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Die
Erfindung betrifft eine elastische Schlaufe, insbesondere zur Aufhängung der
Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs am Fahrzeugboden, mit den Merkmalen
des Oberbegriffs des Schutzanspruchs 1.
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STAND DER
TECHNIK
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Eine
elastische Schlaufe zur Aufhängung
der Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs am Fahrzeugboden, die die Merkmale
des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufweist, ist aus der
DE 295 06 970 U1 bekannt.
Neben zwei in einer Hauptebene der Schlaufe zwischen zwei Aufnahmeösen verlaufenden
Abstützbändern weist
diese Schlaufe als weitere Verbindung zwischen den Aufnahmeösen eine
Verliersicherung in Form eines geschlossenen Rings aus einem reißfesten
Band auf. Diese Verliersicherung umschließt einen Grundkörper aus
Elastomerwerkstoff, der die Aufnahmeösen und die Abstützarme ausbildet.
Dabei ist der Innenumfang der Verliersicherung größer als
der Außenumfang
des Grundkörpers
im unbelasteten Zustand der elastischen Schlaufe. Die bekannte elastische
Schlaufe weist so eine zweistufige Federkennlinie auf, deren erste
Stufe endet, wenn der Grundkörper
so weit belastet ist, dass sein Außenumfang genauso groß ist wie
der Innenumfang der Verliersicherung, so dass sich die Verliersicherung
an den Außenumfang
des Grundkörpers
anlegt. Die elastische Schlaufe kann so relativ weich gehalten werden,
ohne dass die Sicherheit der Aufhängung beispielsweise einer
Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs am Fahrzeugboden darunter leidet.
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Bei
der praktischen Ausführung
der aus der
DE 295
06 970 U1 bekannten elastischen Schlaufe sind die Enden
eines Abschnitts des reißfesten Bands
miteinander vernäht,
um den geschlossenen Ring aus dem reißfesten Band für die Verliersicherung
auszubilden.
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Auf
allen Teilen eines Kraftfahrzeuges lastet ein erheblicher Kosteneinsparungsdruck.
Dabei geht es darum, möglichst
ohne Verlust bei der Leistungsfähigkeit
der Teile, deren Herstellungskosten und damit deren Beitrag zu den
Gesamtkosten des Kraftfahrzeugs zu reduzieren.
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AUFGABE DER
ERFINDUNG
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elastische Schlaufe,
insbesondere zur Aufhängung
der Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs am Fahrzeugboden, mit den Merkmalen
des Oberbegriffs des Schutzanspruchs 1 aufzuzeigen, die sich ohne
Einbußen
bei der Leistungsfähigkeit
durch reduzierte Herstellungskosten auszeichnet.
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LÖSUNG
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Die
Aufgabe der Erfindung wird mit den Merkmalen des unabhängigen Schutzanspruchs
1 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen
der neuen elastischen Schlaufe sind in den abhängigen Schutzansprüchen 2 bis
8 definiert.
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BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Bei
der neuen elastischen Schlaufe ist der Ring um den Grundkörper aus
Elastomerwerkstoff ein Abschnitt eines Bands, das in aufeinander
folgenden ein- und zweilagigen Bereichen abwechselnd in einer einzigen
geschlossenen Lage und in zwei separaten Lagen gewebt ist, wobei
der Abschnitt einen vollständigen
zweilagigen Bereich und zumindest Teile beider angrenzenden einlagigen
Bereiche umfasst. Der Umfang des Rings wird so jeweils zur Hälfte durch
eine der beiden Lagen des zweilagigen Bereichs definiert, die durch
die Teile der beiden angrenzenden einlagigen Bereiche zusammengehalten werden.
Dabei können
die beiden Teile der beiden angrenzenden einlagigen Bereiche am
Innen- oder Außenumfang
des Rings vorliegen und von diesem abstehen.
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Ein
Band mit aufeinander folgenden ein- und zweilagigen Bereichen ist
in an sich bekannter Webtechnik herstellbar. Es ist aber zumindest
in den hier notwendigen Abmessungen für den Einsatz im Kraftfahrzeugbereich
neu. Die hier relevanten Abmessungen bewegen sich bei einer Länge des
einlagigen Bereichs von typischerweise 50 bis 150 mm, was einem Umfang
des hieraus gebildeten Rings von 100 bis 300 mm entspricht, und
einer Breite des Bands von etwa 10 mm, d. h. typischerweise mindestens
5 bis maximal 20 mm. Das Band ist also verglichen mit der Länge der
zweilagigen Bereiche recht schmal. Soweit Abschnitte von Bändern mit
aufeinander folgenden ein- und zweilagigen Bereich bislang im Kraftfahrzeugbereich
eingesetzt werden, handelt es sich um Befestigungsmittel, bei denen
das Band eine Breite in derselben Größenordnung wie die Länge der
zweilagigen Bereiche aufweist oder bei denen das Band sogar noch
breiter ist. D.h., auch die Breite der einlagigen Bereiche ist im
Stand der Technik höher. Überraschenderweise
stellt sich aber heraus, dass auch bei vergleichsweise schmalen
Bändern vergleichsweise
kurze Teile der einlagigen Bereiche des Bands selbst gegenüber dynamischen
Beanspruchungen, wie sie bei der neuen elastischen Schlaufe auftreten,
ausreichend sind, um die beiden Lagen des dazwischen liegenden zweilagigen
Bereichs des Bands reißfest
miteinander zu verbinden. Konkret sind wenige Millimeter des einlagigen
Bereichs an beiden Enden des Abschnitts ausreichend, um die beiden
Lagen des zweilagigen Bereichs dauerhaft miteinander zu verbinden,
so dass der Ring um den Grundkörper
auch unter hoher Belastung geschlossen bleibt. Ein typisches Längenmaß für die von
dem Abschnitt umfassten Teile beider angrenzenden einlagigen Bereiche
liegt bei 5 mm, d. h. zwischen 3 und 8 mm. Längere einlagige Teile auf beiden
Seiten des zweilagigen Bereichs sind möglich, erhöhen aber nur die Kosten für das Band.
Diese Kosten sind der besondere Vorteil der neuen elastischen Schlaufe,
weil sie deutlich niedriger liegen als bei einem Band, dessen Enden
in einem separaten Schritt zusammengenäht werden. Das Band des neuen
elastischen Lagers wird vollständig
durch Weben und anschließendes
Zerteilen in die einzelnen Abschnitte hergestellt.
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Al
Material für
das Band sind beispielsweise Polyesterfäden geeignet. Wenn diese zum
Zerteilen des Bands in die Abschnitte heiß geschnitten werden, verschmelzen
die Fäden
an den Schnittkanten miteinander und verhindern so, dass sich das
Gewebe des Bands von der Schnittkante her auflöst. Aber auch diese Gefahr
ist bei dicht gewebten Bändern nur
sehr klein, wenn überhaupt
vorhanden.
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Wenn
der Ring bei der neuen elastischen Schlaufe einen Innenumfang aufweist,
der größer als der
Außenumfang
des unbelasteten Grundkörpers ist,
bewirkt der Ring einen zweistufigen Verlauf der Federkennlinie der
elastischen Schlaufe mit einem progressiven Anstieg, sobald sich
der Außenumfang des
Grundkörpers
unter Last an den Innenumfang der Verliersicherung anlegt.
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Der
noch locker auf dem Grundkörper
sitzende Ring kann durch Vorsprünge
des Grundkörpers
in einer definierten Lage gegenüber
dem Grundkörper gehalten
werden. Besonders bevorzugt ist es, wenn diese Vorsprünge abwechselnd
auf beiden Seiten der Verliersicherung am Außenumfang des Grundkörpers vorgesehen
sind.
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Bei
der neuen elastischen Schlaufe kann der Grundkörper neben zwei äußeren Abstützbändern zwei
innere Abstützbäder aufweisen,
die wie die äußeren Abstützbänder in
der Hauptebene der Schlaufe zwischen den Aufnahmeösen verlaufen.
Durch diese im Vergleich zusätzlichen
inneren Abstützbänder wird
im Vergleich zu einer einfachen elastischen Schlaufe mit gleichen
Federeigenschaften in der Hauptebene der Schlaufe eine erhöhte Seitenstabilität normal
zu der Hauptebene erreicht. Diese ist darauf zurückzuführen, dass die Anbindungspunkte
der inneren Abstützbänder an
die Schwenklagerbuchen zwangsläufig
enger beieinander liegen als die Anbindungspunkte der äußeren Abstützbänder.
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Besonders
bevorzugt ist es in dieser Beziehung, wenn in der Hauptebene der
Schlaufe ein Abstand der Anbindungspunkte jedes inneren Abstützbands
an die Aufnahmeösen
kleiner ist als ein Abstand der Anbindungspunkte jedes äußeren Abstützbands.
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Bei
etwa gleichem Verlauf oder zumindest nicht viel stärkerer Krümmung oder
Knickung der inneren Abstützbänder bedeutet
dies, dass die inneren Abstützbänder kürzer sind
als die äußeren Abstützbänder.
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Wenn
die inneren Abstützbänder einen
kleineren effektiven Querschnitt aufweisen als die äußeren Abstützbänder, so
wirken sie sich besonders wenig auf die Federeigenschaften der elastischen Schlaufe
in ihrer Hauptebene aus. Dennoch wird auch mit einer vergleichsweise
dünnen
Ausbildung der inneren Abstützbänder immer
noch eine erhebliche Erhöhung
der Seitenstabilität
der neuen elastischen Schlaufe erreicht. Mit effektivem Querschnitt ist
in diesem Zusammenhang der Querschnitt der Abstützbänder gemeint, der bei ihrer
Zugbelastung den Aufbau von Gegenkräften bestimmt.
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Vorzugsweise
verläuft
jedes der inneren Abstützbänder der
elastischen Schlaufe ungefähr
parallel zu einem der äußeren Abstützbänder. Beispielsweise
können
die Abstützbänder im
unbelasteten Zustand der neuen elastischen Schlaufe zunächst jeweils
leichte Krümmungen
aufweisen, die durch die Grundlast auf die elastische Schlaufe gerade
gezogen werden. In diesem Sinne ist es bevorzugt, wenn die inneren
Abstützbänder – ebenso
wie die äußeren Abstützbänder – bei der
neuen elastischen Schlaufe einen gestreckten Verlauf aufweisen.
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Eine
im Sinne der vorliegenden Erfindung optimale Abstimmung der inneren
Abstützbänder in Bezug
auf die äußeren Abstützbänder ist
dann gegeben, wenn die inneren Abstützbänder einer Änderung des Abstands der Aufnahmeösen in der
Hauptebene der Schlaufen eine geringere Gegenkraft entgegensetzen
als die äußeren Abstützbänder, gleichzeitig
aber die inneren Abstützbänder einer
relativen Verschiebung der Aufnahmeösen in Richtung der von Ihnen
definierten, normal zu der Hauptebene verlaufenden Schwenkachsen
eine größere Gegenkraft entgegensetzen
als die äußeren Abstützbänder.
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Bei
der neuen elastischen Schlaufe ist jede Aufnahmeöse so auszubilden, dass sie
beispielsweise einen Bolzen ohne Kippspiel zu der Hauptebene der
Schlaufe aufnimmt. Nur wenn die Aufnahmeöse das jeweilige abstützende oder
abzustützende
Bauteil spielfrei aufnehmen, kann die der neuen elastischen Schlaufe
eigene Seitenstabilität
ausgenutzt werden.
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Geeignete
Aufnahmeösen
der neuen elastischen Schlaufe weisen beispielsweise einen runden oder
sternförmigen
freien Querschnitt auf, wobei der sternförmige Querschnitt das Einführen von
Bolzen mit verdickten Köpfen
an der Spitze oder Durchmessertoleranzen erleichtern kann.
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Besonders
bevorzugt ist es bei der neuen elastischen Schlaufe, wenn jede der
Aufnahmeösen von
dem Grundkörper
aus Elastomerwerkstoff ausgebildet ist, also hierfür keine
zusätzlichen
Materialien neben dem Elastomerwerkstoff verwendet werden.
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Der
Grundkörper
selbst ist bei der neuen elastischen Schlaufe einlagenlos, Dies
erlaubt es, die Abstützbänder als
einfache auf Dehnung beanspruchte Zugbänder auszubilden. Gleichzeitig
bedeutet der Verzicht auf jede Einlage selbst einen erheblichen
Kostenvorteil.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und
der gesamten Beschreibung. Weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere
den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer
Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung – zu entnehmen.
Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen
der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche abweichend
von den gewählten
Rückbeziehungen
ist ebenfalls möglich
und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die
in separaten Zeichnungsfiguren dargestellt sind oder bei deren Beschreibung
genannt werden. Diese Merkmale können
auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden.
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KURZBESCHREIBUNG
DER FIGUREN
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von in der Figur dargestellten
bevorzugten Ausführungsbeispielen
weiter erläutert
und beschrieben.
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1 zeigt
einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel
der neuen elastischen Schlaufe entlang ihrer Hauptebene, wobei ein
eine Verliersicherung ausbildender Ring aus einem reißfesten
Band in einer ersten Ausführungsform
vorgesehen ist.
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2 zeigt
eine alleinige Seitenansicht des Rings aus reißfestem Band gemäß 2.
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3 zeigt
eine Draufsicht auf den Ring gemäß 2;
und
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4 zeigt
eine alleinige Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform des Rings aus dem
reißfesten
Band.
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FIGURENBESCHREIBUNG
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Die
in 1 gezeigte elastische Schlaufe 1 besteht
bis auf eine mit gestrichelter Linie 2 wiedergegebene Verliersicherung 3 aus
einem einzigen Grundkörper 4 aus
Elastomerwerkstoff 5, der folgende Details ausbildet: zwei
Aufnahmeöse 6 und 7, zwei äußere Abstützbänder 8,
zwei innere Abstützbänder 9,
Anschläge 10 und 11 sowie
Vorsprünge 12 und 14 an
einem Außenumfang 15.
Die Aufnahmeösen 6 und 7 sind
mit Schwenkachsen 16 und 17, die von ihnen für die elastische
Schlaufe 1 um in sie eingreifende Befestigungselemente
definiert werden, parallel zueinander und normal zu der Haupterstreckungsebene
der elastischen Schlaufe 1 ausgerichtet, die der Zeichenebene
entspricht. Die Aufnahmeösen 16, 6 und 7 dienen
jeweils zur Aufnahme eines Bolzens mit zylindermantelförmiger Oberfläche, und zwar
nimmt die Aufnahmeöse 6 einen
Bolzen eines abstützenden
Bauteils und die Aufnahmeöse 7 einen Bolzen
eines abzustützenden
Bauteils auf. Die Abstützbänder 8 und 9 verbinden
die Bereiche des Grundkörpers 4 miteinander,
die die Aufnahmeösen 6 und 7 ausbilden.
Sie dienen damit zur Lastabstützung
zwischen den Aufnahmeösen 6 und 7.
Die Abstützbänder 8 sind äußere Abstützbänder, die
direkt an den Außenumfang 15 des
Grundkörpers 5 angrenzt.
Die inneren Abstützbänder 9 verlaufen
wie die Abstützbänder 8 zwischen
den Aufnahmeösen 6 und 7 in
der Hauptebene der elastischen Schlaufe 1. Dabei verläuft das
einem jeweiligen äußeren Abstützband 8 benachbarte
innere Abstützband 9 mit
einer etwa gleichen Krümmung
wie das zugehörige
Abstützband 8,
d.h. etwa parallel zu diesem. Die leichten Krümmungen der Abstützbänder 8 und 9 in
dem in 1 dargestellten unbelasteten Zustand der elastischen
Schlaufe 1 gehen im Wesentlichen verloren, wenn die elastische
Schlaufe 1 beispielsweise zur Aufhängung einer Abgasanlage eines
Kraftfahrzeugs am Fahrzeugboden eingebaut wird und dabei einer Grundlast
ausgesetzt wird. Die Abstützbänder 8 und 9 verlaufen
dann aufgrund der Grundlast etwa geradlinig gestreckt parallel nebeneinander.
Anbindungspunkte 18 der äußeren Abstützbänder 8 an die Aufnahmeösen 6 und 7 liegen
in der Hauptebene der elastischen Schlaufe 1 betrachtet
sowohl in der Richtung des Abstands der Aufnahmeösen 6 und 7 als auch
senkrecht dazu weiter auseinander als Anbindungspunkte 19 der
Abstützbänder 9 an
die Aufnahmeösen 6 und 7.
Entsprechend sind die Abstützbänder 8 deutlich
länger
als die Abstützbänder 9.
Hingegen weisen die Abstützbänder 8 einen
doppelt so großen
Querschnitt wie die Abstützbänder 9 auf,
der jeweils über
die Länge
der Abstützbänder im
Wesentlichen konstant ist. Insgesamt wirken sich die dünneren inneren
Abstützbänder 9 auf
die Federsteifigkeit der elastischen Schlaufe 1 zwischen
den Aufnahmeösen 6 und 7 weniger
stark aus als die dickeren äußeren Abstützbänder 8.
Die Seitenstabilität
der elastischen Schlaufe 1, die sich als Quersteifigkeit
zwischen den Aufnahmeösen 6 und 7 normal
zu der Hauptebene der elastischen Schlaufe 1 zeigt, wird durch
die Abstützbänder 9 hingegen
entscheidend erhöht.
Sie kann sogar im Wesentlichen auf den Abstützbändern 9 beruhen. Die
Verliersicherung 3 in Form eines reißfesten Bands 20 erstreckt
sich als geschlossener Ring 21 um den Außenumfang 15 des Grundkörpers 4,
dabei weist sie einen größeren Innenumfang 22 als
den Außenumfang 15 in
dem dargestellten unbelasteten Zustand der elastischen Schlaufe 1 auf.
Bei Belastung der elastischen Schlaufe 1 durch Abstandserhöhung der
Aufnahmeösen 6 und 7 dehnen
sich die äußeren Abstützarme 8.
Hierdurch wird der Außenumfang 15 vergrößert, bis
er genauso groß ist
wie der Innenumfang 22 der Verliersicherung 3.
Danach ist eine Abstandsvergrößerung der
Aufnahmeösen 6 und 7 nur
unter zusätzlicher
Dehnung der in dieser Richtung steifen Verliersicherung 2 oder
unter Deformation 2 zwischen den Aufnahmeösen 6 und 7 und
der Verliersicherung 2 möglich. Hierdurch steigt die
Federkennlinie der elastischen Schlaufe 1 progressiv an.
Die Vorsprünge 12 bis 14,
die abwechselnd an dem Außenumfang 15 des
Grundkörpers 4 vorstehen,
halten die Verliersicherung 2 an ihrem Platz über dem
Außenumfang 15.
Dabei sorgen übergreifende
Bereich 23 und 24 der Vorsprünge 12 und 14 auch
dafür,
dass selbst im unbelasteten Zustand der elastischen Schlaufe 1 die Verliersicherung 2 nicht
herab fällt.
Die Anschläge 10 und 11 begrenzen
eine Bewegung der Aufnahmeösen 6 und 7 aufeinander
zu, welche unter dynamischer Belastung der elastischen Schlaufe 1 auftreten kann.
Die aus dem Elastomerwerkstoff 5 ausgebildeten Anschläge 10 und 11 sorgen
dabei für
eine kontrollierte Abbremsung dieser Bewegung der Aufnahmeösen 6 und 7.
Bei der Herstellung der neuen elastischen Schlaufe 1 wird
der Grundkörper 4 in
einem Formwerkzeug in einem Arbeitsschritt aus dem Elastomerwerkstoff 5 hergestellt.
Anschließend
wird nur noch die ringförmig
geschlossene Verliersicherung 2 auf dem Außenumfang 15 des
Grundkörpers 4 angeordnet.
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In
den 2 und 3 ist der Ring 21 der Verliersicherung 2 gemäß 1 separat
in zwei Ansichten dargestellt. Konkret wird der Ring 21 durch
einen Abschnitt 24 eines solchen reißfesten Bands 20 ausgebildet,
das in aufeinander folgenden einlagigen Bereichen 25 und
zweilagigen Bereichen 26 abwechselnd in einer einzigen
geschlossenen Lage 28 oder in zwei separaten, parallel
zueinander verlaufenden Lagen 29 gewebt ist. Dabei umfasst
der Abschnitt 24 einen vollständigen Bereich 26 und
Teile der angrenzenden Bereich 25. Konkret kann auf jeder
Seite des Bereichs 26 ein halber Bereich 25 bei
dem Abschnitt 24 vorgesehen sein. Hierzu kann das reißfeste Band, das
hier aus Polyesterfäden
gewebt ist, in die einzelnen Abschnitte 24 heiß zerschnitten
werden, so dass die Schnittkanten 30 durch Verschmelzen
der einzelnen Fäden
versiegelt werden. Durch die Teile der Bereiche 25 an beiden
Enden des Abschnitts 24 sind die Lagen 29 dauerhaft
miteinander verbunden. Diese Verbindung geht auch bei einer hohen
dynamischen Belastung der elastischen Schlaufe gemäß 1 nicht
verloren. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt die Länge L des
Bereichs 26 100 mm, was einem Innenumfang des Rings 21 von
200 mm entspricht. Die Teile der Bereiche 25 auf beiden
Seiten des Bereichs 26 innerhalb des Abschnitts 24 sind
jeweils 5 mm lang. Die Breite B des Bands 20 beträgt 10 mm.
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Diese
Zahlenangaben gelten im Prinzip auch für den in 4 gezeigten
Ring 21. Dieser unterscheidet sich von dem Ring 21 in
den 2 und 3 im Kern dadurch, dass die
Lagen 29 des Abschnitts 26 umgeschlagen sind,
so dass die Teile der Bereiche 25 jetzt nach innen zeigen,
d. h. vom Innenumfang des Rings 21 abstehen, während sie
gemäß den 2 und 3 vom
Außenumfang
des Rings 21 abstehen. Hierdurch wird die grundsätzliche Funktion
des Rings 21 bei der elastischen Schlaufe 1 gemäß 1 nicht
geändert.
Mit dem Ring 21 gemäß 4 würde die
elastische Schlaufe 1 gemäß 1 aber ein
konventionelleres Aussehen aufweisen.
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Grundsätzlich ist
auch daran zu denken, die Teile der Abschnitte 25 an den
Enden 27 des Abschnitts 24 zur Sicherung des Rings 21 und
damit der Verliersicherung 3 auf dem Grundkörper 4 zu
nutzen.
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- 1
- Elastische
Schlaufe
- 2
- gestrichelte
Linie
- 3
- Verliersicherung
- 4
- Grundkörper
- 5
- Elastomerwerkstoff
- 6
- Aufnahmeöse
- 7
- Aufnahmeöse
- 8
- Abstützband
- 9
- Abstützband
- 10
- Anschlag
- 21
- Ring
- 22
- Innenumfang
- 23
- Überstand
- 24
- Abschnitt
- 25
- einlagiger
Bereich
- 11
- Anschlag
- 12
- Vorsprung
- 13
- Vorsprung
- 14
- Vorsprung
- 15
- Außenumfang
- 16
- Schwenkachse
- 17
- Schwenkachse
- 18
- Anbindungspunkt
- 19
- Anbindungspunkt
- 20
- reißfestes
Band
- 26
- zweilagiger
Bereich
- 27
- Ende
- 28
- Lage
- 29
- Lage
- 30
- Schnittkante