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Die Erfindung betrifft Anhängerkupplung mit Sensorschutz sowie einen Sensorschutz für Anhängerkupplung gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche.
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Aus dem Stand der Technik sind Anhängerkupplungen mit Sensoren bekannt, die den Knickwinkel zwischen Zugfahrzeug und Anhänger ermitteln können. Die Sensoren sind beispielsweise an bzw. in der Kupplungskugel angeordnet oder überragen die Kugeloberfläche. Die
DE 10 2013 213 663 A1 zeigt einen gekapselten Sensor, so dass der Sensor nicht über die Kugeloberfläche hinausgeht. Die
DE 10 2010 033 641 A1 offenbart einen über die Kugeloberfläche hinausragenden Drehring, der mit einem Knickwinkelsensor zusammenwirkt.
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Es gilt Beschädigungen des Sensors oder der Sensorik in oder an der Kupplungskugel zu vermeiden, die z. B. durch Anstoßen der Zugkupplung des Anhängers beim Ankuppeln oder Aufsetzen eines Fahrradträgers auf die Kupplungskugel oder wenn das Zugfahrzeug oder die Anhängerkupplung an sich mit Hindernissen in Fremdberührung auftreten können.
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Die Erfindung befasst sich mit diesem Problem und löst diese ausgehend von den Oberbegriffen der unabhängigen Ansprüche in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
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Es ist eine Anhängerkupplung mit einem Sensorschutz vorgesehen, aufweisend eine Kupplungskugel und eine Zugstange sowie einen Sensor zur Erfassung zumindest eines Knickwinkels zwischen Zugfahrzeug und Anhänger, wenn der Anhänger mittels einer Zugkupplung dreh- und/oder schwenkbeweglich mit der Kupplungskugel verbunden ist, wobei der Sensor Teil der Kupplungskugel ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Sensorschutz konzentrisch zur Längsachse der Kupplungskugel ausgebildet ist und nahezu parallel zur Längsachse, insbesondere axial zur Längsachse, beweglich ist.
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In die Kupplungskugel kann eine um eine Drehachse umlaufende Ringnut eingebracht sein, die in einer senkrecht zur Drehachse ausgerichteten Ebene verläuft, in welcher vorzugsweise der Mittelpunkt 14 der Kupplungskugel liegt. Die Ringnut verläuft somit etwa in dem Äquatorbereich der Kugel. Die auch als Hochachse bezeichnete Drehachse der Kupplungskugel verläuft insbesondere parallel zu einer Hochachse des Zugfahrzeugs. Bevorzugt schneidet die Drehachse auch eine Mittellängsachse des Zugfahrzeugs. In der Ringnut ist rings der Drehachse ein Ringkörper angeordnet. Dieser beinhaltet einen oder mehrere konzentrisch um die Drehachse angeordnete(n) Sensoren, vorzugsweise Foliensensor(en). Dabei können vorteilhaft zwei Foliensensoren vorgesehen sein, auf den jeweils zwei hintereinander liegende Spulen aufgebracht sind.
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Der Sensor kann berührungslos, zum Beispiel optisch oder magnetisch (z. B. induktiv), arbeiten. Auch kann der Sensor mechanisch unterstützt arbeiten, in dem zum Beispiel über einen Drehring in Verbindung mit einer Einrichtung zur Knickwinkelerfassung zusammenwirkt.
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Der Knickwinkel zwischen Zugfahrzeug und Anhänger wird jedenfalls dann ermittelt, wenn der Anhänger dreh- und/oder schwenkbeweglich auf der Kupplungskugel montiert ist, sich also im Fahrbetrieb eine Relativbewegung zwischen Zugkupplung und Kupplungskugel ergibt. Die aus dem Stand der Technik eingangs der Beschreibung genannten Sensoren beziehungsweise Sensoriken können gegen äußere Einflüsse, insbesondere Stöße der Zugkupplung an die Kupplungskugel beim Ankuppeln oder auch beim Anfahren des Fahrzeugs zum Beispiel gegen ein Mauerwerk, wirkungsvoll geschützt werden, wenn ein Sensorschutz vor dem Aufsetzen der Zugkupplung auf die Kupplungskugel die Kugel und somit die an oder in der Kupplungskugel befindliche Sensorik beziehungsweise den Sensor oder auch die in der Kugel vorhandene Elektronik schützt. Dies geschieht wirkungsvoll dadurch, dass der Sensorschutz die Kupplungskugel umschließt. Da der Sensor zu Erfassung des Knickwinkels etwa im Bereich des Äquators der Kupplungskugel, also konzentrisch zur Längsachse der Kupplungskugel angeordnet ist, ist der Sensorschutz vorteilhaft ebenfalls konzentrisch zur Längsachse der Kupplungskugel ausgebildet.
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Aus dem Stand der Technik bekannte Schutzkappen müssen vor dem Aufsetzen der Zugkupplung auf die Kupplungskugel entfernt werden. Diese können leicht verloren gehen oder müssen auf jeden Fall separat gelagert werden. Es ist daher zu bevorzugen, wenn der Sensorschutz parallel zur Längsachse, insbesondere axial zur Längsachse beweglich ist. Somit kann der Sensorschutz etwa entlang der Längsachse der Kupplungskugel nach unten ausweichen, wenn die Zugkupplung von oben auf die Kupplungskugel aufgesetzt wird. Mit anderen Worten wird der Sensorschutz beim Aufsetzen der Zugkupplung auf die Kupplungskugel von dieser nach unten gedrückt.
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Bevorzugt ist der Sensorschutz im Wesentlichen als ein Hohlzylinder ausgebildet. Der Hohlzylinder weist eine glatte Innenmantelfläche auf und umschließt die Kupplungskugel im Bereich ihres Äquators. Der Hohlzylinder ist vorzugsweise aus Metall, insbesondere Stahl, Aluminium oder Magnesium oder Legierungen aus diesen Bestandteilen gebildet. Alternativ kann der Hohlzylinder auch aus einem Kunststoff gebildet sein. Da der Hohlzylinder bei nicht aufgesetzter Zugkupplung die Kupplungskugel umschließt, wirken sich Stöße oder etwaige Hindernisse nur auf den Hohlzylinder aus, der mit entsprechender Wanddicke ausgestattet ist (beispielsweise 5–20 mm). Die an oder in der Kupplungskugel vorhandene Sensorik beziehungsweise der Sensor wird nicht beziehungsweise nicht direkt in Mitleidenschaft gezogen. Der Hohlzylinder kann an seiner Innenmantelfläche zusätzlich mit einer weicheren zum Beispiel aus einem Elastomer bestehenden Oberfläche beschaffen sein, die etwaige Stöße absorbiert und somit den Schutz erhöht.
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Der Sensorschutz ist bevorzugt derart ausgebildet, dass an zumindest einem Ende der Innenmantelfläche des Hohlzylinders eine umlaufende Dichtung vorgesehen ist, so dass die Dichtung mit der Kupplungskugel oder der Zugstange zusammenwirkt bzw. zusammenwirken kann. An seinem kugelseitigen Ende gerät der Hohlzylinder über die Dichtung mit dem Bereich der Kupplungskugel in Kontakt, der im Bereich des Äquators der Kupplungskugel liegt. Die umlaufende Dichtung beziehungsweise Dichtlippe wirkt somit zumindest über einen Linienkontakt mit der Kupplungskugel zusammen, wenn die Zugkupplung nicht aufgesetzt ist. Das von der Kupplungskugel abgewandte Ende des Hohlzylinders kann ebenfalls eine Dichtung aufweisen, die permanent mit der, insbesondere zylindrisch ausgebildeten, Zugstange zusammenwirkt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Dichtung nach Art eines Radialwellendichtrings ausgebildet. Radialwellendichtringe, zum Beispiel nach DIN 3760, weisen zumindest eine Dichtlippe, gegebenenfalls zusätzlich noch eine Staublippe auf. Diese umschließen z. B. herkömmlich auch drehende Wellen, so dass ein Umschließen der vorgenannten Bauteile problemlos möglich ist. Radialwellendichtringe sind ein Massenprodukt und somit kostengünstig einsetzbar. Da die Kupplungskugeln bei Anhängerkupplung genormt einen Durchmesser von z. B. 50 mm aufweisen ist ein entsprechender Radialwellendichtring oder eine entsprechende Dichtung zu wählen. Mit der Außenmantelfläche des Dichtrings kann dieser zum Beispiel durch Vulkanisieren mit der Innenmantelfläche des Hohlzylinders dauerhaft verbunden werden.
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In einer alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform kann an einem Ende des Hohlzylinders eine konzentrisch zur Innenmantelfläche ausgebildete Axialführung vorgesehen sein, die mit der Zugstange zusammenwirkt. Die Axialführung ist insofern vorteilhaft, als dass sie ein sicheres Gleiten des Sensorschutzes ermöglicht, wenn die Zugkupplung auf die Kupplungskugel aufgesetzt wird.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist an einem Ende des Hohlzylinders, vorzugsweise auf einer dortigen Kreisringfläche, zumindest ein Rückstellelement angeordnet, welches an seinem anderen Ende mit der Zugstange verbunden ist. Durch diese Maßnahme wird auf einfachem Wege erreicht, dass beim Abkoppeln, d. h. beim Lösen bzw. Abheben der Zugkupplung von der Kupplungskugel der Sensorschutz sich wieder über die Kupplungskugel schiebt und somit beim Abkoppeln der Zugkupplung der Sensorschutz wieder gegeben ist.
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Bevorzugt ist an der Zugstange unterhalb der Kupplungskugel ein Stützelement angeordnet, welches über zumindest ein Rückstellelement mit dem Sensorschutz zusammenwirkt, so dass der Sensorschutz axial in Richtung Kupplungskugel vorgespannt ist. Vorzugsweise ist das zumindest eine Rückstellelement als Zug-/Druckfeder ausgebildet. Durch den Einsatz des Rückstellelementes ist zum einen das Rückstellen des Sensorschutzes nach dem Abkoppeln sichergestellt. Zum anderen wird dadurch bei nicht angekoppeltem Anhänger der Sensorschutz in Position gehalten.
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Auch kann so eine Begrenzung der Bewegung des Sensorschutzes in die eine oder andere Richtung sichergestellt werden. Bei einem insbesondere parallel zur Kreisringfläche des Hohlzylinders an der Zugstange angeordneten Stützelement kann mit einem oder mehreren Rückstellelementen (Federn) eine besonders geeignete Rückstellung beziehungsweise Wegbegrenzung vorgesehen werden.
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Die Erfindung betrifft ebenfalls einen Sensorschutz für eine Anhängerkupplung, wenn der Sensorschutz ausgeführt ist wie zur Anhängerkupplung oben beschrieben.
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Die Anhängerkupplung zur Erfassung des Knickwinkels findet bevorzugt an einem Fahrzeug Verwendung, wobei das Zugfahrzeug nicht zwingend motorisiert sein muss (zum Beispiel Zwischenanhänger aufgerüstet mit einer derartigen Anhängerkupplung), aber auch an einem Kraftfahrzeug vorgesehen sein kann welches als Zugfahrzeug fungiert.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Anhängerkupplung mit Sensorschutz nebst Zugkupplung,
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2 eine Anhängerkupplung mit auf der Kupplungskugel aufgesetzter Zug Kupplung
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3, 3a jeweils teilgeschnittene Darstellungen der Kupplungskugel beziehungsweise des Sensorschutzes.
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Aus den 1 und 2 sind unterschiedliche Darstellungen und Teildarstellungen einer Anhängerkupplung 1 ersichtlich, wobei in 2 eine Zugkupplung 2 auf eine Kupplungskugel 3 aufgesetzt ist, die auf einer gekrümmten Zugstange 4 befestigt ist. Die nach oben weisende Kupplungskugel 3 ist an einem freien Ende der Zugstange 4 vorgesehen und einteilig mit dieser ausgebildet. Ferner ist die Zugstange 4 starr mit einem hinteren Querträger 5 eines Zugfahrzeugs 20 verbunden. Die Zugkupplung 2 ist fest mit einem vorderen Ende einer Deichsel 6 eines Anhängers verbunden. Damit die Kupplungskugelaufnahme 2 nicht unbeabsichtigt von der Kupplungskugel 3 abgehoben werden kann, umfasst die Zugkupplung, auch Kupplungskugelaufnahme genannt, ein Verschlussstück 7, welches durch Betätigen eines Hebels 8 mit der Kupplungskugel 3 zur Anlage gebracht werden kann. Das Verschlussstück 7 sichert die Kupplungskugelaufnahme 2 formschlüssig an der Kupplungskugel 3 und ist zusätzlich gegen diese mittels einer schematisch angedeuteten Feder 9 gespannt. Die Zugkupplung 2 und das Verschlussstück 7 bilden zusammen eine die Kupplungskugel 3 umschließende Kugelpfanne 10, welche auf der Kupplungskugel 3 drehbar gelagert ist.
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In 1 sind die Anhängerkupplung 1 mit dem Sensorschutz 30 sowie die Zugkupplung 2 separat voneinander dargestellt, d. h. im nicht gekuppelten Zustand gezeigt.
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In die Kupplungskugel 3 ist eine um eine Drehachse 11 umlaufende Ringnut 12 eingebracht (s. 3), die in einer senkrecht zur Drehachse 11 ausgerichteten Ebene 13 verläuft, in welcher vorzugsweise der Mittelpunkt 14 der Kupplungskugel 3 liegt (Äquatorbereich 38). Die auch als Hochachse bezeichnete Drehachse 11 verläuft insbesondere parallel zu einer Hochachse des Zugfahrzeugs. Bevorzugt schneidet die Drehachse 11 auch eine Mittellängsachse 20 des Zugfahrzeugs. In der Ringnut 12 ist rings der Drehachse 11 ein Ringkörper 27 angeordnet. Dieser beinhaltet mehrere konzentrisch um die Drehachse 11 angeordnete Foliensensor 15 auf den jeweils zwei hintereinander liegende Spulen aufgebracht sind, um somit die Induktivität besser zu nutzen und elektromagnetische Störungen zu minimieren.
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1 zeigt in der linken Darstellung die Kupplungskugel 3, die an ihrem Äquator, der sich rings um den Mittelpunkt 14 der Kupplungskugel 3 ergibt, von dem Sensorschutz 30 in Form eines Hohlzylinders umschlossen ist. Unterhalb des Sensorschutzes 30 ist ein Stützelement 32 orthogonal zur Längsachse 11 der Kupplungskugel 3 an der Zugstange 4 angeordnet. Der Sensorschutz 30 wird über die Rückstellelemente 31 in Form von hier schematisch dargestellten Federn in Position gehalten. Der Sensorschutz 30 weist an seinem von der Kupplungskugel 3 abgewandten Ende eine Axialführung 35 auf, die einen nach radial einwärts zur Zugstange 4 und diese umschließende Dichtung 34 aufweist. An ihrem der Kupplungskugel 3 zugewandten Ende weist der Sensorschutz 30 eine Dichtung 33 auf, die in Wirkverbindung mit der Kupplungskugel 3 steht. Es ist erkennbar, das zwischen der Dichtung 33 und der Kupplungskugel 3 ein Formschluss besteht, ebenso wie ein Formschluss zwischen der Axialführung 35 beziehungsweise der Dichtung 34 gegenüber der Zugstange 4 besteht. Sowohl die Dichtung 33 als auch die Axialführung 35 sind an der Innenmantelfläche 36 des Hohlzylinders des Sensorschutzes 30 festgelegt. Der Sensorschutz wird so in Position gegenüber der Kupplungskugel gehalten und schützt den Äquatorbereich 38, so dass die in der Kupplungskugel 3 angeordnete Sensorik beziehungsweise der Sensor 5 vor Stößen bzw. äußeren Einflüssen geschützt ist.
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In 3 ist detailliert die Wirkverbindung der Dichtung 33 mit der Kupplungskugel 3 sowie der Dichtung 34 mit der Zugstange 4 dargestellt. Beim Aufsetzen der Zugkupplung 2 auf die Kupplungskugel 3 wird der Sensorschutz 30 nach unten gedrückt und die Dichtung 33 gleitet an der Oberfläche der Kupplungskugel 3 entlang. Der Sensor 15 der etwa im Äquatorbereich 38 der Kupplungskugel 3 liegt wird sodann freigegeben während die Zugkupplung 2 mit der Kugelpfanne 10 mit der Kupplungskugel 3 in Wirkverbindung steht beziehungsweise mit dieser gekuppelt ist. Nach dem Abkuppeln ergibt sich wieder das Bild wie schematisch in 1 dargestellt, so dass der Äquatorbereich 38 der Kupplungskugel 3 durch den Sensorschutz 30 geschützt wird. Die axiale Verlagerung des Sensorschutzes 30 in Richtung Kupplungskugel 3 wird über die Rückstellelemente 31 bewerkstelligt, die hier gezeigt mit der Kreisringfläche 37 in Verbindung stehen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, eine mechanische Umkehr der Funktionen einzelner mechanischer Elemente der Erfindung zu bewirken.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anhängerkupplung
- 2
- Zugkupplung, Kupplungskugelaufnahme
- 3
- Kupplungskugel
- 4
- Zugstange, Kugelzapfen
- 5
- hinterer Querträger des Zugfahrzeugs
- 6
- Deichsel des Anhängerfahrzeugs
- 7
- Verschlussstück
- 8
- Hebel
- 9
- Feder
- 10
- Kugelpfanne
- 11
- Drehachse, Hochachse der Kupplungskugel
- 12
- Ringnut
- 13
- Ebene
- 14
- Mittelpunkt der Kupplungskugel
- 15
- Sensor, Foliensensor
- 25
- Kapselmittel
- 27
- Ringkörper
- 30
- Sensorschutz
- 31
- Feder, Rückstellelement
- 32
- Stützelement
- 33
- Dichtung
- 34
- Dichtung
- 35
- Axialführung
- 36
- Innenmantelfläche
- 37
- Kreisringfläche
- 38
- Äquatorbereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013213663 A1 [0002]
- DE 102010033641 A1 [0002]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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