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Kugelkopfkupplung für Kraftfahrzeuge
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Die Erfindung bezieht sich auf eine verdeckt an Kraftfahrzeugen anzubringende
Kugelkopfkupplung mit einer Aufnahmehülse, die etwa senkrecht hinter der Stoßstange
oder dergleichen angeordnet ist.
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Bei derartigen Kugelkopfkupplungen besteht der Wunsch, sie bei Nichtgebrauch
entfernen zu können, damit sie nicht nur das Aussehen des Fahrzeuges nicht stören,
sondern auch nicht selbst beschädigt werden oder Beschädigungen verursachen. Es
sind schon verschiedene abnehmbare oder verdeckt an Kraftfahrzeugen anzubringende
Kugelkopfkupplungen bekannt. Bei derartigen bekannten Kugelkopfkupplungen ist eine
Aufnahmehülse für den Kugelhals in einer etwa waagerechten Ebene angeordnet, wobei
der Kugelhals unmittelbar unterhalb der Stoßstange in diese Hülse einzustecken und
festzulegen ist,
oder aber es ist in der Stoßstange ein abnehmbarer
Teil vorhanden, hinter dem die Aufnahmehülse angeordnet ist. Diese bekannten Ausführungsformen
haben den Nachteil, daß die Befestigung des Halses des Kugelkopfes in Zugrichtung
erfolgt, also der größten mechanischen Belastung ausgesetzt ist. Dementsprechend
müssen die Festlegevorrichtungen für den Kugelhals in der Hülse ausgebildet sein.
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Man ist daher dazu übergegangen, den Kugelhals mit einer vorderen
Abwinklung zu versehen und die Einsteckhülse etwa senkrecht hinter der hinteren
Stoßstange des Kraftfahrzeuges oder hinter einem anderen'überfangenden Karosserieteil
anzuordnen. Bei diesen bekannten Ausführungsformen besteht jedoch die Schwierigkeit
darin, die Haltevorrichtung für den Kugelhals in der Hülse zu betätigen oder erreichbar
zu machen, da die Aufnahmehülse selbst ja verdeckt angeordnet ist.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Kugelkopfkupplung
der. zuletzt genannten Art zu schaffen, bei der das Einsetzen und Abnehmen einfach
mit leicht von außen erreichbaren Betätigungsvorrichtungen durchzuführen ist und
bei der eine mehrfache Sicherung gegen Herausfallen und lockeres Spiel im eingesetzten
Zustand vorhanden ist.
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Zur Lösung der Aufgabe ist nach der Erfindung eine Kugelkopfkupplung
der eingangs beschriebenen Art dadurch gekennzeichnet, daß der nach oben abgewinkelte
Befestigungshals der Kugelkopfkupplung mit einer, in einer axialen Bohrung geführten
Stange versehen ist, an deren unterem Ende ein, von einem Spannhebel verdrehbarer
Exzenter gelagert ist und an deren oberem Ende eine Hülse angeschraubt ist, die
in einem Hammerkopf ausläuft, der einen Schlitz in einem Abschlußdeckel der Aufnahmehülse
durch-und übergreift. Damit ist der Befestigungshals in der Hülse
anzubringen
und zu sichern, indem nach dem Einstecken und Durchführen des Hammerkopfes durch
den Schlitz im Deckel mittels des Spannhebels über die Stange der Hammerkopf gegenüber
diesem Schlitz verdreht wird, so daß er sich auf den Deckel abstützt und damit der
Befestigungshals in der Hülse gehalten ist. Da wegen der Abwinklung auf die Verbindung
zwischen Befestigungshals und Hülse keine Zugkräfte wirken, die den Hals aus der
Hülse herauszuziehen suchen, hat diese Verbindung auch keinen besonders hohen Beanspruchungen
standzuhalten - die eigentlichen Zugkräfte werden ja aufgenommen dadurch, daß der
Befestigungshals gegenüber der Zugrichtung etwa rechtwinklig abgebogen ist.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der Abschlußdeckel im oberen
Ende der Aufnahmehülse axial beweglich geführt und über ein Paket aus Teller federn
auf einem hülsenfesten Vorsprung abgestUtzt. Die Führung des Deckels kann mittels
mindestens einer radial vorstehenden Führungsnase erfolgen, die einen achsparallel
verlaufenden Schlitz in der Aufnahmehülse durchdringt. Der hülsenfeste Vorsprung
ist zweckmäßig aus einer Einsatzhülse gebildet, deren Außenmantel zylindrisch der
Innenfläche der Aufnahmehülse angepaßt ist und deren Innenraum konisch mit nach
oben abnehmendem Querschnitt ausgebildet ist. Im letzteren Fall ist das obere Ende
des Befestigungsbolzens ebenfalls konisch geformt, dem Innenkonus des hülsenfesten
Einsatzes angepaßt.
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Aufgrund dieser Merkmalsgruppe wird erreicht, daß der Befestigungshals
in der Aufnahmehülse fest, sicher und formschlüssig gehalten ist. Aufgrund der Verdrehung
des Hammerkopfes gegenüber dem Schlitz in dem Deckel und der Betätigung des Exzenters
mit dem Spannhebel wird der Befestigungshals mit Spannung formschlüssig gegen seine
konische Aufnahme und Halterung gezogen aufgrund der Wirkung der Tellerfedern, die
unmittelbar unter dem Deckel angeordnet sind. Durch den so erzeugten festen Andruck
ist einerseits verhindert, daß auch bei extremen Beanspruchungen und bei
einem
Verschleiß, der über längere Zeit auftreten könnte, eine Lockerung der Kugelkupplung
in ihrem Sitz erfolgen könnte, andererseits werden dadurch auch extreme Belastungen
und Beanspruchungen, die in senkrechter Richtung erfolgen, beispielsweise bei Durchfahren
von Schlaglöchern, unachtsamem kräftigem Aufsetzen der Deichsel auf die Kupplungskugel
von oben her u.ä. ausgeglichen bzw. eliminiert. Die Spannung der Tellerfedern besorgt
einen ständigen Andruck der konischen Fläche des Befestigungshalses in dem Innenkonus
der Aufnahmehülse. Dadurch ist ständig eine spielfreie Anlage zwischen den beiden
Teilen gewährleistet, und es ist insbesondere vermieden, daß aufgrund eines kleinen
Spiels durch starke Belastungen und Wechselspiele von Belastungen im Laufe der Zeit
die Lagerung zwischen Hals und'Hülse ausschlagen und damit das Spiel vergrößern
könnte. Diese Anordnung ist auch einfach und damit kostensparend herzustellen sowie
leicht und ohne Werkzeuge zusammenzusetzen und au seinander zunehmen.
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Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die an dem oberen Ende
der Stange angeschraubte Hülse in einer Bohrung geführt, die in dem oberen Ende
des Befestigungshalses angeordnet ist und unterhalb der geschraubten Hülse eine
Schraubendruckfeder enthält.
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Weiterhin ist die Hülse mittels eines durch eine radiale Bohrung in
der Stange und ein Langloch in der Hülse geführten Stifts gegen Verdrehen gesichert.
Damit ist nicht nur eine Sicherung gegen Verdrehen, sondern auch eine Verstellung
und Anpassung der Federspannung ermöglicht.
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Die Aufnahmehülse ist nach einer Weiterbildung der Erfindung am unteren
offenen Ende schräg abgeschnitten, und zwar mit dem höheren Teil des Schrägschnittes
nach hinten weisend. In dem Schrägschnitt sind zweckmäßig radial einander gegenüberliegend
auf halber Höhe zwei Einschnitte angeordnet. Von dem Befestigungshals ragt mindestens
ein in einem der Einschnitte eingreifender Vorsprung radial hervor. Durch diese
Anordnung ist eine genaue
Ausrichtung des Kugelkopfes der Kupplung
in der Längsachse des Fahrzeuges sichergestellt sowie eine Festlegung gegen seitlich
einwirkende Beanspruchungen, die in Richtung einer Verdrehung des Befestigungshalses
in der Hülse wirken. Es wird damit auch zusätzlich das Einsetzen des Befestigungshalses
in die Hülse vereinfacht.
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Nach einer besonders bevorzugten Ausfthrungsform ist der Vorsprung,
der radial aus dem Befestigungshals hervorragt, als Rundstift ausgebildet, und außerhalb
der Aufnahmehülse eine Sperrklinke in Form eines Winkelhebels darauf gelagert, dessen
etwa achsparalleler Winkelarm mit einem Klinkenvorsprung einen hiilsenfesten Haltestein
hintergreift und dessen anderer Winkelarm, etwa parallel zu dem hinteren abgewinkelten
Hals der Kugelkopfkupplung verlaufend, diese mit einem Handhabungsgriff an seinem
Ende überragt. Zweckmäßig ist der Haltestein in Fahrtrichtung vor dem Rundstift
an der Aufnahme hülse befestigt.
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Es ist hiermit nicht nur eine weitere Sicherung der in die Auf nach
mehülse einzusetzenden Kugelkopfkupplung gegen Herausfallen erreicht, sondern es
wird damit auch die Handhabung wesentlich verbessert, denn sowohl beim Einsetzen
als auch beim Abnehmen wird die formschlüssige Verbindung nicht nur durch den gegenüber
dem Durchgangsschlitz in dem Deckel verschwenkten Hammerkopf erreicht, sondern schon
vor dem Verschwenken des Hammerkopfes wird Befestigungshals in der Aufnahmehülse
mittels der Klinke gehalten, so daß beim Einsetzen dann anschließend der Hammerkopf
verschwenkt und mittels des Spannhebels gegen die Federkraft angespannt werden kann.
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Vorteilhaft ist eine weitere Sicherung angeordnet, und zwar ist vorzugsweise
nahe dem unteren Ende der Aufnahmehülse und/oder an der Sperrklinke, im Befestigungshals
und in der Stange eine durchgehende Bohrung zur Aufnahme eines Sicherungsstiftes
angeordnet.
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Zweckmäßig sind der Hammer und der Spannhebel an den beiden Enden
der Stange etwa in einem rechten Winkel zueinander angeordnet, und der Schlitz in
dem Abschlußdeckel ist etwa parallel zur Fahrzeuqlängsachse angeordnet. Dadurch
erqibt sich die einfachste Handhabung, insofern, als beim Einsetzen der Spannhebel
und der waagerechte Hals der Kugelkopfkupplung einen rechten Winkel zueinander bilden
und nach dem Einsetzen der Spannhebel unter den Hals geschwenkt wird. Vorzugsweise
ist an dem etwa waagerecht verlaufenden Teil des Kugelhalses eine Lagerung und/oder
Halterung für den Spannhebel angeordnet.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels mit
Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine
perspektivische Ansicht der Kugelkopfkupplung, Fig. 2 einen senkrechten Schnitt
durch die Kugelkopfkupplung.
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Die Kugelkopfkupplung ist derart dargestellt, daß sie mit einem strich-punktierten
Längsträger in Form eines Ovalrohres 1 verbunden ist. Ob die Aufnahmehülse 2 mittels
eines Querträgers mit dem Fahrzeugaufbau verbunden ist oder aber mittels eines oder
mehrerer Längs- oder Schrägträger, ist gleichgültig. Wesentlich ist lediglich, daß
die Aufnahmehülse 2 etwa senkrecht und verdeckt am hinteren Ende des Fahrzeuges
angeordnet ist. Verdeckt wird sie im allgemeinen durch die dahinter gebaute Stoßstange,
eine Schürze bzw. einen Spoiler an dem Fahrzeugaufbau.
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Die Aufnahmehülse 2 ist an ihrem oberen Ende mit einem Deckel 3 versehen,
der in Form einer Scheibe in den freien Innenraum der Hülse 2 eingesetzt ist. Gegen
Herausfallen ist der Deckel 3 gesichert durch einen Spannring 4, der in eine Nute
unmittelbar unter dem oberen Ende der Hülse 2 eingesetzt ist.
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Der Deckel 3 ist in der Aufnahmehülse 2 axial beweglich und mit
mindestens
einer vorstehenden Führungsnase 5 versehen, die in einem achsparallel verlaufenden
Schlitz 6 in der Aufnahmehülse 2 eingreift. Der Deckel 3 kann sich also axial in
der Aufnahmehülse verschieben, er kann sich jedoch nicht verdrehen.
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Im Abstand unterhalb des Deckels 3 ist in der Aufnahmehülse 2 ein
Widerlager ausgebildet in Form einer Einsatzhülse 7, deren Außenmantel 8 zylindrisch
geformt der Innenfläche der Aufnahmehülse 2 angepaßt ist. Auf der Innenseite ist
die Einsatzhülse 7 mit einer konischen Fläche ausgebildet, deren kleinster Durchmesser
an ihrem oberen Ende ist. Mit ihrer weiten Oberseite 10 bildet die Einsatzhülse
7 die Auflage für ein Paket 11 aus Tellerfedern, das zwischen dem Abschlußdeckel
3 und der Einsatzhülse 7 eingebaut ist. Über dieses Paket 11 aus Tellerfedern ist
der Abschlußdeckel 3 auf die Einsatzhülse 7 abgestützt, die ihrerseits, beispielsweise
mittels Schweißnähten 12, fest mit der Aufnahmehülse 2 verbunden ist.
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An ihrem unteren Ende ist die Aufnahmehülse 2 schräg abgeschnitten,
wobei der höhere Teil 14 des Schrägschnittes 13 nach hinten weist.
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In dem Schrägschnitt sind radial einander gegenüberliegend, auf halber
Höhe zwei Einschnitte 15 in der Aufnahmehülse 2 angeordnet.
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Die Kugelkopfkupplung mit dem Kugelkopf 16 hat einen abgewinkelten,
etwa waagerecht liegenden Hals 17 und einen davon wiederum wieder rechtwinklig abgewinkelten
Befestigungshals 18. Der Befestigungshals 18 ist an seinem oberen Ende mit einem
Konus 19 versehen, der in den Innenkonus 9 der Einsatzhülse 7 hineinpaßt.
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Weiterhin ist der Befestigungshals 18 mit einer axial durchgehenden
bohrung 20 versehen, in der eine Stange 21 geführt ist. Diese Stange 21 ragt am
unteren Ende aus dem Befestigungshals 18 heraus und ist dort mit einer Lagerung,
vorzugsweise in Form eines Lagerstiftes 22 versehen, an dem ein Spannhebel 23 verschwenkbar
gelagert
ist. Der Spannhebel 23 ist an seiner, der Unterseite des Befestigungshalses 18 zugewandten
Seite mit einer Exzenterfläche 24 versehen, zweckmäßig unter Zwischenschaltung einer
Auf legescheibe 25. Die Anordnung ist derart getroffen, daß in der dargestellten
Stellung des Spannhebels 23 die Exzenterkurve 24 den größten Abstand zwischen dem
Lagerstift 22 und der Unterseite des Befestigungshalses 18 erzeugt, während der
geringste Abstand vorhanden ist, wenn der Spannhebel etwa in Verlängerung der Stange
21 nach unten gerichtet ist.
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An dem oberen Ende der Stange 21 ist auf ein Gewinde 26 eine Hülse
27 aufgeschraubt. Zur Aufnahme dieser Hülse 27 ist die Bohrung 20 zur Führung der
Stange 21 in dem Befestigungshals 18 mit größerem Durchmesser ausgeführt. Die Bohrung
28 mit qrößerem Durchmesser ist noch weiter in den Befestigungshals hineingeführt,
und es ist dort eine Schraubenfeder 29 eingesetzt, die zwischen dem Grunde der Bohrung
28 und dem unteren Ende der Hülse 27 gespannt ist.
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Die Hülse 27 ist mit einer radialen Bohrung versehen, die vorzuqsweise
in Form eines achsparallelen Langloches ausgebildet ist und dazu übereinstimmend
ist in dem oberen Ende der Stange 21 eine Bohrung 30 angeordnet. Diese Bohrungen
dienen zur Aufnahme eines Sicherungsstiftes, mit dem die Hülse 27 gegen Verdrehen
gegenüber der Stange 21 gesichert ist. Oberhalb der Stange 21 läuft die Hülse 27
zu einem Bolzen 31 zusammen, der einen Schlitz 32 in dem Abschlußdeckel 3 durchdringt.
Oberhalb dieses Schlitzes ist an den Bolzen ein Hammerkopf 33 angeformt, Querschnittsform
des Hammer kopfes 33 und des Schlitzes 32 stimmen überein, so daß dieser Hammerkopf
33 durch den Schlitz 32 hindurchgeschoben werden kann und oberhalb des Schlitzes
32 dann zu verdrehen ist, so daß sich seine beiden Enden auf den Deckel 3 abstützen.
Die Verdrehung des Hammerkopfes 33 erfolgt über die Stange 21 von dem Hebel 23 aus.
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Auf diese Weise ist der Befestigungshals 18 der Kugelkopfkupplung
nach dem Einsetzen in die Hülse 2 zu sichern bzw. zum Herausnehmen zu entsichern,
indem der durch den Deckel 3 hindurchgeführte Hammerkopf 33 mittels des Hebels 23
verdreht wird. Eine weitere Sicherung, insbesondere die formschlüssige Verbindung
und Verspannung erfolgt durch das Anziehen des Spannhebels 23. Dadurch wird über
die Stange 21 und den Hammer 33 der Deckel 3 nach unten gezogen gegen das Paket
11 aus Tellerfedern, die ihrerseits auf dem Vorsprung 10 halsenfest abgestützt sind.
Die Tellerfedern werden dadurch gespannt, das obere konische Ende 19 des Befestigungshalses
wird fest in den Innenkonus 9 hineingezogen, und auch der Spannhebel 23 wird gegen
die Unterseite des Befestigungshalses bzw. die dort angeordnete Auflagescheibe 25
fest angezogen, so daß der Spannhebel nicht mehr, beispielsweise unter eigenem Gewicht,
nach unten schwenken kann. Selbstverständlich ist zur weiteren Sicherung eine in
den Zeichnungen nicht dargestellte Lagerung und/ oder Halterung für den Spannhebel
an dem etwa waagerecht verlaufenden Teil 17 des Kugelhalses angeordnet.
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Die Feder 29 unterhalb der Hülse 27 dient dazu, im entspannten Zustand
beim Einsetzen dafür zu sorgen, daß der Hammer 33 so weit wie möglich von der konischen
Fläche 19 an dem Befestigungshals 18 entfernt ist, damit er sicher durch den Schlitz
32 in dem Dekkel 3 hindurchgeführt und darüber verschwenkt werden kann.
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Eine zusätzliche Sicherung der Kugelkopfkupplung gegen Herausfallen
aus der Hülse 2, insbesondere beim Abnehmen, ist dadurch geschaffen, daß ein oder
zwei Vorsprünge 34 vorhanden sind, von denen einer als radial aus dem Befestigungshals
18 herausragender Rundstift 35 ausgebildet ist. Die Vorsprünge 34 sind derart angeordnet,
daß sie in die Einschnitte 15 am unteren schräg geschnittenen Ende 13 der Aufnahmehülse
2 einpassen. Auf den
Rundstift 35 ist eine Sperrklinke 36 schwenkbar
aufgesetzt. Die Sperrklinke 36 ist in Form eines Winkelhebels ausgebildet. Der obere
Hebelarm 37 verläuft etwa achsparallel zur Aufnahmehülse 2 und Befestigungshals
18. Daran ist ein Klinkenvorsprung 38 aneformt, dessen Oberseite 39 schräg verlaufend
ausgebildet ist. An der Hülse 2 ist - bei eingesetztem Befestigungshals - unterhalb
des Klinkenvorsprungs 38 - ein Haltestein 40 befestigt, gegen den der Klinkenvorsprung
38 anliegt und der beim Einsetzen mit der Schräbfläche 39 an der Klinke zusammenwirkt,
um diese auszulenken, bis die vollständige Einsatzlage erreicht ist.
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Der andere Winkelarm 41 unterhalb des lagernden Rundstiftes 35, verläuft
parallel zu dem hinteren abgewinkelten Hals 17 der Kugelkopfkupplung und ist an
seinem Ende mit einem Handhabungsgriff 42 versehen, der über den Hals 17 hinausragt.
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In der Stange 21, dem Befestigungshals 18 sowie in der Hülse 2 oder
- wie in der Zeichnung dargestellt - in der Sperrklinke 36 ist eine radial durchgehende
Bohrung 43 angeordnet, in die ein Sicherungsstift 44 eingesetzt ist. In bekannter
Weise ist dieser Sicherungsstift 44 mit einem äußeren Handgriff 45 versehen, der
in einen sich federnd an die Außenfläche des Befestigungshalses anliegenden Teil
46 ausläuft, durch den der Sicherungsstift 44 in der in die Bohrung 43 eingeschobenen
Lage gehalten wird.