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Die
Erfindung betrifft eine Anhängekupplung für ein
Zugfahrzeug, insbesondere ein Personen-Kraftfahrzeug, zum Anhängen
eines Anhängers an das Zugfahrzeug, mit einer Kupplungskugel,
die an einem freien Ende eines Kugelträgers angeordnet ist
und auf die eine Kupplungsaufnahme einer Anhänger-Kupplung
des Anhängers aufsetzbar ist, und mit einem Drehlager zur
drehbaren Lagerung des Kugelkopfs bezüglich des Zugfahrzeugs.
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Eine
derartige Anhängekupplung ist beispielsweise aus der
DE 103 34 000 A1 bekannt.
Der Kugelkopf ist an einem Kugelträger drehbar gelagert, beispielsweise
mittels eines Rollenlagers. Dadurch ist ein Schwenken des Anhängers
um eine Hochachse möglich. Dies wirkt sich negativ auf
die Fahreigenschaften des Gespanns bestehend aus Zugfahrzeug und
Anhänger aus, da der Anhänger drehbar an der Anhängekupplung
hängt. Bei höheren Geschwindigkeiten sind Instabilitäten
zu befürchten. Bei starren Anhängekupplungen,
d. h. ohne drehbaren Kugelkopf, sind sogar zur Vermeidung derartiger
Instabilitäten Reibbacken bekannt, die am Kugelkopf entlang reiben.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Fahrstabilität
bei einer Anhängekupplung der obigen Art zu verbessern.
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Zur
Lösung der Aufgabe ist bei einer Anhängekupplung
der eingangs genannten Art vorgesehen, dass sie eine Bremseinrichtung
zum Bremsen einer Drehung des Kugelkopfs bezüglich des
Zugfahrzeugs aufweist.
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Der
erfindungsgemäße Ansatz ist, dass der Kugelkopf
zwar drehen kann, die Bremseinrichtung die Drehung aber zumindest
bremst, in manchen Fahrsituationen vorzugsweise sogar blockiert.
Dadurch ist es möglich, das Gespann auch bei höheren Geschwindigkeiten
zu stabilisieren. Das Drehlager ermöglicht zweckmäßigerweise
einen Drehfreiheitsgrad bezüglich einer Hochachse, wobei
auch ein Drehfreiheitsgrad bezüglich einer horizontal verlaufenden
Achse vorteilhaft mittels einer Bremseinrichtung gemäß der
Erfindung bremsbar ist.
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Vorzugsweise
ist die Kupplungskugel mit dem Kugelträger fest verbunden.
Der Kugelträger wiederum ist mittels des Drehlagers an
einem mit dem Zugfahrzeug fest verbindbaren oder verbundenen Kupplungsarm
um eine Hochachse des Zugfahrzeugs drehbar gelagert. Diese Ausführungsform
ließe sich im Prinzip auch ohne die oben genannte Bremseinrichtung
realisieren. Im Unterschied zu der Drehlagerung gemäß
DE 103 34 000 A1 ist
das Drehlager abseits der Kupplungskugel, nämlich zwischen
Kupplungsarm und Kugelträger, so dass die Ausgestaltung
des Drehlagers optimiert werden kann. Insbesondere ist eine Abdichtung
des Drehlagers gegen Umwelteinflüsse leichter realisierbar, wenn
nicht der verhältnismäßig knapp bemessene, schwer
zugängliche Einbauraum unter der Kupplungskugel für
Dichtmaßnahmen zur Verfügung steht.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass
die Anhängekupplung eine Sensoreinrichtung zur Erfassung
einer Drehwinkellage des Anhängers bezüglich des
Zugfahrzeugs aufweist, wobei die Sensoreinrichtung einen fahrzeugfest
angeordneten Drehwinkelsensor zur Zusammenwirkung mit einem Drehwinkelgeber,
z. B. einem Permanentmagneten, umfasst, der bezüglich des Kugelkopf
drehfest ist. Die Sensoreinrichtung kann selbstverständlich
auch mehrere Drehwinkelsensoren, z. B. magnetische Sensoren, optische
Sensoren oder dergleichen, umfassen.
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Der
Drehwinkelgeber ist zweckmäßigerweise an dem Kugelträger
oder dem Kugelkopf angeordnet, je nach dem welches der beiden Bauteile
drehbar bezüglich des Zugfahrzeugs bzw. des Kupplungsarms
ist. Es versteht sich, dass auch mehrere Drehwinkelgeber vorgesehen
sein können. Der oder die Drehwinkelgeber können
auch am Anhänger, vorzugsweise an der Anhänger-Kupplung
angeordnet sein. Beispielsweise ist es möglich, einen oder
mehrere Permanentmagnete an einer Kupplungspfanne der Anhänger-Kupplung
anzubringen.
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Der
Drehwinkelsensor umfasst zweckmäßigerweise mindestens
einen Magnetsensor, während der Drehwinkelgeber mindestens
einen Permanentmagneten umfasst. Vorzugsweise ist der mindestens eine
Drehwinkelsensor ein magnetoresistiver Sensor, z. B. ein AMR oder
GMR Sensor. Bevorzugt ist ein winkelabhängiger Sensor.
Es können auch mehrere Sensoren vorgesehen sein, insbesondere
um einen Drehwinkel an verschiedenen Stellen zu erfassen.
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Der
Drehwinkelsensor ist vorzugsweise an dem den Kugelkopf haltenden
Kupplungsarm angeordnet. Der Kupplungsarm ist fahrzeugfest, während der
Kugelkopf relativ zu diesem Drehlager drehbar ist.
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Der
Drehwinkelgeber ist vorzugsweise an dem Kugelträger oberhalb
des Drehwinkelsensors angeordnet. Somit befindet sich der Drehwinkelsensor
unterhalb des Kugelträgers. Ein Magnetfeld des Drehwinkelgebers
verläuft zweckmäßigerweise quer zur Hochachse,
vorteilhaft horizontal, im Bereich des mindestens einen Drehwinkelsensors.
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Vorteilhaft
ist es, den Drehwinkelgeber an oder in einem vorzugsweise nicht
magnetischen Bereich des Kugelträgers oder des Kupplungskugel
anzuordnen, z. B. in Aluminium oder Kunststoff. Selbstverständlich
ist es auch bei dem Drehwinkelsensor vorteilhaft, diesen in einem
nicht magnetischen Bereich anzuordnen. Es hat sich aber in der Praxis
gezeigt, dass durch entsprechende Kalibrierung auch eine Unterbringung
in magnetischen Material möglich ist.
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Der
Drehwinkelgeber und/oder der Dreiwinkelsensor sind vorzugsweise
gegen Umwelteinflüsse geschützt. In der Praxis
ist beispielsweise ein Gehäuse, ein Eingießen
der betreffenden Bauteile oder dergleichen vorteilhaft. Es können
auch Schutzaufnahmen für den Drehwinkelgeber oder den Drehwinkelsensor
beispielsweise am Kugelträger, Kupplungsarm oder Kugelkopf
vorgesehen sein, in denen das jeweilige Bauteil geschützt
unterbringbar ist. Das vorgenannte Gehäuse hat z. B. zwei
zueinander relativ drehbewegliche Gehäuseteile, von denen
eines fahrzeugfest und das andere drehfest mit dem Kugelkopf oder
dem Kugelträger verbunden ist. Zwischen den beiden Gehäuseteilen
ist zweckmäßigerweise eine Dichtung, zumindest
eine Labyrinthdichtung vorgesehen.
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Die
Sensoreinrichtung hat vorzugsweise eine Kommunikationsschnittstelle
für ein Kommunikationsnetz des Zugfahrzeugs, beispielsweise
ein Bus-Schnittstelle. Somit kann die Sensoreinrichtung auf dem
Kommunikationsnetz, beispielsweise einem CAN-Bus, einem FlexRay-Bus
oder dergleichen, Drehwinkelinformationen versenden, die sie anhand des
Drehwinkelgebers erfasst.
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Ein
weiterer, an sich bei jeder Sensoreinrichtung für eine
Anhängekupplung, die einen Drehwinkel erfassen kann, sinnvolle
Maßnahme ist, dass die Sensoreinrichtung zur Ermittlung
einer Basiswinkellage des Kugelkopfs oder der Anhänger-Kupplung relativ
zum Kupplungsarm, d. h. relativ zum Zugfahrzeug, Fahrinformationen über
einen Fahrzustand des Zugfahrzeugs auf dem Kommunikationsnetz empfängt
und auswertet. Dieser Fahrzustand ist zweckmäßigerweise
eine Information über eine Fahrtrichtung. Beispielsweise
enthält die Fahrinformation über den Fahrzustand
Drehzahlinformationen von Drehzahlgebern des Zugsfahrzeugs, so dass
die Sensoreinrichtung anhand dieser Drehzahlinformationen eine Geradeausfahrt,
eine Kurvenfahrt, eine Vorwärtsfahrt oder eine Rückwärtsfahrt
ermitteln kann. So ist es beispielsweise möglich, dass
die Sensoreinrichtung bei einer Geradeaus-Vorwärtsfahrt
ein jeweiliges Drehwinkelsignal des Drehwinkelsensors als eine Basiswinkelinformation
ermittelt. Es versteht sich, dass die Fahrinformationen auch sozusagen aufbereitete
Fahrinformationen sein können, beispielsweise von einer
elektronischen Fahrstabili sierung, von einem Antiblockiersystem
oder dergleichen, aufbereitete Fahrinformationen. Auch Fahrinformationen
eines an das Kommunikationsnetz angeschlossenen Drehwinkelsensors
können von der Sensoreinrichtung ausgewertet werden.
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Die
Sensoreinrichtung ist zweckmäßigerweise zu einer
Kommunikation mit einer elektronischen Fahrstabilisierungseinrichtung
des Zugfahrzeugs ausgestaltet. Dazu hat die Sensoreinrichtung beispielsweise
einen entsprechenden Kommunikationscontroller. Somit kann die Sensoreinrichtung
beispielsweise Fahrinformationen über den Fahrzustand des
Zugsfahrzeugs von dieser Fahrstabilisierungseinrichtung erhalten
und umgekehrt die Drehwinkelinformationen an die Fahrstabilisierungseinrichtung
senden.
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Bei
der Bremseinrichtung sind verschiedenartige mechanische Ausgestaltungen
möglich. Beispielsweise enthält die Bremseinrichtung
eine Reibbremse, eine piezo-elektrische Bremseinrichtung oder dergleichen.
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Vorzugsweise
wirkt die Bremseinrichtung auf den Kugelkopf oder den Kugelträger.
Es ist aber auch möglich, dass die Bremseinrichtung auf
das Drehlager wirkt, beispielsweise einen Druck auf das Drehlager
auswirkt, so dass das Drehlager leichter oder schwerer dreht.
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Eine
Bremskraft der Bremseinrichtung ist vorzugsweise einstellbar. Dazu
hat die Bremseinrichtung vorzugsweise einen Stelleingang. Beispielsweise
hat die Bremseinrichtung einen elektrischen Stellantrieb, z. B.
einen elektromagnetischen Antrieb, zum Einstellen der Bremskraft.
Vorzugsweise ist eine Steuereinrichtung zu einer Veränderung
der Bremskraft der Bremseinrichtung in Abhängigkeit von
einem oder mehreren der nachfolgenden Parameter vorgesehen:
- – Fahrtrichtung
- – Fahrgeschwindigkeit
- – Drehwinkelgeschwindigkeit eines Drehwinkels des Anhängers
relativ zu dem Zugfahrzeug.
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Somit
kann die Steuereinrichtung beispielsweise bei langsamer Fahrt oder
Rückwärtsfahrt eine kleine Bremskraft einstellen,
was die Beweglichkeit des Gespanns verbessert, während
bei schneller Fahrt, insbesondere schneller Vorwärtsfahrt,
eine hohe Bremskraft zweckmäßig ist. Selbstverständlich ist
es möglich, dass die Steuereinrichtung eine Regelung zur
Regelung der Bremskraft aufweisen kann.
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Die
Steuereinrichtung für die Bremseinrichtung hat zweckmäßigerweise
eine Kommunikationsschnittstelle für ein Kommunikationsnetz
des Zugfahrzeugs, beispielsweise einen CAN-Bus, FlexRay-Bus oder
vorzugsweise einen sonstigen Fahrzeug-Bus.
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Die
Steuereinrichtung bildet zweckmäßigerweise einen
Bestandteil der vorgenannten Sensoreinrichtung. Es ist auch möglich,
dass die Steuereinrichtung einen Bestandteil der Bremseinrichtung
bildet. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Sensoreinrichtung
oder die Bremseinrichtung die Steuereinrichtung umfassen. Jedenfalls
ist es vorteilhaft, wenn die Bremseinrichtung und die Steuereinrichtung,
die Sensoreinrichtung und die Steuereinrichtung, oder alle vorgenannten
Einrichtungen jeweils durch ein einziges Bauteil integriert gebildet
sind. So können beispielsweise die Sensoreinrichtung und
die Bremseinrichtung eine Baueinheit bilden, z. B. durch einen integrierten
elektronischen Baustein gebildet sein. Der Baustein ist beispielsweise
ein ASIC (= Application Specific Integrated Circuit).
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An
dem Kugelkopf und dem Kugelträger ist zweckmäßigerweise
mindestens eine Formschlusskontur zu einer horizontal drehfesten
Zusammenwirkung mit einer Gegen-Formschlusskontur der Anhänger-Kupplung
angeordnet. Somit ist es möglich, eine Drehbewegung des
Anhängers auf den Kugelkopf oder den Kugelträger
zu übertragen. Dies ist im Hinblick auf die erfindungsgemäße
Bremseinrichtung vorteilhaft, die so eine optimale Bremswirkung
letztlich auf den Anhänger bewirken kann. Aber auch bei der
Sensoreinrichtung, selbst wenn keine Bremseinrichtung vorhanden
ist, ist es vorteilhaft, eine form schlüssige Drehmitnahme
zwischen einerseits dem Kugelkopf und andererseits dem Anhänger
zu schaffen. Somit ist nämlich eine definierte Lage des
Drehwinkelgebers, der mit dem Anhänger dreht und dem fahrzeugfesten
Drehwinkelsensor möglich. Es verseht sich, dass anstelle
des Formschlusses auch ein Reibschluss denkbar ist.
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Die
Formschlusskontur umfasst zweckmäßigerweise mindestens
eine Aufnahme, z. B. eine Nut, in die ein Vorsprung der Anhänger-Kupplung
eingreifen kann. Somit ist es möglich, auch konventionelle Anhänger-Kupplungen
zu verwenden, die keinen Vorsprung haben. Die Formschlusskontur-Aufnahme ist
dann nicht im Weg.
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Zur
Erleichterung eines Einführens der Gegen-Formschlusskontur
in die zugfahrzeugseitige Formschlusskontur ist es vorteilhaft,
wenn mindestens einen Einführschräge zum Einführen
der Gegen-Formschlusskontur vorgesehen ist. Zweckmäßigerweise
ist die Einführschräge und/oder ein erweiterter
Bereich der Formschlusskontur so bemessen, dass ein Drehspiel von
10° bis 20°, vorzugsweise etwa 15° des
Anhängers bezüglich der Kupplung bzw. des Kugelkopfes
möglich ist. Das Einführen wird dadurch besonders
einfach. Der erweiterte Bereich der Formschlusskontur ist zweckmäßigerweise
an einer Oberseite des Kugelkopfes angeordnet, was das Einführen
erleichtert.
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Die
mindestens eine Formschlusskontur lässt vorzugsweise eine
Drehbewegung des Anhängers bezüglich des Kugelkopf
bezüglich einer Horizontalebene zu, während bezüglich
einer Drehung um eine Hochachse eine Drehfestigkeit gegeben ist. Somit
ist beispielsweise beim Überfahren einer Kuppe oder Senke
ein Drehspiel möglich, während die erfindungsgemäße
Formschluss-Drehmitnahme bei einer Kurvenfahrt wirksam ist. Die
mindestens eine Formschlusskontur ist zweckmäßigerweise
an einer vertikalen Seitenfläche des Kugelkopfes angeordnet. Die
Formschlusskontur hat zweckmäßigerweise einen
im Wesentlichen vertikalen Verlauf. Beispielsweise erstreckt sich
die Formschlusskontur von einer freien Oberseite des Kugelkopfs
zur Unterseite des Kugelkopfs.
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Vorzugsweise
sind mehrere Formschlusskonturen am Kugelkopf vorgesehen, die zueinander bezüglich
der Fahrzeug-Hochachse drehwinkelversetzt sind. Besonders vorteilhaft
ist es, an einander entgesetzten Vertikalseiten des Kugelkopf Formschlusskonturen
vorzusehen. Somit ist es beispielsweise möglich, die Gegen-Formschlusskontur
wahlweise in die eine oder andere Formschlusskontur einzuführen.
Es versteht sich, dass auch mehrere Gegen-Formschlusskonturen an
der Anhänger-Kupplung vorgesehen sein können.
Auch dann ist es vorteilhaft, wenn am Kugelkopf mehrere Formschlusskonturen
für diese Gegen-Formschlusskonturen vorgesehen sind.
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Der
Kupplungsarm besteht vorzugsweise aus einem gebogenen Flachmaterial.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Anhänger-Kupplung
für eine Anhänger zum Ankuppeln an die erfindungsgemäße
Anhängekupplung. Diese Anhänger-Kupplung hat mindestens
eine Gegen-Formschlusskontur, die mit der oder den am Kugelkopf
oder Kugelträger angeordneten Formschlusskonturen in Eingriff
bringbar ist.
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Nachfolgend
werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung
erläutert. Es zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes erstes Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Anhängekupplungssystems
mit einem schematisch dargestellten Zugfahrzeug,
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2 eine
Schnittdarstellung des Anhängekupplungssystems gemäß 1 etwa
entlang einer Linie A-A in 1,
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3 eine
Draufsicht auf eine Anhängekupplung des Anhängekupplungssystems
gemäß 1,
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4 ein
zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Anhängekupplung im seitlichen Querschnitt,
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5 eine
Vorderansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer
Anhängekupplung mit einem Drehwinkelsensor im Kugelkopf,
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6 eine
Querschnittsansicht der Anhängekupplung gemäß 5 entlang
einer Linie B-B in 5 und
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7 eine
Querschnittsansicht des Kugelkopf der Anhängekupplung gemäß 5, 6 entlang
einer Schnittlinie C-C in 6.
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Bei
einem Anhängekupplungssystem 10 gemäß 1, 2 und 3 ist
eine Anhängekupplung 11a an einem Zugfahrzeug 12 angeordnet,
beispielsweise an einem Querträger 13, der sich
im Heckbereich einer schematisch dargestellten Karosserie des Zugfahrzeugs 12 erstreckt.
Der Querträger 13 trägt einen Kupplungsarm 14a.
Der Kupplungsarm 14a ist vorliegend fest mit dem Querträger 13 verbunden.
Es wäre prinzipiell auch möglich, einen Kupplungsarm 14a einer
erfindungsgemäßen Anhängekupplung 11a lösbar,
beispielsweise steckbar, auszugestalten, was später im
Zusammenhang mit 4 noch erläutert wird.
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Auch
eine bewegliche Lagerung, insbesondere eine schwenkbewegliche und/oder
schiebebewegliche Lagerung, des Kupplungsarms bezüglich des
jeweiligen Zugfahrzeugs ist bei einer erfindungsgemäßen
Anhängekupplung möglich.
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An
dem Kupplungsarm 14a ist ein Kugelträger 15a,
an dessen oberem, freien Ende ein Kugelkopf 16a angeordnet
ist, mittels eines Drehlagers 17a drehbar gelagert. Der
Kugelträger 15a und der Kugelkopf 16a sind
vorzugsweise einstückig, beispielsweise als ein Gussteil,
Schmiedeteil oder dergleichen, ausgeführt. Jedenfalls ist
eine feste Verbindung zwischen Kugelkopf 16a und Kugelträger 15a vorhanden.
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Das
Drehlager 17a umfasst einen Stützflansch 18 am
Kugelträger 15a, der in einer Ausnehmung 19 an
der Oberseite des Kupplungsarms 14a drehbar aufgenommen
ist. Der Stützflansch 18 steht vor einem zylindrischen
Lagerabschnitt 20 des Kugelträgers 15a nach
radial außen vor und stützt sich in der Ausnehmung 19,
die einen größeren Durchmesser als eine den Lagerabschnitt 20 des
Kugelträgers 15a aufnehmende Drehaufnahme 21 hat,
ab. Somit kann die Ausnehmung 19 Vertikalkräfte
ohne Weiteres aufnehmen, während der Lagerabschnitt 20 im
Wesentlichen horizontale Kräfte aufnimmt.
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Der
Kugelträger 15a ist mit einer Sicherungsmutter 22,
die sich an der Unterseite des Kupplungsarms 14a abstützt,
unverlierbar am Kupplungsarm 14a befestigt. Die Sicherungsmutter 22 ist
auf einen Schraubabschnitt unterhalb des Lagerabschnitts 20 des
Kugelträgers 15a aufgeschraubt.
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Die
Lagereigenschaften des Drehlagers 17a können selbstverständlich
durch Kugellager, Wälzlager, Rollenlager, Gleitlager oder
dergleichen verbessert sein. Beispielhaft ist ein Kugellager 23 eingezeichnet.
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An
die Anhängekupplung 11a ist eine Anhänger-Kupplung 50a eines
Anhängers 51 ankuppelbar. Der Kugelkopf 16a ist
dann in einer Kugelaufnahme 52a eines Gehäuses 53a der
Anhänger-Kupplung 50a aufgenommen. Die Anhänger-Kupplung 50a ist beispielsweise
am vorderen, freien Ende einer Deichsel 54 des Anhängers 51 angeordnet.
Eine Klemmbacke 55, die mit Hilfe eines Betätigungshebels 56 zwischen
einer in 2 dargestellten Schließstellung,
bei der der Kugelkopf 16a durch die Klemmbacke 55 in
der Kugelaufnahme 52a gehalten wird, und einer nach unten
um eine Achse 57 geschwenkten Freigabestellung schwenkbar.
Dies ist an sich bekannt. Eine Sicherungsklinke 58, die
mit einem Anschlag 59 am Gehäuse 53a zusammenwirkt, sichert
den Betätigungshebel 56 ist der Schließstellung,
so dass sich die Anhänger-Kupplung 50a nicht unbeabsichtigt
vom Kugelkopf 16a lösen kann.
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Der
Kugelträger 15a und somit der mit diesem fest
verbundene Kugelkopf 16a ist anhand des Drehlagers 17a um
eine Hochachse 25 bezüglich des Kupplungsarms 14a und
somit bezüglich des Zugfahrzeugs 12 drehbar, was
durch einen Pfeil 26 angedeutet ist. Diese Drehbarkeit
ist insbesondere beim Rangieren, z. B. beim Rückwärtsfahren,
des Gespanns bestehend aus Zugfahrzeug 12 und Anhänger 51 vorteilhaft.
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Eine
vorteilhafte Maßnahme sieht vor, dass der Anhänger 51 bezüglich
des Kugelkopfes 16a drehfest ist. Dazu sind am Kugelkopf 16a Formschlusskonturen 30 vorgesehen,
die mit Gegen-Formschlusskonturen 60 der Anhänger-Kupplung 50a zusammenwirken.
Die Gegen-Formschlusskontur 60 ist an der Vorderseite eines
Stifts 61 vorgesehen, der in den Innenraum der Kugelaufnahme 52a vorsteht.
Der Stift 61 ist bezüglich des Gehäuses 53a beweglich
gelagert, beispielsweise in Richtung eines in 2 eingezeichneten
Doppelpfeils. Dadurch ist es möglich, die Anhänger-Kupplung 50a auch
an konventionellen, nicht erfindungsgemäßen Anhängekopplungen
anzukuppeln. Jedenfalls greift der Stift 61 in die Formschlusskontur 30 ein und
bewirkt eine Drehmitnahme. Eine erfindungsgemäße
Gegen-Formschlusskontur, beispielsweise die Gegen-Formschlusskontur 60, erstreckt
sich zweckmäßigerweise in Längsrichtung
eines jeweiligen Anhängers, beispielsweise des Anhängers 51.
Der Stift 61 ist beispielsweise an einer freien Stirnseite
des Gehäuses 53a angeordnet.
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Die
Formschlusskonturen 30 umfassen Nuten 31a, 31b,
deren Innenbreite mit der Außenbreite des Stifts 61 bzw.
des vorderen Endes des Stifts 61 korrespondiert. Die beiden
Nuten 31a, 31b erstrecken sich von einer Oberseite 32 des
Kugelkopfs 16a nach unten zu dessen Unterseite. Vorzugsweise
verbleibt jedoch am unteren Randbereich des Kugelkopfs 16a ein
bundartiger Rand 33, was den Halt in der Kugelaufnahme 52a verbessert.
An der Oberseite 32 des Kugelkopf 16a ist ferner
ein erweiteter Einfuhrabschnitt 34 vorgesehen, der sich
zwischen den beiden Nuten 31a, 31b erstreckt.
Ein Einführen des Stifts 61 in diesen Einfuhrabschnitt 34 ist
dadurch erleichtert, dass dieser breiter als die beiden Nuten 31a, 31b ist.
Durch den erweiterten Einfuhrabschnitt 34 ist es möglich,
dass der Anhänger 51 beispielsweise in einem Winkel
von etwa 10° bis 20° schräg zu den beiden
Nuten 31a, 31b auf den Kugelkopf 16a aufgesetzt
wird. Die Gegen-Formschlusskontur 60 gleitet beim Aufsetzen
der Kugelaufnahme 52a auf den Kugelkopf 16a an
einer der Einführschrägen 35 entlang,
die sich vom erweiterten Einfuhrabschnitt 34 in Richtung
der engeren Nuten 31a, 31b erstrecken.
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Die
beiden Nuten 31a, 31b erstrecken sich an einander
entgegengesetzten Vertikalseitenflächen des Kugelkopfes 16a,
so dass der Mitnehmer-Stift 61 sowohl in die eine als auch
in die andere Nut 31a, 31b einführbar
ist.
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Die
drehfeste Kupplung der Anhänger-Kupplung 50a mit
dem Kugelkopf 16a ist vorteilhaft in Zusammenwirkung mit
einer Sensoreinrichtung 40a, die einen Drehwinkelsensor 41 enthält.
Der Drehwinkelsensor 41 ist unterhalb eines Drehwinkelgebers 42 angeordnet,
beispielsweise eines Permanentmagneten 43. Der Permanentmagnet 43 ist
einer liegenden Position angeordnet, so dass sein Magnetfeld im
Wesentlichen horizontal verläuft und den unter dem Permanentmagneten 43 liegenden
Drehwinkelsensor 41, der in einer zur Hochachse 25 horizontalen
Ebene winkelsensitiv ist, durchdringt.
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Die
Sensoreinrichtung 40a umfasst zur Auswertung von Messsignalen
des Drehwinkelsensors 41 eine Auswerte- und Steuereinrichtung 44a.
Die Steuereinrichtung 44a enthält eine Kommunikationsschnittstelle 45,
beispielsweise einen CAN-Controller, zur Anbindung an ein Kommunikationsnetz 46 des
Zugfahrzeugs 12. Somit kann die Steuereinrichtung 44a beispielsweise
mit einer Fahrstabilisierungseinrichtung 47 des Zugfahrzeugs 12 und/oder mit
Rädern 49 zugeordneten Drehzahlsensoren 48 des
Zugfahrzeugs 12 kommunizieren. Beispielsweise überträgt
die Steuereinrichtung 44a eine den Drehwinkel des Anhängers 51 bezüglich
der Hochachse 25 enthaltendes Drehwinkelsignal 37 an
die Fahrstabilisierungseinrichtung 47.
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Im
ungekehrter Richtung erhält die Steuereinrichtung 44a von
der Fahrstabilisierungseinrichtung 47 oder den Drehzahlsensoren 48 Fahrinformationen 38 über
einen Fahrzustand des Zugfahrzeugs 12, beispielsweise Geradeausfahrt
oder Kurvenfahrt, um beispielsweise eine Basis-Drehwinkellage des Drehwinkelgebers 42 bezüglich
des Drehwinkelsensors 41 zu ermitteln. An sich ist diese
Maßnahme bei der erfindungsgemäßen Anhängekupplung 11a nicht notwendig,
da durch die Formschlusskonturen 30 eine definierte Drehwinkellage
des Drehwinkelgebers 42 bezüglich des Drehwinkelsensors 41 möglich ist.
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Die
Fahrinformationen 38 sind bei der Steuereinrichtung 44a auch
zu einem anderen Zweck nutzbar, insbesondere im Zusammenhang mit
den Drehwinkelsignalen 37:
Die Steuereinrichtung 44a steuert
Bremseinrichtungen 65, 66 an, die eine Drehbewegung
des Kugelkopfs 16a bzw. des Kugelträgers 15a um
die Hochachse 25 bremsen können.
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Die
Bremseinrichtung 65 ist beispielsweise eine piezoelektrische
Bremseinrichtung, die auf das Kugellager 23 oder eine sonstige
Stelle des Drehlagers 17a wirkt. Die Bremsein richtung 66 ist
eine elektromechanische Bremseinrichtung mit einem beispielsweise
zum Kugelträger 15a hin beweglichen und diesen
bremsenden Bremsglied 67. Das Bremsglied 67 ist
beispielsweise durch einen Elektromagneten, einen Elektromotor oder
dergleichen zwischen einer vom Kugelträger 15a entfernten
und einer an diesen angelegten Stellung verstellbar, was durch einen
Doppelpfeil in 2 angedeutet ist.
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Die
Steuereinrichtung 44a steuert eine jeweilige Bremskraft
der Bremseinrichtungen 65, 66, beispielsweise
in Abhängigkeit von dem Drehwinkelsignal 37 und/oder
in Anhängigkeit von den Fahrinformationen 38.
So steuert die Steuereinrichtung 44a beispielsweise eine
höhere Bremskraft an, wenn die Drehzahlsensoren 48 eine
Rückwärtsfahrt oder eine langsame Vorwärtsfahrt
des Zugfahrzeugs 12 signalisieren.
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Selbstverständlich
ist es denkbar, dass die Fahrstabilisierungseinrichtung 47 die
Bremseinrichtungen 65, 66 auch direkt ansteuert,
wofür diese, was nicht dargestellt ist, mit einer entsprechenden
Kommunikationsschnittstelle für das Kommunikationsnetz 46 ausgerüstet
sein sollten.
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Es
ist auch möglich, dass die Fahrstabilisierungseinrichtung 47 die
Bremseinrichtungen 65, 66 über die Steuereinrichtung 44a zu
einer Erhöhung oder Verringerung der jeweiligen Bremskraft
ansteuert.
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Der
Drehwinkelgeber 42 ist oberhalb des Drehwinkelsensors 41 angeordnet.
Der Drehwinkelgeber 42 ist an der unteren Stirnseite des
Kugelträgers 15a angeordnet.
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Der
Drehwinkelgeber 42 und der Drehwinkelsensor 41 sind
durch ein Schutzgehäuse 70 geschützt.
Ein oberes Gehäuseteil 71 des Schutzgehäuses 70 ist
an der Unterseite des Kupplungsarms 14 angeordnet. Mittels
ineinander greifenden Dichtungsvorsprüngen oder Hakenvorsprüngen 73 ist
ein unteres Gehäuseteil 72 mit dem oberen Gehäuseteil 71 dicht
verbunden. Ein Gehäuseboden 74, der mit dem unteren
Gehäuseteil 72 einstückig sein kann, vorliegend
aber ein separates Bauteil bildet, trägt den Drehwinkelsensor 41.
Der Gehäuseboden 74 ist mittels eines Trägers 75 am
Kupplungsarm 14a befestigt. Jedenfalls ist es vorteilhaft,
wenn die Bestandteile der Sensoreinrichtung 40a vor Umwelteinflüssen geschützt
an der Anhängekupplung 11 angeordnet sind.
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Es
versteht sich, dass die Anhängekupplung 11a teilweise
schematisch dargestellt ist. Insbesondere kann das Schutzgehäuse 70 anders,
vorzugsweise einfacher aufgebaut sein.
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Der
Drehwinkelsensor 41 und der Drehwinkelgeber 42 bei
der Anhängekupplung 11a sind nahe beieinander
angeordnet, vorliegend unmittelbar einander gegenüberliegend.
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Es
versteht sich, dass bei dem erfindungsgemäßen
Lagerkonzept für die Baueinheit von Kugelträger
und Kugelkopf auch eine alternative Anbringung zumindest für
den Drehwinkelgeber, beispielsweise den Permanentmagneten möglich
ist. So wäre es beispielsweise denkbar, an der Anhänger-Kupplung 50a einen
Drehwinkelgeber oder Permanentmagneten 42' anzuordnen,
beispielsweise am Gehäuse 53a. Durch die erfindungsgemäße
Formschluss-Drehmitnahme mittels der Formschlusskonturen 30, 60 dreht
der Drehwinkelgeber 42' bei Kurvenfahrt des Gespanns aus
Zugfahrzeug 12 und Anhänger 51 relativ
zu dem Drehwinkelsensor 41, so dass dieser eine Drehwinkellage
bezüglich der Hochachse 25 erfassen kann.
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Eine
Anhängekupplung 11b hat einen Kupplungsarm 14b mit
einem Steckende 80, das in eine Steckaufnahme 82 einer
fahrzeugfest am Zugfahrzeug 12 angeordneten, beispielsweise
am Querträger 13 befestigten Halterung 81 einsteckbar
ist und mittels nicht dargestellter Formschlusskonturen an der Steckaufnahme 82 verriegelbar
ist. Somit ist der Kupplungsarm 14b von der Halterung 81 bei
Nichtgebrauch entfernbar. Am oberen, freien Ende des Kupplungsarms 14b ist
eine Drehlagerung 17b für einen Kugelträger 15b vorgesehen,
an dem ein Kugelkopf 16b angeordnet ist. Somit ist der
Kugelkopf 16b drehbar bezüglich der Hochachse 25.
Der Kugelkopf 16b steht nach oben vor den Kupplungsarm 14b vor.
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Im
Kugelkopf 16b und am freien Ende des Kupplungsarms 14b sind
Ausnehmungen 83, 84 vorgesehen, in denen ein Drehwinkelgeber 42 und
ein Drehwinkelsensor 41 aufgenommen sind. Der Drehwinkelgeber 42 ist
oberhalb des Drehwinkelsensors 41 angeordnet, so dass der
Drehwinkelsensor 41 vom Magnetfeld des Drehwinkelgebers 42 durchdrungen
ist. Der Drehwinkelsensor 41 bildet einen Bestandteil einer
Sensoreinrichtung 40b, die eine Drehung des Kugelkopf 16b bezüglich
des Kupplungsarms 14b um die Hochachse 25 ermittelt
und an ein Bordnetz 86 des Zugfahrzeugs 12 meldet.
Beispielsweise ist die Sensoreinrichtung 40b über
eine Leitung 85, die zu einer Anhänge-Steckdose 87 zur Stromversorgung
des in 4 nicht dargestellten Anhängers verbunden,
die ihrerseits an das Bordnetz 86 angeschlossen ist. Die
Steckdose 87 enthält Steckkontakte zum Einstecken
eines anhängerseitigen Steckers.
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Dem
Drehlager 17b ist eine Bremseinrichtung 68 zugeordnet,
beispielsweise eine piezo-elektrische Bremseinrichtung, die eine
Drehung des Kugelkopf 16b um die Hochachse 25 in
Abhängigkeit von einem Stellsignal bremst.
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Die
Sensoreinrichtung 40b enthält die Bremseinrichtung 68 vorzugsweise
integral. Somit bildet die Sensoreinrichtung 40b eine integrierte
Steuereinrichtung 44b für die Bremseinrichtung 68.
Abhängig beispielsweise von einer Drehwinkeländerungsgeschwindigkeit
eines Drehwinkels, den der Drehwinkelsensor 41 erfasst,
vergrößert oder verkleinert die Steuereinrichtung 44b die
Bremskraft der Bremseinrichtung 68, wobei sie beispielsweise
bei schnellen Drehwinkeländerungen eine höhere
Bremskraft zur Gespannstabilisierung einstellt. Beim Rangieren treten
zwar größere Drehwinkel auf, dies aber mit geringerer
Drehwinkeländerungsgeschwindigkeit. Somit stellt die Steuereinrichtung 44b eine
kleinere Bremskraft an der Bremseinrichtung 68 ein.
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Die
beiden Ausnehmungen 83, 84 fluchten miteinander.
Die untere Ausnehmung 84 bildet einen Kanal, aus dem die
Anschlussleitung 85 herausgeführt ist. Beim Ausführungsbeispiel
verlaufen die beiden Ausnehmungen 83, 84 im Wesentlichen
vertikal. Die Leitung 85 tritt unterhalb des Kugelkopfes 16b aus
dem Kupplungsarm 14b nach unten aus.
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Es
versteht sich, dass eine alternative Kabelführung ebenfalls
denkbar ist. So könnte beispielsweise ein entlang einem
Halsabschnitt 89 verlaufender, in Richtung des Zugfahrzeugs 12 führender
Kanal 90 vorgesehen sein, so dass der Kabelaustritt für die
Leitung 85 näher beim Zugfahrzeug ist.
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Bei
der Anhängekupplung 11b könnte alternativ
auch beispielsweise vorgesehen sein, dass der Drehwinkelgeber 42 nicht
im Kugelkopf 16b angeordnet ist, sondern in einer Anhänger-Kupplung 50b.
In einem Gehäuse 53b der Anhänger-Kupplung 50b, die
einen Kugelaufnahme 52b zur Ankupplung an den Kugelkopf 16b bereitstellt,
ist beispielsweise oberseitig ein Drehwinkelgeber 42',
z. B. ein Permanentmagnet, angeordnet.
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Ein
Kupplungsarm 114 einer Anhängekupplung 100 gemäß 5 hat
ein Steckende 180 zum Einstecken in eine an einem Zugfahrzeug
befestigte, beispielsweise an einem Querträger angeschweißte oder
angeschraubte, Halterung 181. Die Halterung 181 weist
eine nach unten offene Steckaufnahme 182 zur Aufnahme des
Steckendes 180 auf. Das Steckende 180 kann mit
nicht dargestellten Formschlusselementen, z. B. Kugeln, Bolzen oder
dergleichen, in der Steckaufnahme 182 formschlüssig
festgelegt werden.
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Von
dem Steckende 180 weg erstreckt sich ein Halsabschnitt 189 des
Kupplungsarms 114, dessen vorderes, freies Ende nach oben
gebogen ist. An diesem freien Ende ist eine Aufnahme 130 für
einen Kugelträger 115 angeordnet, der fest mit
einem Ku gelkopf 116 der Anhängekupplung 100 verbunden, zweckmäßigerweise
einstückig ist. Ein unterer Abschnitt des Kugelträgers 115 weist
beispielsweise ein Außengewinde auf, das in ein Innengewinde
an der Aufnahme 130 angeschraubt ist. Es versteht sich, dass
auch eine Schweißverbindung zwischen dem Kugelträger 115 und
dem Kupplungsarm 114 prinzipiell möglich ist.
Vorzugsweise besteht der Kugelkopf 116 aus einem nicht-magnetischen
Material, beispielsweise Aluminium, während der Kupplungsarm 114 durchaus
auch aus magnetischen Material, beispielsweise Stahl, bestehen kann.
Allerdings ist es prinzipiell auch denkbar, dass der selbst der
Kugelkopf 116 aus magnetischem Material ist.
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Am
Kugelkopf 116 ist eine Sensoreinrichtung 140 angeordnet,
die mit einem Drehwinkelgeber 142 an einer Kugelaufnahme 152 einer
Anhänger-Kupplung 150 zusammenwirkt.
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Die
Sensoreinrichtung 140 umfasst einen Drehwinkelsensor 141,
der an einer vom Zugfahrzeug 12 abgewandten Seite des Kugelkopfs 116 angeordnet
ist.
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Zur
Halterung des Drehwinkelsensors 141 ist ein innovatives
Konzept vorgesehen. Der Drehwinkelsensor 141 ist in einer
Haltespange 154 aufgenommen, die in eine Nut 131 am
Außenumfang des Kugelkopfs 116 eingesetzt ist.
Die Haltespange 154 besteht vorteilhaft aus Kunststoff
und schützt den Drehwinkelsensor 141.
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Die
Nut 131 erstreckt sich über mehr als die Hälfte
des Außenumfangs des Kugelkopf 116 und ist so
tief, dass die Haltespange 154 und jedenfalls der Drehwinkelsensor 151 im
in die Nut 131 eingebauten Zustand nicht vor eine Außenoberfläche
des Kugelkopfs 116 vorsehen. Somit ist der Drehwinkelsensor 141 geschützt.
Vorzugsweise besteht die Haltestange 154 aus einem Kunststoffmaterial,
das den Drehwinkelsensor 141, beispielsweise einen AMR
oder GMR Sensor, vor Umwelteinflüssen schützt.
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An
den jeweiligen freien Enden der Haltespange 154 sind Rastvorsprünge 155 vorgesehen, die
in korrespondierende Rastaufnahmen 132 an den beiden Längsendbereichen
der Nut 131 eingreifen. Dadurch ist ein sicherer Halt der
Haltespange 154 in der Nut 131 gewährleistet.
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Ein
Verkleben der Haltespange 154 in der Nut 131 ist
vorteilhaft.
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Der
Drehwinkelsensor 141 ist mittels Anschlussleitungen 143, 144 an
ein nicht weiter dargestelltes Bordnetz des Zugfahrzeugs anschließbar. Die
Anschlussleitungen 143, 144 verlaufen in Spangenarmen 156 der
Haltespange 154 bis zu den Rastvor sprüngen 155 an
deren Enden und sind dann durch Radialkanäle 168 des
Kugelkopf 116 nach radial innen bis zu einem Kanal 183 geführt.
Der Kanal 183 führt etwa im Zentrum des Kugelkopf 160 in Richtung
des Kupplungsarms 114 und erstreckt sich auch durch den
Kugelträger 115 hindurch.
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Der
Kanal 183 fluchtet ferner mit einem Kanal 184 im
Kupplungsarm 114. Die beiden Anschlussleitungen 143, 144 treten
an einer Austrittsöffnung 187 aus dem Kupplungsarm 114 aus
und können von dort beispielsweise mit einer Anhängesteckdose oder
dergleichen verbunden werden. Auch an unmittelbarer Anschluss an
das Bordnetz des Zugfahrzeugs ist möglich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10334000
A1 [0002, 0006]