DE102004001902B4

DE102004001902B4 - Auspuffanlage für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102004001902B4
Application number: DE102004001902A
Authority: DE
Inventors: Arnold Löbig
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2004-01-14
Filing date: 2004-01-14
Publication date: 2008-05-08
Anticipated expiration: 2024-01-15
Also published as: DE102004001902A1

Abstract

Auspuffanlage für ein Kraftfahrzeug, mit einem durch Biegen aus einem Rohr geformten Halter (5, 5', 5''), der einen eine Rundung (4) eines Körpers (1) der Auspuffanlage teilweise umschlingenden, an dem Körper (1) verschweißten zentralen Befestigungsabschnitt (6, 6', 6''), zwei durch gerade Holme (8) gebildete äußere Befestigungsabschnitte und zwei den zentralen Befestigungsabschnitt (6, 6', 6'') mit jeweils einem der äußeren Befestigungsabschnitte verbindende Trägerarme (7, 7'') aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerarme (7, 7'') des durch Biegen aus einem Rohr geformten Halters (5, 5', 5'') lokal an einer in axialer Richtung gegen den Ort der Umschlingung versetzten Stelle des Körpers (1) verschweißt sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Auspuffanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus DE-U-86 33 380 ist eine Auspuffanlage bekannt, bei welcher der zentrale Befestigungsabschnitt über einen Befestigungsbügel an einer Fahrzeugkarosserie verankert ist und die zwei äußeren Befestigungsabschnitte jeweils ein Druckverbindungselement umschlingen, das dazu dient, eines von zwei Auspuffrohren eines Auspufftopfs aufzunehmen. Dieser Halter ist kostspielig, da die Druckverbindungselemente, deren Aufbau in dieser Schrift nicht beschrieben ist, sich in unmittelbarer Nachbarschaft der im Betrieb heiß werdenden Auspuffrohre befinden und deshalb aus einem hitzebeständigem Material bestehen müssen. Preiswerte Gummielemente kommen daher hierfür kaum in Betracht. Außerdem ist die Montage der Auspuffanlage beschwerlich, da zuerst der Halter an einer Karosserie befestigt werden muss und dann erst die Auspuffrohre in die Druckverbindungselemente eingeschoben werden können. Erst wenn dies geschehen ist, kann der Auspufftopf an einer von den Auspuffrohren abgewandten Seite befestigt werden, wobei dies durch die Aufhängung der Auspuffrohre eingeschränkten Beweglichkeit des Auspufftopfes erschwert ist.
In der Praxis wird daher für die Aufhängung einer Auspuffanlage an einer Fahrzeugkarosserie meist ein mehrteilig aufgebauter, einen Katalysatorbehälter umgreifender Halter eingesetzt, der durch die stark schwankenden Temperaturen des Katalysators hohen thermischen Belastungen ausgesetzt ist. Um diese Belastungen auszuhalten, sind herkömmliche Katalysatorhalterungen aus einer Mehrzahl von untereinander verschweißten und über Gummipuffer mit einem Unterboden einer Fahrzeugkarosserie verbundenen Teilen aufgebaut. Die mehreren zu bearbeitenden und zu verschweißenden Teile machen die Fertigung eines solchen Halters aufwändig und kostspielig. Außerdem bedingen sie hohe Fertigungstoleranzen, die die Ausrichtung der Auspuffanlage am Fahrzeug langwierig machen.
Aus DE 102 00 668 A1 ist eine Auspuffanlage bekannt, bei der bogenförmiger Mittelabschnitt eines Halters in eine Nut eingefügt und verschweißt ist, die in den Mantel des Auspufftopfs eingetieft ist, und von dem Mittelabschnitt abstehende Arme greifen jeweils in ein Gummilager ein, über das sie mit der Fahrzeugkarosserie verbunden sind. Wenn der Auspufftopf eine Nickbewegung um die von den abstehenden Arme definierte Achse ausführt, können erhebliche Kräfte auftreten, die die Schweißverbindung zwischen Auspufftopf und Abstützung strapazieren.
In FR 2 751 697 A1 wird eine Auspuffanlage vorgeschlagen, bei der eine Verschweißung zwischen Abstützung und Auspufftopf vermieden wird, indem die aus einem Rohr durch Biegen geformte Abstützung am Auspufftopf festgeschnallt wird.
Aufgabe der Erfindung ist, eine Auspuffanlage für ein Kraftfahrzeug anzugeben, bei der ein Körper der Auspuffanlage über einen einfachen, preiswert zu fertigenden und dennoch thermisch und mechanisch hoch belastbaren Träger schnell und exakt montierbar ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Auspuffanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Der einteilige Aufbau des Halters erlaubt es, diesen exakt vorzuformen und dann mit seinem zentralen Befestigungsabschnitt an dem Körper der Auspuffanlage zu verschweißen, sodass dieser zusammen mit dem Halter als ein Bauteil in einem Arbeitsgang an der Fahrzeugkarosserie montiert werden kann. Die als gerade Holme ausgebildeten Befestigungsabschnitte können an der Karosserie beispielsweise mittels Schellen oder durch Einstecken in hierfür vorgesehene Aufnahme öffnungen bzw. -rohre verankert werden. Eine Verankerung durch Stecken, gegebenenfalls mit anschließender Verriegelung, Verrastung oder dergleichen, ist durch eine parallele Ausrichtung der Holme erleichtert. Eine hohe Biegebelastbarkeit der Verbindung zwischen Träger und Körper wird dadurch erreicht, dass die Trägerarme an einer in axialer Richtung gegen den Ort der Umschlingung versetzten Stelle, insbesondere an einer dem Anschlussstutzen benachbarten kegelförmigen Wand des Körpers, lokal verschweißt sind.
Eine Verdickung der Holme an ihrem freien Ende verhindert, dass diese aus einer Halterung an der Karosserie entweichen, oder dass ein eventuell auf die Holme aufgeschobener elastischer Puffer, z.B. aus Gummi, von diesen abrutscht.
Eine gute Biegebelastbarkeit der Schweißverbindung zwischen dem zentralen Befestigungsabschnitt und dem Körper wird dadurch erreicht, dass der zentrale Befestigungsabschnitt eine Rundung des Körpers teilweise umschlingt.
Wenn der Umschlingungswinkel kleiner als 180° ist, so erleichtert dies die Platzierung des Halters an dem Körper aus einer bezogen auf die Achse der Rundung seitlichen Richtung. Eine besonders feste Verbindung ergibt sich bei einem Umschlingungswinkel von über 180°, dieser macht allerdings im Allgemeinen eine Platzierung des Halters an dem Körper durch Aufstecken in axialer Richtung erforderlich.
Wenn der Körper, an dem der Halter befestigt ist, ein Auspufftopf oder, besonders bevorzugt, ein Katalysatorbehälter ist, kann der zentrale Befestigungsabschnitt zweckmäßigerweise an einem Anschlussstutzen des Körpers befestigt sein.
Wenn der Umschlingungswinkel kleiner als 180° ist, sollten die Stellen, an denen die Trägerarme an der Wand verschweißt sind, zusammen mit dem zentralen Befestigungsab schnitt auf einer gleichen Seite einer durch die Achse der Rundung verlaufenden Ebene liegen.
Wenn jedoch der Umschlingungswinkel größer als 180° ist, können die Mitte des zentralen Befestigungsabschnitts einerseits und die Stellen, an denen die Trägerarme an der Wand verschweißt sind, andererseits auch auf verschiedenen Seiten einer durch die Achse der Rundung verlaufenden Ebene liegen, um so eine hohe Versteifungswirkung zu erzielen.
Um thermische Belastungen aufzufangen, sollten die Trägerarme zwischen dem zentralen Befestigungsabschnitt und der Stelle, an denen sie an der Wand des Körpers verschweißt sind, zweckmäßigerweise einen mit dem Körper unverbundenen Bogen aufweisen.
Eine weitere Versteifung des Trägers ist dadurch erreichbar, dass ein Schenkel des Bogens mit einem Abschnitt des Trägerarms verschweißt ist, der sich von der Stelle, an der der Trägerarm an der Wand des Körpers verschweißt ist, zum äußeren Befestigungsabschnitt erstreckt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Katalysatorbehälters mit einem daran verschweißten Träger, die einen Teil einer erfindungsgemäßen Auspuffanlage bilden;
2 eine Ansicht des Katalysatorbehälters und des Trägers entlang der Achse des Katalysatorbehälters;
3 eine Seitenansicht des Trägers;
4 eine Vorderansicht, analog der 2, einer abgewandelten Ausgestaltung des Trägers;
5 eine perspektivische Ansicht des Trägers und des Katalysatorbehälters gemäß einer dritten Ausgestaltung der Erfindung; und
6 eine Seitenansicht, analog der 3, des Trägers der dritten Ausgestaltung.
In 1 bezeichnet 1 einen Katalysatorbehälter einer Auspuffanlage für ein Kraftfahrzeug mit einem zylindrischen Mittelabschnitt 2, der an beiden Enden über einen kegelförmigen Abschnitt 3 in einen kurzen zylindrischen Anschlussstutzen 4 übergeht, über den Abgas den Katalysator zugeführt oder aus ihm abgeführt wird.
Ein Träger 5 für den Katalysatorbehälter ist aus einem zylindrischen Rohr einteilig gebogen. Der Träger 5 hat eine spiegelsymmetrische Gestalt, mit einem zentralen Befestigungsabschnitt 6, der sich kreisbogenförmig an einen der Anschlussstutzen 4 anschmiegt und mit diesem verschweißt ist, zwei von dem zentralen Befestigungsabschnitt 6 ausgehenden gekrümmten Trägerarmen 7 und, an den freien Enden der Trägerarme 7, jeweils einen geradlinigen Holm 8 zur Befestigung an einer Fahrzeugkarosserie. Auf die Holme 8 ist jeweils eine nicht dargestellte Gummihülse aufgesteckt, über die Befestigungselemente der Karosserie an den Holmen 8 angreifen und die Schwingungen der Holme 8 und damit des Katalysatorbehälters 1 in Bezug auf die Karosserie dämpfen.
Die Gestalt der Trägerarme 7 ist zusätzlich in den 2 und 3 verdeutlicht, die eine Vorderansicht des Katalysatorbehälters 1 und des Trägers 5 entlang der Längsachse des Katalysators 1 bzw. eine Seitenansicht des Trägers 5 und eines Teils des Katalysatorbehälters 1 zeigen.
Die Trägerarme 7 sind jeweils zu einer Schlaufe geformt, die, ausgehend vom zentralen Befestigungsabschnitt 6, nacheinander einen von dem Kegel 3 fort gerichteten Abschnitt 9, eine 180°-Krümmung 10, einen auf den Kegel zu verlaufenden Abschnitt 11, eine Krümmung 12 von ca. 90°, einen an dem Kegel 3 anliegenden und mit ihm verschweißten Abschnitt 13, eine weitere Krümmung 14 von ca. 90° und einen geradlinigen, auf einem Teil seiner Länge mit dem Abschnitt 9 verschweißten Abschnitt 15 aufweist. Durch die dreifache Verschweißung des Trägers 5 am Katalysatorbehälter 1 an von einander in allen drei Raumrichtungen beabstandeten Stellen wird eine steife, hochgradig biegebelastbare Verbindung zwischen dem Katalysatorbehälter 1 und dem Träger 5 geschaffen. Gleichzeitig ist diese Verbindung gegen hohe Temperaturschwankungen des Katalysators beständig, da die thermische Ausdehnung des kegelförmigen Abschnitts 3 zwischen den Befestigungspunkten des zentralen Befestigungsabschnitts 6 und den Abschnitten 13 durch Verbiegen des durch die Abschnitte 9, 10, 11 gebildeten Bogens aufgefangen wird.
Der Träger 5 ist leicht am Katalysatorbehälter 1 anzubringen, denn es genügt, ihn aus einer in Bezug auf die Längsachse des Katalysatorbehälters 1 seitlichen Richtung, in der Perspektive der 1 von unten her, an den Katalysatorbehälter 1 anzufügen, um ihn daran zu verschweißen.
Eine zweite Ausgestaltung des Trägers, mit 5' bezeichnet, ist in 4 in einer frontalen Ansicht analog der Perspektive der 2 dargestellt. Die Form der Holme 8 und der Trägerarme 7 ist die gleiche wie bei der mit Bezug auf 1 bis 3 beschriebenen Ausgestaltung, ein Unterschied liegt in der Form und Platzierung des zentralen Befestigungsabschnitts 6', der hier den Anschlussstutzen 4 an dessen Oberseite und auf einem Winkel von über 180° um schlingt. Der Mittelpunkt des zentralen Befestigungsabschnitts 6' liegt hier oberhalb einer sich durch die Längsachse des Katalysatorbehälters 1 erstreckenden horizontalen Ebene, während die Abschnitte 13 der Trägerarme 7 an der unteren Hälfte des kegelförmigen Abschnitts 3 verschweißt sind. Somit ist der Abstand zwischen den Verschweißungsstellen größer als bei der Ausgestaltung der 1, und die Biegebelastbarkeit der Verbindung zwischen Katalysatorbehälter 1 und Träger 5 ist weiter vergrößert.
Wenn die Umschlingung des zentralen Befestigungsabschnitts 6' um den Anschlussstutzen 4 nicht wesentlich größer als 180° ist, besteht auch hier die Möglichkeit, unter elastischer Aufbiegung des Befestigungsabschnitts 6 den Träger 5 aus seitlicher Richtung, diesmal von oben her, zu platzieren, so dass ein den Anschlussstutzen 4 verlängerndes, in den Figuren nicht dargestelltes Abgasrohr die Platzierung des Trägers nicht erschwert. Wenn die Umschlingung zu groß ist, um eine solche Aufbiegung zuzulassen, kann der Träger 5' über das Ende eines solchen Rohrs gestülpt und entlang des Rohrs bis zum Katalysatorbehälter 1 verschoben werden, um ihn dort zu verschweißen.
Die 5 und 6 zeigen eine dritte Ausgestaltung der Erfindung in einer perspektivischen Ansicht bzw. einer Seitenansicht. Sie unterscheidet sich von der Ausgestaltung der 1 bis 3 dadurch, dass bei den Trägerarmen 7'' der Abschnitt 15'', der sich jeweils zwischen dem Holm 8'' und dem am kegelförmigen Abschnitt 3 verschweißten Abschnitt 13'' erstreckt, mit dem sich zwischen diesem verschweißten Abschnitt 13'' und dem zentralen Befestigungsabschnitt 6'' erstreckenden Bogen 9'', 10'', 11'' unverbunden ist. Dadurch verlängert sich die freitragende Länge der Trägerarme 7'', so dass Stöße stärker als bei den vorgenannten Ausgestaltungen durch eine elastische Verformung der Trägerarme 7'' abgefangen werden können.
An den freien Enden der Holme 8'' ist jeweils eine pilzförmige Aufweitung 16'' gezeigt, die eine auf die Holme aufgesteckte elastische Gummihülse oder -manschette daran hindert, von den Holmen 8'' herunter zu rutschen. Eine solche Aufweitung kann natürlich in gleicher Weise auch an den Ausgestaltungen der 1 bis 3 bzw. 4 vorgesehen sein.
Anstelle einer einzelnen Aufweitung 16'' am freien Ende des Holms kann auch eine mittige Verjüngung des Holms vorgesehen werden, die eine aufgesteckte Manschette am Verrutschen sowohl vom Holm herunter als auch in Richtung des Katalysatorbehälters 1 hindert.
Auch die Ausgestaltung der 5 und 6 kann dadurch abgewandelt werden, dass der zentrale Befestigungsabschnitt 6 nicht unterhalb der Mittelebene und auf einer gleichen Seite der Mittelebene wie die verschweißten Abschnitte 13 am Katalysatorbehälter 1 anliegt, sondern um diesen, wie in 4 gezeigt, oben herum geschlungen ist.
Eine weitere Variationsmöglichkeit der oben beschriebenen Ausgestaltungen ist, die Verschweißung zwischen den Abschnitten 13 des Trägers und dem Katalysatorbehälter 1 entfallen zu lassen und die Abschnitte 13 stattdessen zwar in der Nähe des kegelförmigen Abschnitts 3, aber so weit von diesem beabstandet verlaufen zu lassen, dass bei einer durch einen äußeren Stoß verursachten elastischen Verformung der Trägerarme 7 eine Berührung zwischen den Abschnitten 13 und den Kegelabschnitt 3 nicht zu erwarten ist. Bei dieser Ausgestaltung ist die durch die Abschnitte 9 bis 15 jedes Trägerarmes 7 gebildete Schlaufe auf ihrer ganzen Länge elastisch verformbar, so dass der Katalysatorbehälter 1 eine große Schwingbewegungsfreiheit in Bezug auf die Karosserie hat.

1: Katalysatorbehälter
2: Mittelabschnitt
3: Kegelförmiger Abschnitt
4: Anschlussstutzen
5: Träger
6: Zentraler Befestigungsabschnitt
7: Trägerarm
8: Holm
9: Abschnitt
10: 180°-Krümmung
11: Abschnitt
12: Krümmung
13: Abschnitt, verschweißt
14: Krümmung
15: Abschnitt
16: Aufweitung

Claims

Auspuffanlage für ein Kraftfahrzeug, mit einem durch Biegen aus einem Rohr geformten Halter (5, 5', 5''), der einen eine Rundung (4) eines Körpers (1) der Auspuffanlage teilweise umschlingenden, an dem Körper (1) verschweißten zentralen Befestigungsabschnitt (6, 6', 6''), zwei durch gerade Holme (8) gebildete äußere Befestigungsabschnitte und zwei den zentralen Befestigungsabschnitt (6, 6', 6'') mit jeweils einem der äußeren Befestigungsabschnitte verbindende Trägerarme (7, 7'') aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerarme (7, 7'') des durch Biegen aus einem Rohr geformten Halters (5, 5', 5'') lokal an einer in axialer Richtung gegen den Ort der Umschlingung versetzten Stelle des Körpers (1) verschweißt sind.
Auspuffanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Holme (8) parallel sind.
Auspuffanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Holme (8) an ihrem freien Ende verdickt sind.
Auspuffanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Befestigungsabschnitt (6, 6', 6'') die Rundung (4) auf weniger als 180° umschlingt.
Auspuffanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Befestigungsabschnitt (6, 6', 6'') die Rundung (4) auf mehr als 180° umschlingt.
Auspuffanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper ein Katalysatorbehälter (1) oder ein Auspufftopf ist, und dass der zentrale Befestigungsabschnitt (6, 6', 6'') an einem Anschlussstutzen (4) des Körpers befestigt ist.
Auspuffanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die gegen den Ort der Umschlingung axial versetzte Stelle an einer dem Anschlussstutzen (4) benachbarten kegelförmigen Wand (3) des Körpers (1) ist.
Auspuffanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Befestigungsabschnitt (6, 6'') und die Stellen, an denen die Trägerarme (7, 7'') an der Wand verschweißt sind, auf einer gleichen Seite einer durch die Achse der Rundung verlaufenden Ebene liegen.
Auspuffanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitte des zentralen Befestigungsabschnitts (6') auf einer und die Stellen, an denen die Trägerarme (7) an der Wand verschweißt sind, auf einer anderen Seite einer durch die Achse der Rundung verlaufenden Ebene liegen.
Auspuffanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerarme (7, 7'') zwischen dem zentralen Befestigungsabschnitt (6, 6', 6'') und der Stelle, an denen sie an der Wand des Körpers verschweißt sind, einen mit dem Körper unverbundenen Bogen (9, 10, 11; 9'', 10'', 11'') aufweisen.
Auspuffanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schenkel (9) des Bogens (9, 10, 11) mit einem Abschnitt (15) des Trägerarms (7) verschweißt ist, der sich von der Stelle, an der der Trägerarm (7) an der Wand des Körpers verschweißt ist, zum äußeren Befestigungsabschnitt (8) erstreckt.