DE3842271C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Befestigung und Sicherung einer Anhängerkupplung an einem Kraftfahrzeug mittels einer von einem Kupplungskörper ausgehenden Zugstange, welche in einer Bohrung eines Zugstangenlagers aufgenommen ist und mit dem Zugstangenlager dadurch verspannt ist, daß sich eine Stützfläche des Kupplungskörpers axial gegen ein kupplungskörperseitiges Ende des Zugstangenlagers abstützt und eine Spannmutter auf einen kupplungskörperfernen Gewindeendabschnitt der Zugstange aufgeschraubt und gegen Losdrehen gesichert ist, welche eine auf das kupplungskörperferne Ende des Zugstangenlagers axial einwirkende Durckscheibe mit einem zum Kupplungskörper hin erweiterten Innenkonus gegen einen komplementären Außenkonus der Zugstange preßt.

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.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Befestigung einer Anhängerkupplung gattungsgemäßer Art so auszugestalten, daß nach Erreichen des optimalen Anzugsdrehmoments für die Spannmutter ein weiteres Anziehen der Spannmutter im Hinblick auf die Schraubensicherung nicht notwendig ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Druckscheibe und die Spannmutter dadurch auf der Zugstange gegen Losdrehen gesichert sind, daß an dem Innenkonus der Druckscheibe eine Verrippung zum Eingriff mit dem Außenkonus der Zugstange angebracht ist und daß an einer der Spannmutter zugekehrten Anlagefläche eine weitere Verrippung angebracht ist.

Zum Stand der Technik bezüglich einer Sicherung von Schrauben und Muttern durch Verrippung wird auf eine Firmendruckschrift der Firma Bauer & Schaurte Karcher GmbH mit dem Titel "Neue Sicherheit für Konstruktionen" und dem Untertitel "Verriegelungsrippen an Sicherungs-Schrauben und -Muttern" verwiesen. 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.

Dadurch, daß an der Druckscheibe sowohl eine Verrippung zum Eingriff mit dem Außenkonus der Zugstange als auch eine weitere Verrippung an der Anlagefläche für die Spannmutter vorgesehen wird, ist es gelungen, in Abkehr von den bisherigen Lösungen die wesentlichen zur Sicherung notwendigen Formgebungsmaßnahmen auf ein einfaches Zusatzteil, nämlich die Druckscheibe, zu konzentrieren. Dort lassen sich die Verrippung verhältnismäßig leicht und kostengünstig anbringen.

Im Hinblick auf optimale Sicherung und minimale Beschädigung der aneinander anliegenden Flächenbereiche ist vorgesehen, daß die Rippen wenigstens einer 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 wenigstens einer Verrippung in einer zur jeweiligen Längserstreckung der Rippen senkrechten Schnittebene betrachtet jeweils teilkreis­ förmig oder teilwellenförmig gerundet sind. Im einzelnen 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 Abb. 2a dargestellt sind.

Zwischen dem Zugstangenlager und der Stützfläche bzw. der Druckscheibe kann ein elastischer Druckring angeordnet sein. Dieser elastische Druckring bewirkt eine Stoßabfederung, ohne daß die Sicherung beeinträchtigt wird.

Für die Sicherung ist es weiter von Vorteil, wenn die Spannmutter in sich elastisch federnd ausgebildet ist. Dies kann in der Weise erreicht werden, daß die Spannmutter mit einer ihrer zur Anlage an der Druckscheibe bestimmten Anlagefläche benachbarten Ringnut ausgebildet ist.

Eine kostengünstige Herstellung kann durch ein Verfahren verwirklicht werden, welches sich dadurch auszeichnet, daß die beiden Verrippungen an der Druckscheibe gleichzeitig im Kaltpreßverfahren angebracht werden, ggf. im Zuge einer Kalibrierung der Druckscheibe.

Die beiliegenden Figuren erläutern die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels; es stellen dar:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Anhängerkupplung 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 26a, 26b aufgenommen. Der Futterteil 26b besitzt dabei einen Radialflansch 26c, 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 26b 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, 26c, 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 (6)

1. Vorrichtung zur Befestigung und Sicherung einer Anhängerkupplung an einem Kraftfahrzeug mittels einer von einem Kupplungskörper (10) ausgehenden Zugstange (12), welche in einer Bohrung (24) eines Zugstangenlagers (22) aufgenommen ist und mit dem Zugstangenlager (22) dadurch verspannt ist, daß sich eine Stützfläche (14) des Kupplungskörpers (10) axial gegen ein kupplungskörperseitiges Ende des Zugstangenlagers (22) abstützt und eine Spannmutter (38) auf einen kupplungskörperfernen Gewindeendabschnitt (16) der Zugstange (12) aufgeschraubt und gegen Losdrehen gesichert ist, welche eine auf das kupplungskörperferne Ende des Zugstangenlagers (22) axial einwirkende Druckscheibe (42) mit einem zum Kupplungskörper (10) hin erweiterten Innenkonus (44) gegen einen komplementären Außenkonus (18) der Zugstange (12) preßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckscheibe (42) und die Spannmutter (38) dadurch auf der Zugstange (12) gegen Losdrehen gesichert sind, daß an dem Innenkonus (44) der Druckscheibe (42) eine Verrippung (62) zum Eingriff mit dem Außenkonus (18) der Zugstange (12) angebracht ist und daß an einer der Spannmutter (38) zugekehrten Anlagefläche (39) eine weitere Verrippung (60) angebracht ist.

2. Vorrichtung zur Befestigung und Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen wenigstens einer Verrippung (60, 62) in Ebenen liegen, welche die Achse der Zugstange enthalten.

3. Vorrichtung zur Befestigung und Sicherung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippen wenigstens einer Verrippung (60, 62) in einer zur jeweiligen Längserstreckung der Rippen senkrechten Schnittebene betrachtet jeweils teilkreisförmig oder teilwellenförmig gerundet sind.

4. Vorrichtung zur Befestigung und Sicherung nach einem der Ansprüche 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein elastischer Druckring (32, 52) zwischen dem Zugstangenlager (22) und der Stützfläche (14) bzw. der Druckscheibe (42) angeordnet ist.

5. Vorrichtung zur Befestigung und Sicherung nach einem der Ansprüche 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannmutter (38) in sich elastisch federnd ausgebildet ist.

6. Vorrichtung zur Befestigung und Sicherung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannmutter (38) mit einer ihrer zur Anlage an der Druckscheibe (42) bestimmten Anlagefläche (40) benachbarten Ringnut (46) ausgebildet ist.