der Abgasanlagenkomponente einknüpfbar ist, so dass ein die Anschlussausnehmung definierender Anschlussbereich des Elastomerelements den aufgeweiteten Endbereich des Halteelements in einer Einknüpfrichtung zumindest abschnittsweise hinterschneidet, wobei die Befestigungsvorrichtung eine Versteifungsstruktur aufweist, die den Anschlussbereich des Elastomerelements versteift, um ein Ausknüpfen des aufgeweiteten Endbereichs des Halteelements zu erschweren, und wobei die Versteifungsstruktur eine Versteifungshülse ist, die um die Anschlussausnehmung herum angeordnet ist, und die einen Längsschlitz aufweist, der zumindest an einem in Einknüpfrichtung vorderen Ende der Versteifungshülse offen ist.
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Vorteilhafterweise wird durch die oben beschriebene Konfiguration die Sicherheit gegen ein Ausknüpfen des Halteelements der Abgasanlangenkomponente deutlich erhöht. Insbesondere kann durch die Versteifungsstruktur verhindert bzw. erschwert werden, dass sich der Anschlussbereich des Elastomerelements unter Belastung durch das Haltelement derart verformt, dass der Hinterschnitt des Elastomerelements gegenüber dem aufgeweiteten Endbereich des Haltelements überwunden wird und das Halteelement ausgeknüpft wird bzw. aus der Anschlussausnehmung herausverlagert wird. In anderen Worten kann die Versteifungsstruktur ein elastisches Aufpilzen des Elastomerelements verhindern bzw. erschweren, wenn das Haltelement entgegen der Einknüpfrichtung eine Belastung erfährt.
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Die Befestigungsvorrichtung ist derart gebildet, dass eine Abgasanlagenkomponente mit der Fahrzeugkarosserie mittels des schwingungsdämpfenden Elastomerelements verbunden werden kann. Unter Abgasanlagenkomponente können dabei grundsätzlich Komponenten einer Abgasanlage, wie etwa ein Katalysator, insbesondere ein Unterbodenkatalysator, ein Partikelfilter, ein SCR Katalysator, ein Vorschalldämpfer, ein Mittelschalldämpfer, und/oder ein Nachschalldämpfer, sowie außerdem ein Krümmer, ein Hosenrohr, ein Endrohr, sowie andere verbindende Rohrstücke, verstanden werden. Auch andere, hier nicht genannte Bauteile einer Abgasanlage können, im Rahmen dieser Anmeldung, unter dem Begriff „Abgasanlangenkomponente“ zusammengefasst sein.
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Mit „Fahrzeugkarosserie“ kann beispielsweise auch ein Element der Fahrzeugkarosserie gemeint sein, wie der Vorderachshilfsrahmen bzw. der Fahrschemel des Fahrzeugs. Mit dem Begriff „Verbinden“ kann, im Rahmen dieser Anmeldung, ein dauerhaftes, ein wieder lösbares, oder ein bedingt lösbares Zusammenfügen der einzelnen Elemente der Befestigungsvorrichtung und/oder der Fahrzeugkarosserie gemeint sein. Dabei können auch sogenannte formlose Stoffe, wie etwa Klebstoff, flüssiges Lot, oder Schweiß- bzw. Schweißzusatzwerkstoffe Anwendung finden.
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Die Abgasanlagenkomponente kann zum Verbinden mit der Befestigungsvorrichtung ein, zwei oder mehr Halteelemente aufweisen, die mit der Befestigungsvorrichtung verbunden werden können. Entsprechend kann die Befestigungsvorrichtung ein, zwei oder mehr Elastomerelemente aufweisen. Es können auch ein oder mehrere Elastomerelemente mit jeweils mehreren Anschlussausnehmungen vorgesehen sein. Das Halteelement kann in einer länglichen Form, etwa als zylinderförmiges Hohlrohr, gebildet sein. Grundsätzlich kommen jedoch auch Rohre oder Stifte aus Vollmaterial in Betracht. Die Formgebung des Halteelements kann, im Querschnitt betrachtet, sowohl rund als auch rechteckig, elliptisch oder in einer geeigneten anderen Form sein. Das Halteelement kann mit zwei Enden gebildet sein, wobei ein Ende mit der Abgasanlagenkomponente verbunden ist. Das Halteelement kann an seinem anderen Ende den aufgeweiteten Endbereich aufweisen. Der aufgeweitete Endbereich des Halteelements kann auch als „endständige Aufweitung“ bezeichnet werden. Der aufgeweitete Endbereich kann etwa der Form eines Kegelstumpfes oder in etwa der Form einer Pilzkappe ähneln, aufweisend einen weiten Bereich der sich hin zu einem schmalen Bereich verjüngt. Der weite Bereich des aufgeweiteten Endbereichs kann der Abgasanlagenkomponente zugewandt sein, wohingegen der schmalere Bereich des aufgeweiteten Endbereichs endständig und der Abgasanlagenkomponente abgewandt sein kann. Hierdurch kann ein Einführen bzw. Einknüpfen des Halteelements vereinfacht und ein Herausziehen bzw. Ausknüpfen des Haltelements erschwert werden. Zwischen den beiden Enden des Halteelements, also zwischen der endständigen Aufweitung und dem mit der Abgasanlagenkomponente verbundenen Ende, kann das Halteelement eine weitere, intermediäre Aufweitung aufweisen. Der Abstand zwischen der endständigen Aufweitung und der intermediären Aufweitung kann einer Wandstärke des Elastomerelements der Befestigungsvorrichtung im Anschlussbereich entsprechen, so dass nach einem Einknüpfen des Halteelements in das Elastomerelement das Elastomerelement passgenau zwischen dem aufgeweiteten Endbereich und der intermediären Aufweitung angeordnet ist. Der aufgeweitete Endbereich und die intermediäre Aufweitung können einen Durchmesser aufweisen der größer ist als der Durchmesser der Anschlussausnehmung in einem unverformten Zustand. Der Durchmesser des aufgeweiteten Endbereichs und der intermediären Aufweitung kann gleich oder auch voneinander abweichend sein.
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Die Bauteile der Befestigungsvorrichtung umfassen insbesondere die Halterung, mindestens ein mit der Halterung verbundenes Elastomerelement, sowie eine Versteifungsstruktur, die den Anschlussbereich versteift, wobei auch die darin gebildete Anschlussausnehmung versteift sein kann.
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Die Halterung ist dazu gebildet, an der Fahrzeugkarosserie befestigbar bzw. mit der Fahrzeugkarosserie verbindbar zu sein. Zum Befestigen kann die Halterung beispielhaft am Vorderachshilfsrahmen angeschweißt, angelötet, angenietet, angeschraubt, oder mittels anderer lösbarer oder unlösbarer Fügeverfahren fixiert bzw. angebracht sein.
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Die Halterung kann als im Wesentlichen flächiges Bauteil gebildet sein, kann jedoch auch zumindest abschnittsweise räumliche Ausdehnungen aufweisen. Die Halterung kann auch als ein dreidimensionales Strukturbauteil ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann die Halterung jedwede geeignete geometrische Form aufweisen. Insbesondere kann die Halterung umlaufend einen gebogenen und/oder geknickten Bereich aufweisen. Die Halterung kann ferner eine oder mehrere Sicken oder andere Versteifungsstrukturen aufweisen. Die Halterung kann mindestens eine Bohrung und/oder mindestens eine Ausnehmung und/oder mindestens einen Schlitz zum Befestigen der Halterung an die Fahrzeugkarosserie aufweisen.
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Die Halterung kann durch Umformen eines Metallblechs ausgebildet werden. Als Material für die Halterung kommt jedoch jedes geeignete Material wie Metall oder Kunststoff in Betracht. Grundsätzlich ist auch der Einsatz eines Verbundstoffes möglich. Die Halterung kann grundsätzlich auch als eine Kombination unterschiedlicher Werkstoffe gebildet sein.
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Mit der Halterung können ein, zwei oder aber auch mehr Elastomerelemente verbunden sein. Die Halterung kann in dem Bereich, in dem das Elastomerelement angeordnet, ist eine Ausnehmung aufweisen. Das Elastomerelement kann an die Halterung angespritzt bzw. anvulkanisiert sein. Ferner kann das Elastomerelement die Halterung zumindest bereichsweise durchdringen. Die Halterung kann von dem Elastomerelement umspritzt bzw. umgeben sein. In anderen Worten kann die Halterung zumindest teilweise in dem Elastomerelement eingebettet sein. Mögliche technische Verfahren zum Herstellen der Verbindung zwischen Halterung und Elastomerelement können insbesondere das Spritzgießen und die Vulkanisation sein. Die Verbindung zwischen Halterung und Elastomerelement kann unlösbar sein. Es können aber auch lösbare oder bedingt lösbare Alternativen Anwendung finden, so dass im Falle einer Beschädigung das Elastomerelement austauschbar ist. Im Falle einer lösbaren Verbindung kann das Elastomerelement form- und/oder kraftschlüssig mit der Halterung verbunden sein. Das Elastomerelement ist aus einem elastischen Material, insbesondere einem Elastomermaterial gebildet, wobei grundsätzlich jedes Material, insbesondere ein Material mit schwingungsdämpfenden Eigenschaften Anwendung finden kann.
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Das Elastomerelement kann, in einem Querschnitt betrachtet, im Wesentlichen etwa glockenförmig, kelchförmig, topfförmig oder auch halbkugelschalenartig gebildet sein.
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Das Elastomerelement weist eine Anschlussausnehmung auf, wobei die Anschlussausnehmung durch einen Anschlussbereich definiert ist. Der Anschlussbereich kann ein Bodenbereich bzw. Endabschnitt des Elastomerelements der oben beschriebenen Form sein. Die Anschlussausnehmung ist gebildet, um ein Einknüpfen eines zugeordneten Halteelements der Abgasanlagenkomponente zu ermöglichen. Die Anschlussausnehmung kann eine Querschnittsform aufweisen, die im Wesentlichen der Querschnittsform des Halteelements entspricht. Die Anschlussausnehmung kann sich durch das Elastomerelement hindurch erstrecken, also beidseitig offen sein, oder auch ein Sackloch sein, also einseitig verschlossen sein. Unter dem Begriff Einknüpfen kann insbesondere ein Einführen des Halteelements in das Elastomerelement unter Überwindung einer elastischen Verformung des Elastomerelements, insbesondere des Anschlussbereichs, verstanden werden. Dabei kann insbesondere der aufgeweitete Endbereich des Halteelements unter Überwindung einer elastischen Verformung des Elastomerelements in einer Einknüpfrichtung durch die Anschlussausnehmung geführt werden, bis der aufgeweitete Endbereich des Halteelements den Anschlussbereich vollständig durchdrungen hat und das Elastomerelement bzw. der Anschlussbereich im Wesentlichen wieder seine ursprüngliche Form eingenommen hat. Im eingeknüpften Zustand hinterschneidet das Elastomerelement bzw. der Anschlussbereich den aufgeweiteten Endbereich des Halteelements in Einknüpfrichtung. Der Begriff Einknüpfen kann bedeuten, dass eine Verbindung von Endbereichen formbar ist, von denen zumindest ein Endbereich eine lokale Verdickung aufweist, nämlich der aufgeweiteten Endbereich des Halteelements.
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Ist der aufgeweitete Endbereich in das Elastomerelement eingeknüpft, so kann der weite Bereich des in etwa kegelstumpfförmigen aufgeweiteten Endbereichs des Halteelements zumindest bereichsweise von dem Anschlussbereich des Elastomerelements hinterschnitten sein. Dadurch erhöht sich eine notwendige Kraft zum Ausknüpfen des Halteelements, da zusätzlich zur Kraft, die zur Überwindung der Reibkraft zwischen Elastomerelement und Halteelement aufzubringen wäre noch die Kraft zu addieren ist, die notwendig ist, um das Elastomerelement elastisch zu verformen und den Formschluss zwischen dem aufgeweiteten Endbereich und dem Elastomerelement zu überwinden.
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Der Anschlussbereich kann derart gebildet sein, dass eine Wandstärke des Anschlussbereichs im Wesentlichen dem Abstand zwischen dem aufgeweiteten Endbereich und der intermediären Aufweitung des Halteelements entspricht. Folglich kann ein Anschlagen der intermediären Aufweitung während des Einknüpfens des Halteelements als Signal einer vollständigen Einknüpfung des aufgeweiteten Endbereichs des Halteelements interpretiert werden. Darüber hinaus kann die intermediäre Aufweitung ein weiteres Einschieben des Haltelements durch den Anschlussbereich hindurch erschweren, so dass das Halteelement sicher und passgenau an der Befestigungsvorrichtung anbringbar ist.
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Die Einknüpfrichtung kann die Einführrichtung bzw. die Einschubrichtung des Halteelements bzw. des aufgeweiteten Endbereichs in das Elastomerelement während einer Montage der Abgasanlagenkomponente an der Befestigungsvorrichtung sein. Die Einknüpfrichtung kann einer Axialrichtung des Elastomerelements bzw. der Anschlussausnehmung entsprechen. Im montierten Zustand der Befestigungsvorrichtung an der Fahrzeugkarosserie kann die Einknüpfrichtung der Fahrzeuglängsrichtung entsprechen. Die Einknüpfrichtung kann auch als erste Richtung oder als Minus-X-Richtung bezeichnet werden. Die Fahrzeuglängsrichtung kann auch als X-Richtung bezeichnet werden. Unter dem Begriff „Einknüpfen“ kann ein Hineinschieben oder ein Einführen, insbesondere des aufgeweiteten Endbereichs in den Anschlussbereich bzw. durch die Anschlussausnehmung, verstanden werden. „Einknüpfen“ kann auch als „Einknöpfen“ oder „Koppeln“ bzw. „Herstellen einer Ankopplung“ verstanden werden.
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Zur Erhöhung der Steifigkeit des Elastomerelements weist die Befestigungsvorrichtung eine Versteifungsstruktur auf. Dadurch wird ein ungewolltes Ausknüpfen des aufgeweiteten Endbereichs des zugeordneten Halteelements aus der Befestigungsvorrichtung durch in Ausknüpfrichtung bzw. Fahrzeuglängsrichtung wirkende Kräfte deutlich erschwert.
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Die Versteifungsstruktur kann ringförmig, hohlzylindrisch oder im Wesentlichen hohlkegelstumpfartig gebildet sein. Eine Kombination aus Ringform, Hohlzylinderform und Hohlkegelstumpfform kann ebenfalls zur Anwendung kommen, ebenso wie eine im Wesentlichen doppelhohlkegelstumpfförrrige Versteifungsstruktur. Die Versteifungsstruktur kann ein oder mehrteilig sein. Die Versteifungsstruktur kann einen oder mehrere Schlitze aufweisen, die in der Einknüpfrichtung ausgebildet sind, wodurch die Versteifungsstruktur eine Elastizität in Radialrichtung, also orthogonal zur Einknüpfrichtung, aufweisen kann. Dadurch kann das Halteelement leichter in das Elastomerelement eingeknüpft werden. Alternativ kann die Versteifungsstruktur auch umlaufend geschlossen sein.
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Eine umlaufend geschlossene Ringform oder Hohlzylinderform der Versteifungsstruktur kann den Vorteil einer einfachen Herstellbarkeit aufweisen, da diese einfach aus Rohrmaterial hergestellt werden kann. Eine Doppelhohlkegelstumpfform der Versteifungsstruktur, also mit einem aufgeweiteten Mittelteil und zwei verjüngten Endabschnitten, kann den Vorteil aufweisen, dass sowohl an dem aufgeweiteten Endbereich des Halteelements als auch an dem intermediären Aufweitung des Halteelements eine besonders gute Versteifung des Elastomerelements gewährleistet werden kann.
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Der kleinste Innendurchmesser der Versteifungsstruktur kann größer sein als der Außendurchmesser des aufgeweiteten Endbereichs des Halteelements. Weist die Versteifungsstruktur einen oder mehrere Schlitze auf, kann der kleinste Innendurchmesser der Versteifungsstruktur auch kleiner sein als der Außendurchmesser des aufgeweiteten Endbereichs.
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Die Versteifungsstruktur kann sich in Einknüpfrichtung des Halteelements verjüngen, so das nach dem Einknüpfen des Halteelements, der aufgeweitete Endbereich von der Versteifungsstruktur in Einknüpfrichtung hinterschnitten ist. Im Rahmen dieser Anmeldung kann mit dem Begriff Hinterschneiden auch ein Hintergreifen, Hinterhaken oder allgemein eine formschlüssige Verbindung gemeint sein. Im Falle der beschriebenen Hinterschneidung liegen in der Ausknüpfrichtung des Halteelements zwei steife, sich hinterschneidende Bauelemente hintereinander, nämlich der aufgeweitete Endbereich und die Versteifungsstruktur, wodurch die notwendige Kraft zum Ausknüpfen, d.h. zur Demontage des Halteelements, deutlich erhöht ist. Die Ausknüpfrichtung entspricht einer Richtung entgegen der Einknüpfrichtung. Die Ausknüpfrichtung kann in Plus-X-Richtung verlaufen.
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Die Versteifungsstruktur kann die notwendige Kraft zum Ein- bzw. Ausknüpfen erhöhen, da das Elastomerelement geringer auffedern bzw. aufpilzen kann.
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Die Versteifungsstruktur kann von dem Elastomerelement umspritzt bzw. darin einvulkanisiert sein. Die Versteifungsstruktur kann auch von außen an das Elastomerelement angeordnet bzw. anvulkanisiert sein. Ferner kann der an die Anschlussausnehmung angrenzende Bereich des Elastomerelements mit einer, zwei oder mehreren Nuten bzw. etwa V- oder U- förmige Vertiefungen, die sich insbesondere entlang der Einknüpfrichtung erstrecken, versehen sein. Dadurch kann zusätzlicher Raum für eine elastische Verformung des Elastomerelements bereitgestellt sein, wobei dies insbesondere bei einer umlaufend geschlossenen Versteifungsstruktur vorteilhaft sein kann.
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Die Versteifungsstruktur kann aus einem Kunststoff bestehen, etwa aus einem Duroplast oder Thermoplast. Alternativ kann die Versteifungsstruktur aus einem anderen geeigneten, steifen Material bestehen, wie beispielsweise Metall.
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Die Befestigungsvorrichtung kann insbesondere vor der Montage an einer Fahrzeugkarosserie mit der Abgasanlagenkomponente verbunden werden. Daher kann es vorteilhafterweise ausreichend sein, zur Befestigung der Abgasanlagenkomponente an einer Kraftfahrzeugkarosserie anschließend lediglich die Befestigungsvorrichtung mit der Fahrzeugkarosserie zu verbinden. Zur Befestigung einer kompletten Abgasanlage kann es ausreichend sein, die jeweils zu den einzelnen Abgasanlagenkomponente gehörigen Befestigungsvorrichtungen mit der Fahrzeugkarosserie zu verbinden.
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Die Versteifungsstruktur kann zumindest abschnittsweise in dem Elastomerelement eingebettet sein.
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Vorteilhafterweise kann durch diese Konfiguration eine einfache Herstellung sowie eine besonders gute Versteifung des Anschlussbereichs gewährleistet werden. Die Versteifungsstruktur kann mittels Spritzgießens in dem Elastomerelement eingebettet sein, etwa mittels eines In-Mold-Verfahrens.
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Die Versteifungsstruktur kann im Anschlussbereich des Elastomerelements die Anschlussausnehmung zumindest abschnittsweise umgebend angeordnet sein.
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Da die Versteifungsstruktur die Steifigkeit des umgebenen Abschnitts des Elastomerelements erhöhen kann, kann vorteilhafterweise ein genau definierter Abschnitt der Anschlussausnehmung steifer gebildet sein als ein anderer, obwohl das Elastomerelement in seiner Gesamtheit aus demselben Material gebildet sein kann. Dadurch kann das Elastomerelement auf einfache Weise einen genau definierbaren Widerstand gegen ein Ausknüpfen aufweisen.
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Die Versteifungsstruktur kann derart ausgebildet sein, dass sie zumindest abschnittsweise an der Anschlussausnehmung angrenzt.
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Die Versteifungsstruktur kann zumindest abschnittsweise den Grenzbereich der Anschlussausnehmung bilden, wodurch die Steifigkeit bzw. der Widerstand gegen eine Verformung des Elastomerelements an diesem Abschnitt größer sein kann, als an einem Abschnitt an dem die Versteifungsstruktur nicht direkt an die Anschlussausnehmung angrenzt. Ferner kann die Versteifungsstruktur an einer in Einknüpfrichtung vorne angeordneten Kante der Anschlussausnehmung derart nah an der Anschlussausnehmung angeordnet sein, so dass das Halteelement im eingeknüpften Zustand von der Versteifungsstruktur hinterschneidbar ist. Ein in Einknüpfrichtung vorne angeordneter Bereich bzw. die vordere Kante der Anschlussausnehmung kann auch zumindest teilweise durch die Versteifungsstruktur selbst gebildet sein und nicht etwa durch das Elastomerelement. In anderen Worten kann die Versteifungsstruktur gebildet sein, den aufgeweiteten Endbereich des Halteelements in einem eingeknüpften Zustand zumindest abschnittsweise zu hinterschneiden.
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Die Versteifungsstruktur ist eine Versteifungshülse, die um die Anschlussausnehmung herum angeordnet ist. Die Versteifungshülse weist einen Längsschlitz auf, der zumindest an einem in Einknüpfrichtung vorderen Ende der Versteifungshülse offen ist.
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Der Längsschlitz kann sich in Einknüpfrichtung durchgehend entlang der Versteifungsstruktur bzw. der Versteifungshülse erstrecken oder lediglich an einem in Einknüpfrichtung vorderen Ende der Versteifungsstruktur offen sein. Im Bereich des Längsschlitzes kann die Versteifungsstruktur eine geringere Steifigkeit, insbesondere eine geringere radiale Steifigkeit, aufweisen. Die Versteifungsstruktur kann in anderen Worten im Bereich des Längsschlitzes eine größere Flexibilität aufweisen. Die Versteifungsstruktur kann auch zwei, drei, vier oder mehr Längsschlitze aufweisen, so dass an der Versteifungsstruktur fingerartige Strukturen gebildet sind. Beim Einknüpfen bzw. Montieren eines Halteelements in Einknüpfrichtung können diese fingerartige Strukturen in radialer Richtung nach außen auffedern und schließlich hinter dem aufgeweiteten Endabschnitt des Halteelements einrasten. Die Versteifungshülse kann ferner aus einem ringförmigen und einem konisch verlaufenden bzw. sich verjüngenden Abschnitt gebildet sein.
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Die Versteifungsstruktur kann einen in Einknüpfrichtung nach hinten aufweitenden Aufweitungsabschnitt aufweisen.
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Die Versteifungsstruktur kann in anderen Worten einen konischen Abschnitt aufweisen, der sich in Einknüpfrichtung nach hinten aufweitet, wodurch das anfängliche Einknüpfen des aufgeweiteten Endbereichs des zugeordneten Haltelements erleichtert sein kann und eine hohe Steifigkeit vorne in Einknüpfrichtung gewährleistet sein kann.
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Das Elastomerelement kann an der Anschlussausnehmung mindestens eine Nut aufweisen, die sich in Einknüpfrichtung entlang der Anschlussausnehmung erstreckt.
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Mit dem Begriff Nut kann grundsätzlich auch eine Kerbe, eine Spalte, ein Schlitz oder ein Einschnitt, insbesondere keilförmig, gemeint sein. Mittels der Nut kann ein zusätzlicher Raum für eine elastische Verformung des Elastomerelements beim Einknüpfen bereitgestellt sein.
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Die Versteifungsstruktur kann einstückig gebildet sein.
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Das Elastomerelement kann an und/oder um die Versteifungsstruktur gespritzt sein.
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Das Elastomerelement kann an die Versteifungsstruktur ein- oder anvulkanisiert werden. Beim Ein- bzw. Anvulkanisieren wird die Versteifungsstruktur nach der Formgebung des Elastomerelements mittels Vulkanisation von außen und/oder von innen mit dem Elastomerelement verbunden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Abgasanlage für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, aufweisend: eine Abgasanlagenkomponente umfassend ein Halteelement, und eine Befestigungsvorrichtung, wobei ein aufgeweiteter Endbereich des Halteelements in die Anschlussausnehmung des Elastomerelements eingeknüpft ist.
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Das Einknüpfen des Halteelements kann vorteilhafterweise bereits beim Hersteller der Abgasanlagenkomponente erfolgen, so dass die gesamte Abgasanlage oder nur die Abgasanlagenkomponente, beispielhaft ein Katalysator, bereits mit eingeknüpfter Befestigungsvorrichtung an einen KFZ-Hersteller geliefert werden kann. Dort kann dann direkt das Verbinden der Befestigungsvorrichtung mit der Fahrzeugkarosserie erfolgen.
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Im folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand der beiliegenden Figuren näher beschrieben. Es versteht sich, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt ist, und dass einzelne Merkmale der Ausführungsform im Rahmen der beiliegenden Ansprüche zu weiteren Ausführungsformen kombiniert werden können. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts der Befestigungsvorrichtung, wobei ein Teil des Elastomerelements ausgeblendet ist
- 2 eine perspektivische Ansicht einer Versteifungsstruktur vor dem Verbinden mit einem zugeordneten Elastomerelement
- 3 die Befestigungsvorrichtung mit zwei Elastomerelementen und darin einvulkanisierten Versteifungsstrukturen, wobei jeweils ein Teil des Elastomerelements ausgeblendet ist
- 4 eine Schnittansicht einer an einer Fahrzeugkarosserie angebrachten Befestigungsvorrichtung
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Befestigungsvorrichtung 10. Die Befestigungsvorrichtung 10 weist ein Elastomerelement 12 auf, das mittels eines Spritzgussverfahrens an eine Halterung 14 angespritzt ist. Das Elastomerelement 12 ist vorliegend aus einem Elastomer gebildet. In dem Elastomerelement 12 ist eine Versteifungsstruktur 16, vorliegend mittels eines In-Mold-Verfahrens, eingebettet. Die Versteifungsstruktur 16 ist aus einem Thermoplast gebildet. Das Elastomerelement 12 weist eine Anschlussausnehmung 28 auf, die zum Einknüpfen eines Halteelements 38 (siehe 4) gebildet ist. Im Bereich der Anschlussausnehmung 28 weist das Elastomerelement 12 ferner vorliegend vier Nuten 30 bzw. Einkerbungen auf. Jede Nut 30 bietet zusätzlichen Raum für eine elastische Verformung des Elastomerelements 12 während des Einknüpfens des Halteelements 38.
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Die Halterung 14 ist vorliegend aus einem Stahlblech gebildet, und weist neben einer Ausnehmung 18 im Bereich des Elastomerelements 12 mehrere gebogene Bereiche 20 auf. Die Ausnehmung 18 ermöglicht einerseits eine leichtere Bauweise der Halterung 14, andererseits ist mittels der Ausnehmung 18 eine einfache Herstellung sichergestellt. Die gebogenen Bereiche 20 dienen einerseits der Versteifung der Halterung 14, andererseits kann mittels der gebogenen Bereiche 20 ein Abschnitt der Halterung 14, an dem die Elastomerelemente 12 angeordnet sind, insbesondere ein mittlerer Abschnitt der Halterung 14, von der Fahrzeugkarosserie beabstandet sein.
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2 zeigt im Detail die Versteifungsstruktur 16 aus 1. Die Versteifungsstruktur 16 ist vorliegend als Versteifungshülse ausgebildet und weist einen im Wesentlichen ringförmigen Abschnitt 22 und einen sich in Einknüpfrichtung 24 nach hinten aufweitenden Aufweitungsabschnitt 26 auf. Der Aufweitungsabschnitt 26 ist vorliegend konisch gebildet und erleichtert ein anfängliches Einknüpfen eines aufgeweiteten Endbereichs 40 (siehe 4) eines zugeordneten Haltelements 38. Die Versteifungsstruktur 16 weist vorliegend einen Längsschlitz 32 auf der sich in der Einknüpfrichtung 24 über die gesamte Länge der Versteifungsstruktur 16 erstreckt, also an beiden Enden der Versteifungsstruktur offen ist. Aufgrund des Längsschlitzes 32 erhält die Versteifungsstruktur 16 ein erhöhtes Maß an radialer Flexibilität, wodurch das Einknüpfen des Halteelements 38 mit einem geringeren Kraftaufwand erfolgen kann, und auch ein Hinterschnitt zum aufgeweiteten Endbereich 40 im eingeknüpften Zustand hergestellt werden kann.
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3 zeigt die Ausführungsform der Befestigungsvorrichtung 10 gemäß 1. Vorliegend sind zwei Elastomerelemente 12 mit der Halterung 14 verbunden, so dass die hier dargestellte Befestigungsvorrichtung 10 zum Lagern einer Abgasanlagenkomponente gebildet ist, die zwei Halteelemente 38 aufweist. Grundsätzlich kann an der Halterung jedoch auch eine davon abweichende Anzahl an Elastomerelementen 12 angebracht sein. Die Halterung 14 weist zwei Befestigungsausnehmungen 34 auf, die zur Aufnahme jeweils einer Schraube gebildet sind, so dass die Halterung mit einer Kraftfahrzeugkarosserie verschraubt werden kann. Alternativ dazu kann die Halterung 14 mittels eines oder mehrerer Stehbolzen, die an der Kraftfahrzeugkarosserie vorgesehen sind, und einer entsprechenden Anzahl von Muttern an der Fahrzeugkarosserie angeschraubt werden.
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Ferner zeigt 3 ein X-Y-Z-Koordinatensystem 36. Die X-Achse entspricht dabei der Fahrzeuglängsrichtung, und vorliegend auch der Ein- / Ausknüpfrichtung 24. Die Y-Achse entspricht der Fahrzeugbreitenrichtung, und die Z-Achse entspricht der Fahrzeughöhenrichtung.
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4 zeigt eine Schnittansicht entlang der X-Z-Ebene eines an einer Fahrzeugkarosserie angebrachten Zustands der Befestigungsvorrichtung 10. Die Halterung 14 ist vorliegend mit der Fahrzeugkarosserie 37 eines Kraftfahrzeuges verbunden. Die Verbindung ist mittels eine Schraube-Mutter Verbindung hergestellt. In der Anschlussausnehmung 28 ist das Halteelement 38 einer mittels der Befestigungsvorrichtung 10 zu lagernden Abgasanlagenkomponente (nicht gezeigt) eingeknüpft. Das Halteelement 38 ist vorliegend als Hohlrohr gebildet und weist einen aufgeweiteten Endbereich 40 auf. Der aufgeweitete Endbereich 40 ähnelt einer ausgebreiteten Pilzkappe mit konisch verlaufenden Seitenflächen. Der Endbereich 40 ist von dem Elastomerelement 12 derart hinterschnitten, dass zum Ausknüpfen bzw. Auskoppeln des Halteelements 38 aus dem Elastomerelement 12 ein zusätzlicher Kraftbedarf notwendig ist. Zusätzlich ist eine freie elastische Ausdehnung des Elastomerelements 12 im Anschlussbereich B durch die Versteifungsstruktur 16 versteift.
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Das Halteelement 38 weist außerdem eine intermediäre Aufweitung 42 auf. Die intermediäre Aufweitung 42 liegt Abgasanlagenkomponenten-seitig an dem Elastomerelement 12 an und verhindert ein weiteres Einknüpfen des Halteelements 38 in der Einknüpfrichtung 24. Folglich ist die Abgasanlagenkomponente sowohl in Ein- als auch in Ausknüpfrichtung 24 (-X bzw. +X Richtung) sicher aber trotzdem elastisch und schwingungsgedämpft mittels der Befestigungsvorrichtung 10 an der Fahrzeugkarosserie 37 gelagert. Bei der Abgasanlagenkomponente kann es sich um einen Unterbodenkatalysator handeln.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Befestigungsvorrichtung
- 12
- Elastomerelement
- 14
- Halterung
- 16
- Versteifungsstruktur
- 18
- Ausnehmung
- 20
- gebogener Bereich
- 22
- ringförmigen Abschnitt
- 24
- Einknüpfrichtung
- 26
- Aufweitungsabschnitt
- 28
- Anschlussausnehmung
- 30
- Nut
- 32
- Längsschlitz
- 34
- Befestigungsausnehmung
- 36
- Koordinatensystem
- 37
- Fahrzeugkarosserie
- 38
- Halteelement
- 40
- aufgeweiteter Endbereich
- 42
- intermediäre Aufweitung
- B
- Anschlussbereich
