DE102010043162A1

DE102010043162A1 - Schwenkmodul für eine Anhängerkupplung

Info

Publication number: DE102010043162A1
Application number: DE102010043162A
Authority: DE
Inventors: Klaus Bröker; Alfons Nordloh; Jörg Hagemes
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2010-10-29
Filing date: 2010-10-29
Publication date: 2012-05-03
Anticipated expiration: 2030-10-30
Also published as: DE102010043162B4

Abstract

Schwenkmodul für eine Anhängerkupplung, mit einem Gehäuse (5), einem in dem Gehäuse (5) bewegbar gelagerten Gelenkzapfen (4), der in einer oder in mehreren Verriegelungsstellungen mit dem Gehäuse (5) verriegelbar ist, einem in dem Gelenkzapfen (4) in einer Längsrichtung (11) verschiebbar geführten Sperrbolzen (13), der sowohl in eine verriegelnde Position als auch in eine entriegelnde Position verschiebbar ist, einer Sperrbolzenfeder (18), mittels welcher der Sperrbolzen (13) in Richtung der verriegelnden Position gespannt ist, einer oder mehreren an dem Gehäuse (5) vorgesehenen Verriegelungsausnehmungen (20, 22), wenigstens einem in dem Gelenkzapfen (4) in einer schräg oder quer zur Längsrichtung (11) ausgerichteten Verriegelungsrichtung (15) verschiebbar geführten und mittels des Sperrbolzens (13) betätigbaren Verriegelungselement (16), welches durch Verschieben des Sperrbolzens (13) in die verriegelnde Position in die oder in eine der Verriegelungsausnehmungen (20, 22) einrückbar ist, sodass der Gelenkzapfen (4) mit dem Gehäuse (5) verriegelt werden kann, und einer Arretierungseinrichtung, mittels welcher der Sperrbolzen (13) während einer Bewegung des Gelenkzapfens (4) relativ zu dem Gehäuse (5) in der entriegelnden Position arretierbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schwenkmodul für eine Anhängerkupplung, mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse bewegbar gelagerten Gelenkzapfen, der in einer oder in mehreren Verriegelungsstellungen mit dem Gehäuse verriegelbar ist, einem in dem Gelenkzapfen in einer Längsrichtung verschiebbar geführten Sperrbolzen, der sowohl in eine verriegelnde Position als auch in eine entriegelnde Position verschiebbar ist, einer Sperrbolzenfeder, mittels welcher der Sperrbolzen in Richtung der verriegelnden Position gespannt ist, einer oder mehreren an dem Gehäuse vorgesehenen Verriegelungsausnehmungen und wenigstens einem in dem Gelenkzapfen in einer schräg oder quer zur Längsrichtung ausgerichteten Verriegelungsrichtung verschiebbar geführten und mittels des Sperrbolzens betätigbaren Verriegelungselement, welches durch Verschieben des Sperrbolzens in die verriegelnde Position in die oder in eine der Verriegelungsausnehmungen einrückbar ist, sodass der Gelenkzapfen mit dem Gehäuse verriegelt werden kann.
Die deutsche Patentanmeldung 10 2009 045 275.3 offenbart ein Schwenkmodul für eine Anhängerkupplung, welches zwei um 180° verdrehte Endstellungen aufweist. Aus diesen Endstellungen heraus, welche eine Betriebsstellung und eine Ruhestellung kennzeichnen, ermöglicht das Modul das Schwenken eines Kugelzapfens. Zum Verriegeln des Kugelzapfens in den Endstellungen wird ein in dem Kugelzapfen in einer Längsrichtung geführter Sperrbolzen mit einer Längskraft beaufschlagt. Über schräge Flächen des Sperrbolzens wird diese Längskraft in Querkräfte umgewandelt, die auf in dem Kugelzapfen in einer Querrichtung geführte Verriegelungselemente wirken und diese in am Gehäuse vorgesehene Verriegelungsausnehmungen drücken. Die Verriegelungsausnehmungen zum Verriegeln des Kugelzapfens in der Betriebsstellung sind dabei durch gehärtete Druckstücke gebildet, die an entsprechenden Stellen in das Gehäuse des Moduls eingepresst sind. Die Verriegelungsausnehmungen zum Verriegeln des Kugelzapfens in der Ruhestellung sind hingegen durch in das Gehäuse eingefräste Taschen an entsprechenden Stellen gebildet.
Wird zur Schwenkbetätigung des Moduls die Längskraft durch eine Bedienperson kurzzeitig weggenommen, entfallen auch die Querkräfte, sodass die Verrieglungselemente aus den Verriegelungsausnehmungen ausrücken und nach innen gleiten können. Dadurch wird der Schwenkvorgang eingeleitet. Während des Schwenkvorganges steht die Längskraft aber wieder am Sperrbolzen an, damit die Verriegelungselemente bei Erreichen einer Endstellung wieder in die Verriegelungsausnehmungen einrücken können. Die während des Schwenkvorgangs anstehende Längskraft macht sich allerdings negativ bemerkbar. Beispielsweise ist der Schwenkvorgang von der Betriebsstellung zur Ruhestellung schwergängig und ”hakelig”. Das liegt insbesondere daran, dass die wegen der anstehenden Längskraft ständig mit der Querkraft beaufschlagten Verriegelungselemente gegen das Gehäuse bzw. die Kugelschale drücken.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine leichtgängige und möglichst ungestörte Bewegung des Gelenkzapfens relativ zu dem Gehäuse zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Schwenkmodul nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gegeben.
Das erfindungsgemäße Schwenkmodul für eine Anhängerkupplung umfasst ein Gehäuse, einen in dem Gehäuse bewegbar gelagerten Gelenkzapfen, der in einer oder in mehreren Verriegelungsstellungen mit dem Gehäuse verriegelbar ist, einen in dem Gelenkzapfen in einer Längsrichtung verschiebbar geführten Sperrbolzen, der sowohl in eine verriegelnde Position als auch in eine entriegelnde Position verschiebbar ist, eine Sperrbolzenfeder, mittels welcher der Sperrbolzen in Richtung der verriegelnden Position gespannt ist, eine oder mehrere an dem Gehäuse vorgesehene Verriegelungsausnehmungen, wenigstens ein in dem Gelenkzapfen in einer schräg oder quer zur Längsrichtung ausgerichteten Verriegelungsrichtung verschiebbar geführtes und mittels des Sperrbolzens betätigbares Verriegelungselement, welches durch Verschieben des Sperrbolzens in die verriegelnde Position in die Verriegelungsausnehmung oder in eine der Verriegelungsausnehmungen einrückbar ist, sodass der Gelenkzapfen mit dem Gehäuse verriegelt wird oder werden kann, und eine Arretierungseinrichtung, mittels welcher der Sperrbolzen während einer Bewegung des Gelenkzapfens relativ zu dem Gehäuse in der entriegelnden Position arretierbar ist.
Durch das Arretieren des Sperrbolzens in der entriegelnden Position wird erreicht, dass der Sperrbolzen keine Kraft auf das Verriegelungselement ausüben kann. Eine Bewegung des Gelenkzapfens relativ zu dem Gehäuse kann somit weitgehend leichtgängig und ungestört erfolgen, da das Verriegelungselement durch den Sperrbolzen nicht gegen das Gehäuse gedrückt wird.
Der in der entriegelnden Position arretierte Sperrbolzen ist bevorzugt in oder im Bereich der Verriegelungsstellung oder in oder im Bereich jeder der Verriegelungsstellungen freigebbar. Insbesondere ist die Arretierungseinrichtung derart ausgebildet, dass der in der entriegelnden Position arretierte Sperrbolzen in oder im Bereich der Verriegelungsstellung oder in oder im Bereich jeder der Verriegelungsstellungen freigebbar ist. Vorzugsweise ist der in der entriegelnden Position arretierte Sperrbolzen mittels der Arretierungseinrichtung freigebbar, insbesondere in oder im Bereich der Verriegelungsstellung oder in oder im Bereich jeder der Verriegelungsstellungen. Durch das Freigeben des Sperrbolzens wird dieser mittels der Sperrbolzenfeder in Richtung der verriegelnden Position und/oder in die verriegelnde Position bewegt, sodass das Verriegelungselement in die Verriegelungsausnehmung oder in die eine der Verriegelungsausnehmungen einrücken kann. Insbesondere drückt der Sperrbolzen nach dem Freigeben das Verriegelungselement in Verriegelungsrichtung gegen das Gehäuse. Vorzugsweise liegt der Sperrbolzen nach dem Freigeben an dem Verriegelungselement an. Eine Verriegelung des Gelenkzapfens mit dem Gehäuse ist somit trotz Arretierungseinrichtung in der Verriegelungsstellung oder in jeder der Verriegelungsstellungen möglich.
Das in die oder in die eine der Verriegelungsausnehmungen eingerückte Verriegelungselement ist in der entriegelnden Position des Sperrbolzens vorzugsweise aus dieser Verriegelungsausnehmung ausrückbar. Somit ist es möglich, in der entriegelnden Position des Sperrbolzens die Verriegelung des Gelenkzapfens mit dem Gehäuse zu lösen, sodass der Gelenkzapfen relativ zu dem Gehäuse bewegt werden kann.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Arretierungseinrichtung ein in dem Sperrbolzen in einer schräg oder quer zur Längsrichtung ausgerichteten Arretierungsrichtung verschiebbar geführtes Arretierungselement, welches in wenigstens eine an dem Gelenkzapfen vorgesehene Arretierungsausnehmung einrückbar ist, sodass der Sperrbolzen in der entriegelnden Position arretiert wird oder werden kann. Das Arretierungselement ist insbesondere in der entriegelnden Position des Sperrbolzens in die Arretierungsausnehmung einrückbar. Bevorzugt liegt das Arretierungselement in einem in dem Sperrbolzen vorgesehenen, zum Gelenkzapfen hin offenen und in Arretierungsrichtung verlaufenden Arretierungsbohrung ein. Ferner ist das Arretierungselement vorzugsweise mittels einer Arretierungselementfeder in Richtung des Gelenkzapfens gespannt. Somit ist es möglich, dass das Arretierungselement in der entriegelnden Position des Sperrbolzens aufgrund der Federkraft der Arretierungselementfeder automatisch in die Arretierungsausnehmung einrücken kann.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Freigabeeinrichtung vorgesehen, mittels welcher der in der entriegelnden Position arretierte Sperrbolzen im Bereich der oder jeder der Verriegelungsstellungen freigebbar ist. Bevorzugt liegt in der Arretierungsausnehmung ein Freigabeelement ein, mittels welchem das in die Arretierungsausnehmung eingerückte Arretierungselement aus der Arretierungsausnehmung ausrückbar ist. Durch das Ausrücken des Arretierungselements aus der Arretierungsausnehmung wird der Sperrbolzen freigegeben und durch die Sperrbolzenfeder in Richtung der verriegelnden Position und/oder in die verriegelnde Position verschoben. Insbesondere drückt der Sperrbolzen nach dem Ausrücken des Arretierungselements aus der Arretierungsausnehmung das Verriegelungselement in Verriegelungsrichtung gegen das Gehäuse. Vorzugsweise liegt der Sperrbolzen nach dem Ausrücken des Arretierungselements aus der Arretierungsausnehmung an dem Verriegelungselement an. Die Freigabeeinrichtung umfasst bevorzugt das Freigabeelement. Das Freigabeelement ist vorzugsweise in Arretierungsrichtung verschiebbar in dem Gelenkzapfen, insbesondere in der Arretierungsausnehmung, geführt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Arretierungsausnehmung als ein in Arretierungsrichtung verlaufende Durchgangsbohrung ausgebildet. Somit ist das Freigabeelement von außen zugänglich und betätigbar. Insbesondere ragt das Freigabeelement im arretierten Zustand des Sperrbolzens aus dem Gelenkzapfen heraus.
An dem Gehäuse oder an einem mit diesem starr verbundenen Bauteil ist bevorzugt wenigstens eine Betätigungskontur vorgesehen, wobei das Freigabeelement durch eine Bewegung des Gelenkzapfens relativ zu dem Gehäuse gegen die Betätigungskontur drückbar und dadurch relativ zu dem Gelenkzapfen in Richtung des Sperrbolzens verschiebbar ist. Durch das Verschieben des Freigabeelements relativ zu dem Gelenkzapfen in Richtung des Sperrbolzens wird das Freigabeelement gegen das Arretierungselement gedruckt und rückt dieses aus der Arretierungsausnehmung aus. Die Freigabeeinrichtung umfasst somit bevorzugt ferner die Betätigungskontur.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist an dem Gehäuse oder an einem oder an dem mit diesem starr verbundenen Bauteil wenigstens eine Vertiefung vorgesehen, in welche das Freigabeelement in der oder in einer der Verriegelungsstellungen einrückbar ist. Somit kann das Arretierungselement vor einer Bewegung des Gelenkzapfens relativ zu dem Gehäuse in die Arretierungsausnehmung einrücken, sobald in der oder in der einen der Verriegelungsstellungen der Sperrbolzen in die entriegelnde Position gestellt wird. Dies erleichtert für den Anwender die Handhabung des Schwenkmoduls. Ist die Betätigungskontur vorgesehen, so ist die Vertiefung bevorzugt der Betätigungskontor benachbart angeordnet und/oder die Betätigungskontur geht bevorzugt in die Vertiefung über.
Die Betätigungskontur ist bevorzugt derart positioniert, dass bei einer Bewegung des Gelenkzapfens in die oder in die eine der Verriegelungsstellungen das Arretierungselement kurz vor Erreichen dieser Verriegelungsstellung aus der Arretierungsausnehmung ausgerückt wird. Soll hingegen der Gelenkzapfen aus der oder aus der einen der Verriegelungsstellungen heraus geschwenkt werden, so kann die Betätigungskontur dazu führen, dass das Arretierungselement nicht in die Arretierungsausnehmung einrücken kann oder, sofern es in diese eingerückt ist, aus dieser ausgerückt wird. Vorzugsweise wird daher der Sperrbolzen solange gegen die Kraft der Feder in der entriegelnden Position gehalten, bis das Freigabeelement an der Betätigungskontur vorbeibewegt ist. Vorzugsweise steht das Freigabeelement aber nur entlang eines kurzen Abschnitts des Bewegungswegs des Gelenkzapfens mit der Betätigungskontur in Wirkverbindung, sodass über den größten Teil dieses Bewegungswegs der Sperrbolzen von dem Arretierungselement in der entriegelnden Position arretiert wird. Das anfängliche Halten des Sperrbolzens in der entriegelnden Position kann zum Beispiel durch die Bedienperson erfolgen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist der Sperrbolzen wenigstens eine in Längsrichtung schräg verlaufende Arbeitsfläche auf, die mit dem Verriegelungselement in Kontakt steht oder bringbar ist. Beispielsweise ist der Sperrbolzen im Bereich der Arbeitsfläche konisch ausgebildet. Insbesondere liegt das Verriegelungselement an der Arbeitsfläche an. Somit ist es möglich, die oder einen Teil der durch die Sperrbolzenfeder auf den Sperrbolzen in Längsrichtung wirkende Federkraft in eine auf das Verriegelungselement in Verriegelungsrichtung wirkende Kraft umzulenken.
Der Sperrbolzen ist bevorzugt bezüglich seiner in Längsrichtung verlaufenden Längsachse drehstarr mit dem Gelenkzapfen verbunden. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass sich das Arretierungselement und die Arretierungsausnehmung nicht relativ zueinander um die Längsachse verdrehen können. Insbesondere ist in dem Sperrbolzen wenigstens eine in Längsrichtung verlaufende Nut vorgesehen, in welche das Verriegelungselement eingreift. Die drehstarre Verbindung des Sperrbolzens mit dem Gelenkzapfen erfolgt somit unter Zwischenschaltung des Verriegelungselements.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist in dem Gelenkzapfen eine sich in Längsrichtung erstreckende Bohrung vorgesehen, in welchem der Sperrbolzen einliegt. Ferner ist in dem Gelenkzapfen bevorzugt wenigstens ein in die Sperrbolzenbohrung einmündende, zum Gehäuse hin offene und in Verriegelungsrichtung verlaufende Verriegelungsbohrung vorgesehen, in dem das Verriegelungselement einliegt.
Die Verriegelungsausnehmung oder jede der Verriegelungsausnehmungen ist vorzugsweise muldenförmig oder kalottenförmig ausgebildet. Bevorzugt ist die Verriegelungsausnehmung oder jede der Verriegelungsausnehmungen zu dem Gehäuse ortsfest. Insbesondere wird die Verriegelungsausnehmung oder jede der Verriegelungsausnehmungen dem Gehäuse zugerechnet. Das Verriegelungselement kann ein- oder mehrteilig ausgebildet sein.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere Verriegelungselemente vorgesehen, die jeweils in dem Gelenkzapfen in einer schräg oder quer zur Längsrichtung ausgerichteten Verriegelungsrichtung verschiebbar geführt und mittels des Sperrbolzens betätigbar sind, wobei die Verriegelungselemente durch Verschieben des Sperrbolzens in die verriegelnde Position jeweils in eine der Verriegelungsausnehmungen einrückbar sind. Somit kann die Sicherheit der Verriegelung erhöht werden. Die Verriegelungselemente sind insbesondere gleichartig ausgebildet.
Der Gelenkzapfen erstreckt sich bevorzugt durch eine Zapfenöffnung hindurch aus dem Gehäuse heraus. Insbesondere umfasst der Gelenkzapfen eine Gelenkkugel, mittels welcher der Gelenkzapfen bewegbar, vorzugsweise drehbar und/oder schwenkbar, in dem Gehäuse gelagert ist. Das Schwenkmodul kann somit auch als Kugelschwenkmodul bezeichnet werden. Das oder die Verriegelungselemente sind bevorzugt in der Gelenkkugel angeordnet. Vorteilhaft ist die Gelenkkugel unter Zwischenschaltung einer Kugelschale in dem Gehäuse gelagert. Da die Gelenkkugel insbesondere gleitend in dem Gehäuse gelagert ist, dient die Kugelschale vorzugsweise als Gleitpartner für die Gelenkkugel. Das mit dem Gehäuse starr verbundene Bauteil ist bevorzugt ein Verschlussring, durch welchen sich der Gelenkzapfen hindurch aus dem Gehäuse heraus erstreckt. Der Verschlussring weist vorzugsweise die Zapfenöffnung auf. Insbesondere wird der Verschlussring dem Gehäuse zugerechnet.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Gelenkkugel eine von der Kugelform abweichende Steuerfläche auf, die in Linienberührung mit einem in dem Gehäuse gelagerten oder von diesem gebildeten Führungselement steht, sodass insbesondere die Beweglichkeit des Kugelzapfens auf einen vorgegebenen Bewegungsraum oder auf eine vorgegebene Bewegungsbahn eingeschränkt ist. Vorteilhaft ist ferner die Zapfenöffnung unrund ausgebildet, sodass der Rand der Zapfenöffnung zusammen mit dem Führungselement die Beweglichkeit des Kugelzapfens insbesondere auf die oder auf eine vorgegebene Bewegungsbahn einschränkt. Die Zapfenöffnung ist z. B. als Langloch ausgebildet.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Gelenkzapfen in zwei Verriegelungsstellungen mit dem Gehäuse verriegelbar, wobei eine erste der Verriegelungsstellungen als Ruhestellung und eine zweite der Verriegelungsstellungen als Betriebsstellung bezeichnet wird. Der Gelenkzapfen ist dabei insbesondere entlang der vorgegebenen Bewegungsbahn von einer der Verriegelungsstellungen in die andere Verriegelungsstellung überführbar. Vorteilhaft wird der Gelenkzapfen relativ zu dem Gehäuse um seine Längsachse um 180° oder um näherungsweise 180° gedreht, wenn der Gelenkzapfen von der einen Verriegelungsstellung in die andere Verriegelungsstellung überführt wird. Ferner ist dieser Drehbewegung bevorzugt eine Schwenkbewegung überlagert. Dieser Bewegungsablauf, d. h. die Drehbewegung und/oder die Schwenkbewegung, ist insbesondere durch die vorgegebene Bewegungsbahn erzwungen. Vorteilhaft ist jeder der Verriegelungsstellungen jeweils eine der Verriegelungsausnehmungen zugeordnet, sodass in jeder der Verriegelungsstellungen das Verriegelungselement in die jeweilige Verriegelungsausnehmung einrücken kann.
An dem Gehäuse ist bevorzugt eine Kugelkopfstange befestigt, die an ihrem freien Ende einen Kugelkopf aufweist, der insbesondere 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 oder einstückig ausgebildet sein. Die Kugelkopfstange ist vorzugsweise gekrümmt ausgebildet.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann der Sperrbolzen durch das federbelastete Arretierungselement nach dem Entriegeln des Gelenkzapfens in seiner entriegelnden Position festgehalten werden. Das Arretierungselement gleitet beim Entriegelungsvorgang solange in der Sperrbolzenbohrung in Richtung der entriegelnden Position, bis das Arretierungselement in die Arretierungsausnehmung im Gelenkzapfen einrückt, insbesondere einrastet. In diesem Augenblick nimmt das federbelastete Arretierungselement die durch die Sperrbolzenfeder hervorgerufene Längskraft auf, sodass während des Schwenkens des Gelenkzapfens relativ zu dem Gehäuse keine durch die Sperrbolzenfeder hervorgerufene Kraft auf das Verriegelungselement in Verriegelungsrichtung wirkt. Dadurch wird ein leichtgängiges Schwenken des Gelenkzapfens ohne „hakeliges” Rattern ermöglicht. Damit das Arretierungselement die Arretierungsausnehmung finden kann, sollte sich der Sperrbolzen während seiner Betätigung nicht um seine Längsachse drehen. Eine Fixierung des Sperrbolzens bezüglich einer Verdrehung um seine Längsachse wird z. B. durch eine oder mehrere im Sperrbolzen eingearbeitete Längsnuten realisiert, in welche das oder die Verriegelungselemente eingreifen. Das Verriegelungselement oder die Verriegelungselemente umfassen bevorzugt jeweils mehrere Teile, wobei das innere Teil jedes Verriegelungselements in die jeweilige Längsnut gleitfähig eingreift oder eingreifen kann. Das oder die inneren Teile sind zum Beispiel jeweils durch eine Kugel gebildet. Somit ist eine Verdrehung des Sperrbolzens um seine Längsachse relativ zu dem Gelenkzapfen nicht mehr möglich.
In der Arretierungsausnehmung ist das Freigabeelement angeordnet, welches vorzugsweise in der Arretierungsausnehmung frei hin und her gleiten kann. Ist das federbelastete Arretierungselement in die Arretierungsausnehmung eingerückt, so wird das in dem Gelenkzapfen gleitende Freigabeelement nach außen geschoben. Das Freigabeelement ragt dadurch geringfügig, z. B. einige Millimeter, aus dem Gelenkzapfen nach außen heraus.
Wird nun auf das im Gelenkzapfen gleitend gelagerte Freigabeelement ein Druck ausgeübt, so wird dieser Druck direkt auf das federbelastete Arretierungselement weitergeleitet. Dies geschieht solange, bis das Arretierungselement aus der Arretierungsausnehmung im Gelenkzapfen ausrückt, sodass der Sperrbolzen wieder mit der von der Sperrbolzenfeder ausgeübten Längskraft gegen das oder die Verriegelungselemente drückt.
Während der Drehbewegung des Gelenkzapfens um seine Längsachse wird die Wirkung der durch die Sperrbolzenfeder aufgebrachten Längskraft auf das oder die Verriegelungselemente vorzugsweise partiell eliminiert. Insbesondere wird der Sperrbolzen bis kurz vor dem Erreichen der jeweiligen Verriegelungsstellung festgehalten. Wird einer ersten der Verriegelungsstellungen z. B. ein Winkel von 0° und einer zweiten der Verriegelungsstellungen z. B. ein Winkel von 180° zugeordnet, so wird beispielsweise der Sperrbolzen beim Überführen von der ersten in die zweite Verriegelungsstellung von ca. 5° bis ca. 175° in seiner entriegelnden Position arretiert und von ca. 175° bis 180° freigegeben. Für eine entgegengesetzte Drehung des Gelenkzapfens um seine Längsachse wird der Sperrbolzen beispielsweise von ca. 175° bis ca. 5° in seiner entriegelnden Position arretiert und von ca. 5° bis 0° freigegeben.
Zum Ausrücken des Arretierungselements aus der Arretierungsausnehmung kann beim Schwenken des Gelenkzapfens das Freigabeelement gegen den Verschlussring gekippt werden. Somit ist erreichbar, dass der Sperrbolzen im richtigen Augenblick des Schwenkvorgangs freigegeben wird. Bevorzugt sind im Verschlussring Vertiefungen für das Freigabeelement eingearbeitet, die dazu dienen, dass das Arretierungselement frühzeitig nach der Modulbetätigung in die Arretierungsausnehmung einrücken kann.
Durch die beschriebene Mechanik kann der Sperrbolzen während des Schwenkvorgangs sicher in der entriegelnden Position gehalten werden. Es wird ein leichtgängiger Schwenkvorgang ermöglicht, ohne dass störende Krafteinflüsse die Handhabung erschweren. Im richtigen Moment steht die durch die Sperrbolzenfeder ausgeübte Kraft wieder an dem oder den Verriegelungselementen an, sodass das Modul in beiden Verriegelungsstellungen betriebssicher verriegelbar ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der der Zeichnung zeigen:
1 einen Längsschnitt durch ein Schwenkmodul gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
2 eine perspektivische und teilweise aufgebrochene Darstellung des verriegelten Schwenkmoduls in einer Ruhestellung,
3 eine perspektivische und teilweise aufgebrochene Teilansicht des entriegelten Schwenkmoduls in der Ruhestellung und
4 eine andere perspektivische und teilweise aufgebrochene Teilansicht des entriegelten Schwenkmoduls.
Aus den 1 bis 4 sind unterschiedliche Darstellungen eines als Kugelschwenkmodul ausgebildeten Schwenkmoduls 1 gemäß einer 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 4 in dem Gehäuse 5 fixiert und dem Gehäuse 5 zugerechnet wird. Der Kugelzapfen 4 erstreckt sich durch eine von dem Verschlussring 7 umringte Zapfenöffnung 8 hindurch aus dem Gehäuse 5 heraus. In dem Gehäuse 5 ist ein Führungselement 9 gelagert, mit dem die Gelenkkugel 3 mit einer dem Zapfen 2 abgewandten Stirnseite 10 in Linienberührung steht. Die Stirnseite 10 bildet eine von der Kugelform abweichende Steuerfläche, wobei das Führungselement 9 zusammen mit der Stirnseite 10 und der in Form eines Langlochs ausgebildeten Zapfenöffnung 8 eine Bewegungsbahn für den Kugelzapfen 4 relativ zu dem Gehäuse 5 festlegt.
In einer Längsrichtung 11 erstreckt sich durch den Kugelzapfen 4 eine Sperrbolzenbohrung 12 hindurch, in dem ein Sperrbolzen 13 einliegt und in Längsrichtung 11 verschiebbar geführt ist. Ferner ist in der Gelenkkugel 3 eine zylindrische Verriegelungsbohrung 14 vorgesehen, welches zu der Sperrbolzenbohrung 12 hin offen ist und sich in einer quer zur Längsrichtung 11 verlaufenden Verriegelungsrichtung 15 durch die Wandung der Gelenkkugel 3 hindurch erstreckt. In der Verriegelungsbohrung 14 liegt ein Verriegelungselement 16 ein, welches in Führungsrichtung 15 verschiebbar ist. Mit seinem dem Sperrbolzen 13 zugewandten Ende greift das Verriegelungselement 16 in eine Nut 17 des Sperrbolzens 13 ein, deren Nutgrund schräg zur Längsrichtung 11 ausgerichtet ist und eine Arbeitsfläche bildet. Der Sperrbolzen 13 wird mittels einer Sperrbolzenfeder 18 in Längsrichtung 11 gegen das Verriegelungselement 16 gedrückt, was durch den Pfeil 19 angedeutet ist. Aufgrund der schrägen Arbeitsfläche wird das Verriegelungselement 16 in Verriegelungsrichtung 15 in eine muldenförmige Verriegelungsausnehmung 20 im Gehäuse 5 gedrückt, was durch den Pfeil 21 verdeutlicht wird. Da das Verriegelungselement 16 sowohl in die Verriegelungsbohrung 14 als auch in die Verriegelungsausnehmung 20 eingreift, ist der Kugelzapfen 4 starr in dem Gehäuse 5 fixiert.
Durch Bewegen des Sperrbolzens 13 gegen die Kraft der Sperrbolzenfeder 18 in Gegenrichtung des Pfeils 19 wird in die Sperrbolzenbohrung 12 ein Freiraum geschaffen, in den das Verriegelungselement 16 entgegen der Richtung des Pfeils 21 einrücken kann. Der Kugelzapfen 4 ist somit nicht mehr mit dem Gehäuse 5 verriegelt und kann aus der aus 2 ersichtlichen Ruhestellung relativ zu dem Gehäuse 5 in eine Betriebsstellung überführt werden, in welcher der Kugelzapfen 4 um seine Längsachse um 180° im Vergleich zur Ruhestellung verdreht ist. Die Längsachse des Kugelzapfens 4 ist dabei durch das Bezugszeichen 11 gekennzeichnet und bildet insbesondere eine Längsmittelachse des Kugelzapfens 4. Ferner ist die Längsachse des Sperrbolzens 13 durch das Bezugszeichen 11 gekennzeichnet und bildet insbesondere eine Längsmittelachse des Sperrbolzens 13. In der Betriebsstellung kann das Verriegelungselement 16 in eine am Gehäuse 5 vorgesehene Verriegelungsausnehmung 22 eingreifen, sodass der Kugelzapfen 4 in der Betriebsstellung mit dem Gehäuse 5 verriegelbar ist. Die Verriegelungsausnehmung 22 ist durch ein im Gehäuse 5 fixiertes Druckstück 23 gebildet, in dem ein Druckstift 24 vorgesehen ist, der mittels einer Druckfeder 25 gegen das Verriegelungselement 16 in Richtung des Pfeils 21 drückt. Der federbelastete Druckstift 24 unterstützt somit ein Ausrücken des Verriegelungselements 16 aus der Verriegelungsausnehmung 22, wenn der Kugelzapfen 4 in der Betriebsstellung entriegelt wird.
In den 1 und 2 nimmt der Sperrbolzen 13 eine verriegelnde Position ein, sodass das Verriegelungselement 16 mittels des Sperrbolzens 13 und der Sperrbolzenfeder 18 in die Verriegelungsausnehmung 20 gedrückt wird und der Kugelzapfen 4 mit dem Gehäuse 5 verriegelt ist. Hingegen ist der Sperrbolzen 13 in den 3 und 4 in Gegenrichtung des Pfeils 19 in eine entriegelnde Position gestellt, in welcher das Verriegelungselement 16 aus der Verriegelungsausnehmung 20 ausrücken kann.
In dem Sperrbolzen 13 ist ein in einer quer zur Längsrichtung 11 ausgerichteten Arretierungsrichtung 26 verlaufende Arretierungsbohrung 27 vorgesehen, in welchem ein Arretierungselement 28 einliegt und in Arretierungsrichtung 26 verschiebbar geführt ist. Das Arretierungselement 28 ist mittels einer Arretierungselementfeder 29 in Richtung des in Arretierungsrichtung 26 verlaufenden Pfeils 30 gegen den Kugelzapfen 4 gespannt. Wird in der Ruhestellung der Sperrbolzen 13 in die entriegelnde Position gestellt, so rückt das Arretierungselement 28 aufgrund der Kraft der Arretierungselementfeder 29 in Richtung des Pfeils 30 in eine Arretierungsausnehmung 31 ein, die in dem Kugelzapfen 4 vorgesehen und als Durchgangsbohrung ausgebildet ist. In der Arretierungsausnehmung 31 liegt ein Freigabeelement 32 ein, welches in der Arretierungsausnehmung 31 in der Arretierungsrichtung 26 verschiebbar geführt ist. Das Freigabeelement 32 wird durch das Arretierungselement 28 in Richtung des Pfeils 30 aus dem Kugelzapfen 4 herausgerückt, jedoch ohne die Arretierungsausnehmung 31 vollständig verlassen zu können. Der Sperrbolzen 13 ist somit in der entriegelnden Position durch das Arretierungselement 28 arretiert, was aus den 3 und 4 ersichtlich ist. Wie in 3 gezeigt, greift dabei das Freigabeelement 32 in eine am Verschlussring 7 vorgesehene Vertiefung 33 ein. Wird der Kugelzapfen 4 im arretierten Zustand des Sperrbolzens 13 relativ zu dem Gehäuse 5 bewegt, so wird das Verriegelungselement 16 nicht durch den Sperrbolzen 13 gegen das Gehäuse 5 und/oder die Kugelschale 6 gedrückt. Bei der Bewegung des Kugelzapfens 4 dreht sich dieser um seine Längsachse 11, sodass das Freigabeelement 32 gegen eine Betätigungskontur 34 gedrückt wird, die das Freigabeelement 32 in den Kugelzapfen 4 hineindrückt, welches somit das Arretierungselement 28 aus der Arretierungsausnehmung 31 herausdrückt. Der Sperrbolzen 13 muss daher nach dem Einleiten der Bewegung gegen die Kraft der Feder 18 in seiner entriegelnden Position festgehalten werden, bis das Freigabeelement 32 an der Betätigungskontur 34 vorbeibewegt ist. Ist das Freigabeelement 32 an der Betätigungskontor 34 vorbeibewegt, so kann das Freigabeelement 32 wieder aus dem Kugelzapfen 4 herausragen und somit das Arretierungselement 28 wieder in die Arretierungsausnehmung 31 einrücken. Während der weiteren Bewegung des Kugelzapfens 4 relativ zu dem Gehäuse 5 ist der Sperrbolzen 13 durch das Arretierungselement 28 in der entriegelnden Position arretiert, bis das Freigabeelement 32 kurz vor Erreichen der Betriebsstellung gegen eine zweite Betätigungskontur 35 gedrückt wird, die der Betätigungskontur 34 annähernd gegenüber liegt. An der Betätigungskontur 35 wird das Freigabeelement 32 wieder in den Kugelzapfen 4 hineingedrückt, sodass das Arretierungselement 28 aus der Arretierungsausnehmung 31 ausgerückt wird. Der nun freigegebene Sperrbolzen 13 wird durch die Sperrbolzenfeder 18 in Richtung der verriegelnden Position verschoben und drückt das Verriegelungselement 16 gegen das Gehäuse 5. Ist die Betriebsstellung erreicht, wird das Verriegelungselement 16 durch den Sperrbolzen 13 und die Sperrbolzenfeder 18 in die Verriegelungsausnehmung 22 eingerückt, sodass der Kugelzapfen 4 in der Betriebsstellung mit dem Gehäuse 5 verriegelt ist.
Bezugszeichenliste

1: Kugelschwenkmodul
2: Zapfen des Kugelzapfens
3: Gelenkkugel des Kugelzapfens
4: Kugelzapfen
5: Gehäuse
6: Kugelschale
7: Verschlussring
8: Zapfenöffnung
9: Führungselement
10: Stirnseite/Steuerfläche
11: Längsrichtung/Längsachse
12: Sperrbolzenbohrung
13: Sperrbolzen
14: Verriegelungsbohrung
15: Verriegelungsrichtung
16: Verriegelungselement
17: Nut im Sperrbolzen
18: Sperrbolzenfeder
19: Druckrichtung der Sperrbolzenfeder
20: Verriegelungsausnehmung
21: Druckrichtung des Verriegelungselements
22: Verriegelungsausnehmung
23: Druckstück
24: Druckstift
25: Druckfeder
26: Arretierungsrichtung
27: Arretierungsbohrung
28: Arretierungselement
29: Arretierungselementfeder
30: Druckrichtung des Arretierungselements
31: Arretierungsausnehmung
32: Freigabeelement
33: Vertiefung im Verschlussring
34: Betätigungskontur
35: Betätigungskontur

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102009045275 [0002]

Claims

Schwenkmodul für eine Anhängerkupplung, mit einem Gehäuse (5), einem in dem Gehäuse (5) bewegbar gelagerten Gelenkzapfen (4), der in einer oder in mehreren Verriegelungsstellungen mit dem Gehäuse (5) verriegelbar ist, einem in dem Gelenkzapfen (4) in einer Längsrichtung (11) verschiebbar geführten Sperrbolzen (13), der sowohl in eine verriegelnde Position als auch in eine entriegelnde Position verschiebbar ist, einer Sperrbolzenfeder (18), mittels welcher der Sperrbolzen (13) in Richtung der verriegelnden Position gespannt ist, einer oder mehreren an dem Gehäuse (5) vorgesehenen Verriegelungsausnehmungen (20, 22), wenigstens einem in dem Gelenkzapfen (4) in einer schräg oder quer zur Längsrichtung (11) ausgerichteten Verriegelungsrichtung (15) verschiebbar geführten und mittels des Sperrbolzens (13) betätigbaren Verriegelungselement (16), welches durch Verschieben des Sperrbolzens (13) in die verriegelnde Position in die Verriegelungsausnehmung oder in eine der Verriegelungsausnehmungen (20, 22) einrückbar ist, sodass der Gelenkzapfen (4) mit dem Gehäuse (5) verriegelt werden kann, gekennzeichnet durch eine Arretierungseinrichtung, mittels welcher der Sperrbolzen (13) während einer Bewegung des Gelenkzapfens (4) relativ zu dem Gehäuse (5) in der entriegelnden Position arretierbar ist.
Schwenkmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der in der entriegelnden Position arretierte Sperrbolzen (13) im Bereich der Verriegelungsstellung oder im Bereich jeder der Verriegelungsstellungen freigebbar ist.
Schwenkmodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das in die oder in die eine der Verriegelungsausnehmungen (20, 22) eingerückte Verriegelungselement (16) in der entriegelnden Position des Sperrbolzens (13) aus dieser Verriegelungsausnehmung ausrückbar ist.
Schwenkmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretierungseinrichtung ein in dem Sperrbolzen (13) in einer schräg oder quer zur Längsrichtung (11) ausgerichteten Arretierungsrichtung (26) verschiebbar geführtes Arretierungselement (28) umfasst, welches in wenigstens eine an dem Gelenkzapfen (4) vorgesehene Arretierungsausnehmung (31) einrückbar ist, sodass der Sperrbolzen (13) in der entriegelnden Position arretiert werden kann.
Schwenkmodul nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Arretierungselement (28) in einem in dem Sperrbolzen (13) vorgesehenen, zum Gelenkzapfen (4) hin offenen und in Arretierungsrichtung (26) verlaufende Arretierungsbohrung (27) einliegt.
Schwenkmodul nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch eine Arretierungselementfeder (29), mittels welcher das Arretierungselement (28) in Richtung des Gelenkzapfens (4) gespannt ist.
Schwenkmodul nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Arretierungsausnehmung (31) ein Freigabeelement (32) einliegt und in Arretierungsrichtung (26) verschiebbar geführt ist, mittels welchem das in die Arretierungsausnehmung (31) eingerückte Arretierungselement (28) aus der Arretierungsausnehmung (31) ausrückbar ist.
Schwenkmodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretierungsausnehmung (31) als ein in Arretierungsrichtung (26) verlaufende Durchgangsbohrung ausgebildet ist, an dem Gehäuse (5) oder an einem mit diesem starr verbundenen Bauteil wenigstens eine Betätigungskontur (34) vorgesehen ist, das Freigabeelement (32) durch eine Bewegung des Gelenkzapfens (4) relativ zu dem Gehäuse (5) gegen die Betätigungskontur (34) drückbar und dadurch relativ zu dem Gelenkzapfen (4) in Richtung des Sperrbolzens (13) verschiebbar ist.
Schwenkmodul nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse (5) oder an dem mit diesem starr verbundenen Bauteil wenigstens eine Vertiefung (33) vorgesehen ist, in welche das Freigabeelement (32) in der oder in einer der Verriegelungsstellungen einrückbar ist.
Schwenkmodul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (33) der Betätigungskontur (34) benachbart angeordnet ist und/oder die Betätigungskontur (34) in die Vertiefung (33) übergeht.
Schwenkmodul nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil ein Verschlussring (7) ist, durch welchen sich der Gelenkzapfen (4) hindurch aus dem Gehäuse (5) heraus erstreckt.
Schwenkmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrbolzen (13) wenigstens eine in Längsrichtung (11) schräg verlaufende Arbeitsfläche aufweist, die mit dem Verriegelungselement (16) in Kontakt steht oder bringbar ist.
Schwenkmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrbolzen (13) bezüglich seiner in Längsrichtung (11) verlaufenden Längsachse drehstarr mit dem Gelenkzapfen (4) verbunden ist.
Schwenkmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Sperrbolzen (13) wenigstens eine in Längsrichtung (11) verlaufende Nut (17) vorgesehen ist, in welche das Verriegelungselement (16) eingreift.
Schwenkmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gelenkzapfen (4) eine Gelenkkugel (3) umfasst, mittels welcher der Gelenkzapfen (4) bewegbar in dem Gehäuse (5) gelagert ist.
Schwenkmodul nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkkugel (3) eine von der Kugelform abweichende Steuerfläche (10) aufweist, die in Linienberührung mit einem in dem Gehäuse (5) gelagerten oder von diesem gebildeten Führungselement (9) steht.
Schwenkmodul nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Gelenkzapfen (4) sich durch eine unrunde Zapfenöffnung (8) aus dem Gehäuse (5) heraus erstreckt, deren Rand zusammen mit dem Führungselement (9) die Beweglichkeit des Kugelzapfens (4) auf eine vorgegebene Bewegungsbahn einschränkt.