Laststandard zur betriebsfesten Auslegung und Optimierung von PKW-Anhängevorrichtungen bei Fahrradheckträgernutzung

In der vorliegenden Arbeit wird eine standardisierte Lastannahme (Laststandard) CARLOS TC BC (CAR LOading Standard for Trailer Coupling devices with Bike Carriers) zur Prüfung von PKW-Anhängevorrichtungen bei Fahrradheckträgernutzung erarbeitet. Dieser Laststandard wird mit bereits verfügbaren Richtlinien und Lastannahmen verglichen und ein Vorschlag zur optimierten Gestaltung eines Hakens einer PKW-Anhängevorrichtung vorgestellt. Die Ableitung des Laststandards basiert auf statistischen Methoden. Eine Kundenbefragung mit mehr als 1200 Anhängevorrichtungsnutzern in Verbindung mit Fahrbetriebsmessungen im öffentlichen Straßenverkehr und auf Prüfgeländen bilden die Datenbasis. Zur Ableitung wurde eine Überschreitungswahrscheinlichkeit PÜ <= 1% der Lastannahme und eine Bauteilfestigkeit, die eine Überschreitungswahrscheinlichkeit PÜ >= 99,9% aufweist, verwendet. Die Lastannahme setzt sich dabei aus den Streuverteilungen der Streckenmischung (T), der Fahrweise (F) und der Beladung (B) zusammen. Somit ist eine statistisch begründete Ableitung einer Bauteilprüfung möglich. Eine nachträgliche Modifikation der Lastannahme ist aufgrund der transparenten Darstellung jederzeit gegeben. Vergleiche der neu abgeleiteten Bauteilprüfung CARLOS TC BC (CAR LOading Standard for Trailer Coupling devices with Bike Carrier) mit den bestehenden Lastannahmen nach 94/20/EG und CARLOS TC haben gezeigt, dass die aktuelle gesetzliche Homologationsprüfung 94/20/EG die Lastannahmen CARLOS TC und CARLOS TC BC für weite Bereiche des Hakens abdeckt. Die aktuelle Homologationsprüfung 94/20/EG führt jedoch nicht zu betriebsnahen Beanspruchungen des Hakens. Im Rahmen der Bauteiloptimierung zeigt sich, dass die Lastannahme 94/20/EG zur numerischen Bauteiloptimierung ungeeignet ist. Daher wurden zur Bestimmung einer optimierten Hakengeometrie die beiden Laststandards CARLOS TC (Anhängerbetrieb) und CARLOS TC BC (Fahrradheckträgerbetrieb) verwendet.

A loading standard called CARLOS TC BC (CAR LOading Standard for Trailer Coupling devices with Bike Carriers) is derived with focus on trailer coupling devices during bike carrier service. Based on this new standard a comparison with available loading standards for trailer coupling devices is performed and an optimized design of a trailer coupling device is proposed. The derived loading standard is based on results of a public opinion poll in 2005 with 1200 trailer coupling device users. Furthermore service load measurements at trailer coupling devices on proving grounds and public roads are used to derive the loading standard. The scatter bands caused by the track mixture (T), the way of driving (F) and the loading conditions (B) are taken into account to carry out the standardization process. Comparisons between loading standards CARLOS TC BC, CARLOS TC and 94/20/EC are performed. The regulation 94/20/EC covers fictitious damage sums of CARLOS TC BC and CARLOS TC for large sections of the trailer coupling device. However the regulation 94/20/EC does not lead to service load oriented stresses and strains, so that it is not used within the derivation of an optimized trailer coupling device.