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Die Erfindung betrifft ein System für eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges mit einem wärmeabstrahlenden Bauteil und einem an dem wärmeabstrahlenden Bauteil befestigten Hitzeschutzblech. Das wärmeabstrahlende Bauteil kann insbesondere ein Katalysator oder Krümmerkatalysator oder Schalldämpfer sein.
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Systeme der eingangs genannten Art mit einem wärmeabstrahlenden Bauteil einer Abgasanlage und einem an dem Bauteil angeordneten Hitzeschutzschild sind im Stand der Technik bekannt. Durch die heißen Abgase eines Verbrennungsmotors, die durch eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges geleitet werden, erhitzen sich die Bauteile der Abgasanlage im Betrieb auf mitunter sehr hohe Temperaturen. Unter Hochlast können bestimmte Bestandteile der Abgasanlage sogar zu glühen beginnen. Aufgrund ihres Volumens und ihrer großen Oberfläche strahlen Bauteile wie Katalysator, Krümmerkatalysator oder Schalldämpfer besonders viel Hitze ab. Die Hitze könnte zur Beschädigung umliegender Bauteile des Kraftfahrzeuges führen, sodass ein Betrieb ohne Hitzeschutzblech bzw. Hitzeschutzschild nicht möglich wäre.
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Bei den heutigen Hitzeschutzblechen, die insbesondere an den sehr heißen Katalysatoren bzw. Krümmerkatalysatoren bzw. Schalldämpfern angeordnet sind, werden zur Befestigung des Hitzeschutzblechs mindestens drei oder vier Verschraubungen vorgesehen.
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Die Abgasanlagen sind im Betrieb einem sehr hohen Temperaturspektrum von tiefen Minustemperaturen bis hin zu hohen Temperaturen von mehreren 100 Grad ausgesetzt. Die Bauteile der Abgasanlagen dehnen sich dabei aus bzw. ziehen sich zusammen. Die Wärmeausdehnung der unterschiedlichen Bauteile der Abgasanlage ist jedoch unterschiedlich, insbesondere die des wärmeabstrahlenden Bauteils und des Hitzeschutzblechs. Im Betrieb kommt es daher zu Spannungen zwischen wärmeabstrahlenden Bauteil und Hitzeschutzblech, sodass insbesondere die Befestigung des Hitzeschutzblechs am wärmeabstrahlenden Bauteil besonderen Belastungen ausgesetzt ist.
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Im Stand der Technik ist zur Überwindung der daraus bestehenden Probleme vorgesehen, dass von den drei oder vier Verschraubungen meist zwei Verschraubungen mit flexiblen Befestigungen versehen sind, die beispielsweise verschiebbar geführte Befestigungspunkte aufweisen. Zur Verwirklichung werden Langlöcher benötigt, in denen sich die flexiblen Scheiben bewegen können.
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6a zeigt ein derartiges System 2 aus Katalysator 4 und Hitzeschutzblech 6 gemäß dem Stand der Technik.
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Das Hitzeschutzblech 6 gemäß 6a weist vier Befestigungspunkte 8.1, 8.2, 8.3 und 8.4 auf, an welchen das Hitzeschutzblech 6 mit dem Katalysator 4 verbunden ist. Die Befestigungspunkte 8.1 und 8.2 sind dabei als gleitende Befestigungspunkte ausgebildet, um eine unterschiedliche Wärmeausdehnung von Katalysator 4 und Hitzeschutzblech 6 an den Befestigungspunkten 8.1 bis 8.4 ausgleichen zu können.
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Wie in 6b dargestellt, sind an dem Katalysator 4 vier Sockel 20.1, 20.2, 20.3 und 20.4 vorgesehen, an welchen das Hitzeschutzblech 6 mittels Bohrungen 22.1, 22.2, 22.3, 22.4 festgeschraubt wird. Die Bohrung 22.4 ist als Zentriersitz ausgestaltet, die Bohrung 22.3 als Langloch, um einen Toleranzausgleich und eine spannungsfreie Montage des Hitzeschutzblechs 6 an dem Katalysator 4 zu ermöglichen.
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Die aus dem Stand der Technik bekannten Systeme bringen zum einen den Nachteil mit sich, dass die Befestigungspunkte, die üblicherweise in verschmutzungsausgesetzten Bereichen des Kraftfahrzeuges angeordnet sind, festgehen können und ihre Verschiebbarkeit durch die Verschmutzung verlieren, wodurch sich das Problem der auftretenden Spannungen wieder ergibt und zum anderen ist dieses System fertigungsaufwendig. Es müssen drei oder mehr Befestigungspunkte an dem wärmeabstrahlenden Bauteil vorgesehen werden, wenigstens zwei davon verschiebbar.
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Zum anderen ist die Montage relativ aufwendig, da das Hitzeschutzblech an den drei oder vier Befestigungspunkten montiert werden muss. Es hat sich gezeigt, dass die bekannten Systeme weder besonders gut funktioniert, noch ökonomisch ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein System der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass es die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise überwindet und insbesondere eine dauerhaft funktionierende und kostengünstige Befestigung eines Hitzeschutzblechs an einem wärmeabstrahlenden Bauteil ermöglicht.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein System für eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges gemäß Anspruch 1, ein wärmeabstrahlendes Bauteil oder Hitzeschutzblech gemäß dem nebengeordneten Anspruch 14 sowie eine Abgasanlage gemäß dem nebengeordneten Anspruch 15. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Das erfindungsgemäße System für eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges weist ein wärmeabstrahlendes Bauteil und ein Hitzeschutzblech auf, das an dem wärmeabstrahlenden Bauteil befestigt ist. Das wärmeabstrahlende Bauteil ist insbesondere ein Katalysator oder Krümmerkatalysator oder Schalldämpfer, kann jedoch auch ein anderes wärmeabstrahlendes Bauteil der Abgasanlage des Kraftfahrzeuges sein.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Hitzeschutzblech an einem einzigen Befestigungspunkt an dem wärmeabstrahlenden Bauteil befestigt ist. Durch den einzelnen Befestigungspunkt des Hitzeschutzblechs an dem wärmeabstrahlenden Bauteil entstehen keine durch die Befestigung der beiden Bauteile aneinander verursachten Zwangsbedingungen, sodass sich das wärmeabstrahlende Bauteil und das Hitzeschutzblech unabhängig voneinander ausdehnen und zusammenziehen können. Darüber hinaus lassen sich Kosten sparen, wenn lediglich ein einzelner Befestigungspunkt vorgesehen werden muss und nicht eine Mehrzahl an Befestigungspunkten. Auch die Montage eines Bauteils an einem einzigen Befestigungspunkt ist einfacher als die Montage eines Bauteils an mehreren Befestigungspunkten, da hierzu weniger Arbeitsschritte erforderlich sind.
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Nach einer ersten Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Hitzeschutzblech mittels eines Trägers an dem Bauteil befestigt ist. Ein derartiger Träger erlaubt es, die für die Befestigung und den Betrieb notwendige Stabilität zu gewährleisten.
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Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass an dem Hitzeschutzblech oder an dem Träger ein, zwei, drei oder wenigstens vier Stützfüße angeordnet sind, die an dem wärmeabstrahlenden Bauteil derart abgestützt sind, dass das Hitzeschutzblech unter Vorspannung steht, wenn es befestigt ist. Dadurch wird erreicht, dass das Hitzeschutzblech eine definierte Position zum wärmeabstrahlenden Bauteil einnimmt und Klappern des Hitzeschutzblechs vermieden wird. Die Stützfüße sind darüber hinaus nicht fest mit dem wärmeabstrahlenden Bauteil verbunden und können daher auf dem wärmeabstrahlenden Bauteil gleiten.
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Gemäß einer möglichen Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Stützfüße durch Stanzen und Biegen aus dem Hitzeschutzblech oder aus dem Träger geformt sind. Auf diese Weise lassen sich die Stützfüße besonders kostengünstig vorsehen, da keine Montage der Stützfüße notwendig ist. Hitzeschutzbleche sind häufig gestanzt, sodass die Stanzung der Stützfüße in einem gemeinsamen Fertigungsschritt mit der Stanzung des Hitzeschutzblechs vorgenommen werden kann.
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Eine weitere mögliche Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass an dem wärmeabstrahlenden Bauteil eine, zwei, drei oder wenigstens vier Gleitflächen für die Stützfüße vorgesehen sind. Insbesondere kann für jeden Stützfuß eine eigene Gleitfläche vorgesehen sein. Es ist jedoch auch denkbar, dass für zwei, drei oder mehr Stützfüße eine gemeinsame Gleitfläche vorgesehen ist. Die eine oder mehreren Gleitflächen können vom Befestigungspunkt als Zentrum in etwa radial angeordnet sein, da eine Relativverschiebung zwischen Stützfuß und Befestigungspunkt linear bzw. annähernd linear erfolgen wird. Die Gleitflächen verbessern die Gleiteigenschaften der Stützfüße auf dem wärmeabstrahlenden Bauteil und erlauben so ein besonders gutes Gleiten der Stützfüße.
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Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass der Befestigungspunkt zwischen den zwei, drei oder wenigstens vier Stützfüßen, insbesondere in etwa oder exakt mittig, angeordnet ist. Auf diese Weise lässt sich eine Klapperneigung des Systems reduzieren.
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Eine weitere mögliche Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass das Hitzeschutzblech mittels eines Halters an dem wärmeabstrahlenden Bauteil befestigt ist. Der Halter kann insbesondere als Halterschelle ausgebildet sein. Der Halter kann als separates Bauteil ausgebildet werden oder als Teil des Hitzeschutzblechs oder als Teil des Trägers, sodass sich eine besonders einfach Ausgestaltung des wärmeabstrahlenden Bauteils erreichen lässt. Darüber hinaus kann der Halter derart ausgestaltet sein, dass eine Montage des Hitzeschutzblechs in Bereichen ermöglicht wird, an denen kein direkter Zugriff entlang der Verbindungslinie Hitzeschutzblech – wärmeabstrahlendes Bauteil möglich ist.
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Gemäß einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass an dem wärmeabstrahlenden Bauteil eine oder wenigstens zwei Sicken angeordnet sind, an denen die Halterschelle oder der Halter anliegen. Dies erlaubt eine exakte Positionierung des Halters bzw. der Halterschelle an dem wärmeabstrahlenden Bauteil und damit eine toleranzarme Befestigung des Hitzeschutzblechs.
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Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass an dem wärmeabstrahlenden Bauteil ein Befestigungsvorsprung oder -zapfen vorgesehen ist, auf den das Hitzeschutzblech zur Befestigung aufsetzbar oder aufsteckbar ist. Ein derartiger Befestigungsvorsprung kann einstückig mit dem wärmeabstrahlenden Bauteil ausgebildet sein oder alternativ an dem wärmeabstrahlenden Bauteil befestigt sein. Zur Befestigung eignet sich gemäß einer Weiterbildung insbesondere ein Anschweißen des Befestigungsvorsprungs bzw. -zapfens. Ein derartiger Befestigungsvorsprung ermöglicht ein einfaches Montieren des Hitzeschutzblechs in einer vorgegebenen Distanz zum wärmeabstrahlenden Bauteil, sodass das Hitzeschutzblech nicht zu stark durch Wärmeleitung über die Kontaktstellen erwärmt wird.
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Eine weitere Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass der Befestigungspunkt derart gestaltet ist, dass das Hitzeschutzblech und/oder der Träger lediglich orientiert auf dem wärmeabstrahlenden Bauteil befestigbar sind. Dies vereinfacht die Montage des Hitzeschutzblechs oder des Trägers an dem wärmeabstrahlenden Bauteil, da eine Montage in falscher Orientierung vermeidbar ist.
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Die Orientierung kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung durch im Wesentlichen komplementäre, nicht rotationssymmetrische Konturen von Befestigungsmitteln des wärmeabstrahlenden Bauteils und des Hitzeschutzblechs und/oder des Trägers gegeben sein. Besonders geeignet hierfür sind Vierkantkonturen, die eine robuste Variante des Schlüssel-Schloss-Prinzips darstellen.
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Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass an dem wärmeabstrahlenden Bauteil und/oder an dem Träger und/oder an dem Hitzeschutzblech Orientierungsvorsprünge und/oder Rücksprünge angeordnet sind, mit Hilfe derer sich eine exakte Positionierung des Hitzeschutzblechs an dem wärmeabstrahlenden Bauteil verwirklichen lassen.
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Gemäß einer weiteren Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass an dem wärmeabstrahlenden Bauteil eins, zwei, drei oder wenigstens vier AusrichtZapfen angeordnet sind, an welchen das Hitzeschutzblech und/oder der Träger durch abschnittsweise komplementäre Konturen ausrichtbar sind. Auf diese Weise kann im Einzelfall eine schnellere Montage des Hitzeschutzblechs am wärmeabstrahlenden Bauteil erreicht werden als mit Geometrien, die eine Orientierung am Befestigungspunkt vorsehen.
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Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Befestigungspunkt mittig in Bezug auf das Hitzeschutzblech angeordnet ist. Mittig im Rahmen der Erfindung kann bevorzugt als Schwerpunkt oder Flächenmittelpunkt definiert sein. Auf diese Weise lassen sich die im Betrieb auftretenden Kräfte auf die Befestigung minimieren.
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Ein erster unabhängiger Gegenstand der Erfindung betrifft ein wärmeabstrahlendes Bauteil oder ein Hitzeschutzblech für ein System des zuvor beschriebenen Erfindungsgedankens.
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Ein weiterer unabhängiger Gegenstand der Erfindung betrifft eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges mit dem System gemäß dem ersten beschriebenen Erfindungsgedanken aus wärmeabstrahlendem Bauteil und Hitzeschutzblech.
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Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Dabei zeigen schematisch:
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1a bis 1c ein erfindungsgemäßes System mit Katalysator und Hitzeschutzblech gemäß einer ersten Ausführungsform;
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2a, 2b ein erfindungsgemäßes System gemäß einer zweiten Ausführungsform;
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3a, 3b ein erfindungsgemäßes System gemäß einer dritten Ausführungsform;
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4a, 4b eine mögliche Ausgestaltung eines Hitzeschutzblechs im Rahmen der Erfindung;
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5 eine mögliche Ausführungsform zur Ausrichtung eines Hitzeschutzblechs an einem Katalysator sowie
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6a, 6b ein aus dem Stand der Technik bekanntes System aus Katalysator und Hitzeschutzblech.
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Die 1a bis 1c zeigen ein System 2 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
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Das erfindungsgemäße System 102 weist einen Katalysator 104 und ein daran befestigtes Hitzeschutzblech 106 auf.
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Das Hitzeschutzblech 106 ist an einem einzigen Befestigungspunkt 108 an dem Katalysator 104 befestigt.
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Zur Befestigung des Hitzeschutzblechs 106 ist eine Sechskantmutter 110 vorgesehen. Weitere Befestigungspunkte als der Befestigungspunkt 108 sind nicht vorgesehen.
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1b zeigt den Katalysator 104 mit abgenommenem Hitzeschutzblech 106.
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Das Hitzeschutzblech 106 weist ein Abschirmblech 112 sowie einen Träger 114 auf, welche über Nietverbindungen 116 (1a) verbunden sind. Zur besseren Übersichtlichkeit ist diese Verbindung in 1b aufgehoben, obwohl Abschirmblech 112 und Träger 114 zerstörungsfrei unlösbar miteinander verbunden werden, bevor sie an dem Katalysator 104 befestigt werden.
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Der Träger 114 ist im Wesentlichen H-förmig ausgebildet und weist an seinen jeweiligen Enden des „H” Stützfüße 118 auf, welche vom Träger 114 durch Umbiegen herausgeformt sind. Die Stützfüße 118 sind um den Befestigungspunkt 108 herum umliegend angeordnet.
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Die Geometrie des Trägers 114 ist derart gestaltet, dass die Stützfüße 118 an dem Katalysator 104 anliegen, bevor der Träger 114 im Bereich seines Befestigungspunktes 108 seine Endmontagestellung erreicht hat. Auf diese Weise wird der Träger 114 bei der Montage vorgespannt, sodass ein Klappern des Hitzeschutzblechs 106 an dem Katalysator 104 vermieden wird.
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1c zeigt eine Vergrößerung des erfindungsgemäßen Systems 102 im Bereich des Befestigungspunktes 108. Vom Hitzeschutzblech 106 ist nur der Träger 114 dargestellt.
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An dem Katalysator 104 ist ein Zapfen 120 angeschweißt, welcher einen Einführbereich 120.1, einen Vierkantbereich 120.2 und einen Sockelbereich 120.3 aufweist.
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An dem Träger 114 ist in einem Konsolenbereich ein rechteckiger Ausschnitt 122 vorgesehen, der eine zu dem Vierkantbereich 120.2 komplementäre Kontur aufweist. Auf diese Weise lässt sich eine Zentrierung und Positionierung des Trägers 114 an dem Zapfen 120 erreichen. Der Einführbereich 120.1, der gegenüber dem Vierkantbereich radial kleiner ausgebildet ist, erleichtert das Einführen des Zapfens 120 in den rechteckigen Ausschnitt 122. Eine Montage wird aber die Sechskantmutter 110 bewerkstelligt.
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2a, b zeigen eine erste alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems 202.
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Ein Hitzeschutzblech 206 ist dabei mit einem Katalysator 204 verbunden, wobei die Verbindung gemäß 2b auf andere Weise als in der ersten Ausführungsform gemäß den 1a bis c verwirklicht ist. Das Hitzeschutzblech 206 gemäß der zweiten Ausführungsform weist ebenfalls einen Träger 214 auf, der in seiner Geometrie gleich dem Träger 114 gemäß der ersten Ausführungsform ausgebildet ist. Der Träger 214 weist ebenfalls einen rechteckigen Ausschnitt 222 auf, mit welchem der Träger 214 an einem Befestigungspunkt 208 befestigbar ist.
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Zur Befestigung des Hitzeschutzblechs 206 ist ein Zapfen 220 an dem Katalysator 204 angeschweißt, welcher einen Vierkantbereich 220.2, einen Sockelbereich 220.3 sowie eine Gewindebohrung 220.4 aufweist. Zur Befestigung des Hitzeschutzblechs 206 an dem Katalysator 204 wird eine Schraube 210, hier beispielhaft eine Torxschraube, verwendet. Eine Variante mit einer Schraube lässt sich besonders leicht montieren, da die Schraube bei der Montage durch die Ausnehmung durchgeführt werden kann und bei der Positionierung des Hitzeschutzblechs hilft.
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3a, b zeigen eine weitere mögliche Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Träger 314 an einem Sockel 320 befestigt wird, welcher eine Gewindebohrung 320.1 aufweist.
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An dem Träger 314 sind Sicken 324 eingeprägt, welche eine Zentrierung eines Ausschnitts 322 zur Gewindebohrung 320.1 ermöglichen. Eine Befestigung und gleichzeitig eine Positionierung des Hitzeschutzblches 306 relativ zum Katalysator 304 erfolgt mittels der Schraube 310.
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Wie in 3b rückseitig gezeigt ist, liegen die Sicken 324 an dem Sockel 320 an, wodurch das Hitzeschutzblech exakt zu einem Befestigungspunkt 308 positioniert ist.
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4a, b zeigen eine mögliche alternative Ausgestaltung von Stützfüßen 418, die an einem Hitzeschutzblech 406 durch Stanzen und Biegen herausgeformt sind.
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Das Hitzeschutzblech 406 weist keinen separaten Träger auf, sondern ist durch Blechumformung und Sickeneinprägung entsprechend stabilisiert. Diese Weiterbildung lässt sich jedoch auch bei zwei- oder mehrteiligen Hitzeschutzblechen an einem Träger ausbilden.
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Wie in 4b dargestellt, ist der Stützfuß 418 in seinem Endbereich abgewinkelt, um eine flächige Anlage des Stützfußes 418 am Katalysator zu ermöglichen und das Gleitverhalten zu verbessern.
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5 zeigt eine Ausführungsvariante, die eine einfache Positionierung eines Hitzeschutzblechs 506 an einem Katalysator 504 erlaubt.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind Stützfüße 518, wie in 4a, b dargestellt, durch Stanzen und Biegen aus dem Hitzeschutzblech 506 ausgeformt, die Stützfüße weisen jedoch zusätzliche Rücksprünge 526 auf, welche an dem Katalysator 504 angeordneten Zapfen 528 zumindest teilweise umgeben. Auf diese Weise lässt sich eine Positionierung des Hitzeschutzblechs 506 relativ zum Katalysator 504 erreichen, ohne dass auf ein Schlüssel-Schloss-Prinzip am Befestigungspunkt zurückgegriffen werden muss.
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Merkmale der verschiedenen hier dargestellten Ausführungsbeispiele lassen sich miteinander kombinieren. So ist es beispielsweise denkbar, Träger gemäß 1 bis 3 mit Stützfüßen gemäß 4 oder 5 zu kombinieren.
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Bezugszeichenliste
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- 2; 102; 202; 302; 402; 502
- System
- 4; 104; 204; 304; 404; 504
- Katalysator
- 6; 106; 206; 306; 406; 506
- Hitzeschutzblech
- 8.1–8.4
- Befestigungspunkte
- 108; 208; 308; 408; 508
- Befestigungspunkt
- 110
- Sechskantmutter
- 210; 310; 410
- Torxschraube
- 112
- Abschirmblech
- 114; 214; 314
- Träger
- 116
- Nietverbindung
- 118; 218; 318; 418; 518
- Stützfüße
- 20.1–20.4
- Sockel
- 120; 220
- Zapfen
- 120.1
- Einführbereich
- 120.2; 220.2
- Vierkantbereich
- 120.3; 220.3
- Sockelbereich
- 220.4
- Gewindebohrung
- 320
- Sockel
- 122; 222; 322
- Ausschnitt
- 324
- Sicken
- 526
- Rücksprung
- 528
- ZentrierZapfen
