DE102010054208A1 - Steuereinrichtung für eine Anhängerkupplung eines Kraftfahrzeugs - Google Patents
Steuereinrichtung für eine Anhängerkupplung eines Kraftfahrzeugs Download PDFInfo
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Abstract
Diese Steuereinheit ist für eine Anhängekupplung eines Kraftfahrzeugs konzipiert, die einen zwischen einer Betriebsstellung und einer Ruhestellung verstellbaren Kugelarm mit einer Kupplungskugel umfasst, welche Steuereinheit eine axial bewegliche Schubstange insbesondere zur Freigabe der Betriebsstellung des Kugelarms aufweist, wobei die Schubstange an einem ersten Ende als ein mit Rastmitteln zusammenwirkender Sperrbolzen ausgebildet ist und an einem zweiten Ende über eine Zahnstange mit einem Getriebe einer die Schubstange beeinflussbaren Antriebseinheit in Wirkverbindung steht, welches Getriebe unter Vermittlung einer Zahnradeinrichtung an die Zahnstange angeschlossen ist Zur Optimierung der Zahnradeinrichtung besitzt das Getriebe ein axialbewegliches mit der Zahnstange in Eingriff stehendes Steuerzahnrad, das zwischen einer Verriegelungsstellung und einer Entriegelungsstellung verstellbar ist und in der Verriegelungsstellung unter Vermittlung eines Steuerzapfen in ein Fixierlager eingerückt ist, und wobei durch Axialbewegung des Steuerzahnrads der Steuerzapfen aus dem Fixierlager ausgerückt wird, dergestalt, dass die Zahnstange vom Steuerzahnrad in axialer Richtung betätigbar ist.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinheit für eine Anhängekupplung eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
- Es ist eine Anhängekupplung für ein Kraftfahrzeug bekannt,
EP 1 512 558 B1 , die eine Steuereinheit für einen Kugelarm mit einer Kupplungskugel umfasst. Der Kupplungsarm ist zwischen einer Betriebsstellung und einer Ruhestellung bewegbar, und die Steuereinheit weist eine Axial-Schubstange auf, die an einem ersten Ende als ein mit Rastmitteln zusammenwirkender Sperrbolzen ausgebildet. An einem zweiten Ende der Schubstange ist eine Zahnstange angeformt, die mittels eines mit einer Zahnstangeneinrichtung versehenen Getriebes beeinflussbar ist. Das Getriebe steht in Wirkverbindung mit einem elektrischen Antrieb in Gestalt eines Motors. Ein Motorritzel des Getriebes kämmt mit einem Antriebsrad, das einstückig mit einem Zylinderkörper und einem auf seiner inneren Stirnfläche außerhalb einer Umlaufbahn des Zylinderkörpers angeordneten Kurvensegment verbunden ist. Letzteres besitzt an seinem in Drehrichtung des Antriebsrads vorderen Ende eine allmählich ansteigende, konvexe Anlauffläche und am hinteren Ende eine steil abfallende, mit konkaver Krümmung auslaufende Ablauffläche. Dem Kurvensegment ist ein Sicherungsbolzen zugeordnet, der von einer in einer Bohrung eines Stützblocks vorgesehenen Druckfeder in Richtung Antriebsrad abgestützt und in der Mitte mit einer Einschnürung versehen ist. Um den Sperrbolzen auszurücken und den Kugelarm zu verschwenken dreht der elektrische Antrieb über das Motorritzel das Antriebsrad mit seinem Kurvensegment zu dem die Zahnstange kreuzenden und sperrenden Sicherungsbolzen. Die Anlauffläche hebt dabei mit dem Kurvensegment den Sicherungsbolzen an, und zwar bis sich dessen Einschnürung über der Zahnstange befindet, die damit einen freien Durchgang hat. - Aus der
EP 1 614 556 B1 geht ein schwenkbeweglicher Kugelarm mit einer Kupplungskugel einer Anhängekupplung eines Kraftfahrzeugs hervor. Der Kugelarm ist von einer Betriebsstellung in eine Ruhestellung verstellbar und vice versa, wofür zur Freigabe der Betriebsstellung und der Ruhestellung eine Axial-Schubstange eingebaut ist, die an dem einen Endbereich als Sperrbolzen und an dem anderen Endbereich an einen motorischen Antrieb angeschlossen ist. - Aufgabe der Erfindung ist es, eine funktionsgerechte Steuereinheit für eine Anhängekupplung eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, die zur gezielten Beeinflussung einer axialbeweglichen zumindest eine Betriebsstellung eines Kugelarms mit einer Kupplungskugel freigebenden. Schubstange, mit einem Getriebe und einer Antriebseinheit versehen ist.
- Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zu sehen, dass das Zusammenwirken der Zahnstange mit dem Steuerzahnrad bzw. das Steuerzahnrad mit dem Fixierlager Maßstäbe für die Entwicklung und Herstellung hochwertiger Kraftfahrzeug-Anhängekupplungen setzt. Denn zum einen sind sowohl das Steuerzahnrad und das Fixierlager leicht darstellbare und mit vertretbaren Mitteln herstellbare Bauteile und zum anderen zeichnen sie sich durch musterhafte Funktion aus. Dank der Axialbeweglichkeit des Steuerzahnrads und des in das Fixierlager einrückbaren Steuerzapfens ist eine ausgezeichnete Ansteuerung der Entriegelungsstellung und Verriegelungsstellung des Steuerzahnrads bzw. des Steuerzapfens erzielbar. Für die Axialbewegung ist der Einsatz der Gewindeeinrichtung vorbildlich geeignet. Diese Gewindeeinrichtung lässt sich ohne weiteres durch ein Innengewinde des Steuerzahnrads und ein Außengewinde der Zahnradeinrichtung realisieren. Schließlich sichern die Untersetzungsstufen des Getriebes zwischen Antriebseinheit und Zahnstange einen wirkungsvollen Betrieb der Steuereinrichtung, wobei das Getriebe mit Antriebseinheit als kompakte, wenig Raum beanspruchende Baueinheit darstellbar ist.
- In der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, das nachstehend näher erläutert wird.
- Es zeigen
-
1 eine Schrägansicht einer Anhängekupplung für ein Kraftfahrzeug mit einer Steuereinheit, -
2 eine Schrägansicht auf die Steuereinheit mit Zahnstange, Getriebe, Zahnradeinrichtung und Antriebseinheit der1 , -
3 Einzelheiten der Steuereinrichtung mit Getriebe, Zahnradeinrichtung, Steuerzahnrad, Steuerzapfen, Fixierlager und Antriebseinheit, -
4 eine Funktionsdarstellung der Zahnradeinrichtung mit Steuerzahnrad, Steuerzapfen und Fixierlager in einer Verriegelungsstellung, -
5 eine Ansicht entsprechend4 in einer Zwischenstellung, -
6 eine Ansicht entsprechend4 in einer Entriegelungsstellung, Eine Anhängekupplung1 für ein nicht dargestelltes Kraftfahrzeug umfasst einen Kugelarm2 , der an einem freien Ende3 eine Kupplungskugel4 trägt und an einem anderen Ende5 einen Kugelarmkopf6 trägt. Zur Befestigung des Kugelarms2 am Kraftfahrzeug dient eine Haltkonsole7 , und der Kugelarm2 ist zwischen einer Betriebsstellung Bst und einer Ruhestellung – nicht dargestellt – bewegbar. Hierzu ist der Kugelarm2 um eine Schwenkachse8 schwenkbar, die koaxial zu einer Schubstange9 ausgerichtet und Bestandteil einer Steuereinheit10 ist. - Die Schubstange
9 ist an einem ersten Endbereich11 als ein mit Rastmitteln zusammenwirkender Sperrbolzen12 ausgeführt; Rastmittel und Sperrbolzen werden in den eingangs beschriebenen SchutzrechtszitatenEP 1 512 558 B1 undEP 1 614 556 B1 beispielhaft beschrieben. An einem zweiten Endbereich13 der Schubstange9 ist ein Abschnitt einer Zahnstange14 vorgesehen, die mit einem Getriebe15 und einer Antriebseinheit16 z. B. elektromotorischer Gattung zusammenarbeitet. Die Zahnstange14 wirkt mit einer Zahnradeinrichtung17 zusammen, die in das Getriebe15 integriert ist. - Die Zahnradeinrichtung
17 umfasst eine Zahnradwelle18 mit einem ersten Wellenendabschnitt19 und einem zweiten Wellenendabschnitt20 . Der erste Wellenendabschnitt19 der Zahnradwelle18 wird von einem ersten Lager21 aufgenommen; der zweite Wellenendabschnitt20 von einem zweiten Lager22 . Dabei ist die Zahnradwelle18 axialbeweglich ausgebildet, und zwar gegen die Wirkung einer einen Wellenabschnitt23 umgebenden Druckfeder24 , die sich einerseits an einem Lagerabschnitt25 des zweiten Lagers22 und andererseits an einem den Lagerabschnitt25 begrenzenden Kragen26 abstützt. Darüber hinaus ist die Zahnradwelle18 mit einem Antriebszahnrad27 und einem Steuerzylinderabschnitt28 für ein Steuerzahnrad29 versehen, das axial versetzt zu dem Antriebszahnrad27 zwischen dem Antriebszahnrad27 und dem ersten Lager21 angeordnet ist. - Das Steuerzahnrad
29 ist axialbeweglich auf der Zahnradwelle18 der Zahnradeinrichtung17 gelagert, und besagtes Steuerzahnrad29 steht im Eingriff mit der Zahnstange14 der Schubstange9 . Dabei ist das Steuerzahnrad29 zwischen einer Verriegelungsstellung Vst und einer Entriegelungsstellung Est verstellbar ist. In der Verriegelungsstellung Vst ist das Steuerzahnrad29 mittels eines in axialer Richtung A-A der Zahnradwelle18 sich erstreckenden Steuerzapfens30 in ein Fixierlager31 eingerückt. Durch eine Axialbewegung B des Steuerzahnrads29 wird der Steuerzapfen30 aus einer korrespondierenden Öffnung32 des Fixierlagers31 ausgerückt, wodurch die Zahnstange14 bzw. die Schubstange9 mittels des Steuerzahnrads29 zur Freigabe der Betriebsstellung Bst und der Ruhestellung Rst des Kugelarms2 in axialer Richtung Rax betätigbar ist. Denkbar ist aber auch den Steuerzapfen30 am Fixierlager31 anzubringen und die Öffnung32 in das Steuerzahnrad29 einzuarbeiten. - Für die Axialbewegung B des Steuerzahnrads
29 auf der Zahnradwelle18 dient eine Gewindeeinrichtung33 , die durch ein Innengewinde34 des Steuerzahnrads29 und ein Außengewinde35 –3 und4 – auf dem Steuerzylinderabschnitt28 für das Steuerzahnrad29 gebildet wird. Der Steuerzapfen30 ist nach Art eines Exzenters an dem Steuerzahnrad29 ausgeführt, und das Fixierlager31 ist zur Aufnahme des Steuerzapfens30 mit einer Zapfenaufnahme36 versehen die als zylinder- oder schlitzförmige Ausnehmung dargestellt sein kann. - Das Getriebe
15 weist zwischen Antriebseinheit16 und Zahnstange14 Untersetzungsstufen UsI, UsII und UIII mit beispielsweise drei achsparallelen Getriebewellen37 .38 , und39 für entsprechende Zahnräder auf, die teilweise miteinander in Eingriff stehen. Dabei wird ein Zahnrad40 der Getriebewelle37 der Untersetzungsstufe I mittels eines Schneckenrads41 der Antriebseinheit16 angetrieben. - Schließlich sind insbesondere die Antriebseinheit
16 und das Getriebe15 mit den Untersetzungsstufen UsI, UsII und UsIII zu einer kompakten Baueinheit42 zusammengefasst. Hierzu ist ein Gehäuse43 vorgesehen, in das Halterungen und Lagerungen für die Antriebseinheit16 bzw. die Getriebewellen37 ,38 und39 eingearbeitet sind. Außerdem kann das Gehäuse43 mit Getriebe15 und Antriebseinheit16 nach Art eines vormontierten Moduls ausgebildet sein. - Funktionsbeschreibung
- Um den Kugelarm
2 von der Betriebsstellung Bst in die Ruhestellung zu verbringen, wird Steuereinheit10 aktiviert, die über die Antriebseinheit16 und das Getriebe15 die Zahnradwelle18 in Rotationsbewegung versetzt. Dabei ist jedoch das Steuerzahnrad29 der Zahnradeinrichtung17 aufgrund des im Fixierlager31 festgelegten Steuerzapfens30 von der Rotationsbewegung ausgenommen. Allerdings führt das Steuerzahnrad29 durch das Außengewinde35 des Steuerzylinderabschnitts28 der Zahnradwelle18 und das Innengewinde35 des besagten Steuerzahnrads29 mit dem Steuerzapfen30 die Axialbewegung B aus, und zwar so lange aus der Öffnung32 bzw. der Zapfenaufnahme36 ausgerückt ist; Steuerzahnrad29 und Steuerzapfen30 bewegen sich dabei von der Verriegelungsstellung Vst –4 – über eine Zwischenstellung Zst –5 – in die Entriegelungsstellung Est –6 –, wobei die Zahnradwelle18 mit ihrem zweiten Wellenendabschnitt20 gegen die Wirkung der Druckfeder24 ebenfalls eine Axialbewegung B ausführt und dabei tiefer in das zweite Lager22 eintaucht. Damit ist die Zahnstange14 der Schubstange9 in axialer Richtung Rax betätig- und der Kugelarm2 in die Ruhestellung verstellbar. - 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
-
- EP 1512558 B1 [0002, 0014]
- EP 1614556 B1 [0003, 0014]
Claims (10)
- Steuereinheit für eine Anhängekupplung eines Kraftfahrzeugs, die einen zwischen einer Betriebsstellung und einer Ruhestellung verstellbaren Kugelarm mit einer Kupplungskugel umfasst, welche Steuereinheit eine axial bewegliche Schubstange insbesondere zur Freigabe der Betriebsstellung des Kugelarms aufweist, wobei die Schubstange an einem ersten Ende als ein mit Rastmitteln zusammenwirkender Sperrbolzen ausgebildet ist und an einem zweiten Ende über eine Zahnstange mit einem Getriebe einer die Schubstange beeinflussbaren Antriebseinheit in Wirkverbindung steht, welches Getriebe unter Vermittlung einer Zahnradeinrichtung an die Zahnstange angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnradeinrichtung (
17 ) des Getriebes (15 ) ein axialbewegliches mit der Zahnstange (14 ) in Eingriff stehendes Steuerzahnrad (29 ) besitzt, das zwischen einer Verriegelungsstellung (Vst) und einer Entriegelungsstellung (Est) verstellbar ist und in der Verriegelungsstellung (Vst) unter Vermittlung eines Steuerzapfen (30 ) in ein Fixierlager (31 ) eingerückt ist und dass durch Axialbewegung (B) des Steuerzahnrads (29 ) der Steuerzapfen (30 ) aus dem Fixierlager (31 ) ausgerückt wird, dergestalt, dass die Zahnstange (14 ) vom Steuerzahnrad (39 ) in axialer Richtung (Rax) betätigbar ist. - Steuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerzahnrad (
29 ) mittels einer Gewindeeinrichtung (33 ) die Axialbewegung (B) ausführt. - Steuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindeeinrichtung (
33 ) ein Innengewinde (34 ) des Steuerzahnrads (29 ) und ein Außengewinde (35 ) der Zahnradeinrichtung (17 ) umfasst. - Steuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerzapfen (
30 ) nach Art eines Exzenters am Steuerzahnrad (29 ) angeordnet und in axialer Richtung (A-A) des besagten Steuerzahnrads (29 ) ausgerichtet ist. - Steuereinheit nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Fixierlager (
31 ) zum Einrücken des Steuerzapfens (30 ) eine korrespondierende Zapfenaufnahme (36 ) besitzt. - Steuereinheit nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (
15 ) zwischen Antriebseinheit (16 ) und Zahnstange (14 ) mehrere Untersetzungsstufen (UsI, UsII und UsIII) aufweist. - Steuereinheit nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Untersetzungsstufen (UsI, UsII und UsIII) des Getriebes (
15 ) bspw. drei achsparallel Getriebewellen (37 ,38 und39 ) für Zahnräder der Übersetzungsstufen (UsI, UsII und UsIII) aufweist. - Steuereinheit nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (
16 ) unter Zwischenschaltung eines Schneckenrads (41 ) mit einer der Untersetzungsstufen (UsI) zusammenwirkt. - Steuereinheit nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit (
16 ) und das Getriebe (15 ) zu einer kompakten Baueinheit (42 ) zusammengefasst sind. - Steuereinheit nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ein Gehäuse (
43 ) aufweisende Baueinheit (42 ) nach Art eines Moduls aufgebaut ist.
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- 2010-12-11 DE DE102010054208.3A patent/DE102010054208B4/de not_active Expired - Fee Related
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