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Die
Erfindung betrifft eine Abgasleitungshalterung, mittels der eine
Fahrzeugabgasleitung am Fahrzeug befestigt ist. Unter einer Abgasleitung
im Sinne der Erfindung ist dabei sowohl ein abgasführendes
Rohr als auch ein abgasführendes
Bauteil, wie etwa ein Abgasfilter, zu verstehen.
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Insbesondere
betrifft die Erfindung eine Abgasleitungshalterung, die zur Halterung
eines Abgasfilters dient, insbesondere eines Partikelfilters oder motornahen
Katalysators. Gerade Partikelfilter sind sehr schwer und werden
motornah eingebaut. Die gesamte Abgasleitung, insbesondere aber
die motornahen Abgasfilter, werden im Fahrbetrieb durch den Motor
zum Schwingen angeregt, wodurch sowohl die Fahrzeugakustik als auch
die Langzeithaltbarkeit der gesamten Abgasanlage beeinflußt wird.
Unter dem Schwingungsaspekt ist es daher wünschenswert, die Abgasleitungshalterung
möglichst
steif auszubilden. Andererseits ist zu bedenken, daß sich die
gesamte Abgasleitung und insbesondere der Abgasfilter aufgrund der
hohen Betriebstemperaturen thermisch ausdehnt, wodurch sich der
Haltepunkt relativ zum Fahrzeug bewegt, weshalb die Abgasleitungshalterung
möglichst
nachgiebig ausgebildet sein sollte.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Abgasleitungshalterung zu
schaffen, die beiden Anforderungen gerecht wird und zudem einfach
aufgebaut ist.
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Zu
diesem Zweck weist eine Abgasleitungshalterung der eingangs genannten
Art eine leitungsseitige Befestigung, eine fahrzeugseitige Befestigung und
ein Halteteil auf, über
welches die durch die leitungsseitige Befestigung eingeleiteten
Kräfte
an die fahrzeugseitige Befestigung und damit das Fahrzeug weitergeleitet
werden, wobei wenigstens zwischen einer der Befestigungen und dem
Halteteil wenigstens ein gleitreibungsarmes Zwischenelement vorgesehen
ist, das eine verbesserte gleitende Relativbewegung zwischen der
Befestigung und dem Halteteil und damit eine Relativbewegung zwischen
der Abgasleitung und dem Fahrzeug im Vergleich zu einem Zustand
ohne das Zwischenelement gestattet. Die Gleitbewegung zwischen der
Befestigung und dem Halteteil findet in einer Ebene statt, in der
die Hauptrichtung der thermischen Ausdehnung liegt. Gegenüber Bewegungen
in jeder anderen Richtung als dieser Gleitebene weist die Abgasleitungshalterung
eine hohe Steifigkeit auf, also insbesondere auch in den Hauptbelastungsrichtungen
aufgrund der Schwingungen. Dadurch erhält man eine Abgasleitungshalterung,
die in den Hauptschwingungsrichtungen der Abgasleitung steif ausgebildet
ist, aber dennoch eine thermische Expansion der Abgasleitung zuläßt. In diesem
Zusammenhang sei darauf hingewiesen, daß unter einer fahrzeugseitigen
Befestigung sowohl eine Befestigung an der Karosserie als auch eine
Befestigung am Motor zu verstehen ist.
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Eine
besonders einfache Ausgestaltung ergibt sich, wenn das Halteteil
als länglicher
Hebel ausgebildet ist, dessen erstes Ende leitungsseitig und dessen
zweites Ende fahrzeugseitig befestigt ist. Durch eine einfache Schwenkbewegung
des Hebels wird dann eine Relativbewegung zwischen der Abgasleitung
und dem Fahrzeug (speziell der Karosserie oder dem Motor) ermöglicht.
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Insbesondere
handelt es sich bei der gleitenden Relativbewegung zwischen der
Befestigung und dem Halteteil um eine Drehbewegung. Bei einer Ausbildung
des Halteteils als länglicher
Hebel wird diese Drehbewegung in eine annähernd lineare Relativbewegung
zwischen der Abgasleitung und dem Fahrzeug umgewandelt.
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Vorzugsweise
ist eine Hülse
zur Versteifung des Zwischenelements vorgesehen. Diese kann im Falle
einer Drehbewegung zwischen Befestigung und Halteteil längs der
Drehachse angeordnet sein.
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Um
der durch die thermische Ausdehnung hervorgerufenen Relativbewegung
zwischen Abgasleitung und Fahrzeug möglichst wenig Widerstand entgegenzusetzen,
sind vorzugsweise zwischen dem Halteteil und beiden Befestigungen
Zwischenelemente vorgesehen.
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Eine
besonders hohe Steifigkeit der Abgasleitungshalterung in den Schwingungs-
Hauptbelastungsrichtungen läßt sich
dadurch erreichen, daß das Halteteil
einen im wesentlichen U-förmigen
Querschnitt aufweist, der für
eine erhöhte
Biegesteifigkeit des Halteteils sorgt.
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Ebenso
denkbar ist eine Ausbildung des Halteteils als Flachrohr mit rechteckigem
Querschnitt. Daneben ist auch jeder andere Rohrquerschnitt möglich.
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Das
Halteteil kann auch als T-Profil ausgebildet sein.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform weist
die Befestigung eine erste und eine zweite Anlagefläche auf,
zwischen denen das Halteteil gelagert ist. Durch die flächige Anlage
des Halteteils an den Anlageflächen
wird eine Relativbewegung zwischen Halteteil und Befestigung ausschließlich in
der durch die Anlageflächen
definierten Ebene ermöglicht.
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Bevorzugt
sind die erste und die zweite Anlagefläche im montierten Zustand relativ
zueinander im wesentlichen unbeweglich. Das dazwischen angeordnete
Halteteil kann sich relativ zu den Anlageflächen bewegen.
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Um
die Gleitbewegung zwischen dem Halteteil und den Anlageflächen der
Befestigung zu erleichtern, ist vorteilhaft zwischen dem Halteteil
und jeder Anlagefläche
ein gleitreibungsarmes Zwischenelement vorgesehen.
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Da
eine zu starke Klemmung des Halteteils durch die Befestigung die
Gleitbewegung des Halteteils beeinträchtigen würde, kann zwischen der ersten
und der zweiten Anlagefläche
ein Abstandshalter vorgesehen sein, dessen Dicke im wesentlichen
der gemeinsamen Dicke des Halteteils und der Zwischenelemente entspricht.
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Eine
besonders einfache und damit kostengünstige Ausgestaltung ergibt
sich dadurch, daß die Befestigung
eine Schraube umfaßt,
die durch eine Bohrung im Halteteil geführt und mittels einer Mutter festgelegt
ist.
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Eine ähnlich einfache
Ausführung
ergibt sich mit einem Niet, der durch die Bohrung im Halteteil geführt ist.
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Vorzugsweise
stellt dann die Schraubenachse bzw. Längsachse des Niets die Drehachse
für die Drehbewegung
dar.
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Insbesondere
bei Verwendung einer Schraube oder eines Niets zur Festlegung des
Halteteils an der Befestigung sollte das Zwischenelement ringförmig ausgebildet
sein. Dies ermöglicht
es, daß die Schraube
(bzw. der Niet) das gesamte Paket aus Halteteil und einem oder mehreren
Zwischenelementen hält.
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Gemäß der bevorzugten
Ausführungsform der
Erfindung ist das Zwischenelement ein Polster aus Drahtgestrick.
Dieses zeichnet sich durch eine höhere Festigkeit und Temperaturbeständigkeit
aus als etwa eine Teflonscheibe oder eine Kupferbuchse. Alternativ
kann das Zwischenelement eine Feder, etwa eine Spiralfeder oder
eine Tellerfeder, sein. Weiterhin in Frage kommt jedes andere Material,
das dazu geeignet ist, die Gleitreibung zwischen den beteiligten
Bauteilen zu verringern und das vorzugsweise kompressibel ist.
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Die
Erfindung betrifft darüber
hinaus eine Baugruppe mit einer Abgasleitung und einer erfindungsgemäßen Abgasleitungshalterung.
Insbesondere ist dabei die Abgasleitungshalterung im Bereich eines
Fahrzeugabgasfilters angeordnet, dient also als Abgasfilterhalterung,
mittels der der Abgasfilter am Fahrzeug befestigt ist.
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Das
Halteteil ist insbesondere als länglicher Hebel
ausgebildet, dessen Längsachse
sich im wesentlichen senkrecht zur Längsachse der Abgasleitung erstreckt.
Dadurch wird eine durch die thermische Expansion bedingte Bewegung
der leitungsseitigen Befestigung in Abgasleitungslängsrichtung
erleichtert.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der beigefügten Zeichnungen:
In diesen zeigen:
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1 eine
perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Baugruppe, wobei die Abgasleitungshalterung
zusätzlich
in vergrößerter Explosionsansicht
dargestellt ist;
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2 eine
perspektivische Ansicht der Baugruppe, die die Richtung der thermischen
Ausdehnung sowie die Hauptschwingungsrichtungen der Abgasleitung
zeigt;
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3 einen
Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Abgasleitungshalterung;
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die 4a und 4b schematische
Darstellungen zweier unterschiedlicher Anordnungen der erfindungsgemäßen Baugruppe
in einem Fahrzeug;
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5 eine
Schnittansicht einiger Bauteile einer Abgasleitungshalterung; und
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6 eine
Schnittansicht einiger Bauteile einer Abgasleitungshalterung gemäß einer
alternativen Ausgestaltung.
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In 1 ist
eine Abgasleitungshalterung 10 dargestellt, mittels der
eine Abgasleitung 11, hier insbesondere ein Abgasfilter 12,
an einem Fahrzeug befestigt ist. Der Abgasfilter ist z.B. ein Partikelfilter
oder ein motornaher Katalysator und hat einen Einlaß 14 mit
einem abgewinkelten Flansch, über
den er motornah in der Abgasleitung 11 gelagert, insbesondere mit
einem nicht gezeigten Abgasturbolader oder Abgaskrümmer verbunden
ist. Der Abgasfilter 12 hat einen Hauptabschnitt, der hier
kreiszylindrisch ausgeführt
ist und eine ebenfalls kreiszylindrische Mantelfläche 16 aufweist.
Bezüglich
der kreiszylindrischen Mantelfläche 16 besitzt
der Abgasfilter 12 eine Längsachse A, die mit der Längsachse
der Abgasleitung 11 zusammenfällt. Alternativ sind natürlich auch andere
Querschnittsformen des Hauptabschnitts möglich, z.B. ein Oval, ein gerundetes
Dreieck etc.
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Die
Abgasleitungshalterung 10 weist ein Halteteil 18 auf,
das aus einem Blechprofil mit einem im wesentlichen U-förmigen Querschnitt
besteht. Das Halteteil 18 ist sowohl mit einer leitungsseitigen
Befestigung 20 als auch mit einer in 1 nicht
gezeigten fahrzeugseitigen Befestigung verbunden.
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Wie
insbesondere auch aus 1 ersichtlich ist, hat die leitungsseitige
Befestigung 20 ein Trägerteil 22,
das im Querschnitt ebenfalls in etwa U-förmig ausgebildet und starr
mit dem Abgasfilter 12 verbunden, beispielsweise verschweißt ist.
In das Trägerteil 22 ist
eine Schraube 24 eingepreßt, die durch eine Bohrung 26 des
Halteteils 18 geführt
und auf die eine Mutter 28 aufgeschraubt wird. Die Längsachse
der Schraube 24 ist mit B bezeichnet. Zur Befestigung 20 gehört weiterhin
ein Abstandshalter, der durch eine Hülse 32 gebildet wird
und einen gewissen Mindestabstand zwischen der Mutter 28 und
dem Trägerteil 22 gewährleistet.
Ferner ist eine Ringscheibe 34 vorgesehen, die einstückig mit
der Hülse 32 ausgeführt sein
kann, jedoch nicht muß.
Die Hülse 32 erstreckt sich
durch die Bohrung 26 im Halteteil 18 und ist gegenüber der
Bohrung 26 mit Untermaß ausgeführt.
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Somit
umfaßt
die leitungsseitige Befestigung 20 das Trägerteil 22,
die Schraube 24, die Mutter 28, die Hülse 32 und
die Ringscheibe 34, wobei die in der 3 oben
liegende Seite des Trägerteils 22 eine erste
Anlagefläche 36 und
die in der Figur unten liegende Seite der Ringscheibe 34 eine
zweite Anlagefläche 38 bildet,
zwischen denen das Halteteil 18 gelagert ist.
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Die
fahrzeugseitige Befestigung ist analog zur leitungsseitigen Befestigung 20 aufgebaut
und erfolgt über
die in 1 rechte Bohrung 26 im Halteteil 18.
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Zwischen
dem Halteteil 18 und den beiden Anlageflächen 36, 38 ist
je ein gleitreibungsarmes Zwischenelement 40 bzw. 40a in
Form eines ringförmigen
Polsters aus Drahtgestrick angeordnet. Das in der 1 obere
und in 3 untere Zwischenelement 40 weist eine
angeformte Buchse auf, die sich längs der Hülse 32 in die Bohrung 26 hinein
erstreckt. Die Länge
der Hülse 32 und
damit die Höhe
h des Abstandshalters entspricht dabei im wesentlichen der gemeinsamen
Dicke d des Halteteils 18 und der beiden Zwischenelemente 40, 40a (siehe 3).
Somit ist sichergestellt, daß die
Mutter 28 nicht zu stark angezogen und dadurch die Reibungskraft
zwischen den Zwischenelementen 40, 40a, dem Halteteil 18 und
der Befestigung 20 über
Gebühr
erhöht
wird. Hierbei können
die Zwischenelemente 40, 40a im montierten Zustand
durchaus eine gewisse Vorspannung aufweisen. Zudem dient die massive
Hülse 32 der
Versteifung der relativ weich ausgebildeten Zwischenelemente 40, 40a, übt also
eine Stützwirkung aus.
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Bei
der Montage der Abgasleitungshalterung 10 gemäß 3 wird
vorzugsweise das Zwischenelement 40 mitsamt der Hülse 32 auf
die in das Trägerteil 22 eingebrachte
Schraube 24 aufgesteckt und die Schraube 24 durch
die Bohrung 26 geführt.
Das Zwischenelement 40a wird von oben auf die durch das Halteteil 18 geführte Schraube 24 aufgesetzt.
Anschließend
wird die Ringscheibe 34 positioniert und schließlich die
Mutter 28 aufgeschraubt (siehe 3). Alternativ
kann auch das Zwischenelement 40a auf die Schraube 24 aufgesetzt
werden, die anschließend
durch die Bohrung 26 im Halteteil 18 geführt wird.
Das Zwischenelement 40 mit der Hülse 32 wird dann von
oben, wie in 5 angedeutet, auf die Schraube 24 aufgesteckt
und mittels der Ringscheibe 34 und der Mutter 28 festgelegt.
Hierbei sind die Zwischenelemente 40, 40a gegenüber der
Anordnung in 3 vertauscht. 6 zeigt
eine weitere mögliche
Ausgestaltung, bei der ein einziges, einstückig ausgebildetes Zwischenelement 40 zum
Einsatz kommt, welches um das Halteteil 18 geformt ist.
Auf diese Weise lassen sich Bauteile einsparen.
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2 veranschaulicht
die Hauptrichtung T der thermischen Expansion der Abgasleitung 11,
hier insbesondere des Abgasfilters 12 im Betrieb, die im wesentlichen
mit der Längsachse
A des Abgasfilters 12 (bzw. der Abgasleitung 11)
zusammenfällt.
Die Doppelpfeile S1 und S2 symbolisieren
die durch Motoranregung auftretenden Hauptschwingungsrichtungen
des Abgasfilters 12. Die Abgasleitungshalterung 10 weist
bezüglich
dieser Hauptschwingungsrichtungen S1 und
S2 eine hohe Steifigkeit auf, die durch
die U-Form des Halteteils 18 in Kombination mit den in Richtung
der Schraubenlängsachsen
B nahezu spielfrei ausgebildeten Befestigungen erzielt wird. Auch die
massive Hülse 32 trägt zur Versteifung
der Baugruppe bei.
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In
Richtung T der thermischen Ausdehnung ist dagegen eine Relativbewegung
zwischen dem Abgasfilter 12 und dem Fahrzeug (also der
Karosserie oder dem Motor) möglich,
die durch gleitende Bewegung des Halteteils 18 relativ
zu den beiden Befestigungen erreicht wird. Dabei stellt das Halteteil 18 einen
länglichen,
einarmigen Hebel dar, der leitungsseitig und fahrzeugseitig befestigt
ist. Aufgrund der gleitreibungsarmen Ausgestaltung der Zwischenelemente 40, 40a ist
bei beiden Befestigungen eine Drehung des Halteteils 18 um
die Längsachse
B der Schraube 24 möglich.
Die erste Anlagefläche 36 und die
zweite Anlagefläche 38 sind
hierbei relativ zueinander unbeweglich. Durch die Drehbewegungen nimmt
das Halteteil 18, dessen Längsachse C im Ausgangszustand
etwa senkrecht zur Längsachse
A des Abgasfilters 12 ausgerichtet ist, eine Position ein, in
der die Längsachsen
A und C einen spitzen Winkel miteinander einschließen. Das
Halteteil 18 bewegt sich also in seiner zwischen den Anlageflächen 36 und 38 liegenden
Haupterstreckungsebene und gestattet so eine Relativbewegung zwischen
dem Abgasfilter 12 und dem Fahrzeug.
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Die 4a und 4b zeigen
zwei mögliche
Anordnungen des Abgasfilters 12 bzw. der kompletten Abgasleitung 11 und
somit auch der Abgasleitungshalterung 10 im Fahrzeug, wobei
x die Fahrzeuglängsrichtung
und y die Fahrzeugquerrichtung ist. Die Bezugszeichen 42 und 44 bezeichnen
den Motor bzw. das Getriebegehäuse
des Fahrzeugs. Die Räder
des Fahrzeugs sind bei 46 angedeutet, mit 48 ist
ein weiterer Abgasfilter bezeichnet. Zum besseren Verständnis der
Anordnung des Abgasfilters 12 und der Abgasleitungshalterung 10 sind
in den 4a und 4b die
Längsachsen
B der Schrauben 24 eingezeichnet.
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Bei
längs eingebautem
Motor 42 (4a) sind die Hauptschwingungsrichtungen
die z- und die y-Richtung, während
die thermische Expansion hauptsächlich
in z-Richtung erfolgt. Der Abgasfilter 12 ist direkt am
Motor 42 angebracht, wobei seine Längsachse A senkrecht zur Zeichenebene
verläuft.
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Bei
quer eingebautem Motor 42 (4b) entsprechen
die Hauptschwingungsrichtungen des Motors der x-Richtung und der
z-Richtung. Die thermische Expansion findet vor allem in x-Richtung
statt. Die Abgasleitungshalterung 10 ist so am Getriebegehäuse 44 angeordnet,
daß die
Schraubenlängsachsen
B senkrecht zur Zeichenebene verlaufen, das Halteteil 18 also
in Draufsicht zu sehen ist.
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- 10
- Abgasleitungshalterung
- 11
- Abgasleitung
- 12
- Abgasfilter
- 14
- Einlaß
- 16
- Mantelfläche
- 18
- Halteteil
- 20
- leitungsseitige
Befestigung
- 22
- Trägerteil
- 24
- Schraube
- 26
- Bohrung
- 28
- Mutter
- 32
- Hülse
- 34
- Ringscheibe
- 36
- erste
Anlagefläche
- 38
- zweite
Anlagefläche
- 40,
40a
- Zwischenelemente
- 42
- Motor
- 44
- Getriebegehäuse
- 46
- Räder
- 48
- Abgasfilter
- A
- Längsachse
des Abgasfilters
- B
- Längsachse
der Schraube
- C
- Längsachse
des Halteteils
- T
- Richtung
der thermischen Expansion
- S1, S2
- Hauptschwingungsrichtungen