DE102011122468A1

DE102011122468A1 - Trägersystem für eine Anhängekupplung eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102011122468A1
Application number: DE102011122468A
Authority: DE
Inventors: Sascha Burdick; Waldemar Dinius; Jörn-René Weltz; Eugen Nowosselzew
Original assignee: Westfalia Automotive GmbH
Current assignee: Westfalia Automotive GmbH
Priority date: 2011-12-24
Filing date: 2011-12-24
Publication date: 2013-06-27
Anticipated expiration: 2031-12-25
Also published as: EP2607111A1; DE102011122468B4; HUE027506T2; PL2607111T3; EP2607111B1

Abstract

Dieses Trägersystem ist für eine Anhängekupplung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Personenkraftwagens, konzipiert, wobei das Trägersystem einen als Rohrabschnitt dargestellten Querträger umfasst, welcher Querträger in einer Mittellängsebene des Personenkraftwagens ein Verbindungssystem und an Endbereichen mit Längsträgern versehen ist, über die die in einem Heck des Personenkraftwagens angeordnete Anhängevorrichtung an Aufbauabschnitten in Lage gehalten wird. Um dieses Trägersystem zu optimieren, ist der Querträger benachbart den Endbereichen mit den Längsträgern unter Vermittlung von in Aufnahmen eingeführten und durch einen oder mehrere Verformvorgänge in Endlagen verbrachten Biegeelementen verbunden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Trägersystem für eine Anhängekupplung eines Kraftfahrzeugs, Insbesondere Personenkraftwagens, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es ist eine Trägeranordnung für eine Anhängekupplung bekannt, DE 20 2009 006 345 U1 , die mit einem Fahrzeug verbindbar ist. Diese Trägeranordnung mit einem Querträger und einem Halter zur Montage am Fahrzeug ist als Leichtbaukonstruktion ausgebildet. Der Querträger ist mit zwei im Wesentlichen gleichgerichteten und zumindest bereichsweise seitlich distanzierten Tragplatten versehen, die mit ihren Hauptebenen vertikal ausgerichtet sind. Die in Fahrzeugquerrichtung verlaufenden Tragplatten sind an Endbereichen an Haltern befestigt, die nach Art von Eckverbindungen gestaltet und mit längsträgerartigen Abschnitten ausgestattet sind. Über diese Abschnitte werden die die Tragplatten aufnehmenden Eckverbindungen in Lage gehalten.
Aus der US 2011/0109063 A1 geht eine Anhängekupplung für ein Kraftfahrzeug hervor, die einen Querträger mit seitlichen Längsträgern aufweist. Der Querträger besitzt einen rohrförmigen Querschnitt und kann aus Stahl, Aluminium, CFK oder anderen Verbundwerkstoffen bestehen. In einer Mittellängsebene des Querträgers ist ein Aufnahmerohr für einen Kupplungsarm vorgesehen. Die Längsträger umfassen aufrechte und horizontale Konsolenabschnitte, welche Längsträger Winkelelemente darstellen. In die aufrechten Konsolenabschnitte sind Aufnahmeöffnungen eingearbeitet, deren Größe dem Querschnitt des Querträgers entspricht. An gegenüberliegenden Seiten der Aufnahmeöffnungen sind nasenartige Erweiterungen vorgesehen, die in entsprechende Ausnehmungen des Querträgers eingreifen. Darüber hinaus sind die aufrechten Konsolenabschnitte und der Querträger durch Umfangsschweißungen miteinander verbunden.
Gemäß der US 2005/0236809 A1 ist im Heck eines Personenkraftwagens eine als Querträger dargestellte Stoßfängerverstärkung vorgesehen. Der Querträger kann ein extrudiertes Aluminiumbauteil sein, und zwar mit rohrförmigem Querschnitt, wobei gegenüberliegende Wände des Querschnitts über eine Stützwand verbunden sind. In einer Mittellängsebene des Querträgers ist eine Haltevorrichtung für einen Abschlepphaken angeordnet. Die Haltevorrichtung ragt mit einem Eingriffelement in eine korrespondierende Aufnahme in dem Querträger formschlüssig eint, und besagte Haltevorrichtung ist unter Vermittlung von Schrauben am Querträger befestigt.
Die DE 90 06 077 U1 gibt eine wechselbare Anhängekupplung für Zugfahrzeuge wieder, die aus zwei lösbaren Kupplungsteilen besteht. Das eine Kupplungsteil ist fest am Zugfahrzeug angebracht und das andere Kupplungsteil trägt einen Kupplungskopf. Die beiden Kupplungsteile sind über eine keilförmige Nut- und Federverbindung – Schwalbenschwanz – formschlüssig miteinander verbunden. Das bewegliche Kupplungsteil mit dem Kupplungskopf wird von oben nach unten in das feste Kupplungsteil eingeführt und mit einer Vorrichtung verriegelt.
Es ist Aufgabe der Erfindung ein Trägersystem für eine Anhängekupplung eines Personenkraftwagens zu konzipieren, das neben Beiträgen zum Leichtbau von Anhängekupplungen auch Maßnahmen zu Fertigungsvereinfachung derartiger Anhängekupplungen bietet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.
Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zu sehen, dass das Trägersystem der Anhängekupplung, umfassend einen Querträger und Längsträger, die über besonders gestaltete Aufnahmen und Biegelemente miteinander verbunden sind eine hoch entwickelte Konstruktion einer Anhängekupplung für Personenkraftwagen ergibt. Diese Anhängekupplung lässt sich leicht herstellen, und sie eignet sich zur Realisierung einer Leichtbauausführung. Hervorzuheben in diesem Zusammenhang sind auch der mit üblichen Fertigungsmethoden produzierbare z. B. als Strangpressprofil dargestellte Querträger und die vorbildlich einfachen aus hochfestem Flachmaterial bestehenden Längsträger. Die Aufnahmen für die Biegelemente an der oberen Wand und der unteren Wand des Querschnitts stellen ein gezieltes Zusammenwirken mit den Biegeelementen sicher. Dabei nehmen die Biegelemente nach dem Einführen in die Aufnahmen aufgrund der ausgeklügelten Rampen in den Aufnahmen eine Vorposition ein, aus der der Verformungsvorgang der Biegeabschnitte der Biegelemente musterhaft durchführbar ist. Schließlich setzt die vorteilhafte Anbringung des Verbindungssystems am Querträger unter Vermittlung des Aufnahmeelements für den Kugelhals und der Schwalbenschwanzverbindung zwischen Kugelhals und Aufnahmeelement konstruktive Maßstäbe.
In der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, das nachstehend näher erläutert wird.
Es zeigen
1 eine Schrägansicht von hinten rechts auf einen Personenkraftwagen mit einer Anhängekupplung,
2 eine Schrägansicht von hinten oben links auf die nicht am Personenkraftwagen befestigte Anhängekupplung gemäß 1 in größerem Maßstab,
3 eine Einzelheit X der 2 mit einer Verbindung zwischen Querträger und einem Längsträger der Anhängekupplung in größerem Maßstab, jedoch in einer anderen Schrägansicht.
4 eine Ansicht ähnlich 3, jedoch der Querträger und der Längsträger als Explosionsdarstellung.
Von einem Personenkraftwagen 1 dargestellt ist ein von Rädern 2 und 3 getragener Aufbau 4, der in einem Heck 5 eine mit einer unteren in Fahrzeugquerrichtung A-A verlaufenden Begrenzungskante 6 nahe an einen Stoßfänger 7 herangeführte Glasscheibe 8 umfasst. Die Glasscheibe 8 erstreckt sich über eine wesentliche Breite des Personenkraftwagens 1 und ist mit einem Scheibenwischerarm 9 versehen, dessen Schwenkachse 10 auf einer Mittellängsebene B-B des besagten Personenkraftwagens liegt.
Benachbart der Unterkante des Stoßfängers 7 verläuft in Fahrzeugquerrichtung A-A eine Anhängevorrichtung 11, die einen als Rohrabschnitt 12 ausgebildeten Querträger 13, dargestellt bspw. als Strangpressprofil, aufweist. Der Querträger 13 ist an Endbereichen 14 und 15 mit Längsträgern 16 und 17 versehen. Der aus Metall – Leichtmetall, Stahl-Verbundwerkstoff oder dgl. bestehende Rohrabschnitt 12 umfasst einen viereckigen Querschnitt, der im Ausführungsbeispiel als rechteckiger Querschnitt 18 ausgeführt ist. In der Mittelängsebene B-B ist am Querträger 13 ein Verbindungssystem 19 angebracht, das mit einer Tragvorrichtung z. B. für Fahrräder oder einem Anhänger – letztere sind nicht abgebildet – koppelbar ist. Und der Querträger 13 kann in seiner Längsrichtung gesehen gerade oder gebogen sein.
Der Querschnitt 18 besitzt längere, – in Fahrzeughöhenrichtung C-C 3-betrachtet – obere und untere horizontale Wände 20 bzw. 21 sowie – in Fahrtrichtung D betrachtet – kürzere vordere und hintere zur Bildung des Querschnitts 18 beitragende aufrechte bzw. senkrechte Wände 22 bzw. 23. Die oberen und unteren Wände 20 und 21 des Querschnitts 18 weisen an den Endbereichen 14 und 15 Aufnahmen 24 und 25 sowie 26 und 27 bzw. 28 und 29 sowie 30 und 31 auf. In den Aufnahmen 24 und 25 sowie 26 und 27 bzw. 28 und 29 sowie 30 und 31 sind Biegelemente 32 und 33 sowie 34 und 35 bzw. 36 und 37 sowie 38 und 39 wirksam, d. h. die Biegelemente 32 und 33 sowie 34 und 35 bzw. 36 und 37 sowie 38 und 39 halten mittels der Aufnahmen 24 und 25 sowie 26 und 27 bzw. 28 und 29 sowie 30 und 31 die Längsträger 16 und 17 und den Querträger 13 zusammen. Jeder Längsträger z. B. 16 ist aus hochfestem Flachmaterial wie Metall, Kunststoff, Verbundwerkstoff oder dgl. gefertigt und an nicht gezeigten Rahmenabschnitten des Aufbaus 4 befestigt. Dabei steht eine längere Querschnittseite 40 des schwertartigen Längsträgers 16 im Wesentlichen senkrecht und die Biegeelemente 32 und 33 sowie 34 und 35 werden durch Abwinkelungen 41 und 42 bzw. 43 und 44 des Längsträgers 16 gebildet, wobei besagte Biegelemente 32 und 33 sowie 34 und 35 aus einem Stück mit dem Längsträger 16 hergestellt sind und quer zur Fahrzeuglängsrichtung E-E – 3 – verlaufen. Denkbar ist aber auch, den Längsträger 16 und die Biegeelemente 32 und 33 sowie 34 und 35 getrennt voneinander herzustellen und anschließend zusammenzubauen. Zur Halterung des Längsträgers 16 ist dieser mit Durchgangsöffnungen 45 und 46 für nicht dargestellte Befestigungsschrauben versehen.
Der Querträger 13 umfasst zwischen den horizontalen Wänden 20 und 21 und aufrechte Wänden 22 und 23 Stützwände 47, 48 und 49 – 3 –. Die Stützwände 47, 48 und 49 bilden zusammen mit den horizontalen Wänden 20 und 21 und den aufrechten Wänden 22 und 23 Kammern 50, 51 und 52 sowie 53, 54 und 55.
Die Aufnahmen 24 und 25 sowie 26 und 27 für die Biegeelemente 32 und 33 bzw. 35 und 34 in der oberen und der unteren Wand 20, 21 des Querschnitts 18 für die zugehörige Biegeelemente 32 und 33 sowie 34 und 35 werden jeweils durch einen Ausschnitt 56 z. B. in der oberen Wand 20 gebildet. Dieser Ausschnitt 56 weist eine viereckige Form auf, und ein Wandteil Wt des Ausschnitts 56 ist nur an drei Seiten 58, 59 und 60 von der von der Wand 20 getrennt. Eine vierte entfernt von einem Stützende 61 des Querträgers 13 liegende Seite 62 des Ausschnitts 56 ist als Biegekante 63 ausgeführt, über die ein verbleibender Wandteil Wt der oberen Wand 20 als Rampe 64 in den Innenraum 65 des Querträgers 13 abgestellt wird. Mittels dieser Rampe 64 wird das entsprechende Biegeelement 32 in eine Vorposition Vp verbracht.
Im Ausführungsbeispiel sind an jedem Endbereich bspw. 14 des Querträgers 13 an der oberen Wand 20 und der unteren Wand 21 jeweils zwei in Fahrzeuglängsrichtung E-E beabstandete und in Fahrzeugquerrichtung A-A ausgerichtete Biegeelemente 32 und 33 bzw. 34 und 35 vorgesehen. Die Biegelemente 32 und 33 bzw. 34 und 35 sind als die Abwinkelungen 41 und 42 bzw. 43 und 44 mit einem aufrechten als Wandabschnitt 66 des Längsträgers 16 ausgebildeten Anschlag 67 verbunden. Der Anschlag 67 bildet mit dem Längsträger 16 eine Einheit, und er liegt an dem Stützende 61 des Querträgers 13 an.
Jedes zungenartige Biegelement z. B. 32 ist mit einem flachem Querschnitt versehen und besitzt in seiner Länge L betrachtet einen dem Anschlag 67 benachbarten Führungsabschnitt Fa, der mit aufrechten Wandbereichen WbI und WbII in der Kammer 50 des Querträgers 18 zusammenarbeitet. An den Führungsabschnitt Fa schlieft ein Biegeabschnitt Ba an, der in die Aufnahme 24 einführ- und bei der Montage mittels der Rampe 64 vorpositionierbar ist.
Zur Herstellung der Anhängekupplung 11 eignen sich folgende Verfahrenschritte:

• die Längsträger 16 und 17 werden getrennt voneinander hergestellt,
• der jeweilige vorgefertigte Längsträger bspw. 16 wird mit den Biegelementen 32 und 33 bzw. 34 und 35 in die korrespondierenden Aufnahmen 24 und 25 bzw. 26 und 27 eingeführt,
• die Führungsabschnitte Fa richten die Biegeabschnitte Ba in der Weise aus, das sie durch die Aufnahmen 24 und 25 bzw. 26 und 27 und bewegt und mittels den in den Aufnahmen 24 und 25 bzw. 26 und 27 vorgesehenen Rampen 64 in eine Vorposition Vp verbracht werden,
• die Biegeabschnitte Ba werden vollständig umgebogen, dergestalt, dass sie auf der oberen Wand 20 und der unteren Wand 21 des Querträgers 13 mit Berührungskontakt aufliegen und Endlagen El einnehmen – 3 –.

Das Verbindungssystem 19 umfasst ein in der Mittellängsebene B-B am Querträger 13 befestigtes Aufnahmeelement 70 das mit einem bspw. U-förmigen Querschnitt den Querträger 13 umgreift und z. B. durch Kleben befestigt ist. Mit dem Aufnahmeelement 70 ist ein Kugelhals 71 verbindbar. Hierzu ist zwischen einem aufrechten Tragbolzen 72 des Kugelhalses 71 und einem Schenkel 73 des Aufnahmeelements 70 eine Schwalbenschwanzverbindung 74 wirksam.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202009006345 U1 [0002]
US 2011/0109063 A1 [0003]
US 2005/0236809 A1 [0004]
DE 9006077 U1 [0005]

Claims

Trägersystem für eine Anhängekupplung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Personenkraftwagens, das einen als Rohrabschnitt dargestellten Querträger umfasst, welcher Querträger in einer Mittellängsebene des Personenkraftwagens ein Verbindungssystem und an Endbereichen mit Längsträgern versehen ist, über die die in einem Heck des Personenkraftwagens angeordnete Anhängevorrichtung an Aufbauabschnitten in Lage gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (13) benachbart den Endbereichen (14 und 15) mit den Längsträgern unter Vermittlung von in Aufnahmen (24 und 25 sowie 26 und 27 bzw. 28 und 29 sowie 30 und 31) eingeführten und durch einen oder mehrere Verformvorgänge in Endlagen (El) verbrachten Biegeelementen (32 und 33 sowie 34 und 35 bzw. 36 und 37 sowie 38 und 39) verbunden ist.
Trägersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest jeder Endbereich (z. B. 14) des Querträgers (13) einen viereckigen, vorzugsweise rechteckigen Querschnitt (18) aufweist, dergestalt, dass in Fahrzeughöhenrichtung (C-C) betrachtet längere obere und untere Wände (20 bzw. 21) des rechteckigen Querschnitts (18) horizontal und in Fahrzeuglängsrichtung (E-E) ausgerichtet sind, wogegen in Fahrtrichtung (D) gesehen kürzere aufrechte vordere und hintere Wände (22 bzw. 23) zur Bildung des Querschnitts (18) beitragen.
Trägersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Längsträger (z. B. 16) aus hochfestem Flachmaterial, vorzugsweise Metall, Verbundwerkstoff oder dgl. hergestellt ist, wobei eine längere Querschnittsseite (40) des Längsträgers (16) im Wesentlichen aufrecht steht.
Trägersystem nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (13) z. B. durch ein Strangpressprofil mit rechteckigem Querschnitt gebildet wird.
Tragsystem nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (13) zwischen den horizontalen oberen und unteren Wänden (20 bzw. 21) sowie den aufrechten vorderen und hinteren Wänden (22 bzw. 23) Stützwände (47, 48 und 49) aufweist, die zusammen mit den horizontalen und aufrechten Wänden (20 und 21 bzw. 22 und 23) Kammern (50, 51 und 52 bzw. 53, 54 und 55) bilden.
Tragsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmen (24 und 25 sowie 26 und 27 bzw. 28 und 29 sowie 30 und 31) für die Biegelemente (32 und 33 sowie 34 und 35 bzw. 36 und 37 sowie 38 und 39) eine in etwa viereckige Form in der oberen Wand (20) und der unteren Wand (21) des Querträgers (13) umfassen, in die die Biegelemente (32 und 33 sowie 34 und 35 bzw. 36 und 37 sowie 38 und 39) einführbar sind.
Tragsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jede Aufnahme (z. B. 24) als Ausschnitt (56) mit einem Wandteil (57) ausgebildet ist, das um eine entfernt von einem Stützende (61) des Querträgers (13) in Fahrzeuglängsrichtung verlaufende Biegekante (63) in den Innenraum (65) des Querträgers (13) verformbar und als Rampe (64) zur Vorpositionierung (Vp) des Biegelements (32) versehen ist.
Tragsystem nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass je Endbereich (z. B. 14) an der oberen Wand (20) und der unteren Wand (21) des Querschnitts jeweils zwei in Fahrzeuglängsrichtung (E-E) beabstandete und in Fahrzeugquerrichtung (A-A) verlaufende Biegelemente (32 und 33 bzw. 34 und 35) vorgesehen sind, die z. B. aus einem Stück mit dem Längsträger (16) hergestellt sind.
Tragsystem nach Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegelemente (32 und 33 bzw. 34 und 35) durch Abwinkelungen (41 und 42) bzw. 43 und 44) eines aufrechten als Anschlag (67) an dem Stützende (61) des Querträgers (13) dienender Wandabschnitt (66) des Längsträgers (13) gebildet werden.
Tragsystem nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Biegelement (z. B. 32) in seiner Länge (L) betrachtet ein dem Anschlag (67) benachbarter mit Wandbereichen (WbI und WbII) des Querträgers zusammenwirkender Führungsabschnitt (Fa) und einen durch die zugehörige Aufnahme (24) hindurchführbaren Biegeabschnitt (Ba) aufweist.
Verfahren zum Verbinden der Längsträger mit dem Querträger nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: • der Querträger (13) und die Längsträger (16 und 17) werden getrennt voneinander hergestellt. • der jeweilige Längsträger (z. B. 16) wird mit den Biegelementen (32 und 33 sowie 34 und 35) in die korrespondierenden Aufnahmen (24 und 25 sowie 26 und 27) eingeführt, • die Führungsabschnitte (Fa) richten dabei die Biegeabschnitte (Ba) an den Wandbereichen (WbI und WbII) in der Weise aus, dass sie durch die Aufnahmen (24 und 25 sowie 26 und 27) bewegt und mittels den in besagten Aufnahmen vorgesehenen Rampen (64) in definiertem Umfang in eine Vorposition (Vp) verbracht werden, • die Biegeabschnitte (Ba) werden vollständig umgebogen, dergestalt, die sie sich auf der oberen Wand (20) und der unteren Wand (21) des Querträgers (13) mit Berührungskontakt abstützen.
Trägersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungssystem (19) ein am Querträger (13) befestigtes Aufnahmeelement (70) für einen Kugelhals (71) umfasst, wobei zwischen einem Tragbolzen (72) des Kugelhalses (71) und dem Aufnahmeelement (70) eine Schwalbenschwanzverbindung (74) wirksam ist.