DE4440188B4

DE4440188B4 - Device for the elastic fastening of an exhaust system to a motor vehicle floor

Info

Publication number: DE4440188B4
Application number: DE4440188A
Authority: DE
Inventors: Helmut KRÜGER
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1993-11-23
Filing date: 1994-11-10
Publication date: 2004-05-06
Anticipated expiration: 2014-11-11
Also published as: DE4440188A1

Abstract

Vorrichtung zur elastischen Befestigung einer Abgasanlage an einem Kraftfahrzeugboden, dadurch gekennzeichnet, daß ein knicksteifer Bolzen (1) allseitig Schwenkbewegungen desselben um einen fahrzeugbodennahen Schwenkpunkt (20) zulassend sowohl am Fahrzeugboden als auch an der Abgasanlage (12) lagerbar ist, von denen ein Lager als schallisolierendes Gummimetall-Lager (5) ausgebildet ist.Device for the elastic fastening of an exhaust system to a motor vehicle floor, characterized in that a kink-resistant bolt (1) can be pivoted on all sides to allow a pivot point (20) near the vehicle floor, both on the vehicle floor and on the exhaust system (12), of which a bearing as sound-insulating rubber-metal bearing (5) is formed.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elastischen Befestigung einer Abgasanlage an einem Kraftfahrzeugboden. Vorrichtungen dieser Art sind in unterschiedlichen Ausführungen, in der Regel unter. Einsatz mechanischer Federn oder aus elastischem Material, wie Gummi, bestehender Ringe, sowohl aus der Patentliteratur (insbesondere der Klasse B60K 13/04) bekannt als auch im praktischen Einsatz.The invention relates to a device for elastic attachment of an exhaust system to a motor vehicle floor. Devices of this type are available in different versions, usually under. Use of mechanical springs or of elastic material, such as rubber, existing rings, both from the patent literature (in particular class B60K 13/04) as well as in practical use.

An derartige Vorrichtungen wird eine große Anzahl zum Teil nur schwer erfüllbarer Anforderungen gestellt. So müssen sie – ebenso wie die eigentlichen Abgasanlagen, d. h. Abgasrohre, Schalldämpfer und Katalysatorgehäuse – auch über lange Betriebszeiten gegen die herrschenden hohen Temperaturen und Umgebungseinflüsse, wie Nässe, beständig sein. Sie dürfen auch über lange Betriebszeiten, praktisch die gesamte Betriebszeit des Fahrzeugs, ihre Elastizität allenfalls geringfügig ändern, da andernfalls eine klapperfreie Befestigung bzw. Aufhängung der jeweiligen Abgasanlage nicht mehr gewährleistet wäre. Dies führt zu einer weiteren Forderung an Vorrichtungen der genannten Art: Sie müssen nicht nur eine zur Geräuschentstehung insbesondere im Fahrzeuginnenraum sonst führende Schwingungsübertragung vom Antriebsaggregat zum Fahrzeug unterbinden, sondern auf der anderen Seite auch so nachgiebig sein, daß im Betrieb beispielsweise bei Lastwechseln auftretende Schwenkbewegungen des Antriebsaggregats in seinen Lagern keine zu Beschädigungen führenden Kräfte auf die Abgasanlage ausüben. Dabei ist zu beachten, daß die genannten Aggregatbewegungen in Abhängigkeit davon, ob das Aggregat längs oder quer in das Fahrzeug eingebaut ist, in einer Längs- oder einer Querebene des Fahrzeugs auftreten, so daß, sofern nicht besondere Maßnahmen getroffen sind, unterschiedliche Konstruktionen für die Befestigungsvorrichtungen je nachdem Einsatz finden müssen, ob das Antriebsaggregat längs oder quer eingebaut ist.Such devices are used large number sometimes difficult to achieve Requirements. So must she - as well like the actual exhaust systems, d. H. Exhaust pipes, silencers and Catalytic converter housing - even for a long time Operating times against the prevailing high temperatures and environmental influences, such as wet, resistant his. they may also about long operating times, practically the entire operating time of the vehicle, their elasticity change slightly if necessary, because otherwise a rattle-free attachment or suspension of the respective exhaust system would no longer be guaranteed. This leads to another demand on devices of the type mentioned: you do not only need one to generate noise especially in the vehicle interior otherwise leading vibration transmission prevent from the drive unit to the vehicle, but on the other side also be so compliant that in Operation, for example, swiveling movements occurring during load changes the drive unit in its bearings no damage leading personnel exert on the exhaust system. It should be noted that the mentioned aggregate movements depending on whether the aggregate lengthways or is installed transversely in the vehicle, in a longitudinal or transverse plane of the Vehicle occur so that, unless special measures are made, different constructions for the fastening devices depending on the application, whether the drive unit lengthways or installed transversely.

Wiederum ein anderer Gesichtspunkt bei der Auslegung derartiger Vorrichtungen ist darin zu sehen, daß zur Befestigung einer Abgasanlage nicht eine einzige dieser Vorrichtungen ausreicht, sondern daß mehrere Vorrichtungen an diskreten Stellen der Abgasanlage angreifen müssen. Bei Bewegungen der Abgasanlage relativ zum Fahrzeug, die bevorzugt in zum Boden des Fahrzeugs parallelen Ebenen erfolgen, dürfen die verschiedenen Befestigungsvorrichtungen der Abgasanlage sich nicht in der Weise verformen bzw. in der Weise Bewegungen ausführen, daß dadurch Stauch- oder Zugkräfte bei den jeweils anderen Befestigungsvorrichtungen hervorgerufen werden.Another point of view in the design of such devices can be seen in that for attachment one exhaust device is not sufficient for one exhaust system, but that several Devices must attack at discrete points in the exhaust system. at Movements of the exhaust system relative to the vehicle, which are preferred in planes parallel to the floor of the vehicle, the various fastening devices of the exhaust system are not deform in the way or make movements in such a way that Pushing or pulling forces caused by the other fastening devices become.

Ist es schon schwer genug, alle diese Gesichtspunkte bei der Auslegung gattungsgemäßer Vorrichtungen zu berücksichtigen, so kommen noch die aus modernen Fertigungsmethoden (Einsatz von Handhabungsautomaten) resultierenden Forderungen hinzu. Ideal für die Fertigung wäre eine solche Gestaltung der Befestigungsvorrichtungen, daß mittels eines mit einer Aufnahme für eine komplette Abgasanlage versehenen Handhabungsautomaten diese praktisch ohne Handarbeit in ihre Einbaulage bewegt und dabei mit dem Fahrzeugboden verbunden werden kann.It's hard enough, all of these To consider aspects when designing generic devices, so they still come from modern manufacturing methods (use of handling machines) resulting claims. One would be ideal for production such design of the fasteners that means one with a recording for a complete exhaust system provided handling machines moved into their installation position with practically no manual labor and with it can be connected to the vehicle floor.

Eine gattungsgemäße Vorrichtung zur elastischen Befestigung einer Abgasanlage an einem Kraftfahrzeugboden ist aus DE 87 14 888 U1 bekannt. Dort sind kraftfahrzeugbodenseitge und abgasanlagenseitige Aufhängehaken mittels eines elastomer ausgebildeten Schlaufenkörpers verbunden. Der Schlaufenkörper weist eine Einlage aus dehnfähigem, federnd-nachgiebigem Material auf.A generic device for the elastic attachment of an exhaust system to a motor vehicle floor is from DE 87 14 888 U1 known. There, hooks on the vehicle floor and exhaust system side are connected by means of an elastomeric loop body. The loop body has an insert made of elastic, resilient material.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung zu schaffen, die bei einfachem Aufbau unabhängig davon, ob das zugehörige Antriebsaggregat längs oder quer in das Fahrzeug eingebaut ist, Einsatz finden kann und eine automa tische Montage der entsprechenden Abgasanlage am Fahrzeugboden mittels Handhabungsautomaten ermöglicht.The invention has for its object a generic device create that with a simple structure regardless of whether the associated drive unit lengthways or is installed across the vehicle, can be used and an automa tables Installation of the corresponding exhaust system on the vehicle floor using Handling machines enabled.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.The solution to this problem according to the invention exists in the characterizing features of the main claim, advantageous Developments of the invention describe the subclaims.

Ein erstes wesentliches Merkmal der Erfindung ist in einer solchen Gestaltung der Vorrichtung zu sehen, daß sie in allen Richtungen um einen fahrzeugbodennahen Schwenkpunkt schwenkbar ist, so daß sich bei Schwenkbewegungen in allen Richtungen gleichsam dieselbe "Pendellänge" ergibt, die für die Relativbewegungen zwischen Abgasanlage und Fahrzeugboden entscheidend ist. Daher ist es für die erfindungsgemäße Vorrichtung unerheblich, oh das Antriebsaggregat des betreffenden Fahrzeugs quer oder längs eingebaut ist. Dies gilt verständlicherweise auch dann, wenn eine größere Anzahl der erfindungsgemäßen Vorrichtungen zur Aufhängung einer Abgasanlage Einsatz finden. Eine gegenseitige Kraftbeaufschlagung der verschiedenen Befestigungsvorrichtungen bei Relativbewegungen zwischen Abgasanlage und Fahrzeugboden ist vermieden.A first essential feature of the Invention can be seen in such a design of the device, that she Can be pivoted in all directions around a pivot point near the vehicle floor is so that with pivoting movements in all directions results in the same "pendulum length", as it were, for the relative movements between exhaust system and vehicle floor is crucial. thats why it for the device according to the invention irrelevant, oh the drive unit of the vehicle in question across or along is installed. This is understandably true even if a larger number of the devices according to the invention for hanging an exhaust system. A mutual application of force of the various fastening devices for relative movements between exhaust system and vehicle floor is avoided.

Wie in den Unteransprüchen zum Ausdruck gebracht, läßt sich bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine komplette Abgasanlage leicht durch Bewegung von unten her in Richtung Fahrzeugboden mittels eines Handhabungsautomaten an dem Fahrzeugboden befestigen.As in the subclaims to Expressed, can when using the device according to the invention a complete exhaust system easily by moving in from below Direction of the vehicle floor by means of a handling machine on the Fasten the vehicle floor.

Dies wird auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung ersichtlich, das in der Zeichnung dargestellt ist.This is also evident from the following Description of an embodiment of the invention can be seen, which is shown in the drawing.

Es zeigen:Show it:

1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung im statischen, d. h. nicht durch Bewegungen des Aggregats bzw. der Abgasanlage ausgelenkten Zustand, 1 2 shows a side view of the device according to the invention in the static state, ie not deflected by movements of the unit or the exhaust system,

2 dieselbe Vorrichtung bei Vorliegen einer Relativbewegung zwischen Abgasanlage und Fahrzeugboden (dynamischer Zustand), 2 the same device when there is a relative movement between the exhaust system and the vehicle floor (dynamic state),

die 3 und 4 vergrößert den Endbereich der Vorrichtung an einem Flansch der Abgasanlage im statischen und im dynamischen Zustand sowiethe 3 and 4 increases the end area of the device on a flange of the exhaust system in the static and in the dynamic state as well

die 5 und 6 in Seitenansicht und in Draufsicht eine komplette, mittels drei erfindungsgemäßen Vorrichtungen gehaltene Abgasanlage.the 5 and 6 in side view and in plan view a complete exhaust system held by means of three devices according to the invention.

Betrachtet man zunächst 1, so enthält die erfindungsgemäße Vorrichtung den knick- und zugfesten Bolzen 1, der bevorzugt aus einem korrosionsfesten Metall besteht. Der Bolzen 1 ist an seinem oberen, also dem Fahrzeugboden zugekehrten Ende mit der rotationssymmetrischen Durchmessererweiterung 2 versehen, die in Längsschnitten etwa die Form eines Kegels mit abgerundeter Spitze besitzt. In dem gezeigten montieren Zustand befindet sich die Durchmessererweiterung 2 in der in Längsschnitten etwa pfeilförmigen Ausnehmung 3 des elastischen Körpers 4 des Gummimetall-Lagers 5, deren Wände die Erweiterung 2 mit Spiel umgeben.First, consider 1 , the device according to the invention contains the kink and tensile bolt 1 , which preferably consists of a corrosion-resistant metal. The bolt 1 is at its upper end, i.e. facing the vehicle floor, with the rotationally symmetrical diameter extension 2 provided, which has approximately the shape of a cone with a rounded tip in longitudinal sections. The diameter extension is in the assembled state shown 2 in the approximately arrow-shaped recess in longitudinal sections 3 of the elastic body 4 of the rubber-metal bearing 5 whose walls are the extension 2 surrounded with play.

Im in 1 unteren Bereich des Gummimetall-Lagers 5 erkennt man die die kegelförmige Einführöffnung 6 für die Erweiterung 2; diese Einführöffnung 6 geht in die Ausnehmung 3 über die Durchtrittsöffnung 7 über, die, wie in 1 angedeutet, eine etwas kleinere lichte Weite als der Bolzenschaft besitzt, so daß sie diesen mit elastischer Vorspannung aufnimmt.In in 1 lower part of the rubber-metal bearing 5 you can see the conical insertion opening 6 for expansion 2 ; this insertion opening 6 goes into the recess 3 through the passage opening 7 about who, as in 1 indicated, has a slightly smaller internal width than the bolt shaft, so that it receives it with elastic preload.

Zur sicheren Halterung des Bolzens 1 in seiner dargestellten, an dem Gummimetall-Lager 5 montierten Stellung ist in das elastische Material 4 die beispielsweise aus Metall bestehende kegelförmige Verstärkung 8 eingelassen, die an ihrem im Bereich der Durchtrittsöffnung 7 befindlichen Ende Zungen 9 bildet, so daß sich dieser Endbereich bei Aufbringen einer hinreichend großen Querkraft federnd aufweiten kann.For securely holding the bolt 1 in its illustrated, on the rubber-metal bearing 5 assembled position is in the elastic material 4 the conical reinforcement, for example made of metal 8th let in at their in the area of the passage opening 7 located end tongues 9 forms, so that this end region can expand resiliently when a sufficiently large transverse force is applied.

In seinem in 1 oberen, dem Fahrzeugboden zugekehrten Bereich ist das Gummimetall-Lager 5 mit dem Gewindebolzen 10 versehen, der über Verstärkungen 11 in den elastischen Körper 4 beispielsweise einvulkanisiert ist. In his in 1 The upper area facing the vehicle floor is the rubber-metal bearing 5 with the threaded bolt 10 provided of reinforcements 11 in the elastic body 4 is vulcanized in, for example.

An seinem in der Figur unteren, zur Befestigung an einem Flansch 12 der hier im übrigen nicht gezeigten Abgasanlage eingerichteten Ende besitzt der Bolzen 1 die Durchmessererweiterung 13, die in Richtung nach unten bei 14 kugelkalottenförmig ausgebildet ist und im montierten Zustand der Abgasanlage durch die Federscheibe 15 in die pfannenartige Aufnahme 16 des Flansches 12 hineingezogen wird. Der Flansch 12 besitzt wiederum für den Durchtritt des Schafts des Bolzens 1 eine Durchtrittsöffnung 17, deren Durchmesser etwas größer als derjenige des Bolzens 1 ist, so daß sie diesen mit Spiel aufnimmt.At its bottom in the figure, for attachment to a flange 12 the end of the exhaust system not shown here has the bolt 1 the diameter expansion 13 going down at 14 is spherical cap-shaped and in the assembled state of the exhaust system by the spring washer 15 into the pan-like receptacle 16 of the flange 12 is drawn in. The flange 12 in turn has for the passage of the shaft of the bolt 1 a passage opening 17 whose diameter is slightly larger than that of the bolt 1 is so that she picks it up with play.

Die Federscheibe 15, die in eine Umfangsnut im Bolzen 1 eingesetzt ist, besitzt eine solche Form, daß sie senkrecht zu ihrer Ebene verformbar ist.The spring washer 15 that in a circumferential groove in the bolt 1 is used, has such a shape that it is deformable perpendicular to its plane.

Ehe auf die Funktion der gezeigten Vorrichtung bei Relativbewegungen zwischen Abgasanlage und Fahrzeugboden anhand 2 eingegangen wird, sei kurz die Montage einer Abgasanlage mit derartigen Vorrichtungen beschrieben:
Zunächst wird der Bolzen 1 in 1 von oben her durch die Durchtrittsöffnung 17 im Flansch 12 hindurchgeführt und die Federscheibe 15 aufgezogen. Diese Federscheibe kann übrigens auch als Mutter ausgebildet sein. Das Gummimetall-Lager 5 wird durch Verschrauben seines Gewindebolzens 10 am Fahrzeugboden befestigt. Nunmehr wird die Abgasanlage mittels eines Handhabungsautomatens von unten her ergriffen, der zweckmäßigerweise Aufnahmen für die nach unten weisenden freien Endbereiche der Bolzen der verschiedenen Vorrichtungen besitzt, und in Richtung nach oben bewegt, wobei die erweiterten Endbereiche 2 aller Bolzen 1 zunächst durch die kegelförmigen Einführöffnungen 6 bezüglich der Durchtrittslöcher 7 zentriert und dann unter Aufweitung dieser Löcher 7, d. h. unter Auseinanderspreizen der Zungen 9 der Verstärkungen 8, in die Ausnehmungen 3 hineingedrückt werden. Nach Passieren der Durchmessererweiterungen 2 nehmen die Zungen 9 wieder ihre ursprüngliche Gestalt an, so daß die Durchmessererweiterungen 2 gleichsam von ihnen und dem dort befindlichen elastischen Material hintergriffen werden. Damit ist eine bei allen nach unten gerichteten Kräften ausreichende Fixierung des Bolzens 1 an dem Gummimetall-Lager 5 gewährleistet. In Richtung nach oben wirkende Kräfte werden von dem Anschlag 18 für den abgerundeten Stirnbereich der Durchmessererweiterung 2 aufgenommen.Before using the function of the device shown for relative movements between the exhaust system and vehicle floor 2 the assembly of an exhaust system with such devices is briefly described:
First, the bolt 1 in 1 from above through the passage opening 17 in the flange 12 passed and the spring washer 15 reared. Incidentally, this spring washer can also be designed as a nut. The rubber-metal bearing 5 is by screwing its threaded bolt 10 attached to the vehicle floor. The exhaust system is now gripped from below by means of an automatic handling machine, which expediently has receptacles for the downward-pointing free end regions of the bolts of the various devices, and is moved in the upward direction, the enlarged end regions 2 all bolts 1 first through the conical insertion openings 6 regarding the through holes 7 centered and then widening these holes 7 , ie with the tongues spread apart 9 of reinforcements 8th , in the recesses 3 be pushed in. After passing the diameter extensions 2 take the tongues 9 back to their original shape, so that the diameter widening 2 be attacked by them and the elastic material located there. This is a sufficient fixation of the bolt with all downward forces 1 on the rubber-metal bearing 5 guaranteed. Forces acting upwards are released by the stop 18 for the rounded forehead area of the diameter extension 2 added.

In 2 ist angenommen, daß die Abgasanlage mit dem Flansch 12 sich relativ zu dem Fahrzeugboden etwas nach rechts bewegt hat. Infolge der gewählten Ausgestaltung der Lagerungen der beiden Enden des Bolzens 1 führt dieser dabei Schwenkbewegungen um eine Schwenkachse 20 aus, die in der Nähe des Fahrzeugbodens verläuft. Infolge der rotationssymmetrischen Ausbildung der gesamten Vorrichtung kann der Bolzen derartige Schwenkbewegungen in allen Richtungen ausführen.In 2 it is assumed that the exhaust system with the flange 12 has moved somewhat to the right relative to the vehicle floor. Due to the chosen design of the bearings of the two ends of the bolt 1 this leads swiveling movements about a swivel axis 20 that runs near the vehicle floor. As a result of the rotationally symmetrical design of the entire device, the bolt can carry out such pivoting movements in all directions.

Während im Bereich des Gummimetall-Lagers der die Durchmessererweiterung 2 des Bolzens 1 hintergreifende Bereich der Begrenzung der Ausnehmung 3 eine Teilkugel bildet, die ein eindeutiges Schwenklager definiert, muß am unteren Ende des Bolzens 1 zur Ermöglichung der Schwenkbewegung die Federscheibe 15 senkrecht zu ihrer Ebene verformbar sein. Nach wie vor wahrt sie durch ihre Elastizität den Kontakt zwischen der Kalotte 14 und der Aufnahmepfanne 16.While in the area of the rubber-metal bearing the diameter expansion 2 of the bolt 1 backward area of delimitation of the recess 3 a partial ball, which defines a clear pivot bearing, must be at the lower end of the bolt 1 the spring washer to enable the swiveling movement 15 ver perpendicular to their plane be malleable. Thanks to its elasticity, it still maintains contact between the calotte 14 and the pan 16 ,

Ein Vergleich der vergrößerten Darstellungen der 3 und 4 läßt das Verhalten der Vorrichtung im Bereich der unteren Lagerstelle an der Abgasanlage nochmals deutlich erkennen.A comparison of the enlarged representations of the 3 and 4 shows the behavior of the device in the area of the lower bearing point on the exhaust system again clearly.

Die 5 und 6 zeigen in Seitenansicht und in Draufsicht eine Abgasanlage A, die mit drei erfindungsgemäßen Vorrichtungen 30, 31 und 32 versehen ist. Hier erkennt man auch Sechskante 33, 34 und 35 zum Angriff eines Werkzeugs.The 5 and 6 show in side view and in plan view an exhaust system A with three devices according to the invention 30 . 31 and 32 is provided. Here you can also see hexagons 33 . 34 and 35 to attack a tool.

Mit der Erfindung ist demgemäß eine gattungsgemäße Vorrichtung geschaffen, die ohne Abänderung bei längs und quer eingebauten Antriebsaggregaten einsetzbar und unter Verwendung von Handhabungsautomaten montierbar ist.With the invention is accordingly a generic device created without modification at along and transversely installed drive units can be used and using can be assembled by handling machines.

Claims

Device for the elastic fastening of an exhaust system to a motor vehicle floor, characterized in that a kink-resistant bolt ( 1 ) swiveling movements on all sides around a pivot point near the vehicle floor ( 20 ) both on the vehicle floor and on the exhaust system ( 12 ) is storable, one of which is a sound-insulating rubber-metal bearing ( 5 ) is trained.

Device according to claim 1, characterized in that the rubber-metal bearing ( 5 ) is designed for rigid attachment to the vehicle floor and a conical insertion opening on a side facing away from the vehicle floor ( 6 ) for an enlarged end area that is rotationally symmetrical in cross sections ( 2 ) of the bolt ( 1 ) which has a for gripping around the bolt ( 1 ) dimensioned with pretension, due to the elasticity of the material limiting it, pushing through the extended pin end area ( 2 ) permitting passage opening ( 7 ) for the bolt ( 1 ) in an approximately arrow-shaped recess in axial sections ( 3 ) passes over to the inclusion of the extended bolt end area with all-round play ( 2 ) is designed.

Device according to claim 2, characterized in that in the area of the conical insertion opening ( 6 ) also a conical reinforcement ( 8th ) is provided, which at one of the passage opening ( 7 ) adjacent end tongues ( 9 ) forms.

Device according to claim 2 or 3, characterized in that the rubber-metal bearing ( 5 ) has trapezoidal contours in axial sections.

Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that the rubber-metal bearing ( 5 ) at its the insertion opening ( 6 ) a threaded bolt on the opposite side ( 10 ) for rigid attachment to the vehicle floor.

Device according to claim 5, characterized in that the rubber-metal bearing ( 5 ) near the threaded bolt ( 10 ) with a polygon profile ( 33 . 34 . 35 ) is provided to attack a tool.

Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the bolt ( 1 ) at its other end with a dome-shaped diameter extension ( 13 . 14 ) to engage in a bearing pan ( 16 ) in an area ( 12 ) the exhaust system and with a groove for receiving a spring washer that is deformable perpendicular to its plane ( 15 ) is provided, with the diameter extension ( 13 . 14 ) and the spring washer ( 15 ) the area ( 12 ) of the exhaust system, which removes one of the bolts ( 1 ) game-infested passage ( 17 ), include between them under tension.