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Bei
derzeit bekannten Systemen von Anhängevorrichtungen mit senkrecht
abnehmbarer Kugelstange lässt
sich die Kugelstange bei Nichtgebrauch im Fahrzeug verstauen und
mitführen,
ihre Benutzung wird auf die Dauer der Beanspruchung des Fahrzeuges
als Zugfahrzeug begrenzt. Neben den optischen Vorteilen der Nicht-Sichtbarkeit
einer Anhängevorrichtung
am Zugfahrzeug bestehen technische Vorteile im Hinblick auf die
Gesamtlänge
des Fahrzeuges, die bei abgenommener Kugelstange nicht beeinträchtigt wird.
Daneben findet sich der Aspekt der störenden Kugel bei Arbeiten am
Heck des Fahrzeuges, wenn dieses z.B. be- oder entladen wird. Die
Vorteile und der Bedarf an abnehmbaren Systemen sind in entsprechenden
Patenten für
abnehmbare Anhängekupplungen
ausreichend beschrieben.
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Das
Problem der vollständigen
Verdeckung des Aufnahmesystems der Anhängevorrichtung wird durch die
Ausführung
in senkrechter oder zumindest schräg gestellter Version gelöst. Dabei
wird das Aufnahmesystem (Querträger)
hinter der Stoßstange eingebaut
und die Kugelstange wird von unten oder schräg von unten in das jeweilige
System eingeführt und
verriegelt. Dabei erfolgt die Verriegelung entweder manuell oder
selbsttätig
durch verschiedene allgemein bekannte Methoden. Alle Systeme müssen dabei
das Problem lösen,
die an der Anhängekupplung
anliegenden Kräfte
im Zugbetrieb aufnehmen zu können
und eine entsprechende Festigkeit zu entwickeln. Gleichzeitig muss
die ständige
Möglichkeit
bestehen, bei Nichtgebrauch die Kugelstange mit wenigen Handgriffen
ohne zusätzlichen
Einsatz von Werkzeugen abzunehmen. Darüber hinaus soll die Möglichkeit
bestehen, die Kugelstange gegen unbefugte Wegnahme zu sichern.
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Als
Nachteil bisher bestehender Systeme wird dabei angesehen, dass die
Mechanik zur Verriegelung der Kugelstange in der Kugelstange selbst eingebaut
ist. Dabei sind die Betätigungselemente entweder
axial oder tangential an der Stange angebracht, d.h. man zieht zum
Betätigen
entweder einen Ring, man betätigt
einen Bolzen, man dreht an einem Stellrad oder man entnimmt einen
Bolzen oder einen Stift, um die Kugelstange lösen zu können. Die Kugelstange mit der
gesamten Mechanik wird im Fahrzeug untergebracht und die Öffnung des
Systems wird mit einer Kappe verschlossen.
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Die
Kugelstange muss dann im Fahrzeug gelagert werden, wobei durch die
hervorstehenden Teile der Betätigungselemente
entsprechende Räume geschaffen
werden müssen,
um das Volumen der Teile transportsicher verstauen zu können.
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Als
weiterer Nachteil wird angesehen, dass während der Fahrten mit angebauter
Kugelstange die Betätigungselemente
in der Nähe
zwischen Fahrzeug und Boden liegen. Bei schlechten Verhältnissen oder
schwerer Beladung des Fahrzeuges können außen liegende Elemente wie z.B.
Betätigungshebel oder
Stellräder
oder innen liegende Teile wie Federn und Bolzen durch Aufschlag
auf den Boden oder Schläge
gegen Hindernisse beschädigt
werden, was die Sicherheit der Anhängevorrichtung beeinträchtigt.
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Als
weiterer Nachteil wird angesehen, dass die Betätigungselemente der Kugelstange
im Bedienbereich entsprechende Freiräume beanspruchen. Das führt dazu,
dass an der Heckstoßstange
des Zugfahrzeuges entsprechende Freiräume durch Aus- oder Abschneiden
hergestellt werden müssen
oder dass das Abstand zwischen Betätigungseinrichtung und Straße noch
geringer wird, wenn um eine tief liegende Stoßstangenunterkante herumgebaut
werden muss. Ein Ausschnitt ist insbesondere bei modernen Fahrzeugen
mit lackierter Heckstoßstange
von erheblichem Nachteil und wird von den Fahrzeugbesitzern oft überhaupt
nicht zugelassen, so dass einem Material, das ohne Schneidarbeiten
einzubauen ist, der Vorzug gegeben wird.
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Als
weiterer Nachteil bestehender Systeme wird die Sicherung gegen unbefugte
Wegnahme oder Veränderung
des Betriebszustandes bei abgestelltem Fahrzeug angesehen, was ebenfalls
die Sicherheit für
nachfolgenden Anhängerbetrieb
einschränken
könnte.
Die Kugelstange wird bei derzeit bekannten Systemen mit einem Schlüssel gegen
Diebstahl oder Veränderung
gesichert. Durch mechanische Beschädigung und insbesondere durch
die Konfrontation des Schließmechanismus
mit Witterungseinflüssen
wie z.B. Wasser (auch in Kombination mit Streusalz) ist die störungsfreie
Funktion des Schließsystems
nicht immer gewährleistet,
was ebenso gilt, wenn der Schlüssel
verloren geht.
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Aufgabe der Erfindung
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anhängevorrichtung mit abnehmbarer
Kugelstange vorzuschlagen, die
- • selbsttätig sicher
verriegelt
- • senkrecht
eingebaut ist
- • aus
wenigen Bauteilen zusammengefügt
ist
- • manuell
ohne Werkzeug zu bedienen ist
- • nicht
oder nur minimal sichtbar ist, wenn die Kugelstange entfernt wird
- • die
Möglichkeit
bietet, einen Verschlussmechanismus zu integrieren, der ohne zusätzlichen Schlüssel auskommt
- • das
Verstauen im Fahrzeug auf möglichst
kleinem Platz zu gewährleisten.
- • im
Einsatz am Fahrzeug auch bei schlechten Verhältnissen am Unterboden keine
sicherheitsrelevanten Beschädigungen
erleidet.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird von einer Anhängekupplung nach Anspruch ausgegangen, welche
erfindungsgemäß die folgenden
in seinem kennzeichnenden Teil aufgeführten Merkmale ausweist:
Die
Kugelstange (Teil A, Zeichnung 1) besteht aus einem anderen Kugelstangen
vergleichbaren Material mit einer für den Festigkeitsbedarf ausreichend
Güte. Dies
wird beim heutigen Stand der Technik eine Metallverbindung, i.d.R.
eine Stahl- oder Aluminiumlegierung sein.
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Die
Kugelstange ist in Länge
und Form und Verlauf der jeweiligen Fahrzeugkontur angepasst, wie
es ebenfalls heutigem Stand der Technik entspricht. Die straßenverkehrsrechtlichen
Vorschriften über
Anbaumaße
und Freiräume
sind dabei bekannt und werden eingehalten. Die Kugel ist mit einem Standartdurchmesser
herzustellen für
den jeweiligen nationalen Markt.
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Der
Bereich der Kugelstange, der in die Aufnahmeeinheit eingeschoben
wird, wird wie folgt beschrieben:
Die Mündung der Kugelstange ist als
Schaft ausgebildet, der i.d.R. geringer ist als der Gesamtdurchmesser
der Stange. Der Übergang
ist als Konus (Teil B, Zeichnung 1) (Grundkonus) ausgelegt. Der
weitere Verlauf der Stange wird als Zylinder (Teil C, Zeichnung
1) oder ebenfalls als Konus ausgeführt. In einer gewissen Entfernung
von der Grundaufnahme wird ein Querbolzen (Teil D, Zeichnung 1)
eingebracht, der mit einem gewissen Maß aus dem Zylinder herausragt.
Das Maß richtet
sich nach der Tiefe der Nut mit entsprechendem Freiraum zur Bewegung.
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Dabei
ist bevorzugt eine durchgehende Ausführung mit zwei Überständen zu
wählen,
welche die Zugkräfte
gleichmäßig symmetrisch überträgt. Ebenso
wie die Kugelstange ist der Querbolzen mit einer Materialgüte auszustatten,
der den Beanspruchungen im Anhängerbetrieb
entspricht.
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Form
und Ausführung
der Kugelstange hängen
von den Berechnungen der Belastung ab. Die Kraft, die erforderlicht
ist, um die Kugelstange sicher zu führen und zu halten, kann durch
die Symmetrie von Konus und Querbolzen verändert werden. So kann die entwickelte
Kraft schon durch mäßige Verlängerung
des Abstandes zwischen Konus und Querbolzen um ein Vielfaches erhöht werden.
Ebenso wirkt sich der Anstellwinkel des Konus in der Fassung aus.
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Die
Aufnahme der Kugelstange besteht aus einer Aufnahmehülse (Teil
E, Zeichnung 1), deren Innendurchmesser dem Durchmesser des Kugelstangenzylinders
angepasst ist bzw. dessen Maß um
einen gewissen Freiraum überschreitet.
In Längsrichtung
der Hülse
ist in der Wand eine Nut vorhanden, deren Breite eine Führung des
Querbolzens der Kugelstange zulässt.
Im weiteren Verlauf der Nut ist in gewisser Höhe eine Fortsetzung in horizontaler
Richtung vorhanden, die ein Verdrehen des Querbolzens und damit
der gesamten Kugelstange um einen gewissen Winkelgrad zulässt. Der
Verlauf der Quernut ist in Drehrichtung der Kugelstange leicht aufwärts gerichtet,
wodurch eine Verspannung der Kugelstange zwischen Querbolzen und
Grundaufnahme hergestellt wird. Der Querbolzen bedarf dann einer
Verriegelung, um die Spannung jeweils halten und ggfls. im Fahrbetrieb
noch selbsttätig
erhöhen
zu können. Dies
wird erreicht durch je einen Verriegelungskeil, (Teil F, Zeichnung
1) der innerhalb der Nut senkrecht von oben nach unten geführt wird.
Die Keile stehen unter Druck von oben und werden beim Einführen der Kugelstange
durch Kontakt mit dem Querbolzen nach oben gedrückt. An der Stelle, an der
die Quernut beginnt, lässt
sich die Kugelstange um den freigegebenen Winkel eindrehen. Dabei entschwindet
der Bolzen aus der Längsnut
und die Verriegelungskeile besetzen die Längsnut in vertikaler Richtung
nach unten.
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Durch
ihre keilförmige
Kontur entsteht ein Kraftschluß zwischen
Querbolzen und Verriegelungskeil und das Zurückdrehen der Kugelstange wird
wirksam verhindert. Durch die Symmetrie der Verriegelungskeile und
der Form der Querbolzen kann wirksam Einfluss genommen werden auf
die notwendigen Kräfte
zum Erhalt der Verbindung und auf die notwendige Kraft zum Entriegeln
und Entnehmen.
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Ebenso
wie Kugelstange und Querbolzen sind die Wände der Aufnahmehülse und
die Verriegelungskeile aus einem der Belastung angepassten Material
zu fertigen.
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Die
Betätigung
der Verriegelung muss selbsttätig
und automatisch erfolgen, wobei ein Lösen ohne aktiven Eingriff an
der Mechanik unterbunden werden muss. Ebenso muss die Verriegelung vollständig erfolgen,
ein nur partielles Haften der Kugelstange in oder an der Aufnahme
muss ausgeschlossen sein. Dies geschieht durch die Anordnung der
Verriegelungskeile innerhalb der gleichen Mut, in der auch die Führung beim
Einsetzen der Kugelstange erfolgt. Ist die Kugelstange nicht in
der erforderlichen Endstellung, kann die Nut nicht für die Verriegelungskeile
freiwerden und die Kugelstange wird nach unten aus der Aufnahme
herausgedrückt
und fällt
ab. Sobald jedoch der Verriegelungsbolzen die Nut freimacht, passiert
dieser den Rücken
des Bolzens und verriegelt. Ein nur teilweise erfolgtes Fixieren
der Kugelstange ist somit nicht möglich.
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Das
Heben und Senken der Verriegelungskeile wird durch Mechanik, in
Verbindung oder teilweise kombiniert mit Elektrik oder Pneumatik
vorgenommen. Beim jetzigen Stand der Erfindung werden die Verriegelungskeile
mit einer Aufnahmebrücke (Teil
G, Zeichnung 1) über
der Aufnahmehülse
versehen. Die Brücke
mit den Verriegelungskeilen steht unter Federvorspannung mit Druck
nach unten. Die Verriegelungskeile sind etwas flexibel gelagert
und beweglich nach unten und gegen Verdrehen gesichert mit der Brücke verbunden.
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Im
weiteren Verlauf der Entwicklung werden die Keile jeweils separat
unter Vorspannung gestellt, was bei Fertigungstoleranzen der Kugelstange
und der Aufnahmehülse
oder bei Verschleiß von
Teilen nach längerer
Einsatzdauer einen gleichmäßigen Druck
auf alle Teile und einen gewissen „Nachstelleffekt" erzeugt.
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Die
Brücke
wird in neutralem Zustand in unterster Stellung durch Federdruck
gehalten. An ihr ist ein Zuganker angebracht, der mit einem Zugelement verbunden
ist. Dieser wirkt in Längsrichtung
oder umgelenkt im Winkel der günstigsten
Anstellung auf die Brücke.
Die Anbringungsart hängt
dabei vom jeweiligen Freiraum, den das Fahrzeug zulässt, ab.
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Bei
der bevorzugten Anbringung im jetzigen Entwicklungsstand ist der
Zug in vertikaler Richtung durch einen Elektromagneten vorgenommen,
der die Brücke
direkt angreift und zwei Verriegelungskeile nach oben zieht.
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Der
Elektromagnet wird beim jetzigen Entwicklungsstand durch Stromentnahme
aus dem Bordnetz des Fahrzeuges angesteuert und über einen Drucktaster betätigt. Vorzugsweise
wird der Strom an der zu der jeweiligen Anhängekupplung vor zu sehenden
Steckdose für
den Anhänger
oder an der Fahrzeugbeleuchtung im Heck entnommen.
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Dabei
kann hier schon z.B als Sicherung gegen unbefugte Benutzung der
Strom einer Schlussleuchte genommen werden, so dass nur bei eingeschalteter
Beleuchtung des Zugfahrzeuges ein Betätigen des Auslösemechanismus
der Anhängevorrichtung
möglich
ist. Im weiteren Verlauf der Entwicklung ist auch eine Stromentnahme
an zentralen Punkten im Zugfahrzeug unter Einbeziehung eines separaten Schalters
möglich.
Der Schalter ist gegen unbeabsichtigtes Betätigen durch die Art der Anbringung oder
die Art der Ausführung
zu sichern.
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Im
weiteren Verlauf der Entwicklung kann auch ein mechanisches Element
zum Betätigen
der Brücke
zum Einsatz kommen. Die Brücke
wird über einen
Hebel, der zum Beispiel an der Rückseite
der Anhängevorrichtung
unten oder im Innern des Kofferraumes des Fahrzeuges angebracht
ist, betätigt.
Solche Hebelmechanismen sind beim jetzigen Stand der Technik bei
anderen Anwendern bereits im Einsatz und brauchen nicht näher erläutert zu
werden. Im weiteren Verlauf der Entwicklung ist der Einsatz eines pneumatischen
Elements vorgesehen, der die Betätigung
der Brücke
vornimmt. Pneumatische Elemente verfügen über große Zugkräfte und sind für den Einsatz
im Außenbereich
gut geeignet. Ebenso sind sie Platz sparend unter zu bringen und
der Abgriff von Unter- oder Überdruck
an sowieso in modernen Fahrzeugen vorhandenen Systemen ist denkbar.
In jedem Fall wird die Betätigungseinheit
nur zum Lösen der
Verbindung genutzt und nicht zum Verschließen.
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Im
weiteren Verlauf der Entwicklung wird die Anbringung von Betätigungseinheit
und Verriegelungsbrücke
so hergestellt, dass ein gewisser Vorlauf des Elementes bis zum
Eingreifen an der Brücke
gewährleistet,
dass die Brücke
mit einem gewissen Schlageffekt angesteuert wird, um das Lösen der Keile
insbesondere nach längerem
Verweilen der Kugelstange in der Fassung mit hoher Einsatzfrequenz und
Einsatz auch über
Monate und Jahre mit wechselnden klimatischen Bedingungen zu gewährleisten.