CN111546877B - 用于将排气设备部件连接至车身的紧固装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将排气设备部件连接至车身(37)的紧固装置(10)，该紧固装置包括：保持架(14)，其用于紧固至车身(37)，和连接至所述保持架(14)的弹性体元件(12)，其中所述弹性体元件(12)具有连接凹部(28)，所述排气设备部件的保持元件(38)的加宽的端部(40)能够嵌入所述连接凹部(28)中，使得限定所述连接凹部(28)的所述弹性体元件(12)的连接区域(B)至少部分地在嵌入方向(24)上后切所述保持元件(38)的加宽的端部(40)，其中所述紧固装置(10)具有加强结构(16)，该加强结构使所述弹性体元件(12)的连接区域(B)加强，以使所述保持元件(38)的加宽的端部(40)难以脱开。

Description

用于将排气设备部件连接至车身的紧固装置
技术领域
本发明涉及一种用于将排气设备部件与车身连接的紧固装置。
背景技术
在内燃机运行时会产生废气，该废气必须通过排气设备有针对性地进行处理和排出。此外，内燃发动机产生振动，该振动可以传递到排气设备，并且不希望地进一步传递到车身。为了避免这种振动传递，已知的是，尤其是通过弹性阻尼元件将排气设备悬挂在车身上。
通常，已知的排气设备悬挂装置或紧固装置为车辆的一般使用及其正常操作提供牢固的附接和振动解耦。然而在特殊情况下，例如越过障碍物时，排气设备的部件(例如消音器或车底催化转化器)可能会与地面或障碍物接触，从而可将其他力(例如拉力)作用在部件上。这可能导致排气设备的部件与其相关联的阻尼元件解耦或解开，或导致阻尼元件损坏。尤其是，力作用在车辆纵向上，使得在该方向上对紧固装置，特别是对弹性阻尼元件的要求增加。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种用于将排气设备部件连接至车身的紧固装置，该紧固装置支撑上述载荷和力，并能显着提高安全性，防止固定组件的解开。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于将排气设备部件连接至车身的紧固装置，该紧固装置包括：用于附接至车身的保持架，以及连接至该保持架的弹性体元件，该弹性体元件具有连接凹部，排气设备部件的保持元件的加宽的端部可接合到该连接凹部中，使得限定连接凹部的弹性体元件的连接区域在连接方向上至少部分地切入保持元件的加宽的端部区域，其中紧固装置具有加强结构，该加强结构使弹性体元件的连接区域变硬，以使保持元件的加宽的端部区域难以松脱。
有利地，通过上述构造，显着提高了防止排气设备部件的保持元件松脱的安全性。尤其地，可以通过该加强结构来防止或妨碍的是，弹性体元件的连接区域在负载下通过保持元件发生如此变形，使得保持元件的加宽的端部分相对的弹性体元件的后切被克服，以及保持元件松开或移出连接凹部。换句话说，当保持元件承受嵌入方向的载荷时，加强结构可以防止或妨碍弹性体元件的弹性冒出。
紧固装置构造成，使得排气设备部件可以通过减振弹性体元件连接至车身。排气设备部件由此可以理解成排气设备的主要部件，如催化器，特别是车底催化转化器、微粒过滤器、SCR催化转化器、前置消音器、中间消声器和/或后置消音器，以及歧管、Y形管、尾管，以及其他连接管件。在本申请的上下文中，排气设备的其他未提及的构件可以概括为术语“排气设备部件”。
“车身”也可以是例如车身的元件，例如车辆的前轴辅助框架和/或副车架。在本申请的上下文中，通过术语“粘结”可以表示紧固装置和/或车身的各个元件的永久的、可拆卸的或有条件的可拆卸的组件。在这种情况下，可以使用所谓的无定型物质，例如粘合剂、液态焊料或焊接或焊接添加材料。
排气设备部件可包括一个、两个或多个用于连接至紧固装置的保持元件，该保持元件可连接至紧固装置。相应地，紧固装置可包括一个、两个或多个弹性体元件。也可以设置一个或多个弹性体元件，每个弹性体元件具有多个连接凹部。保持元件可以构造成细长的形状，例如圆柱形中空管。然而原则上也考虑管道或实体销。当以横截面观察时，保持元件的形状可以是圆形、矩形、椭圆形或其他合适的形状。保持元件可构造成具有两端，其中一端连接到排气设备部件。保持元件可以在其另一端具有加宽的端部。保持元件的加宽的端部也可以被称为“终端膨胀”。加宽的端部可以近似为截锥形的形状，或者近似为蘑菇形罩的形状，其宽部分逐渐变窄。加宽的端部的较宽部分可以面对排气设备部件，而加宽的端部的较窄部分可以为末端并且远离排气设备部件。由此，简化了保持元件的插入或嵌入，并且难以拉动或脱开保持元件。在保持元件的两个端部之间，即在加宽的端部与连接到排气设备部件的端部之间，保持元件可以进一步具有中间加宽部。加宽的端部与中间加宽部之间的距离可以等于紧固装置的弹性体元件在连接区域中的壁厚，以使在将保持元件嵌入弹性体元件后，将弹性体元件精确地装配在加宽的端部与中间加宽部之间。在未变形的情况下，加宽的端部与中间加宽部的直径可以大于连接凹部的直径。加宽的端部的直径和中间加宽部的直径可以相同或不同。
尤其地，所述紧固装置的构件包括保持架，至少一个连接到保持架的弹性体元件，以及加强连接区域的加强结构，其中，在此形成的连接凹部也可以被加强。
保持架适于紧固至车身或可连接至车身。对于紧固可以通过例如将保持架焊接、钎焊、铆接、拧紧在前轴辅助框架上，或通过其他可拆卸或不可拆卸的连接方法固定或连接。
保持架可以构造成为大致平坦的部件，但是也可以至少部分地具有空间尺寸。保持架也可以构造成为三维结构的部件。换句话说，保持架可以具有任何合适的几何形状。尤其地，保持架可以在周向具有弯曲和/或扭结区域。保持架可以进一步包括一个或多个胎圈或其他加强结构。保持架可以包括至少一个孔和/或至少一个凹部和/或至少一个狭槽，用于将保持架固定到车身。
保持架可以通过金属板的成型来构造。然而，任何合适的材料，例如金属或塑料，都被认为是适用于保持架的材料。原则上也可以使用复合材料。保持架原则上也可以由不同材料的组合形成。
使用保持架，可以连接一个、两个或更多个弹性体元件。保持架可以在其中布置有弹性体元件的区域中具有凹部。弹性体元件可以注射成型或硫化到保持架上。此外，弹性体元件可以至少在某些区域中穿透保持架。保持架可以被弹性体元件注塑包覆或围绕。换句话说，保持架可以至少部分地嵌入弹性体元件中。用于在保持架和弹性体元件之间建立连接的可能的技术方法尤其可以是注射成型和硫化。保持架与弹性体元件之间的连接可以是不可拆卸的，但是也可以采用可拆卸的或有条件地可拆卸的替代方案，从而在损坏的情况下可以更换弹性体元件。在可拆卸的连接中，弹性体元件可以形状配合地和/或力锁合地与保持架连接。弹性体元件由弹性材料，特别是弹性体材料形成，其中原则上可以使用任何材料，特别是具有减振特性的材料。
当以横截面观察时，弹性体元件可基本上成形为钟形、杯形、锅形或半球壳形。
弹性体元件具有连接凹部，其中该连接凹部由连接区域限定。连接部分可以是上述形状的弹性体元件的底部或端部。连接凹部构造成为允许排气设备部件的相关联的保持元件接合。连接凹部可以具有基本对应于保持元件的横截面形状的横截面形状。连接凹部可以延伸穿过弹性体元件，即在两侧敞开，或者也可以是盲孔，也就是说在一侧封闭。术语“嵌入”尤其可以理解为将保持元件插入弹性体元件中，同时克服了弹性体元件、尤其是连接区域的弹性变形。尤其地，可以在克服弹性体元件的弹性变形的情况下，使保持元件的加宽的端部在嵌入方向上穿过连接凹部，直到保持元件的加宽的端部完全穿透连接凹部并且弹性体元件或连接凹部基本上恢复到其原始形状。在嵌入状态下，弹性体元件或连接区域在嵌入方向上切入保持元件的加宽的端部。术语“嵌入”可以表示连接可在端部形成，该端部的至少一个端部区域具有局部加厚，即保持元件的加宽的端部。
如果将加宽的端部嵌入到弹性体元件中，则保持元件的大致截锥形的加宽的端部的较宽区域可以至少部分地被弹性体元件的连接区域后切。这增加了松开保持元件所需的力，因为除了需要克服弹性体元件与保持元件之间的摩擦力的力之外，还必须添加使弹性体元件弹性变形并克服在加宽的端部与弹性体元件之间提供可靠接合所需的力。
连接区域可以构造成，连接区域的壁厚大致上对应于保持元件的加宽的端部与中间加宽部之间的距离。因此，在插入保持元件期间，中间加宽部的止挡可以解释为保持元件的加宽的端部完全插入的信号。此外，中间的加宽可以使得保持元件难以穿过连接区域进一步插入，从而可以将保持元件牢固且精确地固定在紧固装置上。
嵌入方向可以是在将排气设备部件组装到紧固装置期间，保持元件或弹性体元件中的加宽的端部的插入方向或推入方向。嵌入方向可以对应于弹性体元件或连接凹部的轴向。在将紧固装置组装到车身上的状态下，相当于车辆纵向。嵌入方向也可以被称为第一方向或负X方向。车辆的纵向也可以称为X方向。术语“嵌入”可以理解为是指推入或插入，特别是将加宽的端部推入或插入到连接区域中或通过连接凹部；“嵌入”也可以理解为“扣入”或“联接”或“建立联接”。
为了增加弹性体元件的刚度，紧固装置具有加强结构。由此使得相关的保持元件的加宽的端部通过沿嵌入方向或车辆纵向方向作用的力难以以外地从紧固装置上松脱。
加强结构可以是环形的、中空的圆柱形或基本上中空的截锥形。也可以采用环形、空心圆柱体形状和空心截锥形的组合，以及基本上双重的截头圆锥形的加强结构。加强结构可以是一个或多个部分。加强结构可包括在互相啮合的方向上形成的一个或多个狭槽，从而加强结构可在径向即与嵌入方向正交的方向上具有弹性。由此可以更容易地将保持元件嵌入弹性体元件中。或者，也可以沿周向封闭加强结构。
加强结构的周向闭合的环形或空心圆柱形具有容易制造的优点，因为它可容易由管材料制成。加强结构的双空心截锥形状，即具有加宽的中间部分和两个锥形的端部区段，可以具有以下优点：既可以在保持元件的加宽的端部又可以在保持元件的中间加宽处确保弹性体元件的特别好的加强。
加强结构的最小内径可以大于保持元件的加宽的端部的外径。如果加强结构具有一个或多个狭槽，则加强结构的最小内径也可以小于加宽的端部的外径。
加强结构可以在保持元件的嵌入方向上逐渐变细，从而在保持元件的嵌入之后，加强结构在嵌入方向上的加宽的端部被后切。在本申请的上下文中，术语后切还可以表示后抓、后钩或大体形状配合的连接。在所述后切的情况下，在保持元件的脱开方向上依次存在两个刚性的互相后切的部件，即加宽的端部和加强结构，从而使得必要的脱开力(即用于拆卸保持元件的力)明显增加。脱开方向对应于与嵌入方向相反的方向。脱开方向可以是正X方向。
加强结构可以增加用于嵌入或脱出的必要的力，因为弹性体元件可以更少地弹起或隆起。
加强结构可以被弹性体元件喷射封装或硫化。加强结构也可以从外部布置或硫化到弹性体元件上。此外，弹性体元件的与连接凹部邻接的区域可以设置有一个、两个或多个凹槽或大致V形或U形的凹部，其尤其沿着嵌入方向延伸。由此，可以提供用于弹性体元件的弹性变形的附加空间，这在周向闭合的加强结构中可能是特别有利的。
加强结构可以由塑料制成，例如热固性或热塑性的。可替代地，加强结构可以由另一种合适的刚性材料制成，例如金属。
尤其地，紧固装置可以在组装在车身上之前连接到排气设备部件。因此，随后仅将紧固装置附接至车身以将排气设备部件附接至机动车辆车身可能就足够了。为了固定完整的排气设备，将分别属于各个排气设备部件的紧固装置连接至车身就足够了。
加强结构可以至少部分地嵌入弹性体元件中。
有利地，通过这种构造可以确保连接区域的简单制造和特别良好的加固。可以通过注塑成型，即通过模内工艺将加强结构嵌入弹性体元件中。
加强结构可以布置成至少部分地围绕弹性体元件的连接区域中的连接凹部。
有利地，由于加强结构可以增加弹性体元件的周围部分的刚度，所以尽管弹性体元件整体上可以由相同的材料形成，但是连接凹部的精确限定的部分可以比其他部分更硬。由此弹性体元件可以以简单的方式具有精确限定的抗撕裂性。
加强结构可以被设计为使得其至少部分地邻接连接凹部。
加强结构可以至少部分地形成连接凹部的边界区域，由此，在该部分处的弹性体元件的刚度或抗变形性可以大于不直接邻接连接凹部的加强结构部分。此外，加强结构可以布置在沿嵌入方向布置的连接凹部的前边缘处，使其靠近连接凹部，使得保持元件可以在嵌入状态下可被加强结构后切。也可以至少部分地由加强结构本身而不是由弹性体元件形成布置在嵌入方向的前方或连接凹部的前边缘的区域。换句话说，加强结构可以构造成为在嵌入状态下至少部分地后切保持元件的加宽的端部。
加强结构可以是围绕连接凹部布置的加强套筒。加强套筒可以具有纵向槽，该纵向槽至少在加强套筒的前端敞开。
纵向槽可以在嵌入方向上连续地沿着加强结构或加强套筒延伸，或者可以仅在加强结构的在嵌入方向上的前端敞开。在纵向槽的区域中，加强结构可以具有较低的刚度，特别是较低的径向刚度。换句话说，加强结构可以在纵向槽的区域中具有更大的柔性。加强结构还可以具有两个、三个、四个或更多个纵向槽，从而在加强结构上形成指状结构。当在嵌入方向上嵌入或安装保持元件时，这些指状结构沿径向外扩并且最终卡合在保持元件的加宽的端部的后面。加强套筒也可以由环形和锥形或变窄部分形成。
加强结构可以在嵌入方向上具有向后加宽部分。
换句话说，加强结构可以在嵌入方向上具有向后加宽的圆锥形截面，由此可以有助于相关联的保持元件的加宽的端部的初始嵌入，并且可以确保在嵌入方向上的前部的高刚性。
弹性体元件可以在连接凹部上具有至少一个凹槽，该凹槽沿着连接凹部在嵌入方向上延伸。
术语“凹槽”原则上也可以是指凹口、间隙、狭缝或尤其是楔形的切口。通过凹槽，可以在嵌入期间为弹性体元件的弹性变形提供额外的空间。
加强结构可以构造成为一个整体。
可以将弹性体元件喷射在加强结构上和/或周围。
弹性体元件可以在强化结构上硫化或硫化到强化结构中。当硫化时，加强结构在弹性体元件成型之后，通过硫化从外部和/或从内部与弹性体元件连接。
另一方面，提供了一种用于机动车辆的排气设备，其包括：包括保持元件的排气设备部件，以及紧固装置，其中，所述保持元件的加宽的端部嵌入在弹性体元件的连接凹部中。
有利地，保持元件的嵌入可以已经在排气设备部件的制造商处进行，使得整个排气设备或仅排气设备部件(例如催化器)已经可以与紧固装置一起供应给汽车制造商。然后可以将紧固装置直接连接到车身。
在下文中，将参考附图更详细地描述本发明的实施例。应当理解，本发明不限于该实施例，并且该实施例的各个特征可以在所附权利要求的范围内组合以形成另外的实施例。
附图说明
图1是紧固装置的部分透视图，其中弹性体元件的一部分被隐藏。
图2是在连接到相关的弹性体元件之前的加强结构的透视图。
图3示出了具有两个弹性体元件和硫化的加强结构的紧固装置，其中在每种情况下，弹性体元件的一部分被隐藏。
图4是安装在车身上的紧固装置的剖视图。
附图标记列表
10 紧固装置
12 弹性体元件
14 保持架
16 加强结构
18 凹部
20 弯曲区域
22 环形的部分
24 嵌入方向
26 加宽部分
28 连接凹部
30 凹槽
32 纵向狭槽
34 紧固凹部
36 坐标系
37 车身
38 保持元件
40 加宽的端部
42 中间加宽部
B 连接区域
具体实施方式
图1示出了紧固装置10的实施例的透视图。紧固装置10具有弹性体元件12，该弹性体元件12通过喷射成型工艺被喷射到保持架14上。弹性体元件12在当前情况下由弹性体形成。在当前情况下通过模内工艺将加强结构16嵌入弹性体元件12中。加强结构16由热塑性塑料形成。弹性体元件12具有连接凹部28，该连接凹部28被形成用于接合保持元件38(见图4)。在连接凹部28的区域中，弹性体元件12还在当前情况下具有四个凹槽30或凹口。每个凹槽30在保持元件38的接合期间提供了用于弹性体元件12的弹性变形的附加空间。
在当前情况下，保持架14由钢板形成，并且除了在弹性体元件12的区域中的凹部18之外，还具有多个弯曲区域20。一方面，凹部18使得保持架14具有更轻的构造，另一方面，借助于凹部18可以确保简单的生产。一方面，弯曲区域20用于使保持架14加强，另一方面，通过弯曲区域20，可以在其上布置弹性体元件12的保持架14的一部分，尤其是保持架14与车身间隔开的中间部分。
图2详细示出了图1的加强结构16。该加强结构16当前被实施为加强套筒，并且具有大致环形的部分22和在嵌入方向24上向后扩展的加宽部分26。目前，加宽部分26是圆锥形的，并且便于相关的保持元件38的加宽的端部40(见图4)的初始的嵌入。在这种情况下，加强结构16具有纵向狭槽32，该纵向狭槽在嵌入方向24上在加强结构16的整个长度上延伸，即加强结构的两端是开放的。由于纵向狭槽32，加强结构16获得增大的径向挠曲度，由此可以以较小的力实现保持元件38的嵌入，并且还可以在嵌入状态下形成加宽的端部40的后切。
图3示出了根据图1的紧固装置10的实施方式。在当前情况下，两个弹性体元件12连接至保持架14，从而在此示出的紧固装置10形成为用于支撑排气设备部件，该排气设备部件具有两个保持元件38。然而，原则上，可以将不同数量的弹性体元件12附接到保持架。保持架14具有两个紧固凹部34，该固定凹部形成为容纳相应的螺钉，从而可以将保持架旋紧到汽车车身上。可替代地，可以通过设置在车身上的一个或多个双头螺栓以及相应数量的螺母将保持架14螺栓连接至车身。
此外，图3显示了X-Y-Z坐标系36。X轴对应于车辆纵向方向，在当前情况下还等同于嵌入/脱出方向24。Y轴对应于车辆宽度方向，Z轴对应于车辆高度方向。
图4示出了安装在车身上的紧固装置10的状态的沿X-Z平面的剖视图。在这种情况下，保持架14连接至机动车辆的车身37。通过螺栓螺母进行连接。在连接凹部28中，保持元件38通过紧固装置10连接至待支撑的排气设备部件(未示出)。保持元件38当前被构造成为中空管并且具有加宽的端部40。加宽的端部40类似于具有锥形侧面的膨胀蘑菇帽。端部40被弹性体元件12后切，使得对于保持元件38与弹性体元件12的脱开或解耦，需要要求额外的力。另外，弹性体元件12在连接区域B中的自由弹性膨胀通过加强结构16而加强。
保持元件38还具有中间加宽部42。中间加宽部42在排气设备部件侧邻接弹性体元件12，并防止保持元件38在嵌入方向24上进一步嵌入。因此，排气设备部件在进、出方向24(-X和+X方向)上都是安全的，但无论如何借助于紧固装置10弹性并减振地支撑在车身37上。排气设备组件可以是车底催化转化器。

Claims (9)

1.用于将排气设备部件连接至车身(37)的紧固装置(10)，包括：
保持架(14)，其用于紧固至所述车身(37)，和
连接至所述保持架(14)的弹性体元件(12)，
其中所述弹性体元件(12)具有连接凹部(28)，所述排气设备部件的保持元件(38)的加宽的端部(40)能够嵌入所述连接凹部(28)中，使得限定所述连接凹部(28)的所述弹性体元件(12)的连接区域(B)至少部分地在嵌入方向(24)上后切所述保持元件(38)的加宽的端部(40)，
其中所述紧固装置(10)具有加强结构(16)，该加强结构使所述弹性体元件(12)的连接区域(B)加强，以使所述保持元件(38)的加宽的端部(40)难以脱开，
其中所述加强结构(16)是围绕所述连接凹部(28)布置的加强套筒，并且具有纵向狭槽(32)，该纵向狭槽至少在所述加强套筒的在所述嵌入方向(24)上的前端处敞开。
2.根据权利要求1所述的紧固装置(10)，其中所述加强结构(16)至少部分地嵌入所述弹性体元件(12)中。
3.根据权利要求2所述的紧固装置(10)，其中所述加强结构(16)在所述弹性体元件(12)的连接区域(B)中至少部分地围绕所述连接凹部(28)布置。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的紧固装置(10)，其中所述加强结构(16)被构造成，其至少部分地邻接所述连接凹部(28)。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的紧固装置(10)，其中所述加强结构(16)在所述嵌入方向(24)上具有向后扩展的加宽的部分(26)。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的紧固装置(10)，其中所述弹性体元件(12)在所述连接凹部(28)上的具有至少一个凹槽(30)，该凹槽在嵌入方向(24)上沿所述连接凹部(28)延伸。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的紧固装置(10)，其中所述加强结构(16)一体式地形成。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的紧固装置(10)，其中所述弹性体元件(12)通过喷射成型工艺被喷射在所述保持架(14)上。
9.一种用于机动车辆的排气设备，包括：
排气设备部件，其包括保持元件(38)，以及
根据权利要求1至8中任一项所述的紧固装置(10)，
其中所述保持元件(38)的加宽的端部(40)嵌入在所述弹性体元件(12)的连接凹部(28)中。
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