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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einer Anhängekupplung, nach der Gattung des Anspruchs 1, und von einem Verfahren zur Dämpfung einer Schlingerbewegung eines Anhängers, nach der Gattung des Anspruchs 11.
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Zugfahrzeuge mit Anhängern, insbesondere Pkw-Gespanne (Pkw mit Anhänger), verursachen häufig Unfälle, weil der Anhänger bei zu hohen Geschwindigkeiten zu schlingern beginnt. Diese Problematik ist auch von erfahrenen Pkw-Fahrern nicht immer beherrschbar, so dass es besonders auf Autobahnen oft zu folgenschweren Situationen kommt. Auslöser des Schlingerns sind insbesondere Längsrillen in der Fahrbahn, Seitenwind, ruckartige Lenkbewegungen und Änderung der Windverhältnisse beim Überholen von LKWs.
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Bei der Verbindung eines Zugfahrzeuges mit einem Anhänger wird durch die an dem Zugfahrzeug angeordnete Kupplungskugel und einer Kupplungsaufnahme einer Anhänger-Kupplung (Zugkugelkupplung) des Anhängers ein nahezu dämpfungsfreies Knick-Gelenk gebildet, wobei während der Fahrt mit dem Anhänger die Anhänger-Deichsel naturgemäß leichte Drehbewegungen vollführt. Beim Hängerschlingern bewegt sich die Zugkugelkupplung periodisch nach links und rechts, so dass sich der Anhänger ähnlich einem Pendel verhält.
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Um die Gefahr des Anhänger-Schlingerns zu verringern bzw. dieses ganz zu vermeiden, bieten verschiedene Hersteller Zusatzeinrichtungen für Pkw-Hänger an, sog. Anti-Schlinger-Systeme.
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Daher gehört eine in der Anhänger-Kupplung des Anhängers angeordnete Reibdämpfung zum Stand der Technik, bei der um die Schlingerbewegung zu bedämpfen, im Innern der Zugkugelkupplung Reibbeläge angebracht werden, die mit Druckfedern stark auf die Zugkugel gepresst werden. Dadurch wird das Knick-Gelenk bedämpft und der Schlingerbewegung entgegen gewirkt.
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Nachteilig ist hierbei, dass die Reibbeläge permanent auf die Kupplungskugel (Zugkugel) gepresst werden, obwohl Schlingerbewegungen bei Anhängern in der Regel erst bei Geschwindigkeiten größer 80 km/h auftreten, so dass es bei niedrigen Geschwindigkeiten (z. B. in der Ortschaft, engen Kurven, bei der Rückwärtsfahrt) nicht erforderlich wäre einzugreifen und auf die Dämpfungswirkung verzichtet werden könnte. Damit unterliegen die Reibbeläge ständigem Verschleiß. Zusätzlich erhöhter Verschleiß entsteht dadurch, dass die Zugkugel als Schmiedeteil recht weit von der idealen Kugelform abweicht und Unebenheiten in der Oberfläche die Reibbeläge bei jeder Bewegung belasten. Durch den ständigen Verschleiß lässt auch die Anpresskraft nach, so dass sich die Bedämpfungswirkung schnell verringert.
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Eine weitere Möglichkeit der Bedämpfung der Schlingerbewegung eines Anhängers ist, dass eine Radbremsvorrichtung im Anhänger vorgesehen wird. Bei diesem System werden die Räder des Anhängers mit hydraulisch wirkenden Bremsen nachgerüstet. Im Hänger selbst befindet sich eine elektronische Steuerung, die über einen Sensor das Einsetzen von Schlingerbewegungen erkennt. In diesem Falle beginnt die Elektronik, den Hänger über die zusätzlich installierten Bremsen abzubremsen und damit die Schlingerbewegungen zu unterdrücken.
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Nachteilig ist hierbei, dass das System relativ teuer ist und daher kundenseitig nur bei entsprechenden Anhängern (z. B. große Wohnwagen) der oberen Preisklasse akzeptiert wird.
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Zum Stand der Technik gehört auch der Einsatz von ESP im Zugfahrzeug, so dass diverse Pkw-Hersteller (z. B. VW) ihre ESP-Software mit einem zusätzlichen Modul „Hängerbetrieb” erweitert haben. Diese Erweiterung ist in der Lage, in Kombination mit einer Knickwinkelerfassung aufkommende Schlingerbewegungen teilweise zu dämpfen. Nachteilig ist hierbei die begrenzte Wirkung dieser Lösung, da das Aufschaukeln der Schlingerbewegung des Anhängers nicht verhindert sondern nur abgemindert wird, wodurch bei hohen Geschwindigkeiten keine Wirkung erzielbar ist.
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In der Offenlegungsschrift
EP 2 110 271 A1 wird eine Anhängekupplung offenbart, die an einem freien Ende eines Kugelträgers eine Kupplungskugel aufweist, wobei der Kupplungsträger anhand eines Drehlagers um eine Drehachse drehbar an einem mit dem Zugfahrzeug fest verbindbaren oder verbundenen Kupplungsarm gelagert ist. Voraussetzung für die Wirksamkeit der dargestellten Lösung ist eine feste Verbindung zwischen Zugkugel und Zugkugelkupplung. Nachteilig ist hierbei, dass die Abbremsung der Drehbewegung des Kupplungskopfes durch eine sensorgesteuerte Bremseinrichtung bewerkstelligt wird, so dass diese Lösung technisch aufwändig und teuer ist.
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Die Erfindung und ihre Vorteile
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Die erfindungsgemäße Anhängekupplung, mit dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 1, und das erfindungsgemäße Verfahren zur Dämpfung einer Schlingerbewegung eines Anhängers, mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 11, haben demgegenüber den Vorteil, dass ein hydrostatisches Dämpfungssystem eingesetzt wird, durch das der Verschleiß der Kupplungskugel ausgeschlossen wird, da es bei ordnungsgemäßen Einsatz nicht permanent wirkt.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anhängekupplung weist das Dämpfungssystem mindestens einen Hydraulikzylinder auf, in dessen Hubraum ein Kolben bewegbar ist.
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Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anhängekupplung weist das Dämpfungssystem mindestens zwei Hydraulikzylinder auf, wobei bevorzugt ein Doppelkolben in zwei Hydraulikzylindern bewegbar ist.
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Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anhängekupplung ist das Dämpfungssystem über ein Verbindungsmittel mit dem Kugelkopfstück verbunden.
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Nach einer diesbezüglichen vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anhängekupplung besteht das Verbindungsmittel aus einem an dem Kugelkopfstück angeordneten und mindestens teilweise ausgebildeten Zahnritzel und einer Zahnstange oder ist das Verbindungsmittel ein an dem Kugelkopfstück angeordneter Mitnehmer. Das Verbindungsmittel bewirkt, dass eine rotatorische Kraftübertragung vom Kugelträger in eine lineare Bewegung (z. B. Antriebsritzel/Zahnstange) erfolgt. Um dieses Funktion zu realisieren, kann das Verbindungsmittel auch z. B. aus Schraubverzahnungen (Schneckengetriebe) gebildet werden.
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Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anhängekupplung ist der mindestens eine Kolben mittels des Verbindungsmittels bewegbar.
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Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anhängekupplung weist das Dämpfungssystem mindestens zwei Hydraulikzylinder auf, deren Hubraum über eine Verbindungsleitung miteinander verbunden ist.
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Nach einer diesbezüglichen vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anhängekupplung ist das Dämpfungssystem an oder in dem Kupplungsarm angeordnet.
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Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anhängekupplung weist die Kupplungskugel mindestens eine Sackbohrung für einen an der Kupplungsaufnahme angeordneten Mitnehmerstift auf. Dadurch ist die Kupplungsaufnahme mit der Anhänger-Kupplung formschlüssig verbindbar, wodurch zwischen der Kupplungsaufnahme und der Kupplungskugel keine Reibung mehr auftritt.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Dämpfung einer Schlingerbewegung eines an einer Anhängekupplung für ein Zugfahrzeug mittels einer Kupplungsaufnahme einer Anhänger-Kupplung angehängten Anhängers, wobei die Anhängekupplung eine Kupplungskugel aufweist, die an einem freien Ende eines Kugelträgers angeordnet ist und auf die die Kupplungsaufnahme der Anhänger-Kupplung des Anhängers zur festen Verbindung aufsetzbar ist, wobei die Kupplungskugel und der Kugelträger einstückig oder fest miteinander verbunden sind und ein Kugelkopfstück bilden und der Kugelträger anhand eines Drehlagers um eine Drehachse drehbar an einem mit dem Zugfahrzeug fest verbindbaren oder verbundenen Kupplungsarm gelagert ist und wobei eine Schlingerbewegung des Anhängers eine Drehbewegung des Kugelkopfstückes bewirkt und diese Drehbewegung durch ein hydraulisches Dämpfungssystems gedämpft oder unterbunden wird, wobei das Dämpfungssystem ein hydraulisches Dämpfungssystem ist, das mindestens einen Hydraulikzylinder aufweist, in dessen Hubraum ein Kolben angeordnet ist, wobei der mindestens eine Kolben mechanisch mittels eines Verbindungsmittels mit dem Kugelkopfstück in Wirkverbindung steht, so dass bei einsetzender Schlingerbewegung des Anhängers die Drehbewegung des Kugelkopfstückes über das Verbindungsmittel auf den Kolben wirkt und dessen Bewegung durch ein Hydraulikmittel mindestens gedämpft wird, wodurch gleichzeitig eine Dämpfung der Drehbewegung des Kugelkopfstückes und damit der Schlingerbewegung des Anhängers bewirkt wird, ist die Anhängekupplung formschlüssig mit der Anhänger-Kupplung des Anhängers verbunden.
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Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Anhängekupplung gemäß den Ansprüchen 1 bis 10 eingesetzt.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Anhängekupplung,
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2 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Anhängekupplung,
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3 eine Frontansicht auf eine erfindungsgemäße Anhängekupplung,
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4 eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Anhängekupplung,
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5 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Anhängekupplung mit einer Kupplungsaufnahme einer Anhänger-Kupplung,
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6 eine Aufsicht einer erfindungsgemäßen Anhängekupplung mit Kupplungsaufnahme einer Anhänger-Kupplung,
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7 einen Schnitt einer Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Anhängekupplung,
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8 einen Schnitt einer Unteransicht einer erfindungsgemäßen Anhängekupplung, gemäß 7,
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9 einen Schnitt einer Heckansicht einer erfindungsgemäßen Anhängekupplung, gemäß 7,
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10 einen Schnitt einer Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Anhängekupplung,
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11 einen Schnitt einer Unteransicht einer erfindungsgemäßen Anhängekupplung, gemäß 10,
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12 einen Schnitt einer Heckansicht einer erfindungsgemäßen Anhängekupplung, gemäß 10,
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13 einen Schnitt einer Unteransicht einer erfindungsgemäßen Anhängekupplung, gemäß 10,
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14 einen Schnitt einer Heckansicht einer erfindungsgemäßen Anhängekupplung, gemäß 10,
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15 einen Schnitt einer Unteransicht einer erfindungsgemäßen Anhängekupplung, gemäß 10 und
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16 einen Schnitt einer Heckansicht einer erfindungsgemäßen Anhängekupplung, gemäß 10.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen 1 für ein nicht dargestelltes Zugfahrzeug. Diese besteht aus einer Kupplungskugel 2, die an einem Kupplungsarm 3 angeordnet ist und aus einem Dämpfungssystem 4, das über Schrauben 5 an dem Kupplungsarm 3 befestigt ist.
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2 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Anhängekupplung 1. Die Kupplungskugel 2 ist über einen Kugelträger 6 verbunden, der um eine vertikale Achse drehbar an dem Kupplungsarm 3 gelagert ist. Bevorzugt ist der Kupplungsarm 3 von oben nach unten durchbohrt und im unteren Teil des Kupplungsarm 3 wie ein Gehäuse, in dem sich Lager und Feststeller zur Aufnahme der Kugelwelle befinden, gestaltet. Zudem weist bevorzugt die Kupplungskugel 2 in Höhe des größten Durchmessers rechts und links zwei Sackbohrungen 7 auf.
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3 zeigt eine Frontansicht auf eine erfindungsgemäße Anhängekupplung 1.
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4 zeigt eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Anhängekupplung 1. Die Kupplungskugel 2 weist Sackbohrungen 7 (Sacklöcher) auf, die, wie z. B. in 5 dargestellt, zusammen mit an einer Kupplungsaufnahme 8 (Kupplungspfanne) angeordneten Mitnehmerstiften 9 dazu dienen, die Kupplungskugel 2 der Anhängekupplung 1 und die Kupplungsaufnahme 8 einer Anhänger-Kupplung formschlüssig miteinander zu verbinden, wodurch zwischen der Kupplungsaufnahme 8 und der Kupplungskugel 2 gar keine Reibung mehr auftritt und das System somit verschleißfrei arbeitet. Die Mitnehmerstifte 9 sind seitlich in die Kupplungsaufnahme 8 eingelassen und rasten beim Anhängevorgang in die dazu passenden Sackbohrungen 7 ein. Jede Drehbewegung der Anhängergabel bewirkt also eine entsprechende Drehung der Kupplungskugel 2.
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5 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Anhängekupplung 1 mit einer Kupplungsaufnahme 8 einer Anhänger-Kupplung. Bevorzugt weist die Kupplungsaufnahme 8 in Höhe der Sackbohrungen 7 (Sacklöcher) jeweils zwei Mitnehmerstifte 9 oder ähnliches in die Bohrungen gedrückt werden. Das System arbeitet somit wie ein Kreuzgelenk. Nach oben oder unten kann sich das System problemlos bewegen. Das seitliche Aufschwingen kann durch gezieltes öffnen und schließen der Hydraulik analog gesteuert werden.
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6 zeigt eine Aufsicht einer erfindungsgemäßen Anhängekupplung 1 mit einer Kupplungsaufnahme 8 einer Anhänger-Kupplung.
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7 zeigt einen Schnitt einer Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Anhängekupplung 1. Der Kugelträger 6, an dessen freien Ende die Kupplungskugel 2 angeordnet ist, ist über ein Drehlager 10 drehbar an dem Kupplungsarm 3, der an Flanschlöchern 11 mit dem Zugfahrzeug verbindbar ist, gelagert.
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8 zeigt einen Schnitt einer Unteransicht einer erfindungsgemäßen Anhängekupplung 1, gemäß 7. An dem der Kupplungskugel 2 abgewandten Ende des Kupplungsträgers 6, das bevorzugt verstärkt ausgebildet ist, ist ein Antriebsritzel 12 (Zahnkranz) angeordnet, das zusammen mit einer Zahnstange 13, die mit dem Antriebsritzel 12 in Eingriff steht, das Verbindungsmittel zu dem Dämpfungssystem 4 darstellt. Bevorzugt ist das Antriebsritzel 10 als Teilzahnkranz ausgeformt und weist vorteilhafter Weise eine Schrägverzahnung auf. An den Austrittsöffnungen der Zahnstange 13 werden je ein hydraulischer Druckzylinder 14, die mit dem Kugelträger 3 abdichtend verbunden sind, angeordnet, deren Kolben 15 (Presskolben) an den Enden der Zahnstange 13 anliegen. Die Druckzylinder 14 weisen je eine Ölkammer 16 (Hubraum) auf, wobei die Ölkammern 16 der Druckzylinder 14, wie in 9 ersichtlich, über eine Verbindungsleitung 17 (Hydraulikleitung) geringen Querschnitts miteinander verbunden sind. In diese Leitung wird ist ein nicht dargestelltes Absperrventil eingesetzt. Dieses Ventil wird bevorzugt elektrisch gesteuert, wobei dessen Stromversorgung in einem Kabelkanal 18 verlegt sein kann, kann im einfachen Falle nur zwei Zustande haben (auf und zu) oder auch regelbar gestaltet werden, um die Durchflussmenge (Leitungsquerschnitt) zu steuern. Durch die Verbindungsleitung 17 ist es bei einem zumindest teilweise geöffneten Ventil möglich, dass Öl aus der einen Ölkammer 16 zu der anderen Ölkammer 16 fließt, wenn der Kugelträger 6 gedreht wird, so dass der daran angeordnete Zahnkranz in Abhängigkeit von Drehwinkel und -richtung die Zahnstange 13, welche mechanisch entkoppelt beide Hydraulikkolben betätigen kann, nach links bzw. rechts verschiebt. Synchron zu der Zahnstangenbewegung erfolgt eine Kraftwirkung auf einen der seitlich angeordneten Hydraulik-Zylinder, wobei der jeweils andere entlastet wird. Der belastete Zylinder presst das Öl durch die Verbindungsleitung 17 hinüber zu seinem Gegenüber. Die Strömungsrichtung hängt davon ab, in welche Richtung der Anhänger relativ zum Zugfahrzeug abknickt.
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Solange der Ölfluss durch die Verbindungsleitung 17 nicht behindert wird, kann sich der Kugelträger 6 frei in beide Richtungen drehen. Enge Kurvenfahrten und Rückwärtsfahrten werden daher nicht behindert. Verschließt man die Verbindungsleitung 17 zwischen den beiden Hydraulik-Zylindern, so werden beide Zylinder in ihrer augenblicklichen Stellung blockiert. Damit versteift sich der Drehpunkt Hänger-Zugfahrzeug. Bei Geschwindigkeiten größer 80 km/h sind keine größeren Knickwinkel zwischen Fahrzeug und Anhänger mehr möglich. Deshalb kann man die Beweglichkeit der des Kugelträgers 6 stark einschränken (Öldurchfluss einschränken) bzw. ganz blockieren (Öldurchfluss unterbrechen), wobei die Steuerung des Ölventils bevorzugt fahrzeugseitig, insbesondere geschwindigkeitsabhängig, erfolgen sollte.
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Durch eine genügend starke Versteifung des Kugelgelenks wird eine Schlingerbewegung des Anhängers von vorn herein unterbunden und somit die größte Unfallquelle beim Gespannfahren ausgeschlossen.
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10 zeigt einen Schnitt einer Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Anhängekupplung 1 in einer anderen Ausführungsvariante, wobei, wie in 7, der Kugelträger 6, an dessen freien Ende die Kupplungskugel 2 angeordnet ist, über ein Drehlager 10 drehbar an dem Kupplungsarm 3, der an Flanschlöchern 11 mit dem Zugfahrzeug verbindbar ist, gelagert ist.
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Wie auch in den 11 bis 16 ersichtlich, ist an dem der Kupplungskugel 2 abgewandten Ende des Kupplungsträgers 6 ein Verbindungsmittel zu dem Dämpfungssystem 4 in Form eines Mitnehmers 19 angeordnet, der mit dem als Doppelkolben 20 ausgebildeten Kolben 15 (Presskolben) in Wirkverbindung steht.
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Dabei zeigen die 11 und 12 den Doppelkolben 20 in einer Mittelstellung, die 13 und 14 den Doppelkolben 20 in einer Position, die bei einem mindestens teilweise geöffneten Ventil und einem Schlingern des Anhängers nach links entsteht, und die 15 und 16 den Doppelkolben 20 in einer Position, die bei einem mindestens teilweise geöffneten Ventil und einem Schlingern des Anhängers nach rechts entsteht.
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Alle hier dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anhängekupplung
- 2
- Kupplungskugel
- 3
- Kupplungsarm
- 4
- Dämpfungssystem
- 5
- Schraube
- 6
- Kugelträger
- 7
- Sackbohrung
- 8
- Kupplungsaufnahme
- 9
- Mitnehmerstift
- 10
- Drehlager
- 11
- Flanschloch
- 12
- Antriebsritzel
- 13
- Zahnstange
- 14
- Druckzylinder
- 15
- Kolben
- 16
- Ölkammer
- 17
- Verbindungsleitung
- 18
- Kabelkanal
- 19
- Mitnehmer
- 20
- Doppelkolben
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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