DE202015103146U1

DE202015103146U1 - Pickup-Wagen mit Schwanenhalskupplungsvorrüstungen

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Publication number: DE202015103146U1
Application number: DE202015103146.7U
Authority: DE
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-06-26
Filing date: 2015-06-15
Publication date: 2015-07-24
Anticipated expiration: 2025-06-16
Also published as: RU2678808C2; CN204801884U; RU2015125298A; MX363369B; US9180745B1; MX2015007646A; RU2015125298A3

Abstract

Wagen, umfassend: zwei Rahmenträger; einen Kupplungsrahmen, der zwischen den Rahmenträgern verläuft; und eine Pickup-Pritsche, die an den Rahmenträgern befestigt ist, die Pickup-Pritsche Folgendes umfassend: einen Metallblechpritschenboden, der über dem Kupplungsrahmen ein Loch mit einem Durchmesser definiert, einen vorderen Querträger, der an einer Vorderseite des Lochs an den Metallblechpritschenboden angeschweißt ist, einen hinteren Querträger, der an einer Hinterseite des Lochs an den Metallblechpritschenboden angeschweißt ist, und wobei der Metallblechpritschenboden zwei mittlere Wülste auf der linken und rechten Seite des Lochs aufweist, jede unterbrechungsfrei vom hinteren Querträger zum vorderen Querträger verlaufend, die Wülste voneinander am vorderen Querträger und am hinteren Querträger um weniger als den Durchmesser getrennt und angrenzend an das Loch um mehr als den Durchmesser getrennt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft das Gebiet von Pickup-Wagenstrukturen. Insbesondere betrifft die Offenbarung Ausführungen, die die Installation einer Schwanenhalskupplung ermöglichen.
HINTERGRUND
Pickup-Wagen sind Kraftfahrzeuge mit einer hinteren, offenen Ladefläche, oft als Pritsche bezeichnet. Pickup-Wagen sind vor allem deshalb beliebt, weil die Pritsche sie vielfältig verwendbar macht einschließlich zum Befördern verschiedener Arten von Ladung und zum Ziehen verschiedener Arten von Anhängern. Traditionell wurden die Karosseriestrukturen von Pickup-Wagen überwiegend aus Stahllegierungen gefertigt. Durch jahrelange Erfahrungen haben Gestalter von Pickup-Wagen gelernt, wie man stählerne Wagenkarosserieteile entwirft, die der Vielzahl anspruchsvoller Pickup-Wagen-Anwendungen standhalten. Das aktuelle gesetzliche und wirtschaftliche Umfeld verstärkt die Wichtigkeit, Pickup-Wagen kraftstoffeffizienter zu machen ebenso wie funktional und langlebig. Ein Weg zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs eines Fahrzeugs ist es, das Gewicht der Fahrzeugstruktur zu reduzieren insbesondere wenn es unbeladen ist.
Aluminiumlegierungen weisen typischerweise ein höheres Festigkeit-zu-Gewicht-Verhältnis als Stahllegierungen auf. Folglich bietet Ersetzen von Stahl durch Aluminium das Potential für eine Gewichtsverringerung. Der Elastizitätsmodul von Aluminium ist jedoch im Allgemeinen geringer als der Elastizitätsmodul von Stahl. Ebenso funktionieren möglicherweise Herstellungsverfahren und Verfahren zum Verbinden von Teilen, die für Stahlteile gut funktionieren, nicht gut für das gleiche Aluminiumteil. Aufgrund dieser und anderer Unterschiede erzeugt eine einfache Materialersetzung nicht notwendigerweise einen akzeptablen Entwurf.
Springbeulenbildungen sind ein Phänomen, das auftreten kann, wenn in flachen Strukturen Dünnblech verwendet wird. Interne Belastungen im Metall können dazu führen, dass sich das Material in bestimmten Bereichen nach innen oder außen wölbt und sich hin- und herbewegt. Diese Wölbungen können sichtbar sein, insbesondere unter bestimmten Lichtbedingungen. Bewegt sich das Metall so, dass aus einer Wölbung nach innen eine Wölbung nach außen wird, oder umgekehrt, kann es zu einem knallenden Geräusch kommen. Springbeulenbildungen können in Aluminiumstrukturen häufiger als in Stahlstrukturen ähnlicher Formen und Größen auftreten. Zwar führen Springbeulenbildungen nicht zu einer wesentlichen Veränderung objektiver Kennzahlen der strukturellen Integrität, doch können sie von Kunden als Anzeichen verminderter Qualität wahrgenommen werden.
Aluminiumlegierungen werden allgemein durch eine vierstellige Zahl identifiziert, von der die erste Ziffer typischerweise das wichtigste Legierungselement angibt. Wenn eine Reihe von Aluminiumlegierungen auf Grundlage des wichtigsten Legierungselements beschrieben werden, kann die erste Ziffer von drei x (Klein- oder Großbuchstabe) oder drei Nullen gefolgt sein. Zum Beispiel ist das wichtigste Legierungselement in einer Aluminiumlegierung der 6xxx (oder 6000)-Reihe Magnesium und Silicium, wohingegen das wichtigste Legierungselement der 5xxx-Reihe Magnesium und der 7xxx-Reihe Zink ist. Zusätzliche Ziffern, die in der Reihenbezeichnung durch den Buchstaben "x" (oder Nullen) dargestellt werden, definieren die genaue Aluminiumlegierung. Zum Beispiel weist eine 6061er-Aluminiumlegierung eine Zusammensetzung aus 0,4–0,8 % Silicium, 0–0,7 % Eisen, 0,15–0,4 % Kupfer, 0–0,15 % Mangan, 0,8–1,2 % Magnesium, 0,04–0,35 % Chrom, 0–0,25 % Zink und 0–0,15 % Titan auf. Verschiedene Legierungen liefern verschiedene Kompromisse zwischen Festigkeit, Härte, Bearbeitbarkeit und anderen Eigenschaften.
Darüber hinaus können für Aluminiumlegierungen fünf grundlegende Behandlungsbezeichnungen werden, welche lauten: F – wie hergestellt, O – weichgeglüht, H – kaltverfestigt, T – wärmebehandelt und W – wie abgeschreckt (zwischen Lösungsglühen und künstlicher oder natürlicher Alterung). Der Behandlungsbezeichnung kann zur weiteren Abgrenzung eine ein- oder zweistelligen Zahl nachgestellt sein. Zum Beispiel wurde Aluminium mit einer T6-Behandlungsbezeichnung lösungsgeglüht und künstlich gealtert, aber nach dem Lösungsglühen nicht kaltbearbeitet.
KURZDARSTELLUNG DER OFFENBARUNG
Ein Wagen umfasst zwei Rahmenträger, einen zwischen den Rahmenträgern verlaufenden Kupplungsrahmen und eine Pickup-Pritsche. Die Pickup-Pritsche umfasst einen Metallblechpritschenboden sowie vordere und hintere Querträger, die an den Metallblechpritschenboden angeschweißt sind. Der Metallblechboden kann aus einer Aluminiumlegierung hergestellt worden sein, beispielsweise einer Legierung der 6000er Serie. Der Metallblechpritschenboden definiert ein Loch über dem Kupplungsrahmen, das die Installation einer Schwanenhalskupplung im Kupplungsrahmen durch den Pritschenboden erlaubt. Das Loch befindet sich zwischen den vorderen und hinteren Querträgern. Ein mittlerer Querträger, der ebenfalls mit ein Loch aufweist, kann unter dem Loch an den Metallblechboden angeschweißt werden. Der Metallblechpritschenboden umfasst eine Vielzahl von erhabenen Wülsten, einschließlich einer linken Wulst und einer rechten Wulst, die auf einander gegenüberliegenden Seiten des Lochs unterbrechungsfrei verlaufen. An den Stellen, an denen sie die Querträger kreuzen, sind die Wülste um weniger als den Durchmesser des Lochs voneinander getrennt. In der Nähe des Lochs sind die Wülste schmaler, sodass der Abstand zwischen ihnen größer als der Durchmesser des Lochs ist. Wenn die Schwanenhalskupplung nicht installiert ist, kann in das Loch eine Abdeckung eingesetzt werden.
KURZBESCHREIBUNGEN DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Unteransicht einer Pickup-Pritsche und Rahmenträgern.
2 ist ein Querschnittsdiagramm des Bodenblechs der Pickup-Pritsche aus 1.
3 ist eine perspektivische Unteransicht der Pickup-Pritsche und der Rahmenträger aus 1 mit Vorrüstungen zum Montieren einer Anhängerkupplung.
4 ist eine Schnittdarstellung der Pickup-Pritsche aus 3, wobei eine Schwanenhalskupplung installiert ist.
5 ist eine Schnittdarstellung der Pickup-Pritsche aus 3, wobei eine Aufsattelkupplung installiert ist.
6 ist eine Draufsicht auf das Bodenblech der Pickup-Pritsche aus 3.
7 ist ein Querschnittsdiagramm des Bodenblechs der Pickup-Pritsche aus 3.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind Beispiele, und andere Ausführungsformen können verschiedene und alternative Formen annehmen. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Die speziellen strukturellen und funktionalen Details, die hier offenbart werden, sollen deshalb nicht als einschränkend interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einen Fachmann zu lehren, wie die vorliegende Erfindung zu nutzen ist. Verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf eine beliebige der Figuren dargestellt und beschrieben werden, können mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu schaffen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben werden. Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die den Lehren der vorliegenden Offenbarung entsprechen, können für bestimmte Anwendungen oder Implementierungen genutzt werden.
Ein Pickup-Wagen ist um eine Rahmenstruktur aufgebaut, an der weitere Komponenten angebracht sind. 1 zeigt den hinteren Teil eines Pickup-Rahmens von unten betrachtet. Linker und rechter Rahmenträger 20 und 22 verlaufen längs. An jedem Rahmenträger ist eine Anzahl von Rahmenquerträgern 14 starr befestigt. Eine Pritsche ist am Rahmen angebracht, um eine breite Vielfalt unterschiedlicher Arten von Ladung aufnehmen zu können. Die Pritsche umfasst einen Boden 26, eine linke Seitenwand 28, eine rechte Seitenwand 30, einen vorderen Schweller 32 und eine mit Scharnieren versehene Heckklappe 34 (in 1 nicht dargestellt). Der Boden wurde aus gepresstem Metallblech geformt. Wenn zwischen den Auflagepunkten eine vertikale Last wirkt, ist der Boden 26 Längs- und Querbiegelasten ausgesetzt. Die Steifigkeit im Zusammenhang mit einer Biegelast verhältlich sich proportional zur dritten Potenz der effektiven Dicke. Um in Bezug auf quer verlaufende Biegelasten die Steifigkeit zu erhöhen, sind an die Unterseite des Metallblechbodens 26 ein oder mehrere vordere Querträger 36 und ein oder mehrere hintere Querträger 38 angeschweißt. Zur Gewichtsreduzierung kann der Boden aus einer Aluminiumlegierung gefertigt werden, beispielsweise 6111.
In den Metallblechpritschenboden wurden eine Anzahl erhabener Wülste eingepresst, die im Allgemeinen in einer Längsrichtung von der Nähe des vorderen Schwellers 32 bis zur Nähe der Heckklappe 36 verlaufen. 2 zeigt einen Querschnitt durch zwei aneinandergrenzende Wülste des Metallblechbodens. Dieser Querschnitt ist für die meisten Bereiche des Bodens typisch, beispielsweise für jene Region, in der die Wülste einen Querträger schneiden. Die Wülste sind nicht unbedingt gleich breit, und die Breite kann an verschiedenen Stellen des Querschnitts unterschiedlich sein. Angrenzende Wülste sind voneinander um einen Wulsttrennungsabstand entfernt, der zwischen Paaren aneinander angrenzender Wülste sowie an verschiedenen Stellen des Querschnitts unterschiedlich sein kann. Die Wülste erhöhen die effektive Dicke und die Steifigkeit des Bodens in Bezug auf Längsbiegelasten. Bei einer Abwärtskraft auf die Pickup-Pritsche werden die erhabenen Teile 40 in Kompression und die nicht erhobenen Teile 42 in Spannung gebracht.
Wenn ein Pickup-Wagen zum Ziehen eines Anhängers genutzt wird, muss ein Anhängemechanismus vorgesehen werden, um Lasten vom Anhänger auf die Rahmenträger 20 und 22 zu übertragen. Diese Lasten umfassen Längskräfte zum Ziehen des Anhängers sowie vertikale Lasten zum Stützen eines Teils des Gewichts des Anhängers. Der Mechanismus muss ein gewisses Schwenken ermöglichen, wenn das Fahrzeug eine Kurve fährt oder wenn die Fahrbahnoberfläche unter dem Anhänger anders ausgerichtet ist als unter dem Wagen. Bei relativ kleinen Anhängern kann eine Kupplungsaufnahme direkt an den Rahmenträgern 20 und 22 angebracht werden. Eine Kupplung, einschließlich einer Kugel, kann dann in die Aufnahme eingesetzt werden, so dass sie von unterhalb des Wagenhecks hervorsteht. Eine Pfanne am Anhänger passt über die Kugel, um den Anhänger mit der Kupplung zu verbinden und dabei ausreichend relative Drehbewegung zuzulassen. Dieser Typ einer Kupplungsaufnahme ist jedoch nicht für schwere Anhänger geeignet, da das Gewicht des Anhängers weit hinter den Wagenachsen aufliegt. Bei schwereren Anhängern sind Schwanenhals- oder Aufsattelkupplungen zu bevorzugen. Eine Schwanenhalskupplung umfasst eine Kugel, die durch den Wagenpritschenboden 26 nach oben hervorsteht. Bei einer Aufsattelkupplung liegt das Gewicht des Anhängers auf einer horizontalen Platte auf, während die Längskräfte durch einen Königszapfen übertragen werden. Wird die Wagenpritsche so konzipiert, dass diese Lasten auf die Rahmenträger 20 und 22 übertragen werden, kann dies zu einer übermäßig schweren Pritschenstruktur führen. Sowohl mit einer Schwanenhalskupplung als auch mit einer Aufsattelkupplung wird eine andere Struktur zum Übertragen der Lasten auf den Wagenrahmen bereitgestellt, ohne dass auf den Pritschenboden übermäßig hohe Lasten wirken.
3 zeigt den Rahmen aus 1, ausgeführt zur Installation einer Schwanenhals- oder Aufsattelkupplung mittels eines Kupplungsrahmens 44, der zwischen dem linken und dem rechten Rahmenträger verläuft, dicht an dem Längsort, an dem die Hinterachse anzubringen ist. Kupplungsrahmen 44 ist durch Schweißen, Schrauben oder andere geeignete Befestigungen starr an den Rahmenträgern befestigt. Kupplungsrahmen 44 kann beim Zusammenbau des Wagens installiert werden. Ein mittlerer Querträger 46 ist an den Pritschenboden 26 angeschweißt, und zwar zwischen den vorderen Querträgern 36 und den hinteren Querträgern 38.
4 zeigt einen Teilschnitt des Pickup-Rahmens und der Pickup-Pritsche. In 4 ist eine Schwanenhalskupplungskugel 48 dargestellt, die durch das Loch 50 im Pritschenboden 26 in den Pritschenrahmen 44 installiert wurde. Die Dicke des mittleren Querträgers 46 ist durch die Notwendigkeit begrenzt, den Kupplungsrahmen 44 in unmittelbarer Nähe zum Pritschenboden 26 anzuordnen. Ist die Kupplungskugel 48 nicht installiert, kann eine Abdeckung 52 installiert werden, wie in der 5 gezeigt, um Undichtigkeiten durch das Loch 50 zu vermeiden. Abdeckung 52 kann installiert sein, wenn keine Kupplung installiert ist oder wenn die Aufsattelkupplung 53 installiert ist.
Wie in der 6 gezeigt, ist ein Wulstmuster so konzipiert, dass eine übermäßig lokalisierte Durchbiegung in der Nähe des Lochs 50 vermieden wird. Der mittlere Querträger 46 bietet zusätzliche Steifigkeit, doch seine begrenzte Dicke in dieser Region schränkt seine Steifigkeit in Bezug auf Längsbiegelasten ein. Mittlere Wülste 54 und 56 verlaufen längs auf der rechten und linken Seite des Lochs 50. Über den größten Teil ihrer Länge sind Wülste 54 und 56 durch einen Trennungsabstand, der unter dem Durchmesser des Lochs 50 liegt, voneinander getrennt. Wülste 54 und 56 werden in der Nähe des Lochs 50 schmaler, um einen annähernd kreisförmigen, flachen Bereich zur Aufnahme des Lochs 50 zu definieren. Obwohl schmaler, werden Wülste 46 und 48 zwischen den vorderen und hinteren Querträgern nicht unterbrochen und liefern ausreichend Steifigkeit, um Längsbiegelasten widerstehen zu können. 7 zeigt einen Querschnitt durch den Boden 26 an einer Stelle in der Mitte des Lochs 50.
Obgleich oben beispielhafte Ausführungsformen beschrieben werden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen beschreiben, die von den Ansprüchen mit umfasst werden. Die in der Beschreibung verwendeten Wörter haben einen beschreibenden und keinen einschränkenden Charakter. Es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen und die Merkmale verschiedener Ausführungsformen kombiniert werden können, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, die möglicherweise nicht explizit beschrieben oder dargestellt sind. Während verschiedene Ausführungsformen zwar als Vorteile bietend oder bevorzugt gegenüber weiteren Ausführungsformen oder Umsetzungen des Stands der Technik beschrieben werden, versteht der Durchschnittsfachmann, dass zwischen einem oder mehreren Merkmalen oder einer oder mehreren Eigenschaften Kompromisse geschlossen werden, um die gewünschten Gesamtsystemmerkmale zu erreichen, die von der besonderen Anwendung und Implementierung abhängig sind. Ausführungsformen, die bezüglich einer oder mehrerer Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder als Umsetzungen des Stands der Technik beschrieben werden, liegen nicht außerhalb des Schutzbereichs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.

Claims

Wagen, umfassend: zwei Rahmenträger; einen Kupplungsrahmen, der zwischen den Rahmenträgern verläuft; und eine Pickup-Pritsche, die an den Rahmenträgern befestigt ist, die Pickup-Pritsche Folgendes umfassend: einen Metallblechpritschenboden, der über dem Kupplungsrahmen ein Loch mit einem Durchmesser definiert, einen vorderen Querträger, der an einer Vorderseite des Lochs an den Metallblechpritschenboden angeschweißt ist, einen hinteren Querträger, der an einer Hinterseite des Lochs an den Metallblechpritschenboden angeschweißt ist, und wobei der Metallblechpritschenboden zwei mittlere Wülste auf der linken und rechten Seite des Lochs aufweist, jede unterbrechungsfrei vom hinteren Querträger zum vorderen Querträger verlaufend, die Wülste voneinander am vorderen Querträger und am hinteren Querträger um weniger als den Durchmesser getrennt und angrenzend an das Loch um mehr als den Durchmesser getrennt.
Wagen nach Anspruch 1, wobei die beiden Wülste an den vorderen und hinteren Querträgern eine erste Wulstbreite und angrenzend an das Loch eine zweite Wulstbreite aufweisen, die kleiner als die erste Wulstbreite ist.
Wagen nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: einen mittleren Querträger, zwischen dem hinteren Querträger und dem vorderen Querträger an den Metallblechpritschenboden angeschweißt, das Loch durch den mittleren Querträger verlaufend.
Wagen nach Anspruch 1, darüber hinaus eine in das Loch eingesetzte Abdeckung umfassend.
Wagen nach Anspruch 1, darüber hinaus eine Schwanenhalskupplungskugel umfassend, die am Kupplungsrahmen angebracht ist und durch das Loch verläuft.
Wagen nach Anspruch 1, wobei der Metallblechpritschenboden aus einer Aluminiumlegierung hergestellt wurde.
Wagen nach Anspruch 6, wobei die Aluminiumlegierung eine Legierung der Serie 6xxx ist.
Pickup-Pritsche, umfassend: einen Metallblechpritschenboden mit einer linken Wulst und einer rechten Wulst, die von einem vorderen Querträger zu einem hinteren Querträger verlaufen, der Boden zwischen der linken und der rechten Wulst und zwischen dem vorderen und dem hinteren Querträger ein Loch definierend, die Wülste an den Querträgern um weniger als einen Durchmesser des Lochs und angrenzend an das Loch um mehr als den Durchmesser voneinander getrennt.
Pickup-Pritsche nach Anspruch 8, wobei die linke Wulst am vorderen Querträger eine erste Wulstbreite und angrenzend an das Loch eine zweite Wulstbreite aufweist, die kleiner als die erste Wulstbreite ist.
Pickup-Pritsche nach Anspruch 9, wobei die linke Wulst eine Wulstbreite aufweist, die der ersten Wulstbreite am hinteren Querträger gleicht.
Pickup-Pritsche nach Anspruch 9, wobei die rechte Wulst eine Wulstbreite aufweist, die der ersten Wulstbreite am vorderen Querträger gleicht, und eine Wulstbreite aufweist, die der zweiten Wulstbreite angrenzend an das Loch gleicht.
Pickup-Pritsche nach Anspruch 8, weiterhin umfassend: einen mittleren Querträger, der an den Metallblechpritschenboden angeschweißt ist, das Loch durch den mittleren Querträger verlaufend.
Pickup-Pritsche nach Anspruch 8, weiterhin eine in das Loch eingesetzte Abdeckung umfassend.
Pickup-Pritsche nach Anspruch 8, zur Befestigung an einem Pickup-Rahmen ausgeführt, sodass das Loch an eine Schwanenhalskupplungsaufnahme im Pickup-Rahmen angrenzt.
Pickup-Pritsche, umfassend: zwei Querträger; und einen an den Querträgern befestigten Metallblechboden, der Boden zwischen den Querträgern ein Loch definierend, der Boden auf gegenüberliegenden Seiten des Lochs zwei Wülste aufweisend, jeweils zwischen den Querträgern verlaufend, die Wülste voneinander an den Querträgern um weniger als einen Durchmesser des Lochs und angrenzend an das Loch um mehr als den Durchmesser getrennt.
Pickup-Pritsche nach Anspruch 15, zur Befestigung an einem Pickup-Rahmen ausgeführt, sodass das Loch an eine Schwanenhalskupplungsaufnahme im Pickup-Rahmen angrenzt.
Pickup-Pritsche nach Anspruch 16, weiterhin eine in das Loch eingesetzte Abdeckung umfassend.