DE102016111301A1

DE102016111301A1 - Vorrichtung zur Aufhängung einer ersten Komponente an einer dazu beabstandeten zweiten Komponente und Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102016111301A1
Application number: DE102016111301.8A
Authority: DE
Inventors: Axel Bochynek
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2016-06-21
Filing date: 2016-06-21
Publication date: 2017-12-21

Abstract

Eine Vorrichtung (20) zur Aufhängung einer ersten Komponente an einer dazu beabstandeten zweiten Komponente mit einem Aufhänger (24), der einen ersten Lagerabschnitt (28) zur Lagerung an der ersten Komponente und einen zweiten Lagerabschnitt zur Lagerung an der zweiten Komponente umfasst, wobei die Lagerabschnitte (28) über einen bei der Aufhängung auf Zug belasteten und zumindest teilweise aus einem Elastomer ausgebildeten Verbindungsabschnitt (36) miteinander verbunden sind, ist durch ein Anschlagelement gekennzeichnet, das derart im Bereich des Verbindungsabschnitts (36) angeordnet ist, dass es eine Auslenkung zumindest eines Abschnitts des Verbindungsabschnitts (36) in zumindest einer Richtung quer zu der die Lagerabschnitte verbindenden Längserstreckung begrenzt. Eine solche Vorrichtung ermöglicht, den Aufhänger und insbesondere dessen Verbindungsabschnitt primär hinsichtlich einer vorteilhaften Deformierbarkeit in dessen Längsrichtung auszulegen, wohingegen die Möglichkeit einer Deformation des Verbindungsabschnitts in zumindest einer zu der Längsrichtung quer und vorzugsweise senkrecht ausgerichteten Richtung durch das Anschlagelement begrenzt wird. Eine solche Vorrichtung eignet sich in besonders vorteilhafter Weise zur Anbindung eines Abgasstrangs an einen Unterboden eines Kraftfahrzeugs.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufhängung einer ersten Komponente an einer dazu beabstandeten zweiten Komponente. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Vorrichtung, wobei die Vorrichtung insbesondere dazu dienen kann, eine Komponente eines Abgasstrangs an insbesondere einem Unterboden des Kraftfahrzeugs zu befestigen.
An eine Befestigung eines Abgasstrangs an den Unterboden eines Kraftfahrzeugs werden eine Reihe von Anforderungen gestellt. Zum einen soll möglichst verhindert werden, dass sich Schwingungsbewegungen der Komponenten des Abgasstrangs, in die diese aufgrund der Anbindung an den Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs sowie aufgrund von Anregungen durch den Fahrzustand des Kraftfahrzeugs gebracht werden, über die Anbindung auf den Unterboden übertragen werden. Eine dadurch bedingte Geräuschentwicklung sowie Komforteinbußen sollen so vermieden oder zumindest verringert werden. Um eine solche Schwingungsentkopplung zu erreichen ist in der Regel vorgesehen, den Abgasstrang elastisch an den Unterboden anzubinden, wobei hierfür aus Kostengründen in der Regel Aufhänger beziehungsweise Verbindungselemente genutzt werden, die aus einem Elastomer ausgebildet sind. Ein Vorteil bei der Verwendung von Aufhängern aus Elastomeren ist neben den relativ geringen Kosten auch die nicht unerhebliche Dämpfungswirkung, die sich aus der inneren Reibung von dem deformiert belasteten Elastomer ergibt.
Da eine solche elastische Anbindung eines Abgasstrangs an einen Unterboden eines Kraftfahrzeugs eine Relativbeweglichkeit zwischen diesen Komponenten erfordert, muss der Abgasstrang zumindest abschnittsweise in einem definierten Mindestabstand zu dem Unterboden angeordnet sein, um eine unerwünschte Geräuschentwicklung und/oder eine Beschädigung der Komponenten infolge eines Kontakts miteinander zu vermeiden. Ein solcher Mindestabstand dient in der Regel weiterhin dazu, den Unterboden von den teilweise im Betrieb des Kraftfahrzeugs sehr heiß werdenden Komponenten des Abgasstrangs thermisch zu entkoppeln.
Aus Gründen des nur sehr beschränkt zur Verfügung stehenden Bauraums werden die Mindestabstände zwischen einem Abgasstrang und dem diesen tragenden Unterboden eines Kraftfahrzeugs in der Regel möglichst klein dimensioniert. Dies sollte sich jedoch nicht negativ auf die mittels der Anbindung zu realisierende Schwingungsentkopplung auswirken.
Bekannt ist, dass für eine wirksame Schwingungsentkopplung insbesondere eine elastische Anbindung bezüglich der Hochrichtung des Kraftfahrzeugs wirkungsvoll ist, während die Anbindung bezüglich der Querrichtung des Kraftfahrzeugs von eher untergeordneter Bedeutung ist, so dass die Mindestabstände zwischen der Abgasanlage und dem Unterboden bezüglich der Querrichtung relativ klein dimensioniert werden können. Vorteilhaft ist demnach eine Auslegung der für die Anbindung des Abgasstrangs an den Unterboden genutzten Aufhänger mit einer relativ hohen Elastizität beziehungsweise einer relativ geringen Steifigkeit in der Hochrichtung des Kraftfahrzeugs, wobei gleichzeitig eine relativ geringe Elastizität beziehungsweise eine relativ hohe Steifigkeit in Querrichtung vorgesehen ist. Auch für eine möglichst exakte Positionierung eines Endrohrs eines Abgasstrangs in einem aus optischen Gründen möglichst klein dimensionierten Karosserieausschnitt ist eine entsprechende Anbindung des Abgasstrangs an den Unterboden des Kraftfahrzeugs von Bedeutung.
Ein Aufhänger, der für eine solche Anbindung eines Abgasstrangs an einen Unterboden eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist und der diese Anforderungen erfüllen soll, ist aus der DE 44 17 651 C1 bekannt. Der darin beschriebene Aufhänger weist eine Y-Form auf, wobei an den freien Enden der drei Schenkel jeweils ein Drehlagerelement ausgebildet ist. Mittels der zwei oberen Drehlagerelemente, deren in Querrichtung des Kraftfahrzeugs ausgerichtete Drehachsen in einer Ebene liegen und sich mittig unter einem Winkel kleiner 180 Grad schneiden, ist der Aufhänger an den Unterboden des Kraftfahrzeugs angebunden, während das Drehlagerelement des unteren Schenkels, dessen Drehachse koaxial beziehungsweise parallel zu der Querachse des Kraftfahrzeugs ausgerichtet ist, der Anbindung des Aufhängers an den Abgasstrang dient.
Weiterhin ist aus der DE 2 323 786 A1 eine Anbindung eines Abgasrohrs an einen Unterboden eines Kraftfahrzeugs mittels zwei mäanderförmig und aus Federbandstahl ausgebildeten Aufhängern bekannt.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine erste Komponente, bei der es sich vorzugsweise um eine Komponente eines Abgasstrangs eines Kraftfahrzeugs handeln kann, in möglichst vorteilhafter Weise an einer zweiten Komponente, bei der sich vorzugsweise um eine Komponente eines Unterbodens des Kraftfahrzeugs handeln kann, aufzuhängen, wobei insbesondere eine elastische Aufhängung mit relativ geringer Steifigkeit in Hochrichtung des Kraftfahrzeugs und mit einer relativ großen Steifigkeit in Querrichtung des Kraftfahrzeugs bei gleichzeitig geringen Kosten für die Aufhängung realisiert werden sollte.
Diese Aufgabe wird mittels einer Vorrichtung gemäß dem Patentanspruch 1 sowie einem Kraftfahrzeug gemäß dem Patentanspruch 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs sind Gegenstände der weiteren Patentansprüche und/oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die zur Aufhängung einer ersten Komponente an einer dazu beabstandeten zweiten Komponente dient, umfasst zumindest einen Aufhänger, der einen ersten Lagerabschnitt zur Lagerung an der ersten Komponente und einen zweiten Lagerabschnitt zur Lagerung an der zweiten Komponente umfasst, wobei die Lagerabschnitte über einen bei der Aufhängung auf Zug belasteten und zumindest teilweise aus einem Elastomer (zum Beispiel EPDM oder VMQ) ausgebildeten Verbindungsabschnitt miteinander verbunden sind. Weiterhin umfasst eine erfindungsgemäße Vorrichtung zumindest ein Anschlagelement, das derart im Bereich des Verbindungsabschnitts angeordnet ist, dass es eine Auslenkung zumindest eines Abschnitts des Verbindungsabschnitts, gegebenenfalls auch des gesamten Verbindungsabschnitts, in zumindest einer Richtung, die quer, vorzugsweise senkrecht zu der die Lagerabschnitte verbindenden Längserstreckung ausgerichtet ist, begrenzt.
Einer solche erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht, den Aufhänger und insbesondere dessen Verbindungsabschnitt primär hinsichtlich einer vorteilhaften Deformierbarkeit in dessen Längsrichtung auszulegen, wohingegen die Möglichkeit einer Deformation des Verbindungsabschnitts in zumindest einer zu der Längsrichtung quer und vorzugsweise senkrecht ausgerichteten Richtung durch das Anschlagelement begrenzt wird. Auf diese Weise wird insbesondere ermöglicht, eine Aufhängung der ersten Komponente an der zweiten Komponente zu realisieren, die bezüglich der Längserstreckung des Verbindungsabschnitts des Aufhängers eine nur geringe Steifigkeit aufweist, während gleichzeitig die Steifigkeit in zumindest einer Richtung quer dazu relativ hoch ist. Besonders vorteilhaft ist daran, dass dies auch durch eine möglichst einfache und somit kostengünstige Ausgestaltung des Aufhängers aus einem homogenen Elastomer erreicht werden kann, ohne dass ein solcher Aufhänger durch beispielsweise eine komplexe Integration von textilen oder sonstigen Verstärkungsfasern hinsichtlich einer möglichst hohen Quersteifigkeit technisch aufgewertet werden müsste.
Insbesondere aus Kostengründen kann daher auch vorgesehen sein, dass zumindest der Verbindungsabschnitt des Aufhängers, vorzugsweise der gesamte Aufhänger oder zumindest ein Grundkörper des Aufhängers, in den gegebenenfalls noch Lagerelemente aus einem anderen Material, beispielsweise einem Metall, integriert sein können, vollständig aus Elastomer und insbesondere einem einzigen elastomeren Werkstoff, ausgebildet ist.
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst zumindest eine erste Komponente, eine dazu beabstandet angeordnete zweite Komponente und eine oder mehrere erfindungsgemäße Vorrichtungen zur Aufhängung der ersten Komponente an der zweiten Komponente. Besonders bevorzugt kann es sich bei der ersten Komponente um eine Komponente eines Abgasstrangs des Kraftfahrzeugs handeln, über den Abgas, das bei der Verbrennung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches in einem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs anfällt, abgeführt wird. Bei der zweiten Komponente kann es sich insbesondere um den Unterboden des Kraftfahrzeugs beziehungsweise eine Komponente davon handeln. Bei der mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung an insbesondere den Unterboden des Kraftfahrzeugs angebundenen Komponente des Abgasstrangs kann es sich beispielsweise um einen Schalldämpfer, einen Katalysator, einen Partikelfilter und/oder ein einfaches, d.h. ausschließlich eine Abgasführung bewirkendes Abgasrohr handeln.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Kraftfahrzeugs ermöglicht, insbesondere eine Komponente des Abgasstrangs beziehungsweise den Abgasstrang insgesamt (mittels vorzugsweise mehrerer Vorrichtungen, die bezüglich der Längserstreckung des Abgasstrangs beabstandet zueinander angeordnet sind) an den Unterboden des Kraftfahrzeugs anzubinden, wobei eine relativ geringe Steifigkeit beziehungsweise eine relativ hohe Elastizität (und wegen der Ausgestaltung aus einem Elastomer auch Dämpfung) der Anbindung bezüglich der Hochrichtung erreicht werden kann, während gleichzeitig trotz möglichst einfacher und kostengünstiger Ausgestaltung des Aufhängers infolge der Wirkung des Anschlagelements eine relativ hohe Steifigkeit beziehungsweise eine relativ geringe Elastizität der Anbindung quer dazu erreicht werden kann.
Da für eine wirkungsvolle Schwingungsentkopplung zwischen einem Abgasstrang und einem Unterboden beziehungsweise der Karosserie des Kraftfahrzeugs eine elastisch-bewegliche Anbindung in Querrichtung des Kraftfahrzeugs von untergeordneter Bedeutung sein kann, kann in einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs vorgesehen sein, dass das Anschlagelement eine Auslenkung zumindest eines Abschnitts des Verbindungsabschnitts in Querrichtung des Kraftfahrzeugs, vorzugsweise in einer Richtung die koaxial oder parallel zu der Querachse des Kraftfahrzeugs gelegen ist, begrenzt.
Als „Hochrichtung“ des Kraftfahrzeugs wird eine Richtung verstanden, die vorzugsweise koaxial oder parallel bezüglich der (durch den Schwerpunkt des Kraftfahrzeugs gehenden) Hochachse des Kraftfahrzeugs ausgerichtet ist, zumindest jedoch mit der Hochachse einen Winkel kleiner 45°, vorzugsweise kleiner 30° und insbesondere kleiner 15° einschließt. Dementsprechend wird als „Querrichtung“ des Kraftfahrzeugs eine Richtung verstanden, die vorzugsweise koaxial oder parallel bezüglich der (durch den Schwerpunkt des Kraftfahrzeugs gehenden) Querachse des Kraftfahrzeugs ausgerichtet ist, zumindest jedoch mit der Querachse einen Winkel kleiner 45°, vorzugsweise kleiner 30° und insbesondere kleiner 15° einschließt. Für die „Längsrichtung“ ergibt sich erfindungsgemäß eine entsprechende Definition bezüglich der (durch den Schwerpunkt gehenden) Längsachse des Kraftfahrzeugs.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass der erste Lagerabschnitt und/oder der zweite Lagerabschnitt (jeweils) ein Drehlagerelement aufweist, das (jeweils) eine Drehung des Aufhängers relativ zu der ersten oder der zweiten Komponente um zumindest eine, vorzugsweise exakt eine (einzige) Drehachse ermöglicht, wobei das Anschlagelement derart angeordnet ist, dass es eine Auslenkung des Verbindungsabschnitts in zumindest einer der, vorzugsweise in den beiden durch die Drehachse(n) definierten Richtungen begrenzt. Eine solche Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglicht insbesondere bei einer Integration in ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug, dass die Drehachse(n) in Querrichtung des Kraftfahrzeugs (vorzugsweise koaxial oder parallel zu der Querachse) ausgerichtet ist/sind. Folglich kann insbesondere eine Anbindung des Abgasstrangs oder zumindest einer Komponente davon den Unterboden des Kraftfahrzeugs realisiert werden, die sich nicht nur durch eine relativ geringe Steifigkeit in Hochrichtung des Kraftfahrzeugs und eine relativ hohe Steifigkeit in Querrichtung des Kraftfahrzeugs sondern auch durch eine möglichst freie Beweglichkeit in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs auszeichnet, wobei diese Längsbeweglichkeit nicht oder zumindest nicht ausschließlich auf einer Deformation des Aufhängers beruht, sondern vielmehr auf einer Drehung des Aufhängers relativ zu dem Abgasstrang und/oder zu dem Unterboden.
Um bei einer solchen erfindungsgemäßen Vorrichtung eine bezüglich der Drehachse(n) möglichst symmetrische Belastung des Aufhängers zu erreichen, kann in einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen sein, dass ein erster Verbindungsabschnitt und ein dazu beabstandet verlaufender zweiter Verbindungsabschnitt vorgesehen ist, die beide die Lagerabschnitte verbinden und die bezüglich der Drehachse(n) auf unterschiedlichen Seiten angeordnet sind.
Insbesondere zur Realisierung einer möglichst einfachen und somit kostengünstigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass das Anschlagelement Bestandteil eines mit dem ersten Lagerabschnitt oder dem zweiten Lagerabschnitt zusammenwirkenden Lagerteils ist, wobei das Lagerteil zudem ein Befestigungselement zur Befestigung an der ersten oder der zweiten Komponente aufweist. Dadurch kann insbesondere auch ermöglicht werden, den Aufhänger der erfindungsgemäßen Vorrichtung vollständig aus Elastomer auszubilden, während das Anschlagelement in vorteilhafter Weise aus einem anderen Werkstoff, insbesondere aus Metall, beispielsweise Stahl oder ein Leichtmetall (z.B. Aluminium), oder aus Kunststoff, insbesondere einem mittels Fasern (z.B. Glas- oder Kohlenstofffasern) verstärkten Kunststoff, ausgebildet sein kann (wie vorzugsweise das gesamte Lagerteil). Auf diese Weise kann vorteilhaft eine besonders steife Ausgestaltung des Anschlagelements erreicht werden, die hinsichtlich der erfindungsgemäß vorgesehenen Abstützung des oder der Verbindungsabschnitte des Aufhängers in zumindest einer Richtung quer zu der Längserstreckung des Aufhängers vorteilhaft sein kann.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, dass der oder die Verbindungsabschnitte bezüglich ihrer Längserstreckung(en) nicht-konstante Querschnittsgrößen aufweisen. Dies ermöglicht eine besonders exakte Anpassung der Elastizität des Aufhängers bezüglich dieser Längsrichtung(en) des oder der Verbindungsabschnitts/-e und folglich bei einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeuge bezüglich der Hochrichtung des Kraftfahrzeugs, wobei beispielsweise eine progressive oder degressive Federkennung vorgesehen sein kann. Dies kann insbesondere ermöglichen, bei einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, bei dem der Abgasstrang an mehreren Stellen und somit mit mehreren erfindungsgemäßen Vorrichtungen an den Unterboden des Kraftfahrzeugs und/oder an eine andere Komponente der Karosserie angebunden ist, die Aufhänger der einzelnen Vorrichtungen möglichst exakt an die lokal durch die spezifische Anbindung auftretenden Belastungen anzupassen, wodurch insgesamt eine besonders vorteilhafte Anbindung des Abgasstrangs an die Karosserie des Kraftfahrzeugs erreicht werden kann.
In einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann auch vorgesehen sein, dass das Anschlagelement zumindest im unbelasteten Zustand, gegebenenfalls auch im statisch durch die Aufhängung belasteten Zustand an dem Anschlagelement anliegt, wodurch eine im Wesentlichen unmittelbare Abstützung des oder der Verbindungsabschnitte des Aufhängers an dem Anschlagelement und damit eine besonders hohe Steifigkeit hinsichtlich einer Auslenkung in der oder den durch das Anschlagelement abgestürzten Richtungen realisiert werden..
Die unbestimmten Artikel („ein“, „eine“, „einer“ und „eines“), insbesondere in den Patentansprüchen und in der die Patentansprüche allgemein erläuternden Beschreibung, sind als solche und nicht als Zahlwörter zu verstehen. Entsprechend damit konkretisierte Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und mehrfach vorhanden sein können.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt in teilweise schematischer Darstellung:
1: ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug in einer Ansicht von oben;
2: eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, beispielsweise zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug gemäß der 1, in einer perspektivischen Ansicht;
3: die Vorrichtung in einer ersten Seitenansicht;
4: die Vorrichtung in einer Ansicht von oben;
5: die Vorrichtung in einer zweiten, teilweise geschnittenen Seitenansicht;
6: ein Lagerteil der Vorrichtung in einer Ansicht von unten;
7: den Aufhänger der Vorrichtung in einer perspektivischen Ansicht;
8: den Aufhänger in einer Seitenansicht;
9: einen Schnitt durch den Aufhänger entlang der Schnittebene IX-IX in der 8;
10: eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, beispielsweise zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug gemäß der 1, in einer ersten Seitenansicht;
11: die Vorrichtung gemäß der 10 in einer zweiten Seitenansicht;
12: eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, beispielsweise zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug gemäß der 1, in einer ersten Seitenansicht;
13: die Vorrichtung gemäß der 12 in einer zweiten Seitenansicht;
14: eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, beispielsweise zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug gemäß der 1, in einer ersten Seitenansicht;
15: die Vorrichtung gemäß der 14 in einer zweiten Seitenansicht; und
16: eine fünfte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, beispielsweise zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug gemäß der 1, in einer ersten Seitenansicht;
17: die Vorrichtung gemäß der 16 in einer zweiten Seitenansicht.
Die 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug in einer Ansicht von oben. Das Kraftfahrzeug umfasst eine Karosserie 10 sowie einen Verbrennungsmotor 12, der in einem Motorraum der Karosserie 10 angeordnet ist und der der direkten oder indirekten Erzeugung einer Fahrantriebsleistung für das Kraftfahrzeug dient. Der Verbrennungsmotor 12 kann in üblicher Weise als ein beispielsweise nach dem Otto- oder Diesel-Prinzip betriebener Hubkolbenmotor ausgebildet sein. Bei dem Betrieb des Verbrennungsmotors 12 wird infolge einer Verbrennung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches in Brennräumen des Verbrennungsmotors 12 Abgas erzeugt, das zumindest teilweise über einen Abgasstrang 14 an die Umgebung abgeführt werden soll.
In den Abgasstrang 14 können mehrere Funktionskomponenten integriert sein, die insbesondere einer Abgasreinigung und einer Dämpfung von über das Abgas an die Umgebung abgestrahlten Betriebsgeräuschen des Verbrennungsmotors 12 dienen. Die 1 zeigt beispielhaft die Integration einer Abgasnachbehandlungseinrichtung 16, die auch aus mehreren Funktionskomponenten, die zudem beabstandet zueinander in den Abgasstrang 14 integriert sein können, bestehen kann und die primär der Abgasreinigung dient. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 16 kann hierzu beispielsweise einen oder mehrere Katalysatoren und/oder Partikelfilter umfassen. Die 1 zeigt weiterhin beispielhaft einen Schalldämpfer 18, beispielsweise einen Endschalldämpfer, der primär dazu dient, eine Übertragung von Betriebsgeräuschen des Verbrennungsmotors 12 über das Abgas zu verringern. Der Verbrennungsmotor 12 ist mit der Abgasnachbehandlungseinrichtung 16 und die Abgasnachbehandlungseinrichtung 16 mit dem Schalldämpfer 18 über einfache Abgasrohre verbunden, die im Wesentlichen ausschließlich einer Führung des Abgases dienen.
Für die Anordnung des Abgasstrangs 14 relativ zu einem Unterboden und anderen Komponenten des Kraftfahrzeugs sind definierte Abstände vorgesehen, um einerseits eine für eine Schwingungsentkopplung zwischen dem Abgasstrang 14 und der Karosserie 10 ausreichend große Relativbeweglichkeit zu gewährleisten und andererseits um insbesondere den Unterboden des Kraftfahrzeugs thermisch von dem im Betrieb des Kraftfahrzeugs zumindest abschnittsweise sehr heiß werdenden Abgasstrang 14 zu entkoppeln. Dabei wird eine Anbindung des Abgasstrangs 14 an den Unterboden in den vorgesehenen Abständen beziehungsweise Abstandsbereichen durch eine geeignete Aufhängung erreicht, die durch eine relativ hohe Elastizität beziehungsweise eine relativ geringe Steifigkeit in Hochrichtung des Kraftfahrzeugs, gleichzeitig durch eine relativ geringe Elastizität beziehungsweise eine relativ hohe Steifigkeit in Querrichtung des Kraftfahrzeugs und zudem durch eine hohe Beweglichkeit in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs gekennzeichnet sein soll.
Diese Anforderungen an die Aufhängung des Abgasstrangs 14 werden in vorteilhafter Weise durch die Verwendung mehrerer erfindungsgemäßer Vorrichtungen 20, wie sie beispielsweise in einer ersten Ausgestaltung in den 2 bis 9 dargestellt ist, erreicht.
Die Vorrichtung 20 gemäß den 2 bis 9 umfasst ein mehrteiliges und konkret zweiteiliges Lagerteil 22 aus beispielsweise Stahl, einem Leichtmetall oder aus Kunststoff sowie einen vollständig aus einem einzigen elastomeren Werkstoff ausgebildeten Aufhänger 24, der bei der Anbindung des Abgasstrangs 14 an den Unterboden aufgrund der Gewichtskraft des Abgasstrangs 14 auf Zug belastet wird. Das Lagerteil 22 dient zum einen der Befestigung der Vorrichtung 20 an einem entsprechenden Befestigungsabschnitt des Unterbodens oder einer anderen Komponente des Kraftfahrzeugs, wozu dieses ein Befestigungselement in Form einer Durchgangsöffnung 26 ausbildet, das der Aufnahme einer Schraube (nicht dargestellt) dient, durch die das Lagerteil 22 und damit die Vorrichtung 20 an den dazugehörigen Befestigungsabschnitt angeschraubt werden kann.
Das Lagerteil 22 umfasst einen Befestigungsabschnitt sowie einen sich in etwa senkrecht von dem Befestigungsabschnitt erstreckenden Aufnahmeabschnitt, der unter anderem der drehbaren Lagerung eines von zwei Lagerabschnitten 28 des Aufhängers 24 dient. Hierzu umfasst der Aufnahmeabschnitt zwei im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtete Tragwände 30, an denen jeweils ein Lagerbolzen 32 befestigt ist (vgl. insbesondere 6). Die freien Enden der im Wesentlichen koaxial zueinander ausgerichteten Lagerbolzen 32 kontaktieren sich annähernd, wobei die beiden Lagerbolzen 32 gemeinsam ein Drehlagerelement darstellen, das mit einem Drehlagerelement des dazugehörigen Lagerabschnitts 28 des Aufhängers 20, das in Form einer Durchgangsöffnung 34 ausgebildet ist, zusammenwirkt.
Um die Lagerbolzen 32 bei der Montage der Vorrichtung in die Durchgangsöffnung 34 des entsprechenden Lagerabschnitts 28 des Aufhängers 20 einführen zu können, ist das Lagerteil 22 zweiteilig ausgeführt, wobei jeweils einer der Lagerbolzen 32 mit der dazugehörigen Tragwand 30 und mit einem dazugehörigen Abschnitt des Befestigungsabschnitts eine Teilkomponente des Lagerteils 22 ausbildet. Die zwei Teilkomponenten sind zueinander fixiert gehalten, wenn das Lagerteil 22 und damit die Vorrichtung 20 unter Verwendung der Durchgangsöffnung 26 des Lagerteils 22 mit dem Unterboden des Kraftfahrzeugs verschraubt ist.
Wie sich insbesondere aus den 7 und 8 ergibt, umfasst der im Wesentlichen symmetrisch ausgebildete Aufhänger 24 zwei identisch ausgebildete, spiegelverkehrt zueinander ausgerichtete Lagerabschnitte 28, die durch zwei ebenfalls identisch ausgebildete, spiegelverkehrt zueinander ausgerichtete Verbindungsabschnitte 36 miteinander verbunden sind, wobei die Drehachsen 38 der zwei Lagerabschnitte 28, die koaxial zu den Längsachsen der als Drehlagerelemente dienenden Durchgangsöffnungen 34 ausgerichtet sind, mittig bezüglich der Verbindungsabschnitte 36 angeordnet sind.
Bei einer Verwendung der in den 2 bis 9 dargestellten Vorrichtung 20 zur Anbindung eines Abgasstrangs 14 an die Karosserie 10 eines Kraftfahrzeugs gemäß der 1 kann beispielsweise vorgesehen sein, einen einfachen, sich von einer Komponente des Abgasstrangs 14 in in etwa horizontaler Richtung erstreckenden Lagerbolzen (nicht dargestellt) in der Durchgangsöffnung 34 des für die Verbindung mit dieser Komponente vorgesehenen Lagerabschnitts 28 drehbar anzuordnen. Alternativ besteht auch beispielsweise die Möglichkeit, ein (zusätzliches) Lagerteil 22, wie es in den 2 bis 7 für das Zusammenwirken mit dem einen Lagerabschnitt 28 dargestellt ist, auch für ein Zusammenwirken mit dem zweiten Lagerabschnitt 28 vorzusehen.
Wie es sich insbesondere aus den 5, 8 und 9 ergibt, weisen die Verbindungsabschnitte 36 über dem Verlauf ihrer Längserstreckungen jeweils eine nicht-konstante Querschnittsgröße auf, wobei die Querschnittsgrößen im Bereich der Übergänge in die beiden Lagerabschnitte 28 jeweils am kleinsten und in der zwischen diesen Übergängen liegenden Mitte am größten sind. Diese Veränderung der Querschnittsgrößen ist zum einen auf eine nicht-konstante Breite (vgl. insbesondere die 5 und 9) sowie auf eine nicht-konstante Tiefe (vgl. insbesondere 8) der Verbindungsabschnitte 36 zurückzuführen, wobei jeweils sowohl die Breite als auch die Tiefe der Verbindungsabschnitte 36 ausgehend von den Übergängen bis zu den dazwischenliegenden Mitten jeweils zunimmt.
Wie es sich insbesondere aus der 5 ergibt, sind die Tragwände 30 hinsichtlich ihrer Längserstreckungen so dimensioniert, dass diese im unbelasteten Zustand der Vorrichtung 20 beziehungsweise des Aufhängers 24 bis annähernd zu den Mitten der Verbindungsabschnitte 36 des Aufhängers 24 reichen, wobei die Verbindungsabschnitte 36 infolge der zunehmenden Breiten zudem die freien Enden der Tragwände 30 zumindest in dem in der 5 dargestellten unbelasteten Zustand kontaktieren.
Die Tragwände 30 des Lagerteils 22 dienen als Anschlagelement, durch das eine Auslenkung der Verbindungsabschnitte 36 in den beiden durch die Drehachsen 38 definierten Richtungen begrenzt wird. Dabei ist bei der Verwendung der in den 2 bis 9 dargestellten Vorrichtung 20 für die Anbindung eines Abgasstrangs 14 an die Karosserie 10 eines Kraftfahrzeugs gemäß der 1 vorzugsweise vorgesehen, dass die Drehachsen 38 möglichst parallel oder koaxial zu der Querachse 40 des Kraftfahrzeugs ausgerichtet sind. Durch das Zusammenwirken der Verbindungsabschnitte 36 des Aufhängers 24 mit den als Anschlagelement dienenden Tragwänden 30 des Lagerteils 22 wird folglich eine relativ geringe Elastizität beziehungsweise ein relativ hohe Steifigkeit der Anbindung des Abgasstrangs 14 bezüglich der Querrichtung des Kraftfahrzeugs erreicht, weil für eine Deformation des Aufhängers 24 nicht mehr die gesamte Länge der primär für eine Deformation vorgesehenen Verbindungsabschnitte 36 zur Verfügung steht, sondern lediglich noch ungefähr die Hälfte dieser Länge, was zu einer entsprechenden Erhöhung der in dieser Richtung wirksamen Federsteifigkeit des Aufhängers 24 führt.
Die Verformbarkeit des Aufhängers 24 und insbesondere der als Verformungselemente vorgesehenen Verbindungsabschnitte 36 in Richtung ihrer Längserstreckungen und damit bezüglich der Hochrichtung (vgl. Hochachse 42 in der 1) des Kraftfahrzeugs wird dagegen durch die Tragwände 30 nicht behindert, wodurch sich für die entsprechende Anbindung des Abgasstrangs 14 an die Karosserie 10 des Kraftfahrzeugs eine relativ hohe Elastizität beziehungsweise eine relativ geringe Steifigkeit ergibt, was sich positiv auf eine Schwingungsentkopplung zwischen dem Abgasstrang 14 und der Karosserie 10 des Kraftfahrzeugs auswirken kann. Dabei ist eine Relativbeweglichkeit, die zu einem sich zunehmenden Entfernen der Lagerabschnitte 28 führen würde, im Wesentlichen ausschließlich durch die elastische Rückstellwirkung der Verbindungsabschnitte 36 beschränkt, während eine Relativbeweglichkeit, die zu einem zunehmenden Annähern der Lagerabschnitte 28 führen würde, zusätzlich durch Anschlagvorsprünge 44, die von den Lagerabschnitten 28 ausgebildet sind, begrenzt wird. Dadurch soll ermöglicht werden, eine relativ hohe Elastizität in derjenigen Richtung entlang der Hochachse 42 des Kraftfahrzeugs, die zu einem Entfernen des Abgasstrangs 14 von dem Unterboden führt, über einen relativ großen Weg zu ermöglichen, während dies in der entgegengesetzten Richtung nur in einem relativ kleinen Weg zugelassen sein soll, um eine zu große Annäherung des Abgasstrangs 14 an den Unterboden und insbesondere auch einen Kontakt dieser Komponenten zu vermeiden.
Bezüglich der Längsrichtung des Kraftfahrzeugs (vgl. Längsachse 46 in der 1) behindert die Vorrichtung eine Relativbeweglichkeit zwischen dem Abgasstrang 14 und der Karosserie 10 infolge der drehbaren Lagerung der Lagerabschnitte 28 an sowohl dem Lagerteil 22 und damit der Karosserie 10 als auch an dem Abgasstrang 14 um die möglichst parallel zu der Querachse 40 ausgerichteten Drehachsen 38 im Wesentlichen nicht.
Die 10 bis 17 zeigen in stark vereinfachten Darstellungen vier weitere mögliche Ausgestaltungen erfindungsgemäßer Vorrichtungen 20, die jeweils einen Lagerteil 22, der zur Befestigung an einer Komponente, insbesondere an einem Unterboden oder an einer Komponente eines Abgasstrangs 14 eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist, sowie einen drehbar um eine Drehachse 38 mit dem Lagerteil 22 verbundenen Aufhänger 24, der jeweils zwei Lagerabschnitte 28 sowie einen oder zwei (bei der jeweils gestrichelt dargestellten Ergänzung) die Lagerabschnitte 28 miteinander verbindende Verbindungsabschnitte 36 umfasst. Die Lagerteile 22 dieser Vorrichtungen 20 weisen ebenfalls als Anschlagelemente dienende Tragwände 30 auf, die bis in etwa zu den Mitten der Längserstreckungen der Verbindungsabschnitte 36 ragen (wobei andere diesbezügliche Dimensionierungen der Tragwände 30 möglich sind).
Die Ausgestaltungen gemäß den 10 bis 17 unterscheiden sich primär in der Formgebung der Verbindungsabschnitte 36, wobei jeweils entlang der Längserstreckungen der Verbindungsabschnitte 36 nicht-konstante Querschnittsgrößen vorgesehen sind.
Bei der Ausgestaltung gemäß den 10 und 11 verringert sich die Breite des oder der Verbindungsabschnitte 36 ausgehend von den Übergängen zu den Lagerabschnitten 28 bis hin zu der (jeweiligen) Mitte, während sich die Tiefe vergrößert.
Bei der Ausgestaltung gemäß den 12 und 13 ist dies genau anders herum vorgesehen.
Bei der Ausgestaltung gemäß den 14 und 15 ist dagegen vorgesehen, dass sich die Breite des oder der Verbindungsabschnitte 36 ausgehend von dem Übergang zu dem einen Lagerabschnitt 28 kontinuierlich und nicht-linear bis zu dem Übergang zu dem anderen, in dem Lagerteil 22 gelagerten Lagerabschnitt 28 verringert, während sich die Tiefe in dieser Längsrichtung des oder der Verbindungsabschnitte 36 linear vergrößert.
Demgegenüber ist bei der Ausgestaltung gemäß den 16 und 17 vorgesehen, dass sich die Breite des oder der Verbindungsabschnitte 36 ausgehend von dem Übergang zu dem in dem Lagerteil 22 gelagerten Lagerabschnitt 28 kontinuierlich und nicht-linear bis zu dem Übergang zu dem anderen Lagerabschnitt 28 verringert (wobei die Breite insgesamt über den gesamten Verlauf größer als bei der Ausgestaltung gemäß den 14 und 15 ist), während sich die Tiefe in dieser Längsrichtung des oder der Verbindungsabschnitte 36 linear vergrößert.
Bezugszeichenliste

10: Karosserie
12: Verbrennungsmotor
14: Abgasstrang
16: Abgasnachbehandlungseinrichtung
18: Schalldämpfer
20: Vorrichtung zur Aufhängung einer ersten Komponente an einer zweite Komponente
22: Lagerteil
24: Aufhänger
26: Durchgangsöffnung des Lagerteils
28: Lagerabschnitt des Aufhängers
30: Tragwand
32: Lagerbolzen
34: Durchgangsöffnung des Lagerabschnitts des Aufhängers
36: Verbindungsabschnitt des Aufhängers
38: Drehachse des Lagerabschnitts
40: Querachse des Kraftfahrzeugs
42: Hochachse des Kraftfahrzeugs
44: Anschlagvorsprung
46: Längsachse des Kraftfahrzeugs

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4417651 C1 [0006]
DE 2323786 A1 [0007]

Claims

Vorrichtung (20) zur Aufhängung einer ersten Komponente an einer dazu beabstandeten zweiten Komponente mit einem Aufhänger (24), der einen ersten Lagerabschnitt (28) zur Lagerung an der ersten Komponente und einen zweiten Lagerabschnitt zur Lagerung an der zweiten Komponente umfasst, wobei die Lagerabschnitte (28) über einen bei der Aufhängung auf Zug belasteten und zumindest teilweise aus einem Elastomer ausgebildeten Verbindungsabschnitt (36) miteinander verbunden sind, gekennzeichnet durch ein Anschlagelement, das derart im Bereich des Verbindungsabschnitts (36) angeordnet ist, dass es eine Auslenkung zumindest eines Abschnitts des Verbindungsabschnitts (36) in zumindest einer Richtung quer zu der die Lagerabschnitte (28) verbindenden Längserstreckung begrenzt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Lagerabschnitt (28) und/oder der zweite Lagerabschnitt (28) ein Drehlagerelement aufweist, das eine Drehung des Aufhängers (24) relativ zu der ersten oder der zweiten Komponente um zumindest eine Drehachse (38) ermöglicht, wobei das Anschlagelement derart ausgebildet und angeordnet ist, dass es eine Auslenkung des Verbindungsabschnitts (36) in zumindest einer der, vorzugsweise in den beiden durch die Drehachse (38) definierten Richtungen begrenzt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen ersten Verbindungsabschnitt (36) und einen dazu beabstandet verlaufenden zweiten Verbindungsabschnitt (36), die bezüglich der Drehachse (38) auf den unterschiedlichen Seiten angeordnet sind.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement Bestandteil eines mit dem ersten Lagerabschnitt (28) oder dem zweiten Lagerabschnitt (28) zusammenwirkenden Lagerteils (22) ist, das zudem ein Befestigungselement zur Befestigung an der ersten oder der zweiten Komponente aufweist.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Verbindungsabschnitte (36) entlang ihrer Längserstreckung eine nicht-konstante Querschnittsgröße aufweisen.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt (36) im unbelasteten Zustand an dem Anschlagelement anliegt.
Kraftfahrzeug mit einer ersten Komponente, einer dazu beabstandet angeordneten zweiten Komponente und einer Vorrichtung zur Aufhängung der ersten Komponente an der zweiten Komponente gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der ersten Komponente um eine Komponente eines Abgasstrangs (14) handelt.
Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlagelement eine Auslenkung zumindest eines Abschnitts des Verbindungsabschnitts (36) in Querrichtung des Kraftfahrzeugs begrenzt.
Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 9 mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 2 oder einem der von Anspruch 2 abhängigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (38) in Querrichtung des Kraftfahrzeugs ausgerichtet ist.