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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
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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Aus der
EP 1 634 730 A1 sowie der
DE 103 54 753 A1 sind weitere Kupplungsbaugruppen bekannt, deren Kupplungsarme jeweils mittels eines Kugelgelenks am Fahrzeug befestigt ist. Hierbei ist im Gelenkzapfen des Kugelgelenks ein Betätigungselement vorgesehen, das in Richtung der Gelenkachse zwischen einer Freigabestellung und einer Verriegelungsstellung verschiebbar gelagert ist. Das Betätigungselement verstellt hierbei Verriegelungskugeln, die in der Verriegelungsstellung den Gelenkzapfen mit dem Gelenkgehäuse formschlüssig verbinden.
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In der
DE 10 2004 004 501 A1 ist eine Kupplungsbaugruppe gezeigt, bei der ein Betätigungselement quer zur Gelenkachse verstellbar ist, um einen Gelenkzapfen in einem Gelenkgehäuse zu arretieren.
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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 fahrzeugseitige Kupplungsbaugruppe einer Anhängerkupplung für Fahrzeuge, mit einem fahrzeugfesten Halteteil und einem Kupplungsarm, der an einem freien Ende ein Kopplungselement zum lösbaren Befestigen eines Anhängers aufweist. Die Kupplungsbaugruppe umfasst ferner ein Kugelgelenk, das einen Gelenkzapfen mit einem Kugelkopf, ein Gelenkgehäuse, das den Kugelkopf aufnimmt, sowie ein Betätigungselement aufweist. Das Halteteil und der Kupplungsarm sind dabei durch das Kugelgelenk schwenkbar verbunden. Der Gelenkzapfen definiert hierbei eine Gelenkachse und das Betätigungselement ist in Richtung der Gelenkachse zwischen einer Freigabestellung, in welcher der Kupplungsarm verschwenkbar ist, und einer Sperrstellung bewegbar, in der die Kupplungsbaugruppe verriegelt ist. Das Betätigungselement weist einen Verriegelungsabschnitt mit Formschlusskonturen aufweist, die in der Sperrstellung des Betätigungselements in Formschlusskonturen des Gelenkgehäuses und in Formschlusskonturen des Gelenkzapfens eingreifen, so dass der Kupplungsarm am Halteteil arretiert ist. Das Gelenkgehäuse ist dabei relativ zum Gelenkzapfen geführt, so dass das Gelenkgehäuse beim Verschwenken relativ zum Gelenkzapfen einer vorgegebenen Bahnkurve folgt. 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 einerweiteren 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:
- - 1 die perspektivische Darstellung eines Fahrzeughecks mit einer erfindungsgemäßen Kupplungsbaugruppe in einer Gebrauchsstellung und einer Nichtgebrauchsstellung;
- - 2 die Rückansicht eines Fahrzeughecks mit der erfindungsgemäßen Kupplungsbaugruppe in der Gebrauchsstellung und in der Nichtgebrauchsstellung;
- - 3a bis 3c die erfindungsgemäße Kupplungsbaugruppe in der Gebrauchsstellung, einer Zwischenstellung und der Nichtgebrauchsstellung;
- - 4 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Kupplungsbaugruppe gemäß einer ersten Ausführungsform;
- - 5a bis 5c drei Ausführungsvarianten eines Betätigungselements für die erfindungsgemäße Kupplungsbaugruppe;
- - 6 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Kupplungsbaugruppe gemäß einer zweiten Ausführungsform;
- - 7 eine perspektivische Ansicht des Betätigungselements der Kupplungsbaugruppe gemäß 6;
- - 8 eine perspektivische Untersicht des Gehäusedeckels der Kupplungsbaugruppe gemäß 6;
- - 9 eine Schnittansicht der Kupplungsbaugruppe gemäß 6 in einer verriegelten Gebrauchsstellung;
- - 10 eine Schnittansicht der Kupplungsbaugruppe gemäß 6 in einer nichtverriegelten Zwischenstellung;
- - 11 eine Schnittansicht der Kupplungsbaugruppe gemäß 6 in einer verriegelten Nichtgebrauchsstellung;
- - 12 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Kupplungsbaugruppe gemäß einer dritten Ausführungsform;
- - 13 eine Explosionsansicht der Kupplungsbaugruppe gemäß 12;
- - 14 einen Schnitt XIV-XIV durch die Kupplungsbaugruppe gemäß 12;
- - 15 eine perspektivische Explosionsansicht der erfindungsgemäßen Kupplungsbaugruppe gemäß einer vierten Ausführungsform;
- - 16 die perspektivische Ansicht einer Einsatzhülse eines Gelenkgehäuses der erfindungsgemäßen Kupplungsbaugruppe gemäß einer fünften Ausführungsform;
- - 17 eine Frontalansicht der Einsatzhülse gemäß 16;
- - 18 eine Seitenansicht der Einsatzhülse gemäß 16;
- - 19 eine perspektivische Explosionsansicht der erfindungsgemäßen Kupplungsbaugruppe gemäß einer sechsten Ausführungsform;
- - 20 eine Seitenansicht eines Kopplungsrings der Kupplungsbaugruppe gemäß 19;
- - 21 eine weitere Seitenansicht des Kopplungsrings aus 20; und
- - 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 Kupplungsbaugruppe 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 Verriegelungsstellung 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. 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 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.