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TECHNISCHES GEBIET
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Das offenbarte erfinderische Konzept betrifft Zubehör für Fahrzeuge und insbesondere Abschlepphaken für Fahrzeuge. Konkret betrifft das offenbarte erfinderische Konzept eine nicht lösbare, robuste Abschlepphakenmontagestruktur für den gekrümmten Rahmen eines Fahrzeugs. Die nicht lösbare, robuste Abschlepphakenmontagestruktur des offenbarten erfinderischen Konzepts ist dazu in der Lage, Anforderungen an die Zugkraft zu erfüllen und gesteuerte Biegeverformungen im vorderen Rahmen des Fahrzeugs zu erzeugen, um hohe Aufprallimpulse bei Frontalzusammenstößen mit hoher Geschwindigkeit im NCAP-Modus zu reduzieren. Dementsprechend ist das offenbarte erfinderische Konzept auf eine Abschlepphakenmontagestrategie ausgerichtet, die hohe Aufprallimpulse am Ende eines Frontalaufprallereignisses für ein Fahrzeug reduziert, das einen gekrümmten Rahmen aufweist.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Eine große Vielfalt von Fahrzeugen, darunter Lastwagen, insbesondere Kleinlastwagen, und SUVs, weisen einen oder mehrere Abschlepphaken zu Abschlepp- oder Zugzwecken auf.
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Die Abschlepphaken sind typischerweise an dem vorderen Holm des Fahrzeugs montiert und erstrecken sich durch Öffnungen, die in der Stoßstange oder Frontschürze des Fahrzeugs ausgebildet sind, um nach außen hervorzustehen. Als alternative Anordnung stehen Abschlepphaken bei bestimmten Fahrzeugtypen von unterhalb der Stoßstange hervor, um nicht vom äußeren Erscheinungsbild des Fahrzeugs abzulenken.
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Abschlepphaken sind typischerweise aus einem Vollmaterial wie etwa Stahl ausgebildet. Die typische Abschlepphakenbaugruppe beinhaltet eine Hinterlegplatte, an welcher der Abschlepphaken angebracht ist. Die Hinterlegplatte ist dazu geformt, den Abschlepphaken aufzunehmen. Herkömmlich ist die Hinterlegplatte abnehmbar an dem vorderen Holm des Fahrzeugs befestigt.
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Gemäß der bekannten Abschlepphakenarchitektur ist die Abschlepphakenmontagestruktur dazu ausgestaltet, Zugkraft hauptsächlich unter Spannung zu erreichen und sich bei einem hohen Aufprallereignis absichtlich abzulösen. Zu ermöglichen, dass sich der Abschlepphaken während eines solchen Aufprallereignisses löst, dient dem Zweck, dass die axiale Eindrückung des vorderen Rahmenhorns sicherzustellen, wodurch Aufprallenergie wirkungsvoll während des Aufprallereignisses aufgenommen wird.
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Während dieser Ansatz im Allgemeinen für viele Rahmenstrukturen zufriedenstellende Ergebnisse bereitstellt, ist die axiale Eindrückung bei einem gekrümmten Fahrzeugrahmen nicht erzielbar. Der gekrümmte Rahmen ist häufig für Fahrzeugkompatibilität und Package-Anforderungen unerlässlich. Dementsprechend muss Energieaufnahme während eines Aufprallereignisses durch Biegeverformung bewerkstelligt werden, insbesondere im Bereich einer Stützstruktur, wo wegen einer Reduktion der effektiven Masse, die dadurch verursacht wird, dass der Motor in der späteren Phase eines Aufprallereignisses stationär ist, häufig hohe Aufprallimpulse beobachtet werden.
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Dementsprechend führen bekannte Ansätze für Abschlepphakenarchitektur nicht zu zufriedenstellenden Ergebnissen, insbesondere bei Verwendung in Verbindung mit einem Fahrzeug, das einen gekrümmten Rahmen aufweist. Wie in so vielen Bereichen der Fahrzeugtechnologie gibt es immer Raum für Verbesserungen in Bezug auf Abschlepphakensysteme für ein Fahrzeug.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Das offenbarte erfinderische Konzept stellt eine robuste Abschlepphakenmontagestruktur zur Verwendung mit Fahrzeugen bereit, die gekrümmte Rahmen aufweisen, wobei der Abschlepphaken während eines Frontalaufprallereignisses an dem Fahrzeug befestigt bleibt. Das erfinderische Konzept ist insbesondere auf Abschlepphakenarchitektur ausgerichtet, die Biegeverformungen eines gekrümmten Rahmens bei einem Aufprallereignis bewerkstelligen kann. Der Abschlepphaken des offenbarten erfinderischen Konzepts ist derart ausgelegt, dass er sowohl eine gewünschte Zugkraft als auch Eindrückeigenschaften erreicht, indem der Abschlepphaken in entsprechenden Belastungsrichtungen an dem Fahrzeugrahmen befestigt wird. Die allgemeine Aufgabe dessen, dass der Abschlepphaken bei einem Frontalaufprallereignis an dem Fahrzeug befestigt bleibt, besteht darin, eine axiale Eindrückung an dem Rahmen sicherzustellen, wodurch ein gewünschter Aufnahmegrad von Aufprallenergie erzielt werden kann. Insbesondere ist die erfindungsgemäße Abschlepphakenmontagestruktur dazu ausgelegt, hohe Biegemomente zu erzeugen, die günstige Biegeverformungen im Absenkungsbereich des Rahmens auslösen, wobei die Struktur bei einem Aufprallereignis als Stützanordnung fungiert und hohe Aufprallimpulse reduziert.
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Das offenbarte erfinderische Konzept beinhaltet eine robuste Abschlepphakenmontagestruktur, die an einem gekrümmten Rahmen angebracht ist. Die Abschlepphakenmontagestruktur beinhaltet Anschweißmuttern, die in einer Längsrichtung des Fahrzeugs ausgerichtet sind, zur Verwendung mit einer größeren Anzahl von Anbringungsbolzen, als in herkömmlichen Auslegungen zur Anbringung von Abschlepphaken verwendet werden. Die Anbringungsbolzen sind in der Längsrichtung des Fahrzeugs ausgerichtet. Die Bolzen besitzen einen größeren Durchmesser und eine höhere Scherfestigkeit als herkömmliche Bolzen. Insbesondere ist die Scherkapazität der ausgewählten Bolzen höher als sowohl die Zugkapazität als auch die Kollisionsaufprallbelastung des Fahrzeugs. Die Rahmenverstärkung, an welcher der Abschlepphaken angebracht ist, ist an die vordere Spitze des gekrümmten Rahmens geschweißt. Die Rahmenverstärkung beinhaltet Löcher für Montagebolzen zum Eindrehen in die Anschweißmuttern.
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Gemäß der Architektur des offenbarten erfinderischen Konzepts ist die kombinierte Biegefähigkeit des gekrümmten Rahmens und der Rahmenverstärkung ausreichend, um die Versatzbelastung an dem Abschlepphaken zu stützen, um die Biegefähigkeit zu überwinden und Biegeverformung an der Rahmenabsenkung in der Stützstruktur einzuleiten.
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Bei einer Frontalkollision ermöglicht es diese Architektur somit, dass die robuste Abschlepphakenmontagestruktur im Vergleich zu keiner Verformung bei einem ähnlichen Ereignis mit Abschlepphaken gemäß dem Stand der Technik, bei denen der Abschlepphaken bei einem Aufprallereignis gelöst wird, die Biegeverformung in der Stützstruktur des gekrümmten Rahmens früh während des Aufprallereignisses einleitet. Gemäß der Abschlepphakenarchitektur des offenbarten erfinderischen Konzepts führt die anfängliche Biegung in der Stützstruktur den gekrümmten Rahmen dazu, in der späteren Phase des Aufprallereignisses einer wesentlichen Biegung unterzogen zu werden, wodurch Aufprallimpulse reduziert werden.
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Die vorstehenden Vorteile und andere Vorteile und Merkmale sind aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ohne Weiteres ersichtlich, sofern diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Für ein umfassenderes Verständnis dieser Erfindung soll nun auf die Ausführungsformen Bezug genommen werden, die in den beigefügten Zeichnungen ausführlicher veranschaulicht sind und nachstehend mittels Beispielen der Erfindung beschrieben sind, wobei gilt:
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1 ist eine Seitenansicht eines Abschlepphakens, der gemäß dem Stand der Technik von einem gekrümmten Rahmen gelöst wird, in einer frühen Phase eines Frontalaufprallereignisses;
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2 ist eine ähnliche Ansicht wie die in 1, die einen Abschlepphaken veranschaulicht, der gemäß dem Stand der Technik von einem gekrümmten Rahmen gelöst wird, in einer späteren Phase des Frontalaufprallereignisses, wobei der Abschlepphaken im Wesentlichen von dem Rahmen gelöst worden ist;
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3 ist eine perspektivische Ansicht eines an einem gekrümmten Rahmen angebrachten Abschlepphakens in Übereinstimmung mit dem offenbarten erfinderischen Konzept;
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4 ist eine ähnliche Ansicht wie die in 3, aber von der Unterseite betrachtet;
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5 ist eine ähnliche Ansicht wie die in 3, aber von der Seite betrachtet;
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6 ist eine Seitenansicht des Abschlepphakens und der gekrümmten Rahmenarchitektur des offenbarten erfinderischen Konzepts, die während der Anfangsphase eines Frontalaufprallereignisses veranschaulicht sind; und
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7 ist eine ähnliche Ansicht wie die in 6, die jedoch den Abschlepphaken und die gekrümmte Rahmenarchitektur in einer späteren Phase des Frontalaufprallereignisses veranschaulicht.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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In den folgenden Figuren werden dieselben Bezugszeichen verwendet, um auf dieselben Komponenten Bezug zu nehmen. In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Betriebsparameter und Komponenten für unterschiedliche ausgelegte Ausführungsformen beschrieben. Diese konkreten Parameter und Komponenten sind als Beispiele einbezogen und sollen nicht einschränkend sein.
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Die beigefügten Figuren und die zugehörige Beschreibung veranschaulichen eine Abschlepphakenanordnung bei einem Frontalaufprall gemäß dem Stand der Technik und eine Abschlepphakenanordnung des offenbarten erfinderischen Konzepts. Insbesondere veranschaulichen 1 und 2 eine Abschlepphakenanordnung gemäß dem Stand der Technik, und 3 bis 7 veranschaulichen eine Abschlepphakenanordnung gemäß dem offenbarten erfinderischen Konzept. Das vorteilhafte Verhalten des offenbarten erfinderischen Konzepts während eines Frontalaufprallereignisses ist in 6 und 7 veranschaulicht.
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Unter Bezugnahme auf 1 und 2 ist eine Abschlepphakenanordnung gemäß dem Stand der Technik gezeigt, die im Allgemeinen als 10 veranschaulicht ist. Die Abschlepphakenanordnung 10 beinhaltet eine Abschlepphakenbaugruppe 12, einen Rahmenabschnitt 14 und eine Stützstruktur 16. Die Abschlepphakenbaugruppe 12 beinhaltet einen lösbaren Abschlepphaken 18, der durch ein Anbringungsverfahren, bei dem ermöglicht wird, dass der Abschlepphaken 18 bei einem Frontalaufprallereignis von dem Rahmenabschnitt 14 gelöst wird, lösbar an dem Rahmenabschnitt 14 angebracht wird. Da es dem lösbaren Abschlepphaken 18 ermöglicht wird, sich bei einem Frontalaufprallereignis von dem Rahmen zu lösen, wird ermöglicht, dass es zu unkontrollierter Verformung kommt.
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Zwei Phasen eines Frontalaufprallereignisses mit einem Fahrzeug, in das die Abschlepphakenanordnung 10 nach dem Stand der Technik integriert ist, sind in 1 und 2 veranschaulicht. Unter Bezugnahme auf 1 ist die frühe Phase eines Frontalaufprallereignisses, an dem die Abschlepphakenanordnung 10 nach dem Stand der Technik beteiligt ist, gezeigt. Wie veranschaulicht sind zwei Verformungen, D1 und D2, aufgetreten und vollständig in dem Bereich der Abschlepphakenbaugruppe 12 konzentriert. Keinerlei Aufprallenergie ist an den Rahmenabschnitt 14 oder die Stützstruktur 16 verteilt worden.
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Unter Bezugnahme auf 2 ist die Abschlepphakenanordnung 10 gemäß dem Stand der Technik in einer späteren Phase des Frontalaufprallereignisses gezeigt. Die gezeigt, sind die Verformungen D1 und D2 stärker ausgeprägt geworden und die Abschlepphakenbaugruppe 12 hat sich im Wesentlichen von dem Rahmenabschnitt 14 gelöst. Erneut ist keinerlei Aufprallenergie an den Rahmenabschnitt 14 oder die Stützstruktur 16 verteilt worden.
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Die Abschlepphakenanordnung des offenbarten erfinderischen Konzepts vermeidet die nach dem Stand der Technik auftretenden Herausforderungen durch Bereitstellen einer Architektur, wobei Verformung während eines Frontalaufprallereignisses unter der Voraussetzung gesteuert wird, dass die Abschlepphakenbaugruppe sich nicht während des Aufprallereignisses von dem Rahmen lösen kann, womit das gewünschte strukturelle Verformungsmuster ermöglicht wird.
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Unter Bezugnahme auf 3 bis 5 ist eine Abschlepphakenanordnung gemäß dem offenbarten erfinderischen Konzept im Allgemeinen als 50 veranschaulicht. Die Abschlepphakenanordnung 50 beinhaltet eine Abschlepphakenbaugruppe 52, einen gekrümmten Rahmenabschnitt 54 und eine Stützstruktur 56. Es versteht sich, dass die Form und Größe der Abschlepphakenanordnung 50 wie veranschaulicht lediglich Vorschläge sind, da andere Formen und Größen möglich sind, ohne vom Umfang und Geist des offenbarten erfinderischen Konzepts abzuweichen.
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Die Abschlepphakenbaugruppe 52 beinhaltet einen Abschlepphaken 58, der an einer Abschlepphakenträgerplatte 60 angebracht ist. Die Anbringung des Abschlepphakens 58 an der Abschlepphakenträgerplatte 60 kann durch eines von mehreren Verfahren erfolgen, darunter unter anderem Schweißen. Die Abschlepphakenträgerplatte 60 beinhaltet eine Vielzahl von mindestens vier Bolzenanbringungsmuttern 62, die bevorzugt Anschweißmuttern sind, die dauerhaft an der Abschlepphakenträgerplatte 60 befestigt sind. Die Bolzenanbringungsmuttern 62 sind in einer Längsrichtung des Fahrzeugs ausgerichtet.
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Der gekrümmte Rahmenabschnitt 54 beinhaltet eine vordere Spitze 64. Wie in 4 veranschaulicht, ist eine Rahmenverstärkung 66 an die vorderer Spitze 64 des gekrümmten Rahmenabschnitts 54 geschweißt. Unterhalb der Bolzenanbringungsmuttern 62 und durch die Rahmenverstärkung 66 ist eine Vielzahl von Befestigungsmittellöchern 68 ausgebildet.
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Die Abschlepphakenträgerplatte 60 ist durch eine Befestigungsmittelanordnung mit ausreichender Scherkraft für Zug- und Aufprallbelastung nicht lösbar an der vorderen Spitze 64 angebracht. Insbesondere ist eine Vielzahl von Schaftanbringungsbolzen 70 an den Bolzenanbringungsmuttern 62 angebracht. Die Anzahl der Anbringungsbolzen 70 ist gleich der Anzahl der Bolzenanbringungsmuttern 62, die bevorzugt, aber nicht absolut mindestens vier beträgt, was eine Verbesserung hinsichtlich der typischeren Anzahl von drei Anbringungsbefestigungsmitteln darstellt, wodurch die Gesamtrobustheit der Abschlepphakenmontagestruktur des offenbarten erfinderischen Konzepts erhöht wird. Zusätzlich beträgt die Größe jedes der Anbringungsbolzen 70 mindestens M14, was ebenfalls eine erhebliche Verbesserung gegenüber des typischen M12-Anbringungsbolzens nach dem Stand der Technik darstellt. Die Anbringungsbolzen 70 sind zudem insbesondere auf Grundlage ihrer Scherkapazität ausgewählt, die höher ist als die Zugkapazität des Fahrzeugs und die Aufprallbelastung des Fahrzeugs während eines möglichen Aufprallereignisses. Wie die Bolzenanbringungsmuttern 62 sind die Anbringungsbolzen 70 in einer Längsrichtung des Fahrzeugs ausgerichtet.
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Die Stützstruktur 56 beinhaltet Biegungseinleiter wie etwa einen Biegungseinleiterschlitz 72 und Biegungseinleiterkanal 74. Andere Biegungseinleiter sind bekannt, und somit soll die Veranschaulichung des Biegungseinleiterschlitzes 72 und des Biegungseinleiterkanals 74 als Vorschlag und nicht einschränkend gelten.
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Die Versatzbelastung und Biegemomente, die zu der Abschlepphakenanordnung 50 des offenbarten erfinderischen Konzepts gehören, sind in 5 veranschaulicht. Unter Bezugnahme darauf ist die kombinierte Biegefähigkeit (Mt) des Rahmens und der Rahmenverstärkung ausreichend, um die Versatzbelastung (Ft) an dem Abschlepphaken 58 zu stützen und die Biegefähigkeit (Mk) zu überwinden und Biegeverformungen an der Rahmenabsenkung in der Stützstruktur 56 einzuleiten.
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Während eines Frontalaufprallereignisses ist die Abschlepphakenmontagestruktur, welche die Abschlepphakenträgerplatte 60 beinhaltet, dazu in der Lage, die Biegeverformung der Biegungseinleiter (wie etwa unter anderem des Biegungseinleiterschlitzes 72 und des Biegungseinleiterkanals 74) in der Stützstruktur 56 benachbart zu dem gekrümmten Rahmenabschnitt 54 früh während des Aufprallereignisses einzuleiten. Diese anfängliche Verformung ist in 6 veranschaulicht, in der die Abschlepphakenträgerplatte 60 an der vorderen Spitze 64 des gekrümmten Rahmenabschnitts 54 angebracht bleibt. 7 veranschaulicht die Abschlepphakenanordnung 50 während einer späteren Phase des Aufprallereignisses, wobei der Biegungseinleiterschlitz 72 und der Biegungseinleiterkanal beeinträchtigt worden sind, was zeigt, wie die Architektur der Abschlepphakenanordnung 50 den gekrümmten Rahmen dazu führt, in der späteren Aufprallphase wesentliche Biegeverformungen aufzuweisen, wodurch Aufprallimpulse reduziert werden.
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Das offenbarte erfinderische Konzept vermeidet wie vorstehend dargestellt die Herausforderungen, die bei bekannten Abschlepphakenanordnungen auftreten. Die vorstehend erläuterte und in 3 bis 7 dargestellte Anordnung ist relativ kostengünstig zu fertigen und hilft somit dabei, die Herstellungsausgaben auf ein Minimum zu beschränken. Zusätzlich ist die veranschaulichte und erläuterte Anordnung relativ leicht an bestehenden Fahrzeugrahmen zu montieren. Letztlich, und vielleicht am wichtigsten, stellt die hier dargestellte Anordnung einen hohen Grad an Sicherheit für den Fahrzeugführer und das Fahrzeug selbst bereit.
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Einem Fachmann wird aus einer solchen Erläuterung sowie den beigefügten Zeichnungen und Ansprüchen ohne Weiteres ersichtlich, dass verschiedene Änderungen, Abwandlungen und Variationen daran vorgenommen werden können, ohne von dem wahren Geist und angemessenen Umfang der Erfindung abzuweichen, wie sie durch die folgenden Ansprüche definiert sind.
