[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Halter, der dazu eingesetzt werden kann,
eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug zu halten.
[0002] Ein derartiger Halter 10 ist in Fig. 1 in perspektivischer Darstellung gezeigt. Der
im Allgemeinen als Aluminium-Druckgussteil hergestellte Halter 10 umfasst einen Halterkörper
12 mit einem im Wesentlichen plattenartigen Halterboden 14 und einer entlang eines
Außenumfangsbereichs des Bodens 14 sich näherungsweise orthogonal von diesem weg erstreckenden
Halterwand 16. In einem zentralen Bereich des Halterbodens 14 ist eine Befestigungsorgan-Durchgriffsöffnung
18 vorgesehen, durch welche ein beispielsweise als Schraubbolzen oder dergleichen
ausgebildetes Befestigungsorgan hindurchgeführt werden kann, um den Halter 10 beispielsweise
im Bereich eines Unterbodens eines Fahrzeugs festzulegen. Um dabei eine definierte
Positionierung des Halters 10 zu gewährleisten, kann beispielsweise an einer von dem
Boden 14 hervorstehenden Lasche 20 ein Drehsicherungsvorsprung 22 vorgesehen sein,
der in eine zugeordnete Öffnung beispielsweise im Bereich des Unterbodens eingreifend
positioniert werden kann und dadurch den Halter 10 gegen Drehung um das die Befestigungsorgan-Durchgriffsöffnung
18 durchsetzende Befestigungsorgan halten kann.
[0003] Die Halterwand 16 weist, ausgehend vom Halterboden 14, in Umfangsrichtung eine variierende
Wandhöhe auf. In einem Bereich maximaler Wandhöhe ist an einer Außenseite der Halterwand
16 ein bezüglich einer Erstreckungsrichtung der Halterwand 16 vom Halterboden 14 weg
sich im Wesentlichen orthogonal von der Halterwand 16 weg erstreckender Halterzapfen
24 vorgesehen. Der Halterzapfen 24 schließt mit einem ersten Endbereich 26 an die
Außenseite der Halterwand 16 an und weist eine in Richtung einer Zapfenachse Z im
Wesentlichen konstante, beispielsweise im Wesentlichen kreisrunde Querschnittsgeometrie
auf. An einem zweiten Endbereich 28 des Halterzapfens 24 ist ein bezüglich der Außenabmessung
des Halterzapfens 24 größer dimensionierter Zapfenkopf 30 vorgesehen.
[0004] Für eine erhöhte Stabilität sorgen zwei an einer Innenseite der Halterwand 16 in
demjenigen Bereich, in welchem an der Außenseite der Halterwand 16 der Halterzapfen
24 anschließt, vorgesehene Versteifungsvorsprünge 32, 34. Diese erstrecken sich, ausgehend
vom Halterboden 14, im Wesentlichen parallel zueinander entlang der Innenseite der
Halterwand 16 und bilden zwischen sich eine nach innen, also in Richtung auf die Befestigungsorgan-Durchgriffsöffnung
18 zu, offene Aussparung 36. Die Versteifungsvorsprünge 32, 34 sind an der Halterwand
16 so positioniert, dass an der Außenseite der Halterwand 16 der Halterzapfen 14 im
Wesentlichen zwischen diesen bzw. diese überlappend angeordnet ist und die Zapfenlängsachse
Z sich zwischen den Versteifungsvorsprüngen 32, 34 durch die Aussparung 36 hindurch
erstreckt.
[0005] Durch den Halterzapfen 24 können beispielsweise mit gummiartigem Material aufgebaute,
elastische Aufhängungselemente getragen werden, die auch an entsprechenden Halteorganen
einer Abgasanlage eingehängt werden können und dadurch die Abgasanlage bezüglich des
Halters 10 und damit auch des zugehörigen Fahrzeugs elastisch tragen können.
[0006] Der Halter 10 wird mit dem Halterkörper 12 und dem Halterzapfen 24 beispielsweise
aus Aluminiummaterial in einem Druckgussverfahren hergestellt. Die Fig. 2a) und 2b)
zeigen anhand von Modellrechnungen das Erstarrungsverhalten des in flüssigem Zustand
in eine Druckgussform eingeleiteten Aufbaumaterials des Halters 10.
[0007] Die Fig. 2a) zeigt den Erstarrungszustand etwa 2,4s nach Beginn des Druckgussvorgangs.
Zu erkennen ist, dass das Aufbaumaterial des Halters 10 weitestgehend erstarrt ist.
Lediglich im Bereich des Halterzapfens 24 und insbesondere in dem Bereich, in welchem
der Halterzapfen 24 an die Halterwand 16 anschließt, ist ein mit 38 bezeichneter Kernbereich
vorhanden, in welchem das Aufbaumaterial des Halters 10 noch nicht erstarrt ist.
[0008] Etwa 2,9s nach Beginn des Druckgussvorgang verbleibt, wie dies die Fig. 2b) veranschaulicht,
nur dort, wo der erste Endbereich 26 des Halterzapfens 24 an die Halterwand 16 anschließt
ein derartiger nicht erstarrter Kernbereich 38. Da in diesem Zustand kein weiteres
flüssiges Aufbaumaterial mehr in die Druckgussform eingeleitet wird, führt die verzögerte
Erstarrung des Aufbaumaterials des Halters 10 zu einer vergleichsweise porösen, instabilen
Materialstruktur insbesondere in dem mechanisch stark belasteten Übergangsbereich
zwischen dem Halterzapfen 24 und der Halterwand 16.
[0009] Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Halter für eine Abgasanlage
einer Brennkraftmaschine mit erhöhter mechanischer Festigkeit bereitzustellen.
[0010] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen Halter für eine Abgasanlage
einer Brennkraftmaschine, umfassend:
- einen Halterkörper mit einem Halterboden und einer vom Halterboden sich erstreckenden
Halterwand,
- einen von einer Außenseite der Halterwand sich erstreckenden Halterzapfen,
wobei in dem Halterzapfen an wenigstens einem Umfangsbereich eine Zapfenaussparung
ausgebildet ist.
[0011] Durch das Ausbilden des Halterzapfens derart, dass dieser in wenigstens einem Umfangsbereich
eine Zapfenaussparung aufweist, entsteht innerhalb einer Außenumfangskonturlinie des
Halterzapfens ein nicht mit dem Aufbaumaterial des Halterzapfens gefüllter Volumenbereich,
was zu einer schnelleren und gleichmäßigeren Erstarrung des zur Herstellung des Halters
eingesetzten fließfähigen Aufbaumaterials führt. Das Entstehen von aufgrund der Materialstruktur
potenziell geschwächten Bereichen kann somit vermieden werden.
[0012] Bei dem erfindungsgemäßen Halter kann der Halterboden im Wesentlichen plattenartig
ausgebildet sein. Zur Festlegung des Halters beispielsweise im Bereich eines Unterbodens
eines Fahrzeugs kann in dem Halterboden eine Befestigungsorgan-Durchgriffsöffnung
vorgesehen sein. Ferner kann an dem Halterboden ein bezüglich einer Erstreckungsrichtung
der Halterwand bezüglich des Halterbodens in entgegengesetzter Richtung sich erstreckender
Drehsicherungsvorsprung vorgesehen sein, um den Halter in definierter Positionierung
beispielsweise im Bereich eines Unterbodens eines Fahrzeugs arretieren zu können.
[0013] Eine hohe Stabilität des Halters bei möglichst geringem Materialeinsatz kann beispielsweise
dadurch unterstützt werden, dass die Halterwand sich wenigstens bereichsweise entlang
eines Außenumfangsbereichs des Halterbodens erstreckt, oder/ und dass die Halterwand
ringartig im Wesentlichen unterbrechungsfrei ausgebildet ist, oder/und dass die Halterwand,
ausgehend vom Halterboden, eine variierende Wandhöhe aufweist.
[0014] Da eine wesentliche Funktion der Halterwand auch die Anbindung des Halterzapfens
an den Halterkörper ist, wird weiter vorgeschlagen, dass der Halterzapfen an der Halterwand
in einem Bereich maximaler Wandhöhe vorgesehen ist.
[0015] Für eine erhöhte Stabilität des Halters kann an einer Innenseite der Halterwand wenigstens
ein an den Halterboden anschließender Versteifungsvorsprung vorgesehen sein.
[0016] Hinsichtlich der Steifigkeit des Halters ist es besonders vorteilhaft, wenn an der
Innenseite der Halterwand zwei in Abstand zueinander angeordnete Versteifungsvorsprünge
vorgesehen sind, wobei der Halterzapfen an der Außenseite der Halterwand im Wesentlichen
zwischen den beiden Versteifungsvorsprüngen oder/und wenigstens einen Versteifungsvorsprung
überlappend an die Halterwand anschließt.
[0017] Wenigstens ein Versteifungsvorsprung kann rippenartig ausgebildet sein. Weiter kann
vorgesehen sein, dass wenigstens ein Versteifungsvorsprung in einen Wandbereich der
Halterwand mit erhöhter und in Richtung von dem Versteifungsvorsprung weg abnehmender
Wanddicke übergeht. Dadurch wird, angrenzend an einen derartigen Versteifungsvorsprung,
ein größerer mit dem Aufbaumaterial des Halters gefüllter Volumenbereich erzeugt,
welcher das Erstarrungsverhalten des Aufbaumaterials des Halters derart beeinflusst,
dass insbesondere das im Übergangsbereich zwischen dem Halterzapfen und der Halterwand
vorhandene Ausbaumaterial mit hoher Strukturfestig erstarrt, bevor in diesem Wandbereich
mit erhöhter Dicke die Erstarrung einsetzt.
[0018] Da hinsichtlich der strukturellen Festigkeit des Halters vor allem der Übergang zwischen
der Halterwand und dem Halterzapfen kritisch ist, ist es besonders vorteilhaft, wenn
die Zapfenaussparung in dem Halterzapfen wenigstens in einem an die Halterwand anschließenden
ersten Endbereich des Halterzapfens ausgebildet ist.
[0019] Der Halterzapfen kann in Richtung einer Zapfenlängsachse sich erstreckend ausgebildet
sein, und die Zapfenaussparung kann zur einfachen Durchführung eines Druckgussvorgang
in dem Halterzapfen in Richtung der Zapfenlängsachse sich erstreckend, nach radial
außen offen ausgebildet sein.
[0020] Um eine sichere Zusammenwirkung des Halters mit beispielsweise gummielastischen Aufhängungselementen
für eine Abgasanlage erreichen zu können, kann an einem von der Halterwand entfernten
zweiten Endbereich des Halterzapfens ein bezüglich einer Außenabmessung des Halterzapfens
hervorstehender Zapfenkopf vorgesehen sein. Für eine schnelle und gleichmäßige Erstarrung
des Aufbaumaterials des Halters insbesondere im Bereich des Halterzapfens ist es dabei
besonders vorteilhaft, wenn die Zapfenaussparung sich bis zu dem Zapfenkopf erstreckt.
[0021] Der durch das Bereitstellen einer Zapfenaussparung eingeführte Einfluss auf das Erstarrungsverhalten
des Aufbaumaterials des Halters kann dann besonders effizient genutzt werden, wenn
eine Aussparungstiefe der Zapfenaussparung wenigstens 30 %, vorzugsweise wenigstens
50 %, einer Querschnittsabmessung des Halterzapfens in einer Aussparungstiefenrichtung
ist.
[0022] Um eine zu einem stabilen Aufbau führende, gleichwohl jedoch wirtschaftlich durchführbare
Herstellung gewährleisten zu können, wird vorgeschlagen, dass der Halterkörper mit
dem Halterzapfen einstückig als Druckgussteil, vorzugsweise aus Aluminium, ausgebildet
ist. Es ist darauf hinzuweisen, dass der Ausdruck "einstückig" bedeutet, dass alle
Bestandteile des Halters als ein Materialblock in einem Arbeitsvorgang bereitgestellt
werden und nicht als separate Bauteile hergestellt und dann zusammengefügt werden.
[0023] Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäß
aufgebauten Halters für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine. Bei diesem Verfahren
wird der Halterkörper einstückig als Druckgussteil, vorzugsweise aus Aluminium, hergestellt.
[0024] Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren
beschrieben. Es zeigt:
- Fig. 1
- in perspektivischer Ansicht einen Halter für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine;
- Fig. 2
- in den Darstellungen a) und b) das Erstarrungsverhalten des in einem Druckgussvorgang
hergestellten Halters der Fig. 1;
- Fig. 3
- eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung eines erfindungsgemäß aufgebauten Halters;
- Fig. 4
- in den Darstellungen a) und b) das Erstarrungsverhalten des in einem Druckgussvorgang
hergestellten Halters der Fig. 3;
- Fig. 5
- eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung eines erfindungsgemäß aufgebauten Halters;
- Fig. 6
- in den Darstellungen a) und b) das Erstarrungsverhalten des in einem Druckgussvorgang
hergestellten Halters der Fig. 5;
- Fig. 7
- eine Querschnittansicht eines Halterzapfens des Halters der Fig. 3.
[0025] Nachfolgend werden mit Bezug auf die Fig. 3 bis 7 verschiedene Ausgestaltungsarten
von erfindungsgemäß aufgebauten Haltern beschrieben. Diese entsprechen hinsichtlich
ihrer Grundstruktur, also hinsichtlich der Ausgestaltung des Halters 10 mit dem Halterkörper
12 und dem von der Halterwand 16 sich weg erstreckenden Halterzapfen 24, dem vorangehend
mit Bezug auf die Fig. 1 bereits beschriebenen Aufbau. Es wird daher hinsichtlich
dieser Grundstruktur auf die voranstehenden Ausführungen zur Fig. 1 verwiesen.
[0026] In Fig. 3 ist zu erkennen, dass in dem Halterzapfen 24 eine allgemein mit 40 bezeichnete
Zapfenaussparung ausgebildet ist. Die Zapfenaussparung 40 erstreckt sich vom ersten
Endbereich 26, also von demjenigen Bereich, in welchem der Halterzapfen 24 an die
Halterwand 16 anschließt, bis zum Zapfenkopf 30 im Wesentlichen geradlinig in Richtung
der Zapfenlängsachse Z. Die Zapfenaussparung 40 ist bezüglich der Zapfenlängsachse
Z radial nach außen offen und weist vorzugsweise in Richtung der Zapfenlängsachse
Z eine im Wesentlichen gleichbleibende Querschnittsgeometrie auf.
[0027] Die Fig. 7 veranschaulicht, dass die Zapfenaussparung 40 in einer Aussparungstiefenrichtung
R
T eine Tiefe T aufweist, die im dargestellten Ausgestaltungsbeispiel größer ist als
die Hälfte der Querschnittsabmessung D des Halterzapfens 24 in der Aussparungstiefenrichtung
R
T.
[0028] Durch das Bereitstellen der Zapfenaussparung 40 ist im Querschnitt des Halterzapfens
24 ein vergleichsweise großes nicht mit dem Aufbaumaterial des Halters 10 gefülltes
bzw. im Druckgussvorgang zu füllendes Volumen vorhanden. Dieses nicht mit dem Aufbaumaterial
des Halters 10 zu füllende Volumen der Zapfenaussparung 40 beeinflusst das Erstarrungsverhalten
des Aufbaumaterials des Halters 10 bei Durchführung eines Druckgussvorgangs wesentlich.
[0029] Die Fig. 4a) und 4b) zeigen in Analogie zu den Fig. 2a) und 2b) das anhand von Modellrechnungen
ermittelte Erstarrungsverhalten des Aufbaumaterials des Halters 10. In dem in Fig.
4a) veranschaulichten Zustand, der etwa 2,4s nach Beginn des Druckgussvorgangs vorliegt,
ist das Aufbaumaterial des Halters 10 im Wesentlichen nur in einem vergleichsweise
kleinen Kernbereich 38 noch nicht erstarrt, wobei auch dieser Kernbereich 38 dort
positioniert ist, wo der Halterzapfen 24 an die Halterwand 16 anschließt. Nach etwa
2,9s, dargestellt in Fig. 4b), ist das in eine Druckgussform eingeleitete Aufbaumaterial
des Halters 10 vollständig erstarrt. Es verbleibt kein Kernbereich, in welchem ein
zu einer anderen Materialstruktur führendes Erstarrungsverhalten vorliegt. Insbesondere
derjenige Volumenbereich des dann erstarrten Aufbaumaterials des Halters 10, in welchem
der Halterzapfen 24 an die Halterwand 16 anschließt, ist mit gleichförmiger, sehr
stabiler Materialstruktur ausgehärtet. Somit wird im Vergleich zu dem in Fig. 1 dargestellten
Ausgestaltungsbeispiel trotz des Umstandes, dass der Halterzapfen 24 durch das Bereitstellen
der Zapfenaussparung 40 weniger massiv und mit weniger Material aufgebaut ist, eine
stabilere und gegen die im Betrieb eines Fahrzeugs auftretenden mechanischen Belastungen
resistentere Struktur des Halters 10 erreicht.
[0030] Eine alternative Ausgestaltungsform eines derartigen mit einer Zapfenaussparung 40
ausgebildeten Halterzapfens 24 ist in Fig. 5 dargestellt. Der Halterzapfen 24 weist
grundsätzlich die gleiche Struktur auf, wie in Fig. 3 dargestellt. Angrenzend an den
Versteifungsvorsprung 34 ist jedoch ein Wandbereich 42 der Halterwand 16 vorhanden,
in welchen die Halterwand 16 im Vergleich zu den anderen in Umfangsrichtung um den
Halterboden 14 positionierten Bereichen derselben eine größere Wanddicke aufweist.
Beispielsweise kann dort, wo der Versteifungsvorsprung 34 in diesen Bereich 42 der
Halterwand 16 übergeht, die Halterwand 16 eine Dicke aufweisen, die der in den anderen
Bereichen der Halterwand 16 vorhandenen Wanddicke zuzüglich der Höhe des Versteifungsvorsprungs
34 entspricht. Die Wanddicke der Halterwand 16 nimmt in Richtung vom Versteifungsvorsprung
34 weg ab, so dass, einhergehend auch mit der abnehmenden Vorsprungshöhe der Halterwand
16 vom Halterboden 14, die Halterwand 16 sich der im unteren Bereich der Fig. 5 dargestellten
Struktur mit geringerer Vorsprungshöhe vom Halterboden 14 und im Wesentlichen konstanter,
geringerer Wanddicke annähert.
[0031] Die Fig. 6 veranschaulicht, dass durch das Bereitstellen des Wandbereichs 42 der
Halterwand 16 seitlich neben dem Bereich der Halterwand 16, in welchem der Halterzapfen
24 an diese anschließt, beim Erstarren des Aufbaumaterials des Halters 10 bei Durchführung
eines Druckgussvorgangs ein Kernbereich 38' verbleibt, in welchem etwa 2,4s nach Beginn
des Druckgussvorgangs das Aufbaumaterial noch nicht erstarrt ist. Der Volumenbereich
des noch nicht erstarrten Aufbaumaterials wird somit verstärkt von demjenigen Volumenbereich
wegbewegt, in welchem der Halterzapfen 24 an die Halterwand 16 anschließt. Auch dies
trägt zu einem gleichförmigeren Erstarrungsverhalten in diesem Volumenbereich, in
welchem der Halterzapfen 24 an die Halterwand 16 anschließt, bei.
1. Halter für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine, umfassend:
- einen Halterkörper (12) mit einem Halterboden (14) und einer vom Halterboden (14)
sich erstreckenden Halterwand (16),
- einen von einer Außenseite der Halterwand (16) sich erstreckenden Halterzapfen (24),
wobei in dem Halterzapfen (24) an wenigstens einem Umfangsbereich eine Zapfenaussparung
(40) ausgebildet ist.
2. Halter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der Halterboden (14) im Wesentlichen plattenartig ausgebildet ist, oder/und dass
in dem Halterboden (14) eine Befestigungsorgan-Durchgriffsöffnung (18) vorgesehen
ist, oder/und dass an dem Halterboden (14) ein bezüglich einer Erstreckungsrichtung
der Halterwand (16) bezüglich des Halterbodens (14) in entgegengesetzter Richtung
sich erstreckender Drehsicherungsvorsprung (22) vorgesehen ist.
3. Halter nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Halterwand (16) sich wenigstens bereichsweise entlang eines Außenumfangsbereichs
des Halterbodens (14) erstreckt, oder/und dass die Halterwand (16) ringartig im Wesentlichen
unterbrechungsfrei ausgebildet ist, oder/und dass die Halterwand (16), ausgehend vom
Halterboden (14), eine variierende Wandhöhe aufweist.
4. Halter nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass der Halterzapfen (24) an der Halterwand (16) in einem Bereich maximaler Wandhöhe
vorgesehen ist.
5. Halter nach Anspruch einem der Ansprüche 1-4,
dadurch gekennzeichnet, dass an einer Innenseite der Halterwand (16) wenigstens ein an den Halterboden (14) anschließender
Versteifungsvorsprung (32, 34) vorgesehen ist.
6. Halter nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenseite der Halterwand (16) zwei in Abstand zueinander angeordnete Versteifungsvorsprünge
(32, 34) vorgesehen sind, wobei der Halterzapfen (24) an der Außenseite der Halterwand
(16) im Wesentlichen zwischen den beiden Versteifungsvorsprüngen (32, 34) oder/ und
wenigstens einen Versteifungsvorsprung (32, 34) überlappend an die Halterwand (16)
anschließt.
7. Halter nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Versteifungsvorsprung (32, 34) rippenartig ausgebildet ist, oder/und
dass wenigstens ein Versteifungsvorsprung (34) in einen Wandbereich (42) der Halterwand
(16) mit erhöhter und in Richtung von dem Versteifungsvorsprung (34) weg abnehmender
Wanddicke übergeht.
8. Halter nach einem der Ansprüche 1-7,
dadurch gekennzeichnet, dass die Zapfenaussparung (40) in dem Halterzapfen (24) wenigstens in einem an die Halterwand
(16) anschließenden ersten Endbereich (26) des Halterzapfens (24) ausgebildet ist.
9. Halter nach einem der Ansprüche 1-8,
dadurch gekennzeichnet, dass der Halterzapfen (24) sich in Richtung einer Zapfenlängsachse (Z) erstreckt, und
dass die Zapfenaussparung (40) in dem Halterzapfen (24) sich in Richtung der Zapfenlängsachse
(Z) erstreckend, nach radial außen offen ausgebildet ist.
10. Halter nach einem der Ansprüche 1-9,
dadurch gekennzeichnet, dass an einem von der Halterwand (16) entfernten zweiten Endbereich (28) des Halterzapfens
(24) ein bezüglich einer Außenabmessung des Halterzapfens (24) hervorstehender Zapfenkopf
(30) vorgesehen ist, und dass die Zapfenaussparung (40) sich bis zu dem Zapfenkopf
(30) erstreckt.
11. Halter nach einem der Ansprüche 1-10,
dadurch gekennzeichnet, dass eine Aussparungstiefe (T) der Zapfenaussparung (40) wenigstens 30 %, vorzugsweise
wenigstens 50 %, einer Querschnittsabmessung (D) des Halterzapfens (24) in einer Aussparungstiefenrichtung
(RT) ist.
12. Halter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der Halterkörper (12) mit dem Halterzapfen (24) einstückig als Druckgussteil, vorzugsweise
aus Aluminium, ausgebildet ist.
13. Verfahren zur Herstellung eines Halters (10) für eine Abgasanlage einer Brennkraftmaschine
nach einem der Ansprüche 1-12, wobei der Halterkörper (12) einstückig als Druckgussteil,
vorzugsweise aus Aluminium, hergestellt wird.