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Die
Erfindung betrifft eine fahrzeugseitige Kupplungsbaugruppe einer
Anhängerkupplung für Fahrzeuge nach dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Starre
und dauerhaft befestigte, fahrzeugseitige Kupplungsbaugruppen werden
insbesondere aufgrund der Ästhetik, aber auch aus Gründen
der Fahrzeugsicherheit von wenigen Kundengruppen akzeptiert.
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Es
gibt daher im Stand der Technik bereits zahlreiche Vorschläge
zur Ausbildung abnehmbarer Kupplungsbaugruppen, die jedoch allesamt
das Problem haben, daß die jeweiligen Verbindungsstücke verschmutzungs-
sowie korrosionsanfällig sind und daß die abnehmbare
Kupplungsbaugruppe unter Umständen nicht ständig
mitgeführt wird, also oft im Bedarfsfall nicht verfügbar
ist.
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Aus
dem Stand der Technik sind ferner schwenkbare Kupplungsbaugruppen
bekannt, die um eine vorbestimmte definierte Achse von einer Gebrauchsstellung
in eine Nichtgebrauchsstellung verschwenkt werden können
und umgekehrt. Die Bewegungsmöglichkeit dieser einachsig
schwenkbaren Kupplungsbaugruppen ist dabei begrenzt, so daß die Kupplungsbaugruppe
einen unerwünscht großen Bauraum im Bereich des
Fahrzeughecks benötigt.
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Um
eine größere Bewegungsfreiheit der Kupplungsbaugruppe
bereitzustellen, offenbart die
DE 10 2004 044 912 A1 eine Kupplungsbaugruppe, deren
Kupplungsarm mittels eines Kugelgelenks am Fahrzeug befestigt ist.
Dieses Kugelgelenk ermöglicht das Verschwenken eines Kupplungsarms
um mehrere Achsen, was die Bauraumanforderungen der Kupplungsbaugruppe
reduziert.
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Auch
die gattungsgemäße
EP 1 557 299 A1 zeigt eine Kupplungsbaugruppe,
deren Kupplungsarm mittels eines Kugelgelenks am Fahrzeug befestigt
ist. Das Betätigungselement zur Verriegelung der Kupplungsbaugruppe
in der Gebrauchs- oder Nichtgebrauchsstellung ist jedoch Teil einer
aufwendigen Fixiereinrichtung, die ihrerseits einen großen
Bauraum benötigt und von außerhalb des Fahrzeugs sichtbar
ist, was wiederum die Ästhetik der Heckansicht beeinträchtigt.
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Aufgabe
der Erfindung ist daher die Schaffung einer schwenkbaren Kupplungsbaugruppe,
die einen geringen Bauraum benötigt und inklusive ihrer Betätigungseinrichtung
wenigstens in einer Nichtgebrauchsstellung eine sichtgeschützte
Position einnimmt.
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Die
Aufgabe wird gelöst durch eine Kupplungsbaugruppe der eingangs
genannten Art, bei welcher der Gelenkzapfen eine Gelenkachse definiert
und das Betätigungselement im wesentlichen in Richtung
der Gelenkachse zwischen einer Freigabestellung, in welcher der
Kupplungsarm verschwenkbar ist, und einer Sperrstellung bewegbar
ist, in der die Kupplungsbaugruppe verriegelt ist. Die Freigabe bzw.
Verriegelung des Kugelgelenks durch eine Verschiebung des Betätigungselements
im wesentlichen in Richtung der Gelenkachse ermöglicht
eine besonders kompakte Bauweise der Kupplungsbaugruppe, welche
zumindest in ihrer Nichtgebrauchsstellung sichtgeschützt
ist und kaum eine ästhetische Beeinträchtigung
darstellt.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform weist der Gelenkzapfen
einen hohlen Gelenkschaft auf, in dem das stabförmig ausgebildete
Betätigungselement axial verschiebbar geführt
ist. Bei dieser Konstruktion ist das Betätigungselement
von außerhalb des Fahrzeugs nicht sichtbar, da es in den
Gelenkzapfen integriert und vorzugsweise über das Halteteil z.
B. in einen Fahrzeuginnenraum geführt ist. Bei einer manuellen
Bedienung des Betätigungselements ist der Fahrzeuginnenraum
bevorzugt ein Kofferraum, in dem ein manuelles Bedieneinteil des
Betätigungselements endet. Falls das Betätigungselement durch
ein Antriebselement bedienbar sein soll, ist das Bedienteil für
das Antriebselement vorzugsweise im Bereich einer Armaturentafel
des Fahrzeugs angeordnet. Das Antriebselement kann aus einem magnetischen
Aktuator, einem Elektromotor oder dergleichen gebildet sein. Ungeachtet
seines jeweiligen verschiedenen Funktionsprinzips stellt ein jedes
mögliches Antriebselement eine definierte axiale Verschiebung
des Betätigungselements sicher.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist der
Verriegelungsabschnitt des Betätigungselements wenigstens
einen Führungsvorsprung auf, welcher in der Freigabestellung
des Betätigungselements in einer Ausnehmung des Gelenkgehäuses
geführt ist. Dadurch ist der Kupplungsarm zwischen möglichen
Verriegelungsstellungen der Kupplungsbaugruppe nicht frei verschwenkbar,
sondern kann relativ zum Halteteil nur entlang einer vorgegebenen
Führung verschwenkt werden. Durch diese Führung
wird vorzugsweise eine Bewegung des Kupplungsarms festgelegt, die
einem Verschwenken um wenigstens zwei Achsen entspricht. Da hierbei sowohl
die Verriegelung der Kupplungsbaugruppe als auch die Führung
des Kupplungsarms mit Hilfe derselben Bauteile, nämlich
dem Betätigungselement und dem Gelenkgehäuse,
durchführbar sind, kann das Kugelgelenk und damit die gesamte
Kupplungsbaugruppe mit relativ geringem Aufwand preiswert gefertigt
werden.
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Vorteilhafte
und zweckmäßige Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens
sind in den Unteransprüchen beschrieben. Weitere Einzelheiten
werden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es zeigen:
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1 die
perspektivische Darstellung eines Fahrzeughecks mit einer erfindungsgemäßen
Kupplungsbaugruppe in einer Gebrauchsstellung und einer Nichtgebrauchsstellung;
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2 die
Rückansicht eines Fahrzeughecks mit der erfindungsgemäßen
Kupplungsbaugruppe in der Gebrauchsstellung und in der Nichtgebrauchsstellung;
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3a bis 3c die
erfindungsgemäße Kupplungsbaugruppe in der Gebrauchsstellung,
einer Zwischenstellung und der Nichtgebrauchsstellung;
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4 einen
Längsschnitt durch die erfindungsgemäße
Kupplungsbaugruppe gemäß einer ersten Ausführungsform;
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5a bis 5c drei
Ausführungsvarianten eines Betätigungselements
für die erfindungsgemäße Kupplungsbaugruppe;
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6 einen
Längsschnitt durch die erfindungsgemäße
Kupplungsbaugruppe gemäß einer zweiten Ausführungsform;
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7 eine
perspektivische Ansicht des Betätigungselements der Kupplungsbaugruppe
gemäß 6;
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8 eine
perspektivische Untersicht des Gehäusedeckels der Kupplungsbaugruppe
gemäß 6;
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9 eine
Schnittansicht der Kupplungsbaugruppe gemäß 6 in
einer verriegelten Gebrauchsstellung;
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10 eine
Schnittansicht der Kupplungsbaugruppe gemäß 6 in
einer nichtverriegelten Zwischenstellung;
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11 eine
Schnittansicht der Kupplungsbaugruppe gemäß 6 in
einer verriegelten Nichtgebrauchsstellung;
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12 einen
Längsschnitt durch die erfindungsgemäße
Kupplungsbaugruppe gemäß einer dritten Ausführungsform;
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13 eine
Explosionsansicht der Kupplungsbaugruppe gemäß 12;
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14 einen
Schnitt XIV-XIV durch die Kupplungsbaugruppe gemäß 12;
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15 eine
perspektivische Explosionsansicht der erfindungsgemäßen
Kupplungsbaugruppe gemäß einer vierten Ausführungsform;
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16 die
perspektivische Ansicht einer Einsatzhülse eines Gelenkgehäuses
der erfindungsgemäßen Kupplungsbaugruppe gemäß einer
fünften Ausführungsform;
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17 eine
Frontalansicht der Einsatzhülse gemäß 16;
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18 eine
Seitenansicht der Einsatzhülse gemäß 16;
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19 eine
perspektivische Explosionsansicht der erfindungsgemäßen
Kupplungsbaugruppe gemäß einer sechsten Ausführungsform;
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20 eine
Seitenansicht eines Kopplungsrings der Kupplungsbaugruppe gemäß 19;
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21 eine
weitere Seitenansicht des Kopplungsrings aus 20; und
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22 die
erfindungsgemäße Kupplungsbaugruppe gemäß der
sechsten Ausführungsform im zusammengesetzten Zustand.
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Stellvertretend
für das Heck eines nicht dargestellten Fahrzeugs zeigt
die 1 einen Stoßfänger 10,
an dem eine fahrzeugseitige, schwenkbare Kupplungsbaugruppe einer
Anhängerkupplung für Fahrzeuge befestigt ist.
Die Kupplungsbaugruppe 12 ist dabei in zwei Schwenkpositionen
dargestellt, wobei das Bezugszeichen 12 in den 1 und 2 auf
eine Gebrauchsstellung zeigt und das Bezugszeichen 12' eine
Nichtgebrauchsstellung kennzeichnet.
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Die
Kupplungsbaugruppe 12 umfaßt ein fahrzeugfestes
Halteteil 14 (siehe 3) und
einen Kupplungsarm 16, der an einem freien Ende ein Kopplungselement 18 zum
lösbaren Befestigen eines Anhängers (nicht gezeigt)
aufweist. Das Halteteil 14 und der Kupplungsarm 16 sind
durch ein Kugelgelenk 20 schwenkbar verbunden (siehe 3 bis 11). Somit
kann der Kupplungsarm 16 aus seiner Gebrauchsstellung (Bezugszeichen 12),
in der die Kopplung mit einem Anhänger möglich
ist, in seine Nichtgebrauchsstellung 12' überführt
werden, in der der Kupplungsarm 16 für einen Betrachter
sichtgeschützt in einem Heckbereich des Fahrzeugs „verschwindet”,
z. B. unterhalb bzw. hinter des Heckstoßfängers 10 oder
dergleichen.
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Das
fahrzeugfeste Halteteil 14 ist in 1 am Stoßfänger 10 des
Fahrzeugs montiert. Alternativ oder zusätzlich kann das
Halteteil 14 selbstverständlich auch an anderen
fahrzeugfesten Bauelementen im Heckbereich des Fahrzeugs, insbesondere
an einem Fahrzeugrahmen, befestigt sein.
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Die
Rückansicht der Kupplungsbaugruppe 12 gemäß 2 verdeutlicht,
daß in der Nichtgebrauchsstellung 12' lediglich
ein kurzer Abschnitt des Kupplungsarms 16 in vertikaler
Richtung unterhalb des Stoßfängers 10 vorsteht.
Da der Kupplungsarm 16 in dieser Nichtgebrauchsstellung
in Fahrzeuglängsrichtung unter das Fahrzeug verschwenkt ist,
ist der Kupplungsarm 16 für einen Betrachter verdeckt
positioniert und entsprechend nicht ohne Weiteres zu erkennen.
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Das
Kugelgelenk 20 umfaßt gemäß 4 einen
Gelenkzapfen 22 mit einem Kugelkopf 24 sowie ein
Gelenkgehäuse 26, das den Kugelkopf 24 aufnimmt.
Der Gelenkzapfen 22 entspricht im vorliegenden Beispiel
dem fahrzeugfesten Halteteil 14, und das Gelenkgehäuse 26 ist
starr mit dem Kupplungsarm 16 verbunden.
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In
den 3a bis 3c ist
die Kupplungsbaugruppe 12 in unterschiedlichen Schwenkpositionen
zu sehen.
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Die
Längsrichtung des Gelenkzapfens 22 definiert dabei
eine Gelenkachse A, um die der Kupplungsarm 16 relativ
zum Halteteil 14 verschwenkt werden kann, und stellt eine
erste Schwenkachse dar.
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Die 3a zeigt
die Kupplungsbaugruppe 12 in ihrer Gebrauchsstellung, wohingegen
die 3b eine Zwischenstellung offenbart, in welcher der
Kupplungsarm 16 relativ zum Halteteil 14 bezüglich
der ersten Schwenkachse A um einen Winkel α von etwa 90° verdreht
ist (vgl. 3a und 3b, oben).
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Neben
dieser Drehung um die erste Schwenkachse A findet beim Schwenken
des Kupplungsarms 16 aus seiner Gebrauchsstellung in die Zwischenstellung
auch ein „Kippen” des Kugelgelenks 20 um
eine zweite Schwenkachse B statt (vgl. 3b, unten).
Das Kippen um die zweite Schwenkachse B bewirkt, daß sich
eine Gehäuseachse A' nicht mehr koaxial zur ersten Schwenkachse
A bzw. zur Längsrichtung des Gelenkzapfens 22 erstreckt, sondern
um einen Winkel β verkippt ist. Der Kippwinkel β liegt
dabei vorzugsweise in der Größenordnung von etwa
5° bis 10°.
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In
der 3c wurde der Kupplungsarm 16 aus der
Zwischenstellung (3b) relativ zum Halteteil 14 in
der gleichen Drehrichtung um einen Winkel α von etwa weiteren
90° bezüglich der ersten Schwenkachse A verdreht,
so daß die Kupplungsbaugruppe 12 in 3c ihre
Nichtgebrauchsstellung 12' einnimmt (3c,
oben). Gleichzeitig mit der Verdrehung um diese weiteren 90° bezüglich
der ersten Schwenkachse A wird die Kippbewegung bezüglich
der zweiten Schwenkachse B wieder rückgängig gemacht,
so daß die Gehäuseachse A' und die erste Schwenkachse
A wieder koaxial verlaufen (3c, unten).
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Dieses
Beispiel soll verdeutlichen, daß der Kupplungsarm 16 beim
Verschwenken von der Gebrauchsstellung in die Nichtgebrauchsstellung 12' der
Kupplungsbaugruppe 12 eine Schwenkbewegung um wenigstens
zwei Achsen erfährt, auch wenn sich die beiden Endstellungen,
d. h. die Gebrauchsstellung und die Nichtgebrauchsstellung 12' lediglich durch
Verschwenken des Kupplungsarms 16 relativ zum Halteteil 14 um
etwa 180° bezüglich der ersten Schwenkachse A
ineinander überführen ließen. Durch die
zusätzliche Kippbewegung um die zweite Schwenkachse B läßt
sich die Bewegung des Kupplungsarms 16 in vorteilhafter
Weise flexibel an die Bauraumverhältnisse im Bereich des
Fahrzeughecks anpassen. Die Winkelangaben sind dabei lediglich beispielhaft
zu verstehen und richten sich im Detail nach dem jeweils zur Verfügung
stehenden Bauraum.
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Auf
die Führung des Kupplungsarms 16 zwischen den
Endstellungen gemäß den 3a und 3c wird
später anhand der 6 bis 11 und 15 bis 22 noch
genauer eingegangen.
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Das
Gelenkgehäuse 26 ist relativ zum Gelenkzapfen 22 zwischen
zwei vordefinierten Endpositionen, nämlich der Gebrauchsstellung
und der Nichtgebrauchsstellung 12' schwenkbar, wobei die
Kupplungsbaugruppe 12 darüber hinaus auch in wenigstens
einer der Endpositionen eine Verriegelungsstellung einnimmt. Diese
Endposition ist besonders bevorzugt die Gebrauchsposition der Kupplungs baugruppe 12.
Darüber hinaus ergeben sich jedoch zusätzliche
Vorteile, wenn die Kupplungsbaugruppe 12 auch in ihrer
Nichtgebrauchsstellung 12' eine Verriegelungsstellung einnimmt.
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Die 4 zeigt
einen Längsschnitt durch die Kupplungsbaugruppe 12 gemäß einer
ersten Ausführungsform, mit dem Kugelgelenk 20,
das den Gelenkzapfen 22 mit dem Kugelkopf 24 sowie
das Gelenkgehäuse 26 umfaßt, welches
den Kugelkopf 24 aufnimmt. Außerdem weist das
Kugelgelenk 20 ein Betätigungselement 28 mit
einem Verriegelungsabschnitt 30 auf, der in einer Verriegelungsstellung
der Kupplungsbaugruppe 12 eine Formschlußverbindung
mit dem Gelenkzapfen 22 und dem Gelenkgehäuse 26 ausbildet,
um den Kupplungsarm 16 am Halteteil 14 zu arretieren.
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Das
Betätigungselement 28 ist im vorliegenden Fall
ein stabförmiges Bauteil, an dessen einem axialen Ende
der Verriegelungsabschnitt 30 angeordnet ist. Der Gelenkzapfen 22 weist
einen hohlen Gelenkschaft 40 auf, in dem das stabförmig
ausgebildete Betätigungselement 28 axial verschiebbar
geführt ist. Das Betätigungselement 28 erstreckt
sich dabei durch den Kugelkopf 24, wobei der Verriegelungsabschnitt 30 über
eine Öffnung 42 im Kugelkopf 24 an das
Gelenkgehäuse 26 angrenzt. Das Gelenkgehäuse 26 ist
aus Montagegründen zweiteilig aufgebaut und umfaßt
einen Gehäusedeckel 32 sowie einen fest mit dem
Gehäusedeckel 32 verbundenen Gehäusering 34.
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Der
Gelenkzapfen 22 definiert die Gelenkachse A, welche gleichzeitig
die erste Schwenkachse des Gelenkgehäuses 26 relativ
zum Gelenkzapfen 22 darstellt. Das Betätigungselement 28 ist
im wesentlichen in Richtung der Gelenkachse A zwischen einer Freigabestellung
(vgl. 4), in welcher der Kupplungsarm 16 verschwenkt
werden kann, und einer Sperrstellung bewegbar, in der die Kupplungsbaugruppe 12 verriegelt
ist.
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Der
Verriegelungsabschnitt 30 des Betätigungselements 28 ist
gemäß dem Längsschnitt in 4 ist
achsensymmetrisch, insbesondere U-förmig ausgebildet und
weist als Formschlußelemente 36 zwei seitliche
Schenkel auf, die durch einen mittigen Schlitz 38 voneinander
getrennt sind.
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Im
Gelenkgehäuse 26, genauer im Gehäusedeckel 32 des
Gelenkgehäuses 26, ist ein Vorsprung 44 ausgebildet,
welcher in der Sperrstellung des Betätigungselements 28 mit
den Formschlußelementen 36 des Verriegelungsabschnitts 30 so
zusammenwirkt, daß der Gelenkzapfen 22 relativ
zum Gelenkgehäuse 26 und somit auch der Kupplungsarm 16 relativ
zum Halteteil 14 verriegelt ist.
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Bezogen
auf 4 ist die Abmessung des Vorsprungs 44 senkrecht
zur Zeichenebene deutlich größer als die Abmessung
s in Zeichenebene. Dadurch wird sichergestellt, daß der
Vorsprung 44 nur mit dem Verriegelungsabschnitt 30 in
der in 4 gezeigten Position sowie in einer Position,
bei der das Gelenkgehäuse 26 bezüglich
der ersten Schwenkachse A um 180° relativ zum Gelenkzapfen 22 verdreht
ist, in Eingriff gebracht werden kann.
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Das
Betätigungselement 28 kann gemäß 4 aus
der dargestellten Freigabestellung in seine Sperrstellung überführt
werden, indem das Betätigungselement 28 relativ
zum Gelenkzapfen 22 axial nach oben verschoben wird, bis
die Formschlußelemente 36 in Eingriff mit dem
Vorsprung 44 sind. Die Sperrstellung des Betätigungselements 28 entspricht dabei
der Verriegelungsstellung des Kugelgelenks 20 bzw. der
Kupplungsbaugruppe 12.
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Wie
in 4 angedeutet, ist der Querschnitt des Vorsprungs 44 vorzugsweise
leicht trapezförmig ausgebildet, und der Schlitz 38 verjüngt
sich ausgehend von den freien Schenkelenden des Verriegelungsabschnitts 30 in
axialer Richtung. Bevorzugt sind die als U-Schenkel ausgebildeten
Formschlußelemente 36 im Wesentlichen quer zur
Längsrichtung des Betätigungselements 28 elastisch
verformbar, so daß sie sich beim Aufschieben auf den Vorsprung 44 elastisch
aufweiten. Dadurch wird eine spielfreie Kopplung zwischen dem Verriegelungsabschnitt 30 und
dem Gelenkgehäuse 26 erreicht. Ferner ist die Aussparung 46 zur
Aufnahme des Verriegelungsabschnitts 30 im Kugelkopf 24 an
die Außenkontur des Verriegelungsabschnitts 30 so
angepaßt, daß auch der Gelenkzapfen 22 nahezu
spielfrei mit dem Verriegelungsabschnitt 30 verbunden ist.
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Die 5a bis c zeigen drei mögliche
Ausführungen der Betätigungselemente 28 in
einer perspektivischen Ansicht. Das Betätigungselement 28 gemäß 5a entspricht dabei dem Betätigungselement 28 aus 4,
wobei die Außenkontur des Verriegelungsabschnitts 30 in
der Draufsicht rechteckig ist.
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Das
Betätigungselement 28 in 5b unterscheidet
sich lediglich durch einen schmaleren Schlitz 38 und die
sechseckige Außenkontur des Verriegelungsabschnitts 30.
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Die
Variante gemäß 5c soll
verdeutlichen, daß der Verriegelungsabschnitt 30 mit
einer nahezu beliebigen Kontur ausgeführt sein kann. Dabei
muß jedoch der Querschnitt der Aussparung 46 im
Kugelkopf 24 jeweils an die Außenkontur des Verriegelungsabschnitts 30 und
der Vorsprung 44 im Gelenkgehäuse 26 jeweils
an die Innenkontur des Verriegelungsabschnitts 30 angepaßt sein.
Darüber hinaus erlaubt eine Kontur wie in 5c gezeigt
eine häufigere Verriegelung des Kugelgelenks 20 bei
einer Verdrehung des Gelenkgehäuses 26 bezüglich der
ersten Schwenkachse A relativ zum Gelenkzapfen 22, nämlich
jeweils bei einer Relativdrehung um 60°.
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In
der 6 ist ein Längsschnitt durch die Kupplungsbaugruppe 12 gemäß einer
zweiten Ausführungsform dargestellt. Ähnlich wie
oben für die Ausführungsform nach 4 beschrieben,
erfolgt die Verriegelung des Kugelgelenks 20 durch das Ausbilden
einer Formschlußverbindung zwischen dem Verriegelungsabschnitt 30 und
dem Gelenkgehäuse 26 sowie zwischen dem Verriegelungsabschnitt 30 und
dem Gelenkzapfen 22 in der Sperrstellung des Betätigungselements 28.
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Das
Betätigungselement 28 ist im vorliegenden Beispiel
durch eine Feder 48 in seine Sperrstellung beaufschlagt,
um ein unbeabsichtigtes Entriegeln des Kugelgelenks 20 und
damit der Kupplungsbaugruppe 12 zu verhindern. Eine solche
Vorspannung in die Sperrstellung ist selbstverständlich
auch in anderen Ausführungsvarianten denkbar.
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Die 7 zeigt
das Betätigungselement 28 gemäß 6 in
einer perspektivischen Ansicht. Das Betätigungselement 28 ist
analog zu den 5a bis 5c stabförmig
ausgebildet und weist an einem axialen Ende den Verriegelungsabschnitt 30 auf.
Der Verriegelungsabschnitt 30 umfaßt jedoch zusätzlich
zwei Führungsvorsprünge 50, die sich
in axialer Richtung erstrecken und in einer Freigabestellung des
Betätigungselements 28 in einer Gehäuseausnehmung 52 des
Gelenkgehäuses 26 geführt sind.
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Diese
Gehäuseausnehmung 52 ist in der perspektivischen
Untersicht des Gehäusedeckels 32 gemäß 8 zu
sehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Gehäuseausnehmung 52 einen
etwa herzförmigen Querschnitt auf (siehe auch 9 bis 11).
Auf einer im zusammengesetzten Zustand des Kugelgelenks 20 dem
Kugelkopf 24 zugewandten Seite des Gehäusedeckels 32 ist
außerdem über eine bestimmte axiale Tiefe der
Gehäuseausnehmung 52 eine Querschnittserweiterung 54 vorgesehen.
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In 9 ist
eine Schnittansicht IX-IX der Kupplungsbaugruppe 12 gemäß 6 in
einer verriegelten Gebrauchsstellung (vgl. 3a) dargestellt.
Der sechseckige Querschnitt im oberen Bereich des Verriegelungsabschnitts 30 erstreckt
sich hierbei im Bereich der Querschnittserweiterung 54 in die
Gehäuseausnehmung 52 und sorgt für eine Formschlußverbindung
zwischen dem Verriegelungsabschnitt 30 und dem Gelenkgehäuse 26.
Die beiden Führungsvorsprünge 50 erstrecken
sich axial tiefer in den herzförmigen Teil der Gehäuseausnehmung 52 und
haben in der verriegelten Gebrauchsstellung keine besondere Funktion.
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Die 10 zeigt
die Schnittansicht IX-IX der Kupplungsbaugruppe 12 in einer
geführten Zwischenstellung (vgl. 3b), in
der das Betätigungselement 28 mit Bezug auf 6 relativ
zum Gelenkzapfen 22 entgegen der Federkraft soweit nach
unten verschoben ist, daß der sechseckige Querschnitt des Verriegelungsabschnitts 30 nicht
mehr in die Gehäuseausnehmung 52 ragt. Die axiale
Abmessung der Führungsvorsprünge 50 ist
jedoch so groß, daß sie sich trotz der axialen
Verschiebung immer noch in die herzförmige Gehäuseausnehmung 52 erstrecken. Gleichzeitig
mit der axialen Verschiebung wurde das Gelenkgehäuse 26 relativ
zum Gelenkzapfen 22 um 90° bezüglich
der ersten Schwenkachse A verdreht. Bei dieser Drehung gleiten die
Führungsvorsprünge 50 am herzförmigen
Rand der Gehäuseausnehmung 52 und sorgen dabei
für ein geführtes Verschwenken des Kugelgelenks 20,
insbesondere ein Kippen des Kugelgelenks 20 um einen Winkel β bezüglich
der zweiten Schwenkachse B (vgl. 3b, unten).
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In 11 ist
die Schnittansicht IX-IX der Kupplungsbaugruppe 12 gemäß 6 in
einer verriegelten Nichtgebrauchsstellung (vgl. 3c)
dargestellt. Gegenüber der Zwischenstellung in 10 wurde
das Gelenkgehäuse 26 in der gleichen Drehrichtung
um weitere 90° bezüglich der ersten Schwenkachse
A verdreht. Infolge der symmetrischen Ausbildung der Gehäuseausnehmung 52 wurde
die Kippbewegung um die zweite Schwenkachse B wieder rückgängig
gemacht, so daß sich der sechseckige Querschnitt des Verriegelungsabschnitts 30 in dieser
Stellung wieder im Bereich der Querschnittserweiterung 54 in
die Gehäuseausnehmung 52 erstrecken und für
eine Formschlußverbindung zwischen dem Verriegelungsabschnitt 30 und
dem Gelenkgehäuse 26 sorgen kann. Die dafür
notwendige axiale Bewegung wird durch die Feder 48 unterstützt.
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Die 12 zeigt
einen Längsschnitt durch die Kupplungsbaugruppe 12 gemäß einer
dritten Ausführungsform. Im Unterschied zu den vorhergehenden
Ausführungsformen ist das Betätigungselement 28 hier
nicht im Gelenkzapfen 22, sondern im Gelenkgehäuse 26 geführt.
Konkret weist der Gehäusedeckel 32 des Gelenkgehäuses 26 zwei
Gehäuseöffnungen 56 auf, in denen der
Verriegelungsabschnitt 30 des Betätigungselements 28 in
Richtung der Gelenkachse A geführt ist.
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Gemäß der
Explosionsansicht in 13 sind die Formschlußelemente 36 des
Verriegelungsabschnitts 30 als axiale Zapfen ausgebildet,
die in einer Verriege lungsstellung der Kupplungsbaugruppe 12 (Vgl. 12 und 14)
mit den Öffnungen 56 im Gelenkgehäuse 26 und
keilförmigen Ausnehmungen 58 im Kugelkopf 24 des
Gelenkzapfens 22 eine Formschlußverbindung ausbilden.
Durch eine axiale Verschiebung des Betätigungselements 28 nach oben
(bezogen auf 12), bewegt es sich aus seiner
Sperrstellung in seine Freigabestellung, in welcher die Formschlußelemente 36 nicht
mehr im Eingriff mit den Ausnehmungen 58 sind.
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In 14 ist
der Schnitt XIV-XIV dargestellt, der verdeutlicht, daß das
Kugelgelenk 20 in der Sperrstellung des Betätigungselements 28 verriegelt ist.
Besonders vorteilhaft weisen die Formschlußelemente 36 eine
geringfügige elastische Verformbarkeit zum Ausgleich von
Fertigungstoleranzen auf, so daß das Kugelgelenk 20 und
damit die Kupplungsbaugruppe 12 im wesentlichen spielfrei
verriegelt ist.
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Die 15 zeigt
links eine teilweise transparent dargestellte Explosionsansicht
des Kugelgelenks 20, welches bei der Kupplungsbaugruppe 12 gemäß einer
vierten Ausführungsform zum Einsatz kommt, und rechts zusätzliche
perspektivische Darstellungen des Gehäusedeckels 32 und
des Gehäuserings 34, die im zusammengesetzten
Zustand des Kugelgelenks 20 fest miteinander verbunden
sind und das Gelenkgehäuse 26 bilden.
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Die
vierte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass
das Gelenkgehäuse 26 relativ zum Gelenkzapfen 22,
insbesondere relativ zum Kugelkopf 24 des Gelenkzapfens 22 geführt
ist, so daß das Gelenkgehäuse 26 beim
Verschwenken relativ zum Gelenkzapfen 22 einer vorgegebenen
Bahnkurve folgt. Im Ausführungsbeispiel gemäß 15 ist
am Kugelkopf 24 des Gelenkzapfens 22 ein Führungsvorsprung 60 und
im Gelenkgehäuse 26 eine Führungskulisse 62 ausgebildet,
wobei der Führungsvorsprung 60 im zusammengesetzten
Zustand des Kugelgelenks 20 in die Führungskulisse 62 eingreift.
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Insbesondere
aus den Perspektivansichten des Gehäusedeckels 32 (15,
rechts oben) und des Gehäuserings 34 (15,
rechts unten) geht deutlich hervor, daß eine die Führungskulisse 62 bildende
Nut teilweise im Gehäusedeckel 32 und teilweise
im Gehäusering 34 ausgebildet ist, wobei sich die
Führungskulisse 62 bezüglich der Achse
A über etwa 180° des Gehäuseumfangs erstreckt.
In Umfangsrichtung gesehen ist die Nut der Führungskulisse 62 an
ihren Rändern jeweils etwa zur Hälfte im Gehäusedeckel 32 und
im Gehäusering 34 ausgeformt.
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Zur
Mitte der Führungskulisse 62 hin ist die Nut jedoch
zunehmend im Gehäusedeckel 32 ausgebildet, so
daß die durch die Führungskulisse 62 gebildete
Bahnkurve nicht in einer Ebene senkrecht zur Achse A verläuft.
Durch diese Gestaltung der Führungskulisse 62 ergibt
sich beim Verschwenken des Gelenkgehäuses 26 relativ
zum Gelenkzapfen 22 der Kippwinkel β, wie er in 3b (unten)
gezeigt ist.
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Alternativ
zu dem dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß 15 kann
der Führungsvorsprung 60 selbstverständlich
auch am Gelenkgehäuse 26 und die Führungskulisse 62 im
Gelenkzapfen 22 ausgebildet sein.
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Die 16 zeigt
die Perspektivansicht einer Einsatzhülse 64 für
das Kugelgelenk 20 der Kupplungsbaugruppe 12 gemäß einer
fünften Ausführungsform, wobei diese fünfte
Ausführungsform als Weiterbildung der Ausführungsform
nach 15 zu verstehen ist. Die Herstellung einer in
Abhängigkeit vom Bauraum des jeweiligen Fahrzeugmodells
individualisierten Führungskulisse 62 im Gelenkgehäuse 26 ist
relativ teuer, da der Gehäusedeckel 32 und/oder
der Gehäusering 34 aufwendig bearbeitet werden
müssen (vgl. 15).
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Die
Kupplungsbaugruppe 12 gemäß der fünften
Ausführungsform hat den Vorteil einer vergleichsweise einfachen
Herstellung eines Gehäuserohlings, bei dem der Gehäusedeckel 32 und/oder der
Gehäusering 34 für alle Fahrzeugmodelle
so ausgebildet sind, daß sie die Einsatzhülse 64 aufnehmen können.
Im zusammengesetzten Zustand des Kugelgelenks 20 ist die
Einsatzhülse 64 dabei drehfest und unverschieblich
am Gehäuserohling befestigt und bildet zusammen mit dem
Gehäuserohling das Gelenkgehäuse 26.
Die Ausbildung der individualisierten, beispielsweise auf das Fahrzeugmodell
abgestimmten Führungskulisse 62 kann dann mit
vergleichsweise geringem Aufwand in der standardisierten und austauschbaren
Einsatzhülse 64 erfolgen.
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Insbesondere
in der Frontal- und Seitenansicht der Einsatzhülse 64 gemäß den 13 und 14 ist
zu sehen, daß die durch die Führungskulisse 62 festgelegte
Bahnkurve des Kugelgelenks 20 auch in der fünften
Ausführungsform nicht eben, sondern gekrümmt ist,
so daß sich auch hier beim Verschwenken des Gelenkgehäuses 26 relativ
zum Gelenkzapfen 22 ein Kippwinkel β ergibt.
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Die 19 zeigt
ein Kugelgelenk 20 für die Kupplungsbaugruppe 12 gemäß einer
sechsten Ausführungsform. Im Unterschied zur Ausführungsform nach
den 15 bis 18 ist
dabei die Führung des Gelenkgehäuses 26 relativ
zum Gelenkzapfen 22 nicht mittels einer Kulissenführung
zwischen dem Kugelkopf 24 und dem Gelenkgehäuse 26 realisiert, sondern
durch zusammenwirkende Kopplungsringe 66, 68.
Ein erster Kopplungsring 66 ist dabei starr am Gelenkgehäuse 26,
konkret am Gehäusering 34 des Gelenkgehäuses 26 befestigt,
vorzugsweise sogar einstückig mit dem Gelenkgehäuse 26 ausgebildet. Der
erste Kopplungsring 66 weist auf einer dem Gehäusedeckel 32 abgewandten
Stirnseite Vertiefungen 70 auf, mit denen Führungselemente 72 in
Umfangsrichtung des Kopplungsrings 66 positioniert werden. Über
die Führungselemente 72 wirkt der erste Kopplungsring 66 mit
einem zweiten Kopplungsring 68 zusammen, der im montierten
Zustand (18) unverschieblich und drehfest
mit dem Gelenkzapfen 22 verbunden ist. Falls sich beide
Kopplungsringe 66, 68 jeweils in einer Ebene senkrecht zur
Schwenkachse A erstrecken, ist lediglich eine einachsige Drehung
des Gelenkgehäuses 26 relativ zum Gelenkzapfen 22 um
die Achse A möglich.
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In
den 20 und 21 sind
Seitenansichten des zweiten Kopplungsrings 68 dargestellt,
die zeigen, daß der zweite Kopplungsring 68 nicht
eben ist. Infolge dieser Unebenheit des zweiten Kopplungsrings wird
die Drehbewegung um die erste Schwenkachse A von einer Kippbewegung
um die zweite Schwenkachse B überlagert (vgl. 3b,
unten). Um ein Verklemmen der Gelenkteile bei einer Gelenkbewegung
zu verhindern, sind im vorliegenden Beispiel gemäß 19 vier
Führungselemente 72 vorgesehen, von denen zwei
gegenüberliegende Führungselemente 72 als
Kugeln und die beiden anderen gegenüberliegenden Führungselemente
als in axialer Richtung elastische, zylindrische Stößel
ausgeführt sind. Die Kugeln sind im Vergleich zu den Stößeln
als starr anzusehen und sorgen dafür, daß das
Gelenkgehäuse 26 bei einer Drehbewegung des Gelenkgehäuses 26 relativ
zum Gelenkzapfen 22 um die erste Schwenkachse A entsprechend
der Kontur des zweiten Kopplungsrings 68 zusätzlich
verkippt wird. Die beiden axial elastischen Stößel
sorgen lediglich für eine Gelenkführung und gleichen
den bei einer Drehbewegung um die erste Schwenkachse A variablen
Abstand zwischen den Kopplungsringen 66, 68 durch
ihre Elastizität aus.
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Bevorzugte
Ausführungsvarianten der Kupplungsbaugruppe 12 weisen
in ihrer Gebrauchsstellung und in ihrer Nichtgebrauchsstellung 12' Verriegelungsstellungen
auf, in denen das Kugelgelenk 20 der Kupplungsbaugruppe 12 verriegelt
wird.
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Vorteilhafte
Möglichkeiten für eine Gelenkverriegelung wurden
jeweils anhand der Ausführungsform nach 4 und 5 sowie
der Ausführungsform nach den
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6 bis 11 beschrieben.
Besonders bevorzugt ist zwischen den Verriegelungsstellungen in
der Gebrauchsstellung und der Nichtgebrauchsstellung 12' eine
Gelenkführung zwischen dem Gelenkzapfen 22 und
dem Gelenkgehäuse 26 vorgesehen, so daß der
Kupplungsarm 16 zwischen seiner Gebrauchsstellung und seiner
Nichtgebrauchsstellung 12' einer festen vorgegebenen Bahnkurve
folgt. Diese Bahnkurve entspricht dabei vorzugsweise einem überlagerten
Verschwenken des Kugelgelenks 20 um mehrere Achsen, insbesondere
um zwei Achsen A, B.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004044912
A1 [0005]
- - EP 1557299 A1 [0006]