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Die Erfindung betrifft ein Schwenkmodul für eine Anhängerkupplung, mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse bewegbar gelagerten Gelenkzapfen, in dem ein sich in einer Längsrichtung erstreckendes Loch vorgesehen ist, einem in dem Loch einliegenden und in Längsrichtung verschiebbar geführten Sperrbolzen und wenigstens einem in dem Gelenkzapfen vorgesehenen, in das Loch einmündenden, zum Gehäuse hin offenen und in einer schräg oder quer zur Längsrichtung ausgerichteten Führungsrichtung verlaufenden Führungskanal, in dem ein in der Führungsrichtung verschiebbar geführter Führungsstift einliegt, der durch Verschieben des Sperrbolzens in eine in dem Gehäuse vorgesehene Arretierungsausnehmung einrückbar ist, wobei der Führungsstift aus wenigstens zwei, relativ zueinander bewegbaren Führungsstiftteilen besteht, die derart miteinander gekoppelt sind, dass sie durch eine Druckbeaufschlagung des Führungsstifts in Führungsrichtung gegen die Wandung des Führungskanals verklemmbar sind.
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Die
DE 196 13 428 A1 beschreibt eine Anhängevorrichtung, die aus einem am Heck des Fahrzeuges festen Aufnahmeteil und aus einem mit einer Kupplungskugel versehenen Kugelhals besteht, der in das Aufnahmeteil einsetzbar ist, sodass bei dem Einsetzvorgang, ausgelöst durch ein Auslöseglied, ein in dem Kugelhals angeordneter Verriegelungsbolzen durch Federkraft mit einer Kugel eine lösbare Verriegelung zwischen dem Kugelhals und dem Aufnahmeteil herstellt. Dabei liegt die zum Verriegeln dienende einzige Kugel, die in einer Querbohrung durch den Kugelhals einliegt, im Verriegelungszustand mit ihrer Mitte außermittig zu der Mitte der Kugelpfanne im Aufnahmeteil.
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Die
DE 103 36 445 A1 offenbart eine Anhängerkupplung für Kraftfahrzeuge, umfassend eine fahrzeugfest angeordnete, von einem Antrieb unter Zwischenschaltung eines Umlaufrädergetriebes aus einer verriegelten Ruhestellung in eine verriegelte Betriebsstellung und umgekehrt schwenkbar gelagerte Kugelstange, die an ihrem freien, vom Kugelstangenlagerkopf entfernten Ende eine Kupplungskugel trägt, wobei der Kugelstange zum Festlegen bzw. Freigeben der Verriegelung ein im Bereich des Kugelstangenlagerkopfes mit radial ein- und ausrückbaren Rastmitteln zusammenwirkender, axial verstellbarer, gegen ein anstehendes Kraftelement zurückstellbarer Sperrbolzen zugeordnet ist. Der Sperrbolzen ist über das Umlaufrädergetriebe mit dem Antrieb verbunden und an seinem dem Antrieb zugewandten Ende mit einem die rotatorische Bewegung des Umlaufrädergetriebes in eine translatorische Ausrückbewegung des Sperrbolzens umwandelndes Hubsteuerungsmittel ausgebildet. Dem Sperrbolzen sind in zwei im Abstand parallel voneinander vorgesehenen Radialebenen gegenläufig wirkende Rastmittel zugeordnet.
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Die nachveröffentlichte
DE 10 2008 018 739 A1 offenbart eine fahrzeugseitige Kupplungsbaugruppe einer Anhängerkupplung für Fahrzeuge, umfassend ein fahrzeugfestes Halteteil, einen Kupplungsarm, der an einem freien Ende ein Kupplungselement zum lösbaren Befestigen eines Anhängers aufweist, ein Kugelgelenk, dass aus einem Gelenkzapfen mit einem Kugelkopf und einem Gelenkgehäuse, dass den Kugelkopf aufnimmt, gebildet ist, wobei das Halteteil und der Kupplungsarm durch das Kugelgelenk schwenkbar verbunden sind, ein in dem Kugelkopf vorgesehenes Betätigungselement und zumindest einen in dem seitlichen Kanal des Kugelkopfes geführten Verriegelungskörper, der in einer Verriegelungsstellung der Kupplungsbaugruppe in eine Verriegelungstasche des Gelenkgehäuses eingreift, um den Kupplungsarm bzgl. des Halteteils zu arretieren. Das Betätigungselement steht mit dem Verriegelungskörper über ein Zwischenelement in Verbindung, welches in dem Kanal geführt und in der Verriegelungsstellung der Kupplungsbaugruppe quer zur Längsrichtung des Kanals elastisch verformt ist.
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Die
DE 103 54 753 A1 offenbart eine Anhängerkupplung für Kraftfahrzeuge, umfassend eine fahrzeugfest angeordnete, schwenkbar sowie axialverschieblich gelagerte Kugelstange, die an ihrem freien Ende eine Kupplungskugel trägt und sowohl in ihrer Ruhelage als auch in ihrer Betriebslage über in Eingriff bringbare Formschlusskonturen einerseits eines Kugelstangenlagerkopfes und andererseits eines diesem gegenüberliegendem Bauteiles drehfest festlegbar ist, wobei der Kugelstangenlagerkopf auf einem beim Schwenken der Kugelstange von der einen in die andere Endlage Bewegungen um einen sich im Raum verändernden Punkt bewirkendes Taumellager mit einer Bahnsteuerung des Kugelstangenlagerkopfes angeordnet ist. Die Verriegelung umfasst einen in der Hohlwelle geführten, gegen ein anstehendes Kraftelement über ein von außen betätigbares Druck- oder Zugmittel zurückstellbaren Sperrbolzen und mit diesem zusammenwirkende, in Radialborungen der Hohlwelle angeordnete, ein- und ausrückbare Rastmittel, z. B. Kugeln, Stifte oder dergleichen.
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Die
DE 10 2007 029 051 A1 zeigt eine Anhängerkupplung für Kraftfahrzeuge, mit einer fahrzeugfest angeordneten schwenkbar gelagerten Kugelstange, die an ihrem freien Ende eine Kupplungskugel trägt und zumindest in ihrer Betriebslage über in Eingriff bringbare Formschlusskonturen eines Kugelstangenlagerkopfes und andererseits eines diesem gegenüberliegenden Bauteiles drehfest festlegbar ist, wobei der Kugelstangenlagerkopf und das diesem gegenüberliegende Bauteil den Gelenkkopf und die Gelenkpfanne eines Kugelgelenkes bilden und zwischen Gelenkkopf und Gelenkpfanne eine Bahnsteuerung des Kugelstangenlagerkopfes angeordnet ist, die beim Schwenken der Kugelstange von der Betriebslage in die Ruhelage eine Veränderung der Lage der Schwenkachse bewirkt. An dem Gelenkkopf des Kugelgelenks setzt ein Hohlbauteil an, dessen Höhlung sich bis in den Gelenkkopf des Kugelgelenks erstreckt, wobei in der Höhlung eine axial unmittelbar auf die Formschlusskonturen wirkende Verriegelung zum in Eingriff bringende Formschlusskonturen angeordnet ist. Die Verriegelung umfasst einen in der Höhlung geführten, gegen ein anstehendes Kraftelement über ein von außen betätigbares Betätigungsorgan zurückstellbaren Sperrbolzen, der mit in radialverlaufenden Durchgängen des Gelenkkopfs angeordneten, in Kalotten ein- und ausrückbaren Kugeln zusammenwirkt, wobei die Kalotten in der Gelenkpfanne angeordnet sind.
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Insbesondere ist es bei einem Schwenkmodul für eine Anhängerkupplung vorgesehen, mit einem Sperrbolzen, der zentrisch durch einen Kugelzapfen verläuft, drei Führungsstifte mit einer Federkraft zu beaufschlagen, um diese durch Ausnehmungen einer Kugelschale hindurch gegen Druckstücke im Gehäuseinnenbereich zu verspannen. Somit wird die Betriebsstellung des Moduls arretiert. Zum Wegschwenken des Kugelzapfens in eine Ruhestellung gleiten die Führungsstifte nach innen, da die auf den Sperrbolzen wirkende Federkraft weggenommen wird. Die Arretierung ist auch bei eintretendem Verschleiß spielfrei, da die Federkraft den Sperrbolzen über schräge Flächen nachstellen kann, die an diesem vorgesehen sind. Stellt sich aber ein Verschleiß an den Führungsstiften und/oder an den Führungskanälen im Kugelzapfen ein oder ist schon von vornherein eine „unglückliche” Toleranzpaarung vorhanden, so kann es zu einem Spiel und somit zu Klappergeräuschen zwischen den Führungsstiften und dem Kugelzapfen kommen.
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Bei derzeitigen Lösungen mit einfachen Führungsstiften oder mit einem Kugelpaar zur Arretierung des Moduls gelingt es nur mit sehr hohen Genauigkeiten (z. B. Toleranz zwischen Führungsstift und Führungskanal sowie sämtlichen Lagetoleranzen), das Gesamtsystem spielfrei zu halten. Der Ausdruck „spielfrei” ist hierbei im Sinne eines geringen, anfänglich nicht wahrnehmbaren Spiels zu verstehen, da es aufgrund von einsetzendem Verschleiß über die Einsatzdauer nicht möglich sein wird, eine Spielfreiheit zu gewährleiten. Somit können verschleißbedingte Geräuschentwicklungen auftreten, die zu Kundenbeanstandungen Anlass geben.
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Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Schwenkmodul der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass ein Klappern des Führungsstifts im arretierten Zustand des Moduls vermieden werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Schwenkmodul nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gegeben.
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Das erfindungsgemäße Schwenkmodul für eine Anhängerkupplung weist ein Gehäuse, einen in dem Gehäuse bewegbar, vorzugsweise schwenkbar und/oder drehbar, gelagerten Gelenkzapfen, in dem ein sich in einer Längsrichtung erstreckendes Loch vorgesehen ist, einen in dem Loch einliegenden und in Längsrichtung verschiebbar geführten Sperrbolzen und wenigstens einen in dem Gelenkzapfen vorgesehenen, in das Loch einmündenden, zum Gehäuse hin offenen und in einer schräg oder quer zur Längsrichtung ausgerichteten Führungsrichtung verlaufenden Führungskanal auf, in dem ein in der Führungsrichtung verschiebbar geführter Führungsstift einliegt, der durch Verschieben des Sperrbolzens in eine in dem Gehäuse vorgesehene Arretierungsausnehmung einrückbar ist, die durch einen in dem Gehäuse fixierten Arretierungseinsatz gebildet ist, wobei der Führungsstift aus wenigstens zwei, relativ zueinander bewegbaren Führungsstiftteilen besteht, die über wenigstens ein an zumindest einem der Führungsstiftteile vorgesehene und schräg zur Führungsrichtung ausgerichtete Kontaktfläche derart miteinander gekoppelt sind, dass sie durch eine Druckbeaufschlagung des Führungsstifts in Führungsrichtung gegen die Wandung des Führungskanals verklemmbar sind.
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Durch das Verklemmen der Führungsstiftteile gegen die Wandung des Führungskanals wird im arretierten Zustand des Schwenkmoduls, in dem der Führungsstift mit einem Druck in Führungsrichtung beaufschlagt ist, ein Klappergeräusch verhindert, da der Führungsstift sich nicht mehr quer zur Führungsrichtung in dem Führungskanal bewegen kann.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen den Führungsstiftteilen ein oder wenigstens ein im Führungskanal angeordnetes Zwischenelement angeordnet, welches durch Zusammendrücken der Führungsstiftteile gegen die Wandung des Führungskanals druckbar ist. Bei einer Druckbeaufschlagung des Führungsstifts in Führungsrichtung werden die Führungsstiftteile zusammengedrückt und drücken das Zwischenelement gegen die Wandung des Führungskanals. Dabei werden die Führungsstiftteile mittels des Zwischenelements insbesondere quer zur Führungsrichtung gegenüber der Wandung des Führungskanals verklemmt. Dies ist z. B. dadurch realisierbar, dass die aneinander angrenzenden Flächen von Zwischenelement und Führungsstiftteilen in geeigneter Weise ausgebildet sind, vorzugsweise gekrümmt, angefast und/oder schräg zur Führungsrichtung ausgerichtet. Eine Bewegung der Führungsstiftteile und des Zwischenelements quer zur Führungsrichtung kann durch das Verklemmen vermieden und das Entstehen eines Klappergeräuschs verhindert werden. Das Zwischenelement kann an den Führungsstiftteilen befestigt sein, sodass der Führungsstift eine bauliche Einheit bildet. Alternativ können die Führungsstiftteile und das Zwischenelement lediglich aneinander anliegen und/oder zusammengesteckt sein.
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Das Zwischenelement kann ein- oder mehrteilig ausgebildet sein. Bevorzugt ist das Zwischenelement ringförmig, vorzugsweise als einfach oder mehrfach geschlitzter Ring, ausgebildet. Ein mehrfach geschlitzter Ring ist insbesondere aus mehreren Teilringen zusammengesetzt, sodass ein zweifach geschlitzter Ring z. B. zwei Halbringe umfasst. Alternativ kann das Zwischenelement aber auch als geschlossener Ring ausgebildet sein.
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Bevorzugt ist das Zwischenelement in radialer Richtung verschiebbar und/oder aufweitbar, wobei unter „radial” insbesondere eine Richtung quer oder radial zur Führungsrichtung zu verstehen ist. Gemäß einer ersten Variante ist das Zwischenelement elastisch ausgebildet, insbesondere in radialer Richtung elastisch aufweitbar. Die erste Variante ist bevorzugt, wenn das Zwischenelement einteilig ausgebildet ist. Gemäß einer zweiten Variante ist das Zwischenelement steif ausgebildet. Die zweite Variante ist bevorzugt, wenn das Zwischenelement mehrteilig ausgebildet ist.
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Das Zwischenelement kann aus Elastomerwerkstoff oder Kunststoff bestehen. Bevorzugt besteht das Zwischenelement aber aus Metall, insbesondere aus Stahl oder Federstahl. Somit können auch große Belastungen auf das Zwischenelement einwirken, ohne es zu zerstören.
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Gemäß der Erfindung weist einer oder zumindest einer der Führungsstiftteile wenigstens eine schräg oder alternativ gekrümmt zur Führungsrichtung ausgerichtete Kontaktfläche auf, über welche die beiden Führungsstiftteile, z. B. unmittelbar oder unter Zwischenschaltung des Zwischenelements, miteinander gekoppelt sind. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung liegen die beiden Führungsstiftteile über die Kontaktfläche unmittelbar aneinander an. Wird der Führungsstift in Führungsrichtung mit einem Druck beaufschlagt, werden die Führungsstiftteile aufgrund der gekrümmten oder schrägen Kontaktfläche in einander entgegensetzte Richtungen quer zur Führungsrichtung bewegt und drücken somit gegen die Wandung des Führungskanals. In diesem Sinne werden die Führungsstiftteile gegen die Wandung des Führungskanals verklemmt, sodass eine Bewegung derselben quer zur Führungsrichtung in dem Führungskanal verhindert ist und das Entstehen von Klappergeräuschen unterbunden wird.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung weist ein anderer der Führungsstiftteile eine Kugelfläche auf, die an der Kontaktfläche, z. B. unmittelbar oder unter Zwischenschaltung des Zwischenelements, anliegt. Bevorzugt ist in diesem Fall der andere Führungsstiftteil als Kugel ausgebildet. Bezüglich der Anordnung der Führungsstiftteile in Führungsrichtung kann die Kugel sowohl innen als auch außen im Führungskanal angeordnet sein. „Innen” bedeutet in diesem Fall, dem Sperrbolzen zugewandt, und „außen” bedeutet in diesem Fall dem Sperrbolzen abgewandt.
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Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung weist ein anderer der Führungsstiftteile wenigstens eine gekrümmt oder schräg zur Führungsrichtung ausgerichtete Kontaktfläche auf, wobei die beiden Führungsstiftteile über die gekrümmten oder schrägen Kontaktflächen, z. B. unmittelbar oder unter Zwischenschaltung des Zwischenelements, miteinander gekoppelt sind. Gemäß einer ersten Alternative verlaufen die Kontaktflächen parallel zueinander und liegen insbesondere unmittelbar aneinander an.
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Gemäß einer zweiten Alternative sind die Kontaktflächen einander entgegensetzt geneigt und über das Zwischenelement miteinander gekoppelt. Die Kontaktflächen sind insbesondere derart gekrümmt oder geneigt, dass der Abstand zwischen ihnen in radialer Richtung, d. h. mit abnehmendem Abstand zur Wandung, zunimmt. Bei einer Druckbeaufschlagung des Führungsstifts in Führungsrichtung werden die Führungsstiftteile zusammengedrückt und drücken dabei das Zwischenelement gegen die Wandung des Führungskanals. Aufgrund der gekrümmten und/oder schrägen Kontaktflächen, an denen das Zwischenelement angrenzt, werden auch die Führungsstiftteile mittels des Zwischenelements quer zur Führungsrichtung gegenüber der Wandung des Führungskanals verklemmt. Eine Bewegung der Führungsstiftteile und des Zwischenelements quer zur Führungsrichtung kann somit vermieden und das Entstehen eines Klappergeräuschs verhindert werden.
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Die Führungsstiftteile greifen bevorzugt ineinander. Insbesondere umfasst einer der Führungsstiftteile einen dem anderen Führungsstiftteil zugewandten und mit einem reduzierten Durchmesser versehenen Eingriffsbereich, auf dem das oder das wenigstens eine Zwischenelement, welches hier insbesondere ringförmig ausgebildet ist, sitzt und der in eine in dem anderen Führungsstiftteil vorgesehene Eingriffsausnehmung in Führungsrichtung verschiebbar eingreift. Hierdurch wird eine sehr kompakte und stabile Ausgestaltung des Führungsstifts erzielt.
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Die Führungsstiftteile sind bevorzugt als Rotationskörper ausgebildet, deren Rotationsachse insbesondere in Führungsrichtung verläuft. Beispielsweise ist zumindest der in Führungsrichtung außen liegende Führungsstiftteil mit einer schräg zur Führungsrichtung ausgerichteten Kontaktfläche versehen. Es ist aber auch möglich, dass zumindest der in Führungsrichtung innen liegende Führungsstiftteil mit einer schräg zur Führungsrichtung ausgerichteten Kontaktfläche versehen ist. Die Führungsstiftteile bestehen bevorzugt aus Metall, insbesondere als Stahl.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung steht der Sperrbolzen über eine schräg zur Längsrichtung ausgerichtete Arbeitsfläche mit dem Führungsstift in Kontakt, sodass eine Bewegung des Sperrbolzens in Längsrichtung in eine Bewegung des Führungsstifts in Führungsrichtung umsetzbar ist. Insbesondere ist der Sperrbolzen mittels einer Feder gegen den Führungsstift spannbar. Durch die Feder wird erreicht, dass bei einem Verschleiß des Sperrbolzens und/oder des Führungsstifts stets ein Kontakt zwischen dem Sperrbolzen und dem Führungsstift über die Arbeitsfläche sichergestellt ist. Im arretierten Zustand drückt somit der Sperrbolzen stets gegen den Führungsstift und beaufschlagt diesen mit einem Druck in Führungsrichtung. Bevorzugt ist die Arbeitsfläche an dem Sperrbolzen vorgesehen und liegt an einem dem Sperrbolzen zugewandten Endbereich des Führungsstifts an. Insbesondere ist die Arbeitsfläche durch eine konische Mantelfläche des Sperrbolzens gebildet.
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Die Arretierungsausnehmung ist insbesondere in der dem Gelenkzapfen zugewandten Innenwandung des Gehäuses vorgesehen und z. B. ein Loch. Bevorzugt ist die Arretierungsausnehmung mulden- oder kalottenförmig.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sitzt in der Arretierungsausnehmung ein Druckelement, gegen dessen Druckkraft der Führungsstift in die Arretierungsausnehmung einschiebbar ist. Bevorzugt umfasst das Druckelement einen federbelasteten oder federnd gelagerten Druckstift, sodass die Druckkraft durch eine Feder aufgebracht wird. Das Druckelement dient insbesondere dazu, den Führungsstift aus der Arretierungsausnehmung herauszuschieben, wenn der Sperrbolzen eine Bewegung des Führungselements in Richtung des Lochs freigibt. Das Druckelement trägt somit dazu bei, das Schwenkmodul aus dem arretierten Zustand heraus sicher in einen schwenkbaren Zustand überführen zu können.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Gelenkzapfen ein eine Gelenkkugel umfassender Kugelzapfen, der mit seiner Gelenkkugel in dem Gehäuse bewegbar, vorzugsweise schwenkbar und/oder drehbar, gelagert ist und sich durch eine Zapfenöffnung des Gehäuses hindurch aus diesem heraus erstreckt. Der wenigstens eine Führungskanal ist insbesondere in der Gelenkkugel vorgesehen. Die Gelenkkugel ist vorzugsweise unter Zwischenschaltung einer Kugelschale in dem Gehäuse gelagert. Im Bereich der Arretierungsausnehmung ist die Kugelschale insbesondere mit einem Durchgang versehen, durch welchen hindurch der Führungsstift in die Arretierungsausnehmung einrückbar ist.
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Bevorzugt ist der Führungsstift durch Verschieben des Sperrbolzens derart in die Arretierungsausnehmung einrückbar, dass der Führungsstift sowohl in den Führungskanal als auch in die Arretierungsausnehmung eingreift. Hierdurch ist der Gelenkzapfen formschlüssig in dem Gehäuse arretierbar.
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Vorzugsweise sind mehrere, in das Loch einmündende, zum Gehäuse hin offene und jeweils in einer schräg oder quer zur Längsrichtung ausgerichteten Führungsrichtung verlaufende Führungskanäle in dem Gelenkzapfen vorgesehen, in denen jeweils ein in der jeweiligen Führungsrichtung verschiebbar geführter Führungsstift einliegt, der durch Verschieben des Sperrbolzens in eine in dem jeweiligen Führungsstift zugeordnete und in dem Gehäuse vorgesehene Arretierungsausnehmung einschiebbar ist. Jeder der Führungsstifte besteht insbesondere aus wenigstens zwei, relativ zueinander bewegbaren Führungsstiftteilen, die derart miteinander gekoppelt sind, dass sie durch eine Druckbeaufschlagung des Führungsstifts in der jeweiligen Führungsrichtung gegen die Wandung des jeweiligen Führungskanals verklemmbar sind. Dabei ist jeder der Führungsstifte in erfindungsgemäßer Weise weiterbildbar.
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An dem Gehäuse ist bevorzugt eine Kugelkopfstange befestigt, die an ihrem freien Ende einen Kugelkopf aufweist, der mit einem Kupplungsschloss eines Anhängerfahrzeugs kuppelbar ist. Ferner ist der Gelenkzapfen bevorzugt am Fahrzeugaufbau eines Kraftfahrzeugs befestigt, insbesondere an einem hinteren Querträger. des Kraftfahrzeugs. Alternativ können aber auch das Gehäuse an dem Fahrzeugaufbau oder Querträger des Kraftfahrzeugs befestigt und der Gelenkzapfen mit der Kugelkopfstange fest verbunden sein. Die Kugelkopfstange ist vorzugsweise gekrümmt ausgebildet.
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Durch die Erfindung ist es möglich, bei dem gegebenen Wirkprinzip, wonach die zentral angeordnete Feder (Zentralfeder) unter Zwischenschaltung des Sperrbolzens die Führungsstifte mit Nachstellmöglichkeit nach außen drückt, die Führungsstifte in den Führungskanälen des Kugelzapfens über die gesamte Lebensdauer des Schwenkmoduls spielfrei zu halten. Kipp- und Drehbewegungen zwischen dem Gelenkzapfen und den Führungsstiften sind somit verhinderbar. Der Spielausgleich wird insbesondere dadurch erreicht, dass jeder der Führungsstifte zweiteilig ausgeführt ist. Die beiden Führungsstiftteile jedes Führungsstifts sind vorzugsweise rotationssymmetrisch ausgebildet, greifen insbesondere ineinander und sind vorzugsweise relativ zueinander in der jeweiligen Führungsrichtung verschiebbar. Die Kraft der Zentralfeder, die über die schräge Arbeitsfläche des Sperrbolzens in die Führungsstifte eingeleitet wird, bewirkt sowohl ein Zusammendrücken der zweigeteilten Führungsstifte als auch die gewünschte Verspannung gegen die und/oder das in das Gehäuse eingebrachte Arretierungsausnehmung bzw. Druckelement zur Verriegelung des Gelenkzapfens in dem Gehäuse.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind an den Führungsstiftteilen jedes Führungsstifts einander zugewandte Schrägen (Kontaktflächen) vorgesehen, die insbesondere einander entgegengesetzt geneigt und vorzugsweise ringförmig sind. Durch die im arretierten Zustand ständig wirkende Kraft in der jeweiligen Führungsrichtung werden die Kontaktflächen gegeneinander gespannt, sodass das dazwischenliegende, ringförmige Zwischenelement gegen die Wandung des jeweiligen Führungskanals gedrückt wird, welches insbesondere bezüglich seines Außendurchmessers aufweitbar ist. Je nach Einbausituation des Schwenkmoduls (Kräfte, Temperaturen, Lebensdauererwartung und Kosten etc.), ist es möglich, das Zwischenelement z. B. aus einem Elastomerwerkstoff oder aus Stahl, wie z. B. gehärtetem Federstahl, herzustellen. Das Zwischenelement kann mindestens einfach längs geschlitzt sein, insbesondere wenn es aus Stahl besteht.
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Durch Anpressen des Zwischenelements an die Wandung des jeweiligen Führungskanals des Kugelzapfens wird der gesamte Führungsstift und somit der Zapfen wirksam verklemmt. Solange die Kraft der Zentralfeder den Sperrbolzen über die vorhandene Arbeitsfläche nachstellen kann, sind alle Freiheitsgrade der Kugel spielfrei verriegelt. Für die Zeit der Lebensdauer des Schwenkmoduls bleibt dieses daher spiel- und geräuschfrei. Für Kunden gibt es somit keine wahrnehmbaren Anzeichen eines Verschleißes.
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Durch die Erfindung ist es möglich, das Schwenkmodul in allen Freiheitsgraden spielfrei zu halten, insbesondere bei Verschleiß von Elementen nachzustellen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
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1 einen Querschnitt durch ein Schwenkmodul gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung im arretierten Zustand,
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2 eine Draufsicht auf das aus 1 ersichtliche Zwischenelement,
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3 eine teilweise Schnittansicht des Schwenkmoduls gemäß der ersten Ausführungsform in einem teilweise gelösten Zustand,
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4 eine Draufsicht auf das Zwischenelement gemäß 3,
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5 eine teilweise Schnittansicht des Schwenkmoduls gemäß der ersten Ausführungsform im gelösten Zustand,
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6 eine Draufsicht auf das Zwischenelement gemäß 5,
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7 eine teilweise Schnittansicht eines Schwenkmoduls gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung im arretierten Zustand,
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8 eine Schnittansicht eines Schwenkmoduls gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung im arretierten Zustand,
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9 eine Schnittansicht eines Schwenkmoduls gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung im arretierten Zustand und
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10 eine Draufsicht auf ein alternatives Zwischenelement.
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Aus 1 ist eine Schnittansicht eines Schwenkmoduls 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ersichtlich, wobei ein einen Zapfen 2 und eine Gelenkkugel 3 umfassender Kugelzapfen 4 bewegbar in einem Gehäuse 5 unter Zwischenschaltung einer Kugelschale 6 gelagert ist. Das Gehäuse 5 ist mit einem Verschlussring 7 verschlossen, der die Kugelschale 6 und den Kugelzapfen in dem Gehäuse 5 fixiert und dem Gehäuse zugerechnet wird. Der Kugelzapfen 4 erstreckt sich durch eine von dem Verschlussring 7 umringte Zapfenöffnung 34 hindurch aus dem Gehäuse 5 heraus. In dem Gehäuse 5 ist ein Führungsbolzen 8 gelagert, an dem die Gelenkkugel 3 mit einer dem Zapfen 2 abgewandten Stirnseite anliegt. Der Führungsbolzen 8 legt zusammen mit der Stirnseite der Gelenkkugel 3 eine Bewegungsbahn für den Kugelzapfen 4 relativ zu dem Gehäuse 5 fest.
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In einer Längsrichtung 9 erstreckt sich ein Loch 10 durch den Kugelzapfen 4 hindurch, in dem ein Sperrbolzen 11 einliegt und in Längsrichtung 9 verschiebbar geführt ist. Ferner ist ein zylindrischer Führungskanal 12 in der Gelenkkugel 3 vorgesehen, der zu dem Loch 10 hin offen ist und sich in einer quer zur Längsrichtung 9 verlaufenden Führungsrichtung 13 durch die Wandung der Gelenkkugel 3 hindurch erstreckt. In dem Führungskanal 12 liegt ein Führungsstift 14 ein, der in Führungsrichtung 13 verschiebbar ist. Mit seinem dem Sperrbolzen 11 zugewandten Ende liegt der Führungsstift 14 an einer Arbeitsfläche 15 des Sperrbolzens 11 an, die schräg zur Längsrichtung 9 ausgerichtet ist. Der Sperrbolzen 11 wird mittels einer Feder (Zentralfeder) 16 in Längsrichtung 9 gegen den Führungsstift 14 gedrückt, was durch den Pfeil 17 angedeutet ist.
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Aufgrund der schrägen Arbeitsfläche 15 wird dadurch der Führungsstift 14 in Führungsrichtung 13 in eine muldenförmige Arretierungsausnehmung 18 im Gehäuse 5 gedrückt, was durch den Pfeil 19 verdeutlicht wird. Die Arretierungsausnehmung 18 ist durch einen in dem Gehäuse 5 fixierten Arretierungseinsatz 20 gebildet, in dem ein Druckstift 21 vorgesehen ist, der mittels einer Druckfeder 22 gegen den Führungsstift 14 in eine Richtung drückt, die dem Pfeil 19 entgegengesetzt ist. Da der Führungsstift 14 sowohl in den Führungskanal 12 als auch in die Arretierungsausnehmung 18 eingreift, ist die Gelenkkugel 3 starr in dem Gehäuse 5 fixiert.
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Der Führungsstift 14 umfasst einen ersten Führungsstiftteil 23, einen zweiten Führungsstiftteil 24 und ein ringförmiges Zwischenelement 25, welches in Führungsrichtung 13 zwischen den beiden Führungsstiftteilen 23 und 24 angeordnet ist. Der Führungsstiftteil 23 weist einen im Durchmesser reduzierten Eingriffsbereich 26 auf, der in eine in dem zweiten Führungsstiftteil 24 vorgesehene Eingriffsausnehmung 27 in Führungsrichtung 13 verschiebbar eingreift. Beide Führungsstiftteile 23 und 24 weisen jeweils eine zur Führungsrichtung 13 schräge, ringförmige Kontaktfläche 28 bzw. 29 auf, wobei die beiden Kontaktflächen 28, 29 einander entgegengesetzt geneigt sind und in radialer Richtung auseinanderlaufen. Die radiale Richtung verläuft hier quer zur Führungsrichtung 13. Das ringförmige Zwischenelement 25 sitzt auf dem Eingriffsbereich 26 zwischen den beiden Kontaktflächen 28 und 29 und grenzt an diese an. Ferner ist das Zwischenelement 25 in radialer Richtung aufweitbar, beispielsweise elastisch aufweitbar. Gemäß 1 wird das Zwischenelement 25 gegen die Wandung 30 des Führungskanals 14 gedrückt, da die beiden Führungsstiftteile 23 und 24 mittels des Sperrbolzens 11 in Führungsrichtung 13 gegeneinander gedrückt werden. Das Zwischenelement 25 verklemmt somit nicht nur sich selbst, sondern auch die beiden Führungsstiftteile 23 und 24 gegen die Wandung 30 des Führungskanals 14.
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Aus 2 ist eine Draufsicht auf das Zwischenelement 25 ersichtlich, welches als einfach geschlitzter Ring ausgebildet ist, dessen Schlitz mit dem Bezugszeichen 31 bezeichnet ist. Gemäß einer Alternative ist das Zwischenelement 25 aus zwei Halbringen 36 und 37 zusammengesetzt, sodass es einen zweifach geschlitzten Ring bildet, der in 10 gezeigt ist.
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Aus 3 ist eine teilweise Schnittansicht des Schwenkmoduls 1 ersichtlich, wobei der Sperrbolzen 11 geringfügig in Gegenrichtung des Pfeils 17 von dem Führungsstift 14 abgerückt ist. Zwar greift der Führungsstift 14 noch in die Arretierungsausnehmung 18 ein, der von dem Sperrbolzen 11 auf den Führungsstift 14 in Führungsrichtung 13 ausgeübte Druck ist gegenüber dem Zustand gemäß 1 aber deutlich reduziert. Die beiden Führungsstiftteile 23 und 24 sind dadurch geringfügig auseinander gerückt, sodass das Zwischenelement 25 nicht mehr oder nur noch geringfügig gegen die Wandung 30 des Führungskanals 12 gedrückt wird.
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Aus 4 ist eine Draufsicht auf das Zwischenelement 25 gemäß 3 ersichtlich. Im Vergleich zu 2 ist erkennbar, dass die Schlitzweite geringer geworden ist, da sich das Zwischenelement 25 radial zusammengezogen hat.
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Aus 5 ist eine teilweise Schnittansicht des Schwenkmoduls 1 in einem Zustand ersichtlich, in dem der Sperrbolzen 11 in Gegenrichtung des Pfeils 17 noch weiter von dem Führungsstift 14 abgerückt ist. Der Sperrbolzen 11 befindet sich somit in einer Freigabeposition, in welcher das Führungselement 14 durch den von der Druckfeder 22 mit Druck beaufschlagten Druckstift 21 aus der Arretierungsausnehmung 18 ausgerückt worden ist. Die Gelenkkugel 3 ist nun nicht mehr durch den Führungsstift 14 in dem Gehäuse 5 arretiert und kann sich relativ zu diesem bewegen.
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Aus 6 ist eine Draufsicht auf das Zwischenelement 25 gemäß 5 ersichtlich, welches annähernd den gleichen Zustand wie in 4 aufweist.
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Aus den 7 bis 9 sind weitere Ausführungsformen der Erfindung ersichtlich, wobei zu der ersten Ausführungsform identische oder ähnliche Merkmale mit denselben Bezugszeichen wie der ersten Ausführungsform bezeichnet sind.
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7 zeigt eine teilweise Schnittansicht des Schwenkmoduls 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, wobei die beiden Führungsstiftteile 23 und 24 parallel zueinander verlaufende Kontaktflächen 28 und 29 aufweisen, die aneinander anliegen. In diesem Fall kann auf ein Zwischenelement verzichtet werden. Bei einer Druckbeaufschlagung des Führungsstifts 14 in Führungsrichtung werden die beiden Führungsstiftteile 23 und 24 in einander entgegengesetzte Richtungen gegen die Wandung 30 des Führungskanals 12 gedrückt, was durch die Pfeile 32 und 33 angedeutet ist.
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8 zeigt eine Schnittansicht eines Schwenkmoduls 1 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung, wobei die dritte Ausführungsform im Wesentlichen mit der zweiten Ausführungsform übereinstimmt. Im Gegensatz zur zweiten Ausführungsform ist der zweite Führungsstiftteil 24 aber als Kugel ausgebildet, die mit ihrer Kugeloberfläche 35 an der Kontaktfläche 28 des ersten Führungsstiftteils 23 anliegt.
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9 zeigt eine Schnittansicht eines Schwenkmoduls 1 gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung, wobei die vierte Ausführungsform im Wesentlichen mit der ersten Ausführungsform übereinstimmt. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform ist der zweite Führungsstiftteil 24 aber als Kugel ausgebildet, die mit ihrer Kugeloberfläche an dem Zwischenelement 25 anliegt. Ferner greifen die beiden Führungsstiftteile 23 und 24 nicht ineinander, sondern weisen vorzugsweise einen Abstand zueinander auf. Die der Kugel 24 zugewandte Fläche des ersten Führungsstiftteils 23 ist insbesondere der Kontur der Kugel 24 angepasst also vorzugsweise konkav ausgebildet. Alternativ kann die der Kugel 24 zugewandte Fläche des ersten Führungsstiftteils 23 aber auch gerade sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schwenkmodul
- 2
- Zapfen
- 3
- Gelenkkugel
- 4
- Kugelzapfen
- 5
- Gehäuse
- 6
- Kugelschale
- 7
- Verschlussring
- 8
- Führungsbolzen
- 9
- Längsrichtung
- 10
- Loch in Kugelzapfen
- 11
- Sperrbolzen
- 12
- Führungskanal
- 13
- Führungsrichtung
- 14
- Führungsstift
- 15
- Arbeitsfläche
- 16
- Zentralfeder
- 17
- Druckrichtung der Zentralfeder
- 18
- Arretierungsausnehmung
- 19
- Druckrichtung des Führungsstifts
- 20
- Arretierungseinsatz
- 21
- Druckelement
- 22
- Druckfeder
- 23
- erstes Führungsstiftteil
- 24
- zweites Führungsstiftteil
- 25
- Zwischenelement
- 26
- Eingriffsbereich des ersten Führungsstiftteils
- 27
- Eingriffsausnehmung des zweiten Führungsstiftteils
- 28
- Kontaktfläche des ersten Führungsstiftteils
- 29
- Kontaktfläche des zweiten Führungsstiftteils
- 30
- Wandung des Führungskanals
- 31
- Schlitz oder Schlitze in Zwischenelement
- 32
- Druckrichtung des ersten Führungsstiftteils gegen Wandung
- 33
- Druckrichtung des zweiten Führungsstiftteils gegen Wandung
- 34
- Zapfenöffnung
- 35
- Kugeloberfläche
- 36
- Halbring
- 37
- Halbring
