DE4139381A1 - Vorrichtung zur aufhaengung einer abgasanlage eines kraftfahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufhängung einer Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges, bestehend aus einem elastischen, mit Aufhängemitteln versehenen Hohlkörper, der eine Gewebeeinlage aufweist.

Solche Aufhängevorrichtungen werden meist zu mehreren zwischen dem Boden eines Kraftfahrzeuges und einer Auspuffanlage eingesetzt. Sie dienen dazu, die beiden miteinander verbundenen Körper gegen Körperschall zu isolieren und die Auspuffanlage begrenzt federnd nachgiebig aufzuhängen.

Aus der DE-PS 37 37 987 ist eine Aufhängeöse für eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges bekannt, wobei der die Aufhängeöse bildende Schlaufenkörper eine Einlage aus parallel zueinander liegenden Fäden aufweist. Die die Einlage bildenden parallelen Fäden sollen hierbei aus einem elastisch-dehnfähigen Material bestehen. Die Federkennlinie einer derartigen Aufhängeöse zeichnet sich durch einen statischen und einen sich daran anschließenden dynamischen Bereich aus. Der statische Bereich wird begrenzt durch das an der Aufhängeöse wirkende maximale Gewicht, bzw. der hieraus resultierenden Kraft.

Der dynamische Bereich spiegelt sich bei der Federkennlinie in einem progressiven Anstieg wieder, wobei die Progressivität derart gewählt ist, daß ab einer bestimmten Länge des Einfederungsweges, die Federkennlinie unendlich wird, so daß hierdurch der Federweg begrenzt wird. Durch den Einsatz von elastisch-dehnfähigen Fäden soll erreicht werden, daß bei Beanspruchung der Aufhängeöse im dynamischen Bereich, in diesem Bereich ein progressiver Verlauf der Federkennlinie erreicht wird, der sich dadurch auszeichnet, daß die Progressivität der Kennlinie nicht abrupt einsetzt, sondern die Kennlinie kontinuierlich ansteigt. Es hat sich jedoch in Versuchen gezeigt, daß ein derartiger Schlaufenkörper eine Federkennlinie aufweist, deren progressiver Bereich sehr steil verläuft. D. h., der Federweg des Schlaufenkörpers wird bei Beanspruchung der Fäden abrupt beendet, da durch die Fäden ein im wesentlichen starrer Verband erzeugt wird.

Es ist darüber hinaus eine Vorrichtung zur Aufhängung einer Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges der eingangs genannten Art bekannt, die eine Gewebeeinlage aufweist. Das Gewebe besteht aus Kett- und senkrecht dazu verlaufenden Schußfäden, so daß bei Einbau eines derartigen Gewebes in einen aus einem elastischen Material bestehenden Hohlkörper die gleiche Problematik auftritt, wie sie zuvor bei der Ausführungsform geschildert wurde, bei der ausschließlich parallele Fäden in einem Schlaufenkörper angeordnet sind. Auch hier wird der Federweg abrupt begrenzt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der der progressive Bereich der Federkennlinie bei dynamischer Beanspruchung nicht abrupt, sondern vielmehr kontinuierlich ansteigend verläuft.

Zur Erzeugung einer derartigen Kennlinie ist erfindungsgemäß die im Hohlkörper angeordnete, vorzugsweise geschlossene Gewebeeinlage derart ausgebildet, daß die Fäden winklig zur Hauptbeanspruchungsrichtung der Vorrichtung ausgerichtet sind, so daß sich rautenförmige Zwischenräume zwischen den einzelnen Fäden ergeben. Unter einer geschlossenen Gewebeeinlage wird hierbei insbesondere eine solche verstanden, bei der es keine Verbindungs- oder Nahtstellen gibt. Bezüglich der technischen Funktion bedeutet die winklige Ausrichtung der Fäden zur Hauptbeanspruchungs­ richtung, daß bei Längung der Gewebeeinlage sich zunächst das gesamte Gewebe längt, ohne daß die einzelnen Fäden gedehnt werden. Hierin liegt auch der Unterschied zum Stand der Technik, bei dem unmittelbar bei Längung der Aufhängeöse die Fäden mitgedehnt werden.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform ergibt sich ein progressiver Verlauf der Federkennlinie durch die Streckung des Gewebes und der hierbei entstehenden Verformungsarbeit. Diese Verformungsarbeit entsteht dadurch, daß die einzelnen, das Gewebe bildenden Fäden gegen den umgebenden elastischen Werkstoff arbeiten. Um zu gewährleisten, daß der elastische Werkstoff sich in dem Raum zwischen den Fäden absetzen kann, beträgt nach einem Merkmal der Erfindung der Abstand zwischen zwei parallel zueinander verlaufenden Fäden mindestens 0,5 mm höchstens jedoch 3 mm. Die Federkennlinie steigt kontinuierlich an, da der Kraftaufwand zur Verformung in Abhängigkeit von der Längenänderung des Hohlkörpers immer größer wird. In dem Zustand, wo die Fäden nahezu aufeinanderliegen wirkt die Aufhängung im wesentlichen als starre Verbindung. Dieser Zustand wird beim Stand der Technik bereits unmittelbar bei Beginn der Längung der Aufhängeöse erreicht.

Die Hauptbeanspruchungsrichtung einer derartigen Vorrichtung verläuft in der Vertikalen, wenn man einmal von geringfügigen horizontalen Beanspruchungen absieht, die durch die Längenänderung der Auspuffanlage aufgrund des Wärmeeinflusses entstehen. Vorteilhaft umfaßt die Vorrichtung zwei Haltebügel zur Aufnahme in den Aufhängemitteln, wobei der Hohlkörper durch die Haltebügel derart erfaßt wird, daß er parallel zur Längsachse des Fahrzeugs verschwenkbar ist. Hierdurch wird die Möglichkeit eröffnet, die Abgasanlage derart vorgespannt einzubauen, daß bei Längenänderung der Hohlkörper senkrecht nach unten zu hängen kommt.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Hohlkörpers wird eine Federkennlinie verwirklicht, die einer E-Funktion entspricht. Durch die Verwirklichung einer Kennlinie mit einer E-Funktion wird erreicht, daß im statischen Bereich der Aufhängevorrichtung das Schwingungsverhalten der Anlage unabhängig vom Gewicht derselben ist. Das bedeutet, daß hinten an der Auspuffanlage, wo üblicherweise die Aufhängevorrichtung ein höheres Gewicht als vorne aufnehmen muß, die gleichen Aufhängevorrichtungen Verwendung finden können. Schwingungstechnisch bedeutet dies, daß durch die Federkennlinie entsprechend einer E-Funktion die Beschleunigungen aufgrund der normalen Anregung dieses schwingungsfähigen Systems durch Motor oder Straße keine zu hohen Ausschläge der gesamten Auspuffanlage bewirken.

Die Gewebeeinlage zeichnet sich im einzelnen dadurch aus, daß der Geflechtwinkel größer als 0, aber kleiner als 90° und vorzugsweise etwa bei 60° liegt. Bei einem Geflechtwinkel von 60° wird eine Längenänderung der Gewebeeinlage von nahezu 100% erreicht, ohne daß die Gewebefäden selbst gedehnt werden. Durch die Wahl des Geflechtwinkels kann die Progressivität der E-Funktion beeinflußt werden - darüber hinaus erfolgt eine Beeinflussung durch den Maschenabstand und die Breite des ringförmigen Hohlkörpers.

Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung ist als Aufhängemittel zur Befestigung der Auspuffanlage am Fahrzeugboden jeweils eine Buchse in dem Hohlkörper vorgesehen. Diese Buchse und entsprechend die Haltebügel sind vorzugsweise oval ausgebildet, um durch eine geringere Flächenpressung eine höhere Lebensdauer zu erreichen; darüber hinaus ist die Buchse mit einem gleitfähigen Material beschichtet, um die beim Verformen des aus Elastomer-Werkstoff bestehenden Hohlkörpers auftretende Reibung zwischen Buchse und dem in der Buchse geführten Haltebügel zu vermindern. Die Gewebeeinlage liegt nach einem weiteren Merkmal der Erfindung an der Buchse an, so daß die Gewebeeinlage selbst als Verstärkung für die Buchse wirkt. Vorteilhaft besitzt der Hohlkörper eine in etwa tropfenförmige Ausgangsform, die bei Beanspruchung in ein längliches Oval übergeht. Erst bei weiterer Belastung des Hohlkörpers tritt eine elastische Verformung ein; erst ab diesem Punkt erfolgt auch eine Längung der Gewebeeinlagen, die zu dem beschriebenen progressiven Anstieg der Federkennlinie führt. Der Hohlkörper selbst weist im einzelnen Ausfederungsanschläge auf, die den Federweg der Abgasanlage begrenzen. Um eine weiche Abfederung zu erhalten, sind die Ausfederungsanschläge zum Mittelpunkt des Hohlkörpers hin konisch zulaufend und auf ihren einander zugewandten Flächen walzenförmig ausgebildet. Vorteilhaft ist ebenfalls die Anordnung einer Bohrung im Ausfederungsanschlag, um zu dem Ziel einer weichen Abfederung zu gelangen.

Da durch die erfindungsgemäße Konstruktion die Dehnfähigkeit der Gewebeeinlage unabhängig ist von der Art des verwendeten Gewebes, sondern vielmehr abhängig ist von der Art der Ausbildung des Gewebes und hier insbesondere von seinem Geflechtwinkel, können als Fäden auch solche zum Einsatz kommen, die im wesentlichen keine dehnfähigen Eigenschaften aufweisen, also z. B. Glasfaserfäden, Metalldrähte oder auch Stoffäden, insbesondere Kunststoff- oder Naturstoffäden, wobei diese Fäden zur Verstärkung auch mehrfadig gesponnen sein können.

Aufgrund des Einbaus von Katalysatoren in Abgasanlagen erreichen derartige Abgasanlagen weitaus höhere Temperaturen als es bei herkömmlichen Auspuffanlagen der Fall ist. Zur Erzielung einer hohen Temperaturbeständigkeit derartiger Hohlkörper wird daher vorgeschlagen, diese aus Silikon herzustellen. Silikon ist temperaturbeständig bis zu 220°C.

Ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung der vorgenannten Art mit Hilfe einer Spritzform zeichnet sich dadurch aus, daß ein Dorn mit einer ersten Schicht aus einem Elastomer-Werkstoff ummantelt wird, dann auf diese Schicht aus Elastomer-Werkstoff die Gewebeeinlage aufgeklöppelt wird, um abschließend die Gewebeeinlage wiederum mit einer ersten Elastomer-Werkstoffschicht zu umhüllen. Hierbei weist die erste Schicht eine Stärke von mindestens 1,5 mm auf und kann aus einem abreibfesteren Elastomer-Werkstoff bestehen als die andere. Diese Schicht sorgt ebenfalls für eine Stabilisierung des Hohlkörpers im Bereich der Haltebügel.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.

Fig. 1 zeigt die Aufhängevorrichtung in einer ersten Ausführungsform in einer Vorderansicht;

Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform in einer Vorderansicht;

Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht gemäß den Fig. 1 und 2;

Fig. 4 zeigt den Aufbau der Gewebeeinlage;

Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt der Gewebeeinlage in vergrößeter Darstellung gemäß Fig. 3;

Fig. 6 zeigt die Federkennlinie.

Die in Fig. 1 und Fig. 3 mit 1 bezeichnete erste Ausführungsform einer Aufhängevorrichtung umfaßt den Hohlkörper 2, der von den beiden Haltebügeln 3 und 4 am oberen und am unteren Ende erfaßt wird. Der Hohlkörper 2 stellt sich in seiner Ausgangsform als längliches Oval dar und findet seinen Einsatzzweck bei beengten Einbauverhältnissen. Im Bereich der Haltebügel 3, 4 weist der Hohlkörper die Gewebeeinlage 5 auf, die von einer oberen und unteren Schicht 5a, 5b aus elastischem Material umgeben ist.

Bei der zweiten Ausführungsform (Fig. 2 und Fig. 3) der Aufhängevorrichtung 1a besitzt der mit 6 bezeichnete Hohlkörper zwei Buchsen 7, 8 zur Aufnahme der Haltebügel 9, 10. Die Buchsen 9, 10 sind hierbei oval ausgebildet, um die Flächenpressung zu vermindern. Der Hohlkörper selbst weist in seinem Inneren zwei Ausfederungsanschläge 12 und 13 auf, die jeweils konisch aufeinanderzulaufend ausgebildet sind und auf ihrer einander zugewandten Seite walzenförmig bei 12a und 13a ausgebildet sind. Durch diese Ausbildung der Ausfederungsanschläge 12, 13 wird erreicht, daß sie eine größere Menge an Verformungsarbeit aufnehmen können, als wenn diese Anschläge plan auf ihren einander zugewandten Flächen ausgebildet wären. Dem gleichen Ziel dient die Anordnung von Bohrungen 14 und 15 in den Ausfederungsanschlägen 12, 13.

An den Buchsen 9, 10 liegt die insgesamt mit 11 bezeichnete Gewebeeinlage an. Auch hier ist die Gewebeeinlage wieder eingebettet in eine untere und eine obere Elastomer-Schicht 11a, 11b. Diese beiden Elastomer-Schichten 5a, 5b bzw. 11a, 11b können aus unterschiedlichem Material bestehen. So kann insbesondere die untere Schicht aus einem besonders abriebfesten Elastomer-Material bestehen, um einem frühzeitigen Verschleiß aufgrund von aufzunehmender Reibungsarbeit durch die Bewegung der Haltebügel in den Buchsen bzw. an dem Haltebügel entgegenzuwirken. Darüber hinaus verhindert eine derart abriebfeste und damit auch härtere Schicht ein Durchdrücken der Haltebügel. Einen Ausschnitt y der in Fig. 3 dargestellten Gewebeeinlage 5, 11 zeigt Fig. 4 in der Vergrößerung, hierbei sind die einzelnen, das Gewebe bildenden Fäden 16, 17 winklig zur Hauptbeanspruchungsrichtung - in Fig. 4 durch Pfeile x gekennzeichnet - geführt.

Die die Gewebeeinlage bildenden Fäden 16 und 17 stehen in einem Geflechtwinkel von 60° zueinander (Fig. 5). Bei einem derartigen Geflechtwinkel von 60° beträgt die Dehnbarkeit der Gewebeeinlage, bevor die Fäden selbst gedehnt werden, etwa 100%; d. h. die Gewebeeinlage 5, 11 selbst kann sich um etwa das Doppelte verlängern, bevor eine nennenswerte Beanspruchung der Gewebefäden eintritt.

Fig. 6 zeigt die Federkennlinie der erfindungsgemäß ausgebildeten tropfenförmigen Aufhängevorrichtung, wobei der Geflechtwinkel der Fäden der Gewebeeinlage 60° beträgt. Die dort dargestellte Federkennlinie, die im wesentlichen einer E-Funktion entspricht, zeichnet sich durch zwei Bereiche aus, nämlich den statischen Bereich, der sich von Punkt LA bis Punkt LD erstreckt und den dynamischen Bereich, der von Punkt LD bis Punkt LG reicht. Der statische Bereich umfaßt im unteren Bereich die Kraft F (stat.min.); nach oben wird der statische Bereich durch die Kraft F (stat.max.) begrenzt. Eine Längung der Aufhängevorrichtung von dem Punkt LA bis zu dem Punkt LC bewirkt eine Verformung der zunächst rhombusförmigen Ausgangsform der Aufhängevorrichtung zu einem länglichen Oval. Hierbei wird das Gewebe selbst noch nicht gelängt. Im Bereich der weiteren Verformung der Aufhängevorrichtung im Bereich von LC bis LE wird das Gewebe auf Zug beansprucht; im Bereich der Verformungsphase bei LF liegen die einzelnen Fäden 16 und 17 im wesentlichen aufeinander, d. h. der Maschenabstand strebt gegen Null. Erst im Bereich von LF bis LG, also einem geringen Teil des Federweges im hochprogressiven Bereich werden die einzelnen Fäden des Gewebes auf Zug beansprucht; es ist jedoch davon auszugehen, daß eine derart extreme Beanspruchung der Aufhängevorrichtung nur in Ausnahmefällen erfolgen wird.

Claims (19)

1. Vorrichtung zur Aufhängung einer Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges, bestehend aus einem elastischen Hohlkörper, der eine Gewebeeinlage aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die die Gewebeeinlage (5, 11) bildenden Fäden (16, 17) winklig zur Hauptbeanspruchungsrichtung der Vorrichtung (1, 1a) ausgerichtet sind, so daß sich rautenförmige Zwischenräume zwischen den einzelnen Fäden (16, 17) ergeben.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Geflechtwinkel (α) zwischen den die Gewebeeinlage (5, 11) bildenden Fäden (16, 17) größer als 0 aber kleiner als 90° ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Geflechtwinkel (α) vorzugsweise bei etwa 60° liegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Buchse (7, 8) zur Aufnahme von Haltebügeln (9, 10) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (7, 8) oval ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (7, 8) mit gleitfähigem Material beschichtet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewebeeinlage (11) an der Buchse (7, 8) anliegt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (1a) eine in etwa tropfenförmige Ausgangsform aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (1, 1a) aus Silikon besteht,

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden (15, 16) des Gewebes aus Glas, Metall oder Stoff bestehen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewebeeinlage (5, 11) geschlossen ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (1a) Ausfederungsanschläge (12, 13) aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (12, 13) zum Mittelpunkt des Hohlkörpers (1a) hin konisch zulaufend und auf einer dem Mittelpunkt zugewandten Fläche (12a, 13a) walzenförmig ausgebildet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (12, 13) eine Bohrung (14, 15) aufweist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden (16, 17) mehrfadig gesponnen werden.

16. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand jeweils zweier parallel verlaufender Fäden (16 bzw. 17) mindestens 0,5 mm, höchstens jedoch 3 mm beträgt.

17. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zwei Haltebügel (3, 4 bzw. 9, 10) umfaßt, wobei der Hohlkörper (1, 1a) durch die Haltebügel derart erfaßt wird, daß der Hohlkörper (1, 1a) parallel zur Längsachse der Abgasanlage verschwenkbar ist.

18. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 17 mit Hilfe einer Spritzform, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dorn mit einer ersten Schicht aus einem Elastomer-Werkstoff ummantelt wird, dann auf diese erste Schicht aus dem Elastomer-Werkstoff die Gewebeeinlage aufgeklöppelt wird, um abschließend die Gewebeeinlage wiederum mit einer zweiten Schicht aus Elastomer-Werkstoff zu umhüllen.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht ein Stärke von mindestens 1,5 mm aufweist und aus einem abreibfesten Elastomerwerkstoff besteht.