WO2008049569A1 - Anhängevorrichtung - Google Patents

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Publication number
WO2008049569A1
WO2008049569A1 PCT/EP2007/009166 EP2007009166W WO2008049569A1 WO 2008049569 A1 WO2008049569 A1 WO 2008049569A1 EP 2007009166 W EP2007009166 W EP 2007009166W WO 2008049569 A1 WO2008049569 A1 WO 2008049569A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ball
locking
hitch
towing device
central
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/009166
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Mathias HÜSING
Guido Lonij
Burkhard Corves
Original Assignee
Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen filed Critical Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen
Publication of WO2008049569A1 publication Critical patent/WO2008049569A1/de

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60D—VEHICLE CONNECTIONS
    • B60D1/00—Traction couplings; Hitches; Draw-gear; Towing devices
    • B60D1/48—Traction couplings; Hitches; Draw-gear; Towing devices characterised by the mounting
    • B60D1/54—Traction couplings; Hitches; Draw-gear; Towing devices characterised by the mounting collapsible or retractable when not in use, e.g. hide-away hitches

Definitions

  • the invention relates to a towing device for motor vehicles, which is arranged fixed to the vehicle via a frame member and having a ball bar which is pivotable from a use in a rest position and vice versa.
  • This is in particular a device for lowering and pivoting a trailer hitch for motor vehicles, in which a provided with a standard coupling ball ball rod from a non-visible from outside the vehicle rest position in a suitable for attaching a trailer operating position is driven by a motor or manually movable.
  • Said ball bar can be synonymous as a coupling arm.
  • a trailer hitch or hitch is a necessary device with which a motor vehicle must be equipped to tow a trailer.
  • Core component of the hitch is provided with a standard coupling ball ball rod.
  • On the trailer is a counterpart to a ball socket.
  • the ball socket is rotatably mounted on the ball. This allows the trailer to follow the towing vehicle articulated.
  • the trailer hitch also serves as a basis for other transport devices, such. B. bike rack.
  • Hitches currently available on the market are divided into the following categories.
  • the first category of rigid hitches is characterized in that the ball bar with a standardized ball is positively or materially connected to a frame which is mounted on the body of the motor vehicle.
  • the Connections are not suitable or only conditionally for quick disassembly of the hitch.
  • towbars with detachable ball bar for motor vehicles.
  • Aspects of a functional or aesthetic nature require the detachability of the ball bar.
  • registration plates may not be obscured by the attachment device. Deep on the vehicle rear arranged license plate can remain uncovered by removing the ball rod.
  • the restoration of the impaired beauty of shape of the vehicle rear due to the outstanding ball bar can also be achieved by its decrease.
  • the disassembly of the ball rod and storage of the ball rod in the non-use state of the hitch and the safekeeping of the assembly tool must also be taken into account.
  • the third category of hitches is characterized by a movable ball bar.
  • This category hitching allows the movement of the ball bar between a rearward facing relative to the motor vehicle for securing a trailer suitable position for use and a non-visible from outside the vehicle rest position and does not require disassembly of individual components.
  • the ball bar is moved either manually or by motor between position of use and rest position and locked for safety reasons in both end positions.
  • the locking is positive or non-positive nature of the positive locking is the preferred because safer variant.
  • a further embodiment variant comprises a ball bar, which is arranged on a vehicle-fixed pivot bearing and is pivoted by motor from a rest position located below the vehicle floor into the operating position (for example DE 196 54 867, DE 196 12 959 or WO 98/57 813).
  • This embodiment shows disadvantages in terms of the available space. The ground clearance is not sufficient depending on the vehicle type and arranged in the rest position under the vehicle floor ball bar can not be agreed with a low-lying trunk floor.
  • a variant is further known in which the ball bar is pivotally connected to a bearing block.
  • the bearing block itself can pivot about an axis arranged in the vehicle direction, whereby a lowering and then pivoting movement is generated.
  • Disadvantages of this embodiment variant are the use of two Motorized drives that realize the steps of lowering, turning and lifting with the help of a complicated control.
  • a very cost-effective embodiment variant is described in EP 1 586471, EP 1 586470 and EP 1 584499.
  • a ball rod is firmly connected to a Drehachsglied.
  • the rotary axis link is linearly displaced in the housing.
  • the rotation of the ball bar in the direction of the vehicle longitudinal axis takes place in a form-fitting manner, e.g. by an eccentrically mounted bolt, which conveys conditionally by a backdrop the ball rod in the operating condition.
  • Disadvantages of this solution variant are the lack of possibility of a sufficient lowering of the ball rod in motor vehicles with low ground clearance and the achievement of a sufficient height of the coupling ball.
  • an embodiment EP 1 533 149 is known in which a ball rod is pivotally mounted in a swash bearing.
  • this bearing offers the possibility of an axial displacement, with the locking of the mechanism can be canceled.
  • the ball bar is guided by means of a backdrop contained in this part and engaging in follower means.
  • a disadvantage of this embodiment is the very complex construction of the swash bearing.
  • sliders for sliding or sliding elements, which must always be sufficiently lubricated. They must therefore always be excellent sealed and maintained. The proper sealing increases the manufacturing costs, the required maintenance increases the operating costs.
  • the invention has for its object to provide a hitch with movable ball bar, which requires the smallest possible space, which preferably requires a single drive for the adjustment of the ball rod between two end positions and the operation of the locking device, which contains as few components as possible is inexpensive to manufacture, which does not require expensive sealing elements and the pivot elements require no maintenance and thus minimal
  • the ball rod is pivotable about a central point and about an axis extending through the central point not solid axis.
  • a first and a second connecting member may be rotatably mounted on the frame component and the ball rod may be rotatably connected to the first and the second connecting member via a third connecting member, with the axes of rotation of all the connecting members intersecting in a central point.
  • the pivot elements may comprise only three moving members and a frame-fixed frame member here.
  • the frame member is firmly connected to the body of the motor vehicle.
  • two of the three moving members are rotatably mounted as wings, in turn, the ball rod is rotatably mounted respectively.
  • the special feature is that the links are shaped in such a way that all axes of rotation intersect at a central point and thus the thus realized pivot mechanism can be forcibly moved (spherical arrangement).
  • simple swivel joints can be dispensed with wear-consuming and maintenance-consuming link elements.
  • the use of simple hinges makes the swivel easy, inexpensive and maintenance-free
  • the ball bar is therefore guided with the coupling of a four-membered spherical mechanism.
  • all points of the individual limbs move on concentric spherical surfaces.
  • the difference to the universal joint is that the angles between the joint axes in universal joints are 90 °.
  • the angles between the joint axes of the Hitch not necessarily 90 ° and preferably deviate from 90 degrees.
  • the movement of the ball rod can be adapted to the respective space restrictions of the motor vehicle.
  • the use of simple hinges in combination with the Achslage and -orientation allows a cost-effective production of the device which is nevertheless able to realize a very complex movement of the ball rod.
  • only one of the connecting members is driven by a motor or manually.
  • the drive of one of the two coupled to the frame member connecting members due to the fixed hinge axis.
  • the movement of the ball bar and the movement of the other two links are dependent on the movement of the driven link.
  • the use of a single drive allows a cost savings and a simplification of the device with respect to pivotable towbars with two drives.
  • the drive of the connecting member can additionally be used for the actuation of the locking device.
  • a Maltese cross gear can be used.
  • the Maltese cross gear is characterized in that the drive shaft, which is driven either by motor or manually, has a certain center distance to the axis of rotation of the driven link.
  • a bolt arranged on the drive shaft is introduced during the rotational movement of the drive shaft into a groove of the driven connecting member such that the driving motor shaft movement generates a pivoting of the driven connecting member.
  • the drive of the connecting member can additionally be used for the actuation of the locking device.
  • An additional cost, in the form of a second drive for locking, or an additional operating effort, with manual pivoting of the hitch from the rest position to the use position which requires a complicated sequence of manipulations of the operator is thus prevented.
  • further stress on the installation space in the form of an additional drive unit is avoided.
  • a hitch which is characterized in that either one of the two connecting members or the ball bar can be manually pivoted, wherein the operation of the locking device can also be done manually. Due to the spherical arrangement a continuous movement of the manually moving member is enabled after unlocking, which benefits the handling of the device by an operator.
  • a hitch which has a central spherical element in the common central intersection of the pivot axes of the spherical mechanism.
  • the central ball element is material or positively connected to the ball bar or with the central connecting member and can be held in shell elements which are fastened to the frame member. In rest position and position of use, this central element serves as a central holder. During the movement between both end positions, the central element is co-rotated.
  • the operating forces are relatively large, especially during the use phase of the hitch.
  • the central element allows a direct application of force from the ball bar in the frame and at the same time reduces the forces absorbed by the links.
  • both the links and its pivot bearing can be made smaller or lighter, which in turn means a positive impact on the necessary space.
  • the locking of the ball rod in the rest position and position of use can be made very stiff by creating actuators form-fitting connection between the frame and the central element.
  • the links and their hinges can be made particularly small or light because the operating forces are introduced on the ball rod directly into the frame.
  • the positive connection between the frame and the central element thus allows a reduction of the space and the use of inexpensive swivel joints.
  • the actuators and the locking elements arranged therefor can be driven both rotating and sliding.
  • a particularly advantageous positioning of the Betreliistsorga ⁇ e the locking device coincides with the position of the pivot axes of the connection points of the frame with the connecting members.
  • the simple hinges are made in this case of the combination of hollow shafts and bushings. This positioning of the actuators allows a very compact design of the hitch and the locking device.
  • the actuating forces of the locking device can preferably be kept low by means of tapered, displaceable locking elements in comparison to the holding forces of the actuators.
  • the movement of the locking elements causes a penetration of the actuators in their locking position.
  • a particularly advantageous embodiment of the locking element in which the locking element has a backdrop in which the end of the Actuator is held, allows a positive contact of the locking element with the actuator. Any movement of the locking element leads to a movement of the actuator which can be dispensed with force-introducing elements such as mechanical springs.
  • the individual belonging to the actuators of the locking device locking elements can be connected in one embodiment via a ring segment or via traction means (chain, timing belt, cable or belt), so that the locking elements can be actuated simultaneously.
  • all locking elements can be combined to form a ring segment.
  • the Ri ⁇ gsegme ⁇ t is arranged around the central point.
  • the inner race of the ring segment has no constant diameter. Rather, the distance to the central point is characterized by a constantly changing radius.
  • a rotation of the ring segment about the central point causes a change in the radial distance between the ring segment and the central ball element in the region of the actuators. The actuators are moved during the rotation of the circular segment radially in the direction of the central point for the realization of the positive or non-positive contact and the locking or unlocking of the hitch.
  • the locking elements can be connected to each other by traction means such as cable, chain strap or belt.
  • a single drive is sufficient for the pivoting of the ball bar and the subsequent locking.
  • a single drive is sufficient for the pivoting of the ball bar and the subsequent locking.
  • One possibility for realizing this embodiment variant is the Maltese transmission described above.
  • a further embodiment variant has a toothing on the towing device and the locking device on the first then comes into engagement when the lock has been lifted and a pivoting may take place.
  • the use of a single drive reduces the cost, space and complexity of the entire device.
  • Figure 1 a hitch in the use position
  • FIG. 1 the items crank (1), coupling (2) and rocker (3)
  • Figure 4 a hitch in the rest position
  • FIG 6 the items Maltese drive member (20), Malteserabtriebsglied (24)
  • Figure 9 a sectional view of the bearing points of the connecting members with
  • FIG. 10 partial circular locking elements
  • Figure 12 a hitch in the operating position
  • Figure 13 a hitch without frame member
  • FIG. 14 the individual parts actuating element (42) and bearing bush (43)
  • Figure 15 a hitch including locking device
  • Figure 16 a side view of the hitch in the position of use
  • FIG. 17 a side view of the towing device in the movement region 1
  • FIG. 18 is a side view of the hitch in the range of motion 2
  • Figure 19 a side view hitch in the rest position
  • FIG 1 shows an embodiment of a hitch according to the invention in the position of use.
  • the towing device comprises the connecting links crank (1) and rocker (3) which connect the ball rod (6) pivotally connected to components of the frame (4).
  • the frame components (4 and 5) are made with the help of others Frame components, which are not shown here for reasons of clarity, firmly connected to the body of the motor vehicle.
  • the ball rod (6) comprises a standardized coupling ball (7) and is material or form-fitting with another connecting member, the coupling (2).
  • connection points of the connecting links crank (1) and rocker (3) with the frame member (4) and the coupling (2) are designed as simple pivot bearing and constructed of bearing pin (8) and bearing bushes (9).
  • the bearing pins (8) of the connection points between coupling (2) and connecting links crank (1) and rocker (3) are in a central element (10), fixed in the form of a sphere.
  • the ball element (10) is mounted in spherical shells (11). In the operating position, forces introduced on the coupling ball (7) can be introduced directly into the frame components (4) and the body of the motor vehicle. During the movement phase, the ball element (10) is co-rotated.
  • Figure 2 shows the components crank (1), coupling (2) and rocker (3).
  • the angles between the bore axes are all smaller than 90 ° in the embodiment.
  • a change in the angle allows adaptation of the movement of the ball rod to the space restrictions of the motor vehicle.
  • Figure 3 shows an embodiment of a hitch according to the invention without central element in the position of use.
  • the operating forces are introduced via the connecting links crank (1), coupling (2) and rocker (3) in the frame members (4) and the body of the motor vehicle.
  • Figure 4 shows an embodiment of a hitch according to the invention in the rest position.
  • the ball rod (6) and the coupling ball (7) are located almost in the vehicle vertical plane (13) transversely to the vehicle longitudinal axis (12).
  • the hatched area (14) provides space for another bearing shell.
  • FIG. 5 shows an exemplary embodiment of a towing device according to the invention with a third bearing point (15) of the central element.
  • the figure shows the position at which the Geneva drive member (20) and the Geneva drive member (24) are mounted at an axial distance.
  • FIG. 6 shows a Maltese cross gear which is used for locking and pivoting the hitch.
  • the Maltese drive member (20) is characterized by three at the same distance from the central axis (21) arranged bolt (22) and a concentric to the central axis (21) arranged, partially cylindrical locking element (23).
  • the Maltese drive member is connected either directly to the motor or the manually driven drive shaft or to the output member of an intermediate transmission.
  • the Maltese output member (24) is characterized by three radially arranged grooves (25) and a matching to the blocking element (23) of the Maltese drive member (20) arranged partially cylindrical recess (26) in the end face of the Malteseer drive member (27).
  • the Geneva drive member (24) is directly connected to the driven link (1) of the hitch.
  • FIG. 7A shows both Maltese links engaged.
  • the blocking element (23) of the Geneva drive member (20) engages in this situation in the partially cylindrical recess (26) of the Maltese output member (24). None of the pins (22) of the Geneva drive member (20) at this time is engaged with the grooves (25) in the Geneva pickup member (24).
  • FIG. 7B shows the Geneva transmission with a Geneva drive member (20) rotated at an angle relative to the starting position (FIG. 7A). In this situation, the pin (22) of the Geneva drive member (20) enters the groove (25) of the Geneva drive member. At the same time, the locking member (23) of the Geneva drive member (20) loses contact with the partially cylindrical recess (26) of the Geneva drive member (24). The Maltese power takeoff has not turned further in this situation.
  • FIG 7C shows the situation in which the Maltese output member has rotated by an angle.
  • the second pin (22) of the Geneva drive member (20) enters a groove (25) of the Geneva drive member (24).
  • the first pin (22) of the Geneva drive member (20) loses contact with the first groove of the Geneva drive member (24).
  • the Geneva drive member (24) has been pivoted at an angle in the opposite direction to the Geneva drive member (20).
  • FIG. 7D shows the Geneva transmission in which the hitch is in the rest position.
  • the last pin (22) of the Geneva drive member (20) is retracted in the third groove (25) of the Geneva drive member (24).
  • the locking element (23) after further rotation of the Maltese drive member (20) with the teilzylind-cylindrical recess (26) in the Maltese output member (24) come into engagement.
  • FIG. 8 shows the additional bearing point of the ball element (10) in section. It is like the other bearings constructed of a shell element (11), which is pressed by means of a bolt (8) on the spherical central element (10), to the bolt (8) with an external thread relative to the frame member (4) with a Internal thread axially adjustable.
  • the bolt (8) is made hollow.
  • another pin (51) is positioned, which is introduced after pivoting of the hitch in the recess (52) of the central element (10) and thus prevents pivoting of the hitch about all axes.
  • a complete prevention of pivoting of the hitch requires either the use of the Maltese cross transmission described above or another actuator (51).
  • Figure 9 shows the possibilities for positioning an additional actuator. These offer themselves at the connection points of the connecting links, crank (1) and rocker (3) with the frame components (4).
  • the bearing pins (8) are hollow and serve to receive an actuating element (51).
  • FIG. 10A shows a particularly advantageous locking device.
  • the central element (10) is surrounded by a plurality of actuators (51).
  • a locking element (56) in the form of a ring segment is in direct contact with the actuators (51).
  • the rotation of the locking element (56) causes a displacement of the actuators (51) in the direction of the central element (10) due to the bulges (57) of the tread of the locking member (56).
  • FIG. 10B shows the construction shown in a circle (FIG. 9A) in detail.
  • the leadership of the actuators is taken from the frame member (4). After the rotation of the locking member (56) and the locking of the central element (10) there is a positive connection of the central element (10) with the frame member (4).
  • FIG. 10C shows the locking device (FIG. 9B) in the locked state. After the rotation of the locking element (56) and the locking of the central element (10) there is a positive connection of the central element (10) with the frame member (59).
  • FIG. 11A shows a further advantageous possibility of actuating the locking device.
  • a curved adjusting element wedge-shaped locking elements (56) are used individually to the actuators (51), which are displaced relative to the frame member (4) and move the actuators (51) in the direction of the central element (10).
  • FIG. 11B shows the second locking device in the locked state.
  • the actuators (55) wedge-shaped locking elements 56 linearly.
  • the displacement of the locking elements (56) causes a positive locking of the hitch.
  • Figure 12 shows a further particularly advantageous embodiment of a hitch according to the invention, in which a very strict division of tasks with respect to pivoting of the hitch and supporting the operating forces in use and rest position is achieved.
  • the towing device comprises the connecting links crank (1) and rocker (3), which connect the ball rod (6) pivotally connected to a component of the frame (4).
  • the frame member (4) is not closed on the side facing away in Figure 12 and thus allows the pivoting of the ball rod (6) from the use in the rest position.
  • the frame member (4) is firmly connected to the body of the motor vehicle.
  • the ball rod (6) is integrally connected at one end with a standard coupling ball (7) and at the other end with a central element (10) in the form of a ball.
  • the connection points of the connecting links crank (1) and rocker (3) with the frame member (4) and the central element (10) are designed as a simple pivot bearing.
  • the pivot bearings comprise a bolt (8) and a sliding bearing (9) mounted in the connecting links crank (1) and rocker (3).
  • FIG. 13 shows the towing device without frame component (4).
  • the embodiment of the hitch of the type described includes three shell elements (11) for supporting the central element (10). However, the number of shell elements (11) is free, unless the central element can not be pushed out of storage due to the operating forces.
  • Figure 14 shows an actuator (51) and the associated bearing bush (43).
  • the actuator has a frusto-conical shape at one end. This shape also has the bore (41) in the central element (10).
  • FIG. 15 shows the embodiment of the hitch invention including a locking device.
  • the locking device includes actuators (51) which are connected to a drive member (45).
  • the actuators (51) are also movably mounted in the frame member (8) by means of the bearing bushes (43).
  • the drive member (45) is either driven by a motor or manually and moved in the direction of the central element (10).
  • the transmission of the pushing movement on the connecting link crank (1) is realized by means of a toothing (47) and (48) of the drive or the connecting link crank (1).
  • the toothing (47) of the connecting link crank (1) is limited to a part of the circumference.
  • the toothing (47) or (48) of both parts is engaged only during pivoting of the ball rod (6) between the use and rest position. Once the use position of the hitch is reached, the meshing engagement is released and the drive member (45) can be moved further be without causing movement of the link crank (1).
  • the actuators (51) are moved so far in the direction of the central element (10) that they penetrate into the bores (41) of the central element (10). Due to manufacturing tolerances, a minimum of three of the four actuators (51) should be able to be positioned relative to the drive member (45). The. relative positioning of the actuators (51) allows the simultaneous engagement of all elements in the associated bores (41) in the central element (10).
  • FIG. 16 shows the side view of the hitch according to the invention in the position of use.
  • the ball bar (6) and coupling ball (7) protrude below the rear bumper (60) of the motor vehicle. All other components are not visible by an observer behind the motor vehicle.
  • the adjustment movement is realized by a pure rotational movement of the rocker (3) and can be divided into three movement areas which merge seamlessly into each other.
  • Figure 17 shows the side view of the hitch according to the invention in a pivoted state.
  • the first movement range starting from the use position of FIG. 14, is characterized in that the coupling ball (7) is pivoted downwards from the standardized operating height. Because all points of all moving parts during the pivoting of the hitch describe tracks lying on concentric spherical surfaces, the coupling ball moves not only down but also in the direction of the vehicle rear and the vehicle side. The last two movements are relatively small, especially at the beginning of the pivoting process.
  • FIG. 17 shows the side view of the towing device according to the invention in a further pivoted state.
  • the coupling ball (7) is moved so that it is located under the rear bumper (60) of the motor vehicle.
  • Figure 18 shows the side view of the hitch invention after the pivotal movement has been completed and the hitch is in the rest position.
  • the coupling ball (7) is moved above all in such a way upward and in the lateral direction that it is located in this position in the cavity behind the rear bumper of the motor vehicle.
  • This rest position is very advantageous because it does not affect the depth of the trunk of the motor vehicle.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anhängevorrichtung für Kraftfahrzeuge, die über ein Rahmenbauteil fahrzeugfest angeordnet ist und eine Kugelstange (6) aufweist, die von einer Gebrauchs- in eine Ruhestellung und umgekehrt schwenkbar ist, bei der die Kugelstange (6) um einen zentralen Punkt (37) und um eine durch den zentralen Punkt (37) verlaufende nicht raumfeste Achse verschwenkbar ist.

Description

Anhängevorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Anhängevorrichtung für Kraftfahrzeuge, die über ein Rahmenbauteil fahrzeugfest angeordnet ist und eine Kugelstange aufweist die von einer Gebrauchs- in eine Ruhestellung und umgekehrt schwenkbar ist.
Es handelt sich hierbei insbesondere um eine Vorrichtung zum Absenken und Schwenken einer Anhängerkupplung für Kraftfahrzeuge, bei der eine mit einer genormten Kupplungskugel versehene Kugelstange aus einer von außerhalb des Fahrzeuges nicht sichtbaren Ruhestellung in eine zum Befestigen eines Anhängers geeignete Betriebsstellung motorisch oder manuell angetrieben bewegbar ist. Die genannte Kugelstange kann gleichbedeutend auch als Kupplungsarm bezeichnet werden.
Eine Anhängerkupplung oder eine Anhängevorrichtung ist eine notwendige Vorrichtung, mit der ein Kraftfahrzeug ausgestattet sein muss, um einen Anhänger ziehen zu können. Kernbauteil der Anhängevorrichtungen ist eine mit einer genormten Kupplungskugel versehene Kugelstange. Am Anhänger befindet sich als Gegenstück dazu eine Kugelpfanne. Sind Kugel und Kugelpfanne zusammengekoppelt, so ist die Kugelpfanne auf der Kugel drehbar gelagert. Dadurch kann der Anhänger dem Zugfahrzeug gelenkig folgen. Die Anhängerkupplung dient auch als Basis für andere Transportvorrichtungen, wie z. B. Fahrradträger.
Zurzeit auf dem Markt erhältliche Anhängevorrichtungen werden aufgeteilt in folgende Kategorien.
Die erste Kategorie der starren Anhängevorrichtungen wird dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelstange mit genormter Kugel form- oder stoffschlüssig mit einem Rahmen verbunden ist, der an der Karosserie des Kraftfahrzeugs montiert ist. Die Verbindungen eignen sich nicht oder nur bedingt zur schnellen Demontage der Anhängevorrichtung.
Des Weiteren gibt es für Kraftfahrzeuge eine zweite Kategorie Anhängevorrichtungen mit abnehmbarer Kugelstange. Aspekte funktioneller oder ästhetischer Natur verlangen die Abnehmbarkeit der Kugelstange. Beispielsweise dürfen amtliche Kennzeichen nicht durch die Anhängevorrichtuπg verdeckt werden. Tief am Kraftfahrzeugheck angeordnete amtliche Kennzeichen können durch Abnehmen der Kugelstange unverdeckt bleiben. Die Wiederherstellung der beeinträchtigten Formschönheit des Fahrzeughecks aufgrund der herausragenden Kugelstange können auch durch dessen Abnahme erreicht werden. Die Demontage der Kugelstange sowie Verwahrung der Kugelstange im Nichtgebrauchszustand der Anhängevorrichtung und die Verwahrung des Montagewerkzeuges müssen zusätzlich in Kauf genommen werden.
Die dritte Kategorie der Anhängevorrichtungen wird durch eine bewegliche Kugelstange gekennzeichnet. Diese Kategorie Anhängevorrichtungen erlaubt die Bewegung der Kugelstange zwischen einer relativ zum Kraftfahrzeug nach hinten gerichteter zum Befestigen eines Anhängers geeignete Gebrauchsstellung und einer von außerhalb des Fahrzeuges nicht sichtbaren Ruhestellung und verlangt keine Demontage einzelner Bauteile. Die Kugelstange wird entweder manuell oder motorisch zwischen Gebrauchsstellung und Ruhestellung bewegt und aus Sicherheitsgründen in beiden Endstellungen arretiert. Die Arretierung ist form- oder kraftschlüssiger Natur wobei die Formschlüssige die bevorzugte weil sicherere Variante ist.
Es sind verschiedene Ausführungsformen solcher manuell oder motorisch angetriebene Anhängerkupplungen bekannt, z.B. DE 198 26 618, DE 199 44 0264 und DE 100 04 523, bei denen eine senkrecht stehende Kugelstange zunächst axial so nach unten bewegt wird, dass die Kugel der Kugelstange unterhalb des Stoßfängers liegt. Danach wird die Kugelstange um ca. 90° um die Hochachse gedreht und anschließend wieder angehoben, bis die Kugelstange in der Betriebsstellung befindet. Mit dieser Ausführungsvariante sind Nachteile im Bezug auf den zur Verfügung stehenden Bauraum verbunden. Zum Beispiel reicht die Bodenfreiheit abhängig vom Fahrzeugtyp nicht aus und bedingt die senkrecht angeordnete Kugelstange einen hohen Bauraum, der mit dem Wunsch einer niedrig liegenden Kofferraumkante moderner Kraftfahrzeugen nicht vereinbart werden kann.
Im Bezug auf die Wirtschaftlichkeit sind die hohen Kosten und die aufwendige Konstruktion für zwei motorische Antriebe und eine komplizierte Steuerung der Antriebe als Nachteile dieser Ausführungsvariante zu berücksichtigen. Zudem erfordern die hohen Betriebskräfte bei Gewährleistung einer ausreichenden Sicherheit passgenaue Führungen über relativ große Strecken und die Verwendung hochwertiger Materialien. Ein Verzicht auf motorische Antriebe erfordert ein mehrfaches Umgreifen während des Verfahrens der Kugelstange und Beeinträchtigt somit den Komfort und Bedienfreundlichkeit.
Eine weitere Ausführungsvariante enthält eine Kugelstange, die an einem fahrzeugfesten Drehlager angeordnet ist und motorisch aus einer unterhalb des Fahrzeugbodens befindlichen Ruhestellung in die Betriebsstellung geschwenkt wird (z.B. DE 196 54 867, DE 196 12 959 oder WO 98/57 813). Diese Ausführungsvariante zeigt Nachteile im Bezug auf den zur Verfügung stehenden Bauraum. Die Bodenfreiheit reicht abhängig vom Fahrzeugtyp nicht aus und die in der Ruhestellung unter dem Fahrzeugboden angeordnete Kugelstange kann nicht mit einem tief liegenden Kofferraumboden vereinbart werden.
Aus DE 100 23 640 und DE 101 04 185 ist weiterhin eine Ausführungsvariante bekannt, bei der die Kugelstange schwenkbar mit einem Lagerblock verbunden ist. Wobei der Lagerblock selbst um eine in Fahrzeugrichtung angeordnete Achse schwenken kann, wodurch eine senkende und danach schwenkende Bewegung erzeugt wird. Nachteile dieser Ausführungsvariante sind die Verwendung zwei motorischer Antriebe die mit Hilfe einer komplizierten Steuerung die Bewegungsschritte Senken, Drehen und Heben realisieren.
Eine sehr kostengünstige Ausführungsvariante wird in EP 1 586471 , EP 1 586470 und EP 1 584499 beschrieben. Hierbei ist eine Kugelstange fest mit einem Drehachsglied verbunden. Das Drehachsglied wird im Gehäuse linear verschoben. Die Drehung der Kugelstange in Richtung der Fahrzeuglängsachse erfolgt formschlüssig, z.B. durch einen exzentrisch gelagerten Bolzen, der bedingt durch eine Kulisse die Kugelstange in den Betriebszustand befördert. Nachteile dieser Lösungsvariante sind die fehlende Möglichkeit einer ausreichenden Absenkung der Kugelstange bei Kraftfahrzeugen mit niedriger Bodenfreiheit und das Erreichen einer ausreichenden Höhe der Kupplungskugel.
Aus DE 101 04 185 ist eine motorisch angetriebene schwenkbare Anhängerkupplung bekannt, bei der die Kugelstange ebenfalls um ihre Hochachse gedreht wird und beim Verschwenken eine Hoch-Tief-Bewegung ausführt, die mit Hilfe von Kurven- bzw. Kulissenelemente erzeugt wird.
Schließlich ist eine Ausführungsvariante EP 1 533 149 bekannt, in der eine Kugelstange in einem Taumellager schwenkbar gelagert ist. Zusätzlich bietet dieses Lager die Möglichkeit einer axialen Verschiebung, mit der die Verriegelung des Mechanismus aufgehoben werden kann. Zudem wird die Kugelstange mit Hilfe einer in diesem Teil enthaltenen Kulisse und darin eingreifenden Folgemittel geführt. Nachteilig an dieser Ausführungsvariante ist die sehr komplexe Konstruktion des Taumellagers.
Es sind aus EP1634730 und WO205/110781 Ausführungsformen bekannt, bei denen die Kugelstange an einer Lagerungskugel befestigt ist. Die Lagerungskugel ist ihrerseits mindestens in einer Lagerungsschale geführt. Das so erzeugte Kugelgelenk hätte unerwünschte 3 Freiheitsgrade (Schwenken um drei raumfeste Achsen). Insofern sind zwischen der Lagerungskugel und der Lagerungsschale Elemente (Kugeln oder Bolzen) angebracht, die in zugehörigen Kulissen eingreifen und damit die Kugelstange derart führen, dass die gewünschte bzw. erforderliche Dreh-Schwenk-Bewegung erzeugt wird. Hier wurde ein sphärisches Kurvengetriebe realisiert. Für die geeignete Erfüllung der gewünschten Bewegungsaufgabe der Kugelstange, ist es erforderlich, dass die Kontaktflächen vor allem zwischen Lagerungskugel und den zugehörigen Lagerungsschalen aber auch die in den Kulissen eingreifenden Elemente stets ausreichend gut geschmiert sind. Unterhalb des Fahrzeuges besteht erhöhte Verschmutzungsgefahr. Damit kein Schmutz in die Gelenke eintritt und das Schmiermedium in den Gelenken nicht ausgewaschen wird, ist eine aufwendige Abdichtung gegen Umwelteinflüsse und Schmutz erforderlich. Die erforderlichen Schmiereigenschaften sind bei Wartungen zu prüfen. Insofern sind die hier beschriebenen Ausführungsformen sehr wartungsintensiv. Ein Festsetzen der Lagerungskugel mit den Lagerschalen zur Arretierung erscheint wegen der benötigten Schmierung nicht geeignet.
Die meisten genannten Ausführungsformen verwenden zum Verschwenken Kulissen oder schiebende Elemente, die stets ausreichend geschmiert sein müssen. Sie müssen deshalb stets hervorragend abgedichtet sein und gewartet werden. Die geeignete Abdichtung erhöht die Herstellkosten, die erforderliche Wartung erhöht die Betriebskosten.
Aufgabenstellung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anhängevorrichtung mit beweglicher Kugelstange zu schaffen, die einen möglichst kleinen Bauraum beansprucht, die bevorzugt einen einzigen Antrieb für die Verstellung der Kugelstange zwischen beiden Endlagen sowie die Betätigung der Arretiervorrichtung benötigt, die möglichst wenige Bauteile enthält, die auch kostengünstig herzustellen ist, die keine aufwendigen Abdichtelemente benötigt und deren Schwenkelemente keiner Wartung bedürfen und somit minimale
Betriebskosten anfallen. Bei der Anhängevorrichtung der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst,, dass die Kugelstange um einen zentralen Punkt und um eine durch den zentralen Punkt verlaufende nicht raumfeste Achse verschwenkbar ist.
Dabei können in einer bevorzugten Weiterbildung am Rahmenbauteil ein erstes und ein zweites Verbindungsglied drehbar gelagert sein und die Kugelstange über ein drittes Verbindungsglied mit dem ersten und dem zweiten Verbindungsglied drehbar verbunden sein, wobei sich die Drehachsen aller Verbindungsglieder in einem zentralen Punkt schneiden.
So können hier die Schwenkelemente nur drei bewegte Glieder und ein gestellfestes Rahmenbauteil umfassen. Das Rahmenbauteil ist fest mit der Karosserie des Kraftfahrzeugs verbunden. In ihm sind zwei der drei bewegten Glieder als Schwingen drehbar gelagert, an ihnen wiederum ist die Kugelstange jeweils drehbar angebracht ist. Das besondere ist, dass die Glieder derart geformt sind, dass sich alle Drehachsen in einem zentralen Punkt schneiden und damit der so realisierte Schwenkmechanismus zwangläufig bewegt werden kann (sphärische Anordnung). Durch die Verwendung einfacher Drehgelenke kann auf verschleißreiche und wartungsaufwendige Kulissenelemente verzichtet werden. Die Verwendung einfacher Drehgelenke macht die Schwenkeinrichtung einfach, preisgünstig und wartungsfrei
Durch die sphärische Anordnung ist der Mechanismus sehr einfach skalierbar und an die jeweiligen Platzverhältnisse anpassbar.
Die Kugelstange wird demnach mit der Koppel eines viergliedrigen sphärischen Mechanismus geführt. Wie bei einem Kardangelenk bewegen sich alle Punkte der einzelnen Glieder auf konzentrischen Kugeloberflächen. Der Unterschied zum Kardangelenk besteht darin, dass die Winkel zwischen den Gelenkachsen bei Kardangelenken 90° betragen. Die Winkel zwischen den Gelenkachsen der Anhängevorrichtung betragen nicht notwendigerweise 90° und weichen bevorzugt von 90 Grad ab.
Durch unterschiedliche Winkel zwischen den Gelenkachsen kann die Bewegung der Kugelstange den jeweiligen Bauraumrestriktionen des Kraftfahrzeugs angepasst werden. Die Verwendung einfacher Drehgelenke in Kombination mit der Achslage und -Orientierung erlaubt eine kostengünstige Herstellung der Vorrichtung die trotzdem in der Lage ist, eine äußerst komplexe Bewegung der Kugelstange zu realisieren.
Bevorzugt wird nur eines der Verbindungsglieder motorisch oder manuell angetrieben. Besonders vorteilhaft ist der Antrieb eines der beiden mit dem Rahmenbauteil gekoppelten Verbindungsglieder aufgrund der ortsfesten Drehgelenkachse. Die Bewegung der Kugelstange sowie die Bewegung der beiden anderen Verbindungsglieder sind abhängig von der Bewegung des angetriebenen Verbindungsgliedes. Der Einsatz eines einzigen Antriebes ermöglicht eine Kosteneinsparung sowie eine Vereinfachung der Vorrichtung gegenüber schwenkbaren Anhängevorrichtungen mit zwei Antrieben.
Des Weiteren kann der Antrieb des Verbindungsgliedes zusätzlich für die Betätigung der Arretiervorrichtung verwendet werden. Im Falle einer Blockierung des angetriebenen Gliedes kann ein Malteserkreuzgetriebe eingesetzt werden. Das Malteserkreuzgetriebe kennzeichnet sich dadurch, dass die Antriebswelle, die entweder motorisch oder manuell angetrieben wird, einen bestimmten Achsabstand zur Drehachse des angetriebenen Verbindungsgliedes aufweist.
Es kann vorgesehen sein, dass ein an der Antriebswelle angeordneter Bolzen während der Drehbewegung der Antriebswelle derart in eine Nut des angetriebenen Verbindungsgliedes eingeführt wird, dass die antreibende Motorwellenbewegung ein Verschwenken des angetriebenen Verbindungsliedes erzeugt. Beim Austritt des Bolzens aus der Nut werden Verriegelungselemente der Antriebswelle und des angetriebenen Verbindungsglied derart in einander eingeführt, dass ein weiteres Verschwenken des angetriebenen Verbindungsgliedes verhindert wird.
Der Antrieb des Verbindungsgliedes kann zusätzlich für die Betätigung der Arretiervorrichtung eingesetzt werden. Einen zusätzlichen Kostenaufwand, in Form eines zweiten Antriebes für die Arretierung, bzw. einen zusätzlichen Bedienaufwand, bei manuellem Verschwenken der Anhängevorrichtung von der Ruhestellung in die Gebrauchsstellung die eine komplizierte Abfolge von Handgriffen der Bedienperson verlangt, wird somit verhindert. Zudem wird eine weitere Beanspruchung des Bauraums in Form einer zusätzlichen Antriebseinheit vermieden.
Besonders vorteilhaft hinsichtlich des beanspruchten Bauraums ist eine Anhängevorrichtung die sich dadurch kennzeichnet, dass entweder eines der beiden Verbindungsglieder oder die Kugelstange manuell verschwenkt werden kann, wobei auch die Betätigung der Arretiervorrichtung ebenfalls manuell erfolgen kann. Aufgrund der sphärischen Anordnung wird nach dem Entriegeln eine stetige Bewegung des manuell bewegten Gliedes ermöglicht, was der Handhabung der Vorrichtung durch eine Bedienperson zugute kommt.
Besonders vorteilhaft hinsichtlich der Kraftübertragung ist eine Anhängevorrichtung die im gemeinsamen zentralen Schnittpunkt der Drehgelenkachsen des sphärischen Mechanismus ein zentrales kugelförmiges Element aufweist. Das zentrale Kugelelement ist mit der Kugelstange bzw. mit dem mittleren Verbindungsglied stoff- oder formschlüssig verbunden und kann in Schalenelemente gehalten werden, die am Rahmenbauteil befestigt werden. In Ruhestellung und Gebrauchsstellung dient dieses zentrale Element als zentrale Halterung. Bei der Bewegung zwischen beiden Endlagen wird das zentrale Element mitrotiert.
Die Betriebskräfte sind vor allem während der Gebrauchsphase der Anhängevorrichtung relativ groß. Das zentrale Element erlaubt eine direkte Krafteinleitung von der Kugelstange in das Gestell und verringert zugleich die Kräfte die von den Verbindungsgliedern aufgenommen werden. Durch den Einsatz des zentralen Elementes können sowohl die Verbindungsglieder als auch dessen Drehlager kleiner bzw. leichter ausgeführt werden, was wiederum eine positive Auswirkung auf den notwendigen Bauraum bedeutet.
Die Arretierung der Kugelstange in Ruhestellung und Gebrauchsstellung kann besonders steif ausgeführt werden, indem Betätigungsorgane eine formschlüssige Verbindung zwischen Rahmen und Zentralelement schaffen. Die Verbindungsglieder und deren Drehgelenke können besonders klein bzw. leicht ausgeführt werden weil die Betriebskräfte auf der Kugelstange auf direktem Wege in den Rahmen eingeleitet werden. Die formschlüssige Verbindung zwischen Rahmen und Zentralelement erlaubt somit eine Reduzierung des Bauraums sowie den Einsatz von kostengünstigen Drehgelenken. Die Betätigungsorgane und die dazu angeordneten Verriegelungselemente können sowohl drehend als auch schiebend angetrieben werden.
Besonders vorteilhaft ist die Gestaltung der beschriebenen formschlüssigen Betätigungsorgane in Form eines Bolzens. Die Fertigung solcher Betätigungsorgane ist besonders kostengünstig.
Eine besonders vorteilhafte Positionierung der Betätigungsorgaπe der Arretiervorrichtung fällt zusammen mit der Position der Drehgelenkachsen der Verbindungsstellen des Rahmens mit den Verbindungsgliedern. Die einfachen Drehgelenke werden in diesem Fall aus der Kombination von Hohlwellen und Lagerbuchsen ausgeführt. Diese Positionierung der Betätigungsorgane erlaubt einen sehr kompakten Aufbau der Anhängevorrichtung sowie der Arretiervorrichtung.
Die Betätigungskräfte der Arretiervorrichtung können bevorzugt mit Hilfe konisch zulaufender, verschiebbarer Verriegelungselemente im Vergleich zu den Haltekräften der Betätigungsorgane gering gehalten werden. Die Bewegung der Verriegelungselemente verursacht ein Vordringen der Betätigungsorgane in ihre Arretierstellung. Eine besonders vorteilhafte Ausführung des Verriegelungselementes bei der das Verriegelungselement eine Kulisse aufweist in der das Ende des Betätigungsorgans gehalten wird, erlaubt einen formschlüssigen Kontakt des Verriegelungselementes mit dem Betätigungsorgan. Jede Bewegung des Verriegelungselementes führt zu einer Bewegung des Betätigungsorgans wobei auf krafteinbringende Elemente wie zum Beispiel mechanische Federn verzichtet werden kann.
Die einzelnen zu den Betätigungsorganen der Verriegelungsvorrichtung gehörenden Verriegelungselemente können in einer Ausführung über ein Ringsegment bzw. über Zugmittel (Kette, Zahnriemen, Kabel oder Riemen) verbunden werden, so dass die Verriegelungselemente gleichzeitig betätigt werden können.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung können alle Verriegelungselemente zu einem Ringsegment zusammengefasst werden. Das Riπgsegmeπt ist um den zentralen Punkt angeordnet. Die innere Lauffläche des Ringsegmentes besitzt keinen konstanten Durchmesser. Vielmehr ist der Abstand zum zentralen Punkt durch einen sich stetig ändernden Radius gekennzeichnet. Ein Verdrehen des Ringsegmentes um den zentralen Punkt bewirkt eine Änderung des radialen Abstandes zwischen Ringsegment und zentrales Kugelelement im Bereich der Betätigungsorgane. Die Betätigungsorgane werden bei der Verdrehung des Kreissegmentes radial in Richtung des zentralen Punktes bewegt zur Realisierung des form- oder kraftschlüssigen Kontaktes und der Verriegelung bzw. Entriegelung der Anhängevorrichtung.
In einer besonders kostengünstigen Ausführungsvariante können die Verriegelungselemente durch Zugmittel wie zum Beispiel Kabel, Ketten Band oder Riemen miteinander verbunden werden.
Besonders vorteilhaft ist die Ausführungsvariante bei der ein einziger Antrieb ausreicht für das Verschwenken der Kugelstange und die anschließende Verriegelung. Eine Möglichkeit zur Realisierung dieser Ausführungsvariante stellt das vorhin beschriebene Maltesergetriebe dar. Eine weitere Ausführungsvariante weist eine Verzahnung an der Anhängevorrichtung und der Arretiervorrichtung auf die erst dann in Eingriff kommt wenn die Verriegelung aufgehoben worden ist und ein Verschwenken stattfinden darf. Die Verwendung eines einzigen Antriebes reduziert den Kostenaufwand, den Bauraum und die Komplexität der gesamten Vorrichtung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den nachfolgenden Figuren dargestellt, Es zeigen:
Figur 1: eine Anhängevorrichtung in Gebrauchsstellung
Figur 2: die Einzelteile Kurbel (1), Koppel (2) und Schwinge (3)
Figur 3: eine Anhängevorrichtung ohne Zentralelement
Figur 4: eine Anhängevorrichtung in der Ruhestellung
Figur 5: eine Anhängevorrichtung mit zusätzlicher Lagerstelle
Figur 6: die Einzelteile Malteserantriebsglied (20), Malteserabtriebsglied (24)
Figur 7: die Betriebszustände des Maltesergetriebes
Figur 8: eine Schnittdarstellung der zusätzlichen Lagerstelle
Figur 9: eine Schnittdarstellung der Lagerstellen der Verbindungsglieder mit
Betätigungsglied
Figur 10: Teilkreisförmige Verriegelungselemente
Figur 11 : Keilförmige Verriegelungselemente
Figur 12: eine Anhängevorrichtung in Betriebsstellung
Figur 13: eine Anhängevorrichtung ohne Rahmenbauteil
Figur 14: die Einzelteile Betätigungsorgan (42) und Lagerbuchse (43)
Figur 15: eine Anhängevorrichtung inklusiv Arretiervorrichtung
Figur 16: eine Seitenansicht der Anhängevorrichtung in Gebrauchsstellung
Figur 17: eine Seitenansicht der Anhängevorrichtung im Bewegungsbereich 1
Figur 18 eine Seitenansicht der Anhängevorrichtung im Bewegungsbereich 2
Figur 19: eine Seitenansicht Anhängevorrichtung in Ruhestellung
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anhängevorrichtung in der Gebrauchsstellung. Die Anhängevorrichtung umfasst die Verbindungsglieder Kurbel (1) und Schwinge (3) die die Kugelstange (6) schwenkbar mit Bauteilen des Rahmens (4) verbinden. Die Rahmenbauteile (4 und 5) werden mit Hilfe weiterer Rahmenbauteile, die hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt werden, mit der Karosserie des Kraftfahrzeugs fest verbunden. Die Kugelstange (6) umfasst eine genormte Kupplungskugel (7) und ist stoff- oder formschlüssig mit einem weiteren Verbindungsglied, der Koppel (2) verbunden.
Die Verbindungsstellen der Verbindungsglieder Kurbel (1) und Schwinge (3) mit dem Rahmenbauteil (4) und der Koppel (2) sind als einfache Drehlager ausgeführt und aus Lagerbolzen (8) und Lagerbuchsen (9) aufgebaut. Die Lagerbolzen (8) der Verbindungsstellen zwischen Koppel (2) und Verbindungsglieder Kurbel (1) und Schwinge (3) sind in einem Zentralelement (10), in Form einer Kugel, befestigt.
Das Kugelelement (10) wird in Kugelschalen (11) gelagert. In der Betriebsstellung können an der Kupplungskugel (7) eingeführte Kräfte auf direktem Wege in die Rahmenbauteile (4) und der Karosserie des Kraftfahrzeugs eingeleitet werden. Während der Bewegungsphase wird das Kugelelement (10) mitrotiert.
Figur 2 zeigt die Bauteile Kurbel (1), Koppel (2) und Schwinge (3). Die Winkel zwischen den Bohrungsachsen sind im Ausführungsbeispiel alle kleiner als 90°. Eine Änderung der Winkel erlaubt eine Anpassung der Bewegung der Kugelstange an den Bauraumrestriktionen des Kraftfahrzeugs.
Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anhängevorrichtung ohne Zentralelement in der Gebrauchsstellung. Die Betriebskräfte werden über die Verbindungsglieder Kurbel (1), Koppel (2) und Schwinge (3) in die Rahmenbauteile (4) und die Karosserie des Kraftfahrzeugs eingeleitet.
Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anhängevorrichtung in der Ruhestellung. Die Kugelstange (6) und die Kupplungskugel (7) befinden sich nahezu in der Fahrzeughochebene (13) quer zur Fahrzeuglängsachse (12). In der Ruhestellung werden die Massen- und Trägheitskräfte zum Teil mit Hilfe des Zentralelementes (10) und die Lagerschalen (11) in die Rahmenbauteile (4) und die Karosserie des Kraftfahrzeuges geleitet. Der schraffierte Bereich (14) bietet Platz für eine weitere Lagerschale.
Figur 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anhängevorrichtung mit einer dritten Lagerstelle (15) des Zentralelementes. Außerdem zeigt die Figur die Position an der das Malteserantriebsglied (20) und das Malteserabtriebsglied (24) unter einem Achsabstand angebracht sind.
Figur 6 zeigt ein Malteserkreuzgetriebe, das eingesetzt wird zum Verriegeln und Schwenken der Anhängevorrichtung. Das Malteserantriebsglied (20) kennzeichnet sich durch drei im gleichen Abstand zur Mittelachse (21) angeordnete Bolzen (22) und ein konzentrisch zur Mittelachse (21) angeordnetes, teilzylinderförmiges Sperrelement (23). Das Malteserantriebsglied wird entweder direkt mit der motorisch bzw. der manuell angetriebenen Antriebswelle oder mit dem Abtriebsglied eines zwischengeschalteten Getriebes verbunden. Das Malteserabtriebsglied (24) zeichnet sich aus durch drei radial angeordnete Nuten (25) und eine passend zum Sperrelement (23) des Malteserantriebsgliedes (20) angeordnete teilzylinderförmige Aussparung (26) in der Stirnfläche des Malteserabtriebsgliedes (27). Das Malteserabtriebsglied (24) wird direkt mit dem angetriebenen Verbindungsglied (1) der Anhängevorrichtung verbunden.
Figur 7A zeigt beide Malteserglieder im Eingriff. Das Sperrelement (23) des Malteserantriebsgliedes (20) greift in dieser Situation in die teilzylinderförmige Aussparung (26) des Malteserabtriebsgliedes (24). Keiner der Bolzen (22) des Malteserantriebsgliedes (20) ist zu dieser Zeit im Eingriff mit den Nuten (25) im Malteserabgriffsglied (24). Figur 7B zeigt das Maltesergetriebe mit einem um einen Winkel relativ zur Ausgangslage (Figur 7A) gedrehten Malteserantriebsglied (20). In dieser Situation läuft der Bolzen (22) des Malteserantriebsgliedes (20) in der Nut (25) des Malteserabtriebsgliedes ein. Gleichzeitig verliert das Sperrglied (23) des Malteserantriebgliedes (20) den Kontakt mit der teilzylinderförmigen Aussparung (26) des Malteserabtriebsgliedes (24). Das Malteserabtriebsglied hat sich in dieser Situation noch nicht weitergedreht. Figur 7C zeigt die Situation in der sich das Malteserabtriebsglied um einen Winkel verdreht hat. In dieser Situation läuft der zweite Bolzen (22) des Malteserantriebsgliedes (20) in eine Nut (25) des Malteserabtriebsgliedes (24) ein. Gleichzeitig verliert der erste Bolzen (22) des Malteserantriebsgliedes (20) den Kontakt mit der ersten Nut des Malteserabtriebsgliedes (24). Das Malteserabtriebsglied (24) ist um einen Winkel in entgegengesetzter Richtung zum Malteserantriebsglied (20) verschwenkt worden.
Figur 7D zeigt das Maltesergetriebe bei dem sich die Anhängevorrichtung in der Ruhestellung befindet. In dieser Situation ist der letzte Bolzen (22) des Malteserantriebsgliedes (20) in der dritten Nut (25) des Malteserabtriebsglieds (24) eingefahren. Wenn noch größere Antriebswinkel erwünscht sind, kann das Sperrelement (23) nach Weiterdrehen des Malteserantriebsgliedes (20) mit der teilzylind rischen Aussparung (26) im Malteserabtriebsglied (24) zum Eingriff kommen.
Figur 8 zeigt die zusätzliche Lagerstelle des Kugelelementes (10) im Schnitt. Sie ist wie die anderen Lagerstellen aufgebaut aus einem Schalenelement (11), das mit Hilfe eines Bolzens (8) auf das kugelförmige Zentralelement (10) gedrückt wird, dazu ist der Bolzen (8) mit einem Außengewinde relativ zum Rahmenbauteil (4) mit einem Innengewinde axial verstellbar. Zusätzlich ist der Bolzen (8) hohl ausgeführt. In der Bohrung des Bolzens (8) ist ein weiterer Bolzen (51) positioniert, der nach dem Schwenken der Anhängevorrichtung in die Aussparung (52) des Zentralelementes (10) eingeführt wird und somit ein Verschwenken der Anhängevorrichtung um alle Achsen verhindert. Ein vollständiges Verhindern eines Verschwenkens der Anhängevorrichtung erfordert entweder den Einsatz des oben beschriebenen Malteserkreuzgetriebes oder ein weiteres Betätigungsorgan (51).
Figur 9 zeigt die Möglichkeiten zur Positionierung eines zusätzlichen Betätigungsorgans. Diese bieten sich an den Verbindungsstellen der Verbindungsglieder, Kurbel (1) und Schwinge (3) mit den Rahmenbauteilen (4). Hier werden die Lagerbolzen (8) hohl ausgeführt und dienen zur Aufnahme eines Betätigungselementes (51).
Figur 10A zeigt eine besonders vorteilhafte Arretiervorrichtung. Das Zentralelement (10) ist umgeben von mehreren Betätigungsorgane (51). Ein Verriegelungselement (56) in Form eines Ringsegmentes ist im direkten Kontakt mit den Betätigungsorganen (51). Die Verdrehung des Verriegelungselementes (56) bewirkt eine Verschiebung der Betätigungsorgane (51) in Richtung des Zentralelementes (10) aufgrund der Wölbungen (57) der Lauffläche des Verriegelungsgliedes (56).
Figur 10B zeigt den im Kreis (Figur 9A) dargestellten Aufbau im Detail. Die Führung der Betätigungsorgane wird übernommen vom Rahmenbauteil (4). Nach der Verdrehung des Verriegelungsgliedes (56) und der Arretierung des Zentralelementes (10) liegt eine formschlüssige Verbindung des Zentralelements (10) mit dem Rahmenbauteil (4) vor.
Figur 10C zeigt die Verriegelungsvorrichtung (Figur 9B) im verriegelten Zustand. Nach der Verdrehung des Verriegelungselementes (56) und der Arretierung des Zentralelementes (10) liegt eine formschlüssige Verbindung des Zentralelements (10) mit dem Rahmenbauteil (59) vor.
Figur 11A zeigt eine weitere vorteilhafte Betätigungsmöglichkeit der Verriegelungsvorrichtung. Statt eines gewölbten Verstellgliedes werden individuell zu den Betätigungsorganen (51) keilförmige Verriegelungselemente (56) eingesetzt, die relativ zum Rahmenbauteil (4) verschoben werden und die Betätigungsorgane (51) in Richtung des Zentralelementes (10) bewegen.
Figur 11B zeigt die zweite Verriegelungsvorrichtung im verriegelten Zustand. Statt einer Drehung des gewölbten Verstellgliedes werden individuell zu den Betätigungsorganen (55) keilförmige Verriegelungselemente 56 linear verschoben. Die Verschiebung der Verriegelungselemente (56) verursacht eine formschlüssige Arretierung der Anhängevorrichtung. Figur 12 zeigt ein weiteres besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anhängevorrichtung, bei der eine sehr strikte Aufgabenteilung bezüglich Verschwenken der Anhängevorrichtung und Abstützen der Betriebskräfte in Gebrauchs- und Ruhestellung erreicht wird. Die Anhängevorrichtung umfasst die Verbindungsglieder Kurbel (1) und Schwinge (3), die die Kugelstange (6) schwenkbar mit einem Bauteil des Rahmens (4) verbinden. Das Rahmenbauteil (4) ist auf der in Figur 12 abgewandten Seite nicht geschlossen und ermöglicht somit das Verschwenken der Kugelstange (6) von der Gebrauchs- in die Ruhestellung.
Mit Hilfe weiterer Rahmenbauteile die hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt werden, wird das Rahmenbauteil (4) mit der Karosserie des Kraftfahrzeugs fest verbunden. Die Kugelstange (6) ist an einem Ende mit einer genormten Kupplungskugel (7) und am anderen Ende mit einem Zentralelement (10) in Form einer Kugel stoffschlüssig verbunden. Die Verbindungsstellen der Verbindungsglieder Kurbel (1) und Schwinge (3) mit dem Rahmenbauteil (4) und dem Zentralelement (10) sind als einfache Drehlager ausgeführt. Die Drehlager umfassen einen Bolzen (8) und ein in den Verbindungsgliedern Kurbel (1) und Schwinge (3) gefasstes Gleitlager (9).
Weil im Ausführungsbeispiel während der Gebrauchs- und Ruhestellung keine oder relativ kleine Betriebskräfte über die Verbindungselemente Kurbel (1) und Schwinge (3) in das Rahmenbauteil (4) eingeleitet werden, können diese sehr leicht ausgeführt werden. Auch die Auslegung der Drehlager bezüglich Kraftübertragung und Fertigungstoleranzen ist viel weniger strikten Anforderungen unterworfen. Grundsätzlich führt dies zu einer Reduzierung der Fertigungskosten. Die in der Gebrauchs- und Ruhestellung entstehenden Kräfte werden mit Hilfe von Schalenelementen (11) in das Rahmenbauteil (4) geleitet. Die Schalenelemente (11) können form-, stoff- oder kraftschlüssig mit dem Rahmenbauteil (4) verbunden werden. Die Bohrungen 36 in Rahmenbauteil (4) dienen zur Durchführung der Betätigungsorgane (51). Figur 13 zeigt die Anhängevorrichtung ohne Rahmenbauteil (4). Das Ausführungsbeispiel der Anhängevorrichtung der eingangs bezeichneten Art umfasst drei Schalenelemente (11) zur Lagerung des Zentralelementes (10). Die Anzahl der Schalenelemente (11) ist jedoch frei, sofern das Zentralelement nicht aufgrund der Betriebskräfte aus der Lagerung herausgedrückt werden kann.
Im Zentralelement (10) sind weiterhin Bohrungen (41) angebracht die in Gebrauchsstellung kollinear zu den Bohrungen (36) im Rahmenbauteil (4) aus Figur 12 angeordnet sind. Die Fertigungstoleranzen der Bolzen (8) und Gleitbuchsen (9) der Drehlager sind derart ausgelegt, dass die Schalenelemente (11) die Position des zentralen Punktes bestimmen. Das Verschwenken der Anhängevorrichtung zwischen Gebrauchs- und Ruhestellung kann somit nicht zum Verklemmen der Vorrichtung führen.
Figur 14 zeigt ein Betätigungsorgan (51) und die dazugehörige Lagerbuchse (43). Das Betätigungsorgan weist an einem Ende eine kegelstumpfartige Form auf. Diese Form hat auch die Bohrung (41) im Zentralelement (10).
Figur 15 zeigt das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anhängevorrichtung inklusiv einer Arretiervorrichtung. Die Arretiervorrichtung enthält Betätigungsorgane (51) die mit einem Antriebsglied (45) verbunden werden. Die Betätigungsorgane (51) sind zusätzlich im Rahmenbauteil (8) mit Hilfe der Lagerbuchsen (43) beweglich gelagert. Das Antriebsglied (45) wird entweder motorisch oder manuell angetrieben und in Richtung des Zentralelementes (10) verschoben. Die Übertragung der Schubbewegung auf das Verbindungsglied Kurbel (1) wird realisiert mit Hilfe einer Verzahnung (47) und (48) des Antriebs- bzw. des Verbindungsgliedes Kurbel (1).
Die Verzahnung (47) des Verbindungsgliedes Kurbel (1) ist auf einen Teil des Umfangs beschränkt. Die Verzahnung (47) bzw. (48) beider Teile ist nur beim Schwenken der Kugelstange (6) zwischen Gebrauchs- und Ruhestellung im Eingriff. Sobald die Gebrauchsstellung der Anhängevorrichtung erreicht ist, wird der Verzahnungseingriff aufgehoben und das Antriebsglied (45) kann weiter verschoben werden ohne eine Bewegung des Verbindungsgliedes Kurbel (1) zu verursachen. In dieser letzten Phase der Bewegung des Antriebsgliedes (45) werden die Betätigungsorgane (51) soweit in Richtung des Zentralelementes (10) verschoben, dass sie in die Bohrungen (41) des Zentralelementes (10) vordringen. Aufgrund von Fertigungstoleranzen sollen minimal drei der vier Betätigungsorgane (51) relativ zum Antriebsglied (45) positioniert werden können. Die. relative Positionierung der Betätigungsorgane (51) ermöglicht den gleichzeitigen Eingriff aller Elemente in den zugehörigen Bohrungen (41) im Zentralelement (10).
Figur 16 zeigt die Seitenansicht der erfindungsgemäßen Anhängevorrichtung in der Gebrauchsstellung. Die Kugelstange (6) und Kupplungskugel (7) ragen unter dem hinteren Stoßfänger (60) des Kraftfahrzeugs hervor. Sämtliche anderen Bauteile sind von einem Beobachter der sich hinter dem Kraftfahrzeug befindet, nicht sichtbar. Die Verstellbewegung wird realisiert durch eine reine Drehbewegung der Schwinge (3) und lässt sich gliedern in drei Bewegungsbereiche die nahtlos ineinander übergehen.
Figur 17 zeigt die Seitenansicht der erfindungsgemäßen Anhängevorrichtung in verschwenktem Zustand. Der erste Bewegungsbereich, ausgehend von der Gebrauchsstellung aus Figur 14, kennzeichnet sich dadurch, dass die Kupplungskugel (7) von der genormten Betriebshöhe nach unten verschwenkt wird. Weil alle Punkte sämtlicher bewegten Teile während der Verschwenkung der Anhängevorrichtung Bahnen beschreiben die auf konzentrischen Kugeloberflächen liegen, bewegt sich die Kupplungskugel nicht nur nach unten sondern auch in Richtung des Fahrzeughecks und zur Fahrzeugseite. Die beiden letzten Bewegungen sind vor allem zum Anfang des Verschwenkvorgangs relativ klein. Die Anpassung der Bewegung der Kugelstange (6) an den Bauraumrestriktionen des betreffenden Kraftfahrzeugs geschieht durch Änderung der Winkel zwischen den Drehachsen der Verbindungsglieder, Kurbel (1) und Schwinge (2), der Winkel zwischen den Drehachsen der Rahmenbauteile (4) und der Winkel zwischen den Drehachsen der Koppel (2). Figur 17 zeigt die Seitenansicht der erfindungsgemäßen Anhängevorrichtung in einem weiteren verschwenkten Zustand. Je weiter die Kupplungskugel 7 (bzw. 33) abgesenkt wird, umso größer werden die Anteile der Bewegungen in Richtung des Fahrzeughecks. Im zweiten Bewegungsbereich wird die Kupplungskugel (7) derart bewegt, dass sie sich unter dem hinteren Stoßfänger (60) des Kraftfahrzeugs befindet.
Figur 18 zeigt die Seitenansicht der erfindungsgemäßen Anhängevorrichtung nachdem die Schwenkbewegung vollständig durchgeführt wurde und sich die Anhängevorrichtung in der Ruhestellung befindet. Im letzten Bewegungsbereich wird die Kupplungskugel (7) vor allem derart nach oben und in seitlicher Richtung bewegt, dass sie sich in dieser Stellung im Hohlraum hinter dem hinteren Stoßfänger des Kraftfahrzeuges befindet. Diese Ruhestellung ist sehr vorteilhaft weil sie die Tiefe des Kofferraums des Kraftfahrzeugs nicht beeinträchtigt.

Claims

Patentansprüche
1. Anhängevorrichtung für Kraftfahrzeuge, die über ein Rahmenbauteil fahrzeugfest angeordnet ist und eine Kugelstange (6) aufweist, die von einer Gebrauchs- in eine Ruhestellung und umgekehrt schwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelstange (6) um einen zentralen Punkt (37) und um eine durch den zentralen Punkt (37) verlaufende nicht raumfeste Achse verschwenkbar ist und am Rahmenbauteil ein erstes und ein zweites Verbindungsglied (1, 3, 28, 30) drehbar gelagert sind und dass die Kugelstange (6, 32) über ein drittes Verbindungsglied (2) mit dem ersten und dem zweiten Verbindungsglied (1 , 3, 28, 30) drehbar verbunden ist, wobei sich die Drehachsen aller Verbindungsglieder in einem zentralen Punkt (37) schneiden.
2. Anhängevorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Verbindungsglieder (1,3,28,30) motorisch oder manuell angetrieben ist.
3. Anhängevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein motorischer Antrieb direkt oder über ein Malteserkreuz-Getriebe erfolgt, bei dem ein Antriebsglied (20) einen bestimmten Achsabstand zur Drehachse eines Abtriebsgliedes (24) aufweist, das direkt mit einem Verbindungsglied (1 , 3, 28, 30) verbunden ist, wobei ein an dem Antriebsglied (20) angeordneter Bolzen (22) in eine Nut (25) des Abtriebsgliedes (24) derart einführbar ist, dass die antreibende Motorwellenbewegung ein Verdrehen des angetriebenen Verbindungsgliedes (1 , 3, 28, 30) erzeugt und beim Austreten des Bolzens (22) aus der Nut (25) Verriegelungselemente (23, 26) vom Antriebsglied (20) und Abtriebsglied (24) in einander eingeführt werden, wodurch ein weiteres Verschwenken des Verbindungsgliedes (1 , 3, 28, 30) verhindert ist.
4. Anhängevorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sie manuell antreibbar ist, indem eines der Verbindungsglieder (1 , 3, 28, 30) und/oder die Kugelstange (6, 32) von Hand zwischen der Ruhestellung und Gebrauchsstellung verschwenkbar ist.
5. Anhängevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ruhestellung sowie in der Gebrauchsstellung ein Verriegelungsmechanismus, insbesondere manuell, entriegelbar oder verriegelbar ist.
6. Anhängevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Punkt (37) den Mittelpunkt eines zentralen Kugelelementes (10) bildet, das als zentrale Halterung dient, die bei einem Verschwenken um den zentralen Punkt (37) aufgrund seiner Befestigung an einem der Verbindungsglieder mitrotierbar ist und auf deren Kugeloberfläche sich wenigstens ein Drehbolzen (8) abstützt, der die Drehachse eines anderen Verbindungsglieds bildet.
7. Anhängevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das
Kugelelement (10) mittels wenigstens eines Drehbolzens (8) an einem Verbindungsglied befestigt ist.
8. Anhängevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Verbindungsglied (2) als ein um den zentralen Punkt (37) angeordnetes zentrales Kugelelement (2) ausgebildet ist, wobei das Kugelelement in zumindest teilbereichsweise kugelschalenförmig ausgebildeten Halteelementen drehbeweglich gehalten ist, die am Rahmenbauteil befestigt sind.
9. Anhängevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über wenigstens ein Betätigungsorgan (51) in der Ruhestellung und Gebrauchsstellung eine formschlüssige oder kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Rahmenbauteil und dem zentralen Kugelelement (2,10) herstellbar ist.
10. Anhängevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Betätigungsorgan als Bolzen (51) ausgeführt ist, der in das zentrale Kugelelement (2, 10) einfahrbar ist, insbesondere wobei ein Bolzen (51) koaxial in einem Drehbolzen (8) angeordnet ist.
11. Anhängevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Betätigungsorgan (51) über ein konisch zulaufendes, verschiebbares Verriegelungselement (56) derart betätigbar ist, dass es bei der Bewegung des Verriegelungselementes (56) in eine Arretierstellung führbar ist und insbesondere über eine formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen Verriegelungselement und Betätigungsorgan aus der Arretierstellung lösbar ist.
12. Anhängevorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Verriegelungselemente (56) vorgesehen sind, die untereinander derart gekoppelt sind, dass alle Verriegelungselemente (56) gleichzeitig betätigbar sind.
13. Anhängevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gekoppelten Verriegelungselemente (56) drehend oder schiebend betätigbar sind.
14. Anhängevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gekoppelten Verriegelungselemente (56) als ein um den zentralen Punkt (37) angeordneter/angeordnetes Ring / Ringsegment ausgebildet sind, der/das eine innere Lauffläche (57) aufweist, mit der die Enden der Betätigungsorgane (51) durch eine Drehung des Rings/Ringssegments in axialer Richtung der Betätigungsorgane (51) verschiebbar sind.
15. Anhängevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungselemente (61) über Zugmittel, insbesondere eine Kette, Zahnriemen, Kabel, Band miteinander verbunden sind.
16. Anhängevorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb des wenigstens einen Verriegelungselementes über einen Motor erfolgt, der zur Verschwenkung vorgesehen ist.
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