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Die
Erfindung betrifft eine Anhängekupplung für Kraftfahrzeuge,
umfassend einen Kugelhals mit einer an einem ersten Ende desselben
angeordneten Kupplungskugel und mit einem an einem zweiten Ende
desselben angeordneten kugelhalsseitigen Formschlußteil, ein
an einer Fahrzeugkarosserie angeordnetes fahrzeugfestes Formschlußteil, gegenüber welchem
das kugelhalsseitige Formschlußteil durch
Bewegen in einer Einschubrichtung in eine Einschubendstellung bringbar
ist, in welcher eine Bewegung quer zur Einschubrichtung und um die
Einschubrichtung durch eine formschlüssige Verbindung verhindert
ist, eine Verriegelungseinrichtung zum Blockieren der Relativbewegung
der Formschlußteile in
der Einschubendstellung mit einem in einem ersten der Formschlußteile angeordneten
Verriegelungskörper,
welcher in einer quer zur Einschubrichtung verlaufenden Verriegelungsrichtung
zwischen einer Freigabestellung und einer Verriegelungsstellung
bewegbar ist und eine zu einer parallel zur Verriegelungsrichtung
verlaufenden Symmetrieachse rotationssymmetrische Außenkontur
aufweist, und mit einer in einem zweiten der Formschlußteile angeordneten
Verriegelungskörperaufnahme,
in welche der Verriegelungskörper
in einer Verriegelungsstellung eingreift und damit in der Einschubendstellung
die Formschlußteile
relativ zueinander fixiert, und mit welcher der Verriegelungskörper in
der Freigabestellung außer
Eingriff steht.
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Derartige
Anhängekupplungen
sind aus dem Stand der Technik, beispielsweise der WO 97/37862 A
bekannt.
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Bei
diesen Anhängekupplungen
besteht das Problem, daß der
Verriegelungskörper
als Kugel ausgebildet ist und dabei nur punktförmig in der als Kugelkalotte
ausgebildeten Verriegelungskörperaufnahme
anliegen kann.
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Die
aufgrund dieser punktförmigen
Auflage wirkenden hohen Flächenpressungen
führen
zu einem erhöhten
Verschleiß und
somit im Extremfall zu einer Funktionsbeeinträchtigung der Verriegelungseinrichtung.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anhängekupplung
der gattungsgemäßen Art
derart zu verbessern, daß der
Verschleiß im Bereich
der Verriegelungseinrichtung möglichst
gering gehalten werden kann.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Anhängekupplung
der Eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verriegelungskörperaufnahme
eine mit einer Bohrungsachse in einem Winkel von mehr als 20° zur Verriegelungsrichtung verlaufende
und zur Bohrungsachse rotationssymmetrische Schrägbohrung ist, welche so dimensioniert
ist, daß der
Verriegelungskörper
in der Verriegelungsstellung auf einer von der Schrägbohrung
gebildeten Stützfläche im wesentlichen
linienförmig
aufliegt.
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Der
Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist
darin zu sehen, daß damit
in einfacher Weise die Flächenpressung
im Bereich der Auflage des Verriegelungskörpers auf der Stützfläche reduziert
werden kann und somit der im Bereich der Verriegelungseinrichtung
eintretende Verschleiß geringer
ist.
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Selbst
wenn sich der Verriegelungskörper durch
Deformation in die Stützfläche weiter "eindrücken" oder "eingraben" sollte, so wird
die linienförmige
Auflage des Verriegelungskörpers
auf der Stützfläche noch
größer und
folglich wird die Flächenpressung
weiter reduziert, so daß das "Eindrücken" und "Eingraben" im Laufe der Zeit
weniger wird.
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Darüber hinaus
bildet die Schrägbohrung
für den
auf dieser aufliegenden Verriegelungskörper eine Stützfläche, welche
im wesentlichen geradlinig ansteigt und somit unabhängig von
der Auflage des Verriegelungskörpers
auf der Stützfläche Nachstellkräfte erzeugt,
die stets im wesentlichen gleich groß sind.
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Aufgrund
des verminderten "Eindrückens" oder "Eingrabens" des Verriegelungskörpers in
der Stützfläche und
des im wesentlichen geradlinigen Ansteigens der Stützfläche erfolgt
bei der Anhängekupplung
gemäß der erfindungsgemäßen Lösung durch
die Verriegelungseinrichtung eine optimale Nachstellung des zwischen
den beiden Formschlußteilen
wirksamen Formschlusses und somit wird die erforderliche Spielfreiheit
in der Einschubendstellung stets erreicht und mit ungefähr derselben
Kraft stets aufrecht erhalten, im Gegensatz zum Stand der Technik,
der mit einer in einer als Kugelkalotte ausgebildeten Stützfläche zunächst eine
geringe Steigung aufweist, die sich erhöht, so daß die Nachstellkraft mit dem
Ort der Auflage des Verriegelungskörpers auf der Stützfläche variiert
und somit die Nachstellung in der Einschubendstellung von der Toleranz
der Fertigung der Formschlußteile
und vom Verschleiß im
Bereich der Formschlußteile
abhängig
ist.
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Besonders
vorteilhaft ist es im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Lösung, wenn
die Schrägbohrung
einen Durchmesser aufweist, der weniger als 3/10 mm, noch besser
weniger als 2/10 mm größer als
der Durchmesser des Verriegelungskörpers ist.
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Ferner
wurden hinsichtlich des Neigungswinkels der Schrägbohrung relativ zur Verriegelungsrichtung
keine näheren
Angaben gemacht. Prinzipiell ist als Neigungswinkel jeder spitze
Winkel denkbar, wobei ein ausreichend großer Nachstellweg einen ausreichend
großen
Winkel erforderlich macht.
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Aus
diesem Grund ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Schrägbohrung eine Bohrungsachse aufweist,
welche gegenüber
der Verriegelungsrichtung in einem Winkel geneigt ist, der im Bereich
von ungefähr
30° bis
ungefähr
60° liegt.
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Bei
derartigen Neigungswinkeln der Schrägbohrung ist eine ausreichende
Nachstellwirkung innerhalb eines großen Nachstellwegbereichs erreichbar.
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Ferner
wurden hinsichtlich der Ausbildung des Sperrkörpers keine näheren Angaben
gemacht. Eine besonders günstige
Lösung
sieht vor, daß der Verriegelungskörper einen
Kopf aufweist, welcher kugelkappenähnlich ausgebildet ist.
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Vorzugsweise
ist dabei der Kopf des Verriegelungskörpers so ausgebildet, daß dieser
Kopf im wesentlichen linienähnlich
an der Stützfläche anliegt.
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Hinsichtlich
der Ausführung
der Schrägbohrung
wurden bislang keine näheren
Angaben gemacht.
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Konstruktiv
besonders einfach ist eine Lösung,
bei welcher die Schrägbohrung
eine Wand des zweiten Formschlußteils
durchsetzt und somit einfach in das zweite Formschlußteil, und
zwar von einer Außenseite
desselben, eingebracht werden kann, wodurch eine kostengünstige Fertigung
des zweiten Formschlußteils
realisierbar ist.
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Ferner
wurden auch hinsichtlich der Ausrichtung der Bohrungsachse der Schrägbohrung
keine näheren
Angaben gemacht. So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, daß die Bohrungsachse
der Schrägbohrung
in einer Ebene verläuft,
welche sich ungefähr parallel
zur Einschubrichtung erstreckt.
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Ferner
ist die Bohrungsachse der Schrägbohrung
zweckmäßigerweise
so ausgerichtet, daß diese
und die Symmetrieachse des Verriegelungskörpers in der Verriegelungsstellung
im wesentlichen in einer Ebene liegen, so daß der Verriegelungskörper im
wesentlichen symmetrisch in die Schrägbohrung eingreift.
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Hinsichtlich
der Anordnung der Schrägbohrung
wurden bislang keine näheren
Angaben gemacht. Prinzipiell kann die Schrägbohrung an jeder Seite des
zweiten Formschlußteils
vorgesehen sein. Eine besonders zweckmäßige Lösung sieht vor, daß die Schrägbohrung
auf einer Seite einer Ebene angeordnet ist, in welcher sich der
Kugelhals zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende erstreckt,
so daß die
Nachstellkraft auf das erste Formschlußteil seitlich dieser Ebene
wirkt, wodurch die spielfreie Verspannung des ersten Formschlußteils relativ
zum zweiten Formschlußteil
verbessert werden kann.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden
Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.
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In
der Zeichnung zeigen:
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1 eine
Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Anhängekupplung;
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2 einen
Schnitt längs
Linie 2-2 in 1;
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3 einen
Schnitt längs
Linie 3-3 in 2;
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4 einen
Schnitt entsprechend 2 allerdings ohne das erste
Formschlußteil
und ohne Verriegelungskörper;
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5 einen
Schnitt ähnlich 4 mit
dem Verriegelungskörper
in einer ersten Nachstellposition, in welcher eine Auflagelinie
des Verriegelungskörpers
auf der Stützfläche nahe
einer Vorderkante derselben liegt;
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6 eine
Nachstellung ähnlich 5 in
einer zweiten Nachstellposition, in welcher die Auflagelinie einen
gegenüber
der ersten Nachstellposition größeren Abstand
von der Vorderkante aufweist und
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7 einen
Schnitt längs
Linie 7-7 in 5.
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Ein
Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Anhängekupplung
umfaßt
einen als Ganzes mit 10 bezeichneten Kugelhals, welcher
an einem ersten Ende 12 eine Kupplungskugel 14 trägt und an einem
zweiten Ende 16, wie insbesondere in 2 dargestellt,
mit einem kugelhalsseitigen Formschlußteil 18 versehen
ist, welches in ein fahrzeugfestes Formschlußteil 20 durch Bewegen
in einer Einschubrichtung 22 einsetzbar und damit in Formschlußverbindung
bringbar ist.
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Zur
Erzielung der Formschlußverbindung
ist das fahrzeugfeste Formschlußteil 20 mit
einer Ausnehmung 24 versehen, welche beispielsweise zylindrisch
zu einer Mittelachse 26 ausgebildet ist. In diese Ausnehmung 24 des
fahrzeugfesten Formschlußteils 20 ist
das kugelhalsseitige Formschlußteil 18 mit
einem Verankerungskörper 30 einführbar, welcher
mit Außenflächen 32 an
Wandflächen 34 der
Ausnehmung 24 anlegbar ist, um eine quer zur Einschubrichtung 22 stabile
formschlüssige
Festlegung des Verankerungskörpers 30 in
dem fahrzeugfesten Formschlußteil 20 zu
erreichen.
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Zusätzlich ist
das fahrzeugfeste Formschlußteil 20 noch
mit einem quer zu einer Ebene 36, in welcher sich der Kugelhals 10 von
dem ersten Ende 12 zum zweiten Ende 16 erstreckt,
verlaufenden Ausschnitt 38 versehen, der in Einschubrichtung 22 beispielsweise
keilförmig
aufeinander zu verlaufende Anlageflächen 40a, 40b aufweist,
an welchen sich das kugelhalsseitige Formschlußteil 18 mit Auflageflächen 42a,
b abstützt,
die an dem durch die Auflagekörper 44 verbreiterten
Verankerungskörper 30 angeordnet
sind, und die beim Einschieben des Verankerungskörpers 30 in die Ausnehmung 24 in
Einschubrichtung 22 in den Ausschnitt 38 eingreifen.
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Dabei
sitzen die Auflagekörper 44 vorzugsweise
beiderseits des Verankerungskörpers 30.
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Sitzt
das kugelhalsseitige Formschlußteil 18 in
einer Einschubendstellung in dem fahrzeugfesten Formschlußteil 20,
wie in 1 und 2 dargestellt, so ist einerseits – wie bereits
erwähnt – der Formschlußkörper 18 mit
seiner Außenfläche 32 an den
Wandflächen 34 der
Ausnehmung 24 geführt und
andererseits sitzen die Auflagekörper 44 in
dem Ausschnitt 38, so daß jeweils die Auflageflächen 42a, b
der Auflagekörper 44 an
den Anlageflächen 44a,
b anliegen und dadurch – aufgrund
der in Einschubrichtung 22 aufeinander zu verlaufenden
Anlageflächen 40a,
b – insgesamt
für eine
im wesentlichen spielfreie Festlegung des kugelhalsseitigen Formschlußteils 18 im
fahrzeugfesten Formschlußteil 20 sorgen,
allerdings unter der Voraussetzung, daß die Auflageflächen 42a,
b an den Anlageflächen 40a,
b ständig
in Anlage gehalten werden und somit auf das kugelhalsseitge Formschlußteil 18 insgesamt
stets eine Kraft in Einschubrichtung 22 wirkt.
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Hierzu
ist eine in 2 als Ganzes mit 50 bezeichnete
Verriegelungseinrichtung vorgesehen, welche einen im Verankerungskörper in
einer Verriegelungsrichtung 52 bewegbaren Verriegelungskörper 54 aufweist,
der durch Bewegen in der Verriegelungsrichtung 52 oder
entgegengesetzt zu dieser mit einer Verriegelungskörperaufnahme 56 in
Eingriff bringbar ist oder außer
Eingriff bringbar ist.
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Vorzugsweise
ist der Verriegelungskörper 54 als
Kugel ausgeführt
und in einer Führungsbohrung 60 in
dem Verankerungskörper 30 in
der Verriegelungsrichtung 52 und entgegengesetzt dazu bewegbar
geführt,
wobei die Verriegelungsrichtung 52 quer, das heißt schräg oder senkrecht
zur Mittelachse 26 verläuft.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel
verläuft
die Verriegelungsrichtung 52 vorzugsweise senkrecht zur
Mittelachse 36.
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Zum
Verschieben des Verriegelungskörpers 54 zwischen
seiner Verriegelungsstellung, in welcher dieser in die Verriegelungskörperaufnahme 56 eingreift,
und einer Freigabestellung, in welcher dieser mit der Verriegelungskörperaufnahme 56 außer Eingriff
steht, ist ein in dem Verankerungskörper 30 parallel zur
Mittelachse 26 verschiebbarer Verriegelungsbolzen 68 mit
einem Betätigungskopf 62 vorgesehen,
welcher mit einer Außenkontur 64 in
einer eigenen Verriegelungsstellung den Verriegelungskörper 54 in
Richtung seiner Verriegelungsstellung ständig beaufschlagt, und zwar
aufgrund einer auf den Verriegelungsbolzen 68 wirkenden
Druckfeder 66.
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Außerdem ist
der Betätigungskopf 62 unter Spannen
der Druckfeder 66 in eine Position bewegbar, in welcher
dessen Außenkontur 64 dem
Verriegelungskörper 54 erlaubt,
in eine Freigabestellung überzugehen,
in welcher der Verriegelungskörper 54 nicht
mehr mit der Verriegelungskörperaufnahme 56 in
Eingriff ist.
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Die
Betätigung
des Verriegelungskörpers 54 mittels
des Betätigungskopfes 62,
welcher Teil eines Verriegelungsbolzens 68 ist, sowie das
Festlegen des Verriegelungsbolzens mittels eines Sperrelements 70 sind
beispielsweise in der europäischen Patentanmeldung
WO 97/37862 A im Detail beschrieben, auf welche hiermit Bezug genommen wird.
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Der
Verriegelungskörper 54 ist – wie bereits beschrieben – im einfachsten
Fall als Kugel ausgebildet. Es ist aber auch denkbar, den Verriegelungskörper 54 als
zu einer parallel zur Verriegelungsrichtung 52 verlaufenden
Symmetrieachse 72 rotationssymmetrischen Körper auszubilden,
welcher auf seiner der Verriegelungskörperaufnahme 56 zugewandten Seite
einen Kopf 74 mit einer Außenkontur 76 aufweist,
deren radiale Erstreckung zur Symmetrieachse 72 ausgehend
von einer maximalen radialen Erstreckung stetig abnimmt, so daß der Kopf 74 beispielsweise
mit einer Außenkontur 76 als
Kugelkappe, als Kappe eines Elipsoids oder auch als Konus ausgebildet
sein könnte.
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Wie
in 3 und 4 dargestellt, ist die Verriegelungskörperaufnahme 56 als
rotationssymmetrisch zu einer Bohrungsachse 82 verlaufende Schrägbohrung 80 ausgeführt, wobei
die Bohrungsachse 82 in einem Winkel W zur Mittelachse 26 und somit
auch zur Einschubrichtung 22 verläuft, welcher kleiner als 90° ist, vorzugsweise
zwischen ungefähr 35
und ungefähr
55° liegt.
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Außerdem verläuft die
Bohrungsachse 82 relativ zur Verriegelungsrichtung 52,
wie ebenfalls in 4 dargestellt, in einem Winkel
V, der im Bereich zwischen ungefähr
35° und
ungefähr
55° liegt.
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Die
Schrägbohrung 80 durchsetzt
dabei eine als Ganzes mit 84 bezeichnete und die Ausnehmung 24 umschließende Wand 84 des
fahrzeugfesten Formschlußkörpers 20 und
bildet dabei eine Stützfläche 86,
auf welcher der Verriegelungskörper 54 in seiner
Verriegelungsstellung auflegbar ist.
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Vorzugsweise
schneidet die Bohrungsachse 82, wie in 3 und 4 dargestellt,
die Mittelachse 26, so daß die Bohrungsachse 82 in
einer Ebene 88 liegt, welche durch die Mittelachse 26 verläuft.
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Die
Ebene 88 verläuft
dabei quer zur Ebene 36, in welcher sich der Kugelhals 10 erstreckt
und vorzugsweise senkrecht zu dieser.
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Damit
liegt die Verriegelungskörperaufnahme 36 nicht
symmetrisch zur Ebene 36 sondern auf einer Seite derselben,
so daß der
auf der Stützfläche 86 aufliegende
Verriegelungskörper 34 zu
einer einseitig der Ebene 36 wirkenden Kraft auf den Verankerungskörper 30 führt.
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Wie
in 5 dargestellt, hat die Schrägbohrung 80 einen
Durchmesser DA, welcher lediglich aufgrund geringer Toleranz größer ist
als ein Durchmesser DV des als Kugel ausgebildeten Verriegelungskörpers 54,
so daß dann,
wenn der Verriegelungskörper 54 auf
der Stützfläche 86 in
einem Bereich aufliegt, der einen geringen Abstand von einer in
der Wandfläche 34 verlaufenden
Vorderkante 90 der Schrägbohrung 80 aufweist,
der Verriegelungskörper 54 nicht
nur punktförmig
auf der Stützfläche 86 aufliegt,
sondern, wie in 7 dargestellt, längs zumindest
einer Auflagelinie 92, so daß dadurch eine verbesserte
Auflage des Verriegelungskörpers 54 gegeben
ist.
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Darüber hinaus
erfährt
der Verriegelungskörper 54 aufgrund
der eng tolerierten Schrägbohrung 80 auf
eine drehfeste Festlegung im Hinblick auf eine Drehung um die Mittelachse 26,
so daß damit
die spielfreie Fixierung des kugelhalsseitigen Formschlußteils 18 relativ
zum fahrzeugfesten Formschlußteil 20 noch
zusätzlich
verbessert wird und insgesamt eine weitgehend spielfreie Festlegung
des kugelhalsseitigen Formschlußteils 18 durch
Zusammenwirken der Verriegelungseinrichtung 50 mit den übrigen Formschlußelementen,
das heißt
der Außenfläche 32 und
der Wandfläche 34 sowie
der Anlageflächen 40a,
b und der Auflageflächen 42a,
b, erfolgt.
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Darüber hinaus
wirkt die Verriegelungseinrichtung 50 nachstellend, da
der Verriegelungskörper 54 bei
sich aufgrund von Verschleiß beispielsweise im
Bereich der Anlageflächen 40a,
b und Auflageflächen 42a,
b ergebender veränderter
Einschubendstellung die Möglichkeit
hat, die Stützfläche 86 in
größerem Abstand
von der Vorderkante 90 zu beaufschlagen, so daß die Auflagelinie 92 in
größerem Abstand
von der Vorderkante 90 verläuft, wodurch aufgrund des schrägen Verlaufs
der Schrägbohrung 80 diese
Position des Verriegelungskörpers 54 eine
Einschubendstellung entspricht, bei welcher das kugelhalsseitige
Formschlußteil 18 in
Einschubrichtung 22 mehr in das fahrzeugfeste Formschlußteil 20 eingeschoben
ist (6) als in einer noch nicht durch Verschleiß geprägten Formschlußendstellung,
in der die Auflagelinie 92 näher an der Vorderkante 90 liegt (5).
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Durch
die Schrägbohrung 80 besteht
bei der erfindungsgemäßen Lösung somit
die Möglichkeit, für die Auflage
des Verriegelungskörpers 54 einerseits
eine geradlinig verlaufende Schrägfläche zur Verfügung zu
stellen, die ein einwandfreies Nachstellverhalten des Verriegelungseinrichtung 50 gewährleistet,
andererseits jedoch eine Auflagelinie 92 für den Verriegelungskörper zur
Verfügung
stellt, die die auf die Stützfläche 86 einwirkenden
Kräfte
besser verteilt und somit weniger verschleißanfällig ist. Außerdem erfährt der
Verriegelungskörper 54 eine drehfeste
Festlegung bezüglich
Drehungen um die Mittelachse 26 und damit erfährt auch
der Verriegelungskörper 30 seinerseits
ebenfalls eine zusätzliche drehfeste
Festlegung relativ zum fahrzeugfesten Formschlußteil 20, so daß insgesamt
die spielfreie Festlegung des kugelhalsseitigen Formschlußteils 18 relativ
zum fahrzeugfesten Formschlußteil 20 verbessert
ist.