WO2019092209A1 - Kugelkopfvorrichtung mit drehwinkelsensoreinrichtung - Google Patents

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WO2019092209A1
WO2019092209A1 PCT/EP2018/080822 EP2018080822W WO2019092209A1 WO 2019092209 A1 WO2019092209 A1 WO 2019092209A1 EP 2018080822 W EP2018080822 W EP 2018080822W WO 2019092209 A1 WO2019092209 A1 WO 2019092209A1
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ball
ball head
head
rotary encoder
coupling
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PCT/EP2018/080822
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English (en)
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Inventor
Stefan Putz
Original Assignee
Syn Trac Gmbh
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Publication date
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    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D15/00—Steering not otherwise provided for
    • B62D15/02—Steering position indicators ; Steering position determination; Steering aids
    • B62D15/021—Determination of steering angle
    • B62D15/023—Determination of steering angle by measuring on the king pin
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01B—SOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B59/00—Devices specially adapted for connection between animals or tractors and agricultural machines or implements
    • A01B59/002—Details, component parts
    • A01B59/008—Link connectors with spherical surfaces
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D11/00—Component parts of measuring arrangements not specially adapted for a specific variable
    • G01D11/24—Housings ; Casings for instruments
    • G01D11/245—Housings for sensors

Definitions

  • a ball head device with a rotation angle sensor device is provided.
  • a fifth wheel with an angle measuring device is known which measures the angle of rotation between a fifth wheel and a kingpin.
  • a Hall sensor is integrated in the kingpin, a magnet arranged around the kingpin being arranged in the fixing device of the saddle plate surrounding the kingpin.
  • a fifth wheel with an angle measuring device which measures the angle of rotation between a fifth wheel and a kingpin.
  • the angle measuring device may have a relative to the kingpin rotatably mounted ring, which ring is held in a fixed bearing to the fifth wheel plate. The position of the ring relative to the kingpin can then be read out by means of an optical or magnetic sensor.
  • US 2006/0145450 A1 discloses a fifth wheel with an angle measuring device based on Hall sensors.
  • the angle measuring device comprises a Drehwinkelauf scenery for measuring the angle of rotation between the engaging member and the fifth wheel plate, wherein the angle measuring device comprises a ring member that the ring element at least partially surrounds the engagement element and is rotatably mounted relative to the rotation angle relative to the engagement element, wherein the ring element with respect to the rotation angle positionally held to the fifth wheel plate, and wherein a support rod is pivotally mounted at a first end to the ring member and at a second end a Crowkuppelvorraum for pivotally coupling the support rod to the tractor.
  • a lifting device for a towing vehicle with a connectable to the towing vehicle or connected and a coupling ball bearing ball carrier is known.
  • the coupling member is pressed in the coupled state by the coupling claw against the force of the spring in the coupling ball, so that a spring pushes the coupling member with its front side against the coupling claw, creating a reiblakee connection between the coupling member 5 and the coupling jaw is, so that the coupling jaw with a rotation about the axis of rotation relative to the coupling ball rotates the coupling member.
  • the angle of rotation is detected in a separable coupling, wherein the torque transmission is to take place via a frictional engagement. In practice, such arrangements are unreliable.
  • a towing device for a towing vehicle comprising a coupling ball comprising a cavity for coupling a trailer vehicle and a ball carrier, which engages through an opening provided in the coupling ball through an end portion into the cavity and carries the coupling ball, wherein the end portion of the ball carrier comprises a coupling ball rotatably supporting ball joint, so that it forms a ball joint together with the coupling ball, between the coupling ball and the ball joint for detecting a rotational angle between the coupling ball and the ball joint, a flexible shaft is arranged on the one Rotation of the coupling ball relative to the joint ball to be detected.
  • a universal joint or cardan joint is an angularly movable coupling for transmitting motion between shafts or axes that intersect. The cutting angle may be changed during a torque transmission.
  • the combination of universal joints with a shaft is often referred to as a propshaft.
  • Object of the present invention is to provide a device with a rotation angle between a vehicle and an attachment, can be reliably measured and is simple and safe and reliable in operation.
  • a ball head device with a rotation angle sensor device comprises a ball head receiving device, a ball head of a ball head device, which is captively received in the ball head receiving device and forms a structural unit and pivotable in a predetermined solid angle range, the ball of the ball head having a DrehwinkelgeberaufeauseausEnglishung, arranged in the DrehwinkelgeberareaausEnglishung rotary encoder and with Having the rotary encoder coupled Drehwinkelunterehmer.
  • the ball-and-socket device is preferably connectable to a vehicle or an attachment, the ball-and-socket device itself not being a coupling device, so that the ball-head rests inseparably or not easily detachably in the ball-head receptacle.
  • the ball head device is thus arranged on a vehicle or an attachment.
  • the function of the articulating arrangement of an attachment or trailer on a vehicle having rotational angle detection is separated as a function of the non-detachable mechanical coupling ("attachment") of a trailer or implement on a vehicle.
  • attachment non-detachable mechanical coupling
  • This results in the advantage that a rotation angle between a vehicle and an attachment can be determined reliably and accurately.
  • the measured angle of rotation can be used for a positive steering of the attachment or a trailer, whereby a more precise control of the team is possible and also a wear of the tires of the attachment can be kept low.
  • this can improve the maneuverability, and in particular the off-road capability of the team. Due to the increased off-road capability, the field of application of the team can be significantly increased.
  • the trailer may be designed for off-highway use. In this case, it may be provided, in particular, that the trailer is intended for use in agriculture or mining. Furthermore, this can increase the load to be carried.
  • the rotary encoder may include a universal joint having a pivot point connected to a rotation angle transmission pin, wherein the rotation angle transmission pin is coupled to the rotation angle sensor.
  • the rotation angle transmission pin is bent and torsionally rigid. This is for a reliable angle of rotation advantage.
  • the Drehwinkelgeberabilityaus brieflyung may be formed approximately conical.
  • the conical recess tapers upwards in the vertical direction.
  • the conical recess tapers in other directions, for example in the vertical direction downwards.
  • the ball-head receiving device may comprise a plate-shaped ball-head base and an annular ball-head fixing connectable therewith.
  • a semicircular ball-head receiving recess may be formed.
  • the ball-head base and the ball-head fixing can be connected to one another by means of, preferably spring-loaded, prestressed screw connections such that the ball head device is mounted without play and in a predetermined solid angle range pivotally mounted in the ball head receiving recess.
  • the ball-and-socket device may have a bellows between a fitting molded to the ball-and-socket member for connection to a connection means such as a drawbar or gooseneck, and a connection portion of the ball-head base for connection to a coupling device such as a docking drawer.
  • the ball head device may have a radially circumferential first stop surface and the ball head receiving device may have a second radially encircling stop surface in order to predetermine or limit the specific solid angle range.
  • abutment surfaces comprising the two abutment surfaces, tilting of an attachment can be prevented to some extent and, if necessary, tearing off of the rotary encoder can be avoided.
  • FIGS. show in:
  • FIG. 1 shows a side view of a ball head device according to the invention with a rotation angle sensor device
  • FIG. 2 shows a perspective view of an attachment with a gooseneck, a docking insert and the ball head device with rotation angle sensor device
  • FIG. 3 is a perspective view of a docking drawer
  • FIG. 4 shows a top view of the docking insert from the front
  • FIG. 5 shows a lateral plan view of the docking insert
  • Figure 6 a top view of the docking drawer.
  • the device 100 is in particular designed to form a pivotable in a solid angle range connection between a goose neck of an attachment and a docking insert of a vehicle with a Drehwinkel charged. Such a docking bay will be described below.
  • the ball head device with rotation angle sensor device 100 comprises a ball-shaped device 101, which is of approximately plate-like construction, and a ball head 102 of a ball head device 103 which is mounted so as to be pivotable in the ball head receiving device 101 in a predetermined solid angle range.
  • the approximately plate-shaped ball head receiving device 101 comprises a vertically upper surface, which is referred to as a receiving surface 121 and a lower vertical surface, as the rotation angle sensor surface 122nd referred to as.
  • a hemispherical Kugelkopf- receiving recess 113 is formed approximately centrally or centrally.
  • the ball head device 103 comprises the ball head 102, an approximately conical section 124, via which the ball head 102 is connected to a connecting section 125 of the ball head device 103.
  • the ball head device 103 for example. Connected to a gooseneck of an attachment.
  • the ball head receiving device 101 includes a plate-shaped ball head base 111 and a bare-connected annular ball head fixing 112.
  • the ball head base 111 and the ball head fixing 112 of the ball head receiving device 101 are connected to one another by means of preferably spring-loaded pretensioned screw connections 114 such that the ball head 102 of the ball head device 103 is supported in the ball head receiving device 101 so as to be free of play and in a predetermined solid angle range.
  • a clearance adjustment device may be provided for adjusting a clearance of the ball head with respect to the predetermined solid angle range in the ball head receiving device 101. This has a similar effect as the spring-loaded screws and is pneumatically actuated to exert a bias on the screws.
  • the ball head 102 has a Drehwinkelgeberabilityausappelung 104 which tapers conically in the vertical direction downwards and which tapers in a vertical direction upwards in the direction of a cylindrical recess 127.
  • a rotary encoder 106 is arranged in the Drehwinkelgeberitaus aloneung 104 in the Drehwinkelgeberaausappelung 104 .
  • the rotary encoder 106 comprises a universal joint 108 with a pivot point 109, wherein the pivot point 109 is arranged in the center of the ball head, and the universal joint 108 is connected to a rotation angle transmission pin 110, wherein the rotation angle transmission pin is coupled to a Drehwinkelunter chorus 107.
  • the cardan or Universal joint 108 is arranged in the cylindrical recess 127 such that the pivot point 109 of the universal joint 109 is arranged in the center of the ball.
  • a changed angular position of the ball head 102 and thus, for example, of a mounting device via the rotary encoder 106 comprising the universal joint 108 and rotary angle transmission pin 110 can be transmitted to the rotary-angle actuator 107 and detected.
  • a bellows 117 is provided which is connected to the ball-head receiving device 107 and to the connecting section 125 of the ball-head device 103 is.
  • the ball head device 103 has a radially circumferential first stop surface 118, wherein the ball head fixing 112 has a second stop surface, so that the predetermined solid angle range is predetermined or limited.
  • rotation angle sensor device 120 consisting of rotary encoder 106 and Drehwinkel chorus 107 precise control of axes of at least one or more axes of an attachment is possible if this is connected to a vehicle or coupled.
  • the ball-and-socket device 100 with rotation-angle sensor device 120 can be arranged, for example, in a docking insert, a coupling device for connecting a vehicle to an attachment, a fifth wheel or a trailer hitch to determine a rotation angle between the vehicle and the attachment.
  • the docking insert 32 is formed corresponding to the docking receptacle 31 ( Figures 3 to 6).
  • the docking insert 32 initially has a first docking wall 70 in the insertion direction 34.
  • the first docking wall 70 extends substantially in the vertical direction and has on the underside a to Ein Industrieswanne 35 of the docking receptacle 31 corresponding formed sub-wall 89.
  • a drive shaft connecting device is provided approximately centrally on the first docking wall 70.
  • first centering pins 71 of a first centering device 72 of the docking insert 32 extending in the insertion direction 34 are formed on the first docking wall 70 of the docking insert 31.
  • the first centering pins 71 have, in the insertion direction 34, a cylindrical centering section 73 and an adjoining conical insertion section 74. Furthermore, the first centering pins 71 against the insertion direction annular first stop surfaces 93, which form a first stop 94 of the first centering device 72.
  • Keilgabelinformationnuten 74 In the cylindrical centering 73 are provided in the vertical direction extending and convex and corresponding to the wedge forks 59 formed Keilgabelabilitynuten 74.
  • an insertion body 75 extending in the insertion direction is provided for placement in the receiving space 43 of the docking receptacle 31.
  • the insertion body 75 In the insertion direction at the front, the insertion body 75 has a second docking wall 76, which extends approximately in the vertical direction.
  • corresponding centering pin receptacles 77 of a second centering device 78 of the docking insert 32 are formed in the second docking wall.
  • the second docking wall 76 has two bores 80 for receiving the bush-shaped centering pin receptacles 77. In the holes 80, the bush-shaped centering pin receptacles 77 are arranged.
  • the bush-shaped centering pin receptacles 77 comprise a centering section 82 and an insertion section 81 in the insertion direction 34.
  • the tubular insertion section 81 has a conically tapering insertion recess 83, wherein an end face arranged opposite to the insertion direction 34 protrudes from the second docking wall 76 and forms a second axial stop surface 84 of a second stop device 85.
  • annular second abutment surface 85 are formed radially circumferentially and equally spaced from each other Schmutzab technologicalnuten 86 for receiving and removing contaminants.
  • the tubular centering section 82 has a cylindrical centering recess 87 adjoining the insertion recess 83, counter to the insertion direction 34.
  • a coupling plate receptacle is formed in the area in the vertical direction above the second centering device 78.
  • a catch pin shaft 88 extending transversely to the insertion direction 34 is arranged on the insertion body 75. The ends of the shaft form catch pin 89. These catch pins 89 are detected by the catch hooks 44 of the docking receptacle 31 during insertion of the docking insert 32 into the docking receptacle 31 and then the docking insert 32 is pulled into the docking receptacle 32 by means of the hydraulically actuated catch hooks 44, wherein a bottom wall 90 of the insertion body 75 of the docking insert 32 accordingly in the insertion trough 35 of the docking receptacle 31 slides. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Erfindungsgemäß ist eine Kugelkopfvorrichtung mit Drehwinkelsensoreinrichtung vorgesehen. Die Vorrichtung umfasst eine Kugelkopfaufnahmeeinrichtung, eine in der Kugelkopfaufnahmeeinrichtung in einem vorbestimmten Raumwinkelbereich schwenkbar gelagerten Kugelkopf einer Kugelkopfeinrichtung, wobei die Kugel der Kugelkopfeinrichtung eine Drehwinkelgeberaufnahmeausnehmung aufweist, einen in der Drehwinkelgeberaufnahmeausnehmung angeordneten Drehwinkelgeber, einen mit dem Drehwinkelgeber gekoppelten Drehwinkelnehmer aufweist.

Description

Kugelkopfvorrichtung mit Drehwinkelsensoreinrichtung
Erfindungsgemäß ist eine Kugelkopfvorrichtung mit Drehwinkelsensoreinrichtung vorgesehen. Aus der US 2007/0216134 AI ist eine Sattelkupplung mit einer Winkelmessvorrichtung bekannt, welche den Drehwinkel zwischen einer Sattelplatte und einem Königszapfen misst. Hierbei ist in einer Ausführungsform ein Hall-Sensor in dem Königszapfen integriert, wobei in der den Königszapfen umschließenden Fixiereinrichtung der Sattelplatte ein um den Königszapfen angeordneter Magnet angeordnet ist.
In der US 2013/0082453 AI ist eine Sattelkupplung mit einer Winkelmessvorrichtung offenbart, die den Drehwinkel zwischen einer Sattelplatte und einem Königszapfen misst. Die Winkelmessvorrichtung kann einen gegenüber dem Königszapfen drehbar gelagerten Ring aufweisen, welcher Ring über einen Fortsatz lagerfest zu der Sattelplatte gehalten wird. Die Position des Ringes gegenüber dem Königszapfen kann dann mittels eines optischen oder magnetischen Sensors ausgelesen werden.
Aus der US 2006/0145450 AI geht eine Sattelkupplung mit einer Winkelmessvorrichtung basierend auf Hall-Sensoren hervor.
Aus der WO 2009/019444 AI ist ein Sattelzug mit einer Zwangslenkung bekannt, wobei der Sattelzug auf nicht näher definierte Weise die Beschleunigung, den Drehwinkel zwischen Sattelschlepper und Anhänger sowie die Gierrate misst. In der EP 2 815 950 Bl ist eine Sattelkupplung zur Kupplung einer Sattelzugmaschine mit einem Sattelanhänger, mit einer Sattelplatte zur Montage auf der Sattelzugmaschine und einem Eingriffselement zur Montage auf dem Sattelanhänger beschrieben. Die Sattelkupplung weist eine Winkelmessvorrichtung auf. Die Winkelmessvorrichtung umfasst einen Drehwinkelaufnehmer zur Messung des Drehwinkels zwischen dem Eingriffselement und der Sattelplatte, wobei die Winkelmessvorrichtung ein Ringelement umfasst, dass das Ringele- ment das Eingriffselement zumindest teilweise umschließt und bezüglich des Drehwinkels gegenüber dem Eingriffselement verdrehbar gelagert ist, wobei das Ringelement bezüglich des Drehwinkels lagefest zu der Sattelplatte gehalten ist, und wobei eine Haltestange an einem ersten Ende an dem Ringelement vertikal verschwenkbar gelagert ist und an einem zweiten Ende eine Nebenkuppelvorrichtung zum schwenkbaren Kuppeln der Haltestange an die Sattelzugmaschine aufweist.
Aus der DE 10 2010 003 791 AI ist eine Anhebevorrichtung für ein Zugfahrzeug mit einem mit dem Zugfahrzeug verbindbaren oder verbundenen und einen Kuppplungskugel tragenden Kugelträger bekannt. Um einen Drehwinkel zu übertragen wird das Kupplungsglied in gekuppeltem Zustand durch die Kupplungsklaue gegen die Kraft der Feder in die Kupplungskugel eingedrückt, so dass eine Feder das Kupplungsglied mit seiner Stirnseite gegen die Kupplungsklaue drückt, wodurch eine reibflüssige Verbindung zwischen dem Kupplungsglied 5 und der Kupplungsklaue geschaffen wird, so dass die Kupplungsklaue bei einer Drehung um die Drehachse relativ zur Kupplungskugel das Kupplungsglied mitdreht. Bei dieser be- kannten Vorrichtung wird somit der Drehwinkel in einer trennbaren Kupplung erfasst, wobei die Drehmomentübertragung über einen Reibschluss erfolgen soll. In der Praxis sind derartige Anordnungen unzuverlässig.
Aus der DE 10 2011 078 329 AI ist eine Anhängevorrichtung für ein Zugfahrzeug bekannt mit einer einen Hohlraum umfassenden Kupplungskugel zur Ankupplung eines Anhängerfahrzeuges und einem Kugelträger, der durch eine in der Kupplungskugel vorgesehene Öffnung hindurch mit einem Endbereich in den Hohlraum eingreift und die Kupplungskugel trägt, wobei der Endbereich des Kugelträgers eine die Kupplungskugel drehbar lagernde Gelenkkugel umfasst, so dass dieser zusammen mit der Kupplungskugel ein Kugelgelenk bildet, wobei zwischen der Kupplungskugel und der Gelenkkugel zur Erfassung eines Drehwinkels zwischen der Kupplungskugel und der Gelenkkugel eine flexible Welle angeordnet ist, über die eine Drehung der Kupplungskugel gegenüber der Gelenkkugel erfasst werden soll. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist von Nachteil, dass eine exakte Erfassung eines Drehwinkels zwischen einem Zugfahrzeug und einem Anhänger hiermit nicht möglich ist. Einerseits wird durch die flexible Welle die Drehung nur unsicher erfasst, zudem sind je nach Anhänger bzw. Kugelkopfaufnahme eines Anhängers auch Drehungen zwischen Aufnahme und Kugelkopf möglich, so dass auch hier das Ergebnis verfälscht werden kann.
Ein Kreuzgelenk oder Kardangelenk ist eine winkelbewegliche Kupplung zur Beweg ungsüber- tragung zwischen Wellen bzw. Achsen, die sich schneiden. Der Schnittwinkel darf während einer Drehmoment-Übertragung verändert werden. Die Kombination von Kreuzgelenken mit einer Welle wird häufig als Kardanwelle bezeichnet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung bereitzustellen mit der ein Drehwinkel zwischen einem Fahrzeug und einem Anbaugerät, zuverlässig messbar ist und der einfach aufgebaut und sicher und zuverlässig im Betrieb ist.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Erfindungsgemäß ist eine Kugelkopfvorrichtung mit Drehwinkelsensoreinrichtung vorgesehen. Die Vorrichtung umfasst eine Kugelkopfaufnahmeeinrichtung, einen in der Kugelkopfaufnahmeeinrichtung unverlierbar aufgenommenen und mit dieser eine bauliche Einheit bildenden, in einem vorbestimmten Raumwinkelbereich schwenkbar gelagerten Kugelkopf einer Kugelkopfeinrichtung, wobei die Kugel der Kugelkopfeinrichtung eine Drehwinkelgeberauf- nahmeausnehmung aufweist, einen in der Drehwinkelgeberaufnahmeausnehmung angeordneten Drehwinkelgeber und einen mit dem Drehwinkelgeber gekoppelten Drehwinkelnehmer aufweist. Die Kugelkopfvorrichtung ist vorzugsweise mit einem Fahrzeug oder einem Anbaugerät verbindbar, wobei die Kugelkopfvorrichtung selbst keine Kopplungseinrichtung ist, so dass der Kugelkopf unlösbar bzw. unverlierbar oder nicht ohne weiteres lösbar in der Kugelkopfaufnahme ruht. Die Kugelkopfvorrichtung ist somit an einem Fahrzeug oder einem Anbaugerät angeordnet.
Erfindungsgemäß wird somit die Funktion der gelenkig schwenkbaren Anordnung eines Anbaugerätes oder eines Anhängers an einem Fahrzeug mit einer Drehwinkelerfassung als eine Funktion von der Funktion der nicht lösbaren mechanischen Kopplung („dem Anhängen") eines Anhängers oder Anbaugerätes an einem Fahrzeug getrennt. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass ein Drehwinkel zwischen einem Fahrzeug und einem Anbaugerät zuverlässig und genau ermittelt werden kann. Der gemessene Drehwinkel kann zu einer Zwangslenkung des Anbaugerätes bzw. eines Anhängers verwendet werden, wodurch eine exaktere Steuerung des Gespanns möglich ist und auch eine Abnutzung der Reifen des Anbaugerätes gering gehalten werden kann. Zudem kann dadurch die Wendigkeit, und insbesondere auch die Geländegängigkeit, des Gespanns verbessert werden. Durch die erhöhte Geländegängigkeit kann das Anwendungsgebiet des Gespanns wesentlich vergrößert werden. Beispielsweise kann das Gespann für die Verwendung abseits befestigter Straßen ausgebildet sein. Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, dass das Gespann für die Verwendung in der Landwirtschaft oder dem Bergbau vorgesehen ist. Weiterhin kann dadurch die zu tragende Last erhöht werden.
Der Drehwinkelgeber kann ein Kardangelenk mit einem Schwenkpunkt bzw. Gelenkpunkt umfassen, das mit einem Drehwinkelübertragungsstift verbunden ist, wobei der Drehwinkel- Übertragungsstift mit dem Drehwinkelgeber gekoppelt ist. Der Drehwinkelübertragungsstift ist biege- und torsionssteif ausgebildet. Dies ist für eine zuverlässige Drehwinkelaufnahme von Vorteil.
Die Drehwinkelgeberaufnahmeausnehmung kann in etwa kegelförmig ausgebildet sein.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass sich die kegelförmige Ausnehmung in vertikaler Richtung nach oben verjüngt. Für spezielle Anwendungen kann es auch zweckmäßig sein, dass sich die kegelförmige Ausnehmung in andere Richtungen, beispielsweise in vertikaler Richtung nach unten, verjüngt.
Die Kugelkopfaufnahmeeinrichtung kann eine plattenförmige Kugelkopfbasis und eine damit verbindbare kreisringförmige Kugelkopffixierung umfassen.
In der Kugelkopfbasis kann eine halbkreisförmige Kugelkopfaufnahmeausnehmung ausgebil- det sein.
In der Kugelkopfaufnahmeausnehmung ist der Kugelkopf spielfrei gelagert.
Die Kugelkopfbasis und die Kugelkopffixierung können mittels, vorzugsweise feder- belasteter, vorgespannter Schraubenverbindungen derart miteinander verbunden sein, dass die Kugelkopfeinrichtung nahezu spielfrei und in einem vorbestimmten Raumwinkelbereich schwenkbar in der Kugelkopfaufnahmeausnehmung gelagert ist.
Durch das Vorsehen einer federbelasteten Vorspannung wird die spielfreie Lagerung der Ku- gel bzw. des Kugelkopfes in der Kugelkopfaufnahmeausnehmung ermöglicht.
In diesem Zustand ist eine Relativbewegung zwischen Kugelkopfaufnahmeeinrichtung und Kugelkopfeinrichtung in einem vorbestimmten Raumwinkelbereich möglich. Die Kugelkopfvorrichtung kann zwischen einem an der Kugelkopfeinrichtung angeformten Anschlussstück zum Verbinden mit einer Verbindungseinrichtung, wie zum Beispiel einer Deichsel oder einem Schwanenhals, und einem Verbindungsbereich der Kugelkopfbasis zum Verbinden mit einer Kopplungsvorrichtung, wie zum Beispiel einem Dockingeinschub, einen Falten balg aufweisen.
Durch das Vorsehen eines Faltenbalges wird ein Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in die Kugelkopfvorrichtung verhindert, was den Betrieb behindern könnte.
Die Kugelkopfeinrichtung kann eine radial umlaufende erste Anschlagfläche aufweisen und die Kugelkopfaufnahmeeinrichtung kann eine zweite radial umlaufende Anschlagfläche aufweisen, um den bestimmten Raumwinkelbereich vorzubestimmen bzw. zu begrenzen.
Mittels dieser die beiden Anschlagflächen umfassenden Anschlageinrichtung kann in gewissem Maße ein Kippen eines Anbaugerätes verhindert und gegebenenfalls ein Abreißen des Drehwinkelgebers vermieden werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigen in:
Figur 1 : eine seitlich geschnittene Darstellung einer erfindungsgemäßen Kugelkopfvor- richtung mit Drehwinkelsensoreinrichtung,
Figur 2: eine perspektivische Darstellung eines Anbaugerätes mit einem Schwanenhals, einem Dockingeinschub und der Kugelkopfvorrichtung mit Drehwinkelsensoreinrichtung, Figur 3: eine perspektivische Darstellung eines Dockingeinschubes,
Figur 4: eine Draufsicht von vorne auf den Dockingeinschub, Figur 5: eine seitliche Draufsicht auf den Dockingeinschub, und
Figur 6: eine Draufsicht von oben auf den Dockingeinschub.
Im Folgenden wird eine erfindungsgemäße Kugelkopfvorrichtung mit Drehwinkelsensorein- richtung 100 beschrieben.
Die Vorrichtung 100 ist insbesondere ausgebildet, um eine, in einem Raumwinkelbereich verschwenkbare Verbindung zwischen einem Schwanenhals eines Anbaugerätes und einem Dockingeinschub eines Fahrzeugs mit einer Drehwinkelfassung auszubilden. Ein solcher Do- ckingeinschub wird im Folgenden noch beschrieben.
Die Kugelkopfvorrichtung mit Drehwinkelsensoreinrichtung 100 umfasst eine in etwa platten- förmig ausgebildete Kugelaufnahmeeinrichtung 101 und eine in der Kugelkopfaufnahmeein- richtung 101, in einem vorbestimmten Raumwinkelbereich, schwenkbar gelagerten Kugelkopf 102 einer Kugelkopfeinrichtung 103.
Eine weitere Kopplung der Kugelkopfeinrichtung 103 mit der Kugelaufnahmeeinrichtung erfolgt über die Drehwinkelsensoreinrichtung 120. Die in etwa plattenförmig ausgebildete Kugelkopfaufnahmeeinrichtung 101 umfasst eine in vertikaler Richtung oben liegende Fläche, die als Aufnahmefläche 121 bezeichnet wird und eine in vertikaler Richtung unten liegende Fläche, die als Drehwinkelsensorfläche 122 bezeichnet wird. In der Aufnahmefläche 121 ist in etwa mittig bzw. zentral eine halbkugelförmige Kugelkopf- aufnahmeausnehmung 113 ausgebildet.
In etwa mittig in der Kugelaufnahmeausnehmung ist eine sich in vertikaler Richtung erstreckende Drehwinkelgeberaufnahme 123 ausgebildet. Die Kugelkopfeinrichtung 103 umfasst den Kugelkopf 102, einen in etwa kegelförmigen Abschnitt 124, über den der Kugelkopf 102 mit einem Verbindungsabschnitt 125 der Kugelkopfeinrichtung 103 verbunden ist. Über den Verbindungsabschnitt 125 ist die Kugelkopfeinrichtung 103 bspw. mit einem Schwanenhals eines Anbaugerätes verbindbar.
Die Kugelkopfaufnahmeeinrichtung 101 umfasst eine plattenförmige Kugelkopfbasis 111 und eine damit verbind bare kreisringförmige Kugelkopffixierung 112.
In der Kugelkopfbasis 111 ist eine halbkugelförmige Kugelkopfaufnahmeausnehmung 113 ausgebildet.
Die Kugelkopfbasis 111 und die Kugelkopffixierung 112 der Kugelkopfaufnahmeeinrichtung 101 sind mittels, vorzugsweise federbelasteter vorgespannter, Schraubenverbindungen 114 derart miteinander verbunden sind, dass der Kugelkopf 102 der Kugelkopfeinrichtung 103 nahezu spielfrei und in einem vorbestimmten Raumwinkelbereich, schwenkbar in der Kugelkopfaufnahmeeinrichtung 101 gelagert ist. Zusätzlich und oder alternativ kann eine Spieleinstelleinrichtung zum Einstellen eines Spiels des Kugelkopfes bzgl. des vorbestimmten Raumwinkelbereichs in der Kugelkopfaufnahmeein- richtung 101 vorgesehen sein. Diese hat eine ähnliche Wirkung wie die federbelasteten Schrauben und ist pneumatisch betätigbar, um eine Vorspannung auf die Schrauben auszuüben.
Der Kugelkopf 102 weist eine sich in vertikaler Richtung nach unten kegelförmig aufweitende Drehwinkelgeberaufnahmeausnehmung 104 auf, die sich in vertikaler Richtung nach oben in Richtung einer zylinderförmigen Ausnehmung 127 verjüngt. In der Drehwinkelgeberaufnahmeausnehmung 104 ist ein Drehwinkelgeber 106 angeordnet.
Der Drehwinkelgeber 106 umfasst ein Kardangelenk 108 mit einem Schwenkpunkt 109, wobei der Schwenkpunkt 109 im Mittelpunkt des Kugelkopfes angeordnet ist, und das Kardangelenk 108 mit einem Drehwinkelübertragungsstift 110 verbunden ist, wobei der Drehwin- kelübertragungsstift mit einem Drehwinkelnehmer 107 gekoppelt ist. Das Kardan- bzw. Kreuzgelenk 108 ist derart in der zylinderförmigen Ausnehmung 127 angeordnet, dass der Schwenkpunkt 109 des Kardangelenks 109 im Mittelpunkt der Kugel angeordnet ist.
Somit kann eine veränderte Winkelstellung des Kugelkopfes 102 und somit bspw. eines An- baugerätes über den Drehwinkelgeber 106 umfassend das Kardangelenk 108 und Drehwin- kelübertragungsstift 110 auf den Drehwinkelnehmer 107 übertragen und erfasst werden.
Um die Kugelkopfeinrichtung sowie die Kugelaufnahmeeinrichtung bzw. deren sensiblen Stellen, insbesondere im Verbindungsbereich zwischen Kugelkopf und Kugelaufnahmeausneh- mung, sowie die Drehwinkelgebereinrichtung vor Verunreinigungen zu schützen, ist ein Faltenbalg 117 vorgesehen, der mit der Kugelkopfaufnahmeeinrichtung 107 sowie mit dem Verbindungsabschnitt 125 der Kugelkopfeinrichtung 103 verbunden ist.
Weiterhin weist die Kugelkopfeinrichtung 103 eine radial umlaufende erste Anschlagfläche 118 auf, wobei die Kugelkopffixierung 112 eine zweite Anschlagfläche aufweist, so dass der vorbestimmte Raumwinkelbereich vorbestimmt bzw. begrenzt ist.
Durch das Vorsehen einer erfindungsgemäßen Kugelkopfvorrichtung 100 mit Drehwinkelsensoreinrichtung 120 bestehend aus Drehwinkelgeber 106 und Drehwinkelnehmer 107 ist eine präzise Ansteuerung von Achsen von zumindest einer oder mehreren Achsen eines Anbaugerätes möglich, wenn dieses mit einem Fahrzeug verbunden bzw. gekoppelt ist.
Auf diese Weise können die entsprechenden Achsen je nach Bedarf miteinander synchronisiert werden.
Die Kugelkopfvorrichtung 100 mit Drehwinkelsensoreinrichtung 120 ist bspw. in einem Dockingeinschub, einer Kopplungsvorrichtung zum Verbinden eines Fahrzeuges mit einem Anbaugerät, einer Sattelkupplung oder einer Anhängerkupplung anordbar, um einen Drehwinkel zwischen dem Fahrzeug und dem Anbaugerät zu bestimmen.
Im Folgenden wird ein Dockingeinschub 32 beispielhaft beschrieben. Der Dockingeinschub 32 ist korrespondierend zur Dockingaufnahme 31 ausgebildet (Figuren 3 bis 6).
Der Dockingeinschub 32 weist in Einführrichtung 34 zunächst eine erste Dockingwandung 70 auf. Die erste Dockingwandung 70 erstreckt sich im Wesentlichen in vertikaler Richtung und weist unterseitig eine zur Einführwanne 35 der Dockingaufnahme 31 korrespondierend ausgebildete Unterwandung 89 auf.
Weiterhin ist an der ersten Dockingwandung 70 in etwa mittig eine Antriebswellenverbin- dungseinrichtung vorgesehen.
Korrespondierend zu den Zentrierzapfenaufnahmen 47 der ersten Zentriereinrichtung 36 der Dockingaufnahme 31 sind an der ersten Dockingwandung 70 des Dockingeinschubs 31 sich in Einführrichtung 34 erstreckende erste Zentrierzapfen 71 einer ersten Zentriereinrichtung 72 des Dockingeinschubes 32 ausgebildet.
Die ersten Zentrierzapfen 71 weisen in Einführrichtung 34 einen zylindrischen Zentrierabschnitt 73 und einen sich daran anschließenden kegelförmigen Einführabschnitt 74 auf. Weiterhin weisen die ersten Zentrierzapfen 71 entgegen der Einführrichtung kreisringförmige erste Anschlagflächen 93 auf, die eine erste Anschlageinrichtung 94 der ersten Zentriereinrichtung 72 ausbilden.
Im zylindrischen Zentrierabschnitt 73 sind sich in vertikaler Richtung erstreckende und kon- vex und korrespondierend zu den Keilgabeln 59 ausgebildete Keilgabelaufnahmenuten 74 vorgesehen.
An der ersten Dockingwandung ist ein sich in Einführrichtung erstreckender Einführkörper 75 zum Anordnen im Aufnahmeraum 43 der Dockingaufnahme 31 vorgesehen.
In Einführrichtung vorne weist der Einführkörper 75 eine sich in etwa in vertikaler Richtung erstreckende zweite Dockingwandung 76 auf.
In der zweiten Dockingwandung sind korrespondierend zu den zweiten Zentrierzapfen 61 der zweiten Zentriereinrichtung 37 der Dockingaufnahme 31 entsprechende Zentrierzapfenaufnahmen 77 einer zweiten Zentriereinrichtung 78 des Dockingeinschubes 32 ausgebildet.
Die zweite Dockingwandung 76 weist zwei Bohrungen 80 zur Aufnahme der buchsenförmi- gen Zentrierzapfenaufnahmen 77 auf. In den Bohrungen 80 sind die buchsenförmigen Zentrierzapfenaufnahmen 77 angeordnet.
Die buchsenförmigen Zentrierzapfenaufnahmen 77 umfassen in Einführrichtung 34 einen Zentrierabschnitt 82 und einen Einführabschnitt 81.
Der rohrförmige Einführabschnitt 81 weist eine sich kegelförmig verjüngende Einführaus- nehmung 83 auf, wobei eine entgegen der Einführrichtung 34 angeordnete Stirnfläche aus der zweiten Dockingwandung 76 hervorsteht und einen zweite axiale Anschlagfläche 84 einer zweiten Anschlageinrichtung 85 ausbildet. In dieser kreisringförmigen zweiten Anschlagfläche 85 sind radial umlaufend und gleich beabstandet voneinander Schmutzabführnuten 86 zum Aufnehmen und Abführen von Verunreinigungen ausgebildet.
Der rohrförmige Zentrierabschnitt 82 weist eine sich entgegen der Einführrichtung 34 an die Einführausnehmung 83 anschließende zylindrische Zentrierausnehmung 87 auf.
Im Bereich zwischen diesen Zentrierzapfenausnehmungen 77 ist eine Zapfwellenverbindungseinrichtung angeordnet.
Im Bereich in vertikaler Richtung oberhalb der zweiten Zentriereinrichtung 78 ist eine Kupp- lungsplattenaufnahme ausgebildet.
Weiterhin ist am Einführkörper 75 eine sich quer zur Einführrichtung 34 erstreckende Fangzapfenwelle 88 angeordnet. Die Enden der Welle bilden Fangzapfen 89 aus. Diese Fangzapfen 89 werden beim Einführen des Dockingeinschubes 32 in die Dockingaufnahme 31 von den Fanghaken 44 der Dockingaufnahme 31 erfasst und anschließend wird mittels der hydraulisch betätigbaren Fanghaken 44 der Dockingeinschub 32 in die Dockingaufnahme 32 gezogen, wobei eine Unterwandung 90 des Einführkörpers 75 des Dockingeinschubes 32 entsprechend in der Einführwanne 35 der Dockingaufnahme 31 gleitet. Bezugszeichenliste
31 Dockingeinschub
70 erste Dockingwandung
71 erster Zentrierzapfen
72 erste Zentriereinrichtung
73 zylindrischer Zentrierabschnitt
74 Keilgabelaufnahmenut
75 Einführkörper
76 zweite Dockingwandung
77 Zentrierzapfenaufnahme
78 zweite Zentriereinrichtung
79 Kupplungsplattenaufnahme
80 Bohrung
81 Sicherungsabschnitt
82 Zentrierabschnitt
83 Einführausnehmung
84 zweite Anschlagfläche
85 zweite Anschlageinrichtung
86 Schmutzabführnut
87 Zentrierausnehmung
88 Fangzapfenwelle
89 Fangzapfen
90 Unterwandung
100 Kugelkopfvorrichtung
101 Kugelkopfaufnahmeeinrichtung
102 Kugelkopf
103 Kugelkopfeinrichtung
104 Drehwinkelgeberaufnahmeausnehmung 105 Anbaugerät
106 Drehwinkelgeber
107 Drehwinkelnehmer
108 Kardangelenk
109 Schwenkpunkt
110 Drehwinkelübertragungsstift 111 Kugelkopfbasis
112 Kugel kopffixierung
113 Kugelkopfaufnahmeausnehmung
114 federbelastete Schraubverbindung
115 Schwanenhals
116 Verbindungsbereich
117 Faltenbalg
118 erste Anschlagfläche
119 zweite Anschlagfläche
120 Drehwinkelsensoreinrichtung
121 Aufnahmefläche
122 Drehwinkelsensorfläche
123 Drehwinkelgeberaufnahme
124 kegelförmiger Abschnitt
125 Verbindungabschnitt
127 zylinderförmige Ausnehmung

Claims

Patentansprüche
1. Kugelkopfvorrichtung mit Drehwinkelsensoreinrichtung umfassend
eine Kugelkopfaufnahmeeinrichtung (101),
eine in der Kugelkopfaufnahmeeinrichtung (101), mit dieser eine bauliche Einheit bildende, in einem vorbestimmten Raumwinkelbereich, schwenkbar gelagerten Kugelkopf (102) einer Kugelkopfeinrichtung (103), wobei der Kugelkopf (102) der Kugelkopfeinrichtung (103) eine Drehwinkelgeberaufnahmeausnehmung (104) aufweist, sowie
einen in der Drehwinkelgeberaufnahmeausnehmung (104) angeordneten Drehwinkelgeber (106), und
einen mit dem Drehwinkelgeber (106) gekoppelten Drehwinkelnehmer (107) in der Kugelkopfaufnahmeeinrichtung (101).
2. Kugelkopfvorrichtung gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Drehwinkelgeber (106) ein Kardangelenk (108) mit einem Schwenkpunkt (109) um- fasst, wobei der Schwenkpunkt (109) im Mittelpunkt der Kugel (102) angeordnet ist, und das Kardangelenk (108) mit einem Drehwinkelübertragungsstift (110) verbunden ist, wobei der Drehwinkelübertragungsstift (110) torsions- und biegesteif mit dem Drehwinkelnehmer (107) über eine Kupplung unlösbar gekoppelt ist.
3. Kugelkopfvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Drehwinkelgeberaufnahmeausnehmung (104) in etwa kegelförmig ausgebildet ist.
4. Kugelkopfvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kugelkopfaufnahmeeinrichtung (101) eine plattenförmige Kugelkopfbasis (111) und eine damit verbindbare kreisringförmige Kugelkopffixierung (112) umfasst.
5. Kugelkopfvorrichtung gemäß Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der Kugelkopfbasis (111) eine in etwa halbkreisförmige Kugelkopfaufnahmeausneh- mung (113) ausgebildet ist.
6. Kugelkopfvorrichtung gemäß Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kugelkopfbasis (111) und die Kugelkopffixierung (112) mittels, vorzugsweise federbelasteter vorgespannter, Schraubenverbindungen (114) derart miteinander verbunden sind, dass die Kugelkopfeinrichtung (103) nahezu spielfrei und in einem vorbestimmten Raumwinkelbereich schwenkbar in der Kugelkopfaufnahmeausnehmung (113) gelagert ist.
7. Kugelkopfvorrichtung gemäß Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Spieleinstelleinrichtung zum Einstellen eines Spiels der Kugel (102) bzgl. des vorbestimmten Raumwinkelbereichs in der Kugelkopfaufnahmeeinrichtung (101) vorgesehen ist.
8. Kugelkopfvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kugelkopfvorrichtung (101) zwischen einem an der Kugelkopfeinrichtung (103) angeformten Anschlussstück zum Verbinden mit einer Verbindungseinrichtung, wie z.B. einer Deichsel oder einem Schwanenhals, und einem Verbindungsbereich (116) der Kugelkopfbasis (111) zum Verbinden mit einer Kopplungsvorrichtung, wie z.B. einem Dockingeinschub (32), einen Faltenbalg (117) aufweist.
9. Kugelkopfvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kugelkopfeinrichtung (103) eine radial umlaufende erste Anschlagfläche (118) aufweist und die Kugelkopfaufnahmeeinrichtung eine zweite Anschlagfläche (119) aufweist, so dass der vorbestimmte Raumwinkelbereich vorbestimmt bzw. begrenzt ist.
10. Kugelkopfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kugelkopfbasis (111) und die Kugelkopffixierung (112) der Kugelkopfaufnahmeein- richtung (101) mittels federbelasteter vorbespannter Schraubenverbindung (114) miteinan- der verbunden sind, so dass der Kugelkopf (102) der Kugelkopfeinrichtung (103) zum Spiel frei und in einem vorbestimmten Raumwinkelbereich schwenkbar in der Kugelkopfaufnahmeeinrichtung (101) gelagert ist.
11. Kugelkopfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Spieleinstellung zum Einstellen eines Spiels des Kugelkopfes (102) bzgl. des formbestimmten Raumwinkels in der Kugelkopfaufnahmeeinrichtung (101) vorgesehen ist.
12. Kugelkopfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Kugelkopf (102) eine sich in vertikaler Richtung nach unten kegelförmig aufweitende Drehwinkelgeberaufnahmeausnehmung (104) aufweist, die sich in vertikaler Richtung nach oben in Richtung einer zylinderförmigen Ausnehmung (127) verjüngt.
13. Kugelkopfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der Drehwinkelgeberaufnahmeausnehmung (104) ein Drehwinkelgeber (106) angeordnet ist, wobei der Drehwinkelgeber (106) den Drehwinkelübertragungsstift (110) umfasst, wobei der Drehwinkelübertragungsstift (110) mit dem Drehwinkelnehmer (107) gekoppelt ist, wobei das Kardan- bzw. Kreuzgelenk (108) derart in der zylinderförmigen Ausnehmung (127) angeordnet ist, dass der Schwenkpunkt (109) des Kardangelenks (108) im Mittelpunkt der Kugel angeordnet ist.
14. Kugelkopfvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kugelkopfvorrichtung an einem Fahrzeug oder einem Anbaugerät vorhanden ist, wobei die Kugelkopfvorrichtung von einer Kopplungs- oder Verbindungseinrichtung zum mechanischen Koppeln oder Verbinden des Fahrzeugs funktional getrennt ist.
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