DE102018200819B4

DE102018200819B4 - Anhängevorrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102018200819B4
Application number: DE102018200819.1A
Authority: DE
Inventors: Albrecht Scheunert; Stephan Liebig
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2018-01-18
Filing date: 2018-01-18
Publication date: 2021-02-25
Anticipated expiration: 2038-01-19
Also published as: DE102018200819A1

Abstract

Anhängevorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Kugelkopf (2) zur Verbindung mit einem an der Anhängevorrichtung (1) anzuhängenden Element, mit einem sich an den Kugelkopf (2) anschließenden Kugelhals (3) und mit einer sich an den Kugelhals (3) anschließenden Kugelstange (4) zur Verbindung mit dem Kraftfahrzeug, wobei die Außenkontur eines Übergangsbereichs (5) von dem Kugelhals (3) in Richtung zu der Kugelstange (4) zumindest teilweise durch eine unterschiedliche Radien aufweisende Freiformfläche (6) gebildet ist, wobei keiner der unterschiedlichen Radien kleiner als 3 mm ist dadurch gekennzeichnet, dass die Freiformfläche (6) durch eine Zugdreiecksmethode gebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anhängevorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Eine gattungsgemäße Anhängevorrichtung ist beispielsweise aus der DE 10 2012 025 459 A1 bekannt.
In der DE 10 2005 020 163 A1 ist eine Anhängerkupplung für Kraftfahrzeuge beschrieben, bei der ein den Kopplungskopf mit der Kupplungsstange verbindender Kopplungsstangenhals von einem Zuganker durchzogen ist.
In der DE 1 845 701 U1 ist ein eine Kupplungskugel tragender Kugelhals für Anhängerkupplungen beschrieben, der von der Kupplungskugel zu der Kupplungsstange verlaufend unterschiedliche Querschnitte aufweist.
Weitere Anhängevorrichtungen für Kraftfahrzeuge sind beispielsweise aus der DE 24 07 692 A1 , der DE 10 2013 100 780 A1 , der DE 10 2011 054 834 A1 , der DE 1 799 596 U oder der DE 297 20 576 U1 beschrieben.
Ein Schwachpunkt der bekannten Anhängevorrichtungen ist der Übergang von dem Kugelhals zu der Kugelstange, da es an dieser Stelle zu erhöhten Kerbspannungen und in der Folge zu Beschädigung und gegebenenfalls sogar zum Bruch der Anhängevorrichtung kommen kann. Meist wird daher bei der Auslegung der Anhängevorrichtungen mit einer erhöhten Sicherheit gearbeitet, wodurch diese häufig größer und schwerer als notwendig werden.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anhängevorrichtung für ein Kraftfahrzeug, die eine höhere Festigkeit aufweist, sowie ein auf einfache Weise durchführbares Verfahren zur Erzeugung eines Übergangsbereichs von einem Kugelhals zu einer Kugelstange an einer Anhängevorrichtung zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Durch die erfindungsgemäße, den Kugelhals mit der Kugelstange verbindenden Freiformfläche mit unterschiedlichen Radien, von denen keiner kleiner als 3 mm ist, wird das Auftreten von Kerbspannungen und damit einhergehenden Spannungsspitzen vermieden, so dass sich eine wesentlich höhere Festigkeit der gesamten Anhängevorrichtung ergibt.
Des Weiteren ist es auf diese Weise möglich, den Übergangsbereich von der zylindrischen Mantelfläche des Kugelhalses in die gekrümmte, sich auf den größeren Durchmesser verbreiternde Fläche sanfter als bislang zu gestalten, was ebenfalls das Risiko von Spannungsspitzen verringert.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht gegebenenfalls eine Verringerung der Masse der Anhängevorrichtung bei gleicher Festigkeit, da sich durch die Freiformfläche das die Anhängevorrichtung bildende Material an den Stellen befindet, an denen es für die Festigkeit relevant ist.
In einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Freiformfläche zumindest einen geraden Bereich aufweist. Dadurch ist auch für sehr kleine Bauteile eine geeignete Ausführungsform gegeben.
Um die erfindungsgemäße Anhängevorrichtung auf möglichst einfache Art und Weise gestalten zu können, ist vorgesehen , dass die Freiformfläche durch eine Zugdreiecksmethode gebildet ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen. Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.
Es zeigen:

1 eine erfindungsgemäße Anhängevorrichtung;
2 einen ersten Schritt bei der Konstruktion der erfindungsgemäßen Anhängevorrichtung;
3 einen zweiten Schritt bei der Konstruktion der erfindungsgemäßen Anhängevorrichtung; und
4 einen dritten Schritt bei der Konstruktion der erfindungsgemäßen Anhängevorrichtung.

1 zeigt eine Anhängevorrichtung 1 für ein nicht dargestelltes Kraftfahrzeug, die in an sich bekannter Weise einen Kugelkopf 2 zur Verbindung mit einem an der Anhängevorrichtung 1 anzuhängenden, nicht dargestellten Element, wie beispielsweise dem Kupplungsteil eines Anhängers, einen sich an den Kugelkopf 2 anschließenden Kugelhals 3 und eine sich an den Kugelhals 3 anschließende, zur Verbindung mit dem Kraftfahrzeug dienende Kugelstange 4 aufweist.
Ein Übergangsbereich 5 von dem Kugelhals 3 zu der Kugelstange 4 ist zumindest teilweise durch eine unterschiedliche Radien aufweisende Freiformfläche 6 gebildet. Hierbei ist keiner der unterschiedlichen Radien kleiner als 3 mm.
Vorzugsweise ist die den Übergangsbereich 5 bildende Freiformfläche 6 durch die Zugdreiecksmethode gebildet. In den 2, 3 und 4 wird diese zur Bildung der Freiformfläche 6 eingesetzte Zugdreiecksmethode näher beschrieben. Da es sich bei der Darstellung der 2, 3 und 4 um einen Schnitt handelt, ist die Freiformfläche als Linie dargestellt. Wenn diese Linie um eine Mittelachse des Kugelhalses 3 bzw. der Kugelstange 4 rotiert, ergibt sich eine die Freiformfläche 6 bildende Mantelfläche.
Wie in 2 dargestellt, wird zunächst von einer sich an der Kugelstange 4 befindenden, horizontalen Linie eine Linie in einem Winkel von 45° gezogen, die auf eine sich an dem Kugelhals 3 befindende, vertikale Linie trifft. Von der Mitte dieser 45°-Linie wird eine weitere Linie in einem Winkel von 22,5° gezogen, die wiederum auf die sich an dem Kugelhals 3 befindende, vertikale Linie trifft. Wiederum von der Mitte dieser 22,5°-Linie wird eine weitere Linie in einem Winkel von 11,25° gezogen, die ebenfalls auf die sich an dem Kugelhals 3 befindende, vertikale Linie trifft. Dadurch entstehen die drei in 2 und 3 dargestellten Linien.
Diese Linien werden dann mittels geeigneter Radien miteinander verrundet, so dass die in 4 dargestellte Kontur der Freiformfläche 6 entsteht. Keiner dieser Radien ist dabei kleiner als 3 mm. Mit der gestrichelten Linie ist der ansonsten übliche Verlauf des Übergangsbereichs 5 dargestellt und es ist erkennbar, dass der Übergang von dem Kugelhals 3 zu der Kugelstange 4 wesentlich sanfter verläuft als bei den bekannten Lösungen.
Im vorliegenden Fall ist ein Teil der Freiformfläche 6 als eine Gerade ausgeführt. Der dadurch entstehende Rotationskörper im Bereich des Kugelhalses 3 bzw. des Übergangsbereichs 5 ist demnach ein Kegelstumpf.
In nicht dargestellter Weise könnte die den Übergangsbereich 5 bildende Freiformfläche auch aus sich von dem Kugelhals 3 in Richtung der Kugelstange 4 kontinuierlich verändernden, beispielsweise kontinuierlich verkleinernden, Radien bestehen.

Claims

Anhängevorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Kugelkopf (2) zur Verbindung mit einem an der Anhängevorrichtung (1) anzuhängenden Element, mit einem sich an den Kugelkopf (2) anschließenden Kugelhals (3) und mit einer sich an den Kugelhals (3) anschließenden Kugelstange (4) zur Verbindung mit dem Kraftfahrzeug, wobei die Außenkontur eines Übergangsbereichs (5) von dem Kugelhals (3) in Richtung zu der Kugelstange (4) zumindest teilweise durch eine unterschiedliche Radien aufweisende Freiformfläche (6) gebildet ist, wobei keiner der unterschiedlichen Radien kleiner als 3 mm ist dadurch gekennzeichnet, dass die Freiformfläche (6) durch eine Zugdreiecksmethode gebildet ist.
Anhängevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Freiformfläche (6) zumindest einen sich zwischen zwei Radien befindenden geraden Bereich aufweist.