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Die Erfindung betrifft eine Anhängekupplung für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Personenkraftwagen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Es sind verschiedene Ausführungsformen von Anhängekupplungen bekannt, z. B. aus der
DE 198 26 618 A1 ,
DE 199 44 264 A1 und
DE 100 04 523 A1 , bei denen ein senkrecht stehender Kupplungsarm durch motorischen Antrieb zunächst axial nach unten bewegt wird, so daß die Kugel des Kupplungsarmes unterhalb des Stoßfängers liegt, danach wird der Kupplungsarm um ca. 90° seitlich verdreht und anschließend motorisch wieder angehoben, bis der Kupplungsarm sich in der Betriebsstellung befindet. Diese Ausführungsformen haben folgende Nachteile:
- – Die Bodenfreiheit reicht (je nach Fahrzeugtyp) gelegentlich nicht aus, besonders wenn das Fahrzeug über einer Bordsteinkante steht
- – Der senkrecht angeordnete Kupplungsarm hat eine Bauform, die bei modernen Fahrzeugen mit besonders niedrig liegender Kofferraumkante nicht in das Fahrzeug integriert werden kann
- – Aufwendige Konstruktion – teilweise mit 2 Motoren
- – um die drei Bewegungsschritte Senken, Schwenken, Heben zu realisieren
- – Aufwendige Steuerung der Bewegungsschritte entweder mechanisch oder elektrisch
- – Paßgenaue und damit teure Führungen erforderlich, die wegen der eingeleiteten Betriebskräfte teure Materialien und Bearbeitungsverfahren notwendig machen.
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Es sind weitere Ausführungsformen bekannt, bei denen der Kupplungsarm an einem fahrzeugfesten Drehlager angeordnet sind und durch einen Motor der Kupplungsarm aus einer unterhalb des Fahrzeugbodens befindlichen Ruhestellung in die Betriebsstellung geschwenkt wird, wie z. B. in
DE 196 54 867 A1 und
DE 196 12 959 A1 oder
WO 98/57 813 A1 beschrieben. Diese Ausführungsformen haben folgende Nachteile:
- – Die Bodenfreiheit reicht bei bestimmten Ausführungsformen und Fahrzeugen ebenfalls nicht aus.
- – Bei einigen Fahrzeugformen sind sie wegen der Art des Fahrzeugbodens nur schwer oder gar nicht zu integrieren
- – Die Getriebemotoren sind hohen Belastungen ausgesetzt, wodurch sie aufwendig und teuer werden. Es sind bei bestimmten Ausführungsformen zum Festsetzen des Kupplungsarmes zusätzliche Verriegelungsvorrichtungen erforderlich, die starkem Verschleiß unterliegen und teuer in der Herstellung sind.
- – Die Hauptschwenklager unterliegen starken Betriebskräften und müssen daher in aufwendigen und teuren Techniken hergestellt werden.
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Es sind schließlich Ausführungsformen bekannt, z. B.
DE 100 23 640 A1 und
DE 101 04 185 A1 , bei denen der Kupplungsarm schwenkbar in einem Lagerblock sitzt, wobei der Lagerblock selber um eine in Fahrzeugrichtung angeordnete Achse schwenken kann, wodurch eine senkende und danach schwenkende Bewegung erzeugt wird. Diese Ausführungsform, die sich zwar sehr gut in Fahrzeuge integrieren läßt, hat dennoch folgende Nachteile:
- – Zur Realisierung der Bewegung sind unter Umständen 2 Motoren erforderlich
- – Es gibt wiederum drei Bewegungsschritte – Senken – Drehen – Heben – dazu ist eine spezielle Steuerung erforderlich
- – Die Herstellung ist wegen zweier großer, die ganze Last aufnehmenden Lager aufwendig und teuer.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine einfache, leichte und preiswerte, vorzugsweise aus Kunststoff herstellbare Schwenkvorrichtung zur Verfügung zu stellen.
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Diese Aufgabe wird mit der Anhängekupplung gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Bei der nachfolgend beschriebenen Ausführung der Anhängekupplung wird das Entriegeln und das Verschwenken des Kupplungsarmes manuell durchgeführt. In weiteren Ausführungsformen sind aber auch das elektromotorische Entriegeln und/oder Verschwenken dargestellt.
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Die Figuren 1a, b, c zeigen das Bewegungsprinzip der erfindungsgemäßen Anhängerkupplung. Die Anhängerkupplung besteht aus den Hauptkomponenten Träger (1), Drehlagereinrichtung (2) und Kupplungsarm (4) mit Kugel (6). Der Kupplungsarm (4) ist mit seinem der Kugel (6) entgegengesetzten Ende in der Drehlagereinrichtung (2) um die Achse (5) drehbar gelagert. Die Drehlagereinrichtung (2) ist am Träger um die Achse (3) schwenkbar gelagert.
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1a zeigt die Anhängerkupplung in der Nichtgebrauchsstellung. Die Drehlagereinrichtung (2) befindet sich in einer horizontalen Position, der Kupplungsarm (4) ist quasi parallel zum Träger (1) ausgerichtet, die Kugel (6) befindet sich hochgeschwenkt innerhalb des Trägers (1) in der Kugelposition A.
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1b zeigt die Anhängerkupplung in der Zwischenstellung. Die Drehlagereinrichtung (2) mit dem Kupplungsarm (4) ist um die Achse (3) aus der horizontalen in eine schräge Lage nach unten geschwenkt, ohne den Kupplungsarm (4) um die Achse (5) zu schwenken. Die Kugel hat sich aus der Kugelposition A in die Position B bewegt.
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1c zeigt die Anhängerkupplung in Gebrauchsstellung. Gegenüber der Zwischenstellung aus 1b ist der Kupplungsarm (4) um die Drehachse (5) um 90° aus der Zeichenebene herausgeschwenkt. Dadurch bewegt sich die Kugel (6) aus der Kugelposition B in die Position C auf der Bahn D. Die Kugelposition C wird auch als Kugelpunkt bezeichnet, das ist die gesetzlich vorgeschriebene Höhe der Kugel über der Fahrbahn. Die Höhendifferenz E zwischen Kugelposition B und Position C ermöglicht es dem Kupplungsarm (4), unterhalb einer Stoßstange o. ä. durchzuschwenken und ist einer der erfindungsgemäßen Vorteile dieser Anhängerkupplung gegenüber anderen Kupplungen.
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Nachfolgend wird die Funktion der erfindungsgemäßen Anhängerkupplung anhand der 2a bis 8 in der Bewegung von der Gebrauchsstellung in die Nichtgebrauchsstellung gezeigt.
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2a zeigt analog zu 1c die Anhängerkupplung in Gebrauchsstellung in einer schrägen Ansicht gegen die Fahrtrichtung, 2b die gleiche Stellung in einer schrägen Ansicht in Fahrtrichtung.
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Die Drehlagereinrichtung (2) besteht aus zwei Drehlagereinrichtunghälften (2a, 2b), zwischen denen der Kupplungsarm (4) drehbar gelagert ist (vgl. 8). Teil des Kupplungsarmes (4) sind vier Verriegelungsstücke (11, 15, vgl. 8). Teil des Trägers (1) ist das Kupplungsgehäuse (7), welches seitlich durch die Frontplatte (8) und die Rückplatte (9) verschlossen ist.
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Die Drehachse (3), welche zum Verschwenken der Drehlagereinrichtung (2) dient, ist in der Frontplatte (8) und der Rückplatte (9) gelagert. In die Frontplatte (8) und die Rückplatte (9) sind vier Riegelschlitze (10, 11, 12, 13) eingebracht, in welche die vier Verriegelungsstücke (14, 15, 16, 17) des Kupplungsarmes (4) in der Gebrauchsstellung eingreifen.
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In der Gebrauchsstellung des Kupplungsarmes (4) nehmen die vier formschlüssig in die Riegelschlitze (10, 11, 12, 13) eingreifenden Verriegelungsstücke (14, 15, 16, 17) die Kräfte, die vom Anhänger in das Fahrzeug übertragen werden, auf. Die Drehlagereinrichtung (2) bleibt von diesen Kräften unberührt und kann daher aus einem weniger belastbaren Material, zum Beispiel Kunststoff, gefertigt sein.
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Damit sich der Kupplungsarm (4) nicht ungewollt aus der Gebrauchsstellung wegdrehen kann, ist er durch zwei Schwenkriegel (18, 19), die auf die Verriegelungsstücke (14, 17) wirken, verriegelt. Diese Schwenkriegel sind bei der Ausführung der Anhängerkupplung mit manueller Entriegelung federbelastet, d. h. die Verriegelung erfolgt durch Federkraft, die Entriegelung dagegen gegen die Kraft der Federn manuell. Zum manuellen Entriegeln greift ein hier nicht dargestelltes Gestänge oder Bowdenzüge an den Betätigungslaschen (20, 21) der Schwenkriegel (18, 19) an. Der Schwenkriegel (18) ist in der Frontplatte (8) um die Achse (22), der Schwenkriegel (19) ist in der Rückplatte (9) um die Achse (23) schwenkbar gelagert.
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3a zeigt analog zu 1c die Anhängerkupplung entriegelt in Gebrauchsstellung in einer schrägen Ansicht gegen die Fahrtrichtung, 3b die gleiche Stellung in einer schrägen Ansicht in Fahrtrichtung.
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Um den Kupplungsarm (4) aus der Gebrauchsstellung zu bewegen, muß er zunächst entriegelt werden. Dazu werden die Schwenkriegel (18, 19) gemäß 3a, b in die Entriegelungsstellung bewegt, so daß sie die Verriegelungsstücke (14, 17) freigeben.
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4a zeigt analog zu 1b die Anhängerkupplung in Zwischenstellung in einer schrägen Ansicht gegen die Fahrtrichtung, 4b die gleiche Stellung in einer schrägen Ansicht in Fahrtrichtung.
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Die Schwenkriegel (18, 19) sind weiterhin in der Entriegelungsstellung, der Kupplungsarm (4) ist durch eine 90°-Drehbewegung um die Schwenkachse (5) in die Zwischenstellung geschwenkt (vgl. 1b). Die Kugel (6) befindet sich am tiefsten Punkt ihrer Bewegung.
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5a zeigt den Kupplungsarm (4) in der Bewegung aus der Zwischenstellung in die Nichtgebrauchsstellung in einer schrägen Ansicht gegen die Fahrtrichtung, 5b die gleiche Stellung in einer schrägen Ansicht in Fahrtrichtung.
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Der Kupplungsarm (4) und die Drehlagereinrichtung (2) werden um die Achse (3) nach oben geschwenkt, so daß sich dir Kugel (6) entlang der Bahn D (1c) bewegt. Die Schwenkriegel (18, 19) sind durch Federkraft in die Verriegelungsstellung (vgl. 2a, b) geschwenkt.
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6a zeigt analog zu 1a die Anhängerkupplung in Gebrauchsstellung in einer schrägen Ansicht gegen die Fahrtrichtung, 6b die gleiche Stellung in einer schrägen Ansicht in Fahrtrichtung.
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Am Schwenkriegel (18) ist eine Riegelstange (24) angebracht, sie verschwenkt damit gleichzeitig mit dem Schwenkriegel (18). Die Riegelstange (24) besitzt an der dem Schwenkriegel (18) abgewandten Seite ein gekröpftes Ende (25), welches in der Nichtgebrauchsstellung des Kupplungsarmes (4) durch die Aussparung (26) der Drehlagereinrichtunghälfte (2a) unter den seitlichen Rand (28) der Verriegelungsstücke (15, 17) greift und so den Kupplungsarm (4) in der Nichtgerauchsstellung verriegelt. Die 10a, b zeigen diese Verriegelung.
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In 6a, b ist der Riegelarm (24) in seiner Position kurz vor dem Verriegeln des Kupplungsarmes (4) gezeigt.
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7 zeigt analog zu 1a die Anhängerkupplung in Gebrauchsstellung in einer schrägen Ansicht gegen die Fahrtrichtung.
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In Weiterführung seiner Bewegung aus 6a, b greift das gekröpfte Ende (25) des Riegelarmes (24) durch die Aussparung (26) unter den Rand (28) am Kupplungsarm (4). Dadurch wird der Kupplungsarm (4) in der Nichtgebrauchsstellung verriegelt. Zum Schwenken des Kupplungsarmes (4) aus der Nichtgebrauchsstellung in die Gebrauchsstellung werden die Schwenkriegel (18, 19) in die Entriegelungsstellung bewegt, dadurch wird auch das gekröpfte Ende (25) unter dem Rand (28) herausbewegt und gibt somit den Kupplungsarm (4) frei.
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8 zeigt in einer räumlichen Darstellung den Kupplungsarm (4) mit den Verriegelungsstücken (14, 15, 16, 17) und der Rampe (27). Die Drehlagereinrichtung (2) besteht aus den Drehlagereinrichtunghälften (2a, b) und ist hier in Explosivdarstellung gezeigt.
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Am Kupplungsarm ist zwischen den Verriegelungsstücken (14, 15, 16, 17) die Zylinderfläche (30) angeordnet.
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Die Drehlagereinrichtunghälften (2a, b) bilden in zusammengebautem Zustand mit ihren Teilzylinderflächen (29a, b) eine Bohrung, in der sich der Kupplungsarm (4) um die Achse (5) drehen kann. Die Teilzylinderflächen (29a, b) umfassen den Kupplungsarm (4) an der Zylinderfläche (30). Der Kupplungsarm (4) bildet mit der Zylinderfläche (30) das Drehachsglied (30a). Der Kupplungsarmdurchmesser ist im Bereich der Ränder (28, 31) größer als im Bereich der Zylinderfläche (30), die Ränder (28, 30) stehen also derart über die Drehlagereinrichtunghälften (2a, b) über, daß der Kupplungsarm (4) in der Drehlagereinrichtung (2) gehalten wird.
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9a zeigt den Kupplungsarm (4) in verriegelter Stellung. Die Verriegelung erfolgt durch die beiden Verriegelungsstücke (15, 17) und die beiden Schwenkriegel (18, 19). Beispielhaft sollen hier nur das Verriegelungsstück (19) und der Schwenkriegel (17) näher betrachtet werden.
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Im verriegelten Zustand greift das Verriegelungsstück (19) durch den Riegelschlitz (13) in der Rückplatte (9) und drückt gegen die Fläche (33) im Riegelschlitz (13). Die Fläche (33) bildet also den Anschlag für den Kupplungsarm (4), sie begrenzt die Schwenkbewegung um die Achse (5) beim Schwenken in Gebrauchsstellung.
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Der Schwenkriegel (19) ist mit seiner Stirnfläche (33) durch Federkraft F um die Achse (23) gegen die Fläche (34) am Schwenkriegel (19) geschwenkt. Die Federkraft F bewirkt, da es für den Schwenkriegel (19) keine festen Anschlag gibt, eine Selbstnachstellung des Schwenkriegels (19). Die Feder, welche die Federkraft ausübt, ist hier nicht dargestellt. Sie kann Teil des Schwenkriegels oder des betätigenden Bowdenzuges bzw. Gestänges sein.
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Der Schwenkriegel (19) steht senkrecht auf der Fläche (34), so daß alle Kräfte, die vom Anhänger auf den Kupplungsarm (4) übertragen werden, entweder direkt in die Achse (23) oder auf die Fläche (34) geleitet werden, sie können den Schwenkriegel (19) nicht seitlich auslenken. Eventuelle Lose, die sich im System bilden könnte, wird durch die auf den Schwenkriegel (19) einwirkenden Federkräfte beseitigt.
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9b zeigt den Kupplungsarm (4) in entriegelter Stellung. Beispielhaft sollen hier nur das Verriegelungsstück (17) und der Riegelarm (19) näher betrachtet werden.
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Zum Entriegeln wurde der Schwenkriegel (19) im Uhrzeigersinn gegen die Federkraft F weg von der Fläche (34) um die Achse (23) geschwenkt. Dadurch wird das Verriegelungsstück (17) freigegegeben, der Kupplungsarm (4) kann um die Achse (5) im Uhrzeigersinn drehen und die Verriegelungsstücke (15, 16, 17, 18) schwenken aus den Riegelschlitzen (10, 11, 12, 13) zwischen die Frontplatte (8) und die Rückplatte (9). Anschließend kann der Kupplungsarm (4) um die Achse (3, 1a) nach unten geschwenkt werden.
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10a zeigt den Kupplungsarm (4) in einer Stellung kurz vor Erreichen der Nichtgebrauchsstellung. Das gekröpfte Ende (25) des Riegelarmes (24) wird beim Hochschwenken des Kupplungsarmes (4) um die hier nicht dargestellte Achse (3) in Richtung G durch die Rampe (27) in Richtung H gedrückt. Dadurch schwenkt auch der Schwenkriegel (18) gegen die Federkraft F um die Achse (22).
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10b zeigt den Kupplungsarm (4) in der Nichtgebrauchsstellung. Das gekröpfte Ende (25) des Riegelarmes (24) wurde durch die Federkraft F in Richtung H' unter den Rand (28) des Kupplungsarmes gedrückt. Dadurch wird das Herunterschwenken des Kupplungsarmes (4) um die hier nicht dargestellte Achse (3) in Richtung G' verhindert.
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Zum Entriegeln muß das gekröpfte Ende (25) des Riegelarmes (24) gegen die Federkraft F unter Rand (28) herausbewegt werden.
