DE102007039482B4

DE102007039482B4 - Kopplungseinrichtung

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.

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.
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.
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.
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.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, eine Kopplungseinrichtung zu schaffen, welche insbesondere leichter als eine vergleichbare aus Metall ausgebildete Abschleppeinrichtung ausgebildet ist.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Weitere wichtige Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die einzige Fig. zeigt eine erfindungsgemäße Kopplungseinrichtung, welche als Abschleppöse ausgebildet ist.
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.
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.
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.
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.

Claims

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.
Kopplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinrichtung (1) als Abschleppöse oder als Abschlepphaken ausgebildet ist.
Kopplungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff der Kopplungseinrichtung (1) ein Thermoplast ist.
Kopplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (5) des faserverstärkten Kunststoffes als Endlosfasern ausgebildet sind.
Kopplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (5) des faserverstärkten Kunststoffes als Kohlefasern, Aramidfasern, Glasfasern ausgebildet sind.
Kopplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinrichtung (1) fester Bestandteil einer Karosserie des Kraftfahrzeuges ist.
Kopplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinrichtung (1) ein Außengewinde (4) zur Befestigung an einem komplementären Innengewinde des Kraftfahrzeugs aufweist.
Kraftfahrzeug mit einer Kopplungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.