DE102019117988A1

DE102019117988A1 - Method and ball coupling for detecting the wear and / or connection status of a coupling connection

Info

Publication number: DE102019117988A1
Application number: DE102019117988.2A
Authority: DE
Inventors: Josef Strasser
Original assignee: Knott GmbH
Current assignee: Knott GmbH
Priority date: 2019-07-03
Filing date: 2019-07-03
Publication date: 2020-04-09

Abstract

Bei einem Verfahren und einer Kugelkupplung zur Erfassung des Verschleiß- und/oder Verbindungszustandes einer Kupplungsverbindung wird die Zeitdauer oder der Zustellweg (s) einer motorischen Zuspanneinrichtung (20) zwischen dem Beginn einer Bestromung der motorischen Zuspanneinrichtung (20) und einem durch das Anpressen eines Zuspannelements (9) an einen Kugelkopf (60) verursachten erhöhten Stromaufnahmewert der motorischen Zuspanneinrichtung (20) ermittelt und mit Sollwerten verglichen.In a method and a ball coupling for detecting the state of wear and / or connection of a coupling connection, the length of time or the delivery path (s) of a motorized clamping device (20) between the start of energization of the motorized clamping device (20) and one by pressing a clamping element (9) on a spherical head (60) caused increased current consumption value of the motor application device (20) and compared with setpoints.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung des Verschleiß- und Verbindungszustands einer Kupplungsverbindung zwischen einem an einem Zugfahrzeug befestigten Kugelkopf und einer elektrisch zuspannbaren Kugelkupplung eines Fahrzeuganhängers beim Ankuppeln der Kugelkupplung an den Kugelkopf gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung eine elektrisch zuspannbare Kugelkupplung für Fahrzeuganhänger gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 3.The invention relates to a method for detecting the wear and connection status of a coupling connection between a ball head attached to a towing vehicle and an electrically lockable ball coupling of a vehicle trailer when coupling the ball coupling to the ball head. The invention further relates to an electrically lockable ball coupling for vehicle trailers according to the preamble of claim 3.

Fahrzeuganhänger, insbesondere Autoanhänger, Wohnwägen, Bootsanhänger etc. werden häufig mittels einer Kugelkupplung, die an der Deichsel des Fahrzeuganhängers befestigt ist, an ein Zugfahrzeug, beispielsweise ein Auto, angehängt. Hierzu wird die Kugelkupplung auf einen Kugelkopf des Zugfahrzeugs aufgesetzt und mittels eines beweglichen, in der Regel kalottenförmigen Zuspannelementes der Kugelkupplung mit dem Kugelkopf verriegelt.Vehicle trailers, in particular car trailers, caravans, boat trailers etc. are often attached to a towing vehicle, for example a car, by means of a ball coupling which is fastened to the drawbar of the vehicle trailer. For this purpose, the ball coupling is placed on a ball head of the towing vehicle and locked to the ball head by means of a movable, usually spherical clamping element of the ball coupling.

Ferner ist aus der DE 20 2017 102 412 U1 eine elektrisch zuspannbare Stabilisierungskugelkupplung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 3 bekannt. Bei dieser bekannten Stabilisierungskugelkupplung wird das bewegliche Zuspannelement nach dem Aufsetzen der Kugelkupplung auf den Kugelkopf zunächst durch manuelles Schwenken eines Handhebels in eine vorläufige Verriegelungsposition gebracht. Anschließend kann das bewegliche Zuspannelement mittels einer motorischen Zuspanneinrichtung mit einer bestimmten Anpresskraft gegen den Kugelkopf gepresst werden, um durch Erhöhung der Reibung zwischen Kugelkopf und Kugelkupplung unerwünschte Schlingertendenzen des Fahrzeuganhängers im Fahrbetrieb zu verringern. Am Gehäuse der Kugelkupplung und am beweglichen Zuspannelement sind hierzu Reibbeläge befestigt, die mit dem Kugelkopf in Reibungseingriff stehen.Furthermore, from the DE 20 2017 102 412 U1 an electrically lockable stabilizing ball coupling according to the preamble of claim 3 known. In this known stabilizing ball coupling, after the ball coupling is placed on the ball head, the movable application element is first brought into a provisional locking position by manually pivoting a hand lever. The movable clamping element can then be pressed against the ball head by means of a motorized clamping device with a certain contact force in order to reduce undesirable tendencies of the vehicle trailer to roll when driving by increasing the friction between the ball head and ball coupling. For this purpose, friction linings are attached to the housing of the ball coupling and to the movable application element, which are in frictional engagement with the ball head.

Die ordnungsgemäße Funktion einer derartigen Stabilisierungskugelkupplung hängt jedoch vom einwandfreien Zustand der Reibbeläge und des Kugelkopfs ab. Sind die Reibbeläge der Kugelkupplung und/oder der Kugelkopf stark verschlissen, kann die Stabilisierungsfunktion nicht mehr bzw. nicht mehr mit der gewünschten Präzision ausgeführt werden. Es ist daher von Bedeutung, dass der Fahrer Kenntnis vom Verschleißzustand der Kugelkupplung und des Kugelkopfs erhält bzw. rechtzeitig gewarnt wird, wenn der Verschleiß eine bestimmte Grenze überschreitet. Darüber hinaus wird bei bekannten Kugelkupplungen der Fahrer nicht gewarnt, wenn der Verbindungszustand zwischen Kugelkopf und Kugelkupplung nicht ordnungsgemäß ist, insbesondere wenn das bewegliche Kupplungselement nicht sicher mit dem Kugelkopf verriegelt ist. Dies kann beispielsweise aufgrund eines Defekts in der Kugelkupplung oder aufgrund der Verwendung eines zu großen oder zu kleinen Kugelkopfs der Fall sein.The proper functioning of such a stabilizing ball coupling depends on the perfect condition of the friction linings and the ball head. If the friction linings of the ball coupling and / or the ball head are badly worn out, the stabilization function can no longer or not be carried out with the desired precision. It is therefore important that the driver is made aware of the state of wear of the ball coupling and the ball head or is warned in good time if the wear exceeds a certain limit. In addition, in known ball couplings, the driver is not warned if the connection state between the ball head and the ball coupling is not correct, in particular if the movable coupling element is not securely locked to the ball head. This can be the case, for example, due to a defect in the ball coupling or due to the use of a ball head that is too large or too small.

Der Erfindung liegt daher zugrunde, ein Verfahren zur Erfassung des Verschleiß- und Verbindungszustands einer Kupplungsverbindung zwischen einem an einem Zugfahrzeug befestigten Kugelkopf und einer elektrisch zuspannbaren Kugelkupplung zu schaffen, mit dem der Benutzer den Verschleiß- und Verbindungszustand der Kupplungsverbindung auf besonders einfache, schnelle und sichere Weise erkennen kann. Weiterhin soll eine elektrisch zuspannbare Kugelkupplung für Fahrzeuganhänger zur Durchführung dieses Verfahrens geschaffen werden.The invention is therefore based on creating a method for detecting the wear and connection status of a coupling connection between a ball head attached to a towing vehicle and an electrically tightenable ball coupling, with which the user can determine the wear and connection status of the coupling connection in a particularly simple, quick and safe manner Way can recognize. Furthermore, an electrically lockable ball coupling for vehicle trailers is to be created to carry out this method.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine elektrisch zuspannbare Kugelkupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 3 gelöst.This object is achieved according to the invention by a method with the features of claim 1 and by an electrically lockable ball coupling with the features of claim 3.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Zeitdauer oder der Zustellweg der motorischen Zuspanneinrichtung zwischen dem Beginn der Bestromung der motorischen Zuspanneinrichtung und einer durch das Anpressen des Zuspannelementes an den Kugelkopf verursachten erhöhten Stromaufnahme der motorischen Zuspanneinrichtung ermittelt und mit Sollwerten verglichen.According to the method according to the invention, the period of time or the infeed path of the motorized application device between the start of energization of the motorized application device and an increased current consumption of the motorized application device caused by the pressing of the application element on the ball head is determined and compared with setpoints.

Das erfindungsgemäße Verfahren macht sich den Umstand zunutze, dass beim Zuspannen der Kugelkupplung mittels der motorischen Zuspanneinrichtung die Stromaufnahme des Motors der Zuspanneinrichtung mit dem Anpressdruck zwischen der Kugelkupplung und dem Kugelkopf korreliert. Liegen die Reibbeläge der Kugelkupplung am Kugelkopf an und erhöht sich der Anpressdruck, erhöht sich entsprechend die Stromaufnahme. Weiterhin besteht bei bekannter Motorspannung und Motordrehzahl und bei bekanntem Übersetzungsverhältnis zwischen dem Motor und dem beweglichen Zuspannelement ein bekannter Zusammenhang zwischen Zeit und Hub des beweglichen Zuspannelementes. Aus der Zeitdauer zwischen der Inbetriebnahme des Motors der motorischen Zuspanneinrichtung und dem Stromanstieg, der durch das Anpressen des beweglichen Zuspannelementes an den Kugelkopf bewirkt wird, kann daher unmittelbar auf den Hub bzw. den Zustellweg geschlossen werden, den das bewegliche Zuspannelement oder ein Element der motorischen Zuspanneinrichtung ausführt, bis die Reibbeläge mit einer bestimmten Anpresskraft am Kugelkopf anliegen. Übersteigt diese Zeitdauer vorbestimmte Sollwerte, ist dies ein Zeichen dafür, dass der Zustellweg für das bewegliche Zuspannelement zu lang ist, was auf einen zu großen Verschleiß der Reibelemente, des Kugelkopfs, auf die Verwendung eines zu kleinen Kugelkopfs oder darauf hinweist, dass die Kugelkupplung nicht ordnungsgemäß auf den Kugelkopf aufgesetzt ist. Ergibt sich aus der ermittelten Zeitdauer ein zu kurzer Zustellweg, kann dies ein Anzeichen dafür sein, dass der Kugelkopf verschmutzt oder zu groß ist oder dass zu dicke Reibelemente verbaut worden sind.The method according to the invention takes advantage of the fact that when the ball coupling is tightened by means of the motor application device, the current consumption of the motor of the application device correlates with the contact pressure between the ball coupling and the ball head. If the friction linings of the ball coupling are against the ball head and the contact pressure increases, the current consumption increases accordingly. Furthermore, with a known motor voltage and motor speed and with a known transmission ratio between the motor and the movable application element, there is a known relationship between the time and the stroke of the movable application element. From the time period between the start-up of the motor of the motorized application device and the current rise, which is caused by the pressing of the movable application element on the ball head, the stroke or the feed path that the movable application element or an element of the motorized one can directly deduce Application device runs until the friction linings are in contact with the ball head with a certain contact pressure. If this period of time exceeds predetermined target values, this is a sign that the feed path for the movable clamping element is too long, which indicates excessive wear of the friction elements, the ball head, the use of a ball head that is too small, or that the ball coupling is not properly on the ball head is put on. If the determined delivery time results in a too short delivery path, this can be an indication that the ball head is dirty or too large or that friction elements that are too thick have been installed.

Anstelle der Zeitdauer kann auch der Zustellweg eines von der motorischen Zuspanneinrichtung bewegten Elementes der Kugelkupplung gemessen und mit gespeicherten Sollwerten verglichen werden.Instead of the time period, the feed path of an element of the ball coupling moved by the motor application device can also be measured and compared with stored setpoints.

Vorzugsweise wird der Verschleiß- und Verbindungszustand der Kupplungsverbindung über eine Funkverbindung oder leitungsgebunden an eine Anzeigeeinrichtung weitergeleitet und dem Fahrer des Zugfahrzeugs angezeigt. Die Anzeigeeinrichtung kann sich dabei im Inneren des Zugfahrzeugs und/oder am Fahrzeuganhänger, insbesondere in der Nähe der Kugelkupplung, befinden. Bei der Anzeigeeinrichtung kann es sich beispielsweise auch um ein Smartphone oder Tablet handeln, das über ein geeignetes Anwendungsprogramm (App) mit der Elektronik der Kugelkupplung kommuniziert. Andere Arten von Anzeigeeinrichtungen sind ohne weiteres möglich, beispielsweise verschiedenfarbige Leuchtdioden, insbesondere eine grün aufleuchtende Leuchtdiode für einen ordnungsgemäßen Kupplungszustand und eine rot aufleuchtende Leuchtdiode bei fehlerhaftem Kupplungszustand.The wear and connection status of the coupling connection is preferably forwarded to a display device via a radio link or by line and displayed to the driver of the towing vehicle. The display device can be located inside the towing vehicle and / or on the vehicle trailer, in particular in the vicinity of the ball coupling. The display device can also be a smartphone or tablet, for example, which communicates with the electronics of the ball coupling via a suitable application program (app). Other types of display devices are readily possible, for example different colored light-emitting diodes, in particular a green light-emitting diode for a correct coupling state and a red light-emitting diode if the coupling state is faulty.

Weiterhin ist es möglich, dass bei Vorliegen eines nicht ordnungsgemäßen Verschleiß- und Verbindungszustands der Kupplungsverbindung eine optische und/oder akustische Warneinrichtung aktiviert wird, mit welcher der Fahrer alarmiert wird.Furthermore, it is possible for an optical and / or acoustic warning device to be activated with which the driver is alerted in the event of an incorrect wear and connection state of the coupling connection.

Die erfindungsgemäße elektrisch zuspannbare Kugelkupplung für Fahrzeuganhänger umfasst ein bewegliches Zuspannelement, das ausgebildet ist, in einer Schließstellung das Abheben der Kugelkupplung von einem an einem Zugfahrzeug befestigten Kugelkopf zu verhindern, und eine mittels Strom betätigbare motorische Zuspanneinrichtung zum Anpressen des Zuspannelementes an den Kugelkopf. Diese Kugelkupplung weist ferner eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Zeitdauer oder des Zustellwegs der motorischen Zuspanneinrichtung zwischen dem Beginn der Bestromung der motorischen Zuspanneinrichtung und einem durch das Anpressen des Zuspannelementes an den Kugelkopf verursachten erhöhten Stromaufnahmewert der motorischen Zuspanneinrichtung, sowie eine Auswerteeinrichtung zum Vergleich der erfassten Zeitdauer oder des erfassten Zustellwegs mit Sollwerten auf.The electrically clampable ball coupling for vehicle trailers according to the invention comprises a movable clamping element which is designed to prevent the ball coupling from being lifted off a ball head attached to a towing vehicle in a closed position, and a motorized clamping device which can be actuated by means of a current and which presses the clamping element onto the ball head. This ball coupling also has a detection device for detecting the length of time or the delivery path of the motorized application device between the start of energization of the motorized application device and an increased current consumption value of the motorized application device caused by the application of the application element to the ball head, and an evaluation device for comparing the recorded time period or of the registered delivery route with target values.

Mit Hilfe einer derartigen Stabilisierungskugelkupplung kann der Verschleiß- und/oder Verbindungszustand der Kupplungsverbindung gemäß dem in Anspruch 1 angegebenen Verfahren einfach, schnell und zuverlässig ermittelt werden.With the aid of such a stabilizing ball coupling, the state of wear and / or connection of the coupling connection can be determined simply, quickly and reliably according to the method specified in claim 1.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1: Eine elektrisch zuspannbare Kugelkupplung gemäß der Erfindung im geöffneten Zustand,
2: Die Einzelheit II von 3 in vergrößerter Darstellung,
3: Die Stabilisierungskugelkupplung von 1 in geschlossenem Zustand, wobei die Kugelkupplung mit einem Kugelkopf ordnungsgemäß gekuppelt ist,
4: Ein Diagramm, welches die Stromaufnahme der motorischen Zuspanneinrichtung beim Anpressen der Kugelkupplung an den Kugelkopf bei unterschiedlichen Verschleiß- und Verbindungszuständen der Kupplungsverbindung zeigt,
5: Die Einzelheit V von 6 in vergrößerter Darstellung,
6: Die Kugelkupplung in geschlossenem Zustand, wenn ein verschlissener Kugelkopf eingeführt ist oder verschlissene Reibbeläge verwendet werden,
7: Die Einzelheit VII von 8 in vergrößerter Darstellung, und
8: Die Kugelkupplung in geschlossenem Zustand, wenn kein Kugelkopf eingeführt ist.

The invention is explained in more detail below using the drawings as an example. Show it:

1 : An electrically lockable ball coupling according to the invention in the open state,
2nd : The detail II of 3rd in an enlarged view,
3rd : The stabilizing ball coupling from 1 in the closed state, the ball coupling being properly coupled with a ball head,
4th : A diagram which shows the current consumption of the motor application device when the ball coupling is pressed against the ball head with different wear and connection states of the coupling connection,
5 : The detail V of 6 in an enlarged view,
6 : The ball coupling is closed when a worn ball head is inserted or worn friction linings are used,
7 : The detail VII of 8th in an enlarged view, and
8th : The ball coupling is closed when no ball head is inserted.

1 zeigt einen mittigen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Kugelkupplung 1 für Fahrzeuganhänger wie beispielsweise Autoanhänger oder Wohnwagen. Die Kugelkupplung 1 ist als elektrisch zuspannbare Stabilisierungskugelkupplung ausgebildet, wie nachfolgend näher beschrieben wird. Der prinzipielle Aufbau dieser Kugelkupplung 1 geht auch bereits aus der DE 20 2017 102 412 U1 hervor. 1 shows a central longitudinal section through a ball coupling according to the invention 1 for vehicle trailers such as car trailers or caravans. The ball coupling 1 is designed as an electrically lockable stabilizing ball coupling, as will be described in more detail below. The basic structure of this ball coupling 1 already goes out of the DE 20 2017 102 412 U1 forth.

Die Kugelkupplung 1 umfasst ein Kupplungsgehäuse 2 und einen schwenkbaren Handhebel 3. Weiterhin ist ein am hinteren Ende des Kupplungsgehäuses 2 befestigter Faltenbalg 4 dargestellt. Der vordere Endbereich der Kugelkupplung 1 ist mittels eines Rammschutzes 5 aus einem relativ weichen, elastischen Material abgedeckt.The ball coupling 1 includes a clutch housing 2nd and a swiveling hand lever 3rd . There is also one at the rear end of the clutch housing 2nd attached bellows 4th shown. The front end of the ball coupling 1 is by means of a crash protection 5 covered from a relatively soft, elastic material.

Das Kupplungsgehäuse 2 ist derart ausgebildet, dass es mit seinem hinteren Ende an einer nicht dargestellten Zugstange einer Anhängerdeichsel befestigt werden kann. Eine derartige Zugstange kann Teil einer Auflaufbremsanlage sein.The clutch housing 2nd is designed such that it can be attached with its rear end to a drawbar, not shown, of a trailer drawbar. Such a tie rod can be part of an overrun braking system.

Das Kupplungsgehäuse 2 weist einen vorderen Wandabschnitt 6 auf, der im wesentlichen halbschalenförmig ausgebildet ist und zur vorderen und seitlichen Abstützung eines in 1 nicht dargestellten Kugelkopfes 60 (3) dient, wenn dieser in einen Kugelkopfaufnahmeraum 7 eingeführt ist. Am vorderen Wandabschnitt 6 ist ein Reibelement 8 befestigt, das zur Anlage am Kugelkopf 60 ausgebildet ist.The clutch housing 2nd has a front wall portion 6 on, which is substantially half-shell-shaped and for front and side support of an in 1 Not shown ball head 60 ( 3rd ) serves when this is in a ball head receiving space 7 is introduced. On the front section of the wall 6 is a friction element 8th attached to the ball head 60 is trained.

Der vordere Wandabschnitt 6 und das Reibelement 8 begrenzen den Kugelkopfaufnahmeraum 7 nach vorne und etwas zur Seite. Nach hinten wird der Kugelkopfaufnahmeraum 7 durch ein beweglich im Kupplungsgehäuse 2 gelagertes, insbesondere kalottenförmig ausgebildetes Zuspannelement 9 begrenzt, an dem ebenfalls ein Reibelement 10 befestigt ist, das mit dem Kugelkopf 60 in Eingriff gebracht werden kann.The front wall section 6 and the friction element 8th limit the ball head receiving space 7 forward and a little to the side. To the rear is the ball-head receiving space 7 through a movable in the clutch housing 2nd stored, in particular dome-shaped clamping element 9 limited, on which also a friction element 10th is attached to the ball head 60 can be engaged.

Das Zuspannelement 9 ist um eine Schwenkachse 11 schwenkbar im Kupplungsgehäuse 2 gelagert. Die Schwenkachse 11 wird durch einen im Kupplungsgehäuse 2 gehalterten und quer zur Längsachse der Kugelkupplung 1 verlaufenden Lagerzapfen 12 gebildet.The clamping element 9 is about a pivot axis 11 swiveling in the coupling housing 2nd stored. The pivot axis 11 is by one in the clutch housing 2nd supported and transverse to the longitudinal axis of the ball coupling 1 trunnion 12th educated.

In der geöffneten Stellung ist, wie aus 1 ersichtlich, das untere Ende des Zuspannelementes 9 so weit nach hinten verschwenkt, dass der Kugelkopf 60 von unten her in den Kugelkopfaufnahmeraum 7 eingeführt werden kann. In der geschlossenen Stellung der Kugelkupplung 1 untergreift dagegen, wie in Zusammenhang mit 3 noch näher erläutert wird, das Zuspannelement den Kugelkopf 60, indem das Zuspannelement 9 im Uhrzeigersinn um die Schwenkachse 11 geschwenkt wird, wodurch das untere Ende des Zuspannelementes 9 nach vorne verlagert wird.In the open position is like from 1 can be seen, the lower end of the clamping element 9 pivoted so far back that the ball head 60 from below into the ball head receiving space 7 can be introduced. In the closed position of the ball coupling 1 intervenes, as in connection with 3rd is explained in more detail, the clamping element the ball head 60 by the clamping element 9 clockwise around the swivel axis 11 is pivoted, causing the lower end of the clamping element 9 is shifted forward.

Die korrekte Position der Kugelkupplung 1 auf dem Kugelkopf wird durch einen Anzeigestift 13 signalisiert. Dieser Anzeigestift 13 ragt durch eine obere Öffnung im Kupplungsgehäuse 2 nach oben um ein bestimmtes Maß über das Kupplungsgehäuse 2 vor, wenn die Kugelkupplung 1 ordnungsgemäß auf dem Kugelkopf aufsitzt.The correct position of the ball coupling 1 on the ball head is by an indicator pen 13 signals. This indicator pen 13 protrudes through an upper opening in the clutch housing 2nd upwards by a certain amount over the clutch housing 2nd before when the ball coupling 1 sits properly on the ball head.

Die Verriegelung des Zuspannelements 9 erfolgt durch einen Steuerhebel 14. Dieser Steuerhebel 14 ist um eine Schwenkachse 15 schwenkbar im Kupplungsgehäuse 2 gelagert. Die Schwenkachse 15 verläuft quer zur Längsachse der Kugelkupplung 1 und wird durch einen Lagerzapfen 16 gebildet, der beidseitig im Kupplungsgehäuse 2 gelagert ist. Weiterhin weist der Steuerhebel 14 einen vorderen Eingriffsabschnitt 17 auf, der an hinteren Anlageflächen des Zuspannelementes 9 anliegt und dadurch die Schwenkbewegung des Zuspannelementes 9 im Gegenuhrzeigersinn um seine Schwenkachse 11 begrenzt.The locking of the clamping element 9 done by a control lever 14 . This control lever 14 is about a pivot axis 15 swiveling in the coupling housing 2nd stored. The pivot axis 15 runs transversely to the longitudinal axis of the ball coupling 1 and is supported by a journal 16 formed on both sides in the clutch housing 2nd is stored. Furthermore, the control lever 14 a front engaging portion 17th on the rear contact surfaces of the clamping element 9 is applied and thereby the pivoting movement of the clamping element 9 counterclockwise around its pivot axis 11 limited.

Der Steuerhebel 14 ist mit einer Kniehebeleinrichtung 19 gelenkig verbunden. Diese Kniehebeleinrichtung 19 ist über den Handhebel 3 betätigbar, um die Kugelkupplung 1 manuell zwischen der in 1 gezeigten offenen Position und einer ersten geschlossenen, jedoch noch entspannten Position zu verstellen, in welcher der Handhebel 3 bereits die in 3 gezeigte Stellung einnimmt und das Zuspannelement 9 den Kugelkopf 60 untergreift, wobei das Zuspannelement 9 jedoch noch nicht fest gegen den Kugelkopf 60 gepresst wird.The control lever 14 is with a toggle device 19th articulated. This toggle device 19th is over the hand lever 3rd actuated to the ball coupling 1 manually between the in 1 shown open position and a first closed, but still relaxed position, in which the hand lever 3rd already the in 3rd shown position and the clamping element 9 the ball head 60 engages under, the clamping element 9 but not yet firmly against the ball head 60 is pressed.

Das endgültige Zuspannen der Kugelkupplung 1 in die in 3 gezeigte geschlossene Endposition, in welcher das Zuspannelement 9 mit einer vorbestimmten Kraft gegen den Kugelkopf 60 gepresst wird, und das Entspannen der Kugelkupplung 1 aus dieser Endposition erfolgt mittels einer motorischen Zuspanneinrichtung 20, die mit der Kniehebeleinrichtung 19 zusammenwirkt.The final tightening of the ball coupling 1 in the in 3rd Shown closed end position, in which the clamping element 9 with a predetermined force against the ball head 60 is pressed, and relaxing the ball coupling 1 from this end position is done by means of a motorized application device 20th that with the toggle device 19th cooperates.

Die Kniehebeleinrichtung 19 weist einen ersten Kniehebelarm 21 auf, der in einem vorderen Endbereich gelenkig mit dem Steuerhebel 14 verbunden ist, sowie einen zweiten Kniehebelarm 22, der einerseits mittels eines Kniehebelgelenks gelenkig mit dem ersten Kniehebelarm 21 verbunden und andererseits mittels einer Gelenkachse 24 am Kupplungsgehäuse 2 gelenkig abgestützt ist.The toggle device 19th has a first toggle arm 21 on that is articulated in a front end area with the control lever 14 is connected, and a second toggle arm 22 which, on the one hand, is articulated with the first toggle arm by means of a toggle joint 21 connected and on the other hand by means of an articulated axis 24th on the clutch housing 2nd is articulated.

Der erste Kniehebelarm 21 weist an seinem vorderen Ende ein Langloch 26 auf, durch das sich eine quer verlaufende Gelenkachse 27 hindurcherstreckt, die an einem oberen Ende des Steuerhebels 14 befestigt ist.The first toggle arm 21 has an elongated hole at its front end 26 through which there is a transverse axis of articulation 27 extends through at an upper end of the control lever 14 is attached.

Am Handhebel 3 ist ein Motor 28 in Form eines Elektromotors befestigt, der derart ausgebildet ist, dass er den ersten Kniehebelarm 21 motorisch in seiner Längsrichtung bewegen kann. Der Motor 28 und ein vom Motor angetriebenes Getriebe sind in einem Gehäuse 29 angeordnet, das am Handhebel 3 befestigt ist. Der erste Kniehebelarm 21 weist eine Spindelstange 30 auf, die in das Gehäuse 29 hineinragt. Die Spindelstange 30 und damit der erste Kniehebelarm 21 kann mittels einer Spindelmutter, die mit dem Gewinde der Spindelstange 30 zusammenwirkt, in Axialrichtung der Spindelstange 30 innerhalb des Gehäuses 29 festgelegt ist und durch den Motor 28 in Umdrehung versetzt werden kann, mehr oder weniger weit aus dem Gehäuse 29 hinausgeschoben bzw. in dieses zurückgezogen werden.On the hand lever 3rd is an engine 28 attached in the form of an electric motor, which is designed such that it the first toggle arm 21 can move in its longitudinal direction by motor. The motor 28 and a gear driven by the motor are in a housing 29 arranged that on the hand lever 3rd is attached. The first toggle arm 21 has a spindle rod 30th on that in the housing 29 protrudes. The spindle rod 30th and thus the first toggle arm 21 can by means of a spindle nut, which is connected to the thread of the spindle rod 30th interacts in the axial direction of the spindle rod 30th inside the case 29 is fixed and by the engine 28 can be rotated, more or less far from the housing 29 pushed out or withdrawn into this.

Beim Ankuppeln der Kugelkupplung 1 an den Kugelkopf 60 wird der Motor 28 erst bestromt, d.h. aktiviert, wenn die Kugelkupplung 1 auf den Kugelkopf 60 aufgesetzt und der Handhebel 3 manuell in die in 3 gezeigte Verriegelungsstellung geschwenkt worden ist. Durch die manuelle Schließbewegung des Handhebels 3 wird der Steuerhebel 14 um seine Schwenkachse 15 derart im Gegenuhrzeigersinn verschwenkt, dass sein vorderer Eingriffsabschnitt 17 von der in 1 gezeigten angehobenen Stellung so weit nach unten verschwenkt wird, dass er das Zuspannelement 9 lose an den Kugelkopf 60 drückt und diesen verriegelnd untergreift. Es handelt sich bei dieser Stellung um eine vorläufige Verriegelungsstellung des Zuspannelements 9, die manuell, jedoch noch ohne Betätigung des Motors 28, erreicht werden kann.When coupling the ball coupling 1 to the ball head 60 becomes the engine 28 only energized, ie activated when the ball coupling 1 on the ball head 60 put on and the hand lever 3rd manually into the in 3rd locking position shown has been pivoted. Through the manual closing movement of the hand lever 3rd becomes the control lever 14 about its pivot axis 15 pivoted counterclockwise such that its front Engaging section 17th from the in 1 shown raised position is pivoted so far down that he the clamping element 9 loose on the ball head 60 presses and engages under it. This position is a provisional locking position of the clamping element 9 manual, but still without operating the engine 28 , can be achieved.

Erst nach Erreichen dieser vorläufigen Verriegelungsstellung wird der Motor 28 bestromt und damit die motorische Zuspanneinrichtung 20 aktiviert. Dies bewirkt ein Herausfahren der Spindelstange 30 bzw. des ersten Kniehebelarms 21 aus dem Gehäuse 29, d.h. der erste Kniehebelarm 21 wird bei einer Ausrichtung, wie in 3 gezeigt, nach links verschoben. Dies bewirkt ein Anpressen der Reibelemente 8, 10 an den Kugelkopf 60, da der erste Kniehebelarm 21 den oberen Gelenkbolzen 27 des Steuerhebels 14 nach vorne schiebt, wodurch der vordere Eingriffsabschnitt 17 des Steuerhebels 14 weiter nach unten geschwenkt wird, was eine weitere Schwenkbewegung des Zuspannelements 9 in Richtung Kugelkopf 60 und eine Erhöhung der Anpresskraft der Reibelemente 8, 10 zur Folge hat.The motor is only activated after this provisional locking position has been reached 28 energized and thus the motorized clamping device 20th activated. This causes the spindle rod to move out 30th or the first toggle arm 21 out of the case 29 , ie the first toggle arm 21 with an alignment like in 3rd shown, shifted to the left. This causes the friction elements to be pressed 8th , 10th to the ball head 60 because the first toggle arm 21 the upper hinge pin 27 of the control lever 14 pushes forward, creating the front engaging portion 17th of the control lever 14 is pivoted further down, which is a further pivoting movement of the clamping element 9 towards the ball head 60 and an increase in the contact pressure of the friction elements 8th , 10th has the consequence.

Beim Zuspannen der Kugelkupplung 1 stellt die Zeitdauer zwischen dem Beginn der Bestromung der motorischen Zuspanneinrichtung 20 und einem durch das Anpressen des Zuspannelements 9 an den Kugelkopf 60 verursachten Stromanstieg ein Maß dar, mit dem der Verschließ und/oder der Verbindungszustand der Kupplungsverbindung zwischen der Kugelkupplung 1 und dem Kugelkopf 60 erfasst werden kann. Diese Zeitdauer ist vom Zustellweg s abhängig, den der erste Kniehebelarm 21 bzw. die Spindelstange 30 vom einer zurückgezogenen Ausgangsposition bis zur Endposition zurücklegen muss, in welcher das Zuspannelement 9 mit der erforderlichen Anpresskraft an den Kugelkopf 60 gepresst wird. Hierbei kann bei konstanter Motorspannung von einer zumindest annähernd konstanten Motordrehzahl ausgegangen werden. Bei einer konstanten Übersetzung zwischen dem Motor 28 und der Spindelstange 30 besteht darüber hinaus ein direkter, linearer Zusammenhang zwischen der Aktivierungszeit des Motors 28 und dem Zustellweg s der Spindelstange 30.When tightening the ball coupling 1 represents the length of time between the start of energization of the motorized application device 20th and one by pressing the clamping element 9 to the ball head 60 caused current increase represents a measure by which the closing and / or the connection state of the coupling connection between the ball coupling 1 and the ball head 60 can be recorded. This time period depends on the delivery path s that the first toggle lever arm 21 or the spindle rod 30th must travel from a retracted starting position to the end position in which the clamping element 9 with the required contact pressure on the ball head 60 is pressed. With constant motor voltage, it can be assumed that the motor speed is at least approximately constant. With a constant gear ratio between the engine 28 and the spindle rod 30th there is also a direct, linear relationship between the activation time of the motor 28 and the feed path s of the spindle rod 30th .

Die 2 und 3 zeigen einen verriegelten Endzustand der Kugelkupplung 1, bei welchem die Kugelkupplung 1 auf einen neuen, ordnungsgemäßen Kugelkopf 60 aufgesetzt und ordnungsgemäße Reibelemente 8, 10 mit der vorbestimmten Anpresskraft gegen den Kugelkopf 60 gepresst werden. Wie aus 2 ersichtlich, ist die Spindelstange 30 bei Erreichen dieses verriegelten Endzustandes um den Zustellweg s = 5 mm aus dem Motorgehäuse 29 ausgefahren. Geht man von einem Ausführungsbeispiel aus, bei dem die Spindelstange 30 in ihrer Ausgangslage, d.h. nach dem manuellen Schließen des Handhebels 3, jedoch vor Aktivieren des Motors 28, maximal in das Motorgehäuse 29 zurückgezogen ist, wo s = 0 mm ist, so würde bei diesem Ausführungsbeispiel die Spindelstange 30 somit mittels des Motors 28 um 5 mm aus dem Motorgehäuse 29 hinausgeschoben werden müssen, bis die Reibbeläge 8, 10 mit dem notwendigen Anpressdruck am Kugelkopf 60 anliegen.The 2nd and 3rd show a locked final state of the ball coupling 1 , in which the ball coupling 1 on a new, correct ball head 60 put on and proper friction elements 8th , 10th with the predetermined contact pressure against the ball head 60 be pressed. How from 2nd the spindle rod can be seen 30th when this locked final state is reached by the infeed path s = 5 mm from the motor housing 29 extended. Assuming an embodiment in which the spindle rod 30th in its initial position, ie after the manual lever has been closed 3rd , but before activating the engine 28 , maximum in the motor housing 29 withdrawn where s = 0 mm, the spindle rod would be in this embodiment 30th thus by means of the engine 28 by 5 mm from the motor housing 29 have to be pushed out until the friction linings 8th , 10th with the necessary contact pressure on the ball head 60 issue.

Bei Erreichen des erforderlichen Anpressdrucks steigt die Stromaufnahme I des Motors 28 stark an. Dies ist in 4 schematisch und beispielhaft dargestellt, wobei 4 ein Diagramm zeigt, in dem die Stromaufnahme I des Motors 28 über der Zeit t dargestellt ist, während der der Motor 28 bestromt wird.When the required contact pressure is reached, the current consumption I of the motor increases 28 strong. This is in 4th shown schematically and by way of example, wherein 4th shows a diagram in which the current consumption I of the motor 28 is shown over time t during which the engine 28 is energized.

In 4 gibt die durchgezogene Linie 31 die Stromaufnahme I des Motors 28 an, wenn eine ordnungsgemäße Kugelkupplung 1 gemäß den 2 und 3 auf einen ordnungsgemäßen Kugelkopf 60 ordnungsgemäß aufgesetzt und verriegelt ist. Wie ersichtlich steigt die Stromaufnahme I relativ frühzeitig, d.h. nach etwa 0,6 Sekunden, stark an und erreicht nach etwa 1,2 Sekunden einen erhöhten Stromaufnahmewert von etwa 4 Ampere, worauf die Stromzufuhr zum Motor abgeschaltet wird. Dies bedeutet, dass nach etwa 1,2 Sekunden die Reibelemente 8, 10 den notwendigen Anpressdruck an den Kugelkopf 60 erreicht haben.In 4th gives the solid line 31 the current consumption I of the motor 28 if a proper ball coupling 1 according to the 2nd and 3rd on a proper ball head 60 is properly placed and locked. As can be seen, the current consumption I increases relatively early, ie after approximately 0.6 seconds, and after approximately 1.2 seconds reaches an increased current consumption value of approximately 4 amperes, whereupon the current supply to the motor is switched off. This means that after about 1.2 seconds the friction elements 8th , 10th the necessary contact pressure on the ball head 60 achieved.

Die gestrichelte Linie 32 von 4 zeigt beispielhaft eine Stromaufnahmekurve für den Fall, wenn der Kugelkopf 60 oder die Reibbeläge 8, 10 verschlissen sind, wie in den 5 und 6 dargestellt. Mit zunehmendem Verschleiß des Kugelkopfs 60 und/oder der Reibbeläge 8, 10 muss die Spindelstange 30 weiter aus dem Motorgehäuse 29 ausgefahren werden, um den notwendigen Anpressdruck der Reibelemente 8, 10 an den Kugelkopf 60 zu erreichen. Beim Ausführungsbeispiel von 5 und 6 beträgt der Zustellweg s = 10 mm. Der im Vergleich zu einem neuen Kugelkopf 60 längere Zustellweg bedingt eine entsprechend längere Zeitdauer, bis die Reibelemente 8, 10 den erforderlichen Anpressdruck erreicht haben, d.h. bis die Stromaufnahme den vorbestimmten erhöhten Stromaufnahmewert erreicht hat. Bei dem Ausführungsbeispiel von 4 beträgt diese Zeitdauer 1,4 Sekunden.The dashed line 32 from 4th shows an example of a current consumption curve for the case when the ball head 60 or the friction linings 8th , 10th are worn out, as in the 5 and 6 shown. With increasing wear on the ball head 60 and / or the friction linings 8th , 10th must the spindle rod 30th further out of the motor housing 29 are extended to the necessary contact pressure of the friction elements 8th , 10th to the ball head 60 to reach. In the embodiment of 5 and 6 the delivery path is s = 10 mm. The one compared to a new ball head 60 a longer delivery path requires a correspondingly longer period of time until the friction elements 8th , 10th have reached the required contact pressure, ie until the current consumption has reached the predetermined increased current consumption value. In the embodiment of 4th this time period is 1.4 seconds.

Die strichpunktierte Linie 33 von 4 zeigt die Stromaufnahme I des Motors 28 für den Fall, dass die Kugelkupplung 1 manuell geschlossen wurde, ohne dass ein Kugelkopf 60 in den Kugelkopfaufnahmeraum 7 eingeführt worden ist. Aufgrund des fehlenden Kugelkopfs 60 kann das untere Ende des Zuspannelements 9 weit nach vorne geschwenkt werden. Das Ausfahren der Spindelstange 30 wird bei einem Zustellweg s = 14 mm beendet. Dies entspricht bei dem Beispiel von 4 einer Zustellzeitdauer von etwa 2,2 Sekunden.The dash-dotted line 33 from 4th shows the current consumption I of the motor 28 in the event that the ball coupling 1 was closed manually without a ball head 60 in the ball head receiving space 7 has been introduced. Because of the missing ball head 60 can the lower end of the clamping element 9 be pivoted far forward. Extending the spindle rod 30th ends with a delivery path s = 14 mm. This matches with in the example of 4th a delivery time of about 2.2 seconds.

Ferner ist in 4 noch eine Linie 34 eingezeichnet, die die Stromaufnahme I des Motors 28 beispielhaft zeigt, wenn die Kugelkupplung 1, wie in 1 dargestellt, nicht geschlossen wird und kein Kugelkopf 60 in den Kugelkopfaufnahmeraum 7 eingeführt ist. In diesem Fall steht ein sehr langer Zustellweg für die Spindelstange 30 und eine entsprechend lange Zeitdauer zur Verfügung, bis die Stromaufnahme I des Motors 28 ansteigt. In dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel wird der erhöhte Stromaufnahmewert erst nach 2,9 Sekunden erreicht.Furthermore, in 4th another line 34 marked the current consumption I of the motor 28 shows for example if the ball coupling 1 , as in 1 shown, is not closed and no ball head 60 in the ball head receiving space 7 is introduced. In this case there is a very long feed path for the spindle rod 30th and a correspondingly long period of time is available until the current consumption I of the motor 28 increases. In the in 4th shown embodiment, the increased current consumption value is only reached after 2.9 seconds.

Aus 4 ist deutlich erkennbar, dass durch Messen der Zeitdauer zwischen dem Beginn der Bestromung der motorischen Zuspanneinrichtung 20 und dem vorbestimmten erhöhten Stromaufnahmewert der motorischen Zuspanneinrichtung 20, der durch den erhöhten Widerstand beim Anpressen der Reibelemente 8, 10 an den Kugelkopf 60 verursacht wird, der Verschleiß des Kugelkopfs 60 und der Reibelemente 8, 10 sowie der Verbindungszustand der Kupplungsverbindung bestimmt werden kann, d.h. ob die Kugelkupplung 1 geöffnet oder geschlossen ist oder ob die Kugelkupplung 1 ordnungsgemäß auf den Kugelkopf 60 aufgesetzt worden ist. Zur Messung des Stromanstiegs weist die Kugelkupplung 1 eine entsprechende Strommesseinrichtung auf. Die Zeitdauer zwischen dem Beginn der Bestromung des Motors 28 und dem Erreichen des erhöhten Stromaufnahmewerts wird durch eine geeignete Zeitmesseinrichtung ermittelt. Diese Zeitdauer wird dann von der Elektronik der Kugelkupplung 1 mit Sollwerten verglichen. Auf diese Weise kann festgestellt werden, ob die ermittelte Zeitdauer innerhalb eines bestimmten Zeitfensters liegt, das für eine ordnungsgemäße Kupplungsverbindung mit einem ordnungsgemäßen Kugelkopf charakteristisch ist.Out 4th it is clearly recognizable that by measuring the time period between the start of energization of the motor application device 20th and the predetermined increased current draw value of the motor application device 20th , which is due to the increased resistance when pressing the friction elements 8th , 10th to the ball head 60 is caused by the wear of the ball head 60 and the friction elements 8th , 10th and the connection status of the coupling connection can be determined, ie whether the ball coupling 1 is open or closed or whether the ball coupling 1 properly on the ball head 60 has been put on. To measure the current rise, the ball coupling shows 1 a corresponding current measuring device. The length of time between the start of energization of the motor 28 and when the increased current consumption value is reached is determined by a suitable time measuring device. This time period is then determined by the electronics of the ball coupling 1 compared with target values. In this way it can be determined whether the determined time period lies within a certain time window that is characteristic of a proper coupling connection with a proper ball head.

Alternativ zur Ermittlung der vorstehend erwähnten Zeitdauer kann auch der Zustellweg s ermittelt werden, den die motorische Zuspanneinrichtung, insbesondere die Spindelstange 30, zwischen dem Beginn der Bestromung der motorischen Zuspanneinrichtung 20 und dem erhöhten Stromaufnahmewert des Motors 28 zurücklegt, der durch das Anpressen der Reibelemente 8, 10 an den Kugelkopf 60 verursacht wird. In diesem Fall weist die Kugelkupplung eine entsprechende Wegmesseinrichtung für die Messung des Zustellwegs s auf. Die ermittelten Zustellwegwerte werden dann mit entsprechenden abgespeicherten Zustellweg-Sollwerten verglichen. Liegt der Zustellweg s innerhalb eines vorbestimmten Zustellwegbereichs, kann daraus geschlossen werden, dass die Kugelkupplung 1 ordnungsgemäß auf einem ordnungsgemäßen Kugelkopf 60 aufgesetzt und verriegelt worden ist.As an alternative to determining the time period mentioned above, the infeed path s can also be determined, which is the motorized application device, in particular the spindle rod 30th , between the start of the energization of the motorized application device 20th and the increased current consumption value of the motor 28 covered by the pressing of the friction elements 8th , 10th to the ball head 60 is caused. In this case, the ball coupling has a corresponding path measuring device for measuring the feed path s. The determined delivery route values are then compared with corresponding stored delivery route setpoints. If the infeed path s lies within a predetermined infeed path range, it can be concluded that the ball coupling 1 properly on a proper ball head 60 has been put on and locked.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 202017102412 U1 [0003, 0015]

Claims

Method for detecting the state of wear and / or connection of a coupling connection between a ball head (60) attached to a towing vehicle and an electrically lockable ball coupling (1) of a vehicle trailer when the ball coupling (1) is coupled to the ball head (60), the ball coupling ( 1) a movable clamping element (9), which is designed to prevent the ball coupling (1) from lifting off from the ball head (60) in a closed position, and a motor-operated clamping device (20), which can be actuated by current, for pressing the clamping element (9) onto the Ball head (60), characterized in that the length of time or the delivery path (s) of the motorized application device (20) between the start of energization of the motorized application device (20) and one by pressing the application element (9) against the ball head (60 ) caused increased current consumption value of the motorized application device (20) and compared with target values .

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the state of wear and / or connection of the coupling connection is forwarded to a display device via a radio connection or by line and is displayed to the driver of the towing vehicle.

Electrically lockable ball coupling for vehicle trailers with a movable clamping element (9), which is designed to prevent the ball coupling (1) from lifting off a ball head (60) attached to a towing vehicle in a closed position, and with a motorized clamping device (20 ) for pressing the application element (9) onto the ball head (60), characterized in that the ball coupling (1) has a detection device for detecting the length of time or the feed path (s) of the motor application device (20) between the start of energization of the motor application device (20) and an increased current consumption value of the motorized application device (20) caused by the pressing of the application element (9) on the ball head (60) and an evaluation device for comparing the recorded time period or the recorded delivery path (s) with target values.

Ball coupling after Claim 3 , characterized by a display device for optical and / or acoustic display of the wear and / or connection status of the coupling connection.