Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kupplungsteil einer – aus zwei zusammensteckbaren und sich dabei selbsttätig gegenseitig öffnende Hauptventile aufweisenden Kupplungsteilen bestehenden – Hydraulik-Steckkupplung, insbesondere drucknehmerseitiger Kupplungsstecker zum Einstecken in eine druckgeberseitige Kupplungsmuffe, mit einer mit dem anderen Kupplungsteil kuppelbaren Kupplungsseite und einer gegenüberliegenden Leitungsseite, wobei das Hauptventil in einer Schließstellung einen Strömungskanal für ein hydraulisches Druckmedium zur Kupplungsseite hin druckdicht gegen einen eventuellen, leitungsseitigen Restdruck verschließt und in einer Öffnungsstellung den Strömungskanal öffnet, wozu das Hauptventil einen mit einem Ventilsitz zusammenwirkenden und derart entsprechend einer Steckachse axialbeweglich in einem Ventilgehäuse geführten Ventilkörper aufweist, dass dieser beim Kuppelvorgang mittels eines axial beweglichen Ventilstößels aus der Schließstellung selbsttätig in die von dem Ventilsitz abgehobene Öffnungsstellung gebracht wird.The present invention relates to a coupling part of a - consisting of two mating and thereby automatically mutually opening main valves having coupling parts existing - hydraulic plug-in coupling, in particular drucknehmerseitiger coupling plug for insertion into a pressure transducer side coupling sleeve, with a detachable with the other coupling part coupling side and an opposite line side, said the main valve in a closed position closes a flow channel for a hydraulic pressure medium to the clutch side pressure-tight against a possible, line-side residual pressure and opens the flow channel in an open position, including the main valve has a cooperating with a valve seat and axially movably guided in accordance with a plug axis in a valve body valve body in that, during the dome operation, this is done by means of an axially movable valve tappet from the closed position tig is brought to the lifted from the valve seat opening position.
Der Begriff ”Nehmerseite” bezeichnet die Seite eines Druckmittel-Verbrauchers (Aggregates), und der Begriff ”Geberseite” bedeutet die Seite einer den Druck des Druckmittels, insbesondere Hydraulikmediums, aufbauenden Pumpe.The term "slave side" refers to the side of a pressure medium consumer (aggregate), and the term "donor side" means the side of the pressure of the pressure medium, in particular hydraulic medium, building pump.
Bekannte Hydraulik-Kupplungen, beispielsweise genormte Ausführungen gemäß ISO 5675 in Verbindung mit ISO 7241-1 und -2 sowie SAE J 1036, bestehen aus einem Steckerventil und einem Muffenventil, wobei üblicherweise das Steckerventil nehmerseitig (aggregatseitig) und das Muffenventil geberseitig (pumpenseitig) angeordnet werden. In einer üblichen Schnellverschlussausführung wird das Steckerventil in seiner umfänglich abgedichtet in das Muffenventil eingesteckten Kupplungslage über eine Verriegelungseinrichtung lösbar verriegelt. In dieser Kupplungslage öffnen sich die Hauptventile gegenseitig durch direkten stimseitigen Kontakt der entsprechenden Ventilkörper von Stecker- und Muffenventil. Dies bedeutet, dass beim Einstecken des Steckerventils in das Muffenventil sowohl der Muffen-Ventilkörper als auch der Stecker-Ventilkörper aufgedrückt werden müssen. Dies ist jedoch manuell nur dann möglich, wenn beide Seiten im Wesentlichen drucklos sind. Oft ist aber – vor allem nehmerseitig – ein Restdruck vorhanden, der beispielsweise durch einen mit einer statischen Last belasteten Hydraulikzylinder oder durch einen bei Temperaturanstieg auftretenden Druckanstieg derart hoch sein kann (bis zu 20 MPa und mehr), dass ein Öffnen des nehmerseitigen Ventils gegen die sehr hohe, den Ventilkörper beaufschlagende, insbesondere hydraulisch bedingte Ventilkraft manuell nicht möglich ist.Known hydraulic clutches, for example, standardized versions according to ISO 5675 in conjunction with ISO 7241-1 and -2 and SAE J 1036, consist of a plug valve and a sleeve valve, usually the plug valve slave side (unit side) and the sleeve valve on the pump side (pump side) become. In a conventional quick release design, the plug valve is releasably locked in its circumferentially sealed inserted into the sleeve valve coupling position via a locking device. In this coupling position, the main valves open each other by direct end-to-end contact of the corresponding valve body of plug and socket valve. This means that when inserting the plug valve into the sleeve valve, both the sleeve valve body and the plug valve body must be pressed. However, this is only possible manually if both sides are essentially unpressurized. But often - especially on the slave side - a residual pressure is present, which can be so high (up to 20 MPa and more), for example, by a hydraulic cylinder loaded with a static load or by a pressure increase occurring at temperature rise, that opening the slave side valve against the very high, the valve body acting, in particular hydraulically induced valve force is not manually possible.
Es sind deshalb im Stand der Technik verschiedenartige Maßnahmen beschrieben, um auch bei einem vorhandenen Restdruck ein manuelles Kuppeln zu ermöglichen.There are therefore various types of measures described in the prior art to allow a manual coupling even with an existing residual pressure.
So beschreibt die DE-OS-35 09 371 eine ”unter Druck kuppelbare” Muffe (UDK-Muffe), deren Ventilkörper gegenüber dem Stecker-Ventilkörper um den doppelten Ventilhub beweglich ist, so dass das Steckerventil beim Kuppeln zunächst geschlossen bleiben kann. Ein Öffnen erfolgt dann erst durch geberseitigen Druckaufbau, und zwar wenn der geberseitige Druck etwa dem nehmerseitigen Restdruck entspricht. Derartige UDK-Muffenventile sind aber konstruktiv sehr aufwendig und damit teuer, zumal zusätzliche Sperrmittel erforderlich sind, die im Betriebszustand mechanisch oder hydraulisch den doppelten Ventilhub auf den einfachen Hub begrenzen, damit die Kupplung im Betrieb bei einer Hydraulik-Rückströmung nicht ungewollt schließen kann. Die höheren Kosten für die UDK-Ausführung machen sich insbesondere deshalb nachteilig bemerkbar, da es sich bei den betreffenden Hydraulik-Kupplungen um Massenartikel handelt, die in sehr großen Stückzahlen bei hydraulischen Anlagen und Aggregaten aller Art, wie beispielsweise bei Land- und Baumaschinen, eingesetzt werden.That's how it describes DE-OS-35 09 371 a "compressible under pressure" sleeve (UDK sleeve), the valve body relative to the plug-valve body is movable by the double valve lift, so that the plug valve when coupling initially can remain closed. An opening then takes place only by geberseitigen pressure build-up, namely when the encoder-side pressure corresponds approximately to the subscriber-side residual pressure. However, such UDK-socket valves are structurally very expensive and therefore expensive, especially since additional locking means are required, which limit the double valve lift to the simple stroke in the operating state mechanically or hydraulically, so that the clutch can not inadvertently close during operation in a hydraulic return flow. The higher costs for the UDK design are particularly detrimental because it is the relevant hydraulic couplings are mass-produced, used in very large quantities in hydraulic systems and units of all kinds, such as in agricultural and construction machinery become.
Es ist weiterhin bekannt (vgl. beispielsweise die EP 1 353 109 A2 und die DE 41 01 001 C2 ), in mindestens eines der Kupplungsteile ein Druckentlastungsventil zu integrieren. Dadurch wird beim Kuppeln zunächst bei noch geschlossenem, da druckbedingt nicht zu öffnendem Hauptventil das Druckentlastungsventil kurz geöffnet, bis sich der Restdruck durch Abfließen eines Teils des Druckmittels soweit abgebaut hat, bis das zum Einkuppeln notwendige Öffnen des Hauptventils möglich ist und so das Einkuppeln bis zur Verriegelung erfolgen kann. Das zusätzliche Druckentlastungsventil führt ebenfalls zu einem konstruktiv und wirtschaftlich hohen Aufwand.It is also known (see, for example, the EP 1 353 109 A2 and the DE 41 01 001 C2 ) to integrate a pressure relief valve in at least one of the coupling parts. As a result, the pressure relief valve is briefly opened when the coupling is initially closed, since pressure-unavailable main valve until the residual pressure has decreased by flowing off a portion of the pressure medium until the opening of the main valve necessary for engaging is possible and so the engagement until Lock can be done. The additional pressure relief valve also leads to a structurally and economically high cost.
Die DE 196 24 365 C1 beschreibt ein Kupplungsteil, dessen Ventilkörper innerhalb des Ventilgehäuses derart gegen eine Druckmittel-Beaufschlagung geschützt angeordnet ist, dass er im geschlossenen Zustand frei von druckbedingten, in axialer Richtung wirkenden Kräften gelagert ist. Dazu ist der Ventilkörper mit einem sich axial in zur Steckrichtung entgegengesetzter Richtung erstreckenden Ventilschaft umfangsgemäß abgedichtet innerhalb eines Abschirmelementes geführt, wobei der Raum innerhalb des Abschirmelementes stets mindestens nahezu drucklos ist. Auch diese Ausführung führt zu einem recht hohen Aufwand, weil der Ventilkörper mit seinem Ventilschaft mittelbar über einen axialbeweglich geführten, ringförmigen Zwischenkolben in dem Abschirmelement geführt ist, wobei der Zwischenkolben ein zusätzliches, schieberartiges Verschlusselement für den Druckmittel-Strömungsweg bildet.The DE 196 24 365 C1 describes a coupling part, the valve body is arranged protected within the valve housing against pressurization of a pressurizing agent, that it is stored in the closed state free of pressure-related forces acting in the axial direction. For this purpose, the valve body is guided circumferentially sealed within a shielding with a axially extending in the direction opposite to the plug valve direction valve stem, wherein the space inside the shield is always at least almost without pressure. This embodiment also leads to a rather high cost, because the valve body is guided with its valve stem indirectly via an axially movable, annular intermediate piston in the shield, wherein the intermediate piston forms an additional, slide-like closure element for the pressure medium flow path.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kupplungsteil der genannten Art zu schaffen, welches mit konstruktiv einfachen und wirtschaftlichen Mitteln ein manuelles Kuppeln auch unter einem Restdruck von vorzugsweise bis zu 30 MPa ermöglicht. The present invention has for its object to provide a coupling part of the type mentioned, which allows a structurally simple and economical means manual coupling even under a residual pressure of preferably up to 30 MPa.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen enthalten.According to the invention, this object is solved by the features of claim 1. Advantageous design features of the invention are contained in the dependent claims.
Demnach wirkt der Ventilstößel nicht direkt durch mechanische Verbindung gegen den Ventilkörper, sondern erfindungsgemäß mittelbar über einen Kraftübersetzer. Dadurch wird vorteilhafterweise eine Kraftverstärkung erreicht, indem eine manuell aufzubringende Kupplungskraft (Kraft zum Zusammenstecken der Kupplungsteile) über den integrierten Kraftübersetzer in eine wesentlich höhere, den Ventilkörper beaufschlagende Öffnungskraft umgeformt wird. In bevorzugter Ausgestaltung ist dazu der Kraftübersetzer als hydraulischer Druckerzeuger mit einer in dem Kupplungsteil integriert angeordneten, mit einem Hydraulikmedium gefüllten Druckkammer ausgebildet. Dabei ist der Ventilstößel mit einem stiftartigen Stößelabschnitt beim Kuppelvorgang durch eine Umfangsdichtung hindurch in die Druckkammer hinein verschiebbar. Ein dadurch innerhalb der Druckkammer ansteigender Öffnungsdruck wirkt gegen eine axial zur Kupplungsseite weisende Druckfläche des Ventilkörpers, so dass nach der Formel F = p·A (Kraft = Druck·Fläche) die den Ventilkörper beaufschlagende Öffnungskraft erzeugt wird. Indem die ventilseitige Druckfläche größer als eine axial zur Druckkammer weisende Stößel-Druckfläche des Stößelabschnittes ist, wird nach der Formel F = p·A wegen der Flächendifferenz eine entsprechende Erhöhung der Kraft erreicht. Durch eine bestimmte Auslegung kann dabei erreicht werden, dass mit einer Kuppelkraft von maximal 700 N bis zu einem Restdruck von etwa 30 MPa gekuppelt werden kann. Da eine Kraft von bis zu 700 N problemlos allein manuell aufzubringen ist, kann somit das erfindungsgemäße Kupplungsteil auch bei Vorhandensein eines hohen Restdruckes von bis zu 30 MPa manuell gekuppelt werden.Accordingly, the valve stem does not act directly by mechanical connection against the valve body, but according to the invention indirectly via a force translator. As a result, a force boost is advantageously achieved by a manually applied coupling force (force for mating the coupling parts) via the integrated force translator into a much higher, the valve body acting on opening force is transformed. In a preferred embodiment, the force translator is configured as a hydraulic pressure generator with an integrated integrated in the coupling part, filled with a hydraulic medium pressure chamber. In this case, the valve stem is displaceable with a pin-like plunger portion during the coupling process by a peripheral seal into the pressure chamber. An opening pressure which thereby increases within the pressure chamber acts against a pressure surface of the valve body pointing axially to the coupling side, so that according to the formula F = p · A (force = pressure * area) the opening force acting on the valve body is produced. By the valve-side pressure surface is greater than an axially to the pressure chamber facing plunger pressure surface of the plunger section, according to the formula F = p · A due to the surface difference, a corresponding increase in the force is achieved. By a certain design can be achieved that can be coupled with a coupling force of a maximum of 700 N up to a residual pressure of about 30 MPa. Since a force of up to 700 N can easily be applied manually by hand alone, the coupling part according to the invention can thus be manually coupled even in the presence of a high residual pressure of up to 30 MPa.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von zwei in den Zeichnungen veranschaulichten, bevorzugten Ausführungsbeispielen genauer erläutert werden. Dabei zeigen:In the following, the invention with reference to two illustrated in the drawings, preferred embodiments will be explained in more detail. Showing:
1 einen stark vergrößerten Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Kupplungsteils in einer ersten Ausführungsform, 1 a greatly enlarged longitudinal section of a coupling part according to the invention in a first embodiment,
2 in verkleinerter Ansicht das Kupplungsteil nach 1 in lagerichtiger Zuordnung mit einem zweiten, zugehörigen Kupplungsteil in einem (noch) getrennten Zustand vor dem Einkuppeln bzw. nach dem Entkuppeln, 2 in a reduced view, the coupling part after 1 in correct position association with a second, associated coupling part in a (still) separate state before engagement or after uncoupling,
3 bis 5 die Kupplungsteile gemäß 2 in verschiedenen Zuständen während des Kuppelns, 3 to 5 the coupling parts according to 2 in different states during the coupling,
6 die Kupplungsteile in der gekuppelten und verriegelten Kupplungslage, 6 the coupling parts in the coupled and locked coupling position,
7 eine zweite, alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kupplungsteils in vergrößerter Axialschnittdarstellung, analog zu 1, 7 a second, alternative embodiment of the coupling part according to the invention in an enlarged axial sectional view, analogous to 1 .
8 eine Darstellung des Kupplungsteils gemäß 7 zusammen mit dem zugehörigen zweiten Kupplungsteil analog zu 2, 8th an illustration of the coupling part according to 7 together with the associated second coupling part analogous to 2 .
9 und 10 Zwischenstellungen beim Kuppeln und 9 and 10 Intermediate positions when coupling and
11 die Kupplungslage analog zu 6. 11 the clutch position analogous to 6 ,
Eine Hydraulik-Steckkupplung ist in aller Regel als Schnellverschlusskupplung mit an sich bekannter Kugelarretierung ausgebildet und besteht aus zwei Kupplungsteilen 2, 4, und zwar aus einem Kupplungsstecker 2 und einer Kupplungsmuffe 4. Üblicherweise werden der Kupplungsstecker 2 auf der Seite eines Verbrauchers bzw. Aggregates (Nehmerseite) und die Kupplungsmuffe 4 auf der Seite einer Druckmittelpumpe (Geberseite) angeordnet. Bei bestimmten Anwendungen, wobei (auch) auf der Geberseite ein Restdruck im Hydrauliksystem auftreten kann, kann der Kupplungsstecker 2 alternativ auch auf der Geberseite eingesetzt werden.A hydraulic plug-in coupling is usually designed as a quick-release coupling with per se known ball detent and consists of two coupling parts 2 . 4 , namely from a coupling plug 2 and a coupling sleeve 4 , Usually, the coupling plug 2 on the side of a consumer or aggregate (slave side) and the coupling sleeve 4 arranged on the side of a pressure medium pump (encoder side). In certain applications, where (also) on the encoder side a residual pressure in the hydraulic system can occur, the coupling plug 2 alternatively also be used on the encoder side.
Der Kupplungsstecker 2 ist mit einem Steckabschnitt 6 in eine Aufnahmeöffnung 8 der Kupplungsmuffe 4 einsteckbar und in der in 6 bzw. 11 veranschaulichten Kupplungslage insbesondere durch eine Sperrkugel-Verriegelungseinrichtung 10 verriegelt. Die Einzelheiten dieser Verriegelung sind Stand der Technik und bedürften daher keiner weiteren Erläuterung.The coupling plug 2 is with a plug-in section 6 in a receiving opening 8th the coupling sleeve 4 pluggable and in the in 6 respectively. 11 illustrated coupling layer in particular by a locking ball locking device 10 locked. The details of this locking are state of the art and therefore need no further explanation.
Jedes Kupplungsteil 2 bzw. 4 weist ferner eine mit dem jeweils anderen Kupplungsteil 4 bzw. 2 zusammensteckbare Kupplungsseite 12 und axial gegenüberliegend eine Leitungsseite 14 mit einem Druckmittelanschluss 16 für jeweils eine nicht dargestellte Druckleitung auf. Jedes Kupplungsteil 2, 4 weist ferner ein inneres Hauptventil 18 bzw. 20 auf, welches zum Absperren bzw. Öffnen eines Strömungskanals 22 zwischen der Leitungsseite 14 und der Kupplungsseite 12 angeordnet ist.Each coupling part 2 respectively. 4 also has one with the other coupling part 4 respectively. 2 mating coupling side 12 and axially opposite one line side 14 with a pressure medium connection 16 for each one not shown pressure line. Each coupling part 2 . 4 also has an inner main valve 18 respectively. 20 on, which for shutting off or opening a flow channel 22 between the line side 14 and the clutch side 12 is arranged.
Die vorliegende Erfindung betrifft hauptsächlich das nehmerseitige Kupplungsteil, wobei bevorzugt der Kupplungsstecker 2 nehmerseitig angeordnet wird. Deshalb wird im Folgenden schwerpunktmäßig der Kupplungsstecker 2 genauer beschrieben.The present invention mainly relates to the slave side coupling part, wherein preferably the coupling plug 2 participants each is arranged. Therefore, in the following focus is the coupling plug 2 described in more detail.
Das Hauptventil 18 verschließt in einer Schließstellung (1 bis 4 sowie 7 bis 9) den Strömungskanal 22 zur Kupplungsseite 12 hin druckdicht gegen einen eventuellen, von der Leitungsseite 14 anstehenden Restdruck pR. In einer Öffnungsstellung (6 und 11) öffnet das Hauptventil 18 den Strömungskanal 22. Dazu weist das Hauptventil 18 einen mit einem Ventilsitz 24 zusammenwirkenden und derart entsprechend einer Steckachse X axialbeweglich in einem Ventilgehäuse 26 geführten Ventilkörper 28 auf, dass letzterer beim Kuppelvorgang, d. h. beim Zusammenstecken beider Kupplungsteile 2, 4, aus der Schließstellung selbsttätig in die von dem Ventilsitz 24 abgehobene Öffnungsstellung gebracht wird (siehe den Pfeil 30 in 5, 6, 10 und 11). Dazu wirkt der Ventilkörper 28 mit einem Ventilstößel 32 zusammen, der in dem Ventilgehäuse 26 derart axial verschiebbar geführt ist, dass er beim Kuppelvorgang durch Anlage an einem innerhalb des anderen Kupplungsteils 4 ortsfest (unbeweglich) angeordneten Gegenstößel 34 selbsttätig in das Ventilgehäuse 26 hineingeschoben wird und zum Öffnen gegen den Ventilkörper 28 wirkt.The main valve 18 closes in a closed position ( 1 to 4 such as 7 to 9 ) the flow channel 22 to the coupling side 12 pressure-tight against a possible, from the line side 14 upcoming residual pressure p R. In an open position ( 6 and 11 ) opens the main valve 18 the flow channel 22 , This is indicated by the main valve 18 one with a valve seat 24 cooperating and so according to a thru-axle X axially movable in a valve housing 26 guided valve body 28 on, that the latter during the coupling process, ie when mating both coupling parts 2 . 4 , from the closed position automatically into that of the valve seat 24 lifted open position is brought (see the arrow 30 in 5 . 6 . 10 and 11 ). For this purpose, the valve body acts 28 with a valve lifter 32 together, in the valve body 26 is guided so axially displaceable, that it during the coupling process by conditioning on one within the other coupling part 4 fixed (immovable) arranged counter-ram 34 automatically into the valve body 26 is pushed in and to open against the valve body 28 acts.
Wenn nun bei geschlossenem Hauptventil 18 auf der Leitungsseite 14 noch ein nehmerseitiger Restdruck pR ansteht, so beaufschlagt dieser eine leitungsseitige Ventil-Druckfläche AV1 des Ventilkörpers 28 in Schließrichtung, so dass nach der Formel F = pR·AV1 eine stark druckabhängige, in Schließrichtung wirkende Ventilkraft FV erzeugt wird, die beim Kuppeln zum Öffnen des Hauptventils 18 überwunden werden muss. In der Praxis kann der Restdruck pR mit Werten bis über 20 MPa sehr hoch sein, so dass ein manuelles Kuppeln nicht ohne Weiteres möglich wäre.If now with the main valve closed 18 on the line side 14 is still a slave-side residual pressure p R pending, so it acts on a line-side valve pressure surface A V1 of the valve body 28 in the closing direction, so that according to the formula F = p R · A V1 a strongly pressure-dependent, acting in the closing direction valve force F V is generated, which when coupling to open the main valve 18 must be overcome. In practice, the residual pressure p R with values of more than 20 MPa can be very high, so that manual coupling would not be possible without further ado.
Diesbezüglich ist nun erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Ventilstößel 32 mittelbar über einen innerhalb des Ventilgehäuses 26 integriert angeordneten Kraftübersetzer 36 gegen den Ventilkörper 28 wirkt. Dieser Kraftübersetzer 36 ist derart ausgelegt, dass er eine den Ventilstößel 32 beim Kuppelvorgang zum Verschieben axial beaufschlagende, relativ geringe und daher manuell aufbringbare Kupplungskraft FK in eine den Ventilkörper 28 in Öffnungsrichtung beaufschlagende, wesentlich höhere Öffnungskraft FO (siehe 5 und 10) verstärkt, so dass durch die Öffnungskraft FO der Ventilkörper 28 auch bei Vorhandensein eines gegenüberliegenden Restdruckes pR und gegen die daraus – zumindest anteilig zusammen mit einer Schließfederkraft – resultierende, in Schließrichtung wirkende hohe Ventilkraft FV in seine Öffnungsstellung gebracht werden kann.In this regard, it is now provided according to the invention that the valve tappet 32 indirectly via one inside the valve housing 26 integrated arranged force translator 36 against the valve body 28 acts. This force translator 36 is designed so that it a the valve lifter 32 in the dome operation for moving axially acting, relatively small and therefore manually applied coupling force F K in a valve body 28 (in the opening direction acts upon, substantially higher opening force F O see 5 and 10 ), so that by the opening force F O of the valve body 28 even in the presence of an opposite residual pressure p R and against the resulting - at least proportionally together with a closing spring force - resulting, acting in the closing direction high valve force F V can be brought into its open position.
In bevorzugter Ausgestaltung ist der Kraftübersetzer 36 als hydraulischer Druckerzeuger mit einer innerhalb des Kupplungsteils 2 abgeschlossenen, mit einem Hydraulikmedium gefüllten Druckkammer 38 ausgebildet. Der Ventilstößel 32 weist einen axialen, stiftartigen Stößelabschnitt 40 auf, der beim Kuppelvorgang abgedichtet, d. h. durch eine Umfangsdichtung 42 hindurch, in die Druckkammer 38 hinein verschiebbar ist. Entsprechend seinem sich jeweils über die Umfangsdichtung 42 hinaus in die Druckkammer 38 hinein verschiebenden Volumen wird innerhalb der Druckkammer 38 ein Druckanstieg erzeugt. Es entsteht somit ein innerhalb der Druckkammer 38 ansteigender Öffnungsdruck pO (nur in 3 eingetragen). Dieser Öffnungsdruck PO beaufschlagt eine axial zur Kupplungsseite 12 weisende Druckfläche AV2 des Ventilkörpers 28, wodurch nach der Beziehung FO = pO·AV2 die Öffnungskraft erzeugt wird. Indem hierbei die ventilseitige Druckfläche AV2 wesentlich größer als eine axial zur Druckkammer 38 weisende Stößel-Druckfläche ASt (1 und 7) des Stößelabschnittes 40 ist, wird eine dem Flächenverhältnis entsprechende Kraftübersetzung erreicht.In a preferred embodiment, the force translator 36 as a hydraulic pressure generator with an inside of the coupling part 2 closed, filled with a hydraulic medium pressure chamber 38 educated. The valve lifter 32 has an axial, pin-like ram portion 40 on, sealed during the dome operation, ie by a peripheral seal 42 through, into the pressure chamber 38 is movable into it. According to him each over the peripheral seal 42 out into the pressure chamber 38 into it moving volume is within the pressure chamber 38 generates a pressure increase. It thus creates a within the pressure chamber 38 increasing opening pressure p O (only in 3 entered). This opening pressure P O acts on an axially to the clutch side 12 pointing pressure surface A V2 of the valve body 28 , whereby the opening force is generated according to the relationship F O = p O · A V2 . By doing this, the valve-side pressure surface A V2 much larger than an axial to the pressure chamber 38 facing ram pressure surface A St ( 1 and 7 ) of the plunger section 40 is, a power ratio corresponding to the area ratio is achieved.
Somit ist der Ventilstößel 32 bzw. sein Stößelabschnitt 40 nicht direkt mechanisch mit dem Ventilkörper 28 verbunden. Dadurch erfolgt beim Kuppelvorgang zunächst nur eine Verschiebung des Ventilstößels 32 zusammen mit dem Stößelabschnitt 40, wodurch ein axialer ”Freiweg” gewährleistet ist, über den hinweg das Hauptventil 18 zunächst noch geschlossen bleibt, weil der innerhalb der Druckkammer 38 erzeugte Druck noch nicht zum Öffnen bzw. Abheben des Ventilkörpers 28 ausreicht. Über den besagten ”Freiweg” hinweg wird erst eine Abdichtung zwischen den beiden Kupplungsteilen 2 und 4 hergestellt, und der Strömungskanal 22 wird in Richtung des anderen Kupplungsteils 4 geöffnet. Hierzu wird insbesondere auf die Kupplungsstellungen in 4 und 9, 10 hingewiesen.Thus, the valve tappet 32 or its tappet section 40 not directly mechanically with the valve body 28 connected. As a result, initially only a displacement of the valve tappet takes place during the coupling process 32 together with the tappet section 40 , whereby an axial "Freiweg" is ensured, over which the main valve 18 initially still remains closed because of the inside of the pressure chamber 38 generated pressure not yet open or lift the valve body 28 sufficient. Over the said "Freiweg" away only a seal between the two coupling parts 2 and 4 manufactured, and the flow channel 22 goes in the direction of the other coupling part 4 open. For this purpose, in particular the coupling positions in 4 and 9 . 10 pointed.
Bei den dargestellten, bevorzugten Ausführungsformen ist vorteilhafterweise vorgesehen, den druckbedingten Anteil der Ventilkraft FV zu reduzieren bzw. zu minimieren, und zwar durch eine Reduzierung der leitungsseitig druckbeaufschlagbaren Oberfläche des Ventilkörpers 28. Hierzu ist der Ventilkörper 28 auf der zur Leitungsseite 14 weisenden Seite derart mittels eines ortsfest in dem Ventilgehäuse 26 angeordneten Führungselementes 44 geführt, dass seine leitungsseitig mit Druck beaufschlagbare Druckfläche AV1 gegenüber seiner gesamten leitungsseitigen Stirnfläche reduziert ist. Dazu weisen der Ventilkörper 28 und das Führungselement 44 teleskopartig ineinandergreifende Führungsabschnitte 46 und 48 mit (mindestens) einer kolbenringartigen Umfangsdichtung 50 auf. In der ersten Ausführungsform gemäß 1 bis 6 sitzt der hohlzylindrisch ausgebildete Führungsabschnitt 46 des Ventilkörpers 28 außen koaxial auf dem Führungabschnitt 48 des Führungselementes 44. In der alternativen Ausführung gemäß 7 greift der Führungsabschnitt 46 des Ventilkörpers 28 in den hohlzylindrischen Führungsabschnitt 48 des Führungselementes 44 ein. In beiden Fällen ist innerhalb einer zwischen dem Ventilkörper 28 und dem Führungselement 44 gebildeten Führungskammer 52 eine Ventilschließfeder 54 angeordnet, die den Ventilkörper 28 mit einer Federkraft beaufschlagt, die einen druckunabhängigen Anteil der beim Kuppeln zu überwindenden Ventilkraft FV bildet. Die Führungskammer 52 ist über mindestens einen Kanal 56 mit der Außenatmosphäre verbunden (belüftet), so dass dieser Bereich gegenüber dem eventuellen Restdruck pR abgeschirmt ist und hier ausschließlich die Federkraft der Ventilschließfeder 54 gegen den Ventilkörper 28 wirkt. Das Führungselement 44 kann als Einsatzteil mit dem Ventilgehäuse 26 verschraubt sein, wobei es den Druckmittelanschluss 16 aufweisen kann. Hierbei weist das Führungselement 44 außerdem Kanäle 58 als Strömungspassagen zwischen dem Leitungsanschluss 16 und dem Strömungskanal 22 zum Ventil 18 hin auf.In the illustrated, preferred embodiments is advantageously provided to reduce or minimize the pressure-related portion of the valve force F V , by reducing the pressure on the line side surface of the valve body 28 , For this purpose, the valve body 28 on the to the line side 14 pointing side so by means of a stationary in the valve housing 26 arranged guide element 44 guided, that his line side pressure applied pressure surface A V1 is reduced with respect to its entire line-side end face. For this purpose, the valve body 28 and the guide element 44 telescopically interlocking guide sections 46 and 48 with (at least) a piston ring-like circumferential seal 50 on. In the first embodiment according to 1 to 6 sits the hollow cylindrical guide section 46 of the valve body 28 coaxial outside on the guide section 48 of guide element 44 , In the alternative embodiment according to 7 engages the guide section 46 of the valve body 28 in the hollow cylindrical guide section 48 of the guide element 44 one. In both cases is within a between the valve body 28 and the guide element 44 formed leadership chamber 52 a valve closing spring 54 arranged the valve body 28 acted upon by a spring force which forms a pressure-independent portion of the valve force F V to be overcome during coupling. The leadership chamber 52 is over at least one channel 56 connected to the outside atmosphere (ventilated), so that this area is shielded from the eventual residual pressure p R and here only the spring force of the valve closing spring 54 against the valve body 28 acts. The guide element 44 Can be used as an insert with the valve body 26 be screwed, where it is the pressure medium connection 16 can have. Here, the guide element 44 also channels 58 as flow passages between the pipe connection 16 and the flow channel 22 to the valve 18 towards.
Der Ventilstößel 32 ist in einer Stößelführung 60 unter umfangsgemäßer Abdichtung über eine Dichtung 62 axial verschiebbar geführt. Ausgehend von dem Ventilstößel 32 erstreckt sich der stiftartige Stößelabschnitt 40 mit deutlich reduziertem Querschnitt durch einen innerhalb der Stößelführung 60 gebildeten Führungsraum 64 und durch die schon erwähnte Umfangsdichtung 42 hindurch in die Druckkammer 38 hinein. Innerhalb des Führungsraumes 64 ist eine den Stößelabschnitt 40 koaxial umschließende, den Ventilstößel 32 mit einer zur Kupplungsseite 12 hin gerichteten Schließkraft beaufschlagende Rückstellfeder 66 angeordnet. Dabei ist auch dieser Führungsraum 64 mit der Außenatmosphäre verbunden, d. h. belüftet.The valve lifter 32 is in a ram guide 60 under circumferential sealing over a seal 62 guided axially displaceable. Starting from the valve lifter 32 extends the pin-like ram portion 40 with significantly reduced cross section through one within the ram guide 60 formed leadership space 64 and by the already mentioned peripheral seal 42 through into the pressure chamber 38 into it. Inside the guide room 64 is a tappet section 40 Coaxially enclosing, the valve lifter 32 with one to the clutch side 12 towards directed closing force acting on return spring 66 arranged. This is also the lead room 64 connected to the outside atmosphere, ie ventilated.
In der ersten Ausführungsform gemäß 1 bis 6 ist die Stößelführung 60 von einem ortsfest in dem Ventilgehäuse 26 angeordneten Führungsteil 68 gebildet. Dieses Führungsteil 68 geht zur Leitungsseite 14 hin in einen sich koaxial erstreckenden, hohlzylindrischen Abschnitt 70 über, der die Druckkammer 38 umschließt und dazu einerseits ein Trennelement 72 mit der Umfangsdichtung 42 für den Stößelabschnitt 40 aufnimmt und andererseits einen Führungsabschnitt 74 für den Ventilkörper 28 bildet. Hierzu weist der Ventilkörper 28 einen sich axial über den Ventilsitz 24 hinaus in Richtung zur Kupplungsseite 12 hin erstreckenden Führungsansatz 76 auf. Dieser axiale Führungsansatz 76 des Ventilkörpers 28 und der hohlzylindrische Führungsabschnitt 74 des Führungsteils 68 greifen derart teleskopartig und umfangsgemäß abgedichtet ineinander, dass der Führungsansatz 76 mit seiner in den Führungsabschnitt 74 weisenden Stirnseite die Ventil-Druckfläche AV2 bildet. Die Druckkammer 38 ist somit zwischen dem Trennelement 72 und dem Führungsansatz 76 gebildet. Die ortsfest innerhalb des Ventilgehäuses 26 sitzende Stößelführung 60 weist axiale Kanäle 78 als Teil des Strömungskanals 22 auf. Im Bereich des hohlzylindrischen Abschnittes 70 und des Führungsabschnittes 74 ist der Strömungskanal 22 durch einen radialen Abstand zum Ventilgehäuse 26 hin gebildet. Zur Belüftung des Führungsraumes 64, d. h. zur Verbindung nach außen mit der Atmosphäre ist bei dieser bevorzugten Ausführung vorgesehen, dass das Ventilgehäuse 26 aus zwei Teilen besteht, die jeweils auf die zylindrische Stößelführung 60 aufgeschraubt sind und axial zwischen ihren einander zugekehrten Stirnseiten einen Zwischenraum als Ringkanal 80 bilden. In diesen Ringkanal 80 mündet von innen her ausgehend von dem Führungsraum 64 mindestens ein Querkanal 82. Der Ringkanal 80 ist nach außen hin vorzugsweise mit einer Schmutzdichtung 84 umschlossen, wobei diese Schmutzdichtung 84 derart ausgelegt ist, dass sie einerseits ein Eindringen von Schmutz und dergleichen von außen verhindert, andererseits aber die gewünschte Belüftung des Führungsraumes 64 ermöglicht.In the first embodiment according to 1 to 6 is the ram guide 60 from a stationary in the valve housing 26 arranged guide part 68 educated. This guide part 68 go to the line side 14 towards a coaxially extending hollow cylindrical section 70 over, the pressure chamber 38 encloses and on the one hand a separating element 72 with the peripheral seal 42 for the tappet section 40 on the other hand, a guide section 74 for the valve body 28 forms. For this purpose, the valve body 28 one axially over the valve seat 24 out towards the clutch side 12 towards extending leadership approach 76 on. This axial guidance approach 76 of the valve body 28 and the hollow cylindrical guide section 74 of the leadership part 68 grip in such a telescopically and circumferentially sealed together that the leadership approach 76 with his in the leadership section 74 facing end face the valve pressure surface A V2 forms. The pressure chamber 38 is thus between the separating element 72 and the leadership approach 76 educated. The stationary within the valve housing 26 seated ram guide 60 has axial channels 78 as part of the flow channel 22 on. In the area of the hollow cylindrical section 70 and the guide section 74 is the flow channel 22 by a radial distance to the valve housing 26 formed. For ventilation of the guide room 64 , ie for connection to the outside with the atmosphere is provided in this preferred embodiment that the valve housing 26 consists of two parts, each on the cylindrical ram guide 60 are screwed and axially between their facing end faces a gap as an annular channel 80 form. In this ring channel 80 flows from the inside starting from the leading room 64 at least one cross channel 82 , The ring channel 80 is outwardly preferably with a dirt seal 84 enclosed, with this dirt seal 84 is designed such that on the one hand prevents penetration of dirt and the like from the outside, on the other hand, however, the desired ventilation of the guide space 64 allows.
Bei der zweiten Ausführungsform gemäß 7 bis 11 ist die Stößelführung 60 von einem hohlzylindrischen und sich axial über den Ventilsitz 24 hinaus in Richtung zur Kupplungsseite 12 hin erstreckenden Führungsansatz 86 des Ventilkörpers 28 gebildet. Dabei ist dieser Führungsansatz 86 teleskopartig auf einem koaxial innerhalb des Ventilgehäuses 26 ortsfest angeordneten, rohrartigen Führungsteil 88 geführt. Das rohrartige Führungsteil 88 ist bevorzugt auf seiner zur Leitungsseite 14 weisenden Seite fest mit dem Führungselement 44 verbunden, vorzugsweise verschraubt. Gemäß 7 ist bei dieser Ausführung die Druckkammer 38 aus einer ersten Teilkammer 38a und einer zweiten Teilkammer 38b gebildet. Die erste Teilkammer 38a liegt als Ringraum zwischen einer radialen Stufenfläche 90 des Führungsteils 88 und einer axial gegenüberliegenden, die Ventil-Druckfläche AV2 bildenden, radialen Stufenfläche 92 am Übergang zwischen dem Führungsansatz 86 und dem Ventilkörper 28. Die zweite Teilkammer 38b liegt ebenfalls als Ringraum axial zwischen einer radialen Ringstufe 94 des Stößelabschnittes 40 und einer radialen Ringstufe 96 des Führungsteils 88. Dabei sind die beiden Teilkammern 38a, 38b miteinander über mindestens eine radiale Queröffnung 98 des rohrartigen Führungsteils 88 und einen radial zwischen dem Führungsteil 88 und dem Ventilkörper 28 gebildeten Ringspalt 99 verbunden. Eine zudem vorgesehene Dichtungsanordnung mit Umfangsdichtungen ergibt sich auch ohne weitere Erläuterungen aus den Zeichnungen. Zur Belüftung des Führungsraumes 64 ist bei dieser Ausführung gemäß 7 vorgesehen, dass der Stößelabschnitt 40 zweiteilig ausgebildet ist, er besteht aus einem vorderen, mit dem Ventilstößel 32 verbundenen Stiftabschnitt 102 und einer rohrartigen Verlängerung 104. Die Belüftung des Führungsraumes 64 erfolgt somit über einen Ringspalt zwischen dem Stiftabschnitt 102 und der Verlängerung 104 und einen weiter zur Leitungsseite 14 hin führenden, axialen Kanal 100 der Verlängerung 104, wobei die Verlängerung 104 endseitig in dem Führungsteil 88 verschiebbar geführt ist. Der Kanal 100 mündet in eine sich axial an das Führungsteil 88 anschließende Kammer 106, die über mindestens eine Queröffnung 108 mit der Atmosphäre verbunden ist. Bevorzugt mündet auch der Kanal 56 zur Belüftung der Führungskammer 52 in die Queröffnung 108.In the second embodiment according to 7 to 11 is the ram guide 60 from a hollow cylindrical and axially over the valve seat 24 out towards the clutch side 12 towards extending leadership approach 86 of the valve body 28 educated. Here is this leadership approach 86 telescopically on a coaxial inside the valve body 26 fixedly arranged, tubular guide part 88 guided. The tubular guide part 88 is preferred on his to the line side 14 pointing side firmly with the guide element 44 connected, preferably screwed. According to 7 is in this embodiment, the pressure chamber 38 from a first compartment 38a and a second sub-chamber 38b educated. The first compartment 38a lies as an annular space between a radial step surface 90 of the leadership part 88 and an axially opposite, the valve-pressure surface A V2 forming, radial step surface 92 at the transition between the leadership approach 86 and the valve body 28 , The second compartment 38b is also located as an annular space axially between a radial ring stage 94 of the tappet section 40 and a radial ring step 96 of the leadership part 88 , Here are the two sub-chambers 38a . 38b with each other via at least one radial transverse opening 98 the tubular guide part 88 and a radially between the guide part 88 and the valve body 28 formed annular gap 99 connected. An additionally provided sealing arrangement with peripheral seals results without further explanation from the drawings. For ventilation of the guide room 64 is in accordance with this embodiment 7 provided that the plunger section 40 is formed in two parts, it consists of a front, with the valve lifter 32 connected pin section 102 and a tubular extension 104 , The ventilation of the guide room 64 thus takes place via an annular gap between the pin portion 102 and the extension 104 and on to the line side 14 leading axial channel 100 the extension 104 , where the extension 104 end in the guide part 88 slidably guided. The channel 100 opens into an axially on the guide part 88 adjoining chamber 106 that have at least one transverse opening 108 connected to the atmosphere. Preferably, the channel also opens 56 for ventilation of the guide chamber 52 in the transverse opening 108 ,
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung ist bei beiden Ausführungsformen vorgesehen, dass der Ventilstößel 32 derart ausgelegt ist, dass in dem mit dem anderen Kupplungsteils 4 gekuppelten Zustand – siehe hierzu 6 einerseits und 11 andererseits – der Ventilkörper 28 in seiner Öffnungsstellung axial unmittelbar oder mittelbar an dem Ventilstößel 32 mechanisch gegen Schließen abgestützt (blockiert) ist. Dies gewährleistet im gekuppelten Zustand stets die Öffnung des Hauptventils 18, so dass ein womögliches Schließen bei einer hydraulischen Rückströmung vermieden wird. Bei der ersten Ausführung gemäß 1 bis 6 stützt sich der Ventilkörper 28 mittelbar über den Stößelabschnitt 40 an dem Ventilstößel 32 ab, der seinerseits fest an dem Gegenstößel 34 des anderen Kupplungsteils 4 abgestützt ist. Bei der alternativen Ausführung gemäß 7 bis 11 ist eine direkte Abstützung des Ventilkörpers 28 vorgesehen, indem sich sein Führungsansatz 86 an einem radialen Ringsteg 110 auf dem Außenumfang des Ventilstößels 32 abstützt. Dieser Ringsteg 110 bildet zudem gemäß 7 auch einen Endanschlag in Schließrichtung zur Abstützung des Ventilstößels 32 an dem Ventilgehäuse 26 gegen die Rückstellkraft der Rückstellfeder 66. Letzteres gilt analog auch für die andere Ausführungsform gemäß 1 bis 6 (siehe insbesondere 1 und 2).In a further preferred embodiment, it is provided in both embodiments that the valve tappet 32 is designed such that in which with the other coupling part 4 coupled state - see 6 on the one hand and 11 on the other hand - the valve body 28 in its open position axially directly or indirectly on the valve tappet 32 mechanically supported against closing (blocked). This ensures in the coupled state always the opening of the main valve 18 , so that a possible closing in a hydraulic backflow is avoided. In the first execution according to 1 to 6 the valve body is supported 28 indirectly over the tappet section 40 on the valve lifter 32 which, in turn, stuck to the counter-pestle 34 of the other coupling part 4 is supported. In the alternative embodiment according to 7 to 11 is a direct support of the valve body 28 provided by his leadership approach 86 on a radial annular web 110 on the outer circumference of the valve lifter 32 supported. This ring bridge 110 also forms according to 7 also an end stop in the closing direction for supporting the valve stem 32 on the valve body 26 against the restoring force of the return spring 66 , The latter also applies analogously to the other embodiment according to 1 to 6 (see in particular 1 and 2 ).
Abschließend sei noch erwähnt, dass die Kupplungsteile 2, 4 bevorzugt in einer sogenannten Flachdichtausführung ausgebildet sind. Der Ventilstößel 32 des Kupplungssteckers 2 weist auf der Kupplungsseite 12 eine ebene, zur Steckachse X senkrechte Stirnfläche 112 auf, die in der entkuppelten Schließstellung etwa in einer Ebene mit einer konzentrischen Stirnringfläche 114 des Ventilgehäuses 26 liegt (siehe 1 und 7). Der Ventilstößel 32 weist im Anschluss an die ebene Stirnfläche 112 einen zylindrischen Dichtabschnitt 116 auf, der in der Schließstellung mit einem korrespondierenden Dichtbereich 118 des Ventilgehäuses 26 über eine Radialdichtung 120 zusammenwirkt. Die Radialdichtung 120 ist in einer inneren Ringnut des Ventilgehäuses 26 im Dichtbereich 118 angeordnet. Somit ist hier eine Art ”Vorventil” gebildet, welches beim Kuppeln erst durch den oben beschriebenen Freiweg des Ventilstößels 32 geöffnet wird, bevor das Hauptventil 18 öffnet.Finally, it should be mentioned that the coupling parts 2 . 4 are preferably formed in a so-called flat seal design. The valve lifter 32 of the coupling plug 2 indicates on the coupling side 12 a flat, perpendicular to the insertion axis X end face 112 in the decoupled closed position approximately in a plane with a concentric face surface 114 of the valve housing 26 lies (see 1 and 7 ). The valve lifter 32 points after the flat end face 112 a cylindrical sealing portion 116 on, in the closed position with a corresponding sealing area 118 of the valve housing 26 via a radial seal 120 interacts. The radial seal 120 is in an inner annular groove of the valve housing 26 in the sealing area 118 arranged. Thus, a kind of "pre-valve" is formed here, which only when coupling by the above-described free path of the valve stem 32 is opened before the main valve 18 opens.
