DE102010043164A1

DE102010043164A1 - Schwenkmodul für eine Anhängerkupplung

Info

Publication number: DE102010043164A1
Application number: DE102010043164A
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: DE102010043164B4

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 oder mehreren an dem Gehäuse (5) vorgesehenen Verriegelungsausnehmungen (20, 22) und 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, wobei an der Umfangsfläche des Sperrbolzens (13) wenigstens eine in Längsrichtung (11) verlaufende, ebenflächige oder nutförmige Führungsbahn vorgesehen ist, mit welcher das Verriegelungselement (16) zumindest in der verriegelnden Position in Kontakt und/oder in Eingriff steht.

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 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 ist in diesem ein rotationssymmetrisch ausgebildeter Sperrbolzen in einer Längsrichtung geführt, der über schräge Flächen auf in dem Kugelzapfen in einer Querrichtung geführte Verriegelungselemente wirkt und diese in am Gehäuse vorgesehene Verriegelungsausnehmungen drückt. Die Betriebsstellung ist dabei als sicherheitskritisch einzustufen, sodass die Verriegelungsausnehmungen zum Verriegeln des Kugelzapfens in der Betriebsstellung durch gehärtete Druckstücke gebildet sind, die an entsprechenden Stellen in das Gehäuse des Moduls eingepresst sind und hohen Belastungen ausgesetzt werden können. Die Verriegelungsausnehmungen zum Verriegeln des Kugelzapfens in der Ruhestellung sind hingegen durch in das Gehäuse eingefräste Taschen an entsprechenden Stellen gebildet.
Im Betrieb kann der Sperrbolzen durch dynamische Vorgänge zu Drehschwingungen angeregt werden, die zu einem unbeabsichtigten Lösen der Verriegelung führen können.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem Schwenkmodul der eingangs genannten Art das Auftreten von Drehschwingungen beim Sperrbolzen verhindern oder zumindest reduzieren zu können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Schwenkmodul nach Anspruch 1 gelöst. Ferner wird diese Aufgabe erfindungsgemäß mit einem Schwenkmodul nach Anspruch 15 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 oder mehrere an dem Gehäuse vorgesehene Verriegelungsausnehmungen und 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 oder in eine der Verriegelungsausnehmungen einrückbar ist, sodass der Gelenkzapfen mit dem Gehäuse verriegelt wird oder werden kann, wobei an der Umfangsfläche des Sperrbolzens wenigstens eine in Längsrichtung verlaufende, ebenflächige oder nutförmige Führungsbahn vorgesehen ist, mit welcher das Verriegelungselement zumindest in der verriegelnden Position in Kontakt und/oder in Eingriff steht.
In der verriegelnden Position ist das Verriegelungselement in die oder in eine der Verriegelungsausnehmungen eingerückt. Ferner steht das Verriegelungselement in der verriegelnden Position in Kontakt und/oder Eingriff mit der Führungsbahn, sodass der Sperrbolzen gegen eine Verdrehung um seine in Längsrichtung verlaufende Längsachse relativ zu dem Gehäuse formschlüssig in der verriegelnden Position gesichert ist. Der Sperrbolzen ist somit in der verriegelnden Position insbesondere drehstarr mit dem Gehäuse verbunden. Ein Lösen der Verriegelung durch eine Anregung des Sperrbolzens zu Drehschwingungen aufgrund von dynamischen Vorgängen kann somit vermieden werden.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung steht das Verriegelungselement auch während einer Bewegung des Sperrbolzens mit der Führungsbahn in Kontakt und/oder in Eingriff. Vorzugsweise steht das Verriegelungselement auch in der entriegelnden Position mit der Führungsbahn in Kontakt und/oder in Eingriff. Vorteilhaft steht das Verriegelungselement dauerhaft mit der Führungsbahn in Kontakt und/oder in Eingriff. Somit ist es möglich, eine Verdrehung des Sperrbolzens relativ zu dem Gelenkzapfen zu verhindern, insbesondere auch dann, wenn der Sperrbolzen nicht in die verriegelnde Position gestellt ist.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Führungsbahn durch eine ebene Fläche gebildet. Insbesondere liegt das Verriegelungselement zumindest in der verriegelnden Position an der ebenen Fläche an. Hierdurch ist eine besonders einfache und kostengünstige Möglichkeit zur Verdrehsicherung des Sperrbolzens geschaffen.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist die Führungsbahn durch eine in die Umfangsfläche des Sperrbolzens eingebrachte und in Längsrichtung verlaufende Nut gebildet, in welche das Verriegelungselement zumindest in der verriegelnden Position eingreift. Hierdurch ist eine besonders sichere Möglichkeit zur Verdrehsicherung des Sperrbolzens geschaffen.
Mittels der in Längsrichtung verlaufenden Führungsbahn ist bevorzugt das Verriegelungselement an dem Sperrbolzen geführt oder führbar und/oder der Sperrbolzen an dem Verriegelungselement geführt oder führbar. Diese Führung erfolgt insbesondere während einer Bewegung des Sperrbolzens relativ zu dem Verriegelungselement in Längsrichtung. Vorteilhaft wird diese Führung aufrechterhalten, solange das Verriegelungselement mit der Führungsbahn in Kontakt und/oder in Eingriff steht.
Bevorzugt ist der Nutgrund der Nut in Umfangsrichtung des Sperrbolzens an die Kontur des den Sperrbolzen zugewandten Endbereichs des Verriegelungselements angepasst. Hierdurch kann ein gegebenenfalls vorhandenes Spiel zwischen der Nutwandung und dem Verriegelungselement verringert werden. Vorzugsweise ist der Nutgrund der Nut in Umfangsrichtung des Sperrbolzens konkav ausgebildet.
Das Verriegelungselement kann einteilig ausgebildet sein. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Verriegelungselement aber mehrteilig ausgebildet. Insbesondere umfasst das Verriegelungselement eine Kugel, die in der verriegelnden Position in die Nut eingreift. Bevorzugt folgt der Nutgrund der Nut in Umfangsrichtung des Sperrbolzens einem Kreisbogen, dessen Radius an den Radius der Kugel angepasst ist. Hierdurch ist neben einem geringen Spiel zwischen der Nutwandung und dem Verriegelungselement ferner ein leichtgängiges Verschieben des Sperrbolzens in Längsrichtung möglich. Auch kann eine bessere Anschmiegung der Führungsbahn an die Kugel erreicht und dadurch die Flächenpressung verringert werden. Somit erhöht sich die Lebensdauer bzw. es können Werkstoffe eingesetzt werden, die geringer belastbar sind.
Auf den Sperrbolzen wirkt bevorzugt eine Kraft, die den Sperrbolzen in Richtung der verriegelnden Position drängt. Die Kraft wirkt vorzugsweise in Längsrichtung. Insbesondere ist eine Sperrbolzenfeder vorgesehen, mittels welcher der Sperrbolzen in Richtung der verriegelnden Position gespannt ist. Die auf den Sperrbolzen wirkende Kraft wird dabei durch die Sperrbolzenfeder aufgebracht. Bevorzugt ist die Sperrbolzenfeder eine Druckfeder.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung verläuft die Führungsbahn oder der Nutgrund der Nut in Längsrichtung schräg und/oder die Führungsbahn ist bezüglich der Längsrichtung mit einem geneigten Anstellwinkel versehen. Somit ist es möglich, die oder einen Teil der auf den Sperrbolzen in Längsrichtung wirkenden Kraft in eine auf das Verriegelungselement in Verriegelungsrichtung wirkende Kraft umzulenken, die insbesondere das Verriegelungselement in der verriegelnden Position des Sperrbolzens in die oder in die eine der Verriegelungsausnehmungen drückt. Vorteilhaft nimmt der Abstand zwischen der Führungsbahn oder dem Nutgrund und der in Längsrichtung verlaufenden Längsachse des Sperrbolzens in Richtung der auf den Sperrbolzen wirkenden Kraft ab.
Insbesondere nimmt der Abstand zwischen der Führungsbahn oder dem Nutgrund und der Längsachse des Sperrbolzens in Richtung eines der Sperrbolzenfeder abgewandten Endes des Sperrbolzens ab.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist in dem Gelenkzapfen eine sich in Längsrichtung erstreckende Sperrbolzenbohrung vorgesehen, in welchem der Sperrbolzen einliegt. Vorteilhaft ist auch die Sperrbolzenfeder in der Sperrbolzenbohrung angeordnet. Die Sperrbolzenbohrung ist vorzugsweise rund ausgebildet. 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.
Der Sperrbolzen ist vorzugsweise rotationssymmetrisch oder im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet. Die in Längsrichtung verlaufende Längsachse des Sperrbolzens bildet dabei insbesondere die Rotationsachse. Am Ort der Führungsbahn oder an den Orten der Führungsbahnen weicht der Sperrbolzen jedoch vorzugsweise von der Rotationssymmetrie ab. Die Umfangsfläche des Sperrbolzens kann auch als Mantelfläche bezeichnet werden.
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.
Gemäß einer Weiterbildung 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. Bevorzugt sind dabei an der Umfangsfläche des Sperrbolzens mehrere in Längsrichtung verlaufende, ebenflächige oder nutförmige Führungsbahnen vorgesehen, mit welchen die Verriegelungselemente zumindest in der verriegelnden Position in Kontakt und/oder in Eingriff stehen.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Führungsbahnen jeweils als ebene Fläche ausgebildet. Insbesondere liegt jedes der Verriegelungselemente zumindest in der verriegelnden Position an einer der ebenen Flächen an.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung sind die Führungsbahnen durch in die Umfangsfläche des Sperrbolzens eingebrachte und in Längsrichtung verlaufende Nuten gebildet, in welche die Verriegelungselemente zumindest in der verriegelnden Position eingreifen.
Bevorzugt sind die Führungsbahnen konzentrisch um die Längsachse des Sperrbolzens im Abstand zueinander angeordnet. Bevorzugt sind ferner die Verriegelungselemente konzentrisch um die Längsachse des Gelenkzapfens im Abstand zueinander angeordnet. Vorteilhaft sind die Führungsbahnen konzentrisch um die Längsachse des Sperrbolzens gleichmäßig verteilt angeordnet. Vorteilhaft sind ferner die Verriegelungselemente konzentrisch um die Längsachse des Gelenkzapfens gleichmäßig verteilt angeordnet. Insbesondere fällt die Längsachse des Sperrbolzens mit der Längsachse des Gelenkzapfens zusammen. Durch das Vorsehen von mehreren Verriegelungselementen kann die Sicherheit der Verriegelung erhöht werden. Die Verriegelungselemente sind insbesondere gleichartig ausgebildet. Ferner sind die Führungsbahnen oder Nuten insbesondere gleichartig ausgebildet. Vorteilhaft verläuft jede der Führungsbahnen oder der Nutgrund von jeder der Nuten in Längsrichtung schräg und/oder die Führungsbahnen sind bezüglich der Längsrichtung jeweils mit einem geneigten Anstellwinkel versehen. Insbesondere ist in dem Gelenkzapfen je Verriegelungselement ein in die Sperrbolzenbohrung einmündende, zum Gehäuse hin offene und in Verriegelungsrichtung verlaufende Verriegelungsbohrung vorgesehen, in dem das jeweilige Verriegelungselement einliegt.
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.
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 treten die Verriegelungselemente in der verriegelnden Position des Sperrbolzens, insbesondere mit ihren inneren Teilen, die vorzugsweise als Kugel ausgebildet sind, mit dem Sperrbolzen in Kontakt, wobei an den Kontaktpunkten in dem Sperrbolzen Führungsbahnen eingearbeitet sind. Auf welcher Höhe bezüglich der Längsachse des Sperrbolzens dieser Kontakt erfolgt, hängt insbesondere von den Toleranzen der Verriegelungselemente und der jeweiligen Verriegelungsstellung (Betriebs- oder Ruhestellung) ab. Die Führungsbahnen stehen vorteilhaft im gleichen Teilungswinkel wie die Verriegelungselemente im Gelenkzapfen und die Druckstücke im Gehäuse, welche die Verriegelungsausnehmungen für die Betriebsstellung definieren. Zur Selbsthemmung weisen die Führungsbahnen bevorzugt einen geneigten Anstellwinkel auf. Vorteilhaft sind die Führungsbahnen ferner über den gesamten Längsverlauf mit einem Radius ausgeführt, der an die vorzugsweise als Kugeln ausgebildeten inneren Teile der Verriegelungseinheiten angepasst ist. Somit können Drehschwingungen um die Längsachse des Sperrbolzens verhindert werden, die anderenfalls dazu führen könnten, dass der Sperrbolzen durch äußere Lasten gelockert wird, bis hin zum Versagen der gesamten Verriegelung. Durch den vorteilhaft zur Herstellung der Führungsbahnen durchgeführten Fräsvorgang ist es ferner möglich, die Oberflächenstruktur derart zu gestalten, dass der Selbsthemmungseffekt verstärkt und die Betätigungskraft zum Lösen der Verriegelung positiv beeinflusst wird. Das Lösen der Verriegelung erfolgt bevorzugt durch Ziehen an dem Sperrbolzen, der dadurch, insbesondere gegen die Kraft der Sperrbolzenfeder, in die entriegelnde Position gestellt wird. Nach dem Lösen der Verriegelung kann der Gelenkzapfen relativ zu dem Gehäuse geschwenkt werden.
Durch die Führungsbahnen kann der Sperrbolzen hinsichtlich seiner vielfältigen Funktionen besser gestaltet werden. Insbesondere sind die wesentlichen Faktoren in Bezug auf Belastung/Flächenpressung, Sicherheit gegen unbeabsichtigtes Lösen (durch Vermeidung von Drehschwingung) und Beeinflussung der Betätigungskraft gezielt einstellbar.
Gemäß einem anderen Ansatz betrifft die Erfindung ferner 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 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, wobei der Sperrbolzen drehstarr mit dem Gelenkzapfen verbunden ist.
In der verriegelnden Position ist das Verriegelungselement in die oder in eine der Verriegelungsausnehmungen eingerückt, sodass der Gelenkzapfen drehstarr mit dem Gehäuse verbunden ist. Da ferner der Sperrbolzen drehstarr mit dem Gelenkzapfen verbunden ist, ist der Sperrbolzen in der verriegelnden Position gegen eine Verdrehung um seine in Längsrichtung verlaufende Längsachse relativ zu dem Gehäuse formschlüssig gesichert. Ein Lösen der Verriegelung durch eine Anregung des Sperrbolzens zu Drehschwingungen aufgrund von dynamischen Vorgängen kann somit vermieden werden.
Die drehstarre Verbindung zwischen dem Sperrbolzen und dem Gelenkzapfen bezieht sich insbesondere auf die in Längsrichtung verlaufende Längsachse des Sperrbolzens, sodass eine Verdrehung des Sperrbolzens relativ zu dem Gelenkzapfen um die Längsachse des Sperrbolzens blockiert ist.
Das Schwenkmodul nach dem anderen Ansatz kann gemäß allen in dieser Anmeldung genannten Ausgestaltungen weitergebildet sein. Gemäß einer Weiterbildung ist z. B. auch bei diesem Schwenkmodul an der Umfangsfläche des Sperrbolzens wenigstens eine in Längsrichtung verlaufende, ebenflächige oder nutförmige Führungsbahn vorgesehen, mit welcher das Verriegelungselement zumindest in der verriegelnden Position in Kontakt und/oder in Eingriff steht. Diese Weiterbildung ist wegen der drehstarren Verbindung des Sperrbolzens mit dem Gelenkzapfen aber nicht zwingend erforderlich.
Bevorzugt greift der Sperrbolzen formschlüssig mit dem Gelenkzapfen ineinander. Beispielsweise ist der Sperrbolzen mit dem Gelenkzapfen über eine formschlüssige Welle-Nabe-Verbindung verbunden. Die drehstarre Verbindung des Sperrbolzens mit dem Gelenkzapfen lässt insbesondere eine Bewegung des Sperrbolzens relativ zu dem Gelenkzapfen in Längsrichtung zu.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist in dem Gelenkzapfen das oder eine sich in Längsrichtung erstreckende Sperrbolzenbohrung vorgesehen, in welchem der Sperrbolzen einliegt. Die Sperrbolzenbohrung weist bevorzugt eine unrunde Innenumfangskontur auf. Ferner weist der Sperrbolzen bevorzugt eine unrunde Außenumfangskontur auf, die insbesondere an die Innenumfangskontur der Sperrbolzenbohrung angepasst ist. Die Innenumfangskontur und/oder die Außenumfangskontur können z. B. oval oder mehreckig ausgebildet sein.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Sperrbolzen mittels einer oder mehrerer Nut-Feder-Verbindungen mit dem Gelenkzapfen verbunden. Bevorzugt ist dazu an der Umfangsfläche des Sperrbolzens wenigstens ein Vorsprung oder Rücksprung vorgesehen, der mit einem an der Innenumfangsfläche der Sperrbolzenbohrung vorgesehenen Rücksprung oder Vorsprung im Eingriff steht. Vorteilhaft ist der Rücksprung als sich in Längsrichtung erstreckende Nut ausgebildet. Der Vorsprung kann auch als Feder im Sinne einer Nut-Feder-Verbindung bezeichnet werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
1 eine perspektivische und teilweise aufgebrochene Darstellung eines Schwenkmoduls gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer Ruhestellung,
2 einen teilweisen Längsschnitt durch das Schwenkmodul in einer Betriebsstellung und
3 eine perspektivische Darstellung des in den vorherigen Figuren gezeigten Sperrbolzens.
Aus den 1 und 2 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. Das Verriegelungselement 16 ist mehrteilig ausgebildet und liegt mit seinem dem Sperrbolzen 13 zugewandten Ende in einer in Längsrichtung 11 verlaufenden Nut 17 ein, die in die Mantelfläche des Sperrbolzens 13 eingebracht ist. Der Sperrbolzen 13 wird mittels einer Sperrbolzenfeder 18 in Längsrichtung 11 gegen das Verriegelungselement 16 gedrückt, was durch den Pfeil 19 angedeutet ist. Aufgrund des in Längsrichtung 11 schrägen Verlaufs des Nutgrunds 26 der Nut 17 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 in dem Gehäuse 5 verriegelt und kann aus der aus 1 ersichtlichen Ruhestellung relativ zu dem Gehäuse 5 in eine Betriebsstellung überführt werden, in welche 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 einrücken, sodass der Kugelzapfen 4 in der Betriebsstellung mit dem Gehäuse 5 verriegelbar ist (siehe 2). 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.
Das Verriegelungselement 16 umfasst ein äußeres Teil 27, ein inneres Teil 28 und ein zwischen den beiden Teilen 27 und 28 angeordnetes Zwischenteil 29. Das innere Teil 28 bildet eine Kugel, die im verriegelten Zustand des Schwenkmoduls 1 in die Nut 17 eingreift und an deren Nutgrund 26 anliegt.
Aus 3, die eine perspektivische Einzeldarstellung des Sperrbolzens 13 zeigt, ist erkennbar, dass der Nutgrund 26 der Nut 17 in Umfangsrichtung des Sperrbolzens 13 nach innen gewölbt ist. Insbesondere folgt der Nutgrund 26 in Umfangsrichtung des Sperrbolzens 13 einem Kreisbogen, dessen Radius dem Radius der Kugel 28 entspricht. Ferner nimmt der Abstand zwischen dem Nutgrund 26 und der Längsachse 11 des Sperrbolzens 13 in Richtung des Pfeils 19 ab.
Obwohl aus den Figuren nicht ersichtlich, sind insgesamt drei Führungselemente 16 vorgesehen, die gleichartig ausgebildet sind und konzentrisch um die Längsachse 11 des Gelenkzapfens 4 im Abstand zueinander angeordnet sind. Dabei ist für jedes der Führungselemente 16 eine Nut 17 in dem Sperrbolzen 13 vorgesehen, wobei eine zweite dieser Nuten aus 3 erkennbar ist. Abgesehen von den Nuten 17 ist der Sperrbolzen 13 rotationssymmetrisch oder im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet.
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 in Sperrbolzen
18: Sperrbolzenfeder
19: Druckrichtung der Sperrbolzenfeder
20: Verriegelungsausnehmung
21: Druckrichtung des Verriegelungselements
22: Verriegelungsausnehmung
23: Druckstück
24: Druckstift
25: Druckfeder
26: Nutgrund
27: äußeres Teil des Verriegelungselements
28: inneres Teil des Verriegelungselements
29: Zwischenteil des Verriegelungselements

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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 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, dadurch gekennzeichnet, dass an der Umfangsfläche des Sperrbolzens (13) wenigstens eine in Längsrichtung (11) verlaufende, ebenflächige oder nutförmige Führungsbahn vorgesehen ist, mit welcher das Verriegelungselement (16) zumindest in der verriegelnden Position in Kontakt und/oder in Eingriff steht.
Schwenkmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbahn durch eine in die Umfangsfläche des Sperrbolzens (13) eingebrachte und in Längsrichtung (11) verlaufende Nut (17) gebildet ist, in welche das Verriegelungselement (16) zumindest in der verriegelnden Position eingreift.
Schwenkmodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Nutgrund (26) der Nut (17) in Umfangsrichtung des Sperrbolzens (13) an die Kontur des dem Sperrbolzen (13) zugewandten Endbereichs des Verriegelungselements (16) angepasst ist.
Schwenkmodul nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Nutgrund (26) der Nut (17) in Umfangsrichtung des Sperrbolzens (13) konkav ausgebildet ist.
Schwenkmodul nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungselement (16) eine Kugel (28) umfasst, die in der verriegelnden Position in die Nut (17) eingreift, der Nutgrund (26) der Nut (17) in Umfangsrichtung des Sperrbolzens (13) einem Kreisbogen folgt, dessen Radius an den Radius der Kugel (28) angepasst ist.
Schwenkmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbahn in Längsrichtung (11) schräg verläuft.
Schwenkmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Sperrbolzenfeder (18), mittels welcher der Sperrbolzen (13) in Richtung der verriegelnden Position gespannt ist.
Schwenkmodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der Führungsbahn und der in Längsrichtung (11) verlaufenden Längsachse des Sperrbolzens (13) in Richtung der von der Sperrbolzenfeder (18) auf den Sperrbolzen (13) ausgeübten Kraft abnimmt.
Schwenkmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch – mehrere Verriegelungselemente (16), die jeweils in dem Gelenkzapfen (4) in einer schräg oder quer zur Längsrichtung (11) ausgerichteten Verriegelungsrichtung (15) verschiebbar geführt und mittels des Sperrbolzens (13) betätigbar sind, wobei die Verriegelungselemente (16) durch Verschieben des Sperrbolzens (13) in die verriegelnde Position jeweils in eine der Verriegelungsausnehmungen (20) einrückbar sind, – mehrere an der Umfangsfläche des Sperrbolzens (13) in Längsrichtung (11) verlaufende, ebenflächige oder nutförmige Führungsbahnen, mit welchen die Verriegelungselemente (16) zumindest in der verriegelnden Position in Kontakt und/oder in Eingriff stehen.
Schwenkmodul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbahnen durch in die Umfangsfläche des Sperrbolzens (13) eingebrachte und in Längsrichtung (11) verlaufende Nuten (17) gebildet sind, in welche die Verriegelungselemente (16) zumindest in der verriegelnden Position eingreifen.
Schwenkmodul nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbahnen konzentrisch um die in Längsrichtung (11) verlaufende Längsachse des Sperrbolzens (13) gleichmäßig verteilt angeordnet sind.
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 12, 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 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Gelenkzapfen (4) sich durch eine unrunde Zapfenöffnung (8) hindurch aus dem Gehäuse (5) heraus erstreckt, deren Rand zusammen mit dem Führungselement (9) die Beweglichkeit des Kugelzapfens (4) auf eine vorgegebene Bewegungsbahn einschränkt.
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 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, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrbolzen (13) drehstarr mit dem Gelenkzapfen (4) verbunden ist.
Schwenkmodul nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrbolzen mit dem Gelenkzapfen über eine formschlüssige Welle-Nabe-Verbindung verbunden ist.
Schwenkmodul nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gelenkzapfen (4) ein sich in Längsrichtung (11) erstreckende Sperrbolzenbohrung (12) vorgesehen ist, in welchem der Sperrbolzen (13) einliegt, die Sperrbolzenbohrung (12) eine unrunde Innenumfangskontur aufweist, der Sperrbolzen (13) eine unrunde Außenumfangskontur aufweist, die an die Innenumfangskontur der Sperrbolzenbohrung (12) angepasst ist.
Schwenkmodul nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrbolzen (13) mittels einer oder mehrerer Nut-Feder-Verbindungen mit dem Gelenkzapfen (4) verbunden ist.