DE3842271A1 - Anhaengerkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anhängerkupplung für ein Kraftfahrzeug, bei der
ein Kupplungskörper mit einer Zugstange vereinigt ist,
diese Zugstange in einer Bohrung eines Zugstangenla­ gers aufgenommen ist,
die Zugstange mit dem Zugstangenlager ggf. unter Ein­ schaltung mindestens eines elastischen Druckringes axial verspannt ist, und zwar dadurch,
daß sich ein kupplungskörperseitiges Ende des Zug­ stangenlagers gegen eine Stützfläche des Kupplungs­ körpers axial abstützt,
daß eine Spannmutter auf einen kupplungskörperfernen Gewindeendabschnitt der Zugstange aufgeschraubt und gesichert ist,
daß diese Spannmutter eine Druckscheibe mit einem zum Kupplungskörper hin erweiterten Innenkonus gegen einen komplementären Außenkonus der Zug­ stange preßt und
daß diese Druckscheibe axial auf das kupplungskör­ perferne Ende des Zugstangenlagers einwirkt,
wobei das Zugstangenlager an einem Träger des jeweili­ gen Kraftfahrzeuges befestigt oder zur Befestigung an diesem Träger ausgebildet ist.

Bei herkömmlichen Anhängerkupplungen dieser Art wird die Zugstange in dem Zugstangenlager im wesentlichen dadurch gehalten, daß eine auf der Zugstange angebrachte Kronen­ mutter die Druckscheibe auf einem konischen Absatz der Zugstange verspannt. Die elastischen Druckringe in Form von Gummifedern erhalten ihre Vorspannung dadurch, daß bei fest angezogener Kronenmutter und verspannter Druck­ scheibe zwischen der zum Kupplungskörper weisenden Fläche der Druckscheibe und einem Anlagebund des Kupp­ lungskörpers an der Gummifeder ein definiertes Maß ein­ gestellt wird, welches so bemessen ist, daß die Gummi­ federn um ein bestimmtes Maß komprimiert werden.

Von der durch die Kronenmutter erzeugten horizontalen Vorspannkraft geht nur ein sehr geringer Teil in die Vorspannung der Gummifedern, während der hauptsächliche Teil zur Verspannung der aus der Kronenmutter, der Druck­ scheibe und der Zugstange bestehenden Schraubverbindung dient.

Beim Anziehen der Schraubverbindung muß die Kronenmut­ ter auf ein gewisses Mindestanzugsdrehmoment (zum Beispiel 500 Nm) angezogen werden. Anschließend muß die Kronenmutter weiter angezogen werden, bis sich die nächste Überdeckung einer der am Ende der Zugstange ange­ brachten Splintlochbohrungen mit einer Nut in der Krone der Kronenmutter ergibt. Da die Schraubverbindung sehr steif ist (geringe Dehnlänge), steigt das erforderliche Drehmoment ungünstigenfalls stark an (zum Beispiel auf 1000 bis 1200 Nm). Obwohl es wünschenswert wäre, das Mindestdrehmoment höher als die genannten 500 Nm zu wählen, ist dies hauptsächlich deshalb nicht möglich, weil beim weiteren Anziehen der Schraubverbindung zur Sicherung mit dem Splint mit einer erheblichen Erhöhung des Momentes gerechnet werden muß, wobei diese weder die zulässige Schraubenbelastung noch das von Hand mit einem Drehmomentschlüssel aufzubringende Drehmoment überstei­ gen darf.

Es wäre also wünschenswert, eine Schraubensicherung zu finden, die das Weiterziehen der Schraubverbindung nach Erreichen eines optimalen Anzugsdrehmoments überflüssig machen würde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anhänger­ kupplung gattungsgemäßer Art so auszugestalten, daß nach Erreichen des optimalen Anzugsdrehmoments für die Spann­ mutter ein weiteres Anziehen der Spannmutter im Hinblick auf die Schraubensicherung nicht notwendig ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorge­ schlagen, daß die Druckscheibe auf der Zugstange gegen Verdrehung gesichert ist, und zwar dadurch, daß an dem Innenkonus der Druckscheibe und/oder an dem Außenkonus der Zugstange eine Verrippung angebracht ist.

Wegen näherer Einzelheiten der Sicherung durch Ver­ rippung wird auf eine Firmendruckschrift der Firma Bauer & Schaurte Karcher GmbH mit dem Titel "Neue Sicher­ heit für Konstruktionen" und dem Untertitel "Verriege­ lungsrippen an Sicherungs-Schrauben und -Muttern" verwie­ sen. Diese Veröffentlichung stammt von Dipl. Ing. (FH) Josef Esser und ist erschienen als Sonderdruck aus techno-tip, Nr. 6/1986, in dem Ingenieur Dienst der oben genannten Firma, Ausgabe Nr. 34, August 1986. Eine Kopie dieser Druckschrift ist der Beschreibung als Anlage beigefügt und bildet einen Teil der Offen­ barung.

Vorzugsweise ist die Verrippung an dem Innenkonus der Druckscheibe angebracht, und zwar insbesondere aus herstellungstechnischen Gründen.

Im Hinblick auf optimale Sicherung und minimale Beschä­ digung der aneinander anliegenden Flächenbereiche ist vorgesehen, daß die Rippen der Verrippung in Ebenen liegen, welche die Achse der Zugstange enthalten.

Wiederum im Hinblick auf schonende Behandlung der im Verrippungsbereich aneinander anliegenden Flächen wird empfohlen, daß die Rippen der Verrippung in einer zur jeweiligen Ortsmantellinie des Innen- bzw. Außenkonus senkrechten Schnittebene betrachtet jeweils teilkreis­ förmig oder teilwellenförmig gerundet sind. Im einzel­ nen wird bezüglich der Rippenform und der Werkstoff­ wahl auf die oben genannte und beigefügte Arbeit von Esser verwiesen. Es sei aber an dieser Stelle er­ wähnt, daß die Aufgabe der Erfindung grundsätzlich auch mit Rippen in Form von Verriegelungszähnen ge­ löst werden kann, wie sie in der Arbeit von Esser in Abbildung 2 a dargestellt sind.

In Weiterbildung der Erfindung wird empfohlen, daß die Spannmutter gegen Verdrehung dadurch gesichert ist, daß von den gegenseitigen Anlageflächen der Spannmut­ ter und der Druckscheibe mindestens eine mit einer Ver­ rippung versehen ist. Auch insoweit kann zu der Verrip­ pung wieder auf die Arbeit von Esser verwiesen werden.

Es wird empfohlen, daß die Rippen auch dieser Verrip­ pung in Ebenen liegen, welche die Achse der Zugstange enthalten.

Für die Rippenform auch dieser Verrippung wird ent­ sprechend den Ausführungen von Esser vorgeschlagen, daß die Rippen in einer zum jeweiligen Ortsradius senkrechten Schnittebene betrachtet teilkreisförmig oder teilwellenförmig ausgebildet sind. Wegen der Ausgestaltung und Werkstoffwahl im einzelnen kann wie­ der auf die Arbeit von Esser verwiesen werden.

Als herstellungstechnisch vorteilhaft erweist es sich, wenn an der Druckscheibe zwei Verrippungen angebracht sind, nämlich eine Verrippung an dem Innenkonus und eine Verrippung an der der Spannmutter zugekehrten Anlagefläche. Man kann dann die Verrippungen an der Druckscheibe gleichzeitig anbringen, insbesondere im Kaltpreßverfahren. Da man die Druckscheibe ohne­ hin im Hinblick auf die Erzielung reproduzierbarer Vorspannungsverhältnisse kalibrieren muß, empfiehlt es sich, daß man zur Herstellungsvereinfachung die Verrippungen im Zuge einer Kalibrierung der Druck­ scheibe anbringt.

Die beiliegenden Figuren erläutern die Erfindung an­ hand eines Ausführungsbeispiels. Es stellen dar:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Anhänger­ kupplung mit einem Längsschnitt durch die Zugstangenlagerung.

Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II der Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht zu Fig. 2 in Pfeilrichtung III der Fig. 2;

Fig. 4 einen achsenthaltenden Schnitt durch eine Druckscheibe;

Fig. 5 eine Ansicht auf die Druckscheibe in Pfeil­ richtung V der Fig. 4;

Fig. 6 eine Ansicht auf die Druckscheibe in Pfeil­ richtung VI der Fig. 4;

Fig. 7 einen Schnitt nach Linie VII-VII der Fig. 4, dieser Schnitt hinsichtlich des Verriegelungs­ profils gleichzeitig entsprechend dem Schnitt VIII-VIII der Fig. 5.

In Fig. 1 ist ein Kupplungskörper mit 10 bezeichnet. An diesen Kupplungskörper 10 schließt sich einstückig eine Zugstange 12 an. Im Übergang zwischen dem Kupplungs­ körper 10 und der Zugstange 12 ist eine Stützfläche 14 ausgebildet. Am kupplungskörperfernen Ende der Zugstange 12 ist ein Gewindeabschnitt 16 ausgebildet, an den sich zum Kupplungskörper 10 hin ein Außenkonus 18 anschließt; dieser Außenkonus 18 geht in einen zylindrischen Abschnitt 20 der Zugstange 12 über. Die Zugstange 12 ist von einem Zugstangenlager 22 in dessen zylindrischer Innenbohrung 24 aufgenommen. Dabei ist zwischen der Innenbohrung 24 und der Zugstange 12 ein zweiteiliges Futter 26 a, 26 b aufgenommen. Der Futterteil 26 b besitzt dabei einen Radialflansch 26 c, der an einer Endfläche 28 des Zug­ stangenlagers 22 anliegt. Zwischen der Stützfläche 14 des Kupplungskörpers 10 und einer kupplungskörpersei­ tigen Endfläche 30 des Zugstangenlagers 22 ist eine Gummifeder 32 eingesetzt, die durch einen Federteller 34 gestützt ist. Der Federteller 34 sitzt auf einen Zentrier­ bund 36 des Zugstangenlagers 22. Auf den Gewindeabschnitt 16 ist eine Spannmutter 38 aufgeschraubt. Diese Spannmutter 38 wirkt mit einer Anlagefläche 40 gegen eine Anlagefläche 39 einer Druck­ scheibe 42. Die Druckscheibe 42 weist einen Innenkonus 44 auf, der durch die Spannmutter 42 gegen den Außen­ konus 18 mit Vorpannung angepreßt ist. Zur Vergrößerung der Elastizität und damit der Vorspannbarkeit ist die Spannmutter 38 mit einer Ringnut 46 ausgeführt. An der Anlagefläche 50 der Druckscheibe 42 liegt eine Gummi­ feder 52 an. Diese Gummifeder 52 ist durch einen Feder­ teller 54 gestützt, welcher auf einem Zentrierbund 56 des Futterteils 26 b zentriert ist. Die Gummifedern 32 und 52 sind zusammen mit ihren Federtellern 34 und 54 und mit dem Zugstangenlager 22 zwischen die Stützfläche 14 des Kupplungskörpers und die Anlagefläche 50 der Druck­ scheibe 42 unter Vorspannung eingespannt. Dabei liegt nur ein kleiner Teil der durch die Spannmutter 38 insge­ samt aufgebrachten Kraft in der Teilefolge 32, 34, 22, 26 c, 52, 54. Der größte Teil der aufgebrachten Spannung ist zwischen dem Außenkonus 18 und der Spannmutter 38 wirksam. An der Anlagefläche 39 der Druckscheibe 42 ist eine erste Verrippung 60 angebracht, deren Profil aus Fig. 7 zu ersehen ist. Eine zweite Verrippung 62 ist an dem Innenkonus 18 angebracht, deren Profil eben­ falls der Fig. 7 entspricht.

Durch die Verrippungen 60, 62 der Druckscheibe 42 wird ein Festsitz sowohl auf dem Außenkonus 18 der Zugstange 12 als auch auf der Anlagefläche 39 der Mutter 38 er­ reicht. Somit ist die Mutter 38 auch gegen Verdrehung relativ zur Zugstange 12 gesichert. Bei dieser Schrau­ bensicherung ist ein weiteres Anziehen nach Erreichen des optimalen Drehmoments nicht erforderlich, so daß das optimale Drehmoment tatsächlich eingestellt wer­ den kann. Dadurch ergibt sich auch im schlechtesten Fall eine erheblich höhere Vorspannkraft und damit eine bessere Sicherung der Druckscheibe 42 gegen Abheben vom Außenkonus der Zugstange 12.

Es ergeben sich erhebliche Kosteneinsparungen durch Weg­ fall von Splintbohrungen am Ende der Zugstange, durch Wegfall des Splintes und durch Materialeinsparungen an der Zugstange. Da bisher schon die Druckscheibe nach dem Schmieden kalibriert wurde und nun die Verrippung eben­ falls beim Vorgang der Kalibrierung aufgebracht wer­ den kann, ergeben sich andererseits keinerlei Mehrkosten.

Ein weiterer Vorteil entsteht noch bei der Montage da­ durch, daß das zeitaufwendige Einsetzen des Splintes entfällt.

Besonders bedeutsam ist, daß bei einer Zugbelastung an der Zugstange 12 ein Abheben der Druckscheibe 42 von dem Außenkonus 18 verhindert ist und daß zwischen diesen Teilen stets auch unter Zugbelastungen eine gewisse Restklemmkraft besteht im Hinblick auf Dreheinwirkungen, die gleichzeitig mit der Zugwirkung auftreten können.

Das Zugstangenlager 22 ist mit einem Befestigungs­ flansch 66 versehen, der mit einem Träger, d. h. mit einer Traverse 68, durch Schrauben verschraubt ist, welche Bohrungen 70 des Flansches 66 durchsetzen.

Claims (10)

1. Anhängerkupplung für ein Kraftfahrzeug, bei der ein Kupplungskörper (10) mit einer Zugstange (12) ver­ einigt ist,
diese Zugstange (12) in einer Bohrung (24) eines Zugstangenlagers (22) aufgenommen ist,
die Zugstange (12) mit dem Zugstangenlager (22) ggf. unter Einschaltung mindestens eines elastischen Druck­ ringes (32, 52) axial verspannt ist, und zwar dadurch,
daß sich ein kupplungskörperseitiges Ende des Zug­ stangenlagers (22) gegen eine Stützfläche (14) des Kupplungskörpers (10) axial abstützt,
daß eine Spannmutter (38) auf einen kupplungskör­ perfernen Gewindeendabschnitt (16) der Zugstange (12) aufgeschraubt und gesichert ist,
daß diese Spannmutter (38) eine Druckscheibe (42) mit einem zum Kupplungskörper (10) hin erweiter­ ten Innenkonus (44) gegen einen komplementären Außenkonus (18) der Zugstange (12) preßt und
daß diese Druckscheibe (42) axial auf das kupplungs­ körperferne Ende des Zugstangenlagers (22) einwirkt,
wobei das Zugstangenlager (22) an einem Träger (68) des jeweiligen Kraftfahrzeuges befestigt oder zur Befesti­ gung an diesem Träger (68) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckscheibe (42) auf der Zugstange (12) gegen Verdrehung gesichert ist, und zwar dadurch, daß an dem Innenkonus (44) der Druckscheibe (42) und/oder an dem Außenkonus (18) der Zugstange (12) eine Verrippung (62) angebracht ist.

2. Anhängerkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verrippung (62) an dem Innenkonus (44) der Druck­ scheibe (42) angebracht ist.

3. Anhängerkupplung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen der Verrippung (62) in Ebenen liegen, welche die Achse der Zugstange enthalten.

4. Anhängerkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen der Verrippung (62) in einer zur je­ weiligen Ortsmantellinie des Innen- bzw. Außenkonus (44, 18) senkrechten Schnittebene betrachtet jeweils teilkreisförmig oder teilwellenförmig gerundet sind.

5. Anhängerkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannmutter (38) gegen Verdrehung dadurch ge­ sichert ist, daß von den gegenseitigen Anlageflächen (39, 40) der Spannmutter (38) und der Druckscheibe (42) mindestens eine (39) mit einer Verrippung (60) versehen ist.

6. Anhängerkupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen der Verrippung (60) in Ebenen liegen, welche die Achse der Zugstange (12) enthalten.

7. Anhängerkupplung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen der Verrippung (60) in einer zum je­ weiligen Ortsradius senkrechten Schnittebene betrach­ tet teilkreisförmig oder teilwellenförmig ausgebil­ det sind.

8. Anhängerkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Druckscheibe (42) zwei Verrippungen (60, 62) angebracht sind, nämlich eine Verrippung (62) an dem Innenkonus (44) und eine Verrippung (60) an der der Spann­ mutter (38) zugekehrten Anlagefläche (39).

9. Verfahren zur Herstellung einer Druckscheibe für eine Anhängerkupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die Verrippungen (60, 62) gleichzeitig an­ bringt, insbesondere im Kaltpreßverfahren.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man die Verrippungen (60, 62) im Zuge einer Kali­ brierung der Druckscheibe (42) anbringt.