DE102011078329A1

DE102011078329A1 - Anhängevorrichtung für ein Zugfahrzeug

Info

Publication number: DE102011078329A1
Application number: DE102011078329A
Authority: DE
Inventors: Dirk Adamczyk; Julian Stratmann; Christoph Elbers
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2011-06-29
Filing date: 2011-06-29
Publication date: 2013-01-03
Anticipated expiration: 2031-06-30
Also published as: DE102011078329B4; US20130001924A1; US8939462B2

Abstract

Anhängevorrichtung für ein Zugfahrzeug (1), mit einer einen Hohlraum (21) umfassenden Kupplungskugel (11) zur Ankupplung eines Anhängerfahrzeugs (2) und einem Kugelträger (17), der durch eine in der Kupplungskugel (11) vorgesehene Öffnung (22) hindurch mit einem Endbereich in den Hohlraum (21) eingreift und die Kupplungskugel (11) trägt, wobei der Endbereich des Kugelträgers (17) eine die Kupplungskugel (11) drehbar lagernde Gelenkkugel (15) umfasst, sodass dieser zusammen mit der Kupplungskugel (11) ein Kugelgelenk (28) bildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anhängevorrichtung für ein Zugfahrzeug, mit einer einen Hohlraum umfassenden Kupplungskugel zur Ankupplung eines Anhängerfahrzeugs und einem Kugelträger, der durch eine in der Kupplungskugel vorgesehene Öffnung hindurch mit einem Endbereich in den Hohlraum eingreift und die Kupplungskugel trägt.
Die DE 103 34 000 A1 beschreibt eine Anhängerkupplung für ein Zugfahrzeug, mit einem Kupplungskopf zur Ankopplung eines Kupplungsgegenstücks eines Anhängerfahrzeugs, einem Kupplungsschaft, der mit dem Zugfahrzeug verbunden ist und im Bereich des Kupplungskopfes eine Hochachse definiert, und einem Winkelsensor, der in die Anhängerkupplung integriert ist und eine Bewegung des Kupplungsgegenstücks relativ zum Kupplungsschaft um die Hochachse aufnimmt. Der Kupplungskopf ist relativ zu dem Kupplungsschaft um die Hochachse mittels eines Wälzlagers drehbar gelagert, welches in dem Kupplungskopf angeordnet ist. Dabei ist die Reibung des Wälzlagers gegenüber der Reibung zwischen dem Kupplungskopf und dem Kupplungsgegenstück vernachlässigbar gering.
Die Lagerung mittels Wälzlager ist relativ aufwändig. Insbesondere steht aufgrund des geringen Durchmessers des Kupplungskopfes nur wenig Bauraum zur Integration des in der Regel viele bewegliche Teile umfassenden Wälzlagers in den Kupplungskopf zur Verfügung, welches im Anhängerbetrieb große Kräfte aufnehmen muss und daher bei vertretbaren Kosten nur begrenzt verkleinerbar ist. Ferner sind Wälzlager auch gegenüber im Anhängerbetrieb häufig auftretenden punktuellen Belastungen anfällig, sodass diese Lager einem frühzeitigen Verschleiß unterliegen.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer Anhängevorrichtung der eingangs genannten Art eine belastbare und vergleichsweise einfach in den Hohlraum integrierbare Lagerung der Kupplungskugel an dem Kugelträger zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch eine Anhängevorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Anhängevorrichtung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung gegeben.
Die Anhängevorrichtung für ein Zugfahrzeug weist eine einen Hohlraum umfassende Kupplungskugel zur Ankupplung eines Anhängerfahrzeugs und einen Kugelträger auf, der durch eine in der Kupplungskugel vorgesehene Öffnung hindurch mit einem Endbereich in den Hohlraum eingreift und die Kupplungskugel trägt, wobei der Endbereich des Kugelträgers eine die Kupplungskugel drehbar lagernde Gelenkkugel umfasst, sodass dieser zusammen mit der Kupplungskugel ein Kugelgelenk bildet.
Das Kugelgelenk ist relativ einfach aufgebaut, robust und belastbar. Insbesondere ist das Kugelgelenk vergleichsweise unempfindlich gegenüber punktuellen Belastungen. Auch kann die Lagerung für die Kupplungskugel relativ einfach in den Hohlraum integriert werden.
Der Kugelträger bildet oder umfasst bevorzugt einen die Gelenkkugel aufweisenden Kugelzapfen des Kugelgelenks. Ferner bildet die Kupplungskugel bevorzugt ein Gehäuse oder eine Kugelpfanne des Kugelgelenks. Der Mittelpunkt der Gelenkkugel fällt vorzugsweise mit dem Mittelpunkt der Kupplungskugel zusammen. Das Kugelgelenk weist insbesondere wenigstens einen oder wenigstens zwei rotatorische Freiheitsgrade auf. Vorteilhaft weist das Kugelgelenk drei rotatorische Freiheitsgrade auf.
Die Gelenkkugel ist vorzugsweise fest, insbesondere starr, mit dem Kugelträger verbunden. Bevorzugt ist die Gelenkkugel einstückig und/oder materialhomogen mit dem Kugelträger ausgebildet. Es ist aber auch möglich, dass die Gelenkkugel und der Kugelträger separate Bauteile bilden, die fest, insbesondere starr oder drehstarr, miteinander verbunden sind. Der Kugelträger besteht bevorzugt aus Metall, insbesondere aus Stahl. Ferner besteht die Gelenkkugel bevorzugt aus Metall, insbesondere aus Stahl.
Der Kugelträger kann gekrümmt oder abgewinkelt ausgebildet sein. Bevorzugt ist der Kugelträger aber gerade oder im Wesentlichen gerade ausgebildet. Dies kann aus fertigungstechnischen Gründen vorteilhaft sein. Insbesondere umfasst der Kugelträger einen sich an die Gelenkkugel anschließenden Zapfenbereich (Zapfen). Vorzugsweise ragt der Kugelträger mit seinem Zapfenbereich aus der Kupplungskugel heraus.
Gemäß einer Ausgestaltung umfasst die Anhängevorrichtung eine Halterung, mit welcher der Kugelträger fest, insbesondere starr, verbunden ist. Insbesondere ist der Kugelträger mit seinem Zapfenbereich an der Halterung befestigt. Die Halterung kann gerade, abgewinkelt oder gekrümmt ausgebildet sein. Ferner kann die Halterung ein Kugelträgergehäuse umfassen oder bilden, in welchem der Kugelträger, insbesondere mit seinem Zapfen, angeordnet und/oder befestigt ist. Das Kugelträgergehäuse ist vorzugsweise fest, insbesondere starr, mit der Halterung verbunden. Bevorzugt ist das Kugelträgergehäuse einstückig und/oder materialhomogen mit der Halterung ausgebildet. Es ist aber auch möglich, dass das Kugelträgergehäuse und die Halterung separate Bauteile bilden, die fest, insbesondere starr, miteinander verbunden sind. Bevorzugt bildet die Halterung einen Kupplungsarm. Die Halterung besteht bevorzugt aus Metall, insbesondere aus Stahl.
Der Kugelträger kann untrennbar mit der Halterung verbunden sein. Vorteilhaft ist der Kugelträger aber lösbar mit der Halterung verbunden. Insbesondere ist der Kugelträger herausnehmbar in dem Kugelträgergehäuse befestigt. Somit ist es z.B. möglich, den Kugelträger zu ersetzen.
Der Anhängevorrichtung, insbesondere dem Kugelträger, ist vorzugsweise eine Hochachse zugeordnet, die bevorzugt in Richtung der Zugfahrzeughochachse verläuft. Insbesondere verläuft die Hochachse durch den Mittelpunkt der Gelenkkugel und/oder durch den Mittelpunkt der Kupplungskugel. Vorteilhaft ist der Kugelträger in Richtung der Hochachse gerade oder im Wesentlichen gerade ausgebildet. Bevorzugt weist der Kugelträger mit seiner Gelenkkugel in Richtung der Hochachse nach oben.
Die Kupplungskugel ist an der Gelenkkugel insbesondere um die Hochachse oder um wenigstens die Hochachse drehbar gelagert. Somit ist die Kupplungskugel bevorzugt um die Gelenkkugel um die Hochachse oder um wenigstens die Hochachse drehbar. Vorteilhaft ist die Kupplungskugel aber um mehrere, beispielsweise um zwei oder drei, oder um beliebig viele Achsen drehbar an der Gelenkkugel gelagert, die insbesondere durch den Mittelpunkt der Gelenkkugel und/oder durch den Mittelpunkt der Kupplungskugel verlaufen und von denen eine vorzugsweise die Hochachse bildet. Bevorzugt ist die Kupplungskugel somit um die Gelenkkugel um eine beliebige Achse drehbar, die durch den Mittelpunkt der Gelenkkugel und/oder der Kupplungskugel verläuft. Ein Verdrehen der Kupplungskugel um die Gelenkkugel um eine Achse, die nicht mit der Hochachse zusammenfällt, wird auch als Kippen bezeichnet. Die Kupplungskugel besteht bevorzugt aus Metall, insbesondere aus Stahl. Vorteilhaft ist die Kupplungskugel dauerhaft mit dem Kugelträger verbunden. Alternativ kann die Kupplungskugel aber auch von dem Kugelträger abnehmbar sein.
In dem Hohlraum ist bevorzugt eine hohlkugelförmige Lagerfläche vorgesehen. Ferner weist die Gelenkkugel bevorzugt eine kugelförmige Lagerfläche auf, an der die hohlkugelförmige Lagerfläche gleitfähig anliegt. Die kugelförmige Lagerfläche bildet insbesondere eine Außenfläche der Gelenkkugel. Die Kupplungskugel kann unmittelbar an der Gelenkkugel drehbar gelagert sein. In diesem Fall ist die hohlkugelförmige Lagerfläche insbesondere durch eine den Hohlraum begrenzende Wandung der Kupplungskugel gebildet. Bevorzugt ist die Kupplungskugel aber unter Zwischenschaltung einer Lagerschale an der Gelenkkugel drehbar gelagert. In diesem Fall umfasst insbesondere die Lagerschale die hohlkugelförmige Lagerfläche. Die Lagerschale ist bevorzugt in dem Hohlraum angeordnet und vorzugsweise an der Kupplungskugel festgelegt. Somit dreht sich die Lagerschale vorzugsweise bei einer Drehung der Kupplungskugel um die Gelenkkugel mit der Kupplungskugel mit. Vorteilhaft ist die Lagerschale starr oder drehstarr mit der Kupplungskugel verbunden. Beispielsweise ist die Lagerschale in dem Hohlraum mittels eines Verschlusselements gesichert, welches insbesondere ringförmig ausgebildet ist und durch welches sich vorzugsweise der Kugelträger hindurch erstreckt. Das Verschlusselement ist bevorzugt fest mit der Kupplungskugel verbunden. Insbesondere greift das Verschlusselement formschlüssig mit der Kupplungskugel ineinander. Das Verwenden der Lagerschale bietet z.B. den Vorteil, die Reibung zwischen der Kupplungskugel und der Gelenkkugel relativ einfach auf ein gewünschtes Maß einstellen zu können, was beispielsweise durch die Wahl eines geeigneten Werkstoffs für die Lagerschale erzielbar ist. Dieser Werkstoff kann insbesondere unabhängig von dem Werkstoff für die Kupplungskugel ausgewählt werden, die in der Regel anderen Anforderungen als die Lagerschale genügen muss. Vorzugsweise bestehen die Lagerschale und die Kupplungskugel aus unterschiedlichen Werkstoffen. Die Lagerschale besteht z.B. aus Kunststoff oder aus Metall. Insbesondere besteht die Lagerschale aus Polyoxymethylen (POM), Polyetheretherketon (PEEK), Polyamid (PA), aus Sinterbronze oder aus einem anderen geeigneten Material. Vorteilhaft umschließt die Lagerschale und/oder die Kupplungskugel die Gelenkkugel. Die Lagerschale kann ein einteilig oder mehrteilig, beispielsweise zweiteilig, ausgebildet sein.
Bevorzugt umfasst die Anhängevorrichtung eine oder wenigstens eine im Bereich der Öffnung der Kupplungskugel angeordnete und sich vorteilhaft zwischen der Kupplungskugel und dem Kugelträger erstreckende Dichtung. Mittels der Dichtung werden insbesondere die Lagerflächen vor Verunreinigungen und Feuchtigkeit geschützt. Beispielsweise ist die Dichtung an der Kupplungskugel, an der Lagerschale oder an dem Verschlusselement befestigt, vorzugsweise angeklebt oder anvulkanisiert. Es ist aber auch möglich, dass die Dichtung an dem Kugelträger, an der Gelenkkugel oder an der Halterung befestigt, vorzugsweise angeklebt oder anvulkanisiert, ist. Vorteilhaft liegt die Dichtung an dem Kugelträger und/oder an der Gelenkkugel und/oder an der Kupplungskugel und/oder an der Lagerschale und/oder an dem Verschlusselement und/oder an der Halterung dichtend an. Die Dichtung kann z.B. einen Dichtungsbalg und/oder eine oder mehrere Dichtlippen umfassen oder bilden.
Der Kugelträger oder die Halterung ist bevorzugt zur festen Verbindung mit einem oder dem Zugfahrzeug konfiguriert. Vorzugsweise ist der Kugelträger oder die Halterung fest mit dem Zugfahrzeug verbunden oder verbindbar. Insbesondere ist der Kugelträger oder die Halterung mit einem Fahrzeugaufbau oder Fahrgestell des Zugfahrzeugs fest, insbesondere starr, verbunden oder verbindbar.
Die Kupplungskugel ist bevorzugt zur Kupplung mit einem Kupplungsschloss eines oder des Anhängerfahrzeugs konfiguriert. Vorteilhaft ist die Kupplungskugel mit dem Kupplungsschloss des Anhängerfahrzeugs gekuppelt oder kuppelbar. Der Zustand, in dem das Kupplungsschloss mit der Kupplungskugel gekuppelt ist, wird auch als gekuppelter Zustand bezeichnet. Ferner wird der Zustand, in dem das Kupplungsschloss nicht mit der Kupplungskugel gekuppelt ist, als entkuppelter Zustand bezeichnet. Im gekuppelten Zustand greift die Kupplungskugel insbesondere in eine Kugelpfanne des Kupplungsschlosses ein und ist formschlüssig in dieser gesichert.
Im gekuppelten Zustand ist die Reibung, insbesondere die Haftreibung und/oder die Gleitreibung, zwischen der Gelenkkugel und der Kupplungskugel vorzugsweise kleiner als die Reibung, insbesondere die Haftreibung und/oder die Gleitreibung, zwischen der Kupplungskugel und dem Kupplungsschloss. Im gekuppelten Zustand sind das Kupplungsschloss und die Kupplungskugel bezüglich einer Drehung des Kupplungsschlosses um die Gelenkkugel vorzugsweise reibschlüssig miteinander verbunden. Insbesondere wirkt dieser Reibschluss bezüglich oder mindestens bezüglich einer Drehung der Kupplungskugel um die Gelenkkugel um die Hochachse. Vorzugsweise wirkt dieser Reibschluss zusätzlich bezüglich einer Drehung der Kupplungskugel um die Gelenkkugel um eine, mehrere oder beliebig viele andere Achsen, die nicht mit der Hochachse zusammenfallen und insbesondere durch den Mittelpunkt der Gelenkkugel und/oder durch den Mittelpunkt der Kupplungskugel verlaufen. Bevorzugt folgt somit die Kupplungskugel den Bewegungen des Kupplungsschlosses. Insbesondere tritt zwischen dem Kupplungsschloss und der Kupplungskugel keine oder lediglich selten eine Relativbewegung auf. Somit sind auch Geräusche vermeidbar oder reduzierbar, die bei herkömmlichen Anhängerkupplungen aufgrund von Relativbewegungen zwischen Kupplungsschloss und Kupplungskugel auftreten.
Gemäß einer Weiterbildung umfasst die Anhängevorrichtung eine Winkelerfassungseinrichtung, mittels welcher eine Bewegung, insbesondere eine Drehung, der Kupplungskugel um die Gelenkkugel erfassbar ist. Bevorzugt ist mittels der Winkelerfassungseinrichtung eine Drehung der Kupplungskugel um die Gelenkkugel um die Hochachse oder um mehrere Achsen erfassbar, von denen eine insbesondere die Hochachse bildet. Ist das Anhängerfahrzeug an die Kupplungskugel angekuppelt, so ist mittels der Winkelerfassungseinrichtung vorteilhaft der Knickwinkel des aus dem Zugfahrzeug und dem Anhängerfahrzeug gebildeten Gespanns erfassbar. Als Knickwinkel wird insbesondere der Winkel bezeichnet, der zwischen der Längsachse des Zugfahrzeugs und der Längsachse des Anhängerfahrzeugs einschlossen ist, vorzugsweise in einer zur Hochachse und/oder zur Zugfahrzeughochachse senkrechten Ebene. Der Knickwinkel entspricht bevorzugt einem Winkel, um den die Kupplungskugel um die Gelenkkugel um die Hochachse verdreht ist, insbesondere im gekuppelten Zustand. Weist die Kupplungskugel mehrere rotatorische Freiheitsgrade auf und soll nur der Knickwinkel erfasst werden, ist es von Vorteil, wenn die Winkelerfassungseinrichtung lediglich den Knickwinkel erfasst und dabei nicht durch die anderen rotatorischen Freiheitsgrade der Kupplungskugel beeinflusst wird. Gemäß einer möglichen Ausgestaltung ist mittels der Winkelerfassungseinrichtung aber zusätzlich zu einer Drehung der Kupplungskugel um die Gelenkkugel um die Hochachse auch eine Drehung der Kupplungskugel um die Gelenkkugel um eine, um wenigstens eine, beispielsweise um zwei oder drei, um mehrere oder um beliebig viele andere Achsen erfassbar, die nicht mit der Hochachse zusammenfallen und insbesondere durch den Mittelpunkt der Gelenkkugel und/oder durch den Mittelpunkt der Kupplungskugel verlaufen.
Die Winkelerfassungseinrichtung ist bevorzugt innerhalb der Anhängevorrichtung angeordnet. Insbesondere ist die Winkelerfassungseinrichtung innerhalb von einem oder mehreren Bauelementen oder innerhalb von einer oder mehrerer Baugruppen der Anhängevorrichtung, beispielsweise innerhalb des Kugelgelenks oder des Kugelträgergehäuses, angeordnet. Hierdurch kann die Winkelerfassungseinrichtung gut vor Umwelteinflüssen, wie z.B. Schmutz und Wasser, geschützt werden. Vorteilhaft sind keine Komponenten der Winkelerfassungseinrichtung an dem Anhängerfahrzeug vorgesehen. Somit ist insgesamt ein kompakter Aufbau der Winkelerfassungseinrichtung realisierbar. Auch können äußere Störeinflüsse auf die Winkelerfassungseinrichtung gering gehalten werden, sodass die Winkelerfassungseinrichtung relativ robust arbeiten kann.
Die Winkelerfassungseinrichtung umfasst bevorzugt eine mit der Kupplungskugel verbundene oder an dieser vorgesehene erste Komponente und eine mit dem Kugelträger oder mit der Halterung verbundene oder an diesem oder dieser vorgesehene zweite Komponente, die insbesondere mit der ersten Komponente in Wechselwirkung steht. Vorteilhaft ist die erste Komponente starr oder drehstarr mit der Kupplungskugel verbunden. Ferner ist die zweite Komponente vorteilhaft starr oder drehstarr mit dem Kugelträger oder mit der Halterung verbunden. Die beiden Komponenten liegen insbesondere einander gegenüber.
Bevorzugt arbeitet die Winkelerfassungseinrichtung berührungsfrei. Darunter ist insbesondere zu verstehen, dass die beiden Komponenten der Winkelerfassungseinrichtung nicht miteinander in Berührung stehen. Beispielsweise arbeitet die Winkelerfassungseinrichtung magnetisch, induktiv oder optisch. Arbeitet die Winkelerfassungseirichtung optisch, umfasst eine der Komponenten bevorzugt einen optischen Sensor und eine andere der Komponenten bevorzugt eine reflektierende Fläche. Ferner umfasst die optische Winkelerfassungseinrichtung vorzugsweise eine Lichtquelle, mittels welcher die reflektierende Fläche beleuchtbar ist, wobei das an der reflektierenden Fläche reflektierte Licht von dem optischen Sensor erfasst werden kann. Insbesondere weist die den optischen Sensor umfassende Komponente auch die Lichtquelle auf.
Bevorzugt arbeitet die Winkelerfassungseinrichtung magnetisch. Insbesondere umfasst oder bildet eine der Komponenten einen Magneten und eine andere der Komponenten einen magnetfeldempfindlichen Sensor, der vorteilhaft von dem Magnetfeld des Magneten durchflutet wird. Der Magnet und der magnetfeldempfindlichen Sensor sind insbesondere derart zueinander ausgerichtet, dass der magnetfeldempfindliche Sensor eine Drehung der Kupplungskugel um die Gelenkkugel um die Hochachse erfassen kann. Bevorzugt sind der Magnet und der magnetfeldempfindliche Sensor derart zueinander ausgerichtet, dass der magnetfeldempfindliche Sensor eine Drehung der Kupplungskugel um die Gelenkkugel um die Hochachse oder um mehrere Achsen erfassen kann, von denen eine insbesondere die Hochachse bildet. Vorteilhaft sind der Magnet und der magnetfeldempfindliche Sensor derart zueinander ausgerichtet, dass der magnetfeldempfindliche Sensor eine Drehung der Kupplungskugel um die Gelenkkugel um die Hochachse und um eine, um wenigstens eine, beispielsweise um zwei oder drei, um mehrere oder um beliebig viele andere Achsen erfassen kann, die vorzugsweise nicht mit der Hochachse zusammenfallen und insbesondere durch den Mittelpunkt der Gelenkkugel und/oder durch den Mittelpunkt der Kupplungskugel verlaufen. Beispielsweise kann mittels des magnetfeldempfindlichen Sensors die Ausrichtung von Feldlinien des Magnetfelds erfasst werden. Bevorzugt umfasst oder bildet die erste Komponente den Magnet, und die zweite Komponente umfasst oder bildet bevorzugt den magnetfeldempfindlichen Sensor. Insbesondere ist der Magnet als Permanentmagnet ausgebildet. Somit kann eine Verlegung von elektrischen Leitungen zu dem Magneten vermieden werden. Der Magnet kann eine stabförmige, eine zylindrische, eine quaderförmige, eine scheibenförmige, eine ringförmige, eine sphärische oder eine andere geeignete Form aufweisen.
Die erste Komponente ist z.B. an oder in der Kupplungskugel angeordnet. Beispielsweise ist die erste Komponente an oder in der den Hohlraum begrenzenden Wandung der Kupplungskugel angeordnet und/oder in die Kupplungskugel integriert. Ist die Lagerschale vorhanden, kann die erste Komponente auch an oder in der Lagerschale, insbesondere in deren Wandung, angeordnet sein. Ferner ist die zweite Komponente z.B. an oder in der Gelenkkugel und/oder dem Endbereich des Kugelträgers angeordnet. Beispielsweise ist die zweite Komponente in die Gelenkkugel integriert.
Die Kupplungskugel weist gemäß einer üblichen Norm insbesondere einen Außendurchmesser von 50mm auf. Der Hohlraum ist somit relativ klein, sodass das Anordnen der Komponenten innerhalb der Kupplungskugel aufgrund des begrenzt zur Verfügung stehenden Bauraums aufwendig sein kann. Daher besteht der Wunsch, die Winkelerfassungseinrichtung außerhalb des Hohlraums und/oder im Abstand der gleitfähig miteinander in Kontakt stehenden Lagerflächen des Kugelgelenks anzuordnen.
Bevorzugt ist die Winkelerfassungseinrichtung daher im Abstand zu der Kupplungskugel, insbesondere außerhalb der Kupplungskugel angeordnet. Vorzugsweise ist die Winkelerfassungseinrichtung im Bereich der Schnittstelle von Kugelträger und Halterung angeordnet. Diese Schnittstelle liegt insbesondere im oder im Bereich des Kugelträgergehäuses. Vorteilhaft ist die Winkelerfassungseinrichtung somit im Kugelträgergehäuse angeordnet. Beispielsweise ist die erste Komponente der Winkelerfassungseinrichtung im Bereich eines der Gelenkkugel abgewandten Endes des Kugelträgers oder Zapfens angeordnet und/oder befestigt. Insbesondere ist die erste Komponente der Winkelerfassungseinrichtung im Bereich eines der Halterung und/oder dem Kugelträgergehäuse zugewandten Endes des Kugelträgers oder Zapfens angeordnet und/oder befestigt. Vorteilhaft ist die zweite Komponente der Winkelerfassungseinrichtung an der Halterung, insbesondere in dem Kugelträgergehäuse, angeordnet und/oder befestigt.
Ist der Kugelträger lösbar mit der Halterung verbunden und verlaufen elektrische Leitungen der Winkelerfassungseinrichtung von dem Kugelträger zu der Halterung, so ist an der Schnittstelle von Kugelträger und Halterung bevorzugt eine trennbare elektrische Verbindung, insbesondere in Form einer elektrischen Steckverbindung, vorgesehen, über welche die Leitungen geführt sind. Somit ist ein Abnehmen des Kugelträgers von der Halterung unter Trennen dieser elektrischen Verbindung möglich. Auf diese trennbare elektrische Verbindung kann insbesondere verzichtet werden, wenn keine elektrischen Leitungen der Winkelerfassungseinrichtung vom Kugelträger zur Halterung laufen. Dies ist beispielsweise dann möglich, wenn die Winkelerfassungseinrichtung berührungsfrei arbeitet und ihre zweite Komponente an der Halterung sitzt.
Gemäß einer Weiterbildung umfasst die Anhängevorrichtung eine die Kupplungskugel mit der Winkelerfassungseinrichtung verbindende Welle. Somit ist es möglich, die Winkelerfassungseinrichtung außerhalb des Hohlraums und/oder im Abstand zu den Lagerflächen des Kugelgelenks anzuordnen. Bevorzugt ist die Winkelerfassungseinrichtung im Bereich oder in der Nähe des der Gelenkkugel abgewandten Endes des Kugelträgers angeordnet. Die Welle ist insbesondere fest, vorzugsweise starr oder drehstarr, mit der Kupplungskugel verbunden. Vorteilhaft ist die Welle an der den Hohlraum begrenzenden Wandung der Kupplungskugel befestigt. Bevorzugt verbindet die Welle die Kupplungskugel mit der ersten Komponente der Winkelerfassungseinrichtung. Die Welle verläuft vorzugsweise in Richtung der Hochachse. Insbesondere ist die Welle um die Hochachse drehbar. Vorteilhaft fällt die Drehachse der Welle mit der Hochachse zusammen.
Ein Kippen der Kupplungskugel, also eine Drehung der Kupplungskugel um die Gelenkkugel um eine Achse, die nicht mit der Hochachse zusammenfällt und insbesondere durch den Mittelpunkt der Gelenkkugel und/oder der Kupplungskugel verläuft, kann dazu führen, dass die Drehachse der Welle nicht mehr mit der Hochachse zusammenfällt. In diesem Fall besteht die Gefahr, dass die Funktion der Winkelerfassungseinrichtung beeinträchtigt wird und/oder die Welle dauerhaft verformt wird und/oder verkantet. Vorzugsweise ist die Welle daher vollständig oder in zumindest einem biegsamen Bereich biegsam, insbesondere flexibel und/oder elastisch, ausgebildet und kann auch als biegsame Welle bezeichnet werden. Somit kann die Welle unter Verbiegen dieses Bereichs einem Kippen der Kupplungskugel folgen. Ergänzend oder alternativ ist die Welle in zumindest einem Bereich gelenkig ausgebildet und kann auch als gelenkige Welle bezeichnet werden. Somit kann die Welle unter Auslenken dieses Bereichs einem Kippen der Kupplungskugel folgen. Beispielsweise ist die Welle als Gelenkwelle ausgebildet, die insbesondere ein oder mehrere Gelenke umfasst und/oder mehrteilig gelenkig aufgebaut ist. In einem nicht gekippten Zustand der Kupplungskugel ist Welle vorzugsweise gerade und erstreckt sich in Richtung der Hochachse. Beim Verbiegen und/oder Auslenken der Welle verändert sich insbesondere deren Längserstreckung in Richtung der Hochachse, was beispielsweise bei der Lagerung der Welle berücksichtigt werden kann. Bevorzugt ist diese Änderung mittels der Winkelerfassungseinrichtung oder mittels eines zusätzlichen Sensors erfassbar. Somit ist es möglich, den Winkel zu bestimmen, um den die Kupplungskugel um die Gelenkkugel gekippt ist. Dieser Winkel wird auch als Kippwinkel bezeichnet. Mittels der magnetisch arbeitenden Winkelerfassungseinrichtung kann ein Kippen der Kupplungskugel z.B. dadurch erfasst werden, dass sich der Abstand zwischen dem Magneten und dem magnetfeldempfindlichen Sensor ändert. Ist die Welle als biegsame Welle ausgebildet, ist mittels dieser bevorzugt die Kupplungskugel nach einem Drehen und/oder Kippen in eine Referenzstellung zurück bewegbar.
Gemäß einer Weiterbildung ist in dem Kugelträger eine Ausnehmung vorgesehen, die vorzugsweise eine durchgehende Ausnehmung ist. Insbesondere verläuft die Ausnehmung in Richtung der Hochachse. Bevorzugt verläuft die Welle zwischen der Kupplungskugel und der Winkelerfassungseinrichtung in, im Wesentlichen in oder zumindest bereichsweise in der Ausnehmung. Insbesondere ist die Welle in der Ausnehmung um die Hochachse drehbar gelagert und/oder in Richtung der Hochachse verschiebbar geführt. Bevorzugt ist die Ausnehmung in ihrem der Kupplungskugel zugewandten Endbereich aufgeweitet, in dem insbesondere der biegsame und/oder gelenkige Bereich der Welle verläuft. Vorzugsweise ist der aufgeweitete Endbereich der Ausnehmung konisch und verjüngt sich insbesondere mit zunehmendem Abstand zur Kupplungskugel. Der aufgeweitete Endbereich bietet der biegsamen und/oder gelenkigen Welle ausreichend Raum, um einem Kippen der Kupplungskugel folgen zu können. Vorteilhaft ist der Betrag der durch das Verbiegen und/oder Auslenken der Welle hervorgerufenen Änderung der Längserstreckung der Welle in Hochrichtung gezielt durch die Lage der Wellenlagerung und der Ausnehmung beeinflussbar.
Die Winkelerfassungseinrichtung ist bevorzugt mit einer Auswerteeinrichtung verbunden, mittels welcher der Knickwinkel des Gespanns ermittelbar ist. Die Auswerteeinrichtung kann mit der Winkelerfassungseinrichtung kombiniert ausgebildet oder separat von dieser vorgesehen sein. Im letzteren Fall ist die Auswerteeinrichtung beispielsweise im Zugfahrzeug angeordnet. Eine Relativbewegung zwischen dem Kupplungsschloss und der Kupplungskugel kann allerdings die Knickwinkelbestimmung beeinträchtigen. Da vorzugsweise zwischen dem Kupplungsschloss und der Kupplungskugel aber keine oder lediglich selten eine Relativbewegung auftritt, ist die Gefahr einer solchen Beeinträchtigung der Knickwinkelbestimmung deutlich reduziert.
Gemäß einer Weiterbildung umfasst die Anhängevorrichtung einen oder mehrere Anschläge, mittels welchem oder welchen ein Kippen der Kupplungskugel um die Gelenkkugel begrenzbar ist. Der oder die Anschläge dienen insbesondere dem Schutz der Winkelerfassungseinrichtung und/oder der Welle. Der oder die Anschläge sind beispielsweise an dem Kugelträger und/oder an der Halterung vorgesehen, sodass die Kupplungskugel an dem oder den Anschlägen anschlagen kann. Ergänzend oder alternativ sind der oder die Anschläge beispielsweise an der Kupplungskugel und/oder an dem Verschlusselement und/oder an der Lagerschale, insbesondere an deren Hals, vorgesehen, sodass die Kupplungskugel mit den Anschlägen an dem Kugelträger und/oder an der Halterung anschlagen kann. Wird die Kupplungskugel um einen Winkel gekippt, der zu einem Wirksamwerden des oder eines der Anschläge führt, so wird dieser Winkel als Anschlagswinkel oder kritischer Kippwinkel bezeichnet. Für unterschiedliche Kipprichtungen kann der kritische Kippwinkel gleich oder unterschiedlich sein. Insbesondere ist das Erreichen des oder eines der kritischen Kippwinkel mittels der Winkelerfassungseinrichtung und/oder mittels des zusätzlichen Sensors erfassbar. Wird die Kupplungskugel um einen kritischen Kippwinkel gekippt, kann eine Bewegung des Kupplungsschlosses relativ zu der Kupplungskugel auftreten. Eine derartige Relativbewegung kann möglicherweise die Bestimmung dieses Kippwinkels und/oder des Knickwinkels beeinträchtigen. Eine solche Beeinträchtigung kann allerdings rechnerisch korrigiert werden, insbesondere mittels der Auswerteeinrichtung. Da vorzugsweise trotz der Anschläge ein Kippen der Kupplungskugel in einem definierten Umfang grundsätzlich möglich ist, tritt dieser Fall aber relativ selten auf. Bei dem oder den Anschlägen handelt es sich vorteilhaft jeweils um einen äußeren Anschlag.
Gemäß einer Weiterbildung umfasst die Anhängevorrichtung eine Verriegelungsvorrichtung, mittels welcher die Gelenkkugel mit der Kupplungskugel verriegelbar ist. Ist die Gelenkkugel mit der Kupplungskugel verriegelt, ist eine Drehung der Kupplungskugel um die Gelenkkugel blockiert. Dies ist sinnvoll, falls ein Heckträger, wie z.B. ein Fahrradträger, mit der Kupplungskugel gekuppelt werden soll. Die Verriegelungsvorrichtung ist vorzugsweise derart betätigbar, dass eine durch diese bewirkte Verriegelung der Gelenkkugel mit der Kupplungskugel wieder lösbar ist. Ist der Kugelträger lösbar mit der Halterung verbunden, ist es zur Heckträgermontage alternativ möglich, den Kugelträger zusammen mit der Kupplungskugel durch eine starre, insbesondere nicht kipp- oder auslenkbare, Einheit zu ersetzen, an welcher der Heckträger befestigt werden kann. Diese Einheit wird dazu fest, vorzugsweise starr, mit der Halterung verbunden und/oder in dem Kugelträgergehäuse befestigt. Auch ist es möglich, die Halterung lösbar mit dem Zugfahrzeug zu verbinden. In diesem Fall kann die Halterung zusammen mit dem Kugelträger und der Kupplungskugel durch eine starre, insbesondere nicht kipp- oder auslenkbare, Einheit ersetzt werden, an welcher der Heckträger befestigbar ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
1 eine schematische Draufsicht auf ein Gespann aus einem Anhängerfahrzeug und einem Zugfahrzeug, welches eine Anhängevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform umfasst,
2 eine teilweise Schnittansicht der Anhängevorrichtung nach 1,
3 die Schnittansicht nach 2 ohne Kupplungsschloss und Kupplungsarm,
4 eine Schnittansicht einer Anhängevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform,
5 eine Schnittansicht einer Anhängevorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform und
6 eine Schnittansicht einer Anhängevorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform.
Aus 1 ist eine Draufsicht auf ein aus einem Zugfahrzeug 1 und einem Anhängerfahrzeug 2 gebildetes Gespann 3 ersichtlich, wobei das Zugfahrzeug 1 über eine Anhängevorrichtung 4 gemäß einer ersten Ausführungsform gelenkig mit dem Anhängerfahrzeug 2 verbunden ist. Die gewöhnliche Vorwärtsfahrtrichtung des Gespanns 3 ist mit dem Bezugszeichen 5 gekennzeichnet. Die Anhängevorrichtung 4 umfasst eine mit dem Fahrzeugaufbau oder Fahrgestell 6 des Zugfahrzeugs starr verbundene Halterung 7 in Form eines Kupplungsarms. Ferner ist an einer Deichsel 8 des Anhängerfahrzeugs 2 ein Kupplungsschloss 9 befestigt, welches eine Kugelpfanne 10 umfasst, in der eine schematisch dargestellte Kupplungskugel 11 sitzt, die an einem in Fahrtrichtung 5 hinteren Ende des Kupplungsarms 7 angeordnet ist. Ferner bildet das Kupplungsschloss 9 ein in Fahrtrichtung 5 vorderes Ende der Deichsel 8.
Der Winkel α zwischen der Längsachse 12 des Zugfahrzeugs 1 und der Längsachse 13 des Anhängerfahrzeugs 2 bildet den sogenannten Knickwinkel oder Gespannwinkel. Der Knickwinkel α liegt insbesondere in einer zur Fahrzeughochrichtung 14 des Zugfahrzeugs 1 senkrechten Ebene, wobei die Fahrzeughochrichtung 14 in 1 senkrecht zur Zeichenebene verläuft.
Aus 2 ist eine schematische Schnittansicht der Anhängevorrichtung 4 entlang der Längsachse 12 und in Fahrzeughochrichtung 14 ersichtlich, wobei ein eine Gelenkkugel 15 und einen Zapfen 16 umfassender und als Kugelzapfen ausgebildeter Kugelträger 17 mit seinem Zapfen 16 in einem Kugelträgergehäuses 18 befestigt ist, welches am Ende des Kupplungsarms 7 vorgesehen und starr mit diesem verbunden ist. Das Gehäuse 18 wird insbesondere dem Kupplungsarm 7 zugerechnet. Der Kugelzapfen 17 ist starr mit dem Gehäuse 18 verbunden und erstreckt sich in Richtung einer Hochachse 19 aus dem Gehäuse 18 heraus, die durch den Mittelpunkt 20 der Gelenkkugel 15 verläuft. Die Kupplungskugel 11 umfasst einen Hohlraum 21 und eine Öffnung 22, durch welche hindurch der Hohlraum 21 zugänglich ist. In dem Hohlraum 21 sitzt eine Lagerschale 23, die mittels eines ringförmigen Verschlusselements 24 in dem Hohlraum 21 festgelegt ist, welches formschlüssig an der Kupplungskugel 11 gesichert ist.
Der Kugelzapfen 17 greift durch die Öffnung 22 hindurch in den Hohlraum 21 ein und sitzt mit seiner Gelenkkugel 15 in der Lagerschale 23, welche die Gelenkkugel 15 umschließt und eine hohlkugelförmige Lagerfläche 25 aufweist, an der die Gelenkkugel 15 mit ihrer kugelförmigen Außenfläche 26 gleitfähig anliegt. Die Kupplungskugel 11 ist somit unter Zwischenschaltung der Lagerschale 23 bewegbar an der Gelenkkugel 15 des Kugelzapfens 17 gelagert, wobei der Kugelzapfen 17, die Lagerschale 23 und die Kupplungskugel 11 zusammen ein Kugelgelenk 28 (siehe 3) bilden, welches drei rotatorische Freiheitsgrade aufweist. Die Kupplungskugel 11 ist somit um die Gelenkkugel 15 um die Hochachse 19 drehbar. Ferner ist die Kupplungskugel 11 um die Gelenkkugel 15 um beliebige andere Achsen drehbar, die durch den Mittelpunkt 20 der Gelenkkugel 15 verlaufen und nicht mit der Hochachse 19 zusammenfallen. Eine dieser anderen Achsen ist in 2 dargestellt und mit dem Bezugszeichen 27 gekennzeichnet, wobei die Achse 27 in Richtung der Längsachse 12 des Zugfahrzeugs 1 verläuft. Eine Drehung der Kupplungskugel 11 um die Gelenkkugel 15 um eine durch den Mittelpunkt 20 der Gelenkkugel 15 verlaufenden Achse, die nicht mit der Hochachse 19 zusammenfällt, wird als Kippen bezeichnet.
Die Kupplungskugel 11 sitzt in der Kugelpfanne 10 und ist in dieser mittels eines betätigbaren Klemmstücks 29 formschlüssig gesichert. Die in dem Kupplungsschloss 9 vorgesehene und durch die Kugelpfanne 10 sowie durch das Klemmstück 29 begrenzte Ausnehmung, in welcher die Kupplungskugel 11 sitzt, wird mit dem Bezugszeichen 30 gekennzeichnet und weist konkave Lagerflächen 31 und 32 auf, von denen die Fläche 31 eine Lagerfläche der Kugelpfanne 10 und die Fläche 32 eine Lagerfläche des Klemmstücks 29 beschreibt, welches dem Kupplungsschloss 9 zuzurechnen ist. Ferner umfasst die Kupplungskugel 11 eine konvexe Lagerfläche 33, die mit den Lagerflächen 31 und 32 in Berührung steht. Die einander berührenden Flächen 31, 32 und 33 von Kupplungsschloss 9 und Kupplungskugel 11 sind jeweils als Kugelflächen ausgebildet, sodass eine Verdrehung, insbesondere eine beliebige oder jedwede Verdrehung, des Kupplungsschlosses 9 um den Mittelpunkt der Kupplungskugel 11 relativ zu dieser grundsätzlich möglich ist. Bevorzugt drückt das Klemmstück 29 aber derart stark gegen die Kupplungskugel 11, dass eine Verdrehung des Kupplungsschlosses 9 relativ zu der Kupplungskugel 11 reibschlüssig verhindert ist. Der Mittelpunkt der Kupplungskugel 11 fällt mit dem Mittelpunkt 20 der Gelenkkugel 15 zusammen.
An der den Hohlraum 21 begrenzenden Wandung 54 (siehe 3) der Kupplungskugel 11 ist eine Welle 34 befestigt, die sich durch ein in der Lagerschale 23 vorgesehenes Durchgangsloch 35 hindurch erstreckt und in einer in dem Kugelzapfen 17 vorgesehenen, durchgehenden Ausnehmung 36 verläuft, die sich in Richtung der Hochachse 19 erstreckt, welche eine Längsmittelachse der Ausnehmung 36 definiert. Die Welle 34 ist um die Hochachse 19 drehbar und entlang dieser verschiebbar in der Ausnehmung 36 mittels wenigstens eines Lagers 52 geführt. In der in 2 dargestellten Lage der Kupplungskugel 11, welche insbesondere eine Referenzlage definiert, verläuft die Hochachse 19 durch den Ort, an dem die Welle 34 an der Kupplungskugel 11 befestigt ist. Ferner erstreckt sich das Durchgangsloch 35 in der Referenzlage in Richtung der Hochachse 19. Ein Kippen der Kupplungskugel 11 bezieht sich vorzugsweise auf diese Referenzlage, sodass die Kupplungskugel 11 in ihrer aus 2 ersichtlichen Lage als nicht verkippt gilt.
Aus 3 ist eine schematische Schnittansicht des Kugelgelenks 28 ersichtlich, wobei im Bereich des der Gelenkkugel 15 abgewandten Endes des Kugelzapfens 17 die Welle 34 mit einem Permanentmagneten 37 fest verbunden ist, der sich zusammen mit der Kupplungskugel 11 um die Hochachse 19 relativ zu dem Kugelzapfen 17 und zu dem Kupplungsarm 7 drehen kann. Der Magnet 37 ist dabei insbesondere quer zur Hochachse 19 magnetisiert. Unterhalb des Magneten 37 und im Abstand zu diesem ist in dem Gehäuse 18 ein magnetfeldempfindlicher Sensor 38 angeordnet und an dem Kupplungsarm 7 befestigt (siehe auch 2). Der Sensor 38 wird von dem Magnetfeld des Magneten 37 durchflutet, sodass mittels des Sensors 38 eine Verdrehung des Magneten 37 relativ zu dem Gehäuse 18 erfassbar ist. Beispielsweise umfasst der magnetfeldempfindliche Sensor 38 ein oder mehrere Hall-Sensorelemente und/oder ein oder mehrere magnetoresistive Sensorelemente. Ein von dem Sensor 38 abgegebenes Signal 39, welches Informationen über den Verdrehwinkel α der Kupplungskugel 11 relativ zu dem Kugelzapfen 17 trägt, wird einer Auswerteeinrichtung 40 zugeführt, die über elektrische Leitungen 41 mit dem Sensor 38 verbunden ist. Mittels der Auswerteeinrichtung 40 wird auf Basis des Signals 39 der Knickwinkel α zwischen dem Zugfahrzeug 1 und dem Anhängerfahrzeug 2 berechnet. Der Magnet 37 und der magnetfeldempfindliche Sensor 38 bilden somit eine Winkelerfassungseinrichtung. Die Auswerteeinrichtung 40 ist insbesondere im Zugfahrzeug 1 angeordnet (siehe 1).
Die Ausnehmung 36 erweitert sich in ihrem der Kupplungskugel 11 zugewandten Endbereich 42 konisch. Ferner ist die Welle 34 in ihrem der Kupplungskugel 11 zugewandten Endbereich 43, der in dem konischen Bereich 42 verläuft, biegsam ausgebildet. Somit wird ein Kippen der Kupplungskugel 11 um die Gelenkkugel 15 ermöglicht, da sich der biegsame Bereich 43 bei einem Kippen der Kupplungskugel 11 in dem Endbereich 42, insbesondere elastisch, verbiegen kann. Durch ein Verbiegen des Endbereichs 43 wird die Welle 34 in der Ausnehmung 36 in Richtung der Hochachse 19 verschoben, sodass sich der Abstand zwischen dem Magneten 37 und dem magnetfeldempfindlichen Sensor 38 ändert. Diese Abstandsänderung ist ebenfalls mittels des magnetfeldempfindlichen Sensors 38 erfassbar, sodass mittels der Winkelerfassungseinrichtung ein Kippen der Kupplungskugel 11 erfasst werden kann.
An dem Verschlusselement 24 ist ein Dichtungsbalg 44 befestigt, insbesondere anvulkanisiert, der dichtend an dem Zapfen 16 des Kugelzapfens 17 anliegt und diesen umringt. Der Dichtungsbalg 44 kann aber auch an der Lagerschale 23 oder an der Kupplungskugel 11 befestigt, insbesondere anvulkanisiert sein.
Aus 4 ist eine Schnittansicht eines Kugelgelenks 28 einer Anhängevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform ersichtlich, wobei zu der ersten Ausführungsform ähnliche oder identische Merkmale mit denselben Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform bezeichnet sind. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform ist an dem Verschlusselement 24 eine Dichtlippe 45 befestigt, insbesondere anvulkanisiert, welche die Gelenkkugel 15 umringt und dichtend an dieser anliegt. Der gemäß der ersten Ausführungsform vorgesehene Dichtungsbalg 44 kann somit entfallen. Ferner ist die Lagerschale 23 zweiteilig ausgebildet und umfasst zwei separate Lagerschalenteile 46 und 47. Insbesondere sind an dem Kugelzapfen 17 schematisch dargestellte Anschläge 53 vorgesehen, mittels welchen ein Verkippen der Kupplungskugel 11 begrenzbar ist. Abgesehen von diesen Unterschieden stimmt die zweite Ausführungsform im Wesentlichen mit der ersten Ausführungsform überein, sodass zur weiteren Beschreibung der zweiten Ausführungsform auf die Beschreibung der ersten Ausführungsform verwiesen wird. Insbesondere kann das Kugelgelenk 28 gemäß der zweiten Ausführungsform das Kugelgelenk gemäß der ersten Ausführungsform ersetzen.
Aus 5 ist eine Schnittansicht eines Kugelgelenks 28 einer Anhängevorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform ersichtlich, wobei zu der ersten Ausführungsform identische oder ähnliche Merkmale mit denselben Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform bezeichnet sind. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform sitzt der Permanentmagnet 37 in einer Ausnehmung 48, die in der den Hohlraum 21 begrenzenden Wandung 54 der Kupplungskugel 11 vorgesehen ist, wobei der magnetfeldempfindliche Sensor 38 in einer in der Gelenkkugel 15 vorgesehenen Ausnehmung 49 sitzt, die in die Außenfläche 26 der Gelenkkugel 15 eingebracht ist. In der in dem Kugelzapfen 17 vorgesehenen Ausnehmung 36 verlaufen elektrische Leitungen 48, welche den Sensor 38 elektrisch mit einem Steckverbinder 49 verbinden, der im Bereich des der Gelenkkugel 15 abgewandten Endes 50 des Kugelzapfens 17 angeordnet und an diesen befestigt ist. Die elektrischen Kontakte 51 des Steckverbinders 49 sind über elektrische Leitungen 41 mit einer Auswerteeinrichtung 40 elektrisch verbunden, wozu die elektrischen Leitungen 41 bevorzugt an einen Gegensteckverbinder angeschlossen sind, der mit dem Steckverbinder 49 zusammengesteckt ist. Bei der dritten Ausführungsform ist die aus dem Magneten 37 und dem Sensor 38 gebildete Winkelerfassungseinrichtung in dem Hohlraum 21 angeordnet. Insbesondere kann auf die Welle 34 gemäß der ersten Ausführungsform verzichtet werden. Folglich können auch das Loch 35 in der Lagerschale 23 und der konische Bereich 42 der Ausnehmung 36 entfallen, sodass diese als einfache Bohrung mit konstantem Durchmesser ausbildbar ist. Abgesehen von diesen Unterschieden stimmt die dritte Ausführungsform im Wesentlichen mit der ersten Ausführungsform überein, sodass zur weiteren Beschreibung der dritten Ausführungsform auf die Beschreibung der ersten Ausführungsform verwiesen wird. Insbesondere kann das Kugelgelenk 28 gemäß der dritten Ausführungsform das Kugelgelenk gemäß der ersten Ausführungsform ersetzen.
Aus 6 ist eine Schnittansicht einer Anhängevorrichtung 4 gemäß einer vierten Ausführungsform ersichtlich, wobei zu der ersten Ausführungsform ähnliche oder identische Merkmale mit denselben Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform bezeichnet sind. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform ist eine Verriegelungsvorrichtung vorgesehen, mittels welcher die Gelenkkugel 15 mit der Kupplungskugel 11 verriegelt werden kann. Die Verriegelungsvorrichtung umfasst wenigstens einen Bolzen 55, der sowohl in einer Bohrung der Kupplungskugel 11 als auch in einer Bohrung in der Gelenkkugel 15 sitzt. Vorzugsweise ist der Bolzen 55 als Schraubbolzen ausgebildet, der in die Kupplungskugel 11 und/oder in die Gelenkkugel 15 eingeschraubt ist. Im gezeigten, verriegelten Zustand kann z.B. ein Heckträger an der Kupplungskugel 11 befestigt werden. Zum Lösen der Verriegelung wird der Bolzen 55 außer Eingriff mit zumindest einer der Bohrungen, insbesondere außer Eingriff mit der in der Gelenkkugel 15 vorgesehenen Bohrung, gebracht. Ferner ist ein Bolzen 56 gezeigt, der sowohl in einer Bohrung des Kugelträgergehäuses 18 als auch in einer Bohrung des Kugelträgers 17 sitzt. Vorzugsweise ist der Bolzen 56 als Schraubbolzen ausgebildet, der in das Kugelträgergehäuse 18 und/oder in den Kugelträger 17 eingeschraubt ist. Wird der Bolzen 56 außer Eingriff mit der in dem Kugelträger 17 vorgesehenen Bohrung gebracht, kann der Kugelträger 17 zusammen mit der Kupplungskugel 11 von dem Kupplungsarm 7 abgenommen werden. Abgesehen von diesen Unterschieden stimmt die vierte Ausführungsform im Wesentlichen mit der ersten Ausführungsform überein, sodass zur weiteren Beschreibung der vierten Ausführungsform auf die Beschreibung der ersten Ausführungsform verwiesen wird.
Bezugszeichenliste

1: Zugfahrzeug
2: Anhängerfahrzeug
3: Gespann
4: Anhängevorrichtung
5: Fahrtrichtung des Gespanns
6: Fahrgestell / Fahrzeugaufbau des Zugfahrzeugs
7: Halterung / Kupplungsarm
8: Deichsel des Anhängerfahrzeugs
9: Kupplungsschloss
10: Kugelpfanne
11: Kupplungskugel
12: Längsachse des Zugfahrzeugs
13: Längsachse des Anhängerfahrzeugs
14: Hochachse des Zugfahrzeugs
15: Gelenkkugel
16: Zapfen
17: Kugelzapfen / Kugelträger
18: Kugelträgergehäuses
19: Hochachse
20: Mittelpunkt der Gelenkkugel
21: Hohlraum in Kupplungskugel
22: Öffnung in Kupplungskugel
23: Lagerschale
24: Verschlusselement
25: Lagerfläche der Lagerschale
26: Außenfläche der Gelenkkugel
27: Achse
28: Kugelgelenk
29: Klemmstück
30: Ausnehmung in Kupplungsschloss
31: Lagerfläche der Kugelpfanne
32: Lagerfläche des Klemmstücks
33: Lagerfläche der Kupplungskugel
34: Welle
35: Loch in Lagerschale
36: Ausnehmung in Kugelzapfen
37: Magnet
38: magnetfeldempfindlicher Sensor
39: elektrisches Signal vom Sensor
40: Auswerteeinrichtung
41: elektrische Leitungen
42: konischer Endbereich der Ausnehmung
43: flexibler Bereich der Welle
44: Dichtungsbalg
45: Dichtlippe
46: Lagerschalenteil
47: Lagerschalenteil
48: elektrische Leitungen
49: Steckverbinder
50: Ende des Kugelzapfens
51: elektrische Kontakte des Steckverbinders
52: Lager
53: Anschlag
54: Wandung der Kupplungskugel
55: Bolzen der Verriegelungsvorrichtung
56: Bolzen
α: Knickwinkel

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 10334000 A1 [0002]

Claims

Anhängevorrichtung für ein Zugfahrzeug (1), mit einer einen Hohlraum (21) umfassenden Kupplungskugel (11) zur Ankupplung eines Anhängerfahrzeugs (2) und einem Kugelträger (17), der durch eine in der Kupplungskugel (11) vorgesehene Öffnung (22) hindurch mit einem Endbereich in den Hohlraum (21) eingreift und die Kupplungskugel (11) trägt, dadurch gekennzeichnet, dass der Endbereich des Kugelträgers (17) eine die Kupplungskugel (11) drehbar lagernde Gelenkkugel (15) umfasst, sodass dieser zusammen mit der Kupplungskugel (11) ein Kugelgelenk (28) bildet.
Anhängevorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Winkelerfassungseinrichtung, mittels welcher eine Drehung der Kupplungskugel (11) relativ zu dem Kugelträger (17) um eine Hochachse (19) oder um mehrere Achsen erfassbar ist, von denen eine eine Hochachse (19) bildet.
Anhängevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelerfassungseinrichtung innerhalb des Kugelgelenks (28) angeordnet ist.
Anhängevorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelerfassungseinrichtung eine mit der Kupplungskugel (11) verbundene oder an dieser vorgesehene erste Komponente und eine mit dem Kugelträger (17) verbundene oder an diesem vorgesehene zweite Komponente umfasst, die mit der ersten Komponente in Wechselwirkung steht.
Anhängevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Komponenten einen Magneten (37) und eine andere der Komponenten einen magnetfeldempfindlichen Sensor (38) umfasst, der von dem Magnetfeld des Magneten (37) durchflutet wird.
Anhängevorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, gekennzeichnet durch eine um die Hochachse (19) drehbare und die Kupplungskugel (11) mit der Winkelerfassungseinrichtung verbindende Welle (34).
Anhängevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (34) in zumindest einem Bereich (43) biegsam oder gelenkig ausgebildet ist.
Anhängevorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (34) zwischen der Kupplungskugel (11) und der Winkelerfassungseinrichtung zumindest bereichsweise in einer in dem Kugelträger (17) vorgesehenen Ausnehmung (36) verläuft.
Anhängevorrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (36) in ihrem der Kupplungskugel (11) zugewandten Endbereich (42) aufgeweitet ist, in dem der biegsame oder gelenkige Bereich (43) der Welle (34) verläuft.
Anhängevorrichtung nach Anspruch 7 oder 9 oder nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich beim Verbiegen oder Auslenken der Welle (34) deren Längserstreckung in Richtung der Hochachse (19) ändert, wobei diese Änderung mittels der Winkelerfassungseinrichtung oder mittels eines zusätzlichen Sensors erfassbar ist.
Anhängevorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass aus dieser Änderung ein Kippwinkel ermittelbar ist, um welchen die Kupplungskugel (11) um die Gelenkkugel (15) um eine nicht mit der Hochachse (19) zusammenfallende Achse gedreht ist.
Anhängevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine im Bereich der Öffnung (22) angeordnete und sich zwischen der Kupplungskugel (11) oder einer Lagerschale (23) oder einem Verschlusselement (24) und dem Kugelträger (17) erstreckende Dichtung (44; 45).
Anhängevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kugelträger an einem Fahrzeugaufbau oder Fahrgestell (6) des Zugfahrzeugs (1) befestigt oder befestigbar ist.
Anhängevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kupplungsschloss (9) des Anhängerfahrzeugs (2) mit der Kupplungskugel (11) kuppelbar ist.
Anhängevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Verriegelungsvorrichtung (55), mittels welcher die Gelenkkugel (15) mit der Kupplungskugel (11) verriegelbar ist.