DE102007039482B4

DE102007039482B4 - coupling device

Info

Publication number: DE102007039482B4
Application number: DE102007039482.0A
Authority: DE
Inventors: Markus Hänel
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2007-08-21
Filing date: 2007-08-21
Publication date: 2016-09-01
Anticipated expiration: 2027-08-22
Also published as: DE102007039482A1

Abstract

Kopplungseinrichtung (1), welche einerseits mit einem Abschleppseil oder einer Abschleppstange und andererseits mit einem abzuschleppenden Kraftfahrzeug verbunden oder verbindbar ist, wobei die Kopplungseinrichtung (1) aus faserverstärktem Kunststoff nach dem Composite-Fließ-Pressverfahren hergestellt ist.Coupling device (1) which is connected or connectable on the one hand to a tow rope or a tow bar and on the other hand to a motor vehicle to be towed, wherein the coupling device (1) is made of fiber-reinforced plastic according to the composite flow-pressing method.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kopplungseinrichtung, welche einerseits mit einem Abschleppseil oder einer Abschleppstange und andererseits mit einem abzuschleppenden Kraftfahrzeug verbunden oder verbindbar ist. Die Erfindung betrifft außerdem ein mit einer derartigen Kopplungseinrichtung ausgestattetes Kraftfahrzeug. The present invention relates to a coupling device which is connected or connectable on the one hand to a tow rope or a tow bar and on the other hand to a motor vehicle to be towed. The invention also relates to a motor vehicle equipped with such a coupling device.

Abschleppeinrichtungen, welche wie in vorigem Absatz erwähnt, zur Kopplung eines Kraftfahrzeuges mit einem Abschleppseil oder einer Abschleppstange dienen, sind üblicherweise aus Metall ausgebildet und fest mit den tragenden Teilen einer Fahrzeugkarosserie verbunden. Die Ausbildung aus Metall wird dabei deshalb gewählt, da die Abschleppeinrichtung im Abschleppfall hohe Kräfte von dem Abschleppseil bzw. der Abschleppstange auf das Kraftfahrzeug übertragen muss. Die Ausbildung der aus Metall birgt jedoch das Problem, dass stets zusätzliches Gewicht mit dem Fahrzeug bewegt werden muss, was über die Lebensdauer des Kraftfahrzeuges gesehen an nicht zu unterschätzenden Mehrbedarf an Energiekosten verursacht. Generell werden hierbei zwei unterschiedliche Varianten unterschieden, nämlich eine kontinuierlich fest mit dem Fahrzeug verbundene sowie eine lediglich im Bedarfsfall mit dem Kraftfahrzeug verbindbare Abschleppeinrichtung. Bei den meisten Fahrzeugen sind dabei die genannten Abschleppeinrichtungen sowohl vorne als auch hinten angebracht bzw. anbringbar und üblicherweise zusätzlich seitenversetzt, um dem hinteren Fahrer eine verbesserte Sicht auf das Verkehrsgeschehen zu ermöglichen. Die versetzte Anordnung der Abschleppeinrichtungen bietet darüber hinaus den großen Vorteil, dass das Abschleppseil bzw. die Abschleppstange während des Abschleppvorganges gerade bleibt. Towing devices, which as mentioned in the previous paragraph, serve to couple a motor vehicle with a tow rope or a tow bar, are usually formed of metal and firmly connected to the supporting parts of a vehicle body. The training of metal is chosen because the towing device must transmit high forces of the tow rope or the tow bar on the motor vehicle in the tow. The training of metal, however, has the problem that always additional weight must be moved with the vehicle, which seen over the life of the motor vehicle caused by not to be underestimated increase in energy costs. In general, two different variants are distinguished in this case, namely a towing vehicle continuously connected to the vehicle and a towing device which can only be connected to the motor vehicle when required. In the case of most vehicles, the abovementioned towing devices are mounted and attachable both at the front and at the rear, and are usually additionally offset from one side to allow the rear driver an improved view of the traffic situation. The staggered arrangement of the towing devices also offers the great advantage that the tow rope or the tow bar remains straight during the towing process.

Aus der US 2008/0284134 A1 ist eine Anhängerkupplung mit mindestens zwei Haken beschrieben. Die Anhängerkupplung kann dabei aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt sein und so eine ausreichende Stabilität für den eigentlichen Abschleppvorgang ermöglichen. From the US 2008/0284134 A1 is a trailer hitch with at least two hooks described. The trailer hitch can be made of fiber-reinforced plastic and thus allow sufficient stability for the actual towing process.

In der DE 44 45 307 C1 ist ein Verfahren zur Herstellung von auf Zug, Biegung und/oder Torsion beanspruchten Bauteilen aus faserverstärkten Thermoplasten mittels Fließpressen beschrieben. In the DE 44 45 307 C1 describes a process for producing tensile, flexing and / or torsion stressed components from fiber reinforced thermoplastics by extrusion.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, eine Kopplungseinrichtung zu schaffen, welche insbesondere leichter als eine vergleichbare aus Metall ausgebildete Abschleppeinrichtung ausgebildet ist. The present invention is concerned with the problem of providing a coupling device, which is particularly lighter than a comparable made of metal trained towing device.

Die Erfindung löst diese Problem durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit diesem Gegenstand nach Anspruch 8. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. The invention solves this problem by the subject matter of independent claim 1 and by a motor vehicle with this object according to claim 8. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung betrifft eine Kopplungseinrichtung, welche einerseits mit einem Abschleppseil oder einer Abschleppstange und andererseits mit einem abzuschleppenden Kraftfahrzeug verbunden oder verbindbar ist, wobei die Kopplungseinrichtung aus faserverstärktem Kunststoff nach dem Composite-Fließ-Pressverfahren hergestellt ist. The invention relates to a coupling device which is connected or connectable on the one hand to a tow rope or a tow bar and on the other hand to a motor vehicle to be towed, wherein the coupling device is made of fiber-reinforced plastic by the composite flow-pressing method.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Kopplungseinrichtung nicht wie bisher üblich aus Metall, sondern aus faserverstärktem Kunststoff auszubilden und nach dem aus dem Stand der Technik bekannten Composite-Fließ-Pressverfahren herzustellen. Faserverstärkte Kunststoffe bestehen üblicherweise aus den Verstärkungsfasern, welche in eine Kunststoffmatrix eingebettet sind. Die Matrix umgibt dabei die Fasern, die durch Adhäsions- oder Kohäsionskräfte an die Matrix gebunden sind. Mit derartigen Faserverbundwerkstoffen lassen sich hohe spezifische Steifigkeiten bzw. Festigkeiten erzielen bei gleichzeitig geringem Gewicht. Das Composite-Fließpressen ist dabei ein Netshape-Verfahren mit nur einem Arbeitsschritt, welches die Verarbeitung von endlos faserverstärkten Kunststoffen mit hohem Faseranteil erlaubt. Beim Composite-Fließpressen wird ein endlos faserverstärkter Rohling über den Schmelzpunkt der Matrix erwärmt und durch axiales Pressen, axiale und radiale Verformung in die Form gepresst. Das Composite-Fließpressen zeichnet sich dabei durch eine gute funktionale Faserausrichtung sowie einen geringen Lunkergehalt der so hergestellten Bauteile aus. Darüber hinaus ist eine nach dem Composite-Fließ-Pressverfahren hergestellte Kopplungseinrichtung im Vergleich zu herkömmlichen metallischen Kopplungseinrichtungen korrosionsresistent, was insbesondere im Kraftfahrzeugbau von Bedeutung ist. The invention is based on the general idea of not forming the coupling device from metal, as has hitherto been customary, but from fiber-reinforced plastic and to produce the composite flow-pressing method known from the prior art. Fiber-reinforced plastics usually consist of the reinforcing fibers, which are embedded in a plastic matrix. The matrix surrounds the fibers which are bound to the matrix by adhesion or cohesion forces. With such fiber composites, high specific stiffness or strength can be achieved with low weight. Composite extrusion molding is a one-step netshape process that allows the processing of endless fiber-reinforced plastics with a high fiber content. In composite extrusion, an endless fiber-reinforced blank is heated above the melting point of the matrix and pressed into the mold by axial compression, axial and radial deformation. The composite extrusion is characterized by a good functional fiber orientation and a low voids content of the components produced in this way. In addition, a coupling device produced by the composite flow-pressing method is corrosion-resistant compared to conventional metallic coupling devices, which is particularly important in the automotive industry.

Zweckmäßig sind die Fasern des faserverstärkten Kunststoffes als Kohlefasern, Aramidfasern, Glasfasern oder dgl. ausgebildet. Kohlefasern sind industriell hergestellte Fasern aus kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterialien, die üblicherweise durch Pyrolyse in grafitartig angeordneten Kohlenstoff umgewandelt werden. Beim üblichen Herstellungsprozess werden 1.000 bis 24.000 Einzelkohlefasern mit jeweils einem Durchmesser von ca. 5 bis 8 µm zu einem Bündel, einem sogenannten Rowing, zusammengefasst. Typisch für Kohlefasern ist dabei deren hohe Zugfestigkeit bei gleichzeitig geringem Gewicht. The fibers of the fiber-reinforced plastic are expediently designed as carbon fibers, aramid fibers, glass fibers or the like. Carbon fibers are industrially produced fibers from carbonaceous feedstocks which are usually converted to graphitic carbon by pyrolysis. In the usual manufacturing process, 1,000 to 24,000 individual carbon fibers, each with a diameter of approximately 5 to 8 μm, are combined to form a bundle, a so-called rowing. Typical of carbon fibers is their high tensile strength and low weight.

Zweckmäßig weist die Kopplungseinrichtung ein Außengewinde zur Befestigung an einem komplementären Innengewinde des Kraftfahrzeuges auf. Bei einer derartigen Ausführungsform wird die Kopplungseinrichtung, welche beispielsweise als Abschleppöse ausgebildet sein kann, als separates Bauteil gefertigt, welches lediglich im Abschleppfall mit dem Kraftfahrzeug fest verbunden wird. Um diese feste Verbindung herzustellen, weist die Kopplungseinrichtung besagtes Außengewinde auf, über welches die Kopplungseinrichtung in ein kraftfahrzeugseitiges Innengewinde einschraubbar ist. Vorzugsweise ist dabei die gesamte Kopplungseinrichtung aus faserverstärktem Kunststoff ausgebildet und nach dem Composite-Fließ-Pressverfahren hergestellt, wobei aber auch denkbar ist, dass insbesondere ein Gewindebereich aus Metall ausgebildet und fest mit übrigen aus faserverstärktem Kunststoff ausgebildeten Bereich der Kopplungseinrichtung verbunden ist. Suitably, the coupling device has an external thread for attachment to a complementary internal thread of the motor vehicle. In such an embodiment, the coupling device, which may be formed, for example, as a towing, made as a separate component which is firmly connected only in towing vehicle with the motor vehicle. To produce this fixed connection, the coupling device has said external thread, via which the coupling device can be screwed into a motor vehicle-side internal thread. Preferably, the entire coupling device is made of fiber-reinforced plastic and produced by the composite flow-pressing method, but it is also conceivable that in particular a threaded portion formed of metal and fixed to the rest of fiber-reinforced plastic formed region of the coupling device.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist der Kunststoff der Kopplungseinrichtung ein Thermoplast, insbesondere ein PEEK (Polyetheretherketon). Polyetheretherketone sind hochtemperaturbeständige thermoplastische Kunststoffe mit einer Schmelztemperatur von ca. 335° C sowie einer hohen Beständigkeit gegenüber organischen und anorganischen Chemikalien. Generell lässt sich ein derartiger Kunststoff in einem bestimmten Temperaturbereich einfach (thermoplastisch) verformen, wobei dieser Vorgang reversibel ist, das heißt er kann durch Abkühlung und Wiedererwärmung bis in den schmelzflüssigen Zustand beliebig oft wiederholt werden, solange nicht durch Überhitzung die sogenannte thermische Zersetzung des Materials einsetzt. In a further advantageous embodiment of the solution according to the invention, the plastic of the coupling device is a thermoplastic, in particular a PEEK (polyether ether ketone). Polyetheretherketones are high-temperature-resistant thermoplastics with a melting temperature of approx. 335 ° C and a high resistance to organic and inorganic chemicals. In general, such a plastic in a certain temperature range easily (thermoplastic) deform, this process is reversible, that is, it can be repeated as many times by cooling and reheating to the molten state, as long as not by overheating the so-called thermal decomposition of the material starts.

Weitere wichtige Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung. Further important details and advantages of the invention will become apparent from the subclaims, from the drawing and from the associated figure description with reference to the drawing.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. A preferred embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be explained in more detail in the following description.

Die einzige Fig. zeigt eine erfindungsgemäße Kopplungseinrichtung, welche als Abschleppöse ausgebildet ist. The only Fig. Shows a coupling device according to the invention, which is designed as a towing.

In der Fig. ist eine erfindungsgemäße Kopplungseinrichtung 1 dargestellt, welche mit einem ersten Endbereich 2 mit einem nicht dargestellten Abschleppseil oder einer ebenfalls nicht dargestellten Abschleppstange und mit einem zweiten Endbereich 3 mit einem ebenfalls nicht dargestellten abzuschleppenden Kraftfahrzeug verbindbar ist. Der erste Endbereich 2 der Kopplungseinrichtung 1 ist dabei als Öse ausgebildet, weshalb die in der Fig. dargestellte Kopplungseinrichtung 1 auch als Abschleppöse bezeichnet werden kann. Denkbar sind selbstverständlich aber auch andere Ausgestaltungen, wie beispielsweise ein Abschlepphaken. In the figure is a coupling device according to the invention 1 shown, which with a first end 2 with a tow rope, not shown, or also not shown tow bar and with a second end portion 3 can be connected to a motor vehicle, also not shown towed. The first end area 2 the coupling device 1 is designed as an eyelet, which is why the coupling device shown in FIG 1 Also can be referred to as towing. Conceivable, of course, but other configurations, such as a towing hook.

An ihrem zweiten Endbereich 3 weist die Kopplungseinrichtung 1 ein Außengewinde 4 zur Befestigung an einem nicht dargestellten komplementären Innengewinde des Kraftfahrzeuges auf. An dem Außengewinde 4 sind zur Veranschaulichung lediglich drei Gewindegänge eingezeichnet, wobei jedoch klar ist, dass das Außengewinde 4 üblicherweise deutlich mehr Gewindegänge aufweist. Bei der dargestellten Abschleppöse handelt es sich somit um eine mit dem abzuschleppenden Kraftfahrzeug verbindbare, nämlich mit diesem verschraubbare, Kopplungseinrichtung 1, wobei auch denkbar ist, dass die Kopplungseinrichtung 1 fest mit einer Rahmentragstruktur des Kraftfahrzeuges verbunden ist, das heißt unlösbar am Kraftfahrzeug angeordnet ist. At its second end 3 has the coupling device 1 an external thread 4 for attachment to a not shown complementary internal thread of the motor vehicle. On the external thread 4 are shown for illustration only three threads, but it is clear that the external thread 4 usually has significantly more threads. In the towing eye shown, it is thus a connectable to the towed motor vehicle, namely screwed with this, coupling device 1 , wherein it is also conceivable that the coupling device 1 is firmly connected to a frame support structure of the motor vehicle, that is, non-releasably disposed on the motor vehicle.

Um die bei einem Abschleppvorgang hohen auftretenden Abschleppkräfte übertragen zu können, ist die Kopplungseinrichtung 1 aus faserverstärktem Kunststoff nach dem Composite-Fließ-Pressverfahren hergestellt. Als Kunststoff kommt hierbei beispielsweise ein Thermoplast, insbesondere Polyetheretherketon (PEEK) in Betracht. Generell sind dabei in der gesamten Kopplungseinrichtung 1 Fasern 5 vorgesehen, welche lediglich schematisch an einer Stelle angedeutet sind. Die Fasern 5 können beispielsweise als Kohlefasern, Aramidfasern, Glasfasern oder dgl. ausgebildet sein und die sie umgebende Kunststoffmatrix verstärken bzw. aussteifen. Ebenso ist denkbar, dass die Fasern 5 des faserverstärkten Kunststoffes der Kopplungseinrichtung 1 als Endlosfasern ausgebildet und in einem sogenannten Rowing gebündelt beziehungsweise verwoben sind. In order to be able to transmit the high towing forces that occur during towing, the coupling device is 1 made of fiber-reinforced plastic according to the composite flow-pressing process. As plastic in this case, for example, a thermoplastic, in particular polyetheretherketone (PEEK) into consideration. Generally, these are in the entire coupling device 1 fibers 5 provided, which are indicated only schematically at one point. The fibers 5 For example, they may be formed as carbon fibers, aramid fibers, glass fibers, or the like, and reinforce or stiffen the plastic matrix surrounding them. It is also conceivable that the fibers 5 the fiber reinforced plastic of the coupling device 1 formed as continuous fibers and bundled in a so-called rowing or interwoven.

Durch die Herstellung der erfindungsgemäßen Kopplungseinrichtung 1 nach dem Composite-Fließ-Pressverfahren kann eine gute funktionale Faserausrichtung erzielt werden, bei einem gleichzeitig geringen Lunker-, das heißt Fehlstellengehalt. Generell kann mit einer derartig ausgebildeten Kopplungseinrichtung 1 ein Kraftübertragungsmittel geschaffen werden, welches im Vergleich zu einer aus Metall ausgebildeten Kopplungseinrichtung ein deutlich geringeres Gewicht aufweist. Da die Kopplungseinrichtung 1 üblicherweise stets am Kraftfahrzeug angeordnet oder zumindest mit diesem bewegt wird, trägt eine hier erreichte Gewichtseinsparung über die gesamte Lebensdauer des Kraftfahrzeuges betrachtet zu einer nicht zu unterschätzenden Reduzierung des Energiebedarfs bei, was insbesondere bei den stetig steigenden Energiekosten von Bedeutung ist. By the production of the coupling device according to the invention 1 According to the composite flow-pressing method, a good functional fiber orientation can be achieved, with a simultaneously low void content, that is to say defect content. In general, with such a coupling device 1 a force transmission means are provided, which has a significantly lower weight compared to a metal coupling device. Since the coupling device 1 Usually always arranged on the motor vehicle or at least moved with this, a weight saving achieved here over the lifetime of the motor vehicle contributes to a not to be underestimated reduction in energy requirements, which is particularly important in the ever-increasing energy costs.

Claims

Coupling device ( 1 ) which is connected or connectable on the one hand to a tow rope or a tow bar and on the other hand to a motor vehicle to be towed, the coupling device ( 1 ) made of fiber reinforced Plastic is manufactured according to the composite flow-pressing process.

Coupling device according to claim 1, characterized in that the coupling device ( 1 ) is designed as towing or as towing hook.

Coupling device according to claim 1 or 2, characterized in that the plastic of the coupling device ( 1 ) is a thermoplastic.

Coupling device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the fibers ( 5 ) of the fiber-reinforced plastic are formed as continuous fibers.

Coupling device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the fibers ( 5 ) of the fiber-reinforced plastic are formed as carbon fibers, aramid fibers, glass fibers.

Coupling device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the coupling device ( 1 ) is an integral part of a body of the motor vehicle.

Coupling device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the coupling device ( 1 ) an external thread ( 4 ) for attachment to a complementary internal thread of the motor vehicle.

Motor vehicle with a coupling device ( 1 ) according to one of claims 1 to 7.