DE20305807U1 - Rotational drive for locking and unlocking of vehicle's trailer coupling device has toothed lift rod and installed orthogonally to its adjustment travel an axially movable waisted locking bolt with compression spring - Google Patents
Rotational drive for locking and unlocking of vehicle's trailer coupling device has toothed lift rod and installed orthogonally to its adjustment travel an axially movable waisted locking bolt with compression springInfo
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Abstract
Description
09.04.2003 Gi.lt.hk 79 27309.04.2003 Gi.lt.hk 79 273
Westfalia Automotive GmbH & Co. KG, Am Sandberg 45, 33378 Rheda-Wiedenbrück Westfalia Automotive GmbH & Co. KG, Am Sandberg 45, 33378 Rheda-Wiedenbrück
Drehantrieb zur Ver- und Entriegelung einer Fahrzeug-AnhängerkupplungseinrichtungRotary drive for locking and unlocking a vehicle trailer coupling device
Die Erfindung betrifft einen Drehantrieb zur Ver- und Entriegelung einer Fahrzeug-Anhängerkupplungseinrichtung durch Beaufschlagen einer Hubzahnstange mittels eines in einem Führungsgehäuse angeordneten, eine Verzahnung besitzenden Drehbolzens.The invention relates to a rotary drive for locking and unlocking a vehicle trailer coupling device by acting on a lifting rack by means of a rotary bolt arranged in a guide housing and having a toothing.
Drehantriebe dieser Art werden z.B. bei abnehmbaren oder schwenkbaren Kupplungs-Kugelstangen von Fahrzeug-Anhängerkupplungseinrichtungen eingesetzt. Bei diesen beaufschlagt das Kopfende einer in der Kugelstange geführten Hubzahnstange mehrere Kupplungskugeln oder dergleichen Rastmittel, mit deren Hilfe die Kugelstange in einer entsprechenden Führungshülse am Fahrzeug verriegelt werden kann.Rotary drives of this type are used, for example, in removable or swiveling coupling ball rods of vehicle trailer coupling devices. In these cases, the head end of a lifting rack guided in the ball rod acts on several coupling balls or similar locking devices, with the help of which the ball rod can be locked in a corresponding guide sleeve on the vehicle.
Derartige Drehverriegelungen sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt, beispielsweise aus der DE 094 084 78 IM in Form eines Handradantriebs. In dieser Ausführung umfaßt der Drehantrieb einen beidseitig der Hubzahnstange quer zu dieser in einem Führungsgehäuse axial verschiebbar gelagerten Drehbolzen. Dieser weist eine Verzahnung auf, die mit der ebenfalls im Führungsgehäuse gelagerten Zahnstangenverzahnung kämmt, die die Hubzahnstange antreibt. Der Drehbolzen bildet hierbei mit dem Handrad und dessen Nabe ein Stück und weist an seinem dem Handrad abgewandten Ende eine mit einem Sicherungsring befestigte Scheibe auf, an der eine Zylinderfeder anliegt, die sich gegen das Führungsgehäuse abstützt.Such rotary locks are well known in the art, for example from DE 094 084 78 IM in the form of a handwheel drive. In this design, the rotary drive comprises a rotary bolt mounted on both sides of the lifting rack transversely to it in a guide housing so that it can be moved axially. This has a toothing that meshes with the rack teeth that are also mounted in the guide housing and that drive the lifting rack. The rotary bolt forms one piece with the handwheel and its hub and has a disk attached with a locking ring on its end facing away from the handwheel, against which a cylinder spring rests, which is supported against the guide housing.
PATENTANWÄLTE HEMMERICH VALENfIfT- gIhSKE* GROSSEPATENT ATTORNEYS HEMMERICH VALENfIfT- gIhSKE* GROSSE
Zur Verhinderung der axialen Verschiebung des Drehbolzens ist in dem Handrad ein sogenanntes Schubbolzenschloß mit einem Kugelriegel vorgesehen. Weiterhin ist zur Drehverriegelung des Handrades ein in der Nabe des Handrades angeordneter Riegelstift vorgesehen, der in eine komplementäre Riegelöffnung im Führungsgehäuse greift. Statt eines solchen manuellen Antriebs kann beispielsweise auch ein elektrisch betriebener Stellmotor zum Einsatz kommen, der den verzahnten Drehbolzen beaufschlagt.To prevent the axial displacement of the pivot pin, a so-called push-bolt lock with a ball bolt is provided in the handwheel. In addition, a locking pin arranged in the hub of the handwheel is provided to lock the handwheel in rotation, which engages in a complementary locking opening in the guide housing. Instead of such a manual drive, an electrically operated servomotor can also be used, for example, which acts on the toothed pivot pin.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäßen Drehverriegelungen so zu verbessern, daß der technische Aufwand verringert und gleichwohl eine sichere Verriegelung der Anhängekupplungseinrichtung auch bei hohen Zugkräften gewährleistet wird.The invention is based on the object of improving the generic rotary locks in such a way that the technical effort is reduced and at the same time a secure locking of the trailer coupling device is ensured even under high tensile forces.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß orthogonal zum Verstellweg der Hubzahnstange ein eine Einschnürung aufweisender, axial verschiebbarer Verriegelungsbolzen angeordnet ist. Der Verriegelungsbolzen ist so im Führungsgehäuse angeordnet, daß er den linearen Verstellweg der Hubzahnstange kreuzt. Wenn sich die Einschnürung bzw. Taillierung des Verriegelungsbolzens in Deckungslage mit dem Querschnitt des Führungskanals der Hubzahnstange befindet, kann diese ungehindert passieren. Sobald aber der Verriegelungsbolzen den Führungskanal mit seinem vollen Durchmesser kreuzt, ist der Verstellweg der Hubzahnstange blockiert. Es liegt damit ein in dem Antrieb integriertes Sicherungselement vor, das ein eventuelles Lösen der Verriegelung einer Anhängevorrichtung auch bei sehr großen äußeren Krafteinwirkungen verhindert.This object is achieved according to the invention in that an axially displaceable locking bolt with a constriction is arranged orthogonally to the adjustment path of the lifting rack. The locking bolt is arranged in the guide housing in such a way that it crosses the linear adjustment path of the lifting rack. If the constriction or waist of the locking bolt is in line with the cross section of the guide channel of the lifting rack, the latter can pass unhindered. However, as soon as the locking bolt crosses the guide channel with its full diameter, the adjustment path of the lifting rack is blocked. This means that there is a safety element integrated in the drive that prevents the locking of a trailer coupling from being released even in the event of very large external forces.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist dem Verriegelungsbolzen eine Druckfeder zugeordnet. Diese sich in einer komplementären Bohrung im Führungsgehäuse abstützende Druckfeder bewegt bei Ihrer Entspannung den Verriegelungsbolzen in seine sperrende Position.According to one embodiment of the invention, a compression spring is associated with the locking bolt. This compression spring, which is supported in a complementary bore in the guide housing, moves the locking bolt into its locking position when it is released.
An dem der Druckfeder gegenüberliegenden Ende des Verriegelungsbolzens ist vorzugsweise eine kraftbeaufschlagte Scheibe vorgesehen. Die Scheibe ist mit dem Drehbolzen verbunden und stützt sich über eine Zylinderfeder im Führungsgehäuse des Drehbolzens ab. Zur Verstellung der Zahnstange wird der axial verschiebbare, auf z.B. einer Teillänge verzahnte Drehbolzen mittels des Antriebs, z.B. ein Handrad, ein elektromagnetischer Schalter oder dergleichen, in die Betriebslage gezogen und in dieser festgehalten. Einhergehend damit wird der taillierte Verriegelungsbolzen über die an dem Drehbolzen angeordnete Scheibe gegen die Kraft der Zylinderfeder in eine Position geschoben, in der die Einschnürung den Führungskanal der Hubzahnstange freigibt. Jetzt kann über eine Drehbewegung des Handrades oder der Welle eines elektrisches Stellmotors und des Drehbolzens die Hubzahnstange verstellt werden. Sobald das Handrad freigegeben bzw. der elektromagnetische Schalter geöffnet wird, gelangt der kraftbeaufschlagte Drehbolzen in eine Betriebslage, die die ordnungsgemäße Verriegelung der Anhängevorrichtung ermöglicht. Denn damit gleichzeitig einhergehend gibt die Scheibe den Verriegelungsbolzen frei, so daß dieser über seine Druckfeder ebenfalls in seine Sperrposition geschoben wird, in der eine Überschneidung des vollen Verriegelungsbolzendurchmessers mit der Hubzahnstange stattfindet, woraus eine Sperrung der vertikalen Zahnstangenbewegung resultiert.A force-loaded disk is preferably provided at the end of the locking bolt opposite the compression spring. The disk is connected to the pivot pin and is supported by a cylinder spring in the guide housing of the pivot pin. To adjust the rack, the axially displaceable pivot pin, which is toothed over a partial length, for example, is pulled into the operating position by the drive, e.g. a handwheel, an electromagnetic switch or the like, and held in this position. At the same time, the tapered locking bolt is pushed over the disk arranged on the pivot pin against the force of the cylinder spring into a position in which the constriction releases the guide channel of the lifting rack. The lifting rack can now be adjusted by rotating the handwheel or the shaft of an electric servomotor and the pivot pin. As soon as the handwheel is released or the electromagnetic switch is opened, the force-loaded pivot pin reaches an operating position that enables the trailer coupling to be properly locked. At the same time, the disc releases the locking bolt, so that the latter is also pushed into its locking position via its compression spring, in which the full diameter of the locking bolt overlaps with the lifting rack, resulting in the vertical rack movement being blocked.
Ein Vorschlag der Erfindung sieht eine den Verschiebeweg und die Position des Verriegelungsbolzens signaltechnisch überwachende Meßeinheit vor. Somit kann einerseits insbesondere die Verriegelungs- bzw. die Entriegelungsposition des Verriegelungsbolzens beispielsweise mittels Endschaltern oder Sensoren erfaßt und über visuelle respektive akustische Signalmittel angezeigt werden. Andererseits läßt sich bei nicht exakter Positionierung mit dem dabei anstehenden Signalwert des entsprechenden Schalters bzw. Sensors ein Starten des Zug-Fahrzeugs mit nicht ordnungsgemäßer Verriegelung der Anhängevorrichtung verhindern. One proposal of the invention provides a measuring unit that monitors the displacement path and the position of the locking bolt using signals. This means that the locking or unlocking position of the locking bolt can be detected, for example, using limit switches or sensors and displayed using visual or acoustic signals. On the other hand, if the positioning is not exact, the signal value of the corresponding switch or sensor can prevent the towing vehicle from starting without the trailer coupling being properly locked.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der ein in den Figuren dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung im Zusammenhang mit einem Handrad als Drehantrieb näher erläutert wird. Hierbei zeigen:Further details and advantages of the invention emerge from the claims and the following description, in which an embodiment of the invention shown in the figures is explained in more detail in connection with a handwheel as a rotary drive. Here:
Fig. 1 eine Drehverriegelung einer Anhängerkugelstange von vorne gesehen, im Teilschnitt in entriegelter Stellung;Fig. 1 a rotary lock of a trailer ball bar seen from the front, in partial section in the unlocked position;
Fig. 2 die Drehverriegelung nach Fig. 1 in einem Längsschnitt dargestellt;Fig. 2 shows the rotary lock according to Fig. 1 in a longitudinal section;
Fig. 3 die Drehverriegelung nach Fig. 1 als Querschnitt im Bereich des Handrades; Fig. 3 the rotary lock according to Fig. 1 as a cross-section in the area of the handwheel;
Fig. 4 im Teilschnitt die Drehverriegelung nach Fig. 1 in ihrer verriegelten Stellung;Fig. 4 shows a partial section of the rotary lock according to Fig. 1 in its locked position;
Fig. 5 im Längsschnitt die Drehverriegelung nach Fig. 1 in ihrer verriegelten Stellung; undFig. 5 shows in longitudinal section the rotary lock according to Fig. 1 in its locked position; and
Fig. 6 die Drehverriegelung nach Fig. 5 als Querschnitt im Bereich des Handrades. Fig. 6 the rotary lock according to Fig. 5 as a cross-section in the area of the handwheel.
Wie aus der Fig. 1 zu ersehen ist, wird eine Kugelstange 1 einer hier nicht näher dargestellten Fahrzeug-Anhängekupplungseinrichtung in eine ortsfest am Fahrzeug montierte Führungshülse 2 (vgl. hierzu Fig. 5) positioniert. Die Verriegelung der Kugelstange 1 mit der Führungshülse 2 erfolgt über einen an einer Zahnstange 3 angeordneten Sperrbolzenkopf 4, der mit seiner zylindrischen Außenfläche Kupplungskugeln 5 in einer Ringnut 6 oder in Kugelkalotten der Führungshülse 2 auszugssicher arretiert.As can be seen from Fig. 1, a ball rod 1 of a vehicle trailer coupling device (not shown in detail here) is positioned in a guide sleeve 2 that is fixedly mounted on the vehicle (see Fig. 5). The ball rod 1 is locked to the guide sleeve 2 via a locking bolt head 4 arranged on a rack 3, which, with its cylindrical outer surface, locks coupling balls 5 in an annular groove 6 or in ball caps of the guide sleeve 2 so that they cannot be pulled out.
Die Kugelstange 1 weist weiterhin ein Führungsgehäuse 7 auf, in dem ein Drehbolzen 8 gelagert ist. Der Drehbolzen 8 ist mit einer Verzahnung 8a versehen, die mit einer Zahnstangenverzahnung 9 der ebenfalls im Führungsgehäuse 7 gelagerten Hubzahnstange 3 kämmt. Der Drehbolzen 8 ist einstückig mit einem Handrad 10 und dessen Nabe 10a ausgebildet und trägt an seinem von dem HandradThe ball rod 1 also has a guide housing 7 in which a pivot pin 8 is mounted. The pivot pin 8 is provided with a toothing 8a which meshes with a rack toothing 9 of the lifting rack 3, which is also mounted in the guide housing 7. The pivot pin 8 is formed in one piece with a handwheel 10 and its hub 10a and carries on its side facing away from the handwheel
10 abgewandten Ende eine Scheibe 11, an der eine Zylinderfeder 12 oder dergleichen Druckmittel anliegt, die sich außerdem im Führungsgehäuse 7 abstützt (vgl. Fig. 4).10, a disc 11, against which a cylinder spring 12 or similar pressure medium rests, which is also supported in the guide housing 7 (cf. Fig. 4).
Oberhalb des Drehbolzens 8 ist im Führungsgehäuse 7 ein Verriegelungsbolzen 13 angeordnet, der einen linearen Führungskanal 14 der Hubzahnstange 3 axial kreuzt. Der Verriegelungsbolzen 13 ist mit einer Einschnürung 15 ausgebildet und stützt sich über eine Druckfeder 16 in einer komplementären Ausnehmung 17 im Führungsgehäuse 7 ab.Above the pivot pin 8, a locking pin 13 is arranged in the guide housing 7, which axially crosses a linear guide channel 14 of the lifting rack 3. The locking pin 13 is designed with a constriction 15 and is supported by a compression spring 16 in a complementary recess 17 in the guide housing 7.
In den Fig. 1 bis 3 ist die Entriegelungsstellung des Verriegelungsbolzens 13 dargestellt. Um in diese zu gelangen, wird der axial verschiebbare Drehbolzen 8 über das Handrad 10 gegen die Federspannung der Zylinderfeder 12 in seine Betriebslage zum Verstellen der Hubzahnstange 3 gezogen und in dieser festgehalten. Einhergehend mit der Zugbewegung des Handrades 10 wird über die ScheibeThe unlocking position of the locking bolt 13 is shown in Fig. 1 to 3. To reach this position, the axially displaceable pivot pin 8 is pulled by the handwheel 10 against the spring tension of the cylinder spring 12 into its operating position for adjusting the lifting rack 3 and is held in this position. Along with the pulling movement of the handwheel 10, the disk
11 der Verriegelungsbolzen 13 axial gegen die Federkraft der Druckfeder 16 in seine Entriegelungsstellung verschoben, so daß die Einschnürung 15 des Verriegelungsbolzens 13 den erforderlichen Querschnitt für das unbeeinträchtigte Passieren der Hubzahnstange 3 im Führungskanal 14 freigibt. Durch eine sich anschließende Drehbewegung des Drehbolzens 8 mittels des Handrades 10 kann die Zahnstange 3 dann linear verstellt werden.11 the locking bolt 13 is axially displaced against the spring force of the compression spring 16 into its unlocking position, so that the constriction 15 of the locking bolt 13 releases the required cross-section for the unhindered passage of the lifting rack 3 in the guide channel 14. The rack 3 can then be adjusted linearly by a subsequent rotary movement of the pivot bolt 8 by means of the handwheel 10.
In der entriegelten Stellung nach den Fig. 1 bis 3 blockiert ein an der Außenfläche der Kugelstange 1 ergänzend angeordneter federunterstützter Sperriegel 18 die Hubzahnstange 3. Zur Hubverstellung der Zahnstange 3 ist daher zuvor der Sper-In the unlocked position according to Fig. 1 to 3, a spring-supported locking bolt 18 additionally arranged on the outer surface of the ball rod 1 blocks the lifting rack 3. To adjust the stroke of the rack 3, the locking bolt 18 must therefore be
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riegel 18 gelöst worden. Das geschieht automatisch, indem der Sperriegel 18 beim Einführen der Kugelstange 1 in die Führungshülse 2 auf die untere Außenkante bzw. -fläche der Führungshülse 2 aufläuft und einen bewegungsabhängig mit dem Sperriegel 18 verbundenen Bolzen 19 aus der Hubzahnstange 3 herauszieht (vgl. Fig. 5)bolt 18 has been released. This happens automatically when the locking bolt 18 runs onto the lower outer edge or surface of the guide sleeve 2 when the ball rod 1 is inserted into the guide sleeve 2 and pulls a bolt 19, which is connected to the locking bolt 18 in a movement-dependent manner, out of the lifting rack 3 (see Fig. 5).
Aus den Fig. 4 bis 6 ist die Verriegelungsstellung des Verriegelungsbolzens 13 zu entnehmen. Sobald die Kugelstange 1 über die Kupplungskugeln 5 mit der Führungshülse 2 gekoppelt und die Anhängevorrichtung damit ordnungsgemäß verriegelt ist, wozu eine Meßeinheit 20 (vgl. Fig. 1) die Stellbewegungen und die jeweilige Lage, insbesondere die Endlagen, des Verriegelungsbolzens 13 überwacht, wird das Handrad 10 in seine Ausgangsposition (vgl. Fig. 6) zurückgestellt. Der Drehbolzen 8 gelangt durch die sich dabei entspannende, auf die Scheibe 11 einwirkende Zylinderfeder 12 ebenfalls in die dargestellte Außerbetriebslage. Mit dem Zurückweichen der Scheibe 11 bzw. Zurückstellen des Handrades 10 wird gleichzeitig der Verriegelungsbolzen 13 von der Druckfeder 16 in die Verriegelungsposition geschoben. In dieser überschneidet sich der außerhalb der Einschnürung 15 liegende volle Durchmesser des Verriegelungsbolzens 13 mit der Hubzahnstange 3. Eine weitere Bewegung der Zahnstange 3 wird dann verhindert, wenn sich die Kupplungskugeln 5 am oberen Ende des Sperrbolzenkopfes 4 auf dessen 45°-Schrägen befinden, wie in Fig. 5 dargestellt, in denen sie sicher in die Ringnut 6 der Führungshülse 2 eingreifen und gehalten werden, bis ein Entriegelungsvorgang ausgelöst wird.The locking position of the locking bolt 13 can be seen from Fig. 4 to 6. As soon as the ball rod 1 is coupled to the guide sleeve 2 via the coupling balls 5 and the trailer device is thus properly locked, for which purpose a measuring unit 20 (see Fig. 1) monitors the adjustment movements and the respective position, in particular the end positions, of the locking bolt 13, the handwheel 10 is returned to its starting position (see Fig. 6). The rotary bolt 8 also reaches the illustrated inoperative position due to the cylinder spring 12 acting on the disk 11, which relaxes in the process. As the disk 11 retreats or the handwheel 10 is returned, the locking bolt 13 is simultaneously pushed into the locking position by the compression spring 16. In this, the full diameter of the locking bolt 13 lying outside the constriction 15 overlaps with the lifting rack 3. Further movement of the rack 3 is prevented when the coupling balls 5 are located at the upper end of the locking bolt head 4 on its 45° bevels, as shown in Fig. 5, in which they securely engage in the annular groove 6 of the guide sleeve 2 and are held until an unlocking process is triggered.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 20030904 |
|
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20060504 |
|
| R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: WESTFALIA-AUTOMOTIVE GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: WESTFALIA-AUTOMOTIVE GMBH & CO. KG, 33378 RHEDA-WIEDENBRUECK, DE Effective date: 20060918 |
|
| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20090506 |
|
| R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20110510 |
|
| R071 | Expiry of right | ||
| R071 | Expiry of right |