Stecksysteme für Anhängerfahrzeuge

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Steckersystem für Anhängerfahrzeuge mit einem automatisierten Kupplungssystem der Versorgungsleitungen, umfassend einen jeweils die Leitungskontakte tragenden Stecker und eine Steckerdose, wobei der Stecker Führungselemente aufweist, die bei einer Annäherung mit Führungselementen der Steckerdose in Wirkeingriff gelangen. Darüber hinaus ist die Erfindung an einer Steckerhälfte verwirklicht.

Unter Versorgungsleitungen werden elektrisch leitende Kabelverbindungen sowie Druckluft- und gegebenenfalls Hydrauiikleitungen verstanden. Die Anhängerfahrzeuge können beispielsweise Sattel- oder Gliederzüge sein.

Der Sattelzug wird üblicherweise aus einem Zugfahrzeug und einem daran angekuppelten Auflieger gebildet. Hierfür trägt das Zugfahrzeug eine Sattelkupplung, in die ein auf der Unterseite des Aufliegers angeordneter Königszapfen eingefahren und anschließend verriegelt wird. Die Sattelkupplungsplatte ist zum Ankuppeln des Aufliegers üblicherweise mit einer in Fahrtrichtung keilförmig zulaufenden Einfahröffnung ausgebildet, weiche einen freien Bauraum mit mindestens einer Bauraumtiefe aufweist, die ein Ein- und Ausfahren des Königszapfens in die Sattelkupplung gewährleistet. Während des Ankuppeins gleitet der Auflieger über die Oberseite der Sattelkupplung, wobei die seitliche Führung über den Königszapfen gewährleistet wird,

der während des Ankuppeins bis zum Erreichen seiner Verriegelungsposition in der Einfahröffnung zwangsgeführt ist.

Ein gattungsgemäßes Steckersystem offenbart diθ DE 2004024 333 A1 mit einem schwenkbar um den Königszapfen gelagerten Schwenkkeil, an dessen Unterseite ein Stecker angeordnet ist, der während des mechanischen Kupplungsvorganges von Zugfahrzeug und Auflieger in die zugfahrzeugseitige Steckerbuchse eingefahren wird. Damit sich während des Kupplungsvorganges beide Steckerhälften treffen, sind an dem Stecker konisch zulaufende, teilzylindrische Führungselemente angeordnet, die von nach hinten ragenden Führungsarmen der Steckerbuchse erfasst und an diesen bis zum Erreichen der endgültigen Kontaktposition zwangsgeführt werden. Der wesentliche Nachteil dieses Systems liegt in dem Toleranzausgleich und der Zentrierung der beiden Steckerhälften, da an einem der beiden Führungsarme eine sehr exakte Ausrichtung der Steckerhälften zueinander stattfindet und sich die Toleranzen an dem zweiten Führungsarm summieren. Dieses wiederum führt bei häufigen Kupplungsvorgängen zu einem erheblichen Verschleiß, und einem daraus resultierenden Sicherheitsrisiko.

Demzufolge lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Steckersystem beziehungsweise eine Steckerhäifte für ein automatisiertes Kupplungssystem von Versorgungsleitungen hinsichtlich seiner/ihrer Zentrierung während des Kupplungsvorganges zu verbessern.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäfi. mit einem Steckersystem gelöst, bei dem die Führungselemente einen Hauptführungsdorn und mindestens einen dazu beabstandeten Zentrierdorn umfassen, wobei mindestens der Zentrierdorn und/oder das zugehörige Führungselement in radialer Richtung elastisch ist.

Der Hauptführungsdorn hat in gestecktem Zustand die positive Eigenschaft, eventuell auftretende Knickkräfte von den Leitungskontakten fernzuhalten. Im Ergebnis wird durch den Hauptführungsdom der Bewegungsumfang auf zwei Freiheitsgrade begrenzt.

Unter einem elastischen Zentrierdom wird sowohl eine Elastizität des Zentrierdornes selbst als auch eine elastische Lagerung eines an sich biegsteifen Zentrierdorns verstanden. Durch die elastischen Eigenschaften des Zentrierdoms werden Toleranzen im gesteckten Zustand zwischen Stecker und Steckerdose durch eine entsprechende Formveränderung des Zentrierdorns kompensiert.

Der Hauptführungsdorn sollte dabei mittig auf der Vorderseite des Steckers beziehungsweise der Steckerdose angeordnet sein. Der mindestens eine Zentrierdorn erstreckt sich dann seitlich versetzt sowie achsparallel zu dem Hauptführungsdorn und tritt ebenfalls auf der Vorderseite der jeweiligen Steckerhälfte hervor.

Vorteilhafterweise sind zwei beidseitig des Hauptführungsdorns angeordnete Zentrierdorne vorgesehen. Zwischen den Zentrierdornen sollte der Hauptführungsdorn mittig angeordnet sein. Aufgrund der Anordnung von zwei Zentrierdornen verteilen sich die Toleranzen in annähernd gleichem Maß auf der jeweiligen Seite des Hauptführungsdorns, wodurch ein besonders präzises Zusammengleiten von Stecker und Steckerdose möglich ist.

Es hat sich als günstig erwiesen, wenn der Hauptführungsdorn und der mindestens eine Zentrierdorn dem Stecker zugeordnet sind. Hieraus resultiert der Vorteil, dass die Strom führende, üblicherweise am Zugfahrzeug angeordnete Steckerdose ohne vorstehende Bauteile in

einem schwer zugänglichen Bereich unterhalb der Einfahröffnung der Sattelkupplung angeordnet ist und sich die vorstehenden Hauptführungs- und Zentrierdorne in einem gut zugänglichen Bereich auf der Unterseite des Aufliegers befinden.

Vorzugsweise sind die Führungselemente der Steckerdose als Aufnahmeöffnungen ausgebildet.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform weist die zur Aufnahme des Hauptführungsdorns vorgesehene Aufnahmeöffnung einen Innendurchmesser komplementär zum Außendurchmesser des Hauptführungsdorns auf. Aus fertigungstechnischen Gründen sollte die Aufnahmeöffnung für den Hauptführungsdorn eine Bohrung mit einem kreisrunden Querschnitt sein. Bevorzugt weist der Hauptführungsdom dann einen zylindrischen Querschnitt auf.

Ebenso kann die zur Aufnahme des mindestens einen Zentrierdoms vorgesehene Aufnahmeöffnung mit einem Innendurchmesser komplementär zum Außendurchmesser des mindestens einen Zentrierdoms ausgebildet sein. Sofern zwei Zentrierdorne zum Einsatz kommen, sind auch Ausführungsformen möglich, bei denen der Innendurchmesser der Aufnahmeöffnung größer als der Außendurchmesser der Zentrierdorne ist und beispielsweise auch eine Ausnehmung der äußeren Gehäusekontur umfassen kann. Voraussetzung hierfür ist, dass die Aufnahmeöffnung an der Steckerdose beidseitig ober- oder unterhalb der Zentrierdorne angeordnet ist. Bei derartigen Ausführungsformen spielen die Durchmessertoleranzen der Zentrierdorne keine Rolle.

Der vordere Abschnitt des Zentrierdoms ist vorzugsweise in einer Tropfen- oder Kugelform ausgebildet, die bei einer Lageänderung eines federnd gelagerten Zentrierdoms eine Kippbewegung innerhalb der

Ausnehmung der Steckerdose in radialer Richtung zulässt. Dieses ist insbesondere bei gerundeten Formgebungen möglich, die einen linienartigen Kontakt mit der Innenwand der Aufnahmeöffnung anstatt einer flächenartigen Kontaktierung bewirken.

Vorteilhafterweise weist die Aufnahmeöffnung jeweils zur nächstliegenden seitlichen Wandfläche einen Durchbruch auf. Diese ermöglicht ein besonders günstiges seitliches Auswandern des Zentrierdornes. Sofern zwei Zentrierdorne vorhanden sind, wandern diese in entgegengesetzter Richtung aus und erzeugen dadurch eine gegensinnige Rückstellkraft, welche den Stecker zentriert zu dem Hauptführungsdorn in der Steckerdose hält.

Gemäß einer alternativen Ausgestaltung sind die Aufnahmeöffnungen der beiden Zentrierdorne jeweils aus Ausnehmungen der Steckerdose mit einem gerade verlaufenden horizontalen Wandabschnitt gebildet, die jeweils auf der Ober- und/oder Unterseite der Steckerdose ausgeformt sind. Dabei stützen sich die Zentrierdorne an einer entsprechend ausgeformten Gehäusekontur der jeweiligen Steckerhälfte von außen ab. Auch diese Ausnehmungen können in die seitlichen Wandflächen münden.

Günstigerweise sind der Stecker und die Steckerdose aus Kunststoff gefertigt. Der Kunststoff selbst ist elektrisch isolierend, so dass keine zusätzlichen Maßnahmen zur Isolation der elektrischen Leitungskontakte ergriffen werden müssen. Darüber hinaus lassen sich der Stecker und die Steckerdose preisgünstig aus Kunststoff herstellen, wobei mit dem Kunststoff problemlos andere Materialien kombiniert werden können. Aufgrund der guten Verarbeitbarkeit können zum Beispiel die Fließkanäle für die Druckluftversorgung auf einfache Weise in den Kunststoff eingebracht werden, der zudem nicht korrodiert.

Der Hauptführungsdorn und der mindestens eine Zentrierdorn sollten dagegen, um die notwendige Verschleißfestigkeit zu gewährleisten, aus Metall gefertigt sein.

Es hat sich auch als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Hauptführungsdorn und der mindestens eine Zentrierdorn den Stecker in axialer Richtung vollständig durchlaufen. Vorzugsweise sind der Hauptführungsdorn und der mindestens eine Zentrierdom an der rückwärtigen Bodenwand befestigt. Zweckmäßigerweise ist der mindestens eine Zentrierdorn innerhalb des Steckers von einem an der Vorderseite mündenden Ringraum umgeben und stützt sich kurz vor Austritt aus dem Ringraum gegenüber dessen Wandung mit einem elastischen Element ab. Diese Ausführungsform ermöglicht eine Taumelbewegung um die axiale Erstreckung des Zentrierdoms innerhalb des Steckers, die lediglich durch das ebenfalls im Ringraum angeordnete elastische Element begrenzt ist.

Als elastisches Element kann beispielsweise ein O-Ring zum Einsatz kommen.

Alternativ hierzu wäre es auch möglich, den mindestens einen Zentrierdorn selbst aus einem elastischen Material herzustellen und passgenau in den Stecker einzusetzen.

Vorteilhafterweise steht der Hauptführungsdorn gegenüber der Vorderseite weiter vor als der mindestens eine Zentrierdorn. Diese konstruktive Ausgestaltung ermöglicht zunächst eine grobe Ausrichtung der beiden Steckerhälften zueinander durch einen ersten Eingriff des Hauptführungsdorns in die dafür vorgesehenen Führungselemente der anderen Steckerhälfte während des Ankuppeins. Erst bei einer weiteren räumlichen Annäherung von Stecker und Steckerdose gelangt der mindestens eine Zentrierdorn in Eingriff und sorgt für eine präzise

Ausrichtung, wobei der Hauptführungsdorn während der Annäherung stets in Wirkeingriff mit der anderen Steckerhälfte verbleibt.

Günstigerweise ist der Stecker an einem kompiementär zu der Einfahröffnung einer Sattelkupplung ausgebildeten Schwenkkeil angeordnet. Diese Ausführungsform kann an gattungsgemäßen Steckkupplungssystemen für Sattelzüge zum Einsatz kommen.

Die Erfindung ist auch an einer ersten Steckerhälfte mit daran ausgebildeten Führungselementen realisiert, die bei einer Annäherung von Führungselementen einer zweiten Steckerhälfte mit diesen in Wirkeingriff bringbar sind, wobei die Führungselemente einen Hauptführungsdorn und mindestens einen seitlich dazu beabstandeten Zentrierdom umfassen. Erfindungsgemäß ist der mindestens eine Zentrierdorn in radialer Richtung elastisch.

Zum besseren Verständnis wird die Erfindung nachfolgend anhand von insgesamt drei Figuren näher erläutert. Es zeigen die:

Figur 1 : eine perspektivische Ansicht auf einen Stecker und eine Steckerdose;

Figur 2: einen horizontalen Querschnitt durch den Stecker und die Steckerdose gemäß Figur 1 und

Figur 3: eine Vorderansicht auf eine

Steckerdose gemäß einer alternativen Ausführungsform.

Die Figur 1 zeigt eine perspektivische Ansicht auf einen erfindungsgemäßen Stecker 1 als erste Steckerhälfte mit einer dazugehörigen Steckerdose 2 als zweite Steckerhälfte.

Der Stecker 1 weist eine kastenartige Form auf und ist auf seiner zur Steckerdose 2 gerichteten Vorderseite 17 (siehe Figur 2) mit vorstehenden Leitungskontakten 1 a ausgebildet. Die Leitungskontakte 1a sind beidseitig um einen mittig angeordneten Hauptführungsdorn 6 gruppiert. Der Hauptführungsdorn 6 ist zylindrisch ausgeformt und gleitet während des Annäherns des Steckers 1 an die Steckerdose 2 in eine gegenüberliegende Aufnahmeöffnung 8 der Steckerdose 2. Dieses Einstechen des Hauptführungsdorns 6 in die komplementär als Bohrung erstellte Aufnahmeöffnung 8 wird durch eine endseitig an dem Hauptführungsdorn 6 befindliche konisch zulaufende Spitze 20 erleichtert.

An dem Stecker 1 ist in dessen äußeren seitlichen Randbereichen auf jeder Seite jeweils ein Zentrierdom 7a, 7b zu erkennen. Die Leitungskontakte 1a des Steckers 1 befinden sich auf jeder Seite des Hauptführungsdoms 6 zwischen dem Hauptführungsdorn 6 und dem jeweiligen Zentrierdorn 7a, 7b.

Der Hauptführungsdorn 6 und die Zentrierdome 7a, 7b bilden die Führungselemente 4 des Steckers 1.

Die Steckerdose 2 weist zwei Aufnahmeöffnungen 9 für eine formschlüssige Aufnahme der Zentrierdorne 7a, 7b auf. Die Aufnahmeöffnungen 9 münden beide über einen Durchbruch 11 in die zugehörige seitliche Wandfläche 10. Darüber hinaus sind auf der dem Stecker 1 zugewandten Seite der Steckerbuchse 2 ebenfalls Leitungskontakte 1b angeordnet, die bei der vorgesehenen Ausrichtung

der Steckerhäiften 1, 2 exakt den Leitungskontakten 1a gegenüberstehen und diese aufnehmen.

Die Aufnahmeöffnungen 8, 9 bilden die Führungselemente 5 der Steckerdose 5,

Die Figur 2 zeigt einen horizontalen Querschnitt durch den Stecker 1 und die Steckerdose 2. Zusätzlich ist schematisch ein darüber befindlicher Schwenkkeil 3 dargestellt, an dessen Unterseite der Stecker 1 angreift. Der Schwenkkeil 3 wiederum ist schwenkbar um einen Königszapfen 21 (teilweise dargestellt) gelagert, vorzugsweise durch eine Befestigung unmittelbar an dem Königszapfen 21. Die Abmessungen des Schwenkkeiles 3 entsprechen der keilförmigen Geometrie der Einfahröffnung einer nicht näher gezeigten Sattelkuppiung, so dass der Schwenkkeil 3 bei angekuppeltem Auflieger durch die Sattelkupplung seitlich fixiert ist.

Der Querschnitt durch den Stecker 1 gemäß Figur 2 verdeutlicht die Anordnung der beiden äußeren Zentrierdorne 7a, 7b zu dem mittig dazwischen liegenden Hauptführungsdom 6. Ausgehend von der Vorderseite 17 des Steckers 1 steht der Hauptführungsdom 6 in Richtung der Steckerdose 2 weiter vor als die Zentrierdorne 7a, 7b. Bei einer weiteren Annäherung der Steckerdose 2 an den Stecker 1 wird der Hauptführungsdom 6 zuerst in die Aufnahmeöffnung 8 eintauchen. Erst wenn diese erste Führung gegeben ist, gelangen die zurückversetzten Zentrierdorne 7a, 7b mit den dafür vorgesehenen Aufnahmeöffnungen 9 in Wirkeingriff. Hieraus resultiert eine VorAusrichtung durch den Hauptführungsdom 6 und eine nachfolgende feine Justierung durch die beiden Zentrierdorne 7a, 7b.

Der Hauptführungsdom 6 weist eine zylindrische Außenumfangsfiäche auf, welche beim Gleiten in der vorzugsweise kreisrunden

Aufnahmeöffnung 8 eine präzise Führung der Steckerhäiften 1 , 2 in radialer Richtung ermöglicht. Um das radiale Spiel möglichst gering zu halten, ist der Innendurchmesser di der Aufnahmeöffnung 8 nur geringfügig größer gewählt als der Außendurchmesser d ₂ des Hauptführungsdorns 6.

Innerhalb der kreisrunden Kontur der Aufnahmeöffnung 8 können hier nicht gezeigte axial verlaufende Nuten eingefügt sein, die während des Betriebes der Aufnahme von Schmutz dienen, welcher insbesondere über den Hauptführungsdorn 6 in die Aufnahmeöffnung 8 eingetragen wird und sich in den Nuten absetzen kann. Dadurch gelangt der Schmutz nicht zwischen die in Kontakt miteinander stehenden Wandungen von Hauptführungsdorn 6 und Aufnahmeöffnung 8, so dass ein Verkanten der Bauteile und ein vorzeitiger Verschleiß vermieden werden.

Die Zentrierdorne 7a, 7b sind an ihrem vorderen Ende mit einem tulpenförmigen Kopf 22 ausgebildet, dessen maximaler Außendurchmesser d ₄ nur geringfügig kleiner geformt ist als der Innendurchmesser d ₃ der Aufnahmeöffnung 9. Innerhalb des Steckers 1 weisen die Zentrierdorne 7a, 7b einen geringeren Durchmesser auf und sind mittels eines Ringraums 18 über einen Großteil ihrer axialen Länge beabstandet zu dem Stecker 1 angeordnet. Die Befestigung der Zentrierdorne 7a, 7b erfolgt im Bereich der rückwärtigen Bodenwand 16 und lässt insbesondere auf der Vorderseite 17 einen Bewegungsspielraum der Zentrierdorne 7a, 7b in radialer Richtung zu.

Der Bewegungsumfang der Zentrierdome 7a, 7b wird durch ein elastisches Element 19 in Form eines O-Rings eingeschränkt. Aufgrund der elastischen Eigenschaften der Lagerung der Zentrierdorne 7a, 7b erfolgt eine Verteilung des systemimmanenten Spiels gleichmäßig auf

beide Seiten des Steckers 1 beziehungsweise beide Zentrierdorne 7a, 7b.

Die in der Figur 2 erkennbaren unterschiedlichen Ausbildungen der Leitungskontakte 1a sind auf die unterschiedlichen Verwendungen als elektrische und pneumatische Kontakte zurückzuführen.

Die Figur 3 zeigt eine Vorderansicht auf eine Steckerbuchse 2 mit einer alternativen Ausführung der Aufnahmeöffnungen 9. Diese sind als Ausnehmung 12 der äußeren Gehäusekontur ausgeformt, wobei jede der Ausnehmungen 12 einen horizontal verlaufenden Wandabschnitt 13 umfasst, welcher gegenüber der Unterseite 15 der Steckerdose 2 zurückversetzt ist In der gezeigten Ausführungsform münden die beiden Ausnehmungen 12 in den seitlichen Wandflächen 10. Die Oberseite 14 der Steckerdose 2 verläuft dagegen plan bis zu den seitlichen Wandflächen 10. Darüber hinaus verlaufen die Oberseite 14 und die Unterseite 15 parallel zueinander.

Bezugszeichenliste

1 Stecker, erste Steckerhälfte

1 a Leitungskontakte Stecker

1 b Leitungskontakte Steckerbuchse

2 Steckerdose, zweite Steckerhälfte

3 Schwenkkei!

4 Führungselemente Stecker

5 Führungselemente Steckerdose

6 Hauptführungsdom 7a, b Zentrierdorn

8 Aufnahmeöffnung Hauptführungsdom

9 Aufnahmeöffnung Zentrierdorn

10 seitliche Wandfläche

11 Durchbruch

12 Ausnehmung

13 horizontaler Wandabschnitt

14 Oberseite Steckerdose

15 Unterseite Steckerdose

16 rückwärtige Bodenwand Stecker

17 Vorderseite Stecker

18 Ring räum

19 elastisches Element, O-Ring

20 Spitze Hauptführungsdom

21 Königszapfen

22 Kopf Zentrierdorn

di Innendurchmesser Aufnahmeöffnung Hauptführungsdom d ₂ Außendurchmesser Hauptführungsdom d ₃ Innendurchmesser Aufnahmeöffnung Zentrierdorn d ₄ Außendurchmesser Zentrierdorn