DE20215508U1

DE20215508U1 - Anhängevorrichtung für Zugfahrzeuge

Info

Publication number: DE20215508U1
Application number: DE20215508U
Authority: DE
Original assignee: Koerber AG; Al Ko Kober SE
Current assignee: Koerber AG; Al Ko Kober SE
Priority date: 2002-10-09
Filing date: 2002-10-09
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2012-10-10
Also published as: ATE326356T1

Abstract

Anhängevorrichtung für Zugfahrzeuge (2), bestehend aus einer Zugstange (8), die um mindestens eine rotatorische Achse (16,18) schwenkbar gelagert ist und von einem mechanischen Antrieb (13) zwischen einer ausgefahrenen Betriebsstellung (47) und einer eingefahrenen Ruhestellung (48) am Zugfahrzeuge (2) bewegbar ist, wobei die Anhängevorrichtung (1) eine automatische und vom mechanischen Antrieb (13) betätigbare Verriegelungsvorrichtung (56) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsvorrichtung (56) eine Übertragungsvorrichtung (57) aufweist zum Umsetzen der drehenden Antriebsbewegung in eine translatorische Verriegelungsbewegung für die Betätigung von formschlüssigen Riegelelementen (58,59), die an der Zugstange (8) angreifen, wobei die Übertragungsvorrichtung (57) eine translatorische Bewegung der Zugstange (8) erzeugt oder Riegelelemente (58,59) vom Stangenaußenumfang in Aufnahmen (65) an der Zugstange (8) verschiebt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anhängevorrichtung für Zugfahrzeuge mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Eine derartige Anhängevorrichtung ist aus der DE 195 21 896 A1 bekannt. Sie besteht aus einer Zugstange, die um zwei rotatorische, nacheinander betätigbare Achsen schwenkbar gelagert ist und die von einem mechanischen Antrieb zwischen einer ausgefahrenen Betriebsstellung und eingefahrenen Ruhestellung am Zugfahrzeug bewegbar ist. Die Anhängevorrichtung besitzt eine automatische und vom mechanischen Antrieb betätigbare Verriegelungsvorrichtung, die als U-förmiger Führungsschlitz für einen Sperrstift ausgebildet ist, mit dem ein Betätigungselement des Antriebs in beiden Endstellungen arretiert werden kann. Diese Verriegelungsvorrichtung hat Stabilitätsprobleme, wenn an der Zugstange in der Betriebsstellung hohe Seitenkräfte angreifen.
Die DE 196 54 867 C2 zeigt eine andere schwenkbare Anhängerkupplung mit einem Verriegelungsmechanismus, der aus einer im Inneren eines Ansatzes der Zugstange angeordneten Sperrhülse besteht, die mittels eines Bewegungsgewindes und eines ebenfalls in der Zugstange angeordneten Gewindezapfens seitlich ausgeschoben werden kann und hierbei mit einer außenseitigen Aufnahmeöffnung an einer Stützplatte in Riegelkontakt tritt. Die Verriegelung ist nur in der Betriebsstellung vorgesehen. Für die Schwenkbewegung der Zugstange und die Betätigung der Verriegelung ist ein gemeinsamer Antrieb vorgesehen, dessen Treibwirkung über ein mehrteiliges Getriebe verteilt wixd. Die Zugstange kann nur bei bei blockiertem Getriebe geschwenkt werden. Wenn die Zugstange am Ende der Schwenkbewegung mit seitlichen Zapfen an den Enden einer stationären gebogenen Langlochführung anschlägt, soll die Getriebeblockade gelöst und die Verriegelung betätigt werden. Die sichere Funktion hängt letztendlich von den Reibungswiderständen der zwei Zahnradpaarungen und der Zugstangenführung ab. Während der Schwenkbewegung der Zugstange darf sich das mit den Führungszapfen einteilig verbundene Ritzel nicht drehen. Diese Ritzeldrehung soll erst in der Anschlagstellung der Führungszapfen möglich sein.
Aus der DE 199 44 082 A1 ist eine ähnliche elektromotorisch angetriebene schwenkbare Anhängerkupplung mit einer Verriegelungsvirrichtung bekannt. Hierbei ist zusätzlich zur Sicherung eine federbelastete Kugelraste vorhanden. Außerdem soll das konusförmige Verriegelungselement nun auf einer Keilwelle verschiebbar sein.
Die DE 198 59 961 A1 offenbart eine einachsig schwenkbare Anhängerkupplung, die nur manuell betätigt wird. Die Zugstange kann in beiden Endstellungen durch eine federbelastete und ebenfalls manuell betätigbare Verriegelungseinrichtung fixiert werden. Die Verriegelung erfolgt über formschlüssige ineinander greifende Zahnscheiben an der Zugstange und an einer Halterung, wobei das Ausrücken über einen federbelasteten Schwenkhebel erfolgt und längs der Kupplungsschwenkachse geschieht.
Die DE 198 58 978 A1 lehrt eine schwenkbare Anhängerkupplung mit einer formschlüssigen Verriegelung in der Betriebsstellung mittels ausfahrbarer Riegelbolzen. Für die Schwenkbewegung der Zugstange und die Verriegelungseinrichtung sind getrennte Antriebe mit zwei Elektromotoren vorgesehen.
Aus der DE 198 48 487 A1 ist eine weitere elektromotorisch betätigte schwenkbare Anhängerkupplung mit einer Verriegelungseinrichtung bekannt, die auf formschlüssig ineinander greifenden Stütz- und Anschlagelementen basiert. Hierbei kommt eine Verriegelungskugel als zweites Stützelement zum Einsatz, die durch eine zusätzlich zum Schwenkantrieb vorhandene Betätigungseinrichtung mit einem Keilkörper betätigt wird. Mittels eines Spannkrafterzeugers können die Sperrstellungen in den Endlagen der nur um eine schräge Achse schwenkbaren Zugstange gesichert werden.
Die DE 196 12 961 A1 zeigt eine elektromotorisch betätigte, schwenkbare Anhängerkupplung, bei der in der Betriebsstellung der Zugstange eine federbelastete Verriegelungsklinke eingreifen soll. Zum Entriegeln kann diese Klinke manuell ausgerückt werden. Alternativ ist ein motorisch betätigter Nocken vorhanden, der über ein reibschlüssig angetriebenes Element vor dem Einschwenken des Kupplungsarms betätigt wird.
Die DE 101 04 185 A1 befasst sich mit einer zweiachsig schwenkbaren Anhängerkupplung mit insgesamt drei getrennten Schwenkbewegungen, die durch zwei getrennte Elektromotoren bewirkt werden. Die Endstellungen der Schwenklagen werden jeweils durch Endanschläge bewirkt. Separat betätigbare und bewegliche Verriegelungselemente sind hier nicht vorhanden.
Für die aus der DE 100 23 640 A1 bekannte Anhängerkupplung gilt das gleiche wie beim vorgenannten Stand der Technik. Die Endstellungen der Zugstange werden durch Anschläge definiert. Separat und bewegliche Verriegelungselemente sind hier ebenfalls nicht vorhanden.
Die DE 100 17 013 A1 offenbart eine elektromotorisch betätigte und einachsig schwenkbare Anhängerkupplung mit einer Verriegelungseinrichtung. Der Antrieb für die Verriegelung wird vom Schwenkantrieb mittels einer ausrückbaren Rastkupplung abgeleitet. Es gibt auch noch eine andere Ausführungsform mit zwei getrennten elektromotorischen Antrieben für die Schwenkbewegung und die Verriegelungsbewegung.
Zum technologischen Hintergrund zählt ferner die DE 100 04 523 A1 , die sich mit einer schwenk- und translatorisch verschiebbaren Anhängerkupplung mit einer Verriegelungseinrichtung befasst. Bei der Hebe- und Senkbewegung greifen hierbei Riegelzapfen in Stecköffnungen an Stützplatten ein. Die Dreh- und Verschiebebewegung des Kupplungsarms werden durch zwei getrennte Antriebsmotoren bewirkt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Verriegelungsvorrichtung aufzuzeigen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch.
Die beanspruchte Verriegelungsvorrichtung hat den Vorteil, dass formschlüssige Riegelelemente in der Verriegelungsstellung direkt an der Zugstange angreifen und diese festhalten. Hierdurch ist die Zugstange in der ausgefahrenen Betriebsstellung höher belastbar, wobei die Verriegelungsvorrichtung große an der Zugstange angreifende Querkräfte aufnehmen und abstützen kann.
Die Verriegelungsvorrichtung hat besondere Vorteile in Verbindung mit verschwenkbaren Zugstangen, weil hier ein Antrieb zur Betätigung der Schwenkbewegung (en) der Zugstange und zur Betätigung der Verriegelungsvorrichtung ausreicht. Zusätzliche Antriebe für die Verriegelung sind entbehrlich. Insbesondere kann die Verriegelung vollautomatisch bei Betätigung des Antriebs für die Zugstange funktionieren.
Durch die Umsetzung der drehenden Antriebsbewegung in eine translatorische Verriegelungsbewegung findet eine Kräfte- und Bewegungsumlenkung statt, die eine formschlüssige Verriegelung erlaubt und für eine besonders hohe mechanische Belastbarkeit der Verriegelungsvorrichtung sorgt.
Zudem bieten sich unterschiedliche Ausgestaltungsmöglichkeiten für die Art der formschlüssigen Verriegelung und die Ausbildung der Riegelelemente. In der einen Ausführungsform mit der translatorisch bewegbaren Zugstange ergibt sich ein Platzvorteil für die Kinematik und die Unterbringung der schwenkbaren Zugstange, insbesondere wenn der Verriegelungshub zur Fahrzeugvorderseite gerichtet ist. Die Eintauchöffnung am Fahrzeug kann kleiner werden und besser versteckt werden. Dieser Vorteil wirkt sich besonders günstig in Verbindung mit Anhängevorrichtungen aus, bei denen die Zugstange während der Schwenkbewegung gleichzeitig in einer kardanischen Bewegung um zwei rotatorische Achsen schwenkt.
Die Verriegelungsvorrichtung lässt sich für alle Arten von Anhängevorrichtungen mit Zugstangen einsetzen, die zumindest um eine Achse schwenkbar sind. Besondere Vorteile bestehen bei den vorerwähnten kardanischen Schwenkantrieben. Hier lassen sich ohnehin vorhandene Antriebsteile besonders günstig für die Verriegelung benutzen.
In anderen einer besonders klein und schmal bauenden Variante hat die Verriegelungsvorrichtung Sperrkugeln und Kugelaufnahmen als Riegelelemente. Die translatorische Verriegelungsbewegung ist hierdurch besonders klein.
Außerdem kann hier auf zusätzliche Drehsperren zum Lösen der Verriegelungsvorrichtung verzichtet werden.
In Verbindung mit der Verriegelungsvorrichtung ist es günstig, bei der kardanisch gelagerten Zugstange und dem zugehörigen mehrteiligen Getriebe ein Drehgetriebe vorzusehen, welches aus einem Zahnkranz am Ende der Zugstange und aus einem in die Verriegelungsvorrichtung integrierten Zahnbogen besteht. Diese Konstruktion baut klein, ist konstruktiv einfach und zudem besonders betriebssicher. Günstig ist außerdem das auftretende Kräfteverhalten.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch dargestellt. Im einzelnen zeigen:
1 bis 4: eine Anhängevorrichtung mit Teilen des Fahrzeughecks in verschiedenen Bewegungsstadien zwischen der ausgefahrenen Betriebsstellung und der eingezogenen Ruhestellung in aufgebrochener Seitenansicht,
5 bis 7: die Anhängevorrichtung mit den verschiedenen Bewegungsstellungen von 1 bis 4 aus der Heckansicht,
8: eine perspektivische Ansicht der Zugstange mit einem motorischen Antrieb und einer Verriegelungsvorrichtung,
9: eine teilweise aufgebrochene perspektivische Darstellung der Anhängevorrichtung von 8 in der Einbausituation am Fahrzeugheck,
10: eine noch stärker aufgebrochene Darstellung der Anhängevorrichtung gemäß 9,
11: eine andere aufgebrochene perspektivische Detailansicht der Anhängevorrichtung gemäß 10,
12 und 13: zwei weitere noch stärker aufgebrochene und abstrahierte perspektivische Darstellungen der Anhängevorrichtung von 9 und 10,
14 und 15: eine Variante der Verriegelungsvorrichtung in zwei Betriebsstellungen und unterschiedlich großen Darstellungen
1 bis 4 zeigen eine Anhängevorrichtung (1) am Heck (3) eines Fahrzeugs (2) in aufgebrochener Seitenansicht und in verschiedenen Bewegungsstellungen. 5 bis 7 zeigen hierzu die entsprechenden Bewegungsstellungen in Heckansicht von hinten.
Die Anhängevorrichtung (1) ist dem Zugfahrzeug (2) zugeordnet und ist in einem Hohlraum des Fahrzeughecks (3) verborgen untergebracht, welcher an der Unterseite eine Hecköffnung (52) besitzt. Die Anhängevorrichtung (1) hat eine vorzugsweise zweifach oder im Wesentlichen U-förmig gekrümmte Zugstange (8), die am freien hoch ragenden Ende des Stangenhalses (9) einen geeigneten Zugkopf (12), z.B. einen üblichen Kugelkopf trägt. Die Zugstange (8) besteht vorzugsweise aus Metall, z.B. Stahl oder Leichtmetall. Der Stangenhals (9) geht nach einer ersten Krümmung (10) in einen schräg nach hinten abfallenden geraden Abschnitt und dann über eine weitere Krümmung (10) in ein weiteres gerades und senkrecht stehendes Stangenende (11) über.
1 und 5 zeigen hierzu die Betriebsstellung (47), in der die ausgefahrene Zugstange (8) die vorbeschriebenen Stellungen und Ausrichtungen einnimmt und mit ihrem Kugelkopf (12) ankuppelbereit mit Abstand vor der Heckschürze (3) positioniert ist. 4 und 7 zeigen die eingefahrene Ruhestellung (48) der Zugstange (8).
Die Kugelstange (8) ist vorzugsweise zweiachsig kardanisch gelagert und wird durch einen mechanischen und vorzugsweise motorisierten Antrieb (13) bewegt. Der Antriebsmotor (20) ist vorzugsweise als Elektromotor, insbesondere als Getriebemotor ausgebildet. Er wird über einen geeigneten Kabelschlepp von der Stromversorgung des Zugfahrzeugs (2) mit Betriebsspannung und Steuersignalen versorgt. Die Anhängevorrichtung (1) besitzt ferner eine nicht dargestellte Steuerung, die mit entsprechenden Bedienelementen für die Positionierung im Zugfahrzeug (2) ausgerüstet oder solchen ggf. fahrzeugseitig bereits vorhandenen Bedienelementen verbunden ist. Die Anhängevorrichtung (1) kann hierdurch zwischen ihren Endlagen (47,48) hin- und herbewegt werden, wobei Kontrollleuchten oder dergleichen die korrekte Funktion oder auch Fehlfunktionen anzeigen. Die Steuerung kann vom Fahrzeuginnenraum, alternativ aber auch von außen über eine vorzugsweise drahtlose Fernbedienung per Funk, Infrarot oder dgl. betätigt werden.
Der Kabelschlepp kann außerdem mit einer Steckdose an der Zugstange (8) verbunden sein und ihr die erforderliche Betriebsspannung und Signal- oder Steuerspannungen zuleiten. Über die zentrale Steuerung der Anhängevorrichtung (1) können hierbei die genannten Ströme oder Spannungen an der Steckdose (43) in Ruhestellung (48) abgeschaltet und in Betriebsstellung (47) aufgeschaltet werden.
Die Anhängevorrichtung (1) besitzt eine nachfolgend näher beschriebene Verriegelungsvorrichtung (56), mit der die Zugstange (8) in mindestens einer ihrer Endstellungen, vorzugsweise in der Betriebsstellung (47) durch Riegelelemente (58,59) formschlüssig verriegelt und festgehalten werden kann. Der Antrieb (13) wird hierdurch entlastet.
Das rückwärtige Stangenende (11) ist mittels eines Drehlagers (17) in einem Gehäuse (19) um eine zentrale Drehachse (18) drehbar gelagert. Das Gehäuse (19) ist seinerseits über eine quer zur Drehachse (18) liegende Schwenkachse (16) und ein zugehöriges Schwenklager (15) an einem Querträger (4) im Heckbereich (3) des Zugfahrzeugs (2) gelagert. Die rotatorischen Achsen (16,18) sind vorzugsweise in der Art einer kardanischen Lagerung rechtwinklig zueinander ausgerichtet und schneiden sich. Die Schwenkachse (16) erstreckt sich vorzugsweise entlang der Längsachse des Zugfahrzeugs. Der Querträger (4) kann Bestandteil der Anhängevorrichtung (1) sein. Er kann aber auch bauseits am Zugfahrzeug vorhanden sein.
Wie 1 bis 4 und 5 bis 6 verdeutlichen, kann die Zugstange (8) dank der kardanischen Lagerung aus der in 1 und 5 dargestellten ausgefahrenen Betriebsstellung (47) in eine in 4 und 7 dargestellte zurückgezogene Ruhestellung (48) bewegt werden. 2 und 3 sowie 6 zeigen die dabei eingenommenen Zwischenstellungen. Die Zugstange (8) führt hierbei eine überlagerte und zumindest bereichsweise gleichzeitige Rotationsbewegung um beide rotatorischen Achsen (16,18) aus. Die Zugstange (8) dreht um ihre Drehachse (18) am Stangenende (11) um vorzugsweise 90°, wobei sie über die Schwenkbewegung des Gehäuses (19) um einen größeren Winkel von z.B. 180° bis 190° um die Schwenkachse (16) bewegt wird.
Hierbei bewegt sich die zweifach gekrümmte Zugstange (8) mit ihrem Kugelkopf (12) in einer wenig ausladenden Bahn unter dem unteren Ende der Heckschürze (3) hindurch und kann dann am Ende in den Hohlraum (7) hinter Heckschürze (3) eintauchen. In der Ruhestellung (48) ist in dieser bevorzugten Ausführungsform von der Zugstange (8) und einer an der Zugstange (8) angebrachten und mitbewegten Steckdose von außen nichts mehr zu sehen. Die Teile sind vollständig hinter der Heckschürze (3) verborgen. Hierbei nimmt die Zugstange (8) in der Ruhestellung (48) eine quer zur Fahrzeuglängsachse ausgerichtete Stellung ein, in der sie mit ihren Krümmungen (10) nach oben weist.
In den beiden Endstellungen (47,48) können die Schwenkbewegungen der Zugstange (8) durch relativ ortsfeste Anschläge (55,72) am Querträger (4) begrenzt werden. Für die ausgefahrene Betriebsstellung (47) ist ein Anschlag (55) wirksam, an dem die Zugstange (8) mit einem unterhalb des Gehäuses (19) angeordneten Ansatz an einem Stangenbund (36) anschlägt. In der Ruhestellung (48) kommt der Kugelkopf (12) an einem quer liegenden Anschlag (72) zur Anlage. 7 zeigt beide Anschläge (55,72).
Wie (4) verdeutlicht, besitzt die Anhängevorrichtung (1) mindestens eine Dichtung (51), die an der Unterseite des Querträgers (4) und/oder an der Heckschürze (3) angeordnet ist. Die Dichtung (51) kann den nachfolgend näher erläuterten Freiraum (7) zumindest in der Ruhestellung (48) der Zugstange (8) nach unten verschließen. Sie kann z.B. aus einer Lippendichtung oder aus einem mit der Zugstange (8) verbundenen und an der Hecköffnung hin und her beweglichen Schieber oder dergleichen anderer Konstruktion bestehen.
Der mechanische Antrieb (13) besitzt eine Einrichtung (14) zur Erzeugung der überlagerten Rotationsbewegung der Zugstange (8) um die beiden rotatorischen Achsen (16,18). Die Einrichtung (14) ist vorzugsweise als mehrteiliges Getriebe (21) ausgebildet, welches aus einem Schwenkgetriebe (22) und einem Drehgetriebe (23) besteht.
Der Querträger (4) hat im vorzugsweise mittleren Bereich, wo üblicherweise die Anhängevorrichtung (1) am Zugfahrzeug (2) positioniert ist, einen längs gestreckten Freiraum (7), in den sich die Zugstange (8) mit dem Gehäuse (19) sowie der Steckdose bewegen kann, wobei das Gehäuse (19) an den den Freiraum (7) umgebenden Wänden schwenkbar gelagert sein kann. Der Querträger (4) besteht hierzu beispielsweise aus zwei quer zur Fahrzeuglängsachse ausgerichteten Tragrohren (5) oder anderen geeigneten Trägerelementen, die im Mittenbereich des Fahrzeugs unter Bildung des Freiraums (7) in Fahrzeuglängsrichtung voneinander seitlich distanziert sind. Der Freiraum (7) wird seitlich begrenzt durch zwei parallele Tragplatten (6), die endseitig an den beiden Tragrohren (5) befestigt, z.B. angeschweißt sind. Die Tragplatten (6) bilden in der Mitte jeweils ein Schwenklagerteil (39), welches z.B. als Lagerauge ausgebildet ist, indem die zweiten, mit dem Gehäuse (19) verbundenen zapfenartigen Schwenklagerteile (38) drehbar und gegebenenfalls in Verbindung mit der Verriegelungsvorrichtung (56) verschieblich gelagert und geführt ist.
In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist der Antriebsmotor (20) mit der Zugstange (8) verbunden und am Gehäuse (19) angeordnet. Er wird bei den Stangen- und Gehäusebewegungen mitbewegt. 1 bis 4 und 5 bis 7 verdeutlichen diese Lageänderungen.
Die Einrichtung (14) zur Erzeugung der überlagerten Rotationsbewegungen ist vorzugsweise als das erwähnte zweiteilige Getriebe (21) ausgebildet, welches die rotatorischen Achsen (16,18) koppelt. Das eine Getriebeteil ist als Schwenkgetriebe (22) ausgebildet und wirkt auf die Schwenkachse (16) ein. Das andere Getriebeteil ist als Drehgetriebe (23) ausgebildet und wirkt auf die Drehachse (18) ein. Die Getriebeteile (22,23) sind bewegungsmäßig miteinander gekoppelt, wobei vorzugsweise die Drehbewegung um die Drehachse (18) von der in diesem Ausführungsbeispiel größeren Schwenkbewegung um die Schwenkachse (16) abgeleitet wird. Der Antriebsmotor (20) erzeugt hierbei in der nachfolgenden beschriebenen Weise zunächst die Schwenkbewegung des Gehäuses (19) mit der darin gelagerten Zugstange (8) um die Schwenkachse (16), von der dann die Drehbewegung der Zugstange (8) um die Drehachse (18) abgeleitet wird.
Wie 8 verdeutlicht, ist der rotatorisch treibende Antriebsmotor (20) endseitig am Gehäuse (19) angeflanscht. Er ist mit einem in 10 und 11 dargestellten Antriebselement (24) des Schwenkgetriebes (22) verbunden, welches z.B. als Schneckenwelle ausgebildet ist und mit einem relativ ortsfesten Abstützelement (25) in Eingriff steht. Dies ist ein in 10 und 11 dargestelltes Zahnrad (68), vorzugsweise ein Schneckenrad, das auf einem Stützring (31) zeitweise stationär an der benachbarten Tragplatte (6) befestigt ist. Das Zahnrad (68) und der Stützring (31) sind konzentrisch zur Schwenkachse (16) angeordnet und besitzen innenseitig eine kreisrunde Durchgangsöffnung für den Lagerzapfen (38) des Schwenklagers (15) am Gehäuse (19). Vorzugsweise ist das Zahnrad (68) an der dem Fahrzeugheck (3) zugewandten Seite des Querträgers (4) angeordnet. Die Anordnung kann alternativ auch umgekehrt sein.
Das Zahnrad (68) ist zugleich Bestandteil der Verriegelungsvorrichtung (56). Während der normalen Schwenkbewegungen der Zahnstange (8) zwischen ihren Endstellungen (47,48) ist das Zahnrad (68) stationär und relativ ortsfest auf dem Stützring (31) gelagert und gehalten. Die tangential angestellte Schneckenwelle (24) kämmt mit dem außen verzahnten Zahnrad (68). Durch eine Drehung der Schneckenwelle (24) bewegt sich der Antriebsmotor (20) mit dem angeflanschten Gehäuse (19) in der gewünschten Drehrichtung um die Schwenkachse (16) nach links oder rechts.
Für die Verriegelungsfunktion kann die starre Verbindung zwischen Stützring (31) und Zahnrad (68) gelöst werden, wobei sich das Zahnrad (68) gegenüber dem Stützring (31) dreht und gegebenenfalls auch zusätzlich eine längs der Achse (16) zur Fahrzeugvorderseite gerichtete translatorische Bewegung ausführt. Hierauf wird nachfolgend noch im einzelnen eingegangen.
Im Gehäuse (19) ist das Drehgetriebe (23) angeordnet, welches aus einem am Stangenende (11) umfangseitig angeordneten Zahnkranz (53) und einem zur Schwenkachse (16) konzentrischen Zahnbogen (54) an der Stirnseite des relativ ortsfesten Stützrings (31) besteht. Diese Anordnung ist aus 12 und 13 ersichtlich. Zur Bildung des Drehlagers (17) sind am Stangenende (11) beidseits des Zahnkranzes (53) zwei Drehlagerflächen (37) vorhanden. Zwischen diesen kann eine umfangseitige Sicherungsnut (35) zur Bildung einer Axialsicherung (33) vorhanden sein. Hier kann ein durch eine Gehäuseöffnung von außen einsteckbarer Schieber angreifen. Das Gehäuse (19) hat im Bereich des Zahnbogens (54) eine kreisbogenförmige Öffnung, durch die der Zahnbogen (54) hindurch greifen und mit dem Zahnkranz (53) kämmen kann.
Wenn bei der eingangs erwähnten Schwenkbewegung das Gehäuse (19) mit der darin gelagerten Zugstange (8) um die Schwenkachse (16) schwenkt, wälzt der Zahnkranz (53) auf dem Zahnbogen (54) ab, wodurch die Zahnstange (8) um die Drehachse (18) gedreht wird. Der Zahnbogen (54) und der Zahnkranz (53) können eine hierfür geeignete und auf die gewünschte Überlagerung von Dreh- und Schwenkbewegung abgestimmte Anordnung und Ausbildung der Verzahnung haben. Dies betrifft einerseits die Übersetzung der Verzahnung und andererseits auch die Anordnung und Länge des Zahnbogens (54). Sobald die Zahnstange (8) in den Freiraum (7) des Querträgers (4) eintaucht, kommt der Zahnkranz (53) außer Eingriff mit dem Zahnbogen (54), so dass die Drehbewegung beendet ist und die Zugstange (8) nur noch um die Schwenkachse (16) in die, Ruhestellung (48) verschwenkt wird. Dementsprechend ist die Winkellage des Zahnbogens (54) relativ zur Schwenkachse (16) gewählt. Beim Ausfahren der Zugstange (8) aus der Ruhestellung (48) in die Betriebsstellung (47) finden die vorbeschriebenen Bewegungen in umgekehrter Reihenfolge statt.
Zur Sicherung der Zugstange (8) in mindestens einer ihrer Endstellungen, vorzugsweise der Betriebsstellung (47), ist die Verriegelungsvorrichtung (56) vorhanden. Sie besitzt eine Übertragungsvorrichtung (57) zum Umsetzen der drehenden Antriebsbewegung in eine translatorische Verriegelungsbewegung für die Betätigung von formschlüssigen Riegelelementen (58,59), die an der Zugstange (8) und gegebenenfalls auch am Gehäuse (19) angreifen. In 8 bis 13 und 14, 15 sind zwei verschiedene Ausführungsformen der Verriegelungsvorrichtung (56) und der Übertragungsvorrichtung (57) dargestellt.
In beiden Fällen wird für die Verriegelung die zunächst starre Verbindung zwischen dem Zahnrad (68) und dem Stützring (31) gelöst, wodurch das Zahnrad (68) sich selbst um die Schwenkachse (16) drehen kann. Diese Drehbewegung wird zur Erzeugung der translatorischen Verriegelungsbewegung benutzt. Die Lagerung oder temporäre Befestigung des Zahnrads (68) auf dem Stützring (31) ist größer als die Widerstände, die den Schwenkbewegungen der Zugstange (8) entgegen stehen, so dass das Zahnrad (68) sich während dieser Schwenkbewegungen in einer Anschlaglage fest sitzt, die erst gelöst werden kann, wenn die Zugstange (8) oder gegebenenfalls auch das Gehäuse (19) gegen den Anschlag (55) in der Endstellung anläuft.
In der Variante von 8 bis 12 sind die Riegelelemente (58,59) vorzugsweise als Zahnleisten (60,61) ausgebildet und auf der zur Fahrzeugvorderfront weisenden Querträgerseite angeordnet. Die Zahnleisten (60,61) werden durch eine translatorische Verschiebebewegung der Zugstange (8) und des Gehäuses (19) gegenseitig in formschlüssigen Eingriff gebracht. Hierbei sind sowohl am Gehäuse (19), wie auch am Stangenbund (36) horizontal sich erstreckende Zahnleisten (60) vorhanden, die mit entsprechenden Gegenzahnleisten (61) an der benachbarten Tragplatte (6) in Eingriff treten. Die Zahnleisten (60,61) haben mehrere Zähne mit einem vorzugsweise trapezförmigen Querschnitt, die durch große Tragflächen die Abstützung von hohen auf die Zugstange (8), insbesondere den Kugelkopf (12), einwirkenden Querkräften erlauben. In den Zeichnungen ist die Verriegelungsvorrichtung (56) jeweils in der Ausgangsposition zu Beginn der Verriegelungsbewegung dargestellt, in der die Riegelelemente (58,59) distanziert sind und noch nicht ineinander greifen.
Zur Erzeugung der translatorischen Verschiebebewegung der Zugstange (8) ist der Stützring (31) als Gewindehülse (67) mit einem außenseitigen Bewegungsgewinde (66) ausgebildet. 12 und 13 zeigen diese Anordnung. Das Zahnrad (68) hat ein entsprechendes Innengewinde. Die Hemmung des Bewegungsgewindes (66) ist größer als die Widerstände bei den Schwenkbewegungen der Zugstange (8). Sobald jedoch die Anschlagstellung von 10 oder 11 erreicht ist, kann die weiterdrehende Schneckenwelle (24) das Zahnrad (68) auf dem Bewegungsgewinde (66) drehen.
Das Zahnrad (68) ist zumindest teilweise vom Gehäuse (19) umgeben und ist dort beidseits über entsprechende Führungsmittel (69) geführt. Das Zahnrad (68) kann sich hierdurch bei seiner Schraubenbewegung gegenüber dem in Anschlagstellung schwenkfesten Gehäuse (19) drehen, wobei es das Gehäuse (19) über die Führungen (69) bei seiner translatorischen Verschiebebewegung mitnimmt. Durch die Schiebelagerung des Schwenklagers (15) kann hierbei das Gehäuse (19) mitsamt der Zugstange (8) entlang der Schwenkachse (16) zur gegenüber liegenden Tragplatte (6) verschoben werden, wodurch die dort angeordneten Riegelelemente (58,59) in Eingriff treten. In der Riegelstellung kann der Antriebsmotor (20) auf geeignete Weise abgeschaltet werden, z.B. über Endschalter oder einer Motorstrommessung.
Das Gehäuse (19) kann ein oder mehrere Drehsicherungen aufweisen. Beispielsweise ist ein neben den Zahnleisten (60) angeordneter und parallel zur Achse (16) ausgerichteter Sperrstift (70) vorhanden, der beim Verriegeln in eine entsprechende Aufnahmeöffnung an der Tragplatte (6) greift. Wenn zum Einschwenken der Zugstange (8) in die Ruhestellung (48) die Verriegelung in der Betriebsstellung (47) wieder gelöst werden soll, verhindert die Drehsperre (70) ein Drehen des Gehäuses (19) um die Schwenkachse (16), so dass der Antriebsmotor (20) zunächst mittels der Schneckenwelle (24) das Zahnrad (68) in Gegenrichtung zurück in die Anschlagstellung dreht und zugleich das Gehäuse (19) mit der Zugstange (8) aus der Verriegelungsstellung verschiebt. Der Sperrstift (70) ist hierbei länger als die Zahnhöhe der Zahnleisten (60,61) und wirkt auch noch als Drehsperre nach Lösen des Verzahnungseingriffs. Zusätzlich kann auch ein weiteres Sperrelement, z.B. eine federbelastete Kugelraste oder dergleichen zwischen dem Gehäuse (19) und der verriegelungseitigen Tragplatte (6) vorhanden sein. Erst wenn das Zahnrad (68) am Ende des Bewegungsgewindes (66) in Anschlagstellung kommt und nicht mehr weiter drehen kann, lässt sich die Drehsperre lösen und das Gehäuse (19) zum Einschwenken der Zugstange (8) um die Schwenkachse (16) drehen.
Bei der Rückfahrbewegung wird auch der Verzahnungseingriff für das Drehgetriebe (23) wieder geschlossen. Der translatorische Verriegelungshub kann z.B. ca. 4 mm betragen.
In der Variante von 14 und 15 sind die Riegelelemente (58,59) als Sperrkugel (62,63,64) ausgebildet, wobei ihre translatorische Verriegelungsbewegung durch konzentrisch gebogene Kulissenführungen (71) am Zahnrad (68) bewirkt wird, welche in Drehrichtung schräg nach außen ansteigende Führungsflächen zum Verdrängen der Sperrkugeln (62,63,64) aufweisen. Das Zahnrad (68) braucht in diesem Fall keine eigene translatorische Verschiebebewegung auszuführen. Es ist daher vorzugsweise nur drehbar und verschiebefest auf dem an der Tragplatte (6) befestigten Stützring (31) gelagert.
14 zeigt die Verriegelungsvorrichtung (56) am Anfang der Verriegelungsbewegung. 15 zeigt die Endstellung.
Am Stangenende (11) sind ein oder mehrere Kugelaufnahmen (65) angeordnet, in die die jeweils zugehörige Sperrkugel (62,63) eintauchen kann. Die Kugelaufnahmen (65) sind im Querschnitt kreisrund und bieten eine Seitenführung für die Sperrkugeln (62,63). Sie sind außerdem bezüglich der Drehachse (18) in unterschiedlichen Winkelstellungen und zudem in unterschiedlichen axialen Höhenlagen am Stangenende (11) angeordnet. Durch diese Gestaltung können die im Gehäuse (19) auf geeignete und nicht dargestellte Weise geführten Sperrkugeln (62,63) erst in der Anschlagstellung der Kugelstange (8) am Anschlag (55) in die Kugelaufnahmen (65) gelangen. Während der Schwenkbewegungen der Zugstange (8) wälzen die Sperrkugeln (62,63) hingegen am Außenumfang des Stangenendes (11) bzw. der Drehlagerfläche (37) ab und sind in ihren Führungen am Gehäuse (19) (nicht dargestellt) zurückgedrängt und eingetaucht. Hierdurch wirken die Sperrkugeln (62,63) zugleich auch als Drehsperre für das Zahnrad (68). Die zurückgezogenen Sperrkugeln (62,63) können nicht auf den Kulissenführungen (71) aufgleiten und sperren somit deren Drehbewegung um die Achse (16).
Erst wenn die vorerwähnte Anschlagstellung der Zugstange (8) in der Betriebsstellung (47) erreicht ist, kann das Zahnrad (68) drehen und über die Kulissenführungen (71) die Sperrkugeln (62,63) aus ihrer zurückgezogenen Stellung verdrängen und in die Kugelaufnahmen (65) schieben. Hierbei können auf der anderen Zahnradseite über dortige Kulissenführungen (71) auch zusätzliche Sperrkugeln (64) in entsprechende Kugelaufnahmen (nicht dargestellt) am Gehäuse (19) oder an der benachbarten Tragplatte (6) geschoben werden und eine zusätzliche formschlüssige Verriegelung bewirken.
Zum Lösen der Verriegelungsvorrichtung (56) wird das Zahnrad (68) über den Antriebsmotor (20) rückwärts bewegt, bis ein nicht dargestellter Anschlag erreicht ist und die Kulissenführungen die Sperrkugeln (62,63,64) wieder freigeben. Der Drehwinkel des Zahnrads (68) ist hierfür entsprechend begrenzt. In seiner Anschlagstellung wirkt das Zahnrad (68) wieder als Abstützelement (25), so dass die weitere Antriebsbewegung eine Drehung des Gehäuses (19) um die Schwenkachse (16) zum Einschwenken der Kugelstange (8) bewirkt.
Abwandlungen der gezeigten Ausführungsbeispiele sind in verschiedener Weise möglich. Anstelle der Zahnleisten (60,61) können beliebige andere geeignete formschlüssige Riegelelemente (58,59) verwendet werden, z.B. Stifte oder Passfedern, die bei translatorischen Verschiebebewegung des Gehäuses (19) und der Zugstange (8) ineinander greifen. Abwandlungen sind auch hinsichtlich des zweiten Ausführungsbeispiels mit den Sperrkugeln möglich. Anstelle der Sperrkugeln können auch Rollen oder dergleichen andere geeignete Riegelelemente über die Drehbewegung des Zahnrads (68) in eine translatorische Verriegelungsbewegung versetzt werden. In weiterer Abwandlung kann bei Zugstangen (8), die nur um eine einzige Achse verschwenkt werden, das Zahnrad (68) umfangseitig am Stangenende (11) angeordnet sein, wobei die translatorische Verriegelungsbewegung längs der Drehachse (18) ausgeführt wird. Die beiden gezeigten und beschriebenen Ausführungsbeispiele lassen sich hierbei entsprechend anwenden.
Abwandlungen der gezeigten Ausführungsformen sind auch in anderer Weise möglich. Zum Beispiel kann das Getriebe (21) anders als in den gezeigten Ausführungsbeispielen ausgebildet sein. Das gleiche gilt für den Antrieb (13).

BEZUGSZEICHENLISTE

1: Anhängevorrichtung
2: Zugfahrzeug
3: Heckteil, Heckschürze
4: Querträger
5: Tragrohr
6: Tragplatte
7: Freiraum
8: Zugstange
9: Stangenhals
10: Krümmung
11: Stangenende
12: Zugkopf, Kugelkopf
13: Antrieb
14: Einrichtung für überlagerte Rotationsbewegung
15: Schwenklager
16: Schwenkachse
17: Drehlager
18: Drehachse
19: Gehäuse
20: Antriebsmotor
21: Getriebe
22: Getriebeteil, Schwenkgetriebe
23: Getriebeteil, Drehgetriebe
24: Antriebselement, Schneckenwelle
25: Abstützelement, Zahnkranz relativ ortsfest
26
27
28
29
30
31: Stützring
32
33: Axialsicherung
34
35: Sicherungsnut
36: Stangenbund
37: Drehlagerfläche Zugstange
38: Schenklagerteil, Lagerzapfen Gehäuse
39: Schenklagerteil, Lagerauge Querträger
40
41
42
43
44
45
46
47: Betriebsstellung
48: Ruhestellung
49
50
51: Dichtung
52: Hecköffnung7
53: Zahnkranz am Stangenende
54: Zahnbogen
55: Anschlag für Zugstange
56: Verriegelungsvorrichtung
57: Übertragungsvorrichtung
58: Riegelelement
59: Riegelelement
60: Zahnleiste
61: Zahnleiste
62: Sperrkugel
63: Sperrkugel
64: Sperrkugel
65: Kugelaufnahme
66: Bewegungsgewinde
67: Gewindehülse
68: Zahnrad, Schneckenrad
69: Führung für Zahnrad
70: Drehsperre, Sperrstift
71: Kulissenführung
72: Anschlag für Kugelkopf

Claims

Anhängevorrichtung für Zugfahrzeuge (2), bestehend aus einer Zugstange (8), die um mindestens eine rotatorische Achse (16,18) schwenkbar gelagert ist und von einem mechanischen Antrieb (13) zwischen einer ausgefahrenen Betriebsstellung (47) und einer eingefahrenen Ruhestellung (48) am Zugfahrzeuge (2) bewegbar ist, wobei die Anhängevorrichtung (1) eine automatische und vom mechanischen Antrieb (13) betätigbare Verriegelungsvorrichtung (56) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsvorrichtung (56) eine Übertragungsvorrichtung (57) aufweist zum Umsetzen der drehenden Antriebsbewegung in eine translatorische Verriegelungsbewegung für die Betätigung von formschlüssigen Riegelelementen (58,59), die an der Zugstange (8) angreifen, wobei die Übertragungsvorrichtung (57) eine translatorische Bewegung der Zugstange (8) erzeugt oder Riegelelemente (58,59) vom Stangenaußenumfang in Aufnahmen (65) an der Zugstange (8) verschiebt.
Anhängevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsvorrichtung (57) ein mit dem mechanischen Antrieb (13) verbundenes Zahnrad (68) zur Erzeugung der Zugstangenbewegung oder der Verschiebung der Riegelelemente (58,59) aufweist.
Anhängevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das rückwärtige Kugelstangenende (11) mittels eines Drehlagers (17) in einem Gehäuse (19) mit einem angeflanschten Antriebsmotor (20) gelagert ist, wobei das Zahnrad (68) im Gehäuse (19) angeordnet ist.
Anhängevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (68) am Kugelstangenende (11) oder auf einem relativ ortsfesten Stützring (31) drehbar gelagert ist.
Anhängevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (68) auf dem Stützring (31) zusätzlich verschieblich gelagert ist.
Anhängevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (68) ein Bewegungsgewinde (66) aufweist, welches am Ende der Zugstangenschwenkbewegung die Zugstange (8) translatorisch verschiebt und die Riegelelemente (58,59) in Eingriff bringt.
Anhängevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (68 ) an der dem Fahrzeugheck (3) zugewandten Seite an eines Querträgers (4) angeordnet ist.
Anhängevorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Riegelelemente (58,59) als Zahnleisten (60,61) ausgebildet sind.
Anhängevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Zahnleisten (60) am Gehäuse (19) sowie an einem Stangenbund (36) und Gegenzahnleisten (61) an einer Tragplatte (6) des Zugfahrzeugs (2) angeordnet sind.
Anhängevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (68) auf einer den Stützring (31) bildendenden Gewindehülse (67) mit dem Bewegungsgewinde (66) drehbar gelagert und im Gehäuse (19) seitlich geführt (69) ist.
Anhängevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (68) mindestens eine Kulissenführung (71) aufweist, welche am Ende der Zugstangenschwenkbewegung wälzfähige kugel- oder rollenförmige Riegelelemente (58,59) verschiebt und in sperrenden Eingriff mit der Zugstange (8) bringt.
Anhängevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulissenführung (71) in Drehrichtung des Zahnrads (68) schräg nach außen ansteigende Führungsflächen aufweist.
Anhängevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kugel- oder rollenförmigen Riegelelemente (58,59) im Antriebsgehäuse (19) zwischen einer Rückzugstellung und einer Eingriffstellung in den Aufnahmen (65) beweglich geführt sind.
Anhängevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Kugelstangenende (11) mehrere Aufnahmen (65) in unterschiedlichen Winkelstellungen und axialen Höhenlagen angeordnet sind.
Anhängevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kugel- oder rollenförmigen Riegelelemente (58,59) eine lösbare Drehsperre für das Zahnrad (68) bilden.
Anhängevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ggekennzeichnet, dass die Zugstange (8) um mindestens zwei rotatorische Achse (16,18) drehbar gelagert ist, wobei der Antrieb (13) eine Einrichtung (14) zur Erzeugung einer überlagerten Rotationsbewegung der Zugstange (8) um beide Achsen (16,18) aufweist.
Anhängevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugstange (8) eine kardanische Lagerung mit einem Schwenklager (15) und einem Drehlager (17) mit sich kreuzenden rotatorischen Achsen (16,18) aufweist.
Anhängevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugstange (8) mit ihrer Drehachse (18) und ihrem Drehlager (17) im Gehäuse (19) gelagert ist, welches um die Schwenkachse (16) mit dem Schwenklager (15) rotierbar an einem Querträger (4) des Zugfahrzeugs (2) gelagert ist.
Anhängevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (20) mitbewegt und am Gehäuse (19) oder an der Zugstange (8) angeordnet ist, wobei die Einrichtung zur Erzeugung (14) der überlagerten Rotationsbewegung als ein die Schwenkachse (16) und die Drehachse (18) koppelndes Getriebe (21) ausgebildet ist.
Anhängevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (20) auf ein erstes Getriebeteil (22) einwirkt, welches als Schwenkgetriebe für das Gehäuse (19) ausgebildet ist und ein mit dem Antriebsmotor (20) verbundenes Antriebselement (24), vorzugsweise eine Schneckenwelle, und das damit im Eingriff stehende Zahnrad (68) als externes relativ stationäres Abstützelement (25) aufweist.
Anhängevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am oder im Gehäuse (19) ein zweites Getriebeteil (23) angeordnet ist, welches als Drehgetriebe (21) ausgebildet ist und die Schwenkbewegung des Gehäuses (19) in eine Drehbewegung der Zugstange (8) um die Drehachse (18) umsetzt.
Anhängevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehgetriebe (21) einen Zahnkranz (53) an der Zugstange (8) und einen Zahnbogen (54) an der Gewindehülse (67) aufweist, die über eine Öffnung im Gehäuse (19) miteinander kämmen.
Anhängevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindehülse (67) und der Zahnbogen (54) konzentrisch zur Schwenkachse (16) angeordnet sind.
Anhängevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bewegungsgewinde (66) eine größere Hemmung als ein Schwenkgetriebe (22) aufweist, wobei das Zahnrad (68) während der Schwenkbewegung der Zugstange (8) relativ ortsfest ist und erst nach Anschlag (55) der Zugstange (8) in der Endstellung drehbar ist.
Anhängevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (19) oder die Zugstange (8) eine bei der Verriegelung eingreifende Drehsperre (70) aufweisen.